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底盘和安全应用大全 | 打造更安全更舒适的驾乘体验(上)

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STMCU-管管 发布时间:2022-7-5 13:15
底盘和安全应用大全 | 打造更安全更舒适的驾乘体验(上)
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如今的汽车已不再只是代步的驾驶工具,智能安全的驾乘体验也不可或缺,汽车越来越丰富的功能需要电子元器件赋能。

随着电子元件数量的增加,降低事故风险及减低相应后果的主动和被动安全系统变得日益复杂。电动助力转向系统、电子驻车制动系统、主动悬架系统、防抱死制动系统等主动安全应用日渐依赖传感器、有刷和无刷电机以及微控制器来提高性能和可靠性。同时,最新技术也推动了安全带张紧器和安全气囊等被动应用的发展。

ST提供一系列标准和专用器件,以支持所有这些底盘和安全性应用。这些器件包括:标准的低/高边、桥式和预驱动器,用于驱动电磁阀的智能IC,有刷、无刷和步进电机专用驱动IC和业界最广泛的功率MOSFET系列。

此外,我们还针对完全集成的智能电源解决方案、MEMS加速度传感器和陀螺仪,以及功能强大的32位汽车微控制器提供系统基础芯片(SBC),以确保可靠的控制,并获得所需的功能安全级别认证(汽车安全完整性等级从ASIL-A至ASIL-D)。

底盘与安全应用的具体场景包括:
        声学车辆警报系统(AVAS)

根据国家新标准GB/T37153–2018:M1和N1类纯电动汽车、具有纯电动行驶模式的混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车,就必须安装AVAS(声学车辆警报系统),让车子在行驶速度低于每小时20公里时,能发出警示音,使路人注意到附近有车经过。

欧盟也已经宣布,在2019年7月1日起所有的汽车生产商必须为电动车辆和Hybrid车加装AVAS系统,使其能在行驶过程中发出类似于传统汽车的引擎声,用以提示行人。

在实际应用中,许多厂家对AVAS系统性能进行了提升,将各种真实的引擎声作为行人警示声,这就是发动机音效模拟器。它在起到警示行人的功能同时,增强了电动车的驾驶乐趣。

为实现该功能,ST使用了SPC582B60E1 Chorus家族MCU与单通道的class D FDA903D。SPC582B60E1通过I2C对FDA903D进行控制,使FDA903D实现负载检测,此外还输出I2S音频信号,通过FDA903D来驱动喇叭。
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▲采用FDA903行人警示器、引擎模拟器框图
ST Chorus家族SPC582B60E1产品特点:
80MHz PowerPC架构e200z 2核
带ECC的1MB RWW Flash
带ECC的4*16KB Data Flash
带ECC的96KB RAM
7个MCAN模块,支持ISO CAN-FD

ST新一代单通道D类功放FDA803和FDA903主要特点:
AEC-Q100认证
支持I2S/TDM(4,8,16)
支持硬件模式(无I2C控制)
支持输入和输出offset检测
采样率支持44.1kHz, 48kHz, 96kHz, 192kHz
工作电压范围3.3V-18V
实时电流反馈(FDA903 only)
输出功率
–1x25W/4Ω@14.4V,1kHzTHD=1%
–1x30W/4Ω@14.4V,1kHzTHD=10%
–1x45W/2Ω@14.4V,1kHzTHD=1%
–1x55W/2Ω@14.4V,1kHzTHD=10%

由于AVAS声音对外,坐在车里的人是听不到该声音的,所以实时检测功能尤为重要,尤其是Open Load检测,因为它无法触发功放的错误报警,这将会有增加交通事故的风险。所以在欧洲法规中,实时负载开路检测功能是强制要求,这也正是FDA803和FDA903的优势所在:
增强型的诊断功能,满足功能安全的要求。
FDA803自带实时负载开路检测功能(ST自带开路检测算法),不用再关机做负载检测。
FDA903自带电流反馈,可以实时检测负载电流(客户可自己设计开路检测算法)。

