Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Airbagsystem zum Schutz von Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Airbagsystem für Fahrzeuginsassen ist beispielsweise aus der Zeitschrift 1141 Ingenieurs de l'Automobile (1982) No. 6, Seite 69 ff, insbesondere 19 auf Seite 74, bekannt. Weiter ist aus der US 5 357 141 A der Anmelderin eine elektronische Einrichtung zum Schutz von Fahrzeuginsassen mit einer Vielzahl von Sensoranordnungen bekannt, die örtlich verteilt an einem Fahrzeug angeordnet sind. Das dort benutzte Bussystem benötigt ein komplexes Protokoll. Schließlich ist aus der DE 90 12 215 U1 eine Anordnung von einem Zündsteuergerät und von Crashsensoren in einem Fahrzeug bekannt, bei der die mechanische Auslösekontakte enthaltenden Crashsensoren über eine zweiadrige, verdrillte Verbindungsleitung mit einem zentral angeordneten Zündsteuergerät verbunden sind.The invention relates to an airbag system for the protection of vehicle occupants according to the preamble of claim 1. Such an airbag system for vehicle occupants, for example, from the magazine 1141 engineers de l'Automobile (1982) no. 6, page 69 ff, in particular 19 on page 74, known. Next is from the US 5,357,141 the applicant an electronic device for the protection of vehicle occupants with a variety of sensor arrangements known, which are arranged distributed locally on a vehicle. The bus system used there requires a complex protocol. Finally, out of the DE 90 12 215 U1 an arrangement of a Zündsteuergerät and of crash sensors in a vehicle known, in which the mechanical trip contacts containing crash sensors are connected via a two-wire, twisted connection line with a centrally located Zündsteuergerät.
Aus der DE 43 24 753 A1 ist eine Auslösevorrichtung für eine Sicherheitseinrichtung zum Schutz von Fahrzeuginsassen bei einem Seitenaufprall bekannt. Es ist ein Deformationssensor im Seitenbereich des Fahrzeugs angeordnet. Des Weiteren ist ein zentraler Querbeschleunigungssensor vorgesehen. Sicherheitseinrichtungen werden in Abhängigkeit vom Signal vom Deformationssensor und vom Querbeschleunigungssensor angesteuert. Aus der DE 692 06 086 T2 ist ein Seitenaufprallsensorsystem für Seitenairbags bekannt. Dabei sind im Fahrzeug verteilt Beschleunigungserfassungseinrichtungen vorgesehen, deren Signale zur Aktivierung eines Seitenairbagsystems verwendet werden.From the DE 43 24 753 A1 a tripping device for a safety device for protecting vehicle occupants in a side impact is known. A deformation sensor is arranged in the side area of the vehicle. Furthermore, a central lateral acceleration sensor is provided. Safety devices are activated as a function of the signal from the deformation sensor and from the lateral acceleration sensor. From the DE 692 06 086 T2 is known a side impact sensor system for side airbags. In this case, distributed acceleration detection devices are provided in the vehicle, whose signals are used to activate a side airbag system.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß Unfallereignisse, die mit einem seitlichen Aufprall auf das Fahrzeug verbunden sind, für die Fahrzeuginsassen eine besonders große Gefährdung darstellen, denn einerseits bieten die Türbereiche schon von ihrer Konstruktion her und wegen fehlender Knautschzone einen geringeren Schutz als die in der Regel länger bauenden Front- und Heckbereiche eines Fahrzeugs. Andererseits steht aufgrund der geringeren Eindringwege nur eine wesentlich kürzere Vorwarnzeit für die Auslösung von Sicherungsmitteln für die Fahrzeuginsassen, wie beispielsweise Gassack und/oder Gurtstraffer oder dergleichen zu Verfügung. Diese Vorwarnzeit ist so gering, daß in der Regel zentral angeordnete Sensoren nicht mehr hinreichend schnell auf das Unfallereignis reagieren können. Eine Abhilfe stellen daher ausgelagerte Sensormodule dar, die vorzugsweise zusätzlich zu mindestens einem zentral angeordneten Sensor in einem Peripheriebereich des Fahrzeugs, insbesondere im Bereich der A-, B- oder C-Säulen oder der Türen angeordnet sind. Die rechtzeitige Sensierung eines Seitenaufpralls ist bei den heute üblichen Fahrzeugstrukturen nämlich nur durch Messung des Beschleunigungssignals an der seitlichen Fahrzeugperipherie (in der Tür, an der A-, B- oder C-Säule) mit hinreichender Sicherheit möglich. Ein Seitenaufprall, bei dem nicht nur der Kopf, sondern auch der Thoraxbereich eines Fahrzeuginsassen geschützt werden soll, muß bereits in einer extrem kurzen Zeit von nur 3 bis 5 Millisekunden nach Aufprallbeginn als verletzungskritisch erkannt und zur Vorsorge beispielsweise ein im Seitenbereich des Fahrzeugs angeordneter Gassack ausgelöst werden. Es können hier keine Signallaufzeiten bis zu einem beispielsweise in Fahrzeugmitte zentral angeordneten Sensor in Kauf genommen werden. Man kann die Beschleunigung nur im Außenbereich des Fahrzeugs messen, um dann entsprechend schnell reagieren zu können. Da die im Außenbereich des Fahrzeugs angeordneten Sensoren einen weiteren Kostenfaktor darstellen, ist man bestrebt, die Kosten für diese zusätzlichen Sensoren möglichst gering zu gestalten. Die Erfindung schlägt dafür eine geeignete Lösung vor, die bei hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bezüglich der rechtzeitigen Erkennung eines Crashsignals dennoch eine kostengünstige Anbringung zusätzlicher Sensoren in ein Fahrzeug ermöglicht. Sie schlägt dazu ein Airbagsystem mit einem beschleunigungsempfindlichen Sensor vor, das eine von dem Ausgangssignal des beschleunigungsempfindlichen Sensors steuerbare Stromquelle umfaßt. Auf diese Weise ist es möglich, ein mit der Beschleunigungsinformation moduliertes Ausgangssignal am Ausgang jedes Sensormodules zur Verfügung zu stellen, das mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Übertragungsleitungen zu einem zentralen Steuergerät weitergeleitet werden kann. Dieses ist in der Lage, Ausgangssignale einer Mehrzahl von Sensoren zeitgleich zu empfangen und auszuwerten. Für die Weiterleitung des Ausgangssignals von dem Sensormodul zu dem zentral angeordneten Steuergerät hat sich eine verdrillte Zweidrahtleitung als brauchbar erwiesen, die kostengünstig in dem Fahrzeug installiert werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Signalübertragung zwischen Sensormodul und Steuergerät mittels eines analogen Gegentaktsignales, da dies besonders störunempfindlich ist. Schließlich ermöglichen die vorgeschlagenen Schnittstellen auch eine bidirektionale Signalübertragung. Also sowohl eine Signalübertragung von dem Sensormodul zu dem Steuergerät wie auch umgekehrt. Dies ermöglicht eine von den Fahrzeugherstellern häufig gewünschte Konfiguration des Sensormodules am Bandende bei Fertigstellung des Fahrzeugs, bei dessen erster Inbetriebnahme oder auch nach einer unfallbedingten Reparatur vermittels Ansteuerung des Sensormodules über das Steuergerät. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.The invention is based on the fact that accident events that are associated with a lateral impact on the vehicle for the vehicle occupants pose a particularly great threat, because on the one hand offer the door areas already by their design and lack of crumple zone less protection than the usually longer-built front and rear areas of a vehicle. On the other hand, due to the lower penetration paths only a much shorter prewarning for the release of securing means for the vehicle occupants, such as gas bag and / or belt tensioner or the like available. This warning time is so low that usually centrally located sensors can no longer respond to the accident event sufficiently fast. One remedy, therefore, are outsourced sensor modules, which are preferably arranged in addition to at least one centrally arranged sensor in a peripheral area of the vehicle, in particular in the area of the A, B or C pillars or the doors. The timely sensing of a side impact is in the usual vehicle structures namely only by measuring the acceleration signal on the lateral vehicle periphery (in the door, at the A-, B- or C-pillar) with sufficient certainty possible. A side impact in which not only the head, but also the thorax region of a vehicle occupant should be protected, must already be detected in a very short time of only 3 to 5 milliseconds after the impact as injury critical and for precaution, for example, triggered a arranged in the side region of the vehicle airbag become. It can be taken up to a central, for example, centrally located in the vehicle sensor in this case no signal transit times. You can measure the acceleration only in the outer area of the vehicle in order to react accordingly quickly. Since the sensors arranged in the outer region of the vehicle represent a further cost factor, efforts are being made to minimize the costs for these additional sensors. The invention proposes a suitable solution for this, which still allows cost-effective attachment of additional sensors in a vehicle with high reliability and reliability with respect to the timely detection of a crash signal. It proposes to an airbag system with an acceleration-sensitive sensor, which comprises a controllable from the output signal of the acceleration-sensitive sensor power source. In this way, it is possible to provide an output signal modulated with the acceleration information at the output of each sensor module, which can be forwarded to a central control unit with comparatively little effort on transmission lines. This is able to receive and evaluate output signals of a plurality of sensors at the same time. For the transmission of the output signal from the sensor module to the centrally located control unit, a twisted pair cable has proven to be useful, which can be installed inexpensively in the vehicle. Preferably, the signal transmission between the sensor module and the control unit by means of an analog push-pull signal, since this is particularly resistant to interference. Finally, the proposed interfaces also allow bidirectional signal transmission. So both a signal transmission from the sensor module to the controller as well as vice versa. This allows a frequently desired by the vehicle manufacturers configuration of the sensor module at the end of the tape at the completion of the vehicle, during its first commissioning or after an accidental repair by means of control of the sensor module via the control unit. advantageous Embodiments and developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Weitere Vorteile der Erfindung sind:
- – Übertragung von Crashzustäden zwischen mehreren peripheren Sensoren und einer zentralen Auslöse- und Diagnoseinheit;
- – Synchronisation mehrere Sensoren durch einen Synchronisationsimpuls;
- – Geringer Softwareaufwand durch Abtastung der dann zeitgleichen Antworten;
- – Störsicher durch Codierung in Spannungs-/Strompegel statt in Flanken;
- – Robust durch Mehrfachabtastung mit Mehrheitsentscheid;
- – Störsicher und robust durch Verwendung eines redundanten Hamming-Code mit Möglichkeit der Fehlerkorrektur (Erhöhung der Verfügungbarkeit);
- – Plausibilitätsprüfung des Crashverlaufs, Möglichkeit eines Crahsrecorders auch für den Seitenaufprall.
