汽车传感器的挑战与解决方案



汽车传感器的挑战与解决方案

现在IC行业的主要驱动因素是汽车电气化，这是未来几十年持续发展的趋势。

（1）这种趋势导致对测量技术的需求不断增大，以及对汽车系统的控制力度增强，其中高性能的角速度、速度和转矩传感器是必须的组件。为了提高汽车的舒适性、安全性和效率，这些传感器分别应用于助力转向、ABS和电机管理系统。因此，驾驶经验随之增加。

（2）另一个重要的发展趋势是内燃机到电动机的转变，这就使得在电池管理系统和动力总成系统中传感器的应用越来越多。

（3）这种发展趋势使汽车雷达系统的功能性和成本效益日益增加，进而辅助汽车驾驶，未来最终实现自主驾驶。

NXP（恩智浦半导体公司）在汽车传感器市场上非常活跃，是某些领域的领航者。至今为止，NXP已经共售出了500多万ABS磁传感器，总体而言，NXP是全球第三大磁传感器供应商。

汽车传感器设计具有相当的挑战性。传感器必须适应恶劣的汽车环境，如传感器要暴露在灰尘中，有振动，工作温度范围是-40～200℃，且电源电压的变化范围较大。同时，这种传感器将面临成本和体积的压力，需要更智能的解决方案和占用更少的物理空间。通常，这些传感器的引脚数限制为2个或3个，且引脚必须能给传感器供电，以及用于数据通信和测试。图1示出ABS传感器和转向助力传感器。

NXP公司的大多数磁传感器基于AMR（各向异性磁电阻）的传感元件。这些都是以高灵敏度、低噪声和良好的线性度而被人们所熟知，但也存在由工艺公差造成的偏移。随着这些传感器越来越智能化（比如只有一个输出），精度也会越来越高（角度传感器会有0.1°的角度精度）。因此，鲁棒性、低成本、准确性和数字输出使得汽车传感器及其接口电路的设计非常具有挑战性，因此就必须找到智能的解决方案。

Robert van Veldhoven et al. Advances in Sensors and Interfaces (IWASI), 2013 5th IEEE International Workshop on 13-14 June 2013.

编译：倪媛媛