DE19837167A1 - Verfahren zur Funktionsprüfung sowie Prüfschaltung für einen mittels Schaltmitteln steuerbaren Zündkreis einer Insassenschutzeinrichtung - Google Patents

Abstract

Bisherige Prüfschaltungen für Zündkreise, insbesondere die darin befindlichen Zünd- und Schaltmittel, weisen zwar bei korrekter Funktionsweise einen gegenüber den Auslöseströmen sehr geringen Prüfstrom auf, der das Zündmittel nicht auslösen kann, jedoch konnte es bei Fehlern, insbesondere durch einen Kurzschluß in der Prüfstromquelle dazu kommen, daß beim Schließen der Schaltmittel ein gegenüber dem erwarteten Prüfstrom viel höherer Strom fließt. Es besteht die Gefahr einer Fehlauslösung der Insassenschutzeinrichtung. DOLLAR A Durch ein Verfahren zur Funktionsprüfung, bei dem der durch den Zündkreis fließende Prüfstrom überwacht und, falls dieser über einen vorgegebenen Maximalwert des Prüfstroms ansteigt, automatisch abgeschaltet wird, kann eine solche Fehlauslösung vermieden werden. Außerdem wird eine geeignete Prüfschaltung angegeben. DOLLAR A Eine solche Prüfschaltung kann dann auch genutzt werden, um im Zündauslösefall den Strom zu überwachen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung sowie eine Prüfschaltung für einen mittels Schaltmitteln steuerbaren Zündkreis mit einem Zünder für eine Insassenschutzeinrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.

Aus dem Gebrauchsmuster G 92 17 359 ist eine Schaltungsanordnung für die Funktionsprüfung einer mehrstufigen Transistorschaltung zu entnehmen, wie diese in Zündkreisen von Insassenschutzsystemen eingesetzt wird. Die Verwendung für Airbag-Auslöseschaltungen wird dabei explizit erwähnt.

Darüber hinaus sind allgemein eine Vielzahl von Insassenschutzsystemen bekannt, bei denen von einer Zentraleinheit als Funktionseinheit oder von mehreren in Fahrzeug verteilten Funktionseinheiten aus jeweils mehrere Zündkreise für Zünder von Insassenschutzeinrichtungen, insbesondere pyrotechnische Zünder von Airbag - oder Gurtstraffer - Gasgeneratoren ausgelöst werden. Diese Funktionseinheiten sind meist als ASIC integriert und weisen für die zu steuernden Zündkreise die entsprechenden Schaltmittel auf. Über Leitungen werden dann die eigentlichen Zünder angeschlossen. In dem Gebrauchsmuster G 92 17 359 ist eine Prüfschaltung zu entnehmen, die im Zündkreis durch gegenüber den Auslöse­ strömen sehr geringen Prüfströmen den Zündkreis testet, insbesondere die darin befindlichen Schaltmittel, indem die auftretenden Spannungspotentialänderungen mit Schwellwerten verglichen werden.

Bisher konnte es jedoch bei einer solchen Schaltungsanordnung zu Fehlern in der Prüfstromquelle selbst oder aber im Zündkreis durch einen Kurzschluß dazu kommen, daß beim Schließen der Schaltmittel ein gegenüber dem erwarteten Prüfstrom viel höherer Strom fließt. Es besteht die Gefahr einer Fehlauslösung der Insassenschutzeinrichtung.

Des weiteren sind aus der DE 37 38 862 A1 sowie der nachveröffentlichten DE 198 09 927 zwei verschiedene Verfahren zum Auslösen einer Insassenschutzeinrichtung bekannt, bei denen während des Zündens die zugeführte Zündspannung oder die zugeführte Zündenergie gemessen wird. Eine Funktionsprüfung des Zündkreises wird dabei nicht betrachtet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Funktionsprüfung sowie eine Prüfschaltung aufzuzeigen, welche gegen eine solche Fehlauslösung durch einen zu hohen Stromfluß beim Prüfen schützt.

