中國汽車界與媒體界廣泛關注的年度盛事，由深圳市汽車電子行業協會主辦的汽車電子產業的“奧斯卡”獎 —2019年度汽車電子科學技術獎頒獎典禮于2020年9月12日下午在”2020中國（深圳）國際汽車電子產業年會”現場隆重揭曉。

“中國汽車電子科學技術獎”由深圳市汽車電子行業協會設立，是面向全國范圍內汽車電子領域的科學技術獎。該獎對我國汽車電子領域科技成果的認定和市場推廣、成果孵化、激勵廣大科技人員的科技創新積極性，對接產業資本、宣傳企業技術實力起到了很好的作用。獎項評審工作由深圳市汽車電子產業專家委員會獨立承擔，獎勵在汽車電子領域的科學研究、技術創新、科技成果推廣應用、高新技術產業化以及重大工程建設等方面作出突出貢獻的單位、個人及優秀的單個產品。汽車電子科學技術獎由企業自行申報，專家或行業媒體推薦，秘書處統籌資料收集篩選，由汽車電子產業專家委員會參照產品、企業、人物的創新性、創新類型、技術先進性，科技成果、知識產權、曾獲科技獎勵情況、企業技術經濟指標等多方面綜合考慮評審。本屆汽車電子科學技獎從2019年9月到2020年2月6日，歷經五個多月的征集，全程不收取任何企業的任何費用。項目征集完成之后，又歷經三個多月的評審，參評企業來自21個城市，有199家企業的支持和參與，共有281個項目參加評選，最終由獨立專家評審團的20多位專家，恪守公平、公正、公開、回避的原則，經過三輪評審得出最終的評選結果。

西安創研電子科技有限公司作為優秀企業應邀參會，并憑借“車用智能氮氧化物傳感器”榮獲2019年度汽車電子科學技術獎突出創新產品獎。

本項目開發的車用智能氮氧化物傳感器（下文簡稱“NOX傳感器”）屬于汽車電子領域，是汽車尾氣處理SCR系統中的核心基礎零部件，主要用于國Ⅳ、國Ⅴ和國Ⅵ排放標準發動機尾氣中氮氧化物（NOX）含量的檢測，或汽油和柴油發動機的車載診斷（OBD）系統。

目前，市場上唯一商業化的NOX傳感器由德國大陸公司提供（日本NGK提供傳感器陶瓷芯片，德國大陸提供電控單元（SCU）及最終產品的組裝、標定）。在我國大力支持環境保護、機動車污染治理及機動車國Ⅵ排放標準的產業環境和政策背景下，對汽車NOX排放的限值也越來越嚴格。隨著國Ⅵ排放標準的實施，每輛車上NOX傳感器的數量將從1個增加至2個，NOX傳感器的市場需求量將成倍增長。據估算，我國每年至少需要800～1000萬個NOX傳感器，這將是一個五十億元的市場，產品市場容量大、前景好。為了促進NOX傳感器的國產化，2018年NOX傳感器被工信部列為強基工程重點支持方向之一，足以看出國家對NOX傳感器的支持力度之大。

NOX傳感器的關鍵技術主要包括傳感器陶瓷芯片設計、陶瓷基體及電子漿料等材料的選型、多層陶瓷制備工藝（HTCC）、探頭封裝結構及封裝工藝、電控單元（SCU）硬件電路、控制策略及軟件系統開發等。西安創研電子科技有限公司（屬于西安創聯集團下屬子公司）利用西安創聯集團公司在電子漿料、氣體傳感器、厚膜工藝技術、電子電路開發等方面的研發基礎和生產經驗，于2014年對NOX傳感器項目進行立項。同時，2016年，該項目（汽車尾氣SCR系統用片式多層陶瓷氮氧化物傳感器研制，2016KTCQ01-04）也被列入陜西省科學技術廳的科技統籌創新工程計劃項目，并于2018年完成項目驗收。

