DE102009016342A1

DE102009016342A1 - Schaltungsverfahren und Schaltungsanordnung zur Generierung eines Steuersignals für ein Insassenschutzsystem

Info

Publication number: DE102009016342A1
Application number: DE200910016342
Authority: DE
Original assignee: Gross Reiner Dipl-Ing
Current assignee: Gross Reiner Dipl-Ing
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-07
Also published as: DE102009022015A1

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein Schaltungsverfahren und Schaltungsanordnung zur Generierung eines Steuersignales für ein Insassenschutzsystem. Die Erfindung löst die Aufgabe, die Safing-Funktion für Insassenschutzsysteme bei geringem Aufwand zuverlässig und kostengünstig zu realisieren. Die vorgenannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Schaltungsanordnung zur Generierung eines für die Auslösung eines Insassenschutzsystems relevanten Auslösesignales, wobei diese Schaltungsanordnung einen ersten Signalgenerierungspfad zur Generierung eines ersten Zwischensignales und einen zweiten Signalgenerierungspfad zur Generierung eines zweiten Zwischensignales umfasst und diese beiden Zwischensignale verknüpft verarbeitet werden und das Auslösesignal nur generiert wird, wenn sowohl das erste Zwischensignal als auch das zweite Zwischensignal ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllen, wobei sich diese Schaltungsanordnung dadurch auszeichnet, dass der zweite Signalgenerierungspfad als Tiefpass ausgeführt ist, und dass die Zeitkonstante dieses Tiefpasses das Frequenzspektrum des zu bewertenden Signals (z.B. eines Beschleunigungsaufnehmers) integriert. Sinnvollerweise wird dem signalbewertenden Tiefpass ein Schwellwertschalter mit Hysterese nachgeschaltet. Der Tiefpass lässt sich kostengünstig durch einen Widerstand und einen Kondensator realisieren. Die integrierte Selbsttestfunktion kann zum einfachen Funktionstest genutzt werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung richtet sich auf ein Schaltungsverfahren und eine Schaltungsanordnung zur Generierung eines Steuersignals für ein Insassenschutzsystem. Konkret richtet sich die Erfindung hierbei auf Maßnahmen zur Realisierung einer Safing-Funktion unter einem gegenüber herkömmlichen Konzepten verringertem Aufwand.
Hintergrund der Erfindung
Aus Sicherheitsgründen wird bei verbreiteten Insassenschutzsystemen eine Auslöseentscheidung derart generiert, dass zwingend zwei unabhängige Entscheidungsprozesse (Auslösepfade) zu einer Auslöseentscheidung gelangen müssen, damit eine Aktivierung der Insassenschutzmittel/Rückhaltesysteme erfolgt. Hierdurch soll verhindert werden, dass bei Vorliegen eines Einfachfehlers eine ungewollte Auslösung der Insassenschutzmittel (z. B. Airbag, Kopfbag, Kniebag, Gurtstraffer, Lenkrad- und Kopfstützenpositioniertriebe, Gurtkraftbegrenzer, Überrollbügel, etc.) verursacht wird.
