MEMS技术：革新“主动安全”新概念 - 全文

　　随着“物联网”、“智慧城市”、“智能交通”等概念的兴起，及全球信息数据采集需求的旺盛，MEMS传感器的应用变得无所不在。村田并不是一家做MEMS的公司，成立六十多年以来，一直以陶瓷为材料的被动元器件著称于世，尤其是在多层陶瓷贴片电容（MLCC）领域的成就高居世界首位。随着MEMS传感器市场需求的火爆及技术的日渐成熟，村田于2012年初并购了芬兰的MEMS巨头公司VTI，顺利打进MEMS传感器领域。目前，村田的MEMS产品从设计、生产、封装、调试整个产线都在芬兰完成，800人团队归属村田后，分布于世界各地为各国客户提供技术支持。

　　村田MEMS传感器以微机单晶硅为主要构成。在汽车电子领域的应用，主要是体现在汽车驾驶过程中对于事故的提前防范，也就是“主动安全”。相比“安全气囊”等事故发生后的“被动安全”，村田的MEMS传感器可以做到“防患于未然”。比如其“倾角传感器”可在道路倾斜时让汽车静止不滑动，且可以检测到2度的倾斜角，对温度和寿命有精准的测定。与此同时，村田的加速度传感器、防止翻车的陀螺仪传感器、压力传感器、可应用在胎压的检测上；还有它们的组合式传感器，均在汽车主动安全设计上功不可没。村田是想通过这种主动的方式去感知环境，从而达到保护驾驶员生命安全的目的。

　　ESC的三种集成方式：从左到右1.安全气囊集成式 2.液压控制单元集成 3. 传感器惯性单元

　　村田是第一个把MEMS传感器用在主动安全上的，90年代初，奔驰领先采用到了村田的MEMS传感器。在汽车车身电子稳定系统（ESC）传感器这一块的厂商中，村田占据了大部分中高端汽车市场。ESC在汽车急转弯时可控制车轮，防止翻车问题，目前欧美国家已经强制性推行，预计到2015年，欧、美、日、韩、澳所有车都会安装车身稳定系统，目前中国还没有强制性推行，可是村田希望帮助国内汽车厂商开发这项新技术。村田提供多种不同的加速度传感器，倾角传感器，陀螺仪等，有一轴，两轴，三轴以及数字和模拟输出信号。在中国本地制造的汽车，如吉利、奇瑞、比亚迪等，尤其是混动和新能源汽车，都有应用到村田的MEMS传感器，丰富的产品线可应对客户的各种应用需求。

　　在2012年，至少有25，000，000辆车安装了村田的汽车主动安全的传感器。

　　产品特点

　　1）高可靠性

　　通常，在讨论汽车配置时，人们往往喜欢讨论表面功能，比如，此车带自动启停，带ESC等等。而在这些功能背后，隐藏的对传感器的高度依赖和严苛的要求。当我们讨论各类车型的坡道起步辅助（Hill start assistant），电子驻车（EPB）还有更高端的发动机启停（start & stop）这类应用时，其实我们关注的是加速度传感器。

　　村田要做的是，使传感器在各类严酷的条件下表现出一致的高性能，即全工作温度范围内（-40~135℃）都可以测量±30mg（实际为±1.72°倾角）的加速度（业内普遍只能做到±50mg，即±2.86°）。

　　本文选自电子发烧友网7月《汽车电子特刊》Change The World栏目，转载请注明出处。
　　

　　倾角检测方式

　　当我们在讨论车身稳定控制系统（ESC）和前装导航（Navi）这些应用时，其实涉及到了陀螺仪的特性。对于液压单元集成的ESC，±300°/s的量程和更好的温度特性是非常的关键。村田器件良好的温度特性使得开发中不必特意去对其进行系统层面的温度补偿，节省了开发时间和成本。

　　2） 信号处理的精准

　　汽车，作为一个交通工具行驶过程中会碰到各种恶劣环境。比如，颠簸不平的路面，高速路上弹到底盘的石子等。为了区别这些特殊情况，需要大量的算法去分离这些不必要的信号，从中获得汽车正确的姿态状况。 这时候村田可以提供比原有±2g更大的量程（±6g）去识别哪些饱和的信号，从而更简单和准确的分离出有效的姿态信号。

　　3） 3D-MEMS结构

　　此外，村田元器件最特殊的地方就是基于3D-MEMS的结构，配合惰性气体的注入，从物理上根绝了高频信号（如石子引起底盘共振）的干扰。这一点，同时收到了客户的一致好评。

　　4） 丰富的产品线

　　随着人们对安全驾驶意识的不断提高，“主动安全”的很多功能渐渐的从高端车型拓展到紧凑和微型车。但是，从设计角度来讲，由于各车型空间限制原来高端平台的系统如ESC（IMUS集成方式）不能直接移植到其他车型，往往需要两套或者更多的软件和lay out 。其根本原因在于不同车型对PCB板摆放方式有要求，有些可以水平放而有些就必须垂直放。而村田加速度传感器的产品线可以很好的解决这个问题，对于不同轴向的需要，只需更换相应型号传感器即可，并不需要对软件和电路做修改。

　　如今，消费者已不再仅仅将耗油量及价格作为购车时衡量的唯一标准，越来越多的消费者已经将目光转移到汽车安全及事故防护上来。论是技术的发展还是用途的开发，汽车主动安全领域所承载的责任都异常巨大，正因如此，技术支持的品质和可靠度也被上升到了一定的关键位置。村田希望将MEMS技术能更好地应用在汽车领域，与汽车厂商共同为实现更舒适安全的生活做出贡献。

　　本文选自电子发烧友网7月《汽车电子特刊》Change The World栏目，转载请注明出处。