DE19819124A1 - Control apparatus to release detonator of vehicle occupant protection device - Google Patents

Control apparatus to release detonator of vehicle occupant protection device

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Abstract

The control apparatus (1) operates the detonator (2) of an occupant protection device in a vehicle. A detonation command (3, 4) is supplied to a detonation circuit by means of at least one switch device (SH,SL), releasing current to operate the detonator. There is a detector switch (13) which determines whether the switch device is closed and whether current is flowing through it.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Auslösung eines Zünders einer Insassenschutzeinrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a control unit for triggering an igniter Occupant protection device, in particular in motor vehicles according to the Preamble of claim 1.

Derartige Steuergeräte sind bspw. der DE 39 22 506 zu entnehmen. Dabei wird ein Zünder einer Insassenschutzeinrichtung, im allgemeinen als eine in einer Treibladung der Insassenschutzeinrichtung angeordnete Zündpille ausgeführt. Aus dem Gebrauchsmuster 92 17 359 U1 ist eine Funktions­ prüfung einer Transistorschaltung zu entnehmen, wie sie in einem der­ artigen Steuergerät Anwendung findet. Darüber hinaus sind noch weitere Verfahren und Steuergeräteanordnungen bekannt, mittels derer vor dem Zünden die Funktionsfähigkeit geprüft werden kann. Dadurch wird die Funktionssicherheit dieser Insassenschutzeinrichtungen deutlich erhöht.Such control devices can be found, for example, in DE 39 22 506. Here becomes an igniter of an occupant protection device, generally called an in a squib arranged in a propellant charge of the occupant protection device executed. From the utility model 92 17 359 U1 is a functional test of a transistor circuit as in one of the like control unit application. In addition, there are others Method and control device arrangements known, by means of which before Ignition the functionality can be checked. This will make the Functional safety of these occupant protection devices increased significantly.

Dennoch treten vereinzelt immer noch Fehler in den Steuergeräten oder Zündern auf, die zu einer unerwünschten Auslösung oder aber zum Aus­ bleiben des Zündens trotz Erreichen einer Auslöseschwelle führen. Ursachen sind hier neben Kontaktfehlern, bspw. Unterbrechungen oder Kurzschlüssen der Leitungen wegen Erschütterungen auch Qualitätsprobleme in der Fertigung, zu schwache Lötstellen, Bauelemente etc. Die in einem solchen Falle auftretenden Schäden können zu erheblichen Schadensersatz­ forderungen durch eventuell geschädigte Personen führen. Da jedoch ins­ besondere der Zünder beim Zünden zerstört wird, kann dieser als mögliche Fehlerquelle nicht nachgeprüft werden.Nevertheless, errors still occasionally occur in the control units or Detonators that lead to an unwanted triggering or to trigger remain on ignition despite reaching a trigger threshold. causes are here in addition to contact errors, such as interruptions or short circuits of the cables due to vibrations and quality problems in the Manufacturing, too weak solder joints, components etc. The in such Any damage that occurs can result in substantial damages lead claims by possibly damaged persons. However, since If the detonator is destroyed when it is ignited, it may be possible The source of the error cannot be checked.

Aufgabe der Erfindung ist dabei, eine Möglichkeit zu bieten, um auch nach dem Zünden eventuelle Fehlerquellen genauer bestimmen zu können. The object of the invention is to provide a way to also the ignition to be able to determine possible sources of error more precisely.  

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved through the characteristic features of the patent claim 1 solved. Advantageous further developments are the dependent claims refer to.

