電子技術(shù)助力打造對人類和環(huán)境友好的汽車

　　影像處理的進化趨勢

　　圖像識別技術(shù)今后還將不斷進化(見圖4)。富上重工業(yè)介紹了僅通過立體攝像頭便可檢測前方障礙物并控制制動器的新一代ADA(主動駕駛輔助)系統(tǒng)。即使是在夜間起霧、下雪等情況下，通過攝像頭的靈敏度處理和影像處理，汽車就能夠識別出前方的障礙物，其識別能力超出了大多數(shù)人的想像。

　　富士重工業(yè)預(yù)定在2008年春將該系統(tǒng)集成到力獅(Legacy)車內(nèi)。該系統(tǒng)不需要毫米波雷達，圖像處理工作可由專用ASIC和普通微處理器完成，而且，這些專用ASIC和微處理器均內(nèi)置于攝像頭模塊內(nèi)。因此，與以往由立體攝像頭和毫米波雷達構(gòu)成的系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)的銷售價格大約能夠減少一半。以前的價格大約為35萬日元(約合2.3萬元人民幣)。

　　影像處理的特點在于，制作三維圖像時要使用攝像頭模塊內(nèi)部的ASIC進行處理。該公司的解說員表示："盡管三維處理的運算量較大，但算法較為簡單，可以像傳送帶流水作業(yè)那樣，通過并聯(lián)電路進行處理。"利用三維化影像數(shù)據(jù)對前方車距、障礙物、白線、車輛擺動等進行識別的運算處理，全部由該公司獨立開發(fā)的圖像處理軟件在微處理器上完成。

　　日本電裝公司發(fā)布了一種在行駛過程中利用一個攝像頭對交通標(biāo)志進行識別的技術(shù)。該技術(shù)可根據(jù)影像的濃淡，尋找標(biāo)志中的特征點，然后將該特征點與保存于存儲器內(nèi)的圖像進行比較，從而識別出前方的交通標(biāo)志。該技術(shù)估汁將在5～10年后實現(xiàn)實用，目前需要的是提高微處輝器的影像處理性能。

　　有效地傳遞危險信息

　　如果能夠在汽車上安裝可收集周圍信息的各種傳感器，那么這些信息便可在顯示屏上顯示，從而將信息傳遞給駕駛者。尤其是在緊急情況下，通過這些傳感器，就可以將多種信息中提示回避危險的重要信息立即傳遞給駕駛者。在此次車展上，有幾家公司展出了可將危險信息高效傳遞給駕駛者的系統(tǒng)。

　　CALSONIC KANSEI公司進行了信息投射演示，即采用抬頭顯示器(HUD)技術(shù)，可在前車窗的下部顯示行車速度、行人檢測警報、道路限速等交規(guī)限制內(nèi)容及路線引導(dǎo)的箭頭標(biāo)志等信息(見圖5a)。250×40像素的黑白液晶面板配置在儀表盤上，所顯示的圖像將被投射到前車窗下部。投射光源采用了多個白光LED，顯示尺寸為128mm×20mm，抬頭顯示器模塊的外形尺寸為150mm×150mm×40mm。該公司的解說員介紹說："駕駛者只需在最小限度內(nèi)移動視線便可獲得各種信息，并小會影響到駕駛者透過車窗觀察車外情況的通常駕駛狀態(tài)。"

　　將顯示信息集中在最小范圍內(nèi)，駕駛者便可很容易地獲得必要的信息，而不會產(chǎn)生混亂。另外，在警報的顯示方法上也有所進步。比如，當(dāng)檢測到行人時，如果行人位于車前方右側(cè)，那么行人檢測警報就會出現(xiàn)在顯示器的右側(cè)；如果行人位于車前方左側(cè)，警報就將出現(xiàn)在顯示器的左側(cè)。這樣，駕駛者便能夠更直觀地獲取警報。

