隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的電子化程度越來(lái)越高，對于檢測車(chē)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)行輪內傳感的設備，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(chē)的安全性和舒適性。

 

傳感器在提高汽車(chē)性能方面的重要性

 

在汽車(chē)中用于檢測各種數據的傳感器是不可或缺的重要電子元件之一。不同類(lèi)型的傳感器用于支持不同的功能，從動(dòng)力傳動(dòng)系統到轉向系統、制動(dòng)器、導航系統和網(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(chē)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)駕駛控制和高級駕駛員輔助系統(ADAS)*1的性能，對于能夠準確檢測車(chē)輛行駛狀況、周?chē)h(huán)境和駕駛員控制輸入的傳感器的需求將與日俱增。

 

汽車(chē)中安裝的TDK傳感器的類(lèi)型

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

 

通過(guò)輪內傳感實(shí)時(shí)檢測運行狀況

 

盡管現在傳感器幾乎安裝在汽車(chē)的每個(gè)部位中，但由于電源問(wèn)題，除了依靠電池運行并檢測輪胎壓力和溫度TPMS（胎壓監測系統）* 2系統之外，還未實(shí)現將傳感器放置在車(chē)輪等可移動(dòng)部位中。然而，若可以準確地檢測作用在四個(gè)輪胎上的運動(dòng)和作用力（在所有汽車(chē)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。為了解決輪胎內部供電和感測方面的挑戰，InWheelSense™應運而生。

 

InWheelSense是TDK專(zhuān)有的傳感解決方案，它利用稱(chēng)為EH模塊（能量收集模塊）的壓電能量收集設備，并采用了一種獨特的發(fā)電方法——壓電效應* 3 （向壓電元件施加壓力* 4時(shí)產(chǎn)生電荷的現象），即在輪胎每次旋轉時(shí)利用該設備承載的車(chē)輛重量產(chǎn)生電能，由此實(shí)現了在供電困難的輪胎內進(jìn)行無(wú)電池感測。由于設備的電動(dòng)勢會(huì )隨著(zhù)車(chē)輛的狀態(tài)而變化，例如速度、轉彎或輪胎打滑的變化，因此也可以實(shí)時(shí)檢測車(chē)輛的運行狀況。

 

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有輪胎和車(chē)輪之間的邊界區域。

 

通過(guò)電動(dòng)勢的變化檢測車(chē)輛的行駛狀況 

 

 

通過(guò)監視電動(dòng)勢的變化，可以檢測速度、轉彎和其他行駛條件的變化

 

輪胎與傳感器的結合極大地擴展了自動(dòng)駕駛汽車(chē)和ADAS的潛力

 

EH模塊在每次輪胎旋轉時(shí)都會(huì )發(fā)電，當汽車(chē)以105 km/h的直線(xiàn)速度行駛時(shí)，平均連續輸出為1 mW。此發(fā)電量足以通過(guò)低功率微控制器進(jìn)行感測并進(jìn)行無(wú)線(xiàn)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等多個(gè)傳感器供電，以及通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式將數據傳輸至車(chē)輛，從而能夠更詳細地監控車(chē)輛數據。TDK還提供InWheelSense評估套件，該套件可輕松安裝到現有車(chē)輪上，從而簡(jiǎn)化了EH模塊的評估。

 

將來(lái)，使用InWheelSense的傳感技術(shù)有望得到更加進(jìn)行感測預計將具有廣泛的應用，包括檢測車(chē)輛、道路和駕駛條件，這對于實(shí)現自動(dòng)駕駛汽車(chē)、輪胎維護服務(wù)以及評估輪胎和車(chē)輪的動(dòng)態(tài)特性至關(guān)重要。通過(guò)新的輪內傳感解決方案，TDK將繼續為下一代汽車(chē)的發(fā)展做出貢獻。

 

InWheelSense評估套件

 

 

TDK提供了InWheelSense評估套件，該套件可以連接到現有車(chē)輪上，用于無(wú)線(xiàn)收集數據并評估EH模塊的發(fā)電性能及其感應能力。