EP1034094A1 - Automotive information and power transmission circuit - Google Patents
Automotive information and power transmission circuitInfo
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- EP1034094A1 EP1034094A1 EP98965598A EP98965598A EP1034094A1 EP 1034094 A1 EP1034094 A1 EP 1034094A1 EP 98965598 A EP98965598 A EP 98965598A EP 98965598 A EP98965598 A EP 98965598A EP 1034094 A1 EP1034094 A1 EP 1034094A1
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Abstract
A first transformer and a second electrical transformer are provided to transmit information and power between a component such as a steering column or a seat guide rail which are firmly arranged on the chassis and a moveable component such as a steering wheel or a seat. A frequency signal is transmitted by the transformer and fed to a signal generating circuit which is situated on the mobile component of the motor vehicle. Said signal acts as a carrier frequency signal or clock pulse. The moveable motor vehicle component can be fitted with an airbag ignition circuit which receives ignition signals from the transformer.
Description
Beschreibungdescription
Schaltung zur Infor ations- und Energieübertragung in einem KraftfahrzeugCircuit for information and energy transmission in a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Informations- und Energieübertragung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug- Insassenschutzsystem, das mit einem Lenk- rad-Airbag ausgestattet ist .The invention relates to a circuit for transmitting information and energy in a motor vehicle, in particular in a motor vehicle occupant protection system which is equipped with a steering wheel airbag.
Zur Übertragung von elektrischer Energie und Informationen zwischen einer gegenüber dem Kraftfahrzeug-Chassis beweglichen Kraftfahrzeug-Komponente, zum Beispiel dem Kraftfahrzeug-Lenkrad oder einem Sitz, und einer chassisseitig statio- när angeordneten Kraftfahrzeug-Komponente, zum Beispiel einem Lenkstock (Lenksäule) oder einer Sitz-Führungsschiene, muß auch bei einer Bewegung sichergestellt sein, daß die Energie- und Informationsübertragung störungsfrei erfolgt.For the transmission of electrical energy and information between a motor vehicle component that is movable relative to the motor vehicle chassis, for example the motor vehicle steering wheel or a seat, and a motor vehicle component that is arranged stationary on the chassis side, for example a steering column (steering column) or a seat - Guide rail, it must also be ensured during a movement that the energy and information transmission takes place without interference.
Aus der DE 30 41 257 AI ist es bekannt, eine Leitungsverbindung in Form einer elektrisch leitenden Spiralfeder zwischen den elektrischen Komponenten des Lenkrads und den am Lenkstock angeordneten elektrischen Komponenten vorzusehen.From DE 30 41 257 AI it is known to provide a line connection in the form of an electrically conductive coil spring between the electrical components of the steering wheel and the electrical components arranged on the steering column.
Weiterhin ist aus der DE 41 20 650 AI ein Aufbau bekannt, bei dem ein Transformator vorgesehen ist, dessen Primärseite fahrzeugseitig fest angeordnet ist und dessen Sekundärseite mit dem Lenkrad verbunden ist . Der Transformator dient zur Energieübertragung zum Lenkrad und wird primärseitig impuls- weise angesteuert. Mit der Sekundärseite ist eine Gleichrichterschaltung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung vorgesehen, die zur SpannungsSpeisung der am Lenkrad vorhandenen elektrischen Komponenten dient. Zur Informationsübertragung ist koaxial zum Transformator ein Kondensator vorgesehen, über den die Informationssignale von den fahrzeugseitig stationär angeordneten Komponenten zu den am Lenkrad befindlichen elektrischen Komponenten, und umgekehrt,
übertragen werden. Die über den Transformator stattfindende Energieübertragung zum Lenkrad kann zur Betätigung eines Air- bags bei einem Unfall gespeichert werden.Furthermore, from DE 41 20 650 AI a structure is known in which a transformer is provided, the primary side of which is fixedly arranged on the vehicle side and the secondary side of which is connected to the steering wheel. The transformer is used to transfer energy to the steering wheel and is activated on the primary side on a pulse basis. A rectifier circuit for generating a regulated DC voltage is provided on the secondary side and is used to supply voltage to the electrical components present on the steering wheel. For the transmission of information, a capacitor is provided coaxially to the transformer, via which the information signals from the stationary components on the vehicle side to the electrical components on the steering wheel, and vice versa, be transmitted. The energy transfer to the steering wheel via the transformer can be saved to operate an airbag in the event of an accident.
