DE19531899B4 - Elektronische Einrichtung und Betriebsverfahren für diese - Google Patents
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Abstract
Elektronische
Einrichtung (1) zum Auslösen
von Insassenschutzsystemen mit mindestens einem Beschleunigungssensor
(2), mit einem Steuergerät
(3) zur Auswertung des Sensorsignales, sowie mit von dem Steuergerät (3) im
Gefahrenfall vermittels mindestens einer stromdurchflossenen Zündpille
(5) auslösbaren
Rückhaltemitteln
(4a), wie Gassack, Gurtstraffer oder dergleichen, wobei die Einrichtung
Mittel zum Erfassen des durch die mindestens eine Zündpille
(5) fließenden
Stromes (I) und zum Vergleich mit mindestens einem Stromgrenzwert
(I1, I2, I3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
weiterhin Mittel für
die Strömsteuerung
umfaßt,
welche das Tastverhältnis
(TV) des durch die Zündpille
(5) fließenden
Stromes (I) in Abhängigkeit
von dem Vergleich steuern, wobei der Strom (I) zur Aktivierung der
Zündpille (5)
vorgesehen ist.
Description
- Die Erfindung geht aus von einer elektronischen Einrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. von einem Betriebsverfahren nach der Gattung des Anspruchs 7. Eine Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen ist beispielsweise aus der Zeitschrift 1141 Ingenieurs de l'Automobile (1982) No. 6, Seite 69 ff, insbesondere Figur 19 auf Seite 74, bekannt. Eine derartige Sicherheitseinrichtung umfaßt sogenannte Zündpillen, die von einem Steuergerät angesteuert werden. Die Zündpillen aktivieren nach Ansteuerung eine gaserzeugende Treibladung, die in Wirkverbindung mit einem Rückhaltemittel für Fahrzeuginsassen, wie insbesondere einem Gassack steht und diesen Gassack aufbläst. Aus
US-PS 3,911,391 - Aus der nachveröffentlichten Offenlegungsschrift
DE 195 27 420 A1 ist ein elektronisches Gerät bekannt, das einen Sensor, eine Schaltungsanordnung aufweist, wobei die Schaltungsanordnung mit einer Zündendstufe verbunden ist, an die wiederum ein Zündelement angeschlossen ist. Das Zündelement weist eine Zündpille auf, wobei der Strom durch die Zündpille gemessen wird. Aus dem GebrauchsmusterG 88 150 290 DE 39 25 594 A1 ist es bekannt, den Strom durch die Zündpille über einen Spannungsabfall indirekt zu messen, um dadurch verschiedene Kurzschlußarten zu erkennen. Als eine Gegenmaßnahme wird vorgeschlagen, bei einem Kurzschluß verlängerte Ansteuerungsphasen zur Energiekompensation zu verwenden. - Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Betriebsverfahren für diese Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 bieten insbesondere den Vorteil einer hohen Überlastsicherheit der die Zündpille ansteuernden Endstufe des Steuergeräts, selbst dann, wenn der Widerstandswert der Zündpille stark von ihrem Sollwert abweicht, insbesondere erheblich unter diesem liegt. Dadurch kann eine vergleichsweise klein dimensionierte Endstufe eingesetzt werden, die bei Ausführung in integrierter Technik nur wenig Chipfläche benötigt. Dies wiederum führt zu einer Kostenreduktion. Dadurch daß eine Zündpille mit einem von ihrem Sollwert abweichenden Widerstandswert taktweise angesteuert wird, wobei bei jedem Takt eine Strommessung erfolgt, kann sehr flexibel auf Widerstandsänderungen der Zündpille reagiert werden. Vorteilhafterweise kann dadurch selbst dann noch die für die Aktivierung der Zündpille erforderliche Mindestenergie bereitgestellt werden, wenn der Widerstandswert der Zündpille sehr stark von ihrem Sollwert abweicht. Durch die taktmäßige Ansteuerung der Zündpille wird selbst bei einem Kurzschluß des Zündpillenwiderstandes die dem Steuergerät abverlangte Maximalenergie begrenzt. Weiterhin kann infolge starker Anhebung der Stromamplitude und ein dadurch bewirktes Freibrennen von Kurz- und/oder Nebenschlüssen auch unter sehr schwierigen Betriebsbedingungen noch eine sichere Aktivierung der Zündpille erzielt werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
- Zeichnung
