CN106233149B

CN106233149B - 用于测定用于车辆的人员保护装置的能量供给的供电电网的内阻的方法和设备

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Publication number: CN106233149B
Application number: CN201580020034.XA
Authority: CN
Inventors: H·舒马赫; C·利斯特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2019-10-18
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP6548666B2; DE102014207171A1; KR102312590B1; EP3132271B1; CN106233149A; US20170036631A1; EP3132271A1; JP2017517722A; KR20160144484A; US10286868B2; WO2015158521A1

Abstract

本发明涉及一种用于测定供电电网(100)的内阻(R)的方法(600)，该供电电网用于车辆(105)的人员保护装置(130)的能量供给。其中该人员保护装置(130)包括充电单元(110)，其借助初级接口(135)与供电电网(100)连接并且借助次级接口(140)与能量缓存器(ER，120)连接，该能量缓存器用于缓存用于激活人员保护装置(130)的人员保护机构(130)和在从供电电网(100)分离后为人员保护装置(130)供电的能量。该方法(600)包括在次级接口(140)处注入(610)第一充电电流值(IER(t1))的步骤和在注入(610)期间获取(620)初级接口(135)处的第一电流和/或第一电压的步骤。此外该方法(600)还包括在次级接口(140)处施加(630)与第一充电电流值(IER(t1))不同的第二充电电流值(IER(t5))的步骤。该方法(600)还包括在施加期间确定(640)初级接口(135)处的第二电流和/或第二电压的步骤以及在使用所获取的第一电流和第二电流和/或通过使用第一电压和第二电压的情况下测定(650)供电电网(100)的内阻(R)的步骤。

Description

用于测定用于车辆的人员保护装置的能量供给的供电电网的内阻的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于测定用于车辆的人员保护装置的能量供给的供电电网的内阻的方法，涉及一种相应的控制器或者是相应的设备以及涉及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

为了安全地为气囊控制器供电在车辆底盘上使用可靠性最高的接地连接。在控制器侧通常将已设置的底盘接地通过冗余的电连接(例如螺栓连接、压入连接)与电路板连接。在气囊端子线缆上通过一个或多个插座连接结合压入连接或者焊接到电路板的技术方案也被使用。

供电脉冲线路(KL15R，KL15，UBAT……等)通常是单独地或者在气囊端子线缆上通过一个或者多个插座连接结合压入连接或者焊接到电路板冗余地供电。由于气囊供电连接的电特性在足够高的控制器供电电压时没有安全的自诊断。尤其在需要更多的控制器的线路时，信息丢失，如供电电压丢失。完好的供电连接保证(10…400)mΩ的正常供电内阻。这基本上由供电线路的铜电阻和接触电阻确定。由车辆蓄电池或者是发电机(发电机调节器)造成的部分非常小(大约10％)。

现今气囊供电电网中的故障识别局限在严重故障，如发电机调节器缺陷、蓄电池缺陷和供电线路中断。这通过持续地监测供电电压包括在低电压和过电压时的故障诊断的而实现，以及基于服务中的机构设置在车辆底盘上的接地连接的控制。

发明内容

在该背景下借助于在此提出的方案提出了一种用于测定车辆的人员保护装置的供电电网的内阻的方法，此外还提出了一种设备或控制器，该设备/控制器使用该方法以及最后提出了一种根据独立权利要求所述的相应的计算机程序产品。由各从属权利要求和所附的说明书提出了有利的技术方案。

提出了一种用于测定车辆的人员保护装置的能量供给的供电电网的内阻的方法，其中该人员保护装置包括充电单元，该充电单元通过初级接口与供电电网连接，且通过次级接口与能量缓存器连接，该能量缓存器用于缓存用于激活人员保护装置的人员保护机构和为人员保护装置在从供电电网分离后供电的能量，其中该方法具有以下步骤：

–在次级接口处注入第一充电电流值；

-在注入期间获取初级接口处的第一电流和/或第一电压；

–在次级接口处施加与第一充电电流值不同的第二充电电流值；

-在施加期间确定初级接口处的第二电流和/或第二电压；以及

–在使用第一电流和第二电流和/或第一电压和第二电压的情况下测定供电电网的内阻。

人员保护装置的供电电网的内阻能够指由多个分电阻构成的电阻。这些分电阻通过发电机和或蓄电池供电电路中的所有使用的接触单元的接触电阻和供电电路中的传输电阻(铜导线；车辆底盘)构成。

人员保护装置的供电电网能够是电网络，其构造用于通过电操作能量为该人员保护装置供电。该整体供电电网也能够具有至车辆中不同地点处其他电负载的网络。

充电单元能够指例如电流调节器或者电压调节器，其通过来自人员保护装置的控制器中的供电电网的电能为能量缓存器充电。人员保护设备能够指由一个控制器/多个控制器组成的系统，该控制器与内部及外部传感器相互配合在限定的情形例如碰撞的情况下以合适的方式激活不同种类的保护元件(装置)，以最小化或者避免车辆中或者车辆外对人的伤害。

能量缓存器能够指电存储元件例如电容或者蓄电池，其被供以来自供电电网的电能并且该存储在能量缓存器中的能量也在限定的时间段不中断的供电(自给自足)中确保对人员保护装置供电，以及能够提供能量以激活单个的人员保护元件(气囊；安全带张紧装置；……)。

初级接口能够指用于接收来自供电电网的电功率的充电单元的接口，对此用于向能量缓存器输出电功率和能量的充电单元的接口能够是次级接口。注入充电电流值能够指以次级接口处确定的值(其也排除值0安培(Wert Null Ampere))调整通过电流。

在此提出的方案基于以下认识，即通过技术上非常简单地转换的附加的分析可能性从充电单元中或者充电单元上或者是其接口处获取的参数能够应用附加的安全功能。尤其能够通过获取初级接口处的电流和/或电压在改变从次级接口到能量缓存器的通过电流时能够造成在从供电电网引取能量时的负荷或者负荷变化。于是通过该负荷变化也能够得出供电电网的内阻的结论，该内阻能够实现例如连接线路的柱中差的电连接的提示。

