CN104254466B - 用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件(RZP)的方法及装置，其中，经由高侧控制电路(100)建立从能量源(ER)到至少一个触发元件(RZP)的第一连接，并且经由低侧控制电路(200)建立从所述至少一个触发元件(RZP)到地的第二连接，并且其中，将点火电流(IZP)调节到一个预定的标称值(NOM)。依据本发明，连续检测所述点火电流(IZP)并且将其与预定的第一阈值比较，其中，确定第一阶段(RZP＝∞)和第二阶段(RZP＝0Ω)，在所述第一阶段中所述点火电流(IZP)在达到所述标称值之后低于所述第一阈值，在所述第二阶段中所述点火电流(IZP)在低于所述第一阈值之后又达到或超过所述标称值，其中，对所述点火电流阶段之间的转变进行计数，并且如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则提高调节速度。
Description
技术领域
本发明基于一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法以及一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的装置。
背景技术
在用于人员保护装置例如安全气囊的点火器的点火时，这在爆炸时经常形成弧光并继而到导线或车身部件的短路。这表现为在点火期间点火器的电阻值的改变。这样的点火装置的输出级由于该负载改变而提供非常高的点火电流，其部分地具有典型的点火电流的一至十倍的值。
在公开文献DE102009027918A1中例如描述了一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的装置和方法。所述的装置包括高侧电路，其建立从能量源到至少一个触发元件的第一连接；还具有低侧电路，其建立从所述至少一个触发元件到地的第二连接。此外设有一个调节装置，其调节用于至少一个触发元件的触发电流，其中，调节装置配属给高侧电路和/或低侧电路。为此，高侧电路和低侧电路各具有用于每个触发元件的触发电流的调节的两个并联连接的输出级，其中，该至少两个输出级中的至少一个具有一个电流调节装置和一个或多个并联连接的晶体管。通过输出级的并联化能够表示标度，亦即以两个或多个并联连接的输出级实现更高或更长的触发电流脉冲。触发电流脉冲导致了引爆装置的点火或者导致人员保护装置的磁操作。
在公开文献DE102005055068A1中描述了例如一种用于控制点火元件的装置。该装置包括两个点火电流测量装置，它们各测量一个点火电流并且将其与相应的阈值进行比较。为此，点火电流测量装置确定相应的时间，在该时间内点火电流位于相应的阈值之上。此外，该装置包括一个点火电流限制装置，其配属给至少一个点火开关并且可调节到至少两个不同的电流水平。为此，该装置包括至少两个点火时间测量装置，其在一个相应的点火时间段内释放相应的点火开关，其中，该至少两个点火时间测量装置中的一个调节电流限制装置。
发明内容
与之相对地，依据本发明用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法以及依据本发明的用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的装置具有的优点在于，通过较小的点火输出级能够实现成本节省。再者，对于本发明的实施形式提高了在碰撞情况下的点火装置的鲁棒性，实现了从所属的控制装置中的蓄能器的较小的电流消耗并且减小或避免了高的电流峰值。
本发明的核心在于点火电流检测的使用，以便在点火过程期间识别在点火电流中的断火。根据识别到的点火电流断火如此改变点火电流调节过程的特征，以使得仅还能够出现微小的点火电流过高。这允许了针对典型的点火电流的输出级尺寸的大小确定，不必须再提供附加的面积用于间歇性的高的短路电流。
本发明的实施形式以有利的方式控制不同的点火电路负载的特征，从而实现了高侧输出级的尽可能的面积中等()的集成。集成的高侧输出级的根据面积的设计首先取决于损耗功率和损耗能，其在点火过程期间在短路的情况下经历所述输出级。转换的能量被引入到通过需要的硅面积产生的输出级的热容量中并且通过热导出效应随着时间被传递走。因此，能够通过本发明的实施形式减小输出级面积。
