不為人知的安全氣囊結(jié)構(gòu)技術(shù)

從1952年安全氣囊概念的提出到1980年真正將安全氣囊應(yīng)用在汽車(chē)上，在當(dāng)時(shí)科技力量還不那么發(fā)達(dá)的時(shí)代，經(jīng)過(guò)了28年風(fēng)雨漫長(zhǎng)的烘焙…

安全氣囊的應(yīng)用大大降低了事故的傷害程度，提高了汽車(chē)的被動(dòng)安全性，到如今已成了汽車(chē)的標(biāo)配，成了一臺(tái)汽車(chē)具備安全系數(shù)的最重要的標(biāo)志。

這么一個(gè)重要的安全設(shè)備，而如今危險(xiǎn)也總在不經(jīng)意間降臨，作為一個(gè)安全意思不斷提高的我們來(lái)說(shuō)，都應(yīng)該要知道安全氣囊，知道其控制單元，知道解決方法…

安全氣囊控制單元：

一、集成電源供應(yīng)器

專為車(chē)載等安全應(yīng)用中的微控制器供電，可將輸入電池電壓轉(zhuǎn)換為 6V 的前置穩(wěn)壓器輸出

TPS65381-Q1 - 用于安全關(guān)鍵型應(yīng)用中的微處理器的多軌電源

可監(jiān)控所有穩(wěn)壓器輸出、電池電壓和內(nèi)部電源軌上的欠壓和過(guò)壓情況。將獨(dú)立于主帶隙基準(zhǔn)之外的第二帶隙基準(zhǔn)用于欠壓和過(guò)壓監(jiān)控，以避免主帶隙基準(zhǔn)內(nèi)的任何漂移沒(méi)有被檢測(cè)到。此外，還可執(zhí)行穩(wěn)壓器電流限制和過(guò)熱保護(hù)…在車(chē)載安全系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用…

優(yōu)勢(shì)及特色：

1．可在檢測(cè)到任何系統(tǒng)故障時(shí)禁用安全路徑或外部功率級(jí)的使能輸出

2．使能驅(qū)動(dòng)輸出，可在檢測(cè)到任何系統(tǒng)故障時(shí)禁用安全處理路徑或外部功率級(jí)

3．包含一個(gè)具有接地短路和電池短路保護(hù)功能的傳感器電源，能夠?yàn)殡娮涌刂茊卧?(ECU) 外部的傳感器供電

二、安全MCU

作為汽車(chē)級(jí)微控制器，承載著整個(gè)系統(tǒng)中心軸的地位

① TMS570LS0332 -16/32 位 RISC 閃存微處理器

一款高性能的汽車(chē)級(jí)微控制器系列的安全系統(tǒng)。安全架構(gòu)包括步調(diào)一致的雙CPU，CPU和內(nèi)存內(nèi)建自測(cè)試（BIST）邏輯，ECC雙閃存和數(shù)據(jù)SRAM，奇偶校驗(yàn)，并帶外圍I / O回送功能，同時(shí)集成了ARM Cortex-R4 CPU，其提供了一個(gè)高效的1.66 DMIPS/ MHz，能夠運(yùn)行多達(dá)80MHz，提供高達(dá)132 DMIPS的性能…

優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

1. 內(nèi)置自測(cè)試CPU和片上RAM、電壓和時(shí)鐘監(jiān)控
2. 具有384KB和256KB的內(nèi)置閃存（分別）和32 KB的數(shù)據(jù)RAM，帶有單比特糾錯(cuò)和雙位錯(cuò)誤檢測(cè)
3. 閃存是一個(gè)64KB的數(shù)據(jù)總線接口實(shí)現(xiàn)的非易失性，電可擦除和可編程存儲(chǔ)器，工作在3.3 V電源輸入（同一級(jí)別的I / O電源）的所有讀取，編程和擦除操作

② TMS470MF03107(中文資料) - 16/32 位 RISC 閃存微處理器

汽車(chē)級(jí)16/32位精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)微控制器系列。利用高效率的 Cortex?–M3 16/32位RISC中央處理單元(CPU)提供了高性能，由此實(shí)現(xiàn)了很高的指令吞吐量并保持了更加出色的代碼效率…

三、爆管驅(qū)動(dòng)器

由MCU通過(guò)SPI控制爆管驅(qū)動(dòng)器（2通道、4通道、8通道）

• 2通道爆管驅(qū)動(dòng)器

TPIC71002-Q1(中文資料) - 汽車(chē)類兩通道爆管驅(qū)動(dòng)器

一款適用于汽車(chē)應(yīng)用氣囊部署的雙通道爆管驅(qū)動(dòng)器。 每個(gè)通道包括高側(cè)與低側(cè)開(kāi)關(guān)，所提供的獨(dú)立控制邏輯可防止不慎部署。 高側(cè)與低側(cè)開(kāi)關(guān)都支持內(nèi)部電流限制與過(guò)溫保護(hù)，為了避免能耗過(guò)大，每通道最大工作 ON 時(shí)間由可編程點(diǎn)火定時(shí)器限定。 此外，還可使用電流限制寄存器在部署時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)對(duì)最大電流進(jìn)行編程…在氣囊爆管驅(qū)動(dòng)器中絕對(duì)應(yīng)用…