Durch eine Detektorschaltung und eine Informationsspeicherung über einen erfolgten Zündbefehl wird es möglich, die Fehlerquellen innerhalb des Steuergerätes, also bis zur Durchführung des Zündbefehls von den möglichen Fehlerquellen im Bereich des Zünders zu trennen. Zum späteren Nachweis ist es daher vorteilhaft, daß die Informationsspeicherung nicht flüchtig ist und durch eine Ausleseeinheit ausgelesen werden kann. Neben der Überwachung der Steuersignale für das bzw. die im Zündstromkreis seriell angeordneten Schaltmittel erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß mittels einer Zündstrommeßeinrichtung zu beiden Seiten eines Zünders der Stromfluß erfaßt wird, da hierdurch auch Fehlauslösungen im Bereich des Zünders erkannt werden können, wenn eine der Leitungen zum Zünder einen Kurzschluß auf das Masse- oder Versorgungspotential aufweist und das zum jeweils entgegengesetzten Potential liegende Schaltmittel geschlossen ist. Dann fließt zwar einseitig auch durch das Steuergerät ein Zündstrom, jedoch nur durch eines der meist zwei Schaltmittel.Through a detector circuit and information storage via Once an ignition command has been given, it becomes possible to locate the sources of error within of the control unit, i.e. until the ignition command is carried out by the separate possible sources of error in the area of the igniter. For later Proof it is therefore advantageous that the information storage is not is volatile and can be read out by a readout unit. Next monitoring the control signals for or in the ignition circuit switching means arranged in series proves to be particularly advantageous that by means of an ignition current measuring device on both sides of an igniter the current flow is detected, since this also causes false tripping in the area of the detonator can be detected if one of the lines to the detonator has a short to ground or supply potential and that switching means lying at opposite potentials are closed is. Then an ignition current flows through the control unit on one side, but only by one of the usually two switching devices.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments and Figures explained in more detail.

Kurze Beschreibung der Figuren:Brief description of the figures:

Fig. 1 Steuergerät zur Auslösung eines Zünders einer Insassenschutz­ einrichtung mit einer Detektorschaltung zur Überwachung der Steuersignale der Schaltmittel des Zündkreises Fig. 1 control device for triggering an igniter of an occupant protection device with a detector circuit for monitoring the control signals of the switching means of the ignition circuit

Fig. 2 Steuergerät zur Auslösung eines Zünders einer Insassenschutz­ einrichtung mit einer Detektorschaltung zur Überwachung der Zündströme im Zündkreis. Fig. 2 control device for triggering an igniter of an occupant protection device with a detector circuit for monitoring the ignition currents in the ignition circuit.

Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steuergerätes 1 zur Auslösung eines Zünders 2 einer Insassenschutzeinrichtung, bei dem auf einen Zündbefehl, hier dargestellt durch die zwei Ansteuersignale 3 und 4 der Schaltmittel SH und SL, ein Zündstrom zur Auslösung des Zünders 2 freigegeben wird. Im Zündstromkreis ist dabei ausgehend von der Zündspannungsquelle UZ zunächst ein Highside-Schalter SH und in Reihe nach dem Zünder 2 noch ein den Zündkreis zusätzlich absichernder Lowside- Schalter SL zur Masse hin angeordnet. Der Zündbefehl, der hier durch die beiden Steuersignale 3 und 4 verkörpert wird, wird von der Zentraleinheit 2 in Abhängigkeit von Sensorsignalen, insbesondere Beschleunigungssignalen von mit dieser verbundenen nicht näher gezeigten Sensoren erzeugt. Das Steuergerät 1 ist meist ein separater Schaltkreis, der in unmittelbarer Nähe zu der jeweiligen Insassenschutzeinrichtung (bespielsweise zu einem Gasge­ nerator eines Airbags etc.) und damit zum Teil über eine nicht unerhebliche Kabellänge im Fahrzeug der Zentraleinheit 2 entfernt angeordnet ist. Fig. 1 shows a first embodiment of a control apparatus 1 for triggering a detonator 2 of an occupant protection device, wherein the switching means S H and S L, a trigger current for triggering the igniter 2 is released to a firing command, here represented by the two drive signals 3 and 4 becomes. Starting from the ignition voltage source U Z , a highside switch S H and, in series after the igniter 2 , a low-side switch S L additionally securing the ignition circuit to the ground are arranged in the ignition circuit. The ignition command, which is embodied here by the two control signals 3 and 4 , is generated by the central unit 2 as a function of sensor signals, in particular acceleration signals, from sensors not shown, which are connected to the latter. The control unit 1 is usually a separate circuit, which is arranged in the immediate vicinity of the respective occupant protection device (for example, a gas generator of an airbag, etc.) and thus partially removed over a not inconsiderable cable length in the vehicle of the central unit 2 .

