DE4409019A1 - Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag eines Fahrzeuges - Google Patents
Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag eines FahrzeugesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündschaltung für
einen Zünder in einem Airbag eines Fahrzeuges und
insbesondere eine Zündschaltung für einen Zünder, welche die
dem Zünder zugeführte Energie verstärken kann.
In jüngerer Zeit enthalten Fahrzeuge im allgemeinen
Airbagsysteme zum Schützen von Fahrer und Beifahrer. In dem
Airbagsystem wird ein Zünder gezündet durch einen Strom, der
zugeführt wird von einer Batterie, wenn eine Kollision durch
den Sensor erfaßt wird, der hinter dem Scheinwerfer des
Fahrzeuges angebracht ist. Gasförmiger Stickstoff wird durch
den Zünder erzeugt, und ein Airbag, welcher in dem Lenkrad
des Fahrzeuges installiert ist, wird schnell aufgeblasen.
Da der Airbag ohne Ausfall funktionieren muß, wenn eine
Kollision erfaßt wird, ist es empfehlenswert, daß ein
Airbagsystem einen Aushilfskondensator zum Speichern von
genügend Energie, um den Zünder zu zünden, falls die
Batteriespannung ausfallen sollte, enthält.
Es ist jedoch erforderlich, daß ein Strom oberhalb eines
Schwellpegels kontinuierlich über eine vorbestimmte
Schwellperiode zugeführt wird. Deshalb muß die in dem
Aushilfskondensator (im weiteren als der Kondensator
bezeichnet) gespeicherte Energie einen Schwellbetrag
übertreffen. Es ist deshalb erforderlich, daß die Kapazität
des Kondensators größer ist oder die an den Kondensator
angelegte Spannung höher ist.
Jedoch ist mehr Platz erforderlich zum Anbringen eines
großen Kondensators an dem Fahrzeug, oder ein DC-DC
Konverter zum Erhöhen der Batteriespannung (im weiteren als
der Konverter bezeichnet) ist erforderlich.
Das hinzufügen eines Konverters zum Airbagsystem jedoch
macht das System teuer, da der Konverter teuer ist, und das
durch den Konverter erzeugte Rauschen beeinflußt andere
elektronische Schaltungen.
Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag in einem
Fahrzeug zu schaffen, welche in der Lage ist, genügend
Energie zum Zünden des Zünders zuzuführen, und welche nicht
einen Konverter oder einen Kondensator mit großer Kapazität
benutzt.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst nach Anspruch
1 durch eine Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag
in einem Fahrzeug mit einer Batterie; einem ersten
Kondensator, welcher durch die Batterie geladen wird; einem
zweiten Kondensator, welcher mit dem ersten Kondensator
verbunden ist und durch die Batterie geladen wird; einer
Zündeinrichtung, welche den ersten Kondensator und den
zweiten Kondensator in Reihe verbindet und die in dem ersten
und zweiten Kondensator geladene elektrische Energie dem
Zünder zuführt, wenn eine Kollision des Fahrzeuges erfaßt
wird.
Nach einem weiteren Aspekt der Zündung nach Anspruch 3 ist
eine Zündschaltung geschaffen für einen Zünder in einem
Airbag in einem Fahrzeug mit einem DC-DC Konverter zum
Erhöhen der Spannung von einer Batterie, wobei die negative
Elektrode davon auf Masse liegt; einem ersten Kondensator,
dessen positive Elektrode angelegt ist an einen positive
Elektrode des DC-DC Wandlers, und dessen negative Elektrode
geerdet ist; einem zweiten Kondensator, dessen positive
Elektrode angelegt ist an die positive Elektrode des DC-DC
Konverters über einen Positivseiten-
Strombegrenzungswiderstand und deren negative Elektrode auf
Masse gelegt ist über einen Negativseiten-
Strombegrenzungswiderstand; einem Zünder, dessen einer
Anschluß angelegt ist an eine positive Elektrode des DC-DC
Wandlers über einen Sensor, der sich mechanisch schließt,
wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer
Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten
Kondensators; einem Unterschalter, welcher den anderen
Anschluß des Zünders mit Masse verbindet über eine
Negativspannung-Schutzdiode, wenn sich der Unterschalter
schließt; einem Hauptschalter, welcher die positive
Elektrode des zweiten Kondensator mit Masse verbindet, wenn
sich der Hauptschalter schließt; und einer Steuerschaltung,
welche veranlaßt, daß sich der Unterschalter schließt, wenn
die Steuerschaltung eine Kollision erfaßt, und daß sich der
Hauptschalter schließt, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne
verstrichen ist, nachdem der Unterschalter geschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung wird klarer erscheinen aus der
folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die
begleitende Zeichnung.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform nach
der ersten Erfindung;
Fig. 2a bis 2c Äquivalentschaltungsdiagramme zum Erklären
des Betriebsmodus der Ausführungsform nach der ersten
Erfindung;
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform nach
der zweiten Erfindung; und
Fig. 4 das Zeitablaufdiagramm der Ausführungsform nach der
zweiten Erfindung.
