EP1127242B1 - Schaltung und verfahren zum zünden einer zündpille - Google Patents

Schaltung und verfahren zum zünden einer zündpille Download PDF

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EP1127242B1
EP1127242B1 EP99962048A EP99962048A EP1127242B1 EP 1127242 B1 EP1127242 B1 EP 1127242B1 EP 99962048 A EP99962048 A EP 99962048A EP 99962048 A EP99962048 A EP 99962048A EP 1127242 B1 EP1127242 B1 EP 1127242B1
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detonation
transistor
safing
switch
impulse
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Christian Zelger
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/04—Arrangements for ignition
    • F42D1/045—Arrangements for electric ignition
    • F42D1/05—Electric circuits for blasting

Definitions

  • the invention relates to a circuit for igniting a squib, containing an ignition voltage unit in series with the squib and an ignition transistor is connected, which is turned on via an ignition pulse, with the squib is connected to a safing switch that is connected via a own safing pulse while an ignition pulse is present is switched, and a corresponding ignition process.
  • Such a circuit is known from US 3,931,527. at this circuit is a first transistor directly and a second transistor via a delay circuit with respective Accelerator switches connected.
  • the invention has for its object a generic Develop circuit in such a way that increased functional reliability is given, as well as a corresponding procedure specify.
  • squib 6 is a slave unit to a bus line system 2 4 connected to ignite a squib 6 serves.
  • the bus line system 2 contains a first line 8 which carries a first supply voltage, and a second line 10, the second, advantageously different from the first Supply voltage leads. With different The difference in supply voltages can be optional existing rectifier 12 are removed and forms another supply voltage.
  • the bus line system 2 thus serves to transmit information and commands and for the power supply of the slave unit 4.
  • the slave unit 4 contains an ignition voltage unit 14 which generates a voltage that serves to ignite the squib 6.
  • the ignition voltage is at an ignition voltage output 16 Slave unit 4.
  • the slave unit 4 has a safing output 18, the function of which is explained below is, and that of the second line 10 on the line 19 is controlled.
  • An input 20 of the slave unit 4 is connected to an ignition transistor 22, which after receiving a coded ignition command on the bus line system 2 by a Decoder (not shown) controlled via line 23 is and is connected to ground via an output 25.
  • the ignition voltage output 16 is via the squib 6 with a Safing transistor 24 connected in series between the Primer 6 and the input 20 is located.
  • Zener diode 26 connected to the Safing output 16. Parallel at the output 16 and the output 18 there is a charging capacitor 27 and at the output 18 a smoothing capacitor 28. At the Connection between the zener diode 26 and the safing transistor 24 there is a pull-down resistor 30.
  • the further electronics arranged in the slave unit 4 or microelectronic range is known per se and is therefore not described.
  • the safing transistor 24 is normally blocked because of the safing output 18 is a voltage that is less than that Breakdown voltage of the Zener diode 26. Neither a short circuit Accidental activation of the in the ignition transistor 22 Ignition transistor 22 via line 23 lead in this state to ignite the squib 6.
  • the bus line system 2 firing command generated by a control circuit, not shown transferred, the ignition transistor 22 via the line 23 activated or conductive. Then the bus voltage and thus the voltage at the Safing output 18 increases, so that the zener diode 26 becomes conductive and the safing transistor 24 activated or switches to its conductive state. Both transistors 24 and 22 are now conductive, so that the Primer 6 over the one at the ignition voltage output 16 Ignition voltage is ignited. Through the capacitor 27 is one sufficient ignition energy ensured.
  • the circuit modified in many ways can be.
  • the rectifier 12 are missing.
  • the capacitor 28 may be missing.
  • the transistors 22 and 24 and the Zener diode 26 can by similar acting Components to be replaced.
  • the safing transistor 24 via the bus voltage can the safing transistor 24 via an additional, different from the bus command for the ignition transistor 22 different coded Bus command can be activated.
  • a resistor 34 with the associated one are shown in dashed lines Switch 36 and a resistor 38 with associated double switch 40. Resistor 34 may be in parallel with the safing transistor 24 are switched and the resistor 38 can in Meaning of a limiting resistor for the current through the Ignition transistor 22 are switched. Switches 36 and 40 are used for diagnostic purposes in order to diagnose the Do not disturb the squib electronics. The resistor 34 makes the normally blocked safing transistor 24 ineffective and resistor 38 limits the current if there is one Shorting of the ignition transistor 22. If the diagnostic current remains below the ignition threshold of the squib 6, this becomes not ignited.
