DE19705368A1 - Verfahren zum Testen einer Zündschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen einer Auslösevorrichtung für einen durch einen Elektrozünder zündbaren Gasgenerator, wobei die Auslösevorrichtung eine Zündschaltung und eine die Zündschaltung aktivierende Crashsensorvorrich­ tung umfaßt und wobei die Zündschaltung eine vordefinierte Zündenergie an den Elektrozünder zum Zünden des Gasgenerators liefert, sobald die Zündschaltung durch die Crashsensorvorrichtung aktiviert ist.

Das Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung in einem Fahrzeug geschieht in der Re­ gel durch einen Elektrozünder, der den pyrotechnischen Treibsatz eines Gasgene­ rators zündet. Die für einen oder mehrere Elektrozünder erforderliche Zündenergie wird durch eine Zündschaltung im Falle eines Aufpralls bereitgestellt. Vor dem Ein­ satz eines derartigen Crashdetektors muß dessen Auslöseverhalten in aufwendigen Tests getestet werden, um eine zuverlässige Funktion des Crashdetektors im Ernstfalle sicherzustellen. Bisher wurden dazu echte Elektrozünder, sogenannte "Zündpillen", oder "Dummy-Squibs" eingesetzt, um das Zünden eines Crashdetek­ tors zu überprüfen.

Der Einsatz von echten Elektrozündern ist sehr kostenaufwendig, da diese nach jedem Test zerstört und nicht wiederverwendbar sind. Außerdem dürfen Elektro­ zünder mit einem diese umgebenden pyrotechnischen Treibsatz aus Sicherheits­ gründen in einem normalen Testlabor nicht eingesetzt werden. Sogenannte "Dummy-Squibs" besitzen demgegenüber nur einen Schmelzdraht ohne pyrotech­ nische Chemikalien. Somit läßt sich nach dem Crash lediglich erkennen, ob der Schmelzdraht durchgebrannt ist. Der genaue Zeitpunkt des Auslösens kann dage­ gen nicht erkannt werden, außerdem können auch Fälle nicht erkannt werden, in denen ein echter Elektrozünder gefeuert hätte, obwohl der Schmelzdraht noch nicht durchgeschmolzen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das Testen einer Zündschaltung mit einem daran angeschlossenen Elektro­ zünder unter Laborbedingungen kostengünstig möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merk­ malen und eine elektrische Schaltung mit den in Anspruch 10 genannten Merkma­ len gelöst. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß mit einem Simulationswi­ derstand mit annähernd gleichem Widerstandswert das Auslöseverhalten eines Crashdetektors simulierbar ist. Hierbei können Simulationswiderstände verwendet werden, die die von der Zündschaltung abgegebene Energie in Wärme umwandeln ohne daß der Simulationswiderstand dabei zerstört wird. Der Simulationswiderstand kann zusätzlich mit einer Kühlmöglichkeit versehen sein, um die Verlustwärme an dem Simulationswiderstand geeignet abzuführen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei dem Test einer Zündschaltung eines Crashdetektors keine Explosionsgefahr besteht, und daß der Test aufgrund des verwendeten Simulationswiderstands reproduzier­ bar und kostengünstig durchgeführt werden kann. Hiermit können die sicher­ heitstechnischen Vorschriften für einen Crashdetektor-Test leicht erfüllt werden. Außerdem können für den Test vorgegebene Zündkriterien eines Elektrozünders zugrundegelegt werden, so daß eine eindeutige Schnittstelle zwischen den Herstel­ lern von Elektrozündern und den Herstellern von Crashdetektoren geschaffen wer­ den kann. Erfüllt eine Zündschaltung bei einem Test mit einem Simulationswider­ stand die vorgegebenen Zündkriterien eines Elektrozünders, so kann davon ausge­ gangen werden, daß die Zündschaltung auch einen echten Elektrozünder im Ernstfall zuverlässig zündet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß ein Zündkriterium aus der elektrischen Energie bestimmt wird, die in einer bestimmten Zeit in den Simulationswiderstand umgesetzt wird. Dieses Zündkriterium wird als sogenanntes "Energie-Zündkriterium" bezeich­ net. Bei Erfüllung dieses Kriteriums gilt es als wahrscheinlich, daß ein Elektrozünder tatsächlich zündet, ohne daß allerdings eine genauere Aussage getroffen werden kann. Durch Vergleich zwischen dem Produkt aus Spannung und Strom an dem Simulationswiderstand und dem Energie-Zündkriterium kann ein physikalischer Zündzeitpunkt ermittelt werden, an dem das Energie-Zündkriterium gerade erfüllt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Leistung an dem Widerstand nur aus dem Spannungs- bzw. Stromverlauf unter Kenntnis des Widerstandswertes des Simulationswiderstands zu ermitteln.

