DE4432301B4 - Electronic control unit for restraint systems - Google Patents

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DE4432301B4 DE19944432301 DE4432301A DE4432301B4 DE 4432301 B4 DE4432301 B4 DE 4432301B4 DE 19944432301 DE19944432301 DE 19944432301 DE 4432301 A DE4432301 A DE 4432301A DE 4432301 B4 DE4432301 B4 DE 4432301B4
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Abstract

Elektronisches Steuergerät für Rückhaltesysteme von Fahrzeuginsassen, mit einem Mikrorechner und mit einer von dem Mikrorechner ansteuerbaren Endstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (1b) über mindestens je einen Widerstand (R2, R4) mit den Polen einer Spannungsquelle (VCC) verbunden ist, daß der positive Anschluß (ZK+) der Endstufe (1b) mit dem Mikrorechner (2) verbunden ist, daß für jede Anschlußleitung (ZK+, ZK–) des Zündelementes (1b, RP, CP) ein Schaltelement (S2, S3) vorgesehen ist, über das die jeweilige Anschlußleitung (ZK+, ZK–) mit dem Masseanschluß verbindbar ist, dass das Zündelement einen Widerstand (Rp) und einen Kondensator (Cp) aufweist und dass das Steuergerät derart konfiguriert ist, dass das Steuergerät zur Funktionskontrolle eine Kurzschlusserkennung, eine Messung des Widerstands (Rp) und des Kondensators (Cp) sowie eine Korrektur des Widerstandswerts (Rp) in Abhängigkeit von der gemessenen Kapazität durchführt.Electronic control device for restraint systems of vehicle occupants, comprising a microcomputer and an activatable by the microcomputer output stage, characterized in that the output stage (1b) via at least one resistor (R2, R4) to the poles of a voltage source (VCC) is connected the positive terminal (ZK +) of the output stage (1b) is connected to the microcomputer (2), that a switching element (S2, S3) is provided for each connecting line (ZK +, ZK-) of the ignition element (1b, RP, CP) that the respective connecting line (ZK +, ZK-) is connectable to the ground terminal, that the ignition element has a resistor (R p ) and a capacitor (C p ) and that the control unit is configured such that the control unit for function control a short circuit detection, a Measuring the resistance (R p ) and the capacitor (C p ) and performs a correction of the resistance value (R p ) in dependence on the measured capacitance.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektronischen Steuergerät für Rückhaltesysteme von Fahrzeuginsassen, mit einem Mikrorechner und mit einer von dem Mikrorechner ansteuerbaren Endstufe. Ein derartiges Steuergerät zur Ansteuerung einer Endstufe mit Wechselspannung ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden US-PS 5 146 104 bekannt.The invention is based on an electronic control unit for restraint systems of vehicle occupants, with a microcomputer and with an activatable by the microcomputer power amplifier. Such a control device for controlling an output stage with AC voltage is derived from the date of the applicant U.S. Patent 5,146,104 known.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das elektronische Steuergerät mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ermöglicht auf einfache Weise eine zuverlässige Überwachung des aus Steuergerät und Endstufe bestehenden Systems, die für eine kontinuierliche Funktionskontrolle einer derartigen sicherheitsrelevanten Einrichtung unabdingbar ist. Besonders vorteilhaft ist, daß dabei die in der einen Zündkreis bildenden Endstufe enthaltenen Widerstände in der Größenordnung von 0 bis etwa 10 Ohm mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit von ca. ± 160 Milliohm erfaßbar sind. Weiterhin kann die Kapazität des Zündkreiskondensators ebenfalls mit großer Genauigkeit gemessen werden, wobei beide Messungen weitgehend unabhängig von parasitären Induktivitäten der Zündleitungen sind, die die Endstufe mit dem Steuergerät selbst verbinden. Weiterhin können alle in der Praxis möglichen Kurzschlußarten an den Zündleitungen und an dem Zündelement der Endstufe, sowohl nach Batteriespannung als auch nach Masse sicher erkannt werden, ohne daß dabei die Gefahr einer Fehlauslösung durch den Meßvorgang selbst besteht. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät die Erkennung von Nebenschlüssen zwischen den Zündleitungen selbst oder parallel zu dem Zündkreiskondensator.The electronic control unit with the features of the main claim allows a simple way reliable monitoring from the control unit and power amplifier existing system responsible for continuous function control Such a safety-relevant device is essential. It is particularly advantageous that in the process in the one ignition circuit forming power amplifier contained resistors in the order from 0 to about 10 ohms with a comparatively high accuracy of about ± 160 Milliohm detectable are. Furthermore, the capacity of the ignition circuit capacitor also with big ones Accuracy can be measured, with both measurements largely independent of parasitic Inductors of ignition are that connect the power amplifier to the controller itself. Farther can all possible in practice Short styles on the ignition wires and on the ignition element the power amp, both battery voltage and ground safely be recognized without doing so the risk of a false trip through the measuring process itself exists. Furthermore allows the inventive electronic control unit the detection of shunts between the ignition wires itself or in parallel with the ignition circuit capacitor.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein Blockschaltbild des elektronischen Steuergerätes und 2 bis 7 Signalverläufe, die bei der Zündkreisüberwachung auftreten. Dabei zeigen im einzelnen 2 die Signalverläufe bei der Kurzschlußmessung zwischen der +-Leitung der Endstufe gegen die Spannungsquelle oder Masse, 3 Signalverläufe bei der Widerstandsmessung, 4 Signalverläufe bei der Messung der Zündkreiskapazität, 5 Signalverläufe ohne Kurzschluß an der Masseleitung der Endstufe und 7 Signalverläufe bei Kurzschluß der Masseleitung der Endstufe.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it 1 a block diagram of the electronic control unit and 2 to 7 Waveforms that occur during the ignition circuit monitoring. Show in detail 2 the signal curves in the short circuit measurement between the + line of the power amplifier against the voltage source or ground, 3 Signal curves during the resistance measurement, 4 Signal curves in the measurement of the ignition circuit capacity, 5 Waveforms without short circuit at the ground line of the power amplifier and 7 Signal curves with short circuit of the ground line of the power amplifier.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild des elektronischen Steuergeräts 1. Das elektronische Steuergerät 1 umfaßt eine Steuerstufe 1a und eine Endstufe 1b. Die Endstufe 1b besteht aus der Serienschaltung eines Zündelements RP und einer Kapazität CP. Das Zündelement RP ist mittels Stromfluß aufheizbar und steht in Wirkverbindung mit einem Sicherungsmittel 10 für Fahrzeuginsassen, wie Airbag, Gurtstraffer oder dergleichen, die eine von dem aufgeheizten Zündelement RP aktivierbare und dabei Treibgase freisetzende Treibladung enthalten. Das Zündelement RP wird dazu von der Steuerstufe 1a des Steuergerätes 1 angesteuert. Dazu ist die das Zündelement RP umfassende Endstufe 1b über zwei Leitungen ZK+ und ZK– mit der Steuerstufe 1a des Steuergerätes 1 verbunden. In der Leitung ZK+ ist zwischen dem Zündelement RP und der Steuerstufe 1a zweckmäßig noch eine Induktivität LP angeordnet, die Störimpulse unterdrückt. Die Steuerstufe 1a umfaßt einen Mikrorechner 2, der mit einem beschleunigungsempfindlichen Sensor S verbunden ist. Der beschleunigungsempfindliche Sensor S liefert ein beschleunigungsabhängiges Ausgangssignal, das von dem Mikrorechner 2 ausgewertet wird. Überschreitet die von dem Sensor S erfaßte Fahrzeugbeschleunigung einen vorgegebenen Grenzwert, der auf eine Unfallsituation und damit auf eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen hinweist, dann steuert die Steuerstufe 1a die das Zündelement RP umfassende Endstufe 1b an und löst damit die die Fahrzeuginsassen schützenden Sicherungsmittel 10 aus. Die Steuerstufe 1a des Steuergerätes 1 umfaßt weiter eine Reserveenergiequelle C1, vorzugsweise einen Kondensator großer Kapazität, der mit einer vergleichsweise hohen Spannung, z. B. 45 V, verbindbar und dadurch aufladbar ist. Zu diesem Zweck ist ein erstes Schaltelement S1 vorgesehen, dessen erster Schaltanschluß mit dem positiven Pol des Kondensators C1 und dessen zweiter Schaltanschluß mit dem ersten Anschluß eines Widerstands R3 verbunden ist, dessen anderer Anschluß an die Kathode einer ersten Diode D1 geführt ist, deren Anode mit Masse verbunden ist. Das Schaltelement S1 ist von dem Mikrorechner 2 steuerbar. Die Steuerstufe 1a umfaßt zwei weitere Schaltelemente S2, S3, deren erster Schaltanschluß jeweils mit Masse verbunden ist. Der zweite Schaltanschluß des Schaltelements S2 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und der Kathode der Diode D1 verbunden. Der zweite Schaltanschluß des Schaltelements S3 ist mit der Kathode einer weiteren Diode D2 verbunden, deren Anodenanschluß mit Masse verbunden ist. Von dem Verbindungspunkt des zweiten Schaltanschlusses des Schaltelements S3 und der Kathode der Diode D2 führt ein Widerstand R4 nach Masse. Der masseferne Anschluß des Widerstands R4 ist mit der ersten Anschlußleitung ZK– der Endstufe 1b verbunden. Die zweite Anschlußleitung ZK+ der Endstufe 1b ist einerseits mit dem massefernen Anschluß des Widerstandes R3 und andererseits über einen Widerstand R1 mit dem Mikrorechner 2, genauer gesagt mit einem Analogeingang des in dem Mikrorechner 2 vorhandenen Analog/Digital-Wandlers verbunden. Ebenfalls mit der zweiten Anschlußleitung ZK+ der Endstufe 1b verbunden ist ein weiterer Widerstand R2, dessen anderer Anschluß an die Betriebsspannung VCC geführt ist. 1 shows a schematic representation of a block diagram of the electronic control unit 1 , The electronic control unit 1 includes a control stage 1a and a power amp 1b , The final stage 1b consists of the series connection of an ignition element RP and a capacitor CP. The ignition element RP is heatable by means of current flow and is in operative connection with a securing means 10 for vehicle occupants, such as airbags, belt tensioners or the like, which contain a propellant charge which can be activated by the heated ignition element RP and thereby releases propellant gases. The ignition element RP is to the control stage 1a of the control unit 1 driven. For this purpose, the ignition element RP comprehensive power amplifier 1b via two lines ZK + and ZK- with the control stage 1a of the control unit 1 connected. In the line ZK + is between the ignition element RP and the control stage 1a expedient still arranged an inductance LP, which suppresses glitches. The tax level 1a includes a microcomputer 2 which is connected to an acceleration-sensitive sensor S. The acceleration sensitive sensor S provides an acceleration dependent output signal from the microcomputer 2 is evaluated. Exceeds the detected by the sensor S vehicle acceleration exceeds a predetermined limit, indicating an accident situation and thus a threat to the vehicle occupants, then controls the control stage 1a the ignition element RP comprehensive power amplifier 1b and thus solves the vehicle occupants protective securing means 10 out. The tax level 1a of the control unit 1 further comprises a backup power source C1, preferably a large capacity capacitor, which is connected to a comparatively high voltage, e.g. B. 45 V, connectable and thereby rechargeable. For this purpose, a first switching element S1 is provided, whose first switching terminal is connected to the positive pole of the capacitor C1 and whose second switching terminal is connected to the first terminal of a resistor R3 whose other terminal is connected to the cathode of a first diode D1 whose anode Mass is connected. The switching element S1 is from the microcomputer 2 controllable. The tax level 1a comprises two further switching elements S2, S3, whose first switching terminal is connected to ground. The second switching terminal of the switching element S2 is connected to the connection point between the resistor R3 and the cathode of the diode D1. The second switching terminal of the switching element S3 is connected to the cathode of another diode D2 whose anode terminal is connected to ground. From the connection point of the second switching terminal of the switching element S3 and the cathode of the diode D2, a resistor R4 leads to ground. The masseferne connection of the cons R4 is connected to the first connection line ZK- the power amplifier 1b connected. The second connection line ZK + the power amplifier 1b on the one hand with the ground remote terminal of the resistor R3 and on the other hand via a resistor R1 to the microcomputer 2 More specifically, with an analog input of the microcomputer 2 existing analog / digital converter connected. Also with the second connection line ZK + the power amplifier 1b connected is another resistor R2 whose other terminal is connected to the operating voltage VCC.

