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(yè)協(xié)會主辦的汽車電子產業(yè)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(yè)年會”現(xiàn)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(yè)協(xié)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(chuàng)新積極性，對接產業(yè)資本、宣傳企業(yè)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(yè)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(chuàng)新、科技成果推廣應用、高新技術產業(yè)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(yōu)秀的單個產品。汽車電子科學技術獎由企業(yè)自行申報，專家或行業(yè)媒體推薦，秘書處統(tǒng)籌資料收集篩選，由汽車電子產業(yè)專家委員會參照產品、企業(yè)、人物的創(chuàng)新性、創(chuàng)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(yè)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(yè)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(yè)來自21個城市，有199家企業(yè)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(chuàng)研電子科技有限公司作為優(yōu)秀企業(yè)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(chuàng)新產品獎。

本項目開發(fā)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(tǒng)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(fā)動機尾氣中氮氧化物（NOX）含量的檢測，或汽油和柴油發(fā)動機的車載診斷（OBD）系統(tǒng)。

目前，市場上唯一商業(yè)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(huán)境保護、機動車污染治理及機動車國Ⅵ排放標準的產業(yè)環(huán)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(shù)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(tǒng)開發(fā)等。西安創(chuàng)研電子科技有限公司（屬于西安創(chuàng)聯(lián)集團下屬子公司）利用西安創(chuàng)聯(lián)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(fā)等方面的研發(fā)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(tǒng)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(tǒng)籌創(chuàng)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(chuàng)新，實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)及配套應用，SCU可實現(xiàn)傳感器與汽車ECU通信，滿足傳感器的閉環(huán)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(wěn)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(xiàn)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(yè)之一。現(xiàn)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(wěn)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(yè)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(fā)明專利已受理并公示。同時，在后端市場已實現(xiàn)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(tǒng)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(chuàng)新及產業(yè)化前景分析

2.1主要科技創(chuàng)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(huán)境問題。為了應對環(huán)境挑戰(zhàn)，我國機動車污染物排放標準逐步提升。現(xiàn)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(fā)布了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)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(qū)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(zhàn)。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(tǒng)以選擇性催化還原技術（以下簡稱“SCR”）為主。本項目開發(fā)的NOX傳感器就是SCR系統(tǒng)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(fā)動機尾氣中氮氧化物（NOX）含量的檢測，或汽油和柴油發(fā)動機的車載診斷（OBD）系統(tǒng)。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(tǒng)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(fā)展。另一方面，陜西省是汽車工業(yè)大省，汽車工業(yè)是我省著眼轉型升級作出的重要戰(zhàn)略部署發(fā)展壯大產業(yè)，補齊汽車零部件配套短板，是我省打造汽車支柱產業(yè)的關鍵。2018年11月出臺的《西安市汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)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(yè)鏈集群發(fā)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(huán)境保護、機動車污染治理及機動車國Ⅵ排放標準的產業(yè)環(huán)境下，在我市大力發(fā)展汽車產業(yè)的政策背景下，西安創(chuàng)研電子科技有限公司利用集團公司前期的研發(fā)和生產經驗，對NOX傳感器進行立項開發(fā)，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(fā)展，努力將公司打造成為國內領先的專業(yè)化、系統(tǒng)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(fā)和產業(yè)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(xiàn)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(chuàng)新內容

本項目在成功開發(fā)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(chuàng)新，取得了一系列創(chuàng)新成果，具體如下。

（1）陶瓷芯片多層多腔室結構設計（國家發(fā)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(wěn)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(tǒng)的膜片填充技術，避免了膜片填充方式中常出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(lián)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(tǒng)開發(fā)及測試平臺搭建（國家發(fā)明專利：2018106424710）

設計開發(fā)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(tǒng)，并與設備廠家聯(lián)合開發(fā)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(fā)的NOX傳感器產品填補了國內空白，實現(xiàn)了國產化。產品的部分性能指標優(yōu)于國內行業(yè)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

