一直以來，傳感器技術(shù)就被廣泛地應(yīng)用在日常信息、通訊、汽車、醫(yī)療等外圍精密設(shè)備上，其中又以汽車工業(yè)作為車用傳感器產(chǎn)品為突出，一般使用在車上的傳感器是以行車計算機系統(tǒng)作為輸入裝置。

　　它將汽車運行中各種工作狀況信息，包括：車速、車況及各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動機運轉(zhuǎn)工作狀況及路面信息等，轉(zhuǎn)化成電訊號輸給計算機，以便發(fā)動機處于工作狀態(tài)、排放廢氣污染為小，及車身穩(wěn)定控制使行車安全，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究主要核心。

　　1.車用傳感器發(fā)展的主要因素--安全與舒適

　　根據(jù)市場調(diào)研公司BCC研究報告指出，2005年全球車用傳感器產(chǎn)值為105億美元，預(yù)計到2010年將提高至142億美元，年平均成長率為6.1％。早車上傳感器主要是用在引擎或是驅(qū)動系統(tǒng)等行駛狀態(tài)監(jiān)測，主要有氧氣、流體、溫度、地壓與電流等傳感器。

  圖1 車用傳感器主要應(yīng)用類別（速度、氧氣傳感器、壓力與加速度傳感器、空氣流量、溫度傳感器）

　　隨著汽車市場對于駕駛安全、舒適性及操控性等要求持續(xù)提升，對分散在負責安全、舒適與環(huán)保等各個車用次系統(tǒng)的要求也越來越高，以提升安全功能的各式傳感器，占了整體傳感器數(shù)量的50％以上，年平均增長率，達到了13.7％，因此從汽車安全角度來看，傳感器應(yīng)用是極為關(guān)鍵性的電子組件。

　　其次便是車用動力傳感器，包括，速度與氧氣傳感器增長率為6.7％、壓力與加速度傳感器為5.7％、空氣流量、溫度與其它傳感器增長率約為4.6％，年增長率約為6.2％；在所有傳感器組件中，則以速度與氧氣傳感器產(chǎn)值，預(yù)估將從2005年的62億美元提升至2010年的86億美元。 

圖2 2003-2010(F)全球車用感測器市場評估

　　另外，在車用影像傳感器方面，根據(jù)iSuppli統(tǒng)計，車用CCD（CMOS） 影像傳感器在整個傳感器市場中，僅有1％左右市場占有率。但預(yù)期至2007年時，復(fù)合增長率將會超過40％，總銷售量也會超過1,100萬顆，未來每輛汽車上至少會裝配5至10個影像傳感器，若以一部汽車裝備10個影像傳感器，車用影像傳感器市場規(guī)模高達16億美元。

　　2.降低事故發(fā)生率

　　汽車安全發(fā)展至今，其目標就是降低事故發(fā)生率，而這也是車用傳感器發(fā)展以來重大的指標之一。一般人向前的視野約略超過180度，不過，車上的三面后視鏡總計不過是40-50度的后照視野，更不要說大型車輛所能提供駕駛者的可視范圍；因此，車輛后方、側(cè)邊等死角也是造成意外擦撞的主要原因。

　　經(jīng)美國汽車安全的研究報告數(shù)據(jù)指出，在北美汽車零件市場中，后視鏡每年銷售金額保守估計超過2.5億美元，換句話說每年美國車主替換數(shù)以百萬計的后視鏡，或在車子各個部位加裝新的后視鏡，來改進汽車后方可視范圍。

　　不過，汽車后方視野盲點的產(chǎn)生原因很多，可能是因為后視鏡角度調(diào)整不正確，或是汽車結(jié)構(gòu)上有遮住駕駛員視野的后車柱，又或者是搭載大件行李遮住駕駛員向后方的視野。

　　此外目前汽車外型設(shè)計潮流走向高腰線，每部新發(fā)表的汽車外型門側(cè)車窗都更高了一些，駕駛員的視野也越來越被侵犯，而盲點偵測設(shè)備的需要似乎也越來越大。

