汽車(chē)“智商”提高的背后--傳感器的應用與挑戰
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英飛凌的McGowan表示，將處理功能與傳感器整合在一起，能確保溫度補償、自校正和失效模式檢測等功能的精確性。在成本控制方面，可通過(guò)在單芯片上集成多種功能和特性(與過(guò)去采用的分立無(wú)源器件的方式相反)以及量產(chǎn)來(lái)著(zhù)力。最后，這種智能附屬傳感器允許將更小的中央處理器從數據運算中解放出來(lái)，以便進(jìn)行更快的決策處理。
目前的胎壓監測傳感器不是作為凸起的一塊安裝在胎外就是固定在輪緣的內部。因這些設備是由紐扣電池供電的，McGowan表示，一線(xiàn)供應商追求10年的電池壽命?！盀檫_到此目的，我們在處理算法中使用車(chē)輛信息，在車(chē)停止不動(dòng)時(shí)，降低采樣和傳輸速率，”他補充說(shuō)。
未來(lái)的壓力監測可能由直接嵌入在輪胎構造內的傳感器完成。這些傳感器必須由McGowan稱(chēng)之為的“能量積聚(energy scavenging)”技術(shù)來(lái)供電，這種技術(shù)利用輪胎撓曲性來(lái)驅動(dòng)為傳感器提供能量的應變器件(piezo)。該概念能被擴展，例如，利用引擎震動(dòng)作為碰撞傳感器的工作能量。另一種方法是通過(guò)感應方式從輪胎外對嵌入式胎壓傳感器進(jìn)行驅動(dòng)。這里需關(guān)注的事項包括：輪胎轂內的任何金屬天線(xiàn)環(huán)對輪胎物理特性的影響。
采用QFN封裝的最新雙芯片加速計具有6mm×6mm×1.45mm的裸片堆疊尺寸(右)。
芯片頂部的是加速計核，CMOS控制IC在底部。(頂部)還顯示了QFN傳感器堆疊工藝
雖然測試時(shí)使用了電池以保證通信連接的可靠性，但在傳感器需要的功率級(300毫瓦)方面，該團隊相信應變片方法不能為該應用提供足夠功率。這樣一種輪胎數據系統可用于為汽車(chē)底盤(pán)控制系統提供信息或確定是否需要進(jìn)行輪胎或懸掛系統服務(wù)。
汽車(chē)傳感器展望
未來(lái)五年內，傳感器的其它應用很可能將包括更多的基于陀螺儀的器件，飛思卡爾的Shaw表示。這些器件將為滾動(dòng)穩定性控制及其它軸閉環(huán)控制提供角速率數據。這些陀螺儀將以MEMS為基礎，隨著(zhù)產(chǎn)量的增加，MEMS的加工成本將降下來(lái)。
英飛凌的壓力和霍爾效應傳感器營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Peter Knittl認為，要為由氣囊觸發(fā)的撞擊傳感器增強性能，將會(huì )采用基于壓力的器件而不再是目前使用的G傳感器?！斑@種向‘有源’傳感器的轉變是由(美國)政府為防范側部撞擊而新頒布的法令(FMVSS-201)拉動(dòng)的，”他說(shuō)?！爱斀Y構變形時(shí)，G傳感器將觸發(fā)。但車(chē)門(mén)內的壓力傳感器不久(約5到6ms)將檢測到一個(gè)聲波，而G傳感器的檢測時(shí)間是10ms?！蔽磥?lái)的氣囊系統可能同時(shí)采用這兩種傳感器，從而增強冗余性。
汽車(chē)傳感器系統的發(fā)展趨勢不僅是傳感器將用在哪些地方的風(fēng)向標，還體現出“各種總線(xiàn)系統是如何必須一道工作以及各總線(xiàn)是專(zhuān)門(mén)針對哪個(gè)應用領(lǐng)域的，”TI的Poppel表示。
兩線(xiàn)式還是三線(xiàn)式？
ZMD的Cooper表示，他很驚訝為什么單線(xiàn)式LIN總線(xiàn)尚沒(méi)能在車(chē)內占據更大的主導地位。典型應用仍采用三線(xiàn)式輻射度(radiometric)傳感器接口。也許隨著(zhù)新的數字協(xié)議的出現，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的人士中沒(méi)有人想冒召回或其發(fā)生流血事故的風(fēng)險?！彼?，經(jīng)過(guò)驗證的傳統器件會(huì )讓開(kāi)發(fā)人員用起來(lái)得心應手，并希望能夠方便地使用庫存器件，他接著(zhù)說(shuō)?！半m然行業(yè)走向也許是一種數字接口，他們仍著(zhù)眼于模擬(三線(xiàn))輸出信號?！?
“如今一些汽車(chē)內擁有100多個(gè)ECU，而目標是減少車(chē)內ECU的數量，”TI的Poppel表示?！按a的可重復利用性也將對降低成本有助益。另外，雖然能在手持無(wú)線(xiàn)應用中見(jiàn)到當今領(lǐng)先的技術(shù)，但(因其短暫的設計周期)這些產(chǎn)品并沒(méi)有很長(cháng)的使用周期。另一方面，汽車(chē)畢竟是需要電子提供高質(zhì)量和高可靠性的長(cháng)期使用系統?！?(end)
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