本发明的实施形式提供了一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法。在此，经由高侧控制电路建立从能量源到至少一个触发元件的第一连接并且经由低侧控制电路建立从所述至少一个触发元件到地的第二连接。此外，将用于所述至少一个触发元件的点火电流在激活点火过程之后调节到一个预定的标称值。依据本发明，连续检测所述点火电流并且将其与预定的第一阈值比较，其中，确定第一阶段和第二阶段，在所述第一阶段中所述点火电流在达到所述标称值之后低于所述第一阈值，在所述第二阶段中所述点火电流在低于所述第一阈值之后又达到或超过所述标称值。再者，对点火电流阶段之间的转变进行计数，并且如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则提高调节速度。
再者，提出了一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的装置，所述装置包括高侧控制电路、低侧控制电路和调节装置，所述高侧控制电路建立从能量源到至少一个触发元件的第一连接，所述低侧控制电路建立从所述至少一个触发元件到地的第二连接，所述调节装置将用于所述至少一个触发元件的点火电流在激活点火过程之后调节到一个预定的标称值。依据本发明，分析和控制单元将连续检测到的点火电流与预定的第一阈值比较并且确定第一阶段和第二阶段，在所述第一阶段中所述点火电流在达到所述标称值之后低于所述第一阈值，在所述第二阶段中所述点火电流在低于所述第一阈值之后又达到或超过所述标称值。再者，所述分析和控制单元对所述点火电流阶段之间的转变进行计数，并且如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则提高调节装置的调节速度。
本文的一些措施和改进能够有利地改善用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法以及用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的装置。
特别有利的是，所述第二阈值能够作为转变的数量被预定在2至4的范围中。由此能够以有利的方式安全地识别具有间隙性的点火电流特性的点火元件并且相应地提高调节速度。
在依据本发明的方法的有利的设计方案中，能够通过对点火电流走向的分析来识别接通的点火电路。在间歇性的电流值的情况下能够例如识别具有间歇性的电阻值的点火器。在基本上保持不变的电流值的情况下能够识别例如LEA点火电路。
在依据本发明的装置的有利的设计方案中，所述分析和控制单元能够经由所述调节装置和至少一个输出级调节所述点火电流，其中，所述至少一个输出级具有用于调节所述点火电流的功率晶体管和用于调节检测电流的检测晶体管，所述检测电流表示所述点火电流。此外，电流检测器连续获取所述检测电流。
在依据本发明的装置的有利的设计方案中，所述调节装置具有产生参考电流的电流源和调节器。所述分析和控制单元能够激活所述电流源和所述调节器，所述调节器比较所述参考电流与所述检测电流，所述检测电流表示所获取的点火电流，其中，所述调节器根据所述比较给所述输出级的控制输入端充电并且经由所述功率晶体管将所述点火电流调节到所述标称值。此外，所述调节装置能够具有电流吸收器。所述分析和控制单元能够激活所述电流吸收器，其减少(abbauen)在所述输出级的所述控制输入端上的电荷并且加速所述调节过程。如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过所述预定的第二阈值，那么所述分析和控制单元能够激活例如所述电流吸收器。
本发明的各实施例在附图中示出并且在随后的描述中进一步进行阐明。在附图中相同的附图标记表示执行相同或相似的功能的组件或元件。
附图说明
图1示出了具有一个依据本发明的点火电流控制电路的实施例的用于人员保护装置的点火装置的示意方框图。
图2示出了来自图1的用于人员保护装置的点火装置的细节的方框图。
图3示出了具有通过依据本发明的来自图1和2的点火电流控制电路产生的点火电流和通过常规的点火电流控制电路产生的点火电流的特性曲线图。
图4示出了依据本发明的用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法的实施例的示意的流程图。
具体实施方式