　　因此，目前已有許多感測技術(shù)，甚至是雷達技術(shù)都已實際被應(yīng)用在汽車上，藉以提升汽車駕駛的安全性，而眾多傳感器技術(shù)中，若能找到可靠的感測技術(shù)，是不會受到光線明亮昏暗，或濃霧、下雨、下雪等天氣狀況，乃至于空氣污染、灰塵等環(huán)境狀況的影響。

　　3.車用傳感器在汽車上主要應(yīng)用

　　3.1剎車系統(tǒng)

　　基于汽車必須具有平穩(wěn)、安全駕駛的考量，以車輛剎車系統(tǒng)為例，針對汽車四個輪子的操控上，除了運用大量位置、位移和壓力傳感器并普遍安裝了防爆沖死鎖剎車系統(tǒng)（Anti Lock Break System；ABS）外，包括國產(chǎn)車在內(nèi)，大都已增設(shè)電子剎車自動分配系統(tǒng)（Electronic Braking-pressure Distribution；EBD），可大幅提升陰雨氣候、雪等天氣路況不佳時駕駛的穩(wěn)定性。

　　目前，車款進一步加裝了緊急剎車輔助系統(tǒng)（Electronic Brake Assistance；EBA），該系統(tǒng)在發(fā)生緊急情況時，自動檢測駕駛者踩剎車踏板時的速度和力度，并判斷緊急剎車的力度是否足夠，一旦需要就會自動增大剎車力度及強化性能。

　　3.2開車舒適、方便是駕駛者的駕車樂趣

　　許多及豪華車款的配備及設(shè)備都趨于人性化，不但彰顯其身份地位象征，另一方面也提高駕駛者駕駛安全性、舒適性及方便性。比方說：搭配駕駛者駕駛習性、身高與體重，運用位移傳感器與微閥控制，可以將座椅、后視鏡調(diào)整到駕駛者的狀態(tài)并加以紀錄，還能顧及到駕駛的行車視野。

　　另外，還可運用影像、距離、超聲波或激光傳感器，再經(jīng)由顯示、警示等設(shè)備告知路面車行信息，以利駕駛者降低盲區(qū)及視野死角，保持車距及便于路邊停車控制及倒車動作。

　　在乘坐舒適性方面，也可應(yīng)用溫度、濕度、風量及日照等傳感器，可自動控制空調(diào)系統(tǒng)，在車內(nèi)維持舒適恒溫系統(tǒng)，及運用光度傳感器可使車燈亮度自動控制，還能運用雨滴及除霧傳感器可自動控制前、后擋風玻璃雨刷自動運作。

　　3.3自動檢測、自我維護 時時確保安全氣囊可靠性

　　安全氣囊運用微加速或微慣性傳感器來監(jiān)控及量測，它在關(guān)鍵時刻必須要能實時、正確地瞬間打開，以維護乘客安全，但在極大多數(shù)時間內(nèi)氣囊是處在待命狀態(tài)，因此，安全氣囊的ECU 必須具有自動檢測、自我維護能力，不斷確認氣囊系統(tǒng)的可正常運作的可靠性，確保氣囊在瞬間動作時能達到保護駕駛員的效果。

　　3.4車載計算機系統(tǒng)中的智能監(jiān)控應(yīng)用

　　新的車載計算機系統(tǒng)（on-board computer）能夠?qū)ζ噷嵤┍O(jiān)控，就像是飛機上的飛行記錄器一樣。在實際安裝后，系統(tǒng)內(nèi)配備的加速感應(yīng)器和回轉(zhuǎn)感應(yīng)器，可以監(jiān)控汽車的速度、安全帶的使用狀況及由于汽車急轉(zhuǎn)彎、緊急剎車、行駛不穩(wěn)定、異常減速和不安全倒車等原因造成的超重力行駛，只要汽車在不安全狀態(tài)下行駛，例如：出現(xiàn)超速駕駛、超重力行駛、沒扣安全帶等狀況，記錄器便會向駕駛者發(fā)出警示聲響，如果駕駛者對警示置之不理，則警報便會一直重復(fù)下去，直到進入安全行駛狀態(tài)，可為駕駛者提供指導(dǎo)和預(yù)警等功能。

