主頁 > 技術文章 > 汽車傳感器（qì）的應用現狀及（jí）發展趨勢 2024-10-18

汽車傳感器的應用現狀及發展（zhǎn）趨勢

汽車傳感器作為汽車電子控（kòng）製係統的信息源，是汽車電子控製係統的關鍵部件，也是汽車電子技術（shù）領域研究的核心內容之（zhī）一。目（mù）前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百隻傳感器，而豪華轎車上的傳感器數量可多達二百餘隻。
1、汽車傳感器的應用分類：
汽車傳感器在汽車上主要用於發動（dòng）機控製係（xì）統、底盤控製（zhì）係統、車身控（kòng）製係統和導航係統中。它（tā）的應用，大大提高了汽車電子化的程度，增加了汽車駕駛的安全係數。
1.1發動機控製係統用傳（chuán）感器
發動機控製係統用傳感器是整個汽車傳感器的核心，種類很多（duō），包括溫（wēn）度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳（chuán）感器、流量傳感器、氣體（tǐ）濃度傳感器和爆震傳感器等。這（zhè）些傳感器向發動機的電子控製單元（ECU）提供發動機的工作狀況信息，供ECU對發動機工作狀況進行精（jīng）確控製，以提高發動機的動力性、降低油（yóu）耗、減（jiǎn）少（shǎo）廢氣（qì）排放和進行故障檢測。　　
由於發動（dòng）機（jī）工作在高溫(發動機表麵溫度可達150℃、排氣歧管可達650℃)、振動(加速度30g)、衝擊(加速度50g)、潮濕(100RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥汙染（rǎn）的惡劣環境中，因此發動機控製係統用傳感器耐惡劣環境的（de）技術指標要比一般工業用傳感（gǎn）器高1-2個數（shù）量級（jí），其（qí）中最（zuì）關鍵的是測量精度和可靠性。否則，由（yóu）傳感器帶來的（de）測量誤差將最（zuì）終導致發動（dòng）機控製（zhì）係統難以正（zhèng）常工作或產（chǎn）生故障。　　
1.溫度傳感器：　
溫（wēn）度傳感（gǎn）器主要用於檢（jiǎn）測發動機溫度（dù）、吸入氣（qì）體溫度、冷卻水溫（wēn）度、燃油溫度以及催化溫（wēn）度等。溫度用傳感器（qì）有線繞電阻式、熱敏電阻式和（hé）熱偶電阻式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點，其應（yīng）用場合也略有區別。線繞電阻式（shì）溫度傳感器的精度高，但響應特性差；熱敏電阻式溫度傳感器（qì）靈敏度（dù）高，響應（yīng）特（tè）性較好，但（dàn）線性差，適應溫度較低；熱偶電阻式溫度傳感器的精度（dù）高，測量溫度範圍寬，但需要配合放大器和冷（lěng）端處（chù）理一（yī）起使用。　　
已實用化的產品有熱敏電阻式溫度傳感器(通用（yòng）型（xíng）-50℃～130℃，精度1.5，響（xiǎng）應時間10ms；高溫型600℃～1000℃，精度5，響應時間10ms)、鐵氧體式溫度傳感器(ON/OFF型，-40℃～120℃，精度2.0)、金屬或半導（dǎo）體膜空氣溫度傳（chuán）感器（qì）(-40℃～150℃，精度2.0、5，響應（yīng）時間（jiān）20ms)等。　　
2.壓力傳（chuán）感（gǎn）器：　　
壓力傳感器主要用於檢測（cè）氣（qì）缸負壓、大氣壓、渦（wō）輪發動機的升壓比、氣缸內（nèi）壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用於吸氣壓、負壓（yā）、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應用較多（duō）的（de）有電（diàn）容式、壓阻式、差動變壓器（qì）式（LVDT）、表麵彈性波式（SAW）。　　
