汽車“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據運算中解放出來，以便進行更快的決策處理。
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。這樣一種輪胎數據系統可用于為汽車底盤控制系統提供信息或確定是否需要進行輪胎或懸掛系統服務。
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定性控制及其它軸閉環控制提供角速率數據。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理Peter Knittl認為，要為由氣囊觸發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。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。
汽車傳感器系統的發展趨勢不僅是傳感器將用在哪些地方的風向標，還體現出“各種總線系統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。也許隨著新的數字協議的出現，汽車產業的人士中沒有人想冒召回或其發生流血事故的風險。”所以，經過驗證的傳統器件會讓開發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。“雖然行業走向也許是一種數字接口，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。” (end)
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