DE4441184A1 - Fahrzeugsicherheitssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einer Airbagsteuereinheit und zumindest einer Sensorbaueinheit.

Es ist in der Fahrzeugtechnik bereits üblich, zu überprüfen, ob ein Fahrzeuggurt angelegt ist oder nicht. Hierzu dienen einfache Schalter im Fahrzeugsitz und im zugeordneten Gurtschloß. Wenn beide Schalter geschlossen sind, d. h. wenn einerseits der Fahr­ zeugsitz besetzt ist und das Gurtschloß geöffnet ist, wird ein Alarmsignal erzeugt.

Es gibt eine Reihe von Ausführungsformen von Fahrzeugsicherheits­ systemen, in welchen ein Airbag über Sensoren steuerbar ist, die den Status des Fahrzeuginsassen angeben. Das bedeutet, daß über Sensoren festgestellt wird, ob der Fahrzeuginsasse auf einem Sitz sitzt, gegebenenfalls in welcher Position er sitzt und ob er angeschnallt ist. Je nach dem entsprechend festgestellten Status wird dann der Airbag mehr oder weniger stark aufgeblasen. Dies wird beispielsweise in der DE 40 32 757 A1, der DE 40 16 610 A1, der DE 38 09 074 A1 und der DE 42 14 222 beschrieben. In den meisten Fällen handelt es sich bei dem Sensor um einen ein­ fachen elektromechanischen Schalter, der nur die Signale "Ein" oder "Aus" an die Airbageinheit sendet. In den bekannten Ausfüh­ rungsformen wird das Signal hinsichtlich des Status des Fahrzeug­ insassen beispielsweise dazu genutzt, festzulegen, wann der Gas­ generator für den Airbag gezündet wird, mit wieviel Gas der Air­ bag aufgeblasen wird und wie leicht der Airbag wieder zusammenge­ drückt werden kann. Stellen entsprechende Lagesensoren beispiels­ weise fest, daß der Fahrzeuginsasse nach vorne verlagert auf dem Fahrzeugsitz sitzt, kann über die Steuerschaltung des Airbags der Airbag beim Aufblasen derart gesteuert werden, daß er nur teilweise entfaltet wird. Hierdurch wird verhindert, daß es durch eine explosionsartige volle Entfaltung des Airbags zu einer Verletzung des schon nach vorne verlagerten Fahrzeuginsas­ sen kommt.

Bei den vorbekannten Systemen kann es leicht vorkommen, daß es zu Fehlübertragungen in den Signalleitungen der einfachen Schalt­ elemente kommt. So kann beispielsweise durch einen Kurzschluß innerhalb der Signalleitung das System fälschlich annehmen, daß ein Schalter geschlossen ist. Andererseits kann durch Abtrennen der Signalleitung die falsche Annahme entstehen, daß der entspre­ chende Schalter geöffnet sei. Derartige Fehlinformationen könn­ ten dadurch ausgeschaltet werden, daß parallel zum Schalter ein Widerstand geschaltet wird. Das wiederum führt aber zu einer we­ sentlich komplizierteren Entschlüsselung des Signals seitens der Airbagsteuereinheit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeugsicherheits­ system an die Hand zu geben, bei welchem in einfacher und siche­ rer Art und Weise sichergestellt ist, daß entsprechende von Sen­ soren aufgenommene Signale an eine Steuereinheit für einen Air­ bag abgegeben werden können.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in einem Fahrzeugsicherheitssystem mit einer Airbagsteuereinheit und zumindestens einer Sensorbaueinheit, mittels der der aktuel­ le Status eines Fahrzeuginsassen feststellbar ist, die Airbag­ steuereinheit einen digitalen Mikroprozessor enthält und mit der Sensorbaueinheit über eine Übertragungsleitung verbunden ist und daß die Sensorbaueinheit wiederholt in bestimmten Zeitabständen digitale Informationen über den Status des Fahrzeuginsassen an die Airbagsteuereinheit sendet. Dadurch, daß die Airbagsteuerein­ heit einen digitalen Mikroprozessor nutzt, kann sie unmittelbar digitale Wörter von der Sensoreinheit in vorbestimmten Zeitein­ heiten aufnehmen. Dadurch wird die Signalübertragungsleitung automatisch überprüft.

Das erfindungsgemäße Fahrzeugsicherheitssystem kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die Sensorbaueinheit über die Übertragungsleitung mit Gleichstrom versorgbar ist. Beim derar­ tigen System ist nur eine Leitung zur Übertragung der Sensorsig­ nale und zur Zuführung des Gleichstroms neben der Erdungsleitung notwendig.

