传感器助力汽车轻量化 减少线束使用

随着目前汽车技术的不断发展，车载传感器技术的应用也越来越广泛。从一键启停技术到双离合变速箱都采用了大量的车载传感器，并且传感器技术在车辆动力系统中发挥的作用也越来越重要。同时，目前汽车越来越高的燃油效率要求以及越来越严苛的排放标准也起到了推动传感器技术、布线技术以及相应标准定制推出的作用。

汽车设计工程师们为了使得汽车能够满足日益严苛的排放标准，其设计采用的传感器能否为其数字信号控制单元有效地收集到模拟信号，这对其能否达到预期目标起到了至关重要的作用。其中，以上提到的模拟信号主要是针对来自汽车发动机的压力和温度等信号。

通过利用更加精密的传感器可以大幅提升发动机的燃油效率并推动变速箱级数不断增加。其中，在自动挡汽车中配备一键启停功能离不开传感器的应用。这与手动挡汽车驾驶员选择合适的换挡齿轮相比，自动挡传感器技术更富有挑战性。

塔塔Tata Elxsi公司的副总裁Anil Sondur表示：“通过提高车载传感器的感应灵敏度可以使得整个传感过程更加顺畅。齿轮空档传感技术是一项基于最原始的一键启停系统发展而来的传感技术，该传感技术的传感过程始终未能达到顺畅的程度。齿轮空档传感技术的研发目的就是为了避免车辆在换挡时变速箱出现失速打滑现象。而以上齿轮空档传感技术通过利用功能强大的传感器可以确保换挡时齿轮能够到达指定的具体位置避免出现失速打滑现象。”

另外，有市场研究报告预测道应用于汽车动力系统中的传感器将实现大幅的增长。根据IHS技术咨询公司的预测，到2019年时仅应用在汽车内燃机上的传感器的出货量就将达到13.4亿组。而在去年应用在汽车内燃机上的传感器的出货量大约仅为10亿组。这其中传感器的复合增长率达到了3.6%，比整个汽车销量的增长率还要略高一点。

传感器在变速箱中的应用

传感器技术对于车辆变速箱技术的发展是必不可少的。增加变速箱齿轮级数以及平顺换挡过程均需要更加精密的运动部件，这也就需要更加精密的传感器来实现运动控制。而传感器价格的高低同样会影响变速箱设计工程师选择设计变速箱的最终方案。

英飞凌汽车变速箱事业部负责人Joe Funyak表示：“目前高端汽车采用的双离合变速箱采用了更为先进复杂的控制技术。其中，控制压力是通过闭环的压力控制器来实现。以上先进的控制技术更加精确但是其成本也更高。

上面采用的压力控制器成本非常高，并且其每一级齿轮均需要配备一个压力控制器。但是对于高端汽车而言，100美元的成本提升并不会产生非常大的影响。”

通过提升传感器的精密程度会使得传感数据采集量急剧增加，采用的传感器数量越多其数据增长速度也越快。因此，在设计采用传感器时一般会选择增配一些8-32位的智能微处理器来降低传感器的带宽要求，并为主机分担一部分的处理任务。

随着越来越多的智能传感器不断地得以应用，车辆的通信技术也正在发生变化。数字化的通信结构使得汽车工程师们可以尽量的减少使用有线通信，并相应提高通信能力。

来自马勒动力公司动力总成标定和控制部门的经理William Davidson表示：“目前符合美国机动车工程师学会单边半字节传输协议(Single Edge Nibble Transmission，SENT)的传感器开始在市场上大量应用，通过采用以上传感器可以避免采用模拟信号。采用单边半字节传输协议的传感器具有更加优质可靠的通信质量，因此可以实现无线通信。单边半字节传输协议还具有更加优秀的诊断功能。”

传感器实现无线数据传输是传感器其中的一个发展方向。许多传感器技术观察员还认为，传感器设计人员将会不断提高传感器组件的标准化设计，从而降低传感器的复杂程度并在传感器的大批量生产过程中实现收益。

半导体公司助力汽车传感器发展

德州仪器汽车电子系统市场部经理Pat Hunter表示：“目前一台普通发动机上将需要大约44个传感器。并且随着汽车生产厂商们对发动机的设计控制越来越复杂，未来发动机上还将采用更多的传感器。如果能够实现传感器的标准化设计，那么传感器的成本将得到大幅降低，并且其可靠性也将大幅提升。”

以上提到的传感器变化都属于传感器元器件层面的改进。而目前有部分的厂家开始研究开发一种可应用于汽车动力系统的全新类型的磁传感器。其中，该磁传感器最主要的优势就是可以实现无接触传感。

来自恩智浦半导体公司汽车与运输部的市场高级总监Klaus Reinmuth表示：“与传统的霍尔传感器系统相比，以上磁传感器采用了各向异性的磁阻，其具有更高的精度、更出色的线性度，并且其在整个生命周期内不受磁场漂移以及磁场变化的影响。对于汽车的动力系统，以上各向异性的磁阻传感器非常适合应用于各种类型的油门以及废气再循环系统中。通过将以上磁传感器与普通霍尔传感器集成组装到一个封装内可以实现双传感器系统对冗余性和功能安全性的要求。”

由于某些传感器还可以提高车辆的性能，因此，各个生产厂商开始增加推出一些新的传感功能。例如，速度传感器作为车辆动力总成中重要的组成部分，其还可以帮助汽车工程师设计更加高效的人机界面。

英飞凌公司集成传感器部门的经理James Sterling表示：“速度传感器测量精度越来越精确，而且其传感抖动也越来越小。车辆振动抑制功能是一项全新的功能设计，其采用了速度传感器，在传感器探测到振荡时速度传感器并不会因此将一个错误的信号发送给控制器，从而起到车辆振动抑制的功能。”