汽車安全氣囊系統自動故障防護功能的實現

安全氣囊在汽車輔助約束系統(SRS)中發揮著關鍵的作用。目前，乘用車安裝安全氣囊已經成為一種標省４蠹葉賈道在汽車產生碰撞時，安全氣囊和安全帶可降低車內人員頭部和上身撞擊車內元件的機率。它們還可透過使撞擊力更均勻地分牙唇檔腿嗽筆萇說姆縵鍘

但是現在，許多人已經認識到能給人帶來安全的輔助約束系統也有可能會危及車內人員的生命安全。因此，在開發安全系統時，必須全面考慮系統的各種特性，以確保達到所需的安全水省Ｎ了解決這方面的問題，英飛凌開發出了具有豐富特性的氣囊觸發晶片，可幫助系統實現自動故障防護功能。

圖1：安全氣囊的ECU簡圖。

亞洲的汽車安全氣囊系統市場預計將繼續成長，這主要得益于中國市場的成長。未來五年，該市場的增幅將達到25%。

此外，韓國出口歐美的汽車裝備了越來越多的安全氣囊，這主要是因為歐美地區實施的新安全法規。目前，韓國的乘用車已經100%裝配正面安全氣囊，頭部安全氣囊的增幅預計到2013年將達到44%。

中國市場目前的正面安全氣囊安裝率只有62%，因此我們預計該領域將會迎來迅速成長。另外，隨著中國車輛出口的不斷成長，安全問題也越來越受到關注，因此我們預計今后四年，側面和頭部安全氣囊也將不斷成長。

目前，隨著歐美新法規的實施，安全氣囊系統預計將變得更加完善。塬始設備u造商將面臨著價格壓力，需要應對平衡成本、創新與可靠性的挑戰。

相關研究顯示，目前平均售價為105美元的正面安全氣囊預計4年之后成本將降低15%。業界認為可靠應用是汽車安全氣囊系統最重要的問題，因此，本文將探討在較差的執行條件下(例如泄漏和低壓)如何平衡安全要素和系統成本。

近30年來，歐洲路面的車輛增加了叁倍，但道路卻只增加了二倍。隨著交通量的日益增大，現代汽車呈現出為駕駛員和乘客提供越來越高的安全性和舒適性的態勢。

在提高汽車安全性和舒適性方面，電子技術與其他化學技術和機械技術發揮了重要作用。如今GPS系統、自動鏡、自動燈、電動座椅、電子噴射裝置和其他上百個功能都成為汽車不可或缺的一部份。但除了舒適性以外，用戶還希望為自己和家人購買具備更高安全性的汽車。

因此，安全系統開始發揮作用。目前，汽車提供諸如ABS、ESC、ASR、安全氣囊、行人保護等主動與被動安全系統。今后，由于道路還遠不能達到百分之百安全，因此該市場可望持續成長。

塬來的安全系統裼梅擲朧階榧提供所需功能，但近些年來，所有系統都裼昧蘇合方式。目前多數RCU(安全防護控制單元)都是由MCU(主控單元)、通訊介面、電源、感測器介面和燃爆電路構成。本文涵蓋RCU的燃爆電路部份。下文將探討安全氣囊系統的安全性和應用IC的相關安全特性。

氣囊安全性

開發安全系統時必須全面考慮系統的各種特性，以確保達到所需的安全水省４酉低車慕嵌瘸齜，安全氣囊控制器必須具備兩個安全特性：1. 在事故條件下的觸發;2. 防止意外觸發。

上述兩種特性都必須遵照相關標(即IEC 61508)的具體要求，確保達到相應的安全水省

安全系統的相關安全標侍岢雋‘自動防故障’理念。當安全系統出現故障時，其設計應該確保故障不會損壞相鄰的系統或對人員造成傷害。

乍看之下，有人可能會覺得第一個特性比第二個特性更重要。然而，事實并非如此。當安全系統檢測到意外事故時，如果因為某種故障無法完成氣囊的觸發，就會造成人員傷亡，管如此絕大多數車主仍希望永遠無需觸發安全氣囊。另一方面，在RCU安裝到汽車上之后，從汽車測試期到使用L期結束，隨時都可能產生安全氣囊意外觸發。如果出現這種情況會對相關人員造成傷害(工廠工人、汽車駕駛員或修車廠技工)。

整體而言，應盡可能確保在產生意外事故時實現安全氣囊的正確觸發，同時也必須努力防止安全氣囊的意外觸發。

為了使大家能夠更好地t解安全氣囊系統以及如何實現故障防護功能，有必要介紹一下整個系統的執行塬理。

通常情況下，汽車衛星感測器介面獲取外部感測器(加速度或壓力感測器)發送的數據并對其進行分析。這些感測器依據功能或所屬類型(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)的不同而分延諂車的前端、車門內或B柱上。

如果出現碰撞事故，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生了碰撞事故。這時主微控制器必須依據該感測器的數據、板載感測器的數據、座椅的位置和其他參數，決定是否觸發安全氣囊。

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

觸發是使電流流過燃爆管(通常在1.2A至1.75A之間)實現的。燃爆管在此作為電阻僅為幾歐姆的電阻器，因此要想節省能量必須控制電流。如果電流流經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。

從產生感測器資訊、發送感測器資訊、分析所有參數、做出決策、將決策傳輸至觸發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。

下文將針對觸發氣囊流程的最后兩步展開分析。

觸發IC的安全特性

英飛凌現有的觸發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

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，剩下的用于確保在需要時完成觸發。下文將論述所有這些特性。

CrosSave

為了在可能出現的‘生產故障’(缺陷晶片、ESD損壞等)條件下，實現自動防故障功能，安全氣囊系統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定的條件下流入燃爆管。