Dies erfolgt erfindungsgemäß indem der durch den Zündkreis fließende Strom über­ wacht und beim Überschreiten eines Maximalwertes des Prüfstroms automatisch eine Abschaltung durchgeführt wird. Je nach Auslegung der Prüfschaltung bezieht sich diese Abschaltung auf die Quelle des Prüfstroms oder die Schaltmittel im Zündkreis. Vorzugsweise werden sowohl die Schaltmittel geöffnet als auch der Prüfstrom unterbrochen. Die Prüfschaltung weist dazu eine Stromüberwachung mit entsprechenden Steuerungsfunktionen auf.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Mittels eines Stromspiegels wird eine zum Strom proportionale Größe erzeugt und über einem Komparator mit einem Schwellwert verglichen.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung dieser Prüfschaltung ergibt sich dadurch, daß diese Prüfschaltung auch während des Zündens zur Stromüberwachung eingesetzt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 Prüfschaltung für einen Zündkreis bei gleichzeitiger Prüfung beider Schaltmittel

Fig. 2 Prüfschaltung mit einer getrennt voneinander steuerbaren Prüfstromquelle und Prüfstromsenke zur separaten Prüfung der Schaltmittel

Fig. 3 Prüfschaltung mit Stromspiegeln zur Stromüberwachung

Alle in den Fig. 1 bis 3 gezeigten und im folgenden beschriebenen Ausgestaltungsformen weisen sowohl von einem Zündmittel 1 zu einer Ver­ sorgungsspannung Uz als zur Masse hin jeweils ein Schaltmittel auf, da hierdurch eine bevorzugte doppelte Absicherung gegen Fehlauslösungen erreicht wird. Grund­ sätzlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Funktionsprüfung sowie die Prüfschaltung auch für Zündkreise mit nur einem Schaltmittel anwenden. Es kann auch auf die Stromüberprüfung beidseitig des Zündmittels 1 verzichtet werden, wenngleich die getrennte Stromüberwachung den entscheidenden Vorteil aufweist, daß bei geeigneter Beschaltung mit einer getrennt steuerbaren Stromquelle und Stromsenke für den Prüfstrom eine separate Prüfung der Schaltmittel möglich wird.

Fig. 1 zeigt einen Zündstromkreis, bestehend aus einer Versorgungsspannungs­ quelle Uz einem Highside-Schaltmittel S. H einem Zündmittel 1, einem Lowside- Schaltmittel S. L und einem Bezugspotential, hier dargestellt als Massepotential. Durch Schließen der Schaltmittel (S. H und S. L) wird der Zündstromkreis ge­ schlossen und das Zündmittel 1 gezündet, welches beispielsweise einen Gas­ generator eines Airbags oder Gurtstraffers auslöst.

Zusätzlich befindet sich zur Durchführung des Verfahrens der Funktionsprüfung im Zündstromkreis in diesem Ausführungsbeispiel ein Stromwahlschaltmittel S. I, mit dem die Versorgungsspannungsquelle Uz entweder zur Erzeugung eines Zünd­ stromes Iz direkt auf das Highside-Schältmittel S. H geschaltet werden kann, oder aber über einen strombegrenzenden Widerstand R_I, durch den der deutlich kleinere Prüfstrom Ip erzeugt wird. Der Prüfstrom Ip ist dabei so dimensioniert, daß er bei korrekter Funktionsweise keinesfalls das Zündmittel 1 auslöst.

