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微型傳感器發展趨勢分析
來源:賽斯維傳感器網 發表於 2018/9/4

由於汽車傳感器在汽車電子控製係統中的重要作用和快速增長的市場需求,世界各國對其理論研究、新材料應用和新產品開發都都非常重視。未來的汽車用傳感器技術,總的發展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。

微型傳感器基於從半導體集成電路技術發展而來的MEMS(微電子機械係統),微型傳感器利用微機械加工技術將微米級的敏感元件、信號處理器、數據處理裝置封裝在一快芯片上,由於具有體積小、價格便宜、便於集成等特點,可以明顯提高係統測試精度。目前該技術日漸成熟,可以製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。由於基於MEMS技術的微型傳感器在降低汽車電子係統成本及提高其性能方麵的優勢,它們已開始逐步取代基於傳統機電技術的傳感器。

汽車傳感器可將汽車運行過程中的各種工況信息,如動力驅動、安全管理和車身舒適等係統參數,轉化成電信號輸送給中央控製單元(ECU),經由ECU的調整和反饋使汽車處於最佳運行狀態。其中,動力驅動係統用傳感器數量最多,安全係統和舒適係統用傳感器市場發展最快。

1.以MEMS傳感器為發展重點

由於汽車電子控製係統的多樣化,所用傳感器的種類和數量不斷增加,對傳感器的微型化、智能化、多功能化和集成化提出迫切需求。MEMS因具有精度高、體積小、價格低、工作壽命長、易集成、適合量產等特點而獲重點發展,並已占據汽車傳感器市場的主要份額,如MEMS傳感器可通過微納加工工藝實現傳統傳感器的微型化,已大範圍取代傳統的機械式、應變片式、滑動電位器等傳感器;可在同一襯底上與其他多個MEMS傳感器多功能集成;可通過與信息處理和控製芯片的集成實現自診斷、多參數混合測量、誤差補償等智能化功能,可有效縮小整體體積、降低係統功耗、提高可靠性。

2.動力驅動係統用傳感器注重節能減排

動力驅動係統主要包括發動機和底盤管理係統,使用的傳感器主要有流量傳感器、壓力傳感器(進氣壓力、氣缸壓力、大氣壓、油壓等)、溫度傳感器(空氣、水、潤滑油等)、爆震傳感器、曲軸傳感器、氣體濃度傳感器、節氣門位置傳感器、怠速傳感器、懸架係統傳感器,以及在自動變速箱中的車輪速傳感器、發動機轉速傳感器和油門踏板位置傳感器等。發動機的電子控製單元根據傳感器提供的信息對發動機的各項工況進行準確控製,從而提高發動機的動力性、可維護性,降低油耗和減輕排放。由於工作環境惡劣,動力驅動係統用傳感器比一般工業用傳感器的精度和可靠性均高出1~2個數量級。

3.安全管理係統用傳感器轉向主動安全

隨著技術不斷發展,汽車安全管理係統的目標已從被動防禦轉向主動保護。目前在用的安全管理係統,如安全氣囊係統、胎壓監測係統、防抱死製動係統(ABS)、電子製動力分配(EBD)係統、先進駕駛輔助係統(ADAS)、夜視係統等,都使用了大量的傳感器,采集的信息包括汽車各個方向的加速度、胎壓、製動踏板位置、碰撞壓力、接近警告等。這類傳感器是近年汽車應用領域創新最活躍的部分。

4.舒適係統用傳感器重在提升駕乘體驗

隨著人們對駕乘舒適性和愉悅性要求的不斷提升,除了傳統的空調溫濕度、車內煙霧檢測、車椅調節、底盤調節、車窗調節和承重傳感器外,定速巡航、導航、環境感知、車輛防盜、汽車燈光檢測等各類新應用大量湧現,直接推動了車速傳感器、陀螺儀、羅盤傳感器、紅外報警傳感器、光電池傳感器等的發展。這類傳感器隨著汽車人性化發展需求,具備最大發展潛力。

我國汽車傳感器企業首先必須改變以往所采取的“規模”和“低價”發展策略,堅持以“自主創新”為方向,以提升產品技術含量為目標;其次應從技術研發之初就樹立體係化發展思路,將傳感器由硬件拓展為包括算法和係統架構在內的傳感器係統,從而盡快實現技術的全麵提升,滿足汽車產業發展需求。

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