DE102019101735B4

DE102019101735B4 - Verfahren zur Überprüfung einer Airbag Zündstufe im Betrieb

Info

Publication number: DE102019101735B4
Application number: DE102019101735.1A
Authority: DE
Inventors: Fikret Abaza; Jens-Arne Schürstedt
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE; Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: DE102019101735A1

Abstract

Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Sicherheitsschalters (Text) in einem Airbag-Zündsystem,- wobei das Airbag-Zündsystem einen Sicherheitsschalter (Text) mit einer Steuerelektrode (VG2) umfasst und- wobei das Airbag-Zündsystem einen ersten Zündtransistor (T1) umfasst und- wobei das Airbag-Zündsystem einen zweiten Zündtransistor (T2) umfasst und- wobei das Airbag-Zündsystem ein Zündelement (SQ) umfasst und- wobei das Airbag-Zündsystem einen Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem Ausgang (VG) umfasst und- wobei das Airbag-Zündsystem einen ersten Schalter (S1) umfasst und- wobei der erste Schalter (S1) den Ausgang (VG) desTranskonduktanzverstärkers (OTA) mit der Steuerelektrode (VG2) des Sicherheitsschalters (Text) elektrisch verbinden kann und eine solche Verbindung trennen kann und- wobei der Sicherheitsschalter (Text) und der erste Zündtransistor (T1) und das Zündelement (SQ) und der zweite Zündtransistor (T2) in Serie geschaltet sind und- wobei das Zündelement (SQ) zwischen dem ersten Zündtransistor (T1) und dem zweiten Zündtransistor (T2) geschaltet ist und- wobei der Sicherheitsschalter (Text) und der erste Zündtransistor (T1) über einen gemeinsamen Knoten (V5) miteinander verbunden sind,mit den Schritten- Messung des Potenzials am Ausgang (VG);- Messung des V5-Potenzials des Knotens (V5);- Öffnen des ersten Schalters (S1);- Einspeisen eines zusätzlichen Teststroms (iTST) in den Knoten (V5);- Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes;- Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes;- Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses;- Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt.

Description

Oberbegriff
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Überprüfung eines Sicherheitsschalters (T_ext ) im Zündschaltkreis eines Airbag-Sicherheitssystems im laufenden Betrieb und zur gleichzeitigen Überprüfung des Wirkpfades von der Sensorschnittstelle (PSI5b) bis zur Ansteuerung (V_G ) des Sicherheitsschalters (T_ext ). Die Erfindung ist auf diese Anwendung aber nicht beschränkt. Sie kann in analoger Weise in ähnlichen Anwendungen, beispielsweise Gurtstraffersystemen etc. eingesetzt werden. Teile der Erfindung haben generelleren Charakter.
Allgemeine Einleitung
Airbag-Systeme werden Fahrzeugen für das Rückhalten der Insassen im Falle von Kollisionen eingesetzt. Da es sich um sicherheitsrelevante Vorrichtungen handelt, werden diese Vorrichtungen bevorzugt nach dem Standard ISO 26262 entwickelt. Hierbei muss die Wahrscheinlichkeit für eine gefährliche Fehlfunktion unter ein vorgegebenes Maß gesenkt werden. Mit der hier vorgelegten Offenbarung werden einige Maßnahmen vorgestellt, die einen Selbsttest des Systems im Betrieb ermöglichen. Hierdurch wird eine Beobachtbarkeit eines Fehlers hergestellt, was die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion auf die Zeit zwischen dem Auftreten und dem Aufsuchen der Werkstatt beschränkt. In kritischen Fällen findet die Beschränkung auf die Zeit zwischen der Signalisierung und dem Anhalten statt.
Bei einer unbeabsichtigten Auslösung eines Airbags während der Fahrt muss von schwersten Verletzungen und sogar vom möglichen Tod der Insassen ausgegangen werden. Daher darf ein Selbsttest die Wahrscheinlichkeit einer solchen fehlerhaften Auslösung nicht erhöhen.
Insbesondere weisen solche Airbag-Systeme zum Zünden der Zündvorrichtung des Sprengsatzes zum Aufblasen des jeweiligen Airbags neben den zwei Zündtransistoren (T₁ , T₂ ) einen zusätzlichen Sicherheitsschalter (T_ext ) auf, der zusätzlich für die Zündung aktiviert sein muss, um die Sicherheit weiter zu erhöhen.
Aus der DE 102 55 115 B3 ist eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer Zündpille eines Airbag-Systems bereits bekannt. Insbesondere wird dort eine Schaltung (1 der DE 102 55 115 B3 ) mit einem Sicherheitstransistor (Bezugszeichen 10 der DE 102 55 115 B3 ) offenbart.
Aus der DE 60 2004 006 973 T2 ist ebenfalls eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung einer Zündpille eines Airbag-Systems bereits bekannt. Insbesondere wird dort eine Schaltung (2 der DE 60 2004 006 973 T2 ) offenbart, bei der ein Sicherheitstransistor (Bezugszeichen 219 der DE 60 2004 006 973 T2 ) die Sicherheitsschaltfunktion wahrnimmt und ein Regeltransistor (Bezugszeichen 215 der DE 60 2004 006 973 T2 ) den Zündstrom einstellt.
Aus der DE 10 2005 030 770 A1 sind eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Steuern einer Sicherheitseinrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Die Steuereinrichtung weist einen Sicherheitsschalter (Bezugszeichen 6 der DE 10 2005 030 770 A1 ) und zweis Schalttransistoren (Bezugszeichen 4 und 4.2 der DE 10 2005 030 770 A1 ) auf, die eine Zündpille (Bezugszeichen 7 der DE 10 2005 030 770 A1 ) zünden sollen. Eine Statusleitung (Bezugszeichen 8 der DE 10 2005 030 770 A1 ermöglicht die Beobachtung des Sicherheitsschalters. Die Schaltung ist jedoch nicht ISO26262 konform, das sie nicht alle Fehlerfälle abfängt
Im Sinne der ISO26262 muss überprüft werden können, ob der Sicherheitsschalter (T_ext ) seine Funktion auch tatsächlich ausführen kann. Dies ist im Stand der Technik nicht gelöst.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die eine sichere Überprüfung der gesamten Wirkkette von der Sensorschnittstelle (PSS) bis zum Sicherheitsschalter (T_ext ) ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe
Die Lösung der Aufgabe wird anhand der 1 erläutert. Für die Beanspruchung sind die Ansprüche maßgeblich.
Beansprucht wird ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Sicherheitsschalters (T_ext ) in einem Airbag-Zündsystem,

