IMEC研發(fā)MEMS芯片，欲打造免電池胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

TPMS胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為間接式和到直接式，直接式在監(jiān)測(cè)上更精準(zhǔn)，目前市場(chǎng)上胎壓監(jiān)測(cè)報(bào)警器的工作原理也多采用后者，國(guó)外AIRONE、ACCUTIRE TPMS及國(guó)內(nèi)的鐵將軍胎壓監(jiān)測(cè)報(bào)警器等均采用直接式對(duì)汽車(chē)輪胎進(jìn)行胎壓監(jiān)測(cè)，以避免因輪胎故障引發(fā)交通事故，確保行車(chē)安全。不過(guò)，在對(duì)產(chǎn)品功能及使用便利度要求之外，電池的使用壽命也是車(chē)主考慮的要素。針對(duì)這一問(wèn)題，歐洲微電子研究中心IMEC開(kāi)發(fā)出的一款微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)芯片，能夠從汽車(chē)輪胎內(nèi)部的振動(dòng)采集能量，讓胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)不再需要使用電池。

在探究MEMS芯片如何打造免電池胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之前，我們不妨先了解一下間接式胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和直接式胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。間接式胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)輪胎的轉(zhuǎn)速差來(lái)判斷輪胎是否異常，直接式胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)在輪胎里面加裝四個(gè)胎壓監(jiān)測(cè)傳感器，胎壓監(jiān)測(cè)傳感器需要電池提供能量，在汽車(chē)靜止或者行駛過(guò)程中對(duì)輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)輪胎高壓、低壓、高溫進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。那么，IMEC研發(fā)的MEMS芯片如何讓胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)不再需要使用電池呢？

這個(gè)MEMS能源采集器包含一個(gè)具有壓電層(氮化鋁)夾層的懸臂支架，這個(gè)壓電層夾在金屬電極之間形成一個(gè)電容器。一個(gè)質(zhì)量塊(mass)連接到懸臂的一端，使其成為可隨著壓電層彎曲而將振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器。電容兩端的電壓也能被采集，用來(lái)驅(qū)動(dòng)無(wú)線電路。

MEMS能源采集器可采集輪胎內(nèi)部振動(dòng)產(chǎn)生的能量

在1KHz的自然共振頻率下，新的MEMS能量采集器最大輸出功率低于500微瓦(microwatt)。在每小時(shí)40英哩時(shí)速下，汽車(chē)輪胎能源產(chǎn)生的能量大約僅比40微瓦多出一些，不過(guò)，IMEC表示這已經(jīng)足夠?yàn)閴毫鞲衅骱蚑PMS系統(tǒng)的無(wú)線通訊電路供電了。

IMEC已經(jīng)證實(shí)，這種微型能源采集器可在6吋晶圓上用真空制程來(lái)制造。IMEC表示，這種全新的MEMS能量采集技術(shù)將在許多應(yīng)用中被用于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，為任何一種低電流的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電，這類(lèi)應(yīng)用包括汽車(chē)引擎到工業(yè)應(yīng)用等，其共同特點(diǎn)是電池都不大方便充電。