汽车电子传感器的特点及应用分析

一、引言

汽车电子技术是汽车工业发展的核心技术之一。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一，汽车传感器的使用数量和技术水平决定了汽车控制系统的性能。一般一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车的传感器数量可达二百余只，主要分布于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。

二、汽车传感器的特点

汽车传感技术是随着汽车电子的发展而发展起来的一种技术。汽车传感器是汽车电子控制系统的输入装置，它把汽车运行过程中的各种工况信息如车速、发动机运转工况等转化成电信号输给中央控制单元，使发动机处于最佳工作状态。汽车传感器可对温度、压力、位置、转速、加速度、流量、湿度、电磁、光电、气体、振动等信息，进行实时、有效而准确的测量和控制。由于汽车行驶环境中温度和气候条件差别极大，因此要求传感器具有极强的适应能力，能在-40℃一100℃的环境中正常工作：同时，汽车传感器还要经受来自发动机内部的各种干扰，以及行驶过程中的路况引起的振动。因此，汽车工业对传感器的要求极为苛刻，汽车传感器必须具有稳定性和精度高、响应快、可靠性好、抗干扰和抗震能力强、使用寿命长等特点。

三、汽车传感器的应用

l、发动机控制系统传感器

发动机控制系统传感器给发动机的电子控制单元提供各种信息，电子控制单元处理这些信息并向发动机发出精确的控制指令，对发动机进行控制，使发动机能在各种工况下正常地工作。利用这类传感器可提高汽车的动力性能和舒适性、降低油耗、减少废气排放，正确反映行驶故障。

(1)温度传感器

主要检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、机油温度、催化温度等。实际应用的温度传感器主要有线绕电阻式、热敏电阻式和热电偶式。绕线电阻式温度传感器精度较高，但响应特性差;热敏电阻式传感器灵敏度高，响应特性好，但线性差，适用温度较低;热电偶式精度高，测量范围宽，但须考虑放大器和冷端处理问题。

(2)压力传感器

主要有检测制动液压系统和润滑油系统压力的压力传感器，测量气体介质压力的歧管压力、风压、大气压力和轮胎压力传感器等。目前应用较多的车用压力传感器主要有电容式、压阻式、差动变压器式(IVDT)和表面弹性波式(SAW)。

电容式传感器具有输入能量高、动态响应好、环境适应性好等特点;压敏电阻式受温度影响大，需另设温度补偿电路。但适用于大量生产;LVDT式有较大输出，易于数字输出，但抗干扰性差：SAW式具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字量输出等特点。用于汽车吸气阀压力检测.能在高温下稳定的工作，是一种较为理想的传感器。

(3)转速、角度和车速传感器

主要用于检测曲轴转角、发动机转速、车速等。主要有电磁式、磁阻式、霍尔效应式、光学式、振动式等。

(4)气体浓度传感器

主要用于检测车体内气体和废气排放，其中最主要的是氧传感器。氧传感器安装在摊气管内，测量排气管中的含氧量，确定发动机的实际空燃比与理论值的偏差，控制系统根据反馈信号，调节可燃混和气的浓度，使空燃比接近于理论值，从而提高经济性.降低排气污染。实际应用的是氧化锆和氧化钛传感器。

(5)爆震传感器

用于检测发动机的振动，通过调整电火提前角控制和避免发动机发生爆震。能把爆震信号传给控制系统，抑制爆震的发生。主要有磁致伸缩式和非共振型压电式。

(6)流量传感器

测定进气量和燃油流量以控制空燃比，主要有空气流量传感器和燃料流量传感器。空气流量传感器检测进入发动机的空气量从而控制喷油器的喷油量。以得到较准确的空燃比。实际应用的有卡门旋涡式、叶片式、热线式。卡门式无可动部件、反映灵敏、精度较高;热线式易受吸入气体脉动影响，且易断丝;燃料流量传感器用于判定燃油消耗量，主要有水车式和球循环式。

2、底盘控制系统传感器

底盘控制系统传感器是指分布在变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、防抱死制动系统(ABS)中的传感器。要求盘底控制系统传感器能提供精确的信号，同时还能适应恶劣的环境，司机才能安全舒适地驾驶汽车。

(1)线性加速度惯性传感器

线性加速度惯性传感器设置在底盘的入口，在自适应悬挂系统，车辆稳定性系统和防抱死制动系统(ABs)中均有应用。目前采用MEMS技术制作的线性加速度惯性传感器有压阻式MENS加速度传感器、电容式MEMS加速度传感器和谐振粱MEMS传感器。

(2)角速率传感器

角速率传感器用于底盘悬架系统和车辆稳定性系统中，角速率传感器也应用了MEMS技术，其工作原理是检测施加在不同类型结构，如环形、薄型、盘式和片式的Coriolis力的效应。

(3)变速器控制传感器

变速器控制传感器主要是电控自动变速器的控制。它通过处理由车速传感器、加速度传感器、发动机负荷传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器检测获得的信息，使电控装置控制换档点和液力变矩器锁止，实现最大动力和最大燃油经济性。

(4)悬架系统控制传感器

悬架系统控制传感器可以根据检测到的信息自动调整车高，控制车辆姿势的变化，从丽实现对车辆舒适性、操纵稳定性和行车稳定性的控制，主要有车速传感器、节气门开度传感器。加速的传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转向盘转角传感器等。

(5)动力转向系统传感器

动力转向系统传感器主要用于电动助力转向系统中。根据车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器提供的信号，使汽车转向时反应迅速，操作灵活轻松，降低燃油损耗，提高驾驶的安全性。

(6)防拖死制动系统(ABS)传感器

防抱死制动系统(ABS)传感器是通过轮速传感器检测车轮转速，使汽车在紧急制动时，使车轮能获得最大制动效率，同时保证车轮不被抱死、侧滑。使汽车在整个制动过程中保持良好的行驶稳定性和方向可操作性.

3、车身控制系统传感器

主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性。车身控制系统传感器主要有用于自动空调系统的温度传感器、湿度传感器、日照传感器等：用于雨滴检测的雨量传感器;用于安全气囊系统中的加速度传感器;用于门锁控制的车速传感器;用于亮度自动控制的日照传感器;用于倒车用的超声波传感器和激光传感器;用于保持车距的微波传感器、红外传感器：用于消除驾驶员盲区的图像传感器。

4、导航控制传感器

主要有车速传感器、陀螺传感器(监测车辆行驶方向的传感器)，与全球定位系统GPS相结合，给汽车提供全面、及时的交通信息，使汽车能敏锐感知自身和其他车辆的位置，同时还可以感知驾驶者的盲点。