CN101909944A - 用于触发人员保护装置的控制装置和方法、以及用于输出事故相关信号的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于触发人员保护装置的控制装置和方法，以及一种用于输出事故相关信号的传感器。通过接口输出与人员保护装置的触发相关的数字式数据信号。所述接口具有多个电流源以用于影响所述数字式数据信号的信号沿。

Description

用于触发人员保护装置的控制装置和方法、以及用于输出事故相关信号的传感器

技术领域

本发明涉及按照独立权利要求所述类型的一种用于触发人员保护装置的控制装置和方法，以及一种用于输出事故相关信号的传感器。

背景技术

由DE 10250920A1已知，在乘员保护系统的数据传输中，通过脉冲宽度调制产生这样窄的脉冲，以致可能出现关于电磁兼容性的问题。

发明内容

与之相比，具有独立权利要求所述特征的依据本发明的控制装置或依据本发明的方法或依据本发明的传感器具有以下优点：通过用安置在接口内的多个电流源影响待传输的数字式信号的信号沿，为电磁兼容性(EMV)作出有效的贡献。通过影响信号沿，能够得到该信号沿在最优EMV意义上的设计。尤其依据本发明能够更容易地且以更低的成本满足相应的EMV标准。首先，通过现代ASIC’s例如提供在安全气囊控制装置中的系统模块，依据本发明，现代ASIC’s的潜力在数字式可能性方面能够被完全地充分利用。由此通过合适的斜坡控制能够得到所谓的EMV兼容的斜坡整形。得出了较小的公差，使标准的遵循成为可能，并且总体上成本更低且更灵活。

本发明因此尤其能用在这样的ASIC’s系统中，从而不需要任何附加的外部元件。这样的ASIC’s系统在此理解为模块，所述模块不仅仅包含作为收发器的数据传输的功能，即它具有作为多个电路块之一的收发器，例如ASIC’s系统在人员保护系统中具有作为电路块的LIN收发器，以通过点对点连接或总线系统连接外设传感器或传感器控制装置。

本发明同样能够用在人员保护系统的外部传感器的ASICs系统中，所述人员保护系统包含电流接口的电路块，以用于连接到点对点连接、类总线(Quasi-Busse)或总线上。

本发明使得斜坡整形得到质量上的改善。所述斜坡整形能够更好地匹配预先规定的接口和/或总线负载。所述斜坡整形的样本和温度方差漫射(Exemplar-und Temperaturstreuung)明显优于例如在模拟电路中。

通过如此依据本发明斜坡整形，无需附加的屏蔽措施就能够达到更高的数据速率，如所述更高的数据速率例如通过抑制在传输沿中的不必要的高频分量、以改善上升和下降信号沿的对称性的方式来实现。

通过电流源在信号沿上发挥的影响是按照以哪段上升或下降时间为目标在预先规定的时间范围内给出的。在两个逻辑电平上，所述电流源在大多数时候发挥作为直流分量的影响。

控制装置在此理解为一种电气装置，其处理传感器信号，并依据所述传感器信号发出用于人员保护装置的触发信号。人员保护装置是安全气囊、安全带拉紧器、碰撞激活的头枕，还有行人保护装置以及主动人员保护装置，如制动器和/或行驶动力学调节装置。触发在此表示激活这些人员保护装置。

所述至少一个接口优选是ASIC’s系统即集成电路的一部分。然而，所述至少一个接口也能够被构造为特有的集成电路或附加地通过借助分立的元件被构造。还能够是以软件方式来实现。

所述数字式的数据信号能够代表一个或者多个单信号。数字调制优选是幅度调制，但在此也能够是其他调制技术如脉冲宽度调制等。

所述电流源能够通过所有可能的电路方式制造。还能够以软件方式实现这种电流源的至少一部分。所述电流源尤其能够被构造为经典的电流吸收器。尤其能够把参考电流用在所述电流源上，所述参考电流也能够通过电流库来增倍。

