Mục lục
● Giới thiệu
● Tổng quan thị trường
● Các loại cảm biến tự động khác nhau
● Kết luận
Giới thiệu
Công nghệ ô tô hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào cảm biến tự động để cải thiện tính an toàn và hiệu quả đồng thời tăng cường sự thoải mái cho cả người lái và hành khách. Các thiết bị tiên tiến này giám sát và phản ứng với nhiều tình huống khác nhau để đảm bảo xe hoạt động tối ưu và được bảo vệ tốt. Nhờ sự phát triển của công nghệ cảm biến, ô tô hiện được trang bị các tính năng hỗ trợ dẫn đường, ngăn ngừa va chạm và quản lý khí thải hiệu quả. Thị trường cảm biến ô tô đang mở rộng phản ánh nhu cầu ngày càng tăng đối với các loại xe an toàn hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Khi ngành công nghiệp ô tô phát triển, việc kết hợp các cảm biến tiên tiến sẽ mở đường cho những đổi mới trong công nghệ xe cộ.
Tổng quan thị trường
Quy mô và tăng trưởng thị trường
Thị trường cảm biến toàn cầu dự kiến sẽ tăng trưởng đáng kể trong những năm tới. Mở rộng từ 30.68 tỷ đô la vào năm 2023 lên 62.2 tỷ đô la vào năm 2028 với Tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 15%. Sự gia tăng này chủ yếu là do nhu cầu ngày càng tăng đối với các hệ thống hỗ trợ người lái (ADAS) và sản lượng xe điện (EV) và xe hybrid (HV) tăng lên. Theo báo cáo của MarketsandMarkets, các quy định nghiêm ngặt của chính phủ nhằm nâng cao tiêu chuẩn an toàn và khí thải của xe cũng là động lực thúc đẩy sự mở rộng của thị trường.
Thị phần
Thị trường được phân chia dựa trên các loại cảm biến như cảm biến nhiệt độ, oxy, vị trí và áp suất. Các loại xe, bao gồm xe chở khách và xe thương mại, chẳng hạn như xe hạng nhẹ và hạng nặng cũng phân khúc thị trường này. Trong các khu vực khác nhau, Châu Á - Thái Bình Dương được dự đoán sẽ có mức tăng trưởng cao nhất.
Xu hướng chính
Nhu cầu ngày càng tăng đối với ADAS và xe tự lái được thúc đẩy bởi các công nghệ cảm biến như LiDAR và radar được sử dụng trong chúng. Việc tích hợp IoT và AI vào các ứng dụng cải thiện khả năng và tính năng của cảm biến. Sự chuyển đổi sang xe (EV) và xe hybrid (HV) cũng đang ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ cảm biến, vì hiện nay cảm biến được yêu cầu theo dõi các yếu tố quan trọng như tình trạng pin và trạng thái sạc. Những thay đổi này bắt nguồn từ sự tiến bộ trong công nghệ cảm biến và kỳ vọng ngày càng tăng của người tiêu dùng về tính an toàn và hiệu quả, định hình bối cảnh xu hướng thị trường cảm biến ô tô.
Các loại cảm biến tự động khác nhau
Cảm biến oxy
Cảm biến O2 ô tô đóng vai trò trong thiết lập kiểm soát khí thải của xe và được những người đam mê ô tô và thợ máy gọi là cảm biến oxy! Thường được tìm thấy ở khu vực ống góp của khoang động cơ xe, các cảm biến này theo dõi mức oxy có trong khí thải, giúp bộ điều khiển động cơ (ECU) tinh chỉnh hỗn hợp không khí-nhiên liệu để có hiệu suất tối ưu! Các cảm biến oxy có một thành phần được chế tạo từ vật liệu zirconia hoặc titania tạo ra chênh lệch điện áp bằng cách so sánh nồng độ oxy trong khí thải với nồng độ oxy trong khí quyển xung quanh.
Khi hỗn hợp không khí và nhiên liệu nhiều nhiên liệu và ít oxy), cảm biến tạo ra điện áp thấp hơn; khi hỗn hợp nghèo (nhiều oxy và ít nhiên liệu), điện áp tăng thay vì giảm so với trước khi giàu hơn. Phản hồi liên tục này cho phép Bộ điều khiển động cơ (ECU) điều chỉnh phun nhiên liệu và thời điểm đánh lửa để đạt được quá trình đốt cháy trong khi giảm lượng khí thải và tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Trong các loại xe ngày nay, bạn sẽ thấy nhiều cảm biến oxy được bố trí trước và sau bộ chuyển đổi xúc tác để đánh giá hiệu quả hoạt động của bộ chuyển đổi xúc tác nhằm giảm lượng khí thải độc hại.
