MEMS传感器在汽车中如何演进?车规级新产品涌现

  • 杨璐
  • 发表于: 2022/09/08 08:33:27 来源:车云网

在MEMS传感器领域,ADI是深耕多年的头部企业。

南美洲的一只蝴蝶扇动一下翅膀,给北美带来一场飓风;镜头放慢1000倍,可以看到子弹穿过鸡蛋的瞬间画面;把细节处放大,会发现众多微小的感知,隐藏着巨大的能量。

其中,MEMS传感器(微机电系统)就是在汽车中一个并不起眼的零件,但它的内部世界既敏感又精准,应用于汽车的防抱死系统(ABS)、电子车身稳定程序(ESP)、电控悬挂(ECS)、电动手刹(EPB)、斜坡起动辅助(HAS)、胎压监控(EPMS)、引擎防抖、车辆倾角计量等等。

在MEMS传感器领域,ADI是深耕多年的头部企业。1987年开始便投入MEMS传感器的研发,也是业界较早从事MEMS研发的公司;1991年,ADI发布了第一颗高g值MEMS加速度计,聚焦汽车安全气囊碰撞监测应用,几乎引领了十年的MEMS传感器研究方向。

ADXL367:持续地在线监测

近期,ADI发布了新产品——ADXL367,这是一款超低功耗的3轴MEMS加速度计,在100Hz输出数据速率时功耗仅为0.88μA,在运动触发的唤醒模式下功耗为180nA。

与上一代ADXL362相比,ADXL367功耗改善了两倍,同时噪声性能提高了30%以上,现场使用时间进一步加长,最大限度延长了电池寿命,降低维护频率和成本,给用户提供了更低的功耗,更小的体积。

为了更直观地说明MEMS传感器的应用,ADI亚太区微机电产品线总监赵延辉举例道,像如今的智能汽车,钥匙还放在兜里,车门就自动开了,但这个车门什么时候去建立的无线通讯?这里就是MEMS在起作用。也就是说,当有一个外力触发它,或者人朝车走过去,钥匙在运动过程中,它才启动去试图和另一个匹配的节点进行通讯。

如果把车钥匙放置在完全静止的状态,当内部集成了车,就知道现在不需要启动和外部进行通讯。这里面只有一个传感器在工作,由它来判断是否有人带着走,是否试图和匹配节点去通讯。如果没有人带着走,在静止的条件下,不试图和外面通讯就可以把整个系统电源断掉,让这个传感器自己在工作。MEMS传感器就相当于一个运动开关。

对汽车行业应用,比如智能的车钥匙、数据记录仪,这些产品里都有一个加速度计,当车发生碰撞的时候,会把碰撞之前,碰撞之中,碰撞之后的影像自动保存下来,这里面触发的就是加速度计的产品,也就是ADXL367在汽车领域可以做的任务。

车规级产品涌现 ADXL314低功耗大量程

另外,ADI还发布了服务新兴市场的新品——ADXL314,是一款车规级低功耗大量程加速度计,可应用于胎压监测、电动车电池监测、碰撞检测等多个场景。满足车规级AEC-Q100标准,温度范围拓展从–40°C到+125°C,量程为200g,无论是电池还是汽车碰撞,它都可以捕捉到较高的加速度变化。

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ADXL314还集成了相对/绝对的运动/静止检测中断,采用32级先进先出(FIFO)缓冲器,可存储数据,以减少主机处理器负荷,降低整体系统功耗,可耐10000g加速度冲击。

ADXL314在电动车的电池检测方面有很大需求。相比于BMS(电池管理系统),MEMS传感器的反馈更快速直接。BMS的监测周期和采样频率不高,车辆碰撞瞬间对电压和电流的判断没有MEMS传感器来的直接。

MEMS传感器的监测判断方向,一个是碰撞,一个是烟感。ADXL314解决的是碰撞检测的问题。当车本身发生碰撞,由于传感器或者电池装在不同的位置,不同方位的撞击使电池受到的影响也不一样。所以电池生产厂商需要拥有与电池匹配的MEMS传感器,可以实时知道电池本身受到了多大的冲击影响,再根据不同的加速度等级来反馈电池采取什么样的保护措施。这在电池厂商当中存在广泛的需求。

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据透露,ADXL314在国内外已经有一些客户,开始批量使用ADXL314去这样的电池碰撞监测。

此外,ADXL314还会应用在车载EDR(事件数据记录系统)上。ADXL314是符合车规级、满足AEC-Q100的产品,可拓展至-40到+125度的温度范围,而一般的车规要求是105度。

ADXL314量程是200g,属于high-g大量程。一般的情况下,超过70g量程叫做high-g的加速度计,一般用来做碰击或是冲撞等比较大的加速度变化的应用;10g~40g或是70g为中等量程middle-g,主要做振动条件下的加速度判断;10g以下是low-g,做人体的判断,如跌倒或者倾角等。

因此ADXL314是典型的面向high-g的产品,无论是电池还是汽车的碰撞,它可以捕捉到比较高的加速度的变化。同时,ADXL314功耗很低,在不同的数据速率下最高功耗是在170μA左右,它的最高输出数据速率可以到3200Hz。

ADI一直坚持做前沿技术,它是第一个推出汽车安全气囊传感器的公司。有统计数据显示,在全球,每天采用了ADI sensor安全气囊可以解救8条人命。之后,ADI也是第一家把MEMS从汽车跨到消费类领域的公司。当下,汽车电子产业和消费电子仍是MEMS传感器的主要应用领域,这两块应用市场约占60%以上。

但如今,产品供应在增加,价格在持续下滑。与此同时,汽车企业对产品可靠性提出了更高的要求,因此ADI加大投入、精进工艺,随市场变化而动,持续推进MEMS传感器的发展。


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