DE4413194A1 - Fehlerdiagnosegerät für eine Steuerschaltung einer Fahrzeugpassagier-Schutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fehlerdiagnosegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit dem eine Fahr- Zeugpassagier-Schutzvorrichtung wie ein im Fahrzeug angeordneter Airbag diagnostiziert wird.

Fig. 1 enthält ein Blockschaltbild einer bekannten Steuerschaltung einer Fahrzeugpassagier-Schutzvor­ richtung, die in der japanischen Patent-Offenlegungs­ schrift Nr. HEI/3-238359 offenbart ist. Diese Steuer­ schaltung steuert die Zündung einer Zündkapsel 6, welche einen nicht gezeigten Airbag betätigt. Die Zündkapsel 6 ist ein Beispiel für die Vorrichtung zum Aktivieren der Fahrzeugpassagierrschutzvorrichtung wie den Airbag. In Fig. 1 enthält eine Kollisionser­ fassungsvorrichtung 20 einen ersten Beschleunigungs­ sensor 1, einen zweiten Beschleunigungssensor 2 und eine Kollisionsbeurteilungsschaltung 3. Der erste und der zweite Beschleunigungssensor 1, 2 erfassen die Beschleunigung des Fahrzeugs und die Kollisionsbeur­ teilungsschaltung 3, die durch einen Mikrocomputer dargestellt sein kann, prüft, ob das Fahrzeug kolli­ diert ist. Ein NAND-Glied 4 gibt das invertierte lo­ gische Produkt eines Ausgangssignals a von der Kolli­ sionsbeurteilungsschaltung 3 und des Ausgangssignals von einer Verzögerungsschaltung 9 aus. Ein UND-Glied 7 gibt das logische Produkt eines Ausgangssignals b von der Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 und des Ausgangssignals von der Verzögerungsschaltung 9 aus.

Die Basis eines PNP-Transistors 5 ist mit dem Ausgang des NAND-Glieds 4 verbunden, und die Basis eines NPN- Transistors 8 ist mit dem Ausgang des UND-Glieds 7 verbunden. Eine Leistungsquelle 11, der PNP-Transi­ stor 5, die Zündkapsel 6, der NPN-Transistor 8 und Erdpotential sind in Kaskade geschaltet. Ein nicht gezeigter Kondensator zum Sammeln elektrischer Ladung ist zwischen die Leistungsquelle 8 und den PNP-Tran­ sistor 5 geschaltet.

Im Betrieb erfassen der erste und der zweite Be­ schleunigungssensor 1, 2 die Beschleunigung des Fahr­ zeugs und liefern ein entsprechendes Signal zur Kol­ lisionsbeurteilungsschaltung 3. Die Kollisionsbeur­ teilungsschaltung 3 integriert das Beschleunigungs­ signal vom ersten Beschleunigungssensor 1 und sieht das Ergebnis als einen ersten Integralwert an. Wenn der erste Integralwert einen ersten Schwellenwert überschreitet, bringt die Kollisionsbeurteilungs­ schaltung 3 ihr Ausgangssignal a auf den hohen Pegel. Die Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 integriert auch das Beschleunigungssignal vom zweiten Beschleuni­ gungssensor 2 und sieht das Ergebnis als einen zwei­ ten Integralwert an. Wenn der zweite Integralwert einen zweiten Schwellenwert überschreitet, wird das Ausgangssignal b auf den hohen Pegel gebracht. Wenn die Differenz zwischen dem ersten Integralwert und dem ersten Schwellenwert innerhalb eines vorbestimm­ ten Bereichs ist und wenn die Differenz zwischen dem zweiten Integralwert und dem zweiten Schwellenwert ebenfalls innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, bringt die Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 ihr Aus­ gangssignal c auf den hohen Pegel. Der erste und der zweite Schwellenwert entsprechen den Integralwerten, bei denen der Airbag aufgeblasen werden muß. Die vor­ bestimmten Bereiche sind solche, die frei von den Wirkungen von Störungen sind.

Das Ausgangssignal c wird durch die Verzögerungs­ schaltung 9 um eine bestimmte Zeitspanne verzögert. Wenn das Ausgangssignal a und das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 9 auf dem hohen Pegel sind, bringt das NAND-Glied 4 sein Ausgangssignal auf den niedrigen Pegel, um den PNP-Transistor 5 einzuschal­ ten. Wenn das Ausgangssignal b und das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 9 auf dem hohen Pegel sind, bringt das UND-Glied 7 sein Ausgangssignal auf den hohen Pegel, um den NPN-Transistor 8 einzuschalten. Dies bewirkt, daß der Kondensator seine Energie zur Zündkapsel 6 liefert, um diese zu zünden.

