隨著對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,其中年平均增長率為6.1%。在所有車用感測組件中,以車用安全感測組件的年平均增長率最高,達(dá)到13.7%,這些跡象顯示,對于安全的需求還是汽車產(chǎn)業(yè)最主要的驅(qū)動力。
所謂的傳感器,簡單來說:就是能夠感測到外在環(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,并用于感測行車過程中外在變化的傳感器。最早的車用傳感器是應(yīng)用在感測引擎與或是驅(qū)動系統(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主要應(yīng)用領(lǐng)域。
目前全球汽車行車安全的主要驅(qū)動力是來自各國政府法規(guī)、消費者意識與汽車廠商本身,因此有關(guān)于安全的相關(guān)產(chǎn)品增長率,這些年來大都能保持穩(wěn)定的成長,也造就了車用傳感器市場蓬勃發(fā)展。
基本上,汽車上所使用的傳感器組件較容易在行駛過程中受到環(huán)境嚴(yán)格考驗,包括:沙塵、濕度、鹽分、燃油添加劑、震動與劇烈沖擊等,因此,嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)是必需的。
此外,溫度也是一個重要考量,通常車用感測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精度,要求必須要能保持在規(guī)范中的精確度。
從2005年到2010年,車用安全感測組件的年平均增長率為13.7%,其次為車內(nèi)用傳感器,其增長率為6.2%。在此期間,位置、速度與氧氣傳感器的增長率為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,車用傳感器的市場是以O(shè)EM模式運作,并通常不需要直接面對消費者,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,對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,這個市場可以再細(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、Delphi、SIEMENS與Bosch;而半導(dǎo)體制造商,則包括:FREESCALE、TI、INFINEON、PHILIPS與ANALOG Devices等,這些公司同時提供傳感器給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:Kavlico、Melexis、ALLEGRO、Sensonor、Ruf、HITACHI、Systron-Donner、MURATA與VTI-Hamlin等,這些公司同時提供傳感器給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)到互補機制,不再是單方面由人來對汽車進(jìn)行操控,在未來電子汽車的發(fā)展前提下,這是不可欠缺考量的觀念。
車用傳感器是一個吸引人且高度成長的市場,因為隨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組件,此外,對于相關(guān)組件的穩(wěn)定性與低價要求,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,F(xiàn)REESCALE正在積極幫助汽車制造商實現(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),并有很強的抗振動和抗機械沖擊能力。這些傳感器對震動不敏感是因為采用了過阻尼敏感元,這些高精度傳感器有卓越的超載和壓力及機械沖擊承受力。
另外,F(xiàn)REESCALE所發(fā)展一系列的傳感器,包括:加速度、壓力、和安全和警報ICs 為可應(yīng)用在各式各樣的市場中,包括:醫(yī)療器具、工業(yè)和汽車市場中。
TI
德州儀器在HVAC/R汽車和工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是壓力感測技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,其產(chǎn)品能使設(shè)備營運性能更佳,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)用于所有汽車和運輸、非常規(guī)道路行駛車輛系統(tǒng),既能加強安全性和營運性能,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)計可確保車輛在整個使用周期內(nèi)的可靠性,并經(jīng)過耐久的封裝模式,可用于引擎蓋下和底盤安裝應(yīng)用,其設(shè)計緊湊,可直接安裝與壓力測試點,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)計制造的電子信號調(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)計來自人們對舒適性、安全性及防護(hù)性能的越來越高的需求。因此,汽車變得越來越智能化,越來越依賴于電子設(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-BUS及ECU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所擁有的核心競爭力,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)了一系列的感測溫度、紅外線、超聲波、振動、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)加速度傳感器時積累的大量經(jīng)驗現(xiàn)在已應(yīng)用到絕對壓力傳感器上;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。
不管是加速度信號還是溫度資料都可以通過數(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)品有非常強大的自檢監(jiān)視功能。
自檢既包括由檢測品質(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。這使得外部錯誤,比如短路或開路都很容易監(jiān)測出來。SCA1000和SCA1020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)計可滿足自由載體焊接程序的要求
通過使用高度集成電子,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)出兩個系列的雙軸加速度傳感器。SCA1000和SCA1020系列均有內(nèi)部溫度測量和補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)級溫度范圍內(nèi),典型的零點精度在±40mg 。
ANALOG Devices
ANALOG Devices采用微型傳感器利用微機械加工技術(shù),將微米級的敏感組件、信號處理器、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)用一個溫度傳感器能檢測兩個或兩個以上的特征參數(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、輕量級石英晶體微機電傳感器的應(yīng)用優(yōu)勢。DIGI-Q是整合微機電及集成電路技術(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)控與自動監(jiān)測的微機電傳感器。另外,DIGI-Q的雙重協(xié)議(RS-232/RS-422)增加兼容性選擇,經(jīng)實驗后DIGI-Q證明出慣性石英微機電傳感器的技術(shù),DIGI-Q規(guī)范了一個新標(biāo)準(zhǔn)為高性能和低價格。