DE10109637A1 - Verfahren zum Betrieb einer Insassensicherheitseinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Insassensicherheitseinrichtung vorgestellt, bei dem die dem Auslösemittel zugeführte Energie gemessen und ein dazu proportionaler Wert in einem auslesbaren Speicher gespeichert wird und damit zu Dokumentations- oder Rekonstruktionszwecken zur Verfügung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Insassensicherheitseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 37 29 785 C1 oder DE 198 42 083 A1 bekannt.

Die einem Auslösemittel der Insassensicherheitseinrichtung aus einem Speicherelement zugeführte Energie wird gemessen, um in Abhängigkeit mit einem vorgegebenen Energiegrenzwert die Energiezufuhr zu unterbrechen, wenn der Energiegrenzwert erreicht wird. Dadurch soll das Energie-Speicherelement geschützt und die Auslösung weiterer Insassenschutzeinrichtungen aus diesem Speicherelement möglich werden.

Während die DE 37 29 785 C1 dazu die Spannung über dem Speicherelement erfasst, schlägt die DE 198 42 083 A1 vor, anstelle dessen eine zum Quadrat des Stromes durch das Auslösemittel proportionale Größe zu einem Integralwert zu integrieren, wodurch eine deutlich exaktere und von Störungen an Speicherelement oder dem Leitungswiderstand unabhängige Energiebewertung möglich wird.

Darüber hinaus sind beispielsweise aus der DE-PS 24 54 424, DE-OS 26 14 491, DE 36 27 239 A1 oder EP 0 494 859 B1 eine Reihe von Verfahren zur Funktionsprüfung der Insassenschutzeinrichtung bekannt, bei denen das Speicherelement, die Auslösemittel und die das Auslösemittel mit dem Speicherelement auf den Auslösebefehl hin verbindenden Schalter geprüft werden, beispielsweise indem kleine Testströme erzeugt werden, die jedoch nicht zur Auslösung führen. Die EP 0 022 146 B1 lehrt ein Verfahren zur Feststellung einer Fehlauslösung der Insassenschutzeinrichtung mittels eines redundanten Beschleunigungsschalters, bei dem nachprüfbar ist, ob die Auslösung aufgrund von Störungen erfolgte.

Gerade während des Verlaufs der eigentlichen Auslösung kommt es jedoch, nicht zuletzt aufgrund der Unfalleinwirkungen selbst, auch zu sporadischen Störungen, kurzzeitigen Unterbrechungen oder Kurzschlüssen im Auslösestromkreis, deren Einfluß auf das Auslöseverhalten später nicht rekonstruierbar ist. Aufgrund der erheblichen Haftungs­ folgen ist das Risiko für die Zulieferer der Auslöseelektronik wie auch der Gas­ generatoren-Hersteller erheblich, dass diese zur Verantwortung gezogen werden, obwohl deren Baugruppen die gesetzten Spezifikationen erfüllt haben.

Durch die vorliegende Erfindung wird daher ein Verfahren zum Betrieb einer Sicherheits­ einrichtung vorgestellt, durch welches die dem Auslösemittel tatsächlich zugeführte Energie aus einem Speicher auslesbar ist und damit zu Dokumentations- oder Rekonstruktionszwecken zur Verfügung steht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

So wird die dem Zündmittel zugeführte Energie vorzugsweise nur innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst und ein entsprechender Wert abgespeichert, um Störungen durch einen Kurzschluß der Zündpille während der Auslösung zu vermeiden bzw. zu dokumentieren. So wird insbesondere die Erfassung mit dem Betätigen des Auslösemittels begonnen und entweder beim Erkennen der Aktivierung des Auslösemittels an einem Sensor oder beim Absinken des Stromes durch das Auslösemittel unter einen Schwellwert abgebrochen.

