車用傳感器這塊大蛋糕,中國已無望?

江蘇汽車網 2019年8月22日 【與非網】 編輯:   我要投稿

根據公安部交管局公布的上半年全國機動車數據顯示,截至2019年6月,我國機動車保有量為3.4億輛,其中汽車保有量為2.5億輛,私家車為1.98億輛。

沒有傳感器技術就沒有現代汽車,這意味著汽車電子化越發達、自動化程度越高,對傳感器依賴性就越大,一輛普通的汽車上就需配備幾十個傳感器,高檔車的傳感器更不下百個,配置越強大,功能越豐富,傳感器就越多,以最基礎的配置為例,一臺車需配備40個傳感器,結合上述公安部交管局的統計數據,也就是在我們全國各地這些來來往往的汽車上就至少有2.5億*40=100億個傳感器。

其實遠遠不止這些,據汽車零部件全球領先的技術與服務供應商博世所提供的數據顯示,自1995年以來,博世已在車輛與消費類電子產品領域生產超過100億個微機電傳感器(MEMS),在中國市場,博世2018年僅為汽車應用就提供了4800萬個傳感器。


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有人不禁要問,汽車傳感器是什么?

傳感器其實是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求,其功能實現主要由敏感件、轉換元件、變換電路和輔助電源四部分合力完成。

而汽車傳感器正是將汽車運行中的各種工況信息,如車速、各種介質溫度、發動機運轉工況等轉換成電信號傳輸給計算機,以便發動機處于最佳工作狀態的一類器汽車傳感器分類

單車用傳感器的數量從幾十到幾百,將這些傳感器進行歸類,大致可以分為以下五類:MEMS傳感器、磁傳感器、ADAS傳感器、排氣管傳感器以及動力總成傳感器。

每一系列傳感器下面有很多具體的傳感器,下面先來介紹一下這五大系列傳感器及應用領域。

MEMS傳感器

MEMS傳感器即微機電系統(Microelectro Mechanical Systems)。

汽車領域應用范圍:主動懸架、入口、安全氣囊、自動變速器、氣壓、內置導航、客艙空氣質量、客艙 HVAC、客艙溫度、防霧、連續可變變速器、碰撞感應、柴油通用燃油軌、柴油微粒過濾器、雙離合器變速箱、電子呼叫、事故傳感器、電子駐車制動器、ESC、廢氣再循環、燃油壓力(低 P 側)、燃油箱蒸汽、汽油直接噴射、頭上顯示屏(售后)、頭上顯示(原裝安裝)、HVAC/擋風玻璃管理、缸內壓力、多面體絕對壓力、大流量、夜視、機油壓力、乘客占用檢測、行人保護、滾輪檢測、輪胎壓力監測器、真空制動助力器、車輛報警、免提接口、降噪陣列。

磁傳感器

磁傳感器是把磁場、電流、應力應變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉換成電信號,以這種方式來檢測相應物理量的器件。

汽車領域應用范圍:ABS(車輪速度)、加速踏板、空氣控制閥、氣門活門電機、自動、AMT、DCT 變速箱、輔助水泵電機、蓄電池監控應用、引導(后備箱)鎖、按線電機制動、制動液水平、制動燈開關、凸輪軸、底盤高度、離合器位置、指南針、冷卻液液位、曲軸、柴油通用燃油軌電機、車門鎖、雙離合器和 AMT 電機、前窗電機、動力轉向電機、后窗電機、車頂(開/關)、車頂電機、天窗電機、電動動力轉向電機、節氣門電機、節氣門、發動機冷卻風扇、EV、PEHV、HEV 發動機冷卻泵電機/HVAC 壓縮機電機/推進電機、排氣控制閥、廢氣再循環閥電機、廢氣再循環閥位置、燃油箱液位、頭枕電機、頭枕位置、HEV/EV 電池監視器、HEV/EV DC-DC 子系統逆變器、HEV/EV 電機逆變器、HVAC 閥位置、空檔位置(手動)、油位、安全帶存在檢測、座椅電機、座椅履帶位置、選擇器操縱桿位置、由線電機轉向、方向盤角度、方向盤扭矩、渦輪增壓器電機、渦輪增壓器位置、真空制動助力器泵、可變提升控制執行器、各種開關應用、水回路執行器(熱)、擋風玻璃雨刮器、雨刮器電機。

