現(xiàn)代的“汽車”觀念正發(fā)生著巨大的變化,正向著能滿足人類需求的安全、舒適、方便、無(wú)污染的方向發(fā)展。 汽車由人駕駛并在道路上行駛。這樣,人-車-道路三位一體,便構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的、完整的汽車交通系統(tǒng)。為了適應(yīng)現(xiàn)代觀念的要求,就必須使汽車及其使用環(huán)境智能化、高科技化。而高科技對(duì)該系統(tǒng)的支持技術(shù)之一就是傳感器技術(shù)。 汽車所需求的信息都是依靠傳感器來(lái)獲取的。那么,汽車對(duì)信息的需求目前都有哪些呢? 車輛本身所需的信息包括檢測(cè)車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息、檢測(cè)駕駛操縱狀態(tài)所需的信息、車輛控制所需的信息、運(yùn)動(dòng)環(huán)境檢測(cè)所需的信息、異常狀態(tài)監(jiān)控所需的信息等。
1. 車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息: 這類信息包括車速、加速度、回轉(zhuǎn)角速度等參數(shù)。它們不僅是各種車輛控制基礎(chǔ),且對(duì)駕駛員的心理狀態(tài)和駕駛操縱等都有影響,同時(shí)也是駕駛支持系統(tǒng)和各種情報(bào)提供系統(tǒng)的重要組成部分。
2. 駕駛操縱狀態(tài)的信息: 這類信息包括轉(zhuǎn)向、加速、制動(dòng)等參數(shù)。它是檢測(cè)駕駛員操縱意志以及操縱狀態(tài)的重要數(shù)據(jù)。
3. 車輛控制的信息: 其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)的控制、變速器的控制、驅(qū)動(dòng)力矩控制、懸架控制、轉(zhuǎn)向控制等各種參數(shù)。
4. 運(yùn)動(dòng)環(huán)境檢測(cè)的信息: 這里包括行駛環(huán)境識(shí)別、空調(diào)器功效等參數(shù)。
5. 異常狀態(tài)監(jiān)控的信息: 包括單側(cè)車輪制動(dòng)狀態(tài)、燃油殘留量、輪胎氣壓等參數(shù)。 外界傳感器檢測(cè)車輛周圍的其它車輛、步行者、障礙物、路面形狀和路面濕潤(rùn)狀況、氣象、外來(lái)光等各種各樣的信息,通常利用超聲波、電波、光波等進(jìn)行檢測(cè)。其中,檢測(cè)車輛周圍和障礙物的光學(xué)參數(shù)占有極重要位置,它是圖形處理技術(shù)的基礎(chǔ)。 駕駛員處于過(guò)度疲勞、瞌睡、飲酒、急病等狀態(tài)時(shí),危險(xiǎn)時(shí)刻會(huì)隨時(shí)發(fā)生。其中瞌睡直接導(dǎo)致的交通事故比率很高,所以即時(shí)檢測(cè)出駕駛員的異常狀況是非常重要的。通?赏ㄟ^(guò)檢測(cè)駕駛員的腦電波、眼球運(yùn)動(dòng)、皮膚電位、心跳及呼出氣體等方法來(lái)確定駕駛員的生理狀態(tài)。也可通過(guò)駕駛操縱動(dòng)作來(lái)判別。 位置測(cè)量是向車輛提供交通情報(bào)服務(wù)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)。它包括利用車載傳感器測(cè)量絕對(duì)位置和利用激光、超聲波、紅外線等傳感器進(jìn)行近距離的相對(duì)位置測(cè)量,如車間距、與障礙物間距等。
車用傳感器是汽車的重要構(gòu)成。汽車傳感器把汽車運(yùn)行中各種工況信息,如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等,轉(zhuǎn)化成電訊號(hào)輸給計(jì)算機(jī),以便發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。各類傳感器主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、底盤(pán)電子控制系統(tǒng)和車身電子控制系統(tǒng)。
圖表 汽車傳感器示意圖
發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器主要有溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元(ECU)提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息,以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、降低油耗、減少?gòu)U氣排放和進(jìn)行故障檢測(cè)。底盤(pán)控制用傳感器是指用于變速器控制系統(tǒng)的車速傳感器、加速踏板位置傳感器、加速度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器等;懸架控制系統(tǒng)應(yīng)用的傳感器有車速傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器等;動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用的傳感器主要有車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、油壓傳感器等。
車上電子傳感器主要包括里程表傳感器、機(jī)油壓力傳感器、水溫傳感器、空氣流量傳感器、ABS 傳感器、安全氣囊傳感器、氣體濃度傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器等。
圖表 汽車主要傳感器類型
目前,傳感器在汽車上的應(yīng)用及燃料剽余量等有關(guān)參數(shù)的測(cè)量。已不只局限于對(duì)行駛速度、行駛距離、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度以由于汽車交通事故的不斷增多和汽車對(duì)環(huán)境的危害,傳感器在一些新的設(shè)施,如汽車安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置及汽車“黑匣子”等都得到了實(shí)際應(yīng)用?梢灶A(yù)測(cè),隨著汽車電于技術(shù)和汽車安全技術(shù)的發(fā)展,傳感器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更為廣泛。