汽車“智商”提高的背后--傳感器的應用與挑戰(zhàn)
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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，可通過在單芯片上集成多種功能和特性(與過去采用的分立無源器件的方式相反)以及量產來著力。最后，這種智能附屬傳感器允許將更小的中央處理器從數(shù)據(jù)運算中解放出來，以便進行更快的決策處理。
目前的胎壓監(jiān)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，一線供應商追求10年的電池壽命。“為達到此目的，我們在處理算法中使用車輛信息，在車停止不動時，降低采樣和傳輸速率，”他補充說。
未來的壓力監(jiān)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稱之為的“能量積聚(energy scavenging)”技術來供電，這種技術利用輪胎撓曲性來驅動為傳感器提供能量的應變器件(piezo)。該概念能被擴展，例如，利用引擎震動作為碰撞傳感器的工作能量。另一種方法是通過感應方式從輪胎外對嵌入式胎壓傳感器進行驅動。這里需關注的事項包括：輪胎轂內的任何金屬天線環(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(shù)據(jù)系統(tǒng)可用于為汽車底盤控制系統(tǒng)提供信息或確定是否需要進行輪胎或懸掛系統(tǒng)服務。
汽車傳感器展望
未來五年內，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。這些器件將為滾動穩(wěn)定性控制及其它軸閉環(huán)控制提供角速率數(shù)據(jù)。這些陀螺儀將以MEMS為基礎，隨著產量的增加，MEMS的加工成本將降下來。
英飛凌的壓力和霍爾效應傳感器營銷經(jīng)理Peter Knittl認為，要為由氣囊觸發(fā)的撞擊傳感器增強性能，將會采用基于壓力的器件而不再是目前使用的G傳感器。“這種向‘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)拉動的，”他說。“當結構變形時，G傳感器將觸發(fā)。但車門內的壓力傳感器不久(約5到6ms)將檢測到一個聲波，而G傳感器的檢測時間是10ms。”未來的氣囊系統(tǒng)可能同時采用這兩種傳感器，從而增強冗余性。
汽車傳感器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢不僅是傳感器將用在哪些地方的風向標，還體現(xiàn)出“各種總線系統(tǒng)是如何必須一道工作以及各總線是專門針對哪個應用領域的，”TI的Poppel表示。
兩線式還是三線式？
ZMD的Cooper表示，他很驚訝為什么單線式LIN總線尚沒能在車內占據(jù)更大的主導地位。典型應用仍采用三線式輻射度(radiometric)傳感器接口。也許隨著新的數(shù)字協(xié)議的出現(xiàn)，汽車產業(yè)的人士中沒有人想冒召回或其發(fā)生流血事故的風險。”所以，經(jīng)過驗證的傳統(tǒng)器件會讓開發(fā)人員用起來得心應手，并希望能夠方便地使用庫存器件，他接著說。“雖然行業(yè)走向也許是一種數(shù)字接口，他們仍著眼于模擬(三線)輸出信號。”
“如今一些汽車內擁有100多個ECU，而目標是減少車內ECU的數(shù)量，”TI的Poppel表示。“代碼的可重復利用性也將對降低成本有助益。另外，雖然能在手持無線應用中見到當今領先的技術，但(因其短暫的設計周期)這些產品并沒有很長的使用周期。另一方面，汽車畢竟是需要電子提供高質量和高可靠性的長期使用系統(tǒng)。” (end)
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