Inhaltsverzeichnis
● Einleitung
● Marktübersicht
● Verschiedene Arten von Autosensoren
● Fazit
Einleitung
Die moderne Autotechnologie ist in hohem Maße auf Autosensoren angewiesen, um die Sicherheit und Effizienz zu verbessern und gleichzeitig den Komfort für Fahrer und Passagiere zu steigern. Diese fortschrittlichen Geräte überwachen und reagieren auf verschiedene Situationen, um sicherzustellen, dass Fahrzeuge optimal funktionieren und gut geschützt bleiben. Dank der Entwicklungen in der Sensortechnologie sind Autos heute mit Funktionen ausgestattet, die bei der Navigation helfen, Kollisionen verhindern und Emissionen effektiv steuern. Der wachsende Markt für Autosensoren spiegelt die steigende Nachfrage nach sichereren und kraftstoffeffizienteren Fahrzeugen wider. Mit dem Fortschritt der Automobilindustrie wird der Einbau modernster Sensoren den Weg für Innovationen in der Fahrzeugtechnologie ebnen.
Marktübersicht
Marktgröße und Wachstum
Der weltweite Sensormarkt wird in den kommenden Jahren voraussichtlich stark wachsen. Er wird von 30.68 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 auf 62.2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2028 wachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15 % entspricht. Dieser Anstieg ist in erster Linie auf die wachsende Nachfrage nach Fahrerassistenzsystemen (ADAS) und die gestiegene Produktion von Elektrofahrzeugen (EV) und Hybridfahrzeugen (HV) zurückzuführen. Laut einem Bericht von MarketsandMarkets sind strenge staatliche Vorschriften zur Verbesserung der Fahrzeugsicherheit und der Emissionsstandards ebenfalls Treiber der Marktexpansion.
Marktanteil
Der Markt ist nach Sensortypen wie Temperatur-, Sauerstoff-, Positions- und Drucksensoren unterteilt. Fahrzeugtypen, darunter Pkw und Nutzfahrzeuge, wie leichte und schwere, segmentieren ihn ebenfalls. Von den verschiedenen Regionen wird erwartet, dass der asiatisch-pazifische Raum das größte Wachstum aufweist.
Schlüsseltrends
Der steigende Bedarf an ADAS und selbstfahrenden Autos wird durch Sensortechnologien wie LiDAR und Radar vorangetrieben, die in ihnen zum Einsatz kommen. Die Integration von IoT und KI in Anwendungen verbessert die Fähigkeiten und Funktionen von Sensoren. Der Übergang zu Elektrofahrzeugen (EVs) und Hybridfahrzeugen (HVs) beeinflusst auch die Einführung von Sensortechnologie, da Sensoren nun wichtige Faktoren wie den Batteriezustand und den Ladestatus im Auge behalten müssen. Diese Veränderungen sind auf den Fortschritt in der Sensortechnologie und die steigenden Erwartungen der Verbraucher an Sicherheit und Wirksamkeit zurückzuführen und prägen die Landschaft der Markttrends für Automobilsensoren.
Verschiedene Arten von Autosensoren
Sauerstoffsensoren
O2-Sensoren spielen eine Rolle bei der Abgasreinigung eines Fahrzeugs und sind unter Autoliebhabern und Mechanikern als Sauerstoffsensoren bekannt! Diese Sensoren befinden sich normalerweise im Krümmerbereich des Motorraums des Fahrzeugs und überwachen den Sauerstoffgehalt der Abgase. So können die Motorsteuerungseinheit (ECU) das Luft-Kraftstoff-Gemisch für optimale Leistung feinabstimmen! Die Sauerstoffsensoren verfügen über eine aus Zirkonoxid oder Titandioxid gefertigte Komponente, die eine Spannungsdifferenz erzeugt, indem sie die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen mit der in der umgebenden Atmosphäre vergleicht.
Wenn das Gemisch aus Luft und Kraftstoff mehr Kraftstoff und weniger Sauerstoff enthält, erzeugt der Sensor eine niedrigere Spannung; wenn es mager ist (mehr Sauerstoff und weniger Kraftstoff), steigt die Spannung im Vergleich zu dem Zustand, in dem sie zuvor fetter war, anstatt zu sinken. Dieses fortlaufende Feedback ermöglicht es der Motorsteuerungseinheit (ECU), die Kraftstoffeinspritzung und den Zündzeitpunkt anzupassen, um eine Verbrennung zu erreichen und gleichzeitig die Emissionen zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. In heutigen Fahrzeugen finden Sie mehrere Sauerstoffsensoren vor und nach dem Katalysator, um zu beurteilen, wie effizient der Katalysator bei der Reduzierung schädlicher Emissionen arbeitet.