In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist eine erste Detektorschaltung 13 angegeben, die die jeweils am Steuergerät 1 empfangenen Steuersignale 3 und 4 für die Schaltmittel SH und SL überwacht, indem sie diese Steuersignale 3 und 4 in Komparatoren 9 und 10 mit einem Referenzwert Uref vergleicht. Die Ausgänge der Komparatoren 9 und 10 werden logisch miteinander umverknüpft, so daß nur bei gleichzeitigem Ansteuern der Schaltmittel am Ausgang der UND-Verknüpfung ein Pegelwechsel erfolgt. Der UND-Verknüpfung ist eine Endschaltung 12 nachgeschaltet, die beispielsweise eine Filter- und/oder Integrationsfunktion durchführt, um kurze Störungen der Steuersignale 3 und 4 erkennen und eliminieren zu können. Die Endschaltung 12 ist nun ihrerseits mit der Informations­ speicherung 14 verbunden, die in Abhängigkeit von der Detektorschaltung 13 eine Zündinformation setzt, wenn die Detektorschaltung 13 für eine durch die Endschaltung 12 definierte Zeitspanne ein in Steuersignalen 3 und 4 eine Spannung höher dem Vergleichswert Uref detektiert.In this first exemplary embodiment, a first detector circuit 13 is specified, which monitors the control signals 3 and 4 received at the control unit 1 for the switching means S H and S L by comparing these control signals 3 and 4 in comparators 9 and 10 with a reference value U ref . The outputs of the comparators 9 and 10 are logically linked to one another, so that a level change occurs only when the switching means at the output of the AND operation are activated simultaneously. The AND link is followed by a limit circuit 12 which, for example, performs a filter and / or integration function in order to be able to detect and eliminate short disturbances in the control signals 3 and 4 . The termination circuit 12 is connected 14 now in turn store the information that sets a ignition information in response to the detecting circuit 13 when the detector circuit 13 generates a voltage in control signals 3 and 4 is higher ref for a defined by the termination circuit 12 time to the comparison value U detected .

Die Informationsspeicherung 14 erfolgt vorzugsweise nicht flüchtig, insbesondere spannungsfrei, und kann mittels einer Ausleseeinheit, die beispielsweise auch die Zentraleinheit 2 sein kann, ausgelesen werden, wie diese in Fig. 1 durch den Auslesepfad 15 symbolisiert werden soll.The information storage 14 is preferably non-volatile, in particular voltage-free, and can be read out by means of a readout unit, which for example can also be the central unit 2 , as is to be symbolized in FIG. 1 by the readout path 15 .