Die Verzögerungsschaltung 9 dient dazu, eine Fehl­ funktion im Falle eines Ausfalls der Kollisionsbeur­ teilungsschaltung 3 zu vermeiden. Das heißt, der Be­ trieb der Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 wird in Intervallen überwacht, die jeweils kürzer als die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 9 sind. Wenn irgendein Betriebsfehler festgestellt wird, wird die Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 zurückgesetzt. Als Folge hiervon werden die Ausgangssignale a bis c auf den niedrigen Pegel gebracht, um eine Zündung der Zündkapsel 6 zu verhindern. Die Überwachungsschaltung ist in Fig. 1 nicht enthalten.

Es werden hohe Zuverlässigkeitsgrade für die Steuer­ schaltung für den Airbag oder andere Fahrzeugpassa­ gier-Schutzvorrichtungen gefordert. Neben der Über­ wachung der Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 enthal­ ten die Versuche, den strengen Zuverlässigkeitsanfor­ derungen zu genügen, verschiedene Maßnahmen, von de­ nen eine in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI/3-16854 offenbart ist. Bei dieser fließen kleine Ströme durch eine Transistoranordnung, während die Spannung an der Zündkapsel überwacht wird. Wenn die Spannung einen vorbestimmten Bereich überschrei­ tet, wird angenommen, daß ein Fehler aufgetreten ist. Der Schaltungsaufbau weist einen Stromfluß-Steuerab­ schnitt und eine Spannungserfassungsschaltung auf. Der Stromfluß-Steuerabschnitt führt kleine Ströme in vorbestimmten Intervallen zu der Transistoranordnung.

Ein Nachteil dieses Standes der Technik besteht dar­ in, daß der Stromfluß-Steuerabschnitt und die Span­ nungserfassungsschaltung, die für die Fehlerdiagnose benötigt werden, die Schaltungsstruktur aufwendiger machen. Die Tatsache, daß der Stromfluß-Steuerab­ schnitt weiterhin eine Strombegrenzungsschaltung be­ nötigt, macht die Schaltungsstruktur noch komplizier­ ter. Zusätzlich besteht die Gefahr, daß der Airbag trotz der dem durch die Transistoren 5 und 8 fließen­ den Strom auferlegten Grenzen unabsichtlich aufgebla­ sen wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten und andere Mängel und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Fehlerdia­ gnosegerät zum Diagnostizieren der Steuerschaltung für eine Fahrzeugpassagier-Schutzvorrichtung wie ei­ nen Airbag zu schaffen, das einfach aufgebaut ist, um die Schaltvorrichtung der Steuerschaltung genau zu bestimmen, wodurch die Möglichkeit, daß der Airbag zufällig aufgeblasen wird, beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Fehlerdiagnosegeräts ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Fehlerdia­ gnosegerät zum Diagnostizieren einer Steuerschaltung vorgesehen, das Signale zum abwechselnden Einschalten der ersten und der zweiten Schaltvorrichtung erzeugt. Das Ausgangspotential der jeweiligen, durch die Aus­ gabe der Signale wirksamen Schaltvorrichtung wird dann mit einem bekannten Ausgangspotential derselben im normalen Betrieb wirksamen Schaltvorrichtung ver­ glichen. Wenn die Differenz zwischen den beiden Po­ tentialen nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt, wird die Steuerschaltung als fehlerhaft beurteilt.

Beim erfindungsgemäßen Gerät werden bei der Fehler­ diagnose die erste und die zweite Schaltvorrichtung abwechselnd betätigt. Da beide Vorrichtungen niemals gleichzeitig leitend sind, besteht keine Möglichkeit, daß der Airbag zufällig aufgeblasen wird. Da kein Bedürfnis für eine Strombegrenzungsschaltung besteht, ist der Schaltungsaufbau vereinfacht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Fehlerdiagnosegeräts zum Diagnostizie­ ren der Steuerschaltung einer Fahr­ zeugpassagier-Schutzvorrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Fehlerdia­ gnosegeräts zum Diagnostizieren einer Steuerschaltung für eine Fahrzeugpas­ sagier-Schutzvorrichtung, das ein be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel der Er­ findung verwendet wird,

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild der in dem Ausführungsbeispiel enthaltenen Diagnosevorrichtung, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm der Schritte beim Betrieb eines die Diagnosevorrichtung bildenden Mikrocomputers.

