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mems传感器在汽车电子领域的应用
浏览量:2024-11-18 浏览量:247

mems传感器即微机电系统(microelectro mechanical systems,采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。

mems微型传感器应用于汽车安全技术许多领域,在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势,已开始逐渐取代基于传统机电技术的传感器,成为汽车电子的重要构成部分。

 

mems传感器在汽车电子领域的应用主要包括以下方面:

 

发动机管理系统

进气压力监测:mems 压力传感器可实时监测发动机进气系统的压力变化。进气压力是燃烧控制系统的关键信号反馈,通过精确测量进气压力,电子控制单元(ecu)能根据该数据精准地控制喷油嘴的喷油时间和喷油量,确保发动机在不同工况下都能保持理想的空燃比,提高燃油的利用效率,降低油耗,同时减少尾气排放。

涡轮增压压力检测:对于涡轮增压发动机,mems 压力传感器用于监测涡轮增压器产生的增压压力。确保增压压力在发动机可承受的安全范围内,防止压力过高对发动机造成损害,也避免压力过低影响发动机的动力输出。当增压压力异常时,ecu 可以及时调整涡轮增压器的工作状态或发出故障警报。

机油压力监测:监测发动机机油的压力状况,保证发动机内部各部件之间的润滑效果。如果机油压力过低,可能导致发动机零部件磨损加剧;而机油压力过高,则可能会对发动机的密封件等造成损坏。mems 压力传感器能够实时准确地测量机油压力,为发动机的正常运行提供保障。


制动系统

制动压力监测:mems 压力传感器安装在制动系统的管路中,可以实时监测制动液的压力变化。当踩下刹车踏板时,压力传感器迅速感知压力信号,并将其传递给制动控制系统。制动控制系统根据压力信号的大小和变化速度,精确地控制制动液的流量和压力,确保制动系统的制动力稳定可靠,实现快速、有效的制动,提高汽车的制动安全性。

电子驻车系统(epb):在电子驻车系统中,mems 传感器用于检测驻车制动装置的工作状态和受力情况。例如,当驾驶员操作电子驻车按钮时,传感器能够准确地感知驻车制动装置的动作,并将相关信息反馈给车辆的控制系统,确保驻车制动的正常工作,防止车辆在停车时发生溜车等危险情况。

轮胎压力监测系统(tpms

压力实时监测:mems 压力传感器被嵌入到轮胎内部或安装在轮胎气门嘴上,可实时监测轮胎的气压变化。当轮胎压力异常时,传感器会及时向驾驶员发出警告,提醒驾驶员及时调整轮胎气压,避免交通事故的发生。


车身稳定系统

加速度和角速度检测:加速度传感器和角速度传感器(陀螺仪)能够检测车辆的加速度、减速度以及车身的旋转角速度等参数。当车辆在行驶过程中出现急转弯、急加速、急减速等情况时,传感器会将这些信息实时传输给车身稳定控制系统。控制系统根据传感器的信号,判断车辆的行驶状态是否稳定,并通过控制制动系统和发动机输出功率等方式,对车辆的行驶姿态进行调整,确保车辆的稳定性和安全性。

 

悬挂系统

振动监测与反馈:mems 传感器安装在悬挂系统的各个部位,用于测量车辆行驶过程中悬挂系统的振动情况。根据传感器反馈的振动数据,悬挂控制系统可以实时调整悬挂的阻尼系数和弹簧刚度,使悬挂系统能够根据不同的路况和行驶状态自动进行调整,提高车辆的行驶舒适性和操控性。例如,当车辆行驶在颠簸路面时,悬挂系统可以自动增加阻尼系数,减少车身的振动;而在高速行驶时,悬挂系统可以降低弹簧刚度,提高车辆的稳定性。


导航系统

姿态和位置辅助:加速度传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器等 mems 传感器与汽车的导航系统相结合,能够实时监测车辆的位置、速度、方向以及姿态等信息。这些传感器为导航系统提供准确的车辆运动状态数据,帮助导航系统更精确地定位车辆的位置,并根据车辆的行驶方向和速度实时更新导航路线,为驾驶员提供准确的导航信息,提高导航的准确性和可靠性。


安全气囊系统

碰撞检测:加速度传感器是安全气囊系统的关键部件之一。当汽车发生碰撞时,加速度传感器能够迅速感知车辆的加速度变化,并将碰撞信号传递给安全气囊控制系统。控制系统根据传感器的信号判断碰撞的强度和方向,在极短的时间内触发安全气囊膨胀,为驾驶员和乘客提供有效的保护,减轻碰撞对人员的伤害。


无人驾驶技术

环境感知与车辆定位:在无人驾驶汽车中,mems 传感器起着至关重要的作用。例如,激光雷达、毫米波雷达等传感器中通常会集成 mems 技术,用于提高传感器的性能和精度。这些传感器能够实时监测车辆周围的环境,包括障碍物的距离、速度、方向等信息,为无人驾驶汽车的决策系统提供准确的环境感知数据。同时,mems 陀螺仪、加速度传感器等还可以与卫星导航系统相结合,在卫星信号较弱或丢失的情况下,通过惯性导航技术实时推算出车辆的位置和姿态,为无人驾驶汽车提供可靠的定位信息,确保车辆的安全行驶。

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