KR100517793B1 - 자동차내의 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치 - Google Patents

자동차내의 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치 Download PDF

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Abstract

안전 개념의 구현을 위해 제어 유닛(ECU)내에 추가 안전 센서가 생략되고, 기존의 가속 센서 또는 회전율 센서(S1 내지 S5)중 하나로부터 안전 기능이 대체된다. 또한 고유의 점화 경로 이전에 하나의 프리스테이지가 점화 소자(Z1, Z2)에 연결되고, 이 프리스테이지는 제어 유닛(1)에 의해 평가된 센서 신호에 따라 점화 스위치 및 점화 소자에 직렬로 연결되어 있는 안전 스위치(T11)를 제어한다.

Description

자동차내의 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치{DEVICE FOR THE CONTROL OF AN ACTIVE ELEMENT OF AN OCCUPANT RETENTION SYSTEM IN A VEHICLE}
본 발명은 자동차의 승객 보호 장치의 능동 소자를 제어하는 장치에 관한 것이다.
종래의 승객 보호 장치들은 승객 보호 장치의 중앙 제어기 내에 설치되는 기계식 안전 센서를 구비하고 있다. 대부분 보호 장치의 컨트롤 유닛(ECU) 내에 설치되는 기존의 기계식 안전 센서는 검사하기가 매우 어렵고, 느리며 비교적 가격이 비싸다.
보호 장치의 안전 기능이 추구하는 안전 개념은, 승객 보호 장치의 센서들 및 제어기들을 포함하는 충돌 인식 유닛의 오작동시 승객 보호 장치의 의도하지 않은 트리거링이 방지되는 것을 의미한다. 지금까지는 정면 에어백 또는 측면 에어백의 순차저인 작동으로 정면 충돌 또는 측면 충돌이 감지되는 경우에만 이러한 안전 개념이 구현되었었다. 측면 에어백, 커튼 에어백 등의 순차적 트리거링으로 전복사고(롤오버)가 인식되는 경우에 대해서는 신뢰성 있는 안전 개념이 없었다.
도 1은 제 1 안전 개념을 수행하는 구동 회로를 나타낸 도이다.
도 2는 제 2 안전 개념을 수행하는 구동 회로는 나타낸 도이다.
도 3은 추가 구동 회로를 나타낸 도이다.
도 1, 도 2 및 도 3에서 동일한 기능 및 구조는 동일한 도면 부호로 표시하였다.
본 발명의 목적은 비용이 적게 들고 확실한 안전 개념을 갖춘 승객 보호 장치를 구현하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항들의 특징을 통해 달성된다.
본 발명의 장점은 안전 센서를 절약할 수 있다는 것이다. 이를 위해 안전 센서에 의한 정면 충돌의 감지는, 바람직하게는 자동차의 앞부분, 예컨대 자동차의 펜더(fender) 및/또는 앞 엔진실에 통합되는 초기 충돌 위성(early crash satellite) 또는 초기 충돌 센서가 담당하게 된다.
측면 충돌이 인식되었을때 안전 기능을 위해, Y-방향, 즉 자동차 방향에 대해 가로로 놓인 휠 축 방향의 가속 센서가 동시에 안전 센서로서 사용된다.
롤오버 상태가 인식되었을때 안전 기능을 위해, y-방향 및 z-방향으로 작용하는 가속 센서들 중 적어도 하나가 동시에 안전 센서로서 사용된다.
또 다른 한 실시예에서는 안전 센서의 기능을 동시에 충족시키는 다수의 관여 센서들이 존재한다.
센서 신호를 평가하기 위해, 예컨대 2 개의 트랜지스터를 가진 프리스테이지(pre-stage) 및 후방접속된 안전 트랜지스터로 이루어진, 멀티스테이지 안전 스위치가 후방접속되는 제어 유닛(ECU)이 안전 개념의 구현을 위해 사용된다.
