Kita berada pada titik balik bersejarah dan gamblang dalam industri otomotif. Ada sejumlah besar tekanan pada pembuat mobil untuk berinovasi dan mendefinisikan kembali penggunaan kendaraan. Mereka tidak hanya perlu memenuhi permintaan konsumen, tetapi mereka juga harus mengikuti perubahan peraturan keselamatan dan lingkungan. Akibatnya, pembuat mobil meningkatkan jumlah sensor yang digunakan di dalam dan di sekitar kendaraan untuk memberikan keamanan dan fungsionalitas yang lebih besar kepada pelanggan mereka, yang membutuhkan Sensor produsen untuk memperkecil dan meningkatkan teknologi sebelumnya.
Dalam artikel ini, saya akan menyoroti tiga tren utama yang secara signifikan akan meningkatkan jumlah sensor yang digunakan pada kendaraan dalam 10 tahun ke depan: kemajuan dalam sistem infotainment, fitur keselamatan dan mengemudi otonom tambahan, dan peningkatan elektrifikasi.
Tren No. 1: Sistem infotainment menjadi lebih maju
Tingkat teknologi Penerapan fitur dan tren infotainment terbaru di dalam kendaraan sangatlah eksponensial. Pengalaman pengguna menjadi lebih dari sekedar berkendara.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, jumlah tampilan yang digunakan pada kendaraan umum semakin meningkat – mulai dari kluster instrumen yang dapat dikonfigurasi ulang hingga konsol tengah hingga hiburan penumpang. Pada saat yang sama, kualitas tampilan juga meningkat berkat layar yang lebih besar dengan resolusi yang lebih halus dan tingkat kecerahan yang lebih tinggi. E-mirror untuk tampilan belakang dan samping juga menjadi lebih umum, begitu pula modul pengisian daya nirkabel dan hub media tambahan. Mobil mulai terasa seperti perpanjangan smartphone yang mulus, dengan konsumen mengharapkan desain permukaan sentuh yang bersih secara estetika, yang mengarah ke sirkuit terintegrasi tambahan (IC) seperti induktansi-ke-digital Converter (LDC) sensor yang mengaktifkan fitur "sentuhan paksa" pada permukaan yang bukan layar, dengan kemampuan untuk mendeteksi jumlah gaya yang diterapkan.
Gambar 1: Sistem Infotainment dan cluster yang modern dan penuh fitur (Sumber: Texas Instruments)
Sensor LDC seperti LDC3114-Q1 dari Texas Instruments (TI) memungkinkan pengalaman antarmuka pengguna (UI) yang mulus dengan permukaan sentuh pada logam, plastik, atau kaca untuk UI di sekitar konsol tengah.
Selain itu, sensor efek Hall 3D seperti TI TMAG5170-Q1 memungkinkan deteksi posisi di e-shifter (pemindah gigi) dan kontrol infotainment joystick dan kenop, yang sering dikombinasikan dengan fitur sentuh dan UI di sekitar konsol tengah.
Mendukung semua fitur dan tampilan baru ini memerlukan IC tambahan dalam faktor bentuk yang lebih kecil, yang telah menyebabkan miniaturisasi IC dan dicetak sirkit papan (PCB) sambil mencapai fungsionalitas yang lebih besar. Tantangannya adalah ketika Anda memperkecil ukurannya modul yang menampung PCB sekaligus meningkatkan persyaratan pemrosesan, Anda memiliki resep sempurna untuk suhu pengoperasian yang lebih tinggi. Hal ini terutama disebabkan oleh konsumsi daya yang lebih besar karena pemrosesan yang lebih banyak dan penurunan aliran udara yang disebabkan oleh faktor bentuk yang lebih kecil – keduanya diperburuk oleh lingkungan, karena sistem infotainmen sering kali terkena sinar matahari hampir sepanjang masa pakainya.
Karena sensor suhu memainkan peran penting dalam membantu menghindari kerusakan pada sirkuit yang disebabkan oleh panas berlebih, pembuat mobil meningkatkan jumlah sensor suhu yang digunakan pada PCB biasa dan memprioritaskan keandalan dan akurasi selama pemilihan produk. Menempatkan sensor suhu di titik panas sistem seperti mikrokontroler, catu daya, atau tampilan LED lampu latar membantu menjaga komponen ini dalam kondisi pengoperasian yang disarankan, yang memungkinkan sistem infotainment memberikan kinerja dan keandalan yang diharapkan oleh konsumen.
Menemukan jenis sensor suhu yang tepat bisa jadi sulit mengingat ribuan pilihan yang tersedia. Salah satu yang tidak akan merusak bank, dan yang lebih andal daripada termistor koefisien suhu negatif tradisional, adalah termistor linier TMP61-Q1 TI. Peningkatan akurasi TMP61-Q1 membantu meminimalkan margin keamanan kesalahan suhu untuk mencegah pemicu palsu. Hal ini memungkinkan sistem kontrol untuk beroperasi lebih dekat ke batas termal dan throttle atau dimatikan hanya bila diperlukan.
