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數(shù)字化制造

車用傳感器及組件解決方案

2025China.cn   2009年02月02日

隨著對(duì)于汽車行車安全與智能型車輛系統(tǒng)需求的增加,車用傳感器的需求將大幅提升。根據(jù)調(diào)查,2005年車用傳感器產(chǎn)值為105億美元,預(yù)估到2010年將攀升到142億美元,其中年平均增長(zhǎng)率為6.1%。在所有車用感測(cè)組件中,以車用安全感測(cè)組件的年平均增長(zhǎng)率最高,達(dá)到13.7%,這些跡象顯示,對(duì)于安全的需求還是汽車產(chǎn)業(yè)最主要的驅(qū)動(dòng)力。

 

所謂的傳感器,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō):就是能夠感測(cè)到外在環(huán)境中物理狀態(tài)變化的電子組件,而其中的物理變化,則包括速度、溫度與電量等,車用傳感器即是安裝于汽車上,并用于感測(cè)行車過(guò)程中外在變化的傳感器。最早的車用傳感器是應(yīng)用在感測(cè)引擎與或是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài),包括:氧氣、流體、溫度、地壓與電流等。

 

然而,受到行車安全與操控性要求的提升,這些傳感器的應(yīng)用漸漸向致動(dòng)器(Actuator)或馬達(dá)方向延伸,其中包括:ABS煞車系統(tǒng)及感應(yīng)式電動(dòng)窗馬達(dá)、座椅等,當(dāng)然已是車上基本配備的安全氣囊也是汽車安全的一項(xiàng)主要應(yīng)用領(lǐng)域。

 

目前全球汽車行車安全的主要驅(qū)動(dòng)力是來(lái)自各國(guó)政府法規(guī)、消費(fèi)者意識(shí)與汽車廠商本身,因此有關(guān)于安全的相關(guān)產(chǎn)品增長(zhǎng)率,這些年來(lái)大都能保持穩(wěn)定的成長(zhǎng),也造就了車用傳感器市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。

 

基本上,汽車上所使用的傳感器組件較容易在行駛過(guò)程中受到環(huán)境嚴(yán)格考驗(yàn),包括:沙塵、濕度、鹽分、燃油添加劑、震動(dòng)與劇烈沖擊等,因此,嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)是必需的。

 

此外,溫度也是一個(gè)重要考量,通常車用感測(cè)組件需要忍受較大的環(huán)境溫度變化,并在組件使用壽命期間量測(cè)精度,要求必須要能保持在規(guī)范中的精確度。

 

2005年到2010年,車用安全感測(cè)組件的年平均增長(zhǎng)率為13.7%,其次為車內(nèi)用傳感器,其增長(zhǎng)率為6.2%。在此期間,位置、速度與氧氣傳感器的增長(zhǎng)率為6.7%,而壓力與加速度傳感器為5.7%。

 

最后,空氣流量、溫度與其它傳感器的增長(zhǎng)率為4.6%。在所有傳感器中,位置、角度、速度及氧氣傳感器的產(chǎn)值維持在最高檔,分別為2005年的62億美元至2010年的86億美元。

 

傳統(tǒng)上,車用傳感器的市場(chǎng)是以OEM模式運(yùn)作,并通常不需要直接面對(duì)消費(fèi)者,因此,汽車制造商與第一供貨商具有決定相關(guān)傳感器規(guī)格的權(quán)利,換句話說(shuō),對(duì)于傳感器的供貨商而言,汽車制造商與第一供貨商就是他們的客戶。

 

此外,若進(jìn)一步區(qū)分不同供應(yīng)端,這個(gè)市場(chǎng)可以再細(xì)分為三類:自行生產(chǎn)傳感器直接供給汽車廠的系統(tǒng)供貨商,包括:Denso、DelphiSiemensBosch;而半導(dǎo)體制造商,則包括:Freescale、TI、InfineonPhilipsAnalog Devices等,這些公司同時(shí)提供傳感器給OEM廠商與系統(tǒng)制造商。

 

另外,專門生產(chǎn)傳感器的廠商,包括:KavlicoMelexis、Allegro、SensonorRuf、Hitachi、Systron-Donner、MurataVTI-Hamlin等,這些公司同時(shí)提供傳感器給OEM廠商并與系統(tǒng)供貨商相互合作。