在此提出的方案具有以下优点，即通过有利地连接大部分已经存在的或者可测量的参数而不需要附加的传感器，而存在检验充电单元或者是配备有充电单元的人员保护装置的连接线路中电连接的质量的可能性。于是由该确定的电连接的质量能够在该供电电网的内阻超过确定的阈值时，推测出存在腐蚀的端子。在这种情况下能够提供故障通知，以激发车辆的网络至工作室访问，以替换或者清除例如腐蚀的连接。

本发明的实施方式是有利的，其中在通过使用充电单元的有效度测定内阻的步骤中，在从第一至第二次级充电电流值过度的过程中确定初级的电流变化。本发明的这种实施方式能够基于仅非常小的测量参数实现测定供电电网的内阻。通过该方式进一步降低在测量故障的基础上故障地确定内阻的概率。

根据本发明的另一实施方式能够在获取第一次级充电电流值的获取步骤中和/或在施加第二次级充电电流值时的确定步骤中低通滤波初级接口处的电压。本发明的这种实施方式具有以下优点，即在测量时短时间电流和/或电压的波动保持不重要的，从而显著地减少故障地确定供电电网的内阻的概率。

本发明的实施方式还能设想的是，其中注入第二次级充电电流值，其大于第一充电电流值。其中相比于第一充电电流值尤其能够如此选择第二充电电流值，即根据初级接口处的电压变化和/或获取的电流变化在从充电电流值1向更高的充电电流值2过度时在次级侧，在确定步骤中确定内阻，该内阻必须小于在无故障的情况下预定的供电电网的内阻。

本发明的这种实施方式具有可以特别准确地确定供电电网的内阻的优点。尤其能够通过选择关于第一充电电流值的第二充电电流值实现，初级接口处对应的电流变化和/或对应的电压变化(在故障情况下)足够大，以使得也能够足够准确地解出供电电网的内阻的小值。

根据本发明的另一实施方式能够实现根据预定的用于输出第一次级充电电流值的时间周期输出第二次级充电电流值。例如在1毫秒至100毫秒的时间周期内在注入次级接口处的第一充电电流值后能够出现第二充电电流值。本发明的这种实施方式具有以下优点，尽量小地保持供电电网的参数的改变，例如通过随着改变供电电网的内阻提高蓄电池温度。

本发明的实施方式在技术上能够尤其简单地应用，其中在确定步骤中通过使用参考表格确定内阻和/或其中在获取步骤中通过使用参考表格确定初级接口处的电流或电流变化。在本发明的这种实施方式中能够放弃执行数字上或者线路技术上耗时的和耗能量的数学操作。

此外根据本发明的一实施方式能够多次在时间上连续执行在输出第一次级电流时的获取步骤、在输出第二次级电流值时的获取步骤和在对应的分步骤之后进行内阻计算，这最终根据存储的子结果按照用于确定最终内阻的数学算法(平均；剔除偏差等)操作或者直接根据存储的分步骤的初级电流和初级电压的原始值按照数学算法(平均；剔除偏差等)执行。本发明的这种实施方式具有以下优点，在确定供电电网的内阻时能够尽可能排除例如长的车辆静止状态时间之后突发的干扰或者特殊情况。

本发明的实施方式作为用于输出针对关于供电电网的故障功能的信息的故障通知的方法是尤其有利的，该供电电网用于为车辆的人员保护装置尤其是该装置的电子控制器静止地供给能量，其中该方法具有以下步骤：

-根据在此提出的变体方案的方法的步骤；以及

-当内阻与电阻阈值存在预定的关系时，提供故障通知。

本发明的这种实施方式具有当内阻满足确定的标准或者与电阻阈值的预定的关系，例如当供电电网的内阻大于电阻阈值时，提前告警的优点。于是通过这种方式能够例如得出供电电网的插头或端子接触中电连接的质量差的结论，从而在点火电路短路的情况下通过“接地漂移”或者从供电电网中冗余地激活人员保护机构(如气囊、安全带张紧装置等装置)的降低的性能可能不再能够正确地执行人员保护装置的电子控制器的功能例如减小的鲁棒性。

作为用于测定供电电网的内阻的设备本发明的实施方式是有利的，该供电电网用于车辆的人员保护装置的能量供给。其中该装置的电子控制器能够包括充电单元，该充电单元通过初级接口与供电电网连接并且通过次级接口与能量缓存器连接，该能量缓存器用于缓存用于例如在碰撞时自给自足地为人员保护装置供电的能量以及用于在将该人员保护装置(在此为电子控制器)从供电电网分离后人员保护装置的人员保护机构的激活能量。该设备包括以下特征：

-用于在次级接口处注入除了0(没有电流)以外的第一充电电流值的单元；

-用于在注入期间获取初级接口处的电流和/或电压的单元；

-用于在次级接口处注入与第一充电电流值不同的第二充电电流值的单元；

-用于在注入第二次级充电电流值期间获取初级接口处的电流和/或电压的单元；以及

-用于在注入第一次级电流值的步骤时通过使用获取的电流或者关于通过根据获知的注入的次级电流的大小的物理关系测定的初级电流或者是其相对于依赖设计的偏置和/或获取的电压的变化以及在注入第二次级电流值的步骤时通过使用获取的电流值或者通过根据获知的注入的次级电流的大小的物理关系测定的次级电流或者是其相对于依赖设计的偏置和/或获取的电压的变化确定供电电网的内阻的单元。

因此在此提出的方案得到一种设备，其构造以在相应的装置中执行或者是转换在此提出的方法的变体方案的步骤。通过设备的形式的本发明的该实施变体方案能够快速且有效地解决基于本发明的任务。

该设备能够是所述电子仪器(人员保护设备的电子控制器)，其处理传感器信号并且据此输出控制和/或数据信号。该设备能够具有能够构造为硬件形式和/或软件形式的接口。在硬件形式的构造中这些接口能够是例如所谓的系统ASIC的部件，该系统ASIC包括设备的不同功能。然而也可能是，该接口为单独的，集成的点火电路或者至少部分地由分立的构件组成。在软件形式的构造中这些接口能够是软件模块，其例如存在于除了其他软件模块外的微控制器上。

