汽车安全设计--开发完整的碰撞防护系统

作者：瑞萨科技上海有限公司 Shinkichi Hotta

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 在保护司机和行人的安全方面，电子产品扮演的角色日益重要。虽然车载安全系统具有防止碰撞的‘防护及安全’功能，能将交通事故发生时的伤害减到最低，并具备提前预防事故能力，而这些功能，都可透过一些主要电子零件加以控制。 通常，汽车内的‘碰撞防护系统’需要高速、低噪声和高可靠性的微控制器(MCU)。 汽车中的‘碰撞防护系统’价值正日渐提升。为了将事故发生时的伤害降至最低，必须使用碰撞防护系统，其中最具代表性的例子就是安全气囊。当系统检测到碰撞时，气体产生装置会启动并点燃，气囊随之利用产生的空气迅速膨胀，乘客立即受到保护，碰撞能量被吸收。这一系列动作必须在200ms左右时间内完成。 自1980年代起，安全气囊开始成为豪华汽车配件，发展至今，它已成为多数汽车的标准配备。安全气囊的安装位置和形状有很多种，不仅安装在司机座位前方的仪表板内，也有安装于车身侧边与车门的气囊。 安全气囊控制系统必须以固定周期，不断地从安装在仪表板和侧边的两个或两个以上撞击检测传感器及加速传感器获得信息。这个检测过程必须在数百微秒检测周期内以每秒数百次的频率重复。这个检测‘没有碰撞’信息，以防止气囊被可忽略的撞击引爆是极重要的步骤。当检测到必须引爆气囊的碰撞时，MCU应能立即判断触发哪个气囊、如何打开气囊，并点燃气体产生装置。这个操作必须在数毫秒内启动，并在数十毫秒内完成。安全气囊控制系统需要高速MCU，因为相应的传感器数量不断增加，必须涵盖的碰撞形式越来越多，气囊的种类和数量也持续提升。 由于安全气囊控制系统位于汽车中心，因此幅射噪声必须够低，才不会影响收音机、电视和车载导航系统的正常运作。该系统必须具备高可靠性，因为它可直接影响汽车的寿命。 汽车安全的关键组件 未来，汽车‘防护和安全’的重要性将越来越高，它可用来提前预防可能发生的事故。 ABS剎车系统和用于车身稳定性控制的车辆动态控制(VDC)功能早已商用化。据统计80%~90%的交通事故是由于司机的判断失误所引起。未来的关键车载安全系统可透过将来自信息和导航系统(如传感器和车载摄影机)的道路信息传送给司机、从而减少这种判断失误来避免交通事故。碰撞警示系统、LDWS(车道偏离警示系统)和导航系统等道路信息警示系统的实际运用将越来越广泛。 支持FlexRay的LSI、用于处理车载摄影机影像的LSI、用于实现与导航系统同步的LSI等都是未来车载安全系统的关键组件。 FlexRay网络 作为支持未来车载安全系统的关键技术FlexRay已获得业界极大关注。与目前主流的CAN相比，FlexRay具有高速高可靠性特点。FlexRay在构建用于控制方向盘、剎车和车身稳定性等的车载电子控制系统中发挥着重要作用，这种电子控制系统是未来车载安全系统的组成部分。为因应此一趋势，瑞萨正计划开发在单封装中整合MCU和总线驱动器的SiP组件。 车载摄影机影像处理技术 支持未来车载安全系统的另一项技术，是车载摄影机影像处理技术。透过多种已安装于汽车上的传感器，如汽车距离传感器与天气状态传感器等，具备影像处理技术的摄影机将能够处理未来车载摄影机的影像处理功能。 另外，车道和行驶车辆识别摄影机、红外线摄影机、后视摄影机和盲区检测摄影机等也已被广泛安装和使用，它们共同组成了未来的车载安全系统。为提高安全性，一辆汽车可能会安装10台以上的摄影机，如车内监控摄影机的瞌睡检测警示功能，以及使用监控摄影机进行导向的车道偏离警示系统等，也正由汽车制造商开发中。 此处便需要影像处理技术。必须对来自摄影机的影像讯号进行处理，同时输出必需的讯号。车辆前进和车道可透过分析影像的边缘部分进行检测。透过检测车道影像可以发出车道偏离警告。 与导航系统同步 对驾驶来说，能提供路况信息并警示的‘防护和安全’系统非常重要。当汽车内的电子控制系统检测到道路信息变化时，道路信息与汽车内建的地图信息便会传送给驾驶，此时汽车确实行驶在道路上并接收来自于GPS的定位信息，因而驾驶人员可获得有效的导航警示信息。接下来，若道路已修复，则系统会再次发出更正信息给驾驶。(end)

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