 

最后,為了講求人車合一的最高境界,應(yīng)用傳感器發(fā)揮其最大功效,使車輛與駕駛者雙方的能力能夠達(dá)到互補(bǔ)機(jī)制,不再是單方面由人來(lái)對(duì)汽車進(jìn)行操控,在未來(lái)電子汽車的發(fā)展前提下,這是不可欠缺考量的觀念。

 

 

 

 

 

 

1車用感測(cè)器類型(按功能分)

 

車用傳感器是一個(gè)吸引人且高度成長(zhǎng)的市場(chǎng),因?yàn)殡S著車子安全性與舒適性要求的增加,通常需要更大量的感測(cè)組件,此外,對(duì)于相關(guān)組件的穩(wěn)定性與低價(jià)要求,也是車用傳感器的主要采用考量。因此,隨著車用零組件的電子化程度不斷提升,在市場(chǎng)高度的需求下,本期將介紹車用傳感器解決方案。

 

Freescale

 

作為汽車行業(yè)領(lǐng)先的微控制器供貨商及FlexRay Consortium的創(chuàng)建者之一,Freescale正在積極幫助汽車制造商實(shí)現(xiàn)車內(nèi)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),以開發(fā)更智能、集成度更高的安全系統(tǒng)。

 

 

 

 

 

 

 

Freescale所研發(fā)一系列MPVZ4006G的車用傳感器產(chǎn)品,能在惡劣的汽車應(yīng)用和工業(yè)環(huán)境下,這些產(chǎn)品具有優(yōu)秀的可靠性和性能表現(xiàn),并有很強(qiáng)的抗振動(dòng)和抗機(jī)械沖擊能力。這些傳感器對(duì)震動(dòng)不敏感是因?yàn)椴捎昧诉^(guò)阻尼敏感元,這些高精度傳感器有卓越的超載和壓力及機(jī)械沖擊承受力。

 

另外,Freescale所發(fā)展一系列的傳感器,包括:加速度、壓力、和安全和警報(bào)ICs 為可應(yīng)用在各式各樣的市場(chǎng)中,包括:醫(yī)療器具、工業(yè)和汽車市場(chǎng)中。

 

TI

 

德州儀器在HVAC/R汽車和工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是壓力感測(cè)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,其產(chǎn)品能使設(shè)備營(yíng)運(yùn)性能更佳,使汽車、加熱和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)更安全更高效。該廠商的壓力傳感器使用陶瓷電容和密封技術(shù),應(yīng)用于所有汽車和運(yùn)輸、非常規(guī)道路行駛車輛系統(tǒng),既能加強(qiáng)安全性和營(yíng)運(yùn)性能,又能減少汽車廢氣,提升燃油率,利于環(huán)保概念,并具有改善的放射的高效率的A/C系統(tǒng)。

 

 

 

 

 

 

傳感器的設(shè)計(jì)可確保車輛在整個(gè)使用周期內(nèi)的可靠性,并經(jīng)過(guò)耐久的封裝模式,可用于引擎蓋下和底盤安裝應(yīng)用,其設(shè)計(jì)緊湊,可直接安裝與壓力測(cè)試點(diǎn),適用壓力范圍可調(diào)節(jié)至5000 PSI,使用專用的集成電路技術(shù)設(shè)計(jì)制造的電子信號(hào)調(diào)節(jié)器,提供了在較寬在工作溫度范圍內(nèi)(-40-135℃)的精確、穩(wěn)定的信號(hào)輸出,這種類型的傳感器可用于汽車液壓系統(tǒng)控制。

 

 

 

 

 

 

Murata

 

汽車的先進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)自人們對(duì)舒適性、安全性及防護(hù)性能的越來(lái)越高的需求。因此,汽車變得越來(lái)越智能化,越來(lái)越依賴于電子設(shè)備,Murata致力于最新的應(yīng)用技術(shù),如:車載信息服務(wù)(Telematics)、ITS、 ETC、CAN-BUSECU等,可提供體積小巧、高度先進(jìn)的組件和模塊。

 

 

 

 

 

 

 