序號	性能參數(shù)	進口產品指標 （SNS14/SNS104）	行業(yè)指標 （JB/T 11880.7-2014）	創(chuàng)聯(lián)企標 （Q/CY 3.9-2016）	創(chuàng)研產品實測 指標
1	測量范圍	0~3000ppm	0~3000ppm	0~3000ppm	0~3000ppm
2	啟動時間	≤100s	＜120s	＜120s	＜90s
3	響應時間	出廠前	τ33%~66%：1300ms τ66%~33%：1300ms	τ33%~66%：1400ms τ66%~33%：1400ms	τ33%~66%：1400ms τ66%~33%：1400ms	τ33%~66%：300ms τ66%~33%：300ms （NOX濃度：0～300ppm）
耐久試驗后	τ33%~66%：1650ms τ66%~33%：1650ms	τ33%~66%：1800ms τ66%~33%：1800ms	τ33%~66%：1800ms τ66%~33%：1800ms	τ33%~66%：500ms τ66%~33%：500ms （NOX濃度：0～300ppm）
4	測量精度	出廠前	＜100ppm：±15ppm ≥100ppm：±15%	＜100ppm：±12ppm ≥100ppm：±12%	＜100ppm：±10ppm ≥100ppm：±10%	＜100ppm：±10ppm ≥100ppm：±10%
耐久試驗后	＜100ppm：— ≥100ppm：—	＜100ppm：±15ppm ≥100ppm：±15%	＜100ppm：±12ppm ≥100ppm：±12%	＜100ppm：±12ppm ≥100ppm：±12%

目前國外進口產品與國內行業(yè)標準規(guī)定的測量精度均為±15%或±15ppm。本項目通過優(yōu)化陶瓷芯片的結構設計、優(yōu)選對NOX氣體具有特殊催化活性的敏感材料、優(yōu)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(yè)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(guī)格的NOX傳感器產品。同時開發(fā)出12V 52*56mm小板電控單元（SCU）的初樣，為實現(xiàn)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(yè)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(fā)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(chuàng)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(zhàn)略合作協(xié)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(chuàng)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(tǒng)生產廠家就NOX傳感器未來的發(fā)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(xiàn)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(yè)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(yè)的技術規(guī)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(qū)電子西街三號西京電子工業(yè)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(xiàn)有凈化廠房，面積831m2；

（2）陶瓷芯片檢測及SCU開發(fā)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(xiàn)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(tǒng)；新增核心設備儀器40臺；建設完成后將實現(xiàn)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(fā)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(yè)性的展會：參加國內外電子信息行業(yè)展覽會和技術研討會，擴大產品及企業(yè)知名度；

（b）網絡宣傳：積極推進電子商務，同環(huán)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(yè)雜志廣告宣傳：在國內外專業(yè)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(zhàn)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(zhàn)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(yè)自籌。資金使用方案見表2-2。

表2-2 資金使用方案

編號	支出項目	金額（萬元）	支出項目	金額（萬元）
1	設備購置及安裝	4800	廠房改造	590
2	材料費	600	外協(xié)加工費	200
3	燃料動力	110	管理費	600
4	其他	100
合計	7000

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

項目名稱	金額/萬元	項目名稱	金額/萬元
外購原材料費	陶瓷芯片	2500	燃料動力費	70
電控單元（SCU）	1300	人員工資及社保	500
探頭封裝	1450	廠房攤銷及租賃	75
修理費	70	折舊費	220
銷售費用	100	研發(fā)支出	300
其它費用	140
小計	6650
固定成本	620	變動成本	6030

（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

項目名稱	指標	項目名稱	指標
產值/萬元	9600	成本/萬元	6650
利稅總額/萬元	2950	銷售利潤/萬元	2507.5
銷售利潤率/%	26.12	銷售利稅率/%	30.73

上述數(shù)據表明：該產品在達產年時，可實現(xiàn)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(guī)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(fā)，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(fā)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(jiān)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(jiān)督檢驗中心，裝載在一汽CA6DM2-46E51車用柴油發(fā)動機上，進行排氣污染物試驗，依據行業(yè)標準JB/T11880.7-2014《柴油機 選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)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(fā)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(yè)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎；

2019年11月獲得中國創(chuàng)新方法大賽優(yōu)勝獎；

2019年4月獲得西京電氣總公司2018年度科技創(chuàng)新一等獎

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