DE19918634A1 - Elektrische Zündschaltung für ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem, und entsprechend ausgelegtes Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem - Google Patents

Abstract

In der Steuereinrichtung (3) werden zwei unterschiedliche Schaltsignale zum Durchschalten des Safingschaltelements (22) für die zweite Zündstufe einer mehrstufig auslösbaren Insassenschutzkomponente gebildet. Die beiden Schaltsignale werden an unterschiedlichen Ausgängen (14, 16) der Steuereinrichtung (3) abgegeben und dann einer UND-Verknüpfung unterzogen. Ferner ist eine redundante Spannungsversorgung für die Zündpille (8) der zweiten Zündstufe vorhanden.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zündschaltung für ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem sowie ein entsprechend ausgelegtes Insassenschutzsystem wie z. B. ein Airbag- Schutzsystem, ein Gurtstrammersystem oder dergleichen, das mit mindestens einer zwei- oder mehrstufig zündbaren Insas­ senschutzkomponente ausgestattet ist.

Zur Vermeidung einer fehlerhaften Auslösung des Insassen­ schutzsystems ist die Zündschaltung üblicherweise zusätzlich zu dem oder den Unfallsensoren, z. B. Beschleunigungssensoren, mit einem Safingschalter versehen, der als redundanter Un­ fallsensor dient. Der Safingschalter schließt zum Beispiel erst nach Überschreiten eines vorgegebenen Beschleunigungs­ mindestwerts und erlaubt damit die Aktivierung der zugeordne­ ten Zündpille. Damit bei mehrstufig auslösbaren Insassen­ schutzkomponenten eine Safingfunktion auch für die zweite und gegebenenfalls weiteren Zündstufen bereitgestellt wird, kann jede Zündstufe mit einem eigenen mechanischen Safingschalter ausgestattet sein, was jedoch hohen Aufwand begründet. Wenn demgegenüber nur ein einziger Safingschalter für alle Zünd­ stufen dieser Insassenschutzkomponente verwendet wird, ist keine optimale Auslegung der Safingfunktion für die einzelnen Zündstufen, beispielsweise der jeweiligen Safing-Zeitfenster, während deren die Auslösung der einzelnen Zündstufen zugelas­ sen wird, möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Zündschaltung für ein Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem mit mindestens einer mehrstufig zündbaren Insassenschutzkomponen­ te zu schaffen, die eine gute Anpassung der Safingfunktionen für die Zündstufen der mehrstufig auslösbaren Insassenschutz­ komponente ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Weiterhin wird mit der Erfindung ein Kraftfahrzeug- Insassenschutzsystem gemäß dem Patentanspruch 10 geschaffen, das sich durch eine solche Zündschaltung auszeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung ist für die zweite Zündstufe ein elektroni­ sches Safingschaltelement vorhanden, dessen Schaltzustand in Abhängigkeit von zwei unterschiedlichen Eingangsgrößen (Schaltsignale) gesteuert wird. Dies ermöglicht eine gezielte Festlegung der Safingfunktion der zweiten Zündstufe. Die bei­ den Schaltsignale werden vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des mechanischen Safingschalters und unter Be­ rücksichtigung der Zündauslöseentscheidung der Steuereinrich­ tung für die zweite Zündstufe gebildet. Hierdurch läßt sich nicht nur erhöhte Redundanz unter entsprechender Verbesserung der Sicherheit gegenüber fehlerhaften Auslösungen erzielen, sondern auch die Safingfunktion feinfühlig an das aktuelle Unfallgeschehen anpassen.

Das Safingschaltelement kann zum Beispiel durch zwei mitein­ ander verbundene, z. B. in Reihe geschaltete Leistungsschalt­ elemente gebildet sein, deren Steuereingänge getrennt mit jeweils unterschiedlich gebildeten Steuersignalen beauf­ schlagt werden und die den Zündpillen-Zündstrom nur bei Akti­ vierung beider Schaltelemente freigeben. Alternativ ist es auch möglich, nur ein einziges, als Leistungschalter ausge­ bildetes Safingschaltelement im Zündpillen-Zündstrom vorzuse­ hen und dessen Steuersignal in Abhängigkeit von zwei bei­ spielsweise UND-verknüpften Steuersignalen festzulegen.