Ein weiteres bevorzugtes Zündkriterium besteht darin, daß ein Mindeststrom be­ stimmt wird, der über eine bestimmte Zeit durch den Simulationswiderstand fließt. Dieses Zündkriterium wird als "Strom-Zündkriterium" bezeichnet. Das Strom- Zündkriterium spezifiziert in der Regel, unter welchen Bedingungen ein Elektrozün­ der zuverlässig zündet. Durch einen Vergleich zwischen dem Spannungs- und/oder Stromverlauf und dem Strom-Zündkriterium kann somit ein spezifizierter Zündzeit­ punkt ermittelt werden, der bei Verwendung eines Simulationswiderstandes eine Aussage darüber zu läßt, ob und wann ein echter Elektrozünder gezündet hätte.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Span­ nungs- und/oder Stromverlauf abgetastet und in Abhängigkeit von der Zeit in einem Speicher abgelegt wird. Der genaue Spannungs- und/oder Stromverlauf an dem Simulationswiderstand kann hierdurch nach dem Test mit einem PC ausgelesen, betrachtet und weiterverarbeitet werden. Zweckmäßigerweise ist hierzu vorgese­ hen, daß der Spannungs- und/oder Stromverlauf nach einem Test auf einem Bild­ schirm zusammen mit den ermittelten Zündzeitpunkten angezeigt wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die ermittel­ ten Zündzeitpunkte in Echtzeit durch aufleuchtende Leuchtdioden angezeigt wer­ den, und daß die zeitliche Abfolge durch eine Hochgeschwindigkeitskamera erfaßt wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, ist eine elektrische Schaltung mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 10. Erfindungsgemäß besteht diese Schaltung aus einem Mikrocomputer mit mindestens einem daran angeschlossenen AD-Wandler, wobei mit dem minde­ stens einen AD-Wandler der Spannungs- und/oder Stromverlauf an einem an einer Zündschaltung angeschlossenen Elektrozünder und/oder einem an einer Zünd­ schaltung angeschlossenen Simulationswiderstand erfaßbar und in den Mikropro­ zessor einlesbar ist, und einen digitalen Speicher, in dem eingelesene Werte des AD-Wandlers und/oder vorgegebene Zündkriterien eines Elektrozünders abspei­ cherbar sind.

