CN101784421A - 用于驱动汽车人员保护装置的控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于驱动汽车人员保护装置的控制装置和方法，其中，设置一个用于接收至少一个信号的接口，所述信号的幅值取决于汽车电池电压或者替代地取决于辅助电压。此外还设置了根据至少一个信号驱动人员保护装置的驱动电路。所述接口具有一个电路，该电路从所述控制装置中产生的供电电压(辅助电压，其在自给自足的情况下/低压情况下/接触问题情况下被保持一定的时间)中以及从一个直接从供电电压(标准)中推导出来的开关阈值中或者从总线电压的幅值中推导出至少一个开关阈值，以对所述至少一个信号进行检测。

Description

用于驱动汽车人员保护装置的控制装置和方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求所述类型的用于驱动汽车人员保护装置的控制装置和方法。

背景技术

在DE 103 54 602 A1中已经公开了通过LIN总线来实现用于驱动人员保护装置的控制装置与汽车座位中的连接元件之间的数据通信，以进行重量测定。优选地，所述LIN总线可以被实施为单线总线。借助所述连接元件的信号来执行乘客识别，而所述用于驱动人员保护装置的控制装置根据该乘客识别来驱动人员保护装置。

发明内容

与现有技术相比，根据本发明的具有独立权利要求的特征的用于驱动汽车人员保护装置的控制装置和方法具有如下优点，即提出了一种措施，通过该措施可以例如在所谓的自给自足的情况下继续确保通过所述接口进行通信。所述自给自足的情况通常发生在一起事故中，在该事故中汽车电池失效。本发明也可以以相同的程度帮助解决汽车电池电压方面的接触问题。

通过从所述控制装置中产生的供电电压中或者从接收到的信号(或者总线电压)的幅值本身推导出开关阈值，可以以简单的方式方法实现到达信号的稳定检测。在非自给自足的情况下，所述开关阈值可以直接从汽车电池电压中推导出来。

通过本发明，例如实现了完全符合LIN规范。通过本发明，实现了紧急操作特征，而不会在设计中在LIN规范的适用范围内存在反作用，并且所述接口或者根据本发明的方法被实施，以使在困难的电压比情况下同样可以进行鲁棒的信号识别。

因此，可以直接从所述总线电压中推导出所述同步的开关阈值。为此，例如通过具有合适的时间常数的普通的峰值电压电路来确定总线的静止电压，并且用随后的分压器产生所述数据开关阈值。

通过本发明，免除了在所述接口中为了使其功能在LIN标准化之外也能实现而需要的附加开销。LIN标准化建议电池电压例如为8至18V。

通过固定的内部开关阈值来模拟在自给自足的情况下或者在发生接触问题时所缺少的汽车电池电压，所述汽车电池电压通常用于定义所述开关阈值。由此，可以继续在LIN总线***中进行通信。

在这里，控制装置是一种电气装置，该电气装置对传感器信号进行处理，以及例如采用分析算法并且根据该分析算法来产生用于汽车人员保护装置的驱动信号。在此，驱动是指激活这些人员保护装置。这也可以例如逐步地发生。人员保护装置可以是安全气囊、安全带拉紧器，也可以是主动的人员保护装置，例如行驶动力学调节或者制动器。

在这里，接口可以理解为硬件或软件，而硬件和软件的组合也可以构成所述接口。硬件实现可以考虑选集成电路、分立电路或者它们的组合。所述接口也可以通过处理器上，例如微控制器上的软件模块构成。

如以上说明的，所述接收的信号例如是LIN总线信号。然而，该接收的信号也可以是其他的总线信号。例如通过电流接口的点对点连接的信号也可以作为本发明意义上的信号。所述信号也可以是多个信号的复用。该信号通常是从汽车电池电压的幅值中推导出来的，并且因此在汽车电池失效时会不稳定。然而，所述信号幅值也提供了推导出用于信号检测的开关阈值的可能性。

所述驱动电路可以是硬件-和/或软件实施。该驱动电路不仅包括对接收到的信号的分析，还包括所述用于人员保护装置的驱动信号的产生。在此，所述驱动电路可以例如包括微控制器以及引起功率开关接通用于所述人员保护装置的点火电流的电路。

