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차량의 전자 제어 시스템에 대한 시장 수요가 빠르게 증가하는 가운데(그림 참조), 자동차 센서 기술은 계속해서 발전하고 있습니다. 미래 자동차 센서의 전반적인 추세는 다음과 같습니다.
지능: 온보드 처리 및 의사 결정 기능을 갖춘 센서입니다.
소형화: 통합이 더 쉽고 비용이 저렴하기 때문에 폼 팩터가 더 작아졌습니다.
완성: 여러 감지 기능이나 전자 장치를 단일 패키지에 결합합니다.
다기능: 여러 물리적 매개변수를 측정하는 하나의 장치입니다.
새로운 재료 & 프로세스: 첨단 소재와 제조 기술을 활용한 새로운 센서 구조.
MEMS 기반 센서는 현대 자동차 감지의 핵심 구성 요소가 되었습니다.
자동차 센서의 분류
시스템 상황과 기능에 따라 자동차 센서는 다음과 같이 분류될 수 있습니다.
파워 트레인 제어 시스템 mems
바디 전자 시스템 MEMS
안전 전자 시스템 MEMS
ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) MEMS
1. 파워트레인 제어 시스템 MEMS
공기 질량 유량계 - 섭취 제어
노크 센서 - 엔진 관리
라이드 높이 센서 - 서스펜션 제어
스마트 배터리 센서 - 배터리 관리
산소 센서 - 배기 배출 모니터링 및 제어
페달 위치 센서 – 시작-정지/자동 유지 기능
각도 & 위치 센서 – 엔진 제어/조향 제어
압력 센서 – 엔진, 변속기, 터보차저, 연료 분사 제어
2. 차체 전자 시스템 MEMS
주변 조명 센서 - 자동 헤드 램프 제어
윈도우 리프트 속도 센서 -파워 윈도우 용 핀치 가드
비 센서 - 자동 앞 유리 와이퍼
압력 센서 - 중앙 잠금 시스템
대기 질 센서 - HVAC 공기 섭취
온도 센서 - HVAC
습도 센서 - HVAC
3. 안전 전자 시스템 MEMS
고압 센서 – ESC(전자 안정성 제어)
스티어링 휠 각도 센서 - ESC
가속도계 – 에어백 / ABS
좌석 점유 센서 - 에어백
자이로(요율) 센서 - 에어백
휠 속도 센서 - ABS
압력 센서 – TPMS(타이어 공기압 모니터링 시스템)
온도 센서 - TPMS
4. ADAS MEMS
CMOS 이미지 센서 – 차선 유지 / 360° 서라운드 뷰
장거리 밀리미터 파 레이더 – 적응형 크루즈 컨트롤/충돌 경고
LIDAR – 충돌 경고 / 자율 주행
단거리 밀리미터 파 레이더 -블라인드 스팟 지원
초음파 센서 - 주차 원조
적외선 센서 - 야간 비전
자동차 MEM의 응용
자동차 시장은 센서의 주요 응용 분야입니다. MEMS 자동차 센서는 차량 전자 제어 시스템의 중요한 정보 소스 역할을 하며 온도, 압력, 위치, 속도, 가속도, 진동 등을 실시간으로 정확하게 측정합니다. 이제 일반적인 가족용 세단에는 거의 100개의 센서가 장착됩니다. 고급 차량은 최대 200개까지 보유할 수 있습니다.
MEMS 외에도 자동차 센서 시장에는 주행 거리계 센서, 흡기/유압 센서, 냉각수 온도 센서, 공기 유량계, TPMS 센서, 화학 센서, 관성 센서, 자기 센서, 초음파 센서, 이미지 센서, 레이더 및 LiDAR와 같은 클래식 능동형 센서가 포함됩니다.
주요 센서 유형 및 기능
주행거리(마일리지) 센서
원칙: 홀 효과 또는 광전 감지.
기능: 휠/액슬 회전 속도(Ω)와 알려진 타이어 반경(r)을 사용하여 차량 속도와 거리를 계산합니다.
거리=r×Ω×t.