Zur Stromüberwachung sind außerdem in diesem Ausführungsbeispiel zu den entsprechenden Seiten des Zündmittels 1 ein Highside-Shuntwiderstand R. H sowie ein Lowside-Shuntwiderstand R. L zwischengeschaltet, über denen mittels Differenz­ verstärkern 2.H und 2.L die zum fließenden Strom proportionalen Spannungsabfälle erfaßt und in Komparatoren C. H und C. L mit dem Maximalwert I_MAX des Prüfstroms verglichen werden. Steigt der Prüfstrom Ip über diesem Maximalwert an, so erzeugen in diesem Ausführungsbeispiel entweder beide Komparatoren C. H und C. L oder aber bei einem Kurzschluß 14, der direkt am Zündmittel 1 zur Masse hin angedeutet wurde, auch nur der Komparator C. H ein den zu großen Prüfstrom anzeigendes Ausgangssignal, hier ein High-Pegel, durch den die Oder-Verknüpfung 3 aus High- und Lowsideüberwachung ein Abschaltsignal erzeugt, durch welches das UND-Glied 5 zurückgesetzt wird. Das UND-Glied 5 wird zur Aktivierung der Funktionsprüfung zunächst von einer Prüfaktivierungsleitung Ipa mit einem Highpegel angesteuert, während der Ausgang der Oder-Verknüpfung 3 noch Low ist, so das aufgrund der Negierung des Ausgangssignals der Oder-Verknüpfung 3 sowie der folgenden UND-Verknüpfung im UND-Glied 5 ein Highpegel zur An­ steuerung der ODER-Elemente 4.H und 4.L gesetzt wird, wodurch diese die Schalt­ mittel S. H und S. L über die Schaltmittelsignale 6.H und 6.L schließen. Zum Zünden des Zündmittels werden die Schaltmittel S. H und S. L jedoch von den Zündleitungen L. H und L. L angesteuert, die bei einem Highpegel am Ausgang der ODER-Elemente 4.H und 4.L dann unabhängig von dem Ausgang des UND-Gliedes 5 die Schaltmittel S. H und S. L schließen. Über die Prüfaktivierungsleitung Ipa kann außerdem das Stromwahlschaltmittel S. I gesteuert werden. Die Durchführung des Verfahrens zur Funktionsprüfung ergibt sich durch Setzen der Prüfaktivierungsleitung Ipa somit automatisch.

Der Ausgang der Oder-Verknüpfung 3 kann gleichzeitig als Fehlersignal genutzt und beispielsweise von einer die Zündstromkreise steuernden Zentraleinheit über­ wacht werden, die während des Prüfverfahrens den Ausgang von 3 überwacht und bei einem dort auftretenden Highpegel die Zündkreisendstufe als defekt erkennt. Daraus können dann entweder Fehlermeldungen für eine Werkstattreparatur oder aber die Abschaltung dieser Zündstufe abgeleitet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausgestaltung der Erfindung, bei der anstelle des Stromwahlschaltmittels S. I aus Fig. 1 nun jeweils eine voneinander getrennt steuerbare Stromquelle (7.H) und Stromsenke (7.L) für den Prüfstrom vorgesehen sind. Die Shuntwiderstände R. H und R. L, die Differenzverstärker 2.H und 2.L als auch die nicht mehr näher dargestellten Komparatoren C. H und C. L als auch die aus Fig. 1 bereits bekanntermaßen damit verschaltete ODER-Verknüpfung 3 als auch die ODER-Elemente 4.H und 4.L sind analog zu Fig. 1 vorhanden. Zur getrennten Ansteuerung der einzelnen Schaltmittel auch im Prüfverfahren sind jedoch zwei Prüfaktivierungsleitungen Ipa.H und Ipa.L sowie zwei getrennte UND-Glieder 5.H und 5.L erforderlich.

