開發(fā)支持無人駕駛輔助系統(tǒng)的脫手檢測用ECU并開始量產(chǎn)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
阿爾卑斯阿爾派株式會社（TOKYO:6770，代表取締役社長:栗山 年弘，總部:東京都大田區(qū)，下稱“阿爾卑斯阿爾派”）開發(fā)出脫手檢測（HoD: Hands Off Detection）用ECU※1，該ECU可以通過精細辨別方向盤握法來為無人駕駛輔助系統(tǒng)提供支持。該產(chǎn)品已于2021年春開始量產(chǎn)，并計劃將依次擴充搭載車型。隨著無人駕駛輔助功能的提升，阿爾卑斯阿爾派還在著手下一代模塊用途的開發(fā)，為人們的安全舒適出行作貢獻。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202107/426810.htm
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研發(fā)背景
汽車行業(yè)的CASE(Connected, Autonomous, Shared & Services, Electric)技術(shù)創(chuàng)新正在加快。在Autonomous（無人駕駛）領(lǐng)域，可在特定條件下保持車道并自動跟隨前車行駛的無人駕駛輔助系統(tǒng)正在普及。近年來，我們已開發(fā)出在高速公路行駛和低速行駛等有限條件下由系統(tǒng)執(zhí)行全部駕駛?cè)蝿?wù)的高度無人駕駛輔助系統(tǒng)并已開始銷售。
在搭載這些功能的汽車上，為了安全順暢地進行無人駕駛輔助與手動駕駛的切換，需要對駕駛員的駕駛狀態(tài)進行檢測和判斷。其中一項就是判斷駕駛員握持方向盤狀態(tài)的脫手檢測功能，通過與其他多種駕駛狀態(tài)判斷系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，可進行安全駕駛主體的切換。隨著無人駕駛輔助系統(tǒng)的發(fā)展，安全功能的搭載已規(guī)定在國際標(biāo)準(zhǔn)R79指南中，立法層面正在不斷完善。
在無人駕駛輔助與手動駕駛的切換時機判斷過程中，為了保證安全，需要對行駛狀態(tài)和駕駛員的駕駛姿勢隨時進行檢測。當(dāng)判斷無人駕駛輔助不宜繼續(xù)時，需要提醒駕駛員迅速中止無人駕駛輔助并催促其立即恢復(fù)至手動操作。為了保證安全，需要滿足比以前更高精度且更為多樣的轉(zhuǎn)向器握持檢測要求。
研發(fā)內(nèi)容
1. 系統(tǒng)配置
從性價比來看，方向盤觸摸檢測的主流是靜電容量方式。ECU根據(jù)纏繞在方向盤上的專用靜電容量傳感器檢測到的信息進行駕駛員觸摸判定，將觸摸判定結(jié)果傳輸至高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)?，F(xiàn)有的脫手檢測系統(tǒng)只支持１極單區(qū)規(guī)格，而我公司開發(fā)出4極多區(qū)規(guī)格（參見下圖1）。通過對轉(zhuǎn)向器和握持方式判定的細分化，實現(xiàn)了系統(tǒng)的高效切換和觸摸判定的可靠性提升。
圖1
2．我公司產(chǎn)品概述
在靜電容量控制中，一方面需要維持對溫濕度與電磁干擾的環(huán)境耐受性和傳感器自身的觸覺性能，另一方面還需要考慮對物理負荷的耐受性。進而還必須對不同用途的傳感器材料進行個別優(yōu)化控制。阿爾卑斯阿爾派從1990年代開始生產(chǎn)用于筆記本電腦和游戲機觸摸屏的靜電容量傳感器，從2010年代開始生產(chǎn)靜電容量觸摸式IVI(In Vehicle Infotainment)的車載操作面板。從家用電器到車載領(lǐng)域，擁有各種傳感器材料與環(huán)保型靜電控制技術(shù)的業(yè)績。運用這些知識，阿爾卑斯阿爾派開發(fā)出支持方向盤專用靜電容量傳感器的脫手檢測用ECU，并已從2021年春開始向轉(zhuǎn)向器廠家供貨。
1）行業(yè)首創(chuàng)傳感器4極支持（參見上圖1）
將傳感器電極分成4塊，實現(xiàn)多種握持狀態(tài)判定。與現(xiàn)有的傳感器1極簡單判定有無觸摸相比，可掌握更為詳細的駕駛狀態(tài)。
2）獨有的靜電控制ASIC※2
開發(fā)出獨有的靜電控制ASIC，提高了耐久性與通用性，符合車載嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。
3）根據(jù)不同應(yīng)用程序，提供優(yōu)化算法
不同車型的轉(zhuǎn)向器形狀、傳感器材料、EMC※3環(huán)境等條件各異，因此靜電容量傳感器檢出的信息會有差異。對此類個別情況，可進行參數(shù)更改等個別優(yōu)化后單獨開發(fā)算法。
4）故障自診功能
通過獨有的故障判定來提高可靠性。符合汽車電子電氣系統(tǒng)的功能安全國際標(biāo)準(zhǔn)ISO26262。
關(guān)于今后
預(yù)計到2025年度，無人駕駛輔助功能將更加強大，脫手檢測功能的需求會擴大到全球。我們將基于本產(chǎn)品的開發(fā)業(yè)績，向汽車廠家和轉(zhuǎn)向器廠家提供方案和擴大銷售。除了脫手檢測用途之外，我們還會將靜電容量技術(shù)應(yīng)用至車室內(nèi)外各類HMI(Human Machine Interface)系統(tǒng)，推進產(chǎn)品方案，為安全舒適的汽車出行作貢獻。
※1 Electronic Control Unit的縮寫。汽車發(fā)動機及電子控制嵌入式系統(tǒng)。
※2 專供特定用途的集成電路。
※3 Electromagnetic Compatibility的縮寫。具有在抑制電子設(shè)備發(fā)出干擾的同時防止周圍電氣干擾導(dǎo)致誤動作的特質(zhì)。
【銷售計劃】
開始量產(chǎn)：2021年春
月產(chǎn)能力：4萬個（預(yù)計2022年）
開發(fā)據(jù)點：古川開發(fā)中心（宮城縣大崎市）
生產(chǎn)據(jù)點：古川第２工廠（宮城縣大崎市）
【主要規(guī)格】
產(chǎn)品名 | 脫手檢測用ECU |
外形尺寸（W×D×H） | 40mm×45mm×12mm（參考） |
I/F | LIN ver2.1 or ver2.2 |
工作電壓／電流 | 8v～16v／100mA以下 |
工作保證溫度 | －30°～＋85度 |
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