冉文東

摘要：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。文章介紹了車用傳感器組件及解決方案。

關鍵詞：車用傳感器組件；汽車行車安全；智能型車輛系統(tǒng)

中圖分類號：TP271文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）06-0023-02

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。根據調查，2005年車用傳感器產值為105億美元，預估到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，達到13.7，這些跡象顯示，對于安全的需求還是汽車產業(yè)最主要的驅動力。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用在感測引擎與或是驅動系統(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，這些傳感器的應用漸漸向致動器（Actuator）或馬達方向延伸，其中包括：ABS煞車系統(tǒng)及感應式電動窗馬達、座椅等，當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用領域。

目前全球汽車行車安全的主要驅動力是來自各國政府法規(guī)、消費者意識與汽車廠商本身，因此有關于安全的相關產品增長率，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?；旧希嚿纤褂玫膫鞲衅鹘M件較容易在行駛過程中受到環(huán)境嚴格考驗，包括：沙塵、濕度、鹽分、燃油添加劑、震動與劇烈沖擊等，因此，嚴格的標準是必需的。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OEM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傳感器規(guī)格的權利，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，若進一步區(qū)分不同供應端，這個市場可以再細分為三類：自行生產傳感器直接供給汽車廠的系統(tǒng)供貨商，包括：Denso、Delphi、SIEMENS與Bosch；而半導體制造商，則包括：FREESCALE、TI、INFINEON、PHILIPS與ANALOGDevices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到互補機制，不再是單方面由人來對汽車進行操控，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)領先的微控制器供貨商及FlexRayConsortium的創(chuàng)建者之一，FREESCALE正在積極幫助汽車制造商實現車內系統(tǒng)的聯網，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的車用傳感器產品，能在惡劣的汽車應用和工業(yè)環(huán)境下，這些產品具有優(yōu)秀的可靠性和性能表現，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，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ICs為可應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)領域內是壓力感測技術的領導者，其產品能使設備營運性能更佳，使汽車、加熱和空氣調節(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，應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)。

傳感器的設計可確保車輛在整個使用周期內的可靠性，并經過耐久的封裝模式，可用于引擎蓋下和底盤安裝應用，其設計緊湊，可直接安裝與壓力測試點，適用壓力范圍可調節(jié)至5000PSI，使用專用的集成電路技術設計制造的電子信號調節(jié)器，提供了在較寬在工作溫度范圍內（-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汽車的先進設計來自人們對舒適性、安全性及防護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備，MURATA致力于最新的應用技術，如：車載信息服務（Telematics）、ITS、ETC、CAN-BUS及ECU等，可提供體積小巧、高度先進的組件和模塊。在汽車領域，MURATA所發(fā)展的產品能應用在通訊、安全、信息及傳動系統(tǒng)，其產品之所以在這些要求極其嚴格的應用中獲得認同，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及射頻和傳感器技術。

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、磁氣和電位。這些產品可廣泛應用，特別是在汽車電子設備，對設備的用戶有極大的貢獻。VTI該廠商在為汽車工業(yè)開發(fā)和批量生產加速度傳感器時積累的大量經驗現在已應用到絕對壓力傳感器上；除了低阻抗模擬比例度量輸出，新產品還有數字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字接口讀取。在典型應用中，仿真輸出的最終精度受噪聲水準50μV/Hz的限制。為方便監(jiān)視系統(tǒng)可靠性，這些產品有非常強大的自檢監(jiān)視功能。自檢既包括由檢測品質塊偏移引起的外部觸發(fā)模式，又包括連續(xù)內部互連失敗探測。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系列產品是SMDDIL-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，靈活的產品封裝和成熟的MEMS傳感器技術，VTI科技已經研發(fā)出兩個系列的雙軸加速度傳感器。SCA1000和SCA1020系列均有內部溫度測量和補償部分以使它們能夠用于高精度的應用。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的非常高的精度。在工業(yè)級溫度范圍內，典型的零點精度在±40mg。ActuatorDevicesActuatorDevices采用微型傳感器利用微機械加工技術，將微米級的敏感組件、信號處理器、數據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ANALOGDevices所發(fā)展的溫度傳感器，其技術逐步成熟，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，能應用一個溫度傳感器能檢測兩個或兩個以上的特征參數或化學參數，從而減少車上溫度傳感器的數量，提高系統(tǒng)的可靠性。Systron-DonnerSystron-Donner所研發(fā)的石英晶體微機電傳感器，能夠表現出車用產品的高可靠性、短小、輕量級石英晶體微機電傳感器的應用優(yōu)勢。DIGI-Q是整合微機電及集成電路技術制程之微氣體傳感器，適用在低噪聲，和高抗振動表現的低成本方面的應用。在應用系統(tǒng)整合技術方面，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的雙重協議（RS-232／RS-422）增加兼容性選擇，經實驗后DIGI-Q證明出慣性石英微機電傳感器的技術，DIGI-Q規(guī)范了一個新標準為高性能和低價格。