Fig. 1 ist ein Entscheidungsdiagramm der ersten
Ausführungsform einer Zündschaltung eines Zünders in einem
Airbag für ein Fahrzeug gemäß der ersten Erfindung, und eine
Batterie 11 wird geladen durch einen Wechselstromgenerator
(nicht gezeigt), der durch einen Motor (nicht gezeigt)
angetrieben wird. Es sei bemerkt, daß eine negative
Elektrode 11N auf Masse gelegt ist an die Karosserie des
Fahrzeugs.
Eine positive Elektrode 12P des ersten Kondensators 12 ist
verbunden mit einer positiven Elektrode 11P der Batterie 11,
und eine negative Elektrode 12N ist auf Masse gelegt.
Eine positive Elektrode 13P des zweiten Kondensators 13 ist
verbunden mit einer positiven Elektrode 11P der Batterie 11
über einen Positivseiten-Strombegrenzungswiderstand 14, und
eine negative Elektrode 13N ist auf Masse gelegt über einen
Negativseiten-Strombegrenzungswiderstand 15.
Ein Anschluß 16P des Zünders 16 ist verbunden mit der
positiven Elektrode 11P der Batterie 11 über einen Sensor
17, und ein weiterer Anschluß 16N ist verbunden mit der
negativen Elektrode 13N des zweiten Kondensators 13. Es sei
bemerkt, daß der Sensor ein mechanischer Schalter ist,
welcher durch eine Kollision geschlossen wird und verhindert
daß sich der Airbag ausdehnt, falls die Steuerschaltung 10
eine Fehlfunktion hat.
Zwischen dem Anschluß 16N des Zünders 16 und der positiven
Elektrode 13P des zweiten Kondensators 13 ist eine Diode 18
angeordnet, und ihre Anode ist verbunden mit dem Anschluß
16N des Zünders 16, und ihre Kathode ist verbunden mit der
positiven Elektrode 13P des zweiten Kondensators 13.
Ein NPN Typ Transistor 19 dient als ein Schalter zum Erden
der positiven Elektrode 13P des zweiten Kondensators 13. Der
Kollektor 19C des Transistors ist verbunden mit der
positiven Elektrode 13P des zweiten Kondensators, der
Emitter 13E ist auf Masse gelegt, und die Basis 19B ist
verbunden mit der Steuerschaltung 10.
Die Steuerschaltung 10 ist beispielsweise als ein
Mikrocomputersystem aufgebaut und führt eine Vorspannung zu,
um den NPN-Typ Transistor 19 aktiv zu machen.
Fig. 2a bis 2c sind Äquivalentschaltungsdiagramme zum
Erklären des Betriebsmodus der ersten Erfindung. Fig. 2a
zeigt den Fall, wenn sowohl der erste Kondensator 12 als
auch der zweite Kondensator 13 normal sind, Fig. 2b zeigt
den Teil, wenn der zweite Kondensator 13 als offen ausfällt,
und Fig. 2c zeigt den Fall, wenn der erste Kondensator 12
als offen ausfällt. Es sei bemerkt, daß gepunktete Linien
einen ausgefallenen Kondensator zeigen.
Im Fall, daß sowohl der erste Kondensator 12 als auch der
zweite Kondensator 13 normal sind, sind der erste
Kondensator 12 und der zweite Kondensator 13 in Reihe
verbunden, wenn sowohl der Sensor 17 geschlossen ist als
auch der NPN-Typ Transistor 19 aktiviert ist, und etwa das
Doppelte der Spannung der Batterie wird an den Zünder 16
zugeführt.
Im Fall daß der zweite Kondensator 13 als offen ausfällt,
wird eine Bypass-Schaltung gebildet durch die Diode 18, und
die in dem ersten Kondensator 12 gespeicherte Energie wird
an den Zünder 16 zugeführt.
