汽車安全一直都是大家關(guān)注的話題，隨著去年中國取代美國成為最大汽車銷售國，無論是汽車企業(yè)、零部件供應商還是中國的普通消費者，對安全問題的關(guān)注度都在與日俱增。汽車安全性所涉及的范圍很廣，大到專門的安全配置，小到每個零部件、每塊鋼板，每個焊點甚至是焊點位置。從當前的技術(shù)發(fā)展趨勢來看，從被動安全、主動安全、主動安全功能集成再到主被動安全功能集成，汽車安全技術(shù)正朝著“零傷亡”的方向不斷努力。
被動安全和主動安全
被動安全中的安全氣囊市場發(fā)展極為迅速，并將成為當前以及未來幾年間最廣泛使用的安全技術(shù)?！?015年，中國汽車市場安全氣囊的普及率將超過90%，安全氣囊技術(shù)正在日趨成熟?！憋w思卡爾全球汽車營銷經(jīng)理Marc Osajda表示。
目前，包含正面氣囊的輔助防護安全系統(tǒng)(SRS)已經(jīng)成為很多中檔轎車的標準配置。隨著側(cè)面安全氣囊、簾式安全氣囊等氣囊數(shù)的增多，SRS正在向更先進的氣囊系統(tǒng)發(fā)展。“未來的趨勢，將是低檔轎車中將兩個正面氣囊作為標準配置，而中高檔轎車中將出現(xiàn)六個或更多氣囊以及安全帶預緊器。”英飛凌科技亞太有限公司汽車電子事業(yè)部安全系統(tǒng)市場高級經(jīng)理Francis Foo說。
上世紀90年代早期，汽車安全氣囊系統(tǒng)大量采用MEMS加速計，這也促成了MEMS設計的第一波發(fā)展浪潮。作為安全氣囊加速計領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，飛思卡爾近期推出了多款MEMS產(chǎn)品，包括MMA5xxxW衛(wèi)星碰撞加速度計、業(yè)內(nèi)首款以QFN封裝形式提供的PSI5 X或Z軸衛(wèi)星慣性傳感器、針對安全氣囊ECU的MMA68xxQ雙軸碰撞傳感器以及MC33789安全氣囊系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)。而ADI也表示，其高集成MEMS(加速度傳感器和陀螺儀集成到一起的ADXRS8XX，低g值和高g值的加速度傳感器集成到一起的ADXL2XX)也將于不久的將來研發(fā)完成。
“未來MEMS傳感器的發(fā)展趨勢仍然是減小體積、增強可靠性和提高靈敏度?！盡arc Osajda表示，“這是一個被稱為‘傳感器融合’或‘系統(tǒng)級封裝’的新時代。主、被動安全系統(tǒng)的融合帶來了新的挑戰(zhàn)，可以通過把不同傳感器集成到單個封裝中(如陀螺儀加低加速度傳感器)來解決這些問題?！憋w思卡爾所使用的全面集成的 TPMS 系統(tǒng)級封裝，包括4個晶片：壓力傳感器、加速度傳感器、一個8位微控制器(MCU)和RF發(fā)射器。
“同安全氣囊一樣，防抱死制動系統(tǒng)(ABS)雖然在發(fā)達國家中已經(jīng)被公認為是標準配置，但是在中國等發(fā)展中國家的發(fā)展?jié)摿θ匀皇志薮?。”Francis Foo補充道，“而如EPS、TPMS等其他安全系統(tǒng)也獲得了足夠的市場重視。這四個主要的安全系統(tǒng)目前占據(jù)了全球汽車安全系統(tǒng)的絕大部分份額?！?
未來汽車安全技術(shù)需要給車輛提供前、后、左、右360度的安全保護，用德爾福公司的說法，就是需要給車輛提供360度的安全屏障(Safety Cocoon)。其所使用到的技術(shù)包括：1 自適應巡航系統(tǒng)ACC、前向碰撞預告警系統(tǒng)FCW、碰撞緩解和避撞系統(tǒng)AB/ABA;2 車道偏離告警系統(tǒng)LDW、駕駛員車道保持能力告警LKP、主動夜視系統(tǒng)ANV、前大燈控制系統(tǒng)AHC、交通標志識別系統(tǒng)TSR;3 車輛盲區(qū)檢測、換道輔助、車輛追尾預告警;4 車輛后視影像系統(tǒng)、智能泊車輔助系統(tǒng)。
在上述眾多先進技術(shù)中，最典型的是車道偏離和前撞預警，其技術(shù)基礎(chǔ)是視頻和雷達。據(jù)ADI大中華區(qū)汽車電子商務經(jīng)理李防震介紹，目前中國本土的安全模塊供應商以及大學，已經(jīng)研發(fā)出以視頻技術(shù)為基礎(chǔ)的車道偏離和夜視功能，不過采用雷達技術(shù)還處在一個開始階段。
“確實，目前使用新式雷達和成像技術(shù)的防撞型預防式安全技術(shù)，在采用方面仍處在初期階段，”Atmel亞太區(qū)及日本RFA業(yè)務營銷總監(jiān) Goh Yan表示，“僅有幾家主要OEM廠商開始將該技術(shù)作為一項安全選配?！?
