汽車(chē)碰撞防護(hù)系統(tǒng)關(guān)鍵組件及整體方案設(shè)計(jì)

在保護(hù)司機(jī)和行人的安全方面，電子產(chǎn)品扮演的角色日益重要。雖然車(chē)載安全系統(tǒng)具有防止碰撞的‘防護(hù)及安全’功能，能將交通事故發(fā)生時(shí)的傷害減到最低，并具備提前預(yù)防事故能力，而這些功能，都可通過(guò)一些主要電子零件加以控制。

通常，汽車(chē)內(nèi)的‘碰撞防護(hù)系統(tǒng)’需要高速、低噪聲和高可靠性的微控制器(MCU)。

汽車(chē)中的‘碰撞防護(hù)系統(tǒng)’價(jià)值正日漸提升。為了將事故發(fā)生時(shí)的傷害降至最低，必須使用碰撞防護(hù)系統(tǒng)，其中最具代表性的例子就是安全氣囊。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到碰撞時(shí)，氣體產(chǎn)生裝置會(huì)啟動(dòng)并點(diǎn)燃，氣囊隨之利用產(chǎn)生的空氣迅速膨脹，乘客立即受到保護(hù)，碰撞能量被吸收。這一系列動(dòng)作必須在200ms左右時(shí)間內(nèi)完成。

自1980年代起，安全氣囊開(kāi)始成為豪華汽車(chē)配件，發(fā)展至今，它已成為多數(shù)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)座位前方的儀表板內(nèi)，也有安裝于車(chē)身側(cè)邊與車(chē)門(mén)的氣囊。

安全氣囊控制系統(tǒng)必須以固定周期，不斷地從安裝在儀表板和側(cè)邊的兩個(gè)或兩個(gè)以上撞擊檢測(cè)傳感器及加速傳感器獲得信息。這個(gè)檢測(cè)過(guò)程必須在數(shù)百微秒檢測(cè)周期內(nèi)以每秒數(shù)百次的頻率重復(fù)。這個(gè)檢測(cè)‘沒(méi)有碰撞’信息，以防止氣囊被可忽略的撞擊引爆是極重要的步驟。當(dāng)檢測(cè)到必須引爆氣囊的碰撞時(shí)，MCU應(yīng)能立即判斷觸發(fā)哪個(gè)氣囊、如何打開(kāi)氣囊，并點(diǎn)燃?xì)怏w產(chǎn)生裝置。這個(gè)操作必須在數(shù)毫秒內(nèi)啟動(dòng)，并在數(shù)十毫秒內(nèi)完成。安全氣囊控制系統(tǒng)需要高速M(fèi)CU，因?yàn)橄鄳?yīng)的傳感器數(shù)量不斷增加，必須涵蓋的碰撞形式越來(lái)越多，氣囊的種類(lèi)和數(shù)量也持續(xù)提升。

由于安全氣囊控制系統(tǒng)位于汽車(chē)中心，因此幅射噪聲必須夠低，才不會(huì)影響收音機(jī)、電視和車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)的正常運(yùn)作。該系統(tǒng)必須具備高可靠性，因?yàn)樗芍苯佑绊懫?chē)的壽命。

汽車(chē)安全的關(guān)鍵組件

未來(lái)，汽車(chē)‘防護(hù)和安全’的重要性將越來(lái)越高，它可用來(lái)提前預(yù)防可能發(fā)生的事故。

ABS剎車(chē)系統(tǒng)和用于車(chē)身穩(wěn)定性控制的車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制(VDC)功能早已商用化。據(jù)統(tǒng)計(jì)80%~90%的交通事故是由于司機(jī)的判斷失誤所引起。未來(lái)的關(guān)鍵車(chē)載安全系統(tǒng)可通過(guò)將來(lái)自信息和導(dǎo)航系統(tǒng)(如傳感器和車(chē)載攝影機(jī))的道路信息傳送給司機(jī)、從而減少這種判斷失誤來(lái)避免交通事故。碰撞警示系統(tǒng)、 LDWS(車(chē)道偏離警示系統(tǒng))和導(dǎo)航系統(tǒng)等道路信息警示系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用將越來(lái)越廣泛。

支持FlexRay的LSI、用于處理車(chē)載攝影機(jī)影像的LSI、用于實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)航系統(tǒng)同步的LSI等都是未來(lái)車(chē)載安全系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。

FlexRay網(wǎng)絡(luò)

作為支持未來(lái)車(chē)載安全系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)FlexRay已獲得業(yè)界極大關(guān)注。與目前主流的CAN相比，F(xiàn)lexRay具有高速高可靠性特點(diǎn)。FlexRay在構(gòu)建用于控制方向盤(pán)、剎車(chē)和車(chē)身穩(wěn)定性等的車(chē)載電子控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，這種電子控制系統(tǒng)是未來(lái)車(chē)載安全系統(tǒng)的組成部分。為因應(yīng)此一趨勢(shì)，瑞薩正計(jì)劃開(kāi)發(fā)在單封裝中整合MCU和總線驅(qū)動(dòng)器的SiP組件。

車(chē)載攝影機(jī)圖像處理技術(shù)

支持未來(lái)車(chē)載安全系統(tǒng)的另一項(xiàng)技術(shù)，是車(chē)載攝影機(jī)圖像處理技術(shù)。通過(guò)多種已安裝于汽車(chē)上的傳感器，如汽車(chē)距離傳感器與天氣狀態(tài)傳感器等，具備圖像處理技術(shù)的攝影機(jī)將能夠處理未來(lái)車(chē)載攝影機(jī)的圖像處理功能。

另外，車(chē)道和行駛車(chē)輛識(shí)別攝影機(jī)、紅外線攝影機(jī)、后視攝影機(jī)和盲區(qū)檢測(cè)攝影機(jī)等也已被廣泛安裝和使用，它們共同組成了未來(lái)的車(chē)載安全系統(tǒng)。為提高安全性，一輛汽車(chē)可能會(huì)安裝10臺(tái)以上的攝影機(jī)，如車(chē)內(nèi)監(jiān)控?cái)z影機(jī)的瞌睡檢測(cè)警示功能，以及使用監(jiān)控?cái)z影機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向的車(chē)道偏離警示系統(tǒng)等，也正由汽車(chē)制造商開(kāi)發(fā)中。

此處便需要圖像處理技術(shù)。必須對(duì)來(lái)自攝影機(jī)的影像信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)輸出必需的信號(hào)。車(chē)輛前進(jìn)和車(chē)道可通過(guò)分析影像的邊緣部分進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)車(chē)道影像可以發(fā)出車(chē)道偏離警告。

與導(dǎo)航系統(tǒng)同步

對(duì)駕駛來(lái)說(shuō)，能提供路況信息并警示的‘防護(hù)和安全’系統(tǒng)非常重要。當(dāng)汽車(chē)內(nèi)的電子控制系統(tǒng)檢測(cè)到道路信息變化時(shí)，道路信息與汽車(chē)內(nèi)建的地圖信息便會(huì)傳送給駕駛，此時(shí)汽車(chē)確實(shí)行駛在道路上并接收來(lái)自于GPS的定位信息，因而駕駛?cè)藛T可獲得有效的導(dǎo)航警示信息。接下來(lái)，若道路已修復(fù)，則系統(tǒng)會(huì)再次發(fā)出更正信息給駕駛。