汽车电子技术中的智能传感器技术研究

王臻

摘  要：近年来电子技术与计算机技术繁荣发展，汽车的电子化程度在不断加深，以往的机械系统已经无法满足汽车对功能的高需求。基于此，该文以智能传感器技术为研究对象，根据汽车传感器的分类，分别从汽车发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统阐述汽车电子技术中智能传感器技术的有效应用。在未来，汽车智能传感器技术将会继续朝着多功能化、智能化与集成化的方向发展，这将为智能传感器技术提供更多的发展机遇，拓宽发展渠道，提升传感器技术的应用效果。

关键词：汽车电子技术;智能传感器;技术应用

中图分类号：U463            文献标志码：A

0 引言

智能传感器作为汽车自动控制系统中的重要部件，传感器的技术性能将直接影响汽车自动控制系统的性能。现代化汽车电子技术设计中，传感器就是重要的功能性部件，立足于模糊控制与人工神经网络技术，通过计算机技术的综合应用，使智能传感器发挥作用，实现了现代化汽车的智能化发展。

1 汽车传感器

1.1 定义与组成

传感器是能够被测量，可以通过特殊规律转化为输出信号的装置。该装置通过化学、物理与生物效应将被测对象的各项量转为电能。传感器共有动力系统、舒适性调节系统与安管系统3种类型，其中动力系统的最大市场为汽车。

传感器中包含以下3个部分。测量电路、敏感元件与转换元件。敏感元件用来直接响应，转换元件能够将非电量向电参量转化。

1.2 传感器分类

常见的传感器主要有以下5种。1）空气流量传感器，具体可以划分为翼板式空氣流量传感器、卡门旋涡式空气流量传感器、热线式空气流量传感器以及热膜式空气流量传感器。2）进气歧管压力传感器。其中包含半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器与电容式进气歧管压力传感器2种。3）温度传感器。根据温度传感器的检测对象，可以分为发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器和排气温度传感器3种。4）节气门开度传感器，主要分为线性信号输出型、开关量信号输出型与组合型。5）氧传感器。根据应用的材料与检测原理，可以具体划分为氧化锆式氧传感器、氧化钛式氧传感器。

2 汽车电子技术中的智能传感器技术应用分析

2.1 智能传感器技术在汽车发动机控制系统中的应用

由于汽车智能传感器需要在发动机振动、燃油蒸汽或污泥等环境中工作，传感器的耐恶劣环境技术指标较高。分析智能传感器技术在汽车发动机控制系统内的实践应用，主要有以下3种。

2.1.1 温度传感器的应用

正常汽车电子技术中，温度传感器可以检测汽车发动机、吸入气体、燃油与冷却水的温度。传感器将这些温度参数转化为电信号，实现对喷油嘴针阀的控制，保证其开启时间准确，持续时间足够，以此为汽车发动机提供最佳混合气，从而达到一定的排气净化效果。当前汽车电子技术中，温度传感器可以检测汽车车轮温度，判断车轮和路面之间的摩擦情况，应用智能控制器控制车速。此外，温度传感器还需要检测车内与车外的温度，判断发动机是否处于最佳工作功率范围，实现对发动机转速的有效控制，在提高发动机效率的同时，延长发动机寿命。人们经常使用以下3种温度传感器。1）线绕电阻式传感器。该传感器检测精度较高，但是响应效果一般。2）热电耦式传感器。该传感器精度高、测量温度的范围较宽，但是需要考虑到冷端处理的问题。3）热敏式传感器。该传感器的灵敏度比较高，响应特性比较强，但是适用温度比较低。

2.1.2 压力传感器的应用

一般情况下，压力传感器需要检测汽车气缸负压与内压，查看大气压情况，以此实现汽车的自动点火与燃料喷射、爬坡时空燃比的自动控制。当前汽车智能传感器技术应用中，压力传感器可以实时在线监测汽车的废气再循环流量与发动机、制动器的油压情况。常见的压力传感器有以下4种。1）电容式压力传感器，输入能量高，动态响应性较好，环境适应性较强。2）压阻式压力传感器，应用该传感器时应另外设置温度补偿电路，可以大批量生产该传感器。3）差动变压器式传感器，输出较大，可以数字输出，但是抗震性能一般。4）表面弹性波式压力传感器，体积小且功耗低，灵敏度和分辨率比较高，支持数字量输出，是当前最理想的汽车压力传感器类型。