根据本发明的电路同样也可以是硬件和/或软件实施。该电路尤其可以是集成电路的一部分。所述信号的检测是接收信号时的一项重要行为，以使能够对该信号进行分析。在此，例如在数字信号的情况下必须产生0与1之间的可靠区别。为此，使用了所述开关阈值。该开关阈值必须被可靠地推导出来。为此，根据本发明，使用在所述控制装置中产生的供电电压或者所述信号幅值本身。在所述控制装置中产生的所述供电电压鲁棒地从所述汽车电池电压中形成，并且在自给自足的情况下，即在所述汽车电池失效的情况下，从能量储备中形成。

通过从属权利要求中列出的措施和改进方案，可以获得在独立权利要求中所说明的用于驱动汽车人员保护装置的控制装置和方法的有利改进。

在此，有利地，设置供电组件，该供电组件产生作为数字电平的供电电压。在控制装置中，需要多个数字电平，例如5V和3.3V，以向所述控制装置的现有部件提供能源。这是通过所述供电组件实现的。在此，该供电组件可以包含例如升压转换器、降压转换器和线性调节器。这些转换器通常被实施为开关转换器。由于该能源供应在用于驱动人员保护装置的控制装置中被实施地非常具有鲁棒性，因此极其有利地，所述用于信号检测的开关阈值使用该供电电压。所述由供电组件为所述控制装置产生的数字电平是一种可靠的基准，以便推导出所述开关阈值。

此外还有利地，所述带有电路和供电组件的接口构成一个集成电路。由此，可以极其有利地为这样的控制装置制造成本低廉并且具有较高可靠性的集成电路。除了所述供电组件以及具有根据本发明的电路的所述接口，在该集成的组件中还可以存在其他功能。这些功能例如包括安全气囊功能，比如与微控制器相比传感器信号的冗余检查。由此，实现了所谓的安全保护控制器，该安全保护控制器仅在其也识别出存在驱动情况时，才通过传感器信号的冗余分析来实现对于所述控制装置必要的可靠性，并且接通点火电路。其他的接口和功能也可以包括在根据本发明的集成电路上。

此外还有利地，采用所述开关阈值并通过第一比较元件，例如一个比较器来实现所述检测，在该比较器的一个输入端上，通过一个电阻和一个二极管施加了从所述供电电压中获得的开关阈值，其中，在所述的一个输入端上例如也通过一个二极管和一个电阻，同样施加了所述汽车电池电压，以使所述电压最终在所述比较器上形成具有较高值的开关阈值。通过在电流方向上使用所述二极管，比另一条支路具有更低电压的支路被截止。因此，在自给自足的情况下，具有所述二极管和所述电阻以及所述供电电压的支路占主导地位。在此，必须至少使用一个电阻和至少一个二极管。可替换地，可以使用更多元件。所述比较器的所述输入端通过至少一个电阻接地。另一个电阻可以用于产生合适的迟滞(Hysterese)。该电阻与所述接地的电阻串联。

作为替换方案，有利地，使用两个比较元件，例如在此使用两个比较器，其中，第一比较器通过所述汽车电池电压形成所述开关阈值，并且第二比较器通过根据本发明所选择的供应电压形成开关阈值。如果所述汽车电池电压失效了，那么从该汽车电池电压中推导出所述开关阈值的比较器在电池失效时总是检测出逻辑1，并因此不会干扰在自给自足的情况下与所述第二比较器的第二输出信号的逻辑“与”运算(Verundung)。因为只有当所述第二比较器确定一个逻辑1时，逻辑1才会被识别为检测结果。如果所述第二比较器，即其开关阈值是从所述供电电压中推导出来的比较器，确定了一个逻辑0，那么该逻辑0被识别为检测结果。从所述供电电压中进行推导并不意味着直接使用该供电电压，而是例如使用中间值或者从该供电电压本身推导出来的值。然而，也可以直接使用所述供电电压。

有利地，借助迟滞电路产生所述开关阈值。与固定的开关阈值相比，作为开关阈值的迟滞具有较高的鲁棒性。为了实现所述迟滞，可以使用对本领域的技术人员来说公知的电路。

此外还有利地，继续改进所述接口，以使该接口也被构造用于在自给自足的情况下发送数据。为此，可以使用所谓的上拉电路。该上拉电路可以优选地从所述供电电压中或者从该供电电压推导出来的电压中或者从从中推导出所述供电电压的电压中，通过至少一个电阻和一个二极管将该电压引到传输导线上，即LIN总线上。然后，可以用信息内容对该电压进行调制。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例，在以下的描述中将详细地说明这些实施例。

