微型化是現(xiàn)有汽車用傳感器發(fā)展的主要方向

時(shí)間:2013-12-13

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:傳感器的體積和能耗小,可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能,便于大批量和高精度生產(chǎn),單件成本低,易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列,這些特點(diǎn)使得它們非常適合于汽車方面的應(yīng)用。

安全、舒適、無污染、經(jīng)濟(jì)性一直是汽車工業(yè)和用戶追求的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的關(guān)鍵在于汽車的電子化和智能化,先決條件則是各種信息的及時(shí)獲取,這勢(shì)必要求在汽車中大量采用各種傳感器。傳統(tǒng)的傳感器往往體積和重量大,成本高,它們?cè)谄嚨膽?yīng)用受到很大的限制。

近年來從半導(dǎo)體集成電路(IC)技術(shù)發(fā)展而來的MEMS技術(shù)日漸成熟。利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測(cè)力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器,這些傳感器的體積和能耗小,可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能,便于大批量和高精度生產(chǎn),單件成本低,易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列,這些特點(diǎn)使得它們非常適合于汽車方面的應(yīng)用。

80年代初,微型壓阻式多路絕對(duì)壓力(ManifoldAbsolutePressure)傳感器開始大批量生產(chǎn),取代了早期采用LVDT技術(shù)的壓力傳感器。80年代中期微型加速度傳感器開始用于汽車安全氣囊,它們是到目前為止大量生產(chǎn)的、并在汽車中得到廣泛應(yīng)用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)必將不限于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制和安全氣囊,在未來5~7年內(nèi)包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS(antilockbrakesystem,防抱死系統(tǒng))、車輛動(dòng)力學(xué)控制、自適應(yīng)導(dǎo)航、車輛行駛安全系統(tǒng)(如氣囊和障礙物檢測(cè)與避撞等)在內(nèi)的應(yīng)用將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。

全世界的汽車產(chǎn)量將從2000年的4750萬輛(包括客車、特種車輛和輕型卡車)增長到2005年的5400萬輛。2000年汽車用電子產(chǎn)品的市場(chǎng)為227億美元,預(yù)計(jì)到2005年達(dá)到309億美元,年平均增長率達(dá)到6.3%。相應(yīng)的每部汽車在電子產(chǎn)品方面所花費(fèi)的成本從2000年的477美元增加到2005年的572美元。

2000年汽車傳感器的市場(chǎng)為61.7億美元(9.04億件產(chǎn)品),到2005年將達(dá)到84.5億美元(12.68億件),增長率為6.5%(按美元計(jì))和7.0%(按產(chǎn)品件數(shù)計(jì))。2000年北美所占汽車傳感器市場(chǎng)份額最大,為47%,接下來分別是歐洲(26%),日本(22%),和韓國(5%)。

速度和位置傳感器占2000年全部汽車傳感器市場(chǎng)(以美元計(jì))的38%,接下來是氧傳感器(20%)、空氣質(zhì)量流量傳感器(13%)、加速度傳感器(11%)、壓力傳感器(10%)、溫度傳感器(5%)及其他(3%)。

2000~2005年度汽車傳感器的主要增長領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面:用于車輛動(dòng)力學(xué)控制和安全氣囊的加速度計(jì);用于傳動(dòng)、剎車、冷卻、輪胎、燃油等方面的壓力傳感器;用于車輛動(dòng)態(tài)控制、翻車報(bào)警和GPS后備的偏航速率傳感器;用于輪速以及凸輪軸、機(jī)軸、踏板位置敏感的位置傳感器;車廂環(huán)境監(jiān)控的濕度傳感器;日光、雨水和濕度傳感器;用于近距離障礙物檢測(cè)和避撞的測(cè)距傳感器。

汽車部件需要滿足多項(xiàng)環(huán)境、可靠性和成本等方面的要求。具體來說,它們一方面必須能經(jīng)受各種高低溫、振動(dòng)、沖擊、潮濕、腐蝕性氣氛、電磁干擾等不利因素的考驗(yàn);另一方面也必須適于大批量生產(chǎn),一般要達(dá)到每年一百萬件以上,這不僅是汽車量產(chǎn)的需求,也是收回設(shè)計(jì)和制造方面的巨額投資所必需的。此外,其可靠性也應(yīng)與汽車高達(dá)10年/15萬英里的使用壽命相一致??偠灾?,汽車部件是“軍品的質(zhì)量,民品的價(jià)格”。

