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智能傳感

數(shù)量占比超50%,車用氣體傳感器發(fā)展空間大

2025China.cn   2020年12月02日

  越來越多的企業(yè)紛紛搶灘車用傳感器,近期,索尼宣布已正式開展車載攝像頭使用的圖像傳感器業(yè)務,而通過電波來測量車輛與障礙物之間距離的“毫米波雷達”、使用激光的“LiDAR”等三維傳感器技術也浮出水面。

  自動駕駛時代,傳感器作為核心部件被稱為“汽車之眼”,隨著多種傳感器技術的進展,電子化、自動化、聯(lián)網(wǎng)化汽車受到消費者熱捧,汽車電子技術的研發(fā)創(chuàng)新使汽車在動力性、經(jīng)濟性、安全性及舒適性等方面取得了革命性進展。當然,舒適的駕駛環(huán)境不僅囿于車內,大眾環(huán)保意識也在不斷提升,而這讓整個汽車行業(yè)對車用氣體傳感器的需求水漲船高。

  車用氣體傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,是汽車尾氣后處理系統(tǒng)中的關鍵零部件,它直接或間接決定了汽車排放物的控制水平,有助于汽車節(jié)能環(huán)保、降低排放污染、提高能源使用效率。隨著汽車電子化、自動化、聯(lián)網(wǎng)化迅猛發(fā)展,車用氣體傳感器正面臨飛速發(fā)展機遇期。

數(shù)量占比超50%,車用氣體傳感器發(fā)展空間大

  傳感器在國民經(jīng)濟、國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與國防建設中發(fā)揮著重要作用。作為傳感器的種類之一,車用傳感器在相關領域也扮演著關鍵角色,產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到業(yè)內廣泛關注。

  進入21世紀以來,汽車電子化、自動化和聯(lián)網(wǎng)化迅猛發(fā)展,為車用傳感器的發(fā)展提供了契機。廣西玉柴機器股份有限公司電控集成首席總師安利強在接受《中國電子報》記者采訪時表示,在汽車發(fā)動機電控化之后,僅應用到發(fā)動機上的傳感器,就從當初機械發(fā)動機的2~3個逐漸增加到目前國6發(fā)動機的30余個,增長幅度達10倍以上。

  車用傳感器的種類繁多,而車用氣體傳感器是其中最重要的組成部分之一。安利強介紹,在發(fā)動機所用的傳感器中,車用氣體傳感器數(shù)量占比超過50%,大種類達到5~6個,目前僅常用的壓力類MEMS傳感器市場規(guī)模已達到700億元。

  車用氣體傳感器在汽車發(fā)動機中承擔的“工作任務”不容忽視。卓品智能科技無錫有限公司總經(jīng)理李大明告訴記者,車用氣體傳感器主要應用于汽車內燃機,負責發(fā)動機各個部分的氣體溫度、壓力、流量、組分濃度等信息的精確采集。

  車用氣體傳感器在環(huán)保領域同樣大有作為,逐漸成為節(jié)能減排的重要推手。西安創(chuàng)聯(lián)電氣科技(集團)有限責任公司總經(jīng)理孫衛(wèi)龍指出,汽車尾氣中含有氧氣(O2)、氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氫化合物(HC)等不同氣體,因此,針對不同氣體需要有特定的傳感器對其進行檢測,以提高汽車燃油的燃燒效率和能源轉化率,減少污染性尾氣排放。目前在汽車上使用的氣體傳感器主要有氧傳感器、氮氧化物傳感器、氨氣傳感器和顆粒物傳感器,以及針對新能源汽車的氫氣(H2)傳感器等。

  我國汽車工業(yè)對于汽車節(jié)能減排的要求日趨嚴格。作為汽車節(jié)能減排的有力助推器,車用氣體傳感器的市場需求量日益增大。中國硅酸鹽學會固態(tài)離子學分會副理事長、寧波大學教授簡家文表示,截至目前,據(jù)不完全統(tǒng)計,全國有近百家大大小小的企業(yè)在車用氣體傳感器領域參與布局,產(chǎn)品技術水平飛速發(fā)展,與國外的差距不斷縮小。

創(chuàng)新研發(fā)初獲進展,技術弱項仍需攻關

  車用氣體傳感器是多門學科領域的集大成者,技術含量高,研發(fā)難度大。整體而言,國外廠商幾乎壟斷了國內車用氣體傳感器市場,我國相關產(chǎn)品仍然依賴進口。目前我國主機廠用氣體傳感器主要由大陸、博世、德爾福、森薩塔等幾家外資企業(yè)提供,在增加主機廠產(chǎn)品組裝成本的同時,也阻礙了國內汽車電子化、智能化水平的提高,以及節(jié)能減排技術的推廣和普及。

