諸如安全氣囊、ABS等汽車安全產(chǎn)品的“升級版”不斷涌現(xiàn)，以及各種新型安全技術(shù)應(yīng)用的層出不窮，不僅為參與其中的廠家提供一個全新的展示平臺，亦帶動了對更高性能MCU和傳感器的需求增長。
安全氣囊MCU從16位走向32位
安全氣囊是汽車中不可或缺的被動安全系統(tǒng)。飛思卡爾半導(dǎo)體中國區(qū)汽車電子業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理康曉敦表示，傳統(tǒng)安全氣囊設(shè)計已經(jīng)比較成熟，實際上設(shè)計的難度已經(jīng)轉(zhuǎn)向加速度信號的采集、處理和碰撞時安全氣囊打開的算法等。這些在系統(tǒng)設(shè)計方面基本已無難度，難的方面在于如何根據(jù)不同車輛進行匹配與標定，并且占位檢測問題也需要解決。飛思卡爾采用基于高性能Flash技術(shù)的MCU配以多軸的加速度傳感器，可幫助客戶更快地進行信號的采集、處理、分析，并可記錄行車時的實際信息，縮短用戶的設(shè)計周期。此外，飛思卡爾還提供基于電磁場感應(yīng)的占位檢測傳感器，可大大提升整個安全氣囊的性能。
隨著汽車對安全性要求的不斷提高，安全氣囊正由一個獨立的、簡單的輔助約束系統(tǒng)(SRS)向高級的系統(tǒng)化成員約束系統(tǒng)發(fā)展。英飛凌科技中國有限公司汽車工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部汽車電子安全管理高級市場工程師沈順偉表示，由于安全氣囊作用的特殊性，安全氣囊系統(tǒng)要求其主要元器件精度高、可靠性好、抗干擾能力強及低成本。由于安全氣囊對系統(tǒng)的反應(yīng)時間有嚴格的要求，所以要求MCU要有較高的運算速度，主流的安全氣囊系統(tǒng)都采用16位MCU。
此外，未來智能化及多氣囊的市場需求對安全氣囊器件的要求是小型化和網(wǎng)絡(luò)化。沈順偉表示，智能化要求安全氣囊系統(tǒng)安裝更多的部件，如紅外影像感應(yīng)技術(shù)以確定乘員的身高、位置等等。為了適應(yīng)這一趨勢，必須提高MCU的處理能力以適應(yīng)圖像數(shù)據(jù)的處理，所以需要用到32位MCU，另外還需要采用更多的集成芯片以減小系統(tǒng)的體積。
未來智能化將是未來安全系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，這也要求半導(dǎo)體廠商提供接口更多、運算能力更強的MCU以及集成度更高，性能更穩(wěn)定的其他器件。沈順偉表示，傳感器是安全氣囊的又一關(guān)鍵部件，安全氣囊對傳感器有很高的要求，主要是可靠性好、反應(yīng)快、精度高，還要有較高的可控性?？梢灶A(yù)見，32位MCU、多功能高性能的傳感器(包括影像傳感器)等元器件將成為增長的熱點。
主動安全系統(tǒng)升級帶動傳感器需求
目前ABS已成為汽車中的標配，而其功能的不斷升級出現(xiàn)了諸如EBD、TCS、ESP等衍生型的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對MCU與傳感器有何新的要求呢？濟南捷特汽車電子研究所所長程軍表示，ABS系統(tǒng)這些年來一直沿用16位MCU，這是因為16位MCU對ABS系統(tǒng)來說，具有最好的性價比，雖然近年來ABS功能大大擴充，但由于16位MCU近幾年也是飛速發(fā)展，恰好滿足了ABS發(fā)展的需要。而8位MCU大多針對低端產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)的，很難勝任ABS的功能及擴展。32位MCU由于價格問題，也很難大批量低成本應(yīng)用于ABS系統(tǒng)。
沈順偉表示，相對于ABS，EBD和TCS等需要做算法上的改進，做更多的運算，這一定程度上要求MCU有更強的運算能力，但對當前的應(yīng)用，大部分16位MCU的能力已足夠，8位MCU則不能勝任，32位又有些浪費。
他還指出，如果是ESP或類似系統(tǒng)，則需要采集許多額外的信息，所以也要增加很多額外的傳感器。具體來說，除了ABS的輪速傳感器外，還需要增加縱向及橫向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等，另外它還需要通過CAN這樣的總線技術(shù)與發(fā)動機管理單元更緊密地聯(lián)系起來，以得到發(fā)動機的信息并對其進行管理。與此相對應(yīng)，相比ABS系統(tǒng)，ESP系統(tǒng)的算法要復(fù)雜許多，但就目前來說，也沒有到需要應(yīng)用32位MCU的程度，只是因為它所需要信息和控制單元更多，所以需要更多的引腳，一般來說，至少要120pin以上的MCU才符合要求。
主被動安全一體化勢在必行