• wobei das Airbag-Zündsystem einen Sicherheitsschalter (T_ext ) mit einer Steuerelektrode (V_G2 ) umfasst und
• wobei das Airbag-Zündsystem einen ersten Zündtransistor (T₁ ) umfasst und
• wobei das Airbag-Zündsystem einen zweiten Zündtransistor (T₂ ) umfasst und
• wobei das Airbag-Zündsystem ein Zündelement (SQ) umfasst und
• wobei das Airbag-Zündsystem einen Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem Ausgang (V_G ) umfasst und
• wobei das Airbag-Zündsystem einen ersten Schalter (S₁ ) umfasst und
• wobei der erste Schalter (S₁ ) den Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) mit der Steuerelektrode (V_G2 ) des Sicherheitsschalters (T_ext ) elektrisch verbinden kann und eine solche Verbindung trennen kann und
• wobei der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) und das Zündelement (SQ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) in Serie geschaltet sind und
• wobei das Zündelement (SQ) zwischen dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) geschaltet ist und
• wobei der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) über einen gemeinsamen Knoten (V₅ ) miteinander verbunden sind, mit den Schritten
• Messung des Potenzials am Ausgang (V_G );
• Messung des V5-Potenzials des Knotens (V5);
• Öffnen des ersten Schalters (S₁ );
• Einspeisen eines zusätzlichen Teststroms (i_TST ) in den Knoten (V5);
• Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes;
• Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes;
• Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses;
• Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt.

Im Gegensatz zum aufgefundenen Stand der Technik verwendet das hier beanspruchte Verfahren also einen ersten Schalter (S₁ ). Im Gegensatz zu den Verfahren aus dem Stand der Technik verwendet das hier beanspruchte Verfahren die Schritte:

• Öffnen des ersten Schalters (S₁ );
• Einspeisen eines zusätzlichen Teststroms (i_TST ) in den Knoten (V5);
• Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes;
• Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes;
• Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses;
• Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt in eine mikrointegrierte elektronische Schaltung (IC) und deren Außenraum (EXT) unterteilt. Die beispielhafte Grenze ist in der beispielhaften 1 gestrichelt dargestellt.
Kern der Vorrichtung ist das Zündelement (SQ), das sich im Außenraum (EXT) außerhalb der mikrointegrierten elektronischen Schaltung (IC) befindet. In Air-Bag-Systemen dient das Zündelement (SQ) dazu, den Sprengsatz für die Entfaltung des Air-Bags zu zünden.
Die Zündkette besteht aus einem externen Sicherheitsschalter (T_ext ), typischerweise in Form eines MOS-Transistors oder eines ähnlichen Halbleiterschalters, sowie einem ersten Zündtransistor (T₁ ) und einem zweiten Zündtransistor (T₂ ). Der externe Sicherheitsschalter (T_ext ) befindet sich typischerweise im Außenraum (EXT). Der erste Zündtransistor (T₁ ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) sind typischerweise Teil der mikrointegrierten elektronischen Schaltung (IC). Das Zündelement (SQ) ist zwischen dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) angeordnet, sodass beide durchschalten müssen, um das Zündelement (SQ) zu aktivieren und die Entfaltung des Air-Bag-Sackes zu initiieren. Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, ist der externe Sicherheitsschalter (T_ext ) zu dieser Serienschaltung aus erstem Zündtransistor (T₁ ), Zündelement (SQ) und zweitem Zündtransistor (T₂ ) ebenfalls in Serie geschaltet, sodass alle drei Transistoren (T₁ , T₂ , T_ext ) durchschalten müssen, um das Zündelement (SQ) zu aktivieren.
Die Kette aus Sicherheitsschalter (T_ext ), erstem Zündtransistor (T₁ ), Zündelement (SQ) und zweitem Zündtransistor (T₂ ) ist typischerweise zwischen die Versorgungsspannungsleitung (V_bat ), die bevorzugt auf Versorgungsspannungspotenzial liegt, und Bezugsmasse (GND) geschaltet.
Der Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) wird im Folgenden als V5-Potenzial (V₅ ) bezeichnet.
Die Steuerelektroden des ersten Zündtransistors (T₁ ) und des zweiten Zündtransistors (T₂ ) werden von einem Kontrollschaltkreis (CTR) gesteuert.
Ein fünfter Widerstand (R₅ ) sorgt dafür, dass bei einem ausgeschalteten ersten Sicherheitsschalter (T_ext ) ein ausreichender, sehr geringer Strom (I₅ ) aus der Versorgungsspannungsleitung (V_bat ) durch einen ersten Spannungsteiler (R₁ , R₂ ) aus einem ersten Widerstand (R₁ ) und einen zweiten Widerstand (R₂ ) fließt. Der Spannungsteiler aus erstem Widerstand (R₁ ) und zweiten Widerstand (R₂ ) weist als Ausgang das Regelsignal (V_R ) auf. Der negative Eingang eines Transkonduktanzverstärkers (OTA) ist mit diesem Regelsignal (V_R ) verbunden. Durch den fünften Widerstand (R₅ ) wird sichergestellt, dass der Transkonduktanzverstärker (OTA) auch dann noch ein brauchbares Regelsignal (V_R ) erhält, wenn der Sicherheitsschalter (T_ext ) geöffnet ist. Der Transkonduktanzverstärker (OTA) liefert dann an seinem Ausgang (V_G ) einen Ausgangsstrom (I_G ), der von der Differenz des Spannungswerts des Regelsignals (V_R ), das das Ausgangssignal des Spannungsteilers (R₁ , R₂ ) aus erstem Widerstand (R₁ ) und zweiten Widerstand (R₂ ) ist, zu einer Referenzspannung (V_ref ) abhängt. Mit dem so erzeugten Ausgangsstrom (I_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) wird eine Speicherkapazität (C₁ ) am Ausgang des Transkonduktanzverstärkers (OTA) geladen oder entladen. In dem Beispiel ist ein erster Anschluss der Speicherkapazität (C₁ ) mit dem Ausgang des Transkonduktanzverstärkers (OTA) verbunden und der zweite Anschluss der Speicherkapazität (C₁ ) mit einem Bezugspotenzial (hier GND). Ein erster Schalter (S₁ ), der typischerweise ein MOS-Transistor oder dergleichen ist, kann das Potenzial am ersten Anschluss der Speicherkapazität (C₁ ) mit der Steuerelektrode des Sicherheitsschalters (T_ext ) verbinden. In der Regel besitzt der Sicherheitsschalter (T_ext ) eine parasitäre Gate-Source-Kapazität, die hier nicht eingezeichnet ist und die bei einem geöffneten ersten Schalter (S₁ ) die Gate-Source-Spannung des Sicherheitsschalters (T_ext ) für eine typischerweise ausreichende Zeit noch hält. Der erste Schalter (S₁ ) wird in dem Beispiel der 1 durch einen Mikrorechner (µC) mittels eines beispielhaften Schaltersteuersignals (µC₁) gesteuert. Der Ausgangsstrom (I_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) kann durch eine Sicherheitsschaltung (SA), allgemein als „Safety-Agent“ bezeichnet, zusätzlich und bevorzugt höher priorisiert gesteuert werden. Bevorzugt kann die Sicherheitsschaltung (SA) über eine entsprechendes Ein/Aus-Signal (ON_REG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) den Ausgangsstrom (I_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) in seinen Ausgangsknoten (V_G ) hinein zwangsweise auf Null setzen und dadurch die Regelung abschalten. Das Potenzial der Steuerelektrode des externen Sicherheitsschalters (T_ext ) bleibt typischerweise für eine gewisse Zeit noch erhalten, da dann die parasitäre Gate-Source-Kapazität des externen Sicherheitsschalters (T_ext ) zwischen der Steuerelektrode des externen Sicherheitsschalters (T_ext ) und dem Knoten (V₅ ) mit V5-Potenzial zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) die Gate-Source-Spannung für kurze Zeit noch aufrechterhält.
Die mikrointegrierte Schaltung (IC) verfügt bevorzugt über zwei SPI-Schnittstellen: Eine erste SPI-Schnittstelle (MSPI) mit einem ersten SPI-Bus (SPI) für die Steuerung des Mikrorechners innerhalb der mikrointegrierten Schaltung (IC) und eine zweite SPI-Schnittstelle (SSPI) mit einem zweiten SPI-Bus (SPI2/PSI5d) für die Steuerung der Sensor-Schnittstellen innerhalb der mikrointegrierten Schaltung (IC).
Der erste SPI-Bus (SPI) dient der Konfiguration der mikrointegrierten Schaltung (IC) sowie dem Lesen und Beschreiben der Register etc.
Der zweite SPI-Bus (SSPI) dient der Kontrolle des Datenpfads der Sensoren exklusive des Sicherheitsschaltkreises (SA) (Safety-Agent). Der Sicherheits-Schaltkreis (SA) (Safety-Agent) wird erfindungsgemäß über einen ersten anderen Signalpfad (CS, MSPI, SPI) aus anderen Signalen (CS, SPI) und Baugruppen (MSPI) gesteuert als der zweite Signalpfad (SPI2/PSI5d, SSPI, [CS2] oder [SPI2/PSI5d, SSPI, [SI3], FbFkt, [Diag], MUX]) der Sensoren. Der Sicherheitsschaltkreis (SA) (Safety-Agent) wird somit nur über die erste SPI-Schnittstelle (MSPI) gesteuert. Der Sicherheitsschaltkreis (SA) hört bevorzugt übrigens die Kommunikation nur auf dem zweiten SPI-Bus (SSPI) mit und vergleicht den vollständigen, physikalischen SPI-Datenrahmen (englisch: SPI-Frame) und/oder Datenrahmenabfolgen mit den vom Sicherheitsschaltkreis (SA) ermittelten Erwartungswerten und/oder Erwartungswertabfolgen .
Mit dem ersten SPI-Bus (SPI) erfolgt die Konfiguration des SAs (und dem Rest der Schaltung). Der SA erhält in dem Fall nur die Weiterleitung von dekodierten Steuersignalen.
Ein außerhalb der mikrointegrierten Schaltung liegender PSIS-Sensor-System (PSS) mit einer PSI5-Sensoranbindung (PSI5b) ist über einen Multiplexer (MUX) mit der PSI5-Schnittstelle (PSI5IF) verbunden. Die PSI5-Schnittstelle (PSI5IF) verfügt typischerweise über mehrere PSI5-Sensoranbindemöglichkeiten. In dem beispielhaften Fall der 1 sind dies beispielhaft eine erste PSI5-Sensoranbindung (PSI5a) und eine zweite PSI5-Sensoranbindung (PSI5b). Es können auch weitere Sensoranbindungen vorgesehen werden. Mittels eines Multiplexers (MUX) kann das beispielhafte PSI5-Signal (PSI5b) des beispielhaften PSI5-Sensors (PSS) durch ein synthetisiertes Testsignal aus einem diesen Sensor simulierenden Rückkopplungsfunktionsblock (FbFkt) ersetzt werden, der in dem Beispiel der 1 den Multiplexer (MUX) mittels eines Umschaltsignals (Diag) beispielhaft steuert. Der Rückkopplungsfunktionsblock (FbFkt) wird in dem Beispiel der 1 über den zweiten SPI-Bus (SPI2, PSI5d) und die zweite SPI-Schnittstelle (SSPI) gesteuert. Auf diese Weise kann der Mikrorechner (µC) vorgegebene Testfälle simulieren und die Reaktion des Systems innerhalb der mikrointegrierten Schaltung (IC) überprüfen.
Der Sicherheitsschaltkreis (SA) sendet beispielsweise bei Vorliegen vordefinierter Randbedingungen bei der Überprüfung der PSI5-Schnittstelle ein ARM-Signal (ARM) an den Mikrorechner (µC), was diesen dann zu vorbestimmten Reaktionen veranlasst.
Der Sicherheitsschaltkreis (PA) lässt eine Regelung des Potenzials an der Steuerelektrode des Sicherheitsschalters (T_ext ) durch den Transkonduktanzverstärker (OTA) über das Ein/Aus-Signal (ON_REG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) nur unter vorbestimmten Bedingungen zu.
Über ein drittes Kontrollsignal (CS3) kann der Mikrorechner (µC) über den ersten SPI-Bus (SPI) und die erste SPI-Schnittstelle (MSPI) einen Analog-zu-Digitalwandler (ADC) steuern und typischerweise dessen Messwerte auslesen. Der Analog-zu-Digitalwandler (ADC) kann mittels eines zweiten Multiplexers (MUX2) verschiedene Knoten innerhalb der mikrointegrierten Schaltung (IC) vermessen. Insbesondere wird vorgeschlagen, den Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und den Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) mit V5-Potenzial auf diese Weise für den Mikrorechner messbar zu machen.
Mit dem im Folgenden vorgeschlagenen Verfahren kann nun überprüft werden, ob der externe Sicherheitsschalter (T_ext ) seine Funktion ausführen kann.
Als erste Möglichkeit eines solchen Verfahrens wird ein Verfahren mit folgenden Schritten vorgeschlagen:

• Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) über den Analog-zu-Digitalwandler (ADC);
• Messung des V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) über den Analog-zu-Digitalwandler (ADC);
• Öffnen des ersten Schalters (S₁ ). Hierdurch beginnt der Sicherheitsschalter (T_ext ) zu floaten. D.h. seine Anschlüsse folgen den Bewegungen des V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ).
• Einspeisen eines Teststroms (i_TST ) mittels einer Teststromquelle (i_TST ) in den Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ). Hierdurch verschiebt sich das V5 Potenzial des Knotens (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ );
• Messung des V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) über den Analog-zu-Digitalwandler (ADC) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes;
• Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) über den Analog-zu-Digitalwandler (ADC) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes;
• Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses;
• Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt; (Liegt die Reglerspannung, also der erste Regelspannungswert, beispielsweise bei 21,7V, so können je nach Konstruktion beispielsweise 19V für das V5-Potenzial in diesem Schaltzustand erwartet werden.)
• Schließen des ersten Schalters (S₁ );
• Ggf. Abwarten einer Verzögerungszeit (T) zur Einregelung des V5-Potenzials durch den Transkonduktanzverstärker (OTA);
• Messung des V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) über den Analog-zu-Digitalwandler (ADC) und Ermittlung eines zugehörigen zweiten V5-Spannungswertes;
• Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) über den Analog-zu-Digitalwandler (ADC) und Ermittlung eines zweiten zugehörigen Regelspannungswertes;
• Vergleich des Betrags des zweiten V5-Spannungswertes am Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) gegen Bezugsmasse (GND) mit dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes und Ermittlung eines zweiten Vergleichsergebnisses;
• Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des zweiten V5-Spannungswertes von dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes um mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% abweicht. Der Toleranzbereich sollte in der Konstruktionsphase den jeweiligen Bedingungen der Anwendung angepasst werden. Dies kann beispielsweise durch Simulation kritischer Fälle geschehen. Mittels des Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC) überprüft dann der Mikrorechner (µC), ob beispielsweise das Potenzial am Knoten V₅ gegen Bezugsmasse (GND) auf einen beispielhaften Zielwert 21,7V geregelt wurde.

