CN104583021A - 用于驱动车辆安全器件的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动车辆安全器件(18)的驱动装置(1)包括输入(2)，输入(2)连接到电子控制单元(5)的输出(9)。电子控制单元(5)的输出(9)是可操作地以提供点火信号来激活安全器件(如安全气囊)中的烟火爆管的一种输出。驱动装置(1)包括第一和第二分析器(14,15)，它们对电子控制单元(5)提供的点火信号执行第一和第二算法以确定点火信号会激活烟火爆管。如果第一和第二分析器(14,15)都确定点火信号会激活烟火爆管，则驱动装置(1)向安全器件(18)提供输出信号。

Description

用于驱动车辆安全器件的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，更具体地，涉及一种用于驱动车辆安全器件的驱动装置。
背景技术
车辆安全系统一般包含碰撞传感器和安全器件，安全器件被连接到电子控制单元。电子控制单元从传感器接收信号并且对信号进行处理以确定信号是否指示碰撞状况。如果电子控制单元确定发生碰撞状况，那么电子控制单元向至少一个安全器件提供输出信号以激活安全器件。
许多安全器件(如安全气囊模块)包括烟火爆管。在发生碰撞的情况下，连接电子控制单元的一个输出以将点火信号传递到烟火爆管来激活该爆管。点火信号具有激活烟火爆管的适宜特性并且通常是采用持续2ms的1.2A的电流形式或者持续0.5ms的1.75A的电流形式。点火信号中的电流超过触发烟火爆管来驱动安全器件所需要的预定水平。电子控制单元通常包括多个输出来驱动多个烟火爆管，多个烟火爆管被放置在车辆里的不同安全器件中。
虽然电子控制单元提供的点火信号适于激活烟火爆管，但是点火信号通常不适于触发其他不包含烟火爆管的车辆安全器件。例如，这样的安全器件可能包括断油器件或用于打开车辆门的器件。
一些电子控制单元包含碰撞输出，提供碰撞输出是为了触发不包含烟火爆管的车辆安全器件。该碰撞输出提供具有合适的电流和电压电平以及合适的信号编码的信号来触发车辆安全器件。虽然对于不包含烟火爆管的车辆安全器件，来自电子控制单元的碰撞输出是有效的触发，但是，为了减少成本碰撞输出有时候被省去，所以并非所有电子控制单元都包含碰撞输出。
即使在电子控制单元上提供碰撞输出，由于没有碰撞输出须遵循的已制定的标准，碰撞输出可能会成为问题。因此，为了系统正确地运行，系统设计者须为特定的安全器件匹配特定的碰撞输出。如果设计者需要对系统进行定制来匹配特定的碰撞输出，则这使得系统设计者所能做出的选择最小化并且可能增加成本。
此前提议将电子控制单元连接到车辆控域网(CAN)总线并将安全器件连接到CAN总线以使得电子控制单元可以通过CAN总线触发安全器件。这能够使不包含烟火爆管的安全器件被电子控制单元触发。然而，因为CAN总线通常延展到整个车辆并且可能在碰撞过程中受损，这种方法存在很多问题。CAN总线的损坏可能妨碍来自电子控制单元的信号被传达至安全器件。此外，不存在CAN总线上的激活信号须遵循的已制定的标准，因此系统设计者局限于使用专有的硬件和软件通过车辆的CAN总线来触发安全器件。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的用于驱动车辆安全器件的驱动装置。
根据本发明提供了一种用于驱动车辆安全器件的驱动装置，该装置包括：输入，可操作地以接收点火信号，所述点火信号适合激发烟火爆管；第一分析器，可操作地以对所述点火信号执行第一算法以及提供第一判断，所述第一判断为所述点火信号会激活所述烟火爆管；第二分析器，可操作地以对所述点火信号执行第二算法以及提供第二判断，所述第二判断为所述点火信号会激活所述烟火爆管；连接到第一和第二分析器的输出，如果第一和第二分析器都确定出所述点火信号会激活所述烟火爆管，所述输出提供输出信号，所述输出信号适合激活车辆安全器件。
优选地，所述输入被连接到电子控制单元的输出，所述电子控制单元的输出可操作地以提供适合激活烟火爆管的点火信号。
适当地，所述电子控制单元包括第一处理器和第二处理器，所述第一处理器和第二处理器中每个处理器被设置为从两个碰撞传感器中相应的碰撞传感器上接收碰撞信号，其中在碰撞传感器感应到碰撞状况的情况下，在处理器中的每个处理器可操作地以提供确认信号，所述处理器的输出被连接到逻辑电路，如果两个处理器都提供表示碰撞状况的确认信号，所述逻辑电路可操作地以输出所述点火信号。