점화 소자, 에너지 저장기 및 점화 스위치를 포함하는 점화 경로에 추가로 일 안전 스위치가 제공된다. 점화 소자의 점화는 점화 스위치(들) 및 안전 스위치가 동시에 턴-온되는 경우에만 행해질 수 있다. 점화경로 내의 안전 트랜지스터는 충분히 높은 가속이 존재하는 경우에만 안전 스위치를 이네이블(enable)시키는 프리스테이지에 의해 제어된다.
프리스테이지는, 충돌이 인식되는 경우에만 턴-온되고 각각 제어기로부터 제어 신호를 받는 2 개의 스위치로 구성된다. 프리스테이지 스위치들이 상호 접속됨에 따라 트리거링을 위한 프리스테이지 스위치의 양쪽 입력 신호가 식별된다. 충돌 인식 유닛에 고장이 발생하면, 프리스테이지 스위치의 두개 입력 신호들 중 하나는 활성화되지 않아, 안전 스위치가 턴-온되지 않게 되고, 점화 소자의 점화도 실시될 수 없다. 결과적으로 의도하지 않은 점화가 방지된다.
프리스테이지 스위치의 사용으로, 가속 센서든지, 초기 충돌 위성이든지 또는 롤오버 센서든지 각각의 센서는 동시에 안전 기능을 수행할 수 있다.
프리스테이지 스위치는 바람직하게는 개별 부품으로서 설계되나, 통합적으로도 구현될 수 있다. 안전 스위치는 일반적으로 개별적으로 구현된다.
프리스테이지 스위치의 두개 입력부 사이에 단락이 발생되면, 상기 입력부에는 공급 전압 또는 접지에 근접함으로써 상기 두개의 프리스테이지 스위치 중 적어도 하나를 억제하는 전위가 제공된다. 그 결과 프리스테이지 스위치의 입력부들 사이에 단락이 발생하면 안전 스위치가 턴-오프되는 것이 보증된다. 마찬가지로 스위치의 두개 입력부에 미치는 간섭 효과로 인해 안전 트랜지스터의 작동이 야기되지 않는다.
센서 신호의 평가 및 점화 경로(들)와 프리스테이지 스위치의 제어는 제어기에 의해 수행된다. 센서 신호들은 제어기 내에서 점화 결정을 내리기 위한 알고리즘을 사용하는 평가 유닛에 의해 평가된다. 또한 센서 신호는 정면 충돌 인식 기능, 측면 충돌 인식 기능 또는 롤오버 인식 기능에 따라 상이한 유지 시간을 갖는 유지 회로에 공급된다. 평가 유닛이 점화 소자를 점화시키는 결정을 내리면, 점화 트랜지스터가 점화개시 루틴(firing routine)에 의해 턴-온된다. 또한 점화 결정은 유지 소자의 출력부와 프리스테이지 스위치와 논리적으로 결합되어 공급된다. 예컨대 센서 및 에어백 제어 유닛을 포함하는 충돌 인식 유닛 및 안전 기능부가 충돌을 인식하는 경우에만 점화 펠렛(ignition pellet)가 점화될 수 있다.
또다른 실시예에서, 제어기는 2개의 상호 개별적인 유닛, 즉 주 제어 유닛과 안전 제어 유닛으로 분할된다. 주 제어 유닛은 센서 신호를 평가하고 점화 스위치를 제어한다. 안전 제어 유닛은 센서 신호를 평가하고 프리스테이지 스위치를 제어한다. 하드웨어 방식의 분리를 통해 제어 유닛 내에서의 소프트웨어 에러 및 하드웨어 에러가 바람직하게는 마이크로제어기로서 설계된 2개의 독립적인 리던던트 유닛에 의해 저지된다. 이는 점차 모든 기능이 제어기로 통합됨에 따라 그 기능이 소프트웨어 방식으로 맵핑될 것이라는 이유에서 특히 바람직하다. 이하에서는 제어기가 제어 유닛으로도 표기된다.