電（diàn）容式（shì）壓力傳感器主要（yào）用於檢測負壓、液壓、氣壓，測量範圍（wéi）20～100kPa，具有輸入能量高，動態響應特性好、環境適應性好（hǎo）等（děng）特點；壓阻式壓力傳感器受溫度（dù）影響較大，需要另設溫度（dù）補償電路，但適應於大量生產；LVDT式壓（yā）力傳感器有較大的輸出，易於數字輸出，但抗幹擾性差（chà）；SAW式壓力傳感（gǎn）器具有體積（jī）小、質量輕、功耗低、可（kě）靠性高、靈敏度高、分辨（biàn）率高、數字輸出等特點，用於汽車吸氣閥壓（yā）力檢（jiǎn）測，能在高溫下穩定地工作，是一（yī）種較為理想（xiǎng）的傳感器。　　
3.流量傳感器：　　
流量傳感器主要用於發動機空（kōng）氣流量和燃料流量的測量。空氣流量的測量用於發動機（jī）控製係統確定（dìng）燃燒條件、控製空燃比、起動、點火等。空氣流量傳感器有旋轉翼片式（葉（yè）片式）、卡門渦（wō）旋式、熱線式、熱膜式等四種類型。旋（xuán）轉翼片式（葉片式（shì））空氣流量計結構簡單，測量精度較低，測得的空氣流（liú）量需要進行溫度補償；卡門渦旋式空氣流量計無可動部件，反映靈敏，精度較（jiào）高，也（yě）需要進行溫度補償；熱線式空氣流量計測量精度（dù）高，無需溫度補（bǔ）償，但易受氣體脈動（dòng）的影響，易斷絲；熱膜式空氣流量計和熱線式空氣流量計測量原理一樣，但體積少（shǎo），適（shì）合大（dà）批量生產，成本（běn）低。空氣（qì）流量傳感器的主要技術指標為（wéi）：工作範圍（wéi）0.11～103立方米/min，工作溫度-40℃～120℃，精度≤1。　　
燃（rán）料流量傳感器用於檢測燃料流量，主（zhǔ）要有水輪式和循環球式，其動態範（fàn）圍0～60kg/h，工（gōng）作溫度-40℃～120℃，精度±1，響應時間（jiān）小於10ms。　　
4.位置和轉速傳感器：　　
位置和轉速傳感器主要（yào）用（yòng）於檢測曲軸轉角、發動機轉速、節（jiē）氣門的開度、車速（sù）等。目前汽車使用的位置和轉速（sù）傳感器（qì）主要有交流發電機式、磁阻式、霍爾（ěr）效應（yīng）式（shì）、簧片開關式、光學式、半導體磁性晶體管式等，其測量範圍0°～360°，精度±0.5°以下，測彎曲角達±0.1。　　
車速（sù）傳感（gǎn）器（qì）種類繁多，有敏感車輪旋轉的（de）、也有敏感動力傳動軸轉動的，還（hái）有敏感差速從動軸轉動的。當車速高於100km/h時（shí），一般測量方（fāng）法（fǎ）誤差較大，需采用非（fēi）接觸式光電速度傳感器（qì），測速範圍0.5～250km/h，重複精度0.1，距離測量誤差優於0.3。　　
5.氣體濃度傳（chuán）感器　　
氣體濃度傳感器主要用於檢測車體內氣體和（hé）廢氣排（pái）放。其中，最主要的是氧傳感器，實用化的有氧化鋯傳感器(使（shǐ）用溫度-40℃～900℃，精度1)、氧化鋯濃（nóng）差電池型氣體傳感器(使用溫度300℃～800℃)、固體電解質式氧化鋯氣體傳感器(使用溫度0℃～400℃，精度0.5)，另外還有（yǒu）二（èr）氧化鈦氧（yǎng）傳感器。和氧（yǎng）化鋯（gào）傳感器相比，二氧化鈦氧傳（chuán）感器具有（yǒu）結構簡單、輕巧、便宜，且抗鉛（qiān）汙染能力強的特點。　　
6.爆震傳感器：　　
爆震（zhèn）傳感器（qì）用於檢（jiǎn）測發動機的振動，通過（guò）調整點火提前（qián）角控製和（hé）避免發動機發生爆震。可（kě）以通過檢測氣（qì）缸壓力、發動機機體振動和燃燒噪聲等三（sān）種（zhǒng）方法來（lái）檢測爆震。爆震傳感器有磁致伸縮（suō）式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫（wēn）度為-40℃～125℃，頻率範圍為5～10kHz；壓電式爆震傳感器在中心（xīn）頻（pín）率5.417kHz處（chù），其（qí）靈敏度可達200mV/g，在振幅（fú）為0.1g～10g範圍內具（jù）有（yǒu）良好線性（xìng）度。
1.2底盤控製用傳感器