　　日本大發(fā)工業(yè)(Daihatsu)還進行了顯示信息的實際演示，能夠在駕駛者會經(jīng)常觀察的速度計等儀表盤的顯示器上顯示各種警報信息(見圖5b)。顯示器可重疊顯示兩種類型的圖像信息，速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)等儀表盤顯示的一般信息位于下層，警報等需要引起駕駛者注意的信息位于上層。在圖5(b)中，上層圖像中央的黃色物體表示本車，左邊的紅色物體表示周圍的其他車輛，下層顏色略淺，主要顯示速度等。

　　儀表盤的顯示器模塊上部設(shè)計有投射速度計等通常信息的面板，下部設(shè)計有投射警報等信息的面板，均采用反光鏡投影。系統(tǒng)中對兩種類型的圖像信息部分別進行了調(diào)整，使得各圖像與駕駛者對焦的位置不同，這樣就可以讓駕駛者容易地分辨出上層圖像和下層圖像。

　　新型用戶接口

　　除此之外，新型的用戶接口(UI)也是受到極大關(guān)注的車載零部件之一。Clarion和先鋒展出了采用紅外傳感器的汽車導(dǎo)航儀UI，日立制作所展出了采用手指靜脈認證傳感器的UI(見圖6)。

  　　Clarion公司展出的UI是在汽車導(dǎo)航儀的上下左右分別設(shè)置1個紅外傳感器，通過檢測手的動作來控制汽車導(dǎo)航儀，它是由Clarion與日立制作所的日立人機互動實驗室(Human Interaction Laboratory)共同開發(fā)的。紅外信號可通過汽車導(dǎo)航儀的微處理器進行處理。Clarion的目的是實現(xiàn)新型UI的實用化，以取代觸摸面板和操縱開關(guān)。 

　　先鋒展示的是一種結(jié)合了紅外傳感器和立體影像的新型UI，它能夠通過手左右移動立體圖標(biāo)的動作來選擇信息，該技術(shù)曾在CEATECJAPAN 2007上展出過。

　　日立制作所在汽車的方向盤上安裝了手指靜脈認證傳感器。通過該傳感器對駕駛者進行認證，汽車就能夠根據(jù)駕駛者的喜好設(shè)定座椅的位置和空調(diào)的溫度等。該系統(tǒng)能夠識別出食指、中指、無名指的差異，并可以通過手指選擇音頻、汽車導(dǎo)航儀等。

　　在該公司過去用于ATM機的手指靜脈認證傳感器中，攝像頭位于手指下方，并主要對指腹的靜脈圖形進行認證。而此次的手指靜脈認證傳感器則采用手指橫向夾入式結(jié)構(gòu)，通過LED和攝像頭對手指側(cè)面的靜脈圖形進行認證。因此，不再需要手指下方的攝像頭，實現(xiàn)了薄型化，提高了其在方向盤上安裝的自由度。

　　東海理化演示了用于豐田汽車的單人電動汽車i-REAL的操作設(shè)備。在i-REAL中，駕駛者用左右手分別握住配置在座椅左右兩側(cè)的板狀操作部分，通過轉(zhuǎn)動手腕進行操作。向下推相當(dāng)于踩油門，向上拉相當(dāng)于踩剎車，向左或向右傾斜則是向相應(yīng)方向轉(zhuǎn)彎。與豐田汽車在2005年東京車展上發(fā)布的單人電動汽車i-swing相比，i-REAL中增加了緊急制動開關(guān)，一旦握住操作部分，緊急制動開關(guān)便會啟動。

　　無論是i-REAL還是i-swing，在左右兩側(cè)均設(shè)計有操作部分，只要其中一個啟動，另一個便會隨之聯(lián)動。但是，i-REAL的左右操作部分是通過機械連接進行聯(lián)動，而i-swing采用的是電氣聯(lián)動。該公司表示，目前，采用機械聯(lián)動有利于降低成本。