프리스테이지 스위치들은 고유의 안전성(inherent safety)의 강화를 위해 개별소자 트랜지스터로서 설계되긴 하지만, 통합될 수도 있다. 안전 트랜지스터는 개별소자로서 설계된다. 점화 트랜지스터(들)이 바람직하게는 ASIC-모듈 상에 설치되지만, 개별소자로서 설계될 수도 있다. 개별적으로 구성된 모듈 - 제어기, 개별소자로서 설계된 프리스테이지 스위치 및 그와 분리된 ASIC 모듈 - 의 멀티스테이지 개념을 통해 전체 시스템의 높은 고유의 안전성 및 에러 방지가 보증되기 때문에, 트리거링 에러가 확실하게 예방될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속 청구항에 기술되어있다.
본 발명은 도 1, 도 2 및 도 3으로 이루어진 도면을 참고로 설명된다.
도 1에는 예컨대 점화 소자(Z1, Z2)로서 설계된 능동 소자용 구동 장치가 도시되어 있고, 이 구동 장치에서 제어기(1)는 센서 신호에 따라 능동 소자를 포함하는 점화 경로를 제어한다. 또한 제어 유닛(1)은, 충돌 인식 유닛 및 안전 기능이 충분히 높은 가속을 인식한 경우에만 능동 소자(Z1, Z2)를 활성화시키고 또는 점화될 수 있는 것을 보증하는 프리스테이지(R1, T12, T13 및 R2, T22, T23)를 제어한다.
도 1에는 다수의 센서들(S1 내지 S5)이 도시되어 있으며, 이 센서들의 센서 신호는 제어기(1)에 전달된다. 센서 (1)는 초기 충돌 위성으로서 설계되어 자동차 정면 영역, 바람직하게는 펜더의 영역에 설치된다. 결과적으로, 정면 충돌이 매우 일찍 검출된다. 초기 충돌 위성은 바람직하게는 주행 방향, 즉 X-방향으로의 이동을 감지하는 가속 센서를 구비하고 있다.
센서 (S2)는 X-방향으로의 이동, 즉 자동차 방향으로의 이동을 감지하는 가속 센서이다.
센서 (S3)는 z-방향으로의 이동 또는 가속, 즉 수직 방향으로의 자동차 이동을 감지하는 가속 센서이다. 따라서 특히 롤오버 상황이 회전율 센서(S5)와 관련하여 인식된다.
센서(S4)는 Y-방향으로의 자동차 이동, 즉 자동차의 주행 방향에 대해 횡방향인 이동을 감지하는 가속 센서이다. 결과적으로 특히 측면 충돌 상황이 인식된다.
센서(S5)는 각속도 및 그로부터 도출되는, 자동차의 종축, 즉 X-방향으로의 각가속도를 감지하는 회전율 센서로서 설계된다. 결과적으로 특히 Z-방향에 대한 센서(S3)와 상호작용하여 롤오버 상태가 인식된다.
제어기(1)에는, 센서 신호들을 평가하고 예정된 알고리즘에 따라 다양한 점화 경로(VCC, C1, T11, T15, Z1, T16 및 VCC, C2, T21, T25, Z2, T26)에 대한 점화 결정을 내리는 제 1 평가 유닛(25) 및 제 2 평가 유닛(35)이 포함된다. 다양한 점화 경로에 포함된 능동 소자들(Z1, Z2)은 예컨대 정면 에어백의 점화 소자(점화 펠렛, Smart Squib), 안전 벨트 프리텐셔너 점화 소자, 측면 에어백 점화 소자, 에어백 커튼 점화 소자 및 그 밖에 가능한 다른 보호 장치의 리트랙터(retractor)를 의미한다.
제 1 평가 유닛(25)은 초기 충돌 위성(S1) 및 X-방향 가속 센서(S2)의 센서 신호를 수신한다. 센서 신호의 시간별 프로파일에 따라 알고리즘을 사용하여 점화개시 결정이 내려진다. 이러한 점화개시 결정은 제어기(1) 내에 모두 설치되어 있는 유지 소자(22) 및 제 1 활성 유닛(26)으로 전달된다.
제 1 활성 유닛(26)은 점화개시 결정을 실행하여 상기 제 1 활성 유닛에 후방 접속된, 제 1 점화 경로의 일부인 2 개의 점화 스위치(T15, T16)를 작동시킨다.
