DE19651452A1 - Airbagsystem - Google Patents
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- B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Airbagsystem nach der
Gattung des Anspruchs 1. Airbagsysteme sind beispielsweise
aus der Zeitschrift 1141 Ingenieurs de l′Automobile (1982)
No. 6, Seite 69 ff bekannt. Aus der DE 28 51 333 A1 der
Anmelderin ist weiter ein Airbagsystem bekannt, bei dem in
einem Zündkreis zwei unabhängig voneinander ansteuerbare
Schaltmittel vorgesehen sind. Eine in dem Zündkreis
angeordnete Zündpille wird nur dann mit einem Zündstrom
beaufschlagt, wenn beide Schaltmittel leitend gesteuert
sind.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung
des aus der letztgenannten Druckschrift genannten
Airbagsystems mit dem Ziel einer Steigerung der
Betriebssicherheit durch Vermeidung von Fehlauslösungen.
Dies ist von besonderer Bedeutung bei modernen
Schaltungskonzepten mit Verwendung von Mikrorechnern. Bei
bestimmten Bedingungen neigen Mikrorechner zu
unkontrollierten Zuständen. Diese können mit unerwünschten
Steuerimpulsen für die Endstufen des Airbagsystems
einhergehen, die das Risiko der Fehlauslösung des Airbags
heraufbeschwören. Die Erfindung bietet eine Lösung zur
Vermeidung dieses Risikos.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 den Stromlaufplan eines
Airbagsystems, Fig. 2 ein Ablaufdiagramm.
Fig. 1 zeigt den Stromlaufplan eines Airbagsystems 1.
Dieses umfaßt mindestens einen Beschleunigungen erfassenden
Sensor 2, der mit einem Steuergerät 3 verbunden ist. Das
Steuergerät 3 ist mit weiter unten noch näher erläuterten
Baugruppen 9a, 9b verbunden. Das Airbagsystem 1 umfaßt
mindestens einen Zündkreis 1a zur Ansteuerung einer
Zündpille 6. Die Zündpille 6 steht in Wirkverbindung mit
einem Airbag 7. In dem Zündkreis 1a sind weiterhin zwei
Schaltelemente 5, 16 angeordnet, die die Zündpille 6
zwischen sich einschließen. Als Schaltelement 5 eignet sich
besonders gut ein handelsüblicher n-Kanal
Feldeffekttransistor höherer Leistung mit einem SOT 223-Gehäuse.
Als Schaltelement 16 wird vorteilhaft ein
handelsüblicher p-Kanal Feldeffektransistor höherer Leistung
mit einem SOT 223-Gehäuse verwendet. Für die Stromversorgung
des Airbagsystems 1 ist eine Energiequelle 8′ üblicherweise
die Batterie des Fahrzeugs vorgesehen. In Fig. 1 ist nur
eine Verbindung der Energiequelle mit dem Zündkreis 1a
dargestellt. Die notwendigen Verbindungsleitungen zu den
übrigen Bestandteilen des Airbagsystems wurden, der
Übersichtlichkeit halber, weggelassen. Die Baugruppe 9a
besteht aus einem Mikrorechner. Als Mikrorechner ist
beispielsweise der handelsübliche Typ HC 11 E 20 geeignet,
der neben üblichen weiteren Komponenten insbesondere ein
serielles Interface 17 und, in einer Unterbaugruppe 18,
mehrere Ports 18/1, 18/2, 18/3, 18/4 aufweist. Die Baugruppe
9b umfaßt ein serielles Interface 10, einen Decoder 11, eine
Watchdogschaltung 12, eine Resetschaltung 13, logische
Verknüpfungsschaltungen 14, 15, sowie das dem Zündkreis 1a
zugeordnete Schaltelement 16. Mit dem Steueranschluß des
Schaltelementes 5 ist der Ausgangsanschluß eines
Verknüpfungsgliedes 4 verbunden, das über zwei
Eingangsanschlüsse verfügt. Je einer der Eingangsanschlüsse
ist mit der Baugruppe 9a, 9b verbunden. Die Baugruppen 9a,
9b sind über mehrere Verbindungsleitungen miteinander
verbunden. So verbindet die Leitung 10/17 die seriellen
Interface 10, 17. Der Port 18/1 ist über die Leitung 14/18
mit einem Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14
verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit dem Steueranschluß
