柔性印刷传感器在智能汽车上的各类应用

柔性印刷传感器在智能汽车上的各类应用

由于不断变化的生态和乘客相关要求，汽车行业正面临巨大挑战。虽然客户一方面希望享受豪华功能，但同时也需要减少油耗和生态足迹。凭借柔性印刷传感器以及解决方案，提供了一种应对这些舒适、安全和可持续的未来挑战的方法：

为什么印刷传感器具有领先优势？

柔性印刷传感器可以在超薄和柔性基板上进行处理，几乎可以采用任何布局，因此它们可以集成到具有广泛要求的各种位置。例如，如果传感器印刷在热塑性聚氨酯 (TPU) 上，则不会产生干扰噪音，即使它们被弯曲或拉伸 - 例如，当坐在它们上面时。在这种情况下，传感器只有微米厚的优势也发挥了作用。

我们的产品组合包括压力传感器、温度和电容传感器以及柔性平面加热或照明元件，它们可以通过我们的增材制造工艺以具有成本效益的工业方式生产。什么更适合彻底改变汽车行业？

可以想象在汽车中的哪些应用？

例如，将压力传感器箔集成到汽车座椅中，可以通过人工智能和模式识别手段区分人和其他物体。这些有关驾驶员在场的信息构成了各种驾驶员辅助和安全系统的基础，例如发生事故时的安全带提醒和紧急呼叫系统。特别是，平面压力传感器可以确定乘客座椅中的物体是否为儿童座椅，如果是，则自动停用安全气囊。还可以对符合人体工程学的座椅位置进行反馈，这有助于改善健康，尤其是在频繁驾驶或长距离驾驶时。

此外，印刷加热元件可以作为局部加热系统，用于单独、节能的温度调节。它们在大面积上快速加热到所需温度。由于它们的物理结构，不可能出现超过定义的目标温度的过热。当使用印刷的“电缆”代替传统的连接时，会产生更多优势。减轻重量从而减轻燃料或能量消耗的巨大潜力变得显而易见。方向盘和汽车其他部件中的控制元件以及触摸和接近传感器的集成可以进一步支持操作。印刷 LED 系统 也可以安装在车辆中并在功能或设计照明方面开辟全新的维度。

印刷传感器在电动汽车方面也尤为重要。在充电和放电循环过程中，可充电电池不断地改变其体积——它“呼吸”。如果将压力传感器箔集成到电池组中，则可以实时跟踪呼吸。这样，可以启动单独的控制措施，例如，关于电池平衡或潜在的过度充电，从而实现电池寿命的显着延长。

电池组内温度分布的附加数据为改进电池管理和降低风险提供了进一步的潜力。

解决方案：印刷传感器如何改进汽车？

1、人机界面 (HMI)：印刷传感器如何让驾驶员重新获得控制权

当今汽车中印刷电子产品的应用，包括智能婴儿座椅、加热座椅、电池健康监测和人机界面 (HMI)。对于希望降低成本、增加功能和差异化设计的汽车制造商和一级供应商，印刷电子产品可以提供他们正在寻找的新方法。

借助印刷电子设备，广受欢迎的安全、符合人体工程学且易于使用的人机界面 (HMI) 可以轻松集成到车辆中。印刷传感器可用于各种输入元素和控件，例如按钮、线性或圆形滑块，以及各种更复杂的形状，例如三维窗口开关或音量控件。

印刷电子传感器不仅可以提供简单的开/关按钮，还可以通过 FSR（力感应电阻器）技术来测量用户施加在控制元件上的压力。印刷传感器还为设计人员提供了更多选择，可以在开关根本不可行的地方集成传感元件，例如在中央控制台的织物覆盖物中，同时提供更复杂的控制，例如手势识别。

印刷电子产品是一种经济实惠的汽车内饰解决方案，其成本通常低于机械开关。FSR 传感器通常也比电容式传感器便宜，并且可以与更简单的驱动电子设备一起使用。

2、电池高效使用与安全监控

电动汽车制造商如何确保电池有效工作，并提供最佳性能，印刷电子产品的作用是什么？

首先，印刷压力传感器有助于提高电池容量和使用寿命。在充电和放电循环期间，电池单元不断改变其体积。如果它被夹紧并固定在刚性包装中，体积不会发生变化，而是会改变其压力。