底盤控製用（yòng）傳（chuán）感器是指用於變速器控製係統、懸架控製係統（tǒng）、動力轉向係統、製動防（fáng）抱死係統等底（dǐ）盤控製係統中的傳感器。這些傳感器盡（jìn）管分布在（zài）不同的係統中，但工作（zuò）原理與發動機中相應的傳感器是（shì）相同（tóng）的。而且，隨著汽車電子控（kòng）製係統集成化程度的提高和CAN-BUS技（jì）術的廣泛（fàn）應用，同一傳感器不（bú）僅可以給（gěi）發動機控製係統提供信號，也可為底盤控製係（xì）統提供信號。　　自（zì）動（dòng）變速器係統用傳感器主要有：車速傳感器（qì）、加速踏板（bǎn）位置傳感器、加速度傳感器、節氣門（mén）位（wèi）置傳感（gǎn）器、發動機轉（zhuǎn）速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器等。製動防抱死係統用（yòng）傳感器主要有：輪速傳感器、車速（sù）傳感器；懸架（jià）係統用傳（chuán）感器主要有：車速傳（chuán）感器、節氣門位置傳感器、加速度（dù）傳感器、車身高度傳感器、方向盤轉（zhuǎn）角傳感器等；動力轉向係統用傳感器主要有：車速傳感器、發動機轉（zhuǎn）速傳感器、轉（zhuǎn）矩傳（chuán）感器、油壓傳感器等。
1.3車身控製用（yòng）傳感器
車身控製用傳（chuán）感（gǎn）器主要用於（yú）提高（gāo）汽車的安全性、可*性和舒適性等。由於（yú）其工作條件不象發動（dòng）機和底（dǐ）盤那麽惡劣，一般工業用傳感器稍加改進就（jiù）可以應用。主要（yào）有用於（yú）自動（dòng）空（kōng）調係統的溫度傳感器（qì）、濕度傳感器、風量傳感器、日照傳感器等；用於（yú）安全（quán）氣囊係統中的加（jiā）速度（dù）傳感器；用於門鎖控製中的車速傳（chuán）感器；用於亮（liàng）度自動控製中的光（guāng）傳感器；用於倒車控製（zhì）中的超聲波傳感器或激光傳（chuán）感器；用於保持車（chē）距的距離（lí）傳感器；用於消除駕（jià）駛員盲區的圖象傳感器等（děng）。
1.4導航係統用（yòng）傳感器
隨（suí）著基於GPS/GIS（全球定位係統和地理信（xìn）息係統）的導航係統在汽車上的應用，導航用傳感器這幾年得到迅速發展。導航係統用傳感（gǎn）器主要有：確定汽車行駛方（fāng）向的羅盤傳感器、陀（tuó）螺（luó）儀和車速傳（chuán）感（gǎn）器、方向盤轉角傳感器等。
2、汽車傳感器的發展趨勢：
由（yóu）於汽車傳感器在汽車電（diàn）子控製係統中的重要作用和快速增長的市（shì）場需（xū）求，世界各國對其理論研究、新材料應用和新產品開發都都非常重視。未來的汽車用傳感器技術，總（zǒng）的發展趨勢（shì）是微型化（huà）、多功能化（huà）、集成化和智能化。　
　微型傳感器基於從半導體集成電路技術（shù）發展而來的MEMS(微電子機械係統)，微型傳感器利用微機械加工技術將微米級（jí）的敏感元件、信號處理器、數據處理裝置封裝（zhuāng）在（zài）一快芯片上，由於具有體（tǐ）積小、價格便宜、便於集（jí）成等特點，可以明顯提高係統測試精度。目前該技術（shù）日漸成熟，可以製作各種能敏感和檢測力學（xué）量、磁學量、熱學量、化學（xué）量和生物（wù）量的（de）微（wēi）型傳感器。由（yóu）於基於MEMS技（jì）術的微型傳感器在降低汽車電子係統成本及提高其性能方麵的優（yōu）勢，它們已開始逐步取代基於傳統機電技術的傳感器（qì）。　
　多功能化是指一個（gè）傳感器能檢測2個或者兩個以上的特性參數或者化學參數，從而減少（shǎo）汽車傳感器數量，提高係統（tǒng）可靠性。　
　集成（chéng）化（huà）是指利用IC製造技術和（hé）精細加工技術製作IC式傳感器。
智能化（huà）是（shì）指傳感器與（yǔ）大規模集成電路相結合，帶有CPU，具有智能作用，以減（jiǎn）少ECU的複雜程度，減少其體積，並降低成本。　
　總之（zhī），隨著電子技術的發展和汽車電子控製係統應用的日益廣泛，汽車傳感器市場需求將保持高速增（zēng）長，微（wēi）型化、多功能（néng）化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統的傳感器（qì），成為汽車傳感器的主流。

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