汽車電子傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用分析

一、引言

汽車電子技術(shù)是汽車工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)之一。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一，汽車傳感器的使用數(shù)量和技術(shù)水平?jīng)Q定了汽車控制系統(tǒng)的性能。一般一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車的傳感器數(shù)量可達(dá)二百余只，主要分布于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中。

二、汽車傳感器的特點(diǎn)

汽車傳感技術(shù)是隨著汽車電子的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。汽車傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運(yùn)行過程中的各種工況信息如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸給中央控制單元，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。汽車傳感器可對(duì)溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動(dòng)等信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效而準(zhǔn)確的測(cè)量和控制。由于汽車行駛環(huán)境中溫度和氣候條件差別極大，因此要求傳感器具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，能在-40℃一100℃的環(huán)境中正常工作：同時(shí)，汽車傳感器還要經(jīng)受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的各種干擾，以及行駛過程中的路況引起的振動(dòng)。因此，汽車工業(yè)對(duì)傳感器的要求極為苛刻，汽車傳感器必須具有穩(wěn)定性和精度高、響應(yīng)快、可靠性好、抗干擾和抗震能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

三、汽車傳感器的應(yīng)用

l、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳感器

發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)傳感器給發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元提供各種信息，電子控制單元處理這些信息并向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出精確的控制指令，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)能在各種工況下正常地工作。利用這類傳感器可提高汽車的動(dòng)力性能和舒適性、降低油耗、減少?gòu)U氣排放，正確反映行駛故障。

(1)溫度傳感器

主要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、機(jī)油溫度、催化溫度等。實(shí)際應(yīng)用的溫度傳感器主要有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式。繞線電阻式溫度傳感器精度較高，但響應(yīng)特性差;熱敏電阻式傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性好，但線性差，適用溫度較低;熱電偶式精度高，測(cè)量范圍寬，但須考慮放大器和冷端處理問題。

(2)壓力傳感器

主要有檢測(cè)制動(dòng)液壓系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)壓力的壓力傳感器，測(cè)量氣體介質(zhì)壓力的歧管壓力、風(fēng)壓、大氣壓力和輪胎壓力傳感器等。目前應(yīng)用較多的車用壓力傳感器主要有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式(IVDT)和表面彈性波式(SAW)。

電容式傳感器具有輸入能量高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn);壓敏電阻式受溫度影響大，需另設(shè)溫度補(bǔ)償電路。但適用于大量生產(chǎn);LVDT式有較大輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差：SAW式具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字量輸出等特點(diǎn)。用于汽車吸氣閥壓力檢測(cè).能在高溫下穩(wěn)定的工作，是一種較為理想的傳感器。

(3)轉(zhuǎn)速、角度和車速傳感器

主要用于檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等。主要有電磁式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、光學(xué)式、振動(dòng)式等。

(4)氣體濃度傳感器

主要用于檢測(cè)車體內(nèi)氣體和廢氣排放，其中最主要的是氧傳感器。氧傳感器安裝在攤氣管內(nèi)，測(cè)量排氣管中的含氧量，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際空燃比與理論值的偏差，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)可燃混和氣的濃度，使空燃比接近于理論值，從而提高經(jīng)濟(jì)性.降低排氣污染。實(shí)際應(yīng)用的是氧化鋯和氧化鈦傳感器。

(5)爆震傳感器

用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，通過調(diào)整電火提前角控制和避免發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震。能把爆震信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，抑制爆震的發(fā)生。主要有磁致伸縮式和非共振型壓電式。

(6)流量傳感器

測(cè)定進(jìn)氣量和燃油流量以控制空燃比，主要有空氣流量傳感器和燃料流量傳感器?？諝饬髁總鞲衅鳈z測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量從而控制噴油器的噴油量。以得到較準(zhǔn)確的空燃比。實(shí)際應(yīng)用的有卡門旋渦式、葉片式、熱線式?？ㄩT式無(wú)可動(dòng)部件、反映靈敏、精度較高;熱線式易受吸入氣體脈動(dòng)影響，且易斷絲;燃料流量傳感器用于判定燃油消耗量，主要有水車式和球循環(huán)式。

2、底盤控制系統(tǒng)傳感器

底盤控制系統(tǒng)傳感器是指分布在變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)中的傳感器。要求盤底控制系統(tǒng)傳感器能提供精確的信號(hào)，同時(shí)還能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，司機(jī)才能安全舒適地駕駛汽車。

(1)線性加速度慣性傳感器

線性加速度慣性傳感器設(shè)置在底盤的入口，在自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)，車輛穩(wěn)定性系統(tǒng)和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABs)中均有應(yīng)用。目前采用MEMS技術(shù)制作的線性加速度慣性傳感器有壓阻式MENS加速度傳感器、電容式MEMS加速度傳感器和諧振粱MEMS傳感器。

(2)角速率傳感器

角速率傳感器用于底盤懸架系統(tǒng)和車輛穩(wěn)定性系統(tǒng)中，角速率傳感器也應(yīng)用了MEMS技術(shù)，其工作原理是檢測(cè)施加在不同類型結(jié)構(gòu)，如環(huán)形、薄型、盤式和片式的Coriolis力的效應(yīng)。

(3)變速器控制傳感器

變速器控制傳感器主要是電控自動(dòng)變速器的控制。它通過處理由車速傳感器、加速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器檢測(cè)獲得的信息，使電控裝置控制換檔點(diǎn)和液力變矩器鎖止，實(shí)現(xiàn)最大動(dòng)力和最大燃油經(jīng)濟(jì)性。

(4)懸架系統(tǒng)控制傳感器

懸架系統(tǒng)控制傳感器可以根據(jù)檢測(cè)到的信息自動(dòng)調(diào)整車高，控制車輛姿勢(shì)的變化，從麗實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛舒適性、操縱穩(wěn)定性和行車穩(wěn)定性的控制，主要有車速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器。加速的傳感器、車身高度傳感器、側(cè)傾角傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。

(5)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器主要用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。根據(jù)車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、油壓傳感器提供的信號(hào)，使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)反應(yīng)迅速，操作靈活輕松，降低燃油損耗，提高駕駛的安全性。

(6)防拖死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)傳感器

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)傳感器是通過輪速傳感器檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速，使汽車在緊急制動(dòng)時(shí)，使車輪能獲得最大制動(dòng)效率，同時(shí)保證車輪不被抱死、側(cè)滑。使汽車在整個(gè)制動(dòng)過程中保持良好的行駛穩(wěn)定性和方向可操作性.

3、車身控制系統(tǒng)傳感器

主要用于提高汽車的安全性、可靠性和舒適性。車身控制系統(tǒng)傳感器主要有用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、日照傳感器等：用于雨滴檢測(cè)的雨量傳感器;用于安全氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器;用于門鎖控制的車速傳感器;用于亮度自動(dòng)控制的日照傳感器;用于倒車用的超聲波傳感器和激光傳感器;用于保持車距的微波傳感器、紅外傳感器：用于消除駕駛員盲區(qū)的圖像傳感器。

4、導(dǎo)航控制傳感器

主要有車速傳感器、陀螺傳感器(監(jiān)測(cè)車輛行駛方向的傳感器)，與全球定位系統(tǒng)GPS相結(jié)合，給汽車提供全面、及時(shí)的交通信息，使汽車能敏銳感知自身和其他車輛的位置，同時(shí)還可以感知駕駛者的盲點(diǎn)。