導語:汽車性能的提升以及汽車市場的蓬勃發展,推動了汽車傳感器的快速增長。
汽車性能的提升以及汽車市場的蓬勃發展,推動了汽車傳感器的快速增長。被動式傳感器在某些應用上已難以滿足高精度要求,主動式傳感器應用將越來越廣。
隨著汽車性能的提升以及中國汽車市場的快速增長,汽車中所用的傳感器越來越多,中國汽車傳感器市場進入快速增長期。數據顯示,2007年~2012年中國汽車傳感器銷售額復合增長率將達到22.37%。汽車性能的提升,對傳感器的性能也提出了更高的要求,被動式傳感器在某些應用上已難以滿足高精度要求,主動式傳感器應用將越來越廣。此外,對于一些有共性或者信號來源可以共用的傳感器,高度整合將成為趨勢。
需求拉動傳感器大幅增長
隨著汽車性能的不斷提升以及國家對汽車各項標準要求的不斷提高,每輛汽車所需的傳感器越來越多。此外,中國已經躍居世界第二大汽車市場,據中國汽車工業協會公布的數據顯示,2007年我國汽車產銷量雙雙超過880萬輛,同比增長高達 22.02%,成為僅次于美國的第二大汽車消費國,預計2015年可達1500萬輛。
“汽車數量的增加以及每輛汽車上所采用的傳感器增多,決定了中國汽車傳感器市場容量必將不斷增大,中國傳感器市場正進入蓬勃發展期。”英飛凌汽車、工業和多元化電子市場事業部高級市場工程師沈順偉非常看好汽車傳感器的市場前景。
iSuppli數據顯示,2007年中國汽車傳感器市場銷售額達到1.2億美元,同比增長11.85%,2007年~2012年汽車傳感器銷售額復合增長率將達到22.37%。NXP汽車電子大中華區高級市場經理張建臣也向《中國電子報》記者表示:“中國傳感器市場未來幾年將延續過去幾年的高增長率,到2010年銷售額可能會突破100億元。”
主動式傳感器應用漸廣
綠色環保、安全是汽車未來的發展方向,為了讓汽車更加環保安全,國家也出臺了一系列的政策法規。根據環境保護部的要求,2008年7月1日起,全面停止僅達到國Ⅱ排放標準的輕型車的銷售和注冊登記,新車全部過渡到國Ⅲ標準。另外, 2008年3月1日,北京率先在全國執行機動車國IV排放標準。為了提高汽車行駛的安全性,ABS(防抱死剎車系統)已經成為汽車標配,另外,今年年底由全國汽車標準化技術委員會制定的TPMS(輪胎壓力監測系統)標準有望出臺。
汽車排放、安全等要求的不斷提高,被動式傳感器在某些應用上已不能滿足高精度的要求。例如隨著汽車尾氣排放的國Ⅲ和國IV標準的實施,針對曲軸和凸輪軸的被動式傳感器已不能滿足精確控制的要求,這就需要用新型的霍爾傳感器或巨磁阻傳感器來代替。“主動式傳感器將逐步取代被動式傳感器。”沈順偉告訴《中國電子報》記者。據介紹,英飛凌今年重點推出數字化處理能力的霍爾傳感器和巨磁阻 (GMR)傳感器。相對于模擬輸出的霍爾傳感器,數字輸出的傳感器具有更高的精度和溫度補償能力,輸出的信號也更容易處理。巨磁阻傳感器具有靈敏度高,響應速度快,結構設計小巧簡單等優點,可做到7mm的空氣間隙。
“主動式傳感器更精確、更及時、更智能,因而主動式傳感器應用會越來越廣。例如,倒車雷達和TPMS里采用主動的超聲波傳感器和RFID(射頻識別技術)傳感器。”水清木華汽車電子分析師曾小豐也如此表示。
傳感器整合包含兩個方面
汽車傳感器數量越來越多,這樣對整車布置以及相應的成本提高帶來很大的挑戰。“對于一些有共性或者信號來源可以共用的傳感器,高度整合將成為趨勢。”TRW汽車研發有限公司電子工程部中國區總工程師邢勛告訴《中國電子報》記者。整合包含兩個方面,其一是傳感器之間的整合,使得輸出信號用于不同的ECU(電子控制單元)進行處理;其二是傳感器和ECU的整合。