Das eine Schaltsignal kann durch ein Zeitglied, insbesondere eine Halteschaltung gebildet sein, die bei geschlossenem me­ chanischem Safingschalter das eine Schaltsignal erzeugt, dies jedoch für ein gewisses Zeitintervall auch nach Öffnen des Safingschalters noch beibehält. Das andere Schaltsignal kann ebenfalls durch ein Zeitglied wie etwa eine Halteschaltung gebildet sein, die durch das von der Steuereinrichtung zur Zündung der zweiten Zündstufe erzeugte Zündsignal gesteuert wird und so ausgelegt ist, daß sie das zweite Schaltsignal auch nach Beendigung des Zündsignals noch für ein bestimmtes Zeitsignal generiert. Damit ist eine ausreichend lange Akti­ vierung des Safingschaltelements selbst nach Öffnen des me­ chanischen Safingschalters oder nach Beendigung des Zündsi­ gnals für die zweite Stufe sichergestellt. Wenn demgegenüber jedoch zwischen dem Wieder-Öffnen des mechanischen Safing­ schalters und der Zündentscheidung zum Zünden der zweiten Zündstufe ein zu großes Zeitintervall liegen sollte, werden die beiden Schaltsignale nicht überlappend erzeugt, so daß das Safingschaltelement nicht aktiviert wird und folglich gu­ te Safingfunktion im Sinne des Unterdrückens einer nicht sinnvollen Auslösung gewährleistet.

Vorzugsweise sind die Halteschaltungen als Bestandteil der Steuereinrichtung ausgebildet, die den Auslösealgorithmus für die zweite Zündstufe und auch die Zündroutine selbst enthält.

Die beiden Schaltsignale werden an getrennten Ausgängen der vorzugsweise in Form eines Mikrokontrollers oder Mikroprozes­ sors ausgelegten Steuereinrichtung abgegeben und dann extern zur Erzielung der Safingfunktion miteinander verknüpft. Hier­ durch wird die Sicherheit gegenüber Fehlauslösungen im Ver­ gleich mit einem Fall, bei dem nur ein einziger Ausgang zur Erzeugung eines einzigen Schaltsignals für die Durchschaltung des Safingschaltelements erzeugt würde, noch weiter erhöht. Die Wahrscheinlichkeit ist nämlich sehr gering, daß die Steu­ ereinrichtung bei Fehlfunktionen erstens an beiden Schalt­ signalausgängen solche Signale erzeugt, daß das Safingschal­ telement aktiviert wird, und zweitens zeitgleich noch Zündsi­ gnale zur tatsächlichen Zündung der Zündpille generiert.

Zur Erhöhung der Zündwahrscheinlichkeit bei benötigter Zün­ dung der zweiten Zündstufe ist vorzugsweise deren Stromver­ sorgung redundant ausgelegt, nämlich einerseits über die das Safingschaltelement enthaltende Versorgungsstrecke und ande­ rerseits über eine direkt vom mechanischen Safingschalter, vorzugsweise über eine Gleichrichterdiode, bereitgestellte Stromversorgung. Diese letztere Stromversorgung stellt damit gewissermaßen einen Bypass für das Safingschaltelement dar, die aber nur während des Schließzustands des mechanischen Sa­ fingschalters aktiviert ist und damit mindestens während die­ ser kritischen Phase eine redundante Stromversorgung für die zweite Zündstufe bei Bedarf bereitstellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der einzigen Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Das in der Zeichnung in Form eines Blockschaltbilds darge­ stellte Ausführungsbeispiel der Zündschaltung umfaßt einen Safingschalter 1, der als mechanischer, beispielsweise bei Überschreiten eines bestimmten Beschleunigungswerts schlie­ ßender Schalter ausgebildet ist und in den Spannungsversor­ gungspfad einer ersten Zündstufe 2 eingefügt ist, die die Zündung der ersten Stufe der zweistufig auslösbaren Insassen­ schutzkomponente, beispielsweise eines zweistufig auslösbaren Airbags, in an sich bekannter Weise steuert. Der Safingschal­ ter 1 ist vorzugsweise redundant mit zwei internen parallel geschalteten Schaltstrecken in der dargestellten Weise ausge­ bildet und eingangsseitig an die Bordspannung V_C oder eine sonstige Versorgungsspannung angeschlossen. Die Zündstufe 2 enthält in an sich bekannter Weise ein mit der Zündpille ver­ bundenes Schaltelement, bei dessen Aktivierung die Zündpille bestromt wird und zündet.