Selama beberapa tahun ke depan, Anda dapat mengharapkan untuk melihat peningkatan tidak hanya dalam jumlah produk penginderaan, tetapi akurasi dan integrasi yang lebih tinggi dalam sistem infotainment, dengan tujuan untuk mengaktifkan fitur pengalaman pengguna tambahan dan drive yang lebih menghibur.
Tren No. 2: Fitur keselamatan dan mengemudi otonom tambahan
Tidak semua mobil dibuat sama, terutama jika disesuaikan untuk pasar tertentu. Tetapi peraturan pemerintah menutup celah fitur keselamatan standar untuk memastikan keselamatan konsumen. Misalnya, pada tahun 2019, pemerintah India mengamanatkan fitur keselamatan aktif dan pasif yang dipasang di semua model kendaraan yang dijual di negaranya. Untuk menambahkan fitur keselamatan ini ke model tingkat rendah dan menengah, pembuat mobil perlu menambahkan lebih banyak sensor untuk merasakan lingkungan di dalam dan di sekitar kendaraan.
Anda akan menemukan contoh bagus dari tren ini di kamera spion. Mereka hanya tersedia pada model mewah 10 tahun yang lalu tetapi sekarang menjadi fitur keselamatan standar untuk sebagian besar kendaraan baru; sulit untuk menemukan mobil baru tanpa itu. Contoh lain adalah sistem pemantauan pengemudi, yang juga semakin populer. Jadi jika sejarah berulang, saya tidak akan terkejut melihat adopsi yang meluas dari fitur keselamatan yang lebih canggih.
Fitur keselamatan tingkat lanjut adalah bagian dari sistem bantuan pengemudi tingkat lanjut (ADAS). Awalnya dikenal untuk cruise control, ADAS telah berubah menjadi lebih banyak lagi, membawa sensor pada kendaraan ke tingkat yang sama sekali baru untuk mendukung fitur-fitur seperti pemantauan di dalam kabin, deteksi titik buta, peringatan keberangkatan jalur, bantuan parkir – bahkan sistem otonom terbaru. teknologi mengemudi.
Gambar 2 menunjukkan berbagai tingkat mengemudi otonom dan fitur yang sesuai. Meskipun ada banyak hambatan dalam mencapai otonomi level 5, pembuat mobil sedang berupaya mewujudkannya.
Gambar 2 Tingkat mengemudi otomatis (Sumber Texas Instruments)
Fungsi mengemudi otonom tidak dapat ada tanpa kamera dan sensor ultrasonik, radar, atau LiDAR di tepinya untuk merasakan lingkungan di sekitar kendaraan. Karena semakin banyak pembuat mobil berlomba untuk mencapai tingkat mengemudi otonom yang lebih tinggi, peningkatan jumlah sensor tidak dapat dihindari. Tapi di mana Anda akan menempatkan mereka?
Di sinilah miniaturisasi berperan – di mana ukuran paket dan integrasi bersinar. Misalnya, kendaraan kelas atas saat ini memiliki sistem radar tunggal multi-chip. Mengingat penggunaan beberapa komponen terpisah, sistem radar ini berukuran besar dan besar ketika harus lebih kecil, daya lebih rendah, dan hemat biaya. TI menawarkan solusi sensor radar gelombang milimeter (mmWave) otomotif seperti AWR1843 TI yang memiliki lokasi pemrosesan bersama dengan ujung depan untuk mengurangi ukuran dan faktor bentuk sistem radar hingga 50%. TI juga menawarkan tingkat integrasi yang lebih tinggi dengan perangkat radar mmWave antena-pada-paket seperti AWR1843AOP TI, yang memungkinkan pemasangan beberapa sistem radar secara efisien di sekitar kendaraan.
Bukan hanya sensor intensif data tinggi yang diminati; sensor blok bangunan yang jauh lebih kecil akan memastikan keamanan dan kinerja jangka panjang dari prosesor intensif komputasi untuk fusi sensor dan kecerdasan buatan. Jika prosesor terlalu panas, memiliki terlalu banyak penarikan arus, atau terpapar pada tingkat kelembapan yang tinggi, kinerjanya dapat menurun atau rusak total, yang memengaruhi fungsionalitas ADAS. Sensor suhu, arus, dan bahkan kelembaban seperti HDC3020-Q1 menjaga prosesor ini dan komponen ADAS lainnya seperti sensor LiDAR dalam kondisi operasi yang ditentukan untuk mencegah kerusakan.
ADAS memiliki persyaratan keselamatan tingkat sistem yang lebih ketat daripada sistem otomotif lainnya, karena seiring kendaraan menjadi lebih cerdas, mereka juga menjadi lebih kompleks. Kompleksitas yang lebih tinggi menimbulkan masalah keamanan, terutama karena mengemudi secara otonom menjadi arus utama. Peringkat Tingkat Integritas Keselamatan Otomotif (ASIL) menetapkan persyaratan untuk mengurangi risiko dan memastikan prosedur keselamatan standar saat merancang sistem ini. Akibatnya, banyak subsistem di seluruh kendaraan harus memiliki keselamatan fungsional tingkat sistem.
