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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, umfassend ein Airbagsteuergerät und ein weiteres elektrisches Stellelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein Airbagsteuergerät dient primär dazu, den oder die Zündsätze des oder der vorhandenen Airbags in Abhängigkeit von den Signalen eines einen Unfall erfassenden Sensors auszulösen. Diese Unfall-Erfassung kann anhand der verschiedensten Messsignale erfolgen, die gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden können. Hierzu wertet ein im Airbagsteuergerät befindlicher Prozessor die ihm zugeführten Messsignale aus und erzeugt dann gegebenenfalls ein Ansteuersignal für die Zündsätze. Das Ergebnis des Prozesses stellt somit eine Aussage dar, ob ein Unfall zu erwarten ist oder nicht. Dieses Ergebnis kann daher auch zur Ansteuerung weiterer externer Stellelemente verwendet werden, die bei einem Unfall geschaltet werden sollen. Ein Beispiel hierfür ist eine Batterie-Trenneinrichtung, die bei einem Unfall die Spannungsversorgung von der Batterie zu den elektrischen Verbrauchern unterbricht, so dass eine Brandgefahr durch Kurzschlüsse verhindert wird.
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Ein generelles Problem von Airbagsteuergeräten ist das Problem von Fehlauslösungen, bei denen der Airbag außerhalb einer Unfallsituation versehentlich ausgelöst wird, was einerseits zu Verletzungen der Insassen führen kann und/oder zusätzliche Kosten für eine Neuinstallation des Airbags verursacht.
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Aus der
DE 44 25 307 A1 ist eine gattungsgemäße Anordnung bekannt, umfassend ein Airbagsteuergerät und ein weiteres elektrisches Stellelement.
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Aus der
DE 40 24 287 A1 ist ein Steuergerät mit einem Mikrorechner zur Steuerung mehrerer Einrichtungen eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei die Einrichtungen über digitale Ausgänge eingeschaltet oder ausgeschaltet werden und zur Eigenprüfung des Steuergerätes Signale an den Ausgängen des Steuergerätes auf digitale Eingänge des Mikrorechners zurückgeführt werden, wobei die sequentiell oder mit geringfügigem zeitlichen Versatz oder alternativ angesteuerten Ausgänge des Steuergeräts jeweils über ein Entkopplungsglied auf einen mit einem einzigen digitalen Eingang verbundenen ersten Sternpunkt geführt sind. Weiter sind gegen positive Betriebsspannung oder Masse schaltende erste Ausgänge oder gegen negative Betriebsspannung schaltende zweite Ausgänge jeweils über separate Entkopplungsglieder auf einen zweiten und dritten Sternpunkt geführt, wobei entweder der zweite Sternpunkt oder der dritte Sternpunkt über einen Inverter und der dritte oder zweite Sternpunkt direkt über Entkopplungsglieder auf den gemeinsamen ersten und mit dem Diagnoseeingang verbundenen Sternpunkt geführt ist, wobei die Entkopplungsglieder vorzugsweise Optokoppler sind.
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Aus der
DE 199 15 253 A1 ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines verteilten Steuersystems in einem Fahrzeug bekannt, welches mehrere elektronische Einheiten aufweist, die über ein Kommunikationssystem gegenseitig Daten austauschen, wobei wenigstens zwei voneinander unabhängige Energiequellen vorgesehen sind, die die Einheiten mit Spannung versorgen, wobei das Kommunikationssystem ein wenigstens zweikanaliges Kommunikationssystem ist, wobei für jeden Kanal wenigstens ein Bustreiber vorgesehen ist und wenigstens zwei Bustreiber jeweils von einer anderen Energiequelle mit Spannung versorgt werden. Weiter umfasst die Schnittstelle zum Kommunikationssystem einen Buscontroller und wenigstens zwei Bustreiber, wobei wenigstens einer der Bustreiber einer elektrischen Einheit von einer anderen Energiequelle wie der andere Bustreiber und der Buscontroller versorgt wird. In den Leitungen, die zwischen dem Buscontroller und dem Bustreiber liegen, der von einer anderen Energiequelle als der Buscontroller versorgt wird, ist ein als Optokoppler ausgebildetes galvanisches Trennelement vorgesehen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem das Problem von Fehlauslösungen minimiert wird.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu ist zwischen einem Ausgang des Prozessors des Airbagsteuergerätes und dem elektrischen Stellelement mindestens ein Opto-Koppler angeordnet. Dadurch wird das Airbagsteuergerät potentialmäßig vom externen elektrischen Stellelement entkoppelt, so dass am Prozessor des Airbagsteuergerätes zu jeder Zeit definierte Potentiale anliegen. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine der Ursachen von Fehlauslösungen des Airbags undefinierte Substratströme des Prozessors oder der Schnittstellenbausteine (z. B. Zündasics oder -transistoren) sein können, die durch Spannungspotentiale der externen elektrischen Stellelemente erzeugt werden. Dies wird durch die galvanische Entkopplung mittels des Opto-Kopplers zuverlässig vermieden.