Fig. 2 enthält ein Blockschaltbild eines Fehlerdia­ gnosegeräts, das als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Diagnose der Steuerschaltung einer Fahrzeugpassagier-Schutzvorrichtung verwendet wird. Die Kollisionserfassungsvorrichtung 20 in Fig. 2 ist wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet. Weiterhin ist eine Diagnosevorrichtung 21 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels für die Diagnosevorrichtung 21 nach Fig. 2. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die Diagnosevorrichtung 21 einen Mikrocomputer 22, einen Analog/Digital-Wandler 23 und Widerstände 24, 25, 26 und 27 auf. Der Mikrocomputer 22 enthält Ausgangsanschlüsse 28 und 29, die jeweils mit Ausgängen a und b der Kollisionserfassungsvor­ richtung 20 verbunden sind, und er wird zur Durchfüh­ rung der Fehlerdiagnose verwendet. Der Analog/Digi­ tal-Wandler 23 wandelt Spannungen an vorbestimmten Meßpunkten A und B aus analogen in digitale Werte um und liefert die digitalen Spannungswerte zum Mikro­ computer 22. Die Widerstände 24 und 25 teilen die Spannung am Punkt A und die Widerstände 26 und 27 teilen die Spannung am Punkt B. Ein Widerstand 12 ist parallel zu der Reihenschaltung aus dem ersten Tran­ sistor 5 und der Zündkapsel 6 geschaltet.

Ein Kleinsignal-Transistor 13 dient zum Betrieb des ersten Transistors 5 (z. B. ein PNP-Transistor); Wi­ derstände 14 und 15 dienen zum Betrieb des Kleinsi­ gnal-Transistors 13; Widerstände 16 und 17 dienen zum Betrieb des ersten Transistors 5; und Widerstände 18 und 19 dienen zum Betrieb des zweiten Transistors 8. Der Kleinsignal-Transistor 13 und die Widerstände 14 bis 17 bilden eine Treiberschaltung für den ersten Transistor 5 und die Widerstände 18 und 19 bilden eine Treiberschaltung für den zweiten Transistor 8. Der Kleinsignaltransistor 13 und die Widerstände 14 bis 19 sind, obwohl sie in der Schaltung nach Fig. 2 enthalten sind, aus Gründen der leichteren Verständ­ lichkeit in dieser nicht gezeigt.

Für den Betrieb wird angenommen, daß die Kollisions­ erfassungsvorrichtung 20 denselben Aufbau wie die nach Fig. 1 hat. In diesem Fall erfassen der erste und der zweite Beschleunigungssensor 1, 2 die Be­ schleunigung des Fahrzeugs und liefern die Beschleu­ nigungssignale zur Kollisionsbeurteilungsschaltung 3. Die Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 integriert das Beschleunigungssignal vom ersten Beschleunigungssen­ sor 1 und sieht das Ergebnis als einen ersten Inte­ gralwert an. Wenn der erste Integralwert einen ersten Schwellenwert überschreitet, bringt die Kollisions­ beurteilungsschaltung 3 ihr Ausgangssignal a auf den hohen Pegel, um den Transistor 13 in den leitenden Zustand zu bringen. Dies bewirkt, daß der erste Tran­ sistor 5 leitet. Die Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 integriert auch das Beschleunigungssignal vom zwei­ ten Beschleunigungssensor 2 und sieht das Ergebnis als einen zweiten Integralwert an. Wenn der zweite Integralwert einen zweiten Schwellenwert überschrei­ tet, bringt die Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 ihr Ausgangssignal b auf den hohen Pegel, um den zweiten Transistor 8 leitend zu machen. Hierdurch wird elek­ trische Energie zur Zündkapsel 6 geliefert, die zum Aufblasen des Airbags betätigt wird. Dieser Aufbau kann eine Verzögerungsschaltung, ein NAND-Glied und ein UND-Glied enthalten, um eine Fehlfunktion der Kollisionsbeurteilungsschaltung 3 zu verhindern, wie bekannt ist. Der Aufbau der Kollisionserfassungsvor­ richtung 20 ist nicht auf den in Fig. 1 gezeigten beschränkt.

Es wird nun mit Bezug auf das Flußdiagramm nach Fig. 4 beschrieben, wie die Fehlerdiagnose durchgeführt wird. Bevor der erste und der zweite Transistor 5, 8 in den leitenden Zustand gebracht werden, werden die Potentiale an den Punkten A und B erfaßt, um festzu­ stellen, daß der erste und der zweite Transistor 5, 8 nicht kurzgeschlossen sind. Wenn der erste Transistor 5 kurzgeschlossen ist, ist das Potential am Punkt A gleich der Zuführungsspannung. Wenn der zweite Tran­ sistor 8 kurzgeschlossen ist, ist das Potential am Punkt B gleich dem Erdpotential. Das Verfahren der Potentialerfassung wird später genauer beschrieben. Nach der Feststellung, daß der erste und der zweite Transistor 5, 8 nicht kurzgeschlossen sind, beginnt der Mikrocomputer 22 mit der Durchführung der Schrit­ te nach Fig. 4.