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Einrichtung,2 ein etwas detaillierter ausgeführtes Blockschaltbild der elektronischen Einrichtung mit Darstellung der Zündpille,3 ,4 ,5 und6 in Diagrammen Stromverläufe als Funktion der Zeit,7 ein Ablaufdiagramm,8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektronischen Einrichtung mit einer Mehrzahl von Endstufen für die Ansteuerung von mehreren Zündpillen. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer elektronischen Einrichtung1 der gattungsgemäßen Art. Diese Einrichtung umfaßt einen Beschleunigungswerte des Fahrzeugs erfassenden Sensor2 , dessen Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß eines Steuergerätes3 verbunden ist, das die Ausgangssignale des Sensors2 auswertet. Das Steuergerät3 seinerseits ist mit Rückhaltemitteln4a ,4b für den Schutz der Fahrzeuginsassen, wie insbesondere Gassack, Gurtstraffer und/oder dergleichen verbunden. Bei Auftreten einer kritischen Unfallsituation steuert das Steuergerät3 die Rückhaltemittel4a ,4b an, die daraufhin den Insassen Schutz bieten. -
2 zeigt ein detaillierter ausgeführtes Blockschaltbild einer elektronischen Einrichtung der gattungsgemäßen Art, in dem auch die Zündpille5 selbst dargestellt ist. Die Einrichtung1 umfaßt wiederum einen Sensor2 , der mit einem Steuergerät3 verbunden ist. Ausgangsanschlüsse des Steuergeräts3 sind mit Schaltmitteln S1, S2 verbunden, die in Serie zu einer Zündpille5 geschaltet sind. Damit weiter in Serie geschaltet ist ein Widerstand RM, der mit einem Anschluß an Masse liegt. In Wirkverbindung mit der Zündpille5 steht mindestens ein Rückhaltemittel4a . Diese Wirkverbindung wird durch die in2 gestrichelt dargestellte Verbindung zwischen der Zündpille5 und dem Rückhaltemittel4a angedeutet. Die Einrichtung1 umfaßt weiter einen Komparator7 in Gestalt eines Operationsverstärkers, dessen nicht invertierender Eingangsanschluß mit dem massefernen Anschluß des Widerstandes RM verbunden ist. Der invertierende Eingangsanschluß des Komparators7 ist mit einer, vorzugsweise auf mehrere Spannungswerte umschaltbar ausgebildeten Referenzspannungsquelle verbunden. Eine besonders einfache und preiswerte Referenzspannungsquelle wird, wie in dem Ausführungsbeispiel in2 dargestellt, durch einen an die Betriebsspannung gelegten Spannungsteiler (Widerstände R200, R201, R202, R203) gebildet. Ein drittes Schaltelement S3 ermöglicht die wechselweise Serienschaltung der Widerstände R201, R202, R203 zu dem hochliegenden Widerstand R200, so daß sich an dem mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Komparators7 verbundenen Mittenabgriff des Spannungsteilers unterschiedliche Referenzspannungswerte ausbilden. Das Schaltelement S3 ist von dem Steuergerät3 steuerbar. Der Ausgangsanschluß des Komparators7 ist mit einem Eingangsanschluß des Steuergeräts3 verbunden. Der Sensor2 liefert der Fahrzeugbeschleunigung entsprechende Ausgangssignale, die von dem Steuergerät3 ausgewertet werden. Dabei wird das Ausgangssignal des Sensors2 üblicherweise integriert und der Integrationswert wird mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen. Wird dieser Schwellwert überschritten, was auf einen schweren Unfall hindeutet, werden die Schaltelemente S1, S2 von dem Steuergerät3 angesteuert. Dies hat zur Folge, daß die mindestens eine Zündpille5 mit einem Strom beaufschlagt und dadurch aufgeheizt wird. Die Zündpille5 steht in Wirkverbindung mit einem Rückhaltemittel4a , wie insbesondere Gassack, und aktiviert ihrerseits eine gaserzeugende Treibladung, die den Gassack aufbläst. In dem die Schaltelemente S1, S2 und die Zündpille5 enthaltenden Zündkreis ist weiterhin in Serie zu den vorgenannten Bauelementen ein Widerstand RM eingeschaltet, durch den ebenfalls der Zündstrom fließt, mit dem die Zündpille5 beaufschlagt wird. An diesem Widerstand RM fällt daraufhin eine Spannung ab, die vermittels des Komparators7 mit mindestens einer Referenzspannung vergleichbar ist. Dadurch kann auf schaltungstechnisch einfache Weise der Strom erfaßt werden, mit dem die Zündpille5 beaufschlagt wird. Gemäß der vorgeschlagenen Erfindung wird nun bei Ansteuerung der Zündpille5 mit einem Zündstrom dieser Zündstrom gemessen, und zwar vorzugsweise nach jeweils vorgebbaren Zeitintervallen, die beispielsweise durch einen Taktgenerator8 festgelegt werden. Dieser Taktgenerator8 ist vorzugsweise in dem Steuergerät3 integriert. Er kann allerdings auch, wie in2 dargestellt, eine davon getrennte Baugruppe sein. Auf welche