智能汽车里究竟“藏”有多少传感器？

毋庸置疑，汽车是人们出行的必需品之一。而随着5G、智能网联的蓬勃发展，全球迈入万物互联时代，智能汽车、无人驾驶正迅速成为新出行时代的标志。随之而来，智能汽车的性能需不断提升和优化，这必须得益于汽车电子科技的迅速发展，而其中最具代表的核心元件是MEMS汽车传感器。

MEMS汽车传感器由于技术上日趋成熟完善，可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求，极大地推动了电子技术在汽车上的应用，并在市场引导、科技推动、风险投资、政府介入等多重作用下飞速发展，现已成为相关部门争先投资开发的热点。

智能汽车内所用到的MEMS传感器多达25-50只，且种类驳杂繁多，一般常见的MEMS汽车传感器包括：

压力传感器	用于监测进气绝对压力、汽车空调压缩机压力、胎压测量等
角速度传感器	陀螺仪
加速度传感器	用于安全气囊系统、防滑系统、汽车导航系统和防盗系统等
温度传感器	发动机的进气温度、机油温度，变速器的油温等
流量传感器	用于检测发动机空气进气量和燃油喷射量、排气再循环、防滑驱动、刹车防抱死系统以及电控悬架等
气体传感器	用于检测车内空气质量等
液位传感器	用于检测燃油、冷却液、制动液、蓄电池液储存量等

 

目前，压力传感器、加速度计、流量传感器、陀螺仪、温湿度传感器，五种器件合计占汽车MEMS系统的99%以上。

• MEMS压力传感器 

MEMS压力传感器是汽车中应用最多的传感器之一， 至少有18个汽车应用领域促进压力传感器的增长，包括：轮胎压力，电子稳定控制系统中的刹车传感器，侧面气囊，与日益严格的排放标准相关的引擎控制，大气压力与废气再循环压力。这种传感器用单晶硅作材料，以采用MEMS技术在材料中间制作成力敏膜片，然后在膜片上扩散杂质形成四个应变电阻，再以惠斯顿电桥方式将应变电阻连接成电路，来获得高灵敏度。车用MEMS压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表面波式等几种常见的形式。

• MEMS加速度计

MEMS加速度计的原理是基于牛顿的经典力学定律，通常由悬挂系统和检测质量组成，通过微硅质量块的偏移实现对加速度的检测，主要用于汽车安全气囊系统、防滑系统、汽车导航系统和防盗系统等，除了有电容式、压阻式以外，MEMS加速度计还有压电式、隧道电流型、谐振式和热电偶式等形式。其中，电容式MEMS加速度计具有灵敏度高、受温度影响极小等特点，是MEMS微加速度计中的主流产品。

• MEMMS流量传感器

MEMS流量传感器是基于传统的热膜片风力计原理借助先进的薄膜片技术，将性能稳定的薄膜片电阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工，因此一方面缩短了传感器响应时间，另一方面由于采用了前后桥电路，可以判断出流体流向，从而进一步测量出回流流量。为了防止温度变化对测量精度的影响，传感器中采用了两片热敏电阻分别对前后桥进行了温度补偿。流量传感器主要用于检测发动机的空气进气量和燃油喷射量，从而将空燃比控制在最佳值附近，此外流量传感器还广泛利用于排气再循环、防滑驱动、刹车防抱死系统以及电控悬架等许多方面。

• 微陀螺仪

微陀螺仪是一种角速率传感器，主要用于汽车导航的GPS信号补偿和汽车底盘控制系统，主要有振动式、转子式等几种。应用最多的属于振动陀螺仪，它利用单晶硅或多晶硅的振动质量块在被基座带动旋转时产生的哥氏效应来感测角速度。例如：汽车在转弯时，系统通过陀螺仪测量角速度来指示方向盘的转动是否到位，主动在内侧或者外侧车轮上加上适当的制动以防止汽车脱离车道，通常它与低加速度计一起构成主动控制系统。

• MEMS湿度传感器

新冠疫情推动了车企加速健康汽车、健康座舱的科技研发与创新。目前车企纷纷推出智能空气净化系统并采用环保材料、防疫科技，开发“健康座舱”，配备PM2.5 传感器、温湿度传感器、甲醛传感器、CO/CO2传感器、AQS空气质量传感器。

不难看出，未来随着人工智能和车联网技术的不断发展，以及对交通安全的更高要求来说，MEMS传感器将在智能汽车上扮演更加重要的角色。举例来说，对汽车发动机系统起到举足轻重作用的MEMS汽车机油压力传器，是对发动机的工作状态进行控制，由于发动机机油中含有大量有机物质，以及机械磨损带来的金属碎屑，因此要求机油压力传感器必须耐受腐蚀性介质及玷污，并且检测汽车启动后发动机机油压力是否稳定在规定值范围内，如发现异常，则通过组合仪表发出报警信号。

近来，一家以北京大学 MEMS研发团队为技术依托、以京津冀国家技术创新中心成果转化机制为平台，并且拥有多项自主研发专利和技术力量的高新技术企业“北京智芯传感科技有限公司”在国内众多传感器厂家中脱颖而出，其主要产品聚焦MEMS压力传感器，并提供模组和行业解决方案。

智芯传感掌握了MEMS传感器产品的设计、生产、封装、标定及模组的核心流程工艺，产品在包括工业工程、汽车摩托车、消费电子、卫生医疗、航空航天等多个领域批量交付并实现应用，已成为我国MEMS压力传感器领域极具影响力的新生力量。