DE102007050564A1

DE102007050564A1 - Zündendstufe zur Zündung zumindest einer Schutzeinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102007050564A1
Application number: DE200710050564
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Ing. Fendt; Manfred Dipl.-Ing. Kulesch
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Zündendstufe zur Zündung zumindest einer Schutzeinrichtung in einem Fahrzeug durch Einbringung elektrischer Zündenergie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung sowie eine entsprechend eingerichtete Zündendstufe, wie beispielsweise der Zündendstufen von Airbag-Steuergeräten, insbesondere im Bereich der oberen Grenztemperatur. Die in die Zündendstufe und/oder in die Zündeinrichtung einzubringende oder eingebrachte Energie wird in Abhängigkeit der erfassten Temperatur gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Zündendstufe zur Zündung zumindest einer Schutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechend eingerichtete Zündendstufe, wie beispielsweise der Zündendstufen von Airbag-Steuergeräten, insbesondere im Bereich der oberen Grenztemperatur.
Um die Aktuatoren von Insassenschutzeinrichtungen im Crash-Fall aktivieren zu können, muss an der Schnittstelle des pyrotechnischen Anzündelements eine vorgegebene Energie, bspw. ein definierter Strom über eine definierte Zeit angelegt werden, um die Aktivierung der Rückhaltevorrichtungen zu initiieren.
Zur Ansteuerung der pyrotechnischen Anzünder, bzw. zur Bereitstellung des dafür erforderlichen Stromes, werden hierfür im Regelfall kundenspezifische Halbleiterschaltungen (ASICs) zum Einsatz gebracht, welche speziell auf diese Anforderungen hin entwickelt werden. Da diese ASICs in einer sehr hohen Stückzahl produziert werden, und der Wettbewerb in der Kfz-Branche sehr hart ist, unterliegen diese ASICs einem harten Kostendruck, sodass bei der Realisierung der ASICs die Grenzen des technologisch machbaren ausgeschöpft werden.
Hierunter ist beispielsweise auch der Parameter der Eigenerwärmung bzw. die zulässige Verlustleistung betroffen, mit dieser die ASICs belastet werden dürfen, da während der Zeit der Bereitstellung des zur Aktivierung der pyrotechnischen Anzündelemente erforderlichen Stromes, in den Leistungs-Schaltelementen der Zündendstufen der Zündstrom geschaltet werden muss, was eine Eigenerwärmung der Leistungsschaltelemente zur Folge hat.
Die Eigenerwärmung, bzw. die Verlustleistungsgenerierung an den Leistungsschaltelementen in den ASICs hängt hierbei hauptsächlich von der Spannung der Energiereserve/Zündkondensatorspannung ab, da die Leistungs-Schaltelemente der Zündendstufen in einem stromgeregelten Betrieb betrieben werden, sodass die aus Sicherheitsgründen vorgehaltene Spannung an den Leistungs-Schaltelementen der Zündendstufen abfällt und eine entsprechende Verlustleistung erzeugt.
Um die Verlustleistungserzeugung der Leistungs-Schaltelemente der Zündendstufen, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen (z. B. > 80 Grad), begrenzen zu können, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die einzubringende beziehungsweise während der Auslösung eingebrachte Energie, beispielsweise in Form der Spannung am Energiespeicher bzw. der Zündkondensatoren insbesondere bei höheren Temperaturen, zumindest am oberen Bereich der System-Einsatz-Grenztemperatur (z. B. > 80 Grad), gegenüber der Spannung bei Raumtemperatur um ein vorgegebenes Maß abgesenkt wird, da in diesem Temperaturbereich zur Ansteuerung der pyrotechnischen Anzünder eine entsprechend geringere Energie benötigt wird, um den pyrotechnischen Anzünder auf dessen Aktivierungs-Temperatur zu erhitzen.
Die in die Zündendstufe einzubringende Energie umfasst neben der in die Zündeinrichtung einzubringenden Energie auch den Energieabfall über den Schaltmitteln in der Zündendstufe. Die erfindungswesentliche Temperatursteuerung wirkt auch bei Steuerung der in die Zündeinrichtung einzubringenden Energie, vorzugsweise jedoch wird die gesamte, in die Zündendstufe einzubringende Energie gesteuert, wodurch auch die Verlustleistung über den Schaltmitteln direkter beeinflusst wird.
Alternativ hierzu, kann auch anstatt einer Absenkung der Zündspannung am Energiespeicher beispielsweise ein im Zündstromkreis befindlicher vorzugsweise externer Leistungsschalter (sogenannter Dritter Schalter) derart geregelt werden, dass bei hohen Temperaturen an diesem externen Leistungsschalter eine höhere Spannung abfällt, damit letztendlich das selbe Ziel – dass an den Leistungs-Schaltelementen des ASICs bei höheren Temperaturen eine geringere Spannung ansteht – erreicht wird.
Die Temperatur kann dabei vorzugsweise in oder an der Schutzeinrichtung selbst oder aber beispielsweise in oder an der Zündendstufe oder sonst wo in oder am Fahrzeug erfasst werden, beispielsweise unmittelbar durch einen Temperatursensor und indirekt durch Erfassung einer anderen temperaturabhängigen Größe wie des elektrischen Widerstands.
Je nach Realisierung des Konzepts, kann die Absenkung der Spannung am Energiespeicher bzw. der erhöhte Abfall der Spannung am Dritten Schalter bei höheren Temperaturen, linear, in Stufen, logarithmisch oder sonstigen Funktion mit ähnlicher Wirkung verlaufen, wobei sich die Absenkung der Spannung am Energiespeicher bzw. der Abfall der Spannung am Dritten Schalter über den ganzen Temperaturbereich oder nur auf den oberen Temperaturbereich erstrecken kann.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der 1 und 2 näher erläutert. Im folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
1: Prinzipdarstellung einer Zündkreisendstufe zur Einbringung von Energie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung bzw. in einen pyrotechnischen Anzünder, gemäß den Ansprüchen 1, 2, 3 und 5.