In der JP-A 58-115945 (Abstract) ist der Lenkabschnitt eines Kraftfahrzeugs beschrieben, der mit einem Transformator zur Energie- und Signalübertragung ausgestattet ist. Die am Lenkrad angeordnete Sekundärwicklung ist einerseits mit einem Gleichrichter zur Bildung einer Versorgungsgleichspannung und andererseits mit einer Demodulationsschaltung zur Datendemodulation verbunden.JP-A 58-115945 (abstract) describes the steering section of a motor vehicle which is equipped with a transformer for energy and signal transmission. The secondary winding arranged on the steering wheel is connected on the one hand to a rectifier for forming a DC supply voltage and on the other hand to a demodulation circuit for data demodulation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Informations- und Energieübertragung zwischen relativ zuein- ander beweglichen Komponenten eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die ein zuverlässiges Arbeiten ermöglicht.The invention is based on the object of providing a circuit for the transmission of information and energy between components of a motor vehicle which are movable relative to one another and which enables reliable operation.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst .This object is achieved with the features mentioned in claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Bei der Erfindung wird das über den Transformator übertragene Frequenzsignal an die signalgenerierende Schaltung angelegt, so daß diese dieses Signal in geeigneter Weise benutzen und/oder auswerten kann. Die signalgenerierende Schaltung kann das zugeführte Frequenzsignal beispielsweise als eigenes Taktsignal zur Steuerung (oder Nachstellung) ihres eigenen Arbeitstakts benutzen, so daß sie keinen eigenen Taktoszillator benötigt. Das Frequenzsignal kann jedoch auch direkt als Trägerfrequenzsignal benutzt werden, das die signalgenerierende Schaltung mit den von ihr zu übertragenden Signalen bzw. Daten moduliert. Dieses modulierte Signal wird dann über den weiteren elektrischen Übertrager übertragen. Die signal - generierende Schaltung benötigt in diesem Fall somit keinen eigenen Trägerfrequenzsignalgenerator, wodurch der Schal-
tungsaufbau erheblich vereinfacht ist. Zugleich ergibt sich hierbei auch eine automatische Synchronisierung zwischen den über die beiden Übertragungsstrecken (Transformator und weiterer elektrischer Übertrager) übertragenen Signalen. Sofern die signalgenerierende Schaltung mit einem eigenen Trägerfrequenzsignalgenerator ausgestattet sein sollte, kann das zugeführte Frequenzsignal auch zur Synchronisierung und/oder Nachstellung dieses eigenen Trägerfrequenzsignalgenerators herangezogen werden.In the invention, the frequency signal transmitted via the transformer is applied to the signal-generating circuit so that the latter can use and / or evaluate this signal in a suitable manner. The signal-generating circuit can use the supplied frequency signal, for example, as its own clock signal to control (or readjust) its own work cycle, so that it does not require its own clock oscillator. However, the frequency signal can also be used directly as a carrier frequency signal that modulates the signal-generating circuit with the signals or data to be transmitted by it. This modulated signal is then transmitted via the further electrical transmitter. In this case, the signal-generating circuit therefore does not require its own carrier frequency signal generator, so that the switching structure is considerably simplified. At the same time, there is also an automatic synchronization between the signals transmitted via the two transmission links (transformer and further electrical transformer). If the signal-generating circuit should be equipped with its own carrier frequency signal generator, the supplied frequency signal can also be used to synchronize and / or adjust this own carrier frequency signal generator.
Die signalgenerierende Schaltung kann zum Beispiel eine an der beweglichen Komponente, zum Beispiel dem Lenkrad oder dem Kraftfahrzeug-Sitz, angeordnete Bedienungsschaltung sein, über die entsprechende Bedienungsbefehle für chassisseitig fest angeordneten Steuerkomponenten oder Schaltungskomponente erzeugt werden können, beispielsweise Hupenbefehle, Sitzverstellungsbefehle, usw. Die signalgenerierende Schaltung kann aber auch beispielsweise als Sensorschaltung ausgebildet sein, die einen zu überwachenden Parameter, beispielsweise die korrekte Funktionsbereitschaft einer Zündschaltung eines Airbags oder eine Sitzbelegung, überprüft und entsprechende Meldesignale über den elektrischen Übertrager zu zugeordneten Auswerteschaltungen überträgt .The signal-generating circuit can be, for example, an operating circuit arranged on the movable component, for example the steering wheel or the motor vehicle seat, via which the corresponding operating commands for control components or circuit components fixedly arranged on the chassis side can be generated, for example horn commands, seat adjustment commands, etc. The signal-generating command However, the circuit can also be designed, for example, as a sensor circuit that checks a parameter to be monitored, for example the correct operational readiness of an airbag ignition circuit or a seat occupancy, and transmits corresponding signal signals via the electrical transmitter to assigned evaluation circuits.
Da die signalgenerierende Schaltung ihre Signale über den weiteren elektrischen Übertrager überträgt, wird der Transformator hierdurch nicht beansprucht. Der Transformator kann daher bei einer vorteilhaften Ausgestaltung exklusiv zur Übertragung von Zündsignalen zu einem an der beweglichen Kom- ponente angebrachten Airbag benutzt werden, so daß dieseSince the signal-generating circuit transmits its signals via the further electrical transmitter, the transformer is not claimed thereby. In an advantageous embodiment, the transformer can therefore be used exclusively for transmitting ignition signals to an airbag attached to the movable component, so that the latter
Übertragungsstrecke ausschließlich für Zündsignale reserviert ist und damit keinerlei Signalverzögerungen oder Signalverfälschungen aufgrund andernfalls möglicher Beeinflussungen durch gerade in Gegenrichtung übertragene Signale auftreten können. Die Zündsignale können hierbei dem Frequenzsignal aufmoduliert werden, so daß der Übertrager sowohl zur Energieversorgung der Schaltungskomponenten an der beweglichen
Kraftfahrzeug-Komponente sowie zur Zündsignalübertragung bei einem Unfall dient .Transmission path is reserved exclusively for ignition signals and therefore no signal delays or signal falsifications due to otherwise possible influences by signals transmitted in the opposite direction can occur. The ignition signals can in this case be modulated onto the frequency signal, so that the transformer is used both to supply energy to the circuit components on the movable part Motor vehicle component and for ignition signal transmission in an accident.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung kann der Transformator als Energie- und Informationsübertragungselement benutzt werden, das primärseitig über einen Zündbus (Zündsignalbus) mit einem Steuergerät eines Insassenschutzsystems verbunden sein kann. Die auf dem Zündbus übertragenen Signale können vorteilhafterweise sowohl zur Modulation als auch zur Energieversorgung eines Modulators herangezogen werden, der ein das Frequenzsignal bildendes, über den Transformator zum Lenkrad übertragenes Trägerfrequenzsignal generiert . Damit kann die in der Schaltung benötigte Energie zur Erzeugung des Trägerfrequenzsignals direkt aus dem Zündbus entnommen werden, so daß keine separate Spannungsspeisung für den Modulator mit direkter BordnetzVerbindung erforderlich ist. Ferner kann das mit dem Zündbus verbundene Steuergerät den Betrieb des Modulators und damit den Energieverbrauch sowie den zeitlichen Verlauf der sekundärseitigen Zündenergie- speicherung durch entsprechende Steuerung, z. B. Ein- und Ausschaltung, des auf den Zündbus gegebenen Informations- Signals steuern. Es ist somit nicht notwendig, den Modulator direkt an das Bordnetz anzuschließen, so daß der Verdrahtungsaufwand verringert ist .In one configuration of the circuit according to the invention, the transformer can be used as an energy and information transmission element, which can be connected on the primary side to a control unit of an occupant protection system via an ignition bus (ignition signal bus). The signals transmitted on the ignition bus can advantageously be used both for modulation and for energy supply to a modulator which generates a carrier frequency signal which forms the frequency signal and is transmitted to the steering wheel via the transformer. The energy required in the circuit for generating the carrier frequency signal can thus be taken directly from the ignition bus, so that no separate voltage supply is required for the modulator with a direct on-board power supply connection. Furthermore, the control unit connected to the ignition bus can control the operation of the modulator and thus the energy consumption and the time profile of the ignition energy storage on the secondary side by means of appropriate control, for. B. switching on and off, control the information signal given on the ignition bus. It is therefore not necessary to connect the modulator directly to the vehicle electrical system, so that the wiring effort is reduced.
