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安全氣囊在輔助約束系統(SRS)中發揮著至關重要的作用。目前，乘用車安裝安全氣囊已經成為一種標準。大家都知道在汽車發生碰撞時，安全氣囊和安全帶可降低乘員頭部和上身撞擊車內部件的幾率。它們還可通過使撞擊力更均勻地分布，降低乘員受傷的風險。汽車設計者從最初只將座椅安全帶作為乘員保護裝置，發展到集成安全氣囊和座椅安全帶，從而更全面地實現碰撞保護。 如今，韓國和中國制造的汽車，駕駛座和副駕駛座通常安裝有安全帶預緊器。一些相關研究也表明，安全氣囊系統的功能多樣化將成為這些地區的發展趨勢。盡管安全氣囊系統日趨復雜，但確有必要降低系統成本。 1 約束系統發展趨勢 多家機構開展的汽車評價規程(CAP)活動大幅提高了人們對碰撞保護的風險意識。目前對更智能的約束系統的需求與日俱增，以期在各種事故條件下，加強對乘員的保護以及最大程度降低安全氣囊燃爆帶來的潛在不利影響。最后還要為約束系統部署傳感組件，以定義碰撞類型、碰撞程度、乘員類型、乘員位置和安全帶使用情況。 先進的約束系統管理需要考慮各種不同的碰撞事故，因為它們各有不同的傳感要求和約束裝置觸發策略。例如，正面碰撞傳感與側面相撞傳感就相差甚遠。激活側安全氣囊的觸發時間通常在5毫秒之內，而前安全氣囊則需要25毫秒右左的時間。這是因為相對于正面碰撞，側面碰撞時車輛內側與外側的距離和車輛內側與乘員的距離短很多，因此，側面碰撞會更早傷及乘員。 此外，翻車傳感器開發也成為一種趨勢。這種傳感器能夠盡早地檢測到即將發生的翻車事故，以便激活保護乘員的安全措施。翻車傳感器或者安裝在獨立的翻車模塊內，或者安裝在中中央電控單元內。座椅安全帶預緊器和側安全氣簾在發生翻車事故時被觸發。 另外，在發生碰撞時，乘員類型和位置相關信息對于最佳地保護乘員起到至關重要的作用。因此，車內傳感器將測量乘員的重量和位置，發送至中央控制單元，最大程度降低安全氣囊充氣造成的傷害風險。 未來的安全氣囊系統將安裝預碰撞檢測裝置，可確定是否會發生碰撞事故及其嚴重程度。預碰撞檢測裝置使系統不僅可根據分布式加速傳感器測量值，而且可根據檢測逼近物體的雷達系統的測量值，決定是否燃爆安全氣囊。碰撞區加速傳感器可優先于電控單元內的加速計提供加速數據。這些系統需要在車身安裝額外的加速傳感器、高速放大器和數據轉換器。 近來，相關人士一直考慮能否采取一些措施降低汽車對行人及其他未采取保護措施的道路使用者的傷害。相關研究證明，采取有效的行人保護系統，可在發生車禍時降低行人死亡或致殘的幾率。 隨著各個機構研究的不斷深入及新法規的實施，預計越來越先進的約束系統將會面世。采用行人安全氣囊的系統也將變為現實，這些系統不僅可保護車內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：汽車燃爆通道和衛星傳感器的數量逐年增加 總之，汽車安全約束系統正在向更易觸發和更多傳感器的方向發展，使保護系統變得越來越高級。圖1顯示，到2011年，汽車將普遍采用10個燃爆通道和6個衛星傳感器，而目前主要使用4個燃爆通道和2個衛星傳感器。 2 更高的集成度能否滿足低成本需求？ 單片解決方案看起來似乎有許多優勢：易于設計、節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前市場面臨的所有問題。不幸的是，情況并非如此。看看當前的市場以及未來的發展趨勢，靈活性對于原始設備制造商而言至關重要，他們需要通過采用單一解決方案滿足新興市場和成熟市場的需求。采用"混搭"配置，獲得成本效率更高的解決方案，例如根據當前需求采用6個燃爆管和4個衛星傳感器(這不是低成本應用，4個燃爆管和0個衛星傳感器是低成本應用)，這可提供增強系統所需的靈活性，專門為處理其他容量需求而設計。標準和增強選項可通過同一個基本單元提供。較高的設計靈活性可通過降低工程成本和時間，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足該解決方案的要求。例如，搭載英飛凌衛星IC TLE7729的電控單元電路板設計結合燃爆管IC TLE7714和TLE7718，可支持4個傳感器和8個燃爆環路，滿足通常需要較少燃爆通道的新興市場需求。另外，無需重新開發，此電路板可實現擴展，最多支持8個傳感器和12個燃爆管。下圖為英飛凌提供的解決方案。 圖2：安全氣囊系統建議解決方案 通常情況下，如果冷卻系統設計的不得當，集成度越高，就越容易出現熱故障。由于約束系統的特殊性質，這一點顯得尤其重要。此外，相關統計數字顯示，單芯片解決方案相對于雙芯片解決方案，如果處理不當，具備更高的權重風險。這一點很容易說明，在雙片電控單元內，如果一個芯片出現故障，另一個芯片仍可運行，這樣就可降低對相鄰系統或乘員的損害幾率。 由于集成系統發生故障的幾率比較高，因此需要采用更詳細的診斷和自檢手段，確保所有單元都能按照設計的方式正常運行以及通信。只有這樣，才能確保故障安全狀態。 圖3：英飛凌公司的CrosSave采用裸片分離概念 3 供應商在滿足約束系統廠商要求方面扮演什么角色？ 目前，英飛凌提供了兩個芯片解決方案。這兩個解決方案采用緊湊封裝，具備綜合診斷功能，可滿足成本高效和高安全級別市場的需求。例如，即將投放市場的衛星IC TLE7729利用一個通道可連接兩個傳感器，而傳統技術一個通道只能連接一個傳感器。該接口可用作內部寄存器。 此外，為了提高安全性，芯片集成功率保護模塊，即熱關斷、短路保護和電流限制功能。 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。每個燃爆管通道安裝兩個開關，實現冗余特性。 這兩個開關可確保電流只在可控的情況下流入燃爆管。這種特性可通過三種方式實現：采用單片IC集成高側(HS)和低側(LS)開關；采用兩個相同的IC，但通過PCB設計使高側開關和低側開關分離(交叉耦合)；或者采用兩種不同的技術，將兩個不同的芯片集成至一個封裝。 此外，在英飛凌全新的燃爆管IC中采用燃爆電流測量儀(DCMC)，可提供發生車禍時事件數據記錄器(EDR)需要收集的數據。 |
