V dnešní době rychlého technologického rozvoje se auto posouvá směrem k inteligenci a automatizaci. Za touto změnou hrají zásadní roli senzory. Jako „snímací orgán“ motorových vozidel mohou senzory monitorovat provozní stav vozidel, informace o okolním prostředí a provozní záměry řidiče v reálném čase a poskytovat klíčovou datovou podporu pro bezpečný a efektivní provoz vozidel.
Aplikace senzorů v různých systémech auto
Pohonný systém
V systému hnacího ústrojí hrají senzory klíčovou roli pro zajištění efektivního provozu motoru a optimalizaci spotřeby paliva. Snímač průtoku vzduchu je instalován mezi vzduchový filtr a těleso škrticí klapky, přesně měří množství vzduchu vstupujícího do motoru a převádí množství vdechovaného vzduchu na elektrický signál a posílá jej do ECU motoru jako jeden ze základních signálů pro určení množství vstřikovaného paliva, čímž optimalizuje účinnost spalování paliva, zlepšuje výkon a snižuje emise výfukových plynů. Tlakový senzor monitoruje tlak oleje v reálném čase, aby zajistil, že všechny součásti motoru jsou dobře mazány a zabrání se opotřebení způsobenému nedostatečným mazáním. Kromě toho existují snímače teploty vody, snímače teploty oleje, snímače teploty sání, snímače teploty výfukových plynů atd., které převádějí informace o teplotě na elektrické signály pro řízení doby otevření a trvání vstřikovače, což zajišťuje, že motor pracuje ve vhodném teplotním rozsahu. Kyslíkový senzor je instalován na výfukovém potrubí. Tím, že detekuje obsah kyslíku ve výfukových plynech automobilu a poměr vzduch a palivo ve válci, vysílá negativní zpětnovazební signál do systému přívodu paliva, aby korigoval vstřikovací impuls a upravoval poměr vzduchu a paliva-na teoretickou hodnotu, aby bylo dosaženo ideálního účinku čištění výfukových plynů. Snímač klepání je instalován na tělese válce a přivádí signál tlaku ve válci nebo vibrací motoru do ECU. Po zpracování ECU řídí úhel předstihu zážehu, potlačuje výskyt klepání a chrání motor před poškozením.
Podvozkový systém
Senzory v systému podvozku jsou klíčové pro jízdní stabilitu vozidla a bezpečnost jízdy. Snímač rychlosti kol poskytuje klíčová data pro protiblokovací brzdový systém (ABS) a elektronický stabilizační program (ESP), takže vozidlo zůstává stabilní při brzdění a jízdě. Když vozidlo brzdí, snímač rychlosti kola sleduje rychlost kola v reálném čase. Systém ABS na základě těchto údajů určí, zda se kolo chystá zablokovat, a včas upraví brzdný tlak, aby zabránil ztrátě kontroly způsobené zablokováním kola. Systém ESP využívá signály ze snímačů rychlosti kol a snímačů úhlu natočení volantu k určení, zda se vozidlo dostává do smyku nebo mimo kontrolu, a automaticky přibrzďuje odpovídající kola nebo upravuje výstupní točivý moment motoru, aby vozidlo zůstalo stabilní. Snímač úhlu natočení volantu umožňuje vozidlu přesně reagovat na pohyb řidiče a zlepšit kontrolu nad řízením. Je instalován v systému řízení a připojen k volantu nebo hřídeli řízení. V reálném čase monitoruje úhel a směr natočení volantu a přenáší signály do elektronického řídicího systému vozidla, aby systém mohl upravit polohu vozidla za volantem a rozložení výkonu podle úhlu natočení volantu.
Bezpečnostní systém
Bezpečnostní systém je jednou z nejkritičtějších částí vozidla a senzory v něm hrají klíčovou roli. Snímač kolize dokáže rychle zachytit sílu nárazu v okamžiku kolize vozidla, spustí airbag, aby se vysunul a ochránil bezpečnost řidiče a cestujících. Snímač kolize spouště se také nazývá snímač intenzity kolize, který se používá k detekci změny zrychlení během kolize a přenos signálu kolize do ECU airbagu jako spouštěcí signál ECU airbagu; ochranný snímač kolize se také nazývá bezpečnostní snímač kolize, který je zapojen do série se snímačem kolize spouště, aby se zabránilo náhodnému výbuchu airbagu. Předkolizní bezpečnostní systém složený z radarových a kamerových senzorů s milimetrovými{4}}vlnami dokáže v reálném čase sledovat stav vozovky, předem varovat před potenciálními nebezpečími a v případě potřeby dokonce automaticky brzdit, čímž účinně snižuje riziko nehod. Mili Poté, co jsou data obou sloučena, může systém přesněji posoudit stupeň nebezpečí a přijmout odpovídající opatření. Kromě toho jsou k dispozici senzory rozepnutí bezpečnostních pásů a senzory nezavření dveří, které poskytují všestrannou ochranu pro bezpečnost vozidla.