Der Ablauf der diversen Meßvorgänge zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des elektronischen Steuergerätes wird im folgenden unter Bezugnahme auf 2 bis 7 der Zeichnung näher erläutert. Das in 1 dargestellte Schaltelement S1 hat für die Meßvorgänge selbst keine Bedeutung; es wird nur für die Ansteuerung der Endstufe 1b von dem Mikrorechner 2 angesteuert und in seine Schaltlage überführt, in der es die Reserveenergiequelle C1 mit der Endstufe 1b verbindet. Die Überwachung der Endstufe 1b wird ausschließlich mit den Schaltelementen S2 und S3 durchgeführt. Das Schaltelement S1 wird regelmäßig in einem Prüfvorgang, vorzugsweise beim Starten des Fahrzeugs, getestet.The sequence of the various measuring operations for checking the operability of the electronic control unit will be described below with reference to 2 to 7 explained in detail the drawing. This in 1 illustrated switching element S1 has no meaning for the measuring operations; It is only used to control the power amplifier 1b from the microcomputer 2 controlled and transferred to its switching position, in which it is the reserve energy source C1 to the power amplifier 1b combines. The monitoring of the power amplifier 1b is performed exclusively with the switching elements S2 and S3. The switching element S1 is regularly tested in a test procedure, preferably when starting the vehicle.

Bei der Überwachung der Endstufe 1b können insgesamt vier unterschiedliche Messungen durchgeführt werden, deren Reihenfolge aufgrund sicherheitstechnischer, wie auch physikalischer Überlegungen zweckentsprechend festgelegt wird.When monitoring the power amplifier 1b a total of four different measurements can be performed, the order is determined appropriately due to safety as well as physical considerations.

Alle Messungen werden, wie aus der Übersichtsdarstellung in 2 hervorgeht, durch Betätigung der Schaltelemente S2, S3 eingeleitet. Die Messungen selbst fußen auf der Bestimmung von Spannungswerten an der ZK+-Leitung durch den Mikrorechner 2, dem die Meßwerte über einen einzigen ADC-Eingang 20 zugeführt werden. Im einzelnen sind folgende Messungen durchführbar.

