DE19532628A1

DE19532628A1 - Verfahren zur Überprüfung eines Zündelements und dafür geeignetes elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE19532628A1
Application number: DE1995132628
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Nitschke; Wolfgang Dipl Ing Drobny; Otto Dipl Ing Karl; Dietmar Dipl Ing Koehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-03-06
Also published as: WO1997009208A1

Description

Stand der Technik

Aus dem Zeitschriftenartikel 1141 Ingenieurs de l′Automobile (1982) No. 6, Seite 69 ff, ist eine Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen mit mindestens einem Zündelement, das in der Fachsprache gelegentlich auch als Zündpille bezeichnet wird, bekannt. Ein derartiges Zündelement wird von einem Steuergerät angesteuert und aktiviert nach Ansteuerung ein Rückhaltemittel für Fahrzeuginsassen, wie insbesondere Airbag und/oder Gurtstraffer. Üblicherweise umfaßt ein Zündelement einen durch Stromfluß aufheizbaren Widerstand, dessen Widerstandswert in der Größenordnung weniger Ohm liegt. Um eine möglichst hohe Betriebssicherheit zu garantieren, ist es üblich, ein derartiges Zündelement zu überprüfen, da dieses Zündelement ein kritisches Bauelement einer Sicherheitseinrichtung darstellt. Aus US-PS 3,911,391 ist es bekannt, das Zündelement zum Zwecke der Prüfung mit einem vergleichsweise geringen Prüfstrom aus einer Konstantstromquelle zu beaufschlagen, den Spannungsabfall an dem Zündelement zu messen und mit einem Vergleichswert zu vergleichen. Sobald der Spannungsabfall von einem vorgegebenen Normalwert abweicht, wird eine Warnanzeige aktiviert, die auf einen Fehler des Zündelements hinweist.

Ein vergleichsweise geringer Prüfstrom führt bei den relativ geringen Widerstandswerten gebräuchlicher Zündelemente nur zu einem sehr geringem Spannungsabfall in der Größenordnung weniger Millivolt. Insbesondere für die Auswertung des Spannungsabfalls mittels eines Mikrorechners, der diese geringen Spannungswerte nicht ohne weiteres auflösen kann, ist es aus US-PS 4,839,109 weiterhin bekannt, das Zündelement erforderlichenfalls noch mit einem höheren Prüfstrom zu beaufschlagen. Dadurch kann zwar ein höherer Spannungsabfall an dem Zündelement erzielt werden, der besser auswertbar ist. Es besteht jedoch das Risiko, daß das Zündelement durch einen größeren Prüfstrom vorgeschädigt oder gealtert wird oder ein größeres Risiko, daß das Zündelement unerwünschterweise aktiviert wird.

Aus US-PS 4,958,851 ist weiterhin eine Auslöseschaltung für einen Airbag bekannt, bei dem mehrere Ohmsche Widerstände in Serie zu dem Zündelement geschaltet sind. Zur kontinuierlichen Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Zündelements wird dieser Serienschaltung ständig ein vergleichsweise geringer Prüfstrom zugeführt. Obgleich nur ein vergleichsweise geringer Prüfstrom zugeführt wird, ergibt sich doch ein noch gut auswertbarer Spannungsabfall, da bekanntlich, nach der grundlegenden Beziehung des Ohmschen Gesetzes, der an einem stromdurchflossenen Widerstand auftretende Spannungsabfall auch der Höhe des Widerstandswertes proportional ist.