附图示出：

图1示出了在汽车中的根据本发明的控制装置的方框图，

图2示出了在从另一个控制装置根据本发明接收信号时的根据本发明的控制装置一部分，

图3示出了根据本发明的电路的一个实施例，

图4示出了根据本发明的电路的另一个实施例，

图5示出了根据本发明的电路的又一个实施例，且

图6示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了在汽车FZ中根据本发明的具有连接部件的控制装置SG。在此，座位力传感器IB1至IB4通过LIN总线LIN与集成电路ASIC相连接，从而连接至所述控制装置SG，其中，所述集成电路ASIC具有包含带有根据本发明电路的根据本发明的接口。所述集成电路ASIC通过数据输入端/输出端与微控制器μC，即与驱动电路相连接，以例如为了继续分析的目的而继续传递所述ASIC通过LIN总线LIN检测到的数据。所述微控制器μC根据这些数据确定是否应当驱动人员保护装置。接着，微控制器μC例如通过所谓的SPI总线将驱动指令传输到包含点火开关的电路FLIC。但是，所述ASIC也具有对碰撞相关信号的并行分析，只有当ASIC也识别出这样的驱动情况时，ASIC才会使能电路FLIC。在驱动情况下，人员保护装置PS被激活。

在这里，仅示出了对于本发明而言必不可少的部件。控制装置SG具有其他部件，以确保它的工作，其中，这些部件对于理解本发明而言不是必需的。此外，其他外部部件，例如事故传感器可以连接到所述控制装置SG。同样，出于简明的目的而未示出这些外部部件。

根据本发明，ASIC现在能够在所谓的自给自足的情况下或者在汽车电池电压发生接触问题时采用可靠的开关阈值来检测LIN总线的数据。在此，所述开关阈值优选地从在ASIC中提供的供应电压中，例如从一个数字电平中推导出。可替换地，从LIN总线上的信号的信号幅值中推导出该开关阈值。由此，在自给自足的情况下，对LIN总线上的信号进行一定时间的另外的分析。在所述控制装置中，所述自给自足由在图1中未示出的能量储备，通常为一个或多个电容器提供。

图2示出了根据本发明的控制装置SG2的一部分，该控制装置SG2通过LIN总线LIN与另一个控制装置SG1通信。所述另一个控制装置SG1具有例如处理传感器数据的微控制器μC1。这些经处理的传感器数据被从微控制器μC1传输到收发器TX1，该收发器TX1能够通过LIN总线LIN传输这些经处理的数据。用于传输以及用于驱动收发器TX1的电压由电池电压UB提供。为此，一个二极管D1被用为反极性保护。此外，发送电压通过另一个二极管D11和一个电阻R1提供给LIN总线LIN。这两个二极管D1和D11指向电流方向。

在根据本发明的控制装置SG2中，LIN总线LIN与集成电路ASIC相连接，并因此与在这里同样被构造为LIN总线的收发器接口TX2相连接。所述收发器TX2是集成电路ASIC的一部分。所述ASIC具有其他的安全气囊功能ABF，例如前述的安全保护控制器。此外，所述ASIC具有用于为控制装置SG2提供供电电压的部件。为此，在这里例如示出了升压转换器SUC、降压转换器SDC以及线性调节器LR。所述降压转换器SDC提供了根据本发明的重要的供电电压VAS，从该供电电压VAS中推导出所述开关阈值。电池电压UB在通过反极性保护的二极管D2之后进入升压转换器SUC，并且在自给自足的情况下，来自能量储备CER的电压进入升压转换器SUC。在这里仅做了简化地图示。在能量储备CER和升压转换器SUC之间可以存在开关元件。此外，在所述指向电流方向的二极管D2之后设置一条从电池电压至收发器的支路，该支路同样具有一个指向电流方向的二极管D21和一个电阻R2。这在控制装置SG1中可以找到其对应的二极管D11和电阻R1。通过该电压，所述收发器TX2在非自给自足的情况下直接由该电压供电，从该电压中，所述收发器TX2可以从所述汽车电池电压中推导出其开关阈值。通过这一路径，一同确定通过R1的发送电压。每个与R1、D11类似的上拉结构都有助于提供稳定的总线静止电压(高电平)，与从节点的上拉电阻大约为30k欧姆相比，主节点明显地在此有例如为1k欧姆上拉电阻。如果SG2构成主节点，那么收发器TX2在非自给自足的情况下通过R1、D11基本上确定了总线发送电压。在这种情况下，收发器TX2从D2之后的受到反极性保护的电池电压中推导出适用于接收LIN数据的开关阈值。