Aus DE 40 16 644 A1 ist eine Auslöseschaltung bekannt. Bei dieser herkömmlichen Auslöseschaltung sind zwei voneinander unabhängig arbeitende Auslösepfade vorgesehen. Der erste Auslösepfad (Haupt-Auslösepfad, Entscheidungs-Pfad) umfasst einen ersten Beschleunigungsaufnehmer und eine Auswerteschaltung in Form eines Mikroprozessors. Der zweite Auslösepfad (Safing-Pfad) umfasst einen zweiten Beschleunigungsaufnehmer sowie einen Analog-Integrator und einen Schwellwertschalter. Im ersten Auslösepfad (Haupt-Auslösepfad, Entscheidungs-Pfad) wird die eigentliche Haupt-Entscheidung über eine Auslösung getroffen. Im zweiten Auslösepfad (Safing-Pfad) wird ein zweites unabhängiges Signal erzeugt. Beide Entscheidungen zusammen führen zur Auslösung. Der erste Pfad wird als Pfad für die Auslösefunktion bezeichnet. Der zweite Pfad wird als Pfad für die Safing-Funktion bezeichnet. Dieser zweite Pfad (Safing-Pfad) wird durch einen Analog-Integrator realisiert, üblicherweise mittels eines Operationsverstärkers. Dieser ist mit Offsetfehlern behaftet, die sich dem zu bewertenden Signal überlagern. Deshalb müssen weitere Maßnahmen zur Beseitigung dieser Offsetfehler getroffen werden, die Kosten verursachen. Weiterhin verfälschen diese Offsetfehler zusammen mit den zu deren Beseitigung getroffenen Maßnahmen das zu bewertende Signal. Eine Signalverfälschung bedeutet eine unzuverlässige Bewertung des zu bewertenden Signals durch den Analog-Integrator. So besteht die Möglichkeit, dass, beispielsweise bei einem Autounfall, Rückhaltemittel wie Airbags nicht zuverlässig ausgelöst werden. Deshalb wird heutzutage als Stand der Technik zur Vermeidung der Verfälschung des zu bewertenden Signals ein Mikroprozessor für den Safing-Pfad eingesetzt. Die Mikroprozessorlösung ist allerdings wegen der Komplexität des Bauteils kostenintensiv. Zusätzliche Kosten verursacht die benötigte Software, die für den Betrieb eines Prozessors in seiner spezifischen Applikation zusätzlich erstellt und getestet werden muss.
Aufgabe der Erfindung
Unter dem Eindruck der eingangs geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche sich bei Auslöseschaltungen für Insassenschutzsysteme eine Safing-Funktion unter verringertem Aufwand zuverlässig realisieren lässt.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Schaltungsanordnung zur Generierung eines für die Auslösung eines Insassenschutzsystems relevanten Auslösesignales, wobei diese Schaltungsanordnung einen ersten Signalgenerierungspfad zur Generierung eines ersten Zwischensignales und einen zweiten Signalgenerierungspfad zur Generierung eines zweiten Zwischensignales umfasst und diese beiden Zwischensignale verknüpft verarbeitet werden und das Auslösesignal nur generiert wird, wenn sowohl das erste Zwischensignal als auch das zweite Zwischensignal ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllen, wobei sich diese Schaltungsanordnung dadurch auszeichnet, dass als wesentliches Funktionselement im zweiten Signalgenerierungspfad ein Tiefpass verwendet wird. Dieser Tiefpass bewertet das zu bewertenden Signal durch seine Integrationseigenschaften nun derart, dass der nachfolgende Schwellwertschalter den Safing-Pfad durch das Überschreiten der entwicklungsgemäß gewählten Schwelle freigibt. Eine Verfälschung des zu bewertenden Signals des Messwertaufnehmers durch Offsetfehler tritt nicht auf, da ein Tiefpass keine Offsetfehler aufweist. Zusammen mit der Freigabe des Hauptauslösepfads können nun Rückhaltemittel, wie Airbags, beispielsweise zum Schutz von Personen bei Autounfällen, zuverlässig ausgelöst werden.
