傳感器在現代汽車中的應用研究

摘要：當前，汽車電子已成為汽車工業發展的前沿技術，而車用傳感器作為汽車電子控制系統的關鍵部件，是現代汽車發展的主導與核心。文章主要從車用傳感器的概念出發，重點分析了車用傳感器的國內外發展現狀以及在汽車中的具體應用。最后，分析了車用傳感器未來的發展趨勢。

關鍵詞：現代汽車；傳感器；汽車電子控制系統

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）18-0035-02

汽車工業是國家經濟發展的重要推動引擎。而新興的車用電子系統也逐漸代替了傳統的機械結構，據預測，未來汽車整車費用的30%將來自電子產品。在汽車電子產品中，傳感器已成為關鍵的基礎配套產品，汽車電子化和自動化程度越高，傳感器就越顯重要。一輛普通轎車上安裝的傳感器數量為幾十到一百，而高級車的傳感器則更多。在傳感器被廣泛應用于現代汽車發展的大背景下，世界各國也都加大了對其資金投入與研發。

1 車用傳感器的概述

1.1 車用傳感器的概念

車用傳感器是一種檢測裝置，它可以感受到汽車行駛過程中的各種物理信息的變化，如車速、各種介質的溫度、發動機轉速等，并將這些變換按一定規律轉換成為電信號或其他所需形式的信號，以滿足信息的傳輸、處理、顯示、存儲、記錄和控制等要求。使汽車工作在最佳狀態，如圖1所示：

1.2 車用傳感器的特點

汽車電子控制系統的信息檢測與傳輸裝置就是眾多的汽車傳感器，可對溫度、壓力、位置、轉速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等信息進行實時、有效而準確的監控。由于汽車駕駛環境的差別非常大，這就要求汽車傳感器必須具有穩定性和精度高、響應快、可靠性好、抗干擾和抗震能力強、使用壽命長等特點。

2 車用傳感器的發展現狀

2.1 國際發展現狀

車用傳感器和傳感技術發展迅速且應用日趨廣泛。美國、德國、日本等傳統汽車生產大國仍是傳感器市場分布最大的地區，而東歐和亞太地區的傳感器市場增速最快。現在市場上已有檢測磁學量、力學量、熱學量等各種微型傳感器，使得汽車能得到更多的反饋信息。同時，非接觸傳感器的發展也較快，如汽車上的雷達和光電傳感器等。目前國外在新型傳感器技術的研發上處于領先水平，各國在傳感器領域的競爭將加快新一代傳感器的開發速度和產業化。

2.2 國內發展現狀

中國市場是車用傳感器發展最為活躍的地區，汽車傳感器的銷售額也逐年迅猛增長。但由于我國的汽車傳感器研究發展起步較晚，沒有形成產業化配套體系，只能生產零散的產品，如車速傳感器、曲軸位置采用的是電磁式等老式傳感器，存在著信號精度、匹配性、低速檢測、抗干擾性、耐環境能力差等諸多問題。因此，國內許多傳感器廠積極引進外國尤其是歐美國家的先進技術，這些廠商大多采用與國外企業合資的方式來提高產品質量。避免了之前產品質量差、技術含量低和使用壽命短等弊端。

3 傳感器在汽車中的具體運用

現代汽車中傳感器的數量非常之多，但大致分布于發動機控制系統、底盤控制系統、車身控制系統和導航系統這四大車用系統中，其中各個系統包含了許多與之相關的傳感器。

3.1 汽車發動機控制系統用傳感器

汽車的發動機系統是汽車動力的核心部分，它所包含的傳感器自然也很多。例如：壓力傳感器、溫度傳感器、位置和轉速傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等，這些傳感器提高了汽車的發動系統運行的效率。它們將檢測到的信息通過轉換電路反饋給發動機的控制單元，經過計算機處理后發出控制命令給相應部件，實現對發動機系統的控制，如圖2所示：

3.2 汽車底盤控制系統用傳感器

底盤控制用傳感器主要用于控制車身的底盤，保持汽車行駛的平衡，提高汽車的安全性能。底盤控制系統是汽車安穩運行的基石，它主要包括：變速器控制系統、懸架控制系統、動力轉向系統、制動防抱死系統等。

3.3 汽車車身控制系統用傳感器

車身控制用傳感器主要為了提高汽車行駛過程的舒適度和可靠性。針對車主對光線、溫度和濕度等不同的要求，車身控制用傳感器提供了日照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。另外還有門鎖控制中的車速傳感器、安全氣囊系統中的加速度傳感器和保持車距的距離傳感器等等，這些傳感器的綜合運用，使得汽車的設計更加的人性化。

3.4 汽車導航系統用傳感器

近年來，基于GPS/GIS（全球定位系統和地理信息系統）的導航系統發展迅速，汽車的制造與生產中也廣泛地使用這一導航系統來幫助車主了解行駛過程中道路的概況。導航系統的檢測部分也由許多傳感器組成，主要有：陀螺儀、羅盤傳感器、車速傳感器和方向盤轉角傳感器等。

4 車用傳感器的發展趨勢

隨著汽車傳感器在汽車電子控制系統中應用越來越廣泛，市場的需求量也越來越大。通過近幾年設計特點與制造趨勢，不難分析出未來汽車用傳感器會朝著智能化、多功能化、微型化等方向發展。（1）智能化是指傳感器帶有CPU（中央處理器），是微型機與傳感器的綜合體。利用微型處理器高效率的信息分析與處理優點，可以使得系統在極短的時間內能綜合分析工況并給出執行命令。（2）多功能化是將傳感器功能復合化。使得一個傳感器能夠檢測到多個物理量，節約了車身空間和材料。（3）微型化是指傳感器從半導體集成電路技術發展而來的MEMS（微電子機械系統），微型傳感器同時將微米級的敏感元件和數據處理、信號處理器等集成于一塊芯片之上，不僅可節約成本，而且還具有體積小、便于封裝等特點。

5 結語

現代社會中，隨著汽車的日益發展，越來越多的人開始依賴汽車，所以汽車的各方面性能也開始受到越來越多的人的關注。人們不再僅僅滿足于現狀，對汽車的要求越來越多，例如它的安全性、舒適性、方便性、娛樂性等諸多方面的需求。而這些需求都需要借助眾多汽車傳感器來實現，它是汽車電子控制系統領域的研究核心。發展至今，傳感器已成為汽車不可或缺的一部分，它應用于汽車的各個方面，在汽車控制中占據了舉足輕重的地位。可以預見，在新傳感器技術的發展之下，傳感器在汽車制造產業方面的應用將會越來越廣泛。

參考文獻

[1] 劉艷玲，韓莉.車用傳感器的應用現狀與發展趨勢[J].現代電子技術， 2008，（5）： 46-50.

[2] 劉志軍，王曉霞.傳感技術在汽車行業的應用[J].內蒙古科技與經濟， 2009，（5）：29-32.

作者簡介：龍劍（1990-），湖北赤壁人，就讀于西南大學工程技術學院自動化專業；龍杰（1992-），湖北赤壁人，就讀于西南大學工程技術學院土建類專業。