DE29714020U1 - Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch Prüfströme - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch PrüfströmeInfo
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Description
97IC 1296DEG IC-Haus GmbH
Schaltungsanordnung· zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch
Prüfströme
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch Prüfströme gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Zündeinrichtungen werden seit einigen Jahren insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik zum
Insassenschutz bzw. zum Fahrerschutz bei motorisierten Zweirädern eingesetzt. Wird beispielsweise infolge eines
Unfalls an vorbestimmten Stellen des Kraftfahrzeuges ein Impuls ausreichender Stärke auf einen Crash-Sensor
übertragen, wird von einem hierdurch ausgelösten Zündstrom die Zündung der Zündeinrichtung eingeleitet. Daraufhin wird
ein mit der Zündeinrichtung verbundener im wesentlichen luftdichter Sack, Airbag, innerhalb weniger Millisekunden zu
einem Luftpolster aufgeblasen, um die betreffende Person vor etwaigen Folgeschäden des Unfalls zu schützen. Ferner werden
derartige Zündeinrichtungen für pyrotechnische Aktuatoren, wie beispielsweise für Gurtstraffer verwendet.
Um die Zuverlässigkeit der Zündeinrichtung stets zu gewährleisten und ein mögliches Fehlverhalten im
wesentlichen auszuschließen, weisen die Zündeinrichtungen Sicherheitsschaltungen auf, die eine vorzeitige oder
ungewollte Zündung verhindern sollen. Darüberhinaus findet vor und insbesondere auch nach der Inbetriebnahme einer
Zündeinrichtung regelmäßig eine Überprüfung der Zündeinrichtung hinsichtlich deren Funktionstüchtigkeit
statt.
Schaltungsanordnungen, die zur Prüfung einer Zündeinrichtung Prüfströme einsetzen, sind bekannt. Diese
herkömmlichen Schaltungsanordnungen sind mit der zu überprüfenden Zündeinrichtung derart verschaltet, daß der
Prüfstrom zur Prüfung einzelner Bauteile immer über den eigentlichen Zünder fließt. Zwar ist der Prüfstrom kleiner
als der Zündstrom, jedoch kann es bei fehlerbehafteten Bauteilen, insbesondere den Prüfstrom-Quellen oder diesen
zugeordneten Schalteinrichtungen, zu einem ungewollten Einleiten des Zündvorgangs kommen. Beispiele, bei denen eine
ungewollte Zündung bei der Montage oder im Betrieb eingeleitet wurde, sind leider aus der Praxis bekannt. Eine
ungewollte Zündung führt hierbei oftmals zu erheblichen Personenschäden, schlimmstenfalls sogar zu Todesfolgen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Schaltungsanordnung der gattungsbildenden Art
bereitzustellen, mit welcher insbesondere auch im Fehlerfall eines oder mehrerer Bauteile einer solchen Zündeinrichtung
eine höhere Sicherheit gegenüber ungewollten Zündvorgängen gewährleistbar ist.
Die Lösung der Aufgabe ist auf höchst überraschende Weise bereits durch eine Schaltungsanordnung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gegeben. Die Unteransprüche 2 bis 5 betreffen vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Weist die Schaltungsanordnung zum Einspeisen des Prüfstroms wenigstens zwei voneinander unabhängig
einschaltbare Stromquellen oder Schalteinrichtungen auf, kann sichergestellt werden, daß nur während der Prüfung bzw.
Messung des Zündwiderstands der Prüfstrom über diesen geleitet wird, bei der Prüfung weiterer Bauteile der
Zündeinrichtung jedoch überhaupt kein Prüfstrom über den
Zündwiderstand fließt. Ferner kann ein ungewolltes Zünden während des Prüfens nur noch stattfinden, falls zwei Fehler
d.h. in beiden voneinander unabhängig einschaltbaren Stromquellen oder Schalteinrichtungen gleichzeitig
vorliegen. Ist nur eine der Stromquellen oder Schalteinrichtungen fehlerhaft, so wird dies durch die
jeweils andere Schalteinrichtung kompensiert, d.h. beispielsweise ein ungewollter Überstrom durch die
Zündeinrichtung nach Masse oder zu einem anderen Potential
auf der vorzugsweise hochintegrierten Schaltung verhindert.
Um ferner eine definierte Verschiebung des Potentials bei der Überprüfung des Zündwiderstands zu erzeugen, ist das
Einspeisen von Prüfströmen unterschiedlicher Stromstärke vorgesehen.