Die Sicherheitsschaltung (SA) (Safety-Agent) hört in der allgemeinsten Variante die SPI-Kommunikation zwischen dem Mikrorechner (µC) und der mikrointegrierten Schaltung (IC) auf den SPI-Bussen (SPI, SPI2) mit. In der bevorzugten Implementierung hört jedoch die Sicherheitsschaltung (SA) (Safety-Agent) die SPI-Kommunikation zwischen dem Mikrorechner (µC) und der mikrointegrierten Schaltung (IC) nur auf dem zweiten SPI-Bus (SPI2) mit. Die entsprechenden Verbindungen sind in 1 nicht eingezeichnet. Die Entscheidungen werden durch den Sicherheitsschaltkreis (SA) (Safety-Agent) in analoger Weise und unabhängig vom übrigen Schaltkreis mitvollzogen, wodurch die Sicherheitsschaltung (SA) (Safety-Agent) in die Lage versetzt ist, Erwartungswerte und Erwartungswertfolgen zu ermitteln und diese mit dem Geschehen in der integrierten Schaltung zu vergleichen. Ein Testzustand muss speziell aktiviert werden, damit der Sicherheitsschaltkreis eine fehlerhafte Auslösung durch einen Selbsttest verhindert.
Der Vorteil durch die Simulation des Sensors (PSS) mittels des Rückkopplungsfunktionsblocks (FbFkt) ist, dass der Schaltkreis ohne angeschlossenen Sensor (PSS) oder externe Komponenten geprüft werden kann, ohne die Sicherheitsanforderungen zu verletzen.
In diesem Zusammenhang sei auf die offengelegten Schutzrechtsanmeldungen DE 10 2018 107 449 A1 , DE 10 2018 107 452 A1 , DE 10 2018 107 438 A1 , DE 10 2018 107 441 A1 , DE 10 2018 107 446 A1 und DE 10 2018 107 448 A1 sowie auf die nicht offengelegten Schutzrechtsanmeldungen 10 2018 107 451.4 und 10 2018 107 455.7 verwiesen, die vollumfänglich Teil der Offenbarung sind.
Vorteil der Erfindung
Das hier vorgestellte Verfahren und die entsprechende Vorrichtung erlauben die Simulation von zulässigen und fehlerhaftem Sensorverhalten durch eine Emulation der Sensorschnittstelle, wobei der Ausgang des Transkonduktanzverstärkers (OTA) im Betrieb bewertet werden kann, ohne dass es zu einer Zündung der Zündvorrichtung (SQ) kommen kann. Des Weiteren ist gleichzeitig eine sichere Funktionsüberprüfung des Sicherheitsschalters (T_ext ) im Betrieb möglich. Da zwei unterschiedliche Datenpfade genutzt werden, kann der Wirkpfad komplett überprüft werden ohne eine versehentliche Auslösung durch einen Einzelfehler im Schaltkreis zu verursachen.
Merkmale der Erfindung
Basis der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Zündung einer Zündpille (SQ), die zur Durchführung des später beschriebenen Verfahrens zur Funktionsüberprüfung eines Sicherheitsschalters (T_ext ) vorgesehen und geeignet ist. Es handelt sich um eine Vorrichtung mit einer mikroelektronischen Schaltung (IC), mit einem Zündelement (SQ), mit einem ersten Zündtransistor (T₁ ), mit einem zweiten Zündtransistor (T₂ ), mit einem Sicherheitsschalter (T_ext ), der einen Steuereingang (V_G2 ) aufweist, mit einem fünften Widerstand (R₅ ), mit einem Knoten (V₅ ), mit einer Versorgungsspannungsleitung (V_bat ) und mit einer Bezugsmasse (GND). Die Versorgungsspannungsleitung (V_bat ) und die Bezugsmasse (GND) versorgen die Vorrichtung mit elektrischer Energie. Der fünfte Widerstand (R₅ ) kann Teil der mikroelektronischen Schaltung (IC) sein oder auch nicht. Die mikroelektronische Schaltung umfasst typischerweise einen Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem Ausgang (V_G ), ein Regelsignal (V_R ), ein Regelsignalerzeugungsnetzwerk (R₁ , R₂ ), das bevorzugt ein erster Spannungsteiler aus einem ersten Widerstand (R₁ ) und einem zweiten Widerstand (R₂ ) mit dem Regelsignal (V_R ) als seinem Ausgang ist, eine Speicherkapazität (C₁ ), einen ersten Schalter (S₁ ), eine Referenzspannung (V_ref ), eine Teststromquelle (I_TST ), einen Knoten (V₅ ) und Mittel (ADC, MUX2) zum Erfassen des Potenzials am Knoten (V₅ ) und zum Erfassen des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA). Bei den Mitteln zum Erfassen des Potenzials am Knoten (V₅ ) und zum Erfassen des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) handelt es sich bevorzugt um einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC), der über einen Multiplexer (MUX2) verschiedene Potenziale innerhalb der mikroelektronischen Schaltung (IC) erfassen kann und der durch einen externen Mikrorechner (µC) gesteuert und ausgelesen werden kann. Der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) und das Zündelement (SQ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) sind in Serie geschaltet. Das Zündelement (SQ) ist dabei zwischen dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) geschaltet. Der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) sind über einen gemeinsamen Knoten (V₅ ) miteinander verbunden. Das Zündelement (SQ) befindet sich bevorzugt außerhalb der mikroelektronischen Schaltung (IC). Der Sicherheitsschalter (T_ext ) befindet sich bevorzugt außerhalb der mikroelektronischen Schaltung (IC). Der erste Zündtransistor (T₁ ) ist Teil der mikroelektronischen Schaltung (IC). Der zweite Zündtransistor (T₂ ) ist Teil der mikroelektronischen Schaltung (IC). Der Sicherheitsschalter (T_ext ) und das Zündelement (SQ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) sind in einem gemeinsamen Zündstrompfad seriell hintereinander angeordnet. Das Zündelement (SQ) ist in dem gemeinsamen Zündstrompfad zwischen dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) angeordnet. Für eine Zündung des Zündelements (SQ) müssen der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) gleichzeitig eingeschaltet, d.h. leitend geschaltet, sein. Der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) und das Zündelement (SQ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) bilden eine Zündkette. Hierbei bezieht sich der Begriff Zündkette auf die serielle Verschaltung. Diese Zündkette ist zwischen die Versorgungsspannungsleitung (V_bat ) und Bezugsmasse (GND) geschaltet. Der Knoten (V₅ ) befindet sich dabei zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ). Der fünfte Widerstand (R₅ ) speist in den Knoten (V₅ ) bei einem ausgeschalteten ersten Sicherheitsschalter (T_ext ) einen elektrischen Strom (I₅ ) ein, was die Arbeitsfähigkeit des Regelsignalerzeugungsnetzwerks (R₁ , R₂ ) in diesem Zustand sichert. Das Regelsignalerzeugungsnetzwerk (R₁ , R₂ ) bildet in Abhängigkeit von der Spannung zwischen dem Knoten (V₅ ) und dem Bezugspotenzial (GND) das Regelsignal (V_R ). Dieses Regelsignal (V_R ) ist ein erstes Eingangssignal des Transkonduktanzverstärkers (OTA). Die Referenzspannung (V_ref ) ist ein zweites Eingangssignal des Transkonduktanzverstärkers (OTA). Die Speicherkapazität (C₁ ) ist mit ihrem ersten Anschluss mit dem Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) verbunden und integriert den Ausgangsstrom (I_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) abzüglich der Leckströme auf. Bei der Speicherkapazität (C₁ ) kann es sich auch um ein Netzwerk von Bauelementen mit kapazitiver oder integrierender Wirkung handeln das zumindest zeitweise sich funktionsähnlich zu einer idealen Kapazität verhält. Der erste Schalter (S₁ ) ist dazu geeignet und/oder vorgesehen, den Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) mit dem Steuereingang des Sicherheitsschalters (T_ext ) zu verbinden. Die Teststromquelle (i_TST ) kann vorzugsweise veranlasst durch eine Steuerung (CTR) oder einen externen Mikrorechner (µC) einen Teststrom (i_TST ) in den Knoten (V₅ ) einspeisen.
Neben diesen Merkmalen umfasst die Erfindung auch eine Strukturierung der Datenkommunikation, die notwendig ist, um eine Aktivierung wegen eines Datenfehlers zu verhindern. Diese Strukturierung hat allgemeineren Charakter. Diese Teilerfindung betrifft eine sicherheitsrelevante Vorrichtung für die Verwendung in Fahrzeugen, insbesondere ein Airbag-Zündsystem mit einem Mikrorechner (µC), einer mikroelektronischen Schaltung (IC), einer ersten Datenschnittstelle, insbesondere mit einer ersten SPI-Schnittstelle (MSPI), einer zweiten Datenschnittstelle, insbesondere mit einer zweiten SPI-Schnittstelle (SSPI), einer Sicherheitsschaltung (Safety-Agent) (SA), zur Überwachung von Vorrichtungsfunktionen, mit einer Sensorschnittstelle, insbesondere einer PSI5 Sensoranbindung (PSI5b), und mit einem Rückkopplungsfunktionsblock (FbFkt), der einen Sensor (PSS) simulieren kann. Die Sicherheitsschaltung (Safety-Agent) (SA) wird über die erste Datenschnittstelle (MSPI) durch den Mikrorechner (µC) gesteuert. Der Rückkopplungsfunktionsblock (FbFkt) und die Sensorschnittstelle (PSI5B) und die Umschaltung zwischen diesen wird über die zweite Datenschnittstelle (SSPI) durch den Mikrorechner (µC) gesteuert. In einer weiteren Ausprägung dieser Teilerfindung kann die Sicherheitsschaltung (Safety-Agent) (SA) das Ausgangssignal am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) beeinflussen. Hierdurch kann die Sicherheitsschaltung bei einem Test des Systems eine fehlerhafte Zündung ausschließen.
Die Erfindung umfasst des Weiteren ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Sicherheitsschalters (T_ext ) in einem Airbag-Zündsystem. Hierfür muss das Airbag-Zündsystem einen Sicherheitsschalter (T_ext ) mit einer Steuerelektrode (V_G2 ), einen ersten Zündtransistor (T₁ ), einen zweiten Zündtransistor (T₂ ), ein Zündelement (SQ), einen Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem Ausgang (V_G ) und einen ersten Schalter (S₁ ) umfassen.
Der erste Schalter (S₁ ) kann den Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) mit der Steuerelektrode (V_G2 ) des Sicherheitsschalters (T_ext ) elektrisch verbinden und kann eine solche Verbindung trennen. Der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) und das Zündelement (SQ) und der zweite Zündtransistor (T₂ ) sind in Serie geschaltet. Das Zündelement (SQ) ist zwischen dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) geschaltet. Der Sicherheitsschalter (T_ext ) und der erste Zündtransistor (T₁ ) sind über einen gemeinsamen Knoten (V₅ ) miteinander verbunden. Das Verfahren (siehe beispielhaft 2) umfasst zumindest die Schritte:

• (1) Start
• (2) Messung des Potenzials am Ausgang (V_G );
• (3) Messung des V5-Potenzials des Knotens (V5);
• (4) Öffnen des ersten Schalters (S₁ );
• (5) Einspeisen eines zusätzlichen Teststroms (i_TST ) in den Knoten (V5);
• (6) Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes;
• (7) Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes;
• (8) Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses;
• (9) Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt.
• (10) Schließen auf eine Fehlerfreiheit, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes unter dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt oder um nicht mehr als ein vorgegebener Toleranzwert von dem Betrag des ersten Regelspannungswertes abweicht, was im Sinne dieser Offenlegung noch als ein unter dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegen bewertet wird.
• (11) Ende.

Ein verfeinertes Verfahren (siehe beispielhaft 3), das auf dem unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahren fußt umfasst die zusätzlichen Schritte:

• (12) Schließen des ersten Schalters (S₁ );
• (13) Optionales Abwarten einer Verzögerungszeit (T) zur Einregelung des V5-Potenzials durch den Transkonduktanzverstärker (OTA);
• (14) Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen zweiten V5-Spannungswertes;
• (15) Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines zweiten zugehörigen Regelspannungswertes;
• (16) Vergleich des Betrags des zweiten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes und Ermittlung eines zweiten Vergleichsergebnisses;
• (17) Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des zweiten V5-Spannungswertes von dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes um mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% abweicht.
• (18) Schließen auf eine Fehlerfreiheit, wenn der Betrag des zweiten V5-Spannungswertes von dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes um nicht mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% abweicht.
• (11) Ende (nicht zusätzlich).

Die Grundlage der Erfindung besteht somit aus einem Verfahren zur Zündung einer Zündpille, welches zunächst durch einige technische Merkmale charakterisiert ist.
Dabei findet sich in einem ersten Verfahren ein erster und ein zweiter Zündtransistor (T₁ ; T₂ ), ein Sicherheitsschalter (T_ext ), ein Transkonduktanzverstärker (OTA) und ein Widerstand (R₅ ) wieder, die entscheidend sind für die Erfindung. Der Transkonduktanzverstärker (OTA) besitzt hierbei zusätzlich einen Ausgang (V_G ), der Sicherheitsschalter (T_ext ) besitzt eine Steuerelektrode und ist in Serie geschaltet mit dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) und dem Zündelement (SQ), wobei die Verbindung zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) über einen Knoten (V₅ ) erfolgt.
Zusätzlich ist der Widerstand (R₅ ) zwischen das Versorgungspotenzial und den Knoten (V₅ ) geschaltet.
Somit kann nach Isolieren der Steuerelektrode des Sicherheitsschalters (T_ext ) gegenüber dem Ausgang (V_G ) und dem anschließenden Einspeisen eines Teststroms (i_TST ) in den Knoten (V₅ ) eine Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) erfolgen die zur Folge hat, dass ein erster Regelspannungswert ermittelt wird.
Die Messung eines V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) liefert dann einen ersten V5-Spannungswert. Daraufhin wird die Steuerelektrode des Sicherheitsschalters (T_ext ) mit dem Ausgang (V_G ) verbunden.
Als nächstes erfolgt wiederum eine Messung des V5-Potenzials am Knoten (V₅ ), welche die Ermittlung eines zweiten V5-Spannungswertes zur Folge hat. Zusätzlich findet eine Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) statt. Durch diese wird wiederum ein zweiter Regelspannungswert ermittelt.
Es wird immer dann auf einen Fehler geschlossen, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswerks liegt. Es wird auch dann auf einen Fehler geschlossen, wenn nach Ermittlung eines Vergleichsergebnisses zwischen dem zweiten V5-Spannungswert und dem zweiten Regelspannungswert eine Abweichung von mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% auftritt.
In einem zweiten Verfahren, welches sich dadurch technisch charakterisiert, dass ein erster und ein zweiter Zündtransistor (T₁ ; T₂ ), ein Sicherheitsschalter (T_ext ), ein Transkonduktanzverstärker (OTA) und ein Widerstand (R₅ ) vorhanden sind. Der Transkonduktanzverstärker (OTA) besitzt hierbei zusätzlich einen Ausgang (V_G ), der Sicherheitsschalter (T_ext ) besitzt eine Steuerelektrode und ist in Serie geschaltet mit dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) und dem Zündelement (SQ), wobei die Verbindung zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) über einen Knoten (V₅ ) erfolgt.
Zusätzlich ist der Widerstand (R₅ ) zwischen das Versorgungspotenzial und den Knoten (V₅ ) geschaltet.
Nach Isolieren der Steuerelektrode des Sicherheitsschalters (T_ext ) gegenüber dem Ausgang (V_G ) und dem anschließenden Einspeisen eines Teststroms (i_TST ) in den Knoten (V₅ ) erfolgt eine Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und die Ermittlung eines ersten Regelspannungswerts.
Die Messung eines V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) liefert dann einen ersten V5-Spannungswert. Es wird immer dann auf einen Fehler geschlossen, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswerks liegt.
In einem dritten Verfahren welches sich dadurch technisch charakterisiert, dass ein erster und ein zweiter Zündtransistor (T₁ ; T₂ ), ein Sicherheitsschalter (T_ext ), ein Transkonduktanzverstärker (OTA) und ein Widerstand (R₅ ) vorhanden sind. Der Transkonduktanzverstärker (OTA) besitzt hierbei zusätzlich einen Ausgang (V_G ), der Sicherheitsschalter (T_ext ) besitzt eine Steuerelektrode und ist in Serie geschaltet mit dem ersten Zündtransistor (T₁ ) und dem zweiten Zündtransistor (T₂ ) und dem Zündelement (SQ), wobei die Verbindung zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) über einen Knoten (V₅ ) erfolgt.
Zusätzlich ist der Widerstand (R₅ ) zwischen das Versorgungspotenzial und den Knoten (V₅ ) geschaltet.
Hierbei wird die Steuerelektrode des Sicherheitsschalters (T_ext ) mit dem Ausgang (V_G ) verbunden.
Als nächstes erfolgt eine Messung des V5-Potenzials am Knoten (V₅ ) welche die Ermittlung eines zweiten V5-Spannungswertes zur Folge hat. Zusätzlich findet eine Messung des Potenzials am Ausgang (V_G ) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) statt. Durch diese wird wiederum ein zweiter Regelspannungswert ermittelt.
Es wird immer dann auf einen Fehler geschlossen, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswerts liegt. Es wird auch dann auf einen Fehler geschlossen, wenn nach Ermittlung eines Vergleichsergebnisses zwischen dem zweiten V5-Spannungswert und dem zweiten Reglerspannungswert eine Abweichung von mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% auftritt.
Figurenliste