  • the components 36, 38 and 40 and only the resistor 34 is present.
  • the resistance 34 then serves, even when the safing switch is open or safing transistor a continuity test the squib 6 to perform.
  • the size of the resistor 34 is to be chosen at least so high that the current through the Ignition cap 6 in the event of a short circuit in the ignition transistor 22 leads to ignition.
  • the safing transistor can also be connected in parallel to the squib 6 and is then normally switched through, like this that the squib is shorted.
  • a signal causing the safing transistor to open e.g. by increasing the voltage of line 10 so that the Safing transistor in the blocking state.
  • the safing transistor can be designed as a depletion FET in this case be, the gate interconnected in the same way as in Fig. 1 is.
  • Fig. 2 shows other ways of switching the safing transistor 24th
  • the difference between the embodiment of FIG. 2 and that of Fig. 1 is that the safing transistors 24a and 24b are switched differently.
  • the safing transistor 24a is switched between the ignition voltage output 16 and the squib 6.
  • the safing transistor 24b is between the output 25 and ground switched.
  • the control lines of the safing transistors 24a and 24b have connections 42a and 42b which in a manner not shown with the free port 42c Zener diode 26 are connected.
  • FIG. 2 corresponds to the function of the embodiment of Fig. 1. It is understood that one of the safing transistors 24a and 24b may be missing.
  • the one ignition stage for squibs is not based on the control via bus line systems limited. With the safing switch or Safing transistor redundancy is created with which one high security against false triggering is achieved.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Zünden einer Zündpille, enthaltend eine Zündspannungseinheit, die in Reihe mit der Zündpille und einem Zündtransistor geschaltet ist, welcher über einen Zündimpuls leitend geschaltet wird, wobei mit der Zündpille ein Safing-Schalter verbunden ist, der über einen eigenen Safingimpuls während des Anliegens eines Zündimpulses umgeschaltet ist, sowie ein entsprechendes Zündverfahren.
Eine solche Schaltung ist aus der US 3,931,527 bekannt. Bei dieser Schaltung ist ein erster Transistor direkt und ein zweiter Transistor über eine Verzögerungsschaltung mit jeweiligen Beschleunigungsschaltern verbunden.
Endstufen mit zwei Zündtransistoren bieten nur bedingten Schutz, da bei fehlerhafter Interpretation eines Zündimpulses oder bei anderen Fehlern in der Zündpillen-elektronik eine Fehlzündung ausgelöst werden kann. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn die Schaltung über ein Bus-Leitungssystem angesteuert wird und ein über das Bus-Leitungssystem zugeführtes Kommando infolge irgendwelcher Fehler irrtümlich als Zündkommando interpretiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltung dahingehend weiterzubilden, daß eine erhöhte Funktionssicherheit gegeben ist, sowie ein entsprechendes Verfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Bus-Leitungssystem vorhanden ist, an das eine Slave-Einheit angeschlossen ist, die die Zündspannungseinheit und den Zündtransistor, einen Zündspannungsausgang, einen Safing-Ausgang und einen Eingang enthält, der mit dem Zündtransistor verbunden ist. Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1
ein Blockschaltbild einer Schaltung und
Fig. 2
ein Blockschaltbild einer abgeänderten Ausführungsform einer Schaltung.
Gemäß Fig. 1 ist an ein Bus-Leitungssystem 2 eine Slave-Einheit 4 angeschlossen, die zum Zünden einer Zündpille 6 dient.
Das Bus-Leitungssystem 2 enthält eine erste Leitung 8, die eine erste Vorsorgungsspannung führt, und eine zweite Leitung 10, die eine zweite, vorteilhafterweise von der ersten verschiedene Versorgungsspannung führt. Bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen kann deren Differenz über einen optional vorhandenen Gleichrichter 12 abgenommen werden und bildet eine weitere Versorgungsspannung. Das Bus-Leitungssystem 2 dient somit zur Übertragung von Informationen und Befehlen und zur Spannungsversorgung der Slave-Einheit 4.