Ist der Zündeinrichtung beispielsweise eine
Hilfsenergiequelle zugeordnet, die im Bedarfsfall bei einem
Ausfall der Primärenergiequelle zum Bereitstellen des Zündstroms dient, kann mit Hilfe einer Einrichtung zum
Abführen des Zündstroms bei Umgehung des Zündwiderstands im Falle einer fehlerbehafteten Zündeinrichtung, bei welcher
die Zündung nicht zum vorgesehenen Zeitpunkt eingeleitet wird, bei Überschreiten eines vorbestimmten Zeitfensters die
Hilfsenergiequelle entladen werden, ohne dabei die Zündung einzuleiten.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1: Ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Prüfung von
Zündeinrichtungen durch Prüfströme nach dem Stand
der Technik; und
Figur 2 : ein vereinfachtes Ersatzschaltbild durch eine Schaltungsanordnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 2 : ein vereinfachtes Ersatzschaltbild durch eine Schaltungsanordnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den Figuren 1 und 2 ist jeweils eine
Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen als vereinfachtes Ersatzschaltbild dargestellt. Die
Zündeinrichtung umfaßt zwischen zwei in den Figuren als Knoten A und B dargestellten Verbindungseinrichtungen einen
ohmschen Widerstand 1 und eine zu diesem parallel geschaltete Diode 2. Der Widerstand 1 mit einem
Widerstandswert zwischen vorzugsweise ungefähr 1 &OHgr; und 5 &OHgr; dient als Zündwiderstand der Zündeinrichtung. Da die
gattungsbildende Zündeinrichtung im allgemeinen außer dem
ohmschen Zündwiderstand 1 auch, jedoch nicht dargestellte Induktivitäten umfaßt, gewährleistet die Diode 2 ein
Freilaufen von eventuellen Überspannungen, wobei die Diode für einen Stromfluß vom Knoten A in Richtung des Knotens B
in Sperrichtung angeordnet ist.
Dem Widerstand 1 und der Diode 2 sind ein erster elektrischer Schalter 3 über den Knoten A und ein zweiter
mit einer Bezugsmasse verbundener elektrischer Schalter 4 über den Knoten B vor- bzw. nachgeschaltet. Beide Schalter
und 4 umfassen vorzugsweise jeweils wenigstens einen Transistor. Nur wenn beide elektrischen Schalter 3 und 4
geschlossen sind, wird über eine nicht dargestellte Energiequelle die Zündung der Zündeinrichtung eingeleitet.
Der hierfür beispielsweise bei einer Verwendung der Zündeinrichtung im Insassenschutz von der Autobatterie
und/oder einem Kondensator bereitgestellte Zündstrom durchfließt daraufhin den Widerstand 1 vom Knoten A aus in
Richtung des Knotens B.
Ferner umfaßt die Zündeinrichtung als zusätzliche elektrische Energiequelle einen mit der Bezugsmasse
verbundenen Kondensator 5, der über eine in den Figuren als Knoten C dargestellte Verbindungseinrichtung mit dem
elektrischen Schalter 3 verbunden ist. Der Kondensator 5 dient als schnelle und als Ersatzenergiequelle und stellt
auch für den Fall, daß die primäre trägere Energiequelle funktionsuntüchtig oder nicht mehr mit der Zündeinrichtung
verbunden ist, den Zündstrom zur Einleitung der Zündung bereit, wenn beide elektrische Schalter 3 und 4 geschlossen
sind.
Zum Einspeisen des Prüfstroms umfassen die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen zwei
Stromquellen 6 und 7, die über einen den Stromquellen jeweils zugehörigen Schalter 8 bzw. 9 ein- und ausschaltbar
sind. Die Anordnung der Stromquellen ist derart, daß die über den Schalter 8 eingeschaltete Stromquelle 6 mit dem
Knoten C und in Stromrichtung des Prüfstroms mit dem positiven Eingang 10a eines Meßverstärkers sowie, wie
nachfolgend im einzelnen beschrieben, mit dem Widerstand 1 und der Diode 2 elektrisch verbunden ist. Die über den
Schalter 9 eingeschaltete Stromquelle 7 ist mit den gegenüberliegenden Anschlüssen des Widerstands 1 und der
Diode 2 sowie mit negativen Eingang 10c des Meßverstärkers 10 und in Stromrichtung des Prüfstroms mit der Bezugsmasse
elektrisch verbunden.
Vorzugsweise speist die über den Schalter 8
eingeschaltete Stromquelle 6 einen Prüfstrom von ungefähr 2
mA ein. Die zweite über den Schalter 9 eingeschaltete Stromquelle 7 stellt einen zum Prüfstrom der Stromquelle 6
abweichenden Prüfstrom, beispielsweise von ungefähr 3 0 mA
bereit. Aufgrund dieser Stromdifferenz wird eine Art
virtuelle Masse erzeugt, die bei Einschaltung beider Stromquellen 6 und 7 eine definierte Potentialverschiebung
zur Folge hat. Ein während der Prüfung der Zündeinrichtung am Ausgang 10c des Meßverstärkers 10 anliegendes
Ausgangssignal steht zur weiteren Auswertung zur Verfügung.
Zur weiteren Beschreibung wird zunächst nur auf Fig. 1 Bezug genommen. Bei dieser Schaltungsanordnung nach dem
Stand der Technik ist im jeweils eingeschalteten Zustand die Stromquelle 6 in PrüfStromrichtung über den Knoten A mit den
Widerstand 1 elektrisch verbunden. Der Widerstand 1 ist über den Knoten B ebenfalls mit der Stromquelle 7 verbunden.
