CN102076532B - 用于触发车辆的全部安全气囊的装置、控制装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于触发车辆的全部安全气囊的装置、和一种用于形成车辆的全部安全气囊的触发信号的控制装置、以及一种包含此装置和此控制装置的系统。所述装置具有点火电路触发器以及蓄能器，以便根据来自于所述控制装置的所述触发信号来触发点火电路中的功率开关，并且使用来自所述蓄能器的能量以引发所述安全气囊的点火元件。所述控制装置至少获得所述装置的能源供应的部分。

Description

用于触发车辆的全部安全气囊的装置、控制装置及系统
技术领域
本发明涉及一种用于触发车辆的全部安全气囊的装置、一种用于形成用于车辆的全部安全气囊的触发信号的控制装置、以及一种具有此装置和此控制装置的系统。 
背景技术
由DE10 2004 015 125A1已知，设置了从具有被构造为微控制器的分析电路的控制装置中扩展的点火电路触发器。同样地，在该控制装置之外安置用于获取事故信号的传感装置。 
发明内容
与之相比，依据本发明的用于触发车辆的全部安全气囊的装置以及用于形成用于车辆的全部安全气囊的触发信号的控制装置以及具有该装置和该控制装置的相应的系统具有如下优点：现通过是全部安全气囊的触发单元的依据本发明的装置，减小了安全气囊系统在安置有控制装置的传动轴通道(Mitteltunnel)上的占地面积。由此减少了传动轴通道上的插针和电缆束。该装置以及必要时的其他组件能够安置到不同于传动轴通道上的地方。通过在传动轴通道上精简了安全气囊系统，能够在传动轴通道范围内安置关于加速度以及转动速度或其他参数的另外的行驶动力学传感器。微控制器也可能被扩大并且因此能够设置安装被动和/或主动安全领域中的另外的功能。同样能够通过更多的依据本发明的装置通过选择具有多个点火电路的较大系统来涵盖可扩缩的概念。 
依据本发明的系统包含两个模块，即所述装置和所述控制装置。 
所述控制装置一般具有例如是微控制器的分析电路以及到所 述装置的接口。此外，还能够设置到事故传感器以及行驶动力学传感器的接口。然而所述控制装置还有可能自身具有传感器。这例如包括用于车辆纵向和横向上的高加速度的加速度传感器，以及用于行驶动力学功能的传感器，例如用于车辆横向上的低加速度的加速度传感器和绕垂直轴的转动速度传感器，即横摆角速度传感器。 
能够按照系统需求来集成另外的加速度-和转动速度传感器。大型扩展级别例如是用于车辆纵向和横向上的高加速度的加速度传感器、用于低加速度的在所有三个轴上的加速度传感器、以及设置用于所有三个轴的转速传感器、以及用于车辆横向上的加速度的冗余的传感器和横摆角速度传感器、以及固体声传感器。 
出于信号品质和安全气囊所必需的短的等待时间的原因，能够将依据本发明的控制装置放置在车辆重心附近的固定的地方。 
作为用于至少安全气囊和必要时安全带拉紧器以及另外的人员保护装置的触发单元，依据本发明的装置具有带有用于控制安全气囊点火元件的功率开关的点火电路触发器、用于自给模式的蓄能器、以及用于与所述控制装置进行通信的接口。此装置是不受约束的，并且因此能够任意地放置在车辆中。 
所述控制装置与所述装置之间的通信是例如借助根据ISO标准22896的所谓点火总线而实现的，该点火总线由于其结构而提供安全且可靠的信息传输。然而其他连接也是可能的，例如点对点连接或者其他总线类型。除了电的、有线的传输，光传输或无线传输也是有可能的。 
在这里，依据本发明的装置是触发位于车辆中的全部安全气囊的安全气囊点火单元。触发安全气囊在此意味着将其激活，从而引起充气。这一般烟火技术地通过点火元件的点火从而爆炸装药的点火而发生，该点火以本领域技术人员已知的方式导致安全气囊的充气。 
所述装置具有唯一的壳体，其由金属和/或塑料制成。在此，该壳体并不一定必须由硬的成分组成。其还能够被至少部分柔韧地 构造。 
蓄能器一般包含一个或多个电容器，优选为电解电容器。然而其他电容器类型也是可能的。在这里，还能够使用其他能量存储装置。蓄能器在自给的情况下提供能量，即在电池不可用的情况下，如此设计蓄能器，以致该蓄能器还能实现人员保护装置如安全气囊或安全带拉紧器的触发。 