Further advantages of the invention are: - - Transmission of crash threads between multiple peripheral sensors and a central trip and diagnostic unit;
- - Synchronization of several sensors by a synchronization pulse;
- - Low software effort by scanning the then simultaneous responses;
- - interference-proof by coding in voltage / current levels instead of edges;
- Robust through multiple sampling with majority vote;
- - Sturdy and robust by using a redundant Hamming code with possibility of error correction (increase of availability);
- - Plausibility check of the crash course, possibility of a Crahsrecorders also for the side impact.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in the following description.
Dabei zeigtIt shows
1 ein lediglich als Umriß angedeutetes Fahrzeug mit einem darin angeordneten Steuergerät und mehreren abgesetzten Sensormodulen, 1 an indicated only as an outline vehicle with a control unit arranged therein and a plurality of remote sensor modules,
2 ein Blockschaltbild eines Airbagsystems, 2 a block diagram of an airbag system,
3 ein Blockschaltbild eines Sensormodules einschließlich der Verbindungsleitungen zu dem Steuergerät, sowie Teile des Steuergerätes, 3 a block diagram of a sensor module including the connecting lines to the control unit, and parts of the control unit,
4 ein Funktionsdiagramm mit einer Darstellung des Ausgangssignals des Sensormodules, 4 a functional diagram with a representation of the output signal of the sensor module,
5 einen Stromlaufplan einer in dem Steuergerät angeordneten Schnittstelle für die Kommunikation mit einem Sensormodul, 5 a circuit diagram of an arranged in the controller interface for communication with a sensor module,
6 ein Funktionsdiagramm mit einem Ausgangssignal des Steuergerätes, 6 a functional diagram with an output signal of the control unit,
7 ein Funktionsdiagramm mit einem weiteren Ausgangssignal des Steuergerätes, 7 a functional diagram with a further output signal of the control unit,
8 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Spannungsverlaufes am Ausgang der Schnittstelle des Steuergerätes, 8th a functional diagram with representation of the voltage curve at the output of the interface of the control unit,
9 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Spannungsverlaufes auf der Eingangsleitung des Sensormodules, 9 a functional diagram showing the voltage profile on the input line of the sensor module,
10 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Spannungsverlaufes an dem Port P1 des in 5 dargestellten Mikrorechners, 10 a functional diagram showing the voltage waveform at the port P1 of in 5 microcomputer shown,
11 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Spannungsverlaufes an dem Port P2 des in 5 dargestellten Mikrorechners, 11 a functional diagram showing the voltage waveform at the port P2 of in 5 microcomputer shown,
12 ein Detail des Stromlaufplans gemäß 5 mit einer alternativen Beschaltung, 12 a detail of the circuit diagram according to 5 with an alternative wiring,
13 ein Blockschaltbild eines Sensormodules, 13 a block diagram of a sensor module,
14 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Stromverlaufes auf der Ausgangsleitung des Sensormodules, 14 a functional diagram with representation of the current profile on the output line of the sensor module,
15 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Spannungsverlaufes an Port 10 des in 13 dargestellten Mikrorechners, 15 a functional diagram showing the voltage curve at port 10 of in 13 microcomputer shown,
16 ein Funktionsdiagramm mit Darstellung des Spannungsverlaufes an Port 1 des in 5 dargestellten Mikrorechners, 16 a functional diagram showing the voltage curve at port 1 of in 5 microcomputer shown,
17 eine Bitfolge als Funktion der Zeit, 17 a bit sequence as a function of time,
18 eine Tabelle mit Codeworten. 18 a table with codewords.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
1 zeigt ein lediglich als Umriß angedeutetes Fahrzeug 1 mit einem an zentraler Stelle darin angeordneten Steuergerät 5 und mehreren abgesetzten Sensormodulen 11, 12, 13, 14, die bevorzugt an der seitlichen Fahrzeugperipherie, vorzugsweise an den A-, B- oder C-Säulen und/oder in den Türen des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Durch die Anordnung der Sensormodule an den erwähnten Stellen ist eine frühzeitige Erkennung eines Aufprallvorgangs möglich. Die Sensormodule sind über Leitungen 1a, 2a, 3a, 4a mit dem zentral angeordneten Steuergerät 5 verbunden. 1 shows a vehicle indicated only as an outline 1 with a centrally located therein control unit 5 and several remote sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 , which preferably at the lateral vehicle periphery, preferably at the A, B or C pillars and / or in the doors of the vehicle 1 are arranged. The arrangement of the sensor modules at the points mentioned early recognition of an impact event is possible. The sensor modules are via lines 1a . 2a . 3a . 4a with the centrally located control unit 5 connected.
2 zeigt nochmals, in Gestalt eines schematischen Blockschaltbilds, ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Airbagsystems. Dieses umfaßt ein zentral in dem Fahrzeug angeordnetes Steuergerät 5, das in Wirkverbindung mit Rückhaltemitteln 6 wie beispielsweise Gassack und/oder Gurtstraffer oder dergleichen, steht und diese ansteuert. Weiterhin umfaßt das Airbagsystem eine Mehrzahl von peripher angeordneten Sensormodulen 11, 12, 13, 14, die über Verbindungsleitungen 1a, 2a, 3a, 4a mit dem zentral angeordneten Steuergerät 5 verbunden sind. Bevorzugte Einbauorte für die Sensormodule 11, 12, 13, 14 sind Front- und Seitenbereiche des Fahrzeugs, insbesondere die Türen und/oder die A-, B- oder C-Säulen des Fahrzeugs 1. Jedes der Sensormodule 11, 12, 13, 14 ist im wesentlichen gleichartig aufgebaut. Die folgende Beschreibung bezieht sich daher auf die detaillierte Darstellung in 3, in der ein Sensormodul 11, sowie Teile des Steuergerätes 5, genauer beschrieben sind. Das Sensormodul 11 umfaßt einen beschleunigungsempfindlichen Sensor 30, insbesondere einen piezoelektrischen oder mikromechanischen Sensor, der im Vergleich zu üblichen Beschleunigungssenoren mit oberen Grenzfrequenzen in der Größenordnung von etwa 250–350 Hertz eine höhere obere Grenzfrequenz bis 500 Hertz aufweist. 2 shows again, in the form of a schematic block diagram, an embodiment of an inventively designed airbag system. This includes a centrally located in the vehicle control unit 5 which is in operative connection with retention agents 6 such as gas bag and / or belt tensioner or the like, is and controls them. Furthermore, the airbag system comprises a plurality of peripherally arranged sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 that have connection lines 1a . 2a . 3a . 4a with the centrally located control unit 5 are connected. Preferred installation locations for the sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 are front and side areas of the vehicle, in particular the doors and / or the A, B or C pillars of the vehicle 1 , Each of the sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 is constructed essentially the same. The following description therefore refers to the detailed description in FIG 3 in which a sensor module 11 , as well as parts of the control unit 5 , are described in more detail. The sensor module 11 comprises an acceleration-sensitive sensor 30 , in particular a piezoelectric or micromechanical sensor having a higher upper limit frequency up to 500 Hertz compared to conventional acceleration sensors with upper limit frequencies of the order of about 250-350 Hertz.