Für eine Überprüfung bzw. Messung des Zündwiderstands 1 befinden sich die elektrischen Schalter 3 und 4 beide im
geöffneten Zustand, d.h. die Transistoren sind gesperrt. Nachdem die Stromquellen 6 und 7 mittels der jeweils
zugeordneten Schalter 8 bzw. 9 eingeschaltet sind, fließt der eingespeiste Prüfstrom ausgehend von der Stromquelle 6
über den Knoten A durch den Zündwiderstand 1 über den Knoten B hin zur Stromquelle 7. Für eine Überprüfung des
elektrischen Schalters 3 ist nur die Stromquelle 7 eingeschaltet und die Stromquelle 6 ausgeschaltet. Der
elektrische Schalter 3 ist geschlossen und der elektrische Schalter 4 geöffnet. Zur Prüfung des elektrischen Schalters
4 ist dagegen die Stromquelle 6 ein- und die Stromquelle 7
ausgeschaltet, der Schalter 3 geöffnet und der Schalter 4 geschlossen. Infolge der Verschaltung nach dem Stand der
Technik fließt demnach bei jeder dieser Überprüfungen der Prüfstrom in Richtung des Zündstroms über den Zündwiderstand
1.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 ist im jeweils eingeschalteten Zustand die
Stromquelle 6 in PrüfStromrichtung über den Knoten B und die
Stromquelle 7 entgegen der PrüfStromrichtung über den Knoten
A mit den Widerstand 1 elektrisch verbunden.
Bei Messung des Zündwiderstands 1 sind wiederum beide Schalter 3 und 4 geöffnet und beide Stromquellen 6 und 7
über die zugehörigen Schalter 8 bzw. 9 eingeschaltet. Der Prüfstrom fließt ausgehend von der Stromquelle 6 über den
Knoten B durch den Zündwiderstand 1 über den Knoten A hin zur Stromquelle 7. Für eine Überprüfung des Schalters 3 ist
dieser geschlossen und der Schalter 4 geöffnet, wobei nur die Stromquelle 7 eingeschaltet ist. Für eine Prüfung des
Schalters 4, wird zur Einspeisung des Prüfstrom nur die
Stromquelle 6 eingeschaltet, wobei der Schalter 3 geöffnet und der Schalter 4 geschlossen wird. Infolge der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung fließt bei Überprüfung der elektrischen Schalter 3 und 4 über den Zündwiderstand
kein Prüfstrom. Auf diese Weise kann ein einfacher Fehler
nicht zum ungewollten Zünden führen. Nur bei Überprüfung des Zündwiderstands 1 selbst fließt über diesen der Prüfstrom,
und zwar in entgegengesetzter Richtung zum Zündstrom.
Darüberhinaus ist mit der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung sichergestellt, daß im Bedarfsfall ein Pfad zur Entleerung des Kondensators 5 bei Umgehung des
Zündwiderstands zur Verfügung steht.
Dieser Bedarfsfall liegt beispielsweise vor, wenn aufgrund eines fehlerbehafteten Bauteils der Zündeinrichtung
trotz beabsichtigter Zündung, d.h. die Schalter 3 und 4 sind beide geschlossen, das Einleiten der Zündung über einen
vorbestimmten Zeitraum, der vorzugsweise weniger als 20 msec beträgt, ausbleibt. In diesem Fall werden dann die Schalter
3 und 4 geöffnet und dann die Schalter 8 und 9 geschlossen. Der Kondensator 5 kann auf diese Weise über den
bereitgestellten Strompfad bei Umgehung und insbesondere auch unabhängig vom Zündwiderstand 1 entladen werden.
Hierdurch wird ein eigenständiger Entladepfad bereitgestellt, falls die oft als Zündpille ausgebildete
Zündeinrichtung nicht zündet und sichergestellt, daß die im Kondendsator verbleibende Energie keine ungewollte Zündung
mehr auslösen kann. Andernfalls könnte der Airbag noch nach der vorgegebenen Zündzeit aufgehen und es wären
gegebenenfalls zusätzliche Schädigungen zu erwarten.
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen mit Prüfströmen, wobei die Zündeinrichtung einen
Zündwiderstand (1) und wenigstens einen dem Zündwiderstand zugeordneten elektrischen Schalter (3, 4)
zum Freigeben eines Zündstroms aufweist, mit ferner einer Einrichtung (6, 7, 8, 9) zum Einspeisen eines
PrüfStroms, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstrom zur Prüfung des Schalters (3, 4) nicht
über den Zündwiderstand (1) fließt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einspeisung des
Prüfstroms wenigstens zwei voneinander unabhängig einschaltbare Stromquellen (6, 7) umfaßt.
. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Stromquellen (6, 7) zum Einspeisen
von Prüfströmen unterschiedlicher Stromstärken.
. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7, 9; 6, 8) zum Abführen der Zündenergie bei Umgehung des
Zündwiderstands (1).
. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine,
insbesondere nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, einschaltbare Entladungsstrecke (6, 8, 2, 9 und 7) der
elektrischen Energiequelle für den Zündvorgang.
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