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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein passives Sicherheitssystem.
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Ein
passives Sicherheitssystem enthält
eine Insassen-Detektions-Elektronik-Steuereinheit (ECU) und eine elektronische
Airbag-Steuereinheit (ECU). Die Insassen-Detektions-ECU bestimmt
einen Insassensitz-Zustand basierend auf Sensorinformationen. Ein
Ergebnis der Bestimmung wird zu der Airbag-ECU als Insassensitz-Information gesendet.
Die Airbag-ECU stellt einen Airbag entweder in einen Aufblas-Zulass-Zustand oder
in einen Aufblas-Verhinderungs-Zustand ein. Die Airbag-ECU bestimmt bzw.
ermittelt eine Kollision eines Fahrzeugs. Spezifischer ausgedrückt, bestimmt
sie, dass eine Kollision des Fahrzeugs aufgetreten ist, wenn die
durch einen Beschleunigungssensor detektierte Beschleunigung des
Fahrzeugs einen Schwellenwert überschreitet.
Die Airbag-ECU heizt eine Zündkapsel
auf, wenn ein Kollisions- und
ein Airbag-Zulass-Zustand festgelegt wurden. Eine Aufblasvorrichtung
des Airbags wird dabei eingeschaltet und der Airbag wird mit einem
Expansionsdruck der Aufblasvorrichtung aufgeblasen.
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Ein
passives Sicherheitssystem, welches in der JP-A-10-503445 vorgeschlagen
ist, umfasst einen EPROM in einer Insassen-Detektor-ECU zum Speichern
von Daten hinsichtlich Insassensitz-Bedingungen oder -Zuständen vor
und nach einer Kollision. Es werden die Daten hinsichtlich der Insassensitz-Zustände oder
-Bedingungen gesammelt, und zwar nach einer Kollision, und werden
für eine
Analyse eines Unfalls oder einer Nachforschung verwendet. Bei diesem
System wird ein Kollisionssignal von der Airbag-ECU zu der Insassen-Detektor-ECU
als Triggergröße eingespeist,
um die Daten hinsichtlich der Insassensitz-Bedingungen zu speichern.
Es ist somit eine Zweiwege-Kommunikation zwischen der Airbag-ECU
und der Insassen-Detektor-ECU
erforderlich.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein passives Sicherheitssystem
zu schaffen, welches Daten hinsichtlich der Insassensitz-Bedingungen oder
-Zustände
ohne eine Zweiwege-Kommunikation zwischen einer passiven Sicherheits-ECU,
wie beispielsweise einer Airbag-ECU und einer Insassen-Detektor-ECU,
speichern kann. Ein passives Sicherheitssystem der vorliegenden
Erfindung enthält eine
Insassen-Detektor-ECU und eine passive Sicherheits-ECU. Die Insassen-Detektor-ECU
bestimmt einen Sitz-Besetzungs-Zustand eines Fahrzeugsitzes und
gibt ein Ergebnis der Bestimmung als Sitz-Besetzungs-Information
aus.
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Die
passive Sicherheits-ECU enthält
eine Kollisionsbestimmungsschaltung und einen nichtflüchtigen
Speicher. Die Kollisionsbestimmungsschaltung versetzt eine passive
Sicherheitsvorrichtung in einen einen Betrieb zulassenden Zustand oder
in einen einen Betrieb verhindernden Zustand, basierend auf den
Sitz-Besetzungs-Bedingungen oder -Zuständen. Sie bestimmt, ob eine
Kollision auftritt und sendet ein Treibersignal zum Treiben der passiven
Sicherheitsvorrichtung aus, wenn die Kollision bestimmt wurde, wobei
dann die passive Sicherheitsvorrichtung in den einen Betrieb zulassenden Zustand
versetzt wird. Der nichtflüchtige
Speicher führt
eine Schreiboperation durch, um die Sitzbelegungsinformations-Triggergröße durch
das Treibersignal zu speichern.