2.1.3 流量传感器的应用

汽车电子技术中，流量传感器可以测量汽车燃油流量与进气量，从而控制空燃比。常见的流量传感器主要有2种。1）空气流量传感器。它能够检测进气量，控制汽车电子喷油器的喷油量，从而得到精确的空燃比。常见的产品有卡尔曼式与热线式，卡尔曼式反应灵敏，有着较高的精密度;热线式容易受到气体的脉动影响，容易发生断丝问题。2）燃料流量传感器。该传感器主要用来检测汽车燃料流速，计算汽车燃油的消耗情况，常见的产品为球循环式。

2.2 智能传感器技术在汽车底盘控制系统中的应用

智能传感器技术可以在汽车底盘中应用，不同系统中技术的应用效果有所不同。具体应用有以下4种情况。1）自动防抱死制动系统中的应用。在该系统内应用传感器，需要利用车轮角速度传感器进行转速的检测，当车轮滑移率达到20%的时候能够控制汽车制动油压，实现汽车的稳定运行，并改善汽车制动性能。2）在汽车动力转向系统中应用智能传感器技术。车速传感器与发动机转矩传感器可以用在汽车转向系统内，以此实现对转向系统的轻松操控，提升系统的响应效率，避免发动机出现不必要的耗损，提高输出功率，同时可以节省一定的燃油。3）在汽车悬架系统控制内应用智能传感器技术。常见的传感器有车身高度传感器与汽车方向盘转角传感器，悬架系统结合智能传感器的检测信息，对车辆高度进行自动调整，从而控制姿势变化，满足人们对汽车舒适度与稳定性的需求。4）变速器控制用传感器。常见的传感器有车速传感器、离合器传感器、加速度传感器与油温传感器。传感器得到的检测信息通过一定处理后实现对汽车电控装置的控制，合理换挡并锁止变矩器，让汽车达到最大动力的同时，减少燃油耗量，实现汽车运行的经济性。

2.3 智能传感器技术在汽车车身控制系统中的应用

在汽车中应用智能传感器，有利于提升车辆的舒适性与安全性，让汽车可以在恶劣的环境中正常运行。对传感器的技术要求虽然没有对发动机传感器与底盘传感器那么严格，但工业用传感器也需要不断更新与改进。温度传感器和风量传感器用在汽车空调系统中，车速传感器用在汽车制动门锁系统中，加速度传感器用在汽车安全气囊系统中，光传感器用在汽车亮度自动控制系统中，超声波传感器与图像传感器用在汽车死角报警系统中。

在未来，汽车智能传感器技术将会继续朝着多功能化、智能化与集成化的方向发展。多功能化指的是传感器可以检测2个以上特性参数与化学参数;集成化指的是利用IC制造技术与精细化加工技术制作出IC智能传感器;智能化指的是汽车智能传感器和集成电路相结合，实现传感器的智能作用，例如数字化信号输出与线性化微处理器补偿等。现如今，人们开发出光纤传感器，其中包含多种类型，这种智能传感器技术灵敏性强、体积小质量轻，可以弯曲，有着良好的绝缘性，在使用中不会受到电磁干扰，在未来可以广泛应用于汽车中。感知层是智能驾驶的核心部分，为获得自动驾驶汽车所处的环境信息，目前的主流解决方案是多传感器的搭配组合。预计我国自动驾驶汽车传感器市场规模到2020年约为230亿元，到2025年约为600亿元。

3 结语

总而言之，随着汽车智能化程度的加深，人们越来越重视汽车的舒适性与安全性，对汽车行驶中系统的可靠性要求不断提高，这将导致汽车智能传感器技术的应用越来越重要，传感器的开发前景也会更加广阔。多功能智能传感器技术的研究将会推动汽车电子技术的发展，该文针对汽车发动机控制系统、汽车底盘控制系统、车身控制系统进行传感器应用分析，并得出有效结论，对未来传感器技术的研究起到推动作用。

参考文献

[1]马瑞林.关于汽车电子技术中的智能传感器技术[J].内燃机与配件，2019（13）：230-231.

[2]张燕霞.汽车电子技术中的智能传感器技术[J].汽车实用技术，2019（9）：205-206.