车辆安全系统

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作者:Christine Graham，系统工程师

座椅位置感知

图1。正面和侧面碰撞安全气囊需要有关座椅和乘员位置的精确数据。

乘员安全是汽车设计中最关键的要素之一。因此，安全系统不断变得更加复杂，以便在事故发生时限制并最终防止人身伤害。

座椅位置感应用于安全系统中，以确定乘员相对于方向盘的位置，防止安全气囊过度用力。

目前最常见的解决方案是采用双线单极霍尔效应开关，用于感知离散的阀座位置区域。传感器IC必须以数字输出的形式将此信息传递给指示特定区域的控制器单元。在车辆启动时，此信息必须正确，因此传感器IC输出必须解码，无需任何用户操作。

座位轨道通常是黑色金属材料，能够中断霍尔效应传感器IC和磁铁之间的磁场。阀座轨道的黑色金属在开关和磁铁之间通过，导致开关打开或关闭，将阀座位置信息传递给控制器单元。传感器IC输出状态的变化向控制器单元指示阀座已进入特定区域。

根据使用了多少霍尔效应传感器ic，可以有任意数量的区域，假设每个座位轨道有两个传感器ic，则可能有四个区域。霍尔传感器IC提供的信息由控制器处理，以确定相对于方向盘的座位位置。一个座位在一个较接近方向盘的区域将指示控制器单元，一个较低的力量部署是必要的。座位位置在后方区域之一，离方向盘最远，需要更高的力量部署。控制单元解码霍尔效应传感器ic的输出状态，以确定座位位于哪个区域。两个传感器ic将提供一个方便的灰色代码输出，如图2和下表所示。

图2。在车辆启动的整个过程中，位置传感器ic将正确的座位位置传递给控制器单元。车内人员并不知道，车辆是自动做出生死决定的，不需要用户界面。

区	2号厅输出	1号厅输出
1	0	0
2	0	1
3.	1	1
4	1	0

霍尔效应传感器ic的大量选择为同一应用提供了不同的解决方案。可能需要更高的分辨率来确定座位在任何时候的确切位置。最高分辨率的解决方案是使用线性模拟霍尔传感器IC，它产生与磁场强度成比例的电压输出。一个双极磁铁在滑动配置与线性将产生一个输出范围从0伏到5伏与适当的设计。

霍尔效应技术是高度可靠和相对便宜的。如果需要自动传感，则解决方案必须是可靠的。

如果需要更高的精度，可编程开关和线性器件可用，并且可以通过允许线尾编程来最小化堆栈公差。

利用后偏霍尔效应传感器集成电路可以检测铁靶，这些传感器集成电路将霍尔电路和稀土颗粒集成在一个过模组装件中。为开关和线性设计提供了后偏解决方案。这些组件简化了制造过程，并在单个压模封装中提供了优化的电气和磁设计。

安全带扣感测

安全带扣(SBB)是霍尔效应技术应用于安全系统的另一个领域。双线单极开关是一种简单而可靠的解决方案，目前许多汽车在路上都很常见。霍尔效应装置(HED)的目的是保证适当的锁扣，从而确保乘员在发生事故或突然停止时得到适当的约束。

类似于座椅位置传感应用，安全带扣开关使用叶片中断概念操作。在这种情况下，由黑色材料制成的卡扣负责中断磁铁和霍尔效应器件之间的磁场。通常，当字段中断时，设备输出开关打开，当扣环被移除时，设备开关关闭。这些信息被发送到控制器，控制器将与座椅位置传感器IC和其他输出的数据一起处理，以便在发生事故时可靠地展开安全气囊。

应用的障碍

SBB传感器IC有严格的空间限制，使得印刷电路板的使用很困难。因此，将互连线焊接到HED引线是更常见的方法，作为包装过程的一部分，以最小化尺寸。然而，引线焊接需要焊接专业知识，通常外包给焊接设施。在焊接霍尔效应器件中最常见的错误之一是允许过多的热量/功率到达IC，导致电线键合被灾难性地损坏。在新的焊接工艺中看到的另一个常见错误是引线夹紧不足，导致引线在与焊缝尖端接触时扭曲或拉扯。这也会对电线键造成灾难性的破坏。

除了空间限制外，传感器IC还受到高ESD水平和磁干扰的影响，原因如下:

车辆内的客户可接触点，如扣环组件的舌部，
由于卡扣组件的亚铁性质，对传感器IC的磁场的分流效应
机械扣组件的宽公差，导致冲击霍尔效应传感器IC的磁场的大变化。

选择合适的传感器IC对于满足所有应用需求至关重要。

应用解决方案

图3。安全带扣的典型机械装配，显示霍尔效应传感器IC的电气连接。

通过在传感器IC电源和传感器IC地线之间焊接一个0.1 μ F旁路电容，实现了瞬态/ESD保护。在PCB的情况下，除了旁路电容外，还使用了MOV来保护传感器IC免受由于使用机箱接地而产生的苛刻的EMC/ESD条件的影响。当传感器IC抗EMC/ESD性能良好时，只需一个旁路电容就足够了。
需要一个足够大的磁铁来克服卡扣组件本身引起的分流效应。钐钴和钕是常用的磁铁材料用于安全带扣的应用。亚博尊贵会员它们提供了较大的电场水平，以补偿SBB应用中出现的机械公差和可能的大气隙(> 3mm)。亚博尊贵会员

机械组件的公差会在冲击传感器IC的场级上引起很大的高斯变化(数百高斯);因此，必须对所有条件进行描述，以确保传感器IC永远不会切换到不正确的状态。霍尔传感器IC不能误开关的条件如下:

正常扣舌位置。
正常的不扣舌位。
当被坐在舌上的人或被放在扣环组件上的儿童座椅推入和握持舌时，舌的过度移动。
假锁扣状态，指的是把舌头以外的东西推进去，以假锁扣的状态握住锁扣(冰棒棒、玩具等)。

建议设备

快板™ 零件号	温度范围	包类型	磁带和卷筒可用
A115x	埃尔	LH, UA	是的
A119x	E、L	LH, UA	是的