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FRAM在行車記錄器的應用

上網時間: 2016年02月02日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:FRAM  行車記錄器  EDR  記憶體  EEPROM 

作者:Harsha Venkatesh、Shivendra Singh,Cypress Semiconductor

鐵電隨機存取記憶體(FRAM)已經成功地運用於各種高可靠性的應用,如工業控制系統、工業自動化系統、關鍵性任務的太空應用以及高可靠的軍事應用中。FRAM已經證實是一種值得信任且可靠的非揮發性記憶體技術,在大多數應用中使用的時間已超過20年。

FRAM通過車用級AEC-Q100認證,具有高性能和高可靠性,適用於第3級(-40℃~+85℃)和第1級(-40℃~+125℃)汽車應用。高可靠性的FRAM單元以及幾乎可達無限次(100兆次)的寫入週期,使其成為新一代汽車應用——提供了高燃油效率、增強的安全特性以及高階自動化與控制——的最佳選擇之一。

FRAM可在大多數的汽車子系統中用於非揮發性資料記錄,例如智慧安全氣囊、穩定控制、動力傳動、儀表板儀控、電池管理、引擎控制和資訊娛樂應用,而經AEC-Q100認證的FRAM還能夠承受汽車引擎蓋下更高層級的溫度範圍。本文探討FRAM在汽車事故資料記錄器(即行車記錄器)中的應用情況。

什麼是行車記錄器?

汽車事故資料記錄器(EDR,即行車記錄器)在某種程度上類似於飛機和火車中的資料記錄器。因此,EDR也被稱為汽車的「黑盒子」或「碰撞記錄器」,最初是用於擷取和記錄汽車單元內不同控制模組的資料,並利用所擷取的資料進行分析,以提高未來設計中安全氣囊的性能。由EDR擷取的資料包括碰撞嚴重程度,其方式是透過測量衝擊力道、車輛速度、引擎轉速(RPM)、轉向輸入、節氣閥位置、煞車狀態、安全帶狀態、輪胎氣壓、警告訊號以及安全氣囊展開的記錄來獲取。


車禍事故案例

EDR記錄在汽車發生事故之前、車禍期間及其後幾秒內的資料長度,旨在監控和存取有關車輛安全系統性能的資料。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)指出,這些資料可以提供有關車禍碰撞嚴重程度的寶貴資訊,還可以用來判斷車禍發生時駕駛人是否操作得當。EDR中儲存的資訊也可用於查找事故發生的主要原因,進而協助汽車製造商改善並部署更先進的安全系統。此外,EDR的資料也有助於政府機構和道路建設公司在高速公路施工期間採取適當的安全措施,從而將施工缺陷/過失降至最低,以避免重大事故。

EDR如何發揮作用?

EDR必須具備幾項關鍵特性:

•準確性

•資料收集

•儲存

•耐受力

•可恢復性

當事故發生時,從不同位置的多個感測器而來的診斷資訊會發送到EDR,讓EDR內的控制器晶片進行資料解讀以及啟動相應的控制行動。碰撞檢測演算法會根據感測器輸入的資料確定是否已經打開安全氣囊。碰撞檢測使用的預測演算法以對應於各種衝擊情況的校準值為基礎。這種預測演算法通常必須在衝擊事故發生後50毫秒(ms)內確定是否開啟安全氣囊。圖2為典型的EDR方塊圖。


EDR典型方塊圖

EDR模組能夠連續監測感測器資料值,並將其儲存在一般內建於控制器RAM記憶體中的循環緩衝區內。圖3是汽車中的EDR模組,圖4則為EDR模組的內部結構。


汽車中的EDR模組


EDR內部結構

EDR必須以精細粒度記錄資料,這是因為事故的重建通常需要每5~8ms擷取資料樣本,以呈現並還原事故現場。從各個感測器擷取到的資料被一組新的資料覆蓋以前,必須儲存並保留在循環緩衝區內至少5到10秒。當安全氣囊感測系統演算法診斷衝擊時,緩衝區刷新會暫停,啟動安全氣囊。安全氣囊展開時,駕駛座的安全帶開關狀態、乘客安全氣囊開關狀態、警示燈狀態以及展開時間都被暫時擷取並儲存在RAM內。用於確定是否啟動安全氣囊的關鍵參數值也同時被擷取至RAM。執行演算法150ms後,儲存在RAM中的資料會被轉移到非揮發性記憶體。在使用EEPROM記錄所有資訊時,大約需要700ms的時間。

為了避免重要資料遺失並確保資料安全地儲存在EEPROM中,安全氣囊控制模組必須確保備用電源可持續供應至少700ms,以便完整地記錄資訊。未能提供所需要的備用電源,可能無法從資料記錄器或EDR中恢復任何資料。可能面臨的一種情況就是電源在碰撞中發生災難性損失。在此情況下,保留在安全氣囊控制模組備用電源(通常是電容器)中的所有電源會優先用於打開安全氣囊;如果沒有剩餘電量用於記錄器時,即使安全氣囊成功啟動,也不會有任何資料儲存。

一旦安全氣囊啟動記錄寫入非揮發性記憶體,就無法再刪除、修改或者由服務或事故調查人員清空。但所有的儲存資料可用合適的辨識軟體和介面硬體進行復原。

(下一頁繼續:為什麼要在汽車中使用FRAM?)


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