Der Mikrocomputer 22 bringt zuerst seinen Ausgangs­ anschluß 28 auf den hohen Pegel, um den ersten Tran­ sistor 5 leitend zu machen (Schritt 31). Wenn der erste Transistor 5 und die ihm zugeordnete Treiber­ schaltung normal arbeiten, wird das Potential am Punkt A, d. h. am Verbindungspunkt zwischen dem Kol­ lektor des ersten Transistors 5 und der Zündkapsel 6, gleich der Spannung der Leistungsquelle 11. Tatsäch­ lich jedoch bewirkt ein Spannungsabfall Vsce in Vor­ wärtsrichtung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des ersten Transistors 5, daß das Potential am Punkt a etwas niedriger ist als die Zuführungsspannung. Die Spannung am Punkt A wird von den Widerständen 24 und 25 geteilt und die geteilte Spannung wird in den Ana­ log/Digital-Wandler 23 eingegeben. Mit anderen Wor­ ten, die Widerstände 24 und 25 dienen dazu, das Po­ tential am Punkt A in den Arbeitsbereich des Analog/- Digital-Wandlers 23 zu bringen.

Wenn der erste Transistor 5 und/oder eine der Kompo­ nenten der Treiberschaltung für diesen fehlerhaft ist, wird das Potential am Punkt A gleich dem Poten­ tial am Punkt B geteilt durch die Summe von drei Wi­ derstandswerten: derjenigen der Zündkapsel 6 und der Widerstände 25 und 24. Das Potential am Punkt B wird bestimmt durch die Zuführungsspannung sowie durch die Widerstandswerte der Widerstände 12 und 24 bis 27.

Der Mikrocomputer 22 mißt das Potential am Punkt A über den Widerstand 24 (Schritt 32) und prüft, ob das gemessene Potential normal ist (Schritt 33). Wenn das am Punkt A gemessene Potential nicht gleich der Zu­ führungsspannung ist (genauer gesagt, dem Spannungs­ wert, der Vsce berücksichtigt), dann erkennt der Mi­ krocomputer 22 einen Fehler.

Der Mikrocomputer 22 bringt dann seinen Ausgangsan­ schluß 28 in den Hochimpedanzzustand und seinen Aus­ gangsanschluß 29 auf den hohen Pegel, um den zweiten Transistor 8 leitend zu machen (Schritt 34). Wenn der zweite Transistor und die diesem zugeordnete Treiber­ schaltung normal arbeiten, wird das Potential am Punkt B, d. h. dem Verbindungspunkt zwischen dem Kol­ lektor des zweiten Transistors 8 und der Zündkapsel 6, gleich Erdpotential. Tatsächlich jedoch macht ein Spannungsabfall Vsce in Vorwärtsrichtung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des zweiten Transistors 8 das Potential am Punkt B geringfügig höher als das Erdpotential. Die Spannung am Punkt B wird durch die Widerstände 26 und 27 geteilt und die geteilte Span­ nung wird in den Analog/Digital-Wandler 23 eingege­ ben. Das heißt, die Widerstände 26 und 27 bringen das Potential des Punktes B in den Arbeitsbereich des Analog/Digital-Wandlers 23.

Wenn der zweite Transistor 8 und/oder eine der Kom­ ponenten der Treiberschaltung für diesen fehlerhaft ist, wird das Potential am Punkt B sowohl durch die Zuführungsspannung als auch durch die Widerstandswer­ te der Widerstände 12 und 24 bis 27 bestimmt. Der Mikrocomputer 22 mißt das Potential am Punkt B über den Widerstand 26 (Schritt 35) und prüft, ob das ge­ messene Potential normal ist (Schritt 36). Wenn das gemessene Potential am Punkt B nicht gleich Erdpoten­ tial (genauer gesagt, dem Spannungswert, der Vsce berücksichtigt) ist, erkennt der Mikrocomputer 22 einen Fehler. In diesem Fall bringt der Mikrocomputer 22 den Ausgangsanschluß 29 in den Hochimpedanzzustand und beendet die Fehlerdiagnose.