하기에 언급되는 스위치, 즉
- 프리스테이지 스위치,
- 안전 스위치,
- 점화 스위치
는 임의의 바람직한 제어가능 스위치일 수 있다. 바람직하게는 이 스위치들이 바이폴라 트랜지스터, 전계효과 트랜지스터, MOSFET 트랜지스터 또는 그와 유사한 트랜지스터로서 형성된다.
또한 제어기(1)는 바람직하게는 예정된 지속 시간동안 초기 충돌 위성(S1)으로부터의 신호 변화를 유지하는 유지 유닛을 포함하고 있다. 바람직하게는 상기 지속 시간은 약 100 ms이다. 유지 유닛은 도면 부호 (21)로 표시되어 있다. 이 유지 유닛(21)의 출력부는 인버터(23)를 통해 프리스테이지(R1, T12, T13)의 프리스테이지 스위치(T12) 입력부(B12)에 연결된다. 또한, 제 1 유지 유닛(21)의 출력부는 AND-소자(24)의 입력부에 연결되고, 이 AND-소자(24)의 제 2 입력부는 제 2 유지 소자(22)에 연결된다. AND-소자의 출력부는 프리스테이지(R1, T12, T13)의 프리스테이지 스위치(T13) 입력부(B13)에 연결된다.
제어 유닛(1) 내에 설치된 서브유닛들, 예컨대 평가 유닛(25, 35), 유지 유닛(21, 22, 31, 32, 33) 등은 제어 유닛(1) 내에서 하드웨어로 맵핑되거나 및/또는 소프트웨어-운영에 의해 구현될 수 있는 기능적 서브유닛을 말한다.
프리스테이지(R1, T12, T13)는 2 개의 프리스테이지 스위치(T12, T13)를 포함하며, 이들의 활성화 분기는 직렬로 접속된다. 제 2 프리스테이지 스위치(T13)의 활성화 분기의 한 쪽 단부는 접지에 연결되고, 다른 한 쪽 단부는 프리스테이지 트랜지스터(T12)의 활성화 분기에 연결된다. 프리스테이지 트랜지스터(T12)의 활성화 분기의 다른 쪽 단부는 저항(R1)을 통해 공급 전압(VCC)에 연결된다. 저항(R1)과 제 1 프리스테이지 스위치(T12) 사이의 노드는 제 1 점화 경로(C1, T11, T15, Z1, T16)의 일부인 제 1 안전 트랜지스터(T11)의 입력부(B11)에 연결된다. 제 1 점화 경로는 제 1 에너지 저장기, 제 1 안전 스위치(T11)의 활성화 분기, 제 1 점화 스위치(T15)의 활성화 분기, 능동 소자(Z1) 및 제 2 점화 스위치(T16)의 활성화 분기로 구성된 직렬 회로로서 형성된다. 제 1 에너지 저장기(C1)는 능동 소자, 바람직하게는 보호 장치의 점화 소자를 점화시키기에 충분한 예정된 에너지를 갖고 있다. 이 경우, 1개의 능동 소자 또는 다수개의 능동 소자(Z1)의 다중 점화는 제 1 활성화 유닛(26)의 점화개시 루틴에 따라 트리거링될 수 있다. 제 1 에너지 저장기(C1)를 충전하기 위해 필요한 회로는 도면의 간략화를 위해 도시하지 않았다.
점화 스위치(T15, T16) 및 안전 스위치(T11)가 바람직하게는 ASIC-모듈 위에 설치된다. 프리스테이지 트랜지스터(T12, T13)는 바람직하게는 개별부품으로서 형성됨에 따라 장치 고유의 안전성이 증가된다.
2개의 점화 스위치(T15, T16) 및 제 1 안전 스위치(T11)로 이루어진 직렬 회로를 통해, 3개의 스위치(T11, T15, T16)가 모두 턴-온되는 경우에만 능동 소자(Z1)가 턴-온되는 것(논리곱 연산)이 보증된다.