  • 1. Kurzschlußerkennung zwischen der Leitung ZK+ und der Versorgungsspannung VCC oder Masse durch Messung der Spannung an der Leitung ZK+. Weiterhin sind hierdurch auch Nebenschlüsse zwischen den Leitungen ZK+, ZK– oder parallel zu dem in der Endstufe 1b in Serie zu dem Zündelement RP angeordneten Kondensator CP erkennbar. Es wurde angenommen, daß die Schaltelemente S2 und S3 seit der letzten Messung lange geöffnet gewesen sind. Der in der Endstufe 1b in Serie zu dem Zündelement RP geschaltete Kondensator CP konnte sich dadurch über die Widerstände R2 und R4 auf den Spannungspegel VCC aufladen. Da die Messung zyklisch in einem festen Meßraster erfolgt, ist immer sichergestellt, daß der Kondensator CP vollständig geladen ist. Die Spannung an der ZK+-Leitung liegt über den Widerstand R1 an dem Eingangsanschluß 20 des ADC des Mikrorechners 2 an. Nun können folgende drei Fälle auftreten: 1.1 Die Spannung an der ZK+-Leitung beträgt im wesentlichen 5 Volt (Potential von VCC). Daraus folgt, daß die Endstufe 1b betriebsfähig ist und daß kein Kurzschluß vorliegt. 1.2 Die Spannung an der ZK+-Leitung liegt unter dem Potential von VCC. Daraus kann auf einen Kurzschluß der ZK+-Leitung nach Masse oder auf einen Nebenschluß zwischen den Leitungen ZK+, ZK– bzw. parallel zu dem Kondensator CP geschlossen werden. 1.3 Die Spannung an der Leitung ZK+ liegt oberhalb des Potentials von VCC. Daraus kann auf einen Kurzschluß der ZK+-Leitung zum positiven Pol der Fahrzeugspannung geschlossen werden. Auch die sehr gefährlichen Kurzschlüsse zwischen dem Zündelement RP und dem Kondensator CP nach dem positiven Pol der Fahrzeugspannung bzw. zu dem Masseanschluß werden bei dieser Messung sicher erkannt, das auch hier über den Widerstand des Zündelements RP das Potential der ZK+-Leitung entsprechend den vorstehend erwähnten drei Fällen verändert wird. Sollten die vorgenannten Fehler auftreten, dann kann durch Unterbinden aller weiteren Meßvorgänge mit Sicherheit verhindert werden, daß gefährlich hohe Ströme durch das Zündelement RP fließen.
  • 2. Messung des ohmschen Widerstandes in der Endstufe 1b. Bei dieser Messung wird der gesamte, in der Endstufe 1b vorhandene ohmsche Widerstand bestimmt. Dieser setzt sich im wesentlichen aus dem Widerstand des Zündelements RP, den Widerständen der Leitungen ZK+ und ZK– und der notwendigen Steckverbindungen zusammen. Es werde angenommen, daß der Kondensator CP, wie anhand der Abbildung in 3 verdeutlicht ist, auf eine Spannung von ungefähr 5 Volt (entspricht dem Potential VCC) aufgeladen ist. Für die Einleitung der Messung des ohmschen Widerstandes in der Endstufe 1b wird zunächst das Schaltelement S3 betätigt und für eine Zeit t5 geschlossen. Nach einer Wartezeit tv1 wird auch das Schaltelement S2 betätigt und für eine Zeit t1 geschlossen und danach wieder geöffnet. Während dieser Zeit t1 wird der Kondensator CP über das Zündelement RP die Induktivität LP und den Widerstand R3 teilweise entladen. Infolge unterschiedlicher Leitungslängen und unterschiedlicher Steckverbindungen kann der Wert der Induktivität in der Praxis zwischen etwa 2 Mikrohenry und 12 Mikrohenry schwanken. Der Widerstand R3 und das Zeitintervall t1 werden in der Praxis zweckmäßig so dimensioniert, daß die Widerstandsmessung nahezu unabhängig von der Größe der Induktivität LP ist. Bei dieser Messung ist darauf zu achten, daß das Zündelement RP durch Stromfluß weder aktiviert noch dauernd vorgeschädigt wird. Die in dem auf das Potential VCC aufgeladenen Kondensator CP gespeicherte Energie liegt in der Größenordnung von etwa 6 Mikrojoule. Da die sogenannte "allfire"-Zündenergie von in der Praxis verwendeten Zündelementen RP jedoch in der Größenordnung von ca. 3,7 Millijoule liegt, wird das Zündelement bei der Messung nur mit einem mehr als 600-fach geringeren Energiewert belastet. Unter "allfire"-Zündenergie versteht man denjenigen Energiewert, der notwendig ist, um das Zündelement RP mit Sicherheit zu zünden. Auch eine Vorschädigung des Zündelements RP kann nicht auftreten, da der Entladestrom des in der Endstufe vorgesehenen Kondensators CP durch den Widerstand R3 auf sehr niedrige Werte begrenzt und zudem die Entladezeit t1 äußerst kurz gewählt wird. Dadurch werden in dem Zündelement RP niemals kritische Stromdichten, die zu einer Vorschädigung führen könnten, erreicht. Nach einer kurzen Einschwingzeit stellt sich an der RC-Kombination der Endstufe 1b eine stabile Spannung ein, die nun über den Widerstand R1 und nach Umsetzung in dem ADC (Analog-Digital-Converter = Analog-Digital-Wandler) von dem Mikrorechner 2 gemessen werden kann. Die jetzt an dem Kondensator CP gemessene Restspannung ist ein Maß für den ohmschen Widerstand der Endstufe 1b. Da Schwankungen der Kapazität der Endstufe direkt in die Widerstandsmessung eingehen, muß dieses Meßergebnis, soweit erforderlich, nach der Kapazitätsmessung gegebenenfalls noch korrigiert werden. Ein dafür geeignetes Korrekturverfahren wird weiter unten noch beschrieben. Als Vorbereitung für die anschließende Kapazitätsmessung wird das Schaltelement S2 nochmals für die Zeit t2 geschlossen. Dadurch wird der Kondensator CP innerhalb der Endstufe 1b weiter entladen. Schließlich wird auch das Schaltelement S3 nach Ablauf der Schließzeit t5 wieder geöffnet.
  • 3. Messung der Kapazität des Kondensators CP: Diese Kapazitätsmessung schließt sich zweckmäßig direkt an die zuvor beschriebene Widerstandsmessung an und wird in bezug die in 4 dargestellten Diagramme näher erläutert. Zunächst wird das Schaltelement S3 für eine Zeit t6 geschlossen, was zur Folge hat, daß die ZK–-Leitung mit dem Masseanschluß verbunden ist. Auch das Schaltelement S2 wird geschlossen und für eine Zeitdauer t3 in einem geschlossenen Zustand gehalten. Dadurch wird der Kondensator CP vollständig entladen. Nach dem Öffnen des Schaltelements S2, also nach Ablauf der Zeit t3, wird der Kondensator CP über den Widerstand R2 langsam aufgeladen. Da der Widerstandswert des Widerstandes R2 wesentlich größer gewählt ist als der Widerstand des Zündelements RP, spielt der Widerstand des Zündelements RP bei dieser Messung keine Rolle und kann vernachlässigt werden. Auch die Induktivität LP hat auf den Meßvorgang keinen Einfluß, da es sich um einen vergleichsweise langsamen Aufladevorgang handelt. Nach einer fest vorgebbaren Ladezeit t1 wird nun die Spannung an dem Zündelement gemessen. Sie ist ein direktes Maß für die Kapazität des Zündkreiskondensators. Im Anschluß an diese Messung wird das Schaltelement S3 nach Ablauf der Zeit t6 wieder geöffnet.