　　窺視今后的汽車導(dǎo)航儀

　　在汽車導(dǎo)航儀方面，各汽車導(dǎo)航儀廠商和地圖廠商展出了多款新產(chǎn)品(見圖7)。Clarion公司展示了新一代PND(個人／便攜導(dǎo)航?jīng)]備)的模型。在其展示出的產(chǎn)品中，有的像手機那樣可以折疊；有的帶有攝像頭；有的具有很高的抗沖擊性和防水性，適于室外使用；還有的具有較高的娛樂性，可利用各種各樣的圖案進行周圍環(huán)境的檢索等。

　　Xanavi Informatics公司推出了一種被稱為Petit Navigation的參考產(chǎn)品，產(chǎn)品中集中了幾種常用功能，使用很方便。比如，只顯示沿途施設(shè)中必要信息的"沿途施設(shè)信息"，以及顯示從當(dāng)前所在地到最近的干線道路的詳細路線的"干線道路向?qū)?quot;等功能。

　　Zenrin公司明確表示將會致力于日本海外城市的汽車導(dǎo)航儀地圖目錄的制作和銷售。該公司認為，由于日本國內(nèi)的汽車導(dǎo)航儀地圖目錄的需求已經(jīng)達到飽和，因此必須開拓海外市場。具體來說，就是針對全球各大城市，大力開發(fā)和銷售結(jié)合了詳細的二維地圖和三維數(shù)字地圖的地圖目錄GCM(指導(dǎo)性城市模型)。Zenrin首先從柏林、巴黎、紐約等城市入手，計劃到2010年末，完成北美和歐洲各40多個城市地圖目錄的制作上作。

　　先鋒以IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定了車載接口標(biāo)準(zhǔn)IDB-1394。在此次展會上，先鋒演示了采用這種接口標(biāo)準(zhǔn)進行的影像傳輸。該系統(tǒng)是由IBEX技術(shù)公司、TI及矢崎總業(yè)共同開發(fā)的。演示中，藍光光盤播放器與2臺大型PDP由1根電纜進行連接，播放器播放的全高清圖像以50Mbps的速度傳輸?shù)礁鱌DP上進行顯示。通常情況下，兩個PDP之間會出現(xiàn)通信延遲的現(xiàn)象，兩者顯示的影響大約會相差1秒。但此次，通過結(jié)合IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)與MPEG-2編解碼器，通信延遲現(xiàn)象得到了有效抑制。

　　使用SiC的逆變器閃亮登場

　　此次展會中，逆變器模塊也倍受關(guān)注。日本電裝公司對其面向混合動力車開發(fā)的安裝了SiC器件的逆變器模塊進行了實際演示，即利用該逆變器模塊驅(qū)動馬達，并轉(zhuǎn)動車輪(見圖8)。該逆變器模塊中包含了用SiC材料制作的肖特基勢壘二極管(SBD)和MOSFET。另外，SiC襯底也是由電裝公司試制的。

 
　　在演示中，向逆變器模塊提供72V的電源，用來驅(qū)動3相交流馬達。模塊內(nèi)包含有6組MOSFET和SBD器件(每組包括2個MOSFET和1個SBD)，每2組構(gòu)成1相。SBD和MOSFET的耐壓均為1200V。MOSFET的大小為5mm2，輸出電流為30A～40A；SBD的大小為8mm2，輸出電流約為200A。

　　今后，公司計劃進一步降低電阻、提高輸出電流密度，并增大器件尺寸，實現(xiàn)大功率化。此次的SiCMOSFET的輸出電流密度約為200A／cm2，今后計劃將超過SiIGBT，提高到2倍以上，達到400A／cm2～800A／cm2；導(dǎo)通電阻目前為8mΩ·cm2～10mΩ·cm2，今后計劃將降低約2／3。為了減小導(dǎo)通電阻，必須在保持1200V耐壓的基礎(chǔ)上，減薄漂移層，并對MOS結(jié)構(gòu)中氧化物和SiC的界面進行改進。