Wird nun beispielsweise nur die Prüfaktivierungsleitung Ipa.H zur Prüfaktivierung auf High-Pegel gesetzt, so wird über 5.H und 4.H das Schaltmittel S. H geschlossen und über den Ausgang des UND-Gliedes 5.H auch die Stromsenke 7.L zugeschaltet. Von der Versorgungsspannungsquelle Uz über das Highside-Schaltmittel S. H, den Highside-Shuntwiderstand R. H und das Zündmittel 1 fließt nun ein Prüfstrom Ip2 in die Stromsenke 7.L, wobei der Prüfstrom Ip2 beispielsweise aufgrund des Innen­ widerstandes der Stromsenke 7.L auf den erforderlichen geringen Wert gehalten wird. Tritt dennoch ein zu hoher Prüfstrom am Shuntwiderstand R. H auf, wird die Überprüfung über die ODER-Verknüpfung 3 und das UND-Glied 5.H abgebrochen. Die Funktionsprüfung des Lowside-Bereichs erfolgt analog dazu, wobei in diesem Fall die Stromquelle 7.H des Prüfstromes Ip1 aktiviert wird und dieser über das Zündmittel 1, den Lowside-Widerstand R. L und das Lowside-Schaltmittel S. L auf Masse abfließt. Die Begrenzung des Prüfstromes erfolgt bei korrekter Funktions­ weise durch die Stromquelle 7.H. Bei einem Defekt wird jedoch analog zur Über­ prüfung des Highside-Bereichs der Überstrom am Shuntwiderstand erkannt, die ODER-Verknüpfung 3 gesetzt und damit die UND-Glieder 5 zurückgesetzt, wodurch auch die die Schaltmittel steuernden ODER-Elemente 4 wieder zurückgesetzt und die Schaltmittel S geöffnet werden.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung, bei der anstelle der Shuntwiderstände R. H und R. L aus den Fig. 1 und 2 nunmehr Stromspiegel 8.H und 8.L eingesetzt werden. Vorteil ist dabei der geringe Verlustwiderstand dieser Stromspiegel im Zündstrom­ kreis, was gerade für das spätere Zünden des Zündmittels 1 besonders wichtig ist, da dieses in sehr kurzer Zeit erfolgen muß und folglich möglichst die gesamte Versorgungsspannung über dem Zündmittel 1 abfallen und ein hoher Zündstrom fließen soll. Zusätzlich sind in diese Stromspiegelschaltungen 8.H und 8.L noch die Schaltfunktionen der bisherigen Schaltmittel S. H und S. L integriert. Das ODER- Element 4.H weist in diesem Ausführungsbeispiel einen negierenden Ausgang angepaßt an die Pegelverhältnisse in der Stromspiegelschaltung 8.H auf. Über die Stromspiegelschaltungen 8.H und 8.L wird den nachgeschalteten Shunt­ widerständen 10.H und 10.L ein dem Strom durch das Zündmittel 1 proportionaler, vorzugsweise jedoch deutlich, beispielsweise um 1 : 100 oder 1 : 1000 reduzierter Strom zu- bzw. abgeführt. Entsprechend sind Schaltmittel 11.H und 11.L vorgesehen, mittels derer die Stromzufuhr oder -abfuhr erfolgt, auf Masse bzw. aus der Versorgungsspannung Vcc. Die Schaltmittel 11.H und 11.L können Verbindung für die Shuntwiderstände 10.H und 10.L auch unterbrechen, was im Fall einer Zündung des Zündmittels 1 eventuell erforderlich ist, sofern keine andere Abschaltung der Prüfstromüberwachung und Abschaltung bei Überströmen, als welche die Überwachung einen Zündstrom erkennen würde, vorgesehen ist.

Zwischen den ODER-Elementen 4.H und 4.L sind Pegelregister 12.H und 12.L angeordnet, die angesteuert vom Mikroprozessor des Steuergerätes zwischen dem Prüf- und dem Zündbetrieb umgeschaltet werden. Sie erzeugen in Abhängigkeit davon entsprechend dem Ausgangspegel der ODER-Elemente 4.H und 4.L entweder einen niedrigen Prüfstrompegel auf die Steuerleitungen 9.H und 9.L der Strom­ spiegelschaltungen 8.H und 8.L, so daß die Ausgangstransitoren geringfügig auf­ gesteuert werden und nur den relativ geringen Prüfstrom durchlassen. Sollte trotz dieser begrenzten Aufsteuerung der Stromspiegelschaltungen 8.H und 8.L der Strom zu stark ansteigen, greift die Überwachungsschaltung über die Komparatoren C. H und C. L in der oben diskutierten Weise ein und schaltet die Strom­ spiegelschaltungen ab.

