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主动式传感器在汽车中的应用将越来越广 |
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| http://cn.newmaker.com
5/22/2008 4:11:00 PM
中国电子报
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汽车性能的提升以及汽车市场的蓬勃发展，推动了汽车传感器的快速增长。被动式传感器在某些应用上已难以满足高精度要求，主动式传感器应用将越来越广。
随着汽车性能的提升以及中国汽车市场的快速增长，汽车中所用的传感器越来越多，中国汽车传感器市场进入快速增长期。数据显示，2007年～2012年中国汽车传感器销售额复合增长率将达到22.37%。汽车性能的提升，对传感器的性能也提出了更高的要求，被动式传感器在某些应用上已难以满足高精度要求，主动式传感器应用将越来越广。此外，对于一些有共性或者信号来源可以共用的传感器，高度整合将成为趋势。
需求拉动传感器大幅增长
随着汽车性能的不断提升以及国家对汽车各项标准要求的不断提高，每辆汽车所需的传感器越来越多。此外，中国已经跃居世界第二大汽车市场，据中国汽车工业协会公布的数据显示，2007年我国汽车产销量双双超过880万辆，同比增长高达 22.02%，成为仅次于美国的第二大汽车消费国，预计2015年可达1500万辆。
“汽车数量的增加以及每辆汽车上所采用的传感器增多，决定了中国汽车传感器市场容量必将不断增大，中国传感器市场正进入蓬勃发展期。”英飞凌汽车、工业和多元化电子市场事业部高级市场工程师沈顺伟非常看好汽车传感器的市场前景。
iSuppli数据显示，2007年中国汽车传感器市场销售额达到1.2亿美元，同比增长11.85%，2007年～2012年汽车传感器销售额复合增长率将达到22.37%。NXP汽车电子大中华区高级市场经理张建臣也向《中国电子报》记者表示：“中国传感器市场未来几年将延续过去几年的高增长率，到2010年销售额可能会突破100亿元。”
主动式传感器应用渐广
绿色环保、安全是汽车未来的发展方向，为了让汽车更加环保安全，国家也出台了一系列的政策法规。根据环境保护部的要求，2008年7月1日起，全面停止仅达到国Ⅱ排放标准的轻型车的销售和注册登记，新车全部过渡到国Ⅲ标准。另外， 2008年3月1日，北京率先在全国执行机动车国IV排放标准。为了提高汽车行驶的安全性，ABS（防抱死刹车系统）已经成为汽车标配，另外，今年年底由全国汽车标准化技术委员会制定的TPMS（轮胎压力监测系统）标准有望出台。
汽车排放、安全等要求的不断提高，被动式传感器在某些应用上已不能满足高精度的要求。例如随着汽车尾气排放的国Ⅲ和国IV标准的实施，针对曲轴和凸轮轴的被动式传感器已不能满足精确控制的要求，这就需要用新型的霍尔传感器或巨磁阻传感器来代替。“主动式传感器将逐步取代被动式传感器。”沈顺伟告诉《中国电子报》记者。据介绍，英飞凌今年重点推出数字化处理能力的霍尔传感器和巨磁阻 （GMR）传感器。相对于模拟输出的霍尔传感器，数字输出的传感器具有更高的精度和温度补偿能力，输出的信号也更容易处理。巨磁阻传感器具有灵敏度高，响应速度快，结构设计小巧简单等优点，可做到7mm的空气间隙。
“主动式传感器更精确、更及时、更智能，因而主动式传感器应用会越来越广。例如，倒车雷达和TPMS里采用主动的超声波传感器和RFID（射频识别技术）传感器。”水清木华汽车电子分析师曾小丰也如此表示。
传感器整合包含两个方面
汽车传感器数量越来越多，这样对整车布置以及相应的成本提高带来很大的挑战。“对于一些有共性或者信号来源可以共用的传感器，高度整合将成为趋势。”TRW汽车研发有限公司电子工程部中国区总工程师邢勋告诉《中国电子报》记者。整合包含两个方面，其一是传感器之间的整合，使得输出信号用于不同的ECU（电子控制单元）进行处理；其二是传感器和ECU的整合。
据悉，TRW正在研制一些高集成度的ECU来满足整车厂布置和成本的要求。英飞凌也表示今年将重点开发高集成度的传感器芯片，针对TPMS，英飞凌开发了高集成度芯片SP35，它集成了压力传感器、加速度传感器、温度传感器、电源电压传感器，还集成了单片机、存储单元、低频接收单元、射频发射单元和一些必需的外设，真正实现了轮胎模块的单芯片解决方案。