장치 고유의 안전성은 안전 스위치(T11)가 프리스테이지(R1, T12, T13)에 의해 구동됨으로써 보다 강화된다. 예를 들어 제 1 안전 트랜지스터(T11)가 p-채널-MOSFET-트랜지스터인 경우, 상기 제 1 안전 트랜지스터(T11)는 2개의 프리스테이지 스위치(T12, T13)가 온 상태인 경우에만 턴-온된다. 프리스테이지 트랜지스터(T12, T13) 중 하나만 턴-온되지 않으면, 제 1 안전 트랜지스터(T11)의 입력부(B11) 전위는 저항(R1)을 통해 공급 전압(VCC) 전위를 취하게 되고, 결과적으로 제 1 안전 트랜지스터는 턴-오프된다.
그 결과 의도하지 않은 점화와 관련하여 신뢰성을 증가시키기 위해 장치 내 에 추가 리던던시가 제공된다.
제 1 및 제 2 프리스테이지 트랜지스터(T12, T13)는 각각 예컨대 pnp-트랜지스터 또는 npn-트랜지스터로서 형성된다.
예컨대 프리스테이지 스위치(T12, T13)의 입력부들(B12, B13) 사이에 단락이 발생하면, 제어 유닛(1)의 출력부는 전위가 접지(GND) 또는 공급 전압(VCC)에 근접하도록 설계되고, 2개의 프리스테이지 스위치(T12, T13) 중 적어도 하나는 턴-오프됨에 따라 결과적으로, 제 1 안전 스위치(T11)도 턴-오프된다.
두개의 가속 센서(S1, S2)가 동작하면, 비트리거링 상황에서는 모든 스위치(T12, T13, T11, T15 및 T16)가 턴-오프되어 능동 소자(Z1)가 트리거링되지 않는다.
센서(S1, S2)의 동작 중에 정면 충돌이 일어나면, 초기 충돌 위성(S1)이 제어 유닛(1)에 X-방향 가속 센서(S2)보다 조금 더 일찍 상기 충돌을 통지한다. 그 이유는 초기 충돌 위성(S1)이 자동차의 앞 부분에 배치되거나, 또는 배면 충돌 인식을 위해 자동차의 뒷부분에 배치되기 때문이다. 센서 신호들의 시간차는 예컨대 50ms이다. 제 1 평가 유닛(25)은 충돌을 인식하고 제 2 유지 유닛(22) 내 점화개시 플래그를 활성화시키며, 제 1 활성화 유닛 내 점화 루틴을 활성화시켜, 결과적으로 2개의 점화 스위치(T15, T16)가 턴-온된다. 초기 충돌 위성(S1)은 동시에 안전 기능을 관할하는 충돌 인식 유닛의 입력부에 놓이는 안전 센서로서 사용된다.
센서, 평가 유닛(25), 활성화 유닛(26) 또는 점화 스위치(T1, T16)에 결함이 발생한 경우에는 능동 소자(Z1)의 트리거링이 방해된다.
동작하고 있는 초기 충돌 위성(S1)에 정면 충돌이 일어나면, 센서 신호가 유지 유닛(21)에 전달되고, 이 유지 유닛(21)의 출력부에서 예정된 지속시간동안 활성화 신호가 공급된다. 예정된 지속 시간동안(100 ms) 프리스테이지 트랜지스터(T12)가 인버터(23)에 의해 구동 및 턴-온된다. 제 1 유지 유닛(21) 및 제 2 유지 유닛(22)의 활성화 신호가 AND-게이트(24)를 통해, 본 경우에는 HIGH-레벨-이네이블 신호를 발생시키면, 제 2 프리스테이지 트랜지스터(T13)도 마찬가지로 턴-온된다.