In dem Fall, daß der erste Kondensator 12 als offen
ausfällt, wird die in dem zweiten Kondensator 13
gespeicherte Energie an den Zünder 16 zugeführt.
Es sei bemerkt, daß es klar ist daß die Spannung zugeführt
werden kann an den Zünder 16, wenn der erste Kondensator 12
oder der zweite Kondensator 13 mit Kurzschluß ausfällt.
Nach der ersten Erfindung ist es deshalb möglich,
ausreichend Energie an den Zünder zuzuführen, ohne daß der
Konverter, welcher Rauschen erzeugt, vorgesehen ist, und
zwar wenn irgendeiner der zwei Kondensatoren ausfällt.
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer zweiten
Ausführungsform einer Zündschaltung für den Zünder in dem er
in einem Fahrzeug, und die gleichen Bestandteile wie bei der
ersten Ausführungsform gezeigt in Fig. 1, haben dieselben
Bezugszeichen, und nur unterschiedliche Punkte werden
erklärt werden.
D.h. die Batterie 11 ist verbunden mit dem Konverter 30 zum
Erhöhen der Spannung und zuführen von Energie an die
Zündschaltung.
Eine Elektrode 16N des Zünders 16 ist verbunden mit dem
Kollektor 16C des zweiten NPN-Typ Transistors 31 über eine
Negativspannung-Schutzdiode 32.
D.h. die Anode der Diode 32 ist verbunden mit einem Anschluß
16N des Zünders 16, und ihre Kathode ist verbunden mit dem
Kollektor 31C des zweiten NPN-Typ Transistors 31. Der
Emitter des zweiten NPN-Typ Transistor 31 ist auf Masse
gelegt, und seine Basis 31B ist mit der Steuerschaltung 10
verbunden.
Die Steuerschaltung 10 aktiviert den zweiten NPN-Typ
Transitor 31 unmittelbar, nachdem sie eine Kollision erfaßt,
und der NPN-Typ Transistor 19 wird aktiv, nachdem eine
vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist.
Fig. 4 ist das Zeitablaufdiagramm nach der zweiten
Erfindung, bei dem die Abszisse die Zeit und die Ordinate
den Strom durch den Zünder 16 zeigt.
Es sei bemerkt, daß es erforderlich ist, daß ein Strom von
mehr als is während der Zeitspanne ts fließt, um eine Zündung
zu sichern.
Bei der zweiten Erfindung wird die Spanung erhöht durch den
Konverter zum Zuführen von genügend Energie an den ersten
Kondensator 12 und den zweiten Kondensator 13, wenn die
Kapazität des ersten Kondensators 12 und des zweiten
Kondensators 13 relativ klein sind.
In den ersten Kondensator 12 gespeicherte Energie wird an
den Zünder 16 zugeführt wenn der Schalter 17 geschlossen ist
und der zweite NPN-Typ Transistor 31 aktiviert ist, und zwar
unmittelbar nachdem eine Kollision erfaßt ist.
Da der Betrag gespeicherter Energie in den ersten
Kondensator 12 nicht ausreicht zum Zuführen von genug Strom
über eine hinreichende Zeitspanne zum Zünden des Zünders 16,
aktiviert die Steuerschaltung 10 den NPN-Typ Transistor 19
zum Zuführen der in dem zweiten Kondensator 13 gespeicherten
Energie, nachdem die vorbestimmte Zeitspanne t2 gestrichen
ist, nachdem eine Kollision erfaßt ist.
Deshalb wird die in dem zweiten Konverter 13 gespeicherte
Energie hinzugefügt zu in dem ersten Kondensator 12
gespeicherten Energie, und der Zünder 16 sicher gezündet.
Es ist nach der vorliegenden Erfindung deshalb möglich,
hinreichend Energie zuzuführen an den Zünder durch eine
entsprechende Zeitsteuerung der Entladung der zwei
Kondensatoren.
Bei der dritten Erfindung wird je mehr die Batterie abfällt
desto mehr die Periode zwischen der Zeitsteuerung der
Entladung des ersten Kondensators und der Zeitsteuerung der
Entladung des zweiten Kondensators abgesenkt.
Dementsprechend ist es deshalb nach der dritten Erfindung
möglich, die Zündung des Zünders noch sicherer zu machen
durch Steuern der Zeitsteuerung der Entladung des zweiten
Kondensators.