1 zeigt schematisch vereinfacht eine vorschlagsgemäße Vorrichtung.
2 zeigt das grundlegende Verfahren zur Prüfung des Sicherheitsschalters (T_ext ).
3 zeigt das verfeinerte Verfahren zur Prüfung des Sicherheitsschalters (T_ext ).

Bezugszeichenliste

1: Verfahrensschritt 1: Start;
2: Verfahrensschritt 2: Messung des Potenzials am Ausgang (V_G );
3: Verfahrensschritt 3: Messung des V5-Potenzials des Knotens (V5);
4: Verfahrensschritt 4: Öffnen des ersten Schalters (S₁ );
5: Verfahrensschritt 5: Einspeisen eines zusätzlichen Teststroms (i_TST ) in den Knoten (V5);
6: Verfahrensschritt 6: Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes;
7: Verfahrensschritt 7: Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes;
8: Verfahrensschritt 8: Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses;
9: Verfahrensschritt 9: Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt;
10: Verfahrensschritt 10: Schließen auf eine Fehlerfreiheit, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes unter dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt oder um nicht mehr als ein vorgegebener Toleranzwert von dem Betrag des ersten Regelspannungswertes abweicht, was im Sinne dieser Offenlegung noch als ein unter dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegen bewertet wird;
11: Verfahrensschritt 11: Ende;
12: Verfahrensschritt 12: Schließen des ersten Schalters (S₁ );
13: Verfahrensschritt 13: Optionales Abwarten einer Verzögerungszeit (T) zur Einregelung des V5-Potenzials durch den Transkonduktanzverstärker (OTA);
14: Verfahrensschritt 14: Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen zweiten V5-Spannungswertes;
15: Verfahrensschritt 15: Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines zweiten zugehörigen Regelspannungswertes;
16: Verfahrensschritt 16: Vergleich des Betrags des zweiten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes und Ermittlung eines zweiten Vergleichsergebnisses;
17: Verfahrensschritt 17: Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des zweiten V5-Spannungswertes von dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes um mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% abweicht;
18: Verfahrensschritt 18: Schließen auf eine Fehlerfreiheit, wenn der Betrag des zweiten V5-Spannungswertes von dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes um nicht mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% abweicht;
ADC: Analog-zu-Digital-Wandler;
ARM: Arm-Signal des Sicherheitsschaltkreises an den Mikrorechner (µC);
C₁: Speicherkapazität;
CS: erstes Kontrollsignal zur Steuerung des Sicherheitsschaltung (SA) über die erste SPI-Schnittstelle (MSPI) und den ersten SPI-Bus (SPI) durch den Mikrorechner (µC);
CS2: zweites Kontrollsignal zur Steuerung der PSI5-Schnittstelle (PSI5IF) über die zweite SPI-Schnittstelle (SSPI) und den zweiten SPI-Bus (SPI2/PSI5d) durch den Mikrorechner (µC);
CS3: drittes Kontrollsignal zur Steuerung des Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC) über die erste SPI-Schnittstelle (MSPI) und den ersten SPI-Bus (SPI) durch den Mikrorechner (µC);
CTR: Kontrollschaltkreis;
Diag: Umschaltsignal;
EXT: Außenraum der mikrointegrierten elektronischen Schaltung;
FbFkt: Rückkopplungsfunktionsblock;
GND: Bezugsmasse;
I₅: Strom durch den fünften Widerstand (R₅ );
IC: mikrointegrierte elektronische Schaltung;
I_G: Ausgangsstrom des Transkonduktanzverstärkers (OTA);
I_TST: Teststromquelle;
i_TST: Teststrom der Teststromquelle (I_TST );
µC: Mikrorechner;
µC1: Steuerleitung mit der der Mikrorechner (µC) den ersten Schalter (S₁ ) steuert;
MSPI: erste SPI-Schnittstelle am ersten SPI-Bus (SPI), die hier beispielhaft den Nicht-Sensor-Teil der mikrointegrierten Schaltung (IC) mit dem Mikrorechner (µC) verbindet und durch diesen steuerbar macht;
MUX: Multiplexer;
ON_REG: Ein-/Aus-Signal für den Transkonduktanzverstärker;
OTA: Transkonduktanzverstärker. Der Transkonduktanzverstärker liefert im eingeschalteten Zustand einen Ausgangsstrom (I_G ), der proportional zur Spannungsdifferenz an seinen beiden Eingängen (+,-) ist. Über ein Ein-Aus-Signal (ON_REG) kann der Transkonduktanzverstärker ein- und ausgeschaltet werden. Der Transkonduktanzverstärker liefert im ausgeschalteten Zustand einen Ausgangsstrom (I_G ), der im Wesentlichen bis auf parasitäre Ströme null ist;
PSI5a: erste PSI5 Sensoranbindung;
PSI5b: zweite PSI5 Sensoranbindung;
PSI5IF: PSI5-Schnittstelle;
PSS: PSI5-Sensor-System;
R₁: erster Widerstand, der Teil des ersten Spannungsteilers (R₁ , R₂ ) ist;
R₂: zweiter Widerstand, der Teil des ersten Spannungsteilers (R₁ , R₂ ) ist;
R₃: dritter Widerstand;
R₄: vierter Widerstand;
R₅: fünfter Widerstand;
S₁: erster Schalter. Der Erste Schalter wird durch den beispielhaft in 1 eingezeichneten Mikrorechner (µC) über eine zugehörige Steuerleitung (µC₁) gesteuert.
SA: Sicherheitsschaltung (Safety-Agent);
SI3: viertes Kontrollsignal zur Steuerung des Rückkopplungsfunktionsblocks (FbFkt) über die zweite SPI-Schnittstelle (SSPI) und den zweiten SPI-Bus (SPI2/PSI5d) durch den Mikrorechner (µC);
SPI: erste SPI-Bus. Statt eines SPI-Busses können auch andere Datenbusstandards verwendet werden.
SPI2/PSI5d: zweiter SPI-Bus. Statt eines SPI-Busses können auch andere Datenbusstandards wie beispielsweise PSI5 verwendet werden.
SSPI: zweite SPI-Schnittstelle am zweiten SPI-Bus (SPI2/PSI5), die hier beispielhaft den Sensor-Teil der mikrointegrierten Schaltung (IC) mit dem Mikrorechner (µC) verbindet;
SQ: Zündelement;
T₁: erster Zündtransistor;
T₂: zweiter Zündtransistor;
T_ext: Sicherheitsschalter.
V₅: Knoten (V₅ ) zwischen dem Sicherheitsschalter (T_ext ) und dem ersten Zündtransistor (T₁ ) mit V5-Potenzial;
V_bat: Versorgungsspannungsleitung, die typischerweise auf Versorgungsspannungspotenzial liegt;
V_G: Ausgang des Transkonduktanzverstärkers (OTA);
V_G2: Steuereingang des Sicherheitsschalters (T_ext );
V_R: Regelsignal. Das Regelsignal ist bevorzugt das Ausgangssignal des ersten Spannungsteilers (R₁ , R₂ );
V_ref: Referenzspannung;