点火电路触发器一般由一个或多个ASIC组成，其中每一点火电路的ASIC具有至少两个功率开关和逻辑电路，以便能够处理触发信号和其他信号，也以便相应地仅在触发情况下触发这些功率开关。所述功率开关一般是功率晶体管，例如MOSFET。 
接口一般是由专用集成电路或者这样的集成电路的一部分或者分立元件构建而成的硬件组件。混合形式也是有可能的。还有可能的是，这样的接口能够被构造为软件元件。在这里，接口提供触发信号并且在蓄能器与点火电路触发器之间设置供电模块，该供电模块向点火电路触发器和第一接口提供至少一个工作必需的供电电压和用于触发的点火能量。点火电路触发器具有逻辑部分以用于处理来自控制装置的信号，并且供电模块从蓄能器或者从电池中得到必需的供电电压以用于所述装置的元件。点火电路触发器在此能够由一个或多个IC组成，其中，点火电路触发器也能够是较大的ASIC的部分。点火电路触发器例如能够与供电模块一起被集成在大的集成电路上。然而供电模块还能够分离地设置为集成电路。分立的解决方案在此也是有可能的。供电模块例如还能与汽车蓄电池相连接，并且将该电压变换至较高的电压，例如用于蓄能器的30到40V，并且蓄能器随后再次为了供电电压或者点火电压而通过向下变换来取得必需的能量。在此也有可能的是，对于无自给的持续的工作，供电模块从蓄能器持续地提取能量。作为替代，通过供电模块还可以由电池至少部分地实现所述装置的供电。在此，电池电压再次向下变换成供电电压。在这里，通过供电模块还能够由电池电压点火。 
依据本发明的控制装置被设置用于分析事故传感器信号，并且 据此形成用于车辆的全部安全气囊的触发信号。在此，控制装置配备有事故传感装置，例如在不同空间方向上的加速度传感器，或者转速传感器或转动加速度传感器。如上所述，加速度传感器能够被设计以用于大的或者小的加速度。事故传感器信号在此能够数字地或者模拟地传输，即传输至也具有模拟输入的分析电路。在此，分析电路例如被构造为微控制器。然而分析电路还能够被构建为其他处理器、ASIC或者分离地构建。分析电路将分析算法应用于至少一个事故传感器信号。该分析算法能够以软件方式或者以硬件方式实现。通常执行分类或者至少一个阈值比较以确定，是否存在触发情况。控制装置还具有用于将触发信号输出至所述装置以及用于为控制装置提供至少一个供电电压的接口。也就是说，触发信号例如通过总线传输至所述装置，所述装置随后据此触发安全气囊。在此，触发信号说明触发哪些安全气囊以及以多大强度触发安全气囊。例如通过安全气囊膨胀的相应的级别来影响该强度。控制装置还从所述装置获得供电电压，亦即通过供电模块。然而也能够在其他模块之前直接地从电池得到供电。 
供电模块具有至少用于向下变换的开关变换器。对于向上变换，设置相应的直流变压器。 
包含所述装置和所述控制装置的依据本发明的系统具有例如在这两个装置之间的总线连接或点对点连接。此连接能够电地或者光地或者基于无线电地构造。 
通过在优选的实施例中所列举的措施和改进方案能够有利地改善前述的用于触发车辆的全部安全气囊的装置以及用于形成用于车辆的全部安全气囊的触发信号的控制装置以及具有该装置和该控制装置的相应的系统。 
特别有利的是，供电模块通过另外的接口输出至少一个供电电压以用于所述控制装置之外的控制装置。这涉及这样的设计，即装置中的供电模块为整个系统供电。在此能够提供不同的电压电平如5V和3.3V。 
进一步有利的是，在所述装置中设置另外的接口，通过该接口向供电模块提供激活信号。也就是说，只有当存在该激活信号时，供电模块才被激活。由此例如能够通过激活供电模块而实现额外的开关。该激活尤其也能够仅涉及这样的情况，即通过供电模块实现点火能量的供应。 
进一步有利的是，所述装置提供另外的接口，该接口为点火电路触发器提供真实性信号，其中点火电路触发器根据触发信号和此真实性信号来触发功率开关。由此确保了，存在不同的用于触发人员保护装置的触发路径。由此实现了安全气囊电子设备的基本的安全考虑。真实性信号同样必须在内容确认触发信号。此真实性信号能够具有用于释放特定点火电路的第一功率开关的第一子信号和用于释放该特定点火电路的第二功率开关的第二子信号。通过分为子信号，安全得以进一步地提高。这些子信号能够串行或并行地传输。 