Eine derartige Schaltung kann vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 verwendet werden. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht allerdings auch darin, daß mit dieser Schaltung ohne weiteren Aufwand auch ein echter Elektrozünder getestet werden kann. Insbesondere ist es somit möglich, eine erste Testreihe mit zerstörungsfreien Simulationswiderständen durchzuführen. Sobald diese Testreihe zufriedenstellend abgeschlossen und die Zündschaltung entsprechend optimiert ist, kann in einem anschließenden Test eine Zuverlässigkeitsüberprüfung der getesteten Zündschaltung an einem echten Elek­ trozünder erfolgen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß verschiedene Typen eines Simulationswiderstands über einen ersten Wahlschalter vorwählbar sind. Hierdurch ist ein schnelles Wechseln zwischen verschiedenen Simulationswider­ ständen möglich. Zweckmäßigerweise wird die Stellung des Wahlschalters von dem Mikrocomputer erfaßt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die verschiedenen Zünd­ kriterien der Elektrozünder automatisch in Abhängigkeit von der erfaßten Stellung des Wahlschalters einzustellen. Vorzugsweise ist an dem Wahlschalter außerdem ein gesonderter Eingang vorgesehen, an dem ein Elektrozünder von außen an­ schließbar ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zweiter Wahlschalter vorgesehen, der zwischen einer DC-Zündung und einer AC-Zündung umschaltbar ist. Hierdurch ist es möglich, daß verschiedene Zünd-Betriebsarten unter reprodu­ zierbaren Bedingungen getestet werden können.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei AD-Wandler und/oder "Sample and Hold"-Stufen vorgesehen, die das Spannungspotential an jeweils ei­ nem der beiden Anschlüsse des Simulationswiderstands oder des Elektrozünders erfassen. Insbesondere bei längeren Zuleitungen zur Zündschaltung ist die Ver­ wendung von zwei getrennten AD-Wandlern vorteilhaft, da hierdurch Potential­ schwankungen gegenüber einer gemeinsamen Masseleitung ausgeglichen werden können. Außerdem kann auf diese Weise die Abtastung der beiden Potentiale an dem Simulationswiderstand bzw. an dem Elektrozünder zum exakt gleichen Zeit­ punkt erfolgen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Mikro­ prozessor ein Signalprozessor ist. Hiermit eignet sich die erfindungsgemäße elektri­ sche Schaltung besonders auch zur Erfassung schneller Zündvorgänge an einem echten Elektrozünder. Insbesondere kann auch der Einfluß von EMV-Pulsen auf einen Elektrozünder untersucht werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Mikro­ computer ein Mikrocontroller mit integriertem AD-Wandler ist, so daß der Mikro­ computer kostengünstig realisiert werden kann.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß mehrere Zündpillensimulatoren parallel eingesetzt und durch die Crashsensorvorrichtung gleichzeitig aktiviert werden. Hiermit läßt sich der zeitliche Ablauf des gesamten Airbag/Gurtstrammersystems überprüfen, und zwar insbesondere die Zündzeitpunk­ te der verschiedenen Zündpillen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Zündpille,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Gasgenerator und

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer Zündschaltung.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung. Kern­ stück der Testvorrichtung 22 ist ein Mikrocomputer 1, an den zwei AD-Wandler 2, 3 angeschlossen sind. Mit den beiden AD-Wandlern kann jeweils die Spannung an den Anschlußpunkten 9, 10 gegenüber einer Bezugsmasse digital gemessen wer­ den. Der Anschlußpunkt 9 ist mit einem Wahlschalter 7 verbunden, der eine Um­ schaltung zwischen mehreren Simulationswiderständen 4, 5 erlaubt. Außerdem besitzt der Wahlschalter 7 auch eine Schaltstellung 21, in der eine Messung an den Anschlußklemmen 6 erfolgt, wobei die Anschlußklemmen 6 zum Anschließen eines externen Simulationswiderstandes oder eines echten Elektrozünders dienen. Die Stellung des Wahlschalters 7 kann über den Eingangsport 8 von dem Mikrocompu­ ter 1 erfaßt werden.

Über den Wahlschalter 14 wird außerdem dem Mikrocomputer 1 die Information mitgeteilt, ob es sich um eine DC-Zündung oder eine AC-Zündung handelt.

Zum Testen einer Zündschaltung werden die Anschlüsse, an denen normalerweise ein Elektrozünder angeschlossen ist, mit den Anschlußpunkten 9, 10 verbunden. Das Beispiel einer entsprechenden Zündschaltung ist dabei in Fig. 4 erläutert. Über den Wahlschalter 7 wird sodann ein geeigneter Simulationswiderstand 4, 5 ausge­ wählt, der annähernd den gleichen Widerstandswert wie der normalerweise vorge­ sehene Elektrozünder aufweist. Alternativ kann der Wahlschalter 7 auch in die Schaltstellung 21 gebracht werden, um an die Anschlußklemmen 6 einen echten Elektrozünder anzuschließen. Über einen Startschalter 11 wird sodann der Mikro­ computer 1 initialisiert und der Test gestartet. Dabei wird die an die Anschlußpunkte 9, 10 angeschlossene Zündschaltung ausgelöst. Außerdem ist eine Synchronisie­ rungsleitung 12 vorgesehen, über die mehrere Mikrocomputer zum parallelen Te­ sten mehrerer Simulationswiderstände synchronisiert werden können. An die PC- Schnittstelle 13 ist ein PC angeschlossen, an den die in dem Mikrocomputer erfaß­ ten und gespeicherten Daten übertragen und gegebenenfalls auf einem Bildschirm dargestellt werden können.