Die Ausgangsanschlüsse des beschleunigungsempfindlichen Sensors 30 sind mit den Eingangsanschlüssen eines Filtermittels 31 verbunden, bei dem es sich vorzugsweise um einen Bandpaßfilter handelt, dessen Übertragungsbereich an die Ausgangssignale des beschleunigungsempfindlichen Sensors 30 angepaßt ist. Das Sensormodul 11 ist über eine Leitung 1a mit einem entfernt angeordneten, zentral in dem Fahrzeug 1 untergebrachten Steuergerät 5 verbunden. Bei dieser Leitung 1a handelt es sich vorzugsweise um eine einfache Zweidrahtleitung, die zwecks Unterdrückung elektromagnetischer Störeinflüsse verdrillt ist. Für die Weiterleitung der von dem Sensormodul 11 abgegebenen Ausgangssignale sind jedoch keine abgeschirmten Leitungen erforderlich, wodurch auch eine große Kostenreduzierung erreichbar ist, da bei der Verlegung nicht geschirmter Leitungen nur vergleichsweise geringe Montagekosten entstehen. Die Masseleitung ist dabei an einem zentralen Massepunkt angebunden, die Datenleitung belegt einen Pin an einem Stecker. Die ausgelagerten Sensormodule arbeiten autark und werden nicht aus dem zentralen Steuergerät versorgt. Zweckmäßig wird mit einem Pegel von 12 Volt und Masse bei 30 mA Treiberleistung gearbeitet. Dies entspricht der derzeitigen standardisierten Schnittstelle der Diagnoseleitung. Die Leitungen werden von dem zentralen Steuergerät auf Unterbrechung und Kurzschluß bzw. Leck gegen Masse und Plus geprüft.The output terminals of the acceleration-sensitive sensor 30 are with the input connections of a filter medium 31 connected, which is preferably a bandpass filter whose transmission range to the output signals of the acceleration-sensitive sensor 30 is adapted. The sensor module 11 is over a line 1a with a remote, centrally located in the vehicle 1 housed control unit 5 connected. With this line 1a it is preferably a simple two-wire line, which is twisted for the purpose of suppressing electromagnetic interference. For forwarding the from the sensor module 11 output signals output, however, no shielded cables are required, whereby a large cost reduction can be achieved, since when laying unshielded cables only comparatively low installation costs. The ground line is connected to a central ground point, the data line occupies a pin on a plug. The outsourced sensor modules work independently and are not supplied from the central control unit. It is expedient to work with a level of 12 volts and ground at 30 mA driver power. This corresponds to the current standardized interface of the diagnostic line. The cables are checked by the central control unit for open circuit and short circuit or leakage to earth and positive.
Für das zentrale Steuergerät ist es damit möglich, in einem vorgegebenen Zeitraster Daten anzufordern, die für eine Seitenairbag-Auslösung ausgewertet werden können. Wird im Steuergerät während eines zyklisch durchgeführten Selbsttests ein Fehler erkannt und qualifiziert, sendet das Steuergerät ein ”globales” Fehlersignal (d. h. sensorinterne Fehler werden nicht näher identifiziert, das defekte Sensormodul muß ausgetauscht werden). Zur zusätzlichen Absicherung der Übertragung wird keine binäre Fire/No Fire Entscheidung getroffen. Vielmehr werden bis zu acht, den Crashverlauf beschreibende Zustände übertragen. Dadurch ist der Weg zur Auslöseentscheidung für das zentrale Steuergerät transparent. Die endgültige Auslösung kann, z. B. bei einem Aufprall und bei geeigneter Fahrzeugstruktur durch einen lateralen, zentralen Quersensor abgesichert werden. Codiert man die acht Zustände in sechs Bit, so können Doppelfehler erkannt und Einfachfehler korrigiert werden. Eine Reduktion der zu übertragenden Information (z. B. kein Signal; Aufprallbeginn (t0); Fire; Sensor defekt) wäre auf Kundenwunsch immer möglich; evtl. kann die Telegrammlänge dann auch reduziert werden. Die Übertragung erfolgt nach Synchronisation durch das zentrale Steuergerät etwa alle 500 μs für die Sensormodule zeitgleich. Die Sensorseite ist dabei durch den Kabelraum codiert.
Übertragung: von Steuergerät synchronisiert, typ. alle 500 us
Baudrate: typ. 60 kBaud, entspricht Bitbreite von 17 us
Telegrammlänge: 6 BitFor the central control unit, it is thus possible to request data in a predetermined time grid, which can be evaluated for a side airbag triggering. If a fault is detected and qualified in the control unit during a cyclic self-test, the control unit transmits a "global" error signal (ie sensor-internal errors are not identified, the defective sensor module must be replaced). For additional security of the transmission no binary Fire / No Fire decision is made. Rather, up to eight, the crash course descriptive states are transmitted. As a result, the path to the triggering decision for the central control unit is transparent. The final triggering can, for. B. are protected in a collision and a suitable vehicle structure by a lateral, central transverse sensor. If the eight states are coded in six bits, double errors can be detected and single errors corrected. A reduction of the information to be transmitted (eg no signal, start of impact (t 0 ), fire, sensor defect) would always be possible on customer's request; if necessary, the telegram length can then also be reduced. The transmission takes place after synchronization by the central control unit about every 500 microseconds for the sensor modules at the same time. The sensor side is coded by the cable space.
Transmission: synchronized by control unit, typ. Every 500 μs
Baud rate: typ. 60 kBaud, corresponds to bit width of 17 μs
Telegram length: 6 bits
Bei der Übertragungsbaudrate muß ein Kompromiß zwischen der Zeitdauer der Übertragung (Totzeit im Algorithmus, Rechenzeit in Sensormodul und Steuergerät) und der EMV (elektronischen Verträglichkeit) getroffen werden.In the Übertragungsbaudrate a compromise between the duration of the transmission (dead time in the algorithm, computing time in the sensor module and controller) and the EMC (electronic compatibility) must be made.
In einem zweiten, wesentlich langsameren Kommunikationsmode ist es möglich, die Identifikation der ausgelagerten Sensormodule auszulesen sowie die Sensormodule zu einem Pre-Drive-Test aufzufordern. In diesem Mode ist die Auslösebereitschaft der Seitenairbags noch nicht gewährleistet. Anhand der Identifikation, z. B. Typ-Nummer, prüft das zentrale Steuergerät die Integrität des Systems (richtiger Sensortyp eingebaut, versehentlicher Sensoraustausch bei Reparatur?).In a second, much slower communication mode, it is possible to read the identification of the outsourced sensor modules and to request the sensor modules to a pre-drive test. In this mode, the ability to trigger the side airbags is not guaranteed. Based on the identification, z. For example, type number, the central controller checks the integrity of the system (correct sensor type installed, accidental sensor replacement during repair?).
Das Ergebnis des angeforderten Pre-Drive-Tests wird vom Sensor zurückgemeldet.
Übertragung: asynchron
Baudrate: typ. 300 Baud
Telegrammlänge: 8 Datenbit, Start- und Stopbit.The result of the requested pre-drive test is returned by the sensor.
Transmission: asynchronous
Baud rate: typ. 300 baud
Telegram length: 8 data bits, start and stop bits.