“传感器将越来越多地集合成为一个完整的系统，Park-4-U就是一个例子。”法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司相关负责人也如此表示。据悉，Park-4-U可以自动操控汽车使其在十几秒钟的时间内停入车位，驾驶员可以完全让手离开方向盘，这样可把注意力集中到路况，并掌控刹车和油门。
精彩观点
英飞凌汽车、工业和多元化电子市场事业部高级市场工程师沈顺伟：关注动力系统和安全应用传感器
车用传感器都应该有实时性、高可靠性和可重复性的特点，并且能耐高、低温及能在复杂的环境中应用。当然，由于人们对不同系统的要求侧重于不同方面，所以对传感器的要求也不同。
对于动力系统来说，最重要的指标是在增加输出功率的同时减少排放，所以要求发动机能改善油气混合比例及更加精确的控制点火时间，为此传感器必须要有高精确度的特点。安全系统的特点决定了传感器要能对瞬时变化有反应，并且要求传感器具有很高的准确性，即传感器能准确地反映出车辆所处的环境。
底盘系统的传感器往往要连很长的线，所以要求传感器的引脚数尽量少。相对来说，车身系统对传感器的要求要低些，但因为某些应用要求处理很复杂的信息（如夜视系统），所以除了要有较高的精确度外，还要有很强的数据处理能力。
英飞凌可为各类客户提供先进的传感器，包括各类霍尔传感器、具有高精度和高灵敏度的巨磁阻传感器、压力传感器和雷达芯片等。针对中国市场，我们比较注重的是动力系统和安全应用这两个市场。
在过去的几年中，英飞凌的传感器产品销售额和市场份额都实现了持续增长，其中销售额平均每年增长幅度约为40%。随着国内主动式传感器市场的快速发展，今后几年中英飞凌的传感器产品将取得更好的成绩。
随着应用领域的不断增多，传感器产品也将更加多样化，并采用更多新的技术。对传感器本身来说，最主要的趋势是传感器的精度将不断提高，供电电压和功耗将降低。另外，由于对可靠性要求的不断提高，传感器将集成自检测功能并增加备用传感器以随时监测传感器的工作状况，并在主传感器工作异常时用备用传感器进行替代。此外，由于传感器感应信息量的增多和精度的提高，传感器所需传递的信息量将增多，所以需要开发新的传输协议来满足这种要求。
作为芯片生产企业，英飞凌主要关注与下游企业的合作。在技术方面，英飞凌上海的工程师队伍将给客户提供一系列的支持，包括全面的产品和技术培训，在开发前期协助客户设计方案，在开发过程中及时解决客户遇到的问题，协助客户升级旧的产品方案等。此外，在商业方面我们将通过协助客户优化产品和生产方案等手段来帮助客户控制成本，英飞凌将运用自身的资源（如全国性的专题研讨会，整车厂的客户日等）协助客户推广他们的产品。我们还可以为一些大客户专门设计和生产他们的专有芯片以帮助他们取得竞争优势。
TRW汽车研发有限公司电子工程部中国区总工程师邢勋：携手整车 围绕安全推出传感器
随着汽车电子需求不断增加以及安全性要求的提高，车身电子成为将整车各个系统连接成一个整体的关键系统。其中，传感器作为车身电子系统各类信号的输入源，为车内各类ECU（电子控制单元）提供了整车的工作情况以及车身周边环境的信息。
中国汽车传感器市场是一个逐渐成熟和增长的市场。在未来的几年内，整车传感器的应用和技术要求会因为以下的几个原因而不断提高：第一，电子行业新技术的出现衍生到汽车电子产品进行应用；第二，整车各系统之间的明显界限逐步模糊，通过整车网络和电子控制使得整合程度提高；第三，最终客户以及市场逐步走向成熟，对安全等功能的需求不断提高；第四，整车厂技术和质量水平逐步提升，他们努力摆脱纯低成本制造的模式；第五，政府相关安全法规不断完善和出台。
TRW是一家生产主动安全和被动安全产品的汽车零部件供应商。所有的传感器都是围绕着安全的理念，为了提高驾乘人员安全性而开发研究。为了能更好地适应未来的趋势，给整车厂和最终客户提供服务，TRW在2007年将原来分散于制动系统、转向系统和乘员安全系统三条产品线内的电子研发人员独立出来，在全球架构范围内成立了电子产品研发部门，其中传感器研发为其下面一个重要的分支部门。
目前TRW传感器技术主要是配套我们的制动系统、转向系统、乘员安全系统、驾驶辅助系统四大产品系列来进行研发，针对的主要是主被动安全系统以及底盘系统。
