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感測器/MEMS  

汽車安全設計--開發完整的碰撞防護系統

上網時間: 2009年01月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:車載安全  感測器  MCU 

在保護司機和行人的安全方面,電子產品扮演的角色日益重要。雖然車載安全系統具有防止碰撞的‘防護及安全’功能,能將交通事故發生時的傷害減到最低,並具備提前預防事故能力,而這些功能,都可透過一些主要電子零件加以控制。

通常,汽車內的‘碰撞防護系統’需要高速、低雜訊和高可靠性的微控制器(MCU)。

汽車中的‘碰撞防護系統’價值正日漸提升。為了將事故發生時的傷害降至最低,必須使用碰撞防護系統,其中最具代表性的例子就是安全氣囊。當系統檢測到碰撞時,氣體產生裝置會啟動並點燃,氣囊隨之利用產生的空氣迅速膨脹,乘客立即受到保護,碰撞能量被吸收。這一系列動作必須在200ms左右時間內完成。

自1980年代起,安全氣囊開始成為豪華汽車配件,發展至今,它已成為多數汽車的標準配備。安全氣囊的安裝位置和形狀有很多種,不僅安裝在司機座位前方的儀錶板內,也有安裝於車身側邊與車門的氣囊。

安全氣囊控制系統必須以固定週期,不斷地從安裝在儀錶板和側邊的兩個或兩個以上撞擊檢測感測器及加速感測器獲得資訊。這個檢測過程必須在數百微秒檢測週期內以每秒數百次的頻率重複。這個檢測‘沒有碰撞’資訊,以防止氣囊被可忽略的撞擊引爆是極重要的步驟。當檢測到必須引爆氣囊的碰撞時,MCU應能立即判斷觸發哪個氣囊、如何打開氣囊,並點燃氣體產生裝置。這個操作必須在數毫秒內啟動,並在數十毫秒內完成。安全氣囊控制系統需要高速MCU,因為相應的感測器數量不斷增加,必須涵蓋的碰撞形式越來越多,氣囊的種類和數量也持續提升。

由於安全氣囊控制系統位於汽車中心,因此幅射雜訊必須夠低,才不會影響收音機、電視和車載導航系統的正常運作。該系統必須具備高可靠性,因為它可直接影響汽車的壽命。

汽車安全的關鍵元件

未來,汽車‘防護和安全’的重要性將越來越高,它可用來提前預防可能發生的事故。

ABS剎車系統和用於車身穩定性控制的車輛動態控制(VDC)功能早已商用化。據統計80%~90%的交通事故是由於司機的判斷失誤所引起。未來的關鍵車載安全系統可透過將來自資訊和導航系統(如感測器和車載攝影機)的道路資訊傳送給司機、從而減少這種判斷失誤來避免交通事故。碰撞警示系統、LDWS(車道偏離警示系統)和導航系統等道路資訊警示系統的實際運用將越來越廣泛。

支援FlexRay的LSI、用於處理車載攝影機影像的LSI、用於實現與導航系統同步的LSI等都是未來車載安全系統的關鍵元件。

FlexRay網路

作為支援未來車載安全系統的關鍵技術FlexRay已獲得業界極大關注。與目前主流的CAN相比,FlexRay具有高速高可靠性特點。FlexRay在構建用於控制方向盤、剎車和車身穩定性等的車載電子控制系統中發揮著重要作用,這種電子控制系統是未來車載安全系統的組成部分。為因應此一趨勢,瑞薩正計劃開發在單封裝中整合MCU和匯流排驅動器的SiP元件。

車載攝影機影像處理技術

支援未來車載安全系統的另一項技術,是車載攝影機影像處理技術。透過多種已安裝於汽車上的感測器,如汽車距離感測器與天氣狀態感測器等,具備影像處理技術的攝影機將能夠處理未來車載攝影機的影像處理功能。

另外,車道和行駛車輛識別攝影機、紅外線攝影機、後視攝影機和盲區檢測攝影機等也已被廣泛安裝和使用,它們共同組成了未來的車載安全系統。為提高安全性,一輛汽車可能會安裝10台以上的攝影機,如車內監控攝影機的瞌睡檢測警示功能,以及使用監控攝影機進行導向的車道偏離警示系統等,也正由汽車製造商開發中。

此處便需要影像處理技術。必須對來自攝影機的影像訊號進行處理,同時輸出必需的訊號。車輛前進和車道可透過分析影像的邊緣部分進行檢測。透過檢測車道影像可以發出車道偏離警告。

與導航系統同步

對駕駛來說,能提供路況資訊並警示的‘防護和安全’系統非常重要。當汽車內的電子控制系統檢測到道路資訊變化時,道路資訊與汽車內建的地圖資訊便會傳送給駕駛,此時汽車確實行駛在道路上並接收來自於GPS的定位資訊,因而駕駛人員可獲得有效的導航警示資訊。接下來,若道路已修復,則系統會再次發出更正資訊給駕駛。

瑞薩電子(上海)有限公司

汽車電子行銷中心總經理

崛田慎吉先生





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