Luftmassenmesser (MAF)
Luftmassenmesser (MAF) spielen eine Rolle bei der Berechnung der Luftzufuhr in den Motor. Ein kritisches Element bei der Entscheidung über die richtige Kraftstoffeinspritzung für effiziente Verbrennungsprozesse. Dieser Sensor wird normalerweise zwischen dem Luftfilter und dem Ansaugkrümmer platziert. Oft wird ein beheizter Draht oder Film verwendet, um den Luftstrom zu messen. Wenn die Luft über dieses Element strömt, kühlt sie ab, was zu einer Verschiebung des elektrischen Widerstands führt. Die elektronische Steuereinheit (ECU) verfolgt den Strom, der zur Steuerung der Wärme des Drahtes erforderlich ist. Bestimmen Sie anhand dieser Informationen die Luftmenge, die in den Motor strömt. Die genaue Messung der Luftmasse ist für die ECU von entscheidender Bedeutung, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für eine optimale Motorleistung fein einzustellen, was zur Reduzierung der Emissionen beiträgt und ein Abwürgen oder einen ungleichmäßigen Leerlauf vermeidet. Moderne MAF-Sensoren berücksichtigen auch Temperatur- und Druckänderungen, um der ECU noch genauere Angaben zu liefern.
Druck- und Vakuumsensoren
Drucksensoren sind Teile, die in Fahrzeugen zu finden sind und in vielen verschiedenen Systemen verwendet werden, wie z. B. in Motor- und Getriebesystemen sowie in den Brems- und HVAC-Systemen (Heizung und Klimaanlage). Diese Sensoren verwenden normalerweise Piezoelemente, die ihren Widerstand ändern, wenn Druckschwankungen auftreten, um entsprechend ein elektrisches Signal zu erzeugen. Ein Beispiel ist der Manifold Absolute Pressure (MAP), der den Luftdruck im Krümmer überwacht, um die Motorlast zu berechnen und die Kraftstoffzufuhr und die Zündzeitpunktanpassungen zu steuern. Dieses Gerät verbessert die Motorleistung und den Kraftstoffverbrauch in verschiedenen Situationen. Vakuumsensoren werden normalerweise in Abgaskontrollsystemen eingesetzt, um die Vakuumwerte im Ansaugkrümmer oder anderen Motorteilen zu überwachen. Sie tragen dazu bei, den optimalen Betrieb von Systemen wie AGR und Bremskraftverstärkern zu gewährleisten, die für eine effiziente Funktion auf genaue Vakuumwerte angewiesen sind.
Annäherungssensoren
Heutige Autos können ohne Näherungssensoren, die für Sicherheit und Komfort wichtig sind, nicht effektiv funktionieren. Einige verfügen über Einparkhilfen und Systeme, die Parklücken erkennen und Kollisionen vermeiden. Diese Sensoren können Objekte in der Nähe des Fahrzeugs mithilfe verschiedener Technologien erkennen, darunter Ultraschallsignale und Radar- oder Lidar-Installationen. Ultraschallsensoren senden Schallwellen mit hoher Frequenz aus, die von nahe gelegenen Objekten reflektiert werden. Anschließend bestimmen sie die Entfernung dieser Objekte, indem sie die Zeit berechnen, die die Echos benötigen, um zurückzukehren.
Diese Sensoren werden häufig in Einparkhilfesystemen eingesetzt, um Fahrern bei der Erkennung von Hindernissen zu helfen, während sie mit hoher Geschwindigkeit navigieren. Anstatt sich auf Licht zu verlassen, um Bilder von Objekten aufzunehmen und ihre Geschwindigkeit und Entfernung zum Auto zu messen, erfassen Radarsensoren Objekte mithilfe von Radiowellen. Die Relevanz dieser Technologie liegt in Funktionen wie Geschwindigkeitsregelung und automatischer Notbremsung, wenn ein Hindernis auf der Schiene erkannt wird. Das bedeutet, dass das System bewegliche Objekte mit hoher Präzision erkennen und die erforderlichen Reaktionen bereitstellen muss. Lidar-Sensoren sind in Fahrzeugen aus Kostengründen nach wie vor nur begrenzt einsetzbar. Sie bieten jedoch die beste Lösung für die Erstellung einer dreidimensionalen Karte der Umgebung. Das macht sie ideal für die anspruchsvollen Ebenen der autonomen Fahrfunktionen.
Vision-Sensoren
Bildsensoren werden in modernen ADAS als Teil hochentwickelter Fahrzeuge eingesetzt. Diese Sensoren verwenden CMOS- (Complementary Metal Oxide Semiconductor) oder CCD- (Charge Coupled Device) Technologie, um Bilder der Fahrzeugumgebung aufzunehmen. Anschließend werden auf diesen Bildern komplexere Berechnungen durchgeführt, um verschiedene andere Merkmale wie Fahrbahnmarkierungen, Verkehrsschilder, Fußgänger und andere Autos zu erkennen. Die Kombination mehrerer Sensoren in einem einzigen Bildsensor macht Sicherheitsfunktionen wie Spurverlassenswarnungen und automatische Notbremsungen in Autos sicherer. Sie enthalten auch Funktionen wie Geschwindigkeitsregelung und Verkehrszeichenerkennung.