进一步有利的是，分析电路被配置通过另一接口为供电模块输出激活信号。分析电路由此能够输出激活信号并且将供电模块作为所述装置中的另外的开关来对待。 
进一步有利的是，控制装置具有用于冗余地分析至少一个事故传感器信号的分析模块以及用于该分析电路的监控电路，其中该分析模块生成真实性信号的第一子信号并且该监控电路生成第二子信号。分析模块在此是对事故传感器信号的较简单的分析，例如利用固定的阈值。这还能够成本较高地设计。此分析模块尤其能够被构造为ASIC或者ASIC的部分。例如是看门狗(Watch-Dog)的监控电路通过已知的看门狗功能，例如通过看门狗提问分析电路并且检验答案的方式，来监控分析电路的功能。还能够设置：分析电路必须周期性地使用看门狗，以便不被看门狗重置。 
更有利的方式是所述装置通过总线连接，例如根据ISO标准，来与所述控制装置相互连接。这实现了特别安全的数据传输，其对于触发信号来说是特别重要的。 
附图说明
本发明的实施例在附图中被示出并且将在下面的说明书中进行详细解释。附图中： 
图1示出系统的基本构造， 
图2示出依据本发明的系统的电路方框图， 
图3示出依据本发明的系统的另一电路方框图， 
图4示出依据本发明的系统的第三电路方框图，以及 
图5a和b示出依据本发明的系统的另外的实施例。 
具体实施方式
图1示出车辆FZ，其在传动轴通道上具有控制装置DCU(＝域控制单元)还具有安全气囊点火单元ABFU，该安全气囊点火单元ABFU不在传动轴通道范围内。控制装置DCU和作为所述装置的安全气囊点火单元ABFU这两个组件与电池连接并且相互连接。下文中仅示出了为理解本发明所必需的组件。为简单起见，省略了另外对于控制装置和安全气囊点火单元的工作所必需的组件。 
基本功能是：控制装置DCU将触发信号和真实性信号传输至安全气囊点火单元ABFU，以便安全气囊点火单元能够相应于触发信号而触发安全气囊。不仅控制装置DCU而且安全气囊点火单元ABFU都分别有自己的壳体并且未安置在一起。 
能量供应产生自车辆电池Bat，其中电池能够与控制装置DCU和安全气囊点火单元ABFU直接地相连接。然而也有可能的是，电池仅与安全气囊点火单元ABFU相连接，并且随后安全气囊点火单元向控制装置DCU供应必需的供电电压。 
图2在电路方框图中示出依据本发明的系统。在这里，控制装置DCU通过多个线路与安全气囊点火单元ABFU相连接。车辆纵向和横向上的加速度传感器的信号通过线路200提供给控制装置DCU。这些传感器信号大多被预处理，例如由微控制器μC进行低通滤波或者积分并且与之并行地通过安全控制器204进行分析。在这 里，接口或是发送和接收模块本身如控制器和安全控制器204或点火电路触发器，或者为简单起见而被省略了。 
作为分析电路的微控制器μC在此具有多个软件模块。传感器信号在接口模块中被读入、处理并且在此首先由传感器模块201检验真实性。在此模块中确保从不仅仅基于一个传感器来实现触发。存在对真实性检查逻辑进行编码的配置。在最简单的情况下，对于两个传感器信道分别存在阈值比较。逻辑的输出值以逻辑“与”相结合。只有当两个信道都超过阈值时，才能够实现触发。 
还在块203中预处理传感器信号200。根据信号幅度，例如基于积分地，生成预点火信号，并且该预点火信号与其他在主分析算法202中生成的信号一起组合成旗标EN_FL。 
在块201中的传感器真实性检查之后，将主分析算法202应用于传感器信号。随后，根据其结果输出触发信号。在此，随后还根据这一分析激活安全气囊点火单元ABFU中的供电模块206，亦即在点火能量方面。由此实现三开关原理(Dreischalterprinzip)。 
微控制器μC进一步具有故障存储器FS，其中存储安全气囊点火单元ABFU中的监控单元210的监控结果。监控单元210如下执行监控：其例如通过对点火元件施加以小的电压的方式来周期性地检验点火元件的电阻。作为替代，也能够加上小的电流并且测量压降。 