2개의 유지 유닛(21, 22)은 바람직하게는 에지 제어된다(edge-controlled). 즉, 각각의 입력 신호가 예정된 정도로 변동될 때만, 예정된 지속시간동안 활성화 신호가 송출된다. 또다른 실시예에서, 각각 예정된 임계치가 초과되는 순간에 유지 유닛(21, 22)이 트리거링된다. 예컨대, 초기 충돌 센서에 결함이 발생하면, 시스템이 스위치 온된 직후 예정된 지속시간동안 유지 유닛(21)의 출력부가 활성화된다. 상기 지속시간 후에는, 출력부가 비활성화된다(not ENABLE). 상기 지속시간동안에는 제 2 유지 유닛(22)이 비활성 출력부를 갖기 때문에(not enable), 제 2 프리스테이지 트랜지스터(T13)는 턴-온되지 않는다. 제 1 프리스테이지 트랜지스터(T12)가 예정된 지속시간동안 활성화되었다 할지라도, 이 경우에는 LOW-레벨-신호에 의해 제 1 안전 스위치(T11)가 턴-오프된 상태로 유지된다.
충돌이 발생하는 경우 결함있는 초기 충돌 위성(S1)은 자신의 상태를 변경하지 않기 때문에 제 1 유지 유닛(21)의 출력부가 활성화되지 않는다. X-방향 가속 센서(S2)가 제 1 평가 유닛(25)과 관련하여 충돌을 인식하면, 제 1 활성화 유닛(26) 내 점화개시 루틴을 통해 2 개의 점화 스위치(T15, T16)가 작동된다. 그에 반해 프리스테이지 스위치(T12, T13)는, 제 1 유지 유닛(21)의 출력부가 활성화되지 않기 때문에, 턴-오프 상태로 유지된다. 결과적으로 제 1 안전 스위치(T11)가 턴-오프 상태이고, 그로 인해 제 1 점화 경로를 통해 전류가 흐를 수 없으며 능동 소자(Z1)가 트리거링되지 않는다.
프리스테이지 스위치(T12, T13)는 제 1 유지 유닛(21) 및 제 2 유지 유닛(22)의 출력부에서 활성화 신호가 예정된 타임 슬롯 내에서 활성화되는 경우에만 모두 턴-온된다. 타임 슬롯은 실시예에서 약 50 ms이다.
X-방향 가속 센서(S2)에 부분적으로 결함이 있는 경우 및/또는 제 1 평가 유닛(25) 내에서 점화개시 결정이 잘못된 경우, 경우에 따라 점화개시 루틴에 의해 2 개의 점화 스위치(T15, T16)가 활성화된다. 그러나 2 개의 프리스테이지 스위치(T12, T13)가 턴-온되도록 하기 위해 예정된 타임 슬롯 내에서 적시에 제 1 평가 유닛(25)의 점화개시 결정이 내려지는 것은 가능하지 않다. 이 경우 유지 소자(21)는 활성화되지 않기 때문에 트랜지스터(T11)가 닫히지 않고, 그 결과 점화 소자(Z1)가 트리거링되지 않는다.
결과적으로 고유의 안전성이 높은 정면 충돌 인식을 위한 구동 장치가 형성된다.
도 1의 하단부에는 제 2 점화 경로(C2, T21, T25, Z2, T26) 및 제 2 프리스테이지(R2, T22, T23)가 도시되어 있고, 이들의 구조 및 기능은 제 1 점화 경로 및 제 1 프리스테이지와 대응된다.
또한 제어기 내에 제 2 평가 유닛(35)이 설치되고, 이 제 2 평가 유닛(35)에 센서들(S3, S4, S5)로부터의 센서 신호가 공급된다. 제 2 평가 유닛(35)은 센서의 입력 신호에 따라 능동 소자(Z2)를 위한 점화개시 결정을 내리는 알고리즘을 포함한다. 점화개시 결정은 제 2 활성화 유닛(36) 및 제 5 유지 유닛(33)에 전달되고, 상기 제 5 유지 유닛(33)은 바람직하게는 약 1초의 유지 시간을 갖는다. 제 2 활성화 유닛(36)은 점화개시 결정을 처리하고, 점화 스위치(T25, T26)에 대응하는 신호를 전달한다. z-방향 및 y-방향 검출에 영향을 미치는 가속 센서(S3, S4)가, 바람직하게는 약 1초의 유지 시간을 갖는 제 3 유지 유닛(31)에 작용한다.