　　3.5促進燃料系統(tǒng)達到省油、低污染及高效能

　　一般來說，車用電子系統(tǒng)系是由各個電子控制單元所組成，不但具有自我操控能力，同時又有協(xié)調(diào)整合功能使車上各個子系統(tǒng)達到工作效率。以燃料系統(tǒng)為例，為使發(fā)動機處于工作狀態(tài)，從運用流量傳感器量測吸入汽缸的空氣流量、壓力傳感器量測進氣壓力開始。
　　再根據(jù)水溫、空氣溫度等工作環(huán)境參數(shù)（運用溫度傳感器）計算出基本噴油量，同時再通過節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度，確定發(fā)動機的工作狀態(tài)，進而控制，調(diào)整噴油量，還需要通過曲軸的角速度傳感器監(jiān)測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，另運用爆震感測監(jiān)測發(fā)動機的振動和燃燒噪聲等訊號，終計算出并發(fā)出點火時機的指令。

　　這個發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)和點火綜合控制系統(tǒng)還可以結(jié)合氣體濃度傳感器來監(jiān)控系統(tǒng)廢氣排放，并與起動系統(tǒng)等組合，構(gòu)成可使汽車發(fā)動機馬力和扭力化，而同時燃油消耗和廢氣排放化的智能型系統(tǒng)。

　　3.6自動監(jiān)控、調(diào)整及回饋訊息的車用感測產(chǎn)品


　　車上各式各樣功能組件都有其操控性、運動特性，對車用電子產(chǎn)品而言，絕大時期都處在復(fù)雜的行車環(huán)境中，而且各不相同。諸如工作狀態(tài)時的高溫，靜止待命時的低溫，高濃度的油蒸汽和活性（毒性）氣體，及高速運動和高強度的沖擊和振動等。因此，車上的電子組件及電路必須兼具穩(wěn)定度、抗環(huán)境和自動調(diào)整、監(jiān)控及回饋故障碼的能力。

　　4.毫米波雷達、夜視感測系統(tǒng)納入行駛安全行列

　　在汽車儀表板上多了一個在電影里常看到的雷達屏幕，后方不斷有小光點閃爍；其實不然，車上訊息顯示方式和避免提供駕駛員過多不重要的訊息，也是設(shè)計上的重點。

　　所謂“車用雷達技術(shù)”，簡單地說，就是將一種非常高頻無線電波發(fā)送出去，再透過接收由前方車輛等反射回來的射出毫米波，來檢測車間距離及車輛位置，再加上算法來提高了毫米波的接收靈敏度。

　　一旦偵測范圍內(nèi)沒有物體，自然也沒什么反射訊號，如果偵測范圍內(nèi)有物體，反射訊號很強，雷達系統(tǒng)會量測其發(fā)送訊號到接收到反射訊號所需要的時間。物體越遠的話，發(fā)射和接收差距時間越長，用這種方式來計算物體的距離。
　
　　不過，以目前的成本結(jié)構(gòu)來看，雖然是比過去幾年便宜許多，但是離車廠的期望值來說仍舊有一段距離。根據(jù)車廠內(nèi)部人員表示，若毫米波雷達成本能下降，就會很容易普及，但這與目前的成本有相當大的一段差距，難度也是非常高的。

　　為解決夜間視線不佳問題，一般來說會以紅外線作為輔助光源，不過，由于目前價格還比較高，使得目前的夜視系統(tǒng)多半只局限在某些車種上。汽車所使用的夜視系統(tǒng)，大多為近紅外線和遠紅外線類型為主。

　　使用遠紅外的特點是：當遇到對向車輛的前照燈、信號燈及道路標識發(fā)生反射等情況時也不會晃眼，及在對向車輛也配備有遠紅外線夜視系統(tǒng)時也不會相互干擾。而與遠紅外影像傳感器相比，近紅外線的夜視系統(tǒng)能夠以較低成本完成。

