汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是MEMS傳感器的波應(yīng)用高潮的推動(dòng)者,MEMS傳感器在汽車(chē)上應(yīng)用的快速發(fā)展主要是受益于各國(guó)*全面推出汽車(chē)安全規(guī)定(比如要求所有汽車(chē)采用TPMS系統(tǒng))和汽車(chē)智慧化的發(fā)展趨勢(shì)。
平均每輛汽車(chē)包含10個(gè)傳感器,在汽車(chē)中,大約采用25至40只MEMS傳感器,車(chē)越好,所用的MEMS就越多,BMW740i汽車(chē)上就有70多只MEMS。
MEMS傳感器可滿足汽車(chē)環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準(zhǔn)確、成本低的要求。其應(yīng)用方向和市場(chǎng)需求包括車(chē)輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車(chē)身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動(dòng)手剎(EPB)、斜坡起動(dòng)輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車(chē)輛傾角計(jì)量和車(chē)內(nèi)心跳檢測(cè)等等。
目前,壓力傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀與流量傳感器四類(lèi)器件合計(jì)占汽車(chē)MEMS系統(tǒng)的99%。
MEMS壓力傳感器
MEMS壓力傳感器是汽車(chē)中應(yīng)用多的傳感器, 至少18個(gè)汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域促進(jìn)壓力傳感器的增長(zhǎng),包括:輪胎壓力,電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車(chē)傳感器,側(cè)面氣囊,與日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的引擎控制,大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。這種傳感器用單晶硅作材料,以采用MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片,然后在膜片上擴(kuò)散雜質(zhì)形成四只應(yīng)變電阻,再以惠斯頓電橋方式將應(yīng)變電阻連接成電路,來(lái)獲得高靈敏度。車(chē)用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式、聲表面波式等幾種常見(jiàn)的形式。
MEMS加速度計(jì)
MEMS加速度計(jì)的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律,通常由懸掛系統(tǒng)和檢測(cè)質(zhì)量組成,通過(guò)微硅質(zhì)量塊的偏移實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度的檢測(cè),主要用于汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等,除了有電容式、壓阻式以外,MEMS加速度計(jì)還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中,電容式MEMS加速度計(jì)具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點(diǎn),是MEMS微加速度計(jì)中的主流產(chǎn)品。
微陀螺儀
微陀螺儀是一種角速率傳感器,主要用于汽車(chē)導(dǎo)航的GPS信號(hào)補(bǔ)償和汽車(chē)底盤(pán)控制系統(tǒng),主要有振動(dòng)式、轉(zhuǎn)子式等幾種。應(yīng)用多的屬于振動(dòng)陀螺儀,它利用單晶硅或多晶硅的振動(dòng)質(zhì)量塊在被基座帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來(lái)感測(cè)角速度。
例如汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí),系統(tǒng)通過(guò)陀螺儀測(cè)量角速度來(lái)指示方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)是否到位,主動(dòng)在內(nèi)側(cè)或者外側(cè)車(chē)輪上加上適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)以防止汽車(chē)脫離車(chē)道,通常,它與低加速度計(jì)一起構(gòu)成主動(dòng)控制系統(tǒng)。
MEMS流量傳感器
MEMS流量傳感器是基于傳統(tǒng)的熱膜片風(fēng)力計(jì)原理借助*薄膜片技術(shù),將性能穩(wěn)定的薄膜片電阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工,因此一方面縮短了傳感器響應(yīng)時(shí)間,另一方面由于采用了前后橋電路,可以判斷出流體流向,從而進(jìn)一步測(cè)量出回流流量。
為了防止溫度變化對(duì)測(cè)量精度的影響,傳感器中采用了兩片熱敏電阻分別對(duì)前后橋進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。流量傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣量和燃油噴射量,從而將空燃比控制在值附近,此外流量傳感器還廣泛利用于排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動(dòng)、剎車(chē)防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等許多方面。
按銷(xiāo)售額計(jì)算,大的五種汽車(chē)MEMS應(yīng)用按降序排名是:ESC,安全氣囊,進(jìn)氣歧管壓力(MAP),TPMS與翻滾探測(cè)。
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