Vorzugsweise erfolgt eine digitale Verarbeitung, indem aus der gemessenen, zugeführten Energie ein dazu proportionaler, digitaler Wert abgeleitet wird, indem die zugeführte Energie mit einer vorgegebenen Energiemengeneinheit verglichen und zyklisch bei Erreichen der Energiemengeneinheit jeweils ein Impuls an einen Zähler gegeben wird, dessen Zählerstand sich entsprechend um eine Werteeinheit verändert. Vorzugsweise wird ein gemeinsamer Zähler sowohl für die Abspeicherung der zugeführten Energie als auch für die Begrenzung der Energiezufuhr an das Auslösemittel der Insassenschutz­ einrichtung verwendet.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und der Figur erläutert werden.

Kurzbeschreibung der Figur:

Figur: Ansteuereinheit zur Durchführung des Verfahrens mit einer Strommeßanordnung und einer Vorrichtung zur Quadrierung und Integration der proportionalen Größe.

Die einzige Figur zeigt in einem Blockschaltbild eine Ansteuereinheit für ein pyrotechnisches Auslösemittel 1, wie es zunächst bereits aus der DE 198 42 083 A1 bekannt ist, wobei die Lehre nicht auf diese Ansteuereinheit begrenzt, also insbesondere auch ohne Energiebegrenzung nutzbar ist. Das Auslösemittel 1 ist beispielsweise eine Zündpille eines Gasgenerators für einen Airbag oder Gurtstraffer. Im Auslösezünd­ stromkreis ist über ein erstes Schaltmittel S₁ das Auslösemittel 1 mit dem Speicher­ element 2 verbunden, welches von einer Energieversorgungsspannung U_Batt aufgeladen wird. Das Auslösemittel 1 ist mit seinem zweiten Anschluß über ein zusätzliches Low- Side-Schaltmittel S₀ mit Masse verbunden. Das Low-Side-Schaltmittel S₀ ermöglicht eine zusätzliche Absicherung der Ansteuereinheit, ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Außerdem ist im Auslösezündstromkreis eine Strommeßanordnung 3 vorgesehen, die eine proportionale Größe k.I des durch das Auslösemittel 1 fließenden Stromes I bestimmt. Diese Strommeßanordnung 3 kann beispielsweise als ein Stromspiegel ausgeführt sein, wobei der Proportionalitätsfaktor k neben einem Wert von 1 für eine direkte Identität vorzugsweise deutlich kleiner, beispielsweise ein Hundertstel, ist. Dies erweist sich als vorteilhaft, da durch das Auslösemittel 1 ein recht erheblicher Strom I während der Auslösung fließt und für eine schaltungstechnische Umsetzung der mit der Strommeßanordnung verbundenen Vorrichtung 4 zur Quadrierung und Integration der proportionalen Größe k.I die erforderlichen Bauelemente, insbesondere ein zur Integration dienender, nicht näher dargestellter Kondensator deutlich kleiner ausgelegt werden können. Derartige, schaltungstechnische Ausbildungen der Vorrichtung 4 sind dem Stand der Technik bekannt. Neben einer schaltungstechnischen Ausbildung ist selbstverständlich eine softwaretechnische denkbar, indem die zum Strom I proportionale Größe k.I A/D-gewandelt wird und numerisch weiterverarbeitet wird, wie es in der Figur nachfolgend der Fall ist.