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Dabei ist der Opto-Koppler im Airbagsteuergerät integriert. In diesem Fall wird der Opto-Koppler vorzugsweise räumlich vom Prozessor entfernt angeordnet, dass die Spannungen am Opto-Koppler keine Auswirkungen auf den Prozessor haben. Der Vorteil der Integration im Airbagsteuergerät ist, dass keine elektrischen Leitungen, die auf das Potential des Airbagsteuergerätes bezogen sind, nach außen geführt werden müssen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prozessor des Airbagsteuergerätes als ASIC ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das externe elektrische Stellelement als Batterie-Trenneinrichtung ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
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1 eine schematische nicht erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eines Airbagsteuergerätes mit externem Opto-Koppler und einer Batterie-Trenneinrichtung,
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2 eine schematische erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eines Airbagsteuergerätes mit integriertem Opto-Koppler und einer Batterie-Trenneinrichtung und
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3 eine schematische Schaltungsanordnung eines Airbagsteuergerätes mit einer galvanischen Kopplung zu einer Batterie-Trenneinrichutng (Stand der Technik).
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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst der Stand der Technik mit seinen Problemen anhand der 3 beschrieben werden. Das Airbagsteuergerät 1 umfasst einen Prozessor 2, einen Schalttransistor 3 und einen Begrenzungswiderstand 4. Das Airbagsteuergerät 1 ist mit einer Klemme 15 „KL15” verbunden, die die Versorgungsspannung des Airbagsteuergerätes 1 bzw. des Prozessors 2 liefert. Der Prozessor 2 weist einen Steuerausgang 5 auf, der mit der Basis des Schalttransistors 3 verbunden ist. Des weiteren weist der Prozessor 2 einen Steuerausgang 6 für mindestens einen Zündsatz eines Airbags auf. Der Emitter des Schalttransistors 3 ist über den Begrenzungswiderstand 4 mit einem Masseanschluss verbunden, mit dem auch der Masseanschluss 7 des Prozessors 2 verbunden ist. Der Kollektor des Schalttransitors 3 ist mit einer Relaisspule 8 eines Relaiskontaktes 9 verbunden, die beide mit einer Klemme 30 „KL 30” verbunden sind und zusammen die Batterie-Trenneinrichtung bilden. Über die Klemme 30 wird beispielsweise ein Starter S über den Relaiskontakt 9 mit Spannung versorgt, wobei die Starterleitung 10 permanent spannungsführend ist, solange der Relaiskontakt 9 geschlossen ist. Das Relais ist dabei derart ausgebildt, dass der Relaiskontakt 9 geschlossen ist, wenn die Relaisspule 8 stromlos ist. Im regulären Betrieb sperrt daher der Prozessor 2 über den Steuerausgang 5 den Schalttransistor 3, so dass die Relaisspule 8 stromlos ist. Erfasst hingegen das Airbagsteuergerät 1 einen Unfall anhand der Sensorsignale nicht dargestellter Sensoren, so wird der Schalttransistor 3 durchgeschaltet. Dadurch wird die Relaisspule 8 bestromt und der Relaiskontakt 9 geöffnet, wodurch die Starterleitung 10 spannungslos geschaltet wird. Bei ausgeschalteter Zündung ist die Klemme 15 spannungslos und das Airbagsteuergerät 1 wird nicht mehr mit Spannung versorgt. Allerdings liegt die Spannung von Klemme 30 an den internen Schaltkreisen des Airbagsteuergerätes 1, so dass unzulässige Substratströme fließen können, die zu undefinierten Betriebszuständen oder gar zur Zerstörung des Prozessors 2 führen können, so dass als Folge der Airbag versehentlich gezündet wird oder aber gar nicht mehr gezündet wenden kann.
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In der 1 ist ein Airbagsteuergerät 1 dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Airbagsteuergerät 1 weist einen weiteren Schalttransistor 11 auf, dessen Kollektor über eine LED eines Opto-Kopplers 12 mit dem Begrenzungswiderstand 4 verbunden ist. Die Relaisspule 8 der Batterie-Trenneinrichtung ist mit dem Kollektor eines Phototransistors des Opto-Kopplers 12 verbunden. Der Kollektor des Schalttransistors 3 ist mit der Klemme 15 verbunden. Im regulären Betriebszustand sperrt mindestens einer der beiden Schalttransistoren 3, 11, so dass durch die LED kein Strom fließt und die Basis des Phototransistors nicht aufgesteuert wird. Somit sperrt der Phototransistor und die Relaisspule 8 ist stromlos und somit der Relaiskontakt 9 geschlossen. Im Falle der Erfassung eines Unfalls schalten beide Schalttransistoren 3, 11 durch, so dass durch die LED ein Strom fließt und diese optisch emittiert, wodurch die Basis des Phototransistors aufsteuert. Dadurch wird die Relaisspule 8 bestromt und der Relaiskontakt 8 geöffnet, so dass die Starterleitung 10 spannungslos geschaltet wird.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß 3 ist das Airbagsteuergerät 1 völlig vom Potential an Klemme 30 entkoppelt. Bei einer Abschaltung von Klemme 15 ist das Airbagsteuergerät 1 mit allen Bauteilen spannungsfrei und die gesamte Spannung von Klemme 30 fällt wie im regulären Betriebszustand über den Phototransistor ab. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Opto-Koppler 12 außerhalb des Airbagsteuergerätes 1 angeordnet und beispielsweise in der Batterie-Trenneinrichtung angeordnet. Dadurch existiert eine gute räumliche Trennung zwischen dem spannungsführenden Phototransistor und den internen Schaltungseinheiten des Airbagsteuergerätes 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Opto-Koppler in das Airbagsteuergerät 1 zu integrieren, was in 2 dargestellt ist. In diesem Fall wird der Opto-Koppler 12 vorzugsweise soweit als möglich getrennt zu den anderen Schaltungseinheiten angeordnet. Durch die Integration in das Airbagsteuergerät 1 müssen keine elektrischen Leitungen, die auf das Potential des Airbagsteuergerätes bezogen sind, nach außen geführt werden.