In dem Sensormodul 11 ist zwischen die Leitungsanschlüsse 1a weiterhin eine Stromquelle 35 geschaltet, die von einem Ausgangssignal der Filtermittel 31 steuerbar ist. Weiterhin sind in jedem Zweig der Leitung 1a Dioden 32, 33 angeordnet. Mit dem Kathoden- bzw. Anodenanschluß der Dioden 32, 33 ist weiterhin ein Stützkondensator C verbunden. Auf den mit Bezugsziffer 39 gekennzeichneten Operationsverstärker wird später noch eingegangen. Die Leitungen 1a zwischen dem Sensormodul 11 und dem entfernt angeordneten Steuergerät 5 dienen, in Doppelfunktion sowohl für die Stromversorgung des Sensormoduls 11, das seine Energie aus dem Steuergerät 5 bezieht, als auch der Informations- bzw. Signalübertragung zwischen dem Sensormodul 11 und dem Steuergerät 5. Wie bereits erwähnt, erfaßt der beschleunigungsempfindliche Sensor 30 die Fahrzeugbeschleunigung und erzeugt ein dieser Fahrzeugbeschleunigung entsprechendes Ausgangssignal. Das Ausgangssignal durchläuft die Filtermittel 31 und steuert sodann die steuerbare Stromquelle 35 derart an, daß dieser eine der Fahrzeugbeschleunigung entsprechende Modulation aufgeprägt wird. Diese Information wird sodann in Gestalt von Stromschwankungen (siehe 4) auf der Leitung 1a übertragen. Frequenz und Amplitude der erfaßten Beschleunigungswerte werden somit als analoge Gegentaktsignale an das Steuergerät 5 weitergeleitet. Um diese Stromsignale auszuwerten, muß demzufolge das Steuergerät 5 einen entsprechenden ”Stromeingang” haben. Auf besonders einfache Weise kann ein solcher Stromeingang dadurch realisiert werden, daß in jedem Leitungszweig der Leitung 1a im Eingangsbereich des Steuergeräts 5 ein Widerstand R37, R38 angeordnet wird, an dem dann infolge eines Stromdurchgangs ein Spannungsabfall entsteht. Dieser Spannungsabfall wird von Verstärkern 36, 37 weiter verarbeitet. Da die in dem Beschleunigungssignal enthaltene Information in Gestalt von Stromflußänderungen weitergegeben wird, ergibt sich eine hohe Störsicherheit, da derartige niederohmige Signale weniger störbar sind. Die Störsicherheit wird weiter dadurch vergrößert, daß die Nutzinformation in Gestalt eines Gegentaktsignals erfaßt wird, während Störsignale in der Regel stets als Gleichtaktsignale eingekopppelt werden. Weiterhin ergibt sich eine erhöhte Redundanz in der Auswertung der Nutzsignale, da die Gegentaktsignale auf beiden Leitungszweigen der Leitung 1a zur Verfügung stehen. Ändert sich nur das Signal auf einem Zweig der Leitung 1a, so kann dies als Fehlerzustand in dem Sensormodul 11 interpretiert und die weitere Bewertung des Signals unterbunden werden. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Sicherheit gegen eine Fehlauslösung der Rückhaltemittel 6 infolge eingekoppelter Störsignale oder eines Defekts des Sensormoduls 11.In the sensor module 11 is between the line connections 1a still a power source 35 switched by an output of the filter means 31 is controllable. Furthermore, in each branch of the line 1a diodes 32 . 33 arranged. With the cathode or anode connection of the diodes 32 . 33 Furthermore, a backup capacitor C is connected. On the with reference number 39 marked operational amplifier will be discussed later. The wires 1a between the sensor module 11 and the remote controller 5 serve, in dual function both for the power supply of the sensor module 11 that takes its energy from the controller 5 as well as the information or signal transmission between the sensor module 11 and the controller 5 , As already mentioned, detects the acceleration-sensitive sensor 30 the vehicle acceleration and generates a vehicle acceleration corresponding output signal. The output signal passes through the filter means 31 and then controls the controllable power source 35 such that this is impressed on the vehicle acceleration corresponding modulation. This information is then in the form of current fluctuations (see 4 ) on the line 1a transfer. Frequency and amplitude of the detected acceleration values are thus as analog push-pull signals to the controller 5 forwarded. In order to evaluate these current signals, therefore, the control unit must 5 have a corresponding "power input". In a particularly simple manner, such a current input can be realized that in each line branch of the line 1a in the entrance area of the controller 5 a resistor R37, R38 is arranged, at which then a voltage drop occurs as a result of a current passage. This voltage drop is from amplifiers 36 . 37 further processed. Since the information contained in the acceleration signal is passed on in the form of current flow changes, high interference immunity results since such low-impedance signals are less susceptible to interference. The immunity to interference is further increased by the fact that the useful information is detected in the form of a push-pull signal, while noise signals are usually always coupled as common-mode signals. Furthermore, there is an increased redundancy in the evaluation of the useful signals, since the push-pull signals on both lines of the line 1a be available. Only the signal changes on one branch of the line 1a , so this may be a fault condition in the sensor module 11 interpreted and the further evaluation of the signal are suppressed. This results in an increased security against a false triggering of the retaining means 6 due to coupled interference signals or a defect of the sensor module 11 ,
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Erfassung der Stromschwankungen in dem Steuergerät 5 auch mit Hilfe von magnetoresistiven Sensoren durchgeführt werden, die den Stromschwankungen auf den Leitungszügen der Leitung 1a ausgesetzt sind.In a further embodiment of the invention, the detection of the current fluctuations in the control unit 5 can also be performed with the help of magnetoresistive sensors that cope with the current fluctuations on the cable runs of the line 1a are exposed.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch ein Test der ortsfern von dem Steuergerät 5 angeordneten Sensormodule 11, 12, 13, 14 dadurch durchgeführt werden, daß in dem Steuergerät 5 ein Testsignal-Mustergenerator 38 vorgesehen ist, der beispielsweise in Gestalt eines kodierten Spannungseinbruchs, eine Aufforderung zur Durchführung eines Funktionstests an das Sensormodul 11 überträgt. Dieses Aufforderungssignal wird von dem Operationsverstärker 39 erfaßt und als solches identifiziert. Daraufhin wird ein Funktionstest des Sensormoduls 11, 12, 13, 14 durchgeführt, der sich dann, infolge Ansteuerung der Stromquelle 35, als Stromschwankung auf der Leitung 1a äußert und von dieser zu dem Steuergerät 5 übertragen wird.In an advantageous further embodiment of the invention may also be a test of the remote from the control unit 5 arranged sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 be carried out in that in the control unit 5 a test signal pattern generator 38 is provided, for example, in the form of a coded voltage dip, a request to perform a functional test to the sensor module 11 transfers. This request signal is from the operational amplifier 39 detected and identified as such. Then a function test of the sensor module 11 . 12 . 13 . 14 carried out, which then, as a result of driving the power source 35 , as a current fluctuation on the line 1a expresses and from this to the control unit 5 is transmitted.
