第一节　汽车传感器概述

汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，把汽车运行中各种工况信息转化成电信号输送给中央控制单元，再经过分析和处理传输给执行单元，使汽车发挥最佳性能。

一、汽车传感器的特点

汽车传感器具有以下特点。

①适应性强，耐恶劣环境。汽车行驶环境复杂，有低于-40℃的极寒地区，有超过40℃的酷热地区，也有海拔5000m以上的高原地区，因此，要求汽车传感器具有极强的环境适应性，要能在这些特殊环境下正常工作。另外，汽车传感器还应具有很好的密封性、耐潮湿、抗腐蚀性等。

②抗干扰能力强。汽车传感器除了能够适应外界恶劣环境之外，也要能够抵抗来自汽车内部的各种干扰。例如发动机工作时的高温、汽车行驶时的振动、汽车电源产生的高压电脉冲等，都会对传感器信号产生干扰，汽车传感器必须能够抵抗汽车产生的各种干扰。

③稳定性和可靠性高。汽车传感器特性对汽车电子控制系统有非常大的影响，必须具有高稳定性和高可靠性。

④性价比高，适应大批量生产。随着汽车越来越电子化、智能化、网络化、无人化，汽车所用传感器越来越多，达到数百个，这就要求汽车传感器必须性价比高，否则难以大批量推广使用。

二、汽车传感器的分类

汽车传感器有很多种分类方法，例如有按测量对象划分的，有按工作原理划分的，有按功能划分的，有按使用区域划分的，但目前还没有统一的分类方法。

1.按测量对象划分

汽车传感器按测量对象可以分为温度传感器、压力传感器、流量传感器、气体浓度传感器、位置传感器、转速传感器、加速度传感器、距离传感器等。

（1）温度传感器　温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、环境温度等。

（2）压力传感器　压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机升压比、气缸内压、油压等。

（3）流量传感器　流量传感器主要用于检测发动机空气流量和燃料流量等。

（4）气体浓度传感器　气体浓度传感器主要用于检测车辆内气体和废气排放等。

（5）位置传感器　位置传感器主要用于检测曲轴转角、节气门开度、制动踏板位置、车辆位置等。

（6）转速传感器　转速传感器主要用于检测发动机转速、车轮转速和行驶车速等。

（7）加速度传感器　加速度传感器主要用于测量纵向加速度、横向加速度和垂直加速度等。

（8）距离传感器　距离传感器主要用于测量汽车行驶的距离以及汽车至障碍物之间的距离等。

2.按工作原理划分

汽车传感器按工作原理可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光电式传感器、电化学式传感器等。

（1）电阻式传感器　电阻式传感器是将被测量变化转换成电阻变化的传感器，如空气流量传感器、压力传感器、节气门位置传感器等。

（2）电容式传感器　电容式传感器是将被测量变化转换成电容量变化的传感器，如机油传感器、碰撞传感器、燃油液位传感器等。

（3）电感式传感器　电感式传感器是将被测量变化转换成电感量变化的传感器，如位置传感器、爆震传感器、加速度传感器等。

（4）压电式传感器　压电式传感器是将被测量变化转换成由于材料受机械力产生静电电荷或电压变化的传感器，如进气压力传感器、减振器传感器等。

（5）电磁式传感器　电磁式传感器是指利用磁通量的变化，将被测量在导体中转换成电信号变化的传感器，它利用导体和磁场发生的相对运动而在导体两端输出感应电势，如发动机转速传感器、车轮转速传感器、转向盘转角传感器等。