TRW是一个注重产品安全性能的公司，一切新产品新技术的研发和推广是基于这个理念来完成的。在制动系统方面，TRW通过集成偏航速率传感器以及加速度传感器，在ECU里面最大限度地降低了公共CAN（控制器局部网）总线的通信，使得传感器的信号通过私有CAN总线网络直接提供给ECU。因此汽车稳定性的情况能及时反馈给ECU，并做出相应的判断，再通过启动ESP（电控行驶平稳系统） 保持整车稳定。
在被动安全系统方面，TRW的核心产品碰撞传感器已经完成并且量产了第三代碰撞传感器，它由原先的双芯片方案转为单芯片方案，减少了零部件数量以及零部件之间的通信，提高了产品的可靠性和响应能力，并为安全气囊ECU提供可靠和迅速的碰撞信息，以达到正确迅速地点爆安全气囊。
在转向系统方面，尤其是TRW在行业内排名第一的电动转向上，我们全面使用了光学的转向扭矩和转向角传感器，并达到了很高的精度，便于整个转向系统操控。在驾驶员辅助系统方面，TRW基于摄像头方式的变道预警系统能够和电动转向系统紧密配合，并通过高端的算法来实现变道预警以及防止事故的发生。
目前电子行业内单打独斗已经不是成功的模式，对于汽车电子行业来说尤其明显。传统的电子行业生产厂家不能完全明白汽车的应用工况和汽车环境的要求，而汽车电子人员对于高新电子技术的研发投入无法和传统电子来比较，所以寻求双方的合作是唯一的双赢局面。
TRW和整车厂共同探讨方案，尤其在整车系统开发的前期及早进入，参与整车性能和布置的讨论，这样能及时地了解客户的需求。随着整车集成度和诊断要求的不断提升，TRW会针对市场和客户的需求开发新的集成芯片来满足功能和性能的要求，然后将该ASIC（专用集成电路）应用于传感器的设计。TRW和飞思卡尔、英飞凌等芯片厂家有很好的合作，同时和传感器厂家我们也有类似的合作，由TRW来确定整个传感器的性能要求和应用范围，由传感器厂家来完成详细设计并达到TRW的测试标准。
TDK株式会社电子元器件营业部第三统括部统括部长 屋雅隆：主打温度和旋转传感器
TDK车用传感器的主打产品是温度传感器和旋转传感器。这些高品质的传感器运用了TDK独创的技术，主要用于直接安装到汽车发动机周围的驱动装置上。越来越多的中国汽车产品开始使用自动变速箱，而随着自动变速箱多级变速的发展，如何缓和变速振动变得尤为重要。
油温传感器用于直接检测变速箱油的温度，并对变速时间进行控制，因而必须满足变速箱内低温到高温的严酷使用条件。TDK的油温传感器使用高耐热性的优质PPS（聚苯硫醚）树脂，实现了在-40～165℃的环境中使用。同时，它运用丰富的组装技术，提供浸泡在油中的变速箱内安装型及变速箱外安装型等产品类型，满足了用户对于安装形状的定制要求，其市场占有率雄踞全日本第一。
此外，用于空调的热交换机温度传感器、新风温度传感器、室内温度传感器等，均充分运用树脂成型技术和组装技术，凭借极高的可靠性，应对客户的各类不同需求。同时，TDK具备完善的开发体制，可自行生产温度传感器所用的NTC（负问题系数）热敏电阻，从而能够迅速实现用户所需的热敏电阻特性。
旋转传感器包括对变速箱齿轮转速进行检测的速度传感器、对发动机点火时间进行控制的凸轮角传感器以及曲柄角传感器等汽车电子控制中不可或缺的传感器产品。为提高汽车的燃油率和耐环境性能，对于旋转传感器的精度要求日益趋高。TDK在这些旋转传感器中运用了基于独创仿真技术的磁性回路分析，同时使用了高灵敏度霍尔器件以及经过优化处理的自行开发磁铁，从而实现了高精度的数字输出。除此之外，TDK借助领先的组装技术，为用户提供可应对严酷使用环境，持久耐用，防水性极佳的产品。
TDK的传感器产品在日系汽车零部件厂商中已经取得了不错的成绩，希望今后也能为中国的汽车零部件厂商提供本公司的优质产品和领先技术，为逐步成长的中国汽车产业作出更大的贡献。
精量电子中国区市场销售总监陈振：传感器微型化、智能化成趋势
众所周知，中国汽车电子产业起步较晚，但发展速度是惊人的。中国自主品牌的汽车，正在从普及型转向中高档车，汽车传感器的需求逐渐与国际同步。这为美国精量电子传感器与中国汽车电子厂的合作提供了极好的契机。精量电子是一家专业生产传感器的美国上市公司，产品涉及绝大部分过程传感器，包括压力、加速度、位移、磁阻、倾角、红外、湿度、温度、编码器、压电薄膜、油品和力传感器等。其中，汽车传感器的销售额占总销售额的百分之十几，接近三四千万美元。
精量电子汽车传感器已广泛应用在全球汽车发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和汽车安全测试和假人等领域。其中大多产品是为主导地位的汽车厂家定制。