汽車安全是最不乏新技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域，畢竟打造一個“萬無一失”的安全系統(tǒng)是業(yè)界永恒的追求。意法半導(dǎo)體大中華區(qū)汽車電子部總監(jiān)劉建宏表示，目前汽車安全系統(tǒng)引進的關(guān)鍵性技術(shù)，包括線控系統(tǒng)(X-by-Wire)以及各種感測式系統(tǒng)，目前已開始普及的包括倒車雷達、倒車監(jiān)視器以及胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)等。未來幾年可望大幅成長的則包括用來改善駕駛性能與自動化功能的適應(yīng)性定速系統(tǒng)(ACC)、道路變換輔助與盲點檢測，以及用于預(yù)碰撞、行人保護和檢測駕駛艙內(nèi)是否有人的視覺雷達傳感器等。而在這些條件下，汽車的安全及傳動系統(tǒng)已逐步從被動性為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃有耘c被動性并存的架構(gòu)。
沈順偉也表示，主被動安全一體化雖然是一項十分復(fù)雜的工程，但是它能給車內(nèi)乘員甚至車外的行人車輛提供全方位的保護，所以主被動安全技術(shù)的集成是一種勢在必行的趨勢。他指出，它最大的要求有兩點：一是提高車輛的對危險的預(yù)警能力，這需要給汽車增加更多的雷達、傳感器等部件；二是要提高主被動系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能力，也就是說要設(shè)計出很好的算法，以確定各執(zhí)行機構(gòu)啟動的時序以及執(zhí)行量的大小。這樣在硬件方面，由于涉及要處理的信息量的急劇增加甚至要進行影像的處理，所以16位MCU將捉襟見肘，32位MCU乃至64位MCU將成為標準器件。另外，需要增加相應(yīng)的雷達和各種傳感器，還要使用合適的總線技術(shù)。
目前，博世、大陸、天合及Denso等國際大廠都已經(jīng)開始了主被動技術(shù)一體化的研究并推出了相應(yīng)的產(chǎn)品。博世去年發(fā)布了CAPS(整合主被動安全系統(tǒng))，該系統(tǒng)將主被動安全系統(tǒng)及輔助駕駛系統(tǒng)建立成一個網(wǎng)絡(luò)，為實現(xiàn)先進的安全功能提供了基礎(chǔ)，并可更有效地防止事故發(fā)生。據(jù)介紹，博世第一代CAPS功能整合了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)和ESP；第二階段的開發(fā)成果是預(yù)測性碰撞警告系統(tǒng)，目前已經(jīng)在奧迪Q7上實現(xiàn)了批量生產(chǎn)；第三階段的開發(fā)將推出預(yù)測性緊急制動系統(tǒng)，未來將能夠使車輛在緊急狀況下自行緊急剎車。博世還將不斷提升生產(chǎn)和應(yīng)用的本土化程度。
另一方面，主被動安全一體化絕對少不了“網(wǎng)絡(luò)”的“指揮”。程軍表示，安全系統(tǒng)集成的條件是各種子系統(tǒng)的成熟及使用，如ACC、ESP、安全氣囊等，它們的集成主要依賴與連接這些子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，即車載總線系統(tǒng)。他還指出，如今大的整車廠商安全系統(tǒng)的總線協(xié)議都控制在自己手里，各個廠商的協(xié)議都是不同的和保密的，只有進入到整車配套的體系成為整車廠商的供應(yīng)商，才能得到這種協(xié)議。國內(nèi)在這方面如果不能進行ABS、安全氣囊進入配套，一般整個系統(tǒng)集成后就很難再進入成為配套商。安全系統(tǒng)的集成是未來發(fā)展的必然趨勢，為適應(yīng)這一趨勢，國內(nèi)電子企業(yè)應(yīng)積極參與加入各種汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議國際組織，積極發(fā)展車輛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
目前國內(nèi)廠商尚未涉足主被動安全一體化領(lǐng)域，但是他們在開發(fā)新技術(shù)或進行產(chǎn)品升級換代時應(yīng)努力追蹤最新的技術(shù)并充分考慮到今后集成到主被動一體化系統(tǒng)中的要求，預(yù)留相應(yīng)的功能和接口，這樣才能在各分立系統(tǒng)形成規(guī)模的時候較容易地發(fā)展成為主被動一體化系統(tǒng)。沈順偉指出，當然，由于國內(nèi)汽車零部件廠商的實力還不足以與國際大廠抗衡，所以還需要有關(guān)機構(gòu)共同制定相應(yīng)的標準，聯(lián)合各廠家的研發(fā)能力共同開發(fā)相應(yīng)的技術(shù)，才能在較短的時間內(nèi)追上國際先進水平。
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