  • 4. Kurzschlußerkennung an der ZK–-Leitung gegen den positiven Pol der Fahrzeugspannung oder Masse Bei dieser Messung, die anhand der Abbildung von 5 erläutert ist, kann ein Kurzschluß zwischen der ZK–-Leitung und dem positiven Pol der Fahrzeugspannung einerseits oder dem Masseanschluß andererseits entdeckt werden, ohne daß ein weiterer ADC-Eingang zur Messung der Spannung an der ZK–-Leitung benötigt wird. Das Meßverfahren beruht auf einer Umladung des Kondensators CP, wenn dieser auf der ZK–-Seite über einen kleinen dynamischen Innenwiderstand an Masse gelegt ist. Während dieses Meßvorgangs bleibt das Schaltelement S3 ständig geöffnet. Das Schaltelement S2 dagegen wird nur für einen vergleichsweise kurzen Zeitraum t4 geschlossen und danach wieder geöffnet. Nach dem Öffnen des Schaltelements S2 lassen sich auf der ZK+-Leitung charakteristische Spannungsverläufe meßtechnisch erfassen, die Rückschlüsse auf den jeweiligen Zustand ermöglichen. Die dabei auftretenden unterschiedlichen Spannungsverläufe sind beispielhaft in 5, 6 und 7 dargestellt. In 5 ist zunächst der Spannungsverlauf an der ZK+-Leitung dargestellt, wenn kein Kurzschluß zwischen der ZK–-Leitung und dem positiven Pol der Fahrzeugspannung oder Masse besteht. Die zunächst im wesentlichen konstante Spannung an der ZK+-Leitung bricht während der Schließzeit t4 des Schaltelements S2 kurz zusammen, um dann relativ schnell wieder auf den zuvor vorhandenen Wert anzusteigen. In dem angedeuteten Meßzeitpunkt tm hat die Spannung an der ZK+-Leitung im wesentlichen wieder den vor dem Umschaltvorgang des Schaltelements S2 bestehenden Wert erreicht, der in der Größenordnung von VCC liegt. In den Kurvendarstellungen gemäß 6 und 7 wird zum Meßzeitpunkt tm eine wesentlich unterhalb des Potentials VCC liegende Spannung auf der Leitung ZK+ festgestellt. Dadurch kann ein Kurzschluß der ZK–-Leitung gegen den positiven Pol der Fahrzeugspannung oder gegen Masse erkannt werden. Allerdings ist eine Unterscheidung, ob der festgestellte Kurzschluß zwischen der ZK–-Leitung und dem positiven Pol der Fahrzeugspannung oder zwischen der Masseleitung besteht, nicht möglich, da sich die Umladungen des Kondensators CP nicht voneinander unterscheiden lassen.
  • 5. Korrektur des gemessenen Widerstands Wie schon im Zusammenhang mit der Widerstandsmessung beschrieben, kann das Ergebnis der Messung sehr stark von der Kapazität des Kondensators CP in der Endstufe 1b abhängig sein, da das Meßprinzip auf einer Teilentladung dieser Kapazität beruht. Deshalb ist es nötig, den Widerstandswert anhand der gemessenen Kapazität des Zündkreiskondensators zu korrigieren. Diese Korrektur erfolgt zweckmäßig anhand einer rechnerisch oder meßtechnisch aufgestellten Korrekturtabelle, die entsprechende Korrekturwerte enthält. Da eine derartige Korrekturtabelle für positive oder negative Kapazitätsabweichungen vom Nominalwert der Kapazität des Kondensators CP im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist, ist es völlig ausreichend, die Werte der Korrekturtabelle, ausgehend vom Nominalwert des Kondensators, nur für eine Fehlerrichtung (zum Beispiel für zu große Kapazitätswerte) aufzustellen. Die Korrekturwerte für die andere Fehlerrichtung (also in Richtung zu geringer Kapazitätswerte), ergeben sich dann durch einfachen Vorzeichenwechsel der in der Tabelle aufgeführten Korrekturwerte. Die Werte der Korrekturtabelle werden zweckmäßig in einem Speicherbereich des Mikrorechners 2 abgespeichert.
All measurements become, as from the overview representation in 2 emerges initiated by actuation of the switching elements S2, S3. The measurements themselves are based on the determination of voltage values at the ZK + line by the microcomputer 2 which receives the readings via a single ADC input 20 be supplied. In detail, the following measurements are feasible.
  • 1. Short circuit detection between the line ZK + and the supply voltage VCC or ground by measuring the voltage on the line ZK +. Furthermore, this also shunts between the lines ZK +, ZK- or parallel to that in the final stage 1b recognizable in series with the ignition element RP arranged capacitor CP. It has been assumed that the switching elements S2 and S3 have been opened long since the last measurement. The one in the final stage 1b Capacitor CP connected in series with firing element RP could thereby be charged to voltage level VCC via resistors R2 and R4. Since the measurement is carried out cyclically in a fixed measuring grid, it is always ensured that the capacitor CP is fully charged. The voltage on the ZK + line is across the resistor R1 at the input terminal 20 the ADC of the microcomputer 2 at. Now the following three cases can occur: 1.1 The voltage at the ZK + line is essentially 5 volts (potential of VCC). It follows that the final stage 1b is operational and that there is no short circuit. 1.2 The voltage at the ZK + line is below the potential of VCC. It can be concluded that a short circuit of the ZK + line to ground or to a shunt between the lines ZK +, ZK- or parallel to the capacitor CP. 1.3 The voltage on line ZK + is above the potential of VCC. It can be concluded that a short circuit of the ZK + line to the positive pole of the vehicle voltage. The very dangerous short circuits between the ignition element RP and the capacitor CP to the positive pole of the vehicle voltage or to the ground terminal are reliably detected in this measurement, which also here on the resistance of the ignition element RP, the potential of the ZK + line according to the above-mentioned three cases is changed. If the aforementioned errors occur, then it can be prevented by preventing all further measuring operations with certainty that dangerous high currents flow through the ignition element RP.
  • 2. Measurement of the ohmic resistance in the final stage 1b , In this measurement, the whole, in the final stage 1b existing ohmic resistance determined. This consists essentially of the resistance of the ignition element RP, the resistances of the lines ZK + and ZK- and the necessary connectors together. It is assumed that the capacitor CP, as shown in the figure in 3 is clarified, to a voltage of about 5 volts (equivalent to the potential VCC) is charged. For the initiation of the measurement of the ohmic resistance in the final stage 1b the switching element S3 is first actuated and closed for a time t5. After a waiting time tv1 and the switching element S2 is actuated and closed for a time t1 and then opened again. During this time t1, the capacitor CP is partially discharged via the ignition element RP, the inductance LP and the resistor R3. Due to different line lengths and different plug connections, the value of the inductance in practice may vary between about 2 microhenries and 12 microhenries. The resistance R3 and the time interval t1 are