Zur Steuerung der zweiten Zündstufe ist eine Steuereinrich­ tung vorgesehen, die hier als Mikrokontroller 3 ausgebildet ist und eingangsseitig mit einem Unfallsensor 4, z. B. dem zentralen Beschleunigungssensor oder einem ausgelagerten Kol­ lisionssensor, verbunden ist, dessen Sensorsignal die Stärke und den Verlauf des Unfallgeschehen signalisiert. Das Aus­ gangssignal des Unfallsensors 4 kann gegebenenfalls auch von der Steuereinrichtung der ersten Zündstufe 2 zum Treffen der dortigen Auslöseentscheidung ausgewertet werden. Die Steuer­ einrichtung 3 enthält einen Berechnungsabschnitt 5, der das Ausgangssignal des Unfallsensors 4 gemäß einem für die Zünd­ stufe 2 ausgelegten Auslösealgorithmus auswertet. Wenn die im Berechnungsabschnitt 5 ausgeführte Berechnung die Notwendig­ keit der Auslösung der zweiten Zündstufe angibt, wird über eine Verbindungsleitung 6 ein Auslösebefehl an einen Zündrou­ tinenabschnitt 7 abgegeben, der daraufhin über zwei Ausgänge der Steuereinrichtung 3 Steuersignale zur Durchschaltung von zwei Zündtransistoren 9, 9' erzeugt, die mit der Zündpille 8 der zweiten Zündstufe so in Reihe geschaltet sind, daß die Zündpille 8 zwischen den Zündtransistoren 9, 9' liegt.

Eine Überwachungseinrichtung 10 überwacht den Schaltzustand des Safingschalters 1 und gibt während dessen Einschaltdauer ein beispielsweise hohen Pegel von 5 Volt aufweisendes Melde­ signal an einen Eingang 11 der Steuereinrichtung 3 ab. Die Überwachungseinrichtung 10 kann beispielsweise eingangsseitig an den Ausgang des Safingschalters 1 angeschlossen sein und das dort jeweils vorhandene, bei geschlossenem Safingschalter 1 hohe Potential an den Eingang 11, gegebenenfalls nach Span­ nungsbegrenzung auf 5 V in Anpassung an den von der Steuer­ einrichtung 3 verkraftbaren Potentialbereich, anlegen. Die Steuereinrichtung 3 enthält ein erstes Zeitglied 12, das bei­ spielsweise als Halteschaltung ausgebildet ist und dessen Ausgangssignal dem Verlauf seines Eingangssignals folgt, wo­ bei aber die abfallende Flanke um ein bestimmtes, durch die Halteschaltung vorgegebenes Zeitintervall von z. B. 100 ms verzögert ist, so daß das Ausgangssignal für diese Zeitdauer länger ansteht als das Eingangssignal. Damit ist gewährlei­ stet, daß das Ausgangssignal des Zeitglieds 12 auch dann noch kurzzeitig ansteht, wenn der mechanische Safingschalter 1 schon wieder geöffnet hat. Die Steuereinrichtung 3 ist mit einem zweiten Zeitglied 13, vorzugsweise ebenfalls in Form einer Halteschaltung ausgebildet, die auf das auf der Leitung 6 übertragene Zündsignal anspricht und während dessen Zeit­ dauer und eines zusätzlichen, sich hieran anschließenden und durch die Haltedauer der Halteschaltung bestimmten Zeitinter­ valls ein Ausgangssignal hohen Pegels erzeugt. Die Haltedauer des Zeitglieds 13 ist z. B. auf 50 ms eingestellt, so daß das Ausgangssignal des Zeitglieds 13 noch 50 ms länger ansteht als das Zündsignal.

