基於StellarE1-意法半導體主動懸架系統解決方案

引言

隨著中國智能電動汽車快速發展，動力電池使乘用車的平均車重增加，配備被動懸架的電車，需要更大剛度的彈簧來支撐，以及阻尼調控更靈活的減震器來消耗彈性勢能，車輛的動態操控也完全由路面決定，這顯然會影響乘坐舒適性和操控穩定性。因此，近年來能夠改變減震器的硬度以適應不斷變化的道路或動態條件，並在每個車輪處升高和降低底盤的主動懸架成為了底盤界的新寵兒。

同時，可變阻尼減振器（CDC）搭配電控空氣彈簧（ECAS）的控制組合占據了主動懸架市場發展的主導地位，隨著多腔空氣彈簧的普及，整個電子系統的複雜度，對系統功能安全和AUTOSAR軟體架構的需求也隨之而來。

主動懸架系統概覽

CDC是取代傳統不可調節阻尼減震系統，而ECAS的作用主要是取代傳統鋼製彈簧，使車輛在通過不同路面時能像皮球一樣支撐貼合的同時，有調節車身高度和舒適性的能力。

當前市場上的CDC系統以單閥減振器為主，ECAS分配閥系統幾乎都為開式空懸系統（即打氣泵控制，調節高度的分配閥塊和閥控制器分立的系統架構），近年來，將這幾部分集成到一個控制器的閉式空懸系統也逐漸嶄露頭角。

ST主動懸架系統解決方案

根據CDC+開式ECAS不同的系統設計需求，ST依託底盤豐富的產品，為客戶提供全套解決方案，以市面上最多的單閥CDC+雙腔ECAS為例：

電源管理晶片PMIC：

SPSA068：

✦ 一路Buck電壓調節器，最高1A的通流能力

✦ 一路精準電壓參考，20mA的通流能力，最高1%的參考精度

✦ 支持系統功能安全等級ASIL-B 

單片機MCU：

SR5E1：

✦ 32-bit ARM架構，車規級Cortex-M7雙核

✦ 300MHz主頻，2MB Flash

✦ 支持系統功能安全等級最高ASIL-D

傳感器通信接口：

L9663：

✦ 2通道PSI5收發器，支持同步或異步操作，以及不同總線模式

✦ 125kbps的高數據傳輸速度（83.3kbps和189kbps可選）

✦ 支持V1.3和V2.x的PSI5版本

汽車6軸慣性模塊：

ASM330LHHTR：

✦ 3軸加速度計和3軸陀螺儀

✦ 支持溫度範圍-40~105℃

CDC閥驅動器晶片：

L9305：

✦ 4通道獨立HSD/LSD電流控制式驅動器

✦ 支持最高20kHz開關頻率；最高1%的電流閉環精度調節

✦ 支持系統功能安全等級ASIL-D

ECAS分配閥驅動器晶片：

L9301：

✦ 12通道可配集成式PowerMOS

✦ 4通道SPI控制的HSD/LSD

✦ 8通道PWM控制的LSD，最高支持20kHz開關頻率

✦ 搭配L9945配置的高邊預驅動和車規級5x6封裝MOSFET STL7DN6LF3，可實現8通道PWM控制的LSD的單獨關斷，滿足診斷的獨立性

✦ 搭配HS/LS雙向零漂移電流採樣放大器TSC213IYLT進行電流採樣，實現電流閉環

ECAS剛度閥預驅動器晶片：

L9945：

✦ 8通道HSD/LSD或2通道H橋的可配MOSFET預驅動器

✦ 搭配車規級5x6封裝MOSFET STL7DN6LF3，支持最高50kHz的開關頻率

✦ 支持12V和24V系統

✦ 搭配HS/LS雙向零漂移電流採樣放大器TSC213IYLT進行電流採樣，實現電流閉環

針對CDC閥驅動器電流快速升高/泄放的需求，我們提供備選H橋方案： 

高速響應的CDC閥驅動器晶片：

L9960T：

✦ 2通道H橋驅動器，可提供正向和反向的電壓控制續流速度

✦ 支持PWM控制，最高20kHz開關頻率

✦ 搭配HS/LS雙向零漂移電流採樣放大器TSC213IYLT進行電流採樣，實現電流閉環

除了在系統架構和硬體層面提供設計參考DEMO，ST也和其生態系統夥伴建立合作，為客戶提供可參考的系統功能安全包，CDD和AUTOSAR MCAL，最大程度上為客戶提供助力和支持。