Einige hochentwickelte Systeme bieten eine 360-Grad-Sicht, insbesondere beim Einparken und bei langsamer Fahrt. Mit der Weiterentwicklung der technischen Netzwerke wurden Bildsensoren mit maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz integriert, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit unter verschiedenen Fahrbedingungen zu erhöhen. Diese Integration wird den Weg für das baldige Aufkommen autonomer Fahrzeuge ebnen.
Kühlmittel- und Temperatursensoren
Kühlmittel- und Temperatursensoren sind für die Steuerung der Motortemperatur unerlässlich. Sie verwenden Thermistoren, die ihren Widerstand je nach Temperaturänderung ändern. Diese Sensoren sind strategisch in Bereichen wie dem Motorblock und dem Kühler positioniert, um die Kühlmitteltemperatur zu überwachen. Die ECU verwendet Informationen von diesen Sensoren, um das Kühlsystem des Motors zu steuern, indem sie Kühlerlüfter und Thermostate anpasst und die Betriebseinstellungen des Motors ändert, um eine Überhitzung zu vermeiden. Wenn die Temperatur des Kühlmittels die Grenzwerte im Motorsystem eines Autos überschreitet, kann die elektronische Steuereinheit (ECU) Warnleuchten auf dem Armaturenbrett einschalten, die Kühlerlüfter einschalten oder die Motorleistung verringern, um Schäden zu vermeiden. In Autos überwachen Temperatursensoren auch die Temperaturen anderer wichtiger Systeme wie Getriebe, Batterie und Abgase. Dies garantiert, dass das Auto bei idealen Temperaturniveaus für Effizienz und Haltbarkeit läuft.
Klopfsensoren
Klopfsensoren spielen eine Rolle bei der Erkennung von Motorklopfen. Dabei handelt es sich um eine Situation, in der sich das Kraftstoffgemisch zu früh im Brennraum entzündet und schädliche Vibrationen verursacht. Bei mechanischer Belastung erzeugen die Sensoren durch Vibrationen eine elektrische Spannung. Sie sind strategisch im Motorblock oder Zylinderkopf platziert, um diese Vibrationen aufzunehmen. Wenn die Sensoren eines Fahrzeugs während des Betriebs Klopfgeräusche vom Motor erkennen, passt die Motorsteuereinheit (ECU) den Zündzeitpunkt automatisch an. Manchmal wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch angepasst, um weiteres Klopfen zu verhindern. Dies hilft, den Motor vor Schäden durch übermäßiges Klopfen zu schützen. Richtig funktionierende Klopfsensoren sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass der Motor effizient läuft und länger hält, während gleichzeitig die Leistung verbessert wird, indem er mit einem vorverlegten Zündzeitpunkt ohne Klopfprobleme auf Höchstniveau laufen kann.
Drehzahl- und Spannungssensoren
Die Überwachung und Steuerung der elektrischen Systeme eines Fahrzeugs ist in hohem Maße auf Geschwindigkeits- und Spannungssensoren als Schlüsselelemente angewiesen. Beispielsweise nutzen Geschwindigkeitssensoren im Feststellbremssystem (ABS) magnetische Reluktanz oder Hall-Effekt-Technologie, um die Raddrehzahl zu messen. Diese Informationen werden dann an die ECU (Electronic Control Unit) übermittelt, die den Bremsdruck moduliert, um ein Blockieren der Räder bei plötzlichem Bremsen zu vermeiden und so die Sicherheit und das Fahrzeughandling zu verbessern. Geschwindigkeitssensoren spielen eine Rolle bei der Kraftübertragung, indem sie die Gangposition und die Fahrzeuggeschwindigkeit verfolgen, um nahtlose Gangwechsel und optimale Kraftübertragungsleistung zu gewährleisten. Im Gegensatz dazu überwachen Spannungssensoren die Spannungspegel im System, um die ordnungsgemäße Funktion wichtiger Komponenten wie Lichtmaschine, Batterie und elektrischem Zubehör zu gewährleisten. Diese Sensoren tragen zur Erhaltung der Funktionsfähigkeit des elektrischen Systems des Fahrzeugs bei, indem sie potenzielle Probleme wie Überladung, Unterladung oder fehlerhafte Teile erkennen und eine sofortige Wartung ermöglichen, um elektrische Fehlfunktionen zu verhindern.
Schlussfolgerung
Autosensoren spielen eine große Rolle bei der Funktionsweise moderner Fahrzeuge und verbessern den Alltagsbetrieb, indem sie die Sicherheit und Effizienz erhöhen und gleichzeitig die Gesamtleistung steigern. Sie liefern wichtige Informationen, die Autos dabei helfen, sich an unterschiedliche Situationen anzupassen, um eine optimale Funktion zu gewährleisten und sowohl das Fahrzeug als auch seine Insassen zu schützen. Mit dem technologischen Fortschritt wird die Verbesserung noch fortschrittlicherer Sensoren, insbesondere solcher für ADAS und selbstfahrende Autos, weiterhin neue Ideen in der Autoindustrie vorantreiben, wie beispielsweise die Integration von KI. Das IoT wird auch die Fähigkeiten von Sensoren erweitern und den Weg für intelligente und vernetzte Fahrzeuge ebnen.