Die Slave-Einheit 4 enthält eine Zündspannungseinheit 14, die eine Spannung erzeugt, die zur Zündung der Zündpille 6 dient. Die Zündspannung liegt an einem Zündspannungsausgang 16 der Slave-Einheit 4. Weiter weist die Slave-Einheit 4 einen Safing-Ausgang 18 auf, dessen Funktion weiter unten erläutert wird, und der von der zweiten Leitung 10 her über die Leitung 19 angesteuert wird. Ein Eingang 20 der Slave-Einheit 4 ist mit einem Zündtransistor 22 verbunden, der nach Empfang eines codierten Zündbefehis auf dem Bus-Leitungssystem 2 durch einen Decoder (nicht dargestellt) über die Leitung 23 angesteuert wird und über einen Ausgang 25 mit Masse verbunden ist.
Der Zündspannungsausgang 16 ist über die Zündpille 6 mit einem Safingtransistor 24 verbunden, der in Reihe zwischen der Zündpille 6 und dem Eingang 20 liegt.
Zur Ansteuerung des Safingtransistors 24 ist dieser über eine Zenerdiode 26 mit dem Safing-Ausgang 16 verbunden. Parallel an dem Ausgang 16 und dem Ausgang 18 liegt ein Ladekondensator 27 und am Ausgang 18 ein Glättungskondensator 28. An der Verbindung zwischen der Zenerdiode 26 und dem Safingtransistor 24 liegt ein Pull-Down-Widerstand 30.
Die weitere, in der Slave-Einheit 4 angeordnete Elektronik bzw. Mikroelektronikumfang ist an sich bekannt und wird daher nicht beschrieben.
Die Funktion der beschriebenen Schaltung ist folgende:
Der Safingtransistor 24 ist normalerweise gesperrt, da am Safing-Ausgang 18 eine Spannung liegt, die geringer ist als die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 26. Weder ein Kurzschluß im Zündtransistor 22 noch ein versehentliches Aktivieren des Zündtransistor 22 über die Leitung 23 führen in diesem Zustand zu einer Zündung der Zündpille 6.
Für eine Zündung wird zunächst über das Bus-Leitungssystem 2 von einer nicht gezeigten Steuerschaltung erzeugtes Zündkommando übertragen, das den Zündtransistor 22 über die Leitung 23 aktiviert bzw. leitend macht. Anschließend wird die Bus-Spannung und damit die Spannung am Safing-Ausgang 18 erhöht, so daß die Zenerdiode 26 leitend wird und den Safingtransistor 24 aktiviert bzw. in seinen leitenden Zustand schaltet. Beide Transistoren 24 und 22 sind nun leitend, so daß die Zündpille 6 über die am Zündspannungsausgang 16 liegende Zündspannung gezündet wird. Durch den Kondensator 27 ist eine ausreichende Zündenergie sichergestellt.
Es versteht sich, daß die Schaltung in vielfältiger Weise abgeändert werden kann. Beispielsweise kann der Gleichrichter 12 fehlen. Der Kondensator 28 kann fehlen. Die Transistoren 22 und 24 sowie die Zenerdiode 26 können durch ähnlich wirkende Bauelemente ersetzt werden. Anstelle der Aktivierung des Safingtransistors 24 über die Bus-Spannung kann der Safingtransistor 24 über ein zusätzliches, sich von dem Buskommando für den Zündtransistor 22 unterscheidenden codierten Buskommando aktiviert werden.
Gestrichelt dargestellt sind ein Widerstand 34 mit zugehörigem Schalter 36 und ein Widerstand 38 mit zugehörigem Doppelschalter 40. Der Widerstand 34 kann parallel zu dem Safingtransistor 24 geschaltet werden und der Widerstand 38 kann im Sinne eines Begrenzungswiderstandes für den Strom durch den Zündtransistor 22 geschaltet werden. Die Schalter 36 und 40 werden für Diagnosezwecke benutzt, um bei einer Diagnose die Zündpillenelektronik nicht zu stören. Der Widerstand 34 macht den normalerweise gesperrten Safingtransistor 24 unwirksam und der Widerstand 38 begrenzt den Strom bei einem eventuellen Kurzschluß des Zündtransistors 22. Wenn der Diagnosestrom unterhalb der Zündschwelle der Zündpille 6 bleibt, wird diese nicht gezündet.
In einer abgeänderten Ausführungsform fehlen die Bauteile 36, 38 und 40 und ist nur der Widerstand 34 vorhanden. Der Widerstand 34 dient dann dazu, auch im geöffneten Zustand des Safing-Schalters bzw. Safingtransistors eine Durchgangsprüfung der Zündpille 6 durchzuführen. Die Größe des Widerstandes 34 ist zumindest so hoch zu wählen, daß der Strom durch die Zündpille 6 bei einem Kurzschluß des Zündtransistors 22 nicht zur Zündung führt.
