汽车传感器系统的发展趋势不仅是传感器将用于何处的风向标

   2022-10-11 工业品商城94
核心提示:因为传感器要面对从未遇到过的恶劣环境,可靠性也是个问题。典型应用是轮胎压力传感(TPS)。美国国家公路交通安全管理局规定,在2006年款中,20%的新车应配备TPS传感器。凌影技术公司传感与控制部门负责人约翰·麦高恩(John McGowan)表示,TPS传感器应该用在“局促、炎热的地方”,而且必须耐用、寿命长。此外,他们应该有一

因为传感器要面对从未遇到过的恶劣环境,可靠性也是个问题。典型应用是轮胎压力传感(TPS)。美国国家公路交通安全管理局规定,在2006年款中,20%的新车应配备TPS传感器。

凌影技术公司传感与控制部门负责人约翰·麦高恩(John McGowan)表示,TPS传感器应该用在“局促、炎热的地方”,而且必须耐用、寿命长。此外,他们应该有一个合理的成本。凌影的工程师们通过将一个用于数据处理和信号调制的CMOS ASIC和一个压电压力测量元件放置在一个公共引线框架中,开发了这样一种传感器。麦高恩说,ASIC夹在两层玻璃之间的“三层硅三明治”结构坚固耐用。

飞思卡尔的亨利还谈到了“媒体兼容性”的问题,其中TPS传感器可能会接触到“有趣的化学物质”,液体可能会溅到车库的轮胎上。这些东西包括:电池溢出的酸、装配润滑剂、灰尘、制造过程中的化学残留物以及充气轮胎中的潮湿空气。

凌影的McGowan认为,将处理功能与传感器集成在一起,可以确保温度补偿、自校正和故障模式检测的准确性。在成本控制方面,可以通过在单个芯片上集成多种功能和特性(与过去使用的分立无源器件的方式相反)和量产来努力。最后,这种智能附加传感器允许较小的CPU从数据操作中解放出来,以实现更快的决策处理。

目前,胎压监测传感器要么作为凸起件安装在轮胎外部,要么固定在轮辋内部。由于这些设备由纽扣电池供电,麦高恩表示,一线供应商追求的是10年的电池寿命。“为了实现这一目标,我们在处理算法中使用车辆信息,并在车辆停止移动时降低采样和传输速率,”他补充道。

将来,压力监测可以通过直接嵌入轮胎结构中的传感器来完成。这些传感器必须由McGowan所谓的“能量收集”技术提供动力,该技术利用轮胎的灵活性来驱动应变设备(压电),为传感器提供能量。这个概念可以扩展,比如用发动机振动作为碰撞传感器的工作能量。另一种方法是通过感应从轮胎外部驱动嵌入式胎压传感器。这里需要注意的事项包括:轮胎轮毂中任何金属天线环对轮胎物理特性的影响。

由Magneti Marelli领导的一个小组开始了围绕“智能轮胎”的初步工作,这超出了简单的压力检测水平。该小组的成果由项目主管Andrea Neponte和战略创新经理Piero De La Pierre在SAE 2005年世界大会(论文2005-01-1481)上发表。轮胎测试不仅会测试压力;内衬上的三轴加速度计也将提供沿三个轴的轮胎力数据、轮胎接触块的尺寸和道路状况(通过振动数据)。

虽然测试中使用了电池来确保通信连接的可靠性,但该团队认为,就传感器所需的功率水平(300毫瓦)而言,应变仪方法无法为应用提供足够的功率。这种轮胎数据系统可用于为汽车底盘控制系统提供信息,或者确定是否需要轮胎或悬架系统维修。

飞思卡尔的肖说,在未来五年,传感器的其他应用可能包括更多基于陀螺仪的设备。这些设备将为滚动稳定性控制和其他轴闭环控制提供角速度数据。这些陀螺仪将基于MEMS,随着产量的增加,MEMS的加工成本会降低。

凌影压力和霍尔效应传感器市场经理Peter Knittl认为,为了增强由安全气囊触发的碰撞传感器的性能,将采用基于压力的设备,而不是目前的G传感器。“这种向‘主动’传感器的转变是由(美国)政府发布的新法令(FMVSS-201)推动的,以防止副作用,”他说。“当结构变形时,G传感器就会触发。但车门内的压力传感器会很快检测到一个声波(大约5到6ms),而G传感器的检测时间是10 ms,“未来的安全气囊系统可能会同时使用这两个传感器,从而增强冗余性。

TI的Poppel说,汽车传感器系统的发展趋势不仅是传感器将用于何处的风向标,还显示了“各种总线系统必须如何协同工作,以及每种总线都致力于哪个应用领域”。

ZMD的库珀表示,他很惊讶为什么单线LIN总线没能在汽车中占据更主导的地位。通常,三线辐射传感器接口仍在使用。或许随着新数字协议的出现,汽车行业没有人愿意冒召回或流血的风险。“因此,经过验证的传统设备将使开发人员感到使用舒适,他们希望能够方便地使用现有设备,”他补充说。“虽然行业趋势可能是数字接口,但他们仍然专注于模拟(三线)输出信号。”

预计在未来五年内,Cooper将拥有更小、更轻、更强大的传感器,但只有少数电子控制单元(ECU)模块可以处理它们。此外,他认为,随着连接的减少(重量更轻),燃油经济性将更高,辐射将更低,并且不需要另一层数据插值,这将有助于促进向数字接口标准基础设施的过渡。

 
 
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