智能傳感器在汽車電子中的應用

來源：傳感器專家網(wǎng)

近年來，隨著智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化的加速發(fā)展，汽車正在從單一的交通工具向著集休閑、娛樂、辦公等多功能于一體的第三空間轉(zhuǎn)變。

應用智能傳感器可以提升汽車的智能化與自動化水平，除了攝像頭、毫米波雷達和激光雷達這些我們經(jīng)常討論的”當紅辣子雞“，下面我們就談談其它智能傳感器在汽車電子中的應用。

傳感器在汽車電子系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，常用的汽車傳感器有溫度傳感器、空氣流量傳感器以及氧傳感器等，可以全面采集汽車電子系統(tǒng)的各項參數(shù) 。

智能傳感器的出現(xiàn)提升了汽車電子系統(tǒng)的設計水平，實現(xiàn)了汽車電子控制單元的結合。在應用智能傳感器時需要優(yōu)化傳感器的自調(diào)節(jié)性能以及自適應性能，從而滿足汽車電子控制的需求。

相比于傳統(tǒng)的傳感器，智能傳感器中含有微處理機，所以可以對信息進行采集以及處理。?同時，智能傳感器也具有功能多樣、成本低廉等優(yōu)勢。且智能傳感器的精度、可靠性都比較高，所以在航空航天、國防、科技等諸多領域中得到了廣泛應用。

智能傳感器在汽車電子中的應用價值

1　可對汽車狀況進行實時監(jiān)測

在汽車電子系統(tǒng)中應用智能傳感器可以對汽車狀況進行實時監(jiān)測，因此汽車生產(chǎn)企業(yè)應提高對智能傳感器的重視程度，優(yōu)化智能傳感器的工作流程。

第一，參數(shù)設置?。若想保障汽車行駛與汽車停車的安全性，技術人員需要完善汽車電子系統(tǒng)的功能，確保電子系統(tǒng)能夠準確判定周圍的障礙物以及障礙物與汽車之間的距離。為此，在應用智能傳感器時需要科學設置傳感器的參數(shù)，例如障礙物與車尾的距離參數(shù)、障礙物與汽車左右兩側(cè)的距離參數(shù)等。

第二，距離檢測與對比分析。?在停車時，汽車電子系統(tǒng)中的智能傳感器可以自動檢測汽車的安全距離并對距離進行對比分析。如果汽車實際距離與預設參數(shù)存在差異，智能傳感器就會自動報警，如果汽車實際距離符合預設參數(shù)的要求，智能傳感器就不會自動報警。

第三，信息反饋。?智能傳感器可以全面檢測汽車的行駛速度與行駛環(huán)境、分析汽車的安全系數(shù)，從而為駕駛?cè)藛T提供汽車行駛信息，提升汽車行駛的安全系數(shù)，避免駕駛?cè)藛T出現(xiàn)超速等情況。因此，在汽車電子系統(tǒng)中應用智能傳感器可以為駕駛?cè)藛T提供大量精準的信息，使駕駛?cè)藛T根據(jù)提示信息進行安全行駛。

2　可提升汽車性能

應用智能傳感器也可以優(yōu)化汽車性能，提升汽車的整體水平。在運行過程中，智能傳感器可以全面采集汽車信息，分析汽車中的故障，幫助工作人員進行故障維修，所以有利于提升汽車的性能。

汽車電子智能傳感器中的關鍵技術

1　非線性自校正技術

非線性自校正技術屬于精度調(diào)整技術，?可以提升智能傳感器的測量精度，減少智能傳感器中的非線性問題?。之前傳感器當中的電路設計主要應用非線性校正器，優(yōu)化效果甚微。而智能傳感器應用了非線性自校正軟件。在應用智能傳感器時，非線性自校正軟件可以準確處理智能傳感器的各項參數(shù)與電壓常數(shù)并通過相應的算法進行數(shù)據(jù)擬合。但是非線性自校正技術還不夠完善，需要加大技術研究力度。近年來，神經(jīng)網(wǎng)絡技術發(fā)展較快，技術人員可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡技術優(yōu)化非線性自校正技術，從而進一步增強智能傳感器的測量精度。