據悉,TRW正在研制一些高集成度的ECU來滿足整車廠布置和成本的要求。英飛凌也表示今年將重點開發高集成度的傳感器芯片,針對TPMS,英飛凌開發了高集成度芯片SP35,它集成了壓力傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、電源電壓傳感器,還集成了單片機、存儲單元、低頻接收單元、射頻發射單元和一些必需的外設,真正實現了輪胎模塊的單芯片解決方案。
“傳感器將越來越多地集合成為一個完整的系統,Park-4-U就是一個例子。”法雷奧汽車內部控制(深圳)有限公司相關負責人也如此表示。據悉,Park-4-U可以自動操控汽車使其在十幾秒鐘的時間內停入車位,駕駛員可以完全讓手離開方向盤,這樣可把注意力集中到路況,并掌控剎車和油門。
精彩觀點
英飛凌汽車、工業和多元化電子市場事業部高級市場工程師沈順偉:關注動力系統和安全應用傳感器
車用傳感器都應該有實時性、高可靠性和可重復性的特點,并且能耐高、低溫及能在復雜的環境中應用。當然,由于人們對不同系統的要求側重于不同方面,所以對傳感器的要求也不同。
對于動力系統來說,最重要的指標是在增加輸出功率的同時減少排放,所以要求發動機能改善油氣混合比例及更加精確的控制點火時間,為此傳感器必須要有高精確度的特點。安全系統的特點決定了傳感器要能對瞬時變化有反應,并且要求傳感器具有很高的準確性,即傳感器能準確地反映出車輛所處的環境。
底盤系統的傳感器往往要連很長的線,所以要求傳感器的引腳數盡量少。相對來說,車身系統對傳感器的要求要低些,但因為某些應用要求處理很復雜的信息(如夜視系統),所以除了要有較高的精確度外,還要有很強的數據處理能力。
英飛凌可為各類客戶提供先進的傳感器,包括各類霍爾傳感器、具有高精度和高靈敏度的巨磁阻傳感器、壓力傳感器和雷達芯片等。針對中國市場,我們比較注重的是動力系統和安全應用這兩個市場。
在過去的幾年中,英飛凌的傳感器產品銷售額和市場份額都實現了持續增長,其中銷售額平均每年增長幅度約為40%。隨著國內主動式傳感器市場的快速發展,今后幾年中英飛凌的傳感器產品將取得更好的成績。
隨著應用領域的不斷增多,傳感器產品也將更加多樣化,并采用更多新的技術。對傳感器本身來說,最主要的趨勢是傳感器的精度將不斷提高,供電電壓和功耗將降低。另外,由于對可靠性要求的不斷提高,傳感器將集成自檢測功能并增加備用傳感器以隨時監測傳感器的工作狀況,并在主傳感器工作異常時用備用傳感器進行替代。此外,由于傳感器感應信息量的增多和精度的提高,傳感器所需傳遞的信息量將增多,所以需要開發新的傳輸協議來滿足這種要求。
作為芯片生產企業,英飛凌主要關注與下游企業的合作。在技術方面,英飛凌上海的工程師隊伍將給客戶提供一系列的支持,包括全面的產品和技術培訓,在開發前期協助客戶設計方案,在開發過程中及時解決客戶遇到的問題,協助客戶升級舊的產品方案等。此外,在商業方面我們將通過協助客戶優化產品和生產方案等手段來幫助客戶控制成本,英飛凌將運用自身的資源(如全國性的專題研討會,整車廠的客戶日等)協助客戶推廣他們的產品。我們還可以為一些大客戶專門設計和生產他們的專有芯片以幫助他們取得競爭優勢。
