DE19731717C1 - Schaltung zum Zünden von zwei Zündeinheiten, insbesondere Airbag-Zündeinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Zünden von zwei Zündeinheiten, insbesondere Airbag-Zündeinheiten, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Moderne Kraftfahrzeuge werden in zunehmendem Maße mit Airbag- Einheiten ausgerüstet, wobei jede Airbag-Einheit eine Zünd­ einheit mit dem zugehörigen, aufblasbarem Sack enthält. Air­ bag-Einheiten werden beispielsweise im Lenkrad, in der Schalttafel vor dem Beifahrer, in den Verkleidungen der Türen, im Holmbereich seitlich des Kopfes usw. vorgesehen. Dabei sollen die einzelnen Airbag-Einheiten durchaus nicht immer alle gleichzeitig ausgelöst bzw. gezündet werden, son­ dern individuell in Abhängigkeit von Sensorsignalen, deren Auswertung die Notwendigkeit der Auslösung der einzelnen Air­ bag-Einheiten ergibt. Die Auslösung der Airbag-Einheiten bzw. von deren Zündeinheiten wird mittels eines Steuergerätes ge­ steuert, das einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichern aufweist und von den Sensoren kommende Eingangssignale in Ausgangssignale zur Auslösung der Zündeinheiten umrechnet.

Bekannt ist (DE 33 26 277 C2), für die Ansteuerung jeder Zündeinheit eine eigene zweipolige Leitung zu verwenden. Über diese zweipolige Leitung erfolgt auch eine individuelle Funk­ tionsüberwachung der jeweiligen Zündeinheit, indem deren Wi­ derstand durch Beaufschlagung mit einer geringen Diagnose­ spannung, die erheblich unter der Spannung eines Auslöseim­ pulses liegt, und Messung des zugehörigen Diagnosestroms be­ stimmt wird.

Aus der DE 195 30 238 A1 ist ein Insassenschutzsystem bekannt, daß den Zündpillenwiderstand mittels eines von einer integrierten Schaltung gelieferten, relativ unpräzisen und kleiner als ein zündimpulsstrom ausgebildeten Prüfstroms ermittelt. Mit Hilfe einer Spannungsmessung eines mit dem Prüfstrom beaufschlagten Präzisionswiderstandes und einer Spannungsmessung an der mit dem Prüfstrom beaufschlagten Zündpille kann der Zündpillenwiderstand ermittelt werden. Die Zündpille wird zum Auslösen über einen steuerbaren Feldeffekttransistor mit einer Energiequelle verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den mit dem Einsatz mehrerer Airbag-Einheiten in einem Fahrzeug verbundenen Ver­ kabelungsaufwand zu vermindern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die erfindungsgemäße Schaltung, die nicht nur für Airbag-Zündeinheiten geeignet ist, sondern für jedwelche Art von elektrisch ausgelösten Zündeinheiten, ermöglicht, über eine zweipolige Leitung zwei Zündeinheiten unabhängig voneinander anzusteuern bzw. auszulösen.

Die Unteransprüche 2 bis 5 sind auf vorteilhafte Ausführungs­ formen der erfindungsgemäßen Schaltung gerichtet, wobei mit den Merkmalen der Ansprüche 4 bzw. 5 erreicht wird, daß die je nach Polarität der Zündimpulse unabhängig voneinander zündbaren Zündeinheiten durch Widerstandsmessung bei Beauf­ schlagung mit niedriger Diagnosespannung, oder bevorzugt mit niedrigem Diagenosestrom, hinsichtlich ihrer Funktion über­ prüft werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Blockschaltbildes beispielsweise und mit wei­ teren Einzelheiten erläutert.

Gemäß Fig. 1 weist ein Steuergerät 2, das in an sich bekann­ ter Weise einen Mikroprozessor mit zugehöriger Speicherein­ richtung (ROM-Speicher und RAM-Speicher) enthält, Eingänge 4, Ausgänge 6 und 8 sowie einen Anschluß an eine Stromversorgung U_B auf, in der beispielsweise ein Betriebs- bzw. Zündschalter 10 liegt. Von dem Steuergerät 2 aus werden zwei Zündeinheiten 12 und 14 gesteuert, die jeweils in Reihe mit einem selbst­ leitenden DMOS-FET (depletion metal oxid semiconductor field effect transistor) 16 und 18 parallel an den Ausgängen 6 und 8 liegen.

Genauer ist der Ausgang 6 mit der Drain-Elektrode D des DMOS- FETs 18, mit der Gate-Elektrode G des DMOS-FETs 16 und über die Zündeinheit 12 mit der Source-Elektrode S und der Substrat- bzw. Bulk-Elektrode B des DMOS-FETs 16 verbunden.