具有计算机代码的计算机程序产品也是有利的，其能够存储在可机读的载体如半导体存储器、只读存储器或者光学存储器上且用于当在计算机或者设备上执行该程序产品时，为了执行根据前述实施方式的方法而使用。因此本发明也实现根据一实施方式实现具有程序代码的计算机程序产品，该计算机程序代码用于当在设备上执行该程序产品时，执行根据在此提出的变体方案的方法。

附图说明

以下根据所附附图示范性地进一步阐述在此提出的方案，其中：

图1示出了用于在本发明的实施例中使用的设备的电路图；

图2示出了用于在本发明的实施例中使用的设备的电路图；

图3示出了作为用于车载电网内阻测量必需的信号的信号变化曲线的电压或电流的时间上的变化曲线的图表；

图4示出了用于在本发明的另一实施例中使用的能量供给电路的线路图；

图5示出了用于在本发明的实施例中使用的能量缓存器或者是能量供给电路的合适的充电电流源的线路图；以及

图6示出了作为方法的本发明的实施例的流程图。

具体实施方式

在本发明的有利的实施例的以下阐述中为在不同附图绘制的且作用类似的元件使用相同或相似的附图标记，其中省略对这些元件的重复阐述。

由此可见本发明的主题是，通过识别例如车载电网(部分网)(作为车辆的供电电网，在此与安全相关的人员保护装置的供电电网)的过高的供电内阻可能实现，迫使在工作室内有针对性的服务停留或者是等待停留，且排除与安全相关的影响，尤其是在没有冗余的供电连接的系统中(其例如是在全合成材料壳体、碳底盘或者这样的情况中)。其中通常是，遭受腐蚀的接地连接是重要的故障源。

通过识别例如车辆气囊供电的危险(例如过高)内阻能够提高对抗系统故障的系统鲁棒性。尤其避免点火电路上的短路上的气囊供电的过高的接地电阻的负面作用(点火器的故障电流)。由此能够通过关于点火电路上的支路在现有的当今较小气囊系统上施加高电流带来大的气囊系统，尤其是集成的安全单元的鲁棒性，而不需要冗余的供电板。

气囊系统能够例如放弃尤其是接地的冗余供电连接。这为壳体结构带来了好处(例如全合成材料或通过在由碳构成的底盘上的插入式连接上使用接地连接)。同样及时识别用于从车辆蓄电池(不是备用能源)激活(激励)保留机构的备用结构是否有效。

图1示出了车辆105的供电电网100的示范性的电路图，其与人员保护单元130的能量缓存器120的充电单元110例如作为人员保护装置的部件的电子控制器连接。其中将充电单元110(其在此构造为气囊(控制器)供电ASIC)通过初级接口135与具有供电电网100的连接点A和B连接。此外通过次级接口140将充电单元110与能量缓存器120连接，其与充电单元110一起构造在同一块电路板PCB上。该电路板PCB能够构造在底板145上。该供电电网100具有发电机G、发电机内阻RG和发电机调节器GR，其将蓄电池BAT(例如作为车辆蓄电池的蓄电池)充电到一定的电压。

在此图1示出了概要，其车载电网内阻应该通过在此提出的方案确定。确定控制器或者是充电单元110的正端子A和接地端子B之间的所有电阻的总和。换言之，确定初级接口135上的供电电网100的内阻。该内阻包括点A和B之间的所有电阻之和。因此沿着接地板150的该待确定的内阻包括以下电阻：

R1：ΣPCB上从控制器供电正极的插头到气囊(控制器)开关电路供电的所有R(例如跟踪电阻；..)

R2：Σ到电路板的所有插拔连接的所有接触电阻(例如插拔接触；压入接触)

R3：Σ从蓄电池正端子到气囊控制器UBAT+插销的线缆UBAT连接的铜电阻

R4：Σ导线上的所有安全电阻

R5：Σ连接到蓄电池的UBAT-+中的所有接触电阻(点火开关；端子安全……)

R6/RG：(对R6有效)车辆蓄电池的内阻(在马达输出的情况下，发电机静止状态)或者发电机的内阻RG(在马达输入的情况下，发电机操作)

R7：到底盘的蓄电池/发电机接地端子的接触电阻

R8：底盘内阻

R9：到控制器底板的车辆底盘接触电阻

R10：Σ到PCB接地端子的控制器底板的所有接触电阻

R11：Σ从PCB接地端子直至供电开关电路的接地供电的所有R(例如跟踪，电阻..；..)

因此获取所有电阻的变化。在现实中首先接触电阻遭受故障源，尤其是该提高的腐蚀(例如对车辆底盘的接地连接)。

图2示出了具有用在本发明实施例中的充电单元110的能量供给电路200的电路图。该充电单元110通过次级接口140与能量缓存器120连接，该能量缓存器120也能够以简写ER表示。初级接口135在图1中左侧示出。纯电压测量(UB)通过低通滤波器Mux+ADC实现。如果除了纯电压测量UB在复杂地不由表格存储的初级和次级电流之间的相互关系中初级电流测量是必要的，那么在此在初级供电线路中加入分流器和通过第二相同的低通滤波器向ADC的第二MUX通道传导另一电压测量通道。其中能量供给电路200包括多个单元，例如用于生成系统电压VA S的可调节的下变频器(Dn converter)，对传感器来说必需的对应于PSI标准的供电接口，用于提供高的电压标准(VUP＝20V…50V)以优化能量存储的可调节的上变频器(Up converter)、能量储备、至少一个加速度传感器A传感器、微控制器μC、SPI接口SPI。其中能量供给电路通常呈现ηx的有效度例如(η_up为上变频器的，η_dn为VAS下变频器等等)。

