汽車電子技術及其智能傳感器技術探討

柳青

摘要：據交通統計，我國2019年機動車保有量達到了3.4億輛，機動車數量的增長，促進了我國汽車制造業的發展，我國汽車逐漸向自動化、智能化方向發展，實現了汽車無人駕駛。智能傳感器技術是無人駕駛汽車的眼睛，是汽車進行周圍環境感知、規劃決策、自動控制的關鍵技術，也是汽車電子控制系統的基礎元件，智能傳感器技術性能直接影響到汽車自動控制效果。本文首先闡述了汽車電子技術的發展和智能傳感器技術的特點，并詳細探討了智能傳感器技術在汽車電子技術的具體應用。

關鍵詞：汽車電子技術;智能傳感器技術;電子控制系統

中圖分類號：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0196-02

0? 引言

汽車電子技術從分離的電子器件電路監測控制系統，經過電子元器件、微處理器、半自動操控系統以及自動操控系統，發展到現代的總線系統，可以實現汽車電子控制系統的綜合智能控制階段，實現了汽車智能化發展。汽車智能化發展，對汽車傳感器技術提出了新的要求，傳統的傳感器，穩定性能差、靈敏度低，無法實現對周圍環境的實時監測、感知，智能傳感器是一種微處理電子器件，具有信息采集、信息交換、信息存儲和處理等多種功能，是實現汽車智能控制的關鍵技術，它通過系統集成、電路集成，在計算機軟件的控制下，可以給汽車控制系統發布各種控制指令，讓汽車控制系統在不同情況下做出不同的反應，提高汽車的舒適性、安全性能[1]。因此，在現代汽車制造工業的發展，探討智能傳感器技術在汽車電子技術的應用，對進一步促進汽車電子技術的發展具有重要意義。

1? 汽車電子技術與智能傳感器技術

1.1 汽車電子技術

汽車電子技術是研究電工電子技術、汽車發動機電控系統檢測、汽車單片機與總線技術以及汽車空調檢修等方面的基礎知識和技能。汽車電子技術涵蓋汽車電源系統、點火系統、燈光系統、信號系統、底盤電子控制系統、發動機電子控制系統等內容，是由傳感器、微處理器、執行器等上百個電子元件和零部件構成的電控系統。汽車電子技術是衡量現代汽車制造水平的重要標志，為了滿足人們對汽車舒適性、安全性、便捷性等各方面的需求，汽車安裝了各種傳感器，可以感知駕駛員、乘客情況、道路交通設施以及周圍環境信息，從而判斷車輛運行是否安全，并根據實際情況采取相應措施[2]。隨著我國汽車行業的發展，汽車電子技術逐漸向集中化、智能化、網絡化以及模塊化發展，對汽車電子控制單元的智能化提出了更高的要求。智能化傳感器技術，不僅可以滿足控制系統的要求，而且還可以根據外部環境進行自我校正、調整和補償，提高汽車控制系統可靠性。

1.2 智能傳感器技術

智能傳感器技術是具備信息處理功能的傳感器，主要由微處理器驅動的傳感器和儀表套裝，具備通信與板載診斷等功能，主要為監控系統或者操作員提供相關信息，從而提高工作效率，降低設備維修成本。智能傳感器技術集成了傳感器、控制器、智能儀表等功能，具有線性度和低溫漂移，簡化了傳感器系統的結構難度。智能傳感器技術是人工智能技術、傳感技術、控制技術等多種技術的綜合技術，通過模擬人的感官和大腦的協調動作，具有信息檢測、信息處理、信息記憶和邏輯判斷等功能[3]。與傳統的傳感器技術相比，智能傳感器技術具有以下優點：第一，提高了傳感器的精度。智能傳感器具有信息處理能力，通過軟件可以修正傳感器輸入輸出的非線性誤差、零點誤差、正反形成誤差等，而且微處理器通過擬合和差值計算方法對測試信號進行非線性和漂移補差，從而提高測量結果的精度。第二，提高了傳感器的可靠程度。智能傳感器技術具備自診斷功能，一旦接通電源后，系統立即進行自檢，通過自我診斷可以判斷智能傳感器設備組件是否出現故障，并根據設備的使用時間在線進行校正，提高傳感器的計量精確度，確保傳感器系統具有良好的穩定性。第三，價格便宜，在相同精度要求下，智能傳感器與普通傳感器價格更低，當前的智能傳感器大多數采用單片機，國產單片機的價格從幾毛錢到幾十塊錢，價格十分便宜。第四，集成化發展。智能傳感器技術將大量的電路和傳感器集成在一個微機芯片，這種集成智能傳感器可以將弱信號經過集成電路信號放大后再進行遠距離傳輸，極大地改善了傳感器的噪信比[4]。其次，智能傳感器具有一定的自適應能力，可以根據檢測對象或者檢測條件，相應改變量程輸出數據的形式，傳感器還具備數字接口，可以將檢測數據發送到計算機進行處理，兼容性比較好，適應各種系統。