ADAS傳感器

ADAS是先進駕駛輔助系統的英文縮寫,是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器, 在第一時間收集車內外的環境數據, 進行靜、動態物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理, 從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發生的危險, 以引起注意和提高安全性的主動安全技術,ADAS采用的傳感器主要有攝像頭、雷達、激光和超聲波等。

汽車領域應用范圍:探測光、熱、壓力或其它用于監測汽車狀態的變量, 通常位于車輛的前后保險杠、側視鏡、駕駛桿內部或者擋風玻璃上。

排氣傳感器

排氣傳感器是指在排氣管中安裝的一類用以檢測排氣各類參數的器件。

汽車領域應用范圍:空氣燃油比(WB氧氣)、氧傳感器、廢氣溫度、廢氣壓力、氮氧化物傳感器、顆粒物(煙塵)傳感器。

動力總成傳感器

動力總成傳感器是指一類用以控制發動機的正常運轉,同時也可以診斷發動機各個部位的狀態的器件。

汽車領域應用范圍:空氣-燃油比(WB氧氣)、氣門溫度、曲軸傳感器、凸輪軸傳感器、氣缸壓力、EGR 位置、EGR 壓力、發動機冷卻液溫度、廢氣溫度、廢氣壓力、燃油油位、燃油噴射壓力、爆震傳感器、lambda 傳感器、空氣質量流量、歧管絕對壓力、NOx 傳感器、機油壓力開關、PM(煙灰)傳感器、SCR 油箱液位、SCR 油箱溫度、節氣門位置、渦輪轉速傳感器。


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汽車傳感器出問題了會怎樣?

無論什么設備都會有出問題的時候,更何況一輛由1萬多,甚至2萬多個不可拆解的獨立零部件組裝而成的汽車來說,出問題的概率就更大了,可是對于一個行外人來說,無論是什么問題現象,原因在哪里,我們只知道兩個字:“壞了”。

而對于大部分女司機而言,場景往往是這樣的:

老婆:喂,老公,我車子壞了!

老公:老婆,不著急,你車子哪里壞啦?

老婆:在路上壞了!

老公:'@#¥%&……*,你等著,我來叫救援。


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資深修車師傅告訴我們,當車子“壞了”,很大可能是傳感器出現了故障,但是不應該只考慮傳感器本身,以為換一個傳感器就OK了,而應考慮出現故障的整個電路,因此在查找故障的時候除了檢查傳感器之外,還要檢查線束、接插件以及傳感器與ECU之間的有關電路。

車子傳感器太多了,一般會采用模塊化檢測,先定位問題所在部位,然后分析模塊電路,可能產生問題的原因,再一一排除確定問題。

傳感器出問題往往與使用環境和使用頻次有關,比如環境潮濕、溫度過高、溫度過低、進水、使用年限久遠導致老化、強震動、系統短路、系統斷路等隱私有關。

下面我們來講一下容易出現的幾類汽車傳感器問題與表現形式

1) 氧傳感器

氧傳感器位置在排氣管上,氧傳感器故障,使ECU無法得知所噴射的汽油量是否正確,而造成混合器濃度不是過濃就是過稀,燃燒不充分,降低發動機功率,增加排放污染,發動機出現怠速不穩、缺火、喘振等故障現象。

