汽车“智商”提高的背后--传感器的应用与挑战

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采用QFN封装的最新双芯片加速计具有6mm×6mm×1.45mm的裸片堆叠尺寸(右)。
芯片顶部的是加速计核，CMOS控制IC在底部。(顶部)还显示了QFN传感器堆叠工艺
由Magneti Marelli领导的一个小组围绕着“智能轮胎“展开了初期的工作，它超越了单纯的压力检测水平。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世界大会上发表(论文2005-01-1481)。轮胎测试将不止测试压力；在内部衬垫上的一个三轴加速计也将提供沿着三个轴的轮胎力数据、轮胎接触块的大小以及路面情况(通过振动数据)。

虽然测试时使用了电池以保证通信连接的可靠性，但在传感器需要的功率级(300毫瓦)方面，该团队相信应变片方法不能为该应用提供足够功率。这样一种轮胎数据系统可用于为汽车底盘控制系统提供信息或确定是否需要进行轮胎或悬挂系统服务。

汽车传感器展望

未来五年内，传感器的其它应用很可能将包括更多的基于陀螺仪的器件，飞思卡尔的Shaw表示。这些器件将为滚动稳定性控制及其它轴闭环控制提供角速率数据。这些陀螺仪将以MEMS为基础，随着产量的增加，MEMS的加工成本将降下来。

英飞凌的压力和霍尔效应传感器营销经理Peter Knittl认为，要为由气囊触发的撞击传感器增强性能，将会采用基于压力的器件而不再是目前使用的G传感器。“这种向‘有源’传感器的转变是由(美国)政府为防范侧部撞击而新颁布的法令(FMVSS-201)拉动的，”他说。“当结构变形时，G传感器将触发。但车门内的压力传感器不久(约5到6ms)将检测到一个声波，而G传感器的检测时间是10ms。”未来的气囊系统可能同时采用这两种传感器，从而增强冗余性。

汽车传感器系统的发展趋势不仅是传感器将用在哪些地方的风向标，还体现出“各种总线系统是如何必须一道工作以及各总线是专门针对哪个应用领域的，”TI的Poppel表示。

两线式还是三线式？

ZMD的Cooper表示，他很惊讶为什么单线式LIN总线尚没能在车内占据更大的主导地位。典型应用仍采用三线式辐射度(radiometric)传感器接口。也许随着新的数字协议的出现，汽车产业的人士中没有人想冒召回或其发生流血事故的风险。”所以，经过验证的传统器件会让开发人员用起来得心应手，并希望能够方便地使用库存器件，他接着说。“虽然行业走向也许是一种数字接口，他们仍着眼于模拟(三线)输出信号。”
Cooper预计未来五年内将出现更小、更轻、处理能力更强的传感器，但只有很少的电子控制单元(ECU)模块处理它们。另外，他认为，随着连线的减少(重量更轻)，燃油经济性将更高，辐射也会更低，并且无需另一层的数据插值(interpolation)，这些将有助于推动向数字接口标准基础设施的转变。

“如今一些汽车内拥有100多个ECU，而目标是减少车内ECU的数量，”TI的Poppel表示。“代码的可重复利用性也将对降低成本有助益。另外，虽然能在手持无线应用中见到当今领先的技术，但(因其短暂的设计周期)这些产品并没有很长的使用周期。另一方面，汽车毕竟是需要电子提供高质量和高可靠性的长期使用系统。” (end)

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