Los sistemas tecnológicos en los vehículos mejoran constantemente y muchos automóviles incorporan componentes de seguridad de alto nivel. Un nuevo reglamento europeo obliga a incorporar nuevos sistemas de seguridad en los coches a partir de 2022, la mayoría de ellos relacionados con los sistemas de seguridad funcional o que dependen del de un sistema eléctrico, electrónico o programable.
Seguridad funcional
Durante los últimos años se han multiplicado considerablemente el número de componentes en un automóvil debido al aumento de niveles de confort y asistencia a la conducción que ofrecen los vehículos. Además, el papel de la electrónica aumenta a medida que los automóviles sin conductor y sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) son ya una realidad. En este contexto, la seguridad funcional es un requisito para que el sistema automotriz general sea lo más fiable posible y se garantice la seguridad de los ocupantes del vehículo.
Sin embargo, el sistema de electrónicio puede fallar debido al envejecimiento de los componentes, los defectos del proceso de fabricación, temperatura, humedad, presión ambiental, así como power dissipation and rails de voltaje. Por ello el diseño de un automóvil debe reducir cualquier riesgo y funcionamiento defectuoso de los sistemas electrónicos, tal y como prevé el estándar ISO 26262 de carácter internacional para el automóvil.
Estándares de seguridad
Tanto los proveedores de microcontroladores (MCU) como los fabricantes de equipos originales (OEM) deben asegurar un sistema con menos riesgos. Este sistema requiere un monitoreo continuo de los elementos críticos, ya sea a través del software o en el hardware.
Además, el cambio de un sistema mecánico de los vehículos a un sistema controlado electrónicamente ha llevado a un aumento de las unidades de control electrónico, que a su vez impulsa estándares de seguridad que permiten disminuir cualquier estado de riesgo.
La importancia de la seguridad funcional
La asistencia del conductor, el radar y los sistemas de visión en un vehículo actual hacen que continuamente se procesen datos provenientes de múltiples sensores. Pero un fallo en cualquiera de los sensores puede inducir a error en los sistemas de procesamiento de datos y provocar accidentes graves. Es el caso de los sensores destinados a la adquisición de datos relacionados con la dinámica vehicular, por ejemplo: aceleración transversal y de magnitud de giro, giro de volante o los sensores de revoluciones en los sistemas ESP de algunos modelos. Por lo tanto, los sensores y el correcto flujo de datos son básicos para la seguridad.
Nuevos sistemas de seguridad
A los elementos básicos de seguridad pasiva y activa de los automóviles (sistema ABS de frenada, asistente de frenada, cinturón de seguridad, airbag y reposacabezas), a partir de 2022 los coches que se comercialicen en la UE deberán contar con nuevos sistemas de seguridad, que en buena parte dependen de un buen funcionamiento del sistema eléctrico:
- Frenado automático de emergencia. Avisa con luces de emergencia al resto de usuarios. Cuando detecta un obstáculo y el conductor no reacciona, frena automáticamente el vehículo.
- Asistente de velocidad inteligente. Mantiene el vehículo a una velocidad determinada sin sobrepasar el límite establecido.
- Sistema avanzado de advertencia de distracciones.
- Registradores electrónicos de datos que ofrecerán información sobre lo que ha ocurrido en los instantes anteriores a una colisión. Una especie de ‘caja negra’ que permitirá analizar el porqué del accidente.
- Avisador de cambio involuntario de carril.
- Sistemas de mantenimiento de carril. Avisan al conductor cuando se cambia de carril.
- Avisador de uso del cinturón en las plazas traseras. Actualmente ya se aplica en las plazas delanteras.
Cuando falla la seguridad funcional
Sin embargo, algunos problemas típicos del sistema pueden dar como resultado fallas que afectan la seguridad funcional del automóvil. Por ejemplo:
- Variaciones del reloj: un reloj en continuo funcionamiento que se apaga o esté defectuoso, puede causar un fallo del sistema y afectar la seguridad del vehículo. Para prevenirlo, debe aplicarse un monitoreo continuo, medir la frecuencia e indicar si el reloj está dentro del rango seguro (en Automoción se utilizan relojes con ppm muy bajas para evitar derivas en temperatures). Para evitar fallos de relojes los dos mecanismos mas comunes son el WDT (watchdog) ASIL B y WWDT (window watchdog) para ASIL >=ASILB.
- Fallos en la memoria. La memoria, especialmente la RAM estática, es una parte integral de un sistema digital del vehículo. Durante las operaciones de lectura y escritura, es posible que el uno digital (1) cambie a cero digital (0) o viceversa. Esta inversión de bits es peligrosa y por lo tanto, la memoria de seguridad debe admitir códigos de error corregibles. Aparte de EDC y ECC, se pueden aplicar otros mecanismos como redundancia de variables sfety relevant, y redundacia en orden inverso, todavía más seguro.
- Adicionalmente para memorias es común un MPU ( Memory protection unit)
- Fallos de instrucción. Cuando se corrompe el núcleo de lectura se ejecuta una instrucción dañada, y se ejercitan lógicas incorrectas. Para evitarlo, en ocasiones es recomendable que existan varios núcleos que ejecuten la misma instrucción y sus salidas se comparen en paralelo, para que la probabilidad de que ocurra la misma falla de instrucción en todos los núcleos sea menor.
En definitiva, para la seguridad funcional es necesario que tanto el hardware como el software del vehículo funcionen perfectamente. Para ello Idneo ofrece un servicio de desarrollo completo de productos que faciliten la seguridad funcional automotriz, según la normativa de seguridad ISO-26262, y que incluye soluciones como FSC, TSC, FMEA, FTA, FMEDA, ASIL decomposition o ADF, entre otros servicios.
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