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安全氣囊在輔助約束系統(tǒng)(SRS)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前，乘用車(chē)安裝安全氣囊已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)。大家都知道在汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，安全氣囊和安全帶可降低乘員頭部和上身撞擊車(chē)內(nèi)部件的幾率。它們還可通過(guò)使撞擊力更均勻地分布，降低乘員受傷的風(fēng)險(xiǎn)。汽車(chē)設(shè)計(jì)者從最初只將座椅安全帶作為乘員保護(hù)裝置，發(fā)展到集成安全氣囊和座椅安全帶，從而更全面地實(shí)現(xiàn)碰撞保護(hù)。 如今，韓國(guó)和中國(guó)制造的汽車(chē)，駕駛座和副駕駛座通常安裝有安全帶預(yù)緊器。一些相關(guān)研究也表明，安全氣囊系統(tǒng)的功能多樣化將成為這些地區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)。盡管安全氣囊系統(tǒng)日趨復(fù)雜，但確有必要降低系統(tǒng)成本。 1 約束系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 多家機(jī)構(gòu)開(kāi)展的汽車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程(CAP)活動(dòng)大幅提高了人們對(duì)碰撞保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。目前對(duì)更智能的約束系統(tǒng)的需求與日俱增，以期在各種事故條件下，加強(qiáng)對(duì)乘員的保護(hù)以及最大程度降低安全氣囊燃爆帶來(lái)的潛在不利影響。最后還要為約束系統(tǒng)部署傳感組件，以定義碰撞類(lèi)型、碰撞程度、乘員類(lèi)型、乘員位置和安全帶使用情況。 先進(jìn)的約束系統(tǒng)管理需要考慮各種不同的碰撞事故，因?yàn)樗鼈兏饔胁煌膫鞲幸蠛图s束裝置觸發(fā)策略。例如，正面碰撞傳感與側(cè)面相撞傳感就相差甚遠(yuǎn)。激活側(cè)安全氣囊的觸發(fā)時(shí)間通常在5毫秒之內(nèi)，而前安全氣囊則需要25毫秒右左的時(shí)間。這是因?yàn)橄鄬?duì)于正面碰撞，側(cè)面碰撞時(shí)車(chē)輛內(nèi)側(cè)與外側(cè)的距離和車(chē)輛內(nèi)側(cè)與乘員的距離短很多，因此，側(cè)面碰撞會(huì)更早傷及乘員。 此外，翻車(chē)傳感器開(kāi)發(fā)也成為一種趨勢(shì)。這種傳感器能夠盡早地檢測(cè)到即將發(fā)生的翻車(chē)事故，以便激活保護(hù)乘員的安全措施。翻車(chē)傳感器或者安裝在獨(dú)立的翻車(chē)模塊內(nèi)，或者安裝在中中央電控單元內(nèi)。座椅安全帶預(yù)緊器和側(cè)安全氣簾在發(fā)生翻車(chē)事故時(shí)被觸發(fā)。 另外，在發(fā)生碰撞時(shí)，乘員類(lèi)型和位置相關(guān)信息對(duì)于最佳地保護(hù)乘員起到至關(guān)重要的作用。因此，車(chē)內(nèi)傳感器將測(cè)量乘員的重量和位置，發(fā)送至中央控制單元，最大程度降低安全氣囊充氣造成的傷害風(fēng)險(xiǎn)。 未來(lái)的安全氣囊系統(tǒng)將安裝預(yù)碰撞檢測(cè)裝置，可確定是否會(huì)發(fā)生碰撞事故及其嚴(yán)重程度。預(yù)碰撞檢測(cè)裝置使系統(tǒng)不僅可根據(jù)分布式加速傳感器測(cè)量值，而且可根據(jù)檢測(cè)逼近物體的雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)量值，決定是否燃爆安全氣囊。碰撞區(qū)加速傳感器可優(yōu)先于電控單元內(nèi)的加速計(jì)提供加速數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)需要在車(chē)身安裝額外的加速傳感器、高速放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。 近來(lái)，相關(guān)人士一直考慮能否采取一些措施降低汽車(chē)對(duì)行人及其他未采取保護(hù)措施的道路使用者的傷害。相關(guān)研究證明，采取有效的行人保護(hù)系統(tǒng)，可在發(fā)生車(chē)禍時(shí)降低行人死亡或致殘的幾率。 隨著各個(gè)機(jī)構(gòu)研究的不斷深入及新法規(guī)的實(shí)施，預(yù)計(jì)越來(lái)越先進(jìn)的約束系統(tǒng)將會(huì)面世。采用行人安全氣囊的系統(tǒng)也將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這些系統(tǒng)不僅可保護(hù)車(chē)內(nèi)乘客和駕駛員的安全，而且可降低公路交通死亡率和傷殘率。 