傳感器在現代汽車中的應用與發展

申小勛

摘 要：為了實現汽車控制系統的自動檢測和自動控制，提高汽車的經濟性、舒適性、通過性、操控性等性能指標，傳感器在現代汽車發展中被大量使用。傳感器是一種檢測裝置，如同人體感受溫度、壓力、濕度等一樣，傳感器能夠檢測壓力、流量、轉速、角度、開度等，然后把檢測到的信號經過加工處理，再轉換成電信號或其他形式的信號，輸送給ECU，從而達到電控系統的自動控制。

關鍵詞：傳感器 控制系統 汽車發展

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（b）-0106-02

電控系統是以電控單元ECU為控制核心，以傳感器為控制基礎，以執行器為控制對象，保證各系統能在最佳的工作狀態工作。不言而喻，傳感器作為控制的基礎、數據的來源，在電控制系統中起著至關重要的作用。如果傳感器出現問題，ECU就會發出錯誤的指令，執行器將會產生偏差，電控系統就不可能在理想的工作狀態運行，從而影響各方面的性能，甚至會危害到行車安全。

1 傳感器定義、組成及類型

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器通常由敏感元件、轉換元件和轉換電路三部分組成。

傳感器按照轉換原理不同主要有壓電式、壓阻式、霍爾式、電磁式、光電式、電容式等，絕大多數傳感器原理都是基于這6種類型。例如防抱死系統中的車輪轉速傳感器是電磁式或霍爾式，進氣壓力傳感器是壓阻式，曲軸位置傳感器有磁脈沖式、光電式和霍爾式3種等。

2 傳感器的要求

（1）要有環境適應性。傳感器的工作環境相對復雜，有的直接處于油液中，有的傳感器甚至直接暴露在車體外部，所有要求傳感器要有抗熱、熱振動、抗酸堿等能力，避免傳感器由于外部環境而過早損壞。

（2）靈敏度要高。傳感器是執行機構的信息來源，如果傳感器靈敏度不夠，必將會使執行機構動作延遲或滯后，所以傳感器要有高度的靈敏度，才能使汽車的電控系統保持高度的靈活性。

（3）無污染。汽車傳感器應是無污染的，符合汽車相關排放法規。

（4）要有批量生產能力。在保障性能的前提下，傳感器成本應盡可能低，對傳感器的更換要簡單，并有足夠的批量生產能力。

（5）可靠性要高。傳感性直接影響汽車的性能，影響人的生命財產，因此必須要具有足夠的可靠性及穩定性。

3 傳感器在汽車上的應用

3.1 傳感器在發動機電控系統的應用

發動機是汽車動力的核心部分，，應用在發動機上的傳感器主要有空氣流量傳感器、進氣壓力傳感、節氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、氧傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車速傳感器等，這些傳感收集發動機在運行中的各種物理量、化學量等，實時監控發動機的運行狀態，控制發動機以最佳的狀態運行。

3.2 傳感器在底盤控制系統的應用

3.2.1 電控自動變速器

電控自動變速器中，主要的傳感器有車速傳感器、節氣門位置傳感器、輸入軸轉速傳感器、冷卻液溫度傳感器、液壓油溫度傳感器等。在工作過程中，各傳感器和開關將運行狀態信息不斷發送給ECU，結合來自駕駛員的指令，ECU通過電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，使其打開或關閉通往換擋離合器和制動器的油路，從而控制換檔時刻和擋位變換，實現自動換擋。

3.2.2 傳感器在ABS上的應用

在汽車ABS中安裝的主要傳感器有車輪轉速傳感器和減速度傳感器。在制動過程中，ABS電控單元接收車輪轉速傳感器檢測的車輪轉速和減速度的信號，經過運算處理，計算汽車參考車速、各車輪轉速和減速度，確定各車輪的滑移率。通過將各個車輪滑移率與設定值比較，ABS電控單元控制壓力調節器，增大或減小制動壓力，使各個車輪的滑移率始終保持在理想狀態，防止車輪完全抱死。

3.2.3 傳感器在轉向系統上的應用

電動助力具有結構緊湊、質量輕、易于維護保養、能顯著降低油耗等優點，近幾年，電動助力轉向系統已逐步取代傳統的液壓助力轉向系統。在電動助力轉向系統中（簡稱EPS），主要有扭矩傳感器、轉角傳感器和車速傳感器。在駕駛員操縱方向盤時，扭矩轉角傳感器根據輸入扭矩和轉向角的大小產生相應的電壓信號，車速傳感器檢測車速信號，ECU根檢測的信號，控制電動機運轉，產生所需要的轉向助力。在不轉向時，電動機不運轉，不產生轉向助力。

除了以上傳感器，還有加速踏板位置傳感器、離合器位置傳感器、制動踏板位置傳感器等。

3.3 傳感器在車身控制系統的應用

在安全氣囊系統中，主要傳感器有觸發碰撞傳感器和防護碰撞傳感器；巡航控制系統中，主要傳感器有車速傳感器、節氣門位置傳感器、指令開關；在全自動空調系統中，主要傳感器有車外溫度傳感器、車內溫度傳感器、蒸發器溫度傳感器、出風口溫度傳感器、空調壓力傳感器等；自動雨刮中的濕度傳感器，自動大燈的日照強度傳感器等。

3.4 傳感器在導航控制系統的應用

導航系統用傳感器主要有：確定汽車行駛方向的羅盤傳感器、陀螺儀和車速傳感器、方向盤轉角傳感器等。

4 傳感器的發展趨勢

隨著電子技術的快速發展，汽車電子技術在汽車上的應用越來越廣泛，數量也越來越多?，F在普通汽車的傳感器數量達到幾十種，高檔轎車上甚至達到上百種。由于傳感器能夠實時監控汽車的運行狀態，便于實現自動控制，提高汽車各方面的性能，傳感器已成為汽車發展中必不可缺的因素。根據市場需要，傳感器必將朝著智能化、多功能化、微型化等方向發展。傳感器必將取代傳統的汽車技術，而且隨著電動汽車和無人駕駛汽車的應用發展，傳感器在汽上的地位不可替代，變得越來越重要。同時，汽車電子控制系統也會變得越來越復雜，故障檢測也變得更加隱蔽。

參考文獻

[1] 尹靖康，孟慶達，周穎.現代汽車電子系統中智能傳感器的應用[J].時代汽車，2017（12）：45，47.

[2] 馮小福.汽車智能化電子傳感器技術應用研究[J].數字技術與應用，2015（3）：107-108.

[3] 龍劍，龍杰.傳感器在現代汽車中的應用研究[J].中國高新技術企業，2013（18）：35-36.