傳感器在現(xiàn)代汽車(chē)中的應(yīng)用與發(fā)展

申小勛

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)汽車(chē)控制系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制，提高汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、舒適性、通過(guò)性、操控性等性能指標(biāo)，傳感器在現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展中被大量使用。傳感器是一種檢測(cè)裝置，如同人體感受溫度、壓力、濕度等一樣，傳感器能夠檢測(cè)壓力、流量、轉(zhuǎn)速、角度、開(kāi)度等，然后把檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)加工處理，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他形式的信號(hào)，輸送給ECU，從而達(dá)到電控系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：傳感器 控制系統(tǒng) 汽車(chē)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（b）-0106-02

電控系統(tǒng)是以電控單元ECU為控制核心，以傳感器為控制基礎(chǔ)，以執(zhí)行器為控制對(duì)象，保證各系統(tǒng)能在最佳的工作狀態(tài)工作。不言而喻，傳感器作為控制的基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)的來(lái)源，在電控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。如果傳感器出現(xiàn)問(wèn)題，ECU就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤的指令，執(zhí)行器將會(huì)產(chǎn)生偏差，電控系統(tǒng)就不可能在理想的工作狀態(tài)運(yùn)行，從而影響各方面的性能，甚至?xí)：Φ叫熊?chē)安全。

1 傳感器定義、組成及類(lèi)型

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

傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。

傳感器按照轉(zhuǎn)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(shù)傳感器原理都是基于這6種類(lèi)型。例如防抱死系統(tǒng)中的車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器是電磁式或霍爾式，進(jìn)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(huán)境適應(yīng)性。傳感器的工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，有的直接處于油液中，有的傳感器甚至直接暴露在車(chē)體外部，所有要求傳感器要有抗熱、熱振動(dòng)、抗酸堿等能力，避免傳感器由于外部環(huán)境而過(guò)早損壞。

（2）靈敏度要高。傳感器是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息來(lái)源，如果傳感器靈敏度不夠，必將會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作延遲或滯后，所以傳感器要有高度的靈敏度，才能使汽車(chē)的電控系統(tǒng)保持高度的靈活性。

（3）無(wú)污染。汽車(chē)傳感器應(yīng)是無(wú)污染的，符合汽車(chē)相關(guān)排放法規(guī)。

（4）要有批量生產(chǎn)能力。在保障性能的前提下，傳感器成本應(yīng)盡可能低，對(duì)傳感器的更換要簡(jiǎn)單，并有足夠的批量生產(chǎn)能力。

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

3 傳感器在汽車(chē)上的應(yīng)用

3.1 傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)動(dòng)力的核心部分，，應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器主要有空氣流量傳感器、進(jìn)氣壓力傳感、節(jié)氣門(mén)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(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車(chē)速傳感器等，這些傳感收集發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的各種物理量、化學(xué)量等，實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)以最佳的狀態(tài)運(yùn)行。

3.2 傳感器在底盤(pán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.2.1 電控自動(dòng)變速器

電控自動(dòng)變速器中，主要的傳感器有車(chē)速傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)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(guò)程中，各傳感器和開(kāi)關(guān)將運(yùn)行狀態(tài)信息不斷發(fā)送給ECU，結(jié)合來(lái)自駕駛員的指令，ECU通過(guò)電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，使其打開(kāi)或關(guān)閉通往換擋離合器和制動(dòng)器的油路，從而控制換檔時(shí)刻和擋位變換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。

3.2.2 傳感器在ABS上的應(yīng)用

在汽車(chē)ABS中安裝的主要傳感器有車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器和減速度傳感器。在制動(dòng)過(guò)程中，ABS電控單元接收車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)的車(chē)輪轉(zhuǎn)速和減速度的信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，計(jì)算汽車(chē)參考車(chē)速、各車(chē)輪轉(zhuǎn)速和減速度，確定各車(chē)輪的滑移率。通過(guò)將各個(gè)車(chē)輪滑移率與設(shè)定值比較，ABS電控單元控制壓力調(diào)節(jié)器，增大或減小制動(dòng)壓力，使各個(gè)車(chē)輪的滑移率始終保持在理想狀態(tài)，防止車(chē)輪完全抱死。

3.2.3 傳感器在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的應(yīng)用

電動(dòng)助力具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、易于維護(hù)保養(yǎng)、能顯著降低油耗等優(yōu)點(diǎn)，近幾年，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已逐步取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中（簡(jiǎn)稱(chēng)EPS），主要有扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和車(chē)速傳感器。在駕駛員操縱方向盤(pán)時(shí)，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器根據(jù)輸入扭矩和轉(zhuǎn)向角的大小產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)，車(chē)速傳感器檢測(cè)車(chē)速信號(hào)，ECU根檢測(cè)的信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)向助力。在不轉(zhuǎn)向時(shí)，電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)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(dòng)踏板位置傳感器等。

3.3 傳感器在車(chē)身控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在安全氣囊系統(tǒng)中，主要傳感器有觸發(fā)碰撞傳感器和防護(hù)碰撞傳感器；巡航控制系統(tǒng)中，主要傳感器有車(chē)速傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、指令開(kāi)關(guān)；在全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，主要傳感器有車(chē)外溫度傳感器、車(chē)內(nèi)溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、出風(fēng)口溫度傳感器、空調(diào)壓力傳感器等；自動(dòng)雨刮中的濕度傳感器，自動(dòng)大燈的日照強(qiáng)度傳感器等。

3.4 傳感器在導(dǎo)航控制系統(tǒng)的應(yīng)用

導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器主要有：確定汽車(chē)行駛方向的羅盤(pán)傳感器、陀螺儀和車(chē)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器等。

4 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，汽車(chē)電子技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)量也越來(lái)越多?，F(xiàn)在普通汽車(chē)的傳感器數(shù)量達(dá)到幾十種，高檔轎車(chē)上甚至達(dá)到上百種。由于傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控汽車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高汽車(chē)各方面的性能，傳感器已成為汽車(chē)發(fā)展中必不可缺的因素。根據(jù)市場(chǎng)需要，傳感器必將朝著智能化、多功能化、微型化等方向發(fā)展。傳感器必將取代傳統(tǒng)的汽車(chē)技術(shù)，而且隨著電動(dòng)汽車(chē)和無(wú)人駕駛汽車(chē)的應(yīng)用發(fā)展，傳感器在汽上的地位不可替代，變得越來(lái)越重要。同時(shí)，汽車(chē)電子控制系統(tǒng)也會(huì)變得越來(lái)越復(fù)雜，故障檢測(cè)也變得更加隱蔽。

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