第六章汽车传感器概述

• 为了使驾驶员能够掌握汽车及各系统的工作情况，在汽 车驾驶室内的仪表板上装有各种指示仪表、指示灯及各种报 警信号装置。
•汽车电子仪表
第六章汽车传感器概述
•(2)语音提示 •(3) 车辆定位与导航
•GPS卫星
•GPS
•汽车导航系统两大功能： •车辆追踪、驾驶指南
•与监控中心进行数据交换
•接收GPS定位信 号
第六章汽车传感器概述
•主动式巡航控制系 • 通过自动控统制制动和加速来保证一定的车距。旧巡航 控制系统只能按设定的车速保持一个速度，而主动巡航控制 统则利用雷达或其他监测设备扮演司机的角色 ，前方慢， 后方也减速。系统自动保持预先设定的与前车的安全距离。
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•丰田PRIUS轿车巡航控制系统
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•(6) 巡航控制 (CC) • CCS可使汽车工作在发动机有利转速范围内，减轻驾驶 员的驾驶操纵劳动强度，提高行驶舒适性的汽车自动行驶装 置。 • 巡航控制系统又称为巡航行驶装置、速度控制系统、自 •动驾驶系统。
•1）车速传感器：专用于CCS的车速传感器一般安装在汽 • 车变速器输出轴上。 •2）节气门传感器：节气门传感器CCS与EFI共用。 •3）节气门控制摇臂传感器：是CCS专用的传感器。其作 • 用是对电控单元提供节气门控制摇臂位置的电信号， • 目前应用较多的是滑线电位计式。
•例 丰田汽车发动机控制系统(TCCS系统)
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•(4) 进气增压控制
•谐振增压控制系统
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• 奔驰SLK（R171）新发动机所采用的进气歧管长度可变 的机构采用了一个控制阀来控制进气管的长度，这是目前主 流的进气歧管长度可变机构的设计。
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•(5) 进气正时控制
•
转换为电量的部分。
•被 测 量：汽车传感器的被测量通常为：力学量、热力
学
•
量和部分化学量、电学量。
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•汽车传感器的被测量
力学量
热力学量
其它
检测量 单 位 检测量 单 位 检测量 单 位
位置或位移 速度 加速度
M 温度 m/s
m/s2 压力
转角或角位移
rad 流量
K 气体成分 mol
• 据统计，目前一般轿车上大约有几十只传感器，高级 轿车有一百多个传感器，而豪华轿车上多达二百余只传感器， 每年全球的车用传感器需求量将达到十多亿只。
• 汽车传感器工作机理通常是利用物理、化学的原理和 效应，如磁电效应 、霍耳效应 、压电效应 、光电效应 、光 敏电阻效应、电致发光 、热电效应 、热电阻效应等
•1) 点火提前角控制 •2) 闭合角控制 •3) 爆燃控制
•EFI与ESA的 •主要传感器：
•空气流量计 •进气温度传感器 •发动机转速传感器 •曲轴位置传感器 •冷却水温传感器 •节气门位置传感器 •爆震传感器 •氧传传感器
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•(3)怠速控制(ISC)
•怠速控制
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•驾驶员气 囊
•PAB： •是乘员气囊
•PSB：安全带预紧装置
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•双气囊系统
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•多气囊系统
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•(2) 防撞系统 •1) 行车防撞控制系统 • 汽车行驶中，当两车的距离小到安全距离时，即自 动 •报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制 汽 •车制动器将汽车停住。
•冷起动 阀
•节气 门
•开关 •空气温度
•传感器
•空气流量 •传感器
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•电子控制点火系统的基本组成
•转 速
•曲轴位 置
•负 荷
•爆 震
•温 度
•信
•CP
号 预
U
•点火线圈
处
理
•I/ O
•I/ O
•点 •火 •控
•火
•A/
•RAM
•制
•花
D •转
•ROM
•装
•塞
•置
换
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•传 •感 •器
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•德尔福(TRW) 77-GHz雷达测距系统 •测距范围：可达150米的, •车速的调节范围：从30km/h到180 km/h。
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•2) 倒车防撞报警系统
•倒车雷达：又称泊车辅助系统，汽车倒车时，显示车后
障
•
碍物的距离，有效地防止倒车事故发生。
•ECU
•喷油器
•气 •油 •泵
•气 油
•消声器
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•例：桑塔纳2000轿车发动机汽油喷射系统