此外充电单元110通过ASIC内部总线210连接在另一ASIC功能块例如中央乘法器+ADC上且与SPI接口(串行外设接口)245连接。

此外将类似的测量参量(信号)尤其是能量储备电压和可选地充电单元的充电电流递给乘法器+ADC(240)。

能够将由供电电网100提供的电能通过反极性保护二极管D1提供给上变频器和其外部元件例如L1和D2、充电单元110以及并联的VAS下变频器。同样能够从该供电电网预留冗余的供应路径以从控制器中的端子UB激活人员保护装置。

控制器的端子UB与能量供给200获取通过低通滤波器220例如通过电阻分压器与端子点A和接地电位B之间的电容构成(气囊控制器系统ASIC中集成的或者分立的)供电电压UB通过连接的乘法器+ADC。由此UB电压测量值可以在μC的SPI命令下通过ASIC内部总线210和SPI接口向μC传送。

可选地也能够通过乘法器的另一输入端测量通道进行关于低欧姆的分流器的差分电压测量，该分流器串联连接在UB/VZP导线中二极管D1之前或者之后并且因此间接地由该差分电压测量确定供电电流。通过测量供电电压UB和可选地测量的输入电流能够直接确定在该时间内μC中通过积分的功率消耗或者是能量消耗。

如果可选的电流测量故障，那么由充电单元110关于上变频器η_up的有效度的电流输出的变化能够确定初级电流消耗的变化，假如控制器布局确保，关于VAS下变频器的电流需求保持恒定。因此接着最终能够确定来自供电电网的功率消耗的变化。

为此能够可编程地或者可控地，例如如此，即在次级接口140处注入针对不同的时间点的不同的充电电流值(IER)。这意味着，如此控制充电电源110，即通过次级接口140流入不同大小的电流到能量缓存器120中且因此充电速度升高或降低。例如能够编程或控制关于多个编程端子250的次级接口140上的电流充电特性，这些编程端子250与μC的I/O并联连接，或者编程或控制关于μC SPI指令的次级接口140处的电流充电特性，该μC SPI指令向充电单元或者充电单元上的多个其他类型的μC的指令传输传送。次级接口的这些不同的充电电流值IER由此起作用，即也在不同的时间点在到D1的UB引线中的初级接口处出现不同的电流IBAT和/或电压UBAT(通过低通滤波的模拟测量通道135观察)。

为了测定供电内阻R应当在输入电流为I1{IBAT(t1)}和在输入电流为I2{IBAT(t2)}处连续地在时间点t1和t2处向初级接口135进行气囊控制器供电电压测量。输入电流I1、I2之差应当选择为如此大，即相关的电阻可解为(0.5…1.5)Ω。气囊系统的极限解应当处于<＝100mΩ。

为了保护对车载电网中干扰电压、负荷变化等的测量，其适用于过滤。属于此除了低通滤波器220以外在测量之前和之后通过控制输入电压多次(>＝3)快速重复该测量。

此外过滤该故障适用于多个启动过程，以在长的车辆静止状态时间以后排除突发的干扰或者特殊情况。

根据本发明的第一实施例能够非常有利地获取供电电网的内阻。在气囊控制器中，这些气囊控制器具有上变频器以由反极性保护的车辆电压VZP(5…20)V产生调节好的输出电压VUP(20…50)V例如33V，且由此以，通过下变频器提供调节好的输出电压VAS(6…8)V例如6.7V，以进一步损失小地产生必需的系统电压(5V；3.3V；1.2V…等等)且此外具有EIN/AUS可控的能量储备充电电流调节器以由VUP向ER充电，其中形成已知的解决基础。

在此提出的方案在硬件范围内通过新的，可选的能量储备充电电流值补充了基础，该充电电流值满足用于测定对应于图1的示意图的供电内阻R的要求，而不需要在供电柱上设置复杂的新的测量方向。

这意味着，如此实现能量储备充电电流调节器(即充电单元110)，即能够选择切断(充电电流值为零)选择至少两个不同的充电电流调节值。值用于为对应于系统要求的能量储备120或者是ER的正常充电，第二(例如更大的)值用于除了短期次级(快速)的能量储备外，初级地提高气囊供电电流以调节内阻测量的电流值I2。

在另一优化方案中能够以确定的步幅编程充电电流调节器10的调节电流值并且由此优化地协调不同的要求。

在上变频器的输入端和输出端之间适合以下关系：

A)Pout＝ηx Pin->P_vup＝η_up x P_vzp

VUP＝上变频器输出电压，

VZP＝上变频器输入电压，

P_vup＝上变频器输出功率，

P_vzp＝上变频器输入功率，

η_up为变压器的有效度。

在第一近似中这为恒定的。但是对实际系统其取决于输入电压和输出电流。

对气囊控制器使用情况来说考虑主要的电压相关性是足够的。这首先在小的输入电压VZP＝5V…8V是明显的，VZP>8V时电压越大其变得越小。

气囊使用情况下能够进一步细化关系式A)且通过在最大8VZP范围到最小3VZP范围内很好地划分至好地近似：

在8VZP范围内的划分：

A1)

P_vup＝η_up(5.5V..6.0V)×P_vzp；例如η_up(5.5V)＝0.7

P_vup＝η_up(6.0V..6.5V)×P_vzp例如η_up(6.0V)＝0.75

P_vup＝η_up(6.5V..7.0V)×P_vzp例如η_up(6.5V)＝0.8

P_vup＝η_up(7.0V..8.0V)×P_vzp例如η_up(7.0V)＝0.825

P_vup＝η_up(8.0V..9.0V)×P_vzp例如η_up(8.0V)＝0.85

P_vup＝η_up(9.0V..10.0V)×P_vzp例如η_up(9.0V)＝0.875

P_vup＝η_up(10.0V..12.0V)×P_vzp例如η_up(10V)＝0.9

P_vup＝η_up(>＝12.0V)×P_vzp例如η_up(6.5V)＝0.9125

在3VZP的范围内划分：

A2)

