新型傳感器在汽車中的應用

(山東現代學院汽車技術學院 山東 濟南 250104)

一、傳感器概述

傳感器是能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。

傳感器又稱“電五官”，在設備運行監測及自動控制中起著關鍵性的作用。其應用領域涉及通信電子產品、汽車電子產品、機械制造與工業過程控制等多個方面。目前世界上傳感器的種類已達到3萬余種，傳感器市場已持續穩定的速度不斷增長，其中傳感器市場增長最快的就是汽車市場。世界各國都致力于傳感器技術的發展，每年涌現出大量的新型傳感器，對各個行業的發展起著重要的促進作用。

二、汽車上的新型傳感器

汽車傳感器主要用于檢測汽車運行中各系統的工作狀態，包括水溫、油溫、進氣壓力、車速、節氣門位置等等，將這些被測量轉化為標準電信號并輸入車載電腦系統，然后由電腦中內部預先存儲的程序進行計算分析，從而判斷汽車的運行狀態。汽車上的傳感器多達200余種，并且隨著現代傳感技術的不斷發展，越來越多的新型傳感器應用于汽車上，不斷提升汽車的性能和舒適度。

(一)激光傳感器用于車輛限高檢測

隨著現代城市交通的發展，各種交通設施越來越多，給城市發展帶來便捷的同時，也導致路網結構復雜，交通安全隱患增加，為此，交通部門采用增設限高標志的方法進行防范，取得了一定的效果，但也出現過超高車輛意外闖桿造成的大型交通事故，因此車輛限高檢測系統應運而生。

車輛限高檢測系統利用激光傳感器檢測道路運行狀態，測量迅速，同時可以將測量數據上傳到網絡，結合道路監控系統提供的信息進行分析，作出實時處理。

(二)3D視覺傳感器用于“無人駕駛車”

汽車在向自動駕駛、無人駕駛發展的過程中，機器的自動化、智能化程度不斷提高，需要完成環境感知、計算分析、控制執行等一系列程序；而首要的就是用汽車的眼睛——視覺傳感器去感知周圍的環境。常見的視覺傳感器主要包括：激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器、微波/毫米波雷達、紅外傳感器等。

2018年上半年，東莞某公司研發的3D視覺傳感器成功的落地應用，為自動導引運輸車增添了一雙智慧的眼睛，使其定位、動作、識別路線、躲避障礙更加精準。3D視覺傳感對目前的激光雷達起到很好的輔助作用，可以為自動送貨牽引車、無人叉車等提供視覺處理能力，為“無人駕駛車”安上了3D眼睛。

(三)MEMS傳感器用于胎壓檢測

汽車輪胎的胎壓過高時，輪胎的抓地力降低，當車輛經過不平坦路面時，輪胎內沒有足夠空間吸收震動，因此會降低行駛的穩定性和乘坐舒適性，而且懸掛系統的沖擊力度加大，會增加事故發生率，據統計，有50%的卡車故障歸因于輪胎故障，所以合適的胎壓，不僅有助于增加行車舒適性，更是對安全行車的保障，這正是胎壓檢測的重要性。

近年來，新開發的基于MEMS的壓力傳感器，具有精密的微控制器，有無線發送器和接收器，非常適合汽車基礎設施的通信，外形小巧，有一個雙軸加速度計，可測加速度范圍較大，可檢測車輪移動情況并支持車輪傳感器自動定位功能。

三、汽車傳感器的發展趨勢

由于汽車傳感器的重要作用和快速增長的市場需求，世界各國對汽車傳感器的的技術研究都非常重視。未來發展的總體趨勢是微型化、網絡化、多功能化、集成化和智能化。

(一)提升駕乘舒適性

隨著現代技術的不斷發展，汽車的駕乘舒適性和愉悅性不斷提升，除了傳統的空調溫濕度、車內煙霧檢測、車椅調節、底盤調節、車窗調節和承重傳感器外，定速巡航、導航、環境感知、車輛防盜、汽車燈光檢測等各類新應用大量涌現，直接推動了車速傳感器、陀螺儀、羅盤傳感器、紅外報警傳感器、光電池傳感器等的發展。這類傳感器隨著汽車人性化發展需求，具備最大發展潛力。

(二)注重節能減排

發動機的電子控制單元根據傳感器提供的信息對發動機的各項工況進行準確控制，可以提高發動機的動力性、可維護性，降低油耗和減輕排放。主要用到的傳感器有溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、曲軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、爆震傳感器、氣體濃度傳感器、懸架系統傳感器、怠速傳感器、輪速傳感器、發動機轉速傳感器和油門踏板位置傳感器等。

(三)提升車輛安全性

關系著汽車安全性能的ABS防抱死制動系統、安全氣囊系統、先進駕駛輔助系統、胎壓監測系統、夜視系統等都使用了大量的汽車傳感器，用來采集制動踏板位置、加速度、胎壓、碰撞壓力等，這類傳感器是近年汽車應用領域創新最活躍的部分。