Salah satu persyaratan umum dalam keselamatan fungsional adalah redundansi. Untuk memenuhi persyaratan redundansi, pembuat mobil dengan cepat mengadopsi sensor untuk sistem kontrol yang kritis terhadap keselamatan, yang selanjutnya melipatgandakan jumlah sensor. Produsen sensor seperti TI telah memperhatikan tren ini dan berfokus untuk mempermudah para insinyur menemukan dan menggunakan sensor, baik dalam desain yang ditargetkan untuk memenuhi standar keselamatan fungsional atau dalam sistem keamanan yang berbeda secara kompetitif.
Tren No. 3: Kenaikan elektrifikasi
Produsen mobil akan all-in pada kendaraan listrik (EV). Mengapa EV? Nah, pengendaraan yang tenang dan torsi instan bukan satu-satunya alasan mengapa mereka mendapatkan traksi; ada kekuatan yang jauh lebih besar yang berperan terkait dengan tujuan pemerintah untuk mengurangi emisi karbon dioksida.
Banyak negara telah mengumumkan tanggal target dan janji berkaitan dengan penjualan kendaraan listrik. Misalnya, Korea Selatan mengumumkan tanggal target 2050 untuk menjadi netral karbon, dengan rencana yang sesuai untuk meningkatkan jumlah EV di jalan menjadi hampir 3 juta pada tahun 2025 melalui perpanjangan manfaat pajak EV dan target pembelian EV khusus untuk mobil sewaan. . Rincian target masing-masing negara mungkin berbeda-beda, tetapi tujuan umumnya adalah untuk menghapus kendaraan mesin pembakaran internal (ICE) secara bertahap dari waktu ke waktu dengan peraturan dan insentif seperti keringanan pajak atau subsidi.
Bagaimana peningkatan produksi EV memengaruhi permintaan sensor? Dibandingkan dengan kendaraan ICE, EV memiliki persyaratan yang meningkat untuk tegangan, penginderaan arus, suhu, dan kelembaban, karena subsistem besar seperti pengisi daya terpasang, konverter DC/DC, inverter, dan sistem manajemen baterai (BMS) semuanya menangani tegangan atau arus tinggi. Masing-masing dari sistem ini memerlukan pemantauan ketat untuk meminimalkan ancaman lonjakan arus, pelarian termal, dan bahkan korosi atau korsleting dari kebocoran uap air.
Akurasi sensor yang tinggi dalam sistem ini dapat menghasilkan waktu pengisian EV yang lebih pendek dan masa pakai baterai yang lebih lama. Misalnya, pembacaan suhu yang lebih akurat dapat mengurangi margin kesalahan, sehingga mencegah pemicuan sistem kontrol yang salah dan memungkinkan pengoperasian yang lebih dekat ke batas termal, pembatasan atau penghentian hanya jika diperlukan. Akurasi total saat menggunakan sensor suhu terkait dengan sensor dan komponen sekitarnya, teknik tata letak yang digunakan, dan jalur konduksi termal, jadi penting untuk mengingat praktik terbaik saat menggunakan sensor suhu pemasangan di permukaan.
Sensor suhu TMP126-Q1 TI membantu sistem mengambil tindakan pencegahan untuk mengurangi risiko kerusakan termal dengan peringatan laju perubahan suhu yang mendeteksi perubahan suhu yang cepat sebelum mencapai tingkat berbahaya, mengurangi risiko pelarian termal. Sensor seperti TMP126-Q1 tidak hanya akurat, tetapi juga andal berkat penyimpangan sensor yang rendah dari bahan silikonnya. Dalam BMS dengan arus pengisian tinggi, penting untuk menjaga akurasi penginderaan arus untuk mengetahui dengan benar status pengisian daya sel baterai. Menggunakan sensor arus yang akurat dan drift rendah seperti TI INA229-Q1 dapat membantu menjaga efisiensi baterai EV dari waktu ke waktu, suhu, dan tingkat kelembaban.
Kesimpulan
Sensor hanya akan terus meningkat seiring waktu karena sistem infotainment menjadi lebih maju, fitur keselamatan dan mengemudi otonom menyebar, dan kendaraan listrik meningkatkan pangsa pasar mereka. Untuk membantu insinyur otomotif mengoptimalkan desain mereka, Semikonduktor produsen menyediakan sensor yang lebih kecil, lebih akurat, dan hemat daya. Dengan begitu banyak sensor yang tersedia, pemilihan produk bisa sangat banyak. Sangat penting untuk menetapkan kriteria apa yang paling penting – berfokus pada parameter seperti akurasi, penyimpangan, dan ukuran adalah cara yang bagus untuk mempersempit pilihan Anda.
Tentang Penulis
Bryan Padilla adalah insinyur pemasaran produk di Texas Instruments. Dia memiliki minat seumur hidup di pasar otomotif dan fokus profesional pada teknologi penginderaan.
tentang Texas Instruments