Schließlich ist es aus DE 40 11 608 C2 auch bekannt, bei einer Sicherheitseinrichtung mit einer Mehrzahl von Zündelementen mindestens zwei Zündelemente für die Dauer des Prüfvorgangs in Serie zu schalten und diese Serienschaltung von Zündelementen mit einem vergleichsweise geringen Prüfstrom zu beaufschlagen. Durch die Serienschaltung der Zündelemente ergibt sich ein erhöhter Gesamtwiderstand, der nach der zuvor erläuterten Beziehung auch einen höheren, leichter auswertbaren Spannungsabfall nach sich zieht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht eine gesteigerte Betriebssicherheit einer, mit mindestens einem Zündelement ausgestatteten Sicherheitseinrichtung durch ein verbessertes Prüfverfahren für das Zündelement. Insbesondere wird die Sicherheit des Prüfverfahrens erhöht, da die Wahrscheinlichkeit einer unerwünschten Aktivierung des Zündelements durch das Prüfverfahren selbst reduziert wird. Dadurch, daß dem Zündelement nur während eines vorbestimmten und wohl definierten Zeitintervalls überhaupt Prüfstrom zugeführt wird, kann, insbesondere im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen das Zündelement dauernd mit Prüfstrom beaufschlagt ist, das Prüfzeitintervall exakt festgelegt werden. Außerhalb dieses Zeitintervalls fällt das Risiko einer unerwünschten Auslösung des Zündelements durch den Prüfstrom selbst völlig weg. Innerhalb des Prüfzeitintervalls kann dann ein besonderes Augenmerk auf die Vermeidung des Auslöserisikos durch den Prüfstrom selbst gerichtet werden. Zweckmäßig wird dem Zündelement in dem Prüfintervall ein in seiner Amplitude modulierter Prüfstrom zugeführt, dessen Amplitude, insbesondere ausgehend von kleinen Werten des Prüfstroms ansteigt. Der durch den Prüfstrom erzeugte Spannungsabfall an dem Zündelement wird erfaßt und mit einem Referenzwert verglichen. Da der Prüfstrom in seiner Amplitude moduliert ist, kann sehr schnell festgestellt werden, ob aufgrund eines Defektes des Zündelements selbst oder anderer Baugruppen der Sicherheitseinrichtung der Prüfstrom bereits schon vor Erreichen seines Sollwertes einen unzulässigen Maximalwert überschreitet. In diesem Fall kann das Prüfverfahren unverzüglich abgebrochen werden, bevor es zu einer unerwünschten Aktivierung des Zündelements durch den Prüfstrom selbst kommt. Vorzugsweise wird der Prüfstrom derart amplitudenmoduliert, daß er innerhalb des Prüfintervalls zunächst linear ansteigt und dann wieder linear abfällt, der Prüfstrom also im wesentlichen mit einer Dreiecks- oder auch Sägezahnfunktion in seiner Amplitude moduliert ist. Durch diese Modulation des Prüfstroms ergibt sich eine besonders geringe Leistungsbelastung des zu prüfenden Zündelements.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens, gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild eines elektronischen Geräts zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 in einem Funktionsdiagramm den Stromverlauf als Funktion der Zeit und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm.

Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen Geräts 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Gerät 1 umfaßt einen beschleunigungsempfindlichen Sensor 2, der mit einem Steuergerät 3 verbunden ist (Leitung 3a). Das Steuergerät 3 verfügt über eine Mehrzahl von Ausgangsleitungen 3b, 3c, 3d, 3e, über die nachfolgend noch näher erläuterte Baugruppen ansteuerbar sind. So sind zwei Ausgangsleitungen 3b, 3c des Steuergerätes 3 mit einer logischen Baugruppe 4 verbunden, die ihrerseits Unterbaugruppen 4a, 4b, 4c umfaßt. Die Unterbaugruppe 4a ist eine bistabile Kippstufe, die Unterbaugruppe 4b eine logische Verknüpfungsstufe und die Unterbaugruppe 4c ein Kontrollregister, das über Leitungen 40, 41 mit der Baugruppe 4 verbunden ist. Die Baugruppe 4 ist weiterhin mittels einer Steuerleitung 42 mit einer ersten Endstufenbaugruppe 5 verbunden, die ihrerseits eine Unterbaugruppe 5b für die Erzeugung und Steuerung eines Prüfstromes sowie ein erstes Schaltelement 5a umfaßt. Das elektronische Gerät umfaßt weiterhin eine zweite Endstufenbaugruppe 7, die über die Ausgangsleitung 3e des Steuergeräts 3 ansteuerbar ist. Die zweite Endstufenbaugruppe umfaßt im wesentlichen ein zweites Schaltelement 7a. Das elektronische Gerät 1 umfaßt weiter eine dritte Endstufenbaugruppe 8, die im wesentlichen ein Zündelement 81 und mindestens ein mit dem Zündelement 81 in Wirkverbindung stehendes Rückhaltemittel 82 für Fahrzeuginsassen, wie beispielsweise Airbag und/oder Gurtstraffer umfaßt. Weiterhin umfaßt das elektronische Gerät 1 eine Komparatorbaugruppe 6, die aus einem Operationsverstärker 6b, einem Verzögerungsglied 6a, einer Referenzspannungsquelle 6c und einem Statusregister 6d besteht. Dabei ist der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 6b mit der Referenzspannungsquelle 6c verbunden, deren anderer Anschluß an Masse liegt. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 6b ist mit dem hochliegenden Anschluß des Zündelements 81 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Verzögerungsglieds 6a ist einerseits mit der bistabilen Kippstufe 4 der logischen Baugruppe 4 und andererseits mit dem Statusregister 6d verbunden.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren mit Beschreibung der Funktionsweise des elektrischen Geräts 1 erläutert. Über die Ausgangsleitung 3b wird dem logischen Verknüpfungsglied 4b ein Taktimpuls zugeführt, dessen Taktfrequenz im Bereich einiger 10 Kilohertz liegt, vorzugsweise 40 Kilohertz beträgt. Gleichzeitig steht über die Leitungen 40, 41 an dem logischen Verknüpfungsglied 4b die in dem Kontrollregister 4c abgespeicherte Bitkombination an. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführende Test der Endstufenbaugruppen 5, 7, 8 wird, softwaremäßig gesteuert, dadurch eingeleitet, daß ein entsprechendes Ausgangssignal über die Ausgangsleitung 3c des Steuergeräts 3 abgegeben wird. Da der Schaltzustand der bistabilen Kippstufe 4a bis zum Eingang eines anderen Steuersignals auf der Leitung 3c erhalten bleibt, wird der befohlene Test hardwaremäßig solange wiederholt, bis über einen Softwarebefehl (Ausgangsleitung 3c) der Testbefehl zurückgenommen oder (Leitung 43) die bistabile Kippstufe 4a durch ein Ausgangssignal der Komparatorstufe 6b zurückgesetzt wird. Das Ausgangssignal der Komparatorstufe 6b wird über ein Signal auf die Leitung 3e und damit Schalten von Element 7a in einen definierten Zustand versetzt. Durch Einschalten einer zweiten Prüfstromquelle 9 mit geringem Prüfstrom über ein Signal an der Leitung 3f wird das Schalten der Komparatorstufe 6b aufgeprüft. Das Prüfergebnis wird in dem Statusregister 6d abgelegt. Der Test der Endstufenbaugruppen 5, 6, 7, insbesondere auch der Test des Zündelements 81, wird im Takt des auf der Leitung 3b ausgegebenen Taktimpulses durchgeführt. Bei einer Taktimpulsrate von vorzugsweise 40 Kilohertz wird demzufolge über die Leitung 42 die erste Endstufenbaugruppe 5 für eine Testdauer von ca. 25 Mikrosekunden angesteuert. Bei der Ansteuerung wird die Unterbaugruppe 5b veranlaßt, einen Steuerstrom zu erzeugen und abzugeben, der wiederum das erste Schaltelement 5a ansteuert. Vorzugsweise wird von der Unterbaugruppe 5b ein in seiner Amplitude modulierter Steuerstrom abgegeben, wie dies beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, die in einem Diagramm den Verlauf des Steuerstromes I als Funktion der Zeit t darstellt. Besonders zweckmäßig wird ein rampenförmig, insbesondere dreieckförmig modulierter Steuerstrom I gewählt, der, wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise von einem sehr niedrigen Wert I0 zum Zeitpunkt T1 zu einem maximalen Wert IM zum Zeitpunkt T2 ansteigt und dann wieder auf einen Wert I0 zum Zeitpunkt T3 abgesenkt wird. Bei gleichzeitiger Ansteuerung des zweiten Schaltelements 7a in der zweiten Endstufenbaugruppe 7 über die mit dem Steuergerät 3 verbundene Leitung 3e ergibt sich dann ein im zeitlichen Verlauf ähnlicher Prüfstrom durch das Zündelement 81, da durch die gleichzeitig angesteuerten Schaltelemente 5a, 7a ein Stromfluß vom positiven Pol der Versorgungsspannung über das Zündelement 81 nach Masse erfolgt. Die Komparatorstufe 6b erfaßt gleichzeitig den an dem Zündelement 81 durch den Prüfstrom verursachten Spannungsabfall, vergleicht diesen mit einem vorgebbaren Schwellwert (Referenzspannungsquelle 6c) und steuert über ein Verzögerungsglied 6a und die Leitung 43 die bistabile Kippstufe 4a in der Baugruppe 4 an, wenn der Spannungsschwellwert überschritten wird. Gleichzeitig wird das Prüfungsergebnis in dem Statusregister 6d abgelegt und kann dort, nach Bedarf, wieder abgefragt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch schwierige Betriebsbedingungen beherrschen, die bei herkömmlichen elektronischen Geräten dieser Art in der Regel unweigerlich zu einer unerwünschten Ansteuerung des Zündelements und damit einer Aktivierung der Rückhaltemittel führen. Durch die außerordentlich kurze, taktweise Beaufschlagung des Zündelements 81 mit einem Prüfstrom ergibt sich eine große Immunität gegen Störspannungsspitzen, die beispielsweise über die Versorgungsleitungen an das elektronische Gerät 1 herangeführt werden. Mit derartigen Situationen ist insbesondere bei den stark belasteten Bordnetzen von Kraftfahrzeugen regelmäßig zu rechnen. Durch den in seiner Amplitude gesteuerten Steuerstrom I wird das Zündelement 81 besonders feinfühlig mit einem Prüfstrom beaufschlagt. Sofern daher die besonders kritische Situation eines Kurzschlusses während des Testvorgangs auftritt, kann die Komparatorbaugruppe 6 besonders feinfühlig und schnell reagieren und den Test abbrechen, bevor eine unerwünschte Aktivierung des Zündelements 81 durch den Prüfstrom erfolgt. So kann selbst bei dem sehr kritischen Fall eines Kurzschlusses auf der Masseseite des Zündelementes 81 ein für die Aktivierung des Zündelementes kritischer Stromwert nicht überschritten werden. Durch die rampenförmige Ansteuerung des Zündelements 81, das beispielsweise einen Widerstandswert von rund 2 Ohm besitzt, wird dieses maximal mit einem Prüfstrom von 1 Ampere belastet. Innerhalb der kurzen Taktzeit, die für den Test zur Verfügung steht, kann dieser Stromwert das Zündelement 81 nicht aktivieren.