Das Ausgangssignal des Zeitglieds 12 wird einerseits an einen Ausgang 14 der Steuereinrichtung 3 und andererseits an einen Eingang eines UND-Glieds 15 angelegt, an dessen anderem Ein­ gang das Ausgangssignal des Zeitglieds 13 anliegt. Der Aus­ gang des UND-Glieds 15 ist an einen Ausgang 16 der Steuerein­ richtung 3 angelegt. Mit den beiden Ausgängen 14 und 16 ist eine Verknüpfungsschaltung, hier in Form einer transistori­ sierten UND-Schaltung 17 mit zwei, unter Zwischenschaltung eines Lastwiderstands 19 in Reihe zwischen Spannungsversor­ gungsanschlüsse geschalteten Transistoren 18 und 21 verbun­ den. Der Verbindungspunkt zwischen dem Lastwiderstand 19 und dem Transistor 21 bildet den Ausgang 20 des UND-Glieds 17, der an den Steueranschluß eines elektronischen Safingschalte­ lements 22 in Form eines Schalttransistors (Safing- Transistors) angeschlossen ist. Das Safingschaltelement 22 ist zwischen einen die Zündenergie zum Zünden der Zündpille 8 bereitstellenden Energiespeicher 23 und den Zündtransistor 9 geschaltet, so daß eine Bestromung der Zündpille 8 nur bei geschlossenem Safingschaltelement 22 (und geschlossenen Zündtransistoren 9, 9') möglich ist. Das Safingschaltelement 22 ist nur dann durchgeschaltet, wenn an beiden Ausgängen 14 und 16 Schaltsignale hohen Pegels abgegeben werden, durch die der Transistor 18 durchgeschaltet und der Transistor 21 ge­ sperrt wird. Dies ist nur dann der Fall, wenn sowohl die Hal­ teschaltung 12 als auch die Halteschaltung 13 jeweils positi­ ve Ausgangssignale erzeugen, durch die angezeigt wird, daß die jeweiligen Eingangssignale noch aktuell vorhanden sind oder zumindest vor weniger als der Haltezeitdauer abgeklungen sind. Dies erlaubt eine Durchschaltung des Safingschaltele­ ments 22 für ein gewisses Zeitintervall auch nach bereits ab­ geklungenem Eingangssignal, jedoch nur für ein vorgegebenes Zeitintervall.

Durch das UND-Glied 15, das in Abhängigkeit vom Ausgangs­ signal der Halteschaltung 12 gesteuert wird, wird eine zu­ sätzliche Redundanz erreicht, da nach Ablauf der Haltedauer des Zeitglieds 12, d. h. nach mehr als 100 ms nach erneutem Öffnen des mechanischen Safingschalters 1, an keinem Ausgang 14 und 16 mehr ein Ausgangssignal erzeugt wird, selbst wenn eine (verspätete) Zündentscheidung von dem Berechnungsab­ schnitt 5 erzeugt werden sollte. Das UND-Glied 15 kann gege­ benenfalls aber auch entfallen, so daß dann der Ausgang des Zeitglieds 13 direkt mit dem Ausgang 16 verbunden ist. Wei­ terhin wird durch die kürzere Zeitdauer, auf die das Zeit­ glied 13 im Vergleich zu dem Zeitglied 12 eingestellt ist, gewährleistet, daß die Safingfunktion nur während eines be­ grenzten Zeitabschnitts nach Abklingen des Zündsignals frei­ gebbar, d. h. das Safingschaltelement 22 durchschaltbar ist.

Bei der Zündschaltung ist das Safingschaltelement 22 somit redundant zum Safingschalter 1 ausgebildet und wird selektiv durch die beiden, an den Ausgängen 14 und 16 abgegebenen Schaltsignalen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Schalt­ kriterien (Schließzustand des mechanischen Safingschalters 1; Erzeugung des Zündsignals für die Zündstufe 2) gesteuert. Durch die Notwendigkeit, daß zwei Anschlüsse des Mikrokon­ trollers (Steuereinrichtung) 3 zur Durchschaltung des Safing­ schaltelements aktiviert werden müssen, ergibt sich höhere Sicherheit gegenüber einer fehlerhaften Einschaltung des Sa­ fingschaltelements. Hardware und Software sind gewissermaßen doppelt, d. h. redundant ausgeführt, so daß sich erhöhte Si­ cherheit ergibt.

Zur Erhöhung der Redundanz und damit der Funktionszuverläs­ sigkeit ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung weiterhin eine zusätzliche Spannungsversorgung für die die Zündpille 8 enthaltende Zündstrecke vorgesehen. Hierzu ist der Ausgang des Safingschalters 1 über eine Leitung 24 mit einem Verbin­ dungspunkt 26 zwischen dem Safingschaltelement 22 und dem Zündtransistor 9 verbunden, so daß bei geschlossenem mechani­ schen Safingschalter 1 eine Versorgungsspannung an den Ver­ bindungspunkt 26 angelegt ist, die bei Durchschaltung der Zündtransistoren 9 und 9' zum Zünden der Zündpille 8 ausrei­ chend ist. In die Verbindungsleitung 24 ist eine Diode 25 eingeschaltet, die einen Stromfluß in Gegenrichtung, bei­ spielsweise vom Safingschaltelement 22 zu der ersten Zündstu­ fe 2, verhindert. Die Verbindungsleitung 24 kann alternativ statt mit dem Ausgang des Safingschalters 1 auch intern mit der ersten Zündstufe 2 verbunden sein, beispielsweise mit ei­ nem Verbindungspunkt, der während der Zündung der Zündpille der ersten Zündstufe und gegebenenfalls für ein gewisses Zei­ tintervall im Anschluß hieran an Spannung liegt. Die Span­ nungsspeisung des Verbindungspunkts 26 über die Verbindungs­ leitung 24 wird in diesem Fall dann vorteilhafterweise erst frühestens mit dem Beginn der Zündung der ersten Zündstufe, und nicht schon mit dem Schließen des mechanischen Safing­ schalters 1, begonnen. Diese zusätzliche Spannungsversorgung kann auch unabhängig von der vorstehend erläuterten Ausge­ staltung des Safingschaltelements und dessen Ansteuerung rea­ lisiert sein.