P_vup＝η_up(5.5V...7.0V)×P_vzp；例如η_up(6.0V)＝0.75

P_vup＝η_up(7.0V...9.0V)×P_vzp；例如η_up(8.0V)＝0.85

P_vup＝η_up(>＝9.0V)×P_vzp；例如η_up(10V)＝0.9

为了限定ER充电电流值以确定供电内阻R说明以下内容：

通过使用例如10位ADC(即图2中的ADC)以在0…(24…30V)的范围内在初级接口135上进行供电电压测量，能够实现解得每个数位δUBAT_ADC＝(23.4…29.3)mV的供电电压。由此得到δRBAT＝δUBAT_ADC/δIBAT的内阻解。

如果需要δRBAT<＝100mΩ，那么A3)δIBAT＝δUBAT_ADC/δRBAT(<＝100mΩ)/是必须的。δIBAT是从I1向I2->δIBAT＝|(I2-I1)|改变所必须的，以在UBAT测量的所给的电压解过程中必须求解供电内阻。

对δUBAT_ADC＝25mV和δRBAT＝100mΩ得到：

δIBAT＝25mV/100mΩ＝0.25A

由此通过用于对内阻R进行内阻测量的次级接口140能够确定此时能量储备ER的新的充电电流调节值。

为了针对测量目标开始提高气囊控制器或者是能量储备电路200的供电电流，这对整个系统来说是最有意义且最便宜的，该整个系统通过使用能量储备充电电流电路110实现。由此仅改进已经存在的装置110(成本)且该提高的能量消耗用作能量储备充电的目标。

该在整个控制器上使用的上变频器关系A)得到以下相互关系：

B)p_ubat＝p1+p2+p3+p4＝p1+p2+(VUP x lup_dn)/η_up+(VUP x IER)/H_up

其中p1＝反极性保护二极管D1的消耗功率

p2＝由UBAT或者VZP的所有负荷的总和，其对辅助功能的控制器来说最需要(例如测量方向135的横向分电流、参考电流、通过上拉电阻到UBAT,VZP等的接触电流)。通常该功率为小的，尤其能够其忽略其波动。

p3＝VZP*IBAT3＝(VUP×Iup_dn)/η_up表示该功率，其在对应的操作情况下为了维持气囊系统的功能应当向VAS下变频器输出。该气囊功能在测量时不扩大，由此能够假定p3为恒定的。

p4＝VZP*IBAT4＝(VUP×IER)/η_up表示该功率，其在给能量储备充电时应该附加地提供给气囊控制器的输入端，以达到确定的充电电流。

如果该电流IER从0变为IER_TEST，那么VZP上的电流升高且因此在UBAT上升高B1)δIBAT＝VUP×IER_TEST/(η_up×VZP)。

如果在内阻测量的时间点车载电网电压为例如UBAT＝16.5V，上变频器输出电压VUP＝33V，那么反极性保护的电压VZP(在使用肖特基二极管的情况下)比UBAT低Ud＝0.5V。

由B1)和A2)->B2)IER_TEST＝δIBAT×[η_up×(UBAT-Ud)]/VUP->例如IER_TEST＝0.25A×0.9×16V/33V＝0.11A。

通过选择IER_TEST＝120mA，包括气囊控制器的输入电流的其他公差能够至少提高需要的值，以达到例如<＝100mΩ的车载电网供电的确定的内阻解。

如果给出其他要求，那么对应于该提供的相互关系能够找到能源储备必须的充电电流突变。

以下提出一种用于车载电网内阻确定的测量过程，其能够理解为充电单元110的示范性的控制程序：

1)控制器或者是充电电源110处于INIT相位(测量回路RAM计数器)，以在启动控制器时(设置为＝0)。

2)检查测量回路RAM计数器(MS-RAM计数器)(如果测量不可分析迫使至3个连续的测量通道)

MS-RAM计数器＝MS-RAM计数器+1<＝3？如果是，进行测量，如果不是则中断且

FLASH或者是EEPROM只读存储器故障计数器

“车载电网内阻R太高”不改变；在步骤21)中继续具有检查故障计数器“车载电网内阻R太高”的程序。

3)VER的可靠性；检查能量储备但是不完全充电

是否VER(t0)<＝25V？如果是，开始测量->4)，如果不是，中断->21)

4)准备：调节LIN/K线接触

调节所有的点火电路测量

切断所有的外部传感器

5)断开能量储备的充电电流调节器(lup_ER(t1)＝0)

6)用于调节稳定的比例的等待时间

7)测量上变频器输出电压VUP(t2)

8)用于调节稳定的输入电流的等待时间(初始值)

9)测量气囊供电电压UBAT(t3)

10)接通能量储备的充电电流调节器/编程IER(t4)＝IER_TEST)

11)用于调节更高的稳定的输入电流的等待时间

12)测量气囊供电电压UBAT(t5)

13)断开能量储备的充电电流调节器(lup_ER(t6)＝0)

14)用于调节低的稳定的输入电流的等待时间(初始值)

15)测量气囊供电电压UBAT(t7)

16)在测量的过程中供电电压常数的可靠性分析

是否UBAT(t7)＝UBAT(t3)+/-(0…2LSB)？如果是->(J)，如果不是(N)

(N)存在电压干扰，不能进行测量->行至2)中断

(J)不存在电压干扰！行至下一个程序步骤(17)

17)供电电压的电压差的可靠性分析

是否UBAT(t3)-UBAT(t5)>2LSB？如果是->(JJ)；如果不是(NN)

(NN)测量时非常好或者是不可分析的->行至2)中断

(JJ)测量是可分析的，行至下一个程序步骤18)

18)检查车载电网内阻并调整故障计算器

从数据(只读)存储器(FLASH；EEPROM等)读入内阻故障极值，例如1Ω：

检查是否未超过故障极值(电阻阈值)：

R＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]/δIBAT<＝1Ω？如果是(JJJ)；如果不是(NNN)

(NNN)车载电网内阻太高，->行至19)

优选地在内阻检查时：

通过B2)得到

R＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]/[(IER_TEST×VUP)/{(UBAT(t5)-Ud)×η_up}]

R＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]×{(UBAT(t5)-Ud)×η_up(i)}/(IER_TEST VUP)