        底盘域控制器(CDC)

汽车E/E架构的最新演变趋势是向基于域的新概念发展。在该架构中,车辆被划分为多个独立的域,每个域由一个域控制单元(DCU)控制,DCU用作域网关并连接到一个集中式DCU控制系统。

DCU系统除了减少对线束的需求和改进计算能力之外,其可升级和可扩展的新型结构提升了安全性。

底盘和安全域控制器是连接集中式网关到本地应用(包括电动制动助力器、电子稳定控制和电子驻车制动器)的网关。此外,它可以轻松升级,以适应底盘和安全域中的新应用,更好适应辅助驾驶及自动驾驶的安全目标。ST为底盘域控制器(CDC)提供的主要器件包括:
        SBC底盘IC L9396-多电源,用于汽车应用(Up to ASIL D)
        SPC584B系列MCU、SPC58C系列MCU、SPC58G系列MCU、SPC58H系列MCU
        用于制动和传动的柔性U-chip L9300 (ASIL B):包含多路电源,4路轮速传感器接口,看门狗模块,6路线性横流阀驱动器
        电机驱动器IC L9907/L9908(Up to ASIL D):6步或FOC控制无刷电机的三相栅极驱动器,与48VNET兼容
        开关阀驱动器IC L9301-八通道低侧驱动器或四通道低侧+四通道高侧驱动器
        线性横流阀驱器IC L9305-四通道高精度线性横流阀驱动器(Up to ASIL D)
        CAN总线收发器L9616
        底盘EPB IC L9369/L9370-用于电子驻车制动的电子双路H桥预驱动器(Up to ASIL D)
        底盘EPB IC L9369S-用于电子驻车制动的电子单路H桥预驱动器(Up to ASIL D)
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系统框图
        主动悬架

主动悬架是一项先进技术,可提高驾驶员和乘客的舒适度,同时帮助汽车制造商实现更舒适的驾驶体验。ST为主动悬架提供广泛的产品组合,包括SPC5 32位汽车微控制器、专用阀驱动器、CAN收发器和高度优化的系统基础芯片(SBC)。
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主动悬架框图

SPC58E系列MCU,SPC57K系列MCU
SBC底盘IC L9396-多电源,用于汽车应用(Up to ASIL D)
L9616-高速CAN总线收发器
L9663-双通道PSI5收发器
高精度线性横流阀驱动器IC L9305-汽车级4通道气门阀驱动器(Up to ASIL D)
特殊专用功能VN5R003H-E-3mOhm电池反向保护开关
高边驱动/开关VN7003AH-具有电流感应模拟反馈的高侧驱动器,用于汽车应用

        安全气囊系统

随着人们越来越关注驾驶员和乘客安全,相关立法不断增加,安全气囊已经成为从小型城市汽车到豪华SUV等机动车辆的标准配置。汽车制造商需要一系列可扩展的解决方案,这些解决方案的功能和成本经过优化,可靠性更高,适合不同车型:从入门级车辆到为高级车辆提供广泛功能的复杂解决方案(配备越来越多的爆管IC(用于安全气囊配置)和加速卫星传感器(智能碰撞传感器)。

我们的产品包括SPC5 32 位汽车微控制器、电源模块、高效升压和降压转换器以及精确的ADC电压参考。我们还提供爆管驱动器,具有相对诊断和可编程的配置以及PSI5卫星传感器接口。
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主要器件:
SPC57K系列MCU
L9678/L9679/L9680-适用于低/中/高端应用的气囊专用U-chip
被动安全系统IC L9679E-八通道爆管驱动器扩展IC
用于ESD保护的瞬态浪涌电压抑制器ESDLIN03-1BWY-汽车用单线Transil™,用于LIN总线的瞬态电压抑制器(TVS)
汽车通信收发器L9616-高速CAN总线收发器
汽车通信收发器L9663-PSI5收发器


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