Der Safingtransistor kann auch parallel zur Zündpille 6 geschaltet sein und ist dann normalerweise durchgeschaltet, so daß die Zündpille kurzgeschlossen ist. Bei Erfassen eines Unmando ein das Öffnen des Safingtransistors bewirkendes Signal, z.B. durch Spannungserhöhung der Leitung 10, so daß der Safingtransistor in den Sperrzustand gelangt. Der Safingtransistor kann in diesem Fall als Verarmungs-FET ausgebildet sein, dessen Gate in gleicher Weise wie bei Fig. 1 verschaltet ist.
Fig. 2 zeigt andere Möglichkeiten zur Schaltung des Safingtransistors 24.
Gleiche Bauteile wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen belegt.
Der Unterschied zwischen der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und der der Fig. 1 besteht darin, daß die Safingtransistoren 24a und 24b anders geschaltet sind. Der Safingtransistor 24a ist zwischen den Zündspannungsausgang 16 und die Zündpille 6 geschaltet. Der Safingtransistor 24b ist zwischen den Ausgang 25 und Masse geschaltet. Die Steuerleitungen der Safingtransistoren 24a und 24b weisen Anschlüssen 42a und 42b auf, die in nicht dargestellter Weise mit dem freien Anschluß 42c der Zenerdiode 26 verbunden sind.
Die Funktion der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht der der Fig. 1. Es versteht sich, daß einer der Safingtransistoren 24a und 24b fehlen kann.
Die erfindungsgemäße Schaltung, die eine Zündstufe für Zündpillen bildet, ist nicht auf die Ansteuerung über Bus-Leitungssysteme beschränkt. Durch den Safing-Schalter bzw. Safingtransistor ist eine Redundanz geschaffen, mit der eine hohe Sicherheit gegen Fehlauslösungen erreicht wird.

Claims (9)

  1. Schaltung zum Zünden einer Zündpille (6), enthaltend eine Zündspannungseinheit (14), die in Reihe mit der Zündpille und einem Zündtransistor (22) geschaltet ist, welcher über einen Zündimpuls leitend geschaltet wird, wobei mit der Zündpille (6) ein Safing-Schalter (24; 24a, 24b) verbunden ist, der über einen eigenen Safingimpuls während des Anliegens eines Zündimpulses umgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bus-Leitungssystem (2) vorhanden ist, an das eine Slave-Einheit (4) angeschlossen ist, die die Zündspannungseinheit (14) und den Zündtransistor (22), einen Zündspannungsausgang (16), einen Safing-Ausgang (18) und einen Eingang (20) enthält, der mit dem Zündtransistor (22) verbunden ist.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Safing-Schalter durch einen Safing-Transistor (24; 24a, 24b) gebildet ist, der über eine Zenerdiode (26) mit dem Safingimpuls beaufschlagt wird, wobei die Zenerdiode bei Anliegen des Safingimpulses leitend ist.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündtransistor (22) und der Safingtransistor (24; 24a, 24b) über ein Bus-Leitungssystem (2) angesteuert werden,
  4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bus-Leitungssystem (2) zwei Leitungen (8, 10) enthält, deren eine (8) ein Zündkommando und deren andere (10) ein Safingkommando überträgt.
  5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Leitungen (8, 10) unterschiedliche Versorgungsspannungen führen und zwischen den Leitungen ein Gleichrichter (12) angeordnet ist.
  6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß für Diagnosezwecke der Safing-Schalter (24) mittels eines Widerstandes (34) überbrückbar ist.
  7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Safing-Schalter (24; 24a, 24b) mit der Zündpille in Reihe geschaltet ist.
  8. Verfahren zum Zünden einer Zündpille, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Insassenschutzsystems, bei dem bei Erfassen eines die Zündungsauslösungskriterien erfüllenden Ereignisses, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Unfalls, zwei unterschiedliche elektrische Impulse im wesentlichen gleichzeitig erzeugt werden, die an zwei mit der Zündpille verbundene Schalter angelegt werden und diese so umschalten, daß Zündstrom durch die Zündpille fließt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Impuls ein an das Gate des einen Schalters angelegtes Zündkommando ist und der andere Impuls durch Spannungserhöhung einer Versorgungsspannungsleitung gebildet wird, die mit einem Gateanschluß des anderen Schalters über zwischengeschaltete Elemente verbunden ist.
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