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 5 zeigt dazu zunächst einen Stromlaufplan einer in dem Steuergerät 5 angeordneten Schnittstelle für die Kommunikation mit einem Sensormodul 11, 12, 13, 14. Die Beschreibung beschränkt sich dabei auf die Verbindung und die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 5 und dem entfernt angeordneten Sensormodul 11. Die weiteren Sensormodule 12, 13, 14 sind in 5 lediglich als Block dargestellt. Die Verbindung und die Kommunikation zwischen diesen Sensormodulen und dem Steuergerät 5 erfolgt entsprechend. Das Steuergerät 5 ist mit dem Anschluß U+ mit dem positiven Pol der Fahrzeugbatterie verbunden. Zwischen diesem Anschluß U+ und Masse ist ein veränderbarer Widerstand RV geschaltet. Von dem Anschluß U+ führt eine in Flußrichtung gepolte Diode D1 zu dem positiven Anschluß des Kondensators C1 dessen negativer Anschluß mit Masse verbunden ist. Der Ausgangsanschluß eines Spannungswandlers 51 ist über ein Schaltelement 52 mit dem Verbindungspunkt der Diode D1 und des Kondensators C1 verbunden. Der Eingangsanschluß des Spannungswandlers 51 ist mit dem Ausgangsanschluß einer Energiereserve 50 verbunden, deren Eingangsanschluß ebenfalls mit dem Anschluß U+ verbunden ist. Im Stromlaufplan folgen drei weitere Baugruppen 5/1, 5/2, 5/3, deren Aufbau im folgenden erläutert wird. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode D1 und dem Kondensator C1 ist mit dem ersten Anschluß des Widerstands R1 der Baugruppe 5/1 verbunden. Der erste Anschluß des Widerstands R1 ist weiterhin mit dem ersten Pol der Schaltstrecke eines ersten Schaltelements 53 verbunden, dessen zweiter Pol über den Widerstand R4 an Masse liegt. Der Steueranschluß des Schaltelements 53 ist über den Widerstand R2 mit dem zweiten Anschluß des Widerstands R1 verbunden. Der erste Anschluß eines weiteren Widerstandes R3 ist mit dem massefernen Anschluß des Widerstands R4 verbunden. Die Baugruppe 5/2 umfaßt zwei Schaltelemente 54 und 55. Der Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 ist mit einem Pol der Schaltstrecke des Schaltelements 55 und mit einem Anschluß eines Widerstands R5 verbunden. Der zweite Pol der Schaltstrecke des Schaltelements 55 ist mit dem Ausgangsanschluß A11 verbunden, der zu dem Sensormodul 11 (13) führt. Der Steueranschluß des Schaltelements 55 ist über einen Widerstand R5 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 verbunden. Weiterhin ist der Steueranschluß des Schaltelements 55 über einen Widerstand R6 mit einem Pol der Schaltstrecke des Schaltelements 54 verbunden, deren zweiter Pol an Masse liegt. Der Steueranschluß des Schaltelements 54 ist einerseits über einen Widerstand R8 mit dem Masseanschluß und andererseits mit einem Anschluß eines Widerstands R7 verbunden. Der erste Pol der Schaltstrecke des Schaltelements 56 der Baugruppe 5/3 ist über einen Widerstand R9 mit dem Ausgang A11 verbunden. Der zweite Pol der Schaltstrecke des Schaltelements 56 ist mit dem Masseanschluß verbunden. Der Steueranschluß des Schaltelements 56 ist über einen Widerstand R11 mit dem Masseanschluß verbunden. Weiterhin ist der Steueranschluß des Schaltelements 56 mit dem ersten Anschluß eines Widerstandes R10 verbunden. Das Steuergerät 5 umfaßt weiter einen mehrere Ports aufweisenden Mikrorechner 57. Der Port P1 ist dabei mit dem zweiten Anschluß des Widerstands R3 der Baugruppe 5/1 verbunden. Der Port P2 ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstands R7 der Baugruppe 5/2 verbunden. Der Port P3 ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstands R10 der Baugruppe 5/3 verbunden. Der Port P4 ist mit dem Steueranschluß des Schaltelements 52 verbunden. Die Ausgänge A12, A13 und A14 des Steuergerätes 5 sind mit den entfernt angeordneten Sensormodulen 12, 13, 14 verbunden. Wie schon aus in dem Stromlaufplan gemäß 5 verwendeten Schaltsymbolen hervorgeht, werden für die Schaltelemente 53, 54, 55, 56 vorzugsweise Halbleiterschaltelemente in Gestalt von Transistoren eingesetzt. Der Mikrorechner 57 ist ein handelsüblicher Mikrorechner, beispielsweise ein Mikrorechner des Typs 68HC11 der Firma Motorola oder ein vergleichbarer Typ. Die Funktionsweise der in 5 dargestellten Schnittstelle wird später in ihrem Zusammenwirken mit dem entfernt angeordneten Sensormodul 11 beschrieben. Zunächst wird im folgenden anhand des in 13 dargestellten Blockschaltbildes der prinzipielle Aufbau eines Sensormoduls 11, 12, 13, 14 erläutert. Im folgenden wird nur ein Sensormodul 11 beschrieben. Die anderen Sensormodule 12, 13, 14 sind analog aufgebaut. Das Sensormodul 11 verfügt über Eingangsanschlüsse E10 und E11. Diese Eingangsanschlüsse sind über eine verdrillte Zweidrahtleitung mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen A10 und A11 des Steuergeräts 5 (vergleiche 5) verbunden. Der Eingangsanschluß E11 ist mit dem ersten Pol der Schaltstrecke eines ersten Schaltelements 60 verbunden. Der zweite Pol der Schaltstrecke des Schaltelements 60 ist über einen Widerstand R12 mit dem Eingangsanschluß E10 verbunden, der gleichzeitig den Masseanschluß darstellt. Der Eingangsanschluß E11 ist weiterhin mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators 61 verbunden, dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem einen Pol einer Referenzspannungsquelle 63 verbunden ist, deren zweiter Pol an Masse liegt. Der Eingangsanschluß E11 ist weiterhin mit dem Eingangsanschluß eines Stabilisators 62 verbunden, dessen Ausgangsanschluß an den positiven Pol eines Kondensators C2 geführt ist, dessen negativer Pol mit dem Masseanschluß verbunden ist. Mit dem Ausgangsanschluß des Stabilisators 62 sind weiterhin ein Mikrorechner 64 und ein Sensor 30 verbunden, die mit entsprechenden Masseanschlüssen ebenfalls auf Masse liegen. Der Mikrorechner 64 weist mehrere Ports P10, P20 auf. Dabei ist Port P10 mit dem Steueranschluß des Schaltelements 60 verbunden, während der Port P20 mit dem Ausgangsanschluß des Komparators 61 verbunden ist. Als Mikrorechner wird zweckmäßig ein Mikrorechner des Typs 68HC05 oder 68HC06 der Firma Motorola oder ein vergleichbarer Typ eingesetzt.In the following a further embodiment of the invention will be described. 5 first shows a circuit diagram of a in the control unit 5 arranged interface for communication with a sensor module 11 . 12 . 13 . 14 , The description is limited to the connection and communication between the controller 5 and the remotely located sensor module 11 , The other sensor modules 12 . 13 . 14 are in 5 only shown as a block. The connection and communication between these sensor modules and the controller 5 takes place accordingly. The control unit 5 is connected to the terminal U + to the positive pole of the vehicle battery. Between this terminal U + and ground, a variable resistor RV is connected. Of the terminal U + leads a forward-biased diode D1 to the positive terminal of the capacitor C1 whose negative terminal is connected to ground. The output terminal of a voltage converter 51 is via a switching element 52 connected to the connection point of the diode D1 and the capacitor C1. The input terminal of the voltage converter 51 is connected to the output terminal of an energy reserve 50 connected, whose input terminal is also connected to the terminal U +. The circuit diagram is followed by three further modules 1.5 . 5.2 . 5.3 , the structure of which will be explained below. The connection point between the diode D1 and the capacitor C1 is connected to the first terminal of the resistor R1 of the assembly 1.5 connected. The first terminal of the resistor R1 is further connected to the first pole of the switching path of a first switching element 53 whose second pole is connected to ground via resistor R4. The control terminal of the switching element 53 is connected via the resistor R2 to the second terminal of the resistor R1. The first terminal of another resistor R3 is connected to the ground remote terminal of the resistor R4. The assembly 5.2 includes two switching elements 54 and 55 , The connection point of the resistors R1 and R2 is connected to one pole of the switching path of the switching element 55 and connected to one terminal of a resistor R5. The second pole of the switching path of the switching element 55 is connected to the output terminal A11 leading to the sensor module 11 ( 13 ) leads. The control terminal of the switching element 55 is connected via a resistor R5 to the connection point of the resistors R1 and R2. Furthermore, the control terminal of the switching element 55 via a resistor R6 with a pole of the switching path of the switching element 54 connected, whose second pole is grounded. The control terminal of the switching element 54 is on the one hand via a resistor R8 to the ground terminal and on the other hand connected to a terminal of a resistor R7. The first pole of the switching path of the switching element 56 the assembly 5.3 is connected via a resistor R9 to the output A11. The second pole of the switching path of the switching element 56 is connected to the ground connection. The control terminal of the switching element 56 is connected via a resistor R11 to the ground terminal. Furthermore, the control terminal of the switching element 56 connected to the first terminal of a resistor R10. The control unit 5 further comprises a multi-port microcomputer 57 , The port P1 is connected to the second terminal of the resistor R3 of the module 1.5 connected. The port P2 is connected to the second terminal of the resistor R7 of the module 5.2 connected. The port P3 is connected to the second terminal of the resistor R10 of the module 5.3 connected. The port P4 is connected to the control terminal of the switching element 52 connected. The outputs A12, A13 and A14 of the control unit 5 are with the remote sensor modules 12 . 13 . 14 connected. As already in the circuit diagram according to 5 used switching symbols, are used for the switching elements 53 . 54 . 55 . 56 preferably semiconductor switching elements in the form of transistors used. The microcomputer 57 is a commercial microcomputer, such as a 68HC11 microcomputer from Motorola or a comparable type. The functioning of in 5 shown interface will later in their interaction with the remote sensor module 11 described. First, the following is based on the in 13 illustrated block diagram of the basic structure of a sensor module 11 . 12 . 13 . 14 explained. The following is just a sensor module 11 described. The other sensor modules 12 . 13 . 14 are constructed analogously. The sensor module 11 has input terminals E10 and E11. These input connections are via a twisted pair cable to the corresponding output terminals A10 and A11 of the controller 5 (see 5 ) connected. The input terminal E11 is connected to the first pole of the switching path of a first switching element 60 connected. The second pole of the switching path of the switching element 60 is connected via a resistor R12 to the input terminal E10, which simultaneously represents the ground terminal. The input terminal E11 is further connected to the non-inverting input terminal of a comparator 61 whose inverting input terminal is connected to the one pole of a reference voltage source 63 is connected, whose second pole is grounded. The input terminal E11 is further connected to the input terminal of a stabilizer 62 whose output terminal is connected to the positive pole of a capacitor C2 whose negative pole is connected to the ground terminal. With the output terminal of the stabilizer 62 are still a microcomputer 64 and a sensor 30 connected, which are also grounded with appropriate ground connections. The microcomputer 64 has several ports P10, P20. In this case, port P10 is connected to the control terminal of the switching element 60 while port P20 is connected to the output terminal of the comparator 61 connected is. As a microcomputer, it is expedient to use a type 68HC05 or 68HC06 microcomputer from Motorola or a comparable type.
