

車用傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,是汽車電子控制系統(tǒng)的關鍵部件,也是汽車電子技術研究的核心內(nèi)容之一。汽車電子化和自動化程度越高,對傳感器的依賴性就越大,因此,都將車用傳感器技術列為發(fā)展的高。
目前,一輛普通轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器,而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達二百余只。由于車用傳感器在汽車電子控制系統(tǒng)中的重要作用和增長的市場需求,也有力地推動了傳感技術的發(fā)展。未來的車用傳感器技術總的發(fā)展趨勢是無線化、集成化和網(wǎng)絡化。
一、無線化
不久前,摩托羅拉公司的傳感器分部和飛利浦半導體公司推出了安裝在輪胎內(nèi)部的氣壓直接檢測傳感器。盡管這種無線傳感器成本較高,但由于它可以直接檢測輪胎內(nèi)部的空氣壓力和溫度,具有比傳統(tǒng)的間接檢測技術 高的精度,因此,其市場前景仍頗為樂觀。預計到2010年,這種新型無線傳感器的市場需求量將會達到2200萬個。
在汽車工業(yè)界,除輪胎氣壓檢測外,人們對傳感器的無線化還有著很多不同的看法。一些觀察家認為無線傳感器技術還停留在實驗室階段,距離批量生產(chǎn)還很遠。但是在汽車工程,存在著比較迫切無線通信的需求。特別是在發(fā)動機控制方面,線束的大量增加使之變得非常復雜,而采用無線通信則是減少線束及其連接點的途徑。
目前,傳感器的無線化發(fā)展還面臨著一些技術難題。比如在 氣囊系統(tǒng)中,碰撞事故發(fā)生瞬間的幾毫秒內(nèi)會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),目前的無線傳感技術還無法及時、地將數(shù)據(jù)傳送給處理器。應用無線傳感器面臨的另一問題是電源問題,由于汽車具有較長的使用壽命,這就需要不斷為傳感器 換電源,從而增加了汽車使用維護的難度。同樣,前面提到的輪胎氣壓直接檢測傳感器也存在著相同的問題。
雖然車用傳感器的無線化道路還很漫長,但由于無線技術在減輕線束的重量和成本方面具有的優(yōu)勢,因此可以預計,隨著相關技術難題的解決,無線傳感設備 終會取代傳統(tǒng)的傳感器而大量應用于汽車工業(yè)。
二、集成化
與無線化發(fā)展趨勢不同,車用傳感器向集成化方向發(fā)展就存在很小的爭議。所謂集成化是指利用集成電路(IC)制造技術和加工技術制作IC式傳感器。目前的微型傳感器是基于從集成電路技術發(fā)展而來的微機電系統(tǒng)(MEMS),它利用微機械加工技術將微米級的敏感元件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上,具有體積小、價格便宜、便于集成等特點。由于基于MEMS技術的微型傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本及提高其性能方面的優(yōu)勢,它們已開始逐步取代基于傳統(tǒng)機電技術的傳感器。
由于微機電系統(tǒng)和傳統(tǒng)的IC都使用相同的制造技術一一互補氧化膜半導體(CMOS),因此提的途徑就是用電子技術取代機械技術。2002年秋,AnalogDevices公司推出了一種新型陀螺儀,該器件把電子和機械元件放置在一個基底上,而傳統(tǒng)的這類器件都使用兩塊芯片。這樣,就減小了器件的尺寸,這種表面貼裝的器件比以往的同類器件縮小了400~1000倍。
當然,傳感器的單片解決方案并不總是 的途徑,在一些應用當中,采用機械傳感元件反而可以降低成本。前面提到的摩托羅拉公司推出的輪胎氣壓傳感器就由兩個芯片組成,其傳感部件應用了0.8微米MEMS制造技術,處理邏輯、模數(shù)轉(zhuǎn)換和射頻通信功能的集成電路(ASIC)則應用了90納米的制造工藝。這樣的方案與傳統(tǒng)的CMOS制造工序保持兼容,從而可以比較容易地集成新的功能,以滿足降低成本、減小體積的需求。
隨著MEMS制造技術的不斷進步,車用傳感器將會變得體積 小、功能 強、集成度 高。
三、網(wǎng)絡化
在 轎車上通常裝有幾十個微控制器和上百個傳感器。如何以較低的成本把這些傳感器地聯(lián)為一體,為各控制單元提供 、準確的各類數(shù)據(jù),一直是汽車工程師們需要解決的問題。實現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡化是解決這一問題的途徑。
傳感器的網(wǎng)絡化不僅可以提高汽車的性能,還可以帶來其它的益處,如降低燃油消耗。如果將發(fā)動機、變速器和空調(diào)中的傳感器互聯(lián)起來,當發(fā)動機和變速器的傳感器檢測到汽車在急加速時,控制單元就可以暫時關閉空調(diào),從而可以使汽車制造商在不犧牲汽車加速性能的情況下使用 小的發(fā)動機,以達到降低燃油消耗的目的。
為適應汽車網(wǎng)絡控制的需要, 地在各控制系統(tǒng)之間完成交流信息、協(xié)調(diào)控制、共享資源及標準化與通用化,世界各國都在積極努力進行汽車局域網(wǎng)的研究與。網(wǎng)絡標準方面有Bosch公司制定的控制器局域網(wǎng)絡(CAN)協(xié)議和Intel推出的SAEJ18065網(wǎng)絡標準等。同時,為整合各種標準,一份有關汽車網(wǎng)絡的 標準正在 標準化組織起草。
不過,要實現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡化卻不是一件容易的事。控制器局域網(wǎng)CAN和其它類似的網(wǎng)絡都很昂貴,而且目前的傳感器多是輸出模擬信號的低速部件,在將它們連接到網(wǎng)絡之前還 對信號進行數(shù)字化處理,這又需要增加額外的部件。盡管如此,傳感器和控制單元網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢是不可阻擋的。一些觀察家認為,由于成本較低,作為CAN補充的LIN(LocalInterconnectNerwork)標準將會廣泛用于對帶寬要求較低的傳感器,而由Delphi、TRW、Philips等公司的具備容錯能力的Safe-By-Wire高速協(xié)議將會大量地應用于關乎 的電子系統(tǒng)中(如 氣囊等)。
總之,隨著電子技術的發(fā)展和汽車電子控制系統(tǒng)應用的日益廣泛,汽車傳感器市場需求將保持高速增長,無線化、集成化和網(wǎng)絡化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器,成為車用傳感器的主流。