Systém ovládání těla
Senzory v systému ovládání karoserie se používají k monitorování a ovládání různých funkcí karoserie vozidla za účelem zlepšení jízdního komfortu a pohodlí. Například-snímač teploty v autě a venkovní-senzor teploty v autě slouží kabině a klimatizačnímu-systému a poskytují informace o teplotě pro automatický klimatizační-systém, takže klimatizace- může automaticky upravovat účinek chlazení nebo topení podle teploty uvnitř a vně vozu a vytváří tak pro cestující-pohodlné prostředí v autě. Světelný senzor využívá fotoelektrický efekt k převodu změny expozice slunečnímu záření na změnu aktuální hodnoty, která se používá k úpravě jasu obrazovky automobilu, aby řidič mohl jasně vidět informace na obrazovce za různých světelných podmínek. Dešťový senzor používá automatický stěrač k řízení rychlosti otáčení stěrače. Automaticky upravuje pracovní frekvenci stěrače podle množství srážek bez nutnosti ručního ovládání řidičem. Kromě toho existují skleněné snímače hladiny vody v nádrži, snímače hladiny paliva v nádrži, snímače hladiny motorového oleje atd., které v reálném čase sledují hladiny kapalin různých kapalin ve vozidle. Když je hladina kapaliny příliš nízká, řidič je upozorněn, aby ji doplnil včas, aby se předešlo poruše vozidla způsobené nedostatkem kapaliny.
Vývojový trend senzorové techniky
Fůze více-senzorů
Různé typy senzorů, jako jsou kamery, radary a lidary, budou realizovat fúzi dat, aby vozidlům poskytly komplexnější a přesnější informace o vnímání prostředí. Každý senzor má své jedinečné výhody a omezení. Prostřednictvím technologie datové fúze lze plně využít silné stránky každého senzoru k vyrovnání jeho nedostatků. Kamera může například poskytovat bohaté vizuální informace pro identifikaci typu a charakteristik objektů; radar s milimetrovými-vlnami má dobrý detekční výkon za nepříznivých povětrnostních podmínek a dokáže přesně měřit vzdálenost a rychlost cílového objektu; lidar může poskytovat vysoce-přesné trojrozměrné{5}}mapy životního prostředí. Fúze dat z těchto senzorů může učinit vnímání okolního prostředí ve vozidle komplexnějším a přesnějším a zlepšit spolehlivost a bezpečnost systému autonomního řízení. Senzory budou zároveň integrovat inteligentnější algoritmy, budou mít funkce, jako je předběžné zpracování dat, extrakce prvků a rozhodovací analýza, a mohou přímo poskytovat cennější informace řídicímu systému vozidla, snížit závislost vozidla na platformě back-end výpočetní platformy a zlepšit rychlost odezvy systému.
Inteligence a integrace
S neustálým vývojem technologie umělé inteligence budou senzory inteligentnější. Budoucí senzory budou schopny nejen sbírat data, ale také je analyzovat a zpracovávat v reálném čase, rozhodovat se na základě výsledků analýzy a přímo řídit určité funkce vozidla. Inteligentní senzory mohou například automaticky upravovat výstupní výkon motoru, časování řazení převodovky a brzdnou sílu brzdového systému podle stavu jízdy vozidla a informací o okolním prostředí, aby bylo dosaženo inteligentního řízení vozidla. Využitím pokročilé technologie MEMS (mikro{3}}elektromechanického systému) a technologie balení může integrace více funkcí senzoru do jednoho čipu nebo modulu nejen snížit velikost a hmotnost senzoru, snížit náklady, ale také zlepšit spolehlivost a schopnost senzoru bránit -rušení. Například integrace tlakových senzorů, senzorů zrychlení, gyroskopů atd. do jednoho MEMS čipu tvoří multifunkční inerciální měřicí jednotku (IMU), která je široce používána v navigaci vozidel, kontrole stability a dalších systémech.
Vyšší přesnost a spolehlivost
S neustálým vývojem technologie autonomního řízení jsou požadavky na přesnost a spolehlivost snímačů stále vyšší. V budoucnu budou senzory nadále zdokonalovat přesnost a rozlišení měření, aby splňovaly vysoké-požadavky na přesnost systémů autonomního řízení na vnímání prostředí. Například přesnost lidaru se bude nadále zlepšovat a bude schopen přesněji detekovat detaily drobných překážek a objektů; rozlišení a kvalita obrazu kamer se bude také nadále zlepšovat, což umožní algoritmům rozpoznávání obrazu přesněji identifikovat cílové objekty, jako jsou dopravní značky a chodci. Klíčovým faktorem se přitom stane také spolehlivost senzorů. Přijetím redundantního designu, diagnostiky chyb a technologie-odolné vůči chybám je zajištěno, že senzory mohou pracovat stabilně a spolehlivě v různých složitých prostředích a pracovních podmínkách a poskytují ochranu pro bezpečnou jízdu vozidel.
Závěr
Senzory jakožto základní součást inteligentního a automatizovaného vývoje motorových vozidel hrají nepostradatelnou roli ve všech aspektech systému hnacího ústrojí vozidla, systému podvozku, bezpečnostního systému a systému řízení karoserie. S neustálým technologickým pokrokem bude použití senzorů v motorových vozidlech rozsáhlejší a{1}}hloubkové a budoucím vývojovým trendem se stane fúze, inteligence a integrace více senzorů, inteligence a integrace, jakož i vyšší přesnost a spolehlivost.