des Schaltelementes 16 verbunden ist. Port 18/2 ist über die
Leitung 12/18 mit der Watchdogschaltung 12 verbunden. Port
18/3 ist über die Leitung 13/18 mit der Resetschaltung 13
verbunden. Je ein Eingangsanschluß der logischen
Verknüpfungsglieder 144, 15 sind sowohl miteinander, als
auch mit der Resetschaltung 12 verbunden. Ein zweiter
Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 15 und ein dritter
Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 sind jeweils mit
dem Decoder 11 verbunden. Durch ein Resetsignal der
Resetschaltung 13 werden gemäß Schritt 20 des in Fig. 2
dargestellten Ablaufdiagramms die Schaltelemente 5, 16 des
Zündkreises 1a gesperrt. In diesem Zustand ist eine
Aktivierung der Zündpille 6 ausgeschlossen. Eine Aufhebung
des Resetzustandes überführt das Airbagsystem in den
Normalzustand, in dem die Baugruppen 9a, 9b für eine
Ansteuerung der Schaltelemente 5, 16 vorbereitet sind. Siehe
Schritt 21 in dem Ablaufdiagramm gemäß Fig. 2. In einem
weiteren Schritt 22 werden die Schaltelemente 5, 16 für
einen zukünftigen Zündungsvorgang in der Weise freigegeben,
daß ein Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 über den
Port 18/1 und die Leitung 14/18 mit einem (statischen)
Steuersignal und das Verknüpfungsglied 4 über den Decoder
11, das Verknüpfungsglied 15 und die Leitung 4/15 mit einem
dynamischen Steuersignal beaufschlagt werden.
Wenn nun der Sensor 2 eine auf einen Unfall hindeutende
Beschleunigung erfaßt und das Steuergerät 3 nach Auswertung
des Ausgangssignales des Sensors 2 eine Auslösung des
Airbags 7 für erforderlich hält, werden beide Schaltelemente
5, 16 angesteuert, um den Zündstromkreis zu schließen. Dazu
wird über Port 18/4 der Unterbaugruppe 18 ein statisches
Signal an den zweiten Eingangsanschluß des
Verknüpfungsglieds 4 gelegt, mit der Folge, daß über dessen
Ausgangsanschluß der Steueranschluß des Schaltelementes 4
mit einem Steuersignal beaufschlagt wird. Dadurch wird das
Schaltelement 4 in den leitenden Zustand gesteuert.
Gleichzeitig wird von dem seriellen Interface 17 über die
Leitung 10/17 ein Steuerbefehl in Gestalt eines digitalen
Signals zu dem seriellen Interface 10 übertragen. In-dem
Decoder 11 wird dieses Signal decodiert und dem dritten
Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 zugeführt.
Daraufhin wird über den Ausgangsanschluß des
Verknüpfungsgliedes 14 der Steueranschluß des
Schaltelementes 16 mit einem Steuersignal beaufschlagt, was
zur Folge hat, daß das Schaltelement 16 durchschaltet und
den Zündstromkreis 1a schließt. Nun erst kann die Zündpille
6 mit Strom beaufschlagt und der Airbag 7 aktiviert werden.
Demzufolge sieht die erfinderische Lösung vor, daß jedes der
Schaltelemente 5, 16 auf zwei unterschiedliche Arten
angesteuert werden muß, um in den leitenden Zustand zu
gelangen. Zum einen durch ein Signal, welches aufgrund der
hardwaremäßigen Beschaltung zwangsläufig einen bestimmten
Schaltzustand bewirkt. Zum anderen durch einen codierten
Softwarebefehl, der nur in einem streng definierten
Funktionsbereich des Airbagsystems erzeugt wird. Dabei
erfolgt die Ansteuerung des Systems durch im wesentlichen
drei Hauptfunktionen, die zyklisch nacheinander abgearbeitet
werden. Diese drei Hauptfunktionen sind:
- 1. Systemzustand bestimmen
- - Sensorsignal aufbereiten
- - Algorithmus berechnen
- - Auslösebefehle (-zustand) definieren
- 2. Auslösung durchführen
- - Auslösebefehle ausführen, d. h. Schaltelemente freigeben und ansteuern
- 3. Programmablaufkontrolle
- - Programmüberwachung
- - Watchdog bedienen
Die Zyklusdauer beträgt vorteilsweise 500 Mikrosekunden bis
etwa 1 Millisekunde.