Die vom Zündbus zur Zündladung zu übertragenden Informationen werden bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dem Trägerfrequenzsignal aufmoduliert, z. B. in Form einer Amplitudenmodulation, und über den Transformator zum Lenkrad übertragen. Zur Energieversorgung der Zündladung wird das Trägerfrequenz- signal vorzugsweise gleichgerichtet, wohingegen die Informationen mit Hilfe einer Filterung, vorzugsweise einer Tiefpassfilterung, wiedergewonnen werden. Die Informationen können auch in Gegenrichtung von der Zündladung zum Zündbus übertragen werden, wozu z. B. die Sekundärseite des Transformators in einer der zu übertragenden Information entsprechenden Weise gezielt variiert belastet wird. Diese Belastungsän-
derungen, d. h. Impedanzänderungen, führen primärseitig zu entsprechenden Strom- und/oder SpannungsSchwankungen, die primärseitig zur Informationswiedergewinnung und -auswertung erfaßt werden.In an advantageous embodiment, the information to be transmitted from the ignition bus to the ignition charge is modulated onto the carrier frequency signal, e.g. B. in the form of an amplitude modulation, and transmitted to the steering wheel via the transformer. The carrier frequency signal is preferably rectified to supply energy to the primer, whereas the information is recovered with the aid of filtering, preferably low-pass filtering. The information can also be transmitted in the opposite direction from the priming charge to the priming bus. B. the secondary side of the transformer is loaded in a targeted manner in a manner corresponding to the information to be transmitted. These stress changes Changes, ie changes in impedance, lead on the primary side to corresponding current and / or voltage fluctuations, which are recorded on the primary side for information retrieval and evaluation.
Vorzugsweise enthält die mit dem Zündbus primärseitig verbundene Schaltung einen Oszillator zur Trägerfrequenzsignalerzeugung, der gleichfalls durch die Zündbus-Energie gespeist wird und damit keine direkte Verbindung mit dem Bordnetz er- fordert.The circuit connected to the ignition bus on the primary side preferably contains an oscillator for generating the carrier frequency signal, which is likewise fed by the ignition bus energy and thus does not require a direct connection to the vehicle electrical system.
Vorzugsweise ist am Lenkrad oder Sitz eine Bedienungsschaltung vorgesehen, die manuell betätigbare Bedienelemente aufweist und über den Transformator mit Energie versorgt wird. Die Informationsübertragung zwischen dieser Bedienungsschaltung und einer fahrzeugseitig stationär angeordneten Steuerschaltung erfolgt vorzugsweise über eine oder mehrere Kapazitäten, die den elektrischen Übertrager bilden. Damit läßt sich eine teilweise oder vollständige Entkopplung zwischen den mit dem Insassenschutzsystem zusammenhängenden Informationen und den über die Bedienungsschaltung zusammenhängenden Informationen erreichen, was die Gefahr gegenseitiger Beeinflussung dieser Information verhindert.An operating circuit is preferably provided on the steering wheel or seat, which has manually operable operating elements and is supplied with energy via the transformer. The information transmission between this operating circuit and a control circuit arranged stationary on the vehicle side preferably takes place via one or more capacitances which form the electrical transmitter. A partial or complete decoupling between the information related to the occupant protection system and the information related to the operating circuit can thus be achieved, which prevents the danger of this information mutually influencing one another.
Vorzugsweise wird der Bedienungsschaltung das Trägerfrequenz- signal als Taktsignal zugeführt, so daß die Trägerfrequenz in zweifacher Hinsicht ausgenutzt wird, nämlich einerseits als Basissignal für die Modulation der Zündbus-Informationen und andererseits als Taktnormal für die Bedienungsschaltung. Hierdurch läßt sich zugleich erreichen, daß die Bedienungs- schaltung synchron mit dem Insassenschutzsystem-Steuergerät arbeitet und auch die über die Kapazität (en) stattfindende Informationsübertragung mit der über den Transformator erfolgenden Energie- und Informationsübertragung synchronisiert ist. Hierdurch lassen sich unerwünschte gegenseitige Beeinflussungen der beiden Informationsübertragungsstrecken, sofern überhaupt vorhanden, noch weiter verringern.