再一次，仅示出了对于本发明而言必不可少的元件。出于简明的目的，所述控制装置SG2或所述控制装置SG1所具有的其他元件被省略。控制装置SG1可以例如是一种控制装置，该控制装置处理多个重量传感器的数据并且将这些关于座位占用情况的信息传输给安全气囊的控制装置SG2，从而根据这些数据，例如鉴于人员分类来进行人员保护装置的驱动。

图3示出了一个具有所述电路的根据本发明的接口的实施例，所述电路根据本发明形成所述开关阈值。在这里，比较器V1被用作比较元件。由LIN总线LIN传输的信号通过连接点300和电阻R33直接在比较器V1的正输入端上进入比较器V1。该LIN总线信号与施加在比较器V1的负输入端上的开关阈值进行比较。所述开关阈值在此由所述电池电压UB通过反极性保护的二极管D3和电阻R3以及分压器R34和R35形成，或者由从所述控制装置内部的电压，既从电池电压又从能量储备中推导得出的电压VAS通过二极管D4和电阻R32以及之后再通过分压器R34和R35形成。通过指向电流方向的二极管D3和D4，将分别接通较高的电压UB或VAS，以形成所述开关阈值。如果LIN总线LIN的信号大于由此形成的开关阈值，那么所述比较器V1输出逻辑1，否则输出逻辑0。由此，获得了甚至在自给自足的情况下，在很低的电池电压的情况下或者在接触问题(微断开)的情况下也可以可靠地形成的开关阈值。取代所谓的模拟电压VAS，也可以使用控制装置的由此通过其他电压调节器形成的数字电压，因为其在自给自足的情况下仍可以保持。

此外，二极管D31和电阻R31与连接点300串联连接至所述指向电流方向的二极管D3。该上拉结构按照标准形成了在总线静态中(无数据交换)的总线高电平，对于从节点R31＝1k欧姆，对于主节点R31＝30k欧姆。在数据传输的情况下，发射机晶体管/可控电流源将随数据内容的交替通过一个在点300上的接地二极管起作用(通过TxD控制)并且将总线上的电压拉到一个主导的低电平上。这可以发生在位于总线上的装置的每个可比较的发射机结构中。

电容器C3用于过滤在总线上发往接收器的高频干扰，或者更确切的说，与发射机晶体管/可控电流源的特征或者与上拉电阻R31一起确定发送脉冲的相应边沿(下降沿/上升沿)斜率，并且由此减少辐射。

在这里，仅示出了对于本发明而言必不可少的部分。例如省略了迟滞电路，该迟滞电路用于得出一个迟滞的开关阈值，以更鲁棒地形成该开关阈值。本领域的技术人员知道如何通过晶体管和运算放大器来实施这样的迟滞电路。

所述比较器V1的输出端构成了产生所述收发器的接收信号RxD的基础。在最简单的情况下，它们是相同的，在更鲁棒的***中，可以通过数字滤波器进行其他的信号去干扰。

图4示出了一个可替换的设计方案。元件C4、400、R41和D41相应于图3中的元件D31、R31和连接点300以及电容器C3。电阻R33相应于图4中的电阻R43。

在这里，提出了使用两个也被构造为比较器的比较元件V2和V3。在此，电池电压UB通过分压器R40、R42和R44连接到第一比较器V2的负输入端，以将它与LIN总线LIN上的输入信号进行比较，以进行信号检测。然而，该输入信号也被提供给另一个比较器V3并且也是提供到它的正输入端。所述第二比较器V3的负输入端也通过二极管D42和电阻R45连接有模拟的、在自给自足的情况下仍存在的供电电压VAS，以形成所述开关阈值。

在非自给自足的情况下，所述第二比较器V3总是输出逻辑1，因为由VAS形成的阈值被构造成小于从汽车电池电压UB中推导出来的阈值电压。因此，通过所述比较器V2和V3的所谓的线或连接，可以实现在非自给自足的情况下，所述比较器V2的信号的实现是确定的。在自给自足的情况下，情况相反。在此，所述比较器V2总是输出逻辑1，而比较器V3通过来自供电电压VAS的开关阈值正确地检测信号。

比较器V1和V3的输出端通过线或连接构成了用于产生所述收发器的接收信号RxD的基础。在最简单的情况下，它是相同的，在更鲁棒的***中，可以在连接之后或者分别在连接之前通过数字滤波器进行其他的信号去干扰。

