汽車(chē)傳感器技術(shù)與應(yīng)用趨勢(shì)

中心議題：

車(chē)用傳感器分類(lèi)

車(chē)用傳感器開(kāi)發(fā)趨勢(shì)

中國(guó)車(chē)用傳感器發(fā)展趨勢(shì)

全球傳感器市場(chǎng)正呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。資訊公司INTECHNO CONSULTING的市場(chǎng)報(bào)告顯示，2008年全球傳感器市場(chǎng)容量為506億美元，預(yù)計(jì)2010年全球傳感器市場(chǎng)可達(dá)600億美元以上。東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)，而美國(guó)、德國(guó)、日本依然是傳感器市場(chǎng)分布最大的國(guó)家。就世界范圍而言，傳感器市場(chǎng)上增長(zhǎng)最快的依舊是汽車(chē)市場(chǎng)。

“沒(méi)有傳感器技術(shù)就沒(méi)有現(xiàn)代汽車(chē)”已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，這意味著汽車(chē)電子化越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器依賴(lài)性就越大。對(duì)此，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，未來(lái)新型汽車(chē)應(yīng)用系統(tǒng)將催生新的汽車(chē)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(lái)汽車(chē)傳感器技術(shù)總發(fā)展趨勢(shì)是微型化、多功能化和智能化。

世界車(chē)用傳感器開(kāi)發(fā)趨勢(shì)

資料顯示，一輛普通家用轎車(chē)上大約安裝幾十只傳感器，豪華轎車(chē)上的傳感器數(shù)量可多達(dá)200余只。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics預(yù)計(jì)，到2012年汽車(chē)傳感器銷(xiāo)售額達(dá)158億美元。

車(chē)用傳感器大致分為3類(lèi)：動(dòng)力系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)和車(chē)身舒適系統(tǒng)傳感器。其中動(dòng)力系統(tǒng)傳感器市場(chǎng)所占比例最大，體現(xiàn)了汽車(chē)傳感器的最先進(jìn)技術(shù)。例如，油門(mén)踏板位置傳感器的角度誤差必須在0.4%以?xún)?nèi);節(jié)氣門(mén)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(shì)。凸輪和曲軸傳感器因?yàn)榕c汽車(chē)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)。預(yù)計(jì)在2009年，將有5820萬(wàn)個(gè)有源曲軸傳感器投入使用，而無(wú)源傳感器則將減少到2150萬(wàn)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(chē)安全管理系統(tǒng)也是廣泛使用傳感器的領(lǐng)域。汽車(chē)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(cè)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(chē)身舒適系統(tǒng)中，車(chē)門(mén)、變速箱、被動(dòng)安全讓汽車(chē)更智能。車(chē)門(mén)模塊中，車(chē)門(mén)把手、車(chē)窗控制上使用了直流馬達(dá)位置傳感器，采用分布式門(mén)模塊架構(gòu)，并通過(guò)LIN總線相連接。變速箱通過(guò)使用2軸或3軸角度/線性傳感器，能夠滿(mǎn)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(chē)變速箱的功能和設(shè)計(jì)需求來(lái)決定。被動(dòng)安全裝置包括座椅承重的檢測(cè)、安全帶打開(kāi)/扣住的監(jiān)測(cè)、座椅位置調(diào)節(jié)的檢測(cè)(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(duì)汽車(chē)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(chē)運(yùn)動(dòng)測(cè)量中的三種主要傳感器，一直保持穩(wěn)定而強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)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(chǎng)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(dá)國(guó)家排放法規(guī)對(duì)尾氣排放量日益嚴(yán)格的要求，推動(dòng)了汽車(chē)用氧傳感器的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實(shí)用的汽車(chē)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(jí)的敏感元件、信號(hào)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(cè)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(cè)出壓力和溫度，便可通過(guò)芯片內(nèi)運(yùn)算消去壓力測(cè)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(chē)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(guò)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(cè)2個(gè)或2個(gè)以上的特性參數(shù)。

智能傳感器配有專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它的迅速發(fā)展將汽車(chē)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。

傳感器在汽車(chē)中的應(yīng)用圖解

中國(guó)車(chē)用傳感器發(fā)展技術(shù)甚憂(yōu)