Vorzugsweise bewirkt der Modulator eine Amplitudenmodulation mit einem Modulationsgrad von weniger als 100 %. Die Amplitude des Trägerfrequenzsignals wird somit unabhängig von dem Pegelzustand des aufzumodulierenden Informationssignals nie auf Null verringert, so daß sekundärseitig stets eine gewisse Energiemenge zur Energieversorgung der an der beweglichen Komponente vorhandenen elektrischen Schaltungen bereitgestellt wird.The carrier frequency signal is preferably supplied to the operating circuit as a clock signal, so that the carrier frequency is used in two ways, namely on the one hand as a basic signal for the modulation of the ignition bus information and on the other hand as a clock standard for the operating circuit. In this way, it can be achieved at the same time that the operating circuit works synchronously with the occupant protection system control unit and that the information transfer taking place via the capacitance (s) is also synchronized with the energy and information transfer taking place via the transformer. In this way, undesirable mutual influences on the two information transmission links, if any, can be further reduced. The modulator preferably effects an amplitude modulation with a degree of modulation of less than 100%. The amplitude of the carrier frequency signal is thus never reduced to zero, regardless of the level of the information signal to be modulated, so that a certain amount of energy is always provided on the secondary side to supply energy to the electrical circuits present on the movable component.
Aufgrund des Einsatzes eines Transformators (elektrischer Übertrager) sind kaum mechanische Verschleißteile vorhanden. Weiterhin kann die benötigte Energie direkt vom Zündbus bereitgestellt werden. Die Kapazität, die zum Übertragen der Informationen zu und von der zusätzlichen Bedienungsschaltung gegebenenfalls eingesetzt wird, läßt sich in vereinfachter Ausgestaltung unmittelbar durch entsprechende, einander gegenüberliegende Teile des Transformatorgehäuses bilden. Der konstruktive Aufwand bleibt daher gering.Due to the use of a transformer (electrical transformer) there are hardly any mechanical wear parts. Furthermore, the required energy can be provided directly by the ignition bus. The capacity, which may be used to transmit the information to and from the additional operating circuit, can be directly formed in a simplified embodiment by corresponding, mutually opposite parts of the transformer housing. The design effort therefore remains low.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung;Fig. 1 shows an embodiment of the circuit according to the invention;
Fig. 2 zeigt die Signalverläufe an Kapazitäten sowie an dem Transformator .Fig. 2 shows the signal waveforms on capacitors and on the transformer.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Zündbus 1, der zwei Leitungen aufweist, an einem Ende mit einem nicht dargestellten Steuergerät eines Insassenschutzsystems verbunden und mit seinem anderen Ende an einen Brückengleichrichter 2 angeschlossen. Der Brückengleichrichter 2 bewirkt eine Vollweg-Gleichrichtung der auf dem Zündbus 1 übertragenen, vorzugsweise bipolaren (Impuls-) Signale und erzeugt zwischen seinen beiden Ausgangsleitungen 3 und 4 eine Gleich-
Spannung, mit der ein Vergleicher 5, ein Oszillator 6 und ein Modulator 7 gespeist werden. Der Oszillator 6 erzeugt ein hochfrequentes Trägerfrequenzsignal und führt dieses einem Eingang des Modulators 7 zu, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Vergleichers 5 verbunden ist. Der Vergleicher 5 ist mit seinen beiden Eingängen an die beiden Leitungen des Zündbusses 1 angeschlossen und gibt somit an seinem Ausgang ein rechteckförmiges Informationssignal ab, das den über den Zündbus 1 übertragenen Informationen entspricht. Der Modula- tor 7 bewirkt eine Amplitudenmodulation des vom Oszillator 6 zugeführten Trägerfrequenzsignals mittels dieses Informationssignals des Vergleichers 5 und erzeugt somit ein amplitudenmoduliertes Ausgangssignal, das in die Primärwicklung eines Transformators (elektrischer Übertrager) 8 eingespeist wird. Die Primärwicklung des Transformators 8 ist fahrzeug- seitig fest, vorzugsweise am Lenkstock, angebracht, während die Sekundärwicklung des Transformators 8 am Lenkrad befestigt ist. Die Wicklungen sind hierbei so angeordnet, daß die Signalübertragung unabhängig von der jeweiligen Drehstellung des Lenkrads erfolgt. Mit der Sekundärwicklung des Transformators 8 ist eine Steuerschaltung 9 verbunden, die zur Steuerung einer Zündladung (Zündpille) 10 eines Lenkrad-Airbags dient . Die Steuerschaltung 9 kann einen Gleichrichter zur Gleichrichtung des von der Sekundärwicklung des Transforma- tors 8 erhaltenen, amplitudenmodulierten Signals zur eigenen Spannungsversorgung sowie zur Bereitstellung der zur Zündung der Zündladung 10 bei einem Unfall erforderlichen Energie enthalten. Die Steuerschaltung 9 enthält weiterhin ein Tief- passfilter zur Tiefpassfilterung des von der Sekundärwicklung des Transformators 8 erhaltenen Signals. Das Tiefpassfilter gibt somit an seinem Ausgang ein Signal ab, das dem vom Vergleicher 5 erzeugten Informationssignal entspricht. Dieses Signal wird in der Steuerschaltung 9 ausgewertet, die die entsprechenden Aktionen, z. B. die Ansteuerung der Zündladung 10, steuert. Die Steuerschaltung 9 enthält vorzugsweise einen Mikroprozessor zur Signalauswertung, z. B. einen ASIC- Baustein, der durch die vom Gleichrichter erzeugte Gleich-