Pro Zyklus ist nur ein Ansteuerzustand möglich. Die Freigabe
und das Ansteuern erfolgen in getrennten Zuständen, h. h. in
zeitlich unterschiedlichen Programmdurchläufen. Durch die
Programmstruktur ist somit keine Fehlansteuerung durch
fehlerhaftes Einspringen in einen Programmpfad möglich.
Zwischen den sicherheitsrelevanten Aktionen Freigabe und
Ansteuern erfolgt immer noch eine Berechnung-und
Programmkontrolle.
Dies führt zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß insbesondere
auch kritische Doppelfehler bei der Ansteuerung der
Schaltelemente nicht zu einer unerwünschten Ansteuerung des
Airbag führen können. Da der dynamische Ansteuervorgang nur
in einem streng definierten Funktionsbereich des Systems
stattfinden kann, erfolgt in allen anderen Bereichen trotz
eventuell auftretender Fehler in Gestalt von Störimpulsen
keine Ansteuerung des Airbag. Die hardwaremäßige Diversität
durch statische und dynamische Ansteuerung erhöht damit die
Störunempfindlichkeit ganz wesentlich.
Claims (9)
1. Airbagsystem mit mindestens einem Sensor, einem
Steuergerät, mindestens einem Airbag, mit mindestens einem,
eine Zündpille enthaltenden Zündkreis, der durch die
Ansteuerung von Schaltelementen schließbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Ansteuerung jedes
Schaltelementes (5, 16) mindestens je zwei Schaltzustände
erfüllt sein müssen, die von unterschiedlichen Kriterien
abgeleitet sind.
2. Airbagsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Ansteuerung jedes Schaltelementes (5, 16)
bewirkenden je mindestens zwei Schaltzustände einerseits auf
einer hardwaremäßigen Verschaltung der die Schaltelemente
(5, 16) ansteuernden Bauelemente bzw. Baugruppen (4, 9a, 9b)
beruhen, andererseits durch Überlagerung mindestens eines
Softwarebefehls bewirkt werden, der nur in einem streng
definierten Funktionsbereich des Airbagsystem (1) generiert
wird.
3. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Ansteuerung der Schaltelemente
(4, 16) zwei Baugruppen (9a, 9b) vorgesehen sind, die über
mehrere statische (12/18, 13/18, 14/18) und mindestens eine
dynamische (10/17) Leitungsverbindung miteinander verbunden
sind.
4. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der Baugruppen (9a, 9b) mindestens
je ein serielles Interface (10, 17) aufweist.
5. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Baugruppe (9b) neben einem seriellen
Interface (10) einen Decoder (11), eine Resetschaltung (13),
sowie logische Verknüpfungsglieder (14, 15) umfaßt.
6. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß je ein Eingangsanschluß der logischen
Verknüpfungsglieder (14, 15) mit dem Ausgang der
Resetschaltung (13), je ein weiterer Eingangsanschluß jedes
Verknüpfungsgliedes (14, 15) mit dem Decoder (11) und ein
dritter Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes (14) mit
einem Port (17/1) der Baugruppe (9a) verbunden sind.
7. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des
Verknüpfungsgliedes (14) mit dem Steueranschluß des
massefernen Schaltelementes (16) verbunden ist.
8. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steueranschluß des massenahen
Schaltelementes (5) mit dem Ausgangsanschluß eines
Verknüpfungsgliedes (4) verbunden ist, dessen erster
Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des
Verknüpfungsgliedes (15) und dessen zweiter Eingangsanschluß
mit dem Port (18/4) der Baugruppe (9a) verbunden ist.
9. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Baugruppen (9a, 9b) des
Airbagsystems (1) über die Leitungen (10/17, 12/18, 13/18,
14/18) miteinander verbunden sind, wobei die Leitung (10/17)
die seriellen Interfaces (10, 17), die Leitung (12/18) den
Port (18/2) mit der Watchdogschaltung (12), die Leitung
(13/18) die Resetschaltung (13) mit dem Port (18/3) und die
Leitung (14/18) den Port (18/1) mit einem Eingangsanschluß
des Verknüpfungsgliedes (14) verbindet.
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