四川都睿感控科技有限公司

电话:028-87686694

都睿感控欢迎您!—— 传感器专注中国第一

首页 >> 新闻动态 >>行业资讯 >> 智能传感器与现代汽车电子
详细内容

智能传感器与现代汽车电子

 现代汽车电子适用的电子部件到车内电子系统的框架已进入实质上提高的新阶段。其中最有代表性的一个就是智能传感器。

 1 .汽车电子控制和安全系统 

    近年来,我国汽车工业迅速成长,势头迅速增长。因此,有人预测,汽车工业有可能超过it产业,成为中国国民经济最重要的柱产业之一。实际上,汽车产业的成长包括与汽车产业相关的it产业的成长。例如,现在中国汽车产品中电子产品和技术的价值是10 %-15%左右,海外汽车中电子产品和技术的价值平均约22%,中高级车中汽车的电子是30%以上。而且,这个比率还在急速成长,预计马上就会达到50%。

    电子信息技术已成为下一代汽车发展的主要原因,汽车(汽车)的动力性能、操纵性能、安全性能、舒适性能等各方面的改善和提高,依赖于机械系统和构造与电子产品、信息技术的完善协作。汽车工程专家指出,电子技术的发展使汽车产品的概念发生了很大变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的一个原因。但是,除了车内音响、视频设备、车载通信、导航系统、车载办公室系统、网络系统等车内电子设备的本质变化较少之外,现在的汽车电子是适用的电子部件(传感器、致动器、微电路等)进入了一个本质提高的阶段。其中最典型的核心设备之一是智能传感器(智能致动器、智能变送器)。实际上,汽车电子经过几个发展阶段:由个别电子部件构成的电路监视控制,通过电子部件和组件微处理器构成的各自独立的专用、半自动、自动操作系统,到现在的高速总线(现在至少5种以上的总线)。新的汽车电子系统由各个电子控制单元( ECU )构成,可以独立控制,同时可以协调整体动作的最佳状态。例如,为了使发动机处于最佳工作状态,根据吸入气缸空气流量、吸气压的测定,根据水温、空气温度等工作环境参数计算基本喷射量,同时用节气门位置传感器检测节气门开度来决定发动机的动作。该发动机燃料喷射系统和点火综合控制系统与废气排放的监视系统和启动系统等组合,能够构筑使汽车的发动机的动力和转矩最大化,同时使燃料消耗和废气排放最小化的智能系统。

汽车.jpg

    一个关于安全驾驶的例子,为了稳定安全运行仅针对使用轮子操控时,除了大量应用压力传感器,一般搭载制动锁定装置( ABS )外,还增设了包括国产车在内的许多乘用车、电子动力分配系统( EBD ),ABS + EBD最大限度地保障了雨雪天气运转时的稳定性。现在,在国内外的一些汽车中,追加了紧急制动辅助系统( EBA ),在紧急情况下,自动检测驾驶员踩刹车踏板时的速度和力度,判断紧急制动的力度是否足够,根据需要自动增大制动力。EBA的自律动作需要在非常短的时间(例如,100万分之1秒水平)完成。 该系统能够将200 km/h的高速行驶车辆的制动滑行距离缩短至极其宝贵的20 m以上。除了车轮之外,还有监控各个车轮相对于车速的转速,并按车轮平衡良好地分配动力,在坏路条件下确保各车轮间的平衡抓地能力的“电子牵引力控制”( etc )系统等。从上面列举的两个例子可以看出,汽车满足了汽车电子的基本要件。

    1.电子控制系统的动作必须是高速、正确、可靠性高的动作。传感器( +调整电路) +微处理器以及微处理器( +功率放大电路) +执行机构的技术路径不能满足当前汽车的要求。需要通过硬件整合、数据直接交换、电路简单化、智能化,确保控制单元的动作正确性、可靠性、时间。 

    2.现在,大部分汽车的机械结构零件都是由电子装置控制的,但是汽车车体内的空间有限,零件系统的空间更有限。当然,希望电子控制单元与被控制部件紧密结合而一体化。因此设备和电路的微细化集成化是不可避免的道路。

    3.电子控制单元必须达到足够智能化,例,紧急时需要及时且正确的瞬间打开,但由于在极多的时间内气囊处于待机状态,因此气囊的ECU具有自我诊断、自我维护能力,不断确认气囊系统正常工作的可靠性,并确认工作的“万全”。 

    4.汽车的各功能部件各自具有运动、操作特性,另外,在电子产品中多处于非常恶劣的运转环境中,各自不同。动作时的高温、静止待机时的低温、高浓度的油蒸气和活性(毒性)气体、高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子部件和电路需要高稳定性、耐环境性、适应性、补偿调整能力。

    5.与上述要求同样重要,有时作为重要的条件,汽车电子控制单元用的电子部件、模块需要大规模的工业生产,且成本需要降低到能接受的程度。微型传感器和智能传感器就是这个模型。例如,智能加速度传感器不仅能够满足现代汽车的各种要求,而且能够在集成电路的标准硅工艺线上批量生产,生产成本低(几美元至十几美元或十几美元),因此在汽车产业中找到自己最大的应用市场。 

 二、智能传感器:微型传感器与集成电路融合的下一代电子设备。

    微型传感器、智能传感器是近年来急速发展的新技术。在我国的报纸杂志中现在使用的技术名称还有混入,还是大致被称为传感器,或者含含糊糊地汇总到汽车半导体器件中。现介绍一些欧美专业书中常用的技术名词的定义和技术内涵。

