智能傳感器技術(shù)在汽車電子技術(shù)的運用研究

蘇志和

(廣州市交通技師學(xué)院，廣東 廣州 510540)

0 引言

汽車行業(yè)發(fā)展迅速，為了更好為人們服務(wù)，汽車設(shè)計以及制造不斷融入新的技術(shù)，提升汽車的性能以及質(zhì)量。汽車在行駛中可能會因為人為、天氣以及汽車自身性能等多種因素出故障，進而產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。智能傳感器的使用提升了危險的感知能力，有效降低了安全事故造成的影響。智能傳感器技術(shù)的應(yīng)用提升了我國汽車行業(yè)的發(fā)展水平，筆者結(jié)合自己的經(jīng)驗以及專業(yè)知識，就智能傳感器在汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究。

1 汽車傳感器的介紹

1.1 傳感器的簡介

傳感器指的是一種能夠感應(yīng)被測量信息，并將這種信息轉(zhuǎn)化成一種表現(xiàn)為特殊規(guī)律的電信號。使用者可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，并且采取措施解決問題。當(dāng)前傳感器主要有三種，動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、舒適調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在汽車制造中大量使用的系統(tǒng)為動力系統(tǒng)。傳感器主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，其具有高靈敏性、強穩(wěn)定性等特點。

1.2 傳感器分類

本文注重研究的是汽車傳感器，因此傳感器介紹也是圍繞汽車展開。傳感器廣泛存在汽車中，普通汽車有幾十個傳感器，汽車的檔次越高傳感器的數(shù)量越多，甚至達到了上百個，不同的傳感器有不同的性能。根據(jù)使用途徑可以分為距離、速度、壓力、溫度等傳感器，傳感器在汽車內(nèi)部各司其職，假使傳感器出現(xiàn)故障都可能會影響汽車性能，因此需要定期對汽車進行維護、檢修，以免發(fā)生故障，影響整體的性能。汽車中的傳感器有壓力傳感器、質(zhì)量流量傳感器、角速度傳感、轉(zhuǎn)速傳感器等等。

2 智能傳感器的優(yōu)點

2.1 精確性高

汽車技術(shù)隨著科技的發(fā)展出現(xiàn)了很大的變化，傳統(tǒng)的傳感器已經(jīng)不能匹配汽車系統(tǒng)，因此需要提升傳感器的性能。智能化傳感性器的精確性是傳統(tǒng)傳感器不能比擬的，通過特定的軟件可以自動修正系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤。智能傳感器可以實現(xiàn)自身性能的監(jiān)控，不需要使用者隨時監(jiān)控汽車的狀況，自動進行誤差補償，提升了傳感器的準(zhǔn)確性。

2.2 智能操控

智能傳感器顧名思義，智能化程度高，當(dāng)前汽車都有行車電腦，行車電腦的作用就是記錄汽車行駛中的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)可以實時檢測汽車的健康狀況。行車電腦通過數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)智能傳感器的工作，控制整個汽車系統(tǒng)的運行。例如汽車的安全囊，一般情況下不會彈出，但是當(dāng)傳感器檢測到車輛的減速度達到某一特定值感應(yīng)到危險時，智能傳感器就會使氣囊彈出，這就是傳感器的智能操控，智能操控使得汽車各個部位都能處于良好狀態(tài)。

2.3 汽車電路集成化

汽車的電路集成化性能高也是智能傳感器發(fā)揮高性能的重要原因之一，現(xiàn)在的汽車多為電子設(shè)備操控汽車，汽車制造需要很多的構(gòu)件，但是汽車的體積是固定的，要想在固定體積內(nèi)容納大量的構(gòu)件就需要實現(xiàn)汽車器件和電路的集成化，以此控制汽車的電子系統(tǒng)，保證汽車始終處于高性能狀態(tài)。

2.4 元件可靠性高

汽車的生產(chǎn)制造需要使用大量的電子元件，不同的電子元件有不同的性能，缺一不可。但是元件在應(yīng)用的過程中對周圍的環(huán)境有較高的要求，如果元件不能適應(yīng)環(huán)境的要求就會產(chǎn)生損耗，進而影響整個系統(tǒng)。智能化傳感器的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)對元器件使用環(huán)境的實時監(jiān)測，環(huán)境發(fā)生變化以及元器件出現(xiàn)故障時能夠發(fā)出預(yù)警，使得元器件時刻保持良好的性能。

