“上車”是近幾年包括傳感器在內(nèi)的半導(dǎo)體領(lǐng)域的熱門詞。在新能源汽車市場的推動下,車用傳感器正釋放出巨大的市場潛力。9月5日,工信部舉行的“工業(yè)穩(wěn)增長”系列主題新聞發(fā)布會上指出,要支持高精度傳感器等技術(shù)攻關(guān),以實現(xiàn)2023年新能源汽車銷量900萬輛左右的發(fā)展目標(biāo)。“高精度”成為車用傳感器的關(guān)鍵詞,給“遍地開花”的車用傳感器從業(yè)者提供了發(fā)展方向。
2020至2023年我國新能源汽車銷量及市場滲透率(含預(yù)測)
數(shù)據(jù)來源:中國汽車工業(yè)協(xié)會 ,《汽車行業(yè)穩(wěn)增長工作方案(2023—2024年)》
為何需要“高精度”?
“高精度傳感器”已經(jīng)不是第一次出現(xiàn)在工信部針對汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃中。今年6月,在國務(wù)院新聞辦公室舉行的政策例行吹風(fēng)會上,工業(yè)和信息化部副部長辛國斌表示,下一步,新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展部際協(xié)調(diào)機制各成員單位將重點開展幾個方面工作,其中第一點便提到:“創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力,要加快關(guān)鍵芯片、高精度傳感器、操作系統(tǒng)等新技術(shù)新產(chǎn)品的研發(fā)和推廣應(yīng)用,進一步提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展內(nèi)生動力?!?
本月初,工信部等七部門聯(lián)合發(fā)布的《汽車行業(yè)穩(wěn)增長工作方案(2023—2024年)》,再次提出:“支持開展車用芯片、固態(tài)電池、操作系統(tǒng)、高精度傳感器等技術(shù)攻關(guān)和推廣應(yīng)用,進一步提升產(chǎn)品性能?!?
當(dāng)傳感器進軍新能源汽車領(lǐng)域,“高精度”是首要要求。
為什么“高精度”傳感器被置于如此重要的位置?
追根究底,這與新能源汽車電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的趨勢有關(guān)。自動駕駛系統(tǒng)需要車輛能夠準(zhǔn)確且敏銳地捕捉到車輛位置變動和與周圍事物的距離,由此判斷車輛是否需要做出轉(zhuǎn)向、剎車等反應(yīng),這要求汽車具備更精準(zhǔn)的雷達、攝像頭等傳感器。
對于電源管理系統(tǒng)而言,新能源汽車也對傳感器精度提出了更高的要求。
霍尼韋爾電動電池監(jiān)測解決方案
霍尼韋爾技術(shù)支持工程師王海軍在接受《中國電子報》記者采訪時說,僅以電流傳感器為例,新能源汽車就與傳統(tǒng)工業(yè)用的電力傳感器存在區(qū)別。許多電流傳感器,包括工業(yè)和其他用途的,都是以滿量程為標(biāo)準(zhǔn)測量精度的。例如某電池的滿量程是1000安培,那么如果約定精度是1%,則誤差只要不超過10安培就可以了——這就是所謂以滿量程為標(biāo)準(zhǔn)的精度。但這種測量精度對于新能源汽車這種對用電額度要求非常敏感的應(yīng)用場景來說,就顯得過于粗放。新能源汽車的電池電量是變化的,這樣一來,在汽車電量很低的情況下,如果電流傳感器精度仍以滿量程計算,就無法準(zhǔn)確測量真實的耗電量。同樣以一塊滿量程為1000安培的電池為例,當(dāng)僅剩10%即100安培電量時,原定誤差10安培就相當(dāng)于當(dāng)前總電量的10%,這個誤差就會很大,不利于對新能源汽車電量進行精準(zhǔn)化管控,更不利于提升整車的能源利用效率。
由此,王海軍提出,如果要對新能源汽車電量進行科學(xué)計量,就需要進行分程計量。也就是說,針對車輛不同電池電量狀態(tài),進行不同精度的電流測量。這樣一來,在小量程的時候,電流傳感器就需要很高的精度。
不僅如此,由于汽車需要適應(yīng)不同溫度環(huán)境,因此還需要保證車用傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)全溫區(qū)精度。也就是說,在不同的溫度環(huán)境中,均能實現(xiàn)同樣的高精度測量。由于部分材料、器件在高溫或低溫情況下會出現(xiàn)變形、彈性變化等情況,因此,傳感器的設(shè)計精度需要達到更高的標(biāo)準(zhǔn)。
如何實現(xiàn)高精度?
至于該如何提高傳感器精度,中國傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)副理事長郭源生在接受《中國電子報》記者采訪時,給出這樣幾個方向:第一是要解決傳感器共性的工藝基礎(chǔ)問題;第二是要具備能夠支撐高精度傳感器的工藝設(shè)備和檢測手段;第三是要針對不同應(yīng)用場景制定傳感器標(biāo)準(zhǔn)。
在傳感器共性基礎(chǔ)工藝方面,優(yōu)化材料是首要工作。