Claims

1. Verfahren zur Überprüfung eines durch Stromfluß aufheizbaren Zündelements, insbesondere Zündpille für Rückhaltesysteme, bei dem das Zündelement mit einem Prüfstrom beaufschlagt und der an dem Zündelement auftretende Spannungsabfall gemessen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- es wird ein zeitlich begrenztes Meßintervall festgelegt;
- innerhalb des Meßintervalls wird dem Zündelement ein Prüfstrom zugeführt;
- der Prüfstrom wird in seiner Amplitude moduliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstrom rampenartig moduliert, insbesondere linear ansteigend und linear abfallend ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstrom dreieckförmig moduliert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zündelement (81) der Prüfstrom taktweise zugeführt wird, wobei die Taktrate im Bereich einiger 10 Kilohertz, insbesondere bei etwa 40 Kilohertz liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Zündelements (81) mit Prüfstrom von einem Steuersignal steuerbar ist.

6. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu dem Zündelement (81) sowohl plusseitig als auch masseseitig je eine Endstufenbaugruppe (5, 7) geschaltet sind, die jeweils ein steuerbares Schaltelement (5a, 7a) umfassen, und daß die Endstufenbaugruppe (5) eine einen in seiner Amplitude modulierten Steuerstrom abgebende Unterbaugruppe (5b) umfaßt.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (Steuergerät 3) zur Erzeugung eines Taktimpulses vorgesehen sind, daß dieser Taktimpuls an einen Eingangsanschluß eines logischen Verknüpfungsgliedes (4b) geführt ist, das den Taktimpuls nur dann der ersten Endstufenbaugruppe (5) zuführt, wenn an einem weiteren Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes (4b) ein weiterer Steuerimpuls anliegt.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontrollregister (4c) vorgesehen ist, in dem eine den Testablauf steuernde Bitkombination abgespeichert ist.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Statusregister (6d) vorgesehen, in dem das Ergebnis eines Testes des Zündelements (81) abgespeichert ist.