項目團隊經過一系列的攻堅克難，大膽創新，實現了傳感器陶瓷芯片結構、材料及生產工藝的設計定型，陶瓷芯片性能與NGK產品接近，滿足封裝要求；設計了與現有專利不同的探頭封裝結構，并固化了封裝工藝；完成了電控單元（SCU）的設計開發及配套應用，SCU可實現傳感器與汽車ECU通信，滿足傳感器的閉環控制，與國際同類產品完全兼容；采用該陶瓷芯片和電控單元（SCU）封裝的NOX傳感器產品經客戶試用，產品的性能、穩定性與可靠性均能滿足后裝市場要求，已進入小批量生產供貨階段。產品達到德國大陸的技術水平，質量達到國際先進、國內領先水平，實現了NOX傳感器的國產化，打破了國外技術壟斷。目前已成為國內兩家掌握NOX傳感器核心技術，具有批量生產NOX傳感器能力的企業之一。現階段正加快產品在主機廠的認證工作，爭取能夠盡快以高可靠、高穩定的產品配套主機廠。

目前，該項目已取得了一系列自主知識產權，共形成企業標準2項，申報專利11項，其中5項實用新型專利已授權，6項發明專利已受理并公示。同時，在后端市場已實現銷售產值575萬元。截止到2019年底，本項目已累計投資3000萬元，建設完成一條HTCC/LTCC陶瓷芯片生產線、一條高集成化半自動探頭封裝線、搭建了產品測試系統平臺，產能可達到2萬套/年。同時，正在進行陶瓷芯片生產線的擴建增容及自動封裝線的建設，預計產能屆時可達到20萬套/年，產值9600萬元，銷售利潤2507.5萬元，銷售利潤率為26.12%。

二、主要科技創新及產業化前景分析

2.1主要科技創新

2.1.1項目背景及總體思路

目前，我國已成為全球柴油機生產和使用大國。柴油機在給人們帶來生產、生活方便的同時也帶來了日益嚴重的環境問題。為了應對環境挑戰，我國機動車污染物排放標準逐步提升。現階段我國實施國Ⅴ排放標準。2021年起，將逐漸實施國Ⅵ排放標準。國Ⅵ相對于國Ⅴ變化最大的是將NOX 的排放限值嚴格了67%。2018年6月，國務院發布了《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，計劃中明確提出，2020年底前，淘汰國Ⅲ及以下排放標準營運中型和重型柴油貨車100萬輛以上。并從2019年7月1日起，重點地區將提前實施國Ⅵ排放標準，確保柴油貨車污染排放總量明顯下降，打好柴油貨車污染治理攻堅戰。可以看出，我國正在加大力度治理機動車尾氣排放污染。

國Ⅴ、國Ⅵ排放標準的汽車尾氣后處理系統以選擇性催化還原技術（以下簡稱“SCR”）為主。本項目開發的NOX傳感器就是SCR系統中的核心基礎零部件，主要用于國Ⅳ、國Ⅴ和國Ⅵ排放標準發動機尾氣中氮氧化物（NOX）含量的檢測，或汽油和柴油發動機的車載診斷（OBD）系統。目前，市場上90%的NOX傳感器由德國大陸公司提供,國內基本采用進口的方式。一方面，這大大增加了我國SCR系統的安裝成本，一定程度上影響了汽車尾氣后處理技術在國內的普及和發展。另一方面，陜西省是汽車工業大省，汽車工業是我省著眼轉型升級作出的重要戰略部署發展壯大產業，補齊汽車零部件配套短板，是我省打造汽車支柱產業的關鍵。2018年11月出臺的《西安市汽車產業發展規劃(2018—2025年)》中明確指出，與我市的汽車整車相比，汽車零部件較為薄弱，汽車整車本地配套率僅有30%。對此，要著力推進商用汽車產業鏈集群發展，到2021年商用汽車省內配套率提高到60%以上。

在國家大力支持環境保護、機動車污染治理及機動車國Ⅵ排放標準的產業環境下，在我市大力發展汽車產業的政策背景下，西安創研電子科技有限公司利用集團公司前期的研發和生產經驗，對NOX傳感器進行立項開發，計劃以車用NOX傳感器為核心產品，覆蓋商用車市場，并逐步拓展汽車傳感器產品的系列化發展，努力將公司打造成為國內領先的專業化、系統化、國際化的汽車傳感器生產商。

本項目計劃總投資7000萬元，圍繞NOX傳感器的技術開發和產業化進行項目建設。項目建設完成后，達到年產NOX傳感器20萬套的生產能力。實現年產值9600萬元，銷售利潤2507.5萬元，銷售利潤率為26.12%。

2.1.2主要技術創新內容

本項目在成功開發出NOX傳感器的過程中，在陶瓷芯片結構設計、制備工藝、封裝結構、電控單元（SCU）及產品測試等方面進行了一系列的技術創新，取得了一系列創新成果，具體如下。

