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微型傳感器發(fā)展趨勢分析

2018-08-27
關鍵詞: MEMS 傳感器 汽車

  由于汽車傳感器在汽車電子控制系統(tǒng)中的重要作用和快速增長的市場需求,,世界各國對其理論研究,、新材料應用和新產品開發(fā)都都非常重視,。未來的汽車用傳感器技術,總的發(fā)展趨勢是微型化,、多功能化,、集成化和智能化。

  微型傳感器基于從半導體集成電路技術發(fā)展而來的MEMS(微電子機械系統(tǒng)),,微型傳感器利用微機械加工技術將微米級的敏感元件,、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一快芯片上,,由于具有體積小,、價格便宜、便于集成等特點,,可以明顯提高系統(tǒng)測試精度,。目前該技術日漸成熟,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,。由于基于MEMS技術的微型傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本及提高其性能方面的優(yōu)勢,,它們已開始逐步取代基于傳統(tǒng)機電技術的傳感器。

  汽車傳感器可將汽車運行過程中的各種工況信息,,如動力驅動,、安全管理和車身舒適等系統(tǒng)參數(shù),轉化成電信號輸送給中央控制單元(ECU),,經由ECU的調整和反饋使汽車處于最佳運行狀態(tài),。其中,動力驅動系統(tǒng)用傳感器數(shù)量最多,安全系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)用傳感器市場發(fā)展最快,。

  1.以MEMS傳感器為發(fā)展重點

  由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化,所用傳感器的種類和數(shù)量不斷增加,對傳感器的微型化,、智能化、多功能化和集成化提出迫切需求,。MEMS因具有精度高,、體積小、價格低,、工作壽命長,、易集成、適合量產等特點而獲重點發(fā)展,,并已占據(jù)汽車傳感器市場的主要份額,,如MEMS傳感器可通過微納加工工藝實現(xiàn)傳統(tǒng)傳感器的微型化,已大范圍取代傳統(tǒng)的機械式,、應變片式,、滑動電位器等傳感器;可在同一襯底上與其他多個MEMS傳感器多功能集成;可通過與信息處理和控制芯片的集成實現(xiàn)自診斷,、多參數(shù)混合測量、誤差補償?shù)戎悄芑δ?,可有效縮小整體體積,、降低系統(tǒng)功耗、提高可靠性,。

  2.動力驅動系統(tǒng)用傳感器注重節(jié)能減排

  動力驅動系統(tǒng)主要包括發(fā)動機和底盤管理系統(tǒng),,使用的傳感器主要有流量傳感器、壓力傳感器(進氣壓力,、氣缸壓力,、大氣壓、油壓等),、溫度傳感器(空氣,、水、潤滑油等),、爆震傳感器,、曲軸傳感器、氣體濃度傳感器,、節(jié)氣門位置傳感器,、怠速傳感器、懸架系統(tǒng)傳感器,,以及在自動變速箱中的車輪速傳感器,、發(fā)動機轉速傳感器和油門踏板位置傳感器等。發(fā)動機的電子控制單元根據(jù)傳感器提供的信息對發(fā)動機的各項工況進行準確控制,從而提高發(fā)動機的動力性,、可維護性,降低油耗和減輕排放,。由于工作環(huán)境惡劣,動力驅動系統(tǒng)用傳感器比一般工業(yè)用傳感器的精度和可靠性均高出1~2個數(shù)量級。

  3.安全管理系統(tǒng)用傳感器轉向主動安全

  隨著技術不斷發(fā)展,,汽車安全管理系統(tǒng)的目標已從被動防御轉向主動保護,。目前在用的安全管理系統(tǒng),如安全氣囊系統(tǒng),、胎壓監(jiān)測系統(tǒng),、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、電子制動力分配(EBD)系統(tǒng),、先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),、夜視系統(tǒng)等,,都使用了大量的傳感器,,采集的信息包括汽車各個方向的加速度、胎壓,、制動踏板位置,、碰撞壓力,、接近警告等。這類傳感器是近年汽車應用領域創(chuàng)新最活躍的部分,。

  4.舒適系統(tǒng)用傳感器重在提升駕乘體驗

  隨著人們對駕乘舒適性和愉悅性要求的不斷提升,除了傳統(tǒng)的空調溫濕度,、車內煙霧檢測、車椅調節(jié),、底盤調節(jié),、車窗調節(jié)和承重傳感器外,定速巡航,、導航,、環(huán)境感知、車輛防盜,、汽車燈光檢測等各類新應用大量涌現(xiàn),直接推動了車速傳感器,、陀螺儀、羅盤傳感器,、紅外報警傳感器,、光電池傳感器等的發(fā)展。這類傳感器隨著汽車人性化發(fā)展需求,,具備最大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

  我國汽車傳感器企業(yè)首先必須改變以往所采取的“規(guī)?!焙汀暗蛢r”發(fā)展策略,堅持以“自主創(chuàng)新”為方向,,以提升產品技術含量為目標;其次應從技術研發(fā)之初就樹立體系化發(fā)展思路,,將傳感器由硬件拓展為包括算法和系統(tǒng)架構在內的傳感器系統(tǒng),從而盡快實現(xiàn)技術的全面提升,,滿足汽車產業(yè)發(fā)展需求,。


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