DE3876454T4

DE3876454T4 - Airbag-system zum schützen von kraftfahrzeuginsassen.

Info

Publication number: DE3876454T4
Application number: DE3876454T
Authority: DE
Inventors: Norbert Crispin; Edmund Jeenicke; Bernhard Mattes; Hartmut Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2008-09-15
Also published as: EP0434678A1; DE3876454T2; EP0434678B2; WO1990002674A1; DE3876454D1; EP0434678B1; JPH04500641A; US5204547A

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Airbagsystem zum Schutz von Fahrzeuginsassen, entsprechend der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art, das aus dem Dokument WO/A-88/01241 bekannt ist. Bei solchen Systemen wird gefordert, daß eine zuverlässige Aktivierung der Airbags auch in einer Situation sichergestellt ist, bei der ein Verlust der Batteriestromversorgung zu einer Zeit auftritt, wenn die Aktivierung benötigt wird, und auch im Fall des Auftretens von Überbrückungen oder Kurzschlüssen bei den Gasgeneratoren des Fahrers oder Beifahrers. Auch muß die Aktivierung der Zündmittel oder Zündpillen von Fondpassagieren sowie des Fahrzeugcrashrekorders (soweit vorhanden) sichergestellt sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Airbagsystem vorzuschlagen, in dem Zuverlässigkeit und Sicherheit wesentlich erhöht sind, insbesondere im Fall des Verlustes der Batteriestromversorgung.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß kein Risiko einer Überlastung der steuerbaren Leistungsschalter durch Strom besteht.

Zeichnung

Die Erfindung wird weiterhin lediglich beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, die in Übereinstimmung mit der Erfindung ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Airbagsystems zum Schutz von Fahrzeuginsassen darstellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Airbagschutzsystems, in dem eine Anzahl von Zündkreisen 1a, 1b, 1c parallel zwischen eine geregelte Batteriespannung UBATT und die geerdete Seite 2 der Fahüzeugbattene geschaltet sind. Jeder Zündkreis umfaßt einen entsprechenden Zünder 3a, 3b, 3c, der in Serie mit einem entsprechenden Leistungstransistor T1, T2, T3 und einem niederohmigen Widerstand R1, R2, R3 geschaltet ist. In Serie zu den drei Widerständen R1, R2, R3 ist ein mechanischer Schalter 6 bekannter Bauart geschaltet, der für Fahrzeugbeschleunigungen empfindlich ist und der nur dann schließt, wenn eine vorgebbare Verzögerung auftritt (so, wie sie, beispielsweise, bei einem Zusammenstoß auftreten würde). Demzufolge ist, in diesem Ausführungsbeispiel, der einzelne mechanische Schalter für alle drei Zündkreise gemeinsam vorgesehen. Die drei Zünder 3a, 3b, 3c sind über einen Prüfschalter 7 und Dioden D1 und D2 mit der geregelten Batteriespannung UBATT verbunden. Die Dioden D1 und D2 dienen als Schutz gegen Verpolung der Batteriespannung und der Prüfschalter ermöglicht die selektive überprüfung der Schaltung auf korrekte Funktionsweise.
Ebenfalls mit der Batteriespannung UBATT verbunden, jedoch an einem Punkt in Stromflußrichtung stromab zur Diode D1 ist ein einzelner Energiespeicherkondensator E, vorzugsweise des Typs AL-ELCO, der einen großen Kapazitätswert hat, beispielsweise 10 000 u F. Es wird angemerkt, daß dieser einzige Energiespeicherkondensator E über den plusseitig angeordheten Prüftransistor 7 gemeinsam mit allen drei Zündkreisen 1a, 1b und 1c verbunden ist.
Das Insassenschutzsystem wird aktiviert, wenn im Fall eines Unfalls, ein nicht dargestellter Sensor aktiviert wird und ein gepulstes Ausgangssignal, zum Beispiel für eine Dauer von 10 ms abgibt, um die Leistungstransistoren T1, T2 und T3 über die Treiberstufen 8 und zusätzlich über die auf Plusseite liegende Leistungsstufe 7 anzusteuern. Unter der Voraussetzung, daß die extern auf das Fahrzeug einwirkende mechanische Verzögerung ausreichend groß gewesen ist, um den Sicherungsschalter 6 zu schließen, kann Strom aus dem einzigen Energiespeicherkondensator E durch die Zünder fließen, um so die zugeordneten aber nicht dargestellten Airbags zu zünden.
Um den durch die Zünder fließenden Strom auf einen akzeptablen Wert zu begrenzen, werden die an den Widerständen R1, R2, R3 anliegenden Spannungen den negativen Eingangsanschlüssen (-) entsprechender Komparatoren 9 (nur ein einziger ist dargestellt) zugeführt, die als Zündstrombegrenzer fungieren. Die positiven Eingangsanschlüsse (+) der Komparatoren werden mit Referenzspannungen versorgt, indem ein Strom einer Konstantstromquelle 10, die mit einer stabilisierten Spannung USTAB versorgt wird, durch entsprechende Widerstände R4 geleitet wird. Sobald die Spannung an dem negativen Eingangsanschluß die Referenzspannung an dem positiven Eingangsanschluß des Komparators übersteigt (entspricht dem Vorgang, daß der Strom durch die Widerstände R1, R2, R3 einen vorgebbaren Grenzwert überschritten hat), leitet der Komparator ein Ausgangssignal an die Basisanschlüsse der Transistoren T1, T2, T3, um auf diese Weise zu bewirken, daß der Strom, der durch die Kollektor-Emitter-Phade dieser Transistoren, und damit durch die Zünder 3a, 3b, 3c fließt, auf einen akzeptablen Wert begrenzt wird.
Mit einer Begrenzung der Aktivierung der Ausgangsstufen in dieser Weise sowohl in Bezug auf Zeit und Stromstärke, kann die benötigte Energiebilanz von einem einzelnen Kondensator E bereitgestellt werden. So ist beispielsweise ein AL-ELCO von 10 000 u F, der auf eine Spannung von 16 bis 17 Volt aufgeladen ist, für eine Anwendung mit zwei Airbags ausreichend. Bei Benutzung eines einzigen "großen" Kondensators anstelle der üblichen mehreren (üblicherweise vier) "kleineren" Kondensatoren, erhält man, im Prinzip einen Kon densator (AL-ELCO) mit besseren Eigenschaften (zum Beispiel RESR, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit).
Bei einer Bauart eines in der Praxis eingesetzten Kondensators ist das Produkt C.U (ungefähr) konstant bei einer vorgegebenen Gehäusegröße. Das bedeutet, daß, je höher ein Kondensator einer spezifischen Gehäusegröße aufgeladen wird (umso relativ niedriger ist die Unterspannungsabschalt- Schwelle der Einheit), desto größer ist der zur Verfügung stehende Energiemhalt.
Energie = C/2 (U -U )
darin bedeuten
U1 = Ladespannung
U2 = Unterspannungsschwelle
C = Kapazitätswert.
Durch Vorsehen einer Strombegrenzung bei der Ausgangsstufe gibt es kein Risiko, daß der Zündtransistor T1, T2, T3 durch Strom überlastet wird, selbst wenn die Energiereserve E auf eine relativ hohe Spannung aufgeladen wird (zum Beispiel U1 = 40 Volt). Ebenso werden die Kontakte des mechanischen Schalters 6 nicht überlastet, wenn der Strom der Ausgangsstufe, wie oben beschrieben, begrenzt wird. Schalter dieser Bauart sind gewöhnlich nur für einen Strom von 10A für eine Dauer von 10 ms ausgelegt. Eine Strombegrenzung auf ungefähr 1,5A für jede Airbagausgangsstufe (und für jede Gurtstrafferausgangsstufe, soweit vorhanden) hält immer den Betrieb des Schalters 6 innerhalb der zugelassenen Betriebskennwerte (innerhalb des gesamten Bereichs der Spannungsschwankungen der Batteriespannung (beispielsweise 7V ≤ UBATT ≤ 16V).
Der Umfang zusätzlicher Hardware, der zum Aufbau dieses Systems notwendig ist, d. h. der Schaltungsaufwand für die Begrenzung des Zündstromes je Ausgangsstufe, ist relativ klein. Weiterhin werden die Gesamtgröße und die Kosten der Bauemheit nicht wesentlich erhöht, wenn nur ein einziger Reserveenergiekondensator E benutzt wird.
Obwohl die Anzahl der Zünder oder Zündpillen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sich auf drei beläuft, kann davon jede gewünschte Anzahl vorgesehen werden (zum Beispiel umfaßt ein Schutzsystem für Fahrer und Beifahrer einschließlich Gurtstraffer für Front- und Fondpassagiere 7 Zünder.