2) 輪速傳感器

一般安裝在每個車輪的輪轂上,一旦發生故障,ABS則會失效。

3) 空氣流量計

一般安裝在空氣濾清器與節氣門體,一旦發生故障發動機轉速升不起來。

4) 水溫傳感器

一般安在節溫器旁邊,一旦發生故障,發動機則會在冷起動時啟動困難、怠速運轉不穩定,且加速時動力不足。

5) 曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器

一般分別安裝在曲軸皮帶輪的后方或者是大飛輪附近和凸輪軸的前方或者是后方,二者相輔相成,同時工作才能為發動機正常運轉提供良好保證。一方故障,發動機則會無法起動。

6) 油門踏板位置傳感器

一般和油門踏板一體,一旦發生故障,發動機則只能處于怠速狀態運轉。

7) 里程表傳感器

一般裝在變速箱上,一旦發生故障,里程表就不走字了。

8) 機油壓力傳感器

一般安裝在發動機的側面缸體上,一旦發生故障,機油壓力不夠的時候儀表盤上的機油燈也不會亮。沒有了機油報警,如果真的車輛機油缺少了,我們也很難知曉而不會去加機油,極可能會造成發動機損壞。

9) ABS傳感器

一般安裝在每一個車輪子上面的軸承旁,一旦發生故障,緊急情況ABS不會起作用,緊急制動時車輪會抱死,如果遇到濕滑路面,容易發生甩尾,影響行車安全。

10) 安全氣囊傳感器

一般安裝在在車內前方(正副駕駛位),側方(車內前排和后排)和車頂三個方向,一但損壞,不用說,遇到緊急情況安全氣囊不會彈出來。一般傳感器故障,相關故障燈都會亮起,查找原因,傳感器故障時,一定要引起重視,這和行車安全息息相關,畢竟安全第一。

11) 進氣壓力傳感器

一般安裝在節氣門旁邊,一旦發生故障會引起點火困難、怠速不穩、加速無力 等一系列問題。

12) 節氣門位置傳感器

一般安裝在節氣門體上,一旦發生故障會導致發動機怠速運轉不正常、發動機抖動及加速反應遲滯。

13) 進氣溫度傳感器

一般安裝在節氣門后方,一旦發生故障發動機混合氣過濃或過稀,直接導致冷啟動困難,且啟動后怠速不穩。

14) 爆震傳感器

一般安裝在發動機氣缸壁上,一旦發生故障,發動機故障燈會亮,發動機會出現"自我保護現象",影響正常駕駛。

汽車傳感器市場行情

隨著經濟的快速發展,車輛的保有量在不斷增加,傳統新車的發行、二手車傳感器老舊更新換代是需求的一個方面,另外這幾年無人駕駛、自動駕駛、智能駕駛等高科技領域崛起,也驅動了前所未有的汽車傳感器市場,下面以MEMS傳感器和ADAS傳感器為例,分析一下當前汽車傳感器市場行情。

MEMS傳感器

MEMS 傳感器廣泛應用于電子車身穩定程序(ESP)、防抱死(ABS)、電控懸掛(ECS)、胎壓監控(TPMS) 等系統。其中,壓力傳感器、加速計、陀螺儀與流量傳感器是汽車中使用最多的 MEMS 傳感器,占汽車 MEMS 系統的 99%。

《2019年中國MEMS傳感器潛力市場暨細分領域本土優秀企業》白皮書中介紹稱2018年中國MEMS整體規模達到152.1億美元,預計到2021年將達到223億美元。


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來源:賽迪顧問

半導體行業著名產業研究機構Yole分析稱全球MEMS和傳感器市場的價值將翻一番,從2018年的480億美元增至2024年的930億美元。


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來源:Yole

美國市場調研公司IC Insight分析稱從2013年到2023年,基于MEMS的傳感器需求量會不斷攀升。


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來源:IC Insight

ADAS傳感器

ADAS是智能汽車的落腳點,汽車ADAS采用的傳感器主要有攝像頭、雷達、激光和超聲波等,以攝像頭為例,根據Tractica的一份最新報告,計算機視覺技術以其低成本和多功能性正在進入廣泛的應用市場,包括汽車、消費者和移動、機器人和工業以及無人機等。Tractica的分析表明,3D成像傳感器和硬件子系統的全球市場將從2017年的82億美元增長到2025年的579億美元。市場情報公司估計,移動和汽車應用市場是2017年最大的兩個細分市場,預計將在2025年繼續成為領先的應用市場。