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Bei
dem passiven Sicherheitssystem werden die Kollisionsbestimmung und
die Ausgabe des Treibersignals durch die passive Sicherheits-ECU
ausgeführt.
Darüber
hinaus wird die Sitzbelegungsinformation durch die passive Sicherheits-ECU
gespeichert. Es werden nämlich
alle erforderlichen Informationen zum Treiben der passiven Sicherheitsvorrichtung
durch die passive Sicherheits-ECU gespeichert. Zum Speichern solcher
Informationen ist ein nichtflüchtiger
Speicher in der passiven Sicherheits-ECU vorgesehen. Bei dieser
Konfiguration ist eine Zweiwege-Kommunikation zwischen der Insassen-Detektor-ECU
und der passiven Sicherheits-ECU nicht erforderlich. Somit können die
Herstellungskosten des passiven Sicherheitssystems niedriger gestaltet
werden als diejenigen eines passiven Sicherheitssystems, welches
eine Zweiwege-Kommunikation zwischen einer Insassen-Detektor-ECU
und einer passiven Sicherheits-ECU erfordert.
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Der
nichtflüchtige
Speicher besteht in bevorzugter Weise aus einem elektrisch löschbaren
und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM). Bei dieser Konfiguration
werden Sitzbelegungsinformationen gesammelt, und zwar nachdem eine
Kollision stattgefunden hat, und werden elektrisch gelöscht.
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Die
oben angegebene Aufgabe und weitere Ziele, Merkmale und Vorteil
der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden
detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen.
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Fahrzeugsitzes, an welchem ein passives
Sicherheitssystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist; und
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2 ein
Blockschaltbild des passiven Sicherheitssystems gemäß der Ausführungsform.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten
und Vorrichtungen.
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Gemäß 1 ist
ein passives Sicherheitssystem 1 um einen Sitz 96 eines
Fahrzeugs herum angeordnet. Das passive Sicherheitssystem 1 enthält Lastsensoren 20a-20d, eine
elektronische Insassen-Detektions-Steuereinheit (ECU) 3 und
eine elektronische Airbag-Steuereinheit (ECU) 4. Es sind
Sitzschienen 8 parallel zueinander in einer Front-zu-Heck-Richtung
des Fahrzeugs unter dem Sitz 96 angeordnet. Jede der Sitzschienen 8 enthält eine
obere Schiene 80 und eine untere Schiene 81. Die
untere Schiene 81 ist an einem Fahrzeugboden (nicht gezeigt)
befestigt. Die obere Schiene 80 ist an der unteren Schiene 81 in
solcher Weise angeordnet, dass sie entlang der unteren Schiene 81 in
einer Front-nach-Heck-Richtung des Fahrzeugs gleiten kann. Der Sitz 96 kann
mit der oberen Schiene 80 in der Front-nach-Heck-Richtung
gleiten.
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Die
Lastsensoren 20a-20d sind zwischen Sitzrahmen
(nicht gezeigt) um die oberen Schienen 80 angeordnet. Der
Lastsensor 20a, 20b, 20c, 20d ist in
rechten Front-, linken Front-, linken Heck- und rechten Heckbereichen
des Sitzes 96 jeweils angeordnet. Die Insassen-Detektor-ECU 3 ist
an dem Boden des Sitzes 96 befestigt. Die Lastsensoren 20a-20d und
die Passagier-Detektor-ECU 3 sind miteinander über Kabelbäume verbunden.
Die Passagier-Detektor-ECU 3 ist auch mit der Airbag-ECU 4 über einen
Kabelbaum verbunden. Die Airbag-ECU ist ein Beispiel von passiven
Sicherheits-ECUs. Die Airbag-ECU 4 ist unter einer Instrumentenkonsole (nicht
gezeigt) installiert.