Spannung gespeist wird und das vom Tiefpassfilter abgegebene Ausgangssignal empfängt und auswertet.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, an ignition bus 1, which has two lines, is connected at one end to a control unit (not shown) of an occupant protection system and at the other end to a bridge rectifier 2. The bridge rectifier 2 effects full-wave rectification of the preferably bipolar (pulse) signals transmitted on the ignition bus 1 and generates a rectification between its two output lines 3 and 4. Voltage with which a comparator 5, an oscillator 6 and a modulator 7 are fed. The oscillator 6 generates a high-frequency carrier frequency signal and feeds it to an input of the modulator 7, the other input of which is connected to the output of the comparator 5. The comparator 5 is connected with its two inputs to the two lines of the ignition bus 1 and thus emits a rectangular information signal at its output, which corresponds to the information transmitted via the ignition bus 1. The modulator 7 effects an amplitude modulation of the carrier frequency signal supplied by the oscillator 6 by means of this information signal from the comparator 5 and thus generates an amplitude-modulated output signal which is fed into the primary winding of a transformer (electrical transmitter) 8. The primary winding of the transformer 8 is fixed on the vehicle side, preferably on the steering column, while the secondary winding of the transformer 8 is attached to the steering wheel. The windings are arranged so that the signal transmission takes place regardless of the respective rotational position of the steering wheel. A control circuit 9 is connected to the secondary winding of the transformer 8 and is used to control an ignition charge (squib) 10 of a steering wheel airbag. The control circuit 9 can contain a rectifier for rectifying the amplitude-modulated signal obtained from the secondary winding of the transformer 8 for its own voltage supply and for providing the energy required to ignite the ignition charge 10 in the event of an accident. The control circuit 9 also contains a low-pass filter for low-pass filtering the signal obtained from the secondary winding of the transformer 8. The low-pass filter thus emits a signal at its output which corresponds to the information signal generated by the comparator 5. This signal is evaluated in the control circuit 9, the corresponding actions, for. B. controls the ignition charge 10 controls. The control circuit 9 preferably contains a microprocessor for signal evaluation, e.g. B. an ASIC component, which is generated by the rectifier generated by the rectifier. Voltage is fed and the output signal emitted by the low-pass filter receives and evaluates.
Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Schaltung ver- fügt weiterhin über eine am Lenkrad angeordnete und sich damit gemeinsam mit dem Lenkrad drehende Lenkrad- Bedienungsschaltung 11, die durch Schalter symbolisiert ist und z. B. einen Hupenschalter und/oder Schalter zur Steuerung von Kraftfahrzeug-Komponenten, beispielsweise eines Radioge- rätes, umfassen. Die über die Lenkrad-Bedienungsschaltung 11 vorgenommenen Schaltbetätigungen werden durch eine Bedienelement-Logikschaltung 12, beispielsweise durch zyklische Abfrage der Schalterzustände, erfaßt und über Kapazitäten Cl und C2 zu einer fahrzeugfest angeordneten Steuerschaltung 14 übertragen. Die Steuerschaltung 14 ist weiterhin mit einer Lenkstock-Bedienungsschaltung 15 verbunden, die an dem Lenkstock (Lenksäule) fest angeordnet ist und mehrere Bedienungselemente, beispielsweise einen Lichtschalter, Blinkschalter usw., enthalten kann. Die Steuerschaltung 14 erfaßt auch die von der Lenkstock-Bedienungsschaltung 15 zugeführtenThe exemplary embodiment of the circuit shown in FIG. 1 also has a steering wheel operating circuit 11 which is arranged on the steering wheel and thus rotates together with the steering wheel, which is symbolized by switches and z. B. include a horn switch and / or switch for controlling motor vehicle components, for example a radio. The switching operations carried out via the steering wheel operating circuit 11 are detected by an operating element logic circuit 12, for example by cyclically querying the switch states, and transmitted to a control circuit 14 arranged fixed to the vehicle via capacitances C1 and C2. The control circuit 14 is also connected to a steering column operating circuit 15, which is fixedly arranged on the steering column (steering column) and can contain several operating elements, for example a light switch, flashing switch, etc. The control circuit 14 also detects those supplied from the steering column operating circuit 15
Befehle und überträgt entsprechende Informationen, die die Schalterbetätigungen der Lenkrad-Bedienungsschaltung 11 und/oder der Lenkstock-Bedienungsschaltung 15 signalisieren, über einen Datenbus 16 zu einem nicht dargestellten Steuerge- rät, das die Vornahme der befohlenen Vorgänge steuert.Commands and transmits corresponding information, which signals the switch operations of the steering wheel operating circuit 11 and / or the steering column operating circuit 15, via a data bus 16 to a control unit, not shown, which controls the execution of the commands.
Von der Steuerschaltung 14 können auch Signale über die Kapazitäten Cl und C2 zur Bedienelement-Logikschaltung 12 gespeist werden, die beispielsweise eine entsprechende Anzeige auf einer am Lenkrad fest angebrachten Anzeige (Display) steuern. Die Kapazitäten Cl und C2 überbrücken hierbei den Übergang zwischen den stationären Teilen der Lenksäule und dem drehbaren Lenkrad in kapazitiver Weise und bilden somit mit dem Transformator 8 insgesamt einen elektrischen Lenkra- dübertrager 17.
