1、概念
传感器是一种把被测量转换成可测量的信号转换装置，通常是由敏感元件、转换原件、信号调节与转换电路等其他辅助元件组成。传感器的应用场景非常广泛，其中汽车传感器的工作原理是通过把非电信号转换成电信号的方式向汽车计算机提供包括车速、温度、发动机运转等各种工况信息，使汽车实现自动检测和电子控制。
2、分类
汽车传感器可根据使用目的不同分为车身感知传感器和环境感知传感器。
车身感知传感器提高了单车自身的信息化水平，使车辆具备感知自身的能力；按照输入的被测量不同主要分为压力传感器、位置传感器、温度传感器、（线）加速度传感器、角（加）速度传感器、空气流量传感器、气体传感器，从工作原理上看这些传感器大都采用MEMS方案。
环境感知传感器实现了单车对外界环境的感知能力，帮助汽车计算机获得环境信息并做出规划决策，为车辆智能化驾驶提供支持；环境感知传感器主要分为车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达。这些属于智能传感器。
3、汽车传感器是实现汽车自动驾驶的核心硬件
驾驶自动化水平不断升级的趋势已经显现，L3级智能汽车的量产标志着汽车行业开始步入自动驾驶阶段，而汽车传感器实现汽车自动驾驶的核心硬件。自动驾驶方案可分为感知层、决策层、执行层，其中搭载的各类传感器属于感知层。根据自动驾驶分类标准，可将自动驾驶分为6个级别，分别为L0（无自动化）、L1（驾驶辅助）、L2（部分自动化）、L3（有条件自动化）、L4（高度自动化）和L5（完全自动化）。L3级是自动驾驶级别的分界线，2022年5月奔驰汽车L3级别的量产标志着汽车行业开始步入自动驾驶阶段。
汽车传感器研发周期长、产品附加值高，是实现智能驾驶的核心硬件。汽车传感器的发展阶段分为结构型传感器阶段、固体传感器阶段、智能型传感器阶段。目前MEMS传感器、智能型传感器快速发展，广泛应用于汽车、安防医疗等行业。汽车传感器通常研发周期较长，如汽车MEMS类传感器从设计研发到最终全面商业化平均耗时28年。
车身感知传感器
1、概况
车身感知传感器是汽车的“神经末梢”。车身感知传感器遍布汽车全身，被广泛应用于动力系统（新能源车是三电系统）、底盘系统、车身系统，实现对汽车自身信息的感知并作出决策、执行，是汽车的“神经末梢”，目前发展较为成熟，以MEMS传感器为主。
（1）MEMS概念
MEMS是微机电系统，利用集成电路（IC）技术、微加工技术把微结构、微传感器、微执行器等元件集成在一块或多块芯片上，组成结构包括传感器、信息处理单元、执行器与通信接口单元。
（2）车身感知传感器MEMS化是主要趋势
车身感知传感器的发展主要体现在新能源汽车的普及、汽车的安全性需求、以及MEMS微机电对传统机电的替代所带来的机遇。1）动力来源是新能源汽车与传统燃油车的主要区别之一，新能源汽车的电子电气架构主要使用电池、电机、电控有关的以电流为主的电磁类传感器，燃油车动力系统则主要以测量压力、温度、气体的传感器为主；电磁类传感器需求有望随新能源汽车渗透率提高逐步放量；2）汽车安全性需求相关的胎压、气体排放等所需的压力、气体、温度等传感器有望随技术要求提高与单车用量增加实现量价齐升；3）按照被测物理量的不同车身感知传感器可分为压力、位置、温度、加速度、气体、流量等各类传感器，从测量原理上看MEMS化为主要发展趋势。
（3）MEMS传感器与传统机电技术传感器相比优势
MEMS传感器较传统机电技术传感器具有较大的优势。MEMS传感器是应用最广泛的MEMS器件，与传统机电技术传感器相比，MEMS传感器具有微型化、集成化、智能化、功效高、成本低等优势。MEMS传感器没有标准化的生产工艺流程，每种MEMS传感器都是针对下游特定的场景来生产，按照工作原理MEMS传感器可分为物理类、化学类、生物类，细分种类多样、几乎涵盖车用传感器的所有类型。
（4）汽车MEMS传感器分类
汽车MEMS传感器主要包括以下种类：
压力传感器：压力传感器是能够感受压力信号，并将压力信号转换成可用的电信号的装置。根据压敏元件的主流技术原理的不同，汽车压力传感器主要分为电容式压力传感器和电阻式压力传感器
温度传感器：汽车温度传感器将温度信号转化为可用输出信号，按照工作原理可分为热敏电阻式、热电偶式、热敏铁氧体式，其中热敏电阻式温度传感器应用最为广泛。
气体传感器：气体传感器是检测气体的种类和浓度等信息的装置。按照技术原理的不同可以划分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、催化燃烧气体传感器、电化学气体传感器、光学气体传感器等；根据被测气体的种类不同作用在汽车上的气体浓度传感器可以划分为氧传感器、NOx传感器、稀薄混合气传感器、烟雾浓度传感器、柴油机烟度传感器。