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Gemäß 2 besitzt
der Lastsensor 20a eine Messschaltung 22, einen
Verstärker 23 und
eine Steuerschaltung 24. Die Messschaltung (gage circuit) 22 enthält vier
Spannungsmessstreifen, die eine Brückenschaltung bilden. Der Verstärker 23 verstärkt ein
Spannungssignal, welches von der Messschaltung 22 ausgegeben
wird. Die Steuerschaltung 24 stellt eine Verstärkung der
Spannungsverstärkung ein,
die durch den Verstärker 23 bewirkt
wird. Die Lastsensoren 20b-20d besitzen die gleichen
Konfigurationen wie der Lastsensor 20a.
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Die
Insassen-Detektor-ECU 3 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU) 31, einen elektrisch löschbaren und programmierbaren
Nur-Lese-Speicher (EEPROM) 32 und ein Kommunikationsinterface
(I/F) 33. Eine 5V-Stromversorgungsschaltung 30 ist
mit einer Batterie des Fahrzeugs über einen Zündschalter 70 verbunden.
Die CPU 31 enthält einen
Analog-zu-Digital-Umsetzer (A/D), einen Speicher (RAM) mit wahlfreiem
Zugriff und einen Nur-Lese-Speicher (ROM), obwohl diese in den Figuren nicht
gezeigt sind. Der A/D-Umsetzer setzt ein analoges Spannungssignal,
welches von dem Verstärker 23 eingespeist
wird, in ein digitales Signal um. Der RAM speichert zeitweilig das
digitale Signal. Der RAM speichert auch ein Programm für die Sitzbelegungsdetektion.
Der EEPROM 32 speichert Fehler der Lastsensoren 20a- 20d, wann
immer diese auftreten. Die in dem EEPROM 32 gespeicherten
Daten können
elektrisch gelöscht
werden und überschrieben
werden. Das Kommunikations-I/F 33 überträgt die Sitzbelegungsinformationen
von der CPU 31 zu der Airbag-ECU 4.
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Die
Airbag-ECU 4 umfasst eine Stromversorgungsschaltung 40,
eine 5V-Stromversorgungsschaltung 41,
ein Kommunikations-I/F 42, eine CPU 43, einen
G-Sensor 44,
einen EEPROM 45 und eine Treiberschaltung 46 für die Aufblasvorrichtung.
Die CPU 43 bildet ein Beispiel einer Kollisionsbestimmungsschaltung.
Die Stromversorgungsschaltung 40 ist mit der Batterie 7 über den
Zündschalter 70 verbunden.
Die 5V-Stromversorgungsschaltung 41 und die Treiberschaltung 46 für die Aufblasvorrichtung sind
mit der Batterie 7 über
die Stromversorgungsschaltung 40 und den Zündschalter 70 verbunden. Das
Kommunikations-I/F 42 empfängt Sitzbelegungsinformationen
von dem Kommunikations-I/F 33 der Insassen-Detektor-ECU 3.
Der G-Sensor 44 besteht aus einem elektrischen Beschleunigungssensor,
der eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs detektiert.
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Der
EEPROM 45 kann elektrisch Daten weglassen und überschreiben.
Die CPU 43 umfasst einen RAM und einen ROM (nicht gezeigt).
Der RAM speichert zeitweilig Sitzbelegungsinformationen und Daten
hinsichtlich der Beschleunigung, die durch den G-Sensor 44 detektiert
wird. Der ROM speichert ein Programm für die Kollisionsbestimmung,
welches im Voraus beschrieben wurde. Die Treiberschaltung 46 für die Aufblasvorrichtung
umfasst ein Schaltelement (nicht gezeigt). Die Treiberschaltung 46 für die Aufblasvorrichtung
heizt eine Zündkapsel
(nicht gezeigt) eines Airbags 5 auf. Die erhitzte Zündkapsel
zündet eine
Aufblasvorrichtung (nicht gezeigt). Der Airbag 5 wird mit
einem Expansionsdruck aufgeblasen, der durch die Aufblasvorrichtung
erzeugt wird. Der Airbag 5 ist ein Beispiel von passiven
Sicherheitsvorrichtungen.
