汽車安全系統已經發展出多層級。被動安全，例如安全帶和安全氣囊，在碰撞發生後減輕傷害。主動安全，例如防鎖死煞車系統和電子穩定控制系統，在駕駛過程中介入，從源頭預防碰撞。最新的預測性安全系統利用駕駛輔助和自動駕駛技術，在事故發生前就消除隱患。電氣化又增添了一個新的維度，因為電池本身也需要監控。
每一層防護系統的背後都蘊藏著感測技術：一種小型裝置，用於測量壓力、加速度或角速率，並將資料傳輸給控制單元，由控制單元決定下一步的行動。本文將探討感測技術在車輛各方面的應用進展，從輪胎和碰撞偵測到車輛穩定性，再到電動車的電池。
安全始於輪胎
輪胎很容易被忽視，但胎壓不足會導致操控性變差、煞車距離延長，更容易在高速行駛時爆胎。對於電動車來說，胎壓不足還會縮短續航里程。正因如此，許多市場都強制要求安裝胎壓監測系統，該系統也已成為道路上最普及的被動安全配置之一。
這項工作比聽起來要難得多。每個輪胎內都裝有一個感測器，用於測量胎壓和溫度，並透過無線電將讀數發送給車輛。它需要依靠一顆小型電池運行數年，因此大部分時間都處於休眠狀態。一旦車輪開始轉動，加速度計就會將其喚醒，並幫助系統識別它安裝在哪個車輪上。
ST 的 NTM88 系列產品涵蓋了從乘用車、摩托車到輕型卡車、巴士、重型卡車和拖車，甚至農業機械等各種車型，壓力測量範圍高達約 1500 kPa。每個裝置都將壓力感測器、帶有專用 TPMS 韌體庫的 8 位元微控制器、用於喚醒和定位的雙軸加速度計以及無線電介面整合在一個 4 x 4 mm 的封裝內。這些感測器符合 AEC-Q100 標準，額定工作溫度為 +125 °C，睡眠模式下功耗低至 180 nA，目前已量產。
被動安全：安全氣囊和安全帶
被動安全性旨在碰撞無法避免時盡可能減少傷害，而這取決於能否快速識別碰撞並採取相應措施。安裝在車輛周圍的小型慣性感知器能夠感知碰撞時的急劇減速，並向安全氣囊控制單元發出信號，使其在恰當的瞬間彈出安全氣囊並收緊安全帶。同樣的感測技術也應用於行人保護（系統可對車輛前方的碰撞做出反應）和翻滾偵測（系統可感知車輛開始傾斜）。 ST 的碰撞偵測慣性感測器，包括 NXLS95322AES 和 NXLS95422AES，正是為這些應用而設計的。
主動安全系統保持車輛穩定
主動安全系統在車輛行駛過程中發揮作用。防鎖死煞車系統（ABS）率先問世；電子穩定控制系統（ESC）在此基礎上發展而來，如今已成為許多地區的標準配備。 ESC 和牽引力控制系統會監控車輛的行駛狀態，包括其旋轉和加速、車輪轉速和轉向輸入，如果偵測到車輛開始側滑或某個車輪失去抓地力，它們會透過對單一車輪進行煞車或降低引擎扭力來使車輛恢復穩定行駛。側翻預防系統的工作原理與之類似。
這一切都依賴於在嚴苛的底盤環境下（例如高溫和振動環境）保持精準的慣性感測技術，並且該技術必須足夠可靠，才能應用於安全功能中。 ST 的組合感測器系列正是針對車輛穩定性和牽引力控製而設計的，其感測技術能夠讓穩定性控制系統精確讀取車輛的運動狀態，從而在適當的時機介入。
新的挑戰：保護電動車電池
電氣化帶來了燃油車從未有過的安全隱患：熱失控。在熱失控中，故障的鋰離子電池過熱並可能引爆附近的電池。最早的實體預警訊號之一是電池組內部壓力的變化，這種變化可能在溫度大幅升高之前就出現。及早發現熱失控可以為駕駛員爭取時間，以便發出警告或採取保護措施。
電池壓力監測感測器用於監測異常變化。 ST 的 NBP8 系列感測器在邊緣端執行這項工作。每個感測器都整合了一個 8 位元微控制器，並帶有韌體和用戶可選的檢測演算法，這些演算法可以是固定閾值、壓力變化或隨時間變化的速率。因此，感測器本身可以標記異常情況，並讓系統其餘部分保持斷電狀態，直到發生異常情況為止。這些感測器的絕對壓力範圍為 40 至 250 kPa，精度約為 1.2%，符合 AEC-Q100 標準，額定工作溫度為 +125 °C。
邁向預測性安全
從輪胎安全入手，最新的預測性安全技術旨在透過駕駛輔助和自動駕駛，從根本上預防事故的發生。其中一部分是主動預防：監控駕駛員，並將這些資訊與導航、主動安全和輪胎系統的數據相結合，使車輛能夠及早應對正在發展的風險。它還依賴於融合多種感測技術，例如攝影機、雷達、光達、衛星定位和慣性單元，從而形成車輛及其周圍環境的單一影像。
同樣的前瞻性方法也應用於動力系統，例如電動車牽引逆變器上的振動感測器可以捕捉到磨損的早期跡象，並在故障發生之前觸發預測性維護。這是一個龐大的領域，但其根本方向與其他領域相同：更精確、更接近源頭的感測技術能夠提升整個系統的安全性。
共同點
在所有這些層面上，模式都在重複出現。安全技術正朝著更小巧、更聰明的感測器發展，這些感測器能夠測量物理訊號（無論是壓力、加速度還是角速率），並及早做出反應。輪胎壓力、碰撞檢測、車輛穩定性以及電池健康狀況都是目前的例子，隨著車輛電氣化和自動化程度的提高，未來將有更多應用。
探索 ST 的 汽車 MEMS 和感測器產品組合 ，以了解這些安全功能的完整範圍。
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