DE19835223C2 - Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch Prüfströme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch Prüfströme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Zündeinrichtungen werden seit einigen Jahren insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik zum Insassenschutz bzw. zum Fahrerschutz bei motorisierten Zweirädern eingesetzt. Wird beispielsweise infolge eines Unfalls an vorbestimmten Stellen des Kraftfahrzeuges ein Impuls ausreichender Stärke auf einen Crash-Sensor übertragen, wird von einem hierdurch ausgelösten Zündstrom die Zündung der Zündeinrichtung eingeleitet. Daraufhin wird ein mit der Zündeinrichtung verbundener im wesentlichen luftdichter Sack, Airbag, innerhalb weniger Millisekunden zu einem Luftpolster aufgeblasen, um die betreffende Person vor etwaigen Folgeschäden des Unfalls zu schützen. Ferner werden derartige Zündeinrichtungen für pyrotechnische Aktuatoren, wie beispielsweise für Gurtstraffer verwendet.

Um die Zuverlässigkeit der Zündeinrichtung stets zu gewährleisten und ein mögliches Fehlverhalten im wesentlichen auszuschließen, weisen die Zündeinrichtungen Sicherheitsschaltungen auf, die eine vorzeitige oder ungewollte Zündung verhindern sollen. Darüberhinaus findet vor und insbesondere auch nach der Inbetriebnahme einer Zündeinrichtung regelmäßig eine Überprüfung der Zündeinrichtung hinsichtlich deren Funktionstüchtigkeit statt.

Schaltungsanordnungen, die zur Prüfung einer Zündeinrichtung Prüfströme einsetzen, sind bekannt. Diese herkömmlichen Schaltungsanordnungen sind mit der zu überprüfenden Zündeinrichtung derart verschaltet, daß der Prüfstrom zur Prüfung einzelner Bauteile immer über den eigentlichen Zünder fließt. Zwar ist der Prüfstrom kleiner als der Zündstrom, jedoch kann es bei fehlerbehafteten Bauteilen, insbesondere den Prüfstrom-Quellen oder diesen zugeordneten Schalteinrichtungen, zu einem ungewollten Einleiten des Zündvorgangs kommen. Beispiele, bei denen eine ungewollte Zündung bei der Montage oder im Betrieb eingeleitet wurde, sind leider aus der Praxis bekannt. Eine ungewollte Zündung führt hierbei oftmals zu erheblichen Personenschäden, schlimmstenfalls sogar zu Todesfolgen.

Die DE 195 24 615 A1 offenbart ein Verfahren und System zum Erkennen von Isolationsfehlern in einer Schaltung, die mit einer niederohmigen Stromquelle oder -senke mit einer Ruhespannung verbunden werden soll. Dazu wird zunächst die Schaltung in aufgetrenntem Zustand mit einer Prüfspannung aus einer strombegrenzten Stromquelle bzw. -senke beaufschlagt. Aus dem Strom- und/oder Spannungsverhalten wird dann auf das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Isolationsfehlers geschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Schaltungsanordnung der gattungsbildenden Art bereitzustellen, mit welcher insbesondere auch im Fehlerfall eines oder mehrerer Bauteile einer solchen Zündeinrichtung eine höhere Sicherheit gegenüber ungewollten Zündvorgängen gewährleistbar ist.

Die Lösung der Aufgabe ist auf höchst überraschende Weise bereits durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gegeben. Die Unteransprüche 2 bis 5 betreffen vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Weist die Schaltungsanordnung zum Einspeisen des Prüfstroms wenigstens zwei voneinander unabhängig einschaltbare Stromquellen oder Schalteinrichtungen auf, kann sichergestellt werden, daß nur während der Prüfung bzw. Messung des Zündwiderstands der Prüfstrom über diesen geleitet wird, bei der Prüfung weiterer Bauteile der Zündeinrichtung jedoch überhaupt kein Prüfstrom über den Zündwiderstand fließt. Ferner kann ein ungewolltes Zünden während des Prüfens nur noch stattfinden, falls zwei Fehler d. h. in beiden voneinander unabhängig einschaltbaren Stromquellen oder Schalteinrichtungen gleichzeitig vorliegen. Ist nur eine der Stromquellen oder Schalteinrichtungen fehlerhaft, so wird dies durch die jeweils andere Schalteinrichtung kompensiert, d. h. beispielsweise ein ungewollter Überstrom durch die Zündeinrichtung nach Masse oder zu einem anderen Potential auf der vorzugsweise hochintegrierten Schaltung verhindert.

Um ferner eine definierte Verschiebung des Potentials bei der Überprüfung des Zündwiderstands zu erzeugen, ist das Einspeisen von Prüfströmen unterschiedlicher Stromstärke vorgesehen.

