汽車電動化和智能化趨勢,對車載傳感器的功能有了更多要求,而高度的電子化讓車載工作環境更為嚴苛,需要性能更好的傳感器滿足可靠性要求。
來看看三款車載傳感器——MEMS慣性傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器,需要哪些技術創新,將面對什么新的技術挑戰。
1、MEMS慣性傳感器
自動駕駛時,汽車的位置BA6247信息需要由GNSS信號、基于路標或者車道線的視覺信息、以及結合高精度地圖的信息獲得。這是因為通過攝像頭,激光雷達或者毫米波雷達得到的相對位置信息,有時候會不準確。
例如,超出攝像頭動態檢測范圍的逆光,沒有路標的荒野,大霧等情況下,就只能依靠GNSS和慣性傳感器提供的絕對位置信息。
慣性傳感器通過和GNSS信號融合提供位置信息,可用于提高汽車駕駛的安全性和舒適性。在丟失視覺信號時,GNSS和高性能IMU的融合提供了安全可靠的位置信息;在GNSS信號受到干擾時,視覺和高性能IMU的融合提供了安全可靠的位置信息。
慣性傳感器通過和GNSS信號融合提供位置信息
自動駕駛過程中,準確確定車輛航向也非常重要,慣性傳感器的零偏不穩定性會影響車輛的航向確定。
拿兩只零偏不穩定性不同的陀螺作比較。如果陀螺A的零偏不穩定性為10°/hr,陀螺B的零偏不穩定性為1°/hr ,航向角就可以通過陀螺輸出的積分來計算,100分鐘后:
陀螺A的航向角偏差約為30°左右
陀螺B的航向角偏差僅為3°
出現大概10倍的差異!
自動駕駛級別不同,對慣性傳感器的要求也不同:
自動駕駛1級,需要10°/hr的零偏不穩定性
自動駕駛2級、2+級和3級,要求上升為3°/hr
高級自動駕駛和完全自動駕駛系統中,要求將高達0.5°/hr
村田新近推出了 HPCA 6自由度慣性測量,該產品具有0.9°/hr的零偏不穩定性,可用于自動駕駛 3、4級系統 。
2、超聲波傳感器
自動駕駛需要監測車輛的周圍環境,這需要使用各種傳感器,如雷達、激光雷達、攝像機、超聲波傳感器,并進行算法的組合。通過組合各個傳感器,可以擴大檢測范圍,或者縮短盲區,有助于提高自主駕駛的安全性。
超聲波傳感器有望在距離車輛幾米范圍內發揮監測作用,可用于自動停車系統,包括低速自動駕駛。
為了提高這種安全性,超聲波傳感器也需要提高產品本身的可靠性并擴大檢測范圍。為了快速檢測汽車周圍情況,業內討論通過Coding技術,實現多個超聲波探頭同時檢測周圍環境。因此,產品的耐久性是必需的。
同時為了擴大檢測區域,對于汽車周圍近距離的需求也越來越高。
為了應對市場需求,實現超聲波傳感器優異的耐久性,穩定的近距離檢測,村田從產品的構造,制程開始進行改善。目標是,單個超聲波探頭的近距離檢測,從目前的25cm縮短到10cm以下。
目前,村田在實現10cm以下的檢測研發上已經有了進展。通過抑制超聲波發射后的余震時間,已經可以檢測到10cm以下距離處反射回來的回波信號。在不久的將來村田計劃向市場提供這種技術的產品。
3、溫度傳感器
溫度傳感器,也就是熱敏電阻。使用陶瓷材料技術的NTC熱敏電阻被廣泛地運用于各種用途。除了用于新能源汽車用的BMS、逆變器、DC-DC轉換器的溫度監測外,NTC也開始被用于毫米波、激光雷達等系統中。
熱敏電阻用來監測SoC的溫度,以獲得更好的精度。適當的熱控制有助于延長使用壽命和提高可靠性。 村田的汽車級熱敏電阻NCU系列可以適應汽車高溫應用。NCU系列的外電極是由銅制成的,在高濕度環境下提高了可靠性,防止了電子遷移。
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