Claims

1. System zum Schutz von Fahrzeuginsassen, insbesondere ein Airbag-System, das einen Zündkreis (1) umfaßt, der zwischen einer Batterieversorgungsspannung und der Fahrzeugmasse liegt und der eine Mehrzahl von Airbag-Zündpillen (3) umfaßt, von denen jede in Serie mit einem entsprechenden steuerbaren Leistungsschalter (T1, T2, T3) verbunden ist, und mit mindestens einem verzögerungsempfindlichen mechanischen Sicherungsschalter (6), wobei den Zündkreisen ein einziger Energiespeicherkondensator (E) derart zugeordnet ist, daß er allen Zündkreisen (1a, 1b, 1c) gemeinsam zugeordnet ist, um diesen Zündkreisen Aktivierungsenergie über eine gemeinsame Leistungsstufe (7) zuzuführen, falls ein Verlust der Batterieversorgungsspannung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9) zur Begrenzung des Stroms vorgesehen sind, der durch die einzelnen steuerbaren Leistungsschalter (T1, T2, T3), und folglich durch die Zündpillen (3) aus dem Energiespeicherkondensator (E) fließt, und wobei die Mittel zur Strombegrenzung einen Widerstand (R1, R2, R3) in Serie mit jedem Leistungsschalter (T1, T2, T3) umfassen, sowie Mittel, die den Spannungsabfall über jeden der genannten Widerstände feststellen, diesen mit einer Referenzspannung vergleichen und für den Fall, daß der Spannungsabfall die genannte Referenzspannung übersteigt, die Leistungsschalter(T1, T2, T3) anzusteuern, um den Strom durch diese zu reduzieren.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Begrenzung des Stroms, der aus dem Energiespeicherkondensator (E) durch die Leistungsschalter fließt, Mittel zur Begrenzung der Zeit vorgesehen sind, während die Leistungsschalter angesteuert sind.

3. System nach Anspruch 1, durch gekennzeichnet, daß die Leistungsschalter Transistoren sind und daß der Spannungsabfall über den Widerständen und die Referenzspannung in einem oder mehreren Komparatoren verglichen werden, deren Ausgangssignale den Transistoren zugeleitet werden, um den Strom durch diese zu reduzieren.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, falls bezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, während der die Leistungsstufen aktiviert sind, dadurch begrenzt wird, daß diesen Leistungsstufen für deren Ansteuerung gepulste Signale zugeführt werden.