所述信号沿是信号的阶跃式变化，以在代表逻辑0和逻辑1的值之间变换。

依据本发明的传感器涉及一种这样的传感器，其输出事故相关信号，例如碰撞信号、环境信号，又或者涉及车辆乘客的信号，或者能够有利于触发人员保护装置的其他传感器信号。

通过在从属权利要求中列举出的措施和改进方案能够有利地改进在独立权利要求中给出的用于触发人员保护装置的控制装置以及相应的方法和相应的传感器。

有利的是，为所述多个电流源设置触发器，该触发器在预先规定的时间点数字地接通所述电流源以影响信号沿，其中用于所述接通的第一时钟快于数据时钟。根据这一优选的实施形式，依据触发信号通常直接通过解码字接通所述电流源，以便获得相应的总电流。该总电流与数字式信号叠加，其中所述电流源的接通以远快于所述数据时钟的这样的时钟进行，以致由此能够在非常小的时间范围内精确地改变和形成所述数据信号的边沿。

所述触发器在此例如是解码器或者其他的电路部件，所述电路部件能够处理信号，依据所述信号输出用于控制的其他信号。

此外有利的是，所述接口具有识别电路，以用于识别数字式信号的输出，此外具有计数器，其依据识别电路的识别信号启动，以及解码器，其依据计数器读数分别接通所述电流源。所述接口据此通过识别电路识别是否计划传输数据。如果是这种情况，则启动计数器，其计数器读数激活解码器，该解码器依据所述计数器读数控制所述电流源的接通，例如通过相应的解码字，该解码字确定当前在给定的时间点需要接通或者不接通哪些电流源。所述识别电路例如是电路部件，其被配置用于边沿的识别。所述计数器例如是6比特计数器，其依据所述识别信号被启动，并且解码器将计数器读数转换为码字，以便依据这些解码字接通所述电流源。这是可能的，即所述解码字是固定布线的或者例如通过其他的接口由所述控制装置的微控制器来确定。其他的影响在此也是可能的，其尤其反应当前的总线负载。然而，因为所述总线负载通常是先验已知的，能够设置这样的固定布线。此外能够提供一个信号，所述信号从解码字的各种固定布线的组合中选出，其中所述信号最优地和相应的总线负载相适应。

此外有利的是，所述接口具有刚好四个电流源，因为已证实四个电流源足够进行边沿的相应控制。用更多的电流源能够更精确地形成边沿，用更少的电流源则较不精确。

已证实有利的是，接通所述电流源所采用的时钟比数据时钟快100倍。由此能够非常精确地进行边沿的形成，因为通过这一高速时钟通过接通所述电流源个别地确定边沿上的许多点。

此外有利的是，设置有影响电路，以用于影响各个电流源各自的电流值。该影响电路也能是ASIC’s系统的一部分，作为替代，它也能够至少部分地以软件方式实现。在此也能够在ASIC’s系统之外的外部实现。对电流值的影响能够通过个别对各个电流源进行，或者对一个中央值进行，所述中央值的变化导致所有电流源在其电流值上的变化。

另外有利的是，如上已述的接口被安置在具有其他控制装置功能的集成电路上。由此实现了所谓的ASIC系统。所述其他控制装置功能例如是具有电控功率开关的点火电路(Zündkreisschaltung)、与微控制器并行的检验传感器值是否存在触发情况的安全控制器、以及控制装置的电源或能源管理。可能的是，在一个控制装置中安置多个这样的集成电路。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，并在下面的说明书中对其进行详细解释。

图1示出了具有相连接的元件的依据本发明的控制器，

图2示出了依据本发明的接口的电路方框图，

图3示出了接收电路，

图4示出了依据本发明的电流源的第一实施形式，

图5示出了依据本发明的电流源的第二实施形式，且

图6示出了流程图。

具体实施方式

图1示出了车辆FZ中具有相连接的元件的依据本发明的类型的控制装置SG。出于简化目的在此仅示出对于理解本发明必要的元件。其他对于所述控制装置的工作是必要的、但不对理解本发明作贡献的元件出于简化目的而被省去了。