Der erste und der zweite Transistor 5 bzw. 8 sowie ihre Treiberschaltungen werden in der vorbeschriebe­ nen Weise diagnostiziert. Da der erste und der zweite Transistor 5 bzw. 8 niemals gleichzeitig leiten, be­ steht keine Möglichkeit, daß der Airbag zufällig auf­ geblasen wird.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Widerstand 12 parallel zu der Reihenschaltung aus dem ersten Transistor 5 und der Zündkapsel 6 geschaltet. Alternativ kann der Widerstand 12 entfernt werden, um einen Punkt D, d. h. den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 26 und 27, über einen Schutzwiderstand 31 mit der Leistungsquelle 11 zu verbinden. Eine an­ dere Alternative besteht darin, den Widerstand 12 zu entfernen, so daß das erdseitige Potential der Wider­ stände 24 und 26 zwischen die Zuführungsspannung und das Erdpotential fällt.

Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel bestehen die Transistoren 5 und 8 jeweils aus einem bipolaren Transistor. Alternativ können die Transistoren 5 und 8 durch Feldeffekttransistoren gebildet werden. Ob­ gleich das Ausführungsbeispiel in Verbindung mit ei­ nem Airbag beschrieben wurde, kann die Erfindung auch auf andere Arten von Fahrzeugpassagier-Schutzvorrich­ tungen angewendet werden, beispielsweise einen Si­ cherheitsgurtstraffer (eine Vorrichtung, die die Spannung des Sicherheitsgurts bei einem Zusammenstoß des Fahrzeugs erhöht, um den Passagier besser zu schützen).

Claims (5)

1. Fehlerdiagnosegerät zum Überwachen einer Steuer­ schaltung mit einer Aktivierungsvorrichtung zum Aktivieren einer Fahrzeugpassagier-Schutzvor­ richtung, ersten und zweiten Schaltvorrichtungen zum Versetzen der Aktivierungsvorrichtung in den Betriebszustand, und einer Kollisionserfassungs­ einrichtung zum Einschalten sowohl der ersten als auch der zweiten Schaltvorrichtung beim Er­ fassen eines Zusammenstoßes oberhalb eines vor­ bestimmten Pegels, gekennzeichnet durch eine Diagnosevorrichtung (21) zum Überwachen der Steuerschaltung auf Fehler durch Ausgabe von Signalen zum abwechselnden Einschalten der er­ sten (5) und der zweiten (8) Schaltvorrichtung und durch Vergleich des Ausgangspotentials der jeweiligen, aufgrund der Ausgabe der Signale wirksamen Schaltvorrichtung mit einem bekannten Ausgangspotential derselben Schaltvorrichtung, die im normalen Betrieb wirksam ist.

2. Fehlerdiagnosegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Leistungsquelle (11) und einen Erdanschluß ent­ hält, wobei die Leistungsquelle (11), die erste Schaltvorrichtung (5), die Aktivierungsvorrich­ tung (6), die zweite Schaltvorrichtung (8) und der Erdanschluß der Steuerschaltung in Reihe geschaltet sind, und daß die Diagnosevorrichtung (21) das Potential des Verbindungspunktes (A) zwischen der ersten Schaltvorrichtung (5) und der Aktivierungsvor­ richtung (6) bei der Ausgabe des Signals zum Einschalten der ersten Schaltvorrichtung (5) und das Potential des Verbindungspunktes (B) zwi­ schen der zweiten Schaltvorrichtung (8) und der Aktivierungsvorrichtung (6) bei der Ausgabe des Signals zum Einschalten der zweiten Schaltvor­ richtung (8) erfaßt.

3. Fehlerdiagnosegerät nach Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch einen parallel zur Reihenschal­ tung aus der ersten Schaltvorrichtung (5) und der Aktivierungsvorrichtung (6) geschalteten Widerstand (12).

4. Fehlerdiagnosegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevorrichtung (21) die jeweilige der Schaltvorrichtungen (5, 8) als fehlerhaft beurteilt, wenn das erfaßte Potential unterschiedlich gegenüber dem Potential bei nor­ malem Betrieb ist.

5. Fehlerdiagnosegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevorrichtung (21) einen Analog/Digital-Wandler (23) zum Umwandeln des Wertes des erfaßten Potentials in einen di­ gitalen Wert und einen Mikrocomputer (22) zur Ausgabe des Signals zum Einschalten einer der Schaltvorrichtungen (5, 8) und zum Durchführen der Fehlerüberwachung durch Verwendung des vom Analog/Digital-Wandler (23) empfangenen Wertes des erfaßten Potentials aufweist.