2.5 成本控制

現(xiàn)階段，我國汽車行業(yè)中大多使用的還是傳統(tǒng)電子傳感器，智能化傳感器因為出現(xiàn)的時間較晚，發(fā)展歷程短，技術(shù)不夠完善，造價成本較高，導(dǎo)致其還沒有得到大范圍的應(yīng)用，例如當(dāng)前無人駕駛汽車作為汽車研究的重點，沒有得到大規(guī)模發(fā)展的原因之一就是傳感器發(fā)展不完善。但是智能傳感器一旦技術(shù)成熟，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)就能降低生產(chǎn)成本，控制成本獲得較高的經(jīng)濟效益。因此需要技術(shù)人員加強對智能傳感器的研發(fā)，早日實現(xiàn)量化生產(chǎn)，提升汽車行業(yè)的整體智能化水平。

3 智能傳感器技術(shù)在汽車電子技術(shù)的運用

3.1 汽車制動

制動系統(tǒng)作為汽車系統(tǒng)中最重要的組成部分，直接影響汽車行駛的穩(wěn)定性以及安全性，因此在設(shè)計生產(chǎn)的過程中要格外重視汽車的制動系統(tǒng)。常見的汽車主動保護系統(tǒng)有ABS、ASR、EBD等，ABS的作用為緊急剎車中能夠快速停下，還會降低后輪鎖死引發(fā)的甩尾事故。ASR的作用是驅(qū)動防滑，保持車輛啟動以及行駛的穩(wěn)定性。EBD為電子制動力分配系統(tǒng)，其為ABS系統(tǒng)提供了更多的安全防護，能夠在ABS系統(tǒng)發(fā)揮作用前進行制動力分配，以免ABS系統(tǒng)失效導(dǎo)致車輪抱死。系統(tǒng)中智能傳感器可以調(diào)節(jié)汽車各車輪制動力距，減少事故的發(fā)生。

3.2 底盤控制系統(tǒng)

底盤控制系統(tǒng)在中應(yīng)用智能傳感器能夠加強對信號的控制，保持汽車運行的穩(wěn)定性。底盤控制中使用的傳感器主要有以下幾種，線性加速傳感器、角速度傳感器、懸架系統(tǒng)控制傳感器。智能傳感器能夠及時將汽車運行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫熊囯娔X中，通過系統(tǒng)中設(shè)定的參數(shù)分析數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)異常，以此實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，保證使用人員的安全。

3.3 酒精檢測系統(tǒng)

道路交通安全是我們出行時最為關(guān)注的問題，經(jīng)過調(diào)查顯示中國每年有10萬多人死于交通事故，占全球交通事故死亡人數(shù)的1/5，這對社會的發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。部分駕駛員在行駛中不注意自己的行為，醉酒駕駛是導(dǎo)致交通事故多發(fā)并且產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響的原因之一，醉酒駕駛會使得駕駛?cè)藛T神志不清，不能正確辨別路況。智能傳感器的使用可以辨別駕駛員的飲酒量，阻止醉酒人員的違規(guī)駕駛，保障出行安全。

3.4 導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航系統(tǒng)中也會大量應(yīng)用到智能傳感器，隨著道路交通的完善出現(xiàn)了很多新的道路，而且人們的活動范圍不再局限于所在城市，眾多的道路為私家車出現(xiàn)造成了困擾，但是GPS等技術(shù)的使用，使得駕駛員不必費心記憶交通路線。導(dǎo)航控制智能傳感器可以實現(xiàn)對自身以及其他車輛的感知能力，有效減少車輛之間的碰撞發(fā)生。

