第３１卷第２期 宜春学院学报 Ｖ０１．３１．Ｎｏ．２ ２０ｏ９年４月 Ｊｏｕｍａｌ ０ｆ Ｙｉｃｈｕｎ ＣｏＵｅｇｅ ＡｐＬ２ｏｏ９ 传感器在现代汽车上的应用与发展 曾文武，邹志明 （宜春学院理工学院，江西 宜春３３６ｏｏ０） 摘要：车用传感器是汽车电子技术领域研究的核心内容之一，介绍了车用传感器在汽车发动机控制系统、 底盘控制系统和车身控制系统中的种类及应用，同时对车用传感器的发展趋势进行了分析，并作了展望。 关键词：汽车；传感器；发展趋势 中图分类号：ＴＰ２１２．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—３８Ｏｘ（２００９）０２一（）（）４８—０２ ＳｅＩｌｓｏｒｓ ｉｎ ａ ＭＯｄｅｒｎ Ｃａｒ ｏｎ ｔｈｅ ＡｐｐｌｉｃａｔｉＯｎ ａｎｄ ＤｅｖｄＯｐｍｅｎｔ ＺＥＮＧ Ｗｅｎ—ｗｕ，ＺＯＵ Ｚｈｉ—ｍｉｎｇ （ ｆ ℃ ｎｃ ｎ０幻 ｃ “，ｌ ， ｕｎ ３３６Ｏｏｏ， ｍ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｖｅｌｌｉｃｌｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ａｕｔｏｍ０ｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒ０ｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ０ｆ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ０ｆ ｏｎｅ ｏｆ ｔｌｌｅ ｍ０ｔｏｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃ— ｔｉｏｎ ｓｅｎｓ０ｒｓ ｉｎ ｔｌｌｅ ８ｕｔ０ｍ０ｔｉｖｅ ｅｎ ｎｅ ｃｏｎｔ ｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｃｈａｓｓｉ８ ｃｏｎｔｒ０ｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｖｅｌ１ｉｄｅ ｃｏｎｔｒ０１ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｅｎｓｏｒ ｔｒｅｎｄｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｐｒ０ｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｌｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｏｍ０ｔｉｖｅ；ｍｏ沁ｒ ｓｅｎｓｏｒ ｄｅｖｅｌ０ｐＩｎｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ １前言 １）发动机总成传感器主要包括：爆震传感器、曲轴位 车用传感器是以行车计算机系统作为输入装置，它将 置和转速传感器、压力传感器、空气流量传感器、氧传感 汽车运行中各种工作状况信息，包括：车速、车况及各种 器、节气门位置传感器、气体浓度传感器、温度传感器…。 介质的温度、发动机运转工作状况及路面信息等，转化成 ２）底盘控制传感器主要包括：转向传感器、车轮角速 电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态、排放 度传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器。 废气污染为最小，及车身稳定控制使行车最安全，是汽车 ３）车身用传感器 电子控制系统的关键组件，也是汽车电子技术领域研究主 车身用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和 要核心。车用传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是 舒适性。主要有应用于安全气囊系统中的碰撞传感器、倒 汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研 车控制的超声波传感器和红外传感器、导航系统中的陀螺 究的核心内容之一。汽车电子化和自动化程度越高，对传 仪和车速传感器、电动座椅传感器、自动空调系统中的温 感器的依赖性就越大，因此，国内外都将车用传感器技术 度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器，门锁 列为重点发展的高新技术。