DE102007012462A1

DE102007012462A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln

Info

Publication number: DE102007012462A1
Application number: DE102007012462A
Authority: DE
Inventors: Alain Jousse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: US20100179729A1; DE102007012462B4; CN101622159A; WO2008110398A2; US8463501B2; CN101622159B; WO2008110398A3; EP2146872A2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (Z1, Z2) vorgeschlagen, wobei zwei voneinander unabhängige Hardwarepfade zur Ansteuerung vorgesehen sind. Für jeden Hardwarepfad ist ein Eindstufen-IC (IC1, IC2) vorgesehen, der wenigstens einen Leistungsschalter und eine Energieversorgung aufweist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus DE 100 57 915 C2 sind bereits unabhängige Hardwarepfade bezüglich der Auswertung von Sensorsignalen in einem Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln bekannt. Dabei werden die unterschiedlichen Hardwarepfade zum einen durch einen Prozessor und zum anderen durch einen Sicherheits-IC gebildet, die parallel die Sensorsignale auswerten, um herauszufinden, ob die Auslösung der Personenschutzmittel notwendig ist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil der erhöhten Redundanz, dadurch, dass ein Endstufen-IC pro Hardwarepfad vorgesehen ist, der einen Leistungsschalter und eine Energieversorgung aufweist. Die Energieversorgung wird dazu verwendet, die Komponenten des Hardwarepfads mit Energie zu versorgen. Damit wird eine größere Sicherheit gegenüber Fehlauslösungen erreicht.
Die Energieversorgung ist dabei mit dem Bordnetz, also der Autobatteriespannung, verbunden und wandelt diese Spannung in für die Komponenten des Hardwarepfads notwendige Spannungen um. Es ist alternativ möglich, dass die Energieversorgung zusätzlich oder anstatt mit einem oder mehreren Energiespeichern wie Kondensatoren verbunden ist, und die Spannung, die der oder die Energiespeicher bereitstellt, für die Energieversorgung wandelt oder bereitstellt. Auch eine Spannungsstabilisierung kann hier vorgesehen sein.
Bei dem Endstufen-IC handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis, der mehrere Funktionen wie die Bereitstellung der Leistungsschalter und die Energieversorgung aufweist. Die Leistungsschalter werden oft mit High-Side und Low-Side-Schaltern bezeichnet, wobei der High-Side-Schalter zwischen dem Zündelement und der Energiereserve und der Lowside-Schalter zwischen dem Zündelement und Masse geschaltet ist. Bei der Energiereserve handelt es sich üblicherweise um einen Kondensator, dessen Energie zur Bestromung und damit Zündung des Zündelements verwendet wird. Es ist möglich das weitere Komponenten zwischen dem High-Side-Schalter und der Energiereserve geschaltet sind. Dies gilt auch für den Low-Side-Schalter und Masse. Diese Leistungsschalter sind elektrisch steuerbar. Werden die Leistungsschalter durchgeschaltet und zwar beide, dann kommt es zum Bestromen des Zündelements oder der elektromagnetischen Aktuatorik. Es ist möglich mehr als einen High-Side-Schalter oder Low-Side-Schalter jeweils vorzusehen.
Als Hardwarepfad ist ein Signalpfad gemeint, in den ein Sensorsignal eingegeben wird und in Abhängigkeit von dem Sensorsignal ein Auslösesignal ausgegeben wird. Die Verwendung von mindestens zwei Hardwarepfaden bei Personenschutzsystemen ist notwendig, so dass die Fehlfunktion eines Hardwarepfades nicht zu einer ungewollten Ansteuerung von Personenschutzmitteln führt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass für jeden Hardwarepfad ein unabhängiger Anschluss zum Bordnetz vorgesehen ist. D. h. alle Komponenten des jeweiligen Hardwarepfads werden über die Energieversorgung, die Teil des Endstufen-ICs ist, mit einem eigenen Anschluss an das Bordnetz mit Energie versorgt. D. h. das Steuergerät weist zumindest zwei Anschlüsse an das Bordnetz auf. Ebenso ist ein unabhängiger Masseanschluss zu dem jeweiligen Hardwarepfad auch von Vorteil.