如从图1至3清晰可见，点火装置1的示出的实施例包括一个依据本发明的用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件RZP的装置5。在示出的实施例中用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件RZP的装置5包括一个高侧控制电路100，其具有一个高侧输出级20，其建立从能量源ER到至少一个触发元件RZP的第一连接；该装置5具有一个低侧控制电路200，其建立从所述至少一个触发元件RZP到地的第二连接；并且该装置5包括一个调节装置30，其将用于所述至少一个触发元件RZP的点火电流IZP在激活点火过程之后调节到一个预定的标称值NOM。
按照本发明，分析和控制单元38将连续检测到的点火电流IZP与预定的第一阈值SW1比较并且确定第一阶段(RZP＝∞)和第二阶段(RZP＝0Ω)，在第一阶段中点火电流IZP在达到标称值NOM之后低于第一阈值SW1，在第二阶段中点火电流IZP在低于第一阈值(SW1)之后又达到或超过标称值(NOM)。分析和控制单元38对点火电流阶段之间的转变进行计数，并且如果点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则提高调节装置30的调节速度。第二阈值以有利的方式如此设定，即能够安全地识别具有间歇性的电阻特性的触发元件RZP，例如点火器。第二阈值能够例如作为转变的数量被预定在2至4的范围中。在示出的实施例中将三个点火电流阶段转换预定为第二阈值。用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件RZP的装置5优选地被构造为ASIC模块，其中，优选地被构造为存储电容器的备用蓄能器提供备用电压UER到连接引脚AER。触发元件RZP插入在第一连接引脚AIGH——其与高侧控制电路100电连接——与第二连接引脚AIGL——其与低侧控制电路200电连接——之间。在示出的实施例中触发元件RZP被构造为点火器并且能够具有不同的电阻值。在一个预点火阶段中被构造为点火器的触发元件RZP具有例如大约2Ω(RZP＝2Ω)的电阻值。在点火阶段期间被构造为点火器的触发元件RZP的电阻在具有大约0Ω的电阻值的短路状态(RZP＝0Ω)与具有大致无穷的电阻值的高阻状态(RZP＝∞)之间转变。此外，作为极端状态，在连接引脚AIGH与AIGL之间的被构造为点火器的触发元件RZP具有对地的短路、到车辆中的其他部分的断路和/或分流。
在示出的实施例中，调节装置被构造为高侧控制电路100的一部分。备选地，点火电流IZP的调节也能够构造在低侧控制电路200中或在高侧控制电路100中和在低侧控制电路200中。
如从图2进一步清晰可见，高侧输出级20在示出的实施例中包括两个MOSFET功率晶体管T和TS，它们作为电流镜像电路设置。为了测量电流，在检测晶体管TS的支路中设有检测电阻RS，检测电流IS作为点火电流IZP的限定的部分通过所述检测电阻，从而在检测电阻RS上存在一个相应于点火电流IZP的电压，其能够例如通过至少一个被构造为运算放大器的调节器R1进行分析。在高侧输出级20的输出端上，流过检测晶体管TS的检测电流IS和流过晶体管T的电流IT相加为点火电流IZP，其通过触发元件RZP被引导到低侧控制电路200。使用一个插入到至调节器R1的电流通道的电流检测器36，以便检测表示点火电流IZP的检测电流IS并且将其与第一阈值SW1进行比较。
在示出的实施例中，由调节器R1分析在检测电阻RS上存在的电压，调节器将表示点火电流IZP的电压与在调节电阻RR上存在的表示调节参考电流IR电压进行比较。调节器R1产生用于MOSFET功率晶体管T和TS的相应的调节信号以便用于调节点火电流IZP，其中，调节器R1根据该比较给输出级20或MOSFET功率晶体管T和TS的控制门的控制输入端充电并且经由功率晶体管T将点火电流IZP调节到标称值NOM。根据调节器R1的调节信号调节两个MOSFET功率晶体管T和TS的回路电阻，以便产生期望的点火电流IZP。再者，调节装置30具有一个用于预定调节参考电流IR的第一可调节的电流源32，其能够由分析和控制单元38经由一个第一开关晶体管T1激活。此外，调节装置30具有电流吸收器34，其能够由分析和控制单元38经由一个第二开关晶体管T2激活。电流吸收器34引起放电电流IE并且在激活的状态下减少在输出级20的控制输入端上的或者MOSFET功率晶体管T和TS的控制门上的电荷，从而能够加速调节过程。如果点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则分析和控制单元38激活电流吸收器34。
