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電動汽車傳感�
閱讀�2874�(shí)間:2017-07-06 09:51:08

    電動汽車傳感�,被廣泛�(yīng)用于汽車�(fā)動機(jī)、底盤和車身等系�(tǒng)�,在�電動汽車電子控制系統(tǒng)有著十分重要的作�。在純電動汽�?yán)�?a href="http://www.3575.com.cn/1695.html" target="_blank">傳感�主要用于�(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系�(tǒng)、車身控制系�(tǒng)和導(dǎo)航系�(tǒng)�

基本知識

    �(xiàn)在電動汽車工�(yè)�,傳感器廣泛�(yīng)用在�(fā)動機(jī)、底盤和車身等系�(tǒng)�,在純電動汽車電子控制系�(tǒng)有著十分重要的作��

    傳感器作為純電動汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,是純電動汽車電子控制系�(tǒng)的關(guān)鍵部�,也是電動汽車電子技�(shù)�(lǐng)域研究的核心�(nèi)容之一。目前,一輛普通家用轎車上大約安裝近百只傳感器,而豪華轎車上的傳感器可達(dá)二百余只。據(jù)�(bào)��2000年汽車傳感器的市場為61.7億美�,到2008年市場需求量�(dá)�14.87億件。預(yù)�(jì)�2012年全球汽車傳感器市場將上升到135億美元,全球車用傳感器將�9%左右的增長率持續(xù)增長�

    在純電動汽車?yán)铮瑐鞲衅髦饕糜诎l(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系�(tǒng)、車身控制系�(tǒng)和導(dǎo)航系�(tǒng)�

�(fā)展趨�

    未來純電動汽車傳感器的發(fā)展趨勢是�(shí)�(xiàn)微型�、多功能�、集成化和智能化�

    �(shè)�(jì)技�(shù)、材料技�(shù)。特別是微電子技�(shù)的發(fā)展是電動汽車傳感器的微型化提高到了一�(gè)新的水平,利用微電子�(jī)械加工技�(shù)將微米級的敏感元�、信號處理器、數(shù)�(jù)處理裝置封裝在同一�(gè)芯片�,它具有體積�、價(jià)格便�、可靠性高等特�(diǎn),并且可以明顯提高系�(tǒng)測試精度。多功能是指一�(gè)電動汽車傳感器能檢測兩�(gè)或以上物理參�(shù)或化�(xué)參數(shù)�

    集成化是直接利用半導(dǎo)體特性制成單片集成電路傳感器或是將分離的小型傳感器作在硅片上,如集成溫度、濕度、壓力傳感器以及霍爾電路�。多功能�、集成化使傳感器的信號處理更為方便,大大提高了傳感器的使用性能,節(jié)約空�、降低成本。智能化是指純電動汽車傳感器與大�(guī)模集成電路的�(jié)�,使傳感器的智能性不斷升級,帶有專用微型�(jì)算機(jī)的智能傳感器已在汽車上應(yīng)��

介紹

    20世界�,隨著世界氣候環(huán)境的惡化和能源危�(jī)加劇,人們的�(huán)保和節(jié)能意識不斷增�(qiáng),人們把目光�(zhuǎn)向新能源汽車的研�(fā)�,混合動力汽車和電動汽車的出�(xiàn)�(shí)汽車�(lǐng)域的重大革命,電動汽車除了在能源、環(huán)保和節(jié)能方面比普通汽車顯示出�(yōu)越性和�(qiáng)大的競爭力外,在車輛性能方面也顯示除了巨大的�(yōu)�,電動汽車的�(zhuǎn)矩響�(yīng)迅�、加速度塊,比燃油汽車搞出兩�(gè)�(shù)量級,電動機(jī)可分散配�,通過線傳電子控制技�(shù)直接控制車輪�(zhuǎn)�,易�(shí)�(xiàn)四輪�(dú)立驅(qū)動和四輪�(zhuǎn)向。網(wǎng)�(luò)技�(shù)、信息技�(shù)和線控技�(shù)的廣泛應(yīng)�,使智能交通系�(tǒng)(ITS)的�(shí)�(xiàn)也變得非常簡�,還可以�(shí)�(xiàn)再生制動和能量回�,提高了電動汽車制動的安全性和可靠性�

    電動汽車主要由電力驅(qū)動子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)和輔助子系統(tǒng)等幾部分組成。其�(jié)�(gòu)與傳�(tǒng)汽車相比有了明顯的變�,其傳統(tǒng)燃油動力系統(tǒng)被電力驅(qū)動系�(tǒng)所替代。電力驅(qū)動系�(tǒng)包括系統(tǒng)控制�、功率變換器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置和車輪,其功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能,并能夠在汽車減速制動時(shí),將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電�。電動汽車的能量源由電池提供。隨著電動汽車的�(jié)�(gòu)的變化,其內(nèi)部所用的傳感器也有所不同,傳感器類型也相�(yīng)�(fā)生變�。車�(nèi)大部分的傳統(tǒng)和機(jī)械鋼性信號被柔性的電信號所取代,增加了電源系統(tǒng)中一些電壓計(jì)電流傳感�。為了更好地控制電動�(jī)的出入電壓計(jì)電流,傳感器的檢測精度也比以往有所提高。電動汽車中同時(shí)保留了傳�(tǒng)汽車中輔助子系統(tǒng)中作用電子控制傳感單元(ECU�,同�(shí)對安全管理系�(tǒng)和車身舒適系�(tǒng)傳感器提出更高要�,體�(xiàn)了汽車傳感器的技�(shù)�

    隨著汽車電子控制技�(shù)的發(fā)�,無論是電動汽車工業(yè),還是傳�(tǒng)汽車工業(yè)對汽車傳感器的要求將會越來越�,汽車傳感器不僅要考慮安全、節(jié)能、環(huán)保以及智能化等方面性能,而且還要不斷提高其技�(shù)含量,降低生�(chǎn)成本,提高性價(jià)��

組成與分�

    隨著汽車工業(yè)的發(fā)�,日新月異的傳感器技�(shù)正廣泛應(yīng)用到電動汽車�(lǐng)域中,現(xiàn)代汽車技�(shù)的發(fā)展特征之一就是越來越多的部件采用電子控制,而實(shí)�(xiàn)電子控制的主教就是傳感器�

    傳感器能檢測物理�、化�(xué)�、生物理等信�,并把其�(zhuǎn)換成電信號。根�(jù)傳感器的作用,可分類為測量溫�、壓力、流�、位�、氣體濃�、速度、光亮度、干濕度、距離等功能的傳感器,它們各司其�,一旦某�(gè)傳感器失�,對�(yīng)的裝置就會工作不正常甚至不工�。因�,傳感器是汽車控制系�(tǒng)的關(guān)鍵性部件,如果沒有各種傳感�,汽車上的河中微�(jī)控制根本無法�(shí)�(xiàn)。汽車興�(yè)是當(dāng)前傳感器的用�,據(jù)�(tǒng)�(jì)�1986年,在西歐傳感器市場�,汽車用傳感器占�33%,美�1986年汽車用傳感器約�1.1億�(gè),其中用在發(fā)動機(jī)上的傳感器約�6 000萬�(gè)。但隨著汽車電子控制技�(shù)的發(fā)展,汽車用傳感器將大幅度地增�,遍布汽車的各�(gè)部位�

    電動汽車傳感器與傳統(tǒng)汽車傳感器一�,都是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和其他輔助元件組成,優(yōu)勢也將信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路及輔助電源作為傳感器的組成部分。其中敏感元件是指傳感器中能直接接受或響�(yīng)被測量的部分;轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的被探測量轉(zhuǎn)換成適合傳輸和測量的電信號部��

    電動汽車傳感器按照其功用大致可分為兩大類:一類是使駕駛員了解電動汽車各部分當(dāng)前狀�(tài)的顯示傳感器;另一類是用于控制汽車�(yùn)行狀�(tài)的控制傳感器。電動汽車常用的控制類傳感器如表8.1表示�

�(yīng)�-速度傳感�

    速度傳感器是電動汽車較為重要的傳感器,也是應(yīng)用較多的傳感�。就其定義而言,速度傳感器主要是用來測量速度的傳感器,分為轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、車輪轉(zhuǎn)速傳感器��

    �(zhuǎn)速傳感器主要用于電動汽車電動�(jī)旋轉(zhuǎn)速度的檢測。目�,常用的�(zhuǎn)速傳感器有三�,分別為電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器、光電感�(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾效�(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器,均采用非接觸式測量原理,以增強(qiáng)檢測的安全性、提高檢測精��

    車速傳感器用來測量電動汽車行駛速度。車速傳感器信號主要用于儀表板的車速表顯示及發(fā)動機(jī)怠�、電動汽車加速其間的控制�。目前我國絕大部分電動汽車上的速度表都是以汽車論壇的選擇轉(zhuǎn)速變換成汽車速度�(jìn)行測速的。這在汽車制動、打滑的情況�,以及論壇因新舊、摩�、路靀胎壓高低等造成其外圓周長的變化都會造成誤差過大,甚至無法工�。目前車速傳感器主要有電磁感�(yīng)�、光電式、可變磁阻式和霍爾式集中。電動汽車上普遍采用電磁感應(yīng)式和霍爾式速度傳感��

電動汽車汽車傳感器發(fā)展趨�

    全球傳感器市場正呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勀資訊公司INTECHNO CONSULTING的市場報(bào)告顯��2008年全球傳感器市場容量�506億美元,�(yù)�(jì)2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以�。東�、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū),而美�、德國、日本依然是傳感器市場分布的國家。就世界范圍而言,傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市�。[1]

    “沒有傳感器技�(shù)就沒有現(xiàn)代汽車”已成為�(yè)�(nèi)共識,這意味著汽車電子化越�(fā)�(dá),自動化程度越高,對傳感器依賴性就越大。對此,�(yè)�(nèi)專家�(rèn)�,未來新型汽車應(yīng)用系�(tǒng)將催生新的汽車傳感器與之配套。傳感器的特�(diǎn)是不斷引入新技�(shù)�(fā)展新功能,未來汽車傳感器技�(shù)總發(fā)展趨勢是微型�、多功能化和智能��

    世界車用傳感器開�(fā)趨勢

    資料顯示,一輛普通家用轎車上大約安裝幾十只傳感器,豪華轎車上的傳感器�(shù)量可多達(dá)200余只。據(jù)市場研究�(jī)�(gòu)Strategy Analytics�(yù)�(jì),到2012年汽車傳感器銷售額達(dá)158億美��

    車用傳感器大致分�3類:動力系統(tǒng)、安全管理系�(tǒng)和車身舒適系�(tǒng)傳感�。其中動力系�(tǒng)傳感器市場所占比�,體�(xiàn)了汽車傳感器的技�(shù)。例�,油門踏板位置傳感器的角度誤差必須�0.4%以內(nèi);節(jié)氣門位置傳感器需要極高的可靠性,并要能夠�-50度到150度工��

    在動力系�(tǒng)�,有源傳感器引領(lǐng)�(fā)展趨勀凸輪和曲軸傳感器因?yàn)榕c汽車的“心臟”發(fā)動機(jī)密切相關(guān),成為動力系�(tǒng)的關(guān)�。而有源的凸輪傳感器和曲軸傳感器能�?yàn)閯恿ο到y(tǒng)提供更多的保�(hù),因此將引領(lǐng)未來�(fā)展趨�。預(yù)�(jì)�2009�,將�5820萬�(gè)有源曲軸傳感器投入使�,而無源傳感器則將減少�2150萬�(gè)�

    在安全管理系�(tǒng)�,壓力傳感器�(shí)�(xiàn)�(cè)氣囊控制。汽車安全管理系�(tǒng)也是廣泛使用傳感器的�(lǐng)域。汽車側(cè)邊氣囊的控制有加速度傳感器和壓力傳感器兩種方�。權(quán)威數(shù)�(jù)表明,與加速度傳感器相�,壓力傳感器在檢測側(cè)邊撞擊的速度方面,比加速度傳感器快了將�3�,而誤動作的概率則更小�

    在車身舒適系�(tǒng)�,車門、變速箱、被動安全讓汽車更智�。車門模塊中,車門把手、車窗控制上使用了直流馬�(dá)位置傳感器,采用分布式門模塊架構(gòu),并通過LIN總線相連接。變速箱通過使用2軸或3軸角�/線性傳感器,能夠滿足不同的變速箱位置要求并節(jié)省成本,具體的傳感器選擇則要根據(jù)汽車變速箱的功能和�(shè)�(jì)需求來決定。被動安全裝置包括座椅承重的檢測、安全帶打開/扣住的監(jiān)�、座椅位置調(diào)節(jié)的檢�(保證氣囊系統(tǒng)的有效保�(hù))等等,這些控制的細(xì)節(jié)對汽車傳感器的需求也十分可觀�

    加速度、振�、速度傳感器是汽車�(yùn)動測量中的三種主要傳感器,一直保持穩(wěn)定而強(qiáng)勁的增長勢頭。目�,世界生�(chǎn)這三種傳感器的大型企�(yè)�30多家,其中前5名公司占�(jù)�31.3%的市場份�。例如Endevco�13.6%,Wilcoxa Research�9.1%,摩托羅拉占4.2%,IMI�3.0%,Analog Devices�1.4%�

    西方�(fā)�(dá)國家排放法規(guī)對尾氣排放量日益�(yán)格的要求,推動了汽車用氧傳感器的開發(fā)與生�(chǎn)。目�,已�(shí)用的汽車氧傳感器有氧化鍺氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器等幾種�

    值得一提的�,微型化傳感器利用微�(jī)械加工技�(shù)將微米級的敏感元�、信號調(diào)理器、數(shù)�(jù)處理裝置集成封裝在一塊芯片上。由于其體積�、價(jià)格便�、便于集成等特點(diǎn),可以提高系�(tǒng)測試精度,例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一�,同�(shí)測出壓力和溫�,便可通過芯片�(nèi)�(yùn)算消去壓力測量中的溫度影�。目前已有不少微型傳感器面世,如壓力傳感�、加速度�(jì)、用于防撞的硅加速度�(jì)��

    在汽車輪胎內(nèi)嵌入微型壓力傳感器可以保持適�(dāng)充氣,避免充氣過量或不足,從而可節(jié)約燃�10%。多功能化的特性使得傳感器能夠同時(shí)檢測2�(gè)�2�(gè)以上的特性參�(shù)�

    智能傳感器配有專用計(jì)算機(jī),它的迅速發(fā)展將汽車的安全性能提高到一�(gè)前所未有的高�。隨著微電子技�(shù)和微�(jī)械加工技�(shù)的發(fā)�,傳感器正朝著微型化、多功能�、智能化方向�(fā)展�

    傳感器在汽車中的�(yīng)用圖�

    中國車用傳感器發(fā)展技�(shù)甚憂

    Strategy Analytics�(yù)�,從2004年到2009�,全球車用傳感器將呈�(xiàn)9%左右的成長率�

    中國市場更是車用傳感器發(fā)展的沃土。近幾年�,中國傳感器的市場一直持�(xù)增長。計(jì)世資�(CCW Research)�(diào)查數(shù)�(jù)顯示�2007年~2010年期間中國汽車傳感器市場銷售額的年度�(fù)合增長率將超�35%。預(yù)�(jì)2009年中國市場銷售額將接�10.5億美元,其同比增長率�40.5%;�(yù)�(jì)中國2010年市場銷售額將超�13.2億美�,其同比增長率為35.2%�

    中國已經(jīng)躍居世界第二大汽車市�,據(jù)中國汽車工業(yè)�(xié)會公布的�(shù)�(jù)顯示,早�2007�,中國汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)雙雙超過880萬輛,同比增長高�(dá)22.02%,成為僅次于美國的第二大汽車消費(fèi)��

    2008�,中國汽車傳感器市場�(guī)模達(dá)57億美�,預(yù)�(jì)2010年中國汽車傳感器市場將達(dá)百億��2015年可�(dá)1500萬輛。汽車電子的趨勢是ECU越來越集中,傳感器越來越�。中國電噴系�(tǒng)�(yīng)用傳感器占系�(tǒng)�70%以上,ABS(防死鎖剎車系�(tǒng))傳感器的成本�50元左�,國�(nèi)�(chǎn)量為100萬套,產(chǎn)值為5000萬元;安全氣囊的傳感器占系�(tǒng)成本�70%以上,安全氣囊的傳感器售�(jià)�2000元左右,需求量�100萬套/�,則傳感器的�(chǎn)值可�(dá)20億元�

    �(yè)�(nèi)專家由此看好汽車傳感器在中國的發(fā)展前景。他們認(rèn)�,汽車數(shù)量的增加以及每輛汽車上所采用傳感器的增多,決定了中國汽車傳感器市場容量必將不斷增�,中國傳感器市場正�(jìn)入蓬勃發(fā)展期�

    然�,和國外傳感器產(chǎn)�(yè)相比,中國汽車傳感器尚未形成�(dú)立的�(chǎn)�(yè)。自20世紀(jì)80年代以來,中國汽車行�(yè)引�(jìn)國外的先�(jìn)技�(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技�(shù),基本滿足了國內(nèi)小批�、低水平車型的配套需求。中國汽車行�(yè)自行配套的傳感器只是一些低檔的�(chǎn)�。車傳感器對整車廠而言,是二級配套�(chǎn)�,必須以系統(tǒng)形式�(jìn)入整車廠配套。當(dāng)中國�(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)由國外�(jìn)口時(shí),其相應(yīng)配套的傳感器也同�(shí)�(jìn)口到中國�

    可見,中國汽車傳感器�(chǎn)�(yè)整體水平較低,多種傳感器尤其是高水平汽車傳感器仍舊依賴�(jìn)�。傳感器市場被西門子、博�、霍尼韋爾等國際零部件巨頭占�(jù)大半江山,而國�(nèi)汽車傳感器產(chǎn)�(yè)�(fā)展緩��

    �(yè)�(nèi)人士�(rèn)�,中國傳感器企業(yè)生產(chǎn)技�(shù)和生�(chǎn)�(guī)模目前并未達(dá)到汽車產(chǎn)�(yè)高新技�(shù)的要�,每年要�(jìn)�50萬套以上的高性能汽車傳感器。中國的汽車傳感器產(chǎn)品與國外同類�(chǎn)品相�,水平相�10多年。比�,中國企�(yè)生產(chǎn)的曲軸位�、車速傳感器有不少采用電磁式或霍爾式傳感方式,存在著�(zhǔn)確度�、分解能力差、信號精度不�、抗干擾性弱等問�,而國外同類產(chǎn)品早已采用光電式,有效避免了上述弊端�

    另外,汽車傳感器微型�、多功能�、集成化和智能化的發(fā)展趨勢對采用新工藝和開發(fā)新材料提出了更高要求。磁�、氣�、力�、熱敏、光�、激光等多種傳感器應(yīng)�(yùn)而生,傳感器的材料也從金屬發(fā)展成為半�(dǎo)體、陶�、光�(xué)纖維等材�。在這些方面,中國企�(yè)與外資企�(yè)的差距巨大�

    目前,汽車技�(shù)升級換代,國�(nèi)外企�(yè)都將車用傳感器技�(shù)列為重點(diǎn)�(fā)展的高技�(shù)。微型化、智能化、非接觸測量和MEAS傳感技�(shù),將逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械式、應(yīng)變片�、滑動電位器等傳感技�(shù),汽車傳感器在安�、節(jié)能、環(huán)保以及智能化方面將取得重大突�。而各大傳感器廠商在性能上的比拼,將提升汽車傳感器的技�(shù)含量,降低生�(chǎn)成本,并推動新的技�(shù)革命,促�(jìn)汽車傳感器工�(yè)的發(fā)��

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