TRW汽車研發有限公司電子工程部中國區總工程師邢勛:攜手整車 圍繞安全推出傳感器
隨著汽車電子需求不斷增加以及安全性要求的提高,車身電子成為將整車各個系統連接成一個整體的關鍵系統。其中,傳感器作為車身電子系統各類信號的輸入源,為車內各類ECU(電子控制單元)提供了整車的工作情況以及車身周邊環境的信息。
中國汽車傳感器市場是一個逐漸成熟和增長的市場。在未來的幾年內,整車傳感器的應用和技術要求會因為以下的幾個原因而不斷提高:第一,電子行業新技術的出現衍生到汽車電子產品進行應用;第二,整車各系統之間的明顯界限逐步模糊,通過整車網絡和電子控制使得整合程度提高;第三,最終客戶以及市場逐步走向成熟,對安全等功能的需求不斷提高;第四,整車廠技術和質量水平逐步提升,他們努力擺脫純低成本制造的模式;第五,政府相關安全法規不斷完善和出臺。
TRW是一家生產主動安全和被動安全產品的汽車零部件供應商。所有的傳感器都是圍繞著安全的理念,為了提高駕乘人員安全性而開發研究。為了能更好地適應未來的趨勢,給整車廠和最終客戶提供服務,TRW在2007年將原來分散于制動系統、轉向系統和乘員安全系統三條產品線內的電子研發人員獨立出來,在全球架構范圍內成立了電子產品研發部門,其中傳感器研發為其下面一個重要的分支部門。
目前TRW傳感器技術主要是配套我們的制動系統、轉向系統、乘員安全系統、駕駛輔助系統四大產品系列來進行研發,針對的主要是主被動安全系統以及底盤系統。
TRW是一個注重產品安全性能的公司,一切新產品新技術的研發和推廣是基于這個理念來完成的。在制動系統方面,TRW通過集成偏航速率傳感器以及加速度傳感器,在ECU里面最大限度地降低了公共CAN(控制器局部網)總線的通信,使得傳感器的信號通過私有CAN總線網絡直接提供給ECU。因此汽車穩定性的情況能及時反饋給ECU,并做出相應的判斷,再通過啟動ESP(電控行駛平穩系統) 保持整車穩定。
在被動安全系統方面,TRW的核心產品碰撞傳感器已經完成并且量產了第三代碰撞傳感器,它由原先的雙芯片方案轉為單芯片方案,減少了零部件數量以及零部件之間的通信,提高了產品的可靠性和響應能力,并為安全氣囊ECU提供可靠和迅速的碰撞信息,以達到正確迅速地點爆安全氣囊。
在轉向系統方面,尤其是TRW在行業內排名第一的電動轉向上,我們全面使用了光學的轉向扭矩和轉向角傳感器,并達到了很高的精度,便于整個轉向系統操控。在駕駛員輔助系統方面,TRW基于攝像頭方式的變道預警系統能夠和電動轉向系統緊密配合,并通過高端的算法來實現變道預警以及防止事故的發生。
目前電子行業內單打獨斗已經不是成功的模式,對于汽車電子行業來說尤其明顯。傳統的電子行業生產廠家不能完全明白汽車的應用工況和汽車環境的要求,而汽車電子人員對于高新電子技術的研發投入無法和傳統電子來比較,所以尋求雙方的合作是唯一的雙贏局面。
TRW和整車廠共同探討方案,尤其在整車系統開發的前期及早進入,參與整車性能和布置的討論,這樣能及時地了解客戶的需求。隨著整車集成度和診斷要求的不斷提升,TRW會針對市場和客戶的需求開發新的集成芯片來滿足功能和性能的要求,然后將該ASIC(專用集成電路)應用于傳感器的設計。TRW和飛思卡爾、英飛凌等芯片廠家有很好的合作,同時和傳感器廠家我們也有類似的合作,由TRW來確定整個傳感器的性能要求和應用范圍,由傳感器廠家來完成詳細設計并達到TRW的測試標準。
TDK株式會社電子元器件營業部第三統括部統括部長 屋雅隆:主打溫度和旋轉傳感器