目前，一辆普通轿车上大约安 控制中的车速传感器，亮度自动控制中的光电式传感器等。 装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多 ３传感器在汽车上的应用 达二百余只。 ３．１开车舒适、方便是驾驶者最大的驾车乐趣 ２车用传感器的种类 许多高级及豪华车款的配备及设备都趋于人性化，不 车用传感器种类很多，通常有不同的分类方法。常用 但彰显其身份地位象征，另一方面也提高驾驶者驾驶安全 的是按车用传感器在汽车的各个部件中的分布。可分为三 性、舒适性及方便性。比方说：搭配驾驶者驾驶习性、身 大类：１）发动机总成传感器、２）底盘控制传感器、３）车 高与体重，运用位移传感器与微阀控制，可以将座椅、后 身用传感器。如图１所，ｊ：。 视镜调整到驾驶者最舒适的状态并加以纪录，还能顾及到 驾驶的最佳行车视野。另外，还可运用影像、距离、超声 波或激光传感器，再经由显示、警示等设备告知路面车行 信息，以利驾驶者降低盲区及视野死角，保持最佳车距及 便于路边停车控制及倒车动作。在乘坐舒适性方面，也可 应用温度、湿度、风量及日照等传感器，可自动控制空调 系统，在车内维持舒适恒温系统，及运用光度传感器可使 车灯亮度自动控制，还能运用雨滴及除雾传感器可自动控 制前、后挡风玻璃雨刷自动运作。 ３．２自动检测、自我维护，时时确保安全气囊可靠性 安全气囊运用微加速或微惯性传感器来监控及量测， 图ｌ车用传感器的位置 它在关键时刻必须要能实时、正确地瞬间打开，以维护乘 收稿日期：２Ｏｏ９—０３一ｌ９ 基金项目：省教改立项课题（ＪｘＪＧ—Ｏ７—１５—１５） 作者简介：曾文武（１９７７一），男，江西丰城人，宜春学院讲师，在读硕士，研究方向：传感器工程应用。 ４８· 第２期 曾文武，邹志明：传感器在现代汽车上的应用与发展 第３１卷 客安全，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此， 安全气囊的ＥｃＵ必须具有自动检测、自我维护能力，不断 确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保气囊在瞬间动 作时能达到保护驾驶员的效果。 ３．３车载计算机系统中的智能监控应用 新的车载计算机系统能够对汽车实施监控，就像是飞 机上的飞行记录器一样。在实际安装后，系统内配备的加 速感应器和回转感应器，可以监控汽车的速度、安全带的 使用状况及由于汽车急转弯、紧急刹车、行驶不稳定、异 常减速和不安全倒车等原因造成的超重力行驶，只要汽车 在不安全状态下行驶，例如：出现超速驾驶、超重力行驶、 没扣安全带等状况，记录器便会向驾驶者发出警示，如果 驾驶者对警示置之不理，则警报便会一直重复下去，直到 进入安全行驶状态，可为驾驶者提供指导和预警等功能。 ３．４促进燃料系统达到省油、低污染及高效能 般来说，车用电子系统系是由各个电子控制单元所 组成，不但具有自我操控能力，同时又有协调整合功能使 车上各个子系统达到最佳工作效率。以燃料系统为例，为 使发动机处于最佳工作状态，从运用流量传感器量测吸人 汽缸的空气流量、压力传感器量测进气压力开始。再根据 水温、空气温度等工作环境参数（运用温度传感器）计算 出基本喷油量，同时再通过节气门位置传感器检测节气门 的开度，确定发动机的工作状态，进而控制，调整最佳喷 油量，最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角 和发动机转速，另运用爆震感测监测发动机的振动和燃烧 噪声等讯号，最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这 个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以结合气 体浓度传感器来监控系统废气排放，并与起动系统等组合， 构成可使汽车发动机马力和扭力最佳化，而同时燃油消耗 和废气排放最低化的智能型系统。 ３．５ 自动监控、调整及回馈讯息的车用感测产品 车上各式各样功能组件都有其操控性、运动特性，对 车用电子产品而言，绝大时期都处在复杂的行车环境中， 而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低 温，高浓度的油蒸汽和活性（毒性）气体，及高速运动和 高强度的冲击和振动等。因此，车上的电子组件及电路必 须兼具稳定度、抗环境和自动调整、监控及回馈故障码的 能力。 ３．６刹车系统 车辆刹车系统是汽车平稳、安全驾驶的保证。针对刹 车系统，在汽车四个轮子的操控上，除了运用大量位置、 位移和压力传感器并普遍安装了防爆冲死锁刹车系统外， 包括国产车在内，大都已增设电子刹车自动分配系统，可 大幅提升阴雨气候、雪等天气路况不佳时驾驶的稳定性。 目前，高档车款进一步加装了紧急刹车辅助系统，该系统 在发生紧急情况时，自动检测驾驶者踩刹车踏板时的速度 和力度，并判断紧急刹车的力度是否足够，一旦需要就会 自动增大刹车力度及强化性能。 ４车用传感器的未来发展趋势 现在几乎所有车体上的机械结构及组件都已受到电子 设备掌控，但因为车体内可应用空间过于狭隘，构件系统 空间更是受到。因此，在一般的理想状况下，电子控 制单元应该会与受到控制组件紧密结合，而逐渐形成一个 整体。因此，电路及组件的智能化、集成化是必然趋势， 从工程的角度来看，将传感器组件网络化有其优点。现代 汽车上微电子技术发展的车用传感器发展趋势应朝智能化、 集成化、多功能化、网络化技术方向发展。 智能化将是未来汽车的发展方向，为实现这一目的， 作为汽车“神经”的传感器，其微型化、多能化、集成化 和智能化的趋势已经日渐明显。微型传感器基于从半导体 集成电路技术发展而来的ＭＥＭＳ（微电子机械系统），利用 微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号处理器、数据 处理装置封装在一块芯片上，由于具有体积小、价格便宜、 便于集成等特点，可以明显提高系统测试精度。目前该技 术日渐成熟，可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、 热学量、化学量和生物量的微型传感器。由于基于ＭＥＭｓ 技术的微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能 方面的优势，它们已开始逐步取代基于传统机电技术的传 感器。未来的智能化集成传感器，不仅要能提供用于模拟 和处理的信号，而且还能对信号作放大和处理。同时，它 还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，具有较强的 抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影 响，即使在特别严酷的使用条件下仍能保持较高的精度。 它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性 的影响。 多功能化是指一个传感器能检测２个或者２个以上的 特性参数或者化学参数，从而减少汽车传感器数量，提高 系统可靠性 Ｊ。 集成化是指利用Ｉｃ制造技术和精细加工技术制作ＩＣ 式传感器。智能化是指传感器与大规模集成电路相结合， 带有ｃＰｕ，具有智能作用，以减少ＥＣｕ的复杂程度，减少 其体积，并降低成本 Ｊ。 网络化是指在高级轿车上通常装有几十个微控制器和 上百个传感器，以较低的成本把这些传感器有效地联为一 体，为各控制单元提供更全面、准确的各类数据。传感器 的网络化不仅可以提高汽车的性能，还可以带来其它的益 处，如降低燃油消耗。如果将发动机、变速器和空调中的 传感器互联起来，当发动机和变速器的传感器检测到汽车 在急加速时，控制单元就可以暂时关闭空调，从而可以使 汽车制造商在不牺牲汽车加速性能的情况下使用更小的发 动机，以达到降低燃油消耗的目的。为适应汽车网络控制 的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协 制、共享资源及标准化与通用化，世界各国都在积极努力 进行汽车局域网的研究与开发。 汽车仍能是世界工业的支柱，受到世界人们的喜爱。 汽车电子市场随着汽车大力发展而呈现强劲的增长势头， 车用传感器随着汽车电子市场的大力发展也在突飞猛进。 随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛， 汽车传感器市场需求将保持高速增长，网络化、多功能化、 集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器，成为 车用传感器的主流。 参考文献： ［１］张成祥．传感器在现代汽车发动机中的应用［Ｊ］．公路 与汽运，２ｏｏ４，（１）：４—７ ［２］袁慧彬．传感器在汽车上的应用及发展趋势［Ｊ］．四川 职业技术学院学报，２ｏｏ５，１５（１）：１—３ ［３］王银，刘文鸿，杨芳华．汽车用传感器的应用现状及发 展［Ｊ］．汽车电器，２０ｏ２，（２）：１—２ ４９·
