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自动驾驶汽车的轮胎究竟可以有多安全和舒适?

随着电动汽车和自动驾驶汽车的电子化程度越来越高,对于检测车辆的状况和控制输入来说,传感器已成为了必不可少的存在。TDK开发了一种无需电池即可进行轮内传感的设备,这在过去几乎是不可能的。这将有助于提高下一代自动驾驶汽车的安全性和舒适性。

传感器在提高汽车性能方面的重要性

在汽车中用于检测各种数据的传感器是不可或缺的重要电子元件之一。不同类型的传感器用于支持不同的功能,从动力传动系统到转向系统、制动器、导航系统和网络等等。它们不仅支持安全舒适的驾驶,而且还有助于提高行驶里程并减少电力消耗。pCPesmc

如今,一辆汽车可能安装有50多个传感器。今后,为了进一步改善自动驾驶控制和高级驾驶员辅助系统(ADAS)*1的性能,对于能够准确检测车辆行驶状况、周围环境和驾驶员控制输入的传感器的需求将与日俱增。pCPesmc

汽车中安装的TDK传感器的类型pCPesmc

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传感器几乎安装在汽车的每个部位中,包括压力传感器、温度传感器、磁传感器、角度传感器和运动传感器pCPesmc

通过轮内传感实时检测运行状况

尽管现在传感器几乎安装在汽车的每个部位中,但由于电源问题,除了依靠电池运行并检测轮胎压力和温度TPMS(胎压监测系统)* 2系统之外,还未实现将传感器放置在车轮等可移动部位中。然而,若可以准确地检测作用在四个轮胎上的运动和作用力(在所有汽车零部件中,这些轮胎与路面直接接触),则有可能极大地提高安全性和舒适性。为了解决轮胎内部供电和感测方面的挑战,InWheelSense™应运而生。pCPesmc

InWheelSense是TDK专有的传感解决方案,它利用称为EH模块(能量收集模块)的压电能量收集设备,并采用了一种独特的发电方法——压电效应* 3 (向压电元件施加压力* 4时产生电荷的现象),即在轮胎每次旋转时利用该设备承载的车辆重量产生电能,由此实现了在供电困难的轮胎内进行无电池感测。由于设备的电动势会随着车辆的状态而变化,例如速度、转弯或轮胎打滑的变化,因此也可以实时检测车辆的运行状况。pCPesmc

EH模块及其连接方式pCPesmc

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EH模块的尺寸为125 mm x 28 mm x 19 mm,重量为25 g,其中装有使用压电元件的发电单元。其紧凑的尺寸使其可以安装在现有轮胎和车轮之间的边界区域。pCPesmc

通过电动势的变化检测车辆的行驶状况pCPesmc

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通过监视电动势的变化,可以检测速度、转弯和其他行驶条件的变化pCPesmc

轮胎与传感器的结合极大地扩展了自动驾驶汽车和ADAS的潜力

EH模块在每次轮胎旋转时都会发电,当汽车以105 km/h的直线速度行驶时,平均连续输出为1 mW。此发电量足以通过低功率微控制器进行感测并进行无线传输。在轮胎中安装多个EH模块将产生更多的功率,通过向温度传感器、气压传感器和加速度计等多个传感器供电,以及通过无线方式将数据传输至车辆,从而能够更详细地监控车辆数据。TDK还提供InWheelSense评估套件,该套件可轻松安装到现有车轮上,从而简化了EH模块的评估。pCPesmc

将来,使用InWheelSense的传感技术有望得到更加进行感测预计将具有广泛的应用,包括检测车辆、道路和驾驶条件,这对于实现自动驾驶汽车、轮胎维护服务以及评估轮胎和车轮的动态特性至关重要。通过新的轮内传感解决方案,TDK将继续为下一代汽车的发展做出贡献。pCPesmc

InWheelSense评估套件pCPesmc

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TDK提供了InWheelSense评估套件,该套件可以连接到现有车轮上,用于无线收集数据并评估EH模块的发电性能及其感应能力。pCPesmc

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本文介绍的产品超小型激光模块已在2020年CEATEC奖New Normal Society的元素技术/设备类别中赢得了Semi-Grand Prix奖。pCPesmc

术语

1. ADAS(高级驾驶员辅助系统):先进的驾驶辅助系统可增强汽车的安全性。pCPesmc

2. TPMS(胎压监测系统):该系统使用安装在轮胎/车轮中的传感器检测轮胎压力和温度,并将数据无线传输到车辆以进行监控。由于它是电池供电,因此在恶劣温度环境下确保操作稳定性和可靠性一直是一项挑战。pCPesmc

3. 压电效应:一种现象,其中,由于对压电体施加压力而产生的机械应力会产生电荷。pCPesmc

4. 压电元件:一种电子元件组件,可将施加到压电体(如晶体和特定类型的陶瓷)上的力转换为电能。pCPesmc

*国际电子商情对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。pCPesmc

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