Die über den Transformator 8 zur Lenkradseite übertragene Energie dient nicht nur, wie bereits ausgeführt, zur Spannungsversorgung der Steuerschaltung 9 , sondern auch zur Energieversorgung der Bedienelement-Logikschaltung 12, deren Spannungseingänge an den nicht dargestellten, auch die Steuerschaltung 9 versorgenden Gleichrichter angeschlossen sind. Demgegenüber wird die Steuerschaltung 14 über das Bordnetz mit der Netzspannung gespeist.The control circuit 14 can also supply signals via the capacitances C1 and C2 to the control element logic circuit 12 which, for example, control a corresponding display on a display (display) fixedly attached to the steering wheel. The capacitors C1 and C2 in this case bridge the transition between the stationary parts of the steering column and the rotatable steering wheel in a capacitive manner and thus together with the transformer 8 form an electric steering wheel transmitter 17. The energy transmitted via the transformer 8 to the steering wheel side not only serves, as already stated, to supply voltage to the control circuit 9, but also to supply energy to the control element logic circuit 12, the voltage inputs of which are connected to the rectifier (not shown) which also supplies the control circuit 9. In contrast, the control circuit 14 is supplied with the mains voltage via the vehicle electrical system.
Die Bedienelement-Logikschaltung 12 ist mit ihrem Takteingängen über Leitungen, in die Kapazitäten 13 eingeschaltet sind, mit den Ausgangsleitungen der Sekundärwicklung des Transformators 8 verbunden. Den Takteingängen wird somit das sekun- därwicklungsseitig auftretende Trägerfrequenzsignal als Takt- signal zugeführt. Die Bedienelement-Logikschaltung 12 arbeitet daher taktsynchron zu dem Oszillator 6 und der Steuerschaltung 9 und benötigt somit keinen eigenen Taktgenerator. Hierbei kann das Trägerfrequenzsignal alternativ auch lediglich einem Takteingang der Bedienelement-Logikschaltung 12 zugeführt werden, während der andere Anschluß als Referenzanschluß oder Masseanschluß dienen kann. Die Kapazitäten 13 bewirken eine gleichstrommäßige Trennung zwischen der Sekundärwicklung des Transformators 8 und der Steuerschaltung 9 einerseits und der Bedienelement-Logikschaltung 12 anderer- seits.The control element logic circuit 12 is connected to the output lines of the secondary winding of the transformer 8 via its clock inputs via lines into which capacitors 13 are connected. The carrier frequency signal occurring on the secondary winding side is thus supplied to the clock inputs as a clock signal. The control element logic circuit 12 therefore works clock-synchronously with the oscillator 6 and the control circuit 9 and therefore does not require its own clock generator. In this case, the carrier frequency signal can alternatively also be supplied to only one clock input of the control element logic circuit 12, while the other connection can serve as a reference connection or ground connection. The capacitors 13 bring about a direct current separation between the secondary winding of the transformer 8 and the control circuit 9 on the one hand and the control element logic circuit 12 on the other.
In alternativer Ausgestaltung ist es auch möglich, die Bedienelement-Logikschaltung 12 mit einem eigenen Gleichrichter auszustatten, der an die anderen, nicht mit der Sekundärwick- lung verbundenen Anschlüsse der Kapazitäten 13 angeschlossen ist und das zugeführte Trägerfrequenzsignal in eine Gleichspannung zur Gleichspannungsversorgung der Bedienelement- Logikschaltung 12 umsetzt. Damit muß die Gleichrichterschaltung der Steuerschaltung 9 lediglich die eigene Spannungsver- sorgung der Steuerschaltung 9 übernehmen, so daß sich eine vollständige gleichstrommäßige Entkopplung zwischen der Steuerschaltung 9 und der Bedienelement-Logikschaltung 12 ergibt.
Die für die Informationsübertragung zwischen der Steuerschaltung 14 und der Bedienelement-Logikschaltung 12 vorgesehenen Kapazitäten Cl und C2 können entweder durch elektrisch lei- tende, einander am Lenkrad und der Lenksäule mit engem Abstand gegenüberliegende Flächen oder aber durch entsprechende, einander gegenüberliegende Flächen des zweiteiligen Gehäuses des Transformators 8 gebildet sein. Hierdurch läßt sich ein kompakter Aufbau erreichen, wobei die Entkopplung der einerseits über den Transformator 8 und andererseits über die Kapazitäten Cl und C2 erfolgenden Informationsübertragung gewährleistet bleibt.In an alternative embodiment, it is also possible to equip the control element logic circuit 12 with its own rectifier, which is connected to the other connections of the capacitors 13 that are not connected to the secondary winding, and the supplied carrier frequency signal into a DC voltage for DC voltage supply to the control element logic circuit 12 implements. Thus, the rectifier circuit of the control circuit 9 only has to take over its own voltage supply for the control circuit 9, so that a complete DC decoupling between the control circuit 9 and the control element logic circuit 12 results. The capacitances C1 and C2 provided for the information transmission between the control circuit 14 and the control element logic circuit 12 can either be by electrically conductive surfaces that are closely spaced on the steering wheel and the steering column, or by corresponding, mutually opposite surfaces of the two-part housing of the Transformer 8 may be formed. This enables a compact structure to be achieved, the decoupling of the information transmission taking place on the one hand via the transformer 8 and on the other hand via the capacitances C1 and C2 being ensured.
In Fig. 2 ist im oberen Kurvenzug das an den Kapazitäten Cl und C2 anstehende, von der Bedienelement-Logikschaltung 12 zur Steuerschaltung 14 übertragene Signal anhand eines möglichen Signalverlaufes gezeigt. Bei dem gezeigten Beispiel wird ein amplitudenmoduliertes Rechtecksignal ohne Gleichanteil übertragen, wobei die Trägerfrequenz gleich der über den Transformator 8 übertragenen Trägerfrequenz ist.In FIG. 2 the upper curve shows the signal present at the capacitors C1 and C2 and transmitted from the control element logic circuit 12 to the control circuit 14 on the basis of a possible signal curve. In the example shown, an amplitude-modulated square-wave signal is transmitted without a DC component, the carrier frequency being equal to the carrier frequency transmitted via the transformer 8.
