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汽車安全氣囊系統(tǒng)“自動防故障”設計

作者: 時間:2012-06-18 來源:網(wǎng)絡 收藏


通常情況下,汽車衛(wèi)星感測器介面獲取外部感測器(加速度或壓力感測器)發(fā)送的數(shù)據(jù)并對其進行分析。這些感測器依據(jù)功能或所屬類型(前端碰撞加速度感測器、側面碰撞壓力感測器或側面碰撞加速度感測器)的不同而分佈于汽車的前端、車門內(nèi)或B柱上。如果出現(xiàn)碰撞事故,感測器承受的絕對加速度或壓力就會大幅提高,使主微控制器得知產(chǎn)生了碰撞事故。這時主微控制器必須依據(jù)該感測器的數(shù)據(jù)、板載感測器的數(shù)據(jù)、座椅的位置和其他參數(shù),決定是否觸發(fā)。

如果決定觸發(fā),主微控制器就會向燃爆介面發(fā)送指令。與此同時,備用系統(tǒng)(通常為備用8位元微控制器)也必須依據(jù)更基礎的數(shù)據(jù)(即僅板載感測器數(shù)據(jù))做出決定,讓指定硬體線路允許燃爆IC觸發(fā)氣囊。

觸發(fā)是使電流流過燃爆管(通常在1.2A至1.75A之間)實現(xiàn)的。燃爆管在此作為電阻僅為幾歐姆的電阻器,因此要想節(jié)省能量必須控制電流。如果電流流經(jīng)燃爆管達到一定時間(通常0.5ms至2ms),就將完成觸發(fā)。

從產(chǎn)生感測器資訊、發(fā)送感測器資訊、分析所有參數(shù)、做出決策、將決策傳輸至觸發(fā)IC到最終確保電流僅在需要時通過燃爆管,在這整個流程中必須確保有可靠的性能。
下文將針對觸發(fā)氣囊流程的最后兩步展開分析。

觸發(fā)IC的安全特性

英飛凌現(xiàn)有的觸發(fā)IC具備多種可確保功能的特性。其中包括:
1. CrosSave
2. 泄漏檢測
3. 啟動軟硬體進行觸發(fā)
4. 電阻測量
5. 開關測試
6. 高側供電(HSS)診斷
7. 板載電壓測量
上述特性中,前叁種專用于防止意外觸發(fā),剩下的用于確保在需要時完成觸發(fā)。下文將論述所有這些特性。

CrosSave

為了在可能出現(xiàn)的‘生產(chǎn)故障’(缺陷晶片、ESD損壞等)條件下,實現(xiàn)功能,安全氣囊系統(tǒng)需要具備冗余或多樣化特性。每個燃爆管配備兩個開關(參見圖2)。這兩個開關確保電流只有在規(guī)定的條件下流入燃爆管。

圖2:氣囊驅動晶片的簡化結構圖。

這種特性可透過叁種方式實現(xiàn):採用單片IC整合高側(HS)和低側(LS)開關;採用兩個相同的IC,但透過PCB設計使高側開關和低側開關分離(交叉耦合);或者採用兩種不同的技術,將兩個不同的晶片整合至一個封裝內(nèi)(CrosSaveTM)。

採用單片IC時,如果晶片產(chǎn)生故障,就會帶來危險。因為兩個開關都整合在一個晶片上,因而無法實現(xiàn)自動防故障功能。

第二和第叁種方式分離了兩個開關,一旦出現(xiàn)故障,只是一個開關會受損,仍能實現(xiàn)自動防故障功能。哪種方式更加安全則需要進一步探討。

CrosSave(參見圖3)具備單一封裝優(yōu)勢,與其他解決方案相較,節(jié)省了板卡空間,降低了設計難度,同時始終確保了系統(tǒng)的自動防故障功能。

圖3:CrosSave的分離式晶片概念。

一方面,交叉耦合採用冗余性實現(xiàn)自動防故障功能。冗余系統(tǒng)對于共因故障(CCF)的保護較差。另一方面,CrosSave採用多樣性策略,對于CCF保護較佳,但有較高的耦合係數(shù)。
總之,這兩種解決方案與單片系統(tǒng)相較,能夠提供更加安全的性能。


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