汽車傳感器技術(shù)與應用趨勢

中心議題：

車用傳感器分類

車用傳感器開發(fā)趨勢

中國車用傳感器發(fā)展趨勢

全球傳感器市場正呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢。資訊公司INTECHNO CONSULTING的市場報告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依然是傳感器市場分布最大的國家。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場。

“沒有傳感器技術(shù)就沒有現(xiàn)代汽車”已成為業(yè)內(nèi)共識，這意味著汽車電子化越發(fā)達，自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大。對此，業(yè)內(nèi)專家認為，未來新型汽車應用系統(tǒng)將催生新的汽車傳感器與之配套。傳感器的最大特點是不斷引入新技術(shù)發(fā)展新功能，未來汽車傳感器技術(shù)總發(fā)展趨勢是微型化、多功能化和智能化。

世界車用傳感器開發(fā)趨勢

資料顯示，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十只傳感器，豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達200余只。據(jù)市場研究機構(gòu)Strategy Analytics預計，到2012年汽車傳感器銷售額達158億美元。

車用傳感器大致分為3類：動力系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)和車身舒適系統(tǒng)傳感器。其中動力系統(tǒng)傳感器市場所占比例最大，體現(xiàn)了汽車傳感器的最先進技術(shù)。例如，油門踏板位置傳感器的角度誤差必須在0.4%以內(nèi);節(jié)氣門位置傳感器需要極高的可靠性，并要能夠在-50度到150度工作。

在動力系統(tǒng)中，有源傳感器引領(lǐng)發(fā)展趨勢。凸輪和曲軸傳感器因為與汽車的“心臟”發(fā)動機密切相關(guān)，成為動力系統(tǒng)的關(guān)鍵。而有源的凸輪傳感器和曲軸傳感器能夠為動力系統(tǒng)提供更多的保護，因此將引領(lǐng)未來發(fā)展趨勢。預計在2009年，將有5820萬個有源曲軸傳感器投入使用，而無源傳感器則將減少到2150萬個。

在安全管理系統(tǒng)中，壓力傳感器實現(xiàn)側(cè)氣囊控制。汽車安全管理系統(tǒng)也是廣泛使用傳感器的領(lǐng)域。汽車側(cè)邊氣囊的控制有加速度傳感器和壓力傳感器兩種方案。權(quán)威數(shù)據(jù)表明，與加速度傳感器相比，壓力傳感器在檢測側(cè)邊撞擊的速度方面，比加速度傳感器快了將近3倍，而誤動作的概率則更小。

在車身舒適系統(tǒng)中，車門、變速箱、被動安全讓汽車更智能。車門模塊中，車門把手、車窗控制上使用了直流馬達位置傳感器，采用分布式門模塊架構(gòu)，并通過LIN總線相連接。變速箱通過使用2軸或3軸角度/線性傳感器，能夠滿足不同的變速箱位置要求并節(jié)省成本，具體的傳感器選擇則要根據(jù)汽車變速箱的功能和設(shè)計需求來決定。被動安全裝置包括座椅承重的檢測、安全帶打開/扣住的監(jiān)測、座椅位置調(diào)節(jié)的檢測(保證氣囊系統(tǒng)的有效保護)等等，這些控制的細節(jié)對汽車傳感器的需求也十分可觀。

加速度、振動、速度傳感器是汽車運動測量中的三種主要傳感器，一直保持穩(wěn)定而強勁的增長勢頭。目前，世界生產(chǎn)這三種傳感器的大型企業(yè)有30多家，其中前5名公司占據(jù)了31.3%的市場份額。例如Endevco占13.6%，Wilcoxa Research占9.1%，摩托羅拉占4.2%，IMI占3.0%，Analog Devices占1.4%。

西方發(fā)達國家排放法規(guī)對尾氣排放量日益嚴格的要求，推動了汽車用氧傳感器的開發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實用的汽車氧傳感器有氧化鍺氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器等幾種。

值得一提的是，微型化傳感器利用微機械加工技術(shù)將微米級的敏感元件、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于其體積小、價格便宜、便于集成等特點，可以提高系統(tǒng)測試精度，例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起，同時測出壓力和溫度，便可通過芯片內(nèi)運算消去壓力測量中的溫度影響。目前已有不少微型傳感器面世，如壓力傳感器、加速度計、用于防撞的硅加速度計等。

在汽車輪胎內(nèi)嵌入微型壓力傳感器可以保持適當充氣，避免充氣過量或不足，從而可節(jié)約燃油10%。多功能化的特性使得傳感器能夠同時檢測2個或2個以上的特性參數(shù)。