（6）热电式传感器　热电式传感器是将被测量变化转换成热生电动势变化的传感器，如水温传感器、空气流量传感器、进气温度传感器等。

（7）光电式传感器　光电式传感器是将光通量转换成电量的传感器，如曲轴位置传感器、红外传感器等。

（8）电化学式传感器　电化学式传感器是利用被测量的电化学反应，将其变化转换成电位或者电导率变化的传感器，如氧传感器、湿度传感器等。

3.按功能划分

汽车传感器按功能可以分为汽车控制用传感器和汽车性能检测用传感器。

（1）汽车控制用传感器　汽车控制用传感器又可以分为发动机控制系统用传感器，如流量传感器、压力传感器、气体浓度传感器、温度传感器、爆燃传感器等；底盘控制系统用传感器，如悬架控制用传感器、制动防抱死系统（ABS）传感器、驱动防滑系统（ASR）传感器、稳定性控制系统（ESP）传感器、自适应巡航控制系统传感器、车道偏离报警系统传感器、车道保持辅助系统传感器、汽车并线辅助系统传感器、汽车自动刹车辅助系统传感器、自动泊车辅助系统传感器等；车身控制传感器，如汽车姿态控制传感器、智能空调传感器、安全气囊传感器、汽车自适应前照明系统传感器、汽车夜视辅助系统传感器、汽车平视显示系统传感器等；导航控制用传感器，如微机械陀螺仪、电子罗盘等。汽车控制用传感器，经常一个传感器用于多个控制系统。

（2）汽车性能检测用传感器　汽车性能检测用传感器主要包括汽车动力性能检测传感器、汽车燃料经济性检测传感器、汽车制动性能检测传感器、汽车操纵稳定性检测传感器、汽车行驶平顺性检测传感器、汽车灯光检测传感器、轮胎压力检测传感器等。

4.按使用区域划分

汽车传感器按使用区域可以分为发动机传感器、底盘传感器、车身传感器、电器传感器、导航传感器等。

三、汽车传感器的发展趋势

未来汽车传感器技术研究领域将主要涉及力学传感器技术、影像传感器技术、安全防卫传感器技术、电化学或磁方法传感器技术等。

汽车传感器技术的发展趋势是微型化、多功能化、集成化、智能化、网络化。

（1）微型化　微型传感器具有体积小、成本低、可靠性高等优点，而且它还可以通过微机械加工技术和微米/纳米技术，将微传感器、微执行器以及信号和数据处理装置集成在一个微系统中，以提高系统测试精度，使测量更加精准。

（2）多功能化　多功能化是指一个传感器能检测2个或2个以上的特性参数或者化学参数，从而减少汽车传感器数量，提高系统可靠性。

（3）集成化　集成化是指利用集成电路制造技术和精细加工技术制作成集成式传感器。

（4）智能化　智能化是指传感器与大规模集成电路相结合，带有CPU，具有智能作用，以减少ECU的复杂程度，减少其体积，并降低成本。

（5）网络化　随着汽车智能化和网络化的发展，各种控制系统间的数据通信变得更加频繁，以分布式控制系统为基础构造汽车车载传感器网络是十分必要的，大量数据的快速交换、高可靠性、抗电磁干扰及低成本是车载传感器网络系统的要求。

另外，功能材料对传感器的发展也起着不可替代的作用。随着材料科学的不断进步，在进行各种材料的制造过程中，可以有效地控制其成分，设计出多种应用于传感器的功能材料，有效地降低生产成本。传感器的敏感元件除了由功能材料决定外，加工工艺也对其影响巨大。随着技术的发展，半导体、陶瓷等新型材料广泛应用于传感器的敏感元件，很多现代的制造技术被广泛地引入汽车传感器领域。例如微细加工技术、薄膜技术、离子注入技术等，能制造出可靠性高、体积小、质量轻的微型化敏感元件。汽车传感器必定会朝着安全可靠、微功耗及无源化的方向发展。

智能网联汽车与一般汽车相比，车载传感器数量更多，而且需要更先进的传感器，这些先进传感器主要用于实时性、可靠性非常高的先进驾驶辅助系统。下面主要介绍与智能网联汽车先进驾驶辅助系统密切相关的车轮转速传感器、加速度传感器、微机械陀螺仪、转向盘转角传感器、超声波传感器、激光雷达、毫米波激光雷达、视觉传感器、电子罗盘以及车载传感器网络等。