（1）陶瓷芯片多層多腔室結構設計（國家發明專利：2018106225276）

基于腔室結構對氣體擴散速度的影響，設計了電極結構、擴散障結構、腔室結構、壓力擴散孔結構、加熱電極等，有效提高了測量精度及信號檢測穩定性。

（2）陶瓷芯片腔室成型及高溫共燒技術

陶瓷芯片制備采用多層高溫陶瓷共燒工藝（HTCC）。膜片腔室成型采用機械沖孔一次成型（精度＜30μm）；內部功能腔室成型采用絲網印刷技術代替了傳統的膜片填充技術，避免了膜片填充方式中常出現的填充不完全、不平整等問題；高溫共燒采用排膠燒結一體化工藝，解決了生坯排膠后轉爐過程中易損壞的問題，避免了燒結過程中出現的分層及開裂。

圖2-2 腔室成型及填充

（3）探頭進氣通道及封裝氣密性結構設計（國家發明專利：2018106096237）

考慮到氣體流動對芯片的影響，將進氣通道設計成百葉窗結構，既可以避免陶瓷芯片因受到氣流過大的沖擊而受到傷害，又可以抑制芯片溫度的變化，避免局部溫度過高或過低；結合自動化壓裝工藝，設計的密封結構，既保證了氣密性能，同時減少了零部件數量，有效提高了生產效率和合格率。

圖2-3國外樣件密封結構

圖2-4自主設計密封結構

（4）電控單元（SCU）集成功能的實現及控制策略設計

采用汽車級CPU，設計了外圍電路及功能模塊，通過NOX微電流信號檢測技術、弱信號抗干擾技術和模糊PID溫度控制技術，實現了等效于國外定制集成化CPU的功能，達到對探頭的精確控制；結合探頭的功能及要求，設計了符合加熱及三泵聯合工作的控制策略，提高了對O2和NOX濃度的測量精度。

圖2-5電控單元（SCU）

（5）基于氧泵氣敏特性的測試系統開發及測試平臺搭建（國家發明專利：2018106424710）

設計開發了包含配氣單元、控制單元、檢測單元的NOX傳感器專用測試系統，并與設備廠家聯合開發出自動化多通道測試設備，有效保證了產品測試的準確性，提高了測試效率。

2.3國內外同類技術對比

本項目開發的NOX傳感器產品填補了國內空白，實現了國產化。產品的部分性能指標優于國內行業標準，和進口產品相當。產品的性能指標對比見表2-1。

表2-1產品的性能指標對比

目前國外進口產品與國內行業標準規定的測量精度均為±15%或±15ppm。本項目通過優化陶瓷芯片的結構設計、優選對NOX氣體具有特殊催化活性的敏感材料、優化電控單元（SCU）的控制策略，根據目前技術達到的情況，將產品的測量精度提高至±12%或±12ppm，處于行業領先水平。針對不同客戶的要求，目前已形成工作電壓24V，平五針、方四針、扁四針三種規格的NOX傳感器產品。同時開發出12V 52*56mm小板電控單元（SCU）的初樣，為實現產品的系列化拓展，配套國外12V柴油版SUV和皮卡車型做準備。

2.2產業化前景分析及實施方案

2.2.1目標市場及競爭力

本項目開發的NOX傳感器產品主要針對國內濰柴、一汽、陜汽、云內動力等主機廠，國內后裝市場及強制柴油車輛改造等領域。

（1）主機廠：目前我國年均柴油車總產量約300萬輛，依據國Ⅵ排放標準要求計算，每年至少需要500～600萬個NOX傳感器。西安創研電子科技有限公司目前已經與陜汽、一汽、濰柴、云內動力等國內主機廠進行了交流互訪，并與一汽、陜汽簽訂了戰略合作協議，在產品測試、臺架試驗及產品采購等方面達成了合作。

（2）舊車改造及售后市場：每年至少需要300～400萬個NOX傳感器。西安創研電子科技有限公司目前已經與無錫凱龍、無錫威孚力達、西安秦泰等柴油機SCR后處理系統生產廠家就NOX傳感器未來的發展趨勢、應用領域及合作模式進行了深入的溝通，并在售后市場實現10400套產品銷售，產值575萬元。