expediently dimensioned in practice so that the resistance measurement is almost independent of the size of the inductance LP. In this measurement, make sure that the ignition element RP is neither activated by current flow nor permanently damaged. The one in the on the potential VCC charged capacitor CP is on the order of about 6 microjoules. However, since the so-called "allfire" ignition energy of ignition elements RP used in practice is on the order of about 3.7 millijoules, the ignition element is only loaded with a energy value that is more than 600 times lower during the measurement. "Allfire" ignition energy refers to the energy value necessary to ignite the ignition element RP with certainty. A pre-damage of the ignition element RP can not occur, since the discharge current of the capacitor CP provided in the output stage is limited by the resistor R3 to very low values and, moreover, the discharge time t1 is selected to be extremely short. As a result, in the ignition element RP never critical current densities that could lead to a pre-damage, achieved. After a short settling time, the RC combination of the final stage arises 1b a stable voltage, which now via the resistor R1 and after implementation in the ADC (analog-to-digital converter = analog-to-digital converter) from the microcomputer 2 can be measured. The residual voltage now measured on the capacitor CP is a measure of the ohmic resistance of the output stage 1b , Since fluctuations in the capacity of the output stage are directly included in the resistance measurement, this measurement result must, if necessary, be corrected after the capacitance measurement, if necessary. A suitable correction method will be described below. In preparation for the subsequent capacitance measurement, the switching element S2 is closed again for the time t2. As a result, the capacitor CP is within the final stage 1b continue to unload. Finally, the switching element S3 is opened again after the closing time t5.
  • 3. Measurement of the Capacitance of the Capacitor CP: This capacitance measurement expediently follows directly on the above-described resistance measurement and is used in relation to the in 4 illustrated diagrams explained in more detail. First, the switching element S3 is closed for a time t6, which has the consequence that the ZK - line is connected to the ground terminal. Also, the switching element S2 is closed and held in a closed state for a period of time t3. As a result, the capacitor CP is completely discharged. After the opening of the switching element S2, ie after the expiration of the time t3, the capacitor CP is slowly charged via the resistor R2. Since the resistance of the resistor R2 is chosen to be much larger than the resistance of the ignition element RP, the resistance of the ignition element RP plays no role in this measurement and can be neglected. Also, the inductance LP has no influence on the measurement process, since it is a relatively slow charging process. After a predefinable charging time t1, the voltage at the ignition element is now measured. It is a direct measure of the capacity of the ignition circuit capacitor. Following this measurement, the switching element S3 is opened again after expiration of the time t6.
  • 4. Short circuit detection on the ZK line against the positive pole of the vehicle voltage or ground. For this measurement, which is based on the illustration of 5 10, a short circuit between the ZK line and the positive pole of the vehicle voltage on the one hand or the ground terminal on the other hand can be detected without the need for another ADC input for measuring the voltage on the ZK line. The measuring method is based on a recharging of the capacitor CP when it is grounded on the CC side via a small internal dynamic resistance. During this measurement process, the switching element S3 is constantly open. By contrast, the switching element S2 is closed only for a comparatively short period of time t4 and then opened again. After the opening of the switching element S2, characteristic voltage profiles can be detected on the ZK + line, which allow conclusions to be drawn about the respective state. The occurring different voltage curves are exemplary in 5 . 6 and 7 shown. In 5 First, the voltage curve is shown on the ZK + line, if there is no short circuit between the ZK line and the positive pole of the vehicle voltage or ground. The initially substantially constant voltage at the ZK + line breaks down briefly during the closing time t4 of the switching element S2, and then relatively quickly rise again to the previously existing value. In the indicated measurement time tm, the voltage at the ZK + line has substantially reached again the value existing before the switching operation of the switching element S2, which is of the order of magnitude of VCC. In the graphs according to 6 and 7 At the measuring time tm, a voltage substantially below the potential VCC is detected on the line ZK +. As a result, a short circuit of the ZK line against the positive pole of the vehicle voltage or ground can be detected. However, a distinction as to whether the detected short circuit exists between the ZK line and the positive pole of the vehicle voltage or between the ground line is not possible because the transient charges of the capacitor CP can not be distinguished from each other.
  • 5. Correction of the measured resistance As already described in connection with the resistance measurement, the result can be the measurement very much of the capacity of the capacitor CP in the final stage 1b be dependent, since the measuring principle is based on a partial discharge of this capacity. Therefore, it is necessary to correct the resistance value based on the measured capacitance of the ignition circuit capacitor. This correction is expediently carried out on the basis of a mathematically or metrologically established correction table which contains corresponding correction values. Since such a correction table for positive or negative capacitance deviations from the nominal value of the capacitance of the capacitor CP is constructed essentially symmetrically, it is quite sufficient to calculate the values of the correction table, starting from the nominal value of the capacitor, for only one fault direction (for example for excessively large capacitance values). set up. The correction values for the other error direction (ie in the direction of too low capacitance values) then result from a simple change of sign of the correction values listed in the table. The values of the correction table are expediently stored in a memory area of the microcomputer 2 stored.