    首先,在大多数情况下,本文的所述传感器是指将非电气输入参数转换为电磁信号输出的传感器,和将非电气输入参数转换为电磁信号输出的传感器这3种设备,及将电气信号转换为非电气参数输出的执行器。作为传感器和执行机构都可以使用。即,微型传感器、智能传感器技术特性是微型致动器、微型发送器-传感器(或者致动器、或者变送器)的物理尺寸中的至少一个物理尺寸为亚毫米级以下。微型传感器不是以往传感器的单纯物理缩小产物,而是基于半导体工艺技术的下一代元件,应用新的机理和物理化效果,采用与标准半导体工艺兼容的材料,采用微细加工技术制造。因此,有时也称为硅传感器。可以用同样的定义和技术特征来记述微型执行机构和微型发信器。由2个芯片构成,1个是具有自我检测功能的加速度计单元(微小加速度传感器),另一个是微小传感器和微处理器( MCU )间的接口电路和MCU。这是比较早期( 1996年左右),用于汽车的汽车制动器和悬架系统,微小加速度计具有自我诊断功能,也用于气囊。由此例可知,微型传感器的优点不仅是小型化,而且容易与集成电路组合和批量生产。通过采用这两个解决方案,可以缩短设计周期,降低开发前的小规模试制品的成本。但是,在实际的应用程序和市场上,单芯片的解决方案更优越,生产成本低,应用价值更高。智能传感器、智能执行器、智能变送器-微型传感器(或微型传感器或微型传感器)及其处理设备的一部分或全部,处理电路集成化为一个芯片的设备(例如上述微加速度计的单芯片)。因此,智能传感器具有一定的生物模仿能力,例如模糊逻辑运算、积极识别环境、自我诊断、自我维持等自动调整并补偿适应环境的能力。当然,从批量生产化和制造成本削减的要求出发,智能传感器的设计思想、材料选择、制造工艺必须与集成电路的标准硅平面工艺尽可能一致。 在一个封装中,一个微机压力传感器和模拟用户接口、8位模拟数字转换器( sar )、微处理器(远程控制器69hc08 )、存储器、串行接口( SPI )等集成化为一个芯片。其前端的硅压力传感器是用大容量硅微细加工技术制作的。硅压力传感器的制造工序可以在集成CMOS电路工艺流程前后进行。这种智能压力传感器的技术和市场已经成熟,广泛应用于汽车(汽车)所要求的各种压力测量控制装置,例如各种气压计、喷嘴前汇流板压力、排气管、燃料、轮胎、液压执行机构等。智能压力传感器不仅用于汽车产业,也用于广泛的用途。现在,生产智能压力传感器的厂商很少,市售品种也很多,竞争激化。其结果是,随着智能压力传感器的小型化,控制单元所需的周边连接器和分立部件越来越少,但功能和性能越来越强,生产成本也大幅度降低(现在只需数美元1根)。

    最接近的智能传感器可能是用于拍摄照相机、数码相机、摄像机和手机的CCD图像传感器。这是因为CCD阵列内各硅单元从光变换的电信号非常弱,所以需要直接、及时地移动登录,处理变换为标准图像格式的信号。更加复杂的是,在数码相机和摄像机上搭载的电子光学式防振系统,特别是高端产品的真正光学式防振系统中,实现了中等程度的高焦距( iox )的光学式扩大。其中心是2轴方向或3轴方向的微小加速度计或微小陀螺仪,由此监视主体的振动,换算成透镜的各轴方向的位移量,驱动透镜中的可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路稳定。微系统和MEMS ( micro electro mechanical system ) -微传感器、微电子电路(信号处理、控制电路、通信设备等)、由微执行元件构成三级级级联系统、将集成化为一个芯片的设备称为微系统。 具有机械连动和机械执行机构等微小机械部件的机器称为MEMS。MEMS芯片的左侧显示了制造MEMS芯片所需的基本工艺技术。 右侧有主要的应用领域。MEMS的最佳解决方案是选择与硅工艺兼容的材料和物理效果、设计理念、工艺流程,即传统的标准CMOS工艺和二维、三维微细加工技术的组合方法,显然也包括微机器结构体的制作。微型传感器在逻辑上发展的是智能传感器,智能传感器自然发展的是微型系统和MEMS,MEMS的进一步发展是能够自主接收、识别、独立、正确地动作外部信号和指令的微型机器。现在开发成功,现有市售产品MEMS品种多,涵盖了广泛的领域。包括全光通信和全光计算机的主要部件之一的二维、三维MEMS光开关。通过控制芯片上的微镜阵列实现光输入输出的交叉连接。 这是目前全光开关技术的最佳解决方案。市场上可获得的MEMS光开关到达1296路,开关切换时间约为20 ms。微机器(也称为纳米机器)还处于开发试验阶段,出现了很多有名的纳米发动机、微型昆虫、直升机、潜水艇等重要的研究室产品。技术产业界认为,这些开发的成功和实用化对工业技术和生活质量有很大影响。


最新评论
请先登录才能进行回复登录

CULTURE MEDIA

Copyright  2014-2025,All rights reserved

网站导航

腾讯qq

新浪微博

腾讯微信

资讯分享

联系我们

四川省成都市高新西区校园路822号

028-87686694

2435226521@qq.com

周一到周五10:00—18:00

霍尔传感器淘宝店二维码

二维码

扫码进入淘宝购买