由于对自动驾驶和高能效功能的需求日益增长，传感器融合创新将成为未来趋势。乘用车驾驶员在变更车道、在红灯前刹车或在高速公路上加速行驶时，可能不会考虑到传感器。传感器的主要作用是监控并调节油液和汽车部件的状态变化（例如胎压、燃油和机油水平、发动机温度），并在适当时候发出警报。此外，传感器还会向驾驶员报告电机部件、轮速以及防抱死制动系统的状态，同时监测汽车内外部气温，以最大限度地提升乘客舒适度。

对于采用最新 ADAS/AV 技术的车辆，即使是采用传统内燃机的车辆，也可能有 60 到 100 个车载传感器。（TE Connectivity）

目前，一辆典型的非电动汽车通常配备60-100个传感器，其中15-30个专门用于发动机管理。而商用卡车通常配备高达400个传感器，其中70个用于发动机。

高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶转型正在推动传感器需求高速增长。在未来几代电动车中（尤其是自动驾驶或半自动驾驶电动车），车载传感器的数量可能是以往同类车型的两到三倍。此外，软件定义汽车（SDV）的出现将进一步影响市场需求，因为该技术开启了一种新型服务交付模式。不同于硬件定义汽车功能，SDV可助力汽车制造商打造配备预集成传感器的基础级、中级和豪华级汽车，并通过软件来开启或关闭传感器功能，从而促进整个汽车行业的标准化。

传感器融合技术的开发并不局限于乘用车和商用车；对于这辆沃尔沃自动运输车来说，精密的传感技术确保了其安全性和可靠性。（沃尔沃）

不仅如此，自动驾驶功能还将扩展至各种类型的汽车，无论其采用何种动力。其中，兼具内燃机和电力系统、并配备自动驾驶功能的混合动力汽车，其使用的车载传感器的数量可能将是最多的。为推动行业发展，OEM正在从基于域的电气架构转向基于同构总线的分区电气架构。

通过传感器融合最大限度提升效率

通常情况下，汽车配备的传感器越多，其智能程度就越高。然而，传感器会占用空间，而且其成本也会随着功能和性能的提高而大幅增加。因此基础级和中端车型的解决方案并不是增加传感器数量或使用顶尖传感器，而是确保这些传感器可以最有效地完成当前任务。相反，豪华车的客户可能愿意花更多钱购买配备先进传感器的车型，以获得更高的安全性、舒适度和便利性。传感器融合是指将多个传感器集成至一个封装单元中，或将多个传感器的输出数据进行组合的解决方案。该方案旨在消除冗余封装，从而最大限度地降低系统成本；亦或是整合不同传感器的输出数据，以获得单个传感器的数据通常无法提供的洞察和决策能力。虽然同质技术的集成相对容易，但由于不同传感器可能使用不同的基板，因此传感器集成比较困难。例如，采用硅基板的传感器难以与采用碳化硅或砷化镓的传感器实现集成。为了解决这个问题，零部件制造商正在探索开发多功能传感器的新方法，以提供附加值、优化空间利用，并同时降低成本。例如，现在市场上出现了一种集温度和湿度传感器功能为一体的集成模块，可使汽车的暖通空调系统自动激活挡风玻璃除雾系统和雨刮系统。

V2V和V2X通信是车载传感器使用的另一个考虑因素。（TE Connectivity）

传感器融合还指利用传感器、高速数据互联、人工智能和机器学习来提供态势感知，并根据不断变化的环境和操作状态做出反应。对于具有SAE L2级到L5级自动驾驶功能的汽车，传感器可以助其实现不同级别的自动化。激光雷达、摄像头、雷达和视觉技术可促进V2V和V2X通信并提高流程效率，同时将所需的传感器数量减少至30个以下。此外，全自动驾驶汽车还利用传感器融合技术收集和整合数据、识别模式并自动执行受控响应，例如确定汽车的位置和速度以及进行紧急转向或制动，以避免撞到汽车前方横穿马路的行人。

探索替代传感技术

除了传感器融合之外，OEM和系统供应商还在探索使用替代传感技术来进一步降低成本的方法。例如，新兴的涡流传感技术和xMR（磁阻）传感技术有潜力替代旋转变压器，后者是一种传统上用于测量旋转位置的无源变压器技术。是否采用这些方案取决于其性能与成本效益评估。根据最终应用和性能要求，这些解决方案可能提供充足的功能，最终蚕食现有方案。例如，在副电机作为备用电机的系统中，性能要求可能低于主电机。在这种情况下，选择成本效益更高但性能略低的传感器技术可能是更好的战略和经济选择。高分辨率轮速传感器的分辨率是传统轮速传感器的四倍。分辨率的提高有助于在GPS不可用的区域提高汽车定位精度，并支持车道保持、车道偏离预警和汽车定位等增强型ADAS功能。精度的提高还有助于提高汽车运动状态的更新速度，以及在狭小的空间进行自动泊车等操作。在电子制动方面，传统制动通常是提供湿式制动的电子液压制动系统，但现在OEM可通过将压力传感器换成力传感器而实现全干式电子制动系统，以提供更高的响应能力。

数字传感器将占主导地位

车辆架构也在不断发展，以降低功耗并延长电动汽车和自动驾驶汽车的续航里程。例如，用于连接电子控制单元微处理器或电路，以及仅用于开关功能的模拟传感器已被淘汰。借助基于总线的架构，数字传感器可利用大带宽来提供更多功能并实现超快响应时间。此外，它们更易于插拔，有助于降低功耗。综上所述，数字传感器将在新兴软件定义汽车（SDV）架构中占据主导地位。乘用车市场正在以惊人的速度发展：从燃油车向电动汽车转型，从辅助驾驶向高级别自动驾驶迈进。随着创新步伐的加快，OEM的关注点将转向传感器融合技术和替代传感技术，因为这些技术在推动实现新的先进功能方面起着不可估量的作用。毫无疑问，领先的OEM将致力于开发新技术并进行技术试验，以使其成为主流技术。为实现这一目标，这些OEM将严重依赖零部件制造商提供的专业知识来解决挑战、定义新应用的业务和技术需求并制定传感器解决方案，以满足这些需求。凭借精湛的专业知识和巧妙的工程设计，传感器融合将助力打造成本效益和性能更出色的解决方案，从而推动下一代汽车创新。

本文作者：Lamar Ricks是泰科电子传感器集团交通传感器高级总监兼首席技术官。他负责为汽车和重型车辆应用传感器解决方案制定全球工程、产品研发与创新战略方向。他在传感器行业拥有30多年的经验，曾先后担任多种技术领导职务，包括传感器技术研发、混合信号IC和ASIC设计，以及项目管理等职务。此外，他还曾在汽车、医疗、工业、AD&M、工厂自动化、油气和测试测量行业等多个行业担任产品和平台研发职务。Lamar已发布了45多项传感器相关专利，并拥有北伊利诺伊大学电气工程理学学士学位。

来源：SAE International