Cảm biến lưu lượng khí khối (MAF)
Cảm biến lưu lượng khí khối (MAF) đóng vai trò tính toán lượng khí nạp vào động cơ. Một yếu tố quan trọng trong việc quyết định phun nhiên liệu phù hợp cho quá trình đốt cháy hiệu quả. Cảm biến này thường được đặt giữa bộ lọc khí và ống nạp. Thông thường, nó sử dụng dây hoặc màng được làm nóng để đo lưu lượng khí. Khi không khí di chuyển qua bộ phận này, nó sẽ nguội đi, dẫn đến sự thay đổi mức điện trở. Bộ điều khiển điện tử (ECU) theo dõi lượng điện cần thiết để kiểm soát độ ấm của dây. Tính toán lượng không khí chảy vào động cơ bằng thông tin này. Đo chính xác khối lượng không khí là rất quan trọng để ECU điều chỉnh chính xác tỷ lệ không khí-nhiên liệu để động cơ hoạt động tối ưu, giúp giảm lượng khí thải và tránh chết máy hoặc chạy không tải không đều. Cảm biến MAF tiên tiến cũng xem xét những thay đổi về nhiệt độ và áp suất để cung cấp thông tin chi tiết chính xác hơn cho ECU.
Cảm biến áp suất và chân không
Cảm biến áp suất là những bộ phận được tìm thấy trong xe với nhiều công dụng trong các hệ thống khác nhau, chẳng hạn như hệ thống động cơ và truyền động và hệ thống phanh và HVAC (sưởi ấm và điều hòa không khí). Các cảm biến này thường sử dụng các phần tử áp điện thay đổi điện trở của chúng khi áp suất thay đổi để tạo ra tín hiệu điện tương ứng. Một ví dụ là Áp suất tuyệt đối của ống góp (MAP), theo dõi áp suất không khí bên trong ống góp để giúp tính toán tải động cơ và kiểm soát việc cung cấp nhiên liệu và điều chỉnh thời điểm đánh lửa. Thiết bị này giúp tăng cường hiệu suất động cơ và hiệu quả nhiên liệu trong nhiều tình huống khác nhau. Cảm biến chân không thường được sử dụng trong các thiết lập kiểm soát khí thải để giám sát mức chân không bên trong ống góp nạp hoặc các bộ phận động cơ khác. Chúng giúp đảm bảo hoạt động tối ưu của các hệ thống như EGR và bộ trợ lực phanh phụ thuộc vào mức chân không chính xác để hoạt động hiệu quả.
Cảm biến tiệm cận
Ô tô ngày nay không thể hoạt động hiệu quả nếu không có cảm biến tiệm cận, vốn rất quan trọng đối với sự an toàn và thoải mái. Một số xe có hệ thống và thiết bị hỗ trợ đỗ xe giúp xác định điểm đỗ và tránh va chạm. Các cảm biến này có thể xác định các vật thể gần xe với sự trợ giúp của các công nghệ khác nhau liên quan đến tín hiệu siêu âm và radar hoặc hệ thống lidar. Cảm biến siêu âm truyền sóng âm tần số phản xạ từ vật thể gần đó. Sau đó, chúng xác định khoảng cách của các vật thể này bằng cách tính toán thời gian phản xạ trở lại.
Các cảm biến này thường được áp dụng trong các hệ thống hỗ trợ đỗ xe để hỗ trợ người lái xe nhận biết chướng ngại vật trong khi điều hướng tốc độ. Thay vì dựa vào ánh sáng để chụp ảnh các vật thể và đo vận tốc cũng như khoảng cách của chúng đến xe, các cảm biến radar chụp các vật thể bằng sóng vô tuyến. Sự liên quan của công nghệ này nằm ở các tính năng như kiểm soát hành trình và phanh khẩn cấp tự động nếu phát hiện thấy chướng ngại vật trên đường ray. Điều đó có nghĩa là hệ thống phải phát hiện các vật thể chuyển động với độ chính xác cao và đưa ra các phản ứng cần thiết. Các cảm biến Lidar vẫn còn hạn chế khi sử dụng trong xe do yếu tố chi phí. Tuy nhiên, chúng cung cấp giải pháp tốt nhất để tạo bản đồ ba chiều của môi trường. Điều đó khiến chúng trở nên lý tưởng cho các tính năng tự lái ở cấp độ tinh vi.
cảm biến tầm nhìn
Cảm biến thị giác có ứng dụng trong ADAS hiện đại như một phần của các phương tiện tinh vi. Các cảm biến này sử dụng công nghệ CMOS (Bán dẫn kim loại oxit bổ sung) hoặc CCD (Thiết bị ghép nối điện tích) để chụp ảnh môi trường xung quanh xe. Sau đó, các phép tính phức tạp hơn được thực hiện trên các hình ảnh này để nhận dạng nhiều tính năng khác, chẳng hạn như vạch kẻ đường, biển báo giao thông, người đi bộ và các xe khác. Việc kết hợp nhiều cảm biến trong một cảm biến thị giác duy nhất giúp các tính năng an toàn như cảnh báo chệch làn đường và phanh khẩn cấp tự động trên xe an toàn hơn. Chúng cũng kết hợp các tính năng như kiểm soát hành trình và nhận dạng biển báo giao thông.
Một số hệ thống tinh vi cung cấp chế độ xem 360 độ, đặc biệt là cho việc đỗ xe và vận hành tốc độ thấp. Khi mạng lưới công nghệ phát triển, các cảm biến thị giác đã được tích hợp với máy học và trí tuệ nhân tạo để tăng độ chính xác và độ tin cậy trong nhiều điều kiện lái xe khác nhau. Sự tích hợp này sẽ sớm mở đường cho sự xuất hiện của xe tự hành.
