汽車束線輕量化 傳感器助“一臂之力”

　　隨著目前汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車載傳感器技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。從一鍵啟停技術(shù)到雙離合變速箱都采用了大量的車載傳感器，并且傳感器技術(shù)在車輛動力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用也越來越重要。同時，目前汽車越來越高的燃油效率要求以及越來越嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)也起到了推動傳感器技術(shù)、布線技術(shù)以及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)定制推出的作用。

　　汽車設(shè)計工程師們?yōu)榱耸沟闷嚹軌驖M足日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計采用的傳感器能否為其數(shù)字信號控制單元有效地收集到模擬信號，這對其能否達到預(yù)期目標(biāo)起到了至關(guān)重要的作用。其中，以上提到的模擬信號主要是針對來自汽車發(fā)動機的壓力和溫度等信號。

　　通過利用更加精密的傳感器可以大幅提升發(fā)動機的燃油效率并推動變速箱級數(shù)不斷增加。其中，在自動擋汽車中配備一鍵啟停功能離不開傳感器的應(yīng)用。這與手動擋汽車駕駛員選擇合適的換擋齒輪相比，自動擋傳感器技術(shù)更富有挑戰(zhàn)性。

　　塔塔TataElxsi公司的副總裁AnilSondur表示：“通過提高車載傳感器的感應(yīng)靈敏度可以使得整個傳感過程更加順暢。齒輪空檔傳感技術(shù)是一項基于最原始的一鍵啟停系統(tǒng)發(fā)展而來的傳感技術(shù)，該傳感技術(shù)的傳感過程始終未能達到順暢的程度。齒輪空檔傳感技術(shù)的研發(fā)目的就是為了避免車輛在換擋時變速箱出現(xiàn)失速打滑現(xiàn)象。而以上齒輪空檔傳感技術(shù)通過利用功能強大的傳感器可以確保換擋時齒輪能夠到達指定的具體位置避免出現(xiàn)失速打滑現(xiàn)象。”

　　另外，有市場研究報告預(yù)測道應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)中的傳感器將實現(xiàn)大幅的增長。根據(jù)IHS技術(shù)咨詢公司的預(yù)測，到2019年時僅應(yīng)用在汽車內(nèi)燃機上的傳感器的出貨量就將達到13.4億組。而在去年應(yīng)用在汽車內(nèi)燃機上的傳感器的出貨量大約僅為10億組。這其中傳感器的復(fù)合增長率達到了3.6%，比整個汽車銷量的增長率還要略高一點。

　　傳感器在變速箱中的應(yīng)用

　　傳感器技術(shù)對于車輛變速箱技術(shù)的發(fā)展是必不可少的。增加變速箱齒輪級數(shù)以及平順換擋過程均需要更加精密的運動部件，這也就需要更加精密的傳感器來實現(xiàn)運動控制。而傳感器價格的高低同樣會影響變速箱設(shè)計工程師選擇設(shè)計變速箱的最終方案。

　　英飛凌汽車變速箱事業(yè)部負責(zé)人JoeFunyak表示：“目前高端汽車采用的雙離合變速箱采用了更為先進復(fù)雜的控制技術(shù)。其中，控制壓力是通過閉環(huán)的壓力控制器來實現(xiàn)。以上先進的控制技術(shù)更加精確但是其成本也更高。

　　上面采用的壓力控制器成本非常高，并且其每一級齒輪均需要配備一個壓力控制器。但是對于高端汽車而言，100美元的成本提升并不會產(chǎn)生非常大的影響。”

　　通過提升傳感器的精密程度會使得傳感數(shù)據(jù)采集量急劇增加，采用的傳感器數(shù)量越多其數(shù)據(jù)增長速度也越快。因此，在設(shè)計采用傳感器時一般會選擇增配一些8-32位的智能微處理器來降低傳感器的帶寬要求，并為主機分擔(dān)一部分的處理任務(wù)。

　　隨著越來越多的智能傳感器不斷地得以應(yīng)用，車輛的通信技術(shù)也正在發(fā)生變化。數(shù)字化的通信結(jié)構(gòu)使得汽車工程師們可以盡量的減少使用有線通信，并相應(yīng)提高通信能力。

　　來自馬勒動力公司動力總成標(biāo)定和控制部門的經(jīng)理WilliamDavidson表示：“目前符合美國機動車工程師學(xué)會單邊半字節(jié)傳輸協(xié)議 （SingleEdgeNibbleTransmission，SENT）的傳感器開始在市場上大量應(yīng)用，通過采用以上傳感器可以避免采用模擬信號。采用單邊半字節(jié)傳輸協(xié)議的傳感器具有更加優(yōu)質(zhì)可靠的通信質(zhì)量，因此可以實現(xiàn)無線通信。單邊半字節(jié)傳輸協(xié)議還具有更加優(yōu)秀的診斷功能。”

　　傳感器實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸是傳感器其中的一個發(fā)展方向。許多傳感器技術(shù)觀察員還認為，傳感器設(shè)計人員將會不斷提高傳感器組件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，從而降低傳感器的復(fù)雜程度并在傳感器的大批量生產(chǎn)過程中實現(xiàn)收益。

　　半導(dǎo)體公司助力汽車傳感器發(fā)展

　　德州儀器汽車電子系統(tǒng)市場部經(jīng)理PatHunter表示：“目前一臺普通發(fā)動機上將需要大約44個傳感器。并且隨著汽車生產(chǎn)廠商們對發(fā)動機的設(shè)計控制越來越復(fù)雜，未來發(fā)動機上還將采用更多的傳感器。如果能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，那么傳感器的成本將得到大幅降低，并且其可靠性也將大幅提升。”

　　以上提到的傳感器變化都屬于傳感器元器件層面的改進。而目前有部分的廠家開始研究開發(fā)一種可應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)的全新類型的磁傳感器。其中，該磁傳感器最主要的優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)無接觸傳感。

　　來自恩智浦半導(dǎo)體公司汽車與運輸部的市場高級總監(jiān)KlausReinmuth表示：“與傳統(tǒng)的霍爾傳感器系統(tǒng)相比，以上磁傳感器采用了各向異性的磁阻，其具有更高的精度、更出色的線性度，并且其在整個生命周期內(nèi)不受磁場漂移以及磁場變化的影響。對于汽車的動力系統(tǒng)，以上各向異性的磁阻傳感器非常適合應(yīng)用于各種類型的油門以及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中。通過將以上磁傳感器與普通霍爾傳感器集成組裝到一個封裝內(nèi)可以實現(xiàn)雙傳感器系統(tǒng)對冗余性和功能安全性的要求。”

　　由于某些傳感器還可以提高車輛的性能，因此，各個生產(chǎn)廠商開始增加推出一些新的傳感功能。例如，速度傳感器作為車輛動力總成中重要的組成部分，其還可以幫助汽車工程師設(shè)計更加高效的人機界面。

　　英飛凌公司集成傳感器部門的經(jīng)理JamesSterling表示：“速度傳感器測量精度越來越精確，而且其傳感抖動也越來越小。車輛振動抑制功能是一項全新的功能設(shè)計，其采用了速度傳感器，在傳感器探測到振蕩時速度傳感器并不會因此將一個錯誤的信號發(fā)送給控制器，從而起到車輛振動抑制的功能。”