汽車安全氣囊系統(tǒng)“自動防故障”設計
加入技術交流群
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(cè)面碰撞壓力感測器或側(cè)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)安全氣囊。
如果決定觸發(fā)安全氣囊，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），安全氣囊就將完成觸發(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自動防故障性能。
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具備多種可確保自動防故障功能的特性。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(cè)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)自動防故障功能，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(qū)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(cè)（HS）和低側(cè)（LS）開關；採用兩個相同的IC，但透過PCB設計使高側(cè)開關和低側(cè)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。
評論