基于存储(数据(只读)存储器)的具有输入量UBAT(t5)有效度表格的消耗η_up(i)(见A2):

例如：

对5.9V<UBAT(t5)<＝7.4->η_up(I)＝0.75

对7.4V<UBAT(t5)<＝9.4->η_up(II)＝0.85

对9.4V<UBAT(t5)->η_up(III)＝0.9

例如：其中VUP＝33V；IER_TEST＝120mA；Ud＝0.5V；

UBAT(t5)-UBAT(t3)＝0.4V；UBAT(t5)＝9V得到

R＝0.4V×(9V-0.5V)×0.85/0.12A×33V

R＝2.89V2/3.96AV＝0.73Ω<＝1Ω！

(JJJ)用于气囊供电的车辆的车载电网内阻在命令中->行至下一个程序步骤20)

19)FLASH/EEPROM故障计数器“车载电网内阻太高”增加一步(因为太高)且在步骤21中继续程序

20)FLASH/EEPROM故障计数器“车载电网内阻太高”减少一步(因为不太高)(如果>＝1)，且在步骤21中继续或不继续程序

21)FLASH/EEPROM故障计数器检查

是否故障计数器“车载电网内阻>＝1Ω”>＝10？，如果是(JJJJ)；如果不是(NNNN)

(NNNN)警示灯没有状态改变，不存在提高的过滤的车载电网内阻→行至23)

22)(JJJJ)存在提高的过滤的车载电网内阻。

气囊警示灯设置在激活(ON)行至23)

23)测量程序车载电网内阻太高ENDE

继续其他的程序

方案1a)能够不同地增大或者减小故障计数器

在图3的图示中根据所提出的电压和电流的时间上的变化曲线提出了为了车载电网内阻检测必须的信号的准确的信号变化曲线。在开始该系统在供电开始后处在能量储备的充电相位，例如IER＝60mA。在时间点t0处检查ER电压VER，以确保，还能够记录用于测量内阻的充电电流。在时间点t1处切断能量储备的充电，其中VER不再升高且在最终的内阻处该供电电压升高。此时该控制器记录该最小的供电电流。为了控制目标在时间点t2处或者也在其他合适的位置，能够测量上变频器的输出电压(因为调节了，所以通常不可变)。此外在时间点t3处在低的输入电流IBAT(t3)下测量蓄电池电压UBAT。在时间点t4处将ER充电电流调节器调节(编程，等等)到高值，例如IER(t4)＝120mA。由此控制器的供电电流有限地剧烈上升。与此相反在最终的内阻时蓄电池电压下降。在时间点t5处测量UBAT。

由UBAT(t3)和UBAT(t5)之差在此推出内阻(例如根据存储在μC中的表格，该表格为各测量的值UBAT(t5)预设UBAT(t3)-UBAT(t5)的极值)。随着测量结束再次切断ER充电电流调节器110(IER＝0mA)，以在干扰的情况下在测量时间中检查。针对UBAT(t7)＝UBAT(t3)不存在对干扰的暗示。(时间t7-t3应该保持为较小)。

其中在图示中示出了用于具有以下值的车载电网内阻测量的示例：测量VER(t0)<25V。根据示范性地使用的设计在VAS下变频器的VUP输入端根据VAS＝6.7V和η_dn＝0.9需要100mA气囊供电电流的电流I_up_dn＝22.5mA。这些外部的传感器还未激活。附加地为了对ER充电在此从VUP中引取60mA。因此VUP上总的电流负荷为IVUP(to)＝60mA+22.5mA＝82.5mA。为了在VUP上施加该电流，对UBAT(to)＝12V，IBAT(to)＝33V*82.5mA/(0.9*(12V-0.5V))＝263mA的蓄电池电流是必须的。

IER(t1)＝ER充电电流从60mA切换到0mA。测量VUP(t2)＝33V和UBAT(t3)＝12.2V。

VUP上的电流就只能满足VAS上的气囊供电电流

IVUP(t3)＝I_up_dn＝22.5mA，为此在蓄电池侧

IBAT(t3)＝33V*22.5mA/(0.9*(12.2V-0.5V))＝71mA是必须的(不必测量，但是需要固定的偏置值)。此外根据设计适合η_up＝0.9以及由肖特基反极性保护二极管适用于Ud＝0.5V。IER(4)＝ER_充电电流从0mA切换到作为第二充电电流值的120mA。IER(t5)＝120mA-车载电网内阻R的测试电流。于是测得UBAT(T5)＝11.8V(例如在初级接口处通过低通开关135测量)。

IBAT(t5)＝33V*142.5mA/(0,9*11.8V-0.5V))＝463mA

≈IBAT(t3)+33V*120mA/(0.9*11.8V-0.5V)

通过测量确定UBAT(t3)-UBAT(t5)＝0.4V以及借助于UBAT线路中的分流器由ER充电电流(120mA)和表格或者电流测量的变化确定UBAT(t3)-UBAT(t5)＝0.4V，由此能够确定车载电网内阻R≈1Ω。

将IER(t6)＝ER充电电流切换到0mA，于是不给ER充电。接着能够检验可靠性，UBAT(t3)＝UBAT(t7)是否成立。

图4示出了一种用于在本发明的另一实施例中使用的能量供给电路200的电路图。与上变频器(升压转换器)串联的是具有用于控制器供电的输出端子VAS(外部传感器+内部供电)的将下变频器Dn转换器。

同样与该上变频器串联的是用于能量储备ER的充电单元。该充电单元110能够通过并联的控制线路250或者通过串联的接口245控制。

在图2和4中尤其在气囊控制器中标记该范围，其也能够通过合适的调整满足按照车载电网内阻监测的需求。该变化集中在ER充电电流调节器110以及初级接口135上的蓄电池电压获取上。该充电电流调节器110应当可编程地或者可控地执行且得到新的调节电流水平，其足以在初级(UBAT)侧造成对内阻测量R足够的电流变化。