Im unteren Kurvenzug der Fig. 2 ist das über den Transformator 8 vom Modulator 7 zur Steuerschaltung 9 übertragene Signal dargestellt, dessen Modulationsgrad kleiner ist als 100 %. Daher wird die Gleichrichterschaltung der Steuerschaltung 9 selbst bei den Nullpegeln der zu übertragenden Information aktiv gehalten und somit stets die notwendige Energie zur Gleichrichterschaltung gespeist . Da demgegenüber über die Kapazitäten Cl und C2 nur die zu übertragenden Daten, nicht aber eine Gleichspannungsversorgung übertragen werden müssen, ist dort zur Energieeinsparung ein Modulationsgrad von 100 % vorgesehen.In the lower curve of FIG. 2, the signal transmitted via the transformer 8 from the modulator 7 to the control circuit 9 is shown, the degree of modulation of which is less than 100%. Therefore, the rectifier circuit of the control circuit 9 is kept active even at the zero levels of the information to be transmitted, and thus the necessary energy for the rectifier circuit is always supplied. In contrast, since only the data to be transmitted, but not a direct voltage supply, must be transmitted via the capacitances C1 and C2, a degree of modulation of 100% is provided there for energy saving.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt somit auch eine Schaltung zur Informations- und Energieübertragung in einem Insassenschutzsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer im Kraftfahrzeug-Lenkrad angeordneten Zündschaltung, die eine
Zündladung zur Auslösung eines im Lenkrad befindlichen Air- bags steuert, und einem Steuergerät, das ein Zündsignal zur Zündung der Zündladung über einen Zündbus und einen Transformator überträgt, dessen Primärwicklung fahrzeugseitig fest angeordnet ist und dessen Sekundärwicklung am Lenkrad angebracht ist, wobei die Schaltung einen Gleichrichter aufweist, der mit dem Zündbus verbunden ist und die auf diesem übertragenen Signale in eine gleichgerichtete VersorgungsSpannung umsetzt, die zur Spannungsversorgung eines Modulators dient, der ein Trägerfrequenzsignal mit den auf dem Zündbus übertragenen Signale moduliert und das modulierte Signal in die Primärwicklung des Transformators einspeist, wobei die Zündschaltung das über den Transformator übertragene, modulierte Signal zur Informationsauswertung demoduliert.
Within the scope of the present invention there is therefore also a circuit for information and energy transmission in an occupant protection system for a motor vehicle, with an ignition circuit arranged in the motor vehicle steering wheel, the one Ignition charge for triggering an airbag located in the steering wheel, and a control unit that transmits an ignition signal to ignite the ignition charge via an ignition bus and a transformer, the primary winding of which is fixedly arranged on the vehicle side and the secondary winding of which is attached to the steering wheel, the circuit being a rectifier which is connected to the ignition bus and converts the signals transmitted thereon into a rectified supply voltage which serves to supply voltage to a modulator which modulates a carrier frequency signal with the signals transmitted on the ignition bus and feeds the modulated signal into the primary winding of the transformer, wherein the ignition circuit demodulates the modulated signal transmitted via the transformer for information evaluation.
Claims
1. Schaltung zur Informations- und Energieübertragung zwischen einer relativ zu einem Kraftfahrzeug-Chassis ortsfest angeordneten, ersten Kraftfahrzeugkomponente und einer gegenüber dem Kraftfahrzeug-Chassis beweglichen, zweiten Kraftfahrzeug-Komponente mit, einem Transformator (8) , dessen Primärseite chas- sisseitig fest angeordnet ist und dessen Sekundärseite an der beweglichen Kraftfahrzeugkomponente angebracht ist, wobei über den Transformator (8) ein Frequenzsignal zur Transformator-Sekundärseite übertragen wird, einer an der zweiten Kraftfahrzeug-Komponente angeordneten, signalgenerierenden Schaltung, und einem weiteren elektrischen Übertrager (Cl, C2) zur1. Circuit for the transmission of information and energy between a first motor vehicle component which is fixed relative to a motor vehicle chassis and a second motor vehicle component which is movable relative to the motor vehicle chassis, with a transformer (8), the primary side of which is fixedly arranged on the chassis side and the secondary side of which is attached to the movable motor vehicle component, a frequency signal being transmitted to the transformer secondary side via the transformer (8), a signal-generating circuit arranged on the second motor vehicle component, and a further electrical transmitter (C1, C2)
Übertragung von durch die signalgenerierende Schaltung (11, 12) erzeugten Signalen zu der ersten oder einer weiteren, relativ zum Kraftfahrzeug-Chassis ortsfest angeordneten Kraftfahrzeug-Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß die signalgenerierendeTransmission of signals generated by the signal-generating circuit (11, 12) to the first or to a further motor vehicle component which is arranged in a fixed position relative to the motor vehicle chassis, characterized in that the signal-generating
Schaltung (11, 12) mit der Sekundärseite des Transformators (8) verbunden ist und das über den Transformator (8) übertragene Frequenzsignal empfängt .Circuit (11, 12) is connected to the secondary side of the transformer (8) and receives the frequency signal transmitted via the transformer (8).
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die signalgenerierende Schaltung das empfangene Frequenzsignal als Trägersignal benutzt und dieses Trägerfrequenzsignal mit den über den weiteren elektrischen Übertrager (Cl, C2) zu übertragenen Signalen moduliert.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the signal generating circuit uses the received frequency signal as a carrier signal and modulates this carrier frequency signal with the signals to be transmitted via the further electrical transmitter (Cl, C2).
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die signalgenerierende Schaltung (11, 12) einen internen Oszillator aufweist, der durch das empfangene Frequenzsignal synchronisiert wird.