精量电子设计的带有微阻尼MASE技术的加速度传感器为汽车安全碰撞和假人的测试提供了更可靠的数据，它避免了没有阻尼的加速度传感器的噪音干扰，也避免了采用一般阻尼滤波后带来的采样波形的失真。精量电子的汽车舒适度和防雾传感器，更加节能、环保，使空调自动控制更人性化，它开始被中国诸多汽车厂家所重视，并被世界绝大部分中高档汽车采用。
精量电子采用微熔技术的安全带张紧控制系统的最新张力传感器，是通过对安全带张力的检测来控制气囊释放的程度，以保护人身的安全。
在压力检测方面，精量电子采用微熔硅压阻技术的压力传感器在油路压力检测上具有高测量精度、高可靠性和无泄漏等无法替代的绝对优势。精量电子最新推出的具有数子补偿、数字放大输出的大气压力传感器，解决了GPS准确定位的难题。
中国汽车工业的快速发展推动了中国汽车电子产业的蓬勃发展，中国汽车电子的高速发展正在引起全球汽车电子产业的关注。预计在未来几年内，随着中国整车厂与世界技术的接近，整车产品性能不断提升，汽车电子产品占汽车整车成本的比重会进一步提高，整车厂对动力、安全、底盘、车身等各类汽车传感器技术和质量的要求会越来越高。
微型化、智能化、非接触测量和MEAS传感技术，将逐步取代传统的机械式、应变片式、滑动电位器等传感技术，汽车传感器在安全、节能、环保以及智能化方面将取得重大突破。各大传感器厂商在性能上的比拼带来的是汽车传感器技术含量的提升，同时生产成本也会随规模的扩大逐步降低，更多的生产过程和生产工艺采用新的技术，会推动新的技术革命，进而又推动汽车传感器工业的发展。
从原材料供货商到微机械加工设备制造商，从汽车整车厂到配套的电控和ECU研发生产商，到处都需要合作，到处都会有依赖，每个环节都是不容忽视的。汽车工业代表一个国家基础工业的水平，精量电子希望和所有伙伴精诚合作，为中国汽车工业的腾飞作出贡献。
NXP汽车电子大中华区高级市场经理张建臣：新法规推动传感器市场增长
随着汽车电子产业的发展，汽车的舒适度和安全性越来越被人们重视。传感器作为汽车内部的感知元器件，在汽车电子控制单元中应用越来越广泛。中国的汽车市场不断扩大，电子模块不断本土化，带动了传感器市场不断增长。
NXP在传感器产品上有速度传感器、角度传感器和温度传感器。速度传感器和角度传感器利用巨磁阻原理，有别于目前市场上的霍尔传感器。磁阻传感器具有高灵敏度，工作温度范围更广，温漂小等特点。温度传感器采用硅片技术，比普通的热敏电阻更加接近线性，更加可靠。
针对踏板、转向、气门控制，NXP推出了性价比更高、应用更加简单的KMA199。KMA199包括监测角度的传感器部分和后端的数字处理单元，它有3个管脚，中间管脚既可以作为模拟输出，又可以作为客户配置传感器内部寄存器的数字接口。
在汽车安全环保等需求的推动下，汽车传感器会朝着更加智能化、更加可靠、更加多功能化发展。随着一些新法规的推出，胎压检测系统有可能成为汽车的标配，这无疑会带动压力传感器的发展。另外，动力系统内用于测速、测温、测加速度、测角度的传感器也是市场的一个增长点。NXP不仅协助模块厂商设计出更加完善的传感器模块，也不断与整车厂探讨传感器技术的发展和市场的需求。
法雷奥相关负责人：紧凑型传感器受青睐
法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司（VICC）在中国生产作为停车辅助的超声波传感器（ULS），并提供用来启动车灯和雨刮的雨量-光线-隧道传感器（RLT）。我们相信这两种传感器的装配率在中国会节节攀升，因为中国的汽车正在朝着多功能方向发展。
VICC自2007年起开始生产超声波传感器，并正在不断提升技术来生产法雷奥最新及最先进的传感器。这些传感器结构紧凑，而且测量非常精确。2008年起，法雷奥还会在VICC成立一个电子研发小组，不仅为VICC，而且为法雷奥集团在全球范围内提供研发服务。
我们相信紧凑型传感器会继续被市场青睐，目前，法雷奥RLT传感器是市场上最紧凑的产品。传感器将越来越多地集成为一个完整的系统，Park-4-U就是一个例子。法雷奥这套自动的停车系统最近得到了享有盛誉的汽车工业奖项PACE（汽车制造商卓越贡献奖）的大奖。欧洲市场已经有一些车型安装了这套系统，在不久的将来，这些产品也将走向中国市场。
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