Katalog
Na pozadí rychle rostoucí poptávky trhu po elektronických řídicích systémech ve vozidlech (jak je znázorněno) se technologie automobilových senzorů neustále vyvíjí. Mezi celkové trendy pro budoucí automobilové senzory patří:
Inteligence: Senzory s integrovanými funkcemi zpracování a rozhodování.
Miniaturizace: Menší tvarové faktory pro snadnější integraci a nižší náklady.
Integrace: Kombinace více snímacích funkcí nebo elektroniky do jednoho balíčku.
Multifunkčnost: Jedno zařízení měřící několik fyzických parametrů.
Nové materiály & Procesy: Nové senzorové struktury umožněné pokročilými materiály a výrobními technikami.
Senzory založené na MEMS se staly základními součástmi moderního automobilového snímání.
Klasifikace automobilových senzorů
Na základě kontextu a funkce systému lze automobilové senzory seskupit do:
Řídicí systém hnacího ústrojí MEMS
Systém elektroniky těla MEMS
Bezpečnostní elektronický systém MEMS
ADAS (Advanced Driver-Assistance System) MEMS
1. Systém řízení hnacího ústrojí MEMS
Měřič hmotnostního průtoku vzduchu - kontrola příjmu
Snímač klepání – řízení motoru
Senzor jízdní výšky – ovládání odpružení
Smart Battery Sensor – správa baterie
Senzor kyslíku – sledování a kontrola výfukových emisí
Snímač polohy pedálu – funkce start-stop / auto-hold
Úhel & Snímače polohy – ovládání motoru / řízení
Senzory tlaku – motor, převodovka, turbodmychadlo a ovládání vstřikování paliva
2. Systém elektroniky těla MEMS
Senzor okolního světla – automatické ovládání světlometů
Snímač rychlosti zdvihu okna – ochrana proti přiskřípnutí pro elektricky ovládaná okna
Dešťový senzor – automatické stěrače čelního skla
Senzory tlaku – centrální zamykání
Senzor kvality vzduchu – přívod vzduchu HVAC
Snímač teploty – HVAC
Senzor vlhkosti – HVAC
3. Bezpečnostní elektronický systém MEMS
Senzor vysokého tlaku - ESC (Electronic Stability Control)
Snímač úhlu volantu – ESC
Akcelerometr - airbagy / ABS
Senzor obsazenosti sedadla – airbagy
Gyroskopický (Yaw-Rate) senzor – airbagy
Snímač rychlosti kola – ABS
Tlakový senzor - TPMS (systém monitorování tlaku v pneumatikách)
Snímač teploty – TPMS
4. ADAS MEMS
Obrazový snímač CMOS – hlídání jízdního pruhu / 360° prostorový výhled
Milimetrový radar s dlouhým dosahem – adaptivní tempomat / varování před kolizí
LiDAR – varování před kolizí / autonomní řízení
Milimetrový radar s krátkým dosahem – asistent mrtvého úhlu
Ultrazvukový senzor – pomoc při parkování
Infračervený senzor – noční vidění
Aplikace automobilového MEMS
Automobilový trh je hlavní aplikační oblastí pro senzory. Automobilové senzory MEMS slouží jako kritické informační zdroje pro elektronické řídicí systémy vozidel a poskytují přesná měření teploty, tlaku, polohy, rychlosti, zrychlení, vibrací a další v reálném čase. Typický rodinný sedan nyní nese téměř 100 senzorů; luxusní vozy mohou mít až 200.
Kromě MEMS zahrnuje trh automobilových senzorů klasické aktivní senzory, jako jsou senzory počítadla kilometrů, senzory nasávání/tlaku oleje, senzory teploty chladicí kapaliny, průtokoměry vzduchu, senzory TPMS, chemické senzory, inerciální senzory, magnetické senzory, ultrazvukové senzory, obrazové senzory, radar a LiDAR.
Typy a funkce klíčových senzorů
Senzor ujetých kilometrů (ujetých kilometrů).
Princip: Hallův jev nebo fotoelektrická detekce.
Funkce: Vypočítá rychlost vozidla a vzdálenost pomocí rychlosti otáčení kola/nápravy (ω) a známého poloměru pneumatiky (r):
Vzdálenost=r×ω×t.