3. A circuit according to claim 1, characterized in that the signal generating circuit (11, 12) has an internal oscillator which is synchronized by the received frequency signal.
4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, gegenüber dem Kraftfahrzeug- Chassis bewegliche Kraftfahrzeug-Komponente das Kraftfahrzeug-Lenkrad ist.4. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the second, in relation to the motor vehicle chassis movable motor vehicle component is the motor vehicle steering wheel.
5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, gegenüber dem Kraftfahrzeug- Chassis bewegliche Kraftfahrzeug-Komponente ein verstellbarer Kraftfahrzeug-Sitz ist.5. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the second, in relation to the motor vehicle chassis movable motor vehicle component is an adjustable motor vehicle seat.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in der zweiten Kraftfahrzeug-Komponente angeordnete Zündschaltung (9) , die eine Zündladung (10) zur Auslösung eines in der zweiten Kraftfahrzeug-Komponente be- findlichen Airbags steuert, ein Steuergerät, das ein Zündsignal zur Zündung der Zündladung (10) über einen chassisseiti- gen fest angebrachten Zündbus (1) und den Transformator (8) überträgt, einen Gleichrichter (2) , der mit dem Zündbus (1) verbunden ist und die auf diesem übertragenen Signale in eine gleichgerichtete Versorgungsspannung umsetzt, die zur Spannungsversorgung eines Modulators (7) dient, der das Frequenz- signal mit den auf dem Zündbus übertragenen Signale moduliert und das modulierte Signal in die Primärwicklung des Transformators (8) einspeist, wobei die Zündschaltung (9) das über den Transformator (8) übertragene, modulierte Signal zur Informationsauswertung demoduliert .6. Circuit according to one of the preceding claims, characterized by an ignition circuit (9) arranged in the second motor vehicle component, which controls an ignition charge (10) for triggering an airbag located in the second motor vehicle component, a control unit which Transmits the ignition signal for igniting the ignition charge (10) via a chassis-side fixed ignition bus (1) and the transformer (8), a rectifier (2) which is connected to the ignition bus (1) and the signals transmitted on it converts the rectified supply voltage, which serves to supply voltage to a modulator (7) which modulates the frequency signal with the signals transmitted on the ignition bus and feeds the modulated signal into the primary winding of the transformer (8), the ignition circuit (9) supplying the Transformer (8) transmitted, modulated signal for information evaluation demodulated.
7. Schaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Oszillator (6) zur Erzeugung des Frequenzsignals, der durch den Gleichrichter (2) mit Gleichspannung gespeist wird.7. Circuit according to claim 6, characterized by an oscillator (6) for generating the frequency signal which is fed by the rectifier (2) with DC voltage.
8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter, der an der zweiten Kraftfahrzeug- Komponente angeordnet ist und das über den Transformator (8) zugeführte, modulierte Signal zur Energieversorgung der Zündschaltung (9) gleichrichtet.
8. A circuit according to claim 6 or 7, characterized by a rectifier which is arranged on the second motor vehicle component and rectifies the modulated signal supplied via the transformer (8) for supplying power to the ignition circuit (9).
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschaltung (9) ein Tiefpassfilter aufweist, das das über den Transformator (8) übertragene, modulierte Signal zur Gewinnung der dem Trägerfrequenzsignal aufmodulierten Daten filtert.9. Circuit according to one of claims 6 to 8, characterized in that the ignition circuit (9) has a low-pass filter which filters the modulated signal transmitted via the transformer (8) to obtain the data modulated on the carrier frequency signal.
10. Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschaltung (9) die Belastung der Sekundärwicklung des Transformators (8) zur Übertragung von In- formationen zum Steuergerät gezielt ändert und das Steuergerät eine Belastungserfassung zur Informationserkennung durchführt .10. Circuit according to one of claims 6 to 9, characterized in that the ignition circuit (9) changes the load on the secondary winding of the transformer (8) for the transmission of information to the control unit and the control unit carries out a load detection for information detection.
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Modulator (7) eine Amplitudenmodulation des Trägerfrequenzsignals mit einem Modulationsgrad von weniger als 100 % durchführt.11. Circuit according to one of claims 6 to 10, characterized in that the modulator (7) carries out an amplitude modulation of the carrier frequency signal with a degree of modulation of less than 100%.
12. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die signalgenerierende Schaltung12. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the signal generating circuit
(11, 12) eine Bedienungsschaltung (11, 12) ist, die ein oder mehrere, manuell betätigbare Bedienelemente aufweist und mit der Sekundärwicklung des Transformators (8) zur Energieversorgung gekoppelt ist .(11, 12) is an operating circuit (11, 12), which has one or more manually operable operating elements and is coupled to the secondary winding of the transformer (8) for energy supply.
13. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere elektrische Übertrager durch eine oder mehrere Kapazitäten (Cl, C2) gebildet ist, die zwischen der zweiten Kraftfahrzeug-Komponente und den diesem gegenüberliegenden, fahrzeugseitig fest angeordneten Komponenten ausgebildet sind und zur Informationsübertragung zwischen der signalgenerierenden Schaltung (11, 12) und einer fahrzeugseitig stationär angebrachten Steuerschaltung (14) dienen.
13. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the further electrical transformer is formed by one or more capacitances (Cl, C2) which are formed between the second motor vehicle component and the opposite, fixed components on the vehicle side and for Information transmission between the signal-generating circuit (11, 12) and a control circuit (14) mounted stationary on the vehicle serve.
14. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter auch die signalgenerierende Schaltung (11, 12) mit Gleichspannung speist.
14. Circuit according to claim 8, characterized in that the rectifier also feeds the signal-generating circuit (11, 12) with DC voltage.
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