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle der Steuersignale 3 und 4 der Zündstrom I5 bzw. I6 durch die Schaltmittel von der Detektorschaltung 13 erfaßt wird. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß sie die tatsächlichen Zustände im Zündstromkreis erfaßt, währenddessen die Ausführungsform gemäß Fig. 1 nur die Steuersignale 3 und 4 überwacht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 bedarf jedoch dafür zusätzlicher elektrischer Bauelemente, insbesondere die Differenzverstärker 7 und B. Der Differenzverstärker 7 erfaßt im High­ side-Bereich des Zündstromkreises über einen Widerstand 5 den Stromfluß I5 des Highside-Bereichs, währenddessen der Differenzverstärker 8 über dem Widerstand 6 im Lowside-Breich des Zündkreises den dortigen Strom G erfaßt. Hervorzuheben ist dabei, daß die Widerstände 5 und 6 nicht zwangs­ weise zusätzlich eingefügt werden müssen, wenn im Steuergerät 1 durch Bahnwiderstände in der Schaltungsintegration bereits entsprechende Widerstandswerte erreicht werden. Gibt die Zentraleinheit 2 nun wiederum über die Steuersignale 3 und 4 den Zündbefehl an die Schaltmittel SH und SL und werden daraufhin tatsächlich beide Schaltmittel geschlossen, so fließt durch beide Widerstände 5 und 6 ein gleich großer Zündstrom, der von den Differenzverstärkern 7 und 8 detektiert und in den Komparatoren 9 und 10 mit einem entsprechenden Referenzwert Uref verglichen wird. Fig. 2 shows a further embodiment in which, instead of the control signals 3 and 4, the ignition current I 5 and I 6 is detected by the switching means by the detector circuit 13 . This embodiment has the particular advantage that it detects the actual states in the ignition circuit, while the embodiment according to FIG. 1 only monitors the control signals 3 and 4 . The embodiment according to FIG. 2, however, requires additional electrical components for this, in particular the differential amplifiers 7 and B. The differential amplifier 7 detects the current flow I 5 of the highside region in the high side region of the ignition circuit via a resistor 5 , during which the differential amplifier 8 over the Resistor 6 in the lowside region of the ignition circuit detects the current G there. It should be emphasized that the resistors 5 and 6 do not necessarily have to be added if corresponding resistance values are already achieved in the control unit 1 by means of track resistors in the circuit integration. If the central unit 2 now again gives the ignition command to the switching means S H and S L via the control signals 3 and 4 and then both switching means are actually closed, an equally large ignition current flows through both resistors 5 and 6 , which is generated by the differential amplifiers 7 and 8 is detected and compared in comparators 9 and 10 with a corresponding reference value U ref .

Wird eines der Schaltmittel SH bzw. SL geschlossen, dürfte weder im Low- noch im Highside-Bereich des Zünders 2 ein Strom fließen. Tritt jedoch im Low- oder Highside-Bereich ein Kurzschluß auf Masse oder eine bestimmte Spannung, beispielsweise die Zündspannung auf, so kann es bereits bei einem geschlossenen Schalter zu einer Auslösung des Zünders 2 kommen. In einem solchen Falle würde jedoch nur einer der Differenzverstärker 7 oder 8 einen entsprechenden Zündstrom detektieren, während der andere Differenzverstärker keinen Stromfluß detektiert. Folglich wird nur eines der Ausgangssignale der Differenzverstärker 7 oder 8 den Referenzwert Uref übersteigen und somit das Ausgangssignal der Komparatoren 9 oder 10 verändern. Die diesen Komparatoren 9 und 10 nachgeschaltete UND-Ver­ knüpfung 11 wird somit nur dann gesetzt, wenn sowohl im Highside-Bereich als auch im Lowside-Bereich des Zünders 2 ein entsprechender Zündstrom fließt d. h. beide Schaltmittel SH und SL geschlossen sind. Die Endschaltung 12 bereitet wieder das Ausgangssignal der UND-Verknüpfung 11 auf und führt es in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 über einen Leistungstransistor einer - als Schmelzsicherung ausgeführten Informations­ speicherung 14 zu. Eine solche Schmelzsicherung weist den besonderen Vorteil auf, daß sie spannungsfrei aufrechterhaltbar ist und somit bei der Abschaltung des Steuergerätes 1 erhalten bleibt. Sie kann über ent­ sprechende Anschlüsse am Steuergerät 1 nachfolgend wieder ausgelesen werden, indem der elektrische Widerstand zwischen den Anschlüssen bei entsprechender Ansteuerung des vorgeschalteten Transistors ausgelesen werden kann. Selbstverständlich können auch elektronische Speicher verwendet werden, die jedoch möglichst spannungsfrei aufrechterhaltbar gewählt sind. If one of the switching means S H or S L is closed, no current should flow in the low or high side area of the igniter 2 . If, however, a short circuit to ground or a certain voltage, for example the ignition voltage, occurs in the low or highside range, the igniter 2 can be triggered even when the switch is closed. In such a case, however, only one of the differential amplifiers 7 or 8 would detect a corresponding ignition current, while the other differential amplifier did not detect any current flow. Consequently, only one of the output signals of the differential amplifiers 7 or 8 will exceed the reference value U ref and thus change the output signal of the comparators 9 or 10 . The comparators 9 and 10 downstream AND-Ver linkage 11 is thus only set if both in the highside area and in the low-side area of the igniter 2 a corresponding ignition current flows ie both switching means S H and S L are closed. The end circuit 12 again prepares the output signal of the AND link 11 and in this exemplary embodiment according to FIG. 2 leads it via a power transistor to an information storage 14 designed as a fuse. Such a fuse has the particular advantage that it can be maintained without voltage and is therefore retained when the control unit 1 is switched off. It can subsequently be read out again via corresponding connections on the control unit 1 , in that the electrical resistance between the connections can be read out with appropriate activation of the upstream transistor. Of course, electronic memories can also be used, but they are selected to be maintainable as free of tension as possible.