圖2-6 2018年國內主機廠柴油車銷量

圖2-7 NOX傳感器市場容量預測

2.2.2具備的行業生產許可和資質認定

本項目的產品領域為汽車電子，目前正在進行國際汽車行業的技術規范IATF16949質量管理體系認定的準備工作。

2.2.3項目選址和生產場地

本項目建設地點為西安市雁塔區電子西街三號西京電子工業園內，主要包括三部分：

（1）陶瓷芯片生產車間：生產力大廈A座3層西段現有凈化廠房，面積831m2；

（2）陶瓷芯片檢測及SCU開發車間：西京電氣西輔樓A座6層，面積630m2；

（3）探頭封裝、成品裝配車間：301-201東配樓1樓。面積650m2。

2.2.4生產線建設

在現有生產能力的基礎上，將對NOX傳感器HTCC/LTCC陶瓷芯片生產線進行擴建增容；建設智能化封裝、組裝線及測試、標定系統；新增核心設備儀器40臺；建設完成后將實現年產NOX傳感器20萬套的能力；

2.2.5市場營銷策劃

（1）銷售對象

NOX傳感器產品主要針對國內濰柴、一汽、陜汽、云內動力等主機廠，國內后裝市場及強制柴油車輛改造等領域。

（2）營銷方式

在組建銷售團隊進行產品銷售的同時，發展產品代理商，并圍繞主要的銷售對象，根據不同應用的領域，制定不同的銷售策略。

（a）參加各類行業性的展會：參加國內外電子信息行業展覽會和技術研討會，擴大產品及企業知名度；

（b）網絡宣傳：積極推進電子商務，同環球資源網、電子元器件商務網等緊密合作，展開在線銷售和在線技術服務；

（c）專業雜志廣告宣傳：在國內外專業媒體如電子元件與材料、電子元器件、電子元器件應用等，進行對公司和產品的廣告宣傳；

（d）戰略合作：公司每年召開一次顧客技術研討會，強化與顧客的溝通與交流，促進戰略合作伙伴關系；

2.2.6經費預算及籌措

本項目計劃總投資7000萬元人民幣，資金來源全部采用企業自籌。資金使用方案見表2-2。

表2-2 資金使用方案

2.2.7產品成本和盈利能力

（1）產品成本

項目建設完成時，將達到年生產NOX傳感器20萬套的能力，其成本和費用測算如表2-3所示。

表2-3 達產年成本和費用測算表

單位：萬元

（2）盈利性分析

達產年生產產量為20萬套時的產品成本、銷售利潤分析見表3-4。

表2-4 達產年盈利情況

上述數據表明：該產品在達產年時，可實現產值9600萬元，銷售利潤2507.5萬元，銷售利潤率為26.12%。后期隨著產品生產規模的擴大，在不斷提高產品技術水平及組織生產能力的同時，將對關鍵材料進行自主開發，力爭從人力、原材料、經營管理等方面逐漸降低成本，增加產品收益，取得更大經濟效益。

三、第三方評價

開發的NOX傳感器產品經客戶使用及第三方檢測機構檢驗，產品均能滿足要求。

（1）用戶試用：產品經北京國研、卓品智能科技等公司試用后，反映較好，滿足用戶使用要求。

（2）第三方檢驗：產品經陜西省電子信息產品監督檢驗院做性能鑒定檢驗，鑒定結論合格；

產品送檢國家汽車質量監督檢驗中心，裝載在一汽CA6DM2-46E51車用柴油發動機上，進行排氣污染物試驗，依據行業標準JB/T11880.7-2014《柴油機 選擇性催化還原（SCR）系統第7部分：氮氧化物傳感器》的要求，檢驗結果認定合格。

產品已應用到哪些客戶、領域或車型：

產品可用于濰柴、玉柴、康明斯、沃爾沃等國內各品牌車輛的氮氧化物檢測

知識產權：

發明專利已公布6項，（請見知識產權列表及掃描附件）

實用新型已授權5項，（請見知識產權列表及掃描附件）

企業標準2項

所獲獎勵與榮譽：

2019年4月獲得陜西電子信息集團科學技術進步獎一等獎

2019年7月獲得2019年“灃東杯”陜西省科技工作者創新創業大賽銀獎；

2019年11月獲得中國創新方法大賽優勝獎；

2019年4月獲得西京電氣總公司2018年度科技創新一等獎

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