Im folgenden wird das Zusammenwirken der in 5 dargestellten Schnittstelle des Steuergerätes 5 mit den entfernt angeordneten Sensormodulen 11, 12, 13, 14 beschrieben. Um eine besonders große Betriebssicherheit zu ermöglichen, wird die in 5 dargestellte Schnittstelle des Steuergerätes 5 einerseits, also im Normalbetrieb des Fahrzeugs, von über den mit dem positiven Pol der Fahrzeugbatterie verbundenen Anschluß U+ mit Energie versorgt. Andererseits ist sichergestellt, daß auch bei Abriß der Fahrzeugbatterie infolge eines Unfalls die Schnittstelle des Steuergerätes 5 und die Verbindung zu den entfernt angeordneten Sensormodulen 11, 12, 13, 14 noch über eine hinreichend lange Dauer aufrechterhalten werden kann. Dazu ist eine Energiereserve 50, vorzugsweise in Gestalt eines gegebenenfalls mit einem Spannungswandler zusammenwirkenden Kondensators großer Kapazität vorgesehen, der auf eine vergleichsweise hohe Spannung aufgeladen wird, die ein Mehrfaches der Sollspannung der Fahrzeugbatterie beträgt. Beispielsweise kann die Energiereserve 50 auf eine Spannung zwischen etwa 40 und 50 Volt aufgeladen werden. Die Energiereserve 50 ist dazu ebenfalls ständig mit dem Anschluß U+ verbunden. Im Bedarfsfall wandelt ein zweiter Spannungswandler 51 diese hohe Spannung der Energiereserve 50 in eine für den Betrieb der Schnittstelle vorgesehene niedrigere Spannung um. Diese niedrigere Spannung wird durch das Schaltelement 52 an den Verbindungspunkt der Diode D1 und des Kondensators C1 gelegt. Das Schaltelement 52 wird dazu über den Port P4 von dem Mikrorechner 57 angesteuert. Die Baugruppe 5/1 der in 5 dargestellten Schnittstelle des Steuergerätes 5 ermöglicht eine digitale Messung des Stromflusses in der zu dem entfernt angeordneten Sensormodul 11 führenden Leitung A10, A11, E10, E11. Die Strommessung wird dabei zurückgeführt auf eine Messung des Spannungsabfalls auf den in dem Leitungszug angeordneten Widerstand R1. Fallen über diesen Widerstand R1 weniger als etwa 400 Millivolt ab, so ist das Schaltelement 53 sicher in seinem gesperrten Zustand. Damit liegt an dem Port P1 der Pegel ”LOW” an. Sofern ein Stromanstieg zu verzeichnen ist, der zu einem Spannungsabfall an dem Widerstand R1 von etwas mehr als 900 Millivolt führt, wird das Schaltelement 53 in den leitenden Zustand versetzt, mit der Folge, daß an dem Port P1 der Pegel ”HIGH” ansteht. Damit können mit dieser vergleichsweise einfachen Schaltung zwei unterschiedliche Strompegel unterschieden werden. Alternativ kann, wie in 12 dargestellt, in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung der Spannungsabfall an dem Widerstand R1 auch mittels eines Komparators 65 erfaßt werden, dessen Eingangsanschlüsse jeweils mit den Anschlüssen des Widerstands R1 und dessen Ausgangsanschluß mit dem Port P1 des Mikrorechners 57 verbunden sind. Mit der Baugruppe 5/2 der Schnittstelle gemäß 5 kann die Energieversorgung zu den entfernt angeordneten Sensormodulen 11, 12, 13, 14 geschaltet und beispielsweise auch, durch Wegnahme der Versorgungsspannung, definiert resetiert werden. Insbesondere kann auch im Fall eines Kurzschlusses innerhalb eines entfernt angeordneten Sensormoduls 11, 12, 13, 14, bzw. auf den Verbindungsleitungen von dem Steuergerät 5 zu den vorgenannten Sensormodulen die Spannungsversorgung mittels der Baugruppe 5/2 abgeschaltet werden, um die Energiereserve zu schonen und den Betrieb der anderen, gegebenenfalls noch funktionsfähigen Sensormodule sicherzustellen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn bereits ein Abriß der Fahrzeugbatterie erfolgt ist und sowohl die in 5 dargestellte Schnittstelle als auch die Sensormodule nur noch aus der Energiereserve 50 versorgt werden können. Die Steuerung der Baugruppe 5/2 erfolgt dabei über den Port P2 des Mikrorechners 57. Mittels der Baugruppe 5/3 der in 5 dargestellten Schnittstelle kann, gesteuert über den Port P3 des Mikrorechners 57, die Spannung auf der Verbindungsleitung A10, A11, E10, E11 zwischen dem Steuergerät 5 und einem entfernt angeordneten Sensormodul, insbesondere dem Sensormodul 11 verändert und auf diese Weise zu dem Sensormodul 11 gesendet werden. Die Kommunikation von dem Steuergerät 5 zu den Sensormodulen 11, 12, 13, 14 basiert damit auf Spannungspegeln, die Kommunikation von den Sensormodulen 11, 12, 13, 14 zu dem Steuergerät 5 auf Strompegeln. In dem Sensormodul 11, 12, 13, 14 gemäß 13 besteht die Schnittstelle aus den Hauptkomponenten Sender, Empfänger und Konstantspannungsregler. Als Sender funktioniert die Baugruppe 13/1, die im wesentlichen eine schaltbare Stromsenke darstellt. Über diese schaltbare Stromsenke kann additiv zu dem Versorgungsstrom des Sensormoduls 11 ein definierter zweiter Strompegel eingestellt und damit eine binäre Kodierung in Strompegeln realisiert werden. Die Einstellung dieses Strompegels erfolgt dabei mittels Steuerung durch den Mikrorechner 64 über den Port P10, der an den Steueranschluß des Schaltelements 60 geführt ist. Die Baugruppe 13/2 in dem Sensormodul 11 fungiert demgegenüber als ”Empfänger” für die von Steuergerät 5 zu dem Sensormodul 11 übermittelten Spannungspegel. Die Spannungspegel werden vermittels des Komparators 61 erfaßt und über den Port P20 dem Mikrorechner 64 zugeleitet, der diese Spannungspegel auswertet. Zur Erzeugung der für den Mikrorechner 64 und den Sensor 30 notwendigen konstanten Versorgungsspannung in der Größenordnung von typischerweise etwa 5 Volt, ist in dem Sensormodul 11 ein Spannungsstabilisator 62 vorgesehen. Da die am Eingang, also auf den Leitungsanschlüssen E10 und E11 des Sensormoduls 11 anliegende Eingangsspannung aufgrund der Kommunikation zwischen dem Steuergerät 5 und dem Sensormodul 11 ständig und schnell schwankt, muß der Stabilisator 62 diese aus Sicht der Spannungsversorgung als Störspannung wirkenden Spannungsänderungen gut und schnell ausregeln. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß für die Spannungsversorgung des Mikrorechners 64 und des Sensors 30 eine ausreichend stabilisierte Versorgungsspannung zur Verfügung steht.In the following, the interaction of in 5 represented interface of the control unit 5 with the remote sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 described. In order to allow a particularly high operational safety, the in 5 illustrated interface of the control unit 5 on the one hand, so in normal operation of the vehicle, powered by the connected to the positive pole of the vehicle battery terminal U + with energy. On the other hand, it is ensured that even when the vehicle battery breaks down as a result of an accident, the interface of the control unit 5 and the connection to the remote sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 can be maintained for a sufficiently long duration. This is an energy reserve 50 , preferably in the form of an optionally cooperating with a voltage converter capacitor of large capacity, which is charged to a comparatively high voltage, which is a multiple of the set voltage of the vehicle battery. For example, the energy reserve 50 be charged to a voltage between about 40 and 50 volts. The energy reserve 50 is also constantly connected to the U + connection. If necessary, a second voltage converter converts 51 this high voltage of energy reserve 50 in a provided for the operation of the interface lower voltage. This lower voltage is provided by the switching element 52 placed at the connection point of the diode D1 and the capacitor C1. The switching element 52 This is done via port P4 of the microcomputer 57 driven. The assembly 1.5 the in 5 represented interface of the control unit 5 allows a digital measurement of the current flow in the remote sensor module 11 leading line A10, A11, E10, E11. The current measurement is thereby attributed to a measurement of the voltage drop on the resistor R1 arranged in the cable run. If less than about 400 millivolts drops across this resistor R1, then the switching element is 53 safe in its locked state. Thus, the level "LOW" is applied to the port P1. If there is a current increase that leads to a voltage drop across the resistor R1 of slightly more than 900 millivolts, the switching element becomes 53 is set in the conductive state, with the result that at the port P1 the level "HIGH" is present. Thus, two different current levels can be distinguished with this comparatively simple circuit. Alternatively, as in 12 shown in According to a further embodiment of the invention, the voltage drop across the resistor R1 also by means of a comparator 65 whose input terminals are respectively connected to the terminals of the resistor R1 and whose output terminal is connected to the port P1 of the microcomputer 57 are connected. With the assembly 5.2 according to the interface 5 can supply the power to the remote sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 switched and, for example, reset by removing the supply voltage defined. In particular, even in the case of a short circuit within a remote sensor module 11 . 