Der Ausgang 8 des Steuergeräts 2 ist mit der Gate-Elektrode G des DMOS-FETs 18 und der Drain-Elektrode D des DMOS-FETs 16 sowie über die Zündeinheit 14 mit der Source-Elektrode 5 und der Bulk-Elektrode B des DMOS-FETs 18 verbunden.

In der beschriebenen Schaltung wirken die DMOS-FETs bei höhe­ ren Spannungen in gewisser Weise wie gegensinnige Dioden, die gepunktet eingezeichnet sind.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Liegt an den Ausgängen 6 und 8 eine hohe Spannung (Zündspannung) mit Stromflußrichtung von 6 nach 8, so führt dies zu einem hohen Stromfluß durch die Zündeinheit 12 und den DMOS-FET 16, so daß die Zündeinheit 12 zündet. Die Abfallspannung über die Zündeinheit 12 steuert den DMOS-FET 16 zusätzlich, so daß dieser niederohmiger wird. Der DMOS-FET 18 dagegen ist bei dieser Polarität hochohmig, so daß die Zündeinheit 14 nur von einem geringen Strom durchflossen ist, der zum Zünden nicht ausreicht.

Weist der zwischen den Ausgängen 6 und 8 liegende Zündimpuls umgekehrte Polarität auf, so wird die Zündeinheit 14 infolge des dann in Stromflußrichtung gepolten DMOS-FET 18 von einem Strom durchflossen, der zur Auslösung bzw. Zündung der Zünd­ einheit 14 ausreicht. Die Zündeinheit 12 dagegen ist wegen der Hochohmigkeit des DMOS-FETs 16 bei dieser Polarität nur von einem sehr geringen Strom durchflossen, der zum Zünden nicht ausreicht. Auch hier gilt, wie bereits vorstehend be­ züglich der Zündung der Zündeinheit 12 angegeben, daß die an der Zündeinheit 14 abfallende Spannung den DMOS-FET 18 zu­ sätzlich durchschaltet, so daß dieser noch niederohmiger wird.

Das Vorhandensein eines Zündimpulses an den Ausgängen 6 und 8 sowie dessen Polarität hängt von den Signalen ab, die den Eingängen des Steuergerätes 4 von unterschiedlichen, im Fahr­ zeug vorhandenen Beschleunigungssensoren oder weiteren Senso­ ren zugeführt werden.

Im Folgenden wird die Diagnose der Zündeinheiten 12 und 14 erläutert:

In Fig. 2 ist die Schaltung gemäß Fig. 1 in der Testphase, insbesondere bei der Widerstandsmessung der Zündeinheit 12 dargestellt. Hierzu wird ein Diagnosestrom I_mess eingeprägt, der vom Ausgang 6 zum Ausgang 8 fließt. Bei dieser Polarität wird der DMOS-FET 16 niederohmiger, während der Widerstands­ wert des DMOS-FETs 18 etwas ansteigt. Damit läßt sich der Wi­ derstand der Zündeinheit 12 trotz des zusätzlichen Stromflus­ ses durch den DMOS-FET 18 und die Zündeinheit 14 in gewissen Toleranzgrenzen messen. Die hierbei an den Zündeinheiten 12 und 14 auftretenden Spannungsabfälle sind mit DU₁₂ bzw. DU₁₄ unter Angabe der jeweiligen Polaritäten dargestellt.

In Fig. 3 ist die Schaltung bei umgekehrter Stromrichtung des Diagnosestroms I_mess vom Ausgang 8 zum Ausgang 6 darge­ stellt. Bei dieser Stromflußrichtung läßt sich insbesondere der Widerstand der Zündeinheit 14 in gewissen Toleranzberei­ chen bestimmen.

Da, wie vorstehend anhand der Fig. 2 und 3 erläutert, die Stromrichtung des Diagnosestroms von gewisser Bedeutung ist und die Widerstandsmessung der einen oder der anderen Zünd­ einheit 12 bzw. 14 betont, kann aus bei diesen Zyklen mit Diagnosestromumkehrung jeweils gemessenen Widerstandswerten zwischen den Ausgängen 6 und 8 selektiv auf den Zustand der Zündeinheiten 12 und 14 geschlossen werden.

Da bei kleinen zwischen den Ausgängen 6 und 8 fließenden Strömen (Diagnoseströmen) beide DMOS-FETs 16 und 18 infolge ihrer Selbstleitung stromdurchlässig sind, so daß beide Zündeinheiten 12 und 14 von geringen Diagnoseströmen durch­ flossen werden, kann alternativ aus dem effektiven, an den Ausgängen 6 und 8 auftretenden Widerstand auch summarisch auf den Zustand beider Zündeinheiten geschlossen werden. Der Wi­ derstand hat bei funktionstüchtigen Zündeinheiten 12 und 14 einen vorbestimmten Wert. Wenn das Steuergerät 2 feststellt, daß der effektive, an den Ausgängen 6 und 8 liegende Wider­ stand den vorbestimmten Wert hat, so wird dies als einwand­ freie Funktionstüchtigkeit der beiden Zündeinheiten 12 und 14 gewertet. Bei einem Kurzschluß oder einer Leitungsunterbre­ chung in oder an einer Zündeinheit 12 oder 14 ändert sich der Diagnosewiderstand, was ebenso wie bei einer Einzelauswertung zu einer Fehleranzeige des Steuergeräts 2 führt.