Jede Statusinformation kann von der Sensorbaueinheit als digita­ les Wort, das zumindest aus zwei binären Bits besteht, an die Airbagsteuereinheit übertragen werden. Soweit ein digitales Wort aus zwei binären Bits zusammengesetzt ist, besteht dieses aus einem Startbit und einem Datenbit. Eine bessere Redundanz wird dadurch erreicht, daß das digitale Wort aus einem Startbit, zwei Datenbits und einem Stopbit besteht.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die Sensorbaueinheit ein Sensorelement aufweisen, das kontinuierlich ein Statussignal ausgibt. Weiterhin kann sie einen Zeitglied und einen digitalen Signalgenerator, der vom Zeitglied gesteuert wird umfassen. Der digitale Signalgenerator erzeugt dann entsprechend dem Ausgang des Sensorelementes digitale Wörter.

Das Gurtsystem kann ein Gurtschloß umfassen und es ist in diesem Fall über die Sensorbaueinheit feststellbar, ob der Gurt ange­ legt ist oder nicht. Diese Überprüfung des Gurtes kann einer­ seits dadurch erfolgen, daß über die Sensorbaueinheit überprüft wird, ob das Gurtschloß geöffnet oder geschlossen ist. Alterna­ tiv dazu kann aber auch über die Sensorbaueinheit der Gurtretrak­ tor dahingehend überprüft werden, ob der Gurt ausgezogen ist oder nicht.

Das Sensorelement kann gemäß einer Ausführung der Erfindung als Schalter mit den Schaltstufen "Ein" und "Aus" ausgebildet sein. Dabei kann das Sensorelement einerseits ein Hallgenerator sein, bei welchem die Position seines Magneten den Zustand des zu über­ prüfenden Teils anzeigt. Falls das Sensorelement ein Hallgenera­ tor ist, kann das Ausgangssignal des Hallgenerators über einen Schmitt-Trigger geleitet werden, bevor es dem digitalen Signal­ generator zugeführt wird. Alternativ hierzu kann das Sensorele­ ment aber auch als einfacher elektromechanischer Schalter ausge­ bildet sein. Schließlich kann das Sensorelement auch als Reed Relay ausgebildet sein.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein volldigitalisiertes System an die Hand gegeben, das leicht an Airbagsysteme anpaßbar ist. Über eine kontinuierliche Protokollierung kann die Funk­ tionstüchtigkeit bestätigt werden. Die entsprechenden Signale sind einfach zu entschlüsseln.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Fahrzeugsicherheitssystems ergeben sich aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des erfindungs­ gemäßen Fahrzeugsicherheitssystems,

Fig. 2 zwei Beispiele für digitale Wörter, die den Schal­ terzustand angeben,

Fig. 3 den Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems und

Fig. 4 das zeitliche Ineinandergreifen der jeweils anlie­ genden Spannungswerte bzw. Signale.

Im Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist die Sensorbaueinheit 10 dar­ gestellt. Diese ist über eine Leitung 12, die als Stromversor­ gungs- und Datenleitung dient, mit einer hier nicht näher darge­ stellten Airbagsteuereinheit verbunden. Die Steuerbaueinheit 10 umfaßt einen Sensor, der von einem Spannungsregler 16 mit der notwendigen Betriebsspannung versorgt wird. Das Sensorelement 14 gibt kontinuierlich ein Statussignal an einen digitalen Signal­ generator 18 ab, der über ein Zeitglied 20 steuerbar ist. Die im digitalen Signalgenerator erzeugten digitalen Wörter werden über einen Ausgang 22 in die Leitung 12 gespeist. Während ein Signal in die Leitung 12 eingespeist wird, kann die Sensorbaueinheit 10 nicht über diese Leitung mit Strom versorgt werden. Für diesen Fall kann die Signalbaueinheit aus einer Energiequelle 24 gespeist werden.

In Fig. 3 ist eine spezielle Ausführungsform des Fahrzeugsicher­ heitssystems dargestellt. Hier ist die Sensorbaueinheit 10 und die Airbagsteuereinheit 26 jeweils durch einen punktierten Ka­ sten eingegrenzt. Die Sensorbaueinheit 10 und die Airbagsteuer­ einheit 26 sind über die Leitung 12 und eine Erdungsleitung 28 miteinander verbunden. Von der hier nicht dargestellten Autobat­ terie wird die 12 V Versorgungsspannung über einen Widerstand 30, der in der Airbagsteuereinheit angeordnet ist und die Lei­ tung 12 dem Spannungsregler 16 in der Signalbaueinheit zuge­ führt. Vom Spannungsregler 16 werden der Sensor 14, eine Rück­ setzbaueinheit 32 und alle Schaltkreise mit einer 5 V Spannung versorgt. Mit der Resetlogik 32 sind ein Taktgenerator 34, ein Zeitglied 36 und ein digitaler Signalgenerator 18 verbunden. Die­ se drei erhalten gleichzeitig ein Signal von der Resetlogik, wenn das System eingeschaltet wird, d. h. mit Strom versorgt wird. Das entsprechende Signal aus der Resetlogik ist mit RES bezeichnet und als Puls in Fig. 4 dargestellt. Nach Erhalt dieses Resetsignals wird vom Taktgenerator 34 kontinuierlich ein Taktpuls CLK erzeugt, der ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist. Dieses Signal wird an das Zeitglied 36 weitergegeben, der die entsprechenden Signal "LOAD" und "DCLK" erzeugt und an den digitalen Signalgenerator 18 weitergibt. Diese Signale sind eben­ falls in Fig. 4 dargestellt. Das entsprechende LOAD wird in vor­ bestimmten Zeitintervallen, beispielsweise alle 250 ms wieder­ holt. Für das Zeitintervall, in dem das "LOAD"-Signal abgegeben wird, werden vom digitalen Signalgenerator 18 die vom Sensorele­ ment stammenden Signale 14 verarbeitet (vgl. Fig. 4).