Claims (7)
1. Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag in einem
Fahrzeug mit:
einer Batterie;
einem ersten Kondensator, welcher durch die Batterie geladen wird;
einem zweiten Kondensator, welcher parallel mit dem ersten Kondensator verbunden ist und welcher durch die Batterie geladen wird;
einer Zündeinrichtung, welche den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator in Reihe schaltet und die in dem ersten und zweiten Kondensator gespeicherte Energie an den Zünder zuführt, wenn eine Kollision des Fahrzeuges erfaßt ist.
einer Batterie;
einem ersten Kondensator, welcher durch die Batterie geladen wird;
einem zweiten Kondensator, welcher parallel mit dem ersten Kondensator verbunden ist und welcher durch die Batterie geladen wird;
einer Zündeinrichtung, welche den ersten Kondensator und den zweiten Kondensator in Reihe schaltet und die in dem ersten und zweiten Kondensator gespeicherte Energie an den Zünder zuführt, wenn eine Kollision des Fahrzeuges erfaßt ist.
2. Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag in einem
Fahrzeug mit:
einer Batterie, deren negative Elektrode auf Masse liegt;
einem ersten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie und dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
einem zweiten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie über einen Positivseiten-Strombegrenzungswiderstand und dessen negative Elektrode auf Masse gelegt ist über eine Negativseitenstrom-Begrenzungswiderstand;
einem Zünder, dessen einer Anschluß angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie über einen Sensor, welcher sich mechanisch schließt, wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten Kondensators;
einer Diode, deren Anode angelegt ist an einen weiteren Anschluß des Zünders und deren Kathode angelegt ist an eine positive Elektrode des zweiten Kondensators;
einem Hauptschalter, welcher veranlaßt, daß eine positive Elektrode des zweiten Kondensators mit Masse verbunden ist, wenn sich der Hauptschalter schließt; und
einer Steuerschaltung, welche veranlaßt, daß sich der Hauptschalter schließt, wenn die Steuerschaltung eine Kollision erfaßt.
einer Batterie, deren negative Elektrode auf Masse liegt;
einem ersten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie und dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
einem zweiten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie über einen Positivseiten-Strombegrenzungswiderstand und dessen negative Elektrode auf Masse gelegt ist über eine Negativseitenstrom-Begrenzungswiderstand;
einem Zünder, dessen einer Anschluß angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie über einen Sensor, welcher sich mechanisch schließt, wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten Kondensators;
einer Diode, deren Anode angelegt ist an einen weiteren Anschluß des Zünders und deren Kathode angelegt ist an eine positive Elektrode des zweiten Kondensators;
einem Hauptschalter, welcher veranlaßt, daß eine positive Elektrode des zweiten Kondensators mit Masse verbunden ist, wenn sich der Hauptschalter schließt; und
einer Steuerschaltung, welche veranlaßt, daß sich der Hauptschalter schließt, wenn die Steuerschaltung eine Kollision erfaßt.
3. Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag in einem
Fahrzeug mit:
einem DC-DC Konverter zum Erhöhen der Spannung der Batterie, deren negative Elektrode auf Masse liegt;
einem ersten Kondensator, dessen positive Elektrode an eine positive Elektrode des DC-DC Konverter angelegt ist und dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
einem zweiten Kondensator dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode des DC-DC Konverter über einen Positivseiten-Strombegrenzungswiderstand und dessen negative Elektrode auf Masse gelegt ist über einen Negativseiten-Strombegrenzungswiderstand;
einem Zünder, dessen einer Anschluß mit einer positiven Elektrode des DC-DC Konverters über einen Sensor verbunden ist, welcher sich mechanisch schließt, wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten Kondensators;
einem Unterschalter, welcher verursacht, daß ein Anschluß des Zünders mit Masse verbunden wird über eine Negativspannungs-Schutzdiode, wenn sich der Unterschalter schließt;
einem Hauptschalter, welcher veranlaßt, daß eine positive Elektrode des zweiten Kondensators mit Masse verbunden ist, wenn sich der Hauptschalter schließt; und
einer Steuerschaltung, welche veranlaßt daß sich der Unterschalter schließt, wenn die Steuerschaltung eine Kollision erfaßt, und daß sich der Hauptschalter schließt, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem sich der Unterschalter geschlossen hat.