Im Blockschaltbild der Figur wird der Integralwert E(t) am Ausgang der Vorrichtung 4 nun einerseits einem Komparator 5 zugeführt, der den Integralwert E(t) mit einem vor­ gegebenen Energiegrenzwert E_max vergleicht und, falls der Integralwert E(t) den Energie­ grenzwert E_max erreicht, den Komparatorausgang auf Low setzt. Selbstverständlich ist der Energiegrenzwert E_max entsprechend auf dem Proportionalitätsfaktor k der proportionalen Größe k.I angepaßt. Die Auslösung einer derartigen Ansteuereinheit erfolgt über die Ansteuersignale 8a und 8b, wobei das Signal 8b direkt dem Low-Side-Schaltmittel S₀ und das Signal 8a zunächst einer Zeitsteuerung 7 zugeführt wird. Am Ausgang der Zeitsteuerung 7 wird auf den High-Impuls am Signal 8a auch ausgangsseitig ein High- Impuls gesetzt. Da der Komparator 5 bis zum Erreichen des Energiegrenzwertes E_max durch den Integralwert E(t) am Ausgang einen High-Pegel führt, wird das Logikglied 6 auf einen High-Pegel am Ausgang der Zeitsteuerung 7 hin auch ausgangsseitig ein High- Pegel an das Schaltmittel S₁ setzen. Durch die High-Pegel an den Schaltmitteln S₀ und S₁ ist der Auslösezündstromkreis geschlossen, und die im Speicherelement 2 gespeicherte Energie wird über den Strom I dem Auslösemittel 1 zugeführt. Parallel zur bereits beschriebenen Bestimmung der Energie erfaßt die Zeitsteuerung 7 die Zeitdauer des Stromflusses und wird beim Erreichen einer vorgegebenen Höchstdauer die Energie­ zufuhr unabhängig vom Erreichen des Energiegrenzwertes E_max unterbrechen, indem es ausgangsseitig vom High-Pegel auf den Low-Pegel wechselt. Da das Logikglied 6 eine Und-Verknüpfung der Ausgangssignale der Zeitsteuerung 7 und des Komparators 5 realisiert, ist es unabhängig, welches Signal zuerst seinen Schwellwert erreicht.

Betrachtet man im Vergleich zu dem oben beschriebenen Verfahren die Spannung U_C über dem Speicherelement 2 bzw. die diesem analoge Spannung U über die Schaltmittel S₁ und S₀ sowie das Auslösemittel 1 hinweg, so wird deutlich, daß diese Spannungen zur Bestimmung der real dem Auslösemittel zugeführten Energie äußerst ungeeignet sind, da diese Spannungen U bzw. U_C bei einem relativ hohen Leitungswiderstand, angedeutet als R, recht erheblich von der real am Auslösemittel 1 abfallenden Spannung U₁ unter­ scheiden.

Der Energiegrenzwert E_max wird bevorzugt durch Programmierung (9) eingestellt. Dies kann unmittelbar vor dem Einbau der Ansteuereinheit in das Fahrzeug erfolgen, wodurch identische Ansteuereinheiten auf einzelne Fahrzeugtypen individuell angepaßt werden können. Denkbar ist auch, diesen Energiegrenzwert während der Produktlebensdauer oder sogar unmittelbar vor dem Auslösen in Abhängigkeit von bestimmten Betriebs­ zuständen, bspw. der am Speicherelement derzeit verfügbaren Spannung und der Anzahl der Auslösemittel anzupassen. In der Figur wurde diese Programmierung sinnbildlich durch einen Schalter 9 realisiert, der einen der Energiegrenzwerte E0, E1, E2 oder E∝ an den Komparator 5 schaltet. Selbstverständlich kann anstelle eines Schalters 9 äquivalent dazu auch eine n-Bit-Codierung des Energiegrenzwertes digital realisiert werden.

Der Zustand E0 kann beispielsweise für die Deaktivierung der Auslösung stehen, E1 und E2 in Abhängigkeit von der Ausstattungsvariante gewählt werden und durch E∝ die un­ geregelte Betriebsart durch einen "unendlich" großen Energiegrenzwert eingestellt werden. Wie bereits erwähnt, ist diese Energiebegrenzung für die vorliegende Erfindung nicht entscheidend. Die Umschaltung in die ungeregelte Betriebsart ist selbstverständlich auch anders möglich, beispielsweise durch eine zweite, energiezufuhr- und energie­ messungsunabhängige Ansteuerung vom Gate des Schaltmittels S1. Insoweit entspricht die Steuereinheit der bereits aus der DE 198 42 083 A1 bekannten.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist jedoch an dieser Ansteuereinheit zum Betrieb einer Insassensicherheitseinrichtung, dass der Wert bzw. eine dazu proportionale Größe der dem Auslösemittel 1 zugeführten Energie E(t) zudem in einem Speicher 10 gespeichert wird. Dazu wird in einer Messeinrichtung, in diesem Beispiel bestehend aus der Strommesseinrichtung 3 und der Aufbereitungseinheit 4, ein der zugeführten Energie (E_end) proportionaler Wert erzeugt, in diesem Beispiel als ein dazu proportionaler, digitaler Wert, indem in der Aufbereitungseinheit 4 die zugeführte Energie mit einer vorgegebenen Energiemengeneinheit verglichen und zyklisch bei Erreichen der Energiemengeneinheit jeweils ein Impuls an einen Zähler 14 gegeben wird, dessen Zählerstand sich entsprechend um eine Werteeinheit verändert.

