传感器在汽车电子控制系统中的应用

谷彦庆

(枣庄职业学院 新能源与汽车工程系，山东 枣庄 277800)

0 前言

随着人们物质生活水平的提高和出行需求的增加，汽车需求量持续增加。对汽车企业而言，发挥汽车电子技术，加大先进技术的研发和应用，可提升企业的市场竞争力。传感器不仅是一种先进的智能化设备，也是汽车生产制造技术向智能化方向发展的必然产物。因此，汽车制造企业应充分运用传感器技术，提高汽车行驶的安全性与稳定性，最大限度地满足用户需求。

1 汽车电子技术对传感器的要求

在汽车制造行业发展进程中，用户对汽车安全性、舒适性和操控性的要求正在不断提高。电子技术在汽车产业中的普及和应用，不仅满足了用户对汽车驾驶与操控的要求，也提升了汽车行驶安全性能。传感器作为汽车电子技术应用的重要载体，在实际应用中，必须满足以下几方面的要求。

(1)传感器精度必须满足用户使用需求。传感器精度是决定汽车电控技术水平的关键，与汽车控制系统性能的发挥有着密不可分的关系。因此，要求汽车制造企业使用的传感器测量精度误差必须控制在1%以内。如果传感器测量精度不达标，会导致传感器获取的数据信息不准确，进而影响汽车控制系统运行的可靠性，增加交通事故的发生几率。

(2)车用传感器必须具备较强的环境适应能力。汽车在行驶过程中会遭遇不同的环境和天气，特别是在特殊环境与天气条件下，会对汽车的安全行驶造成极为不利的影响。因此，车用传感器必须具备适应不同温度、不同湿度和电磁干扰的能力，确保汽车在任何情况下都保持稳定的运行状态，保证汽车安全行驶不受影响。

(3)车用传感器必须具备稳定和可靠的性能。车用传感器作为现代汽车电子技术发展应用的代表，不仅被广泛应用于汽车电控系统中，而且在车辆行驶过程中，为驾驶人员获取准确的汽车行驶数据提供了技术支持。如果汽车在行驶过程中出现传感器功能不稳定性现象，会使车用传感器获取车辆行驶数据信息的准确性下降，导致交通事故的发生，甚至会危及到驾乘人员的人身安全。

2 汽车电子控制系统中传感器的应用

2.1 汽车发动机传感器的应用

电控汽油喷射系统使用了大量的传感器，这些传感器主要是确保汽车发动机在各种工况下均可实现最佳空燃比运行[1]。当发动机在正常温度与正常转速范围内运行时，电子控制单元(ECU)系统会根据空气流量传感器检测到的发动机进气量及发动机转速，车速传感器会根据检测到的速度信号准确计算出发动机正常运行所需的基本喷油量。进气温度传感器和发动机温度传感器主要检测发动机运行过程中的温度信号。氧传感器为ECU 提供混合气体的空燃比信号，为燃油供给量的修正提供准确的数据，从而提升发动机的动力性与经济性。

电控点火装置也布设有大量的传感器。当发动机运行时，ECU 会按照发动机各缸的点火顺序，通过空气流量传感器、发动机转速传感器、发动机温度传感器、节气门位置传感器、氧传感器和爆燃传感器反馈的信号，综合判断发动机的运行情况，有效控制点火提前角。ECU 系统在发动机运行过程中，可以通过点火时刻闭环控制系统调整发动机点火时间，使点火提前角始终处于最佳状态，确保发动机在启动后可以获得最大的输出功率与扭矩，降低汽车的燃油消耗量，减少汽车尾气排放量。

2.2 汽车底盘控制中传感器的应用

在汽车电控自动变速器中，布设有车速传感器、节气门位置传感器和油温传感器等，确保汽车在行驶过程中始终保持在最佳档位，改善汽车变速器的换档效率，提高汽车行驶安全性与稳定性。在电控自动变速器的运行过程中，车速传感器发挥着控制变速器换档时间的作用。节气门位置传感器则起到了控制变速器换档和锁止变速器档位的作用。自动变速器中的油温传感器通过对自动变速器温度信号的检测，为变速器换档、油压控制及离合器锁定控制提供检测信号。

汽车电控动力转向系统应用了车速传感器，可向ECU 输入信号，确保汽车转向系统的正常运行。在液压动力转向系统中，ECU 通过对液压油流量的控制，为转向系统提供转向助力。在电子控制动力转向系统中，ECU 系统则会根据扭矩传感器的信号确定助力转向的大小与方向，并利用电磁离合器与减速机构，为汽车转向系统提供转向助力。

根据汽车行驶道路路况的不同，汽车电控悬挂系统利用车速传感器、车身高度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器等采集汽车行驶速度、路面情况等汽车运行状态信息，由ECU 处理相关数据，发出调整汽车车身高度、悬架倾斜刚度、减振器阻尼特性等相关指令，再由执行机构根据实际情况调整和优化汽车运行状态，确保在平稳行驶的基础上，提高车辆的驾乘舒适性[2]。