图5示出了根据本发明的电路的另一个实施例。现在，也仅使用一个比较器V1，以图3中所描述的方式，在所述比较器V1上既通过二极管D53和R53连接有电池电压UB，也通过电阻R55和二极管455连接有数字的供电电压VAS。所述LIN总线通过接口500和电阻R54连接到所述比较器V1的正输入端。通过与比较器V1的负输入端相连接的电阻R56和R57构成了前述的分压器。所述电池电压通过二极管D53、D52和电阻R52被引到与LIN总线相连接的连接点500。如前述的那样，所述LIN总线是单线总线。此外，供电电压VAS通过电流方向上的二极管D51以及R51与连接点500相连接。在这里，通过指向电流方向的二极管最终得到较高的电压。通过电路R51、D51和VAS实现了所谓的上拉电路，从而使得所述LIN总线在安全气囊控制装置的自给自足的情况下也由总线静止电压供电(例如主上拉(Master Pull-up))。在由安全气囊控制装置和重量传感***(在自给自足的情况下，重量传感***同样由安全气囊控制装置供电)组成的配置情况下是必不可少的，以为了既由主节点(安全气囊)又由从节点(重量传感机构)发送数据而为所述接口提供合适的总线电压。

在图6中的流程图示出了根据本发明的方法。在方法步骤600中，接收LIN信号。在方法步骤601中，检验是否存在自给自足的情况。如果不存在，那么在方法步骤602中借助电池电压形成开关阈值，从而之后在方法步骤603中用该阈值对LIN信号进行检测。在方法步骤604中，例如在微控制器μC中对经检测的信号进行处理。然后在方法步骤605中根据该处理进行驱动。

如果在方法步骤601中发现存在自给自足的情况，那么在方法步骤606中从一个模拟的、独立于自给自足的控制装置的供电电压中形成所述开关阈值。该供电电压在实施例中为电压VAS。有意义地，该供电电压应当为约6.3～8V，以直接采用LIN规范的下限值UB＝8V在总线上实现可比较的电压水平，根据是否使用硅二极管(按照标准的最低要求)、肖特基(Shottky)二极管还是甚至作为背对背连接起来的场效应管，如图3中的二极管D4、图4中的二极管D42、图5中的D54、D51。然后在方法步骤607中用所述被形成的开关阈值进行检测，以在此后同样进入用于对经检测的信号进行处理的方法步骤604。

Claims (10)

1.一种用于驱动汽车(FZ)人员保护装置(PS)的控制装置(SG)，该控制装置(SG)具有用于接收至少一个信号的接口(TX2)，所述信号的幅值取决于汽车电池电压(UB)，其中，设置驱动电路(μC)，该驱动电路(μC)根据所述至少一个信号驱动所述人员保护装置(PS)，其特征在于，所述接口(TX2)具有一个电路，该电路从所述控制装置中产生的供电电压(VAS)中或者从所述幅值中推导出至少一个开关阈值，以对所述至少一个信号进行检测。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，供电组件产生作为数字电平的所述供电电压(VAS)。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述接口(TX2)与所述电路和所述供电组件一起构成集成电路(ASIC)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，在第一比较器(V1)以如下方式产生所述至少一个开关阈值，即通过至少一个第一电阻(R32)和至少一个第一二极管(D4)向所述第一比较器(V1)的一个输入端施加所述供电电压(VAS)，其中，在该输入端上同样施加所述汽车电池电压。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，设置第二比较器(V3)，在该第二比较器(V3)的第一输入端上施加由所述供电电压(VAS)产生的所述至少一个开关阈值，以及设置第三比较器(V2)，在该第三比较器(V2)的第一输入端上设置用于形成所述至少一个开关阈值的所述汽车电池电压(UB)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，为所述至少一个开关阈值的产生设置一个迟滞电路。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，为了发送数据，所述接口具有上拉电路(R51、D51)。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述上拉电路借助至少一个第二电阻和至少一个第二二极管将所述供电电压引入传输导线。

9.一种用于驱动汽车(FZ)人员保护装置(PS)的方法，其中，借助一个接口(TX2)接收至少一个信号，其中，所述至少一个信号的幅值与汽车电池电压相关，其中，根据所述至少一个信号驱动所述人员保护装置(PS)，其特征在于，从所述控制装置中产生的供电电压或者从所述幅值中推导出至少一个开关阈值，以对所述至少一个信号进行检测。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个开关阈值被用作迟滞。

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