　　5.功能化、模塊化、智能化、微型化將是車用傳感器發(fā)展新途徑
現(xiàn)在幾乎所有車體上的機械結(jié)構(gòu)及組件都已受到電子設(shè)備掌控，但因為車體內(nèi)可應(yīng)用空間過于狹隘，構(gòu)件系統(tǒng)空間更是受到限制。因此，在一般的理想狀況下，電子控制單元應(yīng)該會與受到控制組件緊密結(jié)合，而逐漸形成一個整體。因此，電路及組件的微型化、模塊化是必然趨勢，從工程的角度來看，將傳感器組件微型化有其優(yōu)點。

　　現(xiàn)代汽車上微機電技術(shù)發(fā)展的車用傳感器發(fā)展趨勢應(yīng)朝多功能化、模塊化、智能化、微型化技術(shù)方向發(fā)展。

　　發(fā)展方向
　　應(yīng)用內(nèi)容
　　
　　發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象

　　利用物理現(xiàn)象、化學反應(yīng)和生物效應(yīng)等是各種感測器的基本原理，所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新效應(yīng)是現(xiàn)在感測器發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

　　開發(fā)新材料

　　功能材料是發(fā)展感測器技術(shù)的另一個重要基礎(chǔ)，由于材料科學的進步，在制造各種材料時，人們可以任意控制它的成份，從而可以設(shè)計并制造出各種用于感測器的功能材料。例如，控制半導(dǎo)體氧化物的成份，可以制造出各種氣體感測器；光導(dǎo)纖維用于感測器是感測器功能材料的一項重大發(fā)現(xiàn)；另外，有機材料作為功能材料，也引起了許多車用電子專家的極大關(guān)注。

　　采用新工藝

　　感測器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外，還與其加工技術(shù)有關(guān)。隨著半導(dǎo)體、陶瓷等新型材料用于感測器敏感元件，許多現(xiàn)代先進制造技術(shù)也引入汽車感測器制造技術(shù)

　　多功能模組感測器

　　研究多功能模組感測器是感測器發(fā)展的一個重要方向，即在一個晶片上模組多功能敏感元件和同一功能的多個敏感元件。例如日本研制出復(fù)合壓組感測器，一個晶片可同時檢測汽車壓力與溫度。

　　研究智慧型感測器

　　智慧感測器是一種微型電腦兼有檢測、判斷、資訊處理等功能的感測器。與傳統(tǒng)感測器相比，它具有很多特點，例如，它可以確定感測器工作狀態(tài)，對測量資料進行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差；用軟體解決硬體難以解決的問題，完成資料計算與處理工作等。
　　世界各國都在車用感測器硬體的基礎(chǔ)上，努力用軟體來解決汽車電氣干擾大、環(huán)境差（溫度高、溫度梯度大、污染厲害等）等問題造成的對汽車參數(shù)測量的影響。

　　而且智慧型感測器精度高、量測距離覆蓋范圍大、輸出訊號大、訊號比高、抗干擾性能好，有的還帶有自我檢測功能。不少汽車大公司在該方面進行研制與開發(fā)，并取得了成就和應(yīng)用。 

　　         表1 資料來源：《汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢》

　　許多汽車廠商為了嚴格把關(guān)車上電子產(chǎn)品穩(wěn)定度及品質(zhì)，對其可靠度及信賴度要求極為嚴格；因此，諸多車用傳感器的重要關(guān)鍵主動組件已有固定供貨商提供，包括：Freescale、Infineon、STM、Renesas、Toshiba、NEC等一級供應(yīng)鏈中的車用電子大廠。

　　若此時想切入該領(lǐng)域廠商，除必須要直接要面對到國際大廠競爭壓力外，廠商還必須克服的挑戰(zhàn)，包括：數(shù)字與模擬技術(shù)整合、車規(guī)于溫度、濕度、耐震、產(chǎn)品生命周期等標準要求，還有上述廠商所把持的專利屏障等，不論是設(shè)備品質(zhì)或技術(shù)等問題都邁入車用傳感器領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

　　參考文獻
　　巨永鋒《汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢》
　　張永康《智能傳感器與現(xiàn)代汽車電子》
　　Freescale、Infineon、STM、Renesas等廠商網(wǎng)站信息