“没有传感器技术就没有现代汽车”已经成为业内共识,这意味着汽车电子化越发达,自动化程度越高,对传感器的依赖也越大。对此,业内专家认为,未来,新的汽车应用系统将催生新的汽车传感器。传感器最大的特点就是不断引入新技术,开发新功能。未来汽车传感器技术的总体发展趋势是小型化、多功能和智能化。
资料显示,一辆普通家用车上大约安装几十个传感器,一辆豪华车上的传感器数量可以达到200多个。根据市场研究机构StrategyAnalytics的数据,到2012年,汽车传感器的销售额将达到158亿美元。
车辆传感器大致可以分为三类: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占比最大,体现了汽车传感器最先进的技术。比如油门踏板位置传感器的角度误差必须在0.4%以内;油门位置传感器需要高可靠性,能在-50度到150度工作。
在电力系统中,有源传感器引领着发展趋势。凸轮和曲轴传感器是动力系统的关键,因为它们与汽车的“心脏”发动机密切相关。主动凸轮传感器和曲轴传感器可以为动力系统提供更多的保护,因此它们将引领未来的发展趋势。据估计,2009年将有5820万个主动曲轴传感器投入使用,而被动传感器的数量将减少到2150万个。
在安全管理系统中,压力传感器实现对侧气囊的控制。汽车安全管理系统也是传感器广泛应用的领域。汽车侧气囊的控制有两种方案:加速度传感器和压力传感器。权威数据显示,与加速度传感器相比,压力传感器在检测侧面碰撞的速度上要比加速度传感器快近3倍,误操作的概率更小。
在车身舒适系统中,车门、变速箱和被动安全让汽车更加智能。车门模块中,DC电机位置传感器用于车门把手和车窗控制,采用分布式车门模块架构,通过LIN总线连接。通过使用2轴或3轴角度/线性传感器,变速箱可以满足不同的变速箱位置要求,并节省成本。具体的传感器选择要根据汽车变速箱的功能和设计要求来确定。被动安全装置包括座椅承重的检测、安全带打开/扣合的监测、座椅位置调节的检测(以确保安全气囊系统的有效保护)等。这些控制细节对汽车传感器也有相当大的需求。
加速度、振动和速度传感器是汽车运动测量中的三大传感器,一直保持着稳定强劲的增长势头。目前,世界上生产这三种传感器的大型企业有30多家,其中排名前五的公司占据了31.3%的市场份额。例如,Endevco占13.6%,WilcoxaResearch占9.1%,摩托罗拉占4.2%,IMI占3.0%,AnalogDevices占1.4%。
西方发达国家日益严格的排放法规要求促进了汽车用氧传感器的开发和生产。目前,有几种实用的汽车氧传感器,如氧化锗氧传感器和二氧化钛氧传感器。
值得一提的是,该小型化传感器采用微机械加工技术,将微米级敏感元件、信号调理器和数据处理器件集成封装在一个芯片上。由于其体积小、价格低、易于集成,可以提高系统的测试精度。例如,通过集成微型压力传感器和微型温度传感器并同时测量压力和温度,可以通过片上操作消除压力测量中的温度影响。目前,有许多微型传感器,如压力传感器、加速度计、用于防撞的硅加速度计等。
在汽车轮胎中嵌入微型压力传感器,可以保持适当的充气,避免充气过度或充气不足,从而节省10%的燃油。多功能特性使传感器能够同时检测两个或多个特性参数。
智能传感器配有专用电脑,其快速发展将汽车的安全性能提升到了前所未有的高度。随着微电子和微加工技术的发展,传感器正朝着小型化、多功能和智能化的方向发展。
StrategyAnalytics预测,从2004年到2009年,全球汽车传感器将呈现9%左右的增长率。
中国市场是汽车传感器发展的沃土。近年来,中国传感器市场持续增长。根据CCWResearch的最新调查数据,2007年至2010年,中国汽车传感器市场销量的年复合增长率将超过35%。预计2009年中国市场销售额将接近10.5亿美元,同比增长率为40.5%。预计2010年中国市场销售额将超过13.2亿美元,同比增长率为35.2%。
中国已跃居世界第二大汽车市场。中国汽车工业协会公布的数据显示,早在2007年,中国汽车产销双双突破880万辆,同比增长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达到57亿美元。预计2010年中国汽车传感器市场将达到100亿元,2015年将达到1500万辆。汽车电子的趋势是ECU越来越集中,传感器越来越多。我国电喷系统使用的传感器占系统的70%以上,ABS(防抱死制动系统)传感器成本在50元左右,国内产量100万套,产值5000万元。安全气囊传感器占系统成本的70%以上。安全气囊传感器价格2000元左右,需求量100万套/年,传感器产值可达20亿元。
因此,业内专家看好汽车传感器在中国的发展前景。他们认为,汽车保有量的增加和每辆汽车使用的传感器数量的增加,决定了中国汽车传感器的市场容量将不断增加,中国传感器市场正在进入蓬勃发展期。
然而,与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。我国汽车工业从20世纪80年代开始引进国外先进技术及其配套的传感器生产技术,基本满足了国内小批量、低级别汽车的配套需求。中国汽车工业自撑传感器只是一些低档产品。车载传感器是汽车厂的二次配套产品,必须以系统的形式进入汽车厂。中国发动机的电控系统从国外进口时,其相应的传感器也进口到中国。
由此可见,我国汽车传感器产业整体水平较低,很多传感器尤其是高端汽车传感器仍依赖进口。传感器市场由西门子、博世、霍尼韦尔等国际零部件巨头主导,而国内汽车传感器行业发展缓慢。
据业内人士介绍,目前我国传感器企业的生产技术和规模还没有达到汽车行业的高科技要求,每年进口50多万套高性能汽车传感器。与国外同类产品相比,我国汽车传感器产品水平相差10年以上。例如,我国企业生产的曲轴位置和转速传感器多采用电磁或霍尔传感方式,存在精度低、分辨率差、信号精度低、抗干扰能力弱等问题。,而国外同类产品早已采用光电传感器,有效避免了上述弊端。
此外,汽车传感器小型化、多功能、集成化和智能化的发展趋势对采用新技术和开发新材料提出了更高的要求。出现了磁传感器、气体传感器、力传感器、热传感器、光电传感器、激光传感器等多种传感器,传感器的材料也从金属发展到半导体、陶瓷、光纤等材料。在这些方面,中国企业与外资企业存在巨大差距。