此外在ADC上设置具有低通滤波器220的合适的UBAT电压监测(初级接口135)，以获取(620)由于车载电网内阻R的供电电流变化提供的供电电压变化。

图5中给出了一种合适的ER充电电流源或者是能量供给电路200的更准确的电路图。通过串联的接口(例如SPI)或者是并联的接口气囊系统控制器能够设置在不同的调节电流水平。这用于对能量储备ER充电。

对标准气囊系统来说电流水平足够，为此通常仅通过控制线路接通或者切断调节器110。为了内阻测量R设置明显更高的充电调节电流值。这一般不能够用于完全地为ER充电(电流消耗、功耗太高)。

通过更多的控制线路或者完全的可编程性为了对车载电网100进行内阻测量R将ER充电调节电流按时间限制性地设置在高值。根据图5的示意图这通过改变调节器参考电压实现。更高的参考电压导致次级接口140上更高的调节电流。

根据替代的解决方案能够将前述方案中耗时的数学(部件、乘法器)在检查内阻R时转送到(参考)表格中而不明显恶化。

由此该检查的工作步骤改变为如下：

UBAT(t5)<6V-7＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝1107mV；η_up＝0.65

6.0<UBAT(t5)<＝6.5V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝942mV；η_up＝0.7

6.5<UBAT(t5)<＝7.0V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝812mV；η_up＝0.75

7.0<UBAT(t5)<＝7.5V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝707mV；η_up＝0.8

7.5<UBAT(t5)<＝8.0V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝640mV；η_up＝0.825

8.0<UBAT(t5)<＝8.5V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝600mV；η_up＝0.825

8.5<UBAT(t5)<＝9.0V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝548mV；η_up＝0.85

9.0<UBAT(t5)<＝9.5V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝517mV；η_up＝0.85

UBAT(10.0V<＝[UBAT(t3)→UBAT(t5)]＝δUBAT<＝476mV；η_up＝0.875

10<UBAT(t5)<＝11V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝452mV；η_up＝0.875

11<UBAT(t5)<＝12V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝400mV；η_up＝0.9

12<UBAT(t5)<＝13V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝366mV；η_up＝0.9

13<UBAT(t5)<＝14V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝333mV；η_up＝0.9125

14<UBAT(t5)<＝15V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝309mV；η_up＝0.9125

15<UBAT(t5)<＝16V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝285mV；η_up＝0.925

16<UBAT(t5)<＝18V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝267mV；η_up＝0.925

18<UBAT(t5)→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝237mV；η_up＝0.925

因此程序步骤18)中的该检查就只由δUBAT的检查组成，这通过UBAT(t5)确定小于表格中规定值

20)中继续检查

否则在19)中

本发明的另一实施例能够从以下阐述中得出。该表格能够缩小而不损失故障识别中的质量：

UBAT(t5)<6V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝UBAT<＝1107mV；η_up＝0.65

6.0<UBAT(t5)<＝6.5V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝942mV；η_up＝0.7

6.5<UBAT(t5)<＝7.0V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝812mV；η_up＝0.75

7.0<UBAT(t5)<＝8.0V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝707mV；η_up＝0.8

8.0<UBAT(t5)<＝9.0V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝600mV；η_up＝0.825

9.0<UBAT(t5)<＝11V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝517mV；η_up＝0.85

11<UBAT(t5)<＝14V→＝[UBAT(t3)-UBAT(5)]＝δUBAT<＝400mV；η_up＝0.9

14<UBAT(t5)<＝18V→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝309mV；η_up＝0.9125

18<UBAT(t5)→＝[UBAT(t3)-UBAT(t5)]＝δUBAT<＝237mV；η_up＝0.925

为了测定供电内阻应当在输入电流I1{IBAT(t1)}和在输入电流I2{IBAT(T2)}连续地进行气囊控制器供电电压测量。应当选择输入电流I1、I2之差为如此大，即相关的电阻(0.5…1.5)Ω为可解的。该解极值对气囊系统应当处于<＝100mΩ。为了保护对车载电网100中的干扰电压、负荷变化等的测量，适合对其进行过滤。除了低通滤波器220以外通过控制测量之前和之后的输入电压的多倍(>＝3)快速重复测量属于此。

此外适合通过多个启动过程过滤该故障，以排除在长的车辆静止状态时间之后排除突然的干扰或者特殊情况。

气囊控制器构成已知的解决基础，该气囊控制器具有上变频器以从反极性保护的车辆电压VZP(5…20)V产生调节好的输出电压VUP(20…50)V例如33V并且由此以，通过下变频器提供调节好的输出电压VAS(6…8)V例如6.7V，以进一步损失小地产生必须的系统电压(5V；3.3V；1.2V…等等)以及外部传感器供电并且此外具有EIN/AUS可控的能量储备充电电流调节器以基于例如VUP对ER充电。

图6示出了一种用于测定用于能量供给的供电电网的内阻的方法的方法600的实施例的流程图。

该方法包括在次级接口140处注入610的第一充电电流值的步骤。此外该方法还包括在通过合适的测量线路135注入610用于能量储备(ER)的次级耦合140处的第一次级充电电流时获取620或者是确定初级接口(控制器的供电单元上的UB耦合)处的电流和/或电压的步骤。该方法600还包括在次级耦合140处注入用于能源储备(ER)与第一次级充电电流不同的第二次级充电电流的步骤630以及通过合适的测量电路重新获取或者是确定初级接口(UB)上的电流和/或电压的步骤640。

此外通过在注入610步骤时使用获取的或者是确定的电流和/或电压以及通过在施加630步骤时使用获取的或者是确定的电流和/或获取620的电压确定650供电电网100的内阻R的步骤。或者通过由基于次级充电电流值2和次级充电电流值1之间的确定的电流差确定初级接口处的电流变化的传感器特性(有效度)和测量选择标准的初级电压。