Design: Styl ozubeného převodu se dvěma ložisky na hnacím hřídeli, snižující točivý moment a tření. Konektor sedí na skříni převodovky.
Snímač tlaku v sacím potrubí
Funkce: Měří absolutní tlak v sacím potrubí, vysílá napětí do ECU pro určení základního množství vstřiku paliva.
Běžné typy: Polovodičové piezorezistivní snímače.
Aplikace: Používá se na vozidlech, jako je Audi 100 (motor V6), Santana 2000, Jeep Cherokee 2,5 l, Toyota Crown 3,0 l atd.
Snímač tlaku oleje
Funkce: Monitoruje tlak motorového oleje, signalizuje řidiči, když tlak oleje klesne pod bezpečnou úroveň.
Typy: Křemíkové piezorezistivní a křemíkové kapacitní snímače MEMS, integrující snímací prvek, úpravu signálu a elektroniku rozhraní.
Snímač teploty chladicí kapaliny
Vnitřní prvek: Polovodičový termistor—odpor klesá s rostoucí teplotou.
Umístění: Instaluje se do bloku motoru nebo vodního pláště hlavy válců.
Role: Poskytuje ECU údaje o teplotě chladicí kapaliny pro korekce vstřikování paliva a zapalování.
Senzor průtoku vzduchu (MAF)
Funkce: Převádí hmotnost nebo objemový průtok nasávaného vzduchu na elektrický signál pro výpočet vstřikování paliva ECU.
Typy:
Lopatkový typ (např. Toyota Previa),
Víření (např. Lexus LS400),
Hot-wire (např. Nissan Sunny VG30E),
Horký film (objemové a hmotnostní modely).
ABS Snímač rychlosti kola
Umístění: Namontované na brzdovém třmenu blízko rotoru.
Princip: Indukční cívka snímá ozubený tónový kroužek na náboji kola; generuje kvazi-sinusový střídavý signál úměrný rychlosti kola, odeslaný do ECU ABS.
Snímač nárazu (nárazu) airbagu
Typy:
Spouštěcí senzory: Detekuje rychlé zpomalení během kolize a spustí aktivaci airbagu.
Bezpečnostní senzory: Zabraňte falešnému nasazení v událostech bez kolize.
Technologie: Akcelerometry rezonančního a nerezonančního typu (piezoelektrické nebo magnetostrikční).
Senzor kyslíku ve výfukových plynech
Účel: Měří koncentraci O₂ ve výfukových plynech pro řízení poměru vzduch-palivo.
Varianty:
Zirkonový keramický senzor (–40 °C až 900 °C, přesnost ±1 %),
Senzor koncentrace oxidu zirkoničitého (300 °C až 800 °C),
Kyslíkový senzor s pevným elektrolytem (0 °C až 400 °C, přesnost ±0,5 %),
TiO₂ polovodičový senzor (odolný proti kontaminaci olovem).
Pozice & Snímače rychlosti
Funkce: Sledujte úhly klikového/vačkového hřídele, polohu škrticí klapky, rychlost vozidla, zrychlení/zpomalení.
Typy: Alternátorové, magnetorezistivní, Hallovy senzory, jazýčkové, optické a tranzistorově magnetické senzory.
Snímač polohy škrticí klapky: Detekuje úhel škrticí klapky prostřednictvím mechanického propojení – spínače, proměnného odporu nebo integrované konstrukce.
Snímač polohy klikového hřídele: Poskytuje signály horní úvratě, úhlu kliky a rychlosti. Typy zahrnují indukční, Hallův efekt a optické varianty.
Snímač klepání: Namontovaný na bloku motoru pro detekci klepání prostřednictvím vibrací – magnetostrikčních nebo piezoelektrických.
Rychlost vozidla & Snímače otáček motoru (EV)
Snímač otáček motoru: Indukční, optické nebo bezkontaktní měření s Hallovým efektem pro bezpečnost a přesnost.
Snímač rychlosti vozidla: Elektromagnetický, optický, proměnná reluktance nebo Hallův jev pro měření rychlosti jízdy.