位置传感器：位置传感器是测量元件运转或运动所处位置的装置。汽车位置传感器的工作原理主要有霍尔效应、磁电阻效应、光电式、电容式、电热式五种。
空气流量传感器：空气流量传感器是用于检测发动机进气量大小的装置。空气流量传感器通常安装在进气管上，将进气量信号转化为电信号传递给ECU，以供ECU确定喷油量和点火时间。
惯性传感器：惯性传感器是用于测量物体在惯性空间中运动参数的装置。根据运动是否呈线性的工作原理，惯性传感器分为线加速度传感器和角加速度传感器两类。
线加速度传感器：又称加速度传感器，是通过测量传感器内部的惯性力并计算加速度数据的装置。按照工作原理的不同加速度传感器可分为交流响应型和直流响应型。交流加速度传感器的感测机构通常使用压电元件，分为电压输出式压电传感器和电荷输出式压电传感器；直流加速度传感器根据感测技术的不同可分为电容式和压阻式。
角加速度传感器：又称角速度传感器，实质是陀螺仪。陀螺仪是利用动量矩（自转转子产生）敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或两个轴的角运动检测装置，可与加速度计共同构成惯性导航系统，是决定惯性导航系统精度的主要因素。
2、市场规模
传感器产品在MEMS行业占据主导地位。据Yole数据，在MEMS行业产品结构中，传感器类产品合计占比65.38%。受益于物联网、人工智能、5G等新兴技术快速发展，MEMS应用前景广阔。据Yole数据，2020年全球MEMS行业市场规模为120.48亿美元，2026年市场规模有望达到182.56亿美元，CAGR可达7.17%；据中国信息通信研究院估计，2017-2022年汽车市场领域MEMS传感器市场规模有望从22.82亿美元增长至32亿美元，CAGR可达7%。
3、政策支持MEMS传感器迅速发展
在汽车行业安全保护标准等政策驱动下车用MEMS传感器的增长趋势有望延续。在政策推动下MEMS传感器行业发展迅速，其中在汽车上MEMS传感器大多应用都与安全和保护有关，汽车安全性和强制性的政策实施推动了MEMS传感器的发展。2016年工信部审查并通过了《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》（GB26149）强制性国家标准送审稿，2020年1月1日起我国所有新认证乘用车强制安装胎压监测系统，促使TPMS类的MEMS传感器需求增长；2020年7月实施的国六排放标准对颗粒物数量排放标准要求更加严格，促进了汽车上测量捕捉颗粒的DPF压差传感器和测量燃油蒸汽压力的EVAP压力传感器的需求大大增加。
环境感知传感器
环境感知传感器是汽车之“眼”，是未来无人驾驶智能感知系统的基础。环境感知传感器是在汽车安全技术从被动安全向主动安全演进的过程中产生的。环境感知传感器捕捉外界信息并提供给汽车计算机系统用于规划决策，主要包括激光雷达、车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等，是汽车之“眼”，是未来无人驾驶智能感知系统的基础。
1、前景分析
在科技发展、政策支持等方面的推动下，汽车产业电动化、网联化、智能化、共享化的“四化”趋势已初步显现，在自动驾驶的目标驱动下，单个汽车环境感知传感器使用数量呈上升趋势。2021年中国汽车市场总销量为2627.5万辆、同比增长3.81%，其中乘用车2148.2万辆、同比增长6.45%，新能源车352.1万辆、同比增长157.01%。据中国汽车工业协会预计，2025年中国汽车总销量有望达到3000万辆，其中新能源车销量有望达到900万辆。自动驾驶的目标驱动与汽车市场销量兴旺的趋势使汽车传感器市场具备放量的先决条件。
随着驾驶自动化水平升级，单车搭载的环境感知传感器的数量持续增加。L0向L2级的自动驾驶发展主要是使汽车具备更多的ADAS（advanced driver assistance system，高级驾驶辅助系统）功能以实现更多驾驶辅助场景，需安装车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达。L2步入L3级的方式目前有两种：1）“弱硬件强算法”的视觉方案，硬件上车载摄像头+毫米波雷达的搭配、不配备激光雷达；2）“强硬件弱算法”的激光雷达方案，硬件上配备车载摄像头+毫米波雷达+激光雷达。L3向L5级别的发展或需配置更多的车身感知传感器以实现完全自动驾驶。当下部分车企的自动驾驶技术已从L2升级至L3级，实现了在自动驾驶场景中从“人主导、车辅助”发展到“车主导、人辅助”的过渡，而目前市场中的多数汽车依然处在L2级以下。
来源：投研锋向
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