Sobald der Test über den Startschalter 11 gestartet wird, wird die an den Anschluß­ punkten 9, 10 angeschlossene Zündschaltung ausgelöst und die darin gespeicherte Energie an dem angeschlossenen Simulationswiderstand 4, 5 bzw. an dem ange­ schlossenen Elektrozünder 6 entladen. Der dabei entstehende Spannungsverlauf wird durch die AD-Wandler 2, 3 in digitaler Form in den Mikrocomputer eingelesen und mit mehreren vorgegebenen Zündkriterien eines echten Elektrozünders vergli­ chen. In Abhängigkeit dieses Vergleichs erfolgt eine Anzeige an den Leuchtdioden 15-20.

Die Leuchtdioden 15, 16, 17 zeigen bestimmte Zustände des Mikrocomputers 1 an, während die Leuchtdioden 18, 19, 20 die Erfüllung bestimmter Zündkriterien anzei­ gen. Dementsprechend zeigt die Leuchtdiode 15 einen Fehler im Mikrocomputer, die Leuchtdiode 16 den Bereitstellungszustand des Mikrocomputers für einen Test, und die Leuchtdiode 17 den Start einer Testaufzeichnung an.

Die Leuchtdiode 18 beginnt zu leuchten, sobald aufgrund des eingelesenen Span­ nungsverlaufs eine Spezifikation überschritten wurde, die ein Zünden des entspre­ chenden Elektrozünders ausschließt. Die Leuchtdiode 19 spricht dagegen an, wenn das sogenannte "Energie-Kriterium" erfüllt ist. Dagegen leuchtet die Leuchtdiode 20 erst, wenn eine Spezifikation erfüllt ist, die den entsprechenden Elektrozünder si­ cher zum Zünden gebracht hätte.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Zündpille 32. In der Zündpille 32 ist ein Elek­ trozünder 30 mit einem pyrotechnischen Treibsatz 31 gekapselt. In einem konven­ tionellen Testlabor ist es nicht erlaubt, eine derartige Zündpille zu testen, da bei Zünden des Elektrozünders 30 die umgebende Kapselung gesprengt wird und Feu­ er austritt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen herkömmlichen Gasgenerator 40. In den Gasgenerator 40 ist die Zündpille 32 eingeschraubt. Außerdem ist in dem Gasgene­ rator 40 ein Treibmittel 41 eingebracht, das beim Zünden der Zündpille 32 zu Gas verbrennt, aus den Öffnungen 42, 43 entweicht und eine entsprechend angeschlos­ sene Sicherheitsvorrichtung aktiviert. Ein derartiger Gasgenerator kann auch in herkömmlichen Testlabors eingesetzt werden, allerdings muß in diesem Fall für jeden Test ein neuer Gasgenerator vorgesehen sein, was zu hohen Testkosten führt.