Als Endstufen-IC wird also eine integrierte Schaltung verwendet, wobei Leistungsschalter mit den Leistungstransistoren vorgesehen sind. Diese Leistungsschalter können bei einem ersten Endstufen-IC, also dem ersten Hardwarepfad die Highside, also die obere Leistungsendstufe, sein und die Endstufe des zweiten ICs des zweiten Hardwarepfads die Lowside-Endstufe. Die Redundanz der Endstufen besteht für das jeweilige Zündelement darin, dass sich die entsprechende Highside- und Lowside-Endstufe nicht im gleichen Hardwarepfad befinden. Dabei können mehrere Leistungstransistoren pro Endstufen-IC vorgesehen sein, so dass mehrere Zündelemente und andere Personenschutzmittel angesteuert werden können.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass wenigstens ein Endstufen-IC einen Sicherheitshalbleiter aufweist, der wenigstens ein Sensorsignal derart auswertet, dass in Abhängigkeit von dieser Auswertung die wenigstens eine Endstufe, also der Leistungsschalter, freigegeben wird. Dieser Sicherheitshalbleiter ist derart ausgebildet, dass er Sensorwerte mit festen Schwellen vergleicht, um festzustellen, ob eine Ansteuerung der Leistungsschalter notwendig ist. Dies geschieht parallel zum Mikrocontroller. Damit besteht eine Untergruppe eines unabhängigen Hardwarepfads in Bezug auf die Auswertung des Sensorsignal. Der Begriff Sensorsignal kann nur das Signal eines Unfallsensors, beispielsweise eines Beschleunigungssensors bedeuten oder auch eine Mehrzahl von Signalen von mehreren Unfallsensoren oder eine Verknüpfung von Signalen von Unfallsensoren.
Dieser Sicherheitshalbleiter kann bei jedem Endstufen-IC oder nur bei einem vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass pro Hardwarepfad eine eigene Unfallsensorik vorgesehen ist. Dabei kann es sich üblicherweise um Beschleunigungssensoren handeln. Eine Körperschallsensorik oder eine Sensorik, die Drehbewegungen erfasst kann ebenso anstatt oder zusätzlich gemeint sein. Es ist möglich, auch externe Sensoren an den jeweiligen Hardwarepfad über Schnittstellen, die hard- oder softwaremäßig ausgebildet sein können, anzukoppeln. Es ist alternativ jedoch auch möglich, dass nur eine Unfallsensorik im Steuergerät vorhanden ist und beide Hardwarepfade auf dieses Sensorsignal zurückgreifen.
Es ist weiterhin vorteilhaft, das pro Hardwarepfad eine Energiereserve vorgesehen ist. Die Energiereserve wird auf eine hohe Spannung über der Bordspannung, meistens über 20 V, aufgeladen und dient zum Betrieb des Steuergeräts, insbesondere im Autarkie-Fall, also wenn die Verbindung zur Autobatterie abreißt. Durch die Bereitstellung mindestens einen Energiereservekondensators als die Energiereserve pro Hardwarepfad ist eine hohe Redundanz erreicht, es kann jedoch alternativ vorgesehen sein, für alle Hardwarepfade einen einzigen Energiereservekondensator vorzusehen. Es ist auch möglich bei mehr als zwei Hardwarepfaden für eine Gruppe von Hardwarepfaden jeweils einen Energiespeicher vorzusehen.
Es ist schließlich auch von Vorteil, dass die Hardwarepfade nur zum Datenaustausch miteinander verbunden sind. Dabei wird nicht gezählt, das eine Verbindung auch über die Zündelemente vorherrscht, da hier die Hardwarepfade im Sinne der Erfindung enden. Dieser Datenaustausch ermöglicht, dass Komponenten, die nur einmal vorhanden sind und nicht pro Hardwarepfad miteinander kommunizieren können bzw. Informationen ausgetauscht werden können. Um die Unabhängigkeit der zwei Hardwarepfade an dieser Informationsschnittstelle noch zu verbessern, können unter anderem Optokoppler, Sicherungen oder auch einfache Widerstände verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Steuergerät SG weist vorliegend zwei Anschlüsse an das Bordnetz U_Batt1 und U_Batt2 auf, die dazu dienen, die Autobatteriespannung für das Steuergerät SG bereitzustellen. Vorliegend sind nur die Komponenten dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind. Die Anschlüsse U_Batt1 und U_Batt2 gehen jeweils an einen Endstufen-IC IC1 und IC2, um dort an den Abschnitt, der für die Energieversorgung vorgesehen ist, nämlich PS1 bzw. PS2. Die Energieversorgung PS1 bzw. PS2 wandelt die Spannung in solche Spannungen um, die das Steuergerät für die einzelnen Komponenten benötigt. Dabei ist die Energieversorgung PS1 mit einem Energiereservekondensator C1 verbunden und sorgt dafür, dass dieser Energieversorgungskondensator C1 auf eine Spannung von beispielsweise über 20 V aufgeladen wird. Das gleiche führt die Energieversorgung PS2 aus, und zwar mit dem Energieversorgungskondensator C2. Im Auslösefall, bzw. im Autarkie-Fall oder auch sonst im Betrieb, kann die Energie dann aus dieser Energiereserve C1 bzw. C2 entnommen werden. Dazu ist der Kondensator mit dem Abschnitt für die Leistungsschalter FS1 und auch wieder mit der Energieversorgung PS1 verbunden, so dass die Energieversorgung auch aus dem Energiereservekondensator jeweils die notwendige Energie für den Betrieb des Steuergeräts SG entnehmen kann.