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Es
wird 12V-Energie von der Batterie 7 der 5V-Stromversorgungsschaltung 30 über die
erste Stromversorgungsleitung L1 zugeführt, wenn der Zündschalter 70 eingeschaltet
wird. Die 5V-Stromversorgungsschaltung 30 transformiert
die 12V-Energie in eine 5V-Energie. Die 5V-Energie wird den Lastsensoren 20a-20d über die
zweite Stromversorgungsleitung L2 zugeführt. Sie wird auch der CPU 31 über die
dritte Stromversorgungsleitung L3 zugeführt.
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Die
12V-Energie wird auch der Stromversorgungsschaltung 40 über die
vierte Stromversorgungsleitung L4 zugeführt und auch zu der Treiberschaltung 46 der
Aufblasvorrichtung, und zwar über die
sechste Stromversorgungsleitung L6. Sie wird auch zu der Kapsel
zugeführt,
und zwar über
das Schaltelement, und zwar über
eine achte Stromversorgungsleitung L8, und zu der 5V-Stromversorgungsschaltung 41 über eine
fünfte
Stromversorgungsleitung L5. Die 5V-Stromversorgungsschaltung 41 transformiert
die 20V-Energie in eine 5V-Energie. Die 5V-Energie wird der CPU 43 über eine
siebte Stromversorgungsleitung L7 zugeführt.
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Die
auf einen Sitz 96 aufgebracht Last wird durch die Lastsensoren 20a-20d detektiert.
Es wird im Folgenden ein Fall als Beispiel erläutert, bei dem eine Last durch
den Lastsensor 20a detektiert wird. Es wird eine konstante
Spannung den Spannungsmessstreifen der Messschaltung 22 zugeführt. Die Widerstände der
Spannungsmessstreifen variieren, wenn eine Last auf den rechten
Frontbereich des Sitzes 96 ausgeübt wird. Die Brückenschaltung
verliert dann einen Abgleichzustand und es entwickelt sich eine
kleine Spannung in der Messschaltung 22. Ein Signal der
Spannung wird von der Messschaltung 22 zu dem Verstärker 23 übertragen,
und zwar über
die erste und die zweite Signalleitung S1, S2.
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Der
Verstärker 23 verstärkt das
Signal und gibt es an den A/D-Umsetzer der CPU 31 über die dritte
Signalleitung S3 aus. Der A/D-Umsetzer wandelt das Signal von analog
in digital um. Der A/D-Umsetzer empfängt Signale von dem Lastsensor 20b-20d und
wandelt diese von analog nach digital um. Die vier digitalen Signale
werden zeitweilig in dem RAM der CPU 31 gespeichert und
werden durch die CPU 31 addiert, nachdem sie aus RAM ausgelesen
wurden. Die CPU 31 vergleicht die Gesamtsumme der vier
digitalen Signale mit einem Schwellenwert, der in dem ROM gespeichert
ist, und bestimmt dann die Zustände
des Sitzes 96.
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Spezieller
ausgedrückt,
bestimmt die CPU 31, dass der Sitz 96 leer ist,
wenn die Gesamtsumme gleich ist mit oder kleiner ist als ein Leer-Sitz-Schwellenwert
Wth1 (Gesamtsumme ≤ Wth1).
Die CPU 31 bestimmt, dass der Sitz 96 durch ein
Kind besetzt ist, wenn die Gesamtsumme über dem Leer-Sitz-Schwellenwert
Wth1 liegt und gleich ist mit oder kleiner
ist als ein Erwachsen/Kind-Schwellenwert Wth2 (Wth1 < Gesamtsumme ≤ Wth2). Die CPU 31 bestimmt, dass
der Sitz 96 durch einen Erwachsenen besetzt ist, wenn die
Gesamtsumme über
dem Erwachsen/Kind-Schwellenwert (Wth2 < Gesamtsumme) liegt.
