新型传感器在汽车中的应用

(山东现代学院汽车技术学院 山东 济南 250104)

一、传感器概述

传感器是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器又称“电五官”，在设备运行监测及自动控制中起着关键性的作用。其应用领域涉及通信电子产品、汽车电子产品、机械制造与工业过程控制等多个方面。目前世界上传感器的种类已达到3万余种，传感器市场已持续稳定的速度不断增长，其中传感器市场增长最快的就是汽车市场。世界各国都致力于传感器技术的发展，每年涌现出大量的新型传感器，对各个行业的发展起着重要的促进作用。

二、汽车上的新型传感器

汽车传感器主要用于检测汽车运行中各系统的工作状态，包括水温、油温、进气压力、车速、节气门位置等等，将这些被测量转化为标准电信号并输入车载电脑系统，然后由电脑中内部预先存储的程序进行计算分析，从而判断汽车的运行状态。汽车上的传感器多达200余种，并且随着现代传感技术的不断发展，越来越多的新型传感器应用于汽车上，不断提升汽车的性能和舒适度。

(一)激光传感器用于车辆限高检测

随着现代城市交通的发展，各种交通设施越来越多，给城市发展带来便捷的同时，也导致路网结构复杂，交通安全隐患增加，为此，交通部门采用增设限高标志的方法进行防范，取得了一定的效果，但也出现过超高车辆意外闯杆造成的大型交通事故，因此车辆限高检测系统应运而生。

车辆限高检测系统利用激光传感器检测道路运行状态，测量迅速，同时可以将测量数据上传到网络，结合道路监控系统提供的信息进行分析，作出实时处理。

(二)3D视觉传感器用于“无人驾驶车”

汽车在向自动驾驶、无人驾驶发展的过程中，机器的自动化、智能化程度不断提高，需要完成环境感知、计算分析、控制执行等一系列程序；而首要的就是用汽车的眼睛——视觉传感器去感知周围的环境。常见的视觉传感器主要包括：激光雷达、摄像头、超声波传感器、微波/毫米波雷达、红外传感器等。

2018年上半年，东莞某公司研发的3D视觉传感器成功的落地应用，为自动导引运输车增添了一双智慧的眼睛，使其定位、动作、识别路线、躲避障碍更加精准。3D视觉传感对目前的激光雷达起到很好的辅助作用，可以为自动送货牵引车、无人叉车等提供视觉处理能力，为“无人驾驶车”安上了3D眼睛。

(三)MEMS传感器用于胎压检测

汽车轮胎的胎压过高时，轮胎的抓地力降低，当车辆经过不平坦路面时，轮胎内没有足够空间吸收震动，因此会降低行驶的稳定性和乘坐舒适性，而且悬挂系统的冲击力度加大，会增加事故发生率，据统计，有50%的卡车故障归因于轮胎故障，所以合适的胎压，不仅有助于增加行车舒适性，更是对安全行车的保障，这正是胎压检测的重要性。

近年来，新开发的基于MEMS的压力传感器，具有精密的微控制器，有无线发送器和接收器，非常适合汽车基础设施的通信，外形小巧，有一个双轴加速度计，可测加速度范围较大，可检测车轮移动情况并支持车轮传感器自动定位功能。

三、汽车传感器的发展趋势

由于汽车传感器的重要作用和快速增长的市场需求，世界各国对汽车传感器的的技术研究都非常重视。未来发展的总体趋势是微型化、网络化、多功能化、集成化和智能化。

(一)提升驾乘舒适性

随着现代技术的不断发展，汽车的驾乘舒适性和愉悦性不断提升，除了传统的空调温湿度、车内烟雾检测、车椅调节、底盘调节、车窗调节和承重传感器外，定速巡航、导航、环境感知、车辆防盗、汽车灯光检测等各类新应用大量涌现，直接推动了车速传感器、陀螺仪、罗盘传感器、红外报警传感器、光电池传感器等的发展。这类传感器随着汽车人性化发展需求，具备最大发展潜力。

(二)注重节能减排

发动机的电子控制单元根据传感器提供的信息对发动机的各项工况进行准确控制，可以提高发动机的动力性、可维护性，降低油耗和减轻排放。主要用到的传感器有温度传感器、流量传感器、压力传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、爆震传感器、气体浓度传感器、悬架系统传感器、怠速传感器、轮速传感器、发动机转速传感器和油门踏板位置传感器等。

(三)提升车辆安全性

关系着汽车安全性能的ABS防抱死制动系统、安全气囊系统、先进驾驶辅助系统、胎压监测系统、夜视系统等都使用了大量的汽车传感器，用来采集制动踏板位置、加速度、胎压、碰撞压力等，这类传感器是近年汽车应用领域创新最活跃的部分。