如从图3进一步清晰可见，被构造为点火器的触发元件RZP自在时间点t1＝0ms点火的开始起被通电，从而能量在输出级20的控制输入端上或者在MOSFET功率晶体管T和TS的控制门上形成并且将点火电流IZP调节到标称值NOM。在足够的能量输入的情况下开始爆炸，在示出的实施例中，在时间点t2＝0.5ms，其大约表示半个点火时间段的过程。在此，被构造为点火器的触发元件RZP在点火阶段期间构成间歇性的电阻值(0欧姆、∞、中间值)。产生的点火电流I’ZP在图3中虚线地示出。如从图3进一步清晰可见，在被构造为点火器的触发元件RZP的高阻状态(RZP＝∞)的阶段中完全没有点火电流IZP流过或者点火电流IZP的值在预定的第一阈值SW1之下。在被构造为点火器的触发元件RZP的随后转变为短路状态(RZP＝0Ω)的情况下，与之相对地产生非常高的电流脉冲，因为调节装置30的分析和控制单元38识别到以前没有点火电流IZP流过。
本发明基于，识别到点火电流IZP的断火并且随后自动地仅仅对于当前的点火过程改变调节装置30的调节特征。该性能在图3中通过实线的曲线走向示意地示出。在点火电流IZP三次低于第一阈值SW1之后，通过分析和控制单元38实现调节性能的动态的转换。这意味着，如果点火电流IZP低于第一阈值SW1，那么分析和控制单元38以放电电流IE经由第二开关晶体管T2激活电流吸收器34，以便更快地减少在输出级20的控制输入端上的或者MOSFET功率晶体管T和TS的控制门上的电荷并且由此加速调节过程。通过更快的调节过程以有利的方式在触发元件RZP上出现显著减小的电流尖部。
调节特征的持久改变的设计可以与之相对地对该现象进行作用，然而由于用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件RZP的装置5的外部布线的大的区域，所以这是不可能的。外部的布线能够例如包括欧姆电阻(R)、电感(L)和/或电容(C)的任意的组合或部分。在典型的点火电路中应用具有直至60μH的电感的触发元件RZP。为该主要应用设计点火电流IZP的调节。然而，对于应用作为触发元件RZP的具有低能促动器(LEA)的点火电路的情况，能够出现直至3mH的电感。通过持久改变的调节特征能够在LEA布线中导致点火电流IZP不期望的振荡。然而，如果出现间歇性的电阻值，那么分析和控制单元38能够由此得出结论，在点火电路中不存在LEA电感，因为LEA电路不包含点火机构，并且分析和控制单元38能够相应地转换调节性能。
随后参照图4对依据本发明的用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件RZP的方法的实施例进行描述。
如从图4清晰看见，在步骤S100中连续检测所产生的点火电流IZP并且在步骤S110中将其与预定的第一阈值SW1比较。在步骤S120中确定第一阶段(RZP＝∞)和第二阶段(RZP＝0Ω)，在所述第一阶段中点火电流(IZP)在达到标称值(NOM)之后低于第一阈值(SW1)，在第二阶段中点火电流(IZP)在低于第一阈值(SW1)之后又达到或超过标称值(NOM)。在步骤S130中对点火电流阶段之间的转变进行计数。如果点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，那么在步骤S130中提高调节速度。第二阈值能够例如作为转变的数量被预定在2至4的范围中。
本发明的实施例提供了用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法和装置，其以有利的方式识别在点火过程期间点火电流中的断火并且根据识别到的断火自动如此地改变点火电流调节过程的特征，以使得仅还出现微小的点火电流过高。这允许针对典型的点火电流的输出级面积的大小确定，从而在用于控制至少一个触发元件的装置的ASIC模块中不必须提供附加的面积用于间歇性的短路。
Claims (10)