설계: 구동축에 2개의 베어링이 있는 기어 구동 스타일로 토크와 마찰을 줄입니다. 커넥터는 변속기 하우징에 위치합니다.
흡기 매니 폴드 압력 센서
기능: 흡기 매니폴드의 절대압력을 측정하여 ECU에 전압을 출력하여 기본 연료 분사량을 결정합니다.
일반적인 유형: 반도체 압저항 센서.
응용: 아우디 100(V6 엔진), 산타나 2000, 지프 체로키 2.5L, 토요타 크라운 3.0L 등 차량에 사용됩니다.
오일 압력 센서
기능: 엔진 오일 압력을 모니터링하여 오일 압력이 안전 수준 이하로 떨어지면 운전자에게 신호를 보냅니다.
유형: 실리콘 압저항 및 실리콘 용량 MEMS 센서, 감지 요소, 신호 조절 및 인터페이스 전자 장치가 통합되어 있습니다.
냉각수-온도 센서
내부 요소: 반도체 서미스터 - 온도가 상승함에 따라 저항이 감소합니다.
위치: 엔진 블록이나 실린더 헤드 워터 재킷에 설치됩니다.
역할: 연료 분사 및 점화 시기 수정을 위한 냉각수 온도 데이터를 ECU에 제공합니다.
MAF(공기유량 센서)
기능: ECU의 연료 분사 계산을 위해 흡입 공기 질량 또는 체적 흐름을 전기 신호로 변환합니다.
유형:
베인형(예: Toyota Previa),
소용돌이 발산(예: Lexus LS400),
핫와이어(예: Nissan Sunny VG30E),
핫필름(체적 및 질량 흐름 모델).
ABS 휠 속도 센서
위치: 로터 근처의 브레이크 캘리퍼에 장착됩니다.
원칙: 유도 코일은 휠 허브의 톱니 톤 링을 감지합니다. 휠 속도에 비례하는 준사인 AC 신호를 생성하여 ABS ECU로 전송합니다.
에어백 충돌(충격) 센서
유형:
트리거 센서: 충돌 시 급감속을 감지하여 에어백 전개를 시작합니다.
안전 센서: 충돌이 아닌 이벤트에서 잘못된 배포를 방지합니다.
기술: 공진형 및 비공진형 가속도계(압전 또는 자기변형).
배기 가스 산소 센서
목적: 배기가스 내 O2 농도를 측정하여 공연비를 조절합니다.
변형:
지르코니아 세라믹 센서(–40°C ~ 900°C, ±1% 정확도),
지르코니아 농도 셀 센서(300°C ~ 800°C),
고체 전해질 산소 센서(0°C ~ 400°C, ±0.5% 정확도),
TiO2 반도체 센서(납 오염에 강함)
위치 & 속도 센서
기능: 크랭크샤프트/캠샤프트 각도, 스로틀 위치, 차량 속도, 가속/감속을 모니터링합니다.
유형: 발전기형, 자기 저항, 홀 효과, 리드 스위치, 광학 및 트랜지스터-자기 센서.
스로틀 위치 센서: 기계적 연결(스위치, 가변 저항기 또는 통합 설계)을 통해 스로틀 플레이트 각도를 감지합니다.
크랭크 샤프트 위치 센서: 상사점, 크랭크 각도, 속도 신호를 제공합니다. 유형에는 유도형, 홀 효과 및 광학 변형이 포함됩니다.
노크 센서: 엔진 블록에 장착되어 진동(자기 변형 또는 압전)을 통해 노크를 감지합니다.
차량 속도 & 모터 RPM 센서(EV)
모터 RPM 센서: 안전과 정밀도를 위한 유도식, 광학식 또는 홀 효과, 비접촉식 측정입니다.
차량 속도 센서: 전자기, 광학, 가변저항, 홀효과 등을 이용하여 주행속도를 측정합니다.