Claims

Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Sicherheitsschalters (T_ext) in einem Airbag-Zündsystem, - wobei das Airbag-Zündsystem einen Sicherheitsschalter (T_ext) mit einer Steuerelektrode (V_G2) umfasst und - wobei das Airbag-Zündsystem einen ersten Zündtransistor (T₁) umfasst und - wobei das Airbag-Zündsystem einen zweiten Zündtransistor (T₂) umfasst und - wobei das Airbag-Zündsystem ein Zündelement (SQ) umfasst und - wobei das Airbag-Zündsystem einen Transkonduktanzverstärker (OTA) mit einem Ausgang (V_G) umfasst und - wobei das Airbag-Zündsystem einen ersten Schalter (S₁) umfasst und - wobei der erste Schalter (S₁) den Ausgang (V_G) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) mit der Steuerelektrode (V_G2) des Sicherheitsschalters (T_ext) elektrisch verbinden kann und eine solche Verbindung trennen kann und - wobei der Sicherheitsschalter (T_ext) und der erste Zündtransistor (T₁) und das Zündelement (SQ) und der zweite Zündtransistor (T₂) in Serie geschaltet sind und - wobei das Zündelement (SQ) zwischen dem ersten Zündtransistor (T₁) und dem zweiten Zündtransistor (T₂) geschaltet ist und - wobei der Sicherheitsschalter (T_ext) und der erste Zündtransistor (T₁) über einen gemeinsamen Knoten (V₅) miteinander verbunden sind, mit den Schritten - Messung des Potenzials am Ausgang (V_G); - Messung des V5-Potenzials des Knotens (V5); - Öffnen des ersten Schalters (S₁); - Einspeisen eines zusätzlichen Teststroms (i_TST) in den Knoten (V5); - Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen ersten V5-Spannungswertes; - Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines ersten zugehörigen Regelspannungswertes; - Vergleich des Betrags des ersten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des ersten Regelspannungswertes und Ermittlung eines ersten Vergleichsergebnisses; - Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des ersten V5-Spannungswertes über dem Betrag des ersten Regelspannungswertes liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 mit den zusätzlichen Schritten - Schließen des ersten Schalters (S₁); - Optionales Abwarten einer Verzögerungszeit (T) zur Einregelung des V5-Potenzials durch den Transkonduktanzverstärker (OTA); - Messung des V5-Potenzials am Knoten (V5) und Ermittlung eines zugehörigen zweiten V5-Spannungswertes; - Messung des Potenzials am Ausgang (VG) des Transkonduktanzverstärkers (OTA) und Ermittlung eines zweiten zugehörigen Regelspannungswertes; - Vergleich des Betrags des zweiten V5-Spannungswertes mit dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes und Ermittlung eines zweiten Vergleichsergebnisses; - Schließen auf einen Fehler, wenn der Betrag des zweiten V5-Spannungswertes von dem Betrag des zweiten Regelspannungswertes um mehr als +/-1% und/oder mehr als +/-2% und/oder mehr als +/-5% und/oder mehr als +/-10% und/oder mehr als +/-25% abweicht.