12 . 13 . 14 , or on the connecting lines from the control unit 5 to the aforementioned sensor modules, the voltage supply by means of the module 5.2 be shut down in order to conserve the energy reserve and to ensure the operation of the other, possibly still functional sensor modules. This is particularly important if an outline of the vehicle battery has already taken place and both the in 5 port shown as well as the sensor modules only from the energy reserve 50 can be supplied. The control of the module 5.2 takes place via the port P2 of the microcomputer 57 , By means of the assembly 5.3 the in 5 can be controlled via the port P3 of the microcomputer 57 , the voltage on the connecting line A10, A11, E10, E11 between the control unit 5 and a remotely located sensor module, in particular the sensor module 11 changed and in this way to the sensor module 11 be sent. The communication from the controller 5 to the sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 is based on voltage levels, the communication from the sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 to the controller 5 on current levels. In the sensor module 11 . 12 . 13 . 14 according to 13 the interface consists of the main components transmitter, receiver and constant voltage regulator. The module works as a transmitter 1.13 , which is essentially a switchable current sink. About this switchable current sink can additively to the supply current of the sensor module 11 set a defined second current level and thus a binary coding in current levels can be realized. The setting of this current level takes place by means of control by the microcomputer 64 via the port P10, which is connected to the control terminal of the switching element 60 is guided. The assembly 2.13 in the sensor module 11 in contrast acts as a "receiver" for that of the control unit 5 to the sensor module 11 transmitted voltage level. The voltage levels are determined by means of the comparator 61 detected and the port P20 the microcomputer 64 fed, which evaluates these voltage levels. To generate the for the microcomputer 64 and the sensor 30 necessary constant supply voltage on the order of typically about 5 volts, is in the sensor module 11 a voltage stabilizer 62 intended. Since at the input, so on the line terminals E10 and E11 of the sensor module 11 applied input voltage due to communication between the controller 5 and the sensor module 11 constantly and quickly fluctuates, the stabilizer must 62 These well and quickly compensate for these voltage changes acting as interference voltage from the perspective of the power supply. In this way it is ensured that for the power supply of the microcomputer 64 and the sensor 30 a sufficiently stabilized supply voltage is available.
Im folgenden wird die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 5 und den entfernt angeordneten Sensormodulen 11, 12, 13, 14 noch beispielhaft anhand einiger Funktionsdiagramme erläutert. Für den vorgesehenen Anwendungsfall des Schutzes von Fahrzeuginsassen ist es notwendig, daß möglichst aktuelle Informationen zur Verfügung stehen. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Information zwischen Steuergerät und Sensormodul und umgekehrt in Zyklen auszutauschen, die einen Abstand von rund 200 bis 800 Mikrosekunden, insbesondere 500 Mikrosekunden haben. Wie das Funktionsdiagramm gemäß 6 zeigt, kann die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 5 und dem Sensormodul 11 vorzugsweise durch eine Absenkung des Spannungswertes auf der Verbindungsleitung zwischen dem Steuergerät 5 und dem Sensormodul 11 von einem zunächst höheren Wert U2 auf eine niedrigeren Wert U1 bewirkt werden. Die Spannungsabsenkung erfolgt dabei zu einem Zeitpunkt T1, ca. 500 Mikrosekunden nach dem Einschalten des Steuergerätes und dauert bis zum Zeitpunkt T2 an. Zu diesem Zeitpunkt T2 wird die Spannung von dem abgesenkten Wert U1 wieder auf den ursprünglichen Wert U2 angehoben. Die Spannungssteuerung erfolgt dabei, wie oben schon beschrieben, durch Ansteuerung der Baugruppe 5/3 über den Port P3 durch den Mikrorechner 57. Nach weiteren 500 Mikrosekunden könnte dieser Zyklus wiederholt werden. Bei einer Spannungsabsenkung gemäß der in dem Funktionsdiagramm nach 6 dargestellten Art, könnte das Sensormodul 11 anhand der Zeitdauer, also anhand der zeitlichen Differenz zwischen den Zeitpunkten T2 und T1, erkennen, ob ein für das Sensormodul 11 bestimmtes Steuersignal des Steuergerätes 5 vorliegt oder nicht. In einer alternativen Ansteuerungsform, die anhand des Funktionsdiagramms nach 7 verdeutlicht wird, könnte das Steuersignal 5 ein aus mehreren Spannungsschwankungen bestehendes Steuersignal absenden, das, in kodierter Form, eine Information für das Sensormodul 11 enthält. Die Breite eines Impulses des aus mehreren Impulsen bestehenden Impulszuges beträgt dabei zwischen 10 und 20 Mikrosekunden, vorzugsweise 15 Mikrosekunden. Anhand der Funktionsdiagramme in 8 und 9, die jeweils den Spannungsverlauf am Ausgang der Schnittstelle des Steuergerätes 5 bzw. den Spannungsverlauf am Eingangsanschluß des Sensormoduls 11 darstellen, wird deutlich, daß bevorzugt Spannungswerte zwischen etwa 7 Volt und 16 Volt als ursprüngliche Spannungswerte U2 für die Übertragung zu dem Sensormodul in Betracht kommen.The following is the communication between the controller 5 and the remote sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 illustrated by way of example with reference to some functional diagrams. For the intended application of the protection of vehicle occupants, it is necessary that the latest possible information is available. In practice, it has proven expedient to exchange the information between the control unit and the sensor module and vice versa in cycles which have a spacing of approximately 200 to 800 microseconds, in particular 500 microseconds. Like the function diagram according to 6 shows, the communication between the controller 5 and the sensor module 11 preferably by lowering the voltage value on the connecting line between the control unit 5 and the sensor module 11 be caused by a first higher value U2 to a lower value U1. The voltage reduction takes place at a time T1, about 500 microseconds after switching on the control unit and continues until time T2. At this time T2, the voltage is raised from the lowered value U1 back to the original value U2. The voltage control is carried out, as already described above, by driving the module 5.3 via the port P3 through the microcomputer 57 , After another 500 microseconds, this cycle could be repeated. At a voltage reduction according to the in the functional diagram according to 6 The type of sensor could be the sensor module 11 on the basis of the time duration, ie on the basis of the time difference between the times T2 and T1, detect whether one for the sensor module 11 certain control signal of the control unit 5 present or not. In an alternative form of control, based on the function diagram according to 7 clarified, could be the control signal 5 send a consisting of several voltage fluctuations existing control signal, which, in coded form, information for the sensor module 11 contains. The width of a pulse of the pulse train consisting of several pulses is between 10 and 20 microseconds, preferably 15 microseconds. Based on the function diagrams in 8th and 9 , each showing the voltage curve at the output of the interface of the control unit 5 or the voltage curve at the input terminal of the sensor module 11 It will be appreciated that voltage values between about 7 volts and 16 volts may be considered as original voltage values U2 for transmission to the sensor module.