事故传感装置US连接在控制装置SG上并在此连接在ASIC系统SA上。该ASIC系统SA具有接口区IF，在下面被表示为接口，事故传感装置能够连接在该接口上。该传感装置不仅包括碰撞传感器，如加速度传感器、空气压力传感器及固体声传感器，还包括环境传感器，如雷达、超声波和/或光雷达传感器以及表示乘员的存在及必要时重量或姿态的乘员传感器。还能够设置其他归于事故传感器US类的传感器。在此简化地将这样的事故传感器安置在所述控制装置SG的外部。这样的事故传感器也能够至少部分地被安置在所述控制装置SG内。作为集成电路的ASIC系统SA如上所述还具有其他功能，然而所述其他功能在此起次要作用并因此在这里目前被忽略。所述系统模块SA与微控制器μC相连接，以便将例如事故传感器US的信号传递给所述微控制器μC。所述微控制器μC如此地处理传感器信号，以由此作出人员保护装置PS的触发判决。该触发判决引起的触发命令被传输至触发电路FLIC。该触发电路FLIC能够是ASIC系统的一部分。所述触发电路FLIC具有电控功率开关，所述电控功率开关能够使安全气囊或其他执行元件的点火元件通电而如此有助于其触发。例如来自或者到达所述事故传感器US的数据传输能够与电磁辐射的辐射有关，尤其是在边沿过渡陡峭时。因此，依据本发明如此形成该过渡，以使辐射最小化。为了该过渡的形成，在接口IF中采用电流源，与数据时钟相比，所述电流源非常高速地被定时，因此能够精确地形成该边沿，无论是下降沿还是上升沿。

图2示出了依据本发明的接口的例子，其中在ASIC系统的SA上现仅示出了这一相关部分。在所述ASIC系统上设置有边沿识别电路FE，其识别例如ASIC外部的微控制器或者，作为替代，ASIC电路块，类似于微控制器，需要向其他元件传输数据，即数据TXD。该数据作为数字式信号传输。如果通过所述边沿识别电路FE在TXD信号上识别到下降沿，则其激活计数器Z，在这里是6比特计数器。该计数器以时钟ECLK定时，在这里是2MHz，其在这里相当于数据时钟的一百倍。所述时钟能够可选地由ASIC内部振荡器O产生，或者至少部分地产生。

所述边沿识别电路FE向解码器DEC传输是否识别到下降或上升沿。除此之外所述计数器Z还传输其计数器读数。此外待传输的数据信号TXD被输送给解码器DEC。所述解码器DEC依据各自到达的计数器读数产生新的预定义的解码字，例如对于6比特(N比特)计数器的64个计数值，能够对于计数器读数0-1输出4比特(＜＝N比特)解码字DW1，对于计数器读数2-4输出4比特解码字等等。该解码字被输出到4个(＜＝N)电流源I 1、I2、I3和I4。也就是说，所述解码器DEC输出电流向量，其确定电流源I1、I2、I3或I4中的哪些被接通，哪些不被接通。

依据图2示出了一个收发器接口，其执行依据本发明的斜坡整形。所述待传输的信号TXD由微控制器μC产生或者作为替代由ASIC’s系统SA的其他电路块产生。图2中所示的电路部件的任务是，如此预处理以数据比特的串行序列的形式数字式呈现的信息，以致其能够无严重干扰辐射地在遥感器(Wegbausensor)的线路上传输。遥感器例如理解为外设传感器，即位于所述控制装置外部的传感器。