Ist der Zündeinrichtung beispielsweise eine Hilfsenergiequelle zugeordnet, die im Bedarfsfall bei einem Ausfall der Primärenergiequelle zum Bereitstellen des Zündstroms dient, kann mit Hilfe einer Einrichtung zum Abführen des Zündstroms bei Umgehung des Zündwiderstands im Falle einer fehlerbehafteten Zündeinrichtung, bei welcher die Zündung nicht zum vorgesehenen Zeitpunkt eingeleitet wird, bei Überschreiten eines vorbestimmten Zeitfensters die Hilfsenergiequelle entladen werden, ohne dabei die Zündung einzuleiten.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: Ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen durch Prüfströme nach dem Stand der Technik; und

Fig. 2: ein vereinfachtes Ersatzschaltbild durch eine Schaltungsanordnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils eine Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen als vereinfachtes Ersatzschaltbild dargestellt. Die Zündeinrichtung umfaßt zwischen zwei in den Figuren als Knoten A und B dargestellten Verbindungseinrichtungen einen ohmschen Widerstand 1 und eine zu diesem parallel geschaltete Diode 2. Der Widerstand 1 mit einem Widerstandswert zwischen vorzugsweise ungefähr 1 Ω und 5 Ω dient als Zündwiderstand der Zündeinrichtung. Da die gattungsbildende Zündeinrichtung im allgemeinen außer dem ohmschen Zündwiderstand 1 auch, jedoch nicht dargestellte Induktivitäten umfaßt, gewährleistet die Diode 2 ein Freilaufen von eventuellen überspannungen, wobei die Diode 2 für einen Stromfluß vom Knoten A in Richtung des Knotens B in Sperrichtung angeordnet ist.

Dem Widerstand 1 und der Diode 2 sind ein erster elektrischer Schalter 3 über den Knoten A und ein zweiter mit einer Bezugsmasse verbundener elektrischer Schalter 4 über den Knoten B vor- bzw. nachgeschaltet. Beide Schalter 3 und 4 umfassen vorzugsweise jeweils wenigstens einen Transistor. Nur wenn beide elektrischen Schalter 3 und 4 geschlossen sind, wird über eine nicht dargestellte Energiequelle die Zündung der Zündeinrichtung eingeleitet. Der hierfür beispielsweise bei einer Verwendung der Zündeinrichtung im Insassenschutz von der Autobatterie und/oder einem Kondensator bereitgestellte Zündstrom durchfließt daraufhin den Widerstand 1 vom Knoten A aus in Richtung des Knotens B.

Ferner umfaßt die Zündeinrichtung als zusätzliche elektrische Energiequelle einen mit der Bezugsmasse verbundenen Kondensator 5, der über eine in den Figuren als Knoten C dargestellte Verbindungseinrichtung mit dem elektrischen Schalter 3 verbunden ist. Der Kondensator 5 dient als schnelle und als Ersatzenergiequelle und stellt auch für den Fall, daß die primäre trägere Energiequelle funktionsuntüchtig oder nicht mehr mit der Zündeinrichtung verbunden ist, den Zündstrom zur Einleitung der Zündung bereit, wenn beide elektrische Schalter 3 und 4 geschlossen sind.

Zum Einspeisen des Prüfstroms umfassen die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen zwei Stromquellen 6 und 7, die über einen den Stromquellen jeweils zugehörigen Schalter 8 bzw. 9 ein- und ausschaltbar sind. Die Anordnung der Stromquellen ist derart, daß die über den Schalter 8 eingeschaltete Stromquelle 6 mit dem Knoten C und in Stromrichtung des Prüfstroms mit dem positiven Eingang 10a eines Meßverstärkers sowie, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben, mit dem Widerstand 1 und der Diode 2 elektrisch verbunden ist. Die über den Schalter 9 eingeschaltete Stromquelle 7 ist mit den gegenüberliegenden Anschlüssen des Widerstands 1 und der Diode 2 sowie mit negativen Eingang 10c des Meßverstärkers 10 und in Stromrichtung des Prüfstroms mit der Bezugsmasse elektrisch verbunden.

Vorzugsweise speist die über den Schalter 8 eingeschaltete Stromquelle 6 einen Prüfstrom von ungefähr 20 mA ein. Die zweite über den Schalter 9 eingeschaltete Stromquelle 7 stellt einen zum Prüfstrom der Stromquelle 6 abweichenden Prüfstrom, beispielsweise von ungefähr 30 mA bereit. Aufgrund dieser Stromdifferenz wird eine Art virtuelle Masse erzeugt, die bei Einschaltung beider Stromquellen 6 und 7 eine definierte Potentialverschiebung zur Folge hat. Ein während der Prüfung der Zündeinrichtung am Ausgang 10c des Meßverstärkers 10 anliegendes Ausgangssignal steht zur weiteren Auswertung zur Verfügung.

Zur weiteren Beschreibung wird zunächst nur auf Fig. 1 Bezug genommen. Bei dieser Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik ist im jeweils eingeschalteten Zustand die Stromquelle 6 in Prüfstromrichtung über den Knoten A mit den Widerstand 1 elektrisch verbunden. Der Widerstand 1 ist über den Knoten B ebenfalls mit der Stromquelle 7 verbunden.