Strategy Analytics預(yù)測(cè)，從2004年到2009年，全球車(chē)用傳感器將呈現(xiàn)9%左右的成長(zhǎng)率。

中國(guó)市場(chǎng)更是車(chē)用傳感器發(fā)展的沃土。近幾年來(lái)，中國(guó)傳感器的市場(chǎng)一直持續(xù)增長(zhǎng)。計(jì)世資訊(CCW Research)最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2007年～2010年期間中國(guó)汽車(chē)傳感器市場(chǎng)銷(xiāo)售額的年度復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)35%。預(yù)計(jì)2009年中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售額將接近10.5億美元，其同比增長(zhǎng)率為40.5%;預(yù)計(jì)中國(guó)2010年市場(chǎng)銷(xiāo)售額將超過(guò)13.2億美元，其同比增長(zhǎng)率為35.2%。

中國(guó)已經(jīng)躍居世界第二大汽車(chē)市場(chǎng)，據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，早在2007年，中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)雙雙超過(guò)880萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)高達(dá)22.02%，成為僅次于美國(guó)的第二大汽車(chē)消費(fèi)國(guó)。

2008年，中國(guó)汽車(chē)傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)57億美元，預(yù)計(jì)2010年中國(guó)汽車(chē)傳感器市場(chǎng)將達(dá)百億元，2015年可達(dá)1500萬(wàn)輛。汽車(chē)電子的趨勢(shì)是ECU越來(lái)越集中，傳感器越來(lái)越多。中國(guó)電噴系統(tǒng)應(yīng)用傳感器占系統(tǒng)的70%以上，ABS(防死鎖剎車(chē)系統(tǒng))傳感器的成本為50元左右，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量為100萬(wàn)套，產(chǎn)值為5000萬(wàn)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(jià)為2000元左右，需求量為100萬(wàn)套/年，則傳感器的產(chǎn)值可達(dá)20億元。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家由此看好汽車(chē)傳感器在中國(guó)的發(fā)展前景。他們認(rèn)為，汽車(chē)數(shù)量的增加以及每輛汽車(chē)上所采用傳感器的增多，決定了中國(guó)汽車(chē)傳感器市場(chǎng)容量必將不斷增大，中國(guó)傳感器市場(chǎng)正進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。

然而，和國(guó)外傳感器產(chǎn)業(yè)相比，中國(guó)汽車(chē)傳感器尚未形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)汽車(chē)行業(yè)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，基本滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)小批量、低水平車(chē)型的配套需求。中國(guó)汽車(chē)行業(yè)自行配套的傳感器只是一些低檔的產(chǎn)品。車(chē)傳感器對(duì)整車(chē)廠而言，是二級(jí)配套產(chǎn)品，必須以系統(tǒng)形式進(jìn)入整車(chē)廠配套。當(dāng)中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)由國(guó)外進(jìn)口時(shí)，其相應(yīng)配套的傳感器也同時(shí)進(jìn)口到中國(guó)。

可見(jiàn)，中國(guó)汽車(chē)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(chē)傳感器仍舊依賴(lài)進(jìn)口。傳感器市場(chǎng)被西門(mén)子、博世、霍尼韋爾等國(guó)際零部件巨頭占據(jù)大半江山，而國(guó)內(nèi)汽車(chē)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，中國(guó)傳感器企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模目前并未達(dá)到汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)的要求，每年要進(jìn)口50萬(wàn)套以上的高性能汽車(chē)傳感器。中國(guó)的汽車(chē)傳感器產(chǎn)品與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，水平相差10多年。比如，中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的曲軸位置、車(chē)速傳感器有不少采用電磁式或霍爾式傳感方式，存在著準(zhǔn)確度低、分解能力差、信號(hào)精度不高、抗干擾性弱等問(wèn)題，而國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品早已采用光電式，有效避免了上述弊端。

另外，汽車(chē)傳感器微型化、多功能化、集成化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)采用新工藝和開(kāi)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(yīng)運(yùn)而生，傳感器的材料也從金屬發(fā)展成為半導(dǎo)體、陶瓷、光學(xué)纖維等材料。在這些方面，中國(guó)企業(yè)與外資企業(yè)的差距巨大。

目前，汽車(chē)技術(shù)升級(jí)換代，國(guó)內(nèi)外企業(yè)都將車(chē)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(cè)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(chē)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(chē)傳感器的技術(shù)含量，降低生產(chǎn)成本，并推動(dòng)新的技術(shù)革命，促進(jìn)汽車(chē)傳感器工業(yè)的發(fā)展。