2　多信息融合技術

汽車電子系統(tǒng)牽涉的物理量較多，所以在應用智能傳感器時需要應用多信息融合技術。技術人員可以利用智能傳感器與相關設備監(jiān)測汽車電子系統(tǒng)，獲取汽車運行數(shù)據(jù)。

但單一傳感器的應用場景比較單一，所以技術人員需要加大對智能傳感器的綜合設計，利用多信息融合技術增強智能傳感器的全面性與綜合性。

在設計過程中，技術人員可以利用多信息融合技術將不同的智能傳感器結合起來，實現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的有效傳輸，從而對汽車運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測 。同時，技術人員需要科學劃分數(shù)據(jù)信息的類型，利用不同的智能傳感器對數(shù)據(jù)信息進行分類整合。

3　網(wǎng)絡化技術

在智能傳感器中應用網(wǎng)絡化技術可以利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理單元優(yōu)化智能傳感器設計。

因此，在設計過程中技術人員應做好信號采集工作，科學構建數(shù)據(jù)處理單元并利用網(wǎng)絡接口進行數(shù)據(jù)處理。技術人員也需要靈活應用嵌入式技術以及 TCP/IP 協(xié)議，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。此外，技術人員也可以利用總線傳輸技術提高數(shù)據(jù)分析效率，使智能傳感器更能滿足汽車電子系統(tǒng)的需求。

智能傳感器在汽車具體十大應用

近年來，智能傳感器在汽車電子系統(tǒng)中的應用范圍越來越廣泛。從實際情況來看，智能傳感器系統(tǒng)主要包括測量探索、分析以及信息發(fā)布這三個階段。

在測量探索階段當中，智能傳感器可以分析和判斷汽車的外部環(huán)境以及障礙物分布情況，并檢測障礙物與汽車之間的距離，在汽車安全行駛中占據(jù)著重要地位。在分析階段，智能傳感器可以對所采集的信息進行分類存儲與處理，并根據(jù)信息處理結果發(fā)送相應的指令。在信息發(fā)布階段，智能傳感器可以根據(jù)指令內(nèi)容進行處理。

1　智能傳感器在自動照明系統(tǒng)中的應用

汽車中的電子式自動照明系統(tǒng)可以提升汽車內(nèi)部的亮度，增強汽車行駛的安全性。

在電子式照明系統(tǒng)中應用智能傳感器可以自動檢測汽車外界光線并根據(jù)外界光線控制照明系統(tǒng)的開關 。即在外界光線不好的情況下，智能傳感器會自動打開照明系統(tǒng)的開關，不需要駕駛?cè)藛T進行操作。?因此，在汽車電子式自動照明系統(tǒng)中應用智能傳感器不僅可以優(yōu)化車輛行駛環(huán)境，也可以減少電能消耗、縮短駕駛?cè)藛T的操作時間。?例如，某汽車品牌在汽車照明系統(tǒng)中應用了電容式接近傳感器，只要駕駛?cè)藛T的手掌靠近傳感器就能自動打開或關閉車內(nèi)的照明系統(tǒng)。

2　智能傳感器在安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)中的應用

從實際情況來看，汽車行駛過程中可能會出現(xiàn)安全事故，所以汽車生產(chǎn)企業(yè)會在汽車中設置安全氣囊，從而保護駕駛?cè)藛T的人身安全。

在安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)中應用智能傳感器可以對電子控制單元進行有效整合，從而優(yōu)化車輛碰撞檢測的效果，確保在車輛出現(xiàn)事故時安全氣囊能夠及時被打開。

因此，在安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)中應用智能傳感器可以完善系統(tǒng)的自動檢測與自動維護功能，增強安全氣囊觸發(fā)的及時性，降低氣囊無法正常使用的幾率。?例如，汽車生產(chǎn)企業(yè)可以在安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)中應用微慣性傳感器或微加速傳感器，從而對系統(tǒng)進行全面監(jiān)控，完善安全氣囊 ECU 的能力。

