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汽车电子中智能传感器的应用研究

陈贤孝 李建斌 叶信望 薛敏

浙江汉博汽车传感器有限公司,浙江省温州市,325000

摘要: 在汽车电子控制系统中,智能传感器起到信息源的作用,是其中不可缺少的部件。智能传感器可以实时精准地测量温度、压力、位置、转速、加速度、振动等信息,衡量汽车控制系统水平,主要是看内部传感器的安装数量及水平。国产普通家用驾车的传感器安装数量大约近百个,高端轿车甚至可以达到200个以上。本文主要从汽车制动系统、安全气囊系统、胎压监测系统、酒精检测系统等四个方面深入说明并探讨汽车电子中智能传感器的应用实践,以供参考。
关键词: 汽车电子;智能传感器;智能化应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157118
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智能传感器在实际运行阶段,主要是依托外部信息采集装置,对不同操作模式下数据信息对接中潜在的风险因素展开查证,也就是将信号集成与转换所带来的差异化影响。一般来说,传感器多应用在一些敏感装置、转换装置中,然而伴随汽车微电子系统功能的逐步完善,集成系统在实际操作中一点一点覆盖到各种功能部件中,令智能传感器的应用范围越来越大。此外,智能传感器能够基于专家诊断系统、监测系统,动态监控汽车电子系统的运行情况,实现运行程序的自动检测、智能诊断,确保汽车在各种条件下均能高效率地进行信息处理。汽车电子传感器主要有三种类型,即动力系统、安全管理系统、车身舒适系统,其中在汽车中应用最广泛的当属动力系统,能够为行车提供充足的能量支持。

一、汽车制动系统

在现代化汽车中,安全、稳定是最为基本的要求,必须在驾驶过程切实保障驾驶员、乘客的人身及财产安全,而汽车制动系统在此处发挥重要作用。在汽车处于正常行使状态时,一旦发生突发事件需要踩踏刹车的情况下,汽车防抱死制动系统主要作用在于,将车轮、地面之间的滑动率控制在5%-20%,避免车辆因运行速度过快造成侧面甩出的现象【1】

依托汽车防抱死系统,不论在何种地面,均能够让汽车在制动过程中实现车轮制动力矩的自动化调整,使得轮胎与地面间的纵向附着系数达到峰值,减小行车中制动距离,这样就可以让驾驶更加安全稳定,让生命安全多一重保障。汽车防抱死制动系统中所应用到的传感器器,起到检测行车中车轮转速的作用,当车轮滑移率临近20%时采取制动控制,促使汽车的制动性能得到显著增强,让整车始终保持在稳定运行状态【2】。另外,部分汽车还在汽车控制系统中增设了电子刹车自动分配系统,这样一来即使在恶劣气候条件下,驾驶员依旧可以实现安全行车,一些高端汽车针对紧急刹车,在车内安装了辅助系统,该系统可以自动化识别驾驶员的刹车踩踏力度、速度,对紧急刹车性能进行智能化判定,同时有效调控刹车速度、力度,避免或者降低行车中受到紧急刹车影响诱发交通事故的概率。

二、安全气囊系统

汽车安全气囊中所应用到的电子智能传感器,多为微加速传感器、惯性传感器,分布在车内多个方位,建立安全气囊触发系统,不仅可以实时检测车辆周围环境应用情况,一旦车辆遇到强烈碰撞,传感器会向安全气囊发出信号,当达到一定强度时,安全气囊会自动弹开,以保护驾乘人员的重要部位。安全气囊属于一项基础的安全设备,是每台现代化汽车都安全的,安全气囊包含碰撞传感器、碰撞信号处理器、燃爆器、安全气囊本体共同组成。碰撞传感器起到接收碰撞信号的作用,通常安装在汽车保险杠、冷却水箱的周围,如果车辆出现碰撞,碰撞的外力必然会对传感器带来挤压力,此时传感器会将压力信号及时传输给处理器,经过处理器分析,确认碰撞达到临界能量时,变会自动引爆安全气囊【3】。然而,现代化汽车的安全配置普遍比较丰富,外加驾驶员安全意识极强,因此汽车安全气囊系统多数时候处于待命状态,长期未使用无形中增加了安全隐患。伴随汽车自动化技术的持续发展,设计人员对于汽车安全气囊系统自检功能愈加重视,为了保证其可以正常工作,安全气囊电脑必须具备自检能力,不断确认气囊系统性能,并利用汽车动能对安全气囊进行维护,为驾驶员、乘客提供有效的防撞保护。