有利地，所述电子控制单元包括另一输出，所述另一输出被连接到车辆安全器件中的烟火爆管。
优选地，所述电子控制单元在连接到所述驱动装置的输入的输出上提供的点火信号与所述电子控制单元在连接到所述烟火爆管的另一输出上提供的点火信号基本相同。
适当地，输入包括两个端子以及在所述端子之间串联连接的第一和第二电阻。
有利地，其中所述第一分析器包括电流传感器，以当输入接收到点火信号时感应流过第一电阻的电流，所述第一分析器可操作地以分析流过第一电阻的电流，并且如果电流超过预定阈值则提供第一判断。
优选地，第二分析器包括电流传感器，以当输入接收到点火信号时感应流过第二电阻的电流，所述第二分析器可操作地以分析流过第二电阻的电流，并且如果电流超过预定阈值则提供第二判断。
适当地，所述点火信号包括超过预定阈值并且持续流动预定时间长度的电流。
有利地，所述点火信号的电流在1A到2A之间，并且电流流动的持续时间在0.5ms到2ms之间。
在一个实施例中，所述点火信号的电流为1.2A并且电流流动持续2ms。
在另一个实施例中，所述点火信号的电流为1.75A并且电流流动持续0.5ms。
有利地，所述装置进一步包括测试信号源，连接所述测试信号源以向所述输入提供测试信号，所述测试信号相当于适合激活所述烟火爆管的点火信号，所述装置进一步包括逻辑电路，当向所述输入提供测试信号时，所述逻辑电路被激活，当所述第一和第二分析器确定所述测试信号会激活所述烟火爆管时，所述逻辑电路可操作地以阻止所述输出提供输出信号。
优选地，所述输出被连接到在车辆安全器件中的至少一个烟火爆管。
适当地，所述装置可操作地以向每个烟火爆管提供诊断信号并分析通过每个烟火爆管的诊断信号来确定每个烟火爆管的健康状态。
附图说明
为了能够易于理解本发明，并且领会其进一步的特征，现将以举例的方式参考附图对本发明的实施例进行描述。在附图中：
图1是本发明优选实施例的驱动装置的示意图。
图2是说明检测点火信号的第一种方法的示意图。
图3a是在检测点火信号的第一种方法中所使用的三个计数器的值的图形化表示。
图3b是在检测点火信号的第一种方法中所使用的三个阈值的图形化表示。
图4是说明检测点火信号的第二种方法的示意图。
图5是说明在检测点火信号的第二种方法中所进行的测量序列的示意图。
图6a是在检测点火信号的第二种方法中累积的样本的图形化表示。
图6b是与示出在检测点火信号的第二种方法中样本累积的图6a相对应的图形化表示。
图7是本发明的进一步实施例的示意图，该实施例包括故障检测装置。
具体实施方式
首先参考附图中的图1，根据本发明优选实施例的驱动装置1包括输入2，输入2包括第一输入端3和第二输入端4。在使用中，输入2被连接到电子控制单元5，电子控制单元5可操作用以检测碰撞状况。
电子控制单元5被连接到至少两个碰撞传感器(未示出)。一个碰撞传感器被连接到第一处理器6以及另一个碰撞传感器被连接到第二处理器7。第一处理器6和第二处理器7为烟火爆管驱动器8提供两条单独的逻辑路径。烟火爆管驱动器8被连接到输出9，输出9包括第一输出端10和第二输出端11。输出9通常会被连接到包括烟火爆管致动器的安全器件(如安全气囊模块)。然而，在本发明的实施例中，第一输出端10和第二输出端11被分别连接到驱动装置1的第一输入端3和第二输入端4。
在电子控制单元5中的两个单独的处理器6、7处理来自两个相互并行的碰撞传感器的信号。如果第一处理器6和第二处理器7均确定两个传感器都检测到发生碰撞状况，那么烟火爆管驱动器8可操作用以在输出9处提供烟火爆管点火信号。因为如果在检测装置中的两条路径都检测到发生碰撞状况时烟火爆管驱动器8只输出点火信号，所以处理器6、7提供的两个单独的逻辑路径提高了碰撞检测装置的精确度。例如，如果一个传感器提供发生了碰撞状况的错误指示，二元路径有助于最大限度地减少烟火爆管的错误激活。
如果烟火爆管被连接到输出9，在电子控制单元5的输出9上提供的点火信号是会激活烟火爆管的一种信号。优选地，点火信号包括流动持续时间为0.5ms到2ms之间的1A到2A之间的电流。在一个实施例中，点火信号包括持续流动2ms的1.2A的电流。在另一个实施例中，点火信号包括持续流动0.5ms的1.75A的电流。