为此，依据本发明通过具有电流源I1至I4的驱动级如此放大所述数字式信号，以致数据流不管当前总线负载仍能够被正确地传输至很多米之外的接收器。在此可能仅需要所述信号TXD和由此可控的驱动器电流源，例如电流吸收器。对于LIN接口，这可能例如是50mA。但是，对于过滤高频辐射所需的电容性总线负载，这导致由所述电流吸收器(50mA)和总的总线电容所确定的迅速下降的电压沿，以及缓慢上升的电压沿，所述缓慢上升的电压沿仅仅由至少一个上拉电阻和总线的总电容确定。由此在总线上产生与总线电压电平非常相关的下降和上升信号沿的不对称。总线上下降和上升信号沿的整体优化在这一例子中如此达到：由TXD控制下降和上升的边沿变换的时间范围，通过以系统时钟或者其多倍形式的辅助时钟，或者通过ASIC内部振荡器得到足够的在时间上的分辨率。

对于具有比特持续时间为50μs的LIN接口，这例如能够通过2MHz的时钟实现，对于具有比特持续时间例如为每比特8μs的传感器总线，这例如通过12.5MHz的时钟实现。对于这一估计，实现好的边沿整形结果以如下假设为依据，即假设用于改变整形的分辨率通过快100倍的信号来实现。

输入信号TXD通过边沿识别电路FE来识别。如果是下降沿，则启动N比特计数器，其在这里为6比特计数器Z。所述计数器采用之前描述过的合适的频率为时钟。最初N个输出位，其在这里是所述计数器Z的6个输出位，被输送给解码器DEC。所述解码器根据预定义的计数器读数进行关于到电流源的触发信号的新的调整。所述电流源如上文所说涉及电流吸收器或者根据需要也涉及所谓的高边电源，其以电控的晶体管存在，所述晶体管优选为ASIC系统SA内的n或者p沟道类型MOS-FET。在下降沿时，从计数器读数0到计数器读数38，在时间间隔各为0.5μs的例子中，电流能够自3.5mA起步进地，即每0.5μs，直到19μs时升至52.5mA。由此，通过四个电流源形成所述边沿，在这里为下降沿，其中第一电流源I1为3.5mA、第二电流源I2为7mA、第三电流源I3为14mA以及第四电流源I4为28mA。通过在边沿的时间范围中可变的诊断电流IDIA形成所述边沿(电压)。直到新的解码字到达为止保持当前用于触发电流源的输出向量。为了保持在ASIC在时钟ECLK上出现的发送数据TXD之间没有延迟，可选地能够在下降沿之后直接通过TXD＝0，输出对于计数器读数0的到所述电流源的第一输出向量。对于N比特计数器，能够将最多M≤2ⁿ个解码字用于电压的下降沿。在上述例子中通过6比特计数器和0.5μs的分辨率采用14个解码字，并由此进行14次诊断电流改变，以得到确定的下降电压沿。通过合适地选择解码字，等距的电流变化能够与非等距的电流变化任意地混合。电流源的数目一般≥1。

如果计数器在之前的下降的TXD沿之后增至中止解码字(Stoppdecoderwort)，则所述解码器DEC促使计数器Z停止。按照这一解码字，停止电流向量(Haltestromvektor)这时被输出到电流源I1至I4，例如如上所述的52.5mA。该停止电流向量一直被保持，直到在数据比特TXD中出现上升沿。

如果所述边沿识别电路FE识别到上升沿，则通过复位重置所述计数器Z并触发计数器启动，以便通过解码器DEC将新的电流向量输出到电流源。通过预先规定合适的预定义电流向量影响输出端DIA上的上升电压沿的进一步变化，和下降沿时一样(用于上升沿整形的电流向量的预定义通常不同于用于下降沿整形的)。合适的电流向量的定义和在时间上的定位是基于物理上的总线负载进行的，例如所述总线上拉电阻或上拉电阻或者所述总的总线电容。如果计数器Z达到上升沿的中止解码字，则通常输出(停止)电流向量，其导致诊断电流0。用于预先规定新电流向量的解码字能够是固定布线的，能够通过ASIC布线掩模或通过所谓的齐纳击穿(Zener-Zapping)是固定可选的，或者能够灵活地通过相应数目的可写寄存器经ASIC’s的SPI接口由微控制器μC编程。在此这一点将通过编程块P1以及SPI接口SPI1象征性地表示，所述SPI接口从微控制器μC出发。在连接端DIA上例如连有总线线路LA和LB，其中通过触点CS输出数据信号。对于基于电压的总线，采用上拉电阻R1。在这里，能够附加地或替代地如下进行边沿的整形：通过编程模块P2调整电流源I1至I4，其中该调整同样能够固定地或者通过SPI接口SPI2可编程地实现。如上所述，这也能够通过影响中央系数来实现。

