如何理解智能座舱中的功能安全.docxVIP

智能座舱这个名词如今被越来越多的非汽车行业人员所知晓，其配置成为近九成国内用户在购车时考虑的关键要素。大屏显示、语音控制、智能表面、零重力座椅、OTA升级等等亦成为各大车企差异化和主要卖点。

根据亿欧智库调研显示，在25-35岁年龄段当中，有79.1%的用户将座舱智能化体验视为其购车的参考因素。而根据IHS发布的数据显示，2021年搭配智能座舱的新车在国内的渗透率为53.3%，预计2025年将提升至75.9%，高于全球市场的渗透率。同时，在国内消费者购车的关键因素中，座舱智能科技水平是仅次于安全配置的第二大关键因素，重要程度超过动力、价格、能耗等因素，且国内消费者对于座舱智能科技的关注度要高于美国、日本、英国等多个国家。

智能座舱已经成为消费者的“第三生活空间”。例如某款新车采用了多屏交互模式，且标配超大尺寸HUD，中控屏、副驾娱乐屏、后舱娱乐屏采用三个OLED屏，进一步提升车内视听和娱乐的体验。

本期我们邀请了两位行业资深专家，一起来聊聊智能座舱

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?问：智能座舱中的功能安全体现在哪里？

汽车功能安全源自工业功能安全，自2011年第一版标准诞生至今已有12年，目的在于通过系统性的方法论，准确、完整地识别出产品全生命周期中的系统性失效和随机硬件失效，开发相关安全措施以提高车辆使用过程的安全性和可靠性。

关于智能座舱，每家车企的定义都不尽相同，关注点也差异明显。这里引用盖世汽车的定义，智能座舱是指搭载先进的软硬件系统，具备人机交互、网联服务和场景拓展三大能力，为驾乘人员提供安全、智能、高效、愉悦等综合体验的移动空间。

根据以上定义，智能座舱首先要具有人机交互能力，而屏幕显示又是人机交互重要的手段之一，这也就是为什么主机厂把大屏，多屏作为提升座舱科技感的主要原因。屏幕上显示的内容越来越多，其中不乏车辆运行状态，驾驶员警示信息，车外交通标志等影响行车安全的信息，如何让这些信息正确、及时地显示，是功能安全在屏幕显示功能上需要解决的问题。

人机交互的另一个方面是指令输入，为了美观、简约、节省成本，很多主机厂都选择了优化传统物理按键，将按键变为触摸形式，融合在内饰表面里。手机触摸大家已经习以为常了，但车上的触摸按键如何在行车过程中正确地感知驾乘人员的操作意图，在可靠触发的同时做到防止误触，是功能安全在触摸按键功能上需要解决的问题。

智能座舱的场景拓展功能也是其有别于传统座舱的亮点之一。一些主机厂开发出迎宾模式，方便了驾驶员上下车，零重力座椅的出现给人们提供了更加舒适的乘坐体验。座椅作为座舱中最主要的部件，越来越多地参与到智能座舱功能中来，成为整部车体现高级感的关键因素之一。如何在场景变换过程中，安全地移动、调整座椅，是功能安全在座椅控制功能上需要解决的问题。

典型智能座舱安全功能方案

针对上面举例的3个智能座舱中安全相关的功能，这里简述各自的安全方案。

屏幕显示功能

传统的与行车安全相关的信息更多是以Telltale的形式在仪表上显示，Telltale则是通过不同颜色的LED实现的。通过检测相关LED的电压、电流可以知道其工作状态，从而提高对LED失效的诊断覆盖率。而如今几乎所有的智能座舱对驾驶信息的显示，不论是通过独立仪表还是合并在中控屏中，都是采用全液晶显示屏来实现的。

为了介绍液晶屏幕显示功能的安全方案，这里假定：

1）Item是驾驶信息显示系统，见下图；

2）安全功能是正确地显示来自其他整车系统关于行车安全的相关信息；

3）安全等级为ASILB。

下图简述了屏幕显示功能的安全方案。由于图像处理器SoC是QM的，无法保证输出的仪表图像信号满足ASIL，所以方案中让MCU1将从整车接收到的欲显示的Telltale信息通过独立通道发送至显示屏，再由图像校验IC根据此信息取出预存的Telltale图像与从SoC收到的Telltale图像信号进行比较，结果一致则进行显示，不一致则进入安全状态。

触摸按键功能

传统的按键是以机械触点的接触或断开将不同阻值的电阻接入检测电路，以不同电阻值区分不同的按键状态，根据按键功能ASIL等级不同可能还需加入冗余设计，提高按键状态和失效模式的诊断覆盖率。但触摸按键不同，现在绝大多数触摸按键都是在按键区域下布置电容膜片，通过检测膜片的电容变化量来判断按键状态。

同样，为了介绍触摸按键功能的安全方案，这里假定：

1）Item是座舱内某一触摸按键总成，见下图；

2）安全功能是正确地将驾乘人员对按键的操作意图传递至下游控制器；

3）安全等级以具体按键功能为准。

下图简述了触摸按键功能的安全方案。仅使用触摸膜片感应按键状态很容易引起误触，这里应用了按键检测原理的非同质冗余，在电容检测的基础上加入了压力检测，只有当触摸膜片和压力传感器同时检测到有效触控后，才会判断为按键激活，提高了触摸按键操作的安全性和可