汽車傳感器發(fā)展趨勢研究
[導(dǎo)讀]全球傳感器市場正呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢。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
全球傳感器市場正呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢。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(shí)，這意味著汽車電子化越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對傳感器依賴性就越大。對此，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，未來新型汽車應(yīng)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(diǎn)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。
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(dá)200余只。車用傳感器大致分為3類：動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(dòng)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?yàn)榕c汽車的“心臟”發(fā)動(dòng)機(jī)密切相關(guān)，成為動(dòng)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?yàn)閯?dòng)力系統(tǒng)提供更多的保護(hù)，因此將引領(lǐng)未來發(fā)展趨勢。預(yù)計(jì)在2009年，將有5820萬個(gè)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(gè)。
在安全管理系統(tǒng)中，壓力傳感器實(shí)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(dòng)作的概率則更小。
在車身舒適系統(tǒng)中，車門、變速箱、被動(dòng)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(dá)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(jì)需求來決定。被動(dòng)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(hù))等等，這些控制的細(xì)節(jié)對汽車傳感器的需求也十分可觀。
加速度、振動(dòng)、速度傳感器是汽車運(yùn)動(dòng)測量中的三種主要傳感器，一直保持穩(wěn)定而強(qiáng)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%，WilcoxaResearch占9.1%，摩托羅拉占4.2%，IMI占3.0%，Analog Devices占1.4%。
西方發(fā)達(dá)國家排放法規(guī)對尾氣排放量日益嚴(yán)格的要求，推動(dòng)了汽車用氧傳感器的開發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實(shí)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(jī)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(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn)，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(shí)測出壓力和溫度，便可通過芯片內(nèi)運(yùn)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(jì)、用于防撞的硅加速度計(jì)等。
在汽車輪胎內(nèi)嵌入微型壓力傳感器可以保持適當(dāng)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(shí)檢測2個(gè)或2個(gè)以上的特性參數(shù)。
智能傳感器配有專用計(jì)算機(jī)，它的迅速發(fā)展將汽車的安全性能提高到一個(gè)前所未有的高度。隨著微電子技術(shù)和微機(jī)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。
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。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(fù)合增長率將超過35%。預(yù)計(jì)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(yù)計(jì)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%。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(rèn)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(jìn)入蓬勃發(fā)展期。
但是中國汽車傳感器產(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(jìn)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。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(diǎn)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(jī)械式、應(yīng)變片式、滑動(dòng)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。
“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(shí)，這意味著汽車電子化越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對傳感器依賴性就越大。對此，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，未來新型汽車應(yīng)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(diǎn)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。
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(dá)200余只。車用傳感器大致分為3類：動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(dòng)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?yàn)榕c汽車的“心臟”發(fā)動(dòng)機(jī)密切相關(guān)，成為動(dòng)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?yàn)閯?dòng)力系統(tǒng)提供更多的保護(hù)，因此將引領(lǐng)未來發(fā)展趨勢。預(yù)計(jì)在2009年，將有5820萬個(gè)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(gè)。
在安全管理系統(tǒng)中，壓力傳感器實(shí)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(dòng)作的概率則更小。
在車身舒適系統(tǒng)中，車門、變速箱、被動(dòng)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(dá)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(jì)需求來決定。被動(dòng)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(hù))等等，這些控制的細(xì)節(jié)對汽車傳感器的需求也十分可觀。
加速度、振動(dòng)、速度傳感器是汽車運(yùn)動(dòng)測量中的三種主要傳感器，一直保持穩(wěn)定而強(qiáng)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%，WilcoxaResearch占9.1%，摩托羅拉占4.2%，IMI占3.0%，Analog Devices占1.4%。
西方發(fā)達(dá)國家排放法規(guī)對尾氣排放量日益嚴(yán)格的要求，推動(dòng)了汽車用氧傳感器的開發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實(shí)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(jī)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(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn)，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(shí)測出壓力和溫度，便可通過芯片內(nèi)運(yùn)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(jì)、用于防撞的硅加速度計(jì)等。
在汽車輪胎內(nèi)嵌入微型壓力傳感器可以保持適當(dāng)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(shí)檢測2個(gè)或2個(gè)以上的特性參數(shù)。
智能傳感器配有專用計(jì)算機(jī)，它的迅速發(fā)展將汽車的安全性能提高到一個(gè)前所未有的高度。隨著微電子技術(shù)和微機(jī)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。
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。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(fù)合增長率將超過35%。預(yù)計(jì)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(yù)計(jì)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%。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(rèn)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(jìn)入蓬勃發(fā)展期。
但是中國汽車傳感器產(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(jìn)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。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(diǎn)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(jī)械式、應(yīng)變片式、滑動(dòng)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。
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