如上所述，在安全控制器204中并行于微控制器μC而执行传感器值200的分析。在此随后例如仅仅检验固定的阈值。安全控制器204的分析结果随后通过线路传输至高边级212以及分析逻辑207。在此实施中示出通过分离的物理的线路的传输。传输的电平在此能够具有0或3.3V。通过安全控制器204的释放信号，通过MOSFET晶体管打开高边输出级212。 
相应地，通过看门狗205，低边输出级211被打开。此信号还被传输至点火电路触发器的解码器207中。 
对于触发信号的传输，采用安全的协议(例如ISO22896或者 TTCAN)。一般来说，来自图2的信号能够为优化系统连接的目的而适当地合并。图5中展示了将待传输的信号有利地合并的两种变形。图5a示出合并成两个物理的线路，数字线路DB和模拟的Ana。附加地，为模拟线路Ana而在DCU中设置作为驱动器的晶体管T以及在安全气囊点火单元ABFU中设置接收电阻R。图5b设置三个线路，模拟的Ana和DC，其借助菊花链技术(Daisy Chain Technologie)被双重布置。为和图2中相同的元件采用相同的附图标记，其中晶体管T和电阻R同样在图5a和图5b两者中示出。为数字传输而设置接口IF1和IF2，并且为菊花链配置而设置接口IF3和IF4。模数转换器AD1和AD2以及数模转换器DA1和DA2相应地依次编号。 
将禁用信号(Unable-Signal)以及并行地将点火信号传输到分析逻辑207中。点火信号长度是16位并且例如当涉及多级安全气囊时说明要触发哪些安全气囊以及以多大强度来触发。这也能够应用于烟火式安全带拉紧器和电机致动器。在这里，使能(释放)信号(Enable(Freigabe)-Signal)EN_FL通过分析逻辑207同样直接地到达高边输出级212。此信号同样释放此输出级。SPI总线上的点火信号的分析和安全控制器204的释放在块208中被逻辑地相与并且导致接通高边级212。通过用于低边输出级211的触发模块209，仅仅基于看门狗信号实现低边输出级211的接通。 
图3在另一个电路方框图中示出依据本发明的系统。在这里仅仅涉及能量供应。其余部分为了简单起见而被省略了。车辆电池Bat通过块305和点火开关ZS连接至控制装置DCU和安全气囊点火单元ABFU。通过开关305，电池能够被分离。 
如果点火开关被闭合，则车辆电池连接至控制装置DCU和安全气囊点火单元ABFU。电池电压提供给安全气囊触发单元ABFU中的供电模块307，其中块307起将电池电压向上变换至25V的作用，并且这被存储在蓄能器中。随后通过连接308能够用来自电容器CER的点火能量提供点火电路中的功率输出级。块307中的经向 上变换的电压在同样属于供电模块的块306中再次向下变换至12V。此12V随后输送至安全气囊点火单元ABFU中的点火电路触发器和其他构件。 
随后，此12V通过能量供应线路传输到控制装置DCU中，以便至少在自给的情况下对控制装置DCU供应能量。电池Bat还通过块305中的点火开关ZS与控制装置相连接，亦即在块300中。在块300中，DCU中的电压供应被接通，也就是说在自给的情况下从电池接通到安全气囊点火单元ABFU。 
离开块300进入块301中，其从12V向下变换至6.7V，并且此6.7V既供外部的传感器也供内部的传感器使用。在块302中实现向下变换至5V，在块303中至3.3V，在块304中至1.5V。这些电压优选地输送给微控制器中的分析电路。 
图4示出依据本发明的系统的另一个电路方框图，其中行驶动力学功能和安全气囊功能的模块以同样的方式集成在DCU中： 
元件400、408和409示出在DCU中实现的功能。块400是与安全气囊有关的功能，块408是与车辆动力学有关的功能(车辆动力学模块＝VDM)。线路415和416示出用于VDM的输入信号(开关)。块409代表基本功能，其包括DCU的一般基本软件，例如通信或者传感器数据处理。410和411是Flexray通信线路，而线路412至414用于CAN通信。 
电池Bat通过点火开关401连接到控制装置DCU中的中央单元，亦即通过线路423和/或422。在此所述的例子中，DCU的部分通过422供电，DCU的其他部分和ABFU通过线路423即闭合的点火供电。 