Zur Unterdrückung von Offsetfehlern der Messwertaufnehmer wird dem Tiefpass vorteilhafterweise ein Hochpass vorgeschaltet. Es ergibt sich dadurch, im Frequenzbereich betrachtet, ein Bandpassverhalten der Signalkette im Safing-Pfad.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann eingangsseitig so beschaltet sein, dass die an den beiden Signalgenerierungspfaden anliegenden Eingangssignale durch einen gemeinsamen Messwertaufnehmer generiert werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, für beide Signalgenerierungspfade die dort anliegenden Eingangssignale durch unabhängige Messwertaufnehmer zu generieren. Diese Messwertaufnehmer können baugleich ausgeführt sein. Es ist auch möglich, hier konstruktiv oder technologisch unterschiedliche und dadurch voneinander unabhängige Messwertaufnehmer zu verwenden.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, den Safing- oder Redundanz-Pfad kostengünstig zur realisieren. Auf überraschend effektive Weise wird es möglich, das Auftreten eines Offsets und dadurch eine Verfälschung des Nutzsignals zu vermeiden. Die Auslöseschwelle kann in vorteilhafter Weise durch Wahl eines Spannungspegels eingestellt werden. Die Auslöseschwelle kann hierbei mit großer Gestaltungsfreiheit auf verschiedene Auslösebedingungen eingestellt werden. In weiterhin vorteilhafter Weise kann auch die Auslösezeit durch Festlegung der Zeitkonstanten des Tiefpasses festgelegt werden. In besonders vorteilhafter Weise können im Rahmen des erfindungsgemäßen Konzeptes auch mehrere Auslöseschwellen und Auslösezeiten realisiert werden. Bei der Auslegung der Schaltung mit einem Schaltungszweig, der mehrere Auslöseschwellen vorsieht, können diese auch unterschiedliche Vorzeichen aufweisen. Hierdurch lässt sich in besonders vorteilhafter Weise eine Front-/Heck-Crash-Sensierung bzw. Seiten-Crash-Sensierung links/rechts realisieren. Durch eine geeignete Wahl der Zeitkonstanten und der Auslöseschwellen lassen sich Front-/Heck-Safing sowie Seitensafing rechts/links leicht an die physikalischen Gegebenheiten anpassen.
Die Funktion der Schaltung ist direkt elektrisch testbar (integrierte Selbsttest-Funktion).
Ein besonderer Clou der Erfindung besteht darin, dass die Safing-Funktion äußerst kostengünstig realisiert werden kann. Weiterhin treten keine Offset- und Driftprobleme auf. Das erfindungsgemäße Konzept erlaubt eine unabhängige Realisierung von Front-/Heck- bzw. Seitensafing rechts/links, sowie eine einfache Abstimmung der Auslöse-Charakteristik und der Schaltschwelle. Das erfindungsgemäße Konzept bietet in vorteilhafter Weise auch die Möglichkeit eines Selbsttests.
Die eingangs angegebene Aufgabe wird weiterhin auch durch den Gegenstand des Patentanspruchs 6 sowie das Verfahren nach Patentanspruch 16 gelöst.
Kurzbeschreibung der Darstellungen
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 Eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Schaltungssystems.
Ausführliche Beschreibung der Figur
Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung dient der Generierung eines für die Auslösung eines Insassenschutzsystems relevanten Auslösesignals. Die Schaltungsanordnung umfasst einen ersten Signalgenerierungspfad (Auslöse-Pfad) zur Generierung eines ersten Zwischensignales und einen zweiten Signalgenerierungspfad (Safing-Pfad) zur Generierung eines zweiten Zwischensignales.
Diese beiden Zwischensignale werden verknüpft verarbeitet. Das Auslösesignal wird nur generiert, wenn sowohl das erste Zwischensignal als auch das zweite Auslösesignal ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllen, z. B. einen bestimmten Pegel aufweisen, oder logischen Wert (z. B. 1) darstellen.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass im Safing-Pfad ein Tiefpass verwendet wird, und dass die Zeitkonstante dieses Tiefpasses auf die Spektralverteilung des zu verarbeitenden Signals derart abgestimmt ist, dass über den Tiefpass ein Zwischensignal generiert wird, welches dann vorherrscht, wenn der Messwertaufnehmer ein auslöserelevantes Ereignis feststellt. Hierdurch wird es möglich, die Safing-Funktion ohne den Einfluss von Offsetfehlern im Signalpfad kostengünstig und zuverlässig zu realisieren.
Zusätzlich zu der vorgeschlagenen Tiefpassfilterung (3.1.1) wird in vorteilhafter Weise auch eine Hochpassfilterung und damit insgesamt eine Bandpassfilterung (3.1.2) vorgenommen. Diesem Filter ist ein Schwellwertschalter (3.1.3) nachgeschaltet. Dieser Schwellwertschalter (3.1.3) kann mit einer Hysterese zur Unterdrückung von Schwingungen versehen werden.