  在車用傳感器的技術研發(fā)方面,我國還存在一些弱項,部分技術與國外先進水平的差距較大。簡家文向記者表示,在車用氣體傳感器的原理和設計技術方面,國內外的水平相當,但在制造和測試技術方面,國內企業(yè)與國外公司水平差異較大。李大明也認為,在車用氣體傳感器,尤其是車用智能氣體傳感器領域,國外優(yōu)秀公司的技術水平處于領先地位,且在整體研發(fā)能力和經(jīng)驗積累方面優(yōu)勢明顯。

  盡管國內研發(fā)工作目前已取得一定成就,但國內企業(yè)仍需不斷提升技術實力,尤其是要加強對核心芯片、材料、工藝等方面的技術研究。安利強告訴記者,從相關技術開發(fā)及應用情況來看,近年來,一些普通非智能壓力、溫度和轉速類傳感器已基本實現(xiàn)了本地化生產(chǎn),但高科技智能型復雜傳感器(如氮氧傳感器、智能高溫傳感器、智能流量傳感器)仍依賴進口。

  與國外企業(yè)相比,國內車用氣體傳感器企業(yè)在市占率、生產(chǎn)規(guī)模方面也存在不足。簡家文指出,現(xiàn)階段,國內企業(yè)相關產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模過小?!皣鴥壬a(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè),車用氣體傳感器的年產(chǎn)量只有200萬只左右。相比之下,國外企業(yè)的年產(chǎn)量可達幾千萬只,國內企業(yè)與國外企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模方面差距明顯?!彼f。

  目前,國內的車用氣體傳感器主要在后裝市場銷售,前裝配套較少。簡家文表示,產(chǎn)品精度、一致性和穩(wěn)定性等方面的技術差距,國內汽車發(fā)動機及整車企業(yè)本土化驅動力的不足,是造成產(chǎn)品難以前裝配套的主要原因。

  國外車用氣體傳感器企業(yè)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在產(chǎn)品管理體系方面。李大明告訴記者,國外車用產(chǎn)品的質量體系要求嚴格,準入門檻較高,因此國內企業(yè)仍需加強產(chǎn)品質量管理。

找準突破口,產(chǎn)學研亟待聯(lián)動

  如何在車用氣體傳感器領域實現(xiàn)突破?業(yè)內人士紛紛表示,原材料、技術、工藝和政策等方面均存在“突破口”。

  在核心技術研發(fā)方面,國家有關部門需要對其給予更多支持。安利強談道,有關部門要科學合理地投入專業(yè)資源,并針對產(chǎn)業(yè)進行系統(tǒng)性研究和開發(fā),深入推廣產(chǎn)學研模式。

  在生產(chǎn)工藝和智能制造方面,國內企業(yè)仍要加大投入力度。李大明強調,只有通過立足于自主知識產(chǎn)權,對產(chǎn)業(yè)進行大規(guī)模研發(fā)投入,國內廠商才能夠提升產(chǎn)品的品質。此外,還要提升產(chǎn)品的精度、一致性和穩(wěn)定性?!吧a(chǎn)出的產(chǎn)品要滿足汽車級可靠性要求,保證產(chǎn)品在極端環(huán)境下也能可靠運行。”他說。

  政策引導對產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關重要。李大明表示,有關部門要對行業(yè)進行規(guī)范管理,以保障行業(yè)的有序、健康發(fā)展?!敖ㄗh針對氮氧傳感器這類對發(fā)動機排放有直接影響的傳感器產(chǎn)品,實施質量檢測監(jiān)管,并引導企業(yè)規(guī)范化經(jīng)營,以不斷提升產(chǎn)品品質?!崩畲竺髡f。

  新能源汽車是新基建的重要領域之一,在當前及未來都將得到快速發(fā)展,為車用氣體傳感器產(chǎn)業(yè)帶來了更多發(fā)展機遇。簡家文指出,新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展催生了對氣體傳感器的需求。比如,氫能源車需要使用大量氫氣傳感器,以滿足安全需求。鋰電池在使用過程中,由于溫度上升,會釋放氟化氫氣體,因此檢測氟化氫氣體,可以監(jiān)控鋰電池的安全狀況,氟化氫氣體傳感器也由此應運而生。

  由新型材料制成的各種傳感器也能在新能源汽車中得到應用。中國硅酸鹽學會固態(tài)離子學分會理事長、中科院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀表示:“大規(guī)模使用固態(tài)離子導電材料制成的固態(tài)電池,可以為車輛帶來蓬勃發(fā)展的動力。使用固態(tài)離子導電材料制成的各種傳感器,則可為新能源汽車的安全性、節(jié)能性,以及綠色環(huán)保提供強大的支持?!?/FONT>

  面對產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇,國內企業(yè)還應保持理性。簡家文認為,國內企業(yè)應立足于傳統(tǒng)汽車傳感器市場,慎重判斷未來趨勢和市場容量,理性布局新能源汽車各類傳感器的開發(fā)與生產(chǎn),以適應市場的需求。

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