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來源:Tractica

汽車傳感器廠商分析

國外國傳感器行業發展早,市場占有率高,掌握了核心技術的同時擁有大量的資金投入新的研發中去,形成了一個良性循環。

據億歐調研顯示:截至2017年,中國汽車傳感器95%以上的市場份額都掌握在外資企業手里。這些巨頭企業主要有:AKM、雅馬哈、博世、意法半導體、ALPS、西門子、霍尼韋爾、瑞士萊姆、Velodyne、TDK等。

國內傳感器廠商以汽車領域作為突破口,面對歐美、日韓的壟斷地位,不甘落后,奮起直追,但是現實依然殘酷!2019年中國MEMS傳感器潛力市場暨細分領域本土優秀企業》白皮書中指出: 2018年我國MEMS傳感器制造企業大約有200家,大多屬于初創類中小型企業。但目前這些企業基本還是靠模仿國外為主,企業規模也小,產品進入不了主流市場,60%至70%的設計產品集中在加速度計、壓力傳感器等傳統領域,和國外傳感器產業相比,中國汽車傳感器尚未形成獨立的產業。

中國內燃機工業協會副秘書長魏安力認為目前國內傳感器產業的“空心化”非常明顯,主要體現在兩個方面:一是傳感器的內部芯片技術都掌握在外資手里,二是這一核心部件在我國汽車產業鏈條中整體薄弱甚至可以說是缺失。

德沃思的總經理李松林說:“國內傳感器市場的需求量上千萬億,每年進口額都不低于1700億人民幣。這么大的體量卻絕大部分被西門子、博世、霍尼韋爾等國際零部件巨頭占據,國內企業多數只能做一些水溫和壓力傳感器等低端產品。而比如國五、國六排放階段在尾氣處理上必須要用到的氮氧化物傳感器等一些高技術含量產品,國內目前還是完全依賴進口,想模仿都模仿不明白!彼表示缺少資金投入是限制其創新產出的一座大山。

無錫隆盛的高級戰略顧問薛祖興說:“大部分國產傳感器在品質上和國外產品有一定差距,很難進入主流市場,通常是出口到國外要求不高的維修市場,作臨時替換之用!

國瓷副總經理錫濱表示即使千辛萬苦研發出了產品,可國內企業在實際應用層面的經驗也極度欠缺。同時國內缺少傳感器與發動機和整機校調的條件,使得傳感器的穩定性、匹配性和可靠性得不到保障。

不同這幾年通過從歐洲引進了自動化的流水線,實現了產品的無人裝配、規避了人為失效狀態,產品的一致性和可靠性得到極大提升。同時中國的傳感器企業正在抓住科技創新帶來的機遇,不斷尋求新的突破。中國的政府也在加大對這領域的重視和扶持力度,選取業內領先的企業,持續投入、重點扶持他們的基礎研究水平,然后以點帶面,形成規模效應。

據前瞻產業研究院的數據分析顯示:在2018年汽車傳感器市場中,中國占全球汽車傳感器市場份額達到14.20%,僅次于歐洲,超過了美國和日本(但基本處于傳感器低端市場)。


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下面針對研發、生產和測試分別介紹一下目前汽車傳感器廠商的分布情況:


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總結語

隨著5G通信、AIoT、智能駕駛、智慧城市等行業的興起,傳感器行業將更加紅火,需求量不斷攀升,各大廠商的競爭也會相應進入白熱化狀態,作為市場后來者的中國,需要用科學管理、科技創新來改善落后的現狀,突破技術壁壘,才能進入核心競爭區,而不是單純的低端市場跑量。

未來的世界是多技術融合的世界,闖過單個傳感器關卡還不夠,還需要將多傳感器、多種技術,通過算法融合,才能讓車子傳感器組在惡劣的環境中仍能幫助車子“辨清方向”,提高車輛的安全性、可靠性和舒適性。




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