2: Prinzipdarstellung einer Zündkreisendstufe zur Einbringung von Energie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung bzw. in einen pyrotechnischen Anzünder, gemäß den Ansprüchen 1, 2, 4 und 5.
Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Zündkreisendstufe (1) zur Einbringung von Energie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung (4) bzw. in einen pyrotechnischen Anzünder (4). Aus Gründen der Übersichtlichkeit, wurde auf die nähere Darstellung der eigentlichen Schutzeinrichtung (z. B. Airbag, oder Gurtstraffer), sowie auf die Darstellung der Generierung der Auslöseanforderung im Crash-Fall verzichtet, da derartige Schutzeinrichtungen bzw. Auslösealgorithmen aus dem Stand der Technik dem Fachmann bestens bekannt sind. Lediglich die Auslöseanforderung, welche vorzugsweise mittels eines μC generiert wird, ist als „Rechteck-Ansteuerimpuls" dargestellt, wobei die Zeitdauer für die Aktivierung der Zündeinrichtung (4) von der zeitlichen Dauer (t) des „Rechteck-Ansteuerimpulses" bestimmt wird, welcher als Funktion der erfassten Temperatur gesteuert werden kann (eine Möglichkeit der erfinderischen Realisierung gemäß Patentanspruch 2).
Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, besteht die Zündendstufe (1), zur Aktivierung der Zündeinrichtung (4) im Crash-Fall, aus den beiden Leistungsschaltern (2.1, 2.2), welche vorzugsweise – wie angedeutet – als kundenspezifische Halbleiterschaltung (2) (ASIC) realisiert sind. Die elektrische Zündenergie wird in dem Zündenergiespeicher (5) geladen, welcher von einem DC-DC-Wandler (6) auf eine höhere Spannung (U) gegenüber der Bordnetzspannung (UBatt.) geladen wird. Wie aus der Darstellung weiter ersichtlich ist, wird erfindungsgemäß die Ladespannung des Zündenergiespeichers als Funktion der Temperatur angepasst, bzw. nach einem vorgegebenen Schema (mittels nicht näher gezeigten Mitteln) als Funktion der Temperatur variiert (Patentanspruch 3).
Die 2 zeigt – ähnlich der 1 – eine Prinzipdarstellung einer Zündkreisendstufe (1) zur Einbringung von Energie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung (4) bzw. in einen pyrotechnischen Anzünder (4).
Abweichend zur 1, zeigt die 2 eine Realisierung, bei dieser die Zündendstufe (1), neben den beiden Leistungsschaltern (2.1, 2.2) gemäß 1, einen weiteren (ASIC-externen) Leistungsschalter (3) – einen sogenannten Dritten Schalter – aufweist. Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, wird erfindungsgemäß an diesem weiteren Leistungsschalter (3) der Spannungsabfall (ΔU) als Funktion der Temperatur variiert, sodass zumindest bei höheren Temperaturen an diesem Leistungsschalter (3) eine höhere Spannung abfällt, und somit an der Zündeinrichtung (4), bzw. auch an den Leistungsschaltern (2.1, 2.2) des ASICs (2), bei höheren Temperaturen eine geringere Spannung ansteht (Patentanspruch 4).
Als weiterführende Realisierungsmöglichkeit/en, zur Erlangung einer Realisierung mit den Vorteilen (Erlangung des gewünschten Effekts) gemäß den beschriebenen bzw. der gezeigten Lösungen gemäß der 1 und 2, sind Kombination der gezeigten Lösungen, bzw. die Kombination von Merkmalen aus bzw. gemäß der 1 und 2 ebenso denkbar

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Zündendstufe (1) zur Zündung zumindest einer Schutzeinrichtung in einem Fahrzeug durch Einbringung elektrischer Zündenergie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung (4), wobei die in die Zündendstufe und/oder in die Zündeinrichtung (4) einzubringende oder eingebrachte Energie gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur a) in oder an der Zündendstufe (1) und/oder b) in oder an der Zündeinrichtung (4), und/oder c) im oder am Fahrzeug erfasst wird und die Energie in Abhängigkeit der erfassten Temperatur gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Zündeinrichtung (4) eingeprägte Strom und/oder die über der Zündeinrichtung abfallende Spannung und/oder die Zeitdauer (t) der Energie-Zufuhr in Abhängigkeit der erfassten Temperatur gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Einbringung in die Zündendstufe oder Zündeinrichtung(en) die elektrische Zündenergie in einen Zündenergiespeicher (5) geladen und die Ladespannung des Zündenergiespeichers in Abhängigkeit der erfassten Temperatur gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der einzubringenden Energie und/oder die Steuerung des eingeprägten Stroms und/oder die Steuerung der über der Zündeinrichtung (4) abfallenden Spannung derart erfolgt, dass der Spannungsabfall über den externen Leistungsschalter (3) in Abhängigkeit der erfassten Temperatur gesteuert wird.
Zündendstufe (1) zur Zündung zumindest einer Schutzeinrichtung in einem Fahrzeug durch Einbringung elektrischer Zündenergie in eine pyrotechnische Zündeinrichtung (4) gekennzeichnet durch Mittel zur Erfassung der Temperatur und Mittel zur Steuerung der zugeführten Energie gemäß des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.