優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

1. 兩個(gè)邏輯輸入可為啟用／禁用部署提供獨(dú)立安全邏輯、兩個(gè)獨(dú)立熱保護(hù)高側(cè)驅(qū)動(dòng)器，可向每個(gè)爆管負(fù)載源出部署或診斷電流級(jí)
2. 每個(gè)部署環(huán)路采用寄存器設(shè)置單個(gè)點(diǎn)火電流定時(shí)器限制、點(diǎn)火電流定時(shí)器可監(jiān)控每個(gè)部署環(huán)路部署時(shí)間的點(diǎn)火電流
3. 外部引腳連接至微處理器 ADC 電源時(shí)，可實(shí)現(xiàn)比例爆管電阻測(cè)量

• 4通道爆管驅(qū)動(dòng)器

一款適用于汽車(chē)應(yīng)用氣囊部署的 4 通道爆管驅(qū)動(dòng)器，其IC寄存器可用于4通道配置、控制與狀態(tài)監(jiān)控。為了避免不慎部署，高低側(cè)開(kāi)關(guān)只有在采用適當(dāng)配置排序、且部署控制器邏輯的多個(gè)輸入達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平時(shí)才可打開(kāi)。該寄存器采用串行通信接口編程。

優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

1. 為了避免過(guò)高功耗，每通道最大接通時(shí)間由可編程點(diǎn)火定時(shí)器限定
2. 延長(zhǎng)部署時(shí)間會(huì)激活過(guò)溫保護(hù)電路并終止部署。 如果在部署時(shí)出現(xiàn)短路至接地的情況，這將啟動(dòng)熱關(guān)閉保護(hù)機(jī)制來(lái)保護(hù)器件
3. 爆管引腳使用外部鉗位器件，對(duì)于部署過(guò)程中動(dòng)態(tài)短路接地造成的基板插入效應(yīng)無(wú)需保護(hù)部署 ASIC

一款適用于汽車(chē)用氣囊部署的8通道爆管驅(qū)動(dòng)器。該器件的診斷功能可監(jiān)控部署引腳電壓，這使得高側(cè)開(kāi)關(guān)測(cè)試、低側(cè)開(kāi)關(guān)測(cè)試、爆管電阻測(cè)量、爆管電池或接地漏電測(cè)量或者任何爆管通道的漏電測(cè)量，延長(zhǎng)部署時(shí)間會(huì)激活過(guò)溫保護(hù)電路并終止部署…

優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

1. 8個(gè)獨(dú)立的熱保護(hù)高側(cè)驅(qū)動(dòng)器，可為每個(gè)爆管負(fù)載提供部署或診斷其電流水平
2. 8個(gè)獨(dú)立的雪崩電壓及熱保護(hù)低側(cè)驅(qū)動(dòng)器，可從每個(gè)爆管負(fù)載吸收部署或診斷其電流水平
3. 爆管引腳使用的減震裝置并不需要保護(hù)ASIC不受由于動(dòng)態(tài)短路或者接地而產(chǎn)生的基板插入效應(yīng)所對(duì)其部署所帶來(lái)的影響

四、CAN收發(fā)器

SN65HVDA540-Q1-具有 I/O 電平轉(zhuǎn)換和電源優(yōu)化的汽車(chē)類 5V CAN 收發(fā)器

該器件設(shè)計(jì)和合格的汽車(chē)應(yīng)用，并達(dá)到或超過(guò)了ISO11898高速CAN，提供了CAN收發(fā)器功能：差動(dòng)發(fā)送能力，總線和差動(dòng)接收能力，數(shù)據(jù)速率高達(dá)每秒1 Mbps。同時(shí)包含了許多保護(hù)功能，提供設(shè)備和CAN網(wǎng)絡(luò)的豐富性…

優(yōu)勢(shì)及特色：

1．ESD保護(hù)高達(dá)±12千伏（人體模型）的總線引腳

2. 高電磁兼容性（EMC）保護(hù)、欠壓保護(hù)VIO和VCC 及BUS故障保護(hù)-27 V ~40 V

3. TXD顯性狀態(tài)超時(shí)、RXD喚醒請(qǐng)求上鎖CAN總線鎖住，當(dāng)無(wú)動(dòng)力高總線輸入阻抗

五、撞擊傳感器

碰撞傳感器是檢測(cè)發(fā)生碰撞時(shí)汽車(chē)的減速度或慣性力，并將信號(hào)送到MCU，目前市場(chǎng)上盛行的碰撞傳感器主要有以下幾種：

• 滾球式碰撞傳感器，小日本的尼桑、馬自達(dá)多采用這種傳感器
• 滾軸式碰撞傳感器，鬼子的豐田、本田、三菱多采用這種傳感器
• 水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器
• 電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器
• 壓電效應(yīng)式碰撞傳感器

隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)汽車(chē)安全重視程度的提高，汽車(chē)安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)也發(fā)展得很快，智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

新的技術(shù)可以更好地識(shí)別乘客類型，采取不同的保護(hù)措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來(lái)判斷乘客與儀表板遠(yuǎn)近、重量、身高等因素，進(jìn)而在碰撞時(shí)判斷是否點(diǎn)爆氣囊、采用1級(jí)點(diǎn)火還是多級(jí)點(diǎn)火、點(diǎn)爆力有多大，并與安全帶形成總體控制。通過(guò)傳感器，氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車(chē)輛當(dāng)前經(jīng)歷的碰撞形式，是正面碰撞還是角度碰撞，側(cè)面碰撞還是整車(chē)的翻滾運(yùn)動(dòng)，以便驅(qū)動(dòng)車(chē)身不同位置的氣囊，形成對(duì)乘客的最佳保護(hù)…