가속 센서(S4)의 센서 신호는 또한 제어 유닛(1) 내에 설치된 제 4 유지 유닛(32)에 공급되며, 상기 제 4 유지 유닛(32)은 바람직하게는 100 ms의 유지 시간을 갖는다.
3개의 센서(S3, S4, S5)의 조합은 제 2 평가 유닛(35)이 센서 신호에 따라 측면 충돌 및 롤오버를 인식할 수 있고, 능동 소자(Z2)에 의해 기호화된 대응하는 점화 소자, 예컨대 측면 에어백, 롤오버 커튼 에어백 또는 다른 보호 장치의 점화 소자를 활성화시킬 수 있다.
기본적으로는 이미 정면 에어백의 작동이 후속되는 정면 충돌 인식의 경우에 설명했던 개념과 같은 안전 개념이 작용한다. 이 경우, 3개의 센서(S3, S4, S5)가 동시에 안전 센서로서 동작한다. 점화 소자(Z2)의 활성화를 위해서, 유지 유닛(31 또는 32) 앞에 접속된 소자들이 충분히 높은 가속을 인식하여야 할 뿐만 아니라, 평가 유닛(35) 내 알고리즘이 충돌 또는 롤오버를 인식하여야 한다. 제 3 및 제 4 유지 유닛(31, 32)의 출력 신호는 OR-소자(39)를 통해 서로 조합된다. OR-소자(39)의 출력 신호는 인버터(37)를 통해 프리스테이지의 제 3 프리스테이지 스위치(22) 및 AND-소자(38)에 공급되고, 상기 AND-소자(38)는 제 2 출력부로서 제 5 유지 유닛(33)으로부터의 점화개시 플래그를 받는다. AND-소자(38)의 출력 신호는 제 4 프리스테이지 스위치(T23)에 공급된다.
2 개의 프리스테이지 스위치(T22, T23)의 논리곱 연산을 통해 롤오버 사고시 2 개의 평가 유닛(31, 33)에 의해 예정되는 약 1초의 타임 슬롯이 발생한다.
측면 충돌시에는 y-방향 센서(S4)만 활성화되기 때문에, 이 경우 2 개의 프리스테이지 스위치(T22, T23)의 활성화 및 후속하는 제 2 안전 스위치(T21)의 활성화를 위한 타임 슬롯이 유지 유닛(32, 33)에 의해 예정된다.
y-방향 가속 센서(S4)는, 한 편으로는 롤오버 상태의 인식에 사용되고, 다른 한 편으로는 측면 충돌의 인식에 사용되는 2 개의 상이한 신호를 출력한다. 그에 상응하게 2 개의 상이한 센서 신호는 2 개의 유지 유닛(31, 32)에 공급된다.
도 2에는 충돌 상황의 인식 및 점화 소자의 트리거링을 위한 회로 장치가 도시되어 있으며, 이 회로 장치는 본질적으로 도 1의 회로 장치에 상응한다.
도 1의 회로 장치와 달리, 도 2에서는 도 1의 제어 유닛(1)이 2 개의 서브유닛, 즉 주 제어 유닛(2)과 안전 제어 유닛(3)으로 분할되어 있다.
이와 같이 하드웨어 방식으로 구현된 분할에 의해 시스템의 본질 안전성이 증가된다. 주 제어유닛(2) 내에는 평가 유닛(25, 35) 및 활성화 유닛(26, 36)이 포함되어 있다. 안전 제어 유닛(3)은 프리스테이지(R1, T12, T13 및 R2, T22, T23)의 제어를 위해 사용되는 모든 안전 기능을 포함하고 있다. 따라서 안전 제어 유닛(3) 내에는 다양한 유지 유닛(21, 31, 32) 및 대응하는 논리 소자(OR 소자, AND-소자 및 인버터)가 포함되어 있다. 도 1의 유지 유닛(22, 23)을 안전 제어 유닛(3) 내에 설치하고 주 제어 유닛(2)과 안전 제어 유닛(3) 사이에 대응하는 연결을 제공하는 것도 고려될 수 있다. 가속 센서 또는 회전율 센서(S1 내지 S5)의 센서 신호는 각각 주 제어 유닛(2) 및 안전 제어 유닛(3)의 대응하는 기능 블록에 공급된다.