电子控制单元5的输出9是通常会被连接到车辆安全器件中的烟火爆管的一种输出。然而，在本发明的实施例中，输出9被连接到驱动装置1的输入2，驱动装置1不包括烟火爆管而是包括用于检测电子控制单元5提供的点火信号的装置。在另一个实施例中，电子控制单元5包括另一输出(未示出)，该输出被连接到车辆安全器件中的烟火爆管。控制单元5在另一输出上提供的点火信号与电子控制单元5在被连接到驱动装置1的输出9上提供的点火信号基本相同。在控制单元5的所述输出和另一输出处提供的点火信号基本相同，是基于所述点火信号是相互可交换的。连接到控制单元5的所述输出或另一输出的烟火爆管将会被控制单元5在那个输出上提供的点火信号所激活。
驱动装置1包括第一感应电阻12和第二感应电阻13，第一感应电阻12和第二感应电阻13在第一输入端3和第二输入端4之间相互串联地连接。电阻12、13一起形成电阻负载，电阻负载模拟烟火爆管的电阻，该烟火爆管通常会连接到控制单元5的输出9。
第一分析器14跨接第一电阻12以测量第一电阻12两端的电压。当电子控制单元5向输入2提供点火信号时，第一分析器14可操作用以感应流过第一电阻12的电流。第一分析器14可操作用以对从点火信号感应到的电流执行第一算法。如果感应到的电流超过预定水平并且感应到的电流持续流过至少预定的时间长度，则第一分析器14提供第一判断为点火信号会激活烟火爆管。下面将对第一分析器14提供第一判断的方法进行更详细的讨论。
第二分析器15跨接第二电阻13以当电子控制单元5向输入2提供点火信号时感应流过第二电阻13的电流。第二分析器15可操作用以在点火信号中感应到的电流执行第二算法。如果感应到的电流超过预定水平并且感应到的电流持续流动至少预定的时间长度，则第二分析器15提供第二判断为点火信号会激活烟火爆管。下面将对第二分析器15提供第二判断的方法进行更详细的讨论。
第一分析器14和第二分析器15的输出被分别连接到第一输出控制单元16和第二输出控制单元17。第一输出控制单元16和第二输出控制单元17被连接到安全器件18，在一个实施例中，安全器件18包括烟火爆管致动器。在第一分析器14和第二分析器15都确定出传递到输入2的点火信号会激活烟火爆管的情况下，输出控制单元16、17可操作用以向安全器件18提供输出激活信号。如果输出控制单元16,17接收到来自第一分析器14和第二分析器15的肯定的判断，那么输出控制单元16,17将激活信号输出到安全器件18。在安全器件18包括烟火爆管的实施例中，输出控制单元16,17提供的输出信号是点火信号，该点火信号适合激活烟火爆管。
第一和第二分析器14,15以及第一和第二电阻12,13一起形成二元路径感应装置以感应在输入2提供的点火信号。事实上，当在输入2没有提供点火信号时，两条感应和分析路径提高了感应装置的鲁棒性以使驱动装置激活安全器件18的机会最小化。
在一个实施例中，驱动装置1包括诊断信号测量单元19和诊断比较器20。诊断信号测量单元19连接到第一分析器14的输出以监控在输出上提供的信号。诊断比较器20将测量到的信号和预定的阈值进行比较。如果感应到的信号低于预定的阈值那么诊断比较器20将诊断脉冲输出到第一输出控制单元16和第二输出控制单元17。当来自第一分析器14的输出信号表示电子控制单元5提供给输入2的诊断信号时，诊断比较器20可以因此进行检测。
电子控制单元5提供的诊断信号通常通过烟火爆管以检验烟火爆管的健康状态。诊断信号是包括电流(如40mA的电流)的信号，该电流太低而不会激活烟火爆管。如果诊断比较器20确定出应用在输入2的信号是诊断信号那么诊断比较器20向第一输出控制单元16和第二输出控制单元17提供诊断脉冲，以触发输出单元16,17向安全器件18中的烟火爆管提供诊断信号。输出控制单元16,17向烟火爆管提供诊断信号以感应烟火爆管的健康状态。
在本发明进一步的实施例中，驱动装置1包括以电流源21形式的测试信号源。电流源21经由第一测试开关22连接到第一输入端3。在这个实施例中，第二测试开关23被连接到第二输入端4并且测试电阻24连接在第二测试开关23和大地之间。测试电流源21，测试开关22,23和测试电阻24一起提供用于向输入端3,4提供测试点火信号的测试装置。下面将对这个测试装置的操作进行更详细地讨论。
现将参考图2,3a和3b对第一分析器14利用的第一测量方法进行描述。第一分析器14包括提供输出信号的分流监控器25，该输出信号表示流过第一电阻12的电流。第一分析器14包括模数转换器26，模数转换器26将模拟电流电平转换成数字值。数字值输入到极限检验器件27中，该极限检验器件27检验数字值是否在下阈值28和上阈值29之间。数字值被表示为如图2所示的极限检验器件27中的圆圈。只要数字化的信号在上阈值28和下阈值29之间，极限检验器件27就输出中断信号30。