“主動安全產(chǎn)品與其它汽車電子產(chǎn)品相比很大的不同，在于前者的性能與路況、交通狀況特別是駕駛員的駕駛習慣有關(guān)?！钡聽柛?中國)科技研發(fā)中心安全系統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)部門經(jīng)理沈駿強博士在這里特別強調(diào)，“因此，將一個在北美和歐洲開發(fā)完善的主動安全系統(tǒng)原封不動拿到中國市場來，不一定是最佳方案。供應商必須針對中國的實際情況進行二次開發(fā)，不僅調(diào)整標定參數(shù)，還要修改核心算法。同時，也需要在中國的路面上進行大量試驗和數(shù)據(jù)采集及分析?！?
德爾福目前的電子掃描雷達ESR和智能前視視頻系統(tǒng)IFV，能夠提供對車輛的前向安全保護。ESR雷達是多模式電子掃描雷達，提供長距離和中距離兩種覆蓋范圍?；贓SR雷達可以構(gòu)建具備起停功能的ACC系統(tǒng)、FCW系統(tǒng)、AB/ABA系統(tǒng)。IFV是一個集成了攝像頭和處理器的視頻系統(tǒng)，尺寸小但功能強大，可以安裝在擋風玻璃后，提供LDW、LKP、ANV以及基于視頻的FCW系統(tǒng)。同時，ESR雷達信號和IFV的視頻信號還可以進行融合，提供基于數(shù)據(jù)融合的FCW和AB/ABA系統(tǒng)。據(jù)Marc Osajda介紹，飛思卡爾在該領(lǐng)域也在不斷創(chuàng)新，其針對盲點監(jiān)測(BSP)或自適應巡航控制的RF雷達解決方案正在開發(fā)中。
安全系統(tǒng)的復雜性毫無疑問為芯片供應商帶來的更多的挑戰(zhàn)?！瓣P(guān)鍵的需求和挑戰(zhàn)將集中在提供技術(shù)方面。” 德州儀器汽車電子產(chǎn)品中國區(qū)高級經(jīng)理顧雷表示，“故障安全設計特性(如：冗余和內(nèi)置安全自查)要求我們提供更高的集成度和復雜度?！?
不可或缺的高性能微處理器
在主動安全技術(shù)中，信號處理同上面提到的信號采集同樣重要。主動安全技術(shù)大量采用了復雜的數(shù)字和模擬信號處理，以及圖像處理和模式識別技術(shù)。要處理這些復雜的算法，需要高性能的微處理器或DSP作為軟件運行的平臺。
目前，英飛凌的16位MCU XC2300系列被廣泛應用于包括EPS、ABS以及安全氣囊等各種安全系統(tǒng)中，該系列MCU性能從低端的38引腳64K閃存到高端144引腳1MB閃存。XC2300系列具有可擴展性及涵蓋眾多汽車電子安全系統(tǒng)的兼容性，而且軟硬件可重復使用。該產(chǎn)品系列配備高性能的CPU，在80MHz時每秒可處理高達8,000萬條指令。XC2300靈活的USIC(通用串行接口通道)可配置為UART、LIN、緩沖SPI、I2C總線或I2S接口。而MultiCAN(CAN 2.0B現(xiàn)行版本)則可通過三個CAN節(jié)點提供最多64個可靈活分配的消息對象，并具有網(wǎng)關(guān)功能。此外，英飛凌針對該領(lǐng)域還提供8位XC800和32位TriCore MCU系列。
飛思卡爾針對安全氣囊、助力轉(zhuǎn)向和ABS/ESP應用，提供一整套Power Architecture微控制器，其中MPC564xL是其最新產(chǎn)品，專門優(yōu)化電子助力轉(zhuǎn)向、車輛穩(wěn)定控制及駕駛員輔助等安全應用。雙核MPC564xL包含兩個“通道”，其中每個通道都包括一個內(nèi)核、總線、中斷控制器、內(nèi)存控制器和其他內(nèi)核相關(guān)的模塊。與當前采用的雙MCU方法相比，成本更低。此外，針對ADAS應用的MCU目前也正在開發(fā)中。
Atmel的MCU能夠在嚴苛的Grade 0條件下工作，非常適合汽車引擎蓋下的應用。其功能強大的8位或者32位微控制器可為安全系統(tǒng)提供處理能力，而一款通信控制器則可用于汽車電子系統(tǒng)內(nèi)不同傳感器模塊之間的重要通信。