Cảm biến nhiệt độ và chất làm mát
Cảm biến nhiệt độ và chất làm mát rất cần thiết để quản lý nhiệt độ động cơ bằng cách sử dụng các nhiệt điện trở thay đổi điện trở dựa trên những thay đổi về nhiệt độ. Các cảm biến này được bố trí chiến lược ở những khu vực như khối động cơ và bộ tản nhiệt để theo dõi nhiệt độ chất làm mát. ECU sử dụng thông tin từ các cảm biến này để điều khiển hệ thống làm mát của động cơ bằng cách điều chỉnh quạt làm mát và bộ điều nhiệt và sửa đổi cài đặt vận hành của động cơ để tránh quá nhiệt. Khi nhiệt độ chất làm mát vượt quá mức trong hệ thống động cơ của ô tô, bộ điều khiển điện tử (ECU) có thể bật đèn cảnh báo trên bảng điều khiển, bật quạt làm mát hoặc giảm công suất động cơ để tránh mọi tác hại. Trong ô tô, cảm biến nhiệt độ cũng theo dõi nhiệt độ của các hệ thống quan trọng khác như hộp số, ắc quy và khí thải. Điều này đảm bảo xe chạy ở mức nhiệt độ lý tưởng để đạt hiệu quả và độ bền.
Cảm biến gõ
Cảm biến gõ đóng vai trò trong việc xác định tiếng gõ động cơ. Tình huống mà hỗn hợp nhiên liệu đánh lửa quá sớm trong buồng đốt và gây ra rung động có hại. Khi chịu ứng suất cơ học, các cảm biến tạo ra điện áp từ các rung động. Chúng được đặt một cách chiến lược trong khối động cơ hoặc đầu xi lanh để thu các rung động này. Khi các cảm biến của xe phát hiện ra tiếng gõ từ động cơ trong quá trình vận hành, Bộ điều khiển động cơ (ECU) sẽ tự động điều chỉnh thời điểm đánh lửa. Đôi khi, hỗn hợp không khí-nhiên liệu được điều chỉnh để ngăn ngừa bất kỳ tiếng gõ nào nữa. Điều này giúp bảo vệ động cơ khỏi bị hư hỏng do tiếng gõ quá mức. Có các cảm biến gõ hoạt động bình thường là điều cần thiết để đảm bảo động cơ chạy hiệu quả và bền hơn trong khi cải thiện hiệu suất bằng cách cho phép động cơ chạy ở mức cao nhất với thời điểm đánh lửa tiên tiến mà không có bất kỳ vấn đề gõ nào.
Cảm biến tốc độ và điện áp
Việc giám sát và kiểm soát hệ thống điện của xe phụ thuộc rất nhiều vào các cảm biến tốc độ và điện áp như các yếu tố chính. Ví dụ, các cảm biến tốc độ trong hệ thống phanh khóa (ABS) sử dụng công nghệ từ trở hoặc hiệu ứng Hall để đo tốc độ quay của bánh xe. Thông tin này sau đó được truyền đến ECU (Bộ điều khiển điện tử), điều chỉnh áp suất phanh để tránh bánh xe bị khóa khi phanh đột ngột, do đó cải thiện độ an toàn và khả năng xử lý của xe. Cảm biến tốc độ đóng vai trò trong hộp số bằng cách theo dõi vị trí số và tốc độ xe để đảm bảo chuyển số liền mạch và hiệu suất truyền động tối ưu. Ngược lại, cảm biến điện áp giám sát mức điện áp trong hệ thống để đảm bảo các thành phần chính như máy phát điện, ắc quy và các phụ kiện điện hoạt động bình thường. Các cảm biến này góp phần duy trì tình trạng hoạt động của hệ thống điện của xe bằng cách xác định các vấn đề tiềm ẩn, như sạc quá mức, sạc thiếu hoặc các bộ phận bị lỗi và cho phép bảo dưỡng kịp thời để ngăn ngừa trục trặc về điện.
Kết luận
Cảm biến ô tô đóng vai trò lớn trong cách thức hoạt động của các phương tiện hiện đại và cải thiện hoạt động hàng ngày bằng cách tăng cường tính an toàn và hiệu quả trong khi thúc đẩy mức hiệu suất tổng thể. Chúng cung cấp thông tin quan trọng giúp ô tô điều chỉnh theo các tình huống khác nhau để đảm bảo chúng hoạt động tối ưu và bảo vệ cả xe và người ngồi trên xe. Khi công nghệ tiến bộ, việc cải tiến các cảm biến tiên tiến hơn nữa, đặc biệt là những cảm biến được thiết kế cho ADAS và xe tự lái, sẽ tiếp tục thúc đẩy những ý tưởng mới trong ngành công nghiệp ô tô, chẳng hạn như sự kết hợp của AI. IoT cũng sẽ mở rộng khả năng của các cảm biến, mở đường cho các phương tiện thông minh và kết nối.