Claims (10)

1. Elektrische Zündschaltung für ein Kraftfahrzeug- Insassenschutzsystem, mit mindestens zwei Zündstufen (2, 8, 9, 9') zur Auslösung einer zumindest zweistufig zündbaren In­ sassenschutzkomponente, wobei jede Zündstufe (2, 8, 9, 9') mindestens eine Zündpille (8) und ein mit dieser in Reihe ge­ schaltetes und durch eine Steuereinrichtung (3) steuerbares Schaltelement (9, 9') aufweist, und mit einem Safingschalter (1), der auf einen physikalischen Parameter anspricht und bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts eine Stromspei­ sung mindestens einer der Zündstufen freigibt, ansonsten aber sperrt, wobei die zur Zündung der zweiten Stufe der Insassen­ schutzkomponente vorgesehene zweite Zündstufe (8, 9, 9') mit einem elektronischen Safingschaltelement (22) verbunden ist, und wobei die Steuereinrichtung (3) so ausgelegt ist, daß sie zur Steuerung des Schaltzustands des Safingschaltelements (22) zwei unterschiedliche Schaltsignale in Abhängigkeit von unterschiedlichen Kriterien, insbesondere abhängig vom Zu­ stand des Safingschalters (1) und einer für die zweite Zünd­ stufe getroffenen Zündentscheidung der Steuereinrichtung (3) erzeugt.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein logisches Verknüpfungsglied (17), das die beiden Schalt­ signale zur Bildung eines Steuersignals für das Safingschalt­ element (22) verknüpft.

3. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die logische Verknüpfungsschaltung (17) als UND- Glied ausgebildet ist.

4. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (3) als Mikrokontroller oder Mikroprozessor ausgebildet ist und die beiden Schaltsignale an unterschiedlichen Ausgängen (14, 16) desselben abgegeben werden.

5. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch ein Zeitglied (12), vorzugsweise in Form einer Halteschaltung, dessen Eingang mit einer den Schaltzustand des Safingschalters (1) erfassenden Überwa­ chungseinrichtung (10) verbunden ist und dessen Ausgangs­ signal das erste Schaltsignal bildet.

6. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch ein zweites Zeitglied (13), vor­ zugsweise in Form einer Halteschaltung, dessen Eingang ein von der Steuereinrichtung (3) zum Auslösen der zweiten Zünd­ stufe erzeugtes Zündsignal zugeführt wird, und dessen Aus­ gangssignal, gegebenenfalls nach Verknüpfung mit dem ersten Schaltsignal, das zweite Schaltsignal bildet.

7. Zündschaltung, insbesondere nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der über das Safingschaltelement (22) bereitgestellten Span­ nungsversorgung der zweiten Zündstufe (8, 9, 9') eine zweite Spannungsversorgung vorgesehen ist.

8. Zündschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Spannungsversorgung eine mit dem Ausgang des Safingschalters (1) oder mit der ersten Zündstufe (2) verbundene Verbindungsleitung (24) umfaßt, die an den Eingang eines Zündtransistors (9) der zweiten Zündstufe (8, 9, 9') angeschlossen ist.

9. Zündschaltung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine in die Verbindungsleitung (24) eingefügte Diode (25).

10. Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystem mit mindestens einer bei einem Kraftfahrzeugunfall auszulösenden, mehrstufig auslösbaren Insassenschutzkomponente, insbesondere einem Air­ bag oder einem Gurtstrammer, und einer Zündschaltung zur Aus­ lösung der Insassenschutzkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aus­ gebildet ist.