Der Zähler 14 ist dabei als ein Rückwärtszähler ausgebildet, der, ausgehend von einem vorgegebenen Zählerstartwert E_max, die zugeführte Energie in Energiemengeneinheiten rückwärts zählt und die Differenz E_end aus Zählerstartwert E_max und Zählerendstand gespeichert wird.

Der Zähler 14 wird dabei vorzugsweise gemeinsam sowohl für die Abspeicherung des Wertes der tatsächlich zugeführten Energie zum Zündmittel im Speicher 10 als auch für die an sich bereits aus der DE 198 42 083 A1 bekannte Begrenzung der Energiezufuhr an das Auslösemittel 1 der Insassenschutzeinrichtung verwendet. Dazu wird als Zähler­ startwert ein dem Auslösemittel 1 maximal zuzuführender Energiegrenzwert E_max gesetzt und der Zählerstand entsprechend der zugeführten Energie E(t) in Werteeinheiten, die jeweils einer vorgegebenen Energiemengeneinheit entsprechen, herabgesetzt. Der Zählerstartwert ist dabei entsprechend durch Programmierung 9 einstellbar, wie bereits eingangs beschrieben wurde.

Beim Erreichen des Nullwerts 0 des Zählers 14 wird die Energiezufuhr abgebrochen, indem ein entsprechendes Signal 15 über das Logikglied 6 an das Schaltmittel S1 geht.

Unabhängig, ob der Nullwert erreicht wird oder die Auslösung zuvor bereits eintritt oder durch die Zeitsteuerung 7 abgebrochen wurde, wird selbstverständlich die Differenz E_end aus dem Zählerstartwert E_max und dem Zählerendstand gespeichert, also die tatsächlich zugeführte Energiemenge. Der Speicher 10 ist vorzugsweise von äußeren Einflüssen und Manipulationen geschützt, hält den gespeicherten Wert auch über längere Zeit spannungslos und kann insbesondere über einen Ausgang 11 ausgelesen werden.

Zudem ist eine zweite Zeitfenstersteuereinheit 12 vorgesehen, welche die Abspeicherung der zugeführten Energie E_end bzw. den Zähler 14 beeinflusst, derart, daß ein Wert gespeichert wird, welcher proportional zu der innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer zwischen einem Anfangszeitpunkt t₀ und einem Anfangszeitpunkt t_end zugeführten Energie ist. Als Anfangszeitpunkt t₀ entspricht dabei vorzugsweise dem Betätigen der Schaltmittel S0 und S1 auf das Signal 8a, 8b hin, also mit dem Beginn der Auslösung des Auslöse­ mittels 1, was jedoch noch nicht der eigentlichen Zündung des Auslösemittels 1 direkt entspricht, da für diese erst eine entsprechende Energiezufuhr in das Auslösemittel 1 erforderlich ist.

Der Endzeitpunkt t_end der Energiezufuhrmessung kann von der zweiten Zeitfenstersteuer­ einheit 12 neben einem fest vorgegebenen Zeitwert auch aus dem Stromfluss abgeleitet werden, indem auch von der Zeitfenstersteuereinheit 12 der gemessene Stromwert k.I überwacht, mit einem Schwellwert I_min verglichen und beim Absinken des Stroms (I(t_end) < I_min) durch das Auslösemittel unter den Schwellwert I_min die Messung abgebrochen wird.

