中国汽车传感器发展历程及分类

汽车传感器是传感器主要应用分类，占有重要的市场份额。本文主要介绍了各类汽车传感器的作用、分类、原理等内容，包括激光雷达超声波雷达、毫米波雷达、惯性传感器、气体传感器、压力传感器等等，比较简洁、全面。

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中国汽车传感器行业市场概述

基本概念与分类

传感器的定义

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。通常是由敏感元件、转换原件、信号调节与转换电路等其他辅助元件组成。敏感元件接受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量，转换元件把来自敏感元件的其他量转换成适合传输、测量的电信号，适合输出、测量的电信号通过信号调节与转换电路被转换为可显示、记录、处理和控制的有用电信号，最后有用电信号被传递至其他装置并进行通信。

传感器的组成

敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件：传感器核心元件，以敏感元件的输出为输入，把感知的非电量转换 为电信号输出。转换元件本身可以作为独立传感器使用，叫做元件传感器。

变换电路：把传感元件输出的电信号转换成便于处理、控制、记录和显示的有 用电信号所涉及的有关电路。

辅助电源：转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。

汽车传感器是把非电信号转换成电信号并向汽车传递各种工况信息的装置。汽车传感器可根据使用目的不同分为车身感知传感器和环境感知传感器。车身感知传感器提高了单车自身的信息化水平，使车辆具备感知自身的能力；按照输入的被测量不同主要分为压力传感器、位置传感器、温度传感器、线加速度传感器、角加速度传感器、空气流量传感器、气体传感器，从工作原理上看这些传感器大都采用MEMS方案。环境感知传感器实现了单车对外界环境的感知能力，帮助汽车计算机获得环境信息并做出规划决策，为车辆智能化驾驶提供支持；环境感知传感器主要分为车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达以及红外雷达等。

中国汽车传感器行业发展历程

研发周期较长，产品附加值高

从国内产业的发展历程来看，1986年国家将传感器技术列入国家重点攻关项目，到2000年传感器技术体系和产业初步建立，国产传感器技术水平不断进步。2016年以来，国内传感器技术及产业快速发展，同时受国内物联网、5G、人工智能等技术的推动，传感器向着MEMS化、智能化、网络化、系统化的方向持续发展。

汽车传感器的发展阶段分为结构型传感器阶段、固体传感器阶段、智能型传感器阶段。目前MEMS传感器、智能型传感器快速发展，广泛应用于汽车、安防医疗等行业。汽车传感器通常研发周期较长，如汽车MEMS类传感器从设计研发到最终全面商业化平均耗时28年。在自动驾驶的层级结构中，汽车传感器处于感知层，产品附加值高， 是实现单车智能驾驶的核心硬件。

中国汽车传感器行业分类介绍

车身感知传感器

车身感知传感器遍布汽车全身，被广泛应用于动力系统（新能源车是三电系统）、底盘系统、车身系统 ，实现对汽车自身信息的感知并作出决策、执行，是汽车的 “神经末梢”，目前发展较为成熟，以MEMS传感器为主。

动力来源是新能源汽车与传统燃油车的主要区别之一，新能源汽车的电子电气架构主要使用电池、电机、电控有关的以电流为主的电磁类传感器，燃油车动力系统则主要以测量压力、温度、气体的传感器为主；电磁类传感器需求有望随新能源汽车渗透率提高逐步放量。按照被测物理量的不同车身感知传感器可分为压力、位置、温度、加速度、气体、流量等各类传感器。

环境感知传感器

环境感知传感器是在汽车安全技术从被动安全向主动安全演进的过程中产生的。感知传感器主要功能为对车辆周身环境进行探测识别，可看作车辆的眼睛。而不同类型汽车智能驾驶感知系统的适用场景、受限场景、优缺点、成本等不同，彼此之间形成互补关系。环境感知传感器捕捉外界信息并提供给汽车计算机系统用于规划决策，主要包括激光雷达、车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等。

汽车智能驾驶感知系统是汽车系统的感知层，将真实世界的视觉、物理、 事件等信息转变成数字信号，为车辆了解周边环境、制定驾驶操作提供基本保障，并为高级辅助驾驶系统的决策层提供准确、及时、充分的依据，进而由执行层对汽车安全行驶作出准确判断。

车身感知:压力传感器

将压力信号转换为电信号的汽车压力传感器主要分为电容式和电阻式两类。压力传感器是能够感受压力信号，并将压力信号转换成可用的电信号的装置。根据压敏元件的主流技术原理的不同，汽车压力传感器主要分为电容式压力传感器和电阻式压力传感器，通常应用于发动机的进气歧管处、检测大气压力变化、检测涡轮增压机的增压压力、检测悬架系统的油压、实时检测轮胎压力、测量气缸内混合气燃烧压力等。

车身感知:位置传感器

位置传感器是测量元件运转或运动所处位置的装置。汽车位置传感器的工作原理主要有霍尔效应、磁电阻效应、光电式、电容式、电热式五种。根据用途不同可分为曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车高与转角位置传感器、液位传感器、方位传感器、座椅位置传感器等。

车身感知:汽车温度传感器

温度传感器：汽车上应用最广泛的温度传感器是热敏电阻式温度传感器。汽车温度传感器将温度信号转化为可用输出信号，按照工作原理可分为热敏电阻式、热电偶式、热敏铁氧体式，其中热敏电阻式温度传感器应用最为广泛。根据应用场景的不同热敏电阻式温度传感器可分为进气温度传感器、冷却液温度传感器、车内外温度传感器、 蒸发器出口温度传感器、排气温度传感器等。

车身感知:汽车惯性传感器

惯性传感器是用于测量物体在惯性空间中运动参数的装置。根据运动是否呈线性的工作原理，惯性传感器分为线加速度传感器和角加速度传感器两类；按测量轴数量分为单轴、双轴、三轴加速度传感器。将线加速度传感器、角加速度传感器与其他测量元件组合搭配可以满足汽车安全控制及导航系统的需求，具体应用包括汽车安全气囊、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序（ESP）、电控悬挂系统等。

（线）加速度传感器：线加速度传感器又称加速度传感器，是通过测量传感器内部的惯性力并计算加速度数据的装置。按照工作原理的不同加速度传感器可分为交流响应型和直流响应型。交流加速度传感器的感测机构通常使用压电元件，分为电压输出式压电传感器和电荷输出式压电传感器；直流加速度传感器根据感测技术的不同可分为电容式和压阻式。

角（加）速度传感器：角加速度传感器又称角速度传感器，实质是陀螺仪。陀螺仪是利用动量矩（自转转子产生）敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或两个轴的角运动检测装置，可与加速度计共同构成惯性导航系统，是决定惯性导航系统精度的主要因素。