2.3 汽车行驶安全系统中传感器的应用

汽车安全气囊系统主要由安全气囊与预张紧安全带装置构成。汽车在行驶过程中汽车前端发生碰撞时，汽车碰撞传感器与安全传感器能够及时检测出汽车突然减速的信号，并能准确判断出汽车发生碰撞的强度，进而将信号发送至安全气囊控制单元进行计算比对，确定是否弹出安全气囊。汽车安全气囊组件在接到输出指令后，会在收紧安全带的同时，迅速弹出气囊，利用气囊弹出形成的缓冲垫，防止驾乘人员因为车辆发生碰撞受到伤害，达到被动保护驾乘人员的目的。

前照灯自动控制系统主要是利用安装于仪表盘上的日照传感器检测车外光照强弱与明暗变化的程度，自动调整和开关前照灯。汽车在行驶过程中，前照灯的自动开关会根据车外光照的强弱变化趋势自动开启或闭合，保证汽车在行驶过程中的光照强度，提高汽车行驶的安全性。

2.4 电动汽车中电池传感器的应用

新能源汽车作为汽车行业的发展趋势，具有巨大的市场潜力。由于车载蓄电池性能是决定电动汽车行驶里程、安全性与经济性的重要指标，电动汽车普遍采用电池管理系统。电池管理系统应用于电动汽车锂电池的监控、管理和使用等各个环节，确保锂电池安全稳定运行。电动汽车电池管理系统中使用的传感器主要有电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器和位置传感器等[3]。当车载锂电池处于满电状态时，其在汽车运行过程中产生的电流和电压信号较强。当车载锂电池处于亏电状态时，其产生的电流和电压信号则会减弱。因此，汽车企业在设计电动汽车时，通过霍尔传感器、隔离电压传感器、电磁感应电压传感器和光电隔离传感器等各种传感器来采集电池信号，避免车载电池因出现过度充放电而影响电池的使用性能和使用寿命，有效提升了电池的利用率[4]。

3 汽车传感器的设计

3.1 内部电路集成化设计

集成电路技术在汽车生产制造中的应用和推广，实现了汽车内部电路集成化设计的目的，提高了汽车内部空间的利用率。通过汽车内部电路的集成化设计，可以快速有效地采集和处理汽车电路系统的数据信息，优化汽车电路模块，提高汽车电路的综合控制能力，提高汽车的安全行驶性能。

3.2 元器件稳定控制

汽车企业在应用传感器时，必须严格按照汽车安全行驶的要求，从整体上进行设备性能与元器件稳定性的控制，通过对智能传感器电子感应与运行控制系统的优化和完善，有效提升元器件的运行控制效果，确保汽车运行的安全性与稳定性。此外，汽车企业在优化和完善汽车传感器元器件性能时，必须充分重视元器件操作过程与设备参数的优化，提高传感器电子信息处理能力，提升汽车电子控制系统的性能。

3.3 传感器操作控制

汽车在行驶过程中，各个传感器的操作控制水平直接影响汽车运行的安全性与稳定性。因此，汽车企业必须在传感器正常处理和传输汽车运行状态信号的基础上，提高汽车运行稳定性，确保汽车的安全行驶。通过对汽车控制系统和传感器运行控制系统的优化和完善，不仅能满足汽车电子控制的要求，还对汽车行驶舒适性与运行控制效率的提升有着促进作用。比如，在优化汽车空调系统传感器性能时，必须严格按照汽车温度、湿度、气压及风速等传感器参数要求进行设置，才能有效提升汽车行驶的舒适性。在设计车门传感器时，则应通过对车门状态进行电子化控制，保证汽车行驶的安全性，提高汽车安全防护水平，降低交通事故的发生概率。

3.4 多信息融合控制

随着电子技术在现代汽车生产制造中的推广应用，传感器在获取和处理汽车运行状态数据信息时，应借助于汽车电子技术，对各个传感器采集到的数据信息进行整合与处理，在有效提升传感器信息融合的基础上，满足汽车的安全行驶要求。汽车企业在使用汽车电子技术与传感器技术时，应建立完整的传感器多信息融合协同机制，获取汽车在行驶过程中各个阶段的数据信息，并对相关数据信息进行整合与处理，提高汽车电子技术的应用成果。汽车企业还应充分发挥传感器网络化运行控制系统的优势，加强传感器在信号采集环节的管理工作，构建完整的汽车运行状态数据处理机制。此外，汽车企业应利用网络接口等高效处理传感器信息，优化数据传输通道，提高数据信息管理与控制水平，为汽车的安全稳定行驶提供准确无误的数据支持。在使用电子设备时，应合理运用总线传输技术，高效处理各种传感器采集到的数据信息，根据接口参数设定的要求，加强传感器接口传输控制、数据分析、信息处理等环节的管理力度，提高汽车行驶的安全性与稳定性。

4 结语

车载传感器作为现代汽车电子技术的重要组成部分之一，目前各大汽车企业都在对车载传感器进行升级迭代。汽车企业应充分发挥汽车平台信息技术的优势，加大传感器电子控制和机械控制的研发力度，高效处理车载传感器采集的数据信息，促进汽车电子技术综合应用水平的有效提升，推动汽车智能化与信息化发展进程。