시장 개요
자동차 센서 부문은 MEMS 장치의 주요 응용 분야가 되었습니다. 압력 센서, 가속도계, 자이로스코프 및 유량 센서는 자동차 MEMS 애플리케이션의 99%를 차지하며 5년간 성장률은 3~12%입니다. MEMS 압력 센서는 가장 널리 사용되며 가격은 개당 약 5~7달러입니다. 2018년 자동차 MEMS 압력 센서 수익은 18억 달러에 달해 전체 MEMS 센서 산업 수익의 74%를 차지했습니다. 주요 성장 동인으로는 TPMS, ESC 브레이크 센서, 측면 에어백 시스템, 더욱 엄격한 배기가스 배출 제어(EGR 압력) 및 주변 압력 모니터링이 있습니다.
수익별 5 개의 자동차 MEMS 애플리케이션
전자 안정성 제어 장치(ESC)
에어백 시스템
매니폴드 절대 압력(MAP)
타이어 공기압 모니터링(TPMS)
롤오버 감지
주목할만한 MEMS 응용 프로그램
대용량, 고정밀, 저비용 MEMS는 자동차 ECU에 이상적입니다.
MEMS 가속도계는 에어백 및 ABS 시스템의 기존 전자 기계 가속도계를 대체하고 있습니다.
고급 차량의 MEMS 자이로는 능동형 서스펜션 및 전복 보호를 지원합니다.
TPMS에 내장된 MEMS 압력 센서는 타이어 압력, 온도, 휠 속도를 무선으로 전송합니다.
다중 지점 MAP 센서는 EFI 시스템의 연비와 배기가스 배출을 개선합니다.
실리콘 MEMS 압력 센서는 EGR 시스템의 세라믹 용량성 센서를 대체하고 있습니다.
세계 최대의 자동차 생산자이자 소비자인 중국은 자동차 센서 애플리케이션의 최대 시장이 되었습니다. IMARC 그룹에 따르면 전 세계 자동차 센서 시장은 2024년에 292억 달러에 달했고 2033년까지 721억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다(2025~2033년 CAGR 10.04%). MEMS 기술은 자동차 감지의 주류로서 기존 센서를 꾸준히 대체하고 있습니다.
세계 최대의 자동차 생산자이자 소비자인 중국은 자동차 센서 애플리케이션의 최대 시장이 되었습니다. IMARC 그룹에 따르면 전 세계 자동차 센서 시장은 2024년에 292억 달러에 달했고 2033년까지 721억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다(2025~2033년 CAGR 10.04%). MEMS 기술은 자동차 감지의 주류로서 기존 센서를 꾸준히 대체하고 있습니다.
결론
요약하면, 자동차 전자 제어 시스템의 급속한 확장은 센서 기술의 지속적인 발전을 이끌어 왔습니다. 미래의 자동차 센서는 향상된 지능화, 소형화, 통합, 다기능성, 새로운 재료 및 프로세스 채택을 특징으로 할 것입니다. MEMS 기반 센서는 이제 파워트레인 제어, 차체 전자 장치, 안전 시스템 및 ADAS를 포괄하는 차량 감지의 중추입니다. 차량이 점점 더 연결되고, 자율화되고, 전기화됨에 따라 고성능, 신뢰성 및 비용 효율적인 MEMS 센서에 대한 수요는 계속 증가할 것입니다. 2030년까지 글로벌 및 중국 자동차 센서 시장은 상당한 성장을 보일 준비가 되어 있으며 MEMS 기술이 차세대 차량 감지 애플리케이션을 위한 주요 선택으로 확고히 자리 잡았습니다.
위의 소개는 압력 센서 기술 적용의 표면적인 부분에 불과합니다. 우리는 다양한 제품에 사용되는 다양한 유형의 센서 요소, 작동 방식, 장점과 단점을 계속해서 탐구할 것입니다. 여기에서 논의된 내용에 대해 더 자세히 알아보려면 이 가이드 뒷부분의 관련 콘텐츠를 확인하세요. 시간이 촉박한 경우 여기를 클릭하여 이 가이드의 세부정보를 다운로드할 수도 있습니다. 공기 압력 센서 제품 PDF 데이터.
다른 센서 기술에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 센서 페이지를 방문하십시오.
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