隨著電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車的電子化程度越來(lái)越高，對(duì)于檢測(cè)車輛的狀況和控制輸入來(lái)說(shuō)，傳感器已成為了必不可少的存在。TDK開(kāi)發(fā)了一種無(wú)需電池即可進(jìn)行輪內(nèi)傳感的設(shè)備，這在過(guò)去幾乎是不可能的。這將有助于提高下一代自動(dòng)駕駛汽車的安全性和舒適性。

 

傳感器在提高汽車性能方面的重要性

 

在汽車中用于檢測(cè)各種數(shù)據(jù)的傳感器是不可或缺的重要電子元件之一。不同類型的傳感器用于支持不同的功能，從動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)器、導(dǎo)航系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等等。它們不僅支持安全舒適的駕駛，而且還有助于提高行駛里程并減少電力消耗。

 

如今，一輛汽車可能安裝有50多個(gè)傳感器。今后，為了進(jìn)一步改善自動(dòng)駕駛控制和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)*1的性能，對(duì)于能夠準(zhǔn)確檢測(cè)車輛行駛狀況、周圍環(huán)境和駕駛員控制輸入的傳感器的需求將與日俱增。

 

汽車中安裝的TDK傳感器的類型

傳感器幾乎安裝在汽車的每個(gè)部位中，包括壓力傳感器、溫度傳感器、磁傳感器、角度傳感器和運(yùn)動(dòng)傳感器

 

通過(guò)輪內(nèi)傳感實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行狀況

 

盡管現(xiàn)在傳感器幾乎安裝在汽車的每個(gè)部位中，但由于電源問(wèn)題，除了依靠電池運(yùn)行并檢測(cè)輪胎壓力和溫度TPMS（胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）* 2系統(tǒng)之外，還未實(shí)現(xiàn)將傳感器放置在車輪等可移動(dòng)部位中。然而，若可以準(zhǔn)確地檢測(cè)作用在四個(gè)輪胎上的運(yùn)動(dòng)和作用力（在所有汽車零部件中，這些輪胎與路面直接接觸），則有可能極大地提高安全性和舒適性。為了解決輪胎內(nèi)部供電和感測(cè)方面的挑戰(zhàn)，InWheelSense™應(yīng)運(yùn)而生。

 

InWheelSense是TDK專有的傳感解決方案，它利用稱為EH模塊（能量收集模塊）的壓電能量收集設(shè)備，并采用了一種獨(dú)特的發(fā)電方法——壓電效應(yīng)* 3 （向壓電元件施加壓力* 4時(shí)產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象），即在輪胎每次旋轉(zhuǎn)時(shí)利用該設(shè)備承載的車輛重量產(chǎn)生電能，由此實(shí)現(xiàn)了在供電困難的輪胎內(nèi)進(jìn)行無(wú)電池感測(cè)。由于設(shè)備的電動(dòng)勢(shì)會(huì)隨著車輛的狀態(tài)而變化，例如速度、轉(zhuǎn)彎或輪胎打滑的變化，因此也可以實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛的運(yùn)行狀況。

 

EH模塊及其連接方式

 

 

EH模塊的尺寸為125 mm x 28 mm x 19 mm，重量為25 g，其中裝有使用壓電元件的發(fā)電單元。其緊湊的尺寸使其可以安裝在現(xiàn)有輪胎和車輪之間的邊界區(qū)域。

 

通過(guò)電動(dòng)勢(shì)的變化檢測(cè)車輛的行駛狀況 

 

 

通過(guò)監(jiān)視電動(dòng)勢(shì)的變化，可以檢測(cè)速度、轉(zhuǎn)彎和其他行駛條件的變化

 

輪胎與傳感器的結(jié)合極大地?cái)U(kuò)展了自動(dòng)駕駛汽車和ADAS的潛力

 

EH模塊在每次輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)都會(huì)發(fā)電，當(dāng)汽車以105 km/h的直線速度行駛時(shí)，平均連續(xù)輸出為1 mW。此發(fā)電量足以通過(guò)低功率微控制器進(jìn)行感測(cè)并進(jìn)行無(wú)線傳輸。在輪胎中安裝多個(gè)EH模塊將產(chǎn)生更多的功率，通過(guò)向溫度傳感器、氣壓傳感器和加速度計(jì)等多個(gè)傳感器供電，以及通過(guò)無(wú)線方式將數(shù)據(jù)傳輸至車輛，從而能夠更詳細(xì)地監(jiān)控車輛數(shù)據(jù)。TDK還提供InWheelSense評(píng)估套件，該套件可輕松安裝到現(xiàn)有車輪上，從而簡(jiǎn)化了EH模塊的評(píng)估。

 

將來(lái)，使用InWheelSense的傳感技術(shù)有望得到更加進(jìn)行感測(cè)預(yù)計(jì)將具有廣泛的應(yīng)用，包括檢測(cè)車輛、道路和駕駛條件，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車、輪胎維護(hù)服務(wù)以及評(píng)估輪胎和車輪的動(dòng)態(tài)特性至關(guān)重要。通過(guò)新的輪內(nèi)傳感解決方案，TDK將繼續(xù)為下一代汽車的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

 

InWheelSense評(píng)估套件

 

 

TDK提供了InWheelSense評(píng)估套件，該套件可以連接到現(xiàn)有車輪上，用于無(wú)線收集數(shù)據(jù)并評(píng)估EH模塊的發(fā)電性能及其感應(yīng)能力。