•燃 油 •滤清器
•汽油泵
•燃 油 •分配器
•水 温 •传感器
•氧传感 器•曲轴转
角 •转•传速感传器感器
•油箱
•压力调节器
•电控单
•喷油器
元 •ECU
•油压调节
器
•节气门 •辅助空气 阀
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•第一节 汽车传感器的使用范围
•一、用于汽车指示仪表系 统 •目的：用于了解汽车工作状况。
• 例 车速表及燃油液位指示仪
•车 速表
传感器
•A/
D
•微 •处
•D/
•车速表
A
•油 箱 传感器
•A/
•理 •器
•D/
•燃油液位 指示仪表
D
A
•存储器
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•汽车上常用的仪表有：
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•(3) 前照灯控制
•前照灯的自动开关、自动调光系统、随动转向大灯
• 随动转向大灯 在转向时不断对大 灯进行动态调节， 保持与汽车的当前 行驶方向一致，以 确保对前方道路提 供最佳照明，增强 了黑暗中驾驶的安 全性。
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•4.信息系 统•(1)信息的显示与报警
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•GPS车载定位防盗系统
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•第二节 汽车传感器的分类
•1.国家标准GB7665-87对传感器的定义是： • 能够接受规定的被测量，并按一定的规律转换成输 出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
•敏感元件：传感器中能直接感受或响应被测量的部分。
•转换元件：传感器中能将敏感元件感受的或响应的被测量
•A/D
•转换 器
•传感 器
• 电子控制系统的基本框图
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•三、汽车电子控制系统
•汽车电子控制系统大体可分为如下几个部分： •1. 发动机控制系统； •2. 底盘控制系统； •3. 电子安全系统； •4. 信息通讯系统。
• 其中，前两种系统与汽车的行驶性能有直接关系，而 后两种系统与汽车的安全性、方便性相关。
•可变气门正时
•(VVT, Variable Valve Timing)
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•(6)发动机排放污染控制
•废气再循环控制系统 (EGR)
•传感器 •1. 起动开关 •2. 怠速开 关•3. 曲轴位置传感器 •4. 水温传感器
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•2.底盘控制
•一体化底盘控制系统
•传动控制
•巡航控 制 •系统按 钮
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•3.安全行驶控 制•(1)安全气囊系统 (SRS)
• 安全气囊系统一般由传感器、电控单元(ECU)、气囊 模块 、监控装置、储备电源等组成。
• 传感器包括：碰撞传感器检测汽车的碰撞，安全传感 器防止气囊误胀开。
•传感器
•ECU
•气体发生 器
•气囊
•DAB：
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•自动变速器电子控制系统
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•无级变速 CVT
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•(2) 防抱死制动系统(ABS)
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•(3) 驱动防滑转控制系统(ASR)
• ABS与ASR都是通过控制作用于车轮上的转矩而实现 •滑移率控制。现代车辆ABS/ASR系统将ABS与ASR控制实 •现资源共享、互为补充，形成ABS/ASR综合控制系统。
C 气体浓度 mol
KPa 电流
A
MPa
kg/s m3/s
转速 力
r/min N 真空度 Pa
转矩 爆震
N·m 湿度
Pa
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•1.汽车传感器的分类
•(1)按能量关系分类
•主动型：传感器无需外加输入电源。如：磁电、热电、
•
压电、光电等。
•被动型：传感器需外加输入电源。如：电阻、电容、电
•联 合 •信 息
•中 央 •处理 器ECU
•传
感
•系
统
•制动控制 •驱动控制 •悬架控制 •转向控制 •其它系统
•实现 •车辆动力性 •车辆经济性 •车辆稳定性 •车辆安全性 •车辆操纵性 •车辆舒适性
•其它性能
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•(1) 电控自动变速器(ECT)
•节气门位 •置传感器
•转速传感器
•
感、磁阻、热阻等。
•(2)按信号转换分类 • 非电量转换成另一种非电量，如：弹性敏感元件、气 动传感器
• 非电量转换成电量，如：热电阻、热电偶、压电式。
•ECU
•控制系统
•A/
D
•输
•输
•I/O
•入
•出
•回 •CPU •回
•路 •存储器 •路