图3示出了通过线路Ltg a和Ltg b传递的信号的接收器。采用LIN总线时只采用一条线路，例如线路Ltg a。为此假设，所有总线用户均接到车辆底盘的地。这通过附图标记300表示。

所示出的有接收触点CE以及连接在总线电压UB上的上拉电阻R2。然而，在电流电平接收器中能够省去该上拉电阻R2。通常将接收到的电压与参考电压UREF作比较，以便检测在线路LA、LB上传输的信号。作为替代，能够设置电流电平接收器SPE，其在总线线路中检测电流变化＝数据信息。在此由总线电源UB供电的总线电流通过分流电阻R_sh传递。同时将所述总线供电电压加在比较器的一个输入端例如(+)向侧U_比较器(+)＝UB。相对于电路的GND，所述分流电阻另一端上的电压是UDIA＝UB-IDIA*R_sh。所述比较器的第二个输入端例如(-)向侧，通过具有I＝(1/1000)*IDIA/2的高边(上拉电流源)通过电阻1000*R_sh保持在U_比较器(-)＝UB+1000R_sh*(1/1000)*IDIA/2＝UDIA*(IDIA/2)*R_sh。

如果总线上没有信息比特传输，即电流幅度IDIA＝0，则UDIA＝UB＝U_比较器(+)，U_比较器(-)＝UB+(IDIA/2)*R_sh，→RxD是“0”，因为U_比较器(-)＞U_比较器(+)。如果通过电流幅度IDIA交换信息比特，则UDIA＝UB-IDIA*R_sh，U_比较器(+)＝UB，U_比较器(-)＝UB-IDIA/2*R_sh。由此比较器翻转成“1”，因为U_比较器(-)＜U_比较器(+)。由此可见，接收器的稳定性在于与固定阈值的连线，所述固定阈值由信息比特的期望电流幅度的一半构成。为接受阈值电流(1/1000)*IDIA/2，微小的对地总线负载是必要的。其他电流值也能够用于所述阀值的调整，但是必须使分流电阻和总线负载同其协调一致。

比较器K1有电源输入端，其被施加3.3V即数字电源。这一点同样适用于比较器K2。可选地，如果比较器工作与线路Ltg b相关，例如在光耦的下级应用中，能够省去地300。

图4示出了依据本发明的电流源的第一实施形式，其例如在依据图2的布置中用于斜坡整形。为此设置电流调节器，所述电流调节器被构造为恒流源。在ASIC系统的SA上，参考电压UREF被作为所谓带隙电压生成。此外设置有精确的分流电阻R_SH1，其具有小的温度特性。该分流电阻R_SH1是外部连接的，因为通过常用的ASIC’s中的混合处理不能足够精确地制造该电阻。运算放大器K4调节晶体管T1，所述晶体管T1被设计为N沟道MOSFET，以使R_SH1上的电压等于参考电压，以便将电流调整为IDIA＝UREF/R_SH1。如果当前参考电压通过输出向量(解码字)形成，例如UREF＝S0*UREF0+S1*UREF1+S2*UREF2+S3*UREF3，其中(S0，S1，S2，S3)＝二进制解码字(向量)，UREF0、UREF1、UREF2、UREF3是ASIC内部存在的带隙电压Ubgap的部分，那么如此能够通过每个新的解码字预先规定新的诊断电流IDIA。所采用的向量也能够多于4比特。

