車用傳感器現(xiàn)狀及未來展望
2012-09-13
現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展特征之一就是越來越多的部件采用電子控制。根據(jù)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(yīng)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(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。汽車傳感器對溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)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(xiàn)代高級轎車控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數(shù)量和水平。當前，一輛國內(nèi)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(shù)量多達200只。
近年來從半導體集成電路技術(shù)發(fā)展而來的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)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(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，非常適合在汽車上應(yīng)用。微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)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(nèi)，包括發(fā)動機運行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應(yīng)導航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用，將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場。
自20世紀80年代以來，國內(nèi)汽車儀表行業(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。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(chǎn)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(chǎn)品，需要大批量、高水平的汽車傳感器，但國內(nèi)現(xiàn)有最高水平的汽車傳感器產(chǎn)品比國外同類產(chǎn)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(nèi)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(yīng)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(yīng)特性好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點；壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設(shè)溫度補償電路，但適應(yīng)于大量生產(chǎn)；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差；SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數(shù)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(chǎn)品的競爭力，采用與國外同行業(yè)進行合資經(jīng)營的方式，消化吸收國外先進的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)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(yīng)商。但絕大多數(shù)企業(yè)還只是配套生產(chǎn)其它車用傳感器，處于利潤少、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下的狀況。
伴隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)量的迅速增長，今后幾年國內(nèi)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(xiàn)汽車傳感器國產(chǎn)化勢在必行。為適應(yīng)這一形勢，應(yīng)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(diào)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(wù)。汽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。一級系統(tǒng)配套商的實力關(guān)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(shù)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(chǎn)業(yè)將進一步向著生產(chǎn)規(guī)?；?、專業(yè)化和自動化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產(chǎn)的平面工藝技術(shù)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(chǎn)品總成本的50%以上)的自動化，將成為關(guān)鍵生產(chǎn)工藝予以突破。
傳感器產(chǎn)業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)仍將呈現(xiàn)“大、中、小并舉”，“集團化、專業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應(yīng)市場小批量產(chǎn)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(shù)發(fā)展而來的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)日漸成熟，利用這一技術(shù)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(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，非常適合在汽車上應(yīng)用。微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)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(nèi)，包括發(fā)動機運行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應(yīng)導航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用，將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場。
自20世紀80年代以來，國內(nèi)汽車儀表行業(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。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(chǎn)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(chǎn)品，需要大批量、高水平的汽車傳感器，但國內(nèi)現(xiàn)有最高水平的汽車傳感器產(chǎn)品比國外同類產(chǎn)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(nèi)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(yīng)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(yīng)特性好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點；壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設(shè)溫度補償電路，但適應(yīng)于大量生產(chǎn)；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差；SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數(shù)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(chǎn)品的競爭力，采用與國外同行業(yè)進行合資經(jīng)營的方式，消化吸收國外先進的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)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(yīng)商。但絕大多數(shù)企業(yè)還只是配套生產(chǎn)其它車用傳感器，處于利潤少、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下的狀況。
伴隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)量的迅速增長，今后幾年國內(nèi)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(xiàn)汽車傳感器國產(chǎn)化勢在必行。為適應(yīng)這一形勢，應(yīng)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(diào)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(wù)。汽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。一級系統(tǒng)配套商的實力關(guān)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(shù)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(chǎn)業(yè)將進一步向著生產(chǎn)規(guī)?；?、專業(yè)化和自動化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產(chǎn)的平面工藝技術(shù)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(chǎn)品總成本的50%以上)的自動化，將成為關(guān)鍵生產(chǎn)工藝予以突破。
傳感器產(chǎn)業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)仍將呈現(xiàn)“大、中、小并舉”，“集團化、專業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應(yīng)市場小批量產(chǎn)品的需求，仍有其生存、發(fā)展的空間和機遇。
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