Die Leistungsschalter sind in den Bereichen FS1 und FS2 angeordnet. Die Leistungsschalter sind beispielsweise Leistungstransistoren, die die großen Zündströme für die Zündelemente ZE1 und ZE2 führen können. Dabei ist vorliegend eine Konfiguration aus zwei Leistungstransistoren jeweils einer für die beiden Zündkreise vorgesehen. D. h. der Abschnitt FS1 weist zwei Highside-Transistoren auf und der Abschnitt FS2 zwei Lowside-Transistoren. Diagnosefunktionen sind ebenfalls im Abschnitt FS1 vorhanden. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass eine Auswertelogik vorliegt, die die Signale des Mikrocontrollers, also das Auslösesignal, das beispielsweise über den SPI-Bus vorliegt und das Signal des Sicherheitshalbleiters SC1, dass auch er einen Auslösefall erkannt hat, miteinander verknüpft. Nur wenn beide Signale eine Auslösung anzeigen, kommt es zur Ansteuerung der Leistungsschalter. Dafür ist dann in der einfachsten Art und Weise ein Und-Gatter vorhanden. Ein dritter, vierter oder weitere Schalter, die zur Sicherheit verwendet werden können und die mit unterschiedlich kombinierten Signalen angesteuert werden können, können in den ICs IC1 bzw. IC2 vorhanden sein oder auf einem getrennten Baustein bzw. Substrat angeordnet sein.
Es ist möglich, dass die Bereiche FS1 und FS2 jeweils keine Auswertelogik aufweisen, so dass dann nur ein Ansteuerungssignal an die Leistungsschalter angelegt wird.
Der Sicherheitshalbleiter SC1 bzw. SC2 weist festprogrammierte Schwellen auf, um das Sensorsignal getrennt vom Mikrocontroller μC zu testen. Der Mikrocontroller μC weist dagegen in der Regel adaptive Schwellen auf. Aber auch hier können alternativ feste Kennlinien verwendet werden. Der Sicherheitshalbleiter SC1 bzw. SC2 kann auch Watchdog-Funktionen ausführen, die der Mikrocontroller μC korrekt beantworten muss, um seine Funktion unter Beweis zu stellen. Der Mikrocontroller μC und der Sensor S1 werden von der Energieversorgung PS1 mit Spannung versorgt. Ebenso mögliche zusätzliche Komponenten K1, beispielsweise weitere Sensoren, Signalschnittstellen wie CAN- oder LIN-Treiber, externe EEPROM etc.
Im unteren Hardwarepfad HW2 im Vergleich zum oberen Hardwarepfad HW1 ist lediglich ein Sensor S2 vorhanden und weitere zusätzliche Komponenten K2. Diese werden ebenfalls durch die Spannungsversorgung PS2 nunmehr versorgt. Auch die Komponente K2, der Sensor S2 sind über eine SPI-Leitung mit dem IC IC2 und auch mit dem oberen Hardwarepfad HW1 verbunden. Die einzige Verbindung ist demnach die Informationsübertragung über den hier verwendeten SPI-Bus. Die Verbindung über die Zündelemente ist keine Verbindung der Hardwarepfade, das diese letztlich an IC1 bzw. IC2 enden.
Als Variante ist es möglich, dass der Sensor S2 wegfällt und auch der Sicherheitshalbleiter SC2 kann entfallen. Wichtig ist die getrennte Energieversorgung durch die beiden ICs IC1 und IC2, wobei auch nur ein Batterieanschluss möglich ist. Vorliegend sind lediglich zwei Zündkreise vorhanden, es ist möglich, dass mehr Zündkreise angesteuert werden können.
Wie oben dargelegt, können über Schnittstellen weitere externe Sensoren ihre Daten an das Steuergerät SG liefern und zur verbesserten Auswertung führen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10057915 C2 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln (ZE1, ZE2), wobei die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass wenigstens zwei voneinander unabhängige Hardwarepfade (HW1, HW2) zur Ansteuerung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Hardwarepfad (HW1, HW2) ein Endstufen-IC (IC1, IC2) vorgesehen ist, wobei der Endstufen-IC (IC1, IC2) wenigstens einen Leistungsschalter und eine Energieversorgung (PS1, PS2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Hardwarepfad (HW1, HW2) ein unabhängiger Anschluss (U_Batt1, U_Batt2) zum Bordnetz vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endstufen-IC (IC1, IC2) einen Sicherheitshalbleiter (SC1, SC2) aufweist, der wenigstens ein Sensorsignal derart auswertet, dass in Abhängigkeit von dieser Auswertung der wenigstens eine Leistungsschalter angesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Hardwarepfad (HW1, HW2) eine Unfallsensorik (S1, S2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Hardwarepfad (HW1, HW2) eine Energieversorgung (C1, C2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Hardwarepfade (HW1, HW2) nur zum Datenaustausch miteinander verbunden sind.