Wie bereits oben erwähnt, dient die Baugruppe 5/1 des Steuergerätes 5 der Messung von Stromwerten, die auf eine Messung des Spannungsabfalls an dem Widerstand R1 zurückgeführt werden. Die gemessenen Spannungsabfälle werden über den Port P1 von dem Mikrorechner 57 ausgewertet. In besonders vorteilhafter Weise kann dadurch auch festgestellt werden, ob ein unzulässig hoher Strom fließt und gegebenenfalls ein Kurzschluß vorliegt. Gemäß Funktionsdiagramm in 10 wird dazu der Spannungsabfall an dem Widerstand R1 erfaßt und festgestellt, wie lange ein bestimmter Spannungswert vorhanden ist. Im Beispielsfall gemäß Funktionsdiagramm in 10 liegt ein niedriger Spannungsabfall UL zwischen t = 0 und dem Zeitpunkt T3 an, zum Zeitpunkt T3 liegt ein, einen hohen Strom bzw. den Kurzschlußfall kennzeichnender hoher Spannungswert UH an, der bis zum Zeitpunkt T5 ansteht. Als Entscheidungskriterium wird abgefragt, ob der Spannungswert UH noch bis zum Zeitpunkt T4 ansteht. Sollte dies der Fall sein, wird eine Kurzschlußsituation erkannt. Zweckmäßig wird das für die Kurzschlußerkennung vorgesehene Zeitintervall T3 bis T4 auf 5 bis 20 Millisekunden, vorzugsweise 10 Millisekunden bemessen. Als Abhilfemaßnahme wird im Kurzschluß die zu dem Sensormodul 11 führende Leitung potentialfrei gemacht, wie dies anhand des Funktionsdiagramms in 11 erläutert wird. Dazu wird von dem Mikrorechner 57 der Port P2 derart angesteuert, daß er zum Zeitpunkt T4 den Pegel ”LOW” annimmt. Als Folge dieser Ansteuerung sperrt das Schaltelement 55 mit der Folge, daß die Leitung A11 zu dem Sensormodul 11 potentialfrei wird. Dieser Ansteuerzustand wird bis zum Zeitpunkt T6 aufrechterhalten. Zum Zeitpunkt T6 wird von dem Mikrorechner 57 der Port P2 versuchsweise in den Zustand ”HIGH” versetzt, was zur Folge hat, daß das Schaltelement 55 wieder leitend geschaltet wird. Sollte der gestörte Zustand, der sich in einem Kurzschluß äußert, weiter anhalten, kann das Schaltelement 55 umgehend wieder gesperrt werden. Zweckmäßig beträgt das Zeitintervall T4, T6 zwischen 50 und 300, insbesondere 100 Millisekunden.As mentioned above, the assembly is used 1.5 of the control unit 5 the measurement of current values which are attributed to a measurement of the voltage drop across the resistor R1. The measured voltage drops are via port P1 from the microcomputer 57 evaluated. In a particularly advantageous manner, it can also be determined whether an excessively high current flows and, if appropriate, a short circuit exists. According to functional diagram in 10 For this purpose, the voltage drop across the resistor R1 is detected and determined how long a certain voltage value exists. In the example according to function diagram in 10 If there is a low voltage drop UL between t = 0 and the time T3, at the time T3 is on, a high current or the short circuit case indicating high voltage value UH, which is present until the time T5. As a decision criterion is queried whether the voltage UH is still pending until the time T4. If this is the case, a short-circuit situation is detected. It is expedient to dimension the time interval T3 to T4 provided for short-circuit detection at 5 to 20 milliseconds, preferably 10 milliseconds. As a remedy in the short circuit to the sensor module 11 leading line potential-free, as indicated by the functional diagram in 11 is explained. This is done by the microcomputer 57 the port P2 is controlled such that it assumes the level "LOW" at the time T4. As a result of this control blocks the switching element 55 with the result that the line A11 to the sensor module 11 becomes potential-free. This drive state is maintained until time T6. At time T6 is from the microcomputer 57 the port P2 is tentatively set in the "HIGH" state, with the result that the switching element 55 switched back on. If the faulty state, which manifests itself in a short circuit, continue, the switching element 55 be locked again immediately. Suitably, the time interval T4, T6 is between 50 and 300, in particular 100 milliseconds.
Die Kommunikation zwischen den Sensormodulen 11, 12, 13, 14 und dem Steuergerät 5 wird jetzt anhand der Funktionsdiagramme gemäß 14, 15, 16, 17 und 18 erläutert. Zunächst wird von dem Mikrorechner 64 in dem Sensormodul 11 (13) über den Port P10 der Steueranschluß des Schaltelements 60 derart angesteuert (15), daß dem Versorgungsstrom I0 (14) ein zusätzlicher Strom DI derart aufgeprägt wird, daß sich gemäß Ansteuerung über Port P10 ein Gesamtstrom I1 ergibt. Dieser Strom I1 erzeugt an dem Widerstand R1 in dem Steuergerät 5 (5) einen Spannungsabfall (16), der über den Port P1 dem Mikrorechner 57 zugeleitet und von diesem ausgewertet wird.The communication between the sensor modules 11 . 12 . 13 . 14 and the controller 5 is now based on the function diagrams according to 14 . 15 . 16 . 17 and 18 explained. First, the microcomputer 64 in the sensor module 11 ( 13 ) via the port P10 of the control terminal of the switching element 60 controlled in this way ( 15 ) that the supply current I0 ( 14 ) an additional current DI is impressed in such a way that, according to control via port P10, a total current I1 results. This current I1 generated at the resistor R1 in the controller 5 ( 5 ) a voltage drop ( 16 ), which via port P1 to the microcomputer 57 is fed and evaluated by this.
Die Sensormodule reagieren auf einen Steuerimpuls des Steuergerätes und antworten ihrerseits sychron und quasi zeitgleich durch einen Hamming Code (17), der in dem Steuergerät 5 abgetastet und ausgewertet werden kann. Sind 8 Informationen in einem 6 Bit Hamming Code codiert, so können Einbitfehler korrigiert oder Zweibitfehler erkannt werden. Besonders geeignete Codeworter sind in 18 dargestellt. Durch die Möglichkeit bis zu 8 Informationen zu übertragen, kann der Crashverlauf von dem Steuergerät 5 protokolliert und auf seine Plausibilität geprüft werden.The sensor modules respond to a control pulse of the control unit and respond in turn synchronously and virtually simultaneously by a Hamming code ( 17 ), in the control unit 5 can be sampled and evaluated. If 8 pieces of information are encoded in a 6-bit Hamming code, one-bit errors can be corrected or two-bit errors can be detected. Particularly suitable codewords are in 18 shown. The ability to transmit up to 8 information, the crash history of the control unit 5 be logged and checked for plausibility.