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 4016644 A1 [0003]

Claims

Schaltungsanordnung zur Generierung eines für die Auslösung eines Insassenschutzsystemes relevanten Auslösesignales, wobei: – diese Schaltungsanordnung einen ersten Signalgenerierungspfad zur Generierung eines ersten Zwischensignales, und – einen zweiten Signalgenerierungspfad zur Generierung eines zweiten Zwischensignales umfasst, und – diese beiden Zwischensignale verknüpft verarbeitet werden und das Auslösesignal nur generiert wird, wenn sowohl das erste Zwischensignal als auch das zweite Zwischensignal ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllen, dadurch gekennzeichnet, – dass im zweiten Signalgenerierungspfad (Safing-Pfad) ein Tiefpass verwendet wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefpass auf ein Frequenzspektrum abgestimmt ist, das bei auslöserelevanter Anregung eines Messwertaufnehmers an dessen Ausgang vorherrscht.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Signalgenerierungspfad ein Hochpass vorgesehen ist und dieser zweite Signalgenerierungspfad damit als Bandpass ausgeführt ist.
Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an den beiden Signalgenerierungspfaden anliegenden Eingangssignale durch einen gemeinsamen Messwertaufnehmer generiert werden.
Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an den beiden Signalgenerierungspfaden anliegenden Eingangssignale durch voneinander unabhängige Messwertaufnehmer generiert werden.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz oder einer Zusatzinformation in signalbewertenden Systemen, insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalaufbereitung des zu bewertenden Signals durch einen Tiefpass erfolgt und an dessen Ausgang ein durch den Tiefpass bewertetes Signal zur Verfügung steht.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zu bewertende Signal eine physikalische Größe wie z. B. Beschleunigung, Druck, Körperschall, Drehrate, Verformung darstellt.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Tiefpass ein Hochpass vorgeschaltet ist.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefpass und/oder der Hochpass aktiv oder passiv realisiert ist.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefpass und/oder der Hochpass mittels Widerstand und/oder Kondensator und/oder Induktivität und/oder einem verstärkenden elektronischen Bauteil realisiert ist.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefpass und/oder der Hochpass digital mittels eines elektronischen Rechners realisiert ist.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bewertete Signal mit mindestens einer Schwelle verglichen wird und das Ergebnis des Vergleichs das Safing-Signal darstellt.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle mit einer Hysterese versehen ist.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Safing-Signal durch Vergleich mittels eines analogen Komparators oder eines Operationsverstärkers oder mittels eines Analog- Digital Wandler mit folgendem numerischem Vergleich in einem digitalen Rechner erzeugt wird.
Schaltungsanordnung zur Erzielung von Redundanz in signalbewertenden Systemen nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 14, dass das Safing-Signal zur Freigabe der Auslösung bzw. Nichtauslösung von Rückhaltemitteln verwendet wird.
Verfahren zur Generierung eines für die Auslösung eines Insassenschutzsystems relevanten Auslösesignals, bei welchem über einen ersten Signalgenerierungspfad ein erstes Zwischensignal generiert wird, und über einen zweiten Signalgenerierungspfad ein zweites Zwischensignal generiert wird, wobei diese beiden Zwischensignale verknüpft verarbeitet werden und das Auslösesignal nur generiert wird, wenn sowohl das erste Zwischensignal als auch das zweite Zwischensignal ein vorgegebenes Schaltkriterium erfüllen, wobei die Generierung des zweiten Zwischensignals durch einen Tiefpass bewerkstelligt wird der in den zweiten Signalgenerierungspfad eingebunden ist, wobei der Tiefpass derart abgestimmt ist, dass die Zeitkonstante dieses Tiefpasses das Frequenzspektrum des zu bewertenden Eingangssignals (z. B. eines Beschleunigungsaufnehmers) in der Art integriert, dass bei Eintreten einer definierten Auslösebedingung am Eingangssignal ein Auslösesignal entsteht.