In Analogie zu der in Fig. 2 gezeigten Detektorschaltung könnten die Differenzverstärker 7 und 8 auf jeweils die Spannung über den Schaltmitteln SH und SL überwachen, wobei dabei auf die unterschiedlichen Spannungs­ potentiale im Highside- und Lowside-Bereich des Zünders 2 zu achten wäre. Wird aber beispielsweise der Zünder 2 im Ruhebereich bei geöffneten Schaltmitteln SH und SL auf einem Ruhepotential größer dem Massepotential gehalten, so kann auch am Lowside-Schalter SL gegenüber Masse ein entsprechendes Spannungspotential am Differenzverstärker 8 detektiert werden. In diesem Falle kann beim Abfallen der Spannung über den Schaltmitteln SH und SL deren Schließen detektiert werden.Analogously to the detector circuit shown in FIG. 2, the differential amplifiers 7 and 8 could monitor for the voltage across the switching means S H and S L , whereby attention should be paid to the different voltage potentials in the high-side and low-side areas of the igniter 2 . However, if, for example, the igniter 2 is kept at a rest potential greater than the ground potential in the rest area when the switching means S H and S L are open, a corresponding voltage potential at the differential amplifier 8 can also be detected at the low-side switch S L with respect to ground. In this case, when the voltage drops across the switching means S H and S L, their closing can be detected.

Die Detektorschaltung 13 kann darüber hinaus noch detaillierte Messungen, insbesondere
The detector circuit 13 can also detailed measurements, in particular

  • a) die Stromstärke des jeweils gemessenen Zündstroms oder/unda) the current of the ignition current measured in each case or / and
  • b) die Zeitdauer des Anliegens eines Zündstromes größer dem vorgegebenen Zündstrommindestwert oder/undb) the duration of the application of an ignition current greater than predetermined ignition current minimum value or / and
  • c) die mit dem Zündstrom jeweils zugeführte Energiemengec) the amount of energy supplied with the ignition current

durchführen und so noch präzisiere Aussagen über den Zündverlauf ermöglichen, welche dann wiederum in der Informationsspeicherung abgelegt werden.carry out and so more precise statements about the ignition course enable, which then in turn in information storage be filed.