圖1：汽車(chē)燃爆通道和衛(wèi)星傳感器的數(shù)量逐年增加 總之，汽車(chē)安全約束系統(tǒng)正在向更易觸發(fā)和更多傳感器的方向發(fā)展，使保護(hù)系統(tǒng)變得越來(lái)越高級(jí)。圖1顯示，到2011年，汽車(chē)將普遍采用10個(gè)燃爆通道和6個(gè)衛(wèi)星傳感器，而目前主要使用4個(gè)燃爆通道和2個(gè)衛(wèi)星傳感器。 2 更高的集成度能否滿(mǎn)足低成本需求？ 單片解決方案看起來(lái)似乎有許多優(yōu)勢(shì)：易于設(shè)計(jì)、節(jié)省空間以及在某種程度上降低單位成本。但這些因素是否足以解決當(dāng)前市場(chǎng)面臨的所有問(wèn)題。不幸的是，情況并非如此。看看當(dāng)前的市場(chǎng)以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，靈活性對(duì)于原始設(shè)備制造商而言至關(guān)重要，他們需要通過(guò)采用單一解決方案滿(mǎn)足新興市場(chǎng)和成熟市場(chǎng)的需求。采用"混搭"配置，獲得成本效率更高的解決方案，例如根據(jù)當(dāng)前需求采用6個(gè)燃爆管和4個(gè)衛(wèi)星傳感器(這不是低成本應(yīng)用，4個(gè)燃爆管和0個(gè)衛(wèi)星傳感器是低成本應(yīng)用)，這可提供增強(qiáng)系統(tǒng)所需的靈活性，專(zhuān)門(mén)為處理其他容量需求而設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)和增強(qiáng)選項(xiàng)可通過(guò)同一個(gè)基本單元提供。較高的設(shè)計(jì)靈活性可通過(guò)降低工程成本和時(shí)間，直接影響成本效率。英飛凌科技股份公司提供的雙芯片組可滿(mǎn)足該解決方案的要求。例如，搭載英飛凌衛(wèi)星IC TLE7729的電控單元電路板設(shè)計(jì)結(jié)合燃爆管IC TLE7714和TLE7718，可支持4個(gè)傳感器和8個(gè)燃爆環(huán)路，滿(mǎn)足通常需要較少燃爆通道的新興市場(chǎng)需求。另外，無(wú)需重新開(kāi)發(fā)，此電路板可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，最多支持8個(gè)傳感器和12個(gè)燃爆管。下圖為英飛凌提供的解決方案。 圖2：安全氣囊系統(tǒng)建議解決方案 通常情況下，如果冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不得當(dāng)，集成度越高，就越容易出現(xiàn)熱故障。由于約束系統(tǒng)的特殊性質(zhì)，這一點(diǎn)顯得尤其重要。此外，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，單芯片解決方案相對(duì)于雙芯片解決方案，如果處理不當(dāng)，具備更高的權(quán)重風(fēng)險(xiǎn)。這一點(diǎn)很容易說(shuō)明，在雙片電控單元內(nèi)，如果一個(gè)芯片出現(xiàn)故障，另一個(gè)芯片仍可運(yùn)行，這樣就可降低對(duì)相鄰系統(tǒng)或乘員的損害幾率。 由于集成系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率比較高，因此需要采用更詳細(xì)的診斷和自檢手段，確保所有單元都能按照設(shè)計(jì)的方式正常運(yùn)行以及通信。只有這樣，才能確保故障安全狀態(tài)。 圖3：英飛凌公司的CrosSave采用裸片分離概念 3 供應(yīng)商在滿(mǎn)足約束系統(tǒng)廠商要求方面扮演什么角色？ 目前，英飛凌提供了兩個(gè)芯片解決方案。這兩個(gè)解決方案采用緊湊封裝，具備綜合診斷功能，可滿(mǎn)足成本高效和高安全級(jí)別市場(chǎng)的需求。例如，即將投放市場(chǎng)的衛(wèi)星IC TLE7729利用一個(gè)通道可連接兩個(gè)傳感器，而傳統(tǒng)技術(shù)一個(gè)通道只能連接一個(gè)傳感器。該接口可用作內(nèi)部寄存器。 此外，為了提高安全性，芯片集成功率保護(hù)模塊，即熱關(guān)斷、短路保護(hù)和電流限制功能。 另外，燃爆管IC TLE77系列的CrosSafe功能也提供失效保護(hù)功能，防止可能存在的"制造故障"(芯片缺陷、靜電釋放損害等)造成損壞。每個(gè)燃爆管通道安裝兩個(gè)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)冗余特性。 這兩個(gè)開(kāi)關(guān)可確保電流只在可控的情況下流入燃爆管。這種特性可通過(guò)三種方式實(shí)現(xiàn)：采用單片IC集成高側(cè)(HS)和低側(cè)(LS)開(kāi)關(guān)；采用兩個(gè)相同的IC，但通過(guò)PCB設(shè)計(jì)使高側(cè)開(kāi)關(guān)和低側(cè)開(kāi)關(guān)分離(交叉耦合)；或者采用兩種不同的技術(shù)，將兩個(gè)不同的芯片集成至一個(gè)封裝。 此外，在英飛凌全新的燃爆管IC中采用燃爆電流測(cè)量?jī)x(DCMC)，可提供發(fā)生車(chē)禍時(shí)事件數(shù)據(jù)記錄器(EDR)需要收集的數(shù)據(jù)。 |
