車用傳感器現狀及未來展望
2012-09-13
現代汽車技術發(fā)展特征之一就是越來越多的部件采用電子控制。根據傳感器的作用，可以分類為溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氣體濃度傳感器、速度傳感器、光亮度傳感器、干濕度傳感器、距離傳感器等功能的傳感器，它們各司其職，一旦某個傳感器失靈，對應的裝置工作就會不正常甚至不工作。因此，傳感器在汽車上的作用是很重要的。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關鍵部件，也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一。汽車傳感器對溫度、壓力、位置、轉速、加速度和振動等各種信息進行實時、準確的測量和控制。衡量現代高級轎車控制系統(tǒng)水平的關鍵就在于其傳感器的數量和水平。當前，一輛國內普通家用轎車上大約安裝了近百個傳感器，而豪華轎車上的傳感器數量多達200只。
近年來從半導體集成電路技術發(fā)展而來的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術日漸成熟，利用這一技術可以制作各種能敏感和檢測力學量、磁學量、熱學量、化學量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實現許多全新的功能，便于大批量和高精度生產，單件成本低，易構成大規(guī)模和多功能陣列，非常適合在汽車上應用。微型傳感器的大規(guī)模應用將不僅限于發(fā)動機燃燒控制和安全氣囊，在未來5～7年內，包括發(fā)動機運行管理、廢氣與空氣質量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應導航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內的應用，將為MEMS技術提供廣闊的市場。
自20世紀80年代以來，國內汽車儀表行業(yè)引進國外的先進技術及與之相配套的傳感器生產技術，基本滿足了國內小批量、低水平車型的配套需求。由于起步較晚，還沒有形成系列化、配套化，尚未形成獨立的產業(yè)，仍然依附于汽車儀表企業(yè)。
眾多轎車、輕型車及部分載貨車中采用新的電子產品，需要大批量、高水平的汽車傳感器，但國內現有最高水平的汽車傳感器產品比國外同類產品落后10多年，每年要進口50萬套以上的高性能汽車傳感器。例如壓力傳感器。
壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發(fā)動機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應用較多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。
電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓，測量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動態(tài)響應特性好、環(huán)境適應性好等特點；壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設溫度補償電路，但適應于大量生產；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數字輸出，但抗干擾性差；SAW式壓力傳感器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點，用于汽車吸氣閥壓力檢測，能在高溫下穩(wěn)定地工作，是一種較為理想的傳感器。
許多傳感器廠家為了增強產品的競爭力，采用與國外同行業(yè)進行合資經營的方式，消化吸收國外先進的傳感器技術，使產品升級換代，從而逐步發(fā)展壯大，有的已成為幾大“電噴”系統(tǒng)廠家的下游供應商。但絕大多數企業(yè)還只是配套生產其它車用傳感器，處于利潤少、產品單一、產品質量和技術水平低下的狀況。
伴隨著國內汽車產量的迅速增長，今后幾年國內汽車工業(yè)對傳感器及其配套變速器和儀表的需求亦將大大增加，實現汽車傳感器國產化勢在必行。為適應這一形勢，應重點開發(fā)新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器，盡快為汽車工業(yè)解決電噴系統(tǒng)、空調排污系統(tǒng)和自動駕駛系統(tǒng)所需的傳感器是十分迫切的任務。汽車傳感器對整車廠而言，是二級配套產品，必須以系統(tǒng)形式進入整車廠配套。一級系統(tǒng)配套商的實力關系到主機廠的品牌，所以必須建立系統(tǒng)平臺，以系統(tǒng)帶動傳感器的發(fā)展。未來的汽車傳感器技術的發(fā)展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。
傳感器產業(yè)將進一步向著生產規(guī)模化、專業(yè)化和自動化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產的平面工藝技術將是促進傳感器價格大幅度降低的主要動力。而傳感器制造的后工序一一封裝工藝和測試標定(兩者的費用約占產品總成本的50%以上)的自動化，將成為關鍵生產工藝予以突破。
傳感器產業(yè)的企業(yè)結構仍將呈現“大、中、小并舉”，“集團化、專業(yè)化生產共存”的格局，集團化的大公司將越來越顯示出它的壟斷作用，而專業(yè)化生產的中、小企業(yè)因其能適應市場小批量產品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間和機遇。
近年來從半導體集成電路技術發(fā)展而來的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術日漸成熟，利用這一技術可以制作各種能敏感和檢測力學量、磁學量、熱學量、化學量和生物量的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實現許多全新的功能，便于大批量和高精度生產，單件成本低，易構成大規(guī)模和多功能陣列，非常適合在汽車上應用。微型傳感器的大規(guī)模應用將不僅限于發(fā)動機燃燒控制和安全氣囊，在未來5～7年內，包括發(fā)動機運行管理、廢氣與空氣質量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應導航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內的應用，將為MEMS技術提供廣闊的市場。
自20世紀80年代以來，國內汽車儀表行業(yè)引進國外的先進技術及與之相配套的傳感器生產技術，基本滿足了國內小批量、低水平車型的配套需求。由于起步較晚，還沒有形成系列化、配套化，尚未形成獨立的產業(yè)，仍然依附于汽車儀表企業(yè)。
眾多轎車、輕型車及部分載貨車中采用新的電子產品，需要大批量、高水平的汽車傳感器，但國內現有最高水平的汽車傳感器產品比國外同類產品落后10多年，每年要進口50萬套以上的高性能汽車傳感器。例如壓力傳感器。
壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發(fā)動機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應用較多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。
電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓，測量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動態(tài)響應特性好、環(huán)境適應性好等特點；壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設溫度補償電路，但適應于大量生產；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數字輸出，但抗干擾性差；SAW式壓力傳感器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點，用于汽車吸氣閥壓力檢測，能在高溫下穩(wěn)定地工作，是一種較為理想的傳感器。
許多傳感器廠家為了增強產品的競爭力，采用與國外同行業(yè)進行合資經營的方式，消化吸收國外先進的傳感器技術，使產品升級換代，從而逐步發(fā)展壯大，有的已成為幾大“電噴”系統(tǒng)廠家的下游供應商。但絕大多數企業(yè)還只是配套生產其它車用傳感器，處于利潤少、產品單一、產品質量和技術水平低下的狀況。
伴隨著國內汽車產量的迅速增長，今后幾年國內汽車工業(yè)對傳感器及其配套變速器和儀表的需求亦將大大增加，實現汽車傳感器國產化勢在必行。為適應這一形勢，應重點開發(fā)新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器，盡快為汽車工業(yè)解決電噴系統(tǒng)、空調排污系統(tǒng)和自動駕駛系統(tǒng)所需的傳感器是十分迫切的任務。汽車傳感器對整車廠而言，是二級配套產品，必須以系統(tǒng)形式進入整車廠配套。一級系統(tǒng)配套商的實力關系到主機廠的品牌，所以必須建立系統(tǒng)平臺，以系統(tǒng)帶動傳感器的發(fā)展。未來的汽車傳感器技術的發(fā)展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。
傳感器產業(yè)將進一步向著生產規(guī)模化、專業(yè)化和自動化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產的平面工藝技術將是促進傳感器價格大幅度降低的主要動力。而傳感器制造的后工序一一封裝工藝和測試標定(兩者的費用約占產品總成本的50%以上)的自動化，將成為關鍵生產工藝予以突破。
傳感器產業(yè)的企業(yè)結構仍將呈現“大、中、小并舉”，“集團化、專業(yè)化生產共存”的格局，集團化的大公司將越來越顯示出它的壟斷作用，而專業(yè)化生產的中、小企業(yè)因其能適應市場小批量產品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間和機遇。
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