TDK車用傳感器的主打產品是溫度傳感器和旋轉傳感器。這些高品質的傳感器運用了TDK獨創的技術,主要用于直接安裝到汽車發動機周圍的驅動裝置上。越來越多的中國汽車產品開始使用自動變速箱,而隨著自動變速箱多級變速的發展,如何緩和變速振動變得尤為重要。
油溫傳感器用于直接檢測變速箱油的溫度,并對變速時間進行控制,因而必須滿足變速箱內低溫到高溫的嚴酷使用條件。TDK的油溫傳感器使用高耐熱性的優質PPS(聚苯硫醚)樹脂,實現了在-40~165℃的環境中使用。同時,它運用豐富的組裝技術,提供浸泡在油中的變速箱內安裝型及變速箱外安裝型等產品類型,滿足了用戶對于安裝形狀的定制要求,其市場占有率雄踞全日本第一。
此外,用于空調的熱交換機溫度傳感器、新風溫度傳感器、室內溫度傳感器等,均充分運用樹脂成型技術和組裝技術,憑借極高的可靠性,應對客戶的各類不同需求。同時,TDK具備完善的開發體制,可自行生產溫度傳感器所用的NTC(負問題系數)熱敏電阻,從而能夠迅速實現用戶所需的熱敏電阻特性。
旋轉傳感器包括對變速箱齒輪轉速進行檢測的速度傳感器、對發動機點火時間進行控制的凸輪角傳感器以及曲柄角傳感器等汽車電子控制中不可或缺的傳感器產品。為提高汽車的燃油率和耐環境性能,對于旋轉傳感器的精度要求日益趨高。TDK在這些旋轉傳感器中運用了基于獨創仿真技術的磁性回路分析,同時使用了高靈敏度霍爾器件以及經過優化處理的自行開發磁鐵,從而實現了高精度的數字輸出。除此之外,TDK借助領先的組裝技術,為用戶提供可應對嚴酷使用環境,持久耐用,防水性極佳的產品。
TDK的傳感器產品在日系汽車零部件廠商中已經取得了不錯的成績,希望今后也能為中國的汽車零部件廠商提供本公司的優質產品和領先技術,為逐步成長的中國汽車產業作出更大的貢獻。
精量電子中國區市場銷售總監陳振:傳感器微型化、智能化成趨勢
眾所周知,中國汽車電子產業起步較晚,但發展速度是驚人的。中國自主品牌的汽車,正在從普及型轉向中高檔車,汽車傳感器的需求逐漸與國際同步。這為美國精量電子傳感器與中國汽車電子廠的合作提供了極好的契機。精量電子是一家專業生產傳感器的美國上市公司,產品涉及絕大部分過程傳感器,包括壓力、加速度、位移、磁阻、傾角、紅外、濕度、溫度、編碼器、壓電薄膜、油品和力傳感器等。其中,汽車傳感器的銷售額占總銷售額的百分之十幾,接近三四千萬美元。
精量電子汽車傳感器已廣泛應用在全球汽車發動機控制系統、底盤控制系統、車身控制系統和汽車安全測試和假人等領域。其中大多產品是為主導地位的汽車廠家定制。
精量電子設計的帶有微阻尼MASE技術的加速度傳感器為汽車安全碰撞和假人的測試提供了更可靠的數據,它避免了沒有阻尼的加速度傳感器的噪音干擾,也避免了采用一般阻尼濾波后帶來的采樣波形的失真。精量電子的汽車舒適度和防霧傳感器,更加節能、環保,使空調自動控制更人性化,它開始被中國諸多汽車廠家所重視,并被世界絕大部分中高檔汽車采用。
精量電子采用微熔技術的安全帶張緊控制系統的最新張力傳感器,是通過對安全帶張力的檢測來控制氣囊釋放的程度,以保護人身的安全。
在壓力檢測方面,精量電子采用微熔硅壓阻技術的壓力傳感器在油路壓力檢測上具有高測量精度、高可靠性和無泄漏等無法替代的絕對優勢。精量電子最新推出的具有數子補償、數字放大輸出的大氣壓力傳感器,解決了GPS準確定位的難題。
