DE9317678U1 - Fahrzeugsicherheitssystem - Google Patents
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Description
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93-3883 La/mf 19. November 1993
Äutoliv Development AB S-44783 Vargarda, Schweden
Fahrzeugsicherheitssystem
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 Fahrzeugsitz
besetzt ist und das Gurtschloß geöffnet ist, wird ein Alarmsignal erzeugt.
Es gibt eine Reihe von Ausführungsformen von Fahrzeugsicherheitssystemen,
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 Al, der DE 40 16 610 Al, der DE 38 09 074 Al und der DE 42 14 222 beschrieben. In
den meisten Fällen handelt es sich bei dem Sensor um einen einfachen elektromechanischen Schalter, der nur die Signale "Ein"
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oder "Aus" an die Airbageinheit sendet. In den bekannten Ausführungsformen
wird das Signal hinsichtlich des Status des Fahrzeuginsassen beispielsweise dazu genutzt, festzulegen, wann der Gasgenerator
für den Airbag gezündet wird, mit wieviel Gas der Airbag aufgeblasen wird und wie leicht der Airbag wieder zusammengedrückt
werden kann. Stellen entsprechende Lagesensoren beispielsweise 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 Fahrzeuginsassen kommt.
Bei den vorbekannten Systemen kann es leicht vorkommen, daß es zu Fehlübertragungen in den Signalleitungen der einfachen Schaltelemente
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 entsprechende
Schalter geöffnet sei. Derartige Fehlinformationen könnten dadurch ausgeschaltet werden, daß parallel zum Schalter ein
Widerstand geschaltet wird. Das wiederum führt aber zu einer wesentlich komplizierteren Entschlüsselung des Signals seitens der
Airbagsteuereinheit.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeugsicherheitssystem an die Hand zu geben, bei welchem in einfacher und sicherer
Art und Weise sichergestellt ist, daß enstprechende von Sensoren aufgenommene Signale an eine Steuereinheit für einen Airbag
abgegeben werden können.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in
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einem Fahrzeugsicherheitssystem mit einer Airbagsteuereinheit und zumindestens einer Sensorbaueinheit, mittels der der aktuelle
Status eines Fahrzeuginsassen feststellbar ist, die Airbagsteuereinheit 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 Airbagsteuereinheit
einen digitalen Mikroprozessor nutzt, kann sie unmittelbar digitale Wörter von der Sensoreinheit in vorbestimmten Zeiteinheiten
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 derartigen System ist nur eine Leitung zur Übertragung der Sensorsignale
und zur Zuführung des Gleichstroms neben der Erdungsleitung
notwendig.
Jede Statusinformation kann von der Sensorbaueinheit als digitales
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 angelegt
ist oder nicht. Diese Überprüfung des Gurtes kann einerseits dadurch erfolgen, daß über die Sensorbaueinheit überprüft
wird, ob das Gurtschloß geöffnet oder geschlossen ist. Alternativ dazu kann aber auch über die Sensorbaueinheit der Gurtretraktor
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 überprüfenden
Teils anzeigt. Falls das Sensorelement ein Hallgenerator ist, kann das Ausgangssignal des Hallgenerators über einen
Schmitt-Trigger geleitet werden, bevor es dem digitalen Signalgenerator zugeführt wird. Alternativ hierzu kann das Sensorelement
aber auch als einfacher elektromechanischer Schalter ausgebildet sein. Schließlich kann das Sensorelement auch als Reed
Relay ausgebildet sein.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein volldxgitalisiertes System an die Hand gegeben, das leicht an Airbagsysteme anpaßbar
ist. Über eine kontinuierliche Protokollierung kann die Funktionstüchtigkeit bestätigt werden. Die entsprechenden Signale
sind einfach zu entschlüsseln.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Fahrzeugsicherheitssystems ergeben sich aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Fahrzeugsicherheitssystems,
Fig.2 zwei Beispiele für digitale Wörter, die den Schalterzustand
angeben,
Fig. 3 den Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems und
Fig. 4 das zeitliche Ineinandergreifen der jeweils anliegenden Spannungswerte bzw. Signale.
Im Blockschaltbild gemäß Fig. 1 ist die Sensorbaueinheit 10 dargestellt.
Diese ist über eine Leitung 12, die als Stromversorgungs- und Datenleitung dient, mit einer hier nicht näher dargestellten
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 Signalgenerator
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 Fahrzeugsicherheitssystems
dargestellt. Hier ist die Sensorbaueinheit 10 und die Airbagsteuereinheit 26 jeweils durch einen punktierten Kasten
eingegrenzt. Die Sensorbaueinheit 10 und die Airbagsteuereinheit 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 Leitung 12 dem Spannungsregler 16 in der Signalbaueinheit zugeführt.
Vom Spannungsregler 16 werden der Sensor 14, eine Rücksetzbaueinheit 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. Diese
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 ebenfalls in Fig. 4 dargestellt. Das entsprechende LOAD wird in vorbestimmten
Zeitintervallen, beispielsweise alle 250 ms wiederholt. Für das Zeitintervall, in dem das "LOAD"-Signal abgegeben
wird, werden vom digitalen Signalgenerator 18 die vom Sensorelement stammenden Signale 14 verarbeitet (vgl. Fig. 4).
Das Sensorelement 14 ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel
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 Signalgenerator
18 weitergegeben. In dem Signalgenerator wird ein digitales Wort aus vier Bit erzeugt, das aus vier binären Bits besteht,
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 invertierte Signalwert /X steht. Schließlich folgt wieder ein Stop-
bit. Fig. 2a) zeigt das digitale Wort für die geöffnete Schalterstellung
und Fig. 2b) zeigt das digitale Wort für die geschlossene Schalterstellung. Diese beiden Stellungen sind alternativ
auch in Fig. 4 dargestellt. Das digitale Wort wird über einen Transistor Tl an die Leitung 12 abgegeben. Während der Übertragungszeit
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 beispielsweise
20 ms dauert, wird die Spannungsversorgung über einen Kondensator Cl (entspricht der Energiequelle 24 gemäß Fig. 1) sichergestellt.
Eine Diode Dl dient zur Entkopplung des Kondensators Cl 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 sendet.
2. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensorbaueinheit über die Übertragungsleitung mit Gleichstrom versorgbar ist.
3. Fahrzeugsicherheitssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
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dadurch gekennzeichnet, daß jede Statusinformation von der Sensorbaueinheit als digitales Wort, das zumindest aus zwei
binären Bits besteht, an die Airbagsteuereinheit übertragbar ist.
4. Fahrzeugsicherheitssytem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorbaueinheit ein Sensorelement
aufweist, das kontinuierlich ein Statussignal ausgibt, 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.
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10. Sicherheitssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Hallgenerators über einen
Schmitt-Trigger geleitet wird, bevor es dem digitalen Signalgenerator 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 Schalterzustandes
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.
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