汽車電子傳感器發展綜述
汽車傳感器是汽車電子技術領域研究的核心內容之一,本文簡單介紹了國內汽車傳感器的應用發展情況,主要介紹了汽車上幾種主要的傳感器,并對發展趨勢進行了展望。
一、汽車傳感器市場規模大
市場研究數據顯示,2002年全球汽車傳感器的市場規模為70.1億美元,預計2005年將達到85.2億美元,年平均增長率為6.7%;全球2002年汽車傳感器的市場需求量為10.38億只,預計2005年將達到12.83億只,年平均增長率為7.3%。我國的汽車工業發展加快。估計2010年將達600萬輛的生產能力,若每輛車用10只傳感器,將需6000萬套傳感器及其配套變送器和儀表。
我國現有汽車2000萬輛,并且每年以5%以上的速度遞增,但是目前“電噴”汽車還只占10%左右,國家規定停止“化油器”汽車的生產,新出廠的汽車要求全部安裝“電噴”系統。上海聯合汽車電子現在年產120萬套“電噴”系統傳感器,約4000~6000元/套,其中,汽車傳感器占60%以上的產值。國內電噴系統應用傳感器占系統的70%以上,ABS傳感器的成本為50元左右,國內產量為100萬套,產值為5000萬元;安全氣囊的傳感器占系統成本的70%以上,安全氣囊的傳感器售價為2000元左右,需求量為100萬套/年,則傳感器的產值可達20億元。
二、汽車傳感器舉足輕重
汽車傳感器作為汽車電子控制系統的信息源,是汽車電子控制系統的關鍵部件,也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一。汽車傳感器對溫度、壓力、位置、轉速、加速度和振動等各種信息進行實時、準確的測量和控制。衡量現代高級轎車控制系統水平的關鍵就在于其傳感器的數量和水平。當前,一輛國內普通家用轎車上大約安裝了近百個傳感器,而豪華轎車上的傳感器數量多達200只。
近年來從半導體集成電路技術發展而來的微電子機械系統(MEMS)技術日漸成熟,利用這一技術可以制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,這些傳感器的體積和能耗小,可實現許多全新的功能,便于大批量和高精度生產,單件成本低,易構成大規模和多功能陣列,非常適合在汽車上應用。
微型傳感器的大規模應用將不僅限于燃燒控制和安全氣囊,在未來5~7年內,包括發動機運行管理、廢氣與空氣質量控制、ABS、車輛動力的控制、自適應導航、車輛行駛安全系統在內的應用,將為MEMS技術提供廣闊的市場。
三、國內汽車傳感器生產水平低
自20世紀80年代以來,國內汽車儀表行業引進國外的先進技術及與之相配套的傳感器生產技術,基本滿足了國內小批量、低水平車型的配套需求。由于起步較晚,還沒有形成系列化、配套化,尚未形成獨立的產業,仍然依附于汽車儀表企業。
眾多轎車、輕型車及部分載貨車中采用新的電子產品,需要大批量、高水平的汽車傳感器,但國內現有最高水平的汽車傳感器產品比國外同類產品落后10多年,每年要進口50萬套以上的高性能汽車傳感器。
許多傳感器廠家為了增強產品的競爭力,采用與國外同行業進行合資經營的方式,消化吸收國外先進的傳感器技術,使產品升級換代,從而逐步發展壯大,有的已成為幾大“電噴”系統廠家的下游供應商。但絕大多數企業還只是配套生產其它車用傳感器,處于利潤少、產品單一、產品質量和技術水平低下的狀況。
伴隨著國內汽車產量的迅速增長,今后幾年國內汽車工業對傳感器及其配套和儀表的需求亦將大大增加,實現汽車傳感器國產化勢在必行。為適應這一形勢,應重點開發新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器,盡快為汽車工業解決電噴系統、空調排污系統和自動駕駛系統所需的傳感器是十分迫切的任務。汽車傳感器對整車廠而言,是二級配套產品,必須以系統形式進入整車廠配套。一級系統配套商的實力關系到主機廠的品牌,所以必須建立系統平臺,以系統帶動傳感器的發展。
四、汽車上的主要傳感器
這里介紹汽車傳感器的核心——發動機控制傳感器和幾種傳感器新產品。
1 發動機控制傳感器
發動機管理系統(簡稱EMS)其采用各種傳感器,是整個汽車傳感器的核心,種類很多,包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器將發動機吸入空氣量、冷卻水溫度、發動機轉速與加減速等狀況轉換成電信號送入控制器,控制器將這些信息與儲存信息比較、精確計算后輸出控制信號。EMS不僅可以精確控制燃油供給量,以取代傳統的化油器,而且可以控制點火提前角和怠速空氣流量等,極大地提高了發動機的性能。
通過噴油和點火的精確控制,可以降低污染物排放50%;如果采用氧傳感器和三元催化轉化器,在λ=1的一個狹小范圍內可以降低排放達90%以上。在怠速調節范圍內,由于采用了怠速調節器,怠速轉速降低約l00r/min到150r/min,使油耗下降3%~4%。如果采用爆震控制,在滿負荷范圍內可提高發動機功率3%~5%,并可適應不同品質的燃油。
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