换言之图6中示出了用于测定用于能量供给的供电电网的内阻的方法的方法600的实施例的流程图。人员保护装置包括充电单元，该充电单元通过初级接口与供电电网连接并通过次级接口与能量缓存器连接，该能量缓存器用于缓存用于激活人员保护装置的人员保护机构的能量和在从供电电网分离后给人员保护设备供电的能量。该方法600具有注入次级接口处的第一充电电流值的步骤610。此外该方法具有在注入610时获取初级接口处的第一电流和/或第一电压的步骤620。该方法600还包括施加次级接口处与第一充电电流值不同的第二充电电流值的步骤630。此外该方法600还包括在施加时确定初级接口处的第二电流和/或第二电压的步骤640。最后该方法600包括通过使用第一电流和第二电流和/或第一电压和第二电压测定供电电网的内阻的步骤650。

仅示范性地选择这些阐述的和在附图中所示的实施例。完全或者关于多个单个特征能够相互结合得到不同的实施例。由其他实施例的特征也能够补充一个实施例。

此外在此所述的方法步骤能够再次以及以不同于所述的顺序进行。

实施例在第一特征和第二特征之间包括“和/或”结合，由此得知以下内容，即该实施例根据实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征以及根据另一实施方式要么仅具有第一特征或要么仅具有第二特征。

Claims

1.一种用于测定供电电网(100)的内阻(R)的方法(600)，所述供电电网用于车辆(105)的人员保护装置(130)的能量供给，其中所述人员保护装置(130)包括充电单元(110)，所述充电单元借助初级接口(135)与所述供电电网(100)连接并且借助次级接口(140)与能量缓存器(ER，120)连接，所述能量缓存器用于缓存激活所述人员保护装置(130)的人员保护机构和在从所述供电电网(100)分离后为所述人员保护装置(130)供电的能量，其中所述方法(600)具有以下步骤：

-在所述次级接口(140)处注入(610)第一充电电流值(IER(t1))；

-在所述注入(610)期间获取(620)在所述初级接口(135)处的第一电流和/或第一电压；

-在所述次级接口(140)处施加(630)与所述第一充电电流值(IER(t1))不同的第二充电电流值(IER(t5))；

-在所述施加期间确定(640)在所述初级接口(135)处的第二电流和/或第二电压；以及

-在使用所述第一电流和所述第二电流和/或所述第一电压和所述第二电压的情况下测定(650)所述供电电网(100)的所述内阻(R)。

2.根据权利要求1所述的方法(600)，其特征在于，在所述测定(650)步骤中，在使用所述充电单元(110)的有效度(η)、所述第一充电电流值(IER(t1))和/或所述第二充电电流值(IER(t5))的情况下确定所述内阻(R)。

3.根据权利要求1或2所述的方法(600)，其特征在于，在所述获取(620)步骤中和/或在所述确定(640)步骤中对所述初级接口(135)处的所述第一电流和/或所述第二电流和/或所述第一电压和/或所述第二电压进行低通滤波。

4.根据权利要求1或2所述的方法(600)，其特征在于，在所述施加(630)步骤中向所述次级接口(140)施加大于所述第一充电电流值(IER(t1))的第二充电电流值(IER(t5))。

5.根据权利要求4所述的方法(600)，其中相比于所述第一充电电流值(IER(t1))选择所述第二充电电流值(IER(t5))，以便根据所述充电单元(110)的有效度(η)由所述初级接口(135)处的所述第一电压和/或所述第二电压和/或所述第一电流和/或所述第二电流在所述测定(650)步骤中能够确定内阻(R)，所述内阻(R)小于设定的所述供电电网(100)的内阻(R)。

6.根据权利要求1或2所述的方法(600)，其特征在于，在所述施加(630)步骤中在注入所述第一充电电流值(IER(t1))之后，在预定的时间周期内向所述次级接口(140)施加所述第二充电电流值(IER(t5))。

7.根据权利要求1或2所述的方法(600)，其特征在于，在所述测定(650)步骤中在使用参考表格的情况下确定所述内阻(R)和/或其中在所述获取(620)和/或所述确定(640)步骤中在使用参考表格的情况下确定所述初级接口(135)处的所述第一电压和/或所述第二电压和/或所述第一电流和/或所述第二电流。

8.根据权利要求1或2所述的方法(600)，其特征在于，多次时间上依次地执行所述注入(610)、所述获取(620)、所述施加(630)和所述确定(640)步骤，其中在所述测定(650)步骤中根据在所述注入(610)步骤中所获取的所述第一电流和/或在所述注入(610)步骤中所获取的所述第一电压以及在使用在所述确定(640)步骤中所获取的所述第二电流和/或所述第二电压的情况下确定所述内阻(R)。

9.一种用于输出故障通知的方法(700)，所述故障通知是针对用于车辆(105)的人员保护装置(130)的能量供给的供电电网(100)的故障功能的信息，其中所述方法(600)具有以下步骤：

-根据前述权利要求中任一项所述的方法(600)的步骤；以及

-当所述内阻与电阻阈值存在预定的关系时，提供(710)所述故障通知。

10.一种用于测定供电电网(100)的内阻(R)的设备(200)，所述供电电网用于车辆(105)的人员保护装置(130)的能量供给，其中所述人员保护装置(130)包括充电单元(110)，所述充电单元借助初级接口(135)与所述供电电网(100)连接以及借助次级接口(140)与能量缓存器(ER，120)连接，所述能量缓存器用于缓存用于激活所述人员保护装置(130)的人员保护机构和在从所述供电电网(100)分离后为所述人员保护装置(130)供电的能量，其中所述设备(200)具有以下特征：

-用于在所述次级接口(140)处注入第一充电电流值(IER(t1))的单元；

-用于在所述注入期间获取在所述初级接口(135)处的第一电流和/或第一电压的单元；

-用于在所述次级接口(140)处施加与所述第一充电电流值(IER(t1))不同的第二充电电流值(IER(t5))的单元；

-用于在所述施加期间确定在所述初级接口(135)处的第二电流和/或第二电压的单元；以及

-用于在使用所述第一电流和所述第二电流和/或所述第一电压和所述第二电压的情况下测定所述供电电网(100)的所述内阻(R)的单元。

11.一种计算机可读的存储介质，所述存储介质具有用于在设备(200)上实施时执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法(600、700)的程序代码。