每当极限检验器件27生成中断信号30，第一分析器14可操作用以将算法应用到模数转换器26提供的数字值。该算法将数字值与低阈值和高阈值进行比较，并且记录在区域A，B和C中采集到的样本的数量，如图3b所示。该算法利用3个单独的计数器采集样本，当数字值落在三个区域A，B或C中的一个区域内时，计数器进行计数。在各个计数器或在各个区域A，B和C中的计数值如图3a所示。
算法检测信号的下降沿以及检测信号何时降到触发阈值以下。当信号降到触发阈值以下时器件启动计时器，并且在三个计数器中的每个计数器中记录数值之前器件等待一段时间(优选100μs)。通过将三个计数器中的数值与预定阈值进行比较，所述算法确定分析器14是否检测到有效的点火信号。
如果针对区域A的计数器的计数值超过预定的阈值，那么点火信号检测被认为是无效的，这是因为数字信号的平均幅度太小，这表示信号太小而不能作为点火信号。
如果针对区域C的计数器的计数值已超过预定的阈值，那么该信号被认为不是点火信号，这是因为对于在适合用作点火信号的范围内的信号而言，平均数字信号值太高。
如果针对区域A，B和C的计数器的计数值总和在预定阈值之下，那么该信号不认为是有效的点火信号，这是因为信号的总持续时间太短而不能作为有效的点火信号。
如果针对区域A，B和C的计数器的计数值总和在预定阈值之上，那么该信号不认为是有效的点火信号，这是因为信号的总持续时间太长而不能作为点火信号。
如果上述计数器的要求都没有得到确定，那么信号被认为是有效的点火信号并且第一分析器14提供第一判断，第一判断是点火信号会激发烟火爆管。
用在这个第一感应方法的算法提供有效点火信号的鲁棒检测。算法和计数器允许第一分析器14容许改变的和/或振荡的点火信号，改变的和/或振荡的点火信号可能由于电路中感应部件而出现。
参考图4,5,6a和6b，现将对用于检测有效点火信号的第二种方法进行描述。第二种方法是由第二分析器15使用的方法。第二种方法与第一分析器14使用的第一种方法不相同，以便使用不同的方法来检测应用在输入2上的有效的点火信号。
第二分析器15包括分流监控器31，当信号应用在输入2上时，分流监控器31感应流过第二电阻13的电流。分流监控器31的输出注入模数转换器32，模数转换器32将测量到的电流转化成数字值。当表示流过第二电阻13的电流的数字值在预定阈值之上时，第二分析器15生成中断33。第二分析器15进一步包括运算单元34，运算单元34被连接到分流监控器的输出并且将感应电流和预定阈值反复地进行比较。
图5示出在第二种方法中所进行的测量的典型序列，以及图6a和6b显示了如何对连续收集的数字值的样本进行整合。逐渐累积数字值，并将数字值与阈值进行比较。如果累积值超过预定阈值，那么该方法确定第二电阻13已耗散足够的能量来激发烟火爆管(若烟火爆管被连接在输入2上)。第二种方式认为这是表示有效点火信号的信号。
现参考附图中的图7，将对测试电流源和开关21-23的操作进行描述。包括测试电流源和开关21-23的实施例进一步包括逻辑门35，优选地，逻辑门35为与非门。与非门35有两个输入，两个输入被分别连接到第一分析器14和第二分析器15的输出。
通过关闭测试开关23,24，驱动装置进入测试模式，以便来自测试电流源21的电流以类似于电子控制单元5提供的点火信号的方式流过第一电阻12和第二电阻13。在这种测试模式中，驱动装置1激发与非门35以使在第一分析器14和第二分析器15的输出上提供的肯定的第一判断和第二判断没有激发连接到输出控制单元16,17的安全器件。为了测试第一分析器14和第二分析器15的两条检测路径，这种测试模式可以因此被用来模拟在输入2中有效点火信号的应用。驱动装置可以因此测试驱动装置本身来保证第一分析器14和第二分析器15正确地运行。
一旦完成测试，断开测试开关22,23并且与非门35处于非激活状态以便电子控制单元5提供的有效点火信号能够激发安全器件18。
当在说明书和权利要求使用时，其中措辞“包括”，以及该词的变形指的是包括特定的特征、步骤或整体。该措辞不被解释为排除其它的特征、步骤或部件的存在。

Claims (15)

1.一种用于驱动车辆安全器件的驱动装置，所述驱动装置包括：
输入(2)，可操作用以接收点火信号，所述点火信号适合激发烟火爆管；
第一分析器(14)，可操作用以对所述点火信号执行第一算法以及提供第一判断，所述第一判断为所述点火信号会激活所述烟火爆管；