中國汽車工業的快速發展推動了中國汽車電子產業的蓬勃發展,中國汽車電子的高速發展正在引起全球汽車電子產業的關注。預計在未來幾年內,隨著中國整車廠與世界技術的接近,整車產品性能不斷提升,汽車電子產品占汽車整車成本的比重會進一步提高,整車廠對動力、安全、底盤、車身等各類汽車傳感器技術和質量的要求會越來越高。
微型化、智能化、非接觸測量和MEAS傳感技術,將逐步取代傳統的機械式、應變片式、滑動電位器等傳感技術,汽車傳感器在安全、節能、環保以及智能化方面將取得重大突破。各大傳感器廠商在性能上的比拼帶來的是汽車傳感器技術含量的提升,同時生產成本也會隨規模的擴大逐步降低,更多的生產過程和生產工藝采用新的技術,會推動新的技術革命,進而又推動汽車傳感器工業的發展。
從原材料供貨商到微機械加工設備制造商,從汽車整車廠到配套的電控和ECU研發生產商,到處都需要合作,到處都會有依賴,每個環節都是不容忽視的。汽車工業代表一個國家基礎工業的水平,精量電子希望和所有伙伴精誠合作,為中國汽車工業的騰飛作出貢獻。
NXP汽車電子大中華區高級市場經理張建臣:新法規推動傳感器市場增長
隨著汽車電子產業的發展,汽車的舒適度和安全性越來越被人們重視。傳感器作為汽車內部的感知元器件,在汽車電子控制單元中應用越來越廣泛。中國的汽車市場不斷擴大,電子模塊不斷本土化,帶動了傳感器市場不斷增長。
NXP在傳感器產品上有速度傳感器、角度傳感器和溫度傳感器。速度傳感器和角度傳感器利用巨磁阻原理,有別于目前市場上的霍爾傳感器。磁阻傳感器具有高靈敏度,工作溫度范圍更廣,溫漂小等特點。溫度傳感器采用硅片技術,比普通的熱敏電阻更加接近線性,更加可靠。
針對踏板、轉向、氣門控制,NXP推出了性價比更高、應用更加簡單的KMA199。KMA199包括監測角度的傳感器部分和后端的數字處理單元,它有3個管腳,中間管腳既可以作為模擬輸出,又可以作為客戶配置傳感器內部寄存器的數字接口。
在汽車安全環保等需求的推動下,汽車傳感器會朝著更加智能化、更加可靠、更加多功能化發展。隨著一些新法規的推出,胎壓檢測系統有可能成為汽車的標配,這無疑會帶動壓力傳感器的發展。另外,動力系統內用于測速、測溫、測加速度、測角度的傳感器也是市場的一個增長點。NXP不僅協助模塊廠商設計出更加完善的傳感器模塊,也不斷與整車廠探討傳感器技術的發展和市場的需求。
法雷奧相關負責人:緊湊型傳感器受青睞
法雷奧汽車內部控制(深圳)有限公司(VICC)在中國生產作為停車輔助的超聲波傳感器(ULS),并提供用來啟動車燈和雨刮的雨量-光線-隧道傳感器(RLT)。我們相信這兩種傳感器的裝配率在中國會節節攀升,因為中國的汽車正在朝著多功能方向發展。
VICC自2007年起開始生產超聲波傳感器,并正在不斷提升技術來生產法雷奧最新及最先進的傳感器。這些傳感器結構緊湊,而且測量非常精確。2008年起,法雷奧還會在VICC成立一個電子研發小組,不僅為VICC,而且為法雷奧集團在全球范圍內提供研發服務。
我們相信緊湊型傳感器會繼續被市場青睞,目前,法雷奧RLT傳感器是市場上最緊湊的產品。傳感器將越來越多地集成為一個完整的系統,Park-4-U就是一個例子。法雷奧這套自動的停車系統最近得到了享有盛譽的汽車工業獎項PACE(汽車制造商卓越貢獻獎)的大獎。歐洲市場已經有一些車型安裝了這套系統,在不久的將來,這些產品也將走向中國市場。
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