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Ein
Ergebnis der Bestimmung wird zu dem Kommunikations-I/F 42 der
Airbag-ECU 4 über die vierte
Signalleitung S4 übertragen,
ebenso zu dem Kommunikations-I/F 33 und
der fünften
Signalleitung S5 in Form von Sitzbelegungsinformationen. Die Sitzbelegungsinformationen
werden der CPU 43 über
die sechste Signalleitung S6 eingespeist. Die CPU 43 versetzt
den Airbag 5 entweder in den Aufblas-Zulass-Zustand, das
heißt
in einen die Betätigung
zulassenden Zustand, oder in einen Aufblas-Verhinderungs-Zustand, das heißt einen
den Betrieb verhindernden Zustand. Spezifischer ausgedrückt, stellt
die CPU 43 den Airbag 5 in den Aufblas-Verhinderungs-Zustand
ein, wenn die Sitzbelegungsinformationen anzeigen, dass der Sitz 96 leer ist
bzw. nicht besetzt ist oder durch ein Kind besetzt ist. Sie stellt
den Airbag 5 in den Aufblas-Zulass-Zustand ein, wenn die
Sitzbelegungsinformationen angeben, dass der Sitz 96 durch
einen Erwachsenen besetzt ist. Die Sitzbelegungsinformationen werden periodisch
in die CPU 43 eingespeist, das heißt auf den neuesten Stand gebracht.
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Die
CPU 43 empfängt
Daten hinsichtlich der Beschleunigung von dem G-Sensor 44 über die
siebte Signalleitung S7. Die CPU 43 integriert die Beschleunigungsdaten
durch Aufteilen und berechnet einen Bewegungsmittelwert. Die CPU 43 vergleicht den
Bewegungsmittelwert mit einem Kollisionsbestimmungsschwellenwert,
der in dem ROM der CPU 43 gespeichert ist, und bestimmt,
ob eine Kollision auftritt. Die CPU 43 bestimmt kein Auftreten
einer Kollision, wenn der Bewegungsmittelwert gleich ist mit oder
kleiner ist als der Kollisionsbestimmungsschwellenwert Gth. Die CPU 43 bestimmt das Auftreten
einer Kollision, wenn der Bewegungsmittelwert über dem Kollisionsbestimmungsschwellenwert
Gth liegt.
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Die
CPU 43 gibt ein Zündsignal
aus, welches aus einem Treibersignal besteht, und zwar an die Treiberschaltung 46 für die Aufblasvorrichtung,
was über
die achte Signalleitung S8 erfolgt, wenn eine Kollision bestimmt
wurde und sich der Airbag 5 in dem Aufblas-Zulass-Zustand
befindet. Das Schaltelement der Treiberschaltung 46 für die Aufblasvorrichtung
wird eingeschaltet, wenn das Zündsignal eingespeist
wird. Die Stromversorgungsleitungen L1, L4, L6, L8 werden leitend,
wenn das Schaltelement eingeschaltet wird. Es wird dann die Zündkapsel
des Airbags 5 erhitzt und die Aufblasvorrichtung wird gezündet. Der
Airbag 5 wird mit dem Expansionsdruck der Aufblasvorrichtung
aufgeblasen und wird schnell von einer Instrumentenkonsole des Fahrzeugs
ausgeworfen.
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Die
Sitzbelegungsinformationen und die Kollisionsinformationen werden
von der CPU 43 zu dem EEPROM 45 über die
neunte Signalleitung S9 übertragen,
wenn das Zündsignal über die
achte Signalleitung S8 eingespeist wird, und zwar als Triggergröße. Die
Kollisionsinformationen enthalten die Beschleunigung, welche durch
den G-Sensor 44 detektiert wurde. Die Sitzbelegungsinformationen
und die Kollisionsinformation, welche Zustände oder Bedingungen des Sitzes 96 angeben
und auch der Beschleunigung zwischen 80 ms vor der Ausgabe des Zündsignals
und 20 ms nach der Ausgabe des Zündsignals
werden in dem EEPROM 45 gespeichert. Der EEPROM 45 führt eine
Schreiboperation durch, um die Sitzbelegungsinformationen zu speichern,
die durch das Zündsignal
ausgelöst
wurden.
