Language
長年にわたり、超音波センサーは乗用車で広く使用されてきました。たとえば、超音波駐車システムは、車両が低速で駐車するときに周囲の物体を検出するのに役立ちます。さらに、トランクのキックオープンと侵入検知アラームは、超音波の 2 つの新しいアプリケーションです。
超音波パーキングシステム
超音波パーキングアシストは、パーキングアシストシステム、パーキングガイダンスシステム、リバースアシストとも呼ばれます。これらのシステムは、単純に周囲の物体を検出してドライバーに音で警告するものから、人間の操作をほとんど必要としない自動駐車まで多岐にわたります。通常、これらのシステムには 4 ～ 16 個のセンサーがあり、必要な検出範囲を提供するために体の周りに巧みに取り付けられています。
このような種類のアプリケーションを設計するエンジニアは、集積回路を探す必要があります。どのドライブ 超音波距離センサー (送信機) は、物体と車両の間の距離を決定する超音波エコーを受信、調整、処理します。たとえば、最大 5 メートル離れた国際標準化機構 (ISO) のポール (性能標準として超音波駐車支援に使用されるポリ塩化ビニル (PVC) パイプ) を確実に検出できます。このデバイスは、超音波駐車支援システムの開発中に日常的に行われる厳しい静電気放電 (ESD) および高電流注入 (BCI) テストにも合格しています。
純正装備では車両 1 台あたりの超音波センサーの数が増加する傾向にあるため、超音波駐車支援のコストは今後数年間で増加し続けるでしょう。大量のサプライヤーに競争力のあるコスト構造を提供できます。
超音波駐車支援モジュールの一般的な要件は次のとおりです。
Ÿ 30 cm から 5 メートルまでの物体を検出する能力。
Ÿ モジュールからローカル電子制御ユニットに接続される、またはボディ制御モジュール (BCM) に直接接続されるタイム コマンド インターフェイス (TCI) またはローカル相互接続ネットワーク (LIN) 通信 (バス構成)。
自動運転車のニーズを満たすために、近距離および長距離の物体の検出基準はさらに厳しくなります。 2025年からは、 超音波モジュールセンサーは 、10 cm ～ 7 メートルの距離にある物体を検出できなければなりません。半導体サプライヤーによるアナログ フロントエンド (AFE) の感度と駆動方法の改善は、これらの検出距離要件を満たすために重要です。
TCI と LIN は、今日の超音波駐車支援システムで最も一般的な 2 つの通信インターフェイスです。しかし、自動車の先進運転支援システム (ADAS) の視覚処理能力の向上に伴い、ペリフェラル センサー インターフェイス (PSI) 5、分散システム インターフェイス (DSI) 3、コントローラー エリア ネットワーク (CAN) などの高速プロトコルが大量の超音波エコー データの送信に適用されることが予想されます。
トランクを蹴って開ける
キックオープントランクはスマートトランクオープニングシステムとも呼ばれます。この機能により、車の所有者は手を使わずに足をリアバンパーの下に置き、足を蹴るだけで車のトランクを開けることができます。
従来のキックオープニング トランク システムは、バンパーの底部にある容量性センサー ストリップを使用します。しかし、多くの自動車サプライヤーはこの用途での超音波センシング技術の使用を検討しており、一部のシステムは量産されています。静電容量センシングと比較した場合、超音波距離センサーの利点は、汚れや水などの環境要因の影響下での信頼性と堅牢性です。静電容量センサーは環境要因に非常に敏感です。本体が汚れていると、本機能が正常に動作しない場合があります。 。
キックオープニングシステム用の超音波ソリューションの一般的な要件は次のとおりです。
Ÿ 15 cm から 1 メートルまでの物体を検出する能力
Ÿ 低い静止電流
Ÿ 12V カーバッテリー電源で正常に動作します。
これらの要件を一つずつ紹介していきます。
15cmから1メートルまでの物体検出
超音波技術を使用してトランクを開ける場合の課題の 1 つは、検出距離が短いことです。超音波センサーが近接場物体を正確に検出できるかどうかは、センサーの品質とセンサーの仕様、駆動方法と設計、受信パスのパフォーマンス (AFE とデジタル処理) によって決まります。
Murata の MA58MF14-7N などの高品質センサーは、センサー励起中の減衰または「リンギング」がより安定して信頼性が高くなります。高品質のセンサーを選択することにより、減衰の長さを短縮でき、減衰の安定性をより正確に予測できます。
超音波センサードライバーの方法と設計は、超音波の減衰期間と曲線に大きく影響します。ニアフィールド性能を必要とするキックオープン トランク アプリケーションでは、トランス ドライブ トポロジの使用が推奨されます。トランス駆動の概略図の一例である。
トランスを使用して電源電圧を上げてセンサーを作動させると、減衰曲線がより安定して測定可能になり、近くの物体の検出性能が向上します。
最後に、AFE とデジタル処理のパフォーマンスも、近距離および長距離の物体の検出に影響します。たとえば、低ノイズアンプを備え、プログラム可能な時変ゲインステージを備え、12 ビット逐次比較レジスタアナログデジタルコンバータが組み込まれています。低ノイズアンプは受信信号のノイズを低減でき、プログラマブルゲインアンプの時変ゲイン特性により、近距離の物体にはより小さなゲインを適用し、遠距離の物体の検出にはより大きなゲインを適用することができます。ゲインカーブ設定は、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ (EEPROM) のレジスタに保存できます。
低い静止電流
以来、 超音波モジュールのトランスデューサーセンサーは 、キックがオンになっているときに車の電源がオフになっているときに動作する必要があります。システムの静止電流は非常に重要であり、OEMが非常に懸念しているパフォーマンスです。消費電流が9～1500μAのスリープモードを備えており、システム全体の消費電流を必要なレベルに達させるために断続的に使用できます。
12Vカーバッテリー電源下で正常に動作します
PGA460-Q1 デバイスは、6V ～ 28V の入力電圧範囲で動作するために使用されます。キックオープン トランクの用途では、デバイスは車のバッテリーに直接接続されます。過渡電圧抑制 (TVS) ダイオードなどの適切な外部コンポーネント保護手段は、バッテリ過渡現象やバッテリ逆電流からデバイスを保護するのに役立ちます。
侵入検知アラーム
ヨーロッパでは、侵入検知アラームは消費者が車を購入するとき、または車を購入した後に取り付けるオプションの装置です。車がエンストして駐車している場合、これらの警報器は超音波センサーを使用して車内の動きを検出します。この警報器はメイン警報器システムのバックアップシステムとして使用されます。お子様やペットが車内で動くと警報が鳴ります。追加の盗難防止および安全保証によると、車両にこの機能が搭載されているため、消費者は保険の割引を受けることがよくあります。
ほとんどのシステムは、1 つまたは 2 つの超音波送信機と 1 つまたは 2 つの受信機を使用します。 PGA460-Q1 などの超音波センサーは、送信機と受信機を駆動および受信できるため、1 つまたは 2 つの PGA460-Q1 デバイスが必要になる場合があります。