weise der die Zündpille5 beaufschlagende Strom gemessen und gesteuert wird, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in3 bis7 dargestellten Diagramme erläutert. In den Diagrammen der3 bis6 sind dabei Stromverläufe als Funktion der Zeit aufgetragen, während das Diagramm der7 ein Ablaufdiagramm darstellt. Gemäß Ablaufdiagramm nach7 werde im Startschritt100 die mindestens eine Zündpille5 (2 ) angesteuert und gemäß Schritt101 mit Strom beaufschlagt. Im Schritt104 wird der durch die Zündpille5 fließende Strom I gemessen, indem der Spannungsabfall an dem in Serie zu der Zündpille5 geschalteten Widerstand RM erfaßt wird. In dem Schritt107 wird der Strom I mit einem ersten Sollwert I1 des Stroms verglichen. Dieser Vergleich wird in der Weise durchgeführt, daß der Komparator7 den an dem Widerstand RM erfaßten Spannungsabfall mit einem ersten Spannungsreferenzwert vergleicht. Solange der Strom I unterhalb des ersten Stromgrenzwertes I1 bleibt, wird die Zündpille5 , wie aus Schritt103 des Diagramms7 hervorgeht, mit einem Strom beaufschlagt, dessen Tastverhältnis TV 1 ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt der erste Stromgrenzwert I1 ≤ 3 Ampère. Bei Beaufschlagung der Zündpille5 mit einem Zündstrom in der Größenordnung von ca. 1,75 Ampère beträgt daher das Tastverhältnis TV 1, wie aus der Darstellung in dem Diagramm der3 hervorgeht. Das heißt also, daß bei einer Stromstärke von ca. 1,75 Ampère der Zündstrom als Dauerstrom durch die Zündpille5 fließt, bis diese endgültig aktiviert ist. Falls der durch die Zündpille5 fließende Strom I den ersten Stromgrenzwert I1 übersteigt, wird im Schritt108 der7 überprüft, ob der durch die Zündpille5 fließende Strom I noch unterhalb eines zweiten Stromgrenzwertes I2 liegt, der in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise bei etwa 6 Ampère liegt. Sollte das der Fall sein, wird, gemäß Schritt102 der7 das Tastverhältnis TV der Stromansteuerung geändert, und zwar insbesondere derart reduziert, daß es ½ beträgt. Dies geht auch aus dem Diagramm gemäß4 hervor, aus dem ersichtlich ist, daß der Strom I mit etwa 3,5 Ampère zwar oberhalb des ersten Stromgrenzwertes I1 aber noch unterhalb des zweiten Stromgrenzwertes I2 liegt. Demzufolge wird die Zündpille5 nunmehr taktweise mit Strom I angesteuert, wobei das Taktverhältnis TV vorzugsweise ½ beträgt. Wird bei der Messung des Stroms I festgestellt, daß dieser auch den zweiten Stromgrenzwert I2 übersteigt, vergleiche Schritt109 in7 , aber noch unterhalb eines dritten Stromgrenzwertes I3 liegt, dann wird gemäß Schritt105 des Tastverhältnis TV der Stromansteuerung auf 1/8 reduziert. Vorzugsweise liegt bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dieser dritte Stromgrenzwert I3 bei etwa 12 Ampère. Dies wird auch anhand des Diagramms der5 erläutert. Es wurde in dem Meßprogramm festgestellt, daß der durch die Zündpille5 fließende Strom etwa 7 Ampère beträgt und damit die Bedingung des Schrittes109 des Ablaufdiagramms nach7 erfüllt. Demzufolge wird das Tastverhältnis TV auf 1/8 reduziert. Liegt schließlich der durch die Zündpille5 fließende Strom2 oberhalb des dritten Stromgrenzwertes I3 (vergleiche Schritt110 der7 ), dann erfolgt eine weitere Reduktion des Tastverhältnisses TV auf 1/16 gemäß Schritt106 von7 . Dies wird anhand des Diagramms von6 verdeutlicht. Der durch die Zündpille5 fließende Strom von ca. 12,1 Ampère übersteigt den Wert 12 Ampère des dritten Stromgrenzwerts I3. Demzufolge wird eine Stromsteuerung derart durchgeführt, daß das Taktverhältnis TV jetzt 1/16 beträgt. Durch die vorbeschriebene Stromsteuerung wird eine geringere Belastung der die Zündpille5 beaufschlagenden Endstufe erreicht. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise eine klein dimensionierte Endstufe eingesetzt werden, die bei Ausführung in integrierter Technik nur eine vergleichsweise kleine Chipfläche benötigt. Dadurch kann insgesamt eine Verringerung der Baugröße erzielt werden, ohne daß unbeherrschbare thermische Probleme auftreten. Dadurch, daß eine taktweise Ansteuerung der Zündpille vorgesehen ist und daß ein Meßvorgang für den Strom I mindestens bei jedem Takt vorgenommen wird, kann sehr schnell auf eine Veränderung des Stroms I reagiert werden und erforderlichenfalls das Taktverhältnis TV sofort angepaßt werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Taktgenerator8 eingesetzt, der eine Taktfrequenz von einigen 10 Kilohertz, insbesondere 40 Kilohertz, abgibt, Das Taktverhältnis TV wird dabei zweckmäßig als Quotient mit dem Nenner2 oder eines Vielfachen davon dargestellt, also beispielsweise 1, 1/2, 1/8, 1/16. Dadurch, daß die Zündpille5 auch mit relativ hohen Stromstärken I ansteuerbar ist, kann weiterhin sichergestellt werden, daß den Ansteuerungsvorgang an sich störende Zustände, wie beispielsweise Kurzschlüsse oder Nebenschlüsse, durch ein Freibrennen beseitigt werden können. Dadurch kann selbst in ungünstigen Situationen noch eine planmäßige Aktivierung der Zündpille5 erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Zündpille5 selbst dann noch anzusteuern, wenn deren Istwiderstand sehr stark von ihrem Sollwiderstand abweicht. Die Widerstände handelsüblicher Zündpillen liegen in der Größenordnung einiger Ohm, insbesondere bei etwa 2 Ohm. - Besonders vorteilhaft umfaßt die elektronische Einrichtung
1 eine integrierte elektronische Schaltung80 (8 ), in der eine Mehrzahl von Schaltelementen81a ,81b ,81c ,81d von Treiberschaltungen82a ,82b ,82c ,82d für diese Schaltelemente und von Komparatoren83a ,83b ,83c ,83d integriert sind. Obwohl damit eine Mehrzahl von Zündpillen5 ansteuerbar ist, kann durch die hohe Integration dennoch eine kleine und raumsparende Bauweise sichergestellt werden. In8 führen die mit den Schaltelementen81a ,81b ,81c ,81d verbundenen Anschlußleitungen IGH0, IGH1, IGH2, IGH3 zu den hier nicht dargestellten Zündpillen, die ja außerhalb dieser elektronischen Schaltung80 , in unmittelbarer Nachbarschaft der Rückhaltemittel angeordnet sind. In Serie zu den Schaltelementen81a ,81b ,81c ,81d sind jeweils Widerstände R50, R51, R52, R53 eingezeichnet, die von dem Strom durchflossen werden, mit dem die Zündpillen beaufschlagt werden. Die Anschlußleitungen der vorgenannten Widerstände R50, R51, R52, R53 sind jeweils mit Eingangsanschlüssen von Komparatoren83a ,83b ,83c ,83d verbunden, die den an dem jeweiligen Widerstand auftretenden Spannungsabfall abfühlen und diesen mit einem vorgegebenen Referenzwert vergleichen.
Claims (5)
- Elektronische Einrichtung (
1 ) zum Auslösen von Insassenschutzsystemen mit mindestens einem Beschleunigungssensor (2 ), mit einem Steuergerät (3 ) zur Auswertung des Sensorsignales, sowie mit von dem Steuergerät (3 ) im Gefahrenfall vermittels mindestens einer stromdurchflossenen Zündpille (5 ) auslösbaren Rückhaltemitteln (4a ), wie Gassack, Gurtstraffer oder dergleichen, wobei die Einrichtung Mittel zum Erfassen des durch die mindestens eine Zündpille (5 ) fließenden Stromes (I) und zum Vergleich mit mindestens einem Stromgrenzwert (I1, I2, I3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung weiterhin Mittel für die Strömsteuerung umfaßt, welche das Tastverhältnis (TV) des durch die Zündpille (5 ) fließenden Stromes (I) in Abhängigkeit von dem Vergleich steuern, wobei der Strom (I) zur Aktivierung der Zündpille (5 ) vorgesehen ist. - Elektronische Einrichtung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen des Stromes und zu dessen Vergleich mit mindestens einem Stromgrenzwert (I1, I2, I3) einen in dem Stromkreis der Zündpille (5 ) angeordneten Meßwiderstand (RM) sowie einen Komparator (7 ) umfassen, der den an dem Meßwiderstand (RM) abfallenden Spannungsabfall mit mindestens einer Referenzspannung vergleicht. - Elektronische Einrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrfachkomparator, insbesondere ein Dreifachkomparator, vorgesehen ist. - Elektronische Einrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktgenerator (8 ) vorgesehen ist, dessen Taktfrequenz einige 10 Kilohertz, insbesondere 40 Kilohertz beträgt. - Elektronische Einrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine integrierte elektronische Schaltung (80 ) umfaßt, in der eine Mehrzahl von Schaltelementen (81a ,81b ,81c ,81d ), von Treiberschaltungen (82a ,82b ,82c ,82d ) für diese Schaltelemente und von Komparatoren (83a ,83b ,83c ,83d ) integriert sind.
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