2? 智能傳感器技術在汽車電子技術的應用

2.1 智能傳感器技術在發動機控制系統的應用

汽車發動機主要為汽車提供動力，滿足汽車行駛需求，是汽車的心臟。汽車發動機控制系統主要為汽車發動機組件提供相關指令，并通過電子控制單元向發動機組的各個組件發布控制命令，確保汽車的安全性、可靠性、舒適性、節能性。智能傳感器技術在發動機控制系統的應用主要體現在壓力、轉速器、車速、氣體濃度和流量等方面。壓力傳感器可以檢查出儲壓器的壓力、輸出油泵的閉合、斷開信號或者油壓出現異常情況，壓力感應器可以及時發現問題，并將其傳輸到汽車電子顯示屏，讓司機可以第一時間發現問題，對車子進行檢修，確保車輛行駛的安全性[5]。目前，汽車壓力傳感器主要有電容式傳感器、壓阻式傳感器、差動變壓器傳感器等，不同的傳感器有不同的特點，電容式傳感器主要以電容器作為傳感元件，將測量量轉變為物理量或者機械量轉化為電容量，主要用于位移、角度、速度、壓力、介質特點等方面的測量;壓阻式傳感器是受到力的作用，電阻率發生變化，電路得到變化將信號輸出，一般壓阻式傳感器用來測量壓力、拉力、壓力差等;差動變壓器傳感器可以將儀器設備受到的物理量轉變為模擬量，主要用來測量電阻。轉速器傳感器、角度傳感器和車速傳感器主要用來對發動機的轉速、角度和車速進行控制，常用的傳感器有霍爾效應式傳感器、電磁式傳感器、振動式傳感器等?；魻栃絺鞲衅魍ㄟ^測定霍爾系數評估半導體材料的導電類型、載流子濃度等參數;電磁式傳感器是將測量的導體磁通量轉換為輸出信號;振動式傳感器將采集接收的機械量轉換為同等的電量，是一種換能器[6]。氣體濃度傳感器和流量傳感器主要用來測量汽車體內的氣體濃度、排氣管的含氧量，從而降低尾氣排放濃度，達到保護環境的目的。

2.2 智能傳感器技術在汽車底盤控制系統的應用

汽車底盤控制系統根據汽車車身結構可以將其分成驅動控制系統、制動控制系統、轉向控制系統、車身姿態控制系統等構成，底盤控制系統的傳感器包括汽車變速器、防抱死制動系統、轉向系統等。智能傳感器技術應用在汽車底盤控制系統，可以改善汽車的制動性能，提高控制系統的響應速度，減少發動機的損耗，還可以自動控制汽車車輛的高度，為駕駛員和乘客提供舒適的環境。將智能傳感器應用在汽車底盤自動防抱死控制系統，如果車輛轉速過程中，汽車滑移率超過20%時，智能傳感器自動控制汽車的制動油壓，避免汽車油壓突然升高。車速傳感器和發送機轉矩傳感器安裝在汽車底盤轉向系統，可以有效控制汽車轉向系統，降低發動機的損耗。汽車底盤懸架控制系統安裝智能傳感器設備，可以根據傳感器監測的數據信息，控制汽車的速度，在耗能量最低的情況下，提高汽車的制動性能。智能傳感器應用在底盤變速器控制系統，可以利用車速傳感器、離合器傳感器、油溫傳感器等傳感設備，可以實現汽車電控裝置的有效控制，讓汽車獲得最大動力的同時，減少油耗。電子穩定程序想要識別駕駛員在快速轉彎或者駕駛出現意外情況是產生的危險駕駛趨勢，根據智能傳感設備采集的側向力、轉速差異、車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉角度等綜合信息，判斷汽車駕駛的控制狀態，從而對汽車的防抱死系統、自動語音識別系統發出糾紛指令，通過在單個車輪施加制動或者干預發送機等方式控制車身的穩定性，避免車子出現漂移和甩尾等現象。電子穩定系統的主要傳感器有轉向傳感器、輪速傳感器、偏航率傳感器、橫向加速度傳感器等傳感設備，可以讓車輛在復雜駕駛條件下保持穩定性和可操縱性。遇到緊急情況，通過警報燈警告司機，降低車輛側滑發生的概率。