第二分析器(15)，可操作用以对所述点火信号执行第二算法以及提供第二判断，所述第二判断为所述点火信号会激活所述烟火爆管；
连接到第一和第二分析器(14,15)的输出，如果第一和第二分析器(14,15)都确定出所述点火信号会激活所述烟火爆管，所述输出提供输出信号，所述输出信号适合激活车辆安全器件(18)。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中所述输入(2)被连接到电子控制单元(5)的输出，所述电子控制单元(5)的输出(9)可操作用以提供适合激活烟火爆管的点火信号。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其中所述电子控制单元(5)包括第一处理器(6)和第二处理器(7)，所述第一处理器(6)和第二处理器(7)中每个处理器被设置为接收来自两个碰撞传感器中相应的一个碰撞传感器的碰撞信号，其中在碰撞传感器感应到碰撞状况的情况下，所述处理器(6,7)分别可操作用以提供确认信号，所述处理器(6,7)的输出被连接到逻辑电路(8)，如果两个处理器(6,7)都提供表示碰撞状况的确认信号，所述逻辑电路(8)可操作用以输出所述点火信号。
4.根据权利要求2或3所述的驱动装置，其中所述电子控制单元(5)包括另一输出，所述另一输出被连接到车辆安全器件中的烟火爆管。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其中所述电子控制单元(5)在连接到所述驱动装置的输入(2)的输出(9)上提供的点火信号与所述电子控制单元(5)在连接到所述烟火爆管的所述另一输出上提供的点火信号基本相同。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中所述输入(2)包括两个端子(3,4)以及在所述端子(3,4)之间串联连接的第一和第二电阻(12,13)。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其中所述第一分析器(14)包括电流传感器，当输入(2)接收到点火信号时，所述电流传感器感应流过第一电阻(12)的电流，所述第一分析器(14)可操作用以分析流过第一电阻(12)的电流，并且如果所述电流超过预定阈值则提供第一判断。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其中所述第二分析器(15)包括电流传感器，以当输入(2)接收到点火信号时感应流过第二电阻(13)的电流，所述第二分析器(15)可操作用以分析流过第二电阻(13)的电流，并且如果电流超过预定阈值则提供第二判断。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中所述点火信号包括超过预定阈值并且持续流动预定时间长度的电流。
10.根据权利要求9所述的驱动装置，其中所述点火信号的电流在1A到2A之间，并且电流流动的持续时间在0.5ms到2ms之间。
11.根据权利要求10所述的驱动装置，其中所述点火信号的电流为1.2A并且电流流动持续2ms。
12.根据权利要求10的所述驱动装置，其中所述点火信号的电流为1.75A并且电流流动持续0.5ms。
13.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中所述装置进一步包括测试信号源(21)，连接所述测试信号源(21)用以向所述输入(2)提供测试信号，所述测试信号相当于适合激活所述烟火爆管的点火信号，所述装置进一步包括逻辑电路(35)，当向所述输入(2)提供测试信号时，所述逻辑电路(35)被激活，当所述第一和第二分析器(14,15)确定所述测试信号会激活所述烟火爆管时，所述逻辑电路(35)可操作用以阻止所述输出提供输出信号。
14.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中所述输出被连接到在车辆安全器件(18)中的至少一个烟火爆管。
15.根据权利要求14所述的驱动装置，其中所述装置可操作用以向每个烟火爆管提供诊断信号并分析通过每个烟火爆管的诊断信号来确定每个烟火爆管的健康状态。
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