汽车传感器技术与应用趋势

　全球传感器市场正呈现出快速增长态势。资讯公司INTECHNO CONSULTING的市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依然是传感器市场分布最大的国家。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场。

　　“没有传感器技术就没有现代汽车”已成为业内共识，这意味着汽车电子化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大。对此，业内专家认为，未来新型汽车应用系统将催生新的汽车传感器与之配套。传感器的最大特点是不断引入新技术发展新功能，未来汽车传感器技术总发展趋势是微型化、多功能化和智能化。

　　世界车用传感器开发趋势

　　资料显示，一辆普通家用轿车上大约安装几十只传感器，豪华轿车上的传感器数量可多达200余只。据市场研究机构Strategy Analytics预计，到2012年汽车传感器销售额达158亿美元。

　　车用传感器大致分为3类：动力系统、安全管理系统和车身舒适系统传感器。其中动力系统传感器市场所占比例最大，体现了汽车传感器的最先进技术。例如，油门踏板位置传感器的角度误差必须在0.4%以内;节气门位置传感器需要极高的可靠性，并要能够在-50度到150度工作。

　　在动力系统中，有源传感器引领发展趋势。凸轮和曲轴传感器因为与汽车的“心脏”发动机密切相关，成为动力系统的关键。而有源的凸轮传感器和曲轴传感器能够为动力系统提供更多的保护，因此将引领未来发展趋势。预计在2009年，将有5820万个有源曲轴传感器投入使用，而无源传感器则将减少到2150万个。

　　在安全管理系统中，压力传感器实现侧气囊控制。汽车安全管理系统也是广泛使用传感器的领域。汽车侧边气囊的控制有加速度传感器和压力传感器两种方案。权威数据表明，与加速度传感器相比，压力传感器在检测侧边撞击的速度方面，比加速度传感器快了将近3倍，而误动作的概率则更小。

　　在车身舒适系统中，车门、变速箱、被动安全让汽车更智能。车门模块中，车门把手、车窗控制上使用了直流马达位置传感器，采用分布式门模块架构，并通过LIN总线相连接。变速箱通过使用2轴或3轴角度/线性传感器，能够满足不同的变速箱位置要求并节省成本，具体的传感器选择则要根据汽车变速箱的功能和设计需求来决定。被动安全装置包括座椅承重的检测、安全带打开/扣住的监测、座椅位置调节的检测（保证气囊系统的有效保护）等等，这些控制的细节对汽车传感器的需求也十分可观。

　　加速度、振动、速度传感器是汽车运动测量中的三种主要传感器，一直保持稳定而强劲的增长势头。目前，世界生产这三种传感器的大型企业有30多家，其中前5名公司占据了31.3%的市场份额。例如Endevco占13.6%，Wilcoxa Research占9.1%，摩托罗拉占4.2%，IMI占3.0%，Analog Devices占1.4%。

　　西方发达国家排放法规对尾气排放量日益严格的要求，推动了汽车用氧传感器的开发与生产。目前，已实用的汽车氧传感器有氧化锗氧传感器、二氧化钛氧传感器等几种。

　　值得一提的是，微型化传感器利用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号调理器、数据处理装置集成封装在一块芯片上。由于其体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以提高系统测试精度，例如把微型压力传感器和微型温度传感器集成在一起，同时测出压力和温度，便可通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响。目前已有不少微型传感器面世，如压力传感器、加速度计、用于防撞的硅加速度计等。

　　在汽车轮胎内嵌入微型压力传感器可以保持适当充气，避免充气过量或不足，从而可节约燃油10%。多功能化的特性使得传感器能够同时检测2个或2个以上的特性参数。

　　智能传感器配有专用计算机，它的迅速发展将汽车的安全性能提高到一个前所未有的高度。随着微电子技术和微机械加工技术的发展，传感器正朝着微型化、多功能化、智能化方向发展。

　　传感器在汽车中的应用图解

　　

　　中国车用传感器发展技术甚忧

　　Strategy Analytics预测，从2004年到2009年，全球车用传感器将呈现9%左右的成长率。

　　中国市场更是车用传感器发展的沃土。近几年来，中国传感器的市场一直持续增长。计世资讯（CCW Research）最新调查数据显示，2007年～2010年期间中国汽车传感器市场销售额的年度复合增长率将超过35%。预计2009年中国市场销售额将接近10.5亿美元，其同比增长率为40.5%;预计中国2010年市场销售额将超过13.2亿美元，其同比增长率为35.2%。

　　中国已经跃居世界第二大汽车市场，据中国汽车工业协会公布的数据显示，早在2007年，中国汽车产销量已经双双超过880万辆，同比增长高达22.02%，成为仅次于美国的第二大汽车消费国。

　　2008年，中国汽车传感器市场规模达57亿美元，预计2010年中国汽车传感器市场将达百亿元，2015年可达1500万辆。汽车电子的趋势是ECU越来越集中，传感器越来越多。中国电喷系统应用传感器占系统的70%以上，ABS（防死锁刹车系统）传感器的成本为50元左右，国内产量为100万套，产值为5000万元;安全气囊的传感器占系统成本的70%以上，安全气囊的传感器售价为2000元左右，需求量为100万套/年，则传感器的产值可达20亿元。

　　业内专家由此看好汽车传感器在中国的发展前景。他们认为，汽车数量的增加以及每辆汽车上所采用传感器的增多，决定了中国汽车传感器市场容量必将不断增大，中国传感器市场正进入蓬勃发展期。

　　然而，和国外传感器产业相比，中国汽车传感器尚未形成独立的产业。自20世纪80年代以来，中国汽车行业引进国外的先进技术及与之相配套的传感器生产技术，基本满足了国内小批量、低水平车型的配套需求。中国汽车行业自行配套的传感器只是一些低档的产品。车传感器对整车厂而言，是二级配套产品，必须以系统形式进入整车厂配套。当中国发动机电子控制系统由国外进口时，其相应配套的传感器也同时进口到中国。

　　可见，中国汽车传感器产业整体水平较低，多种传感器尤其是高水平汽车传感器仍旧依赖进口。传感器市场被西门子、博世、霍尼韦尔等国际零部件巨头占据大半江山，而国内汽车传感器产业发展缓慢。

　　业内人士认为，中国传感器企业生产技术和生产规模目前并未达到汽车产业高新技术的要求，每年要进口50万套以上的高性能汽车传感器。中国的汽车传感器产品与国外同类产品相比，水平相差10多年。比如，中国企业生产的曲轴位置、车速传感器有不少采用电磁式或霍尔式传感方式，存在着准确度低、分解能力差、信号精度不高、抗干扰性弱等问题，而国外同类产品早已采用光电式，有效避免了上述弊端。

　　另外，汽车传感器微型化、多功能化、集成化和智能化的发展趋势对采用新工艺和开发新材料提出了更高要求。磁敏、气敏、力敏、热敏、光电、激光等多种传感器应运而生，传感器的材料也从金属发展成为半导体、陶瓷、光学纤维等材料。在这些方面，中国企业与外资企业的差距巨大。

　　目前，汽车技术升级换代，国内外企业都将车用传感器技术列为重点发展的高技术。微型化、智能化、非接触测量和MEAS传感技术，将逐步取代传统的机械式、应变片式、滑动电位器等传感技术，汽车传感器在安全、节能、环保以及智能化方面将取得重大突破。而各大传感器厂商在性能上的比拼，将提升汽车传感器的技术含量，降低生产成本，并推动新的技术革命，促进汽车传感器工业的发展。