제어 유닛(1)이 주 제어 유닛(2)과 안전 제어 유닛(3)으로 분할됨으로써, 하드웨어 유닛 또는 소프트웨어 유닛의 오동작으로 인해 해당하는 능동 유닛(Z2, Z1)이 트리거링되지 않는 구조가 형성된다.
또다른 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 두 프리스테이지의 저항(R1, R2)이 더 이상 공급 전압(Vcc)에 연결되지 않고, 각각 점화 전위를 갖는 제 1 에너지 저장기 또는 제 2 에너지 저장기(C1, C2)에 연결된다. 그 결과 p-채널 또는 pnp형으로 설계된 안전 트랜지스터(T11 또는 T21)가 공급 전압(Vcc)과 에너지 저장기(C1 또는 C2)의 점화 전위간의 전위차에 상관없이, 해당하는 프리스테이지에 의한 적절한 제어시 확실하게 턴-오프되는 것이 보증된다.
도 3에는 프리스테이지(R1, T12, T13 및 R2, T22, T23) 영역에서의 회로가 다르게 구현된다는 점에서 도 1과 구별되는 구동 회로가 도시되어 있다. 상부 프리스테이지(R1, T12, T13)를 사용하여 변동 사항이 예로서 도시되어 있다.
인버터(23)의 출력부는 제어 유닛(1)의 출력 핀을 통해 추가 인버터(54)에 접속된다. 이 추가 인버터(54)의 출력부는 프리스테이지 스위치(T52)의 제어 입력부(베이스/게이트)에 접속된다. AND-소자(24)의 출력부는 제어 유닛(1)의 출력 핀을 통해 추가 프리스테이지 스위치(T53)의 제어 입력부(베이스/게이트)에 접속된다. 프리스테이지 스위치(T52)의 활성화 분기는 이미터측 또는 소오스측상의 점화 커패시터(C1)의 전위에 연결되고, 콜렉터측 또는 드레인측 상의 안전 트랜지스터(T11)의 제어 입력부 및 저항(R5)의 한 쪽 단부에 연결된다.
프리스테이지 스위치(T53)의 활성화 분기는 이미터측 또는 소오스측 상의 접지(GND)에 연결되고, 콜렉터측 또는 드레인측 상의 상기 저항(R5)의 다른 한 쪽 단부에 연결된다.
안전 스위치(T11)는 프리스테이지 스위치 (T25)가 하이 임피던스 상태일때, 즉 프리스테이지 스위치(T25)의 활성화 분기가 차단되고 프리스테이지 스위치 (T53)이 턴-온될 때에멘만 턴-온된다. 이를 위해, 프리스테이지 스위치(T5 및 T53)의 입력부는 HIGH-레벨로 스위칭되고, 그에 따라 인버터(23) 및 AND-소자(24)의 출력 핀은 LOW-레벨 및 HIGH-레벨로 각각 스위칭되어야 한다. 그러면 안전 스위치(T11)의 제어 입력부가 접지로 인입되고(pulled-to), 그로 인해 예컨대 p-채널 MOSFET-트랜지스터로서 형성된 안전 스위치(T11)가 턴-온된다.
두개의 프리스테이지 스위치(T52, T53) 입력부에서 가능한 다른 모든 3 개의 상태 조합을 통해 안전 트랜지스터(T11)의 억제가 야기된다. 따라서, 전술한 두 출력핀들 사이에 단락이 발생하는 경우 또는 상기 두개의 출력핀들 상에 동위상 간섭 장애가 발생하는 경우, 항상 안전 트랜지스터(T11)가 턴-오프된다.
또다른 실시예에서는 도 2에 따른 프리스테이지가 도 3에 도시된 프리스테이지로 대체될 수 있다.

Claims (13)

  1. 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자(Z1, Z2)를 제어하기 위한 장치로서,
    - 제어 유닛(1),
    - 상기 제어 유닛(1)에 신호를 공급하는 센서(S1 내지 S2),
    - 에너지