在图5中设置了另一种实施形式，其中又在ASIC系统的SA上设计恒流源。这一变形目前需要通常的在此未示出的ASIC电流库，其由参考电压UREF和外部精确电阻得出，所述参考电压又是由所述带隙产生。由此能够产生高边基电流IREF0、IREF1、IREF2至IREFL，其通过公知的电流镜像技术由所述电流库耦合输出。通过触发向量S0、S1、S2......SL能够形成总电流I_REF＝S0*I_REF0+S1*I_REF1+......。这通过电流源IREF象征性地表示。

通过采用2个匹配的电阻R_SH和多倍的K*R_SH能够产生精确的并且相对温度稳定的电流IDIA＝K*I_REF，因为尽管所述电阻不精确但是相对彼此具有近似常数的系数K。这是一个几何量系数。该系数能够在ASIC’s中被精确地调整，因为它与在半导体工艺中非常好的掩模精度有关。温度特性同样好，因为相同电阻类型的材料特性没有区别。所描述的实施能够用在带有中央电流参考的ASIC’s中，尤其能有利地用于晶体管电流IDIA的生成，因为在此不需要附加的外部元件或引脚。运算放大器K5在此相应地触发晶体管T5。只需要一个大的输出晶体管T5，因为通过解码器的触发向量为一般性示出的源IREF选择参考电流的总和的权重。这导致有利的解决方式，因为在此仅存在小的参考电流源并且通过分流电阻比K形成诊断驱动器的输出电流。

另一种实施通过经典的电流源被设置为吸收器，其中解码器的电流向量确定接通哪些电流吸收器，如图2中所设。这一经典的可能性避免了依据图4的第一实施的缺点，即避免了采用LIN特有的外部分流引脚，但不能节约地利用LIN驱动器的面积。同样基于中央电流库，每个源电流IREF1能够通过具有相应的镜像比的电流镜像由电流库产生。因为这些源直接用于形成电流IDIA而不像在第二实施形式中那样通过减小系数K倍的电流工作，所以在相同的精度下，面积需求大于第二实施中的面积需求。

图6示出了依据本发明的方法的流程图。在方法步骤600中进行识别，有信号需要传输，即信号TXD。在方法步骤601中传输，存在哪种边沿，即上升或下降沿。然后通过所述识别在方法步骤602中启动计数器，并且解码器603将依据计数器读数确定电流向量，以便相应地接通所述电流源。以此随后在方法步骤604中进行相应的边沿整形。

Claims (10)

1.一种用于触发人员保护装置(PS)的控制装置(SG)，具有至少一个接口(IF)，所述接口输出数字式数据信号，其特征在于，所述至少一个接口(IF)具有多个电流源(I1至I4)以影响所述数字式数据信号的信号沿。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，为所述多个电流源(I1至I4)设置有触发装置，所述触发器在预先规定的时间点数字地接通所述电流源以影响所述信号沿，其中用于所述接通的第一时钟快于数据时钟。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述接口(IF)具有用于识别所述数字式信号的输出的识别电路(FE)、依据所述识别电路(FE)的识别信号启动的计数器(Z)，以及依据计数器读数控制所述电流源的接通的解码器(DEC)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述接口(IF)具有四个电流源(I1至I4)。

5.根据权利要求2、3或者4中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述时钟比数据时钟快至少100倍。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，设置有用于影响各个电流源(I1至I4)各自的电流值的影响电路。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述至少一个接口(IF)被安置在具有其他控制装置功能的集成电路(SA)上。

8.用于将事故相关信号作为数字式数据信号输出的传感器，其特征在于，所述传感器的接口是根据权利要求1至7中任一项来构造的。

9.用于触发人员保护装置(PS)的方法，其中所述人员保护装置依据数字式数据信号被触发，其特征在于，通过多个电流源影响所述数字式数据信号的信号沿。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，这些电流源(I1至I4)在预先规定的时间点数字地被接通以影响所述信号沿，其中用于所述接通的第一时钟快于数据时钟。

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