传感器在现代汽车中的应用研究
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摘要：当前，汽车电子已成为汽车工业发展的前沿技术，而车用传感器作为汽车电子控制系统的关键部件，是现代汽车发展的主导与核心。文章主要从车用传感器的概念出发，重点分析了车用传感器的国内外发展现状以及在汽车中的具体应用。最后，分析了车用传感器未来的发展趋势。
关键词：现代汽车；传感器；汽车电子控制系统
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0035-02
汽车工业是国家经济发展的重要推动引擎。而新兴的车用电子系统也逐渐代替了传统的机械结构，据预测，未来汽车整车费用的30%将来自电子产品。在汽车电子产品中，传感器已成为关键的基础配套产品，汽车电子化和自动化程度越高，传感器就越显重要。一辆普通轿车上安装的传感器数量为几十到一百，而高级车的传感器则更多。在传感器被广泛应用于现代汽车发展的大背景下，世界各国也都加大了对其资金投入与研发。
1 车用传感器的概述
1.1 车用传感器的概念
车用传感器是一种检测装置，它可以感受到汽车行驶过程中的各种物理信息的变化，如车速、各种介质的温度、发动机转速等，并将这些变换按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信号，以满足信息的传输、处理、显示、存储、记录和控制等要求。使汽车工作在最佳状态，如图1所示：
1.2 车用传感器的特点
汽车电子控制系统的信息检测与传输装置就是众多的汽车传感器，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、有效而准确的监控。由于汽车驾驶环境的差别非常大，这就要求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。
2 车用传感器的发展现状
2.1 国际发展现状
车用传感器和传感技术发展迅速且应用日趋广泛。美国、德国、日本等传统汽车生产大国仍是传感器市场分布最大的地区，而东欧和亚太地区的传感器市场增速最快。现在市场上已有检测磁学量、力学量、热学量等各种微型传感器，使得汽车能得到更多的反馈信息。同时，非接触传感器的发展也较快，如汽车上的雷达和光电传感器等。目前国外在新型传感器技术的研发上处于领先水平，各国在传感器领域的竞争将加快新一代传感器的开发速度和产业化。
2.2 国内发展现状
中国市场是车用传感器发展最为活跃的地区，汽车传感器的销售额也逐年迅猛增长。但由于我国的汽车传感器研究发展起步较晚，没有形成产业化配套体系，只能生产零散的产品，如车速传感器、曲轴位置采用的是电磁式等老式传感器，存在着信号精度、匹配性、低速检测、抗干扰性、耐环境能力差等诸多问题。因此，国内许多传感器厂积极引进外国尤其是欧美国家的先进技术，这些厂商大多采用与国外企业合资的方式来提高产品质量。避免了之前产品质量差、技术含量低和使用寿命短等弊端。
3 传感器在汽车中的具体运用
现代汽车中传感器的数量非常之多，但大致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这四大车用系统中，其中各个系统包含了许多与之相关的传感器。
3.1 汽车发动机控制系统用传感器
汽车的发动机系统是汽车动力的核心部分，它所包含的传感器自然也很多。例如：压力传感器、温度传感器、位置和转速传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等，这些传感器提高了汽车的发动系统运行的效率。它们将检测到的信息通过转换电路反馈给发动机的控制单元，经过计算机处理后发出控制命令给相应部件，实现对发动机系统的控制，如图2所示：
3.2 汽车底盘控制系统用传感器
底盘控制用传感器主要用于控制车身的底盘，保持汽车行驶的平衡，提高汽车的安全性能。底盘控制系统是汽车安稳运行的基石，它主要包括：变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱死系统等。
3.3 汽车车身控制系统用传感器
车身控制用传感器主要为了提高汽车行驶过程的舒适度和可靠性。针对车主对光线、温度和湿度等不同的要求，车身控制用传感器提供了日照传感器、温度传感器、湿度传感器等。另外还有门锁控制中的车速传感器、安全气囊系统中的加速度传感器和保持车距的距离传感器等等，这些传感器的综合运用，使得汽车的设计更加的人性化。
3.4 汽车导航系统用传感器
近年来，基于GPS/GIS（全球定位系统和地理信息系统）的导航系统发展迅速，汽车的制造与生产中也广泛地使用这一导航系统来帮助车主了解行驶过程中道路的概况。导航系统的检测部分也由许多传感器组成，主要有：陀螺仪、罗盘传感器、车速传感器和方向盘转角传感器等。
4 车用传感器的发展趋势
随着汽车传感器在汽车电子控制系统中应用越来越广泛，市场的需求量也越来越大。通过近几年设计特点与制造趋势，不难分析出未来汽车用传感器会朝着智能化、多功能化、微型化等方向发展。（1）智能化是指传感器带有CPU（中央处理器），是微型机与传感器的综合体。利用微型处理器高效率的信息分析与处理优点，可以使得系统在极短的时间内能综合分析工况并给出执行命令。（2）多功能化是将传感器功能复合化。使得一个传感器能够检测到多个物理量，节约了车身空间和材料。（3）微型化是指传感器从半导体集成电路技术发展而来的MEMS（微电子机械系统），微型传感器同时将微米级的敏感元件和数据处理、信号处理器等集成于一块芯片之上，不仅可节约成本，而且还具有体积小、便于封装等特点。
5 结语
现代社会中，随着汽车的日益发展，越来越多的人开始依赖汽车，所以汽车的各方面性能也开始受到越来越多的人的关注。人们不再仅仅满足于现状，对汽车的要求越来越多，例如它的安全性、舒适性、方便性、娱乐性等诸多方面的需求。而这些需求都需要借助众多汽车传感器来实现，它是汽车电子控制系统领域的研究核心。发展至今，传感器已成为汽车不可或缺的一部分，它应用于汽车的各个方面，在汽车控制中占据了举足轻重的地位。可以预见，在新传感器技术的发展之下，传感器在汽车制造产业方面的应用将会越来越广泛。
参考文献
[1] 刘艳玲，韩莉.车用传感器的应用现状与发展趋势[J].现代电子技术， 2008，（5）： 46-50.
[2] ，王晓霞.传感技术在汽车行业的应用[J].内蒙古科技与经济， 2009，（5）：29-32.
作者简介：龙剑（1990-），湖北赤壁人，就读于西南大学工程技术学院自动化专业；龙杰（1992-），湖北赤壁人，就读于西南大学工程技术学院土建类专业。