Fig. 4 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Auslösevorrichtung 50, die eine Crashsensor­ vorrichtung 62 und eine Zündschaltung 63 umfaßt. Zum Testen einer derartigen Auslösevorrichtung werden die Anschlüsse 59, 60 mit den Anschlußpunkten 9, 10 der Testvorrichtung gemäß Fig. 1 verbunden. Die Crashsensorvorrichtung 62 be­ steht beispielsweise aus einem Crashsensor 51 mit einem Beschleunigungssensor 61 und einem Aktivierungssensor 52. Ein Aufprall wird aufgrund verschiedener Auswertekriterien durch die Sensoren 51, 52 erkannt, woraufhin die Schalter 57, 58 geschlossen werden. Daraufhin kann sich die in dem Kondensator 56 gespeicherte Energie über das an die Anschlüsse 59, 60 angeschlossene Testobjekt entladen. Der Kondensator 56 wird dabei im Normalbetrieb von einer Batterie 53 aufgeladen, wobei eine Ladeeinrichtung 54 den Kondensator 56 in periodischen Abständen über die Diode 55 mit Spannungsimpulsen versorgt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Testen einer Auslösevorrichtung für einen durch einen Elek­ trozünder zündbaren Gasgenerator,
wobei die Auslösevorrichtung eine Zündschaltung und eine die Zündschal­ tung aktivierende Crashsensorvorrichtung umfaßt und wobei die Zündschal­ tung eine vordefinierte Zündenergie an den Elektrozünder zum Zünden des Gasgenerators liefert, sobald die Zündschaltung durch die Crashsensorvor­ richtung aktiviert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Ausgang der Zündschaltung ein Simulationswiderstand ange­ schlossen wird, der einen dem Elektrozünder entsprechenden Widerstands­ wert aufweist, und
daß der Spannungs- und/oder Stromverlauf an dem Testwiderstand durch eine Testvorrichtung ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs- und/oder Stromverlauf mit mindestens einem vorgegebenen Zündkriterium eines Elektrozünders verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zündkriterium aus der elektrischen Energie bestimmt wird, die in einer bestimmten Zeit in dem Simulationswiderstand umgesetzt wird (Energie-Zündkriterium).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Ver­ gleich zwischen dem Spannungs- und/oder Stromverlauf und dem Energie- Zündkriterium ein physikalischer Zündzeitpunkt ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zündkriterium aus einem Mindeststrom bestimmt wird, der über eine be­ stimmte Zeit durch den Simulationswiderstand fließt (Strom-Zündkriterium).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Ver­ gleich zwischen dem Spannungs- und/oder Stromverlauf und dem Strom- Zündkriterium ein spezifizierter Zündzeitpunkt ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs- und/oder Stromverlauf abgetastet und in Abhängigkeit von der Zeit in einem Speicher abgelegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs- und/oder Stromverlauf nach einem Test auf einem Bild­ schirm zusammen mit ermittelten Zündzeitpunkten angezeigt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Zündzeitpunkte in Echtzeit durch aufleuchtende Leuchtdioden angezeigt werden und daß die zeitliche Abfolge durch eine Hochgeschwin­ digkeitskamera erfaßt wird.

10. Elektrische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Simulationswiderstand, der einen dem Elektrozünder entspre­ chenden Widerstandswert aufweist, und mit einer Testvorrichtung, die den Spannungs- und/oder Stromverlauf des Simulationswiderstandes auswertet.

11. Elektrische Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testvorrichtung einen Mikrocomputer um­ faßt, mit mindestens einem daran angeschlossenen AD-Wandler, wobei mit dem mindestens einen AD-Wandler der Spannungs- und/oder Stromverlauf an dem an der Zündschaltung angeschlossenen Elektrozünder und/oder an dem an der Zündschaltung angeschlossenen Simulationswiderstand erfaß­ bar und in den Mikrocomputer ein lesbar ist, und daß die Testvorrichtung ei­ nen digitalen Speicher umfaßt, in dem eingelesene Werte des AD-Wandlers und/oder vorgegebene Zündkriterien eines Elektrozünders abspeicherbar sind.

12. Elektrische Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ver­ schiedene Typen eines Simulationswiderstands über einen ersten Wahl­ schalter vorwählbar sind.

13. Elektrische Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wahlschalter einen Eingang aufweist, an dem ein Elektrozünder an­ schließbar ist.

14. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zweiter Wahlschalter vorgesehen ist, der zwischen ei­ ner Gleichstromzündung (DC-Zündung) und einer Wechselstromzündung (AC-Zündung) umschaltbar ist.

15. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei AD-Wandler vorgesehen sind, die das Spannungs­ potential an jeweils einem der beiden Anschlüsse des Simulationswider­ stands erfassen.