Zum Auslösen des Zündmittels 1 durch den Zündstrom wird in den Pegelregistern 12.H und 12.L auf die entsprechenden Signale des Steuergerätes hin ein deutlich höherer Zündstrompegel erzeugt, der die Stromspiegelschaltungen 8.H und 8.L deutlich weiter aufsteuert und so der volle Zündstrom fließen kann. Wird die Überwachung nicht deaktiviert sondern nur der Grenzwert Imax nunmehr für den Zündstrom neu vorgegeben, kann mit dieser Prüfschaltung auch ein zu großer Zündstrom abgeschaltet werden. Außerdem ist in Fig. 3 die Rückmeldung des Status der Komparatoren C. H und C. L an den Mikroprozessor des Steuergerätes dargestellt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Funktionsprüfung für einen mittels Schaltmitteln (S. H, S. L) steuer­ baren Zündkreis mit einem Zündmittel (1) für eine Insassenschutzeinrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wobei das/die Schaltmittel (S. H, S. L) des Zündkreises während einer Prüfung in eine vorgegebene Stellung gesteuert werden, ein Prüfstrom (Ip) eingespeist wird und die Prüfschaltung aus im Zündkreis auftretenden. Spannungspotentialänderungen im Vergleich zu Schwellwerten automatisch erkennt, ob der Zündkreis, insbesondere die darin angeordneten Schaltmittel(S. H, S. L), intakt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der den durch den Zündkreis fließende Prüfstrom (Ip) überwacht und, falls der durch den Zündkreis fließenden Prüfstrom (Ip) über einen vorgegebenen Maximalwert des Prüfstroms ansteigt, automatisch

• a) der Prüfstrom abgeschaltet wird oder/und
• b) das/die Schaltmittel (S. H, S. L) im Zündkreis geöffnet werden.

2. Verfahren zur Funktionsprüfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem durch den Zündkreis fließenden Prüfstrom proportionale Größe erzeugt und diese einem Komparator mit dem Maximalwert des Prüfstroms zugeführt wird.

3. Prüfschaltung für einen mittels Schaltmitteln (S. H, S. L) steuerbaren Zündkreis mit einem Zündmittel für eine Insassenschutzeinrichtung, insbesondere in Kraft­ fahrzeugen, wobei das/die Schaftmittel (S. H, S. L) des Zündkreises während einer Prüfung in eine vorgegebene Stellung gesteuert werden, ein Prüfstrom eingespeist wird und die Prüfschaltung aus im Zündkreis auftretenden Spannungspotentialänderungen im Vergleich zu Schwellwerten automatisch erkennt, ob der Zündkreis, insbesondere die darin angeordneten Schaltmittel, intakt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stromüberwachung (2.H, 2.L, C. H, C. L, 3, 4.H, 4.L) vorgesehen ist, die den durch den Zündkreis fließenden Prüfstrom überwacht und, falls der durch den Zündkreis fließenden Prüfstrom über einen vorgegebenen Maximalwert (Imax) des Prüfstroms ansteigt, automatisch

• a) den Prüfstrom (Ip) abgeschaltet oder/und
• b) das/die Schaltmittel (S. H, S. L) im Zündkreis geöffnet werden.

4. Prüfschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stromspiegel (8.H, (.L) vorgesehen ist, der eine dem durch den Zündkreis fließenden Prüfstrom (Ip) proportionale Größe erzeugt.

5. Verwendung einer Prüfschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4 zur Überwachung des während des Zündens der Zündmittels fließenden Zündstroms, indem ein entsprechender Maximalwert des Zündstroms mit dem tatsächlich fließenden Zündstrom verglichen wird und falls der Zündstrom den Maximalwert übersteigt, das/die Schaltmittel (S. H, S. L) im Zündkreis geöffnet werden.