•电子燃油喷射 •电子点火控制 •怠速控制 •进气控制 •增压控制 •排放控制 •其它辅助控制 •故障自诊 断
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•发动机控制的子系统
•电控燃油喷射工作演
•空气流量示计 •空气
•节气门体
•控制单 元
•传感 器
•电子控制点火系统(ESA)的框 图
•ECU
•执行 器
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•(1) 电控燃油喷射系统 (EFI) •主要控制项目：
•1) 喷油量控制、 •2) 喷油正时控制 •3) 怠速控制 (ISC) •4) 冷起动喷油控制 •5) 断油控制
•(2) 电控点火系统 (ESA) •主要控制项目：
• 汽车电子控制系统也可以划分为： •1. 传动系统与操纵控制系统； •2. 安全控制系统； •3. 辅助控制系统； •4. 总线控制与车辆局域网系统。
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•1.发动机控制
•传感 •空器气流量计 •发动机转速传感 器 •节气门位置传感 器 •冷却水温传感器 •进气温度传感器 •曲轴位置传感器 •车速传感器 •爆震传感器 •氧传传感器 •启动信号 •空调开关
•轮 速 信 号
•节 气 门 信 号
•制动踏板信 号
•加速踏板信 号
•EC U
•轮缸压力 •调节器
•节气门开度 •调节器
•指示信号
•车 轮 •发动机 •驾驶员
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•(4) 电控动力转向(ECPS)
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•(5) 电控悬架
• 传感器：车身加速度、位移；车速；转角等传感器
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2020/11/28
第六章汽车传感器概述
•概 述
• 汽车传感器是汽车仪表系统和电子控制系统的信息源， 是汽车电子控制系统的关键部件。
• 汽车传感器是汽车电子技术领域研究的核心内容之 • 现一代。汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用 电子控制。电子自动控制的工作要依赖传感器的信息反缋。
•1.工作原理
• 采用超声波测 距，当超声波遇 到障碍物时产生 回波，传感器接 收到回波信号后 经控制器处理， 判断障碍物位置 。
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•2.组成 • 由超声波传感器、电子处理单元、报警装置等组成。
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•超声波传感器（探头）
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•超声波探头安装
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•二、用于汽车电子控制系统
•目的：控制汽车运行状态。
• 汽车电子控制系统主要由传感器、电子控制器(ECU)、 执行机构和程序软件等部分组成，与汽车的机械、动力、安 全等系统配合使用。
•给定值
•
•控制 器
•微型计算机
•D/A •转换器
•执 行
•机 构
•被 控 •被控参数 •对 象
• 车速里程表 • 发动机转速表 • 机油压力表 • 气压力表 • 燃油表 • 冷却液温度表
• 这些仪表通常与 各种信号灯一起安装 在仪表板上，称为组 合仪表。
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•例 老式磁感应式车速里程表 • 由变速器经软轴驱动。
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•仪表驱动软轴
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•例 电子式车速里程表 •组 成 ： 传 感 器 、 信 号 处 理 电 路 、 车 速 表 和 里 程 表。
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(3)电动门窗控制
•驾驶席防夹电动门窗
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•6.安全防盗
• 为了防止驾驶员离开汽车后汽车被盗，汽车上都装有 如下常用安全防盗装置。 • 转向锁、燃油切断装置、蓄电池接线柱断路装置、 点火系统关断装置、电子报警器、机械防盗锁、子控制防 盗系统
•GPS车载定位防盗系统 • GPS车载定位防盗系统能对汽车进行实时监控、自 动实时定位，追踪，车的方向，车的速度，还可wenku.baidu.com对车辆 实时追踪保留车辆三个月行车路线。
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•5.舒适性系统
•(1) 电控自动空调 •汽车空调自动控制系统示意图
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•(2) 电控座椅
该装置是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物，
• 它通过传感器感知乘坐人员的体态，并使座椅状态与之相
• 适应，满足乘客的舒适性要求。
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