1.一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的方法，其中，经由高侧控制电路(100)建立从能量源(ER)到所述至少一个触发元件(RZP)的第一连接，并且经由低侧控制电路(200)建立从所述至少一个触发元件(RZP)到地的第二连接，并且其中，将用于所述至少一个触发元件(RZP)的点火电流(IZP)在激活点火过程之后调节到一个预定的标称值(NOM)，其特征在于，连续检测所述点火电流(IZP)并且将其与预定的第一阈值(SW1)比较，其中，确定第一阶段和第二阶段，在所述第一阶段中所述点火电流(IZP)在达到所述标称值(NOM)之后低于所述第一阈值(SW1)，在所述第二阶段中所述点火电流(IZP)在低于所述第一阈值(SW1)之后又达到或超过所述标称值(NOM)，并且其中，对点火电流阶段之间的转变进行计数，并且如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则提高调节速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二阈值作为转变的数量被预定在2至4的范围中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过对点火电流走向的分析来识别接通的触发元件(RZP)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在间歇性的电流值的情况下识别具有间歇性的电阻值的点火器。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在基本上保持不变的电流值的情况下识别LEA点火电路。
6.一种用于控制用于人员保护装置的至少一个触发元件的装置，其具有高侧控制电路(100)、低侧控制电路(200)和调节装置(30)，所述高侧控制电路建立从能量源(ER)到所述至少一个触发元件(RZP)的第一连接，所述低侧控制电路建立从所述至少一个触发元件(RZP)到地的第二连接，所述调节装置(30)将用于所述至少一个触发元件(RZP)的点火电流(IZP)在激活点火过程之后调节到一个预定的标称值(NOM)，其特征在于，分析和控制单元(38)将连续检测到的点火电流(IZP)与预定的第一阈值(SW1)比较并且确定第一阶段和第二阶段，在所述第一阶段中所述点火电流(IZP)在达到所述标称值(NOM)之后低于所述第一阈值(SW1)，在所述第二阶段中所述点火电流(IZP)在低于所述第一阈值(SW1)之后又达到或超过所述标称值(NOM)，其中，所述分析和控制单元(38)对点火电流阶段之间的转变进行计数，并且如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过预定的第二阈值，则提高所述调节装置(30)的调节速度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分析和控制单元(38)经由所述调节装置(30)和至少一个输出级(20)调节所述点火电流(IZP)，其中，所述至少一个输出级(20)具有用于调节所述点火电流(IZP)的功率晶体管(T)和用于调节检测电流(IS)的检测晶体管(TS)，所述检测电流表示所述点火电流(IZP)，其中，电流检测器(36)连续获取所述检测电流(IS)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调节装置(30)具有产生参考电流(IR)的电流源(32)和调节器(R1)，其中，所述分析和控制单元(38)激活所述电流源(32)和所述调节器(R1)，其中，所述调节器(R1)将所述参考电流(IR)与所述检测电流(IS)比较，所述检测电流表示所获取的点火电流(IZP)，其中，所述调节器根据所述比较给所述输出级(20)的控制输入端充电并且经由所述功率晶体管(T)将所述点火电流(IZP)调节到所述标称值(NOM)。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述调节装置(30)具有电流吸收器(34)，其中，所述分析和控制单元(38)激活所述电流吸收器(34)，其减少在所述输出级(20)的所述控制输入端上的电荷并且加速所述调节过程。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，如果所述点火电流阶段之间的转变的数量达到或超过所述预定的第二阈值，则所述分析和控制单元(38)激活所述电流吸收器(34)。
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