底盘和安全应用大全 | 打造更安全更舒适的驾乘体验（上）

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。

▲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）

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)。

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。

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