Insgesamt wird mit der Erfindung die Möglichkeit geschaffen, zwei Zündeinheiten 12 und 14 über lediglich eine zweipolige Leitung (Ausgänge 6 und 8) durch die Polarität eines Zündim­ pulses unabhängig voneinander zu zünden sowie mit Hilfe klei­ ner Diagnoseströme hinsichtlich ihrer Funktionstüchtigkeit zu überwachen.

Bei der Erfindung werden vorzugsweise kleine Diagnoseströme zur Widerstandsmessung der Zündeinheiten 12 und 14 einge­ prägt, da hierdurch die Steuerbarkeit verbessert ist und un­ erwünschte Auswirkungen auf die Zündeinheiten 12 und 14 noch besser unterdrückt werden können. Es ist aber auch möglich, zum Testen der Zündeinheiten 12 und 14 kleine Diagnosespan­ nungen anzulegen, deren Wert deutlich unterhalb der zum Zün­ den angelegten Zündimpulse liegt.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel werden selbstleitende DMOS-FETs eingesetzt, die jeweils invertiert zueinander mit den Zündeinheiten 12 bzw. 14 in Reihe geschal­ tet sind. Es ist aber auch möglich, DMOS-Transistoren mit Selbstsperrung anstelle der selbstleitenden DMOS-Transistoren 16 und 18 zu verwenden. Bei der Widerstandsmessung tritt hierbei zwar eine geringe, jedoch verkraftbare Verfälschung der Meßwerte durch die Diodenspannungen auf. Es ist auch mög­ lich, normale MOSFETS oder sonstige Bauelemente mit Gleich­ richtercharakteristik, im einfachsten Fall Dioden, zu verwen­ den, die jeweils mit umgekehrter Leitrichtung mit den Zündeinheiten 12 bzw. 14 verbunden sind. Aufgrund der sehr niederohmigen Charakteristik von selbstleitenden DMOS-FETs sind diese jedoch in der Regel bevorzugt, wobei ihre Invers­ diodencharakteristik ausgenutzt wird.

Claims (5)

1. Schaltung zum Zünden von zwei Zündeinheiten (12, 14), insbesondere Airbag-Zündeinheiten, enthaltend ein Steuergerät (2), das zur Zündung wenigstens einer Zündeinheit zwischen zwei mit der Zündeinheit verbundenen Ausgängen (6, 8) einen Zündimpuls erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergerät (2) derart aufgebaut ist, daß in Abhän­ gigkeit von seinen Eingängen (4) zugeführten Signalen die Zündimpulse mit unterschiedlichen Polaritäten erzeugbar sind, und
daß die beiden Zündeinheiten (12, 14) über je ein Bauelement (16, 18), das bei einem Zündimpuls Gleichrichtercharakteri­ stik zeigt, parallel mit den Ausgängen (6, 8) des Steuergerä­ tes verbunden sind,
wobei die beiden Bauelemente (16, 18), die bei einem Zündim­ puls Gleichrichtercharakteristik zeigen, gegensinnig geschal­ tet sind, so daß je nach Polarität des Zündimpulses die eine oder die andere Zündeinheit zündet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (16, 18) MOSFETs, insbesondere DMOS-FETs, sind.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ausgang (6) des Steuergerätes (2) mit der Drain- Elektrode des zweiten DMOS-FETs (18), mit der Gate-Elektrode des ersten DMOS-FETs (16) und über die erste Zündeinheit (12) mit der Source-Elektrode und der Bulk-Elektrode des ersten DMOS-FETs (16) verbunden ist, und der andere Ausgang (8) des Steuergeräts (2) mit der Gate-Elektrode des zweiten DMOS-FETs (18), mit der Drain-Elektrode des ersten DMOS-FETs (16) sowie über die zweite Zündeinheit (14) mit der Source-Elektrode und der Bulk-Elektrode des zweiten DMOS-FETs (18) verbunden ist.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Testen der Zündeinheiten (12, 14) ein im Vergleich zum Zündimpulsstrom kleiner Diagnosestrom eingeprägt wird.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (16, 18), die bei einem Zündimpuls Gleichrichtercharakteristik zeigen, derart selbstleitend sind, daß eine Diagnosespannung oder ein Diagnosestrom mit im Vergleich zu den Zündimpulsen geringerer Spannung an den Aus­ gängen des Steuergerätes (2) unabhängig von der Polarität zu einem Diagnosestromfluß durch beide Zündeinheiten (12, 14) und die zugehörigen DMOS-FETs (16, 18) führt.