3　智能傳感器在自動雨刷系統(tǒng)中的應用

汽車行駛環(huán)境較為復雜，如果出現(xiàn)大雨等天氣就會加大駕駛難度。為此，汽車生產(chǎn)汽車會在汽車中設置雨刷器，利用雨刷器減少雨水對視線造成的影響。但在實際應用過程中，雨刷器的擺動也可能會影響到駕駛?cè)藛T的視線，且調(diào)整雨刷器的擺動頻率也會分散駕駛?cè)藛T的精力，可能會引發(fā)安全事故。

而在汽車雨刷系統(tǒng)中應用智能傳感器可以提升雨刷系統(tǒng)的智能化水平，使雨刷器能夠根據(jù)雨水的大小自動調(diào)整擺動頻率。在雨刷系統(tǒng)中應用智能傳感器需要設置發(fā)光二極管，當雨水遮擋住發(fā)光二極管的感光時，雨刷器就會自動調(diào)節(jié)頻率。同時，也可以在雨刷系統(tǒng)中應用紅外線電子雨量傳感器，使雨刷器根據(jù)雨量以及車速進行頻率調(diào)整，增強車輛行駛的安全性。

4　智能傳感器在胎壓監(jiān)測系統(tǒng)中的應用

在高速行駛時，所有的駕駛?cè)藛T都十分擔心汽車出現(xiàn)輪胎故障，且輪胎故障的預防難度較大，一旦出現(xiàn)輪胎故障也會造成嚴重后果。為此，只有保障輪胎的安全才能夠保障車輛行駛的安全性。但很多駕駛?cè)藛T都缺乏檢測意識，不會定期檢測輪胎氣壓，只是通過視覺判斷的方式分析輪胎的氣壓情況，這就很難發(fā)現(xiàn)輪胎中的安全隱患與故障因素。

而在汽車電子系統(tǒng)中設置胎壓監(jiān)測系統(tǒng)可以自動監(jiān)測輪胎氣壓，在胎壓監(jiān)測系統(tǒng)中應用智能傳感器可以優(yōu)化監(jiān)測功能，及時發(fā)現(xiàn)爆胎等輪胎故障。技術人員需要在汽車的輪胎上安裝十分靈敏的智能傳感器，利用智能傳感器自動監(jiān)測輪胎的壓力，并通過無線電信號進行胎壓反饋，以便駕駛?cè)藛T時刻掌握輪胎的氣壓情況 。如果輪胎氣壓存在問題，智能傳感器也會自動報警，可以避免輪胎故障的發(fā)生。

5　智能傳感器在防抱死制動系統(tǒng)中的應用

防抱死制動系統(tǒng)是汽車的關鍵系統(tǒng)，可以分析汽車制動時的輪胎滑動情況，并對車輪的制動力矩進行自動調(diào)節(jié)，避免車輪出現(xiàn)抱死的情況。在汽車防抱死制動系統(tǒng)中應用智能傳感器可以有效控制輪胎的滑動率，縮短汽車的制動距離，增強防抱死制動系統(tǒng)的可操作性。例如，汽車生產(chǎn)企業(yè)可以在汽車防抱死制動系統(tǒng)中應用角速度傳感器，從而控制車輪的角速度，繼而控制汽車的制動油壓，提升汽車行駛的安全系數(shù)。

6　智能傳感器在汽車壓力系統(tǒng)中的應用

在汽車壓力系統(tǒng)中應用智能傳感器可以全面檢測汽車內(nèi)部的管線壓力，并對壓力數(shù)據(jù)進行綜合處理。汽車生產(chǎn)企業(yè)可以在汽車壓力系統(tǒng)中應用液壓式傳感器，充分了解電氣設備的功能并優(yōu)化電力基礎設施，將汽車壓力控制在合理范圍內(nèi)。