Claims (8)

1. Steuergerät (1) zur Auslösung eines Zünders (2) einer Insassenschutz­ einrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei dem auf einen Zündbefehl (3, 4) hin in einem Zündstromkreis mittels wenigstens einem Schaltmittel (SH, SL) ein Zündstrom zur Auslösung des Zünders (2) freigeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) eine Detektorschaltung (13) vorgesehen ist, die feststellt, ob
    • a1) das oder die Schaltmittel (SH, SL) geschlossen werden oder/und
    • a2) ein Zündstrom (I5, I6) durch die Schaltmittel (SH, SL) fließt,
  • b) und eine Informationsspeicherung (14) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Detektorschaltung (13) eine Zündinformation setzt.
1. Control device ( 1 ) for triggering an igniter ( 2 ) of an occupant protection device, in particular in motor vehicles, in which, in response to an ignition command ( 3 , 4 ) in an ignition circuit by means of at least one switching means (S H , S L ), an ignition current for triggering the igniter ( 2 ) is released, characterized in that
  • a) a detector circuit ( 13 ) is provided which determines whether
    • a1) the switching means (S H , S L ) are closed or / and
    • a2) an ignition current (I 5 , I 6 ) flows through the switching means (S H , S L ),
  • b) and an information storage ( 14 ) is provided which sets ignition information as a function of the detector circuit ( 13 ).
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsspeicherung (14) nicht flüchtig, insbesondere spannungsfrei aufrechterhaltbar ist und die Information der Informationsspeicherung ausgelesen werden kann (15).2. Control device according to claim 1, characterized in that the information storage ( 14 ) is non-volatile, in particular voltage-free maintainable and the information of the information storage can be read out ( 15 ). 3. Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schaltmittel (SH, SC) im Zündstromkreis vorgesehen sind und deren Schaltzustände überwacht werden und nur wenn alle Schaltmittel (SH + SL) gleichzeitig geschlossen sind, die Zünd­ information gesetzt wird.3. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that several switching means (S H , S C ) are provided in the ignition circuit and their switching states are monitored and only when all switching means (S H + S L ) are closed at the same time, the ignition information is set. 4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (SH, SL) von jeweils einem Steuersignal (3, 4) angesteuert werden und Detektion dieser Überwachung sowie eine logische UND- Verknüpfung (11) erfolgt.4. Control device according to claim 3, characterized in that the switching means (S H , S L ) are each controlled by a control signal ( 3 , 4 ) and detection of this monitoring and a logical AND operation ( 11 ). 5. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzustand eines Schaltmittels (SH, SL) bestimmt wird, indem über dem Schaltmittel (SH, SL) eine an liegende Spannungsdifferenz (UH, UL) erfaßt und mit einer Sollgröße verglichen wird. 5. Control device according to claim 3, characterized in that the switching state of a switching means (S H , S L ) is determined by the switching means (S H , S L ) a voltage difference (U H , U L ) detected and with a target size is compared. 6. Steuergerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beid­ seitig des Zünders jeweils eine Zündstrommeßeinrichtung (5, 6, 7, 8) vorgesehen ist und die Zündinformation gesetzt wird, wenn die gemessenen Ströme (I5, I6) zu beiden Seiten des Zünders (2) näherungsweise übereinstimmen und einen vorgegebenen Zündstrommindestwert übersteigen.6. Control device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that an ignition current measuring device ( 5 , 6 , 7 , 8 ) is provided on both sides of the igniter and the ignition information is set when the measured currents (I 5 , I 6 ) both sides of the igniter ( 2 ) approximately match and exceed a predetermined minimum ignition current value. 7. Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zündstrommeßeinrichtungen verglichen werden:
  • a) die Stromstärke des jeweils gemessenen Zündstroms oder/und
  • b) die Zeitdauer des Anliegens eines Zündstromes größer dem vorgegebenen Zündstrommindestwert oder/und
  • c) die mit dem Zündstrom jeweils zugeführte Energiemenge.
7. Control device according to claim 6, characterized in that between the ignition current measuring devices are compared:
  • a) the current of the ignition current measured in each case or / and
  • b) the duration of the application of an ignition current greater than the predetermined ignition current minimum value or / and
  • c) the amount of energy supplied with the ignition current.
8. Steuergerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zündstrommindestwert zwischen einem Prüfstrom­ maximalwert und einem Zündstromsollwert liegt.8. Control device according to one of claims 6 or 7, characterized records that the ignition current minimum value between a test current maximum value and an ignition current setpoint.
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