einem DC-DC Konverter zum Erhöhen der Spannung der Batterie, deren negative Elektrode auf Masse liegt;
einem ersten Kondensator, dessen positive Elektrode an eine positive Elektrode des DC-DC Konverter angelegt ist und dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
einem zweiten Kondensator dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode des DC-DC Konverter über einen Positivseiten-Strombegrenzungswiderstand und dessen negative Elektrode auf Masse gelegt ist über einen Negativseiten-Strombegrenzungswiderstand;
einem Zünder, dessen einer Anschluß mit einer positiven Elektrode des DC-DC Konverters über einen Sensor verbunden ist, welcher sich mechanisch schließt, wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten Kondensators;
einem Unterschalter, welcher verursacht, daß ein Anschluß des Zünders mit Masse verbunden wird über eine Negativspannungs-Schutzdiode, wenn sich der Unterschalter schließt;
einem Hauptschalter, welcher veranlaßt, daß eine positive Elektrode des zweiten Kondensators mit Masse verbunden ist, wenn sich der Hauptschalter schließt; und
einer Steuerschaltung, welche veranlaßt daß sich der Unterschalter schließt, wenn die Steuerschaltung eine Kollision erfaßt, und daß sich der Hauptschalter schließt, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem sich der Unterschalter geschlossen hat.
4. Zündschaltung für einen Zünder in einem Airbag eines
Fahrzeuges nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß je
stärker die Batteriespannung fällt, desto mehr die
vorbestimmt Zeitspanne erniedrigt ist.
5. Verfahren zum Zünden eines Zünders für einen Airbag eines
Kraftfahrzeuges mit den Schritten:
- (1) Speichern elektrischer Energie in einem ersten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie und dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
- (2) Speichern elektrischer Leistung in einem zweiten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode der Batterie über eine Positivseiten- Strombegrenzungswiderstand und dessen negative Elektrode auf Masse liegt über einen Negativseiten- Strombegrenzungswiderstand;
- (3) Zuführen elektrischer Energie an einen Zünder, dessen einer Anschluß angelegt ist an einen positiven Anschluß der Batterie über einen Sensor, der sich mechanisch schließt, wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten Kondensators;
- (4) Blockieren eines elektrischen Stroms, der von dem Zünder an eine positive Elektrode des zweiten Kondensators fließt, durch eine Diode, deren Anode angelegt ist an einen Anschluß des Zünders und deren Kathode angelegt ist an die positive Elektrode des zweiten Kondensators;
- (5) Veranlassen, daß sich die positive Elektrode des zweiten Kondensators mit Masse verbindet, wenn sich ein Hauptschalter schließt; und
- (6) Veranlassen, daß sich der Hauptschalter schließt, wenn eine Steuerschaltung eine Kollision erfaßt.
6. Verfahren zum Zünden eines Zünders für einen Airbag eines
Fahrzeuges mit den Schritten:
- (1) Erhöhen der Spannung einer Batterie durch einen DC-DC Konverter, dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
- (2) Speichern der elektrischen Energie, die von dem DC-DC Konverter zugeführt wird, in einem ersten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode des DC-DC Konverters und dessen negative Elektrode auf Masse liegt;
- (3) Speichern elektrischer Leistung, die von dem DC-DC Konverter zugeführt wird, in einem zweiten Kondensator, dessen positive Elektrode angelegt ist an eine positive Elektrode des DC-DC Konverters über einen Positivseiten- Strombegrenzungswiderstand und dessen negative Elektrode auf Masse liegt über eine Negativseiten- Strombegrenzungswiderstand;
- (4) Zuführen elektrischer Energie an einen Zünder, dessen einer Anschluß angelegt ist an eine positive Elektrode des DC-DC Konverters über einen Sensor, der sich mechanisch schließt, wenn der Sensor eine Kollision erfaßt, und dessen anderer Anschluß angelegt ist an eine negative Elektrode des zweiten Kondensators;
- (5) Veranlassen, daß ein weiterer Anschluß des Zünders mit Masse verbunden ist über eine Negativspannung-Schutzdiode, wenn sich ein Unterschalter schließt;
- (6) Veranlassen, daß eine positive Elektrode des zweiten Kondensators auf Masse liegt, wenn sich ein Hauptschalter schließt;
- (7) Veranlassen, daß sich der Unterschalter schließt, wenn eine Steuerschaltung eine Kollision erfaßt;
- (8) Veranlassen, daß sich der Hauptschalter schließt, wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem sich der Unterschalter geschlossen hat.
7. Verfahren zum Zünden eines Zünders für einen Airbag in
einem Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
je mehr die Batteriespannung erniedrigt ist, desto mehr die
vorbestimmte Zeitspanne erniedrigt wird.
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