车用传感器现状及未来展望
木中君 2022-12-01

  车用传感器是汽车计算机系统的输入装置,它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态。车用传感器很多,判断传感器出现的故障时,不应只考虑传感器本身,而应考虑出现故障的整个电路。因此,在查找故障时,除了检查传感器之外,还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。

  现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。根据传感器的作用,可以分类为温度传感器、压力传感器、流量传感器、位置传感器、气体浓度传感器、速度传感器、光亮度传感器、干湿度传感器、距离传感器等功能的传感器,它们各司其职,一旦某个传感器失灵,对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此,传感器在汽车上的作用是很重要的。汽车传感器作为控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,也是汽车领域研究的核心内容之一。汽车传感器对温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。衡量现代高级轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。当前,一辆国内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器,而豪华轿车上的传感器数量多达200只。

  近年来从半导体技术发展而来的微电子机械系统(MEMS)技术日渐成熟,利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器,这些传感器的体积和能耗小,可实现许多全新的功能,便于大批量和高精度生产,单件成本低,易构成大规模和多功能阵列,非常适合在汽车上应用。微型传感器的大规模应用将不仅限于发动机燃烧控制和安全气囊,在未来5~7年内,包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安 全系统在内的应用,将为MEMS技术提供广阔的市场。

  自20世纪80年代以来,国内汽车仪表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。由于起步较晚,还没有形成系列化、配套化,尚未形成独立的产业,仍然依附于汽车仪表企业。

  众多轿车、轻型车及部分载货车中采用新的电子产品,需要大批量、高水平的汽车传感器,但国内现有最高水平的汽车传感器产品比国外同类产品落后10多年,每年要进口50万套以上的高性能汽车传感器。例如压力传感器。

  压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、表面弹性波式(SAW)。

  电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压,测量范围20~100kPa,具有输入能量高,动态响应特性好、环境适应性好等特点;压阻式压力传感器受温度影响较大,需要另设温度补偿电路,但适应于大量生产;LVDT式压力传感器有较大的输出,易于数字输出,但抗干扰性差;SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点,用于汽车吸气阀压力检测,能在高温下稳定地工作,是一种较为理想的传感器。

  许多传感器厂家为了增强产品的竞争力,采用与国外同行业进行合资经营的方式,消化吸收国外先进的传感器技术,使产品升级换代,从而逐步发展壮大,有的已成为几大“电喷”系统厂家的下游供应商。但绝大多数企业还只是配套生产其它车用传感器,处于利润少、产品单一、产品质量和技术水平低下的状况。

  伴随着国内汽车产量的迅速增长,今后几年国内汽车工业对传感器及其配套变速器和仪表的需求亦将大大增加,实现汽车传感器国产化势在必行。为适应这一形势,应重点开发新型压力、温度、流量、位移等传感器,尽快为汽车工业解决电喷系统、空调排污系统和自动驾驶系统所需的传感器是十分迫切的任务。汽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。一级系统配套商的实力关系到主机厂的品牌,所以必须建立系统平台,以系统带动传感器的发展。 未来的汽车传感器技术的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。

  传感器产业将进一步向着生产规模化、专业化和自动化方向发展。工业化大生产的平面工艺技术将是促进传感器价格大幅度降低的主要动力。而传感器制造的后工序一一封装工艺和测试标定(两者的费用约占产品总成本的50%以上)的自动化,将成为关键生产工艺予以突破。

  传感器产业的企业结构仍将呈现“大、中、小并举”,“集团化、专业化生产共存”的格局,集团化的大公司将越来越显示出它的垄断作用,而专业化生产的中、小企业因其能适应市场小批量产品的需求,仍有其生存、发展的空间和机遇。

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