智能傳感器配有專用計算機，它的迅速發(fā)展將汽車的安全性能提高到一個前所未有的高度。隨著微電子技術(shù)和微機械加工技術(shù)的發(fā)展，傳感器正朝著微型化、多功能化、智能化方向發(fā)展。

傳感器在汽車中的應用圖解

中國車用傳感器發(fā)展技術(shù)甚憂

Strategy Analytics預測，從2004年到2009年，全球車用傳感器將呈現(xiàn)9%左右的成長率。

中國市場更是車用傳感器發(fā)展的沃土。近幾年來，中國傳感器的市場一直持續(xù)增長。計世資訊(CCW Research)最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2007年～2010年期間中國汽車傳感器市場銷售額的年度復合增長率將超過35%。預計2009年中國市場銷售額將接近10.5億美元，其同比增長率為40.5%;預計中國2010年市場銷售額將超過13.2億美元，其同比增長率為35.2%。

中國已經(jīng)躍居世界第二大汽車市場，據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，早在2007年，中國汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)雙雙超過880萬輛，同比增長高達22.02%，成為僅次于美國的第二大汽車消費國。

2008年，中國汽車傳感器市場規(guī)模達57億美元，預計2010年中國汽車傳感器市場將達百億元，2015年可達1500萬輛。汽車電子的趨勢是ECU越來越集中，傳感器越來越多。中國電噴系統(tǒng)應用傳感器占系統(tǒng)的70%以上，ABS(防死鎖剎車系統(tǒng))傳感器的成本為50元左右，國內(nèi)產(chǎn)量為100萬套，產(chǎn)值為5000萬元;安全氣囊的傳感器占系統(tǒng)成本的70%以上，安全氣囊的傳感器售價為2000元左右，需求量為100萬套/年，則傳感器的產(chǎn)值可達20億元。

業(yè)內(nèi)專家由此看好汽車傳感器在中國的發(fā)展前景。他們認為，汽車數(shù)量的增加以及每輛汽車上所采用傳感器的增多，決定了中國汽車傳感器市場容量必將不斷增大，中國傳感器市場正進入蓬勃發(fā)展期。

然而，和國外傳感器產(chǎn)業(yè)相比，中國汽車傳感器尚未形成獨立的產(chǎn)業(yè)。自20世紀80年代以來，中國汽車行業(yè)引進國外的先進技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，基本滿足了國內(nèi)小批量、低水平車型的配套需求。中國汽車行業(yè)自行配套的傳感器只是一些低檔的產(chǎn)品。車傳感器對整車廠而言，是二級配套產(chǎn)品，必須以系統(tǒng)形式進入整車廠配套。當中國發(fā)動機電子控制系統(tǒng)由國外進口時，其相應配套的傳感器也同時進口到中國。

可見，中國汽車傳感器產(chǎn)業(yè)整體水平較低，多種傳感器尤其是高水平汽車傳感器仍舊依賴進口。傳感器市場被西門子、博世、霍尼韋爾等國際零部件巨頭占據(jù)大半江山，而國內(nèi)汽車傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。

業(yè)內(nèi)人士認為，中國傳感器企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模目前并未達到汽車產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)的要求，每年要進口50萬套以上的高性能汽車傳感器。中國的汽車傳感器產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品相比，水平相差10多年。比如，中國企業(yè)生產(chǎn)的曲軸位置、車速傳感器有不少采用電磁式或霍爾式傳感方式，存在著準確度低、分解能力差、信號精度不高、抗干擾性弱等問題，而國外同類產(chǎn)品早已采用光電式，有效避免了上述弊端。

另外，汽車傳感器微型化、多功能化、集成化和智能化的發(fā)展趨勢對采用新工藝和開發(fā)新材料提出了更高要求。磁敏、氣敏、力敏、熱敏、光電、激光等多種傳感器應運而生，傳感器的材料也從金屬發(fā)展成為半導體、陶瓷、光學纖維等材料。在這些方面，中國企業(yè)與外資企業(yè)的差距巨大。

目前，汽車技術(shù)升級換代，國內(nèi)外企業(yè)都將車用傳感器技術(shù)列為重點發(fā)展的高技術(shù)。微型化、智能化、非接觸測量和MEAS傳感技術(shù)，將逐步取代傳統(tǒng)的機械式、應變片式、滑動電位器等傳感技術(shù)，汽車傳感器在安全、節(jié)能、環(huán)保以及智能化方面將取得重大突破。而各大傳感器廠商在性能上的比拼，將提升汽車傳感器的技術(shù)含量，降低生產(chǎn)成本，并推動新的技術(shù)革命，促進汽車傳感器工業(yè)的發(fā)展。