Um eine möglichst genaue Messung der Widerstands- und Kapazitätswerte zu erreichen, ist es notwendig, den Einfluß der Induktivität LP auf die Messungen möglichst gering zu halten. Andererseits dürfen dabei aber die Zündeigenschaften bei der Aktivierung des Airbag auf keinen Fall nachteilig beeinträchtigt werden.Around one possible accurate measurement of resistance and capacitance values, it is necessary to the influence of inductance LP on the measurements as possible to keep low. On the other hand allowed but the ignition properties under no circumstances be adversely affected during the activation of the airbag.

Folgende Dimensionierung der Widerstände hat sich daher als zweckmäßig erwiesen:
R1: 14–22 Kiloohm, insbesondere 16–20 Kiloohm;
R2: 1,5–2,5 Kiloohm, insbesondere 1,9–22,1 Kiloohm;
R3: 6–14 Ohm, insbesondere 9–11 Ohm:;
R4: 3–7 Kiloohm, insbesondere 4,4–5,5 Kiloohm.The following dimensioning of the resistors has therefore proven to be expedient:
R1: 14-22 kilohms, especially 16-20 kilohms;
R2: 1.5-2.5 kilohms, especially 1.9-2.2.1 kilohms;
R3: 6-14 ohms, especially 9-11 ohms :;
R4: 3-7 kilohms, especially 4.4-5.5 kilohms.

