在汽车设计中采用传感器实现最高效率的解决方案

令人惊讶的是，1995年大约有10个传感器用于汽车发动机控制应用。到2012年，这一数字增长到30多个。由于安全要求以及提高运行效率，降低排放和降低燃料消耗的趋势，汽车和卡车引擎盖下的传感器使用已经蓬勃发展。加上汽车环境另一个快速增长的部分，即信息娱乐，预计到2022年整个汽车传感器市场将达到335.9亿美元，复合年增长率为7.8％。随着汽车和卡车智能系统数量的增长随着客户对舒适性，信息娱乐和燃油效率的要求，传感器的数量以及传感器融合和集成的水平将会飙升。根据一项新的市场研究报告，就单位而言，汽车使用的传感器数量预计将在2022年达到89.3亿单位，高于2012年的29.65亿单位，从2013年到2022年的复合年增长率估计为11.7％。 MarketsandMarkets出版的“汽车应用传感器市场2012 - 2022”。

传感器正在履行车辆中的许多重要任务，包括发动机性能和乘客安全性，以及舒适性和车辆动态行为。汽车传感器技术进步的未来高度依赖于传感器技术，如MEM，无线传感器，雷达等等。

北美，欧洲，日本，中国和韩国的政府法规继续推动对安全功能的需求范围从被动式到集成式主动和被动安全系统。这些发展背后是应用程序的增长，以帮助司机并保证他们的安全。发动机管理，乘员舒适性，便利性和娱乐性以及先进的驾驶员辅助系统正在迅速发展。随着各种子系统在车辆内部以及与外部设备和网络进行内部通信，网络的使用也在增加。对汽车传感器的需求和依赖性从未如此强烈。

显然，汽车应用中有许多传感器和基于传感器的系统。在所有这些中，我们选择了三个值得注意的部件，这些部件特别代表了当今使用的汽车传感器类型。请记住，这些部件，如同其他设计用于汽车用途的部件，正在不断升级和重新设计，以实现最高效率，更小尺寸和更低功耗。

SS360PT/SS460P高灵敏度锁存数字霍尔效应传感器霍尼韦尔（中国）内置的上拉电阻IC（图1）用于汽车和工业应用，如流量传感，速度和转速感应，转速计，计数器拾取以及电机和风扇控制。传感器使用来自永磁体或电磁体的磁场进行操作，并响应交替的北极和南极。

上拉电阻可以省去外部元件以降低成本。

图1：霍尼韦尔SS350PT/SS460P高灵敏度锁存数字霍尔效应传感器框图。

与使用稳定斩波器的竞争性高灵敏度霍尔效应双极锁存传感器IC相比，该传感器IC不会在霍尔元件上使用斩波器稳定，提供干净的输出信号和更快的响应时间。

SS350PT/SS460P在全-40°C至125°C ［-40°F至257°F］的温度范围内，典型温度范围仅为30高斯，最高温度为25°C ［77°F］，最大值为55高斯，允许使用小型磁铁或更宽的气隙。其内部上拉霍尔IC设计可降低元件成本并简化安装，双极锁存磁性元件可提供精确的速度感应和RPM测量。它采用坚固的设计，符合RoHS标准的材料符合2002/95指令。

MEMSIC MXR7900A/C/D（图2）是一款低成本，高性能的±1.0 g双轴加速度计，带有比例式在单个CMOS IC上制造的输出。它以900 mV/g的灵敏度测量加速度，并在电源电压的50％处提供高于/低于零g点的g比例比例模拟输出。

独特的设计基于热对流，不需要坚固的检测质量，消除了与竞争设备相关的典型问题。以硅芯片为中心的单个热源悬挂在腔体上。等间距的铝/多晶硅热电堆（热电偶组）等距地位于热源的所有四个侧面上（双轴）。在零加速度下，温度梯度关于热源对称，使得所有四个热电堆的温度相同，导致它们输出相同的电压。

由于自由对流，任何方向的加速都会干扰温度分布传热，使其不对称。然后，四个热电堆的温度和电压输出将不同。热电堆输出端的差分电压与加速度成正比。 MXR7900A/C/D上有两个相同的加速度信号路径;一个用于测量x轴的加速度，另一个用于测量y轴的加速度。

图2：Memsic MXR7900C用于汽车侧翻应用。

它可以测量动态加速度，如振动和静态加速度，如重力。它还提供大于50，000克的冲击存活率。该装置可确保在组装期间和现场操作时由于处理而显着降低故障率和降低损耗。对于汽车应用，它用于翻转传感，VSC/EPS应用。

其他功能包括：

采用混合模式信号处理的单片设计

符合RoHS标准

温度变化的片上灵敏度补偿

按需自检

900 V/g灵敏度

独立轴可编程性（可选）

分辨率优于1 mg

19 Hz带宽

》 50，000 g电击存活率

4.50至5.25 V单电源运行

小型表面贴装封装，尺寸为5 x 5 x 2 mm

另一个主要的例子是STMicroelectronics AIS329DQ，一种高性能，超低功耗三通用于汽车应用的带数字输出的轴加速度计（图3）

图3：意法半导体的AIS329DQ加速度计在汽车设计中执行许多功能。

功能包括2.4 V至3.6 V的宽电源电压范围，低压兼容IO（1.8 V），超低功耗模式功耗低至10μA，±2 g/±4 g/±8 g动态可选满量程，SPI/I 2 C数字输出接口，16位数据输出，两个独立的可编程中断发生器，系统休眠/唤醒功能和高冲击生存能力（高达10，000 g）。

AIS328DQ能够测量0.5 Hz至1 kHz输出数据速率的加速度。 AIS328DQ也可以设置为低功耗工作模式，其特点是较低的数据速率刷新。通过这种方式，即使处于休眠状态，设备也会继续检测加速度并产生中断请求。

该设备的超低功耗运行模式可实现高级省电和智能睡眠唤醒功能。当睡眠唤醒功能被激活时，AIS328DQ能够在检测到中断事件后立即自动唤醒，从而提高输出数据速率和带宽。

AIS328DQ也可以配置为生成惯性唤醒和自由落体中断信号，基于沿启用轴的编程加速事件。自由落体和唤醒都可以在两个不同的引脚上同时使用。

自检功能允许用户在最终应用中检查传感器的功能。 AIS328DQ采用小型四方扁平无引脚封装（QFPN），占位面积为4 x 4 mm，可响应应用小型化的趋势，并保证在-40至+ 105°C的温度范围内工作。

此加速度计用于车载导航，倾斜/倾斜测量，防盗设备，智能节电，冲击识别和记录，振动监控和补偿以及运动激活功能等应用。

对于参与传感器开发或应用的工程师来说，汽车行业将变得更加激动人心。出于安全原因以及便利性，人为因素得以减少，并且更多的信息被置于高度智能和基于传感器的系统中。