絕大多數(shù)微型傳感器采用硅材料。眾所周知,硅材料容易獲得很高的純度,有良好的機(jī)械性能且重量較輕,本身具有光電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和霍爾效應(yīng)等多種傳感特性,且便于制作信號(hào)敏感與處理電路集成的傳感器。微型傳感器的主流工藝是硅基微機(jī)械加工工藝,它來源于已經(jīng)成熟的半導(dǎo)體工藝,可以同時(shí)加工出大量幾乎完全相同的機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此,除了具有體積小、重量輕、能耗低等優(yōu)點(diǎn)外,微型傳感器的可靠性較高,其供貨價(jià)格也可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)和工藝的傳感器。MEMS技術(shù)勢(shì)必將成為汽車傳感器的主流技術(shù)。最近的RogerGraceAssociates/Nexus報(bào)告估計(jì)汽車用MEMS產(chǎn)品的銷售額將從2000年的17.5億美元增加到2005年的22.7億美元,年均增長率為16.9%。

由于基于MEMS技術(shù)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(shì),它們已經(jīng)開始逐步取代基于傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的傳感器。早期的多路絕對(duì)壓力傳感器已經(jīng)基本為微型化的傳感器所替代,目前這種傳感器的敏感元件和信號(hào)處理電路已經(jīng)可以集成在同一芯片上,從而大大縮小了體積并可以提高可靠性和減小干擾。

在其它壓力敏感應(yīng)用,特別是惡劣環(huán)境中(如置于發(fā)動(dòng)機(jī)油和散熱器冷卻劑中的),一般采用分立元件構(gòu)成的陶瓷電容式壓力開關(guān),它們現(xiàn)在將逐步被用鍵合方法制作的硅應(yīng)變計(jì)(一般固定在成本低而堅(jiān)固的封裝中)或壓敏電阻芯片(裝在帶不銹鋼膜片端蓋的充滿硅油的硅制外殼中)所替代。質(zhì)量流量傳感器通常是用分立的熱線構(gòu)成的,而目前Bosch公司利用表面微機(jī)械方法制作的微型化的傳感器已經(jīng)顯示出其顯著的優(yōu)勢(shì)。用于安全氣囊的撞擊傳感器已從簡單的“球—管”(BallTube)式傳感器演化為微型化和集成的加速度傳感器,目前的主要廠商有ADI,Motorola,SensoNor,和Nippondenso等。此外用量很大的輪速傳感器(用于ABS及車輛動(dòng)力學(xué)控制)也將由傳統(tǒng)的變磁阻式向霍爾式、各向異性磁阻比(AMR)和巨磁阻比(GMR)式發(fā)展。以上分析和實(shí)例說明微型化是現(xiàn)有汽車用傳感器發(fā)展的主要方向。

中傳動(dòng)網(wǎng)版權(quán)與免責(zé)聲明:

凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動(dòng)網(wǎng)(www.treenowplaneincome.com)獨(dú)家所有。如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用時(shí)須注明來源“中國傳動(dòng)網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負(fù)版權(quán)法律責(zé)任。

如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

關(guān)注伺服與運(yùn)動(dòng)控制公眾號(hào)獲取更多資訊

關(guān)注直驅(qū)與傳動(dòng)公眾號(hào)獲取更多資訊

關(guān)注中國傳動(dòng)網(wǎng)公眾號(hào)獲取更多資訊

最新新聞
查看更多資訊

娓娓工業(yè)

廣州金升陽科技有限公司

熱搜詞
  • 運(yùn)動(dòng)控制
  • 伺服系統(tǒng)
  • 機(jī)器視覺
  • 機(jī)械傳動(dòng)
  • 編碼器
  • 直驅(qū)系統(tǒng)
  • 工業(yè)電源
  • 電力電子
  • 工業(yè)互聯(lián)
  • 高壓變頻器
  • 中低壓變頻器
  • 傳感器
  • 人機(jī)界面
  • PLC
  • 電氣聯(lián)接
  • 工業(yè)機(jī)器人
  • 低壓電器
  • 機(jī)柜
回頂部
點(diǎn)贊 0
取消 0