Auch die Schaltzeiten des Schaltelements S2 können, insbesondere bei der Widerstandsmessung einen Einfluß darauf haben, wie stark die Messungen durch die parasitäre Induktivität LP beeinflußt werden. Außerdem müssen diese Schaltzeiten so kurz sein, daß ein Fehlauslösung bei Kurzschlüssen, vor allem bei Kurzschlüssen zu dem positiven Pol der Fahrzeugspannung, ausgeschlossen ist.Also the switching times of the switching element S2, in particular in the Resistance measurement has an influence on it have how much the measurements are affected by the parasitic inductance LP. Furthermore have to These switching times should be so short that a false trip at Short circuits, before especially with short circuits to the positive pole of the vehicle voltage, is excluded.

Als besonders zweckmäßig haben sich daher folgende Schaltzeiten erwiesen:
t1: 5,0–10 Mikrosekunden, insbesondere 7,0–8,0 Mikrosekunden;
t2: 6,0–14,0 Mikrosekunden, insbesondere 9,0–11,0 Mikrosekunden;
t3: 30–50 Mikrosekunden; insbesondere 35–45 Mikrosekunden;
t4: 1,5–2,5 Mikrosekunden; insbesondere 1,8–22,1 Mikrosekunden.Therefore, the following switching times have proven particularly expedient:
t1: 5.0-10 microseconds, especially 7.0-8.0 microseconds;
t2: 6.0-14.0 microseconds, especially 9.0-11.0 microseconds;
t3: 30-50 microseconds; especially 35-45 microseconds;
t4: 1.5-2.5 microseconds; especially 1.8-22.1 microseconds.

Derart kurze Schaltzeiten lassen sich problemlos realisieren, wenn in der Endstufe zur Ansteuerung der Schaltelemente schnelle MOSFET-Transistoren eingesetzt werden.so short switching times can be realized easily, if in the Output stage for driving the switching elements fast MOSFET transistors be used.

Die Schaltzeiten des Schaltelements S3 sind weniger kritisch, Jedoch sollten auch hier möglichst kurze Schaltzeiten angestrebt werden, um insbesondere bei einem nicht entdeckten Kurzschluß zum positiven Pol der Fahrzeugspannung das Schaltelement S3 nicht zu gefährden. Folgende Schaltzeiten des Schaltelements S3 haben sich als besonders zweckmäßig herausgestellt:
t5: 110–160 Mikrosekunden, insbesondere 120–135 Mikrosekunden;
t6: 400–600 Mikrosekunden, insbesondere 450–540 Mikrosekunden.The switching times of the switching element S3 are less critical, However, the shortest possible switching times should be sought here in order not to jeopardize the switching element S3 in particular in an undetected short circuit to the positive pole of the vehicle voltage. The following switching times of the switching element S3 have proven to be particularly useful:
t5: 110-160 microseconds, especially 120-135 microseconds;
t6: 400-600 microseconds, especially 450-540 microseconds.

Die Erfindung ermöglicht eine vollständige Überwachung der Zündkreise eines Airbag-Steuergerätes mit Wechselstromzündung mit einem vergleichsweise geringen zusätzlichen Hardwareaufwand. Als zusätzliche Bauelemente sind im wesentlichen nur die vier Widerstände R1 bis R4 notwendig. Durch einfache Schaltvorgänge der Schaltelemente S2 und S3 mit anschließenden Spannungsmessungen können alle wesentliche Bauelemente der Zündkreise überwacht und im Rahmen der Überwachung Kurzschlüsse sowie Nebenschlüsse entdeckt werden. Bei besonders kritischen Kurzschlüssen, insbesondere bei Kurzschlüssen zu dem positiven Pol der Fahrzeugspannung könne alle weiteren Meßvorgänge unterbunden und somit die Gefahr einer Fehlauslösung erheblich reduziert werden. Da die Schaltzeiten, insbesondere des Schaltelementes S2, sehr kurz gewählt sind und der Entladewiderstand R3 relativ hochohmig ist, besteht auch in dem äußerst unwahrscheinlichen Fall der Nichtentdeckung eines Kurzschlusses keine Gefahr einer Fehlauslösug des Zündelements, solange die Fahrzeugspannung den zulässigen Wert von ungefähr 20 Volt nicht wesentlich überschreitet.The Invention allows a complete monitoring the ignition circuits an airbag control unit with AC ignition with a comparatively low additional hardware expenditure. When additional Components are essentially only the four resistors R1 to R4 necessary. By simple switching operations of the switching elements S2 and S3 with subsequent Voltage measurements can all essential components of the ignition circuits are monitored and monitored within the short circuits as well shunts get discovered. For particularly critical short circuits, in particular in case of short circuits to the positive pole of the vehicle voltage can be suppressed all other measuring operations thus significantly reducing the risk of false tripping. Since the switching times, in particular of the switching element S2, very short chosen are and the discharge resistor R3 is relatively high impedance exists even in the most unlikely Case of non-detection of a short circuit no danger of Fehlauslösug the ignition element, as long as the vehicle voltage the allowable value of about 20 volts does not significantly exceed.