Für eine Überprüfung bzw. Messung des Zündwiderstands 1 befinden sich die elektrischen Schalter 3 und 4 beide im geöffneten Zustand, d. h. die Transistoren sind gesperrt. Nachdem die Stromquellen 6 und 7 mittels der jeweils zugeordneten Schalter 8 bzw. 9 eingeschaltet sind, fließt der eingespeiste Prüfstrom ausgehend von der Stromquelle 6 über den Knoten A durch den Zündwiderstand 1 über den Knoten B hin zur Stromquelle 7. Für eine Überprüfung des elektrischen Schalters 3 ist nur die Stromquelle 7 eingeschaltet und die Stromquelle 6 ausgeschaltet. Der elektrische Schalter 3 ist geschlossen und der elektrische Schalter 4 geöffnet. Zur Prüfung des elektrischen Schalters 4 ist dagegen die Stromquelle 6 ein- und die Stromquelle 7 ausgeschaltet, der Schalter 3 geöffnet und der Schalter 4 geschlossen. Infolge der Verschaltung nach dem Stand der Technik fließt demnach bei jeder dieser Überprüfungen der Prüfstrom in Richtung des Zündstroms über den Zündwiderstand 1.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 ist im jeweils eingeschalteten Zustand die Stromquelle 6 in Prüfstromrichtung über den Knoten B und die Stromquelle 7 entgegen der Prüfstromrichtung über den Knoten A mit den Widerstand 1 elektrisch verbunden.

Bei Messung des Zündwiderstands 1 sind wiederum beide Schalter 3 und 4 geöffnet und beide Stromquellen 6 und 7 über die zugehörigen Schalter 8 bzw. 9 eingeschaltet. Der Prüfstrom fließt ausgehend von der Stromquelle 6 über den Knoten B durch den Zündwiderstand 1 über den Knoten A hin zur Stromquelle 7. Für eine Überprüfung des Schalters 3 ist dieser geschlossen und der Schalter 4 geöffnet, wobei nur die Stromquelle 7 eingeschaltet ist. Für eine Prüfung des Schalters 4, wird zur Einspeisung des Prüfstrom nur die Stromquelle 6 eingeschaltet, wobei der Schalter 3 geöffnet und der Schalter 4 geschlossen wird. Infolge der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung fließt bei Überprüfung der elektrischen Schalter 3 und 4 über den Zündwiderstand kein Prüfstrom. Auf diese Weise kann ein einfacher Fehler nicht zum ungewollten Zünden führen. Nur bei Überprüfung des Zündwiderstands 1 selbst fließt über diesen der Prüfstrom, und zwar in entgegengesetzter Richtung zum Zündstrom.

Darüberhinaus ist mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sichergestellt, daß im Bedarfsfall ein Pfad zur Entleerung des Kondensators 5 bei Umgehung des Zündwiderstands zur Verfügung steht.

Dieser Bedarfsfall liegt beispielsweise vor, wenn aufgrund eines fehlerbehafteten Bauteils der Zündeinrichtung trotz beabsichtigter Zündung, d. h. die Schalter 3 und 4 sind beide geschlossen, das Einleiten der Zündung über einen vorbestimmten Zeitraum, der vorzugsweise weniger als 20 msec beträgt, ausbleibt. In diesem Fall werden dann die Schalter 3 und 4 geöffnet und dann die Schalter 8 und 9 geschlossen.

Der Kondensator 5 kann auf diese Weise über den bereitgestellten Strompfad bei Umgehung und insbesondere auch unabhängig vom Zündwiderstand 1 entladen werden. Hierdurch wird ein eigenständiger Entladepfad bereitgestellt, falls die oft als Zündpille ausgebildete Zündeinrichtung nicht zündet und sichergestellt, daß die im Kondendsator verbleibende Energie keine ungewollte Zündung mehr auslösen kann. Andernfalls könnte der Airbag noch nach der vorgegebenen Zündzeit aufgehen und es wären gegebenenfalls zusätzliche Schädigungen zu erwarten.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zündeinrichtungen, die insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Insassenschutz einsetzbar sind, mit Prüfströmen, wobei die Zündeinrichtung einen Zündwiderstand (1) und wenigstens einen dem Zündwiderstand zugeordneten elektrischen Schalter (3, 4) zum Freigeben eines Zündstroms aufweist, mit ferner einer einschaltbaren Einrichtung (6, 7, 8, 9) zum Einspeisen eines Prüfstroms, dadurch gekennzeichnet, daß die einschaltbare Einrichtung (6, 7, 8, 9) zum Einspeisen eines Prüfstroms mit dem elektrischen Schalter (3, 4) derart verbindbar ist, daß der Prüfstrom zur Prüfung des Schalters (3, 4) nicht über den Zündwiderstand (1) fließt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einspeisung des Prüfstroms wenigstens zwei voneinander unabhängig einschaltbare Stromquellen (6, 7) umfaßt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Stromquellen (6, 7) zum Einspeisen von Prüfströmen unterschiedlicher Stromstärken.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7, 9; 6, 8) zum Abführen der Zündenergie bei Umgehung des Zündwiderstands (1).

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine, insbesondere nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, einschaltbare Entladungsstrecke (6, 8, 2, 9 und 7) der elektrischen Energiequelle für den Zündvorgang.