汽車電子傳感器發(fā)展綜述

汽車傳感器是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一，本文簡(jiǎn)單介紹了國內(nèi)汽車傳感器的應(yīng)用發(fā)展情況，主要介紹了汽車上幾種主要的傳感器,并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

一、汽車傳感器市場(chǎng)規(guī)模大

市場(chǎng)研究數(shù)據(jù)顯示，2002年全球汽車傳感器的市場(chǎng)規(guī)模為70.1億美元，預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到85.2億美元，年平均增長(zhǎng)率為6.7%；全球2002年汽車傳感器的市場(chǎng)需求量為10.38億只，預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到12.83億只，年平均增長(zhǎng)率為7.3%。我國的汽車工業(yè)發(fā)展加快。估計(jì)2010年將達(dá)600萬輛的生產(chǎn)能力，若每輛車用10只傳感器，將需6000萬套傳感器及其配套變送器和儀表。

我國現(xiàn)有汽車2000萬輛，并且每年以5%以上的速度遞增，但是目前“電噴”汽車還只占10%左右，國家規(guī)定停止“化油器”汽車的生產(chǎn)，新出廠的汽車要求全部安裝“電噴”系統(tǒng)。上海聯(lián)合汽車電子現(xiàn)在年產(chǎn)120萬套“電噴”系統(tǒng)傳感器，約4000～6000元/套，其中，汽車傳感器占60%以上的產(chǎn)值。國內(nèi)電噴系統(tǒng)應(yīng)用傳感器占系統(tǒng)的70%以上，ABS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(jià)為2000元左右，需求量為100萬套/年，則傳感器的產(chǎn)值可達(dá)20億元。

二、汽車傳感器舉足輕重

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(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量和控制。衡量現(xiàn)代高級(jí)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(dāng)前，一輛國內(nèi)普通家用轎車上大約安裝了近百個(gè)傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)200只。

近年來從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來的微電子機(jī)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(cè)力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)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(shí)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)用將不僅限于燃燒控制和安全氣囊，在未來5～7年內(nèi)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車輛動(dòng)力的控制、自適應(yīng)導(dǎo)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(chǎng)。

三、國內(nèi)汽車傳感器生產(chǎn)水平低

自20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)汽車儀表行業(yè)引進(jìn)國外的先進(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(dú)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(jìn)口50萬套以上的高性能汽車傳感器。

許多傳感器廠家為了增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，采用與國外同行業(yè)進(jìn)行合資經(jīng)營(yíng)的方式，消化吸收國外先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)品升級(jí)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(rùn)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(zhǎng)，今后幾年國內(nèi)汽車工業(yè)對(duì)傳感器及其配套和儀表的需求亦將大大增加，實(shí)現(xiàn)汽車傳感器國產(chǎn)化勢(shì)在必行。為適應(yīng)這一形勢(shì)，應(yīng)重點(diǎn)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(dòng)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(duì)整車廠而言，是二級(jí)配套產(chǎn)品，必須以系統(tǒng)形式進(jìn)入整車廠配套。一級(jí)系統(tǒng)配套商的實(shí)力關(guān)系到主機(jī)廠的品牌，所以必須建立系統(tǒng)平臺(tái)，以系統(tǒng)帶動(dòng)傳感器的發(fā)展。

四、汽車上的主要傳感器

這里介紹汽車傳感器的核心——發(fā)動(dòng)機(jī)控制傳感器和幾種傳感器新產(chǎn)品。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)控制傳感器

發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EMS）其采用各種傳感器，是整個(gè)汽車傳感器的核心，種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣量、冷卻水溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與加減速等狀況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入控制器，控制器將這些信息與儲(chǔ)存信息比較、精確計(jì)算后輸出控制信號(hào)。EMS不僅可以精確控制燃油供給量，以取代傳統(tǒng)的化油器，而且可以控制點(diǎn)火提前角和怠速空氣流量等，極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

通過噴油和點(diǎn)火的精確控制，可以降低污染物排放50%；如果采用氧傳感器和三元催化轉(zhuǎn)化器，在λ=1的一個(gè)狹小范圍內(nèi)可以降低排放達(dá)90%以上。在怠速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，由于采用了怠速調(diào)節(jié)器，怠速轉(zhuǎn)速降低約l00r/min到150r/min，使油耗下降3%～4%。如果采用爆震控制，在滿負(fù)荷范圍內(nèi)可提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率3%～5%，并可適應(yīng)不同品質(zhì)的燃油。