Alternativ kann mittels eines Sensors 13 am Auslösemittel 1 der Zeitpunkt t_fire der Zündung des Auslösemittels erfasst und die zugeführte Energie zwischen dem Betätigen des Auslösemittels 1 und dem Zeitpunkt t_end := t_fire der Zündung des Auslösemittels 1 erfasst werden. Als Sensor 13 können dabei beispielsweise Temperatur- oder Drucksensoren bzw. Hall-Sensor-Elemente verwendet werden.

Die Zeitsteuerungen 7 und 12 können dabei grundsätzlich softwaretechnisch, bspw. von einem gemeinsamen Mikrocontroller aus, realisiert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betrieb einer Insassensicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Speicherelement (2) für elektrische Energie sowie mindestens einem mit dem Speicherelement (2) verbindbaren Auslösemittel (1) für Rückhaltevorrichtungen, wobei nach dem Betätigen jedes Auslösemittels (1) die dem Auslösemittel (1) zugeführte Energie gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein der zugeführten Energie (E_end) proportionaler Wert in einem auslesbaren Speicher (10) gespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wert gespeichert wird, welcher proportional zu der innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer (t₀-t_end) zugeführten Energie ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (t₀-t_end), innerhalb der die zugeführte Energie (E(t)) erfasst und ein dazu proportionaler Wert (E_end) gespeichert wird, mit dem Betätigen (t₀) des Auslösemittels (1) begonnen und nach einer fest vorgegebenen Zeitdauer oder beim Absinken des Stromes (I(t_end) < I_min) durch das Auslösemittel unter einen Schwellwert (I_min) abgebrochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Sensors (13) am Auslösemittel (1) der Zeitpunkt (t_fire) der Aktivierung des Auslösemittels erfasst und die zugeführte Energie zwischen dem Betätigen des Auslösemittels (1) und dem Zeitpunkt (t_end := t_fire) der Aktivierung des Auslösemittels (1) erfasst und ein dazu proportionaler Wert (E_end) gespeichert wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der gemessenen, zugeführten Energie ein dazu proportionaler, digitaler Wert abgeleitet wird, indem die zugeführte Energie mit einer vorgegebenen Energie­ mengeneinheit verglichen und zyklisch bei Erreichen der Energiemengeneinheit jeweils ein Impuls an einen Zähler (14) gegeben wird, dessen Zählerstand sich entsprechend um eine Werteeinheit verändert.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückwärtszähler (14), ausgehend von einem vorgegebenen Zählerstartwert (E_max), die zugeführte Energie in Energiemengeneinheiten rückwärts zählt und die Differenz (E_end) aus Zählerstartwert und Zählerendstand gespeichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählerstartwert (E_max) programmierbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Zähler (14) sowohl für die Abspeicherung (10) der zugeführten Energie als auch für die Begrenzung der Energiezufuhr an das Auslösemittel der Insassenschutzeinrichtung verwendet wird, bei dem:

• a) als Zählerstartwert ein dem Auslösemittel (1) maximal zuzuführender Energiegrenzwert (E_max) gesetzt wird,
• b) der Zählerstand entsprechend der zugeführte Energie (E(t)) in Werteeinheiten, die jeweils einer vorgegebenen Energiemengeneinheit entsprechen, herabgesetzt werden,
• c) beim Erreichen des Nullwerts (0) des Zählers (14) die Energiezufuhr (15) abgebrochen wird,
• d) wobei die Differenz (E_end) aus dem Zählerstartwert und dem Zählerendstand abgespeichert wird.

9. Ansteuereinheit zum Betrieb einer Insassensicherheitseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Speicherelement (2) für elektrische Energie sowie mindestens einem mit dem Speicherelement (2) verbindbaren Auslösemittel (1) für Rückhaltevorrichtungen, einer Meßeinrichtung (3, 4) zur Messung der dem Auslöse­ mittel (1) zugeführten Energie (E(t)), dadurch gekennzeichnet, daß ein auslesbarer Speicher (10) vorgesehen ist, in dem ein der zugeführten Energie (E_end) proportionaler Wert gespeichert wird.

10. Ansteuereinheit nach Anspruch 9 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8.