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Der
EEPROM 45 sollte in bevorzugter Weise dafür ausgebildet
sein, um eine Gesamtheit von 100 ms Informationen zu speichern,
und auch Perioden vor und nach der Ausgabe des Zündsignals, welche sich ändern können. Es
ist zu bevorzugen, die Periode vor der Ausgabe des Zündsignals
länger
als die Periode nach der Ausgabe des Zündsignals einzustellen.
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Das
passive Sicherheitssystem 1 enthält den EEPROM 45,
der die Sitzbelegungsinformationen speichert, und zwar um den Zeitpunkt
herum, wenn das Zündsignal
in der Airbag-ECU 4 ausgegeben wird. Es ist dabei keine
Zweiwege-Kommunikation zwischen der Insassen-Detektor-ECU 3 und
der Airbag-ECU 4 erforderlich. Somit fallen die Herstellungskosten
des passiven Sicherheitssystems 1 niedriger aus als bei
einem passiven Sicherheitssystem, welches eine Zweiwege-Kommunikation
zwischen der Insassen-Detektor-ECU und einer Airbag-ECU benötigt.
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Der
EEPROM 45 wird in dem passiven Sicherheitssystem 1 als
ein nichtflüchtiger
Speicher verwendet. Es können
daher die Sitzbelegungsinformationen um den Zeitpunkt herum, wenn
das Zündsignal
ausgegeben wird, gesammelt werden, und zwar nachdem eine Kollision
aufgetreten ist, und können
auch elektrisch gelöscht
werden. Es können nämlich die
Sitzbelegungsinformationen neu geschrieben werden.
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Der
EEPROM 45 wird zu dem Zweck installiert, um Eigendiagnosedaten
zu speichern, und wird auch dazu verwendet, die Sitzbelegungsinformationen
zu speichern. Daher sind Extrakosten für eine Vorrichtung zum Speichern
der Sitzbelegungsinformationen nicht vorhanden. Der EEPROM 45 speichert
auch Kollisionsinformationen. Das sind nämlich Daten, die für eine Unfallanalyse
oder Nachforschung erforderlich ist, welche alle in dem EEPROM 45 gespeichert
werden. Dies ist von Vorteil, um Informationen über einen Unfall zu sammeln.
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Die
Airbag-ECU 4 ist in einem robusten Gehäuse 4a aufgenommen,
und zwar um einen zuverlässigen
Betrieb sicherzustellen. Es ist daher der EEPROM 45 gegen
einen Aufschlag bei einem Unfall geschützt und wird in einem guten
Zustand nach einer Kollision gehalten.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor erläuterte Ausführungsform,
die in den Figuren darstellt ist, beschränkt, sondern kann in vielfältigster Weise
implementiert werden, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise kann der Sitzbelegungszustand oder Sitzbelegungsbedingung
mit Hilfe eines druckempfindlichen Filmsensors bestimmt werden,
ebenso durch einen Sitzverschiebungssensor, einen Infrarotsensor
oder auch eine CCD-Kamera. Die Kollisionsbestimmung kann durch einen
Satelliten-Beschleunigungssensor vorgenommen werden, der an der
Front oder einer Seite des Fahrzeugs angeordnet ist. Solche Sensoren
können
auch in Kombination verwendet werden.
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Die
Zeitperiode zum Schreiben der Sitzbelegungsinformationen und der
Kollisionsinformationen in den EEPROM 45 ist nicht auf
die eine beschränkt, die
bei der oben erläuterten
Ausführungsform
beschrieben ist. Die Periode kann gestartet werden vor oder nach
der Ausgabe des Zündsignals.
Die Zeitperiode kann auch zu einem Zeitpunkt enden, wenn der Lastsensor 20a-20d zerstört wird.
Es können
die Sitzgurtstraffer-ECU und ein Sitzgurt als passive Sicherheits-ECU
bzw. passive Sicherheitsvorrichtung verwendet werden.