在汽車領(lǐng)域,Murata所發(fā)展的產(chǎn)品能應(yīng)用在通訊、安全、信息及傳動(dòng)系統(tǒng),其產(chǎn)品之所以在這些要求極其嚴(yán)格的應(yīng)用中獲得認(rèn)同,主要原因在于Murata所擁有的核心競(jìng)爭(zhēng)力,即陶瓷材料與工藝技術(shù)及射頻和傳感器技術(shù)。

 

另外,也采用壓電陶瓷和磁阻組件,開發(fā)了一系列的感測(cè)溫度、紅外線、超聲波、振動(dòng)、加速度、角速度、角位移、旋轉(zhuǎn)、磁氣和電位。這些產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用,特別是在汽車電子設(shè)備,對(duì)設(shè)備的用戶有極大的貢獻(xiàn)。

 

VTI

 

該廠商在為汽車工業(yè)開發(fā)和批量生產(chǎn)加速度傳感器時(shí)積累的大量經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)在已應(yīng)用到絕對(duì)壓力傳感器上;除了低阻抗模擬比例度量輸出,新產(chǎn)品還有數(shù)字SPI總線接口,它為微控制器提供11位分辨率的直接接口。

 

不管是加速度信號(hào)還是溫度資料都可以通過(guò)數(shù)字接口讀取。在典型應(yīng)用中,仿真輸出的最終精度受噪聲水準(zhǔn)50μV/Hz的限制。為方便監(jiān)視系統(tǒng)可靠性,這些產(chǎn)品有非常強(qiáng)大的自檢監(jiān)視功能。

 

 

 

 

 

 

 

自檢既包括由檢測(cè)品質(zhì)塊偏移引起的外部觸發(fā)模式,又包括連續(xù)內(nèi)部互連失敗探測(cè)。這使得外部錯(cuò)誤,比如短路或開路都很容易監(jiān)測(cè)出來(lái)。SCA1000SCA1020系列產(chǎn)品是SMD DIL-12器件,提放式安裝,回流可焊的。這些器件完全是載體自由的,其設(shè)計(jì)可滿足自由載體焊接程序的要求

 

通過(guò)使用高度集成電子,靈活的產(chǎn)品封裝和成熟的MEMS傳感器技術(shù),VTI科技已經(jīng)研發(fā)出兩個(gè)系列的雙軸加速度傳感器。SCA1000SCA1020系列均有內(nèi)部溫度測(cè)量和補(bǔ)償部分以使它們能夠用于高精度的應(yīng)用。這些再加上優(yōu)秀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,可獲得全工作溫度范圍內(nèi)的非常高的精度。在工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi),典型的零點(diǎn)精度在±40mg

 

Analog Devices

 

Analog Devices采用微型傳感器利用微機(jī)械加工技術(shù),將微米級(jí)的敏感組件、信號(hào)處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上,由于具有體積小、價(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn),可以明顯提高系統(tǒng)測(cè)試精度。

 

 

 

 

 

 

目前Analog Devices所發(fā)展的溫度傳感器,其技術(shù)逐步成熟,可以制作各種微型溫度傳感器;另外,多附加功能化也是該廠商最大的特色,能應(yīng)用一個(gè)溫度傳感器能檢測(cè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的特征參數(shù)或化學(xué)參數(shù),從而減少車上溫度傳感器的數(shù)量,提高系統(tǒng)的可靠性。

 

Systron-Donner

 

Systron-Donner所研發(fā)的石英晶體微機(jī)電傳感器,能夠表現(xiàn)出車用產(chǎn)品的高可靠性、短小、輕量級(jí)石英晶體微機(jī)電傳感器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。DIGI-Q是整合微機(jī)電及集成電路技術(shù)制程之微氣體傳感器,適用在低噪聲,和高抗振動(dòng)表現(xiàn)的低成本方面的應(yīng)用。

 

在應(yīng)用系統(tǒng)整合技術(shù)方面,該廠商也已開發(fā)出新一代具備車用安全監(jiān)控與自動(dòng)監(jiān)測(cè)的微機(jī)電傳感器。另外,DIGI-Q的雙重協(xié)議(RS-232RS-422)增加兼容性選擇,經(jīng)實(shí)驗(yàn)后DIGI-Q證明出慣性石英微機(jī)電傳感器的技術(shù),DIGI-Q規(guī)范了一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)為高性能和低價(jià)格。

 

 

 

 

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