三、胎压监测系统

汽车在行使过程中,因为速度较快,一旦轮胎发生爆胎、损伤等故障,一定会使得汽车失去平衡,严重威胁到车内乘驾人员的生命安全。因此,良好的轮胎压力是保证驾驶安全的先决条件,然而日常人们在驾车时极少有胎压检测的习惯,或者简单地通过脚踢进行检测,容易掺杂主观臆断,准确性有所不足,无法及时捕捉到轮胎的安全隐患。应用智能传感器建立专门的胎压检测系统,可以依托该系统对轮胎运行情况的信息展开实时收集,倘若轮胎存在异常,系统会自动向驾驶员发出预警,这样就能及时采取解决策略,避免因轮胎故障诱发安全事故【4】。按照系统运行原理,胎压检测系统主要分为直接、间接两种类型,前者需要将智能传感器安装在每一个轮胎上,由传感器负责将检测到的信号,通过高频无线电反馈到中控系统,中控系统则负责分析信号,找出出现漏气、气压过低故障的轮胎,便于驾驶员及时着重检修;后者则侧重于检测轮胎运行状态,将状态数据与标准参数逐项展开比较,确定轮胎压力现状,但是这一系统的不足之处在于,无法同时检测四个轮胎的气压,如果车辆行驶速度超过100km/h,会影响到检测准确性。

四、酒精检测系统

酒精检测系统主要是利用酒精传感器,检查驾驶员是否为酒后驾车,而且伴随我国传感器科技水平的持续提升,酒精传感器的实用性越来越强,检测效果也更加精准可靠。酒精传感器在工作时主要应用到了半导体表面氧化还原反应原理,通过对酒精气体进行收集,依托传感器中的敏感元件阻值,对气体中的酒精含量进行检测,酒精含量越高则检测信号就越大【5】。汽车中的酒精检测系统由酒精传感器、转换电路、信号处理电路等部件构成,安装在方向盘部位,在方向盘上留出一个小孔,便于根据测量元件阻值变化准确判断驾驶员呼出气体的酒精浓度,如果当前车内空气的氧气含量明显上涨,传感器信号会发挥阻抗作用,倘若传感器检测到酒精,汽车的内控部件会与乙醇气体发生反应,导致元件的电阻值有所降低,同时传感器与汽车操控系统紧密连接,能够实现信号锁定,让方向盘、驱动元件等停止运行,在此基础上发布不同等级的安全预警,警示驾驶员的危险行为,从根源处遏制因酒驾、醉驾造成的交通。

结束语:

综上所述,在汽车智能控制系统中,电子传感器主要是将智能执行器、变送器、处理器、处理电路集成到一个芯片器件上,大大增强了逻辑模糊运算、环境主动鉴别、补偿适应环境、自动调整等仿生功能,而且支持对外部数据的动态采集、储存,以及数据互联互通。通过电子传感器在汽车制动系统、安全气囊系统、胎压监测系统、酒精检测系统中的应用,有效保障行车的安全性、可靠性,为驾驶员提供舒适的驾车体验。目前,我国对于汽车电子控制系统的传感器应用技术的研究力度持续加大,力求推动此项技术朝着智能化、微型化、集成化的方向稳健发展,拓展其市场前景。

参考文献:

[1]王丹. 关于智能传感器的汽车电子技术应用研究[J]. 专用汽车,2022,No.305(10):48-50.

[2]许珣. 汽车电子技术中的智能传感器技术探讨[J]. 企业科技与发展,2021,No.480(10):67-69.

[3]王金迪. 探究智能传感器在汽车电子技术中的应用[J]. 内燃机与配件,2021,No.332(08):213-214.

[4]汤云,霍雷刚. 关于现代传感器技术在汽车电子领域的应用研究[J]. 电子世界,2020,No.601(19):90-91.

[5]王日霞. 电子汽车领域中智能传感器的应用研究[J]. 现代信息科技,2020,4(01):50-51.