Přehled trhu
Segment automobilových senzorů se stal hlavní aplikační oblastí pro MEMS zařízení. Tlakové senzory, akcelerometry, gyroskopy a průtokové senzory dohromady představují 99 % aplikací MEMS v automobilech s pětiletým růstem 3–12 %. MEMS tlakové senzory jsou nejpoužívanější, každý s cenou kolem 5–7 USD. V roce 2018 dosáhly tržby ze snímačů tlaku MEMS v automobilovém průmyslu 1,8 miliardy USD, což představuje 74 % celkových příjmů průmyslu snímačů MEMS. Mezi klíčové faktory růstu patří TPMS, brzdové senzory ESC, systémy bočních airbagů, přísnější regulace emisí (tlak EGR) a monitorování okolního tlaku.
Pět nejlepších aplikací MEMS pro automobilový průmysl podle příjmů
Elektronické řízení stability (ESC)
Systémy airbagů
Absolutní tlak potrubí (MAP)
Monitorování tlaku v pneumatikách (TPMS)
Detekce převrácení
Pozoruhodné MEMS aplikace
Velkoobjemové, vysoce přesné a levné MEMS jsou ideální pro automobilové ECU.
Akcelerometry MEMS nahrazují starší elektromechanické akcelerometry v systémech airbagů a ABS.
MEMS gyroskopy ve vozidlech vyšší třídy podporují aktivní odpružení a ochranu proti převrácení.
Senzory tlaku MEMS zabudované v TPMS bezdrátově přenášejí tlak v pneumatikách, teplotu a rychlost kol.
Vícebodové senzory MAP zlepšují spotřebu paliva a emise v systémech EFI.
Silikonové snímače tlaku MEMS nahrazují keramické kapacitní snímače v systémech EGR.
Čína, jako největší výrobce a spotřebitel v automobilovém průmyslu, se stala největším trhem pro aplikace automobilových senzorů. Podle IMARC Group dosáhl globální trh automobilových senzorů v roce 2024 29,2 miliardy USD a předpokládá se, že do roku 2033 vzroste na 72,1 miliardy USD (CAGR 10,04 % v letech 2025–2033). Technologie MEMS neustále vytlačuje tradiční senzory jako hlavní proud pro automobilové snímání.
Čína, jako největší výrobce a spotřebitel v automobilovém průmyslu, se stala největším trhem pro aplikace automobilových senzorů. Podle IMARC Group dosáhl globální trh automobilových senzorů v roce 2024 29,2 miliardy USD a předpokládá se, že do roku 2033 vzroste na 72,1 miliardy USD (CAGR 10,04 % v letech 2025–2033). Technologie MEMS neustále vytlačuje tradiční senzory jako hlavní proud pro automobilové snímání.
Závěr
Stručně řečeno, rychlý rozvoj automobilových elektronických řídicích systémů vedl k neustálému pokroku v senzorových technologiích. Budoucí automobilové senzory se budou vyznačovat zvýšenou inteligencí, miniaturizací, integrací, multifunkčností a přijetím nových materiálů a procesů. Senzory založené na MEMS jsou nyní páteří snímání vozidel, řízení hnacího ústrojí, elektroniky karoserie, bezpečnostních systémů a ADAS. S tím, jak se vozidla stávají propojenějšími, autonomnějšími a elektrifikovanějšími, bude poptávka po vysoce výkonných, spolehlivých a nákladově efektivních senzorech MEMS jen růst. Do roku 2030 jsou globální a čínské trhy s automobilovými senzory připraveny zaznamenat podstatný růst a upevnit technologii MEMS jako převládající volbu pro aplikace snímání vozidel nové generace.
Výše uvedený úvod pouze poškrábe povrch aplikací technologie tlakových senzorů. Budeme pokračovat ve zkoumání různých typů senzorových prvků používaných v různých produktech, jejich fungování a jejich výhod a nevýhod. Pokud byste chtěli více podrobností o tom, o čem se zde diskutuje, můžete se podívat na související obsah později v této příručce. Pokud vás tlačí čas, můžete také kliknout sem a stáhnout si podrobnosti o těchto příručkách Data produktu PDF na tlak vzduchu.
Pro více informací o dalších senzorových technologiích prosím Navštivte naši stránku Sensors.
Bloguji často a upřímně vám děkuji za vaše informace. Tento skvělý článek mě opravdu zaujal. Váš blog si vezmu na vědomí a přibližně jednou týdně budu kontrolovat nové informace. Také jsem se přihlásil k odběru vašeho RSS kanálu.