通过在电池周围和电池之间放置印刷压力传感器进行测量，车辆可以深入了解电池的充电状态。这有助于防止过度充电并执行电池平衡——通过校正电池组中电池之间充电状态的任何变化，最大限度地提高电池容量和寿命。印刷的传感器足够薄，可以放置它们以从每个单独的电池中获取数据，而不仅仅是整个电池组的数据。

事实上，存在电池寿命最长的最佳压力。通过将电池保持在这个压力下，循环寿命（电池在其生命周期中可以完成的充电/放电循环次数）可以提高 30% 到 40%。

其次，电动汽车需要温度传感。电动汽车中使用的锂离子电池的容量随温度变化，并在寒冷条件下下降。这对于寒冷气候下的驾驶员来说是一个重大问题，通常会使车辆的行驶里程减少约 20% 。如果电池的温度高于正常温度，我们也需要知道——它可能显示故障，这可能会影响安全。

可以使用印刷传感器测量温度，从而发现任何潜在问题。当检测到低温时，可以打开印刷加热元件来加热电池，从而增加其能量输出。温度数据也有助于改善电池平衡。

通过印刷传感器准确监控温度和压力这两个关键变量，汽车的电池管理系统可以响应不断变化的条件，并最大限度地提高电池容量和使用寿命。

3、汽车座椅中的压力传感器如何挽救儿童的生命

在座椅中，印刷压力传感器可以通过测量座椅上的压力分布来确定是否有人在场，从而提高汽车安全性并满足政府对安全气囊系统的要求。

通过在车辆中添加合适的传感器，汽车制造商可以确保不会忘记熟睡的婴儿或儿童。可以单独或组合使用不同的传感器：包括用于检测儿童在座椅上的重量或运动的压力传感器，以及用于检测运动的接近传感器。另一种选择是在儿童汽车座椅的带扣中使用某种开关，以便可以确定其打开或关闭状态。

来自传感器的数据然后可以无线发送到汽车中的警报器，例如激活汽车喇叭。如果系统经过改造，数据将直接发送到父母的智能手机。使用适当的软件，这可能会在车门锁定时检测到车内移动时在手机上发出警报。父母与汽车的距离是算法可以考虑的另一个因素。

即使有最响亮和最持久的警报，父母也可能会在手机上错过它，或者可能没有电池充电。为了克服这个问题，可以对安全系统进行编程，以发送短信或呼叫其他已保存详细信息的紧急联系人。

座椅传感器还可以为汽车提供信息，用于其他与安全相关的用途。例如，它们可以根据座椅乘员的重量自动启用或停用安全气囊。

可以说，这类系统中最重要的部分，也许也是最难正确处理的部分是座椅中的传感器。他们必须提供可靠的信息，具有足够的准确性和细节，以避免触发误报。

印刷压力传感器为此用例提供了理想的解决方案。轻巧灵活，它们可以很容易地塑造成适合座椅的形状。它们超薄，从而避免了不适感，并且具有足够的成本效益，可用于任何汽车。

可能在座位上的其他物体呢？我们如何避免平板电脑或购物袋触发警报？

使用印刷的压力传感器矩阵，可以生成形状和大小的数据，并通过应用人工智能和模式识别技术来决定孩子是否坐在座位上。

这种与安全相关的用途展示了印刷传感器如何成为一种使能技术，并使应用程序具有足够的价格和实用性，使其投入生产，从而挽救生命。

4、驾乘舒适度升级：加热与座位调节等

使用印刷电子设备，您的汽车座椅会立即升温 - 为您提供最大的座椅舒适度！

印刷加热元件具有正温度系数 (PTC)，这意味着安全性是内置的，即它们的电阻随着温度升高而增加。事实上，当高于某个温度时，这种情况会发生得非常快，从而使系统设计人员能够设置最大物理温度限制。

这些加热元件可以印刷在纺织品等柔性材料上，使其易于融入汽车设计中，从而提高可持续性。还可以打印透明加热元件，这是目前处于试验阶段的最新发展，将使加热元件能够集成到挡风玻璃或前灯中，以去除冻结的冰沉积物。

我们无法改变冬天的天气，但通过印刷电子产品，我们至少可以让驾驶体验更加愉快，并帮助您以最大的温暖和舒适度到达目的地。