电池进一步地连接至安全气囊点火单元ABFU，如图3至4中所构造的。安全气囊点火单元ABFU具有蓄能器ER，以及具有接口的点火电路触发器402。安全气囊点火单元通过输出端403、404和405控制点火电路，并且通过线路425获得释放信号以及通过线路426获得点火指令。通过线路427向安全气囊触发单元ABFU传输 其监控电路向点火元件示出的状态。通过线路424，中央单元DCU在自给的情况下供应能量。中央单元DCU例如通过线路406输出信号碰撞输出以及用于警告灯407的触发，以便指示安全气囊系统的故障。输出端碰撞输出提供其他系统的安全气囊的触发判决。 
通过线路417和419，PAS信号进入中央单元，其中能量供应通过线路420和418分离地描述。通过线路421，根据配置人员状况或者开关来传输同乘者安全气囊的激活/不激活。 

Claims (10)

1.用于触发车辆(FZ)的全部安全气囊的装置，其具有唯一的壳体，所述壳体具有以下组件：
-至少一个蓄能器(CER)，其在自给的情况下提供电能；
-点火电路触发器(AB)，其具有多个功率开关，其中所述点火电路触发器(AB)根据触发信号来触发所述功率开关，其特征在于，设置第一接口，其提供所述触发信号，所述触发信号由具有自己的壳体的控制装置传输；进一步在所述蓄能器(CER)与所述点火电路触发器(AB)之间连接供电模块(206，306，307)，其向所述点火电路触发器(AB)和所述第一接口提供至少一个工作必需的供电电压和用于所述触发的点火能量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电模块(206，306，307)通过第二接口将所述至少一个供电电压输出给所述壳体之外的控制装置。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设置第三接口，通过该第三接口为所述供电模块(206，306，307)提供激活信号。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于触发车辆(FZ)的全部安全气囊的装置(ABFU)提供第四接口，其为所述点火电路触发器提供真实性信号，其中所述点火电路触发器根据所述触发信号和所述真实性信号来触发所述功率开关。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第四接口提供用于释放特定点火电路的第一功率开关的第一子信号和用于释放所述特定点火电路的第二功率开关的第二子信号作为所述真实性信号。
6.用于形成用于车辆的全部安全气囊的触发信号的控制装置，具有：
-事故传感装置以用于输出至少一个事故传感器信号(200)，
-分析电路以用于根据所述至少一个事故传感器信号来输出触发信号，
-第五接口以用于将所述触发信号输出至如权利要求1至5中任一项所述的装置，
-第六接口以用于为所述控制装置(DCU)提供至少一个供电电压，其中所述第六接口如此配置，以致所述第六接口自所述控制装置(DCU)之外接收所述至少一个供电电压，
-自己的壳体，其不与所述装置的唯一的壳体一起安置。
7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述分析电路μC被配置为通过第七接口向如权利要求1至5所述的装置中的供电模块(206，306，307)输出激活信号。
8.如权利要求6或7所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置具有用于冗余地分析所述至少一个事故传感器信号的分析模块(204)和用于所述分析电路(μC)的监控电路(205)，其中所述分析模块(204)生成关于真实性信号的第一子信号以及所述监控电路(205)生成关于所述真实性信号的第二子信号，其中设置第八接口以用于输出所述真实性信号。
9.系统，包含如权利要求1至5中任一项所述的装置以及如权利要求6至8中任一项所述的控制装置。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述装置和所述控制装置以总线连接相互连接。
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