7　智能傳感器在汽車底盤操控系統(tǒng)中的應用

在汽車底盤操控系統(tǒng)中應用智能傳感器可以實現(xiàn)汽車內(nèi)部動力系統(tǒng)的自動調(diào)控，也可以根據(jù)汽車運行情況制定調(diào)控方案，從而優(yōu)化汽車設備性能。同時，也可以利用信息技術分析智能傳感器所采集的數(shù)據(jù)，判斷汽車的穩(wěn)定性，保障汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

8　智能傳感器在汽車導航系統(tǒng)中的應用

在 GPS 技術不斷發(fā)展的過程中，汽車導航系統(tǒng)越來越完善。在汽車導航系統(tǒng)中應用智能傳感器可以提升導航系統(tǒng)的性能，完善多媒體設備的功能，從而為駕駛?cè)藛T提供更優(yōu)質(zhì)的導航服務。

9　智能傳感器在汽車發(fā)動機操控系統(tǒng)中的應用

發(fā)動機是汽車的關鍵構成部分，其運行狀態(tài)會影響到汽車的正常駕駛。在汽車發(fā)動機操控系統(tǒng)中應用智能傳感器可以實時監(jiān)控汽車發(fā)動機的運行狀態(tài)，增強汽車發(fā)動機操控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，繼而保障汽車行駛的安全性。

10　智能傳感器在遙感測距系統(tǒng)中的應用

在汽車制造技術水平不斷提升的過程中，汽車遙感傳輸系統(tǒng)在汽車電子中的作用越來越明顯。在汽車中設置遙感傳輸系統(tǒng)不僅可以為駕駛?cè)藛T提供車輛的空間信息，也可以為駕駛?cè)藛T提供車距信息以及倒車信息。

即應用遙感傳輸系統(tǒng)可以自動檢測車輛與車輛之間的實際距離，判斷車輛的安全駕駛范圍，讓駕駛?cè)藛T全面掌握車輛信息。在遙感測距系統(tǒng)中應用智能傳感器可以自動檢測車輛與周圍障礙物之間的距離，并通過聲音等方式提示駕駛?cè)藛T，提升車輛駕駛的信息化水平。

汽車智能傳感器未來的發(fā)展趨勢

1　汽車內(nèi)部電路設計逐漸向集成化方向發(fā)展

汽車內(nèi)部空間相對狹小，但涉及到的電路較多，所以在進行汽車電路設計時技術人員需要利用智能傳感器優(yōu)化設計方案，提升設計質(zhì)量。例如，技術人員可以利用集成化電路設計方案與相應的智能傳感器對電路系統(tǒng)進行整合，完善不同電路系統(tǒng)的功能，提高電路系統(tǒng)的智能化控制水平。

2　汽車元器件逐漸向穩(wěn)定化方向發(fā)展

汽車中的元器件較多，若這些元器件的穩(wěn)定性不符合要求就可能會增加汽車行駛的安全隱患。因此在應用智能傳感器時，技術人員需綜合分析汽車電子的需求，促進元器件向穩(wěn)定化方向發(fā)展。例如，技術人員可以對智能傳感器的相關元器件進行優(yōu)化改造，提升元器件的性能。

3　汽車操作系統(tǒng)逐漸向穩(wěn)定化方向發(fā)展

操作系統(tǒng)在汽車中具有重要意義，技術人員需要利用智能傳感器優(yōu)化操作系統(tǒng)設計，增強操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

結語

汽車智能傳感器研發(fā)周期長、產(chǎn)品附加值高，是實現(xiàn)智能駕駛的核心硬件。而2021年中國汽車市場總銷量為2627.5萬輛、同比增長3.81%，其中乘用車2148.2萬輛、同比增長6.45%，新能源車352.1萬輛、同比增長157.01%。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會預計，2025年中國汽車總銷量有望達到3000萬輛，其中新能源車銷量有望達到900萬輛。自動駕駛的目標驅(qū)動與汽車市場銷量興旺的趨勢使汽車傳感器市場具備放量的先決條件了。

所以我國的科技企業(yè)和汽車生產(chǎn)企業(yè)應提高對智能傳感器的重視程度，不能讓現(xiàn)在新能源車彎道超車的大好局面被傳感器“卡脖子”了!

　　審核編輯：湯梓紅