物联网,可穿戴,工业4.0这些代表着智能和科技的词汇已经充斥在我们生活的每一个空间,很多相关产品也已经进入市场并改变着人们的生活方式。这些产品都有一个共同点就是智能,那么它们为什么这么“聪明”呢?靠的就是无处不在的传感器将各种环境、状态数据收集起来传送给控制器进行处理,然后根据程序自动执行下一步的命令。所以传感器的准确性、稳定性也将决定“智能”的准确性和稳定性。

 

在智能大潮方兴未艾之际,作为智能器件“感官”厂商的英飞凌在近日的媒体见面会上展示了他们面向汽车电子和工业应用的先进传感器技术。本次见面会上,英飞凌副总裁兼汽车电子事业部传感与控制业务部总经理Ralf Bornefeld为参会人员讲解了英飞凌传感器的概况,并着重介绍了英飞凌磁性传感器技术。

 


会议现场

 

汽车传感器的世界 英飞凌懂

全球汽车年产量不断上升,预计2018年这一数字将会超过一个亿。在汽车数量上升的同时,随着智能概念的普及,单车对于传感器数量的需求也在不断的增长。目前90%的汽车依靠磁性速度传感器来检测发动机和变速箱速度,80%的汽车配备轮速传感器。此外还有用于车窗升降防夹模块的霍尔传感器,用于测量转向角和扭矩的角度传感器和线性霍尔传感器以及用于侧安全气囊上的压力传感器等,总的算下来一辆车平均有20颗的磁性和低压传感器,其中有4颗来自英飞凌。在EPS市场上,英飞凌也占有约三分之一的市场份额,高居榜首,英飞凌每天向汽车电子市场供应超过100万颗传感器。过去10年来,英飞凌的集成式磁性和压力传感器销量高达逾25亿颗。

 


通过40年的积累,在汽车传感器领域英飞凌已经形成了宽泛的传感器产品组合。例如,用于汽车钥匙的远程控制传感器、用于侧气囊压力检测的低压传感器、用于速度检测的轮速传感器、用于自动驾驶和防碰撞的雷达传感器、用于电源管理的电流传感器、用于测量方向盘扭矩的线性霍尔传感器以及用于车内手势识别和驾驶员状态检测的3D图像传感器等。

 

 

传感器助力汽车节能减排

通过角度传感器和线性霍尔传感器实现电子助力转向,只在工作时触发启动,不同于传统液压式转向,可以有效降低油耗。利用压力传感器的胎压监测系统(TPMS)。它不仅能向驾驶员发出胎压不足告警,帮助提升汽车安全性,而且有助于提高能效。因为轮胎充气不足时,汽车能耗更高,轮胎也更易磨损。

 

 

安全感测 我有妙招

传感器是汽车安全的关键元件,最关键的需求就是高可靠性、高可用性、功能安全、网络安全等。为应对上述需求,英飞凌提供了安全感应、安全计算、安全启动以及安全供电四项解决方案。

 

最新的基于双裸片传感器封装技术的角度传感器线性霍尔传感器可实现电子助力转向的高安全性,该封装技术可以支持AMR, GMR和线性霍尔工艺。典型的电动助力转向(EPS)系统需要使用两颗传感器芯片来可靠、准确地感测转向力矩和转向角度。它们分别是霍尔效应扭矩传感器和GMR/AMR(巨磁阻 / 各向异性磁阻)角度检测传感器。ISO 26262标准对安全关键型应用提出了更高要求,因此,新一代EPS系统尤为关注传感器冗余。常规并排式传感器方法可以检测出不同磁场,这意味着磁场强度必须大于单传感器所能检测的磁场,其结果是更大的封装,需要更强大更昂贵的磁体,以及两颗感测元件之间的距离造成的磁场偏差。使用更强大、更昂贵的磁体也会加大精确磁场微调方面的设计难度。

 

(双裸片传感器设计图)

 

双传感器封装集成了两颗线性霍尔传感器或两颗GMR/AMR角度传感器,这两颗传感器都具备单独的电源和独立的信号输出,借助电隔离技术实现了二者的电气独立。这两颗传感器均独立工作,从而提高了系统可靠性。这些更小巧、更廉价的磁体无需进行磁场微调,降低了系统成本。例如,扭矩传感器模块的线性霍尔传感器TLE4999,转向角度传感器模块的角度传感器TLE5012BD,EPS电机模块的角度传感器TLE5309D。

 

谷歌汽车也使用的雷达系统

自动驾驶是汽车发展的必然趋势,从2010年至今ADAS系统逐渐走向成熟。预计到2020年高度自动化驾驶汽车上市,到2030年完全实现汽车自动驾驶。英飞凌面向ADAS系统推出了77GHz的雷达解决方案,此方案被用于谷歌的自动驾驶汽车中。

 


77GHz汽车雷达解决方案框图

 

低能耗工业传感器也不能少

创新型联网传感器系统,是现代楼宇管理系统中用于检测空气质量的关键组件。英飞凌研发重点之一是基于半导体和各种3D集成的新型低功率联网传感器系统,以用于检测诸如二氧化碳、一氧化碳或湿度等环境参数。目标应用,将是那些要求高度可靠的环境状况信息,以便减少测量次数,从而帮助降低能耗的应用。

 

TLE5012B(D) DEMO演示

 

另外,霍尔开关和磁性角度传感器是用于在无刷直流电机驱动器中实现电流换向的理想解决方案。许多应用都要求常规阻塞换向,霍尔开关正是适用于此的完美之选。另外通过直接测量转子角度,可以进一步提高能效。这样做可以节约用电,消除振动,进而降低噪声,确保平稳集成。针对上述应用英飞凌推出用于低分辨率转子位置感测的霍尔开关TLV4961以及高分辨率转子位置感测的角度传感器TLE5009(D)和TLE5012B(D)。霍尔开关采用全新的TO92封装,具有非常低的电流消耗,且拥有高鲁棒性,高设计灵活性。

 

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