Claims (6)

Elektronisches Steuergerät für Rückhaltesysteme von Fahrzeuginsassen, mit einem Mikrorechner und mit einer von dem Mikrorechner ansteuerbaren Endstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (1b) über mindestens je einen Widerstand (R2, R4) mit den Polen einer Spannungsquelle (VCC) verbunden ist, daß der positive Anschluß (ZK+) der Endstufe (1b) mit dem Mikrorechner (2) verbunden ist, daß für jede Anschlußleitung (ZK+, ZK–) des Zündelementes (1b, RP, CP) ein Schaltelement (S2, S3) vorgesehen ist, über das die jeweilige Anschlußleitung (ZK+, ZK–) mit dem Masseanschluß verbindbar ist, dass das Zündelement einen Widerstand (Rp) und einen Kondensator (Cp) aufweist und dass das Steuergerät derart konfiguriert ist, dass das Steuergerät zur Funktionskontrolle eine Kurzschlusserkennung, eine Messung des Widerstands (Rp) und des Kondensators (Cp) sowie eine Korrektur des Widerstandswerts (Rp) in Abhängigkeit von der gemessenen Kapazität durchführt.Electronic control device for restraint systems of vehicle occupants, with a microcomputer and with an activatable by the microcomputer amplifier, characterized in that the power amplifier ( 1b ) is connected via at least one resistor (R2, R4) to the poles of a voltage source (VCC) that the positive terminal (ZK +) of the power amplifier ( 1b ) with the microcomputer ( 2 ) is connected, that for each lead (ZK +, ZK-) of the ignition element ( 1b , RP, CP) a switching element (S2, S3) is provided, via which the respective connecting line (ZK +, ZK-) is connectable to the ground terminal, that the ignition element has a resistor (R p ) and a capacitor (C p ) and in that the control unit is configured such that the control unit for function control a short-circuit detection, a measurement of the resistance (R p ) and the capacitor (C p ) and a correction of the resistance value (R p ) in dependence on the measured capacitance is performed. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (S2, S3) von dem Mikrorechner (2) steuerbar sind.Electronic control unit according to claim 1, characterized in that the switching elements (S2, S3) are controlled by the microcomputer ( 2 ) are controllable. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeiten (t1, t2, t3, t4) des Schaltelements (S2) wesentlich kürzer sind als die Schaltzeiten (t5, t6) des Schaltelements (S3).Electronic control unit according to one of claims 1, 2, characterized in that the switching times (t1, t2, t3, t4) of the switching element (S2) are substantially shorter as the switching times (t5, t6) of the switching element (S3). Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Werte der Schaltzeiten des Schaltelements (S2): t1: 5,0–10 Mikrosekunden, insbesondere 7,0–8,0 Mikrosekunden; t2: 6,0–14,0 Mikrosekunden, insbesondere 9,0–11,0 Mikrosekunden; t3: 30–50 Mikrosekunden; insbesondere 35–45 Mikrosekunden; t4: 1,5–2,5 Mikrosekunden; insbesondere 1,8–22,1 Mikrosekunden.Electronic control unit according to one of claims 1 to 3, characterized by the following values of the switching times of the switching element (S2): t1: 5.0-10 Microseconds, especially 7.0-8.0 Microseconds; t2: 6.0-14.0 Microseconds, in particular 9.0-11.0 microseconds; t3: 30-50 Microseconds; especially 35-45 Microseconds; t4: 1.5-2.5 Microseconds; especially 1.8-22.1 microseconds. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Werte der Schaltzeiten des Schaltelements (S3): t5: 110–160 Mikrosekunden, insbesondere 120–135 Mikrosekunden; t6: 400–600 Mikrosekunden, insbesondere 450–540 Mikrosekunden.Electronic control unit according to one of claims 1 to 3, characterized by the following values of the switching times of the switching element (S3): t5: 110-160 Microseconds, in particular 120-135 microseconds; t6: 400-600 Microseconds, in particular 450-540 microseconds. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Widerstandswerte: R1: 14–22 Kiloohm, insbesondere 16–20 Kiloohm; R2: 1,5–2,5 Kiloohm, insbesondere 1,9–22,1 Kiloohm; R3: 6–14 Ohm, insbesondere 9–11 Ohm:; R4: 3–7 Kiloohm, insbesondere 4,4–5,5 Kiloohm.Electronic control unit according to one of claims 1 to 5, characterized by the following resistance values: R1: 14-22 kilohms, especially 16-20 kilohms; R2: 1.5-2.5 Kilohms, especially 1.9-2.2.1 kilohms; R3: 6-14 Ohm, especially 9-11 Ohm:; R4: 3-7 Kilo ohms, especially 4.4-5.5 Kilohms.
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