汽車安全氣囊系統(tǒng)自動(dòng)故障防護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

圖2：氣囊驅(qū)動(dòng)晶片的簡化結(jié)構(gòu)圖。

這種特性可透過叁種方式實(shí)現(xiàn)：裼玫テIC整合高側(cè)(HS)和低側(cè)(LS)開關(guān);裼昧礁魷嗤的IC，但透過PCB設(shè)計(jì)使高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)分離(交叉耦合);或者裼昧街植煌的技術(shù)，將兩個(gè)不同的晶片整合至一個(gè)封裝內(nèi)(CrosSaveTM)。

裼玫テIC時(shí)，如果晶片產(chǎn)生故障，就會(huì)帶來危險(xiǎn)。因?yàn)閮蓚€(gè)開關(guān)都整合在一個(gè)晶片上，因而無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障功能。

第二和第叁種方式分離了兩個(gè)開關(guān)，一旦出現(xiàn)故障，只是一個(gè)開關(guān)會(huì)受損，仍能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防故障功能。哪種方式更加安全則需要進(jìn)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(shè)計(jì)難度，同時(shí)始終確保了系統(tǒng)的自動(dòng)防故障功能。

圖3：CrosSave的分離式晶片概念。

一方面，交叉耦合裼萌哂嘈允迪腫遠(yuǎn)防故障功能。冗余系統(tǒng)對(duì)于共因故障(CCF)的保護(hù)較差。另一方面，CrosSave裼枚嘌性策略，對(duì)于CCF保護(hù)較佳，但有較高的耦合S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。

啟動(dòng)軟硬體進(jìn)行觸發(fā)

防止意外觸發(fā)的特性要求獲得多個(gè)外部軟體指令以及多條硬體線路必須處于預(yù)定義狀態(tài)，方可進(jìn)行觸發(fā)。

MCU必須裼昧礁霾煌的SPI指令獨(dú)立打開兩個(gè)開關(guān)(高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān))。因此，即使出現(xiàn)通訊故障和SPI指令被錯(cuò)譯為燃爆指令，仍然需要獲得第二個(gè)指令，才能成功燃爆。

對(duì)于英飛凌的TLE77xx燃爆系列IC而言，利用以前的額外指令UNLOCK即可進(jìn)行燃爆。否則，開關(guān)將被打開，電流限值將設(shè)定為約40mA(診斷電流限值)，這不足以點(diǎn)燃燃爆管。

如上文所述，硬體線路也必須達(dá)到預(yù)定義的電壓，才能進(jìn)行燃爆。不同廠商的產(chǎn)品的這種特性有所不同。TLE77xx燃爆IC系列具備四條硬體線路：HSENQ、LSEN、FLENH和FLENL。通常前兩條與MCU連接，另外兩條與備用安全引擎(即8位元微控制器)連接。

HSENQ和LSEN即使在診斷電流限值條件下執(zhí)行，也能打開高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)。這些線路必須與MCU連接，目的是進(jìn)行下文所述的開關(guān)測試。

另一方面，F(xiàn)LENH和FLENL也能促使燃爆電流(1.2A.。.1.75A)流經(jīng)高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)。因此，只有MCU和安全引擎一致認(rèn)為產(chǎn)生碰撞事故時(shí)，才能從儲(chǔ)能器中獲得燃爆電流觸發(fā)安全氣囊。

泄漏檢測

為了確保只在規(guī)定條件下產(chǎn)生燃爆，必須進(jìn)行泄漏檢查。泄漏測量可防止打開一個(gè)開關(guān)進(jìn)行測試時(shí)(參見4.5節(jié))產(chǎn)生燃爆情況。由于燃爆管通常位于汽車的前端或側(cè)部，而RCU位于中控臺(tái)下，因此需要較長的線束，這很有可能成為泄漏源。

泄漏通常在燃爆管的饋入路徑和返路徑進(jìn)行測試，并在這些位置和接地端及電池端存在泄漏時(shí)實(shí)現(xiàn)檢測。

電阻測量

燃爆管在整個(gè)使用L期內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生老化，導(dǎo)致在產(chǎn)生碰撞事故條件下無法完成觸發(fā)，因此需要定期測量電阻，確保燃爆管處于正常的工作狀態(tài)。如果電阻值超出安全圍，燃爆管關(guān)閉，警報(bào)燈點(diǎn)亮，向司機(jī)發(fā)出警報(bào)，直至汽車修理完畢。電阻是利用小電流(診斷電流)進(jìn)行測量的。

通常利用燃爆IC的類比輸出埠獲得電阻值。

高側(cè)供電測試(HSS)

對(duì)于裼酶卟囁關(guān)的系統(tǒng)，通常需要產(chǎn)生高壓以驅(qū)動(dòng)MOSFET閘極。TLE77xx燃爆IC系列的高壓由儲(chǔ)能器提供，如果儲(chǔ)能器的電壓過低，高壓就由外部電容(高側(cè)供電電容CHSS)提供。

這些IC能夠監(jiān)控外部電容的狀態(tài)，防止在必要時(shí)因電容故障無法完成觸發(fā)。

要完成該測試需要利用TLE77xx燃爆IC系列的電流源從高側(cè)供電電容獲得電流。由于該電流是a定的，只需在固定的間隔時(shí)間內(nèi)兩次測量電壓，即可得出電容值。因此當(dāng)電容過度老化時(shí)，需要向駕駛員發(fā)出警報(bào)，提醒更換電容。

開關(guān)測試

當(dāng)然，為了確保正確完成觸發(fā)，燃爆IC必須對(duì)開關(guān)進(jìn)行自檢。這些開關(guān)能夠防止意外觸發(fā)(可能產(chǎn)生)，但另一方面，當(dāng)產(chǎn)生碰撞事故時(shí)需要同時(shí)啟動(dòng)這兩個(gè)開關(guān)(高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān))才能完成觸發(fā)。如果其中一個(gè)產(chǎn)生故障，RCU就無法執(zhí)行其中的一種功能。

開關(guān)測試方法與泄漏測量類似。由于打開高側(cè)開關(guān)會(huì)出現(xiàn)流向電池的泄漏電流，打開低側(cè)開關(guān)會(huì)出現(xiàn)流向接地線的泄漏電流，因此，應(yīng)先進(jìn)行泄漏測量，然后再打開其中一個(gè)開關(guān)。

按照4.3節(jié)所述作業(yè)，不僅需要軟體指令，而且需要從MCU側(cè)將硬體輸入線路設(shè)為合適的值。

板載電壓測量

最后，IC通常還具備測量電路板上所有電壓的特性。低壓預(yù)示著出現(xiàn)故障(MCU和其他IC無法正常執(zhí)行，無法完成觸發(fā)等)。為了避免出現(xiàn)這些故障，RCU裼玫畝嗍觸發(fā)IC都能測量外部電壓，包括VCC5、VBOOST和VBAT，甚至能夠測量IC的內(nèi)部電壓，檢測可能存在的故障。

測量結(jié)果通常利用IC類比埠和MCU類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器進(jìn)行輸出。

本文小結(jié)

本文探討了安全氣囊系統(tǒng)的相關(guān)安全問題。透過介紹安全系統(tǒng)在故障條件下如何避免造成人員傷亡來說明系統(tǒng)的安全特性。所有這些特性都會(huì)使安全氣囊系統(tǒng)變得更加安全，同時(shí)保護(hù)車內(nèi)人員在車禍中免受致命傷害。