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汽车安全气囊系统“自动防故障”设计
[发布时间]:2012年6月6日 [来源]:互联网 [点击率]:4552
【导读】: 安全气囊在汽车辅助约束系统(SRS)中发挥着关键的作用。目前,乘用车安装安全气囊已经成为一种标準。大家都知道在汽车产生碰撞时,安全气囊和安全带可降低车内人员头部和上身撞击车内元件的机率。它们还可透...

如果决定触发安全气囊,主微控制器就会向燃爆介面发送指令。与此同时,备用系统(通常为备用8位元微控制器)也必须依据更基础的数据(即仅板载感测器数据)做出决定,让指定硬体线路允许燃爆IC触发气囊。

触发是使电流流过燃爆管(通常在1.2A至1.75A之间)实现的。燃爆管在此作为电阻仅为几欧姆的电阻器,因此要想节省能量必须控制电流。如果电流流经燃爆管达到一定时间(通常0.5ms至2ms),安全气囊就将完成触发。

从产生感测器资讯、发送感测器资讯、分析所有参数、做出决策、将决策传输至触发IC到最终确保电流仅在需要时通过燃爆管,在这整个流程中必须确保有可靠的自动防故障性能。
下文将针对触发气囊流程的最后两步展开分析。

触发IC的安全特性

英飞凌现有的触发IC具备多种可确保自动防故障功能的特性。其中包括:
    1. CrosSave
    2. 泄漏检测
    3. 启动软硬体进行触发
    4. 电阻测量
    5. 开关测试
    6. 高侧供电(HSS)诊断
    7. 板载电压测量

上述特性中,前叁种专用于防止意外触发,剩下的用于确保在需要时完成触发。下文将论述所有这些特性。

CrosSave

为了在可能出现的‘生产故障’(缺陷晶片、ESD损坏等)条件下,实现自动防故障功能,安全气囊系统需要具备冗余或多样化特性。每个燃爆管配备两个开关(参见图2)。这两个开关确保电流只有在规定的条件下流入燃爆管。

 

                  图2:气囊驱动晶片的简化结构图。

这种特性可透过叁种方式实现:採用单片IC整合高侧(HS)和低侧(LS)开关;採用两个相同的IC,但透过PCB设计使高侧开关和低侧开关分离(交叉耦合);或者採用两种不同的技术,将两个不同的晶片整合至一个封装内(CrosSaveTM)。

採用单片IC时,如果晶片产生故障,就会带来危险。因为两个开关都整合在一个晶片上,因而无法实现自动防故障功能。

第二和第叁种方式分离了两个开关,一旦出现故障,只是一个开关会受损,仍能实现自动防故障功能。哪种方式更加安全则需要进一步探讨。

CrosSave(参见图3)具备单一封装优势,与其他解决方案相较,节省了板卡空间,降低了设计难度,同时始终确保了系统的自动防故障功能。

         

               图3:CrosSave的分离式晶片概念。

一方面,交叉耦合採用冗余性实现自动防故障功能。冗余系统对于共因故障(CCF)的保护较差。另一方面,CrosSave採用多样性策略,对于CCF保护较佳,但有较高的耦合係数。
总之,这两种解决方案与单片系统相较,能够提供更加安全的性能。

泄漏检测

为了确保只在规定条件下产生燃爆,必须进行泄漏检查。泄漏测量可防止打开一个开关进行测试时(参见4.5节)产生燃爆情况。由于燃爆管通常位于汽车的前端或侧部,而RCU位于中控台下,因此需要较长的线束,这很有可能成为泄漏源。

泄漏通常在燃爆管的馈入路径和返迴路径进行测试,并在这些位置和接地端及电池端存在泄漏时实现检测。

启动软硬体进行触发

防止意外触发的特性要求获得多个外部软体指令以及多条硬体线路必须处于预定义状态,方可进行触发。

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