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一文看懂各類(lèi)傳感器的優(yōu)劣勢(shì)及應(yīng)用

汽車(chē)傳感器裝備的目的不同，可以分為提升單車(chē)信息化水平的傳統(tǒng)微機(jī)電傳感器（MEMS）和為無(wú)人駕駛提供支持的智能傳感器兩大類(lèi)。MEMS 在汽車(chē)各系統(tǒng)控制過(guò)程中進(jìn)行信息的反饋，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，是汽車(chē)的“神經(jīng)元”。而智能傳感器則直接向外界收集信息，是無(wú)人駕駛車(chē)輛的“眼睛”。

2022-11-23 13:26:09

汽車(chē)智能化的根基——傳感器

傳感器是汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的信息來(lái)源，是車(chē)輛電子控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)關(guān)鍵部件。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成，其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件是將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量，轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成便于處理、顯示、記錄和控制的部分。從目前汽車(chē)傳感器裝備的目的不同，可以分為提升單車(chē)信息化水平的傳統(tǒng)微機(jī)電傳感器和為無(wú)人駕駛提供支持的智能傳感器兩大類(lèi)。

汽車(chē)傳感器的構(gòu)成

傳統(tǒng)傳感器：各個(gè)系統(tǒng)控制過(guò)程依靠傳感器，進(jìn)行信息的反饋，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制工作，是汽車(chē)的“神經(jīng)元”。汽車(chē)傳統(tǒng)傳感器依照功能可以分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、角速度傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和液位傳感器等 8 類(lèi)。汽車(chē)傳感器主要應(yīng)用于動(dòng)力總成系統(tǒng)，車(chē)身控制系統(tǒng)以及底盤(pán)系統(tǒng)中。汽車(chē)傳感器在這些系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著信息的采集和傳輸功用，它采集的信息由電控單元進(jìn)行處理后，形成向執(zhí)行器發(fā)出的指令，完成電子控制。

傳統(tǒng)傳感器分類(lèi)

智能傳感器：智能傳感器是無(wú)人駕駛車(chē)輛的"眼睛"。汽車(chē)正在向一臺(tái)安全聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)駕駛機(jī)器人快速演進(jìn)，進(jìn)行環(huán)境感知、規(guī)劃決策，*終實(shí)現(xiàn)安全抵達(dá)目的地。目前應(yīng)用于環(huán)境感知的主流傳感器產(chǎn)品主要包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和攝像頭等四類(lèi)。

智能傳感器分類(lèi)

MEMS 傳感器：汽車(chē)微感官

MEMS 傳感器是在半導(dǎo)體制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的新型傳感器。MEMS 傳感器應(yīng)用于電子車(chē)身穩(wěn)定程序（ESP）、防抱死（ABS）、電控懸掛（ECS）、胎壓監(jiān)控（TPMS）等系統(tǒng)。其中，壓力傳感器、加速計(jì)、陀螺儀與流量傳感器是汽車(chē)中使用*多的 MEMS 傳感器，占汽車(chē) MEMS 系統(tǒng)的 99%。

MEMS 應(yīng)用**

MEMS 具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)感知層傳感器的主要選擇之一，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：1）微型化、2）硅基加工工藝、3）批量生產(chǎn)、4）集成化。

1）微型化：MEMS 器件體積小，單個(gè)尺寸以毫米甚至微米作為計(jì)量單位，重量輕，耗能低。MEMS 更高的表面體積比（表面積比體積）可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯拿舾谐潭取?/span>

2）批量生產(chǎn)：以單個(gè) 5mm5mm 尺寸的 MEMS 傳感器為例，用硅微加工工藝在一片 8英寸的硅片晶元上可同時(shí)切割出大約 1000 個(gè) MEMS 芯片，批量生產(chǎn)可**降低單個(gè) MEMS 的生產(chǎn)成本。

3）集成化：一般來(lái)說(shuō)，單顆 MEMS 往往在封裝機(jī)械傳感器的同時(shí)，還會(huì)集成 ASIC芯片，控制 MEMS 芯片以及轉(zhuǎn)換模擬量為數(shù)字量輸出。

國(guó)外大廠壟斷 MEMS 傳感器市場(chǎng)，市場(chǎng)集中度較高。根據(jù) HIS Automotive 統(tǒng)計(jì)，2017年全球 MEMS **大供應(yīng)商（博世、森薩塔、恩智浦）占據(jù)了 57%的市場(chǎng)份額，其中博世占據(jù)鰲頭，2017 年市占率達(dá)到 33.62%，森薩塔市占率達(dá)到 12.34%，恩智浦市占率達(dá)到 11.91%。電裝（8.94%）、亞德諾（8.51%）、松下（7.45%）、英飛凌（7.23%）等廠商也占有一定份額。

國(guó)外大廠產(chǎn)品線廣、客戶眾多、形成較高的進(jìn)入門(mén)檻。MEMS 傳感器的研發(fā)難度及其制造工藝的復(fù)雜性是形成行業(yè)壁壘的主要原因。Invensense、英飛凌等國(guó)外廠商擁有 2 到 3 條產(chǎn)品線，博世、電裝、意法半導(dǎo)體等 MEMS 產(chǎn)品線超過(guò) 4 條。相比之下，小供應(yīng)商很難在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)制造，因此排名靠前的大供應(yīng)商市場(chǎng)份額相對(duì)穩(wěn)定，市場(chǎng)集中度較高。