Das Sensorelement 14 ist im hier dargestellten Ausführungsbei­ spiel ein Hallgenerator, dessen aufgenommenes Signal X von einem Verstärker 38 verstärkt wird und von einem Schmitt-Trigger 40 in ein digitales Signal umgeformt wird. Dieses digitale Signal X wird einmal direkt und einmal invertiert als /X an den Signal­ generator 18 weitergegeben. In dem Signalgenerator wird ein digi­ tales Wort aus vier Bit erzeugt, das aus vier binären Bits be­ steht, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Auf das Startbit folgt ein erstes Datenbit, in welchem der Wert X wiedergegeben ist. Als nächstes Bit folgt wieder ein Datenbit, bei dem der in­ vertierte Signalwert /X steht. Schließlich folgt wieder ein Stop­ bit. Fig. 2a) zeigt das digitale Wort für die geöffnete Schalter­ stellung und Fig. 2b) zeigt das digitale Wort für die geschlosse­ ne Schalterstellung. Diese beiden Stellungen sind alternativ auch in Fig. 4 dargestellt. Das digitale Wort wird über einen Transistor T1 an die Leitung 12 abgegeben. Während der Übertra­ gungszeit der Daten über die Leitung 12 wird keine Spannung an das System weitergegeben, was sich aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung innerhalb der Leitung 12, die mit "pwr" bezeichnet ist, aus Fig. 4 ergibt. Für dieses Zeitintervall, das beispiels­ weise 20 ms dauert, wird die Spannungsversorgung über einen Kon­ densator C1 (entspricht der Energiequelle 24 gemäß Fig. 1) si­ chergestellt. Eine Diode D1 dient zur Entkopplung des Kondensa­ tors C1 von der Leitung 12 (vgl. Fig. 3).

Claims (14)

1. Fahrzeugsicherheitssystem mit einer Airbagsteuereinheit und zumindest einer Sensorbaueinheit mittels der der aktuelle Status eines Fahrzeuginsassen feststellbar ist, d. h. ob er auf dem entsprechenden Platz sitzt, gegebenenfalls wie er auf diesem Platz sitzt oder ob er angegurtet ist, wobei die Airbagsteuereinheit einen digitalen Mikroprozessor enthält und mit der Sensorbaueinheit über eine Übertragungsleitung verbunden ist und wobei die Sensorbaueinheit wiederholt in bestimmten Zeitabständen digitale Informationen über den Status des Fahrzeuginsassen an die Airbagsteuereinheit sen­ det.

2. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensorbaueinheit über die Übertragungslei­ tung mit Gleichstrom versorgbar ist.

3. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Statusinformation von der Sensorbaueinheit als digitales Wort, das zumindest aus zwei binären Bits besteht, an die Airbagsteuereinheit übertragbar ist.

4. Fahrzeugsicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorbaueinheit ein Sensor­ element aufweist, das kontinuierlich ein Statussignal aus­ gibt, ein Zeitglied und einen digitalen Signalgenerator, der von dem Zeitglied steuerbar ist und der entsprechend dem Ausgang des Sensorelementes digitale Wörter erzeugt.

5. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gurtsystem mit Gurtschloß umfaßt und daß über die Sensorbaueinheit feststellbar ist, ob der Gurt angelegt ist oder nicht.

6. Sicherheitssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Sensorbaueinheit prüfbar ist, ob das Gurtschloß geöffnet oder geschlossen ist.

7. Sicherheitssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Sensorbaueinheit der Gurtretraktor dahingehend überprüfbar ist, ob der Gurt ausgezogen ist oder nicht.

8. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement als Schalter mit den Schaltstufen "Ein" oder "Aus" ausgebildet ist.

9. Sicherheitssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement als Hallgenerator ausgebildet ist, bei welchem die Position seines Magneten den Zustand des zu überprüfenden Teils anzeigt.

10. Sicherheitssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Hallgenerators über einen Schmitt-Trigger geleitet wird, bevor es dem digitalen Sig­ nalgenerator zugeführt wird.

11. Sicherheitssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement als einfacher elektromechanischer Schalter ausgebildet ist.

12. Sicherheitssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement Reedrelay ausgebildet ist.

13. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal bezüglich des Schal­ terzustandes aus einem digitalen Wort besteht, das zumindest ein Startbit und ein Datenbit umfaßt.

14. Sicherheitssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Wort aus einem Startbit, zwei Datenbits und einem Stopbit besteht.