車用安全電子技術發展方向與趨勢

BMW發展的Night Vision功能，可強化夜間路況識別能力，並主動發現路上的行人與障礙物。BMW

汽車工業在環保與科技化浪潮下，已不再是以往僅以引擎工藝為核心的產業，而是必須透過各式電子技術與數位化科技打造兼具環保、安全、智慧的運輸工具，而車用環境與一般電子產品的應用環境不同，需面臨更嚴苛的天候環境限制，因為車輛一上路即成為關乎人命安全的大事，車載的各式電子技術亦需面對容錯範圍更小、速度要求更高的應用條件…

發展車用電子，雖同樣都是利用電子科技與技術，達到整合或是強化傳統汽車設計操控機制，但實際上就不同的車用電子應用領域，在安全性、容錯性與運行環境的差異，對於這類電裝品的要求水準，也會有不同的差異。

例如，這幾年在技術與成本呈現大幅進展的LED光源，應用在車用電子方面，就因裝設區塊不同，而有不一樣的元件要求。另外，涉及車輛主/被動安全設計的電控技術，在元件的運行效能、容錯要求、抗候能力，也會比一般因應車內娛樂的產品要求嚴苛許多。

車用安全進入全面感測器整合時代

行車安全一直是汽車產業最受關注的議題，以往的安全氣囊、ABS(Antilock Brake System)、ASR(Acceleration Slip Regulation)、EBD(Electric Brake force Distribution)、ESP(Electronic Stability Program)等被動安全設計，慢慢朝向需全面整合各式感測器搭配運行的主動式安全設計機制，其開發前提還必須考量車體本身結構的特性，讓車輛設計可以朝向「零傷亡」的行駛安全目標。

在1990年前後，車輛設計中的安全氣囊多採取微機電(Micro Electro Mechanical Systems；MEMS)加速度計(Accelerometer)，達到利用矽晶片技術的高精密度、快速反應特性，完成精確辨別車輛行駛或是遭遇撞擊狀態，藉此達到精確控制安全氣囊的啟動時機，當時也成為支持MEMS元件技術的主要應用領域。

MEMS元件對於汽車智慧化相關應用發展扮演關鍵角色，特別在電子車身穩定系統(Electronic Stability Control；ESC)及胎壓監測系統(Tire-Pressure Monitoring System；TPMS)等，更有MEMS元件技術的發揮空間，尤其是美國為了提升道路安全，將於2012年強制規定生產汽車都需加裝電子車身穩定系統，而歐盟也將於2014年強制規定車輛出廠均須搭載胎壓偵測系統(TPMS)。

利用現代電子技術 提供主動積極的行車輔助

另外，目前汽車原廠隨車提供的安全機制，如ABS、EBD、ESP、Air Bag等，多是被動型的安全保護機制，而TPMS為主動型安全保護機制，即針對左右行車安全的輪胎進行Realtime持續性的在線監控，在輪胎出現材質問題或危險徵兆時能即時警告，令駕駛者可採取必要措施。

TPMS這類主動防護設計對行車安全的附加價值高，例如，行駛時發生輪胎胎壓不足，車輪氣壓比正常值減少10%時，將致使輪胎的壽命減少15%。車輛若具備TPMS系統支援，車主即可隨時監測每組輪胎動態瞬時胎壓、胎溫，當胎壓出現異常，能馬上通知車主處理、維修，減少車胎無預期爆胎、損毀問題，也可減低行車油耗。而部分車主為了省油，嘗試採行較高胎壓，但車輛在胎壓過高狀態下行駛，日積月累對引擎底盤及懸吊系統將造成較大負擔，而輪胎胎壓不均勻時，還會造成剎車跑偏、增加懸吊磨損機率。

MEMS的應用，可在各式主/被動安全設計中作為關鍵元件，例如，加速度計在車輛的制動力方面的感測與回饋，即可透過車體電腦運算感知制動力不足，隨即利用電子技術補強車體制動能力，甚至可搭配前方保險桿的行人感測元件，整合車輛安全設計，發揮提醒駕駛人或是主動協助車輛減速的重要安全防護效果。

近來強調高科技的車款，也將原本軍用的戰鬥科技導入車輛設計，例如，原本用以強化單兵夜間作戰能力的電子夜視技術，目前也可以在科技車款中發現相關應用，讓駕駛人在夜間不畏黑暗或是逆光狀態，也能對路況有更多的掌握能力。

感測器採取系統封裝 提升反應效能

但目前多數車用電子的感測應用，仍採取感測器與處理電路分離的設計模式為多，此會造成電子元件處於較為離散的狀態，但這種設計方式並無法因應車輛相對較嚴苛的裝設環境，採離散式元件的問題在於，車用電子可能會遭遇較多水氣、較高溫度、高震動的運行環境，離散元件可能會因震動、溫度或是接點潮溼、氧化，影響到車輛行駛狀態感知的訊息品質，使感測模組電路出現故障或失效，造成車輛喪失應有的主/被動安全防護功能。

為增加感測器與控制電路的可靠性，新的設計趨勢是將感測器與運算控制電路進一步整合，透過系統級封裝，直接將sensor關鍵元件與系統控制電路進行元件形態的封裝整合，讓原有的感測迴路與控制電路可以得到小型化的系統級封裝構型，提供模組式的功能整合，輕鬆為不同車型建構智慧安全的防護機制。

車用感測元件技術 將朝整合方向開發

為達到新一代汽車所要求的智慧化、安全化的重點性能提升，車用感測器在製車工藝所佔的地位將越來越關鍵，針對行車安全的相關應用，車載各式感測器與感測技術，主要的功能目標是協助汽車探知環境現況，發現主要目標或是排除非危險目標，透過精密、即時的運算以確定物體距離與相對方位，迅速識別目標屬性，這其中包括了單純的距離偵測到多維空間的重組與定位，尤其是相對複雜的動態定位與物體追蹤技術。

針對動態定位、物體追蹤等技術需求，常用的感測技術有超音波攝影、微波雷達等，但由於不同感測技術都有物理上的應用限制，且汽車需面對外部溫差、濕度、天候等環境變化，皆會影響判別效能與精度，這時就必須將不同感測技術進行多模整合，例如同時整合超音波、雷射、微波雷達等感測模組，各自發揮不同技術的物理優勢，在功能與效能上達到最佳化的互補。