3.5 安全氣囊

汽車在行駛的過程中會遇見很多的不確定性因素，為了減少不安全因素造成的嚴(yán)重后果，汽車設(shè)計工程師采取了較高的安全設(shè)置，例如上文提到的安全氣囊，氣囊平時并不會主動彈出，只有在碰撞時才會迅速彈出以及駕駛員保護，減少碰撞對頭部產(chǎn)生的巨大力量。通過對電壓以及智能加速傳感器之間的協(xié)調(diào)形成傳感網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控汽車周圍的環(huán)境，當(dāng)發(fā)生危險時及時觸發(fā)氣囊。

3.6 輪胎檢測系統(tǒng)

輪胎的質(zhì)量以及性能也會對駕駛安全造成很大的影響，因為輪胎原因造成的安全事故也不在少數(shù)，一般輪胎的壽命為3年左右，汽車在行駛的過程中輪胎與地面產(chǎn)生摩擦，會降低輪胎的強度，花紋磨損嚴(yán)重還會出現(xiàn)爆胎，嚴(yán)重影響駕駛員的安全。智能傳感器的使用能夠?qū)喬ミM行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)輪胎漏氣以及胎壓不正常等問題，并作出預(yù)警，更好保護駕駛員的安全。

4 智能傳感器的發(fā)展展望

4.1 多功能化

智能傳感器是今后傳感器發(fā)展的主流趨勢，傳感器的工作原理是基于物理、生物等效應(yīng)以及定律進行的，社會進步還會催生很多的新技術(shù)、設(shè)備，新技術(shù)以及新設(shè)備如何在有限的汽車中應(yīng)用，可能會需要傳感器等元件降低數(shù)量以及體積，因此今后傳感器會實現(xiàn)功能的集合，一個傳感器可能會承擔(dān)著很多不同的任務(wù)，具有更多的功能。技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)加強對智能傳感器的研究，不僅要實現(xiàn)技術(shù)的集合，而且要賦予傳感器更多的新性能。

4.2 新材料的開發(fā)

新材料的開發(fā)也是智能傳感器獲得發(fā)展的重要條件，傳統(tǒng)傳感器的制作材料以半導(dǎo)體、陶瓷為主，傳統(tǒng)材料都或多或少地存在一些問題，因此材料研發(fā)人員又探索出了新的材料，例如光導(dǎo)纖維、納米材料、超導(dǎo)材料等，進一步提高了傳感器的感知能力。人工智能技術(shù)的發(fā)展需要更多新材料的支持，獲得更先進的發(fā)展。

4.3 智能化程度提升

智能傳感器技術(shù)應(yīng)用的主要意義就是智能，而且在今后的研發(fā)過程中其智能化程度將會進一步提高。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)為智能技術(shù)提供了更大的發(fā)展空間，傳感器也要加強人工智能技術(shù)的應(yīng)用，處理傳統(tǒng)的感知能力，還應(yīng)當(dāng)有較高的認(rèn)知能力，能夠自動學(xué)習(xí)新技術(shù)，完善自身的能力。

4.4 不同技術(shù)融合

社會處于不斷發(fā)展中，更多的新技術(shù)將會被發(fā)現(xiàn)而且利用。傳感器技術(shù)也不能滿足于現(xiàn)狀，要善于利用新技術(shù)，將不同的技術(shù)融合到傳感器中，賦予傳感器更多新的性能。智能傳感器的使用涉及到不同的學(xué)科，例如微傳感器與微機械、通信、自動控制、人工智能等，在今后的發(fā)展中還需與這些學(xué)科進行更好地融合。

5 結(jié)束語

汽車制造需要很多的部件及系統(tǒng)，尤其是隨著技術(shù)的發(fā)展以及人們需求的提高，汽車的設(shè)計制造將會更加繁瑣。而且為了順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展理念，對汽車的環(huán)保性能要求不斷提升，因此需要汽車技術(shù)獲得更高的發(fā)展。智能化作為社會發(fā)展的新趨勢，汽車智能化水平的提高將會提升汽車駕駛的安全性，但是當(dāng)前智能傳感器在汽車領(lǐng)域中還未實現(xiàn)全面普及，需要技術(shù)人員加強研究以及推廣。本文對智能傳感器技術(shù)在汽車電子技術(shù)的運用研究還存在很大的不足，日后還會繼續(xù)進行研究、分析。