2.3 智能傳感器技術在汽車車身控制系統的應用

汽車車身是汽車重要組成部分，主要是有效保護駕駛員、乘客，為車輛的形式提供一個良好的空氣力學環境。汽車車身控制系統主要通過車身的有效控制，為乘客和司機提供一個人性化、舒適性和安全性的環境，車身控制系統涉及到車輛的防盜系統、室內燈光、電動車窗、轉向燈、后視鏡、遙控等組件的控制，涉及的電路多，增加了車身控制系統的控制難度。車身控制系統是通過外部輸入/輸出、總線接口、傳感信號等信號，通過控制器實現邏輯控制。將智能控制器技術應用在汽車車身的控制系統，通過總線技術，將車身控制模塊集成在一個控制器內，通過控制器可以集中控制驅動電路、輸入/輸出模塊，根據汽車行駛的實際情況，自動調節懸掛設置，減壓器彈簧元件可以自動抑制5赫茲的車身震動，帶給乘客和司機更好的舒適感體驗。車身控制系統單元通過智能傳感器和互聯網控制單元采集到的車身信息和駕駛信息，控制單元可以自動調節閥體總成懸掛減震柱的壓力，汽車探測攝像頭可以探測到道路前面的狀況，將探測的數據信息傳達到車身控制系統的控制單元，車身控制系統的控制單元根據傳輸的路面信息進行可以繪制路面高度輪廓信息，并將繪制的路面高度輪廓信息與車身控制系統的水平高度傳感器采集到的路面信息進行對比，發現路面存在的障礙物，便于車身控制系統調整整個車輪的減震情況，讓車輛以最佳的狀態靠近凹凸路面，減少車輛的震動和車身運動，提高車身的穩定性，讓車子以最佳的狀態行駛在道路上。如果車身控制系統出現故障，則車身控制單元根據探測攝像頭、車速傳感器、加速度傳感器、超聲波傳感器和圖像傳感器等等傳輸的信息信息，可以控制電路系統進行診斷，查明電子故障的原因，通過報警裝置提醒司機及時進行處理。

3? 結束語

隨著人們生活水平的提高，人們對汽車的舒適性、安全性、環保性有了更高的要求，對汽車的駕駛系統的可靠性、智能性有了更高的要求。智能傳感器技術是實現汽車智能化的關鍵技術之一，將智能傳感器技術應用在汽車電子技術領域，可以實現對汽車的發動機控制系統、車身控制系統和底盤控制系統的實時監測，從而根據汽車運行情況，發出控制命令，確保汽車運行的安全性和可靠性。

參考文獻：

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[2]王艷.分析汽車電子技術中的智能傳感器技術[J].科技資訊，2019（16）：125-126.

[3]馬瑞林.汽車電子技術中的智能傳感器技術[J].內燃機與配件，2019（16）：55-56.

[4]王臻.汽車電子技術中的智能傳感器技術研究[J].中國新技術新產品，2019（23）：23-24.

[5]郭增波，李春紅，馬罡.汽車電子技術中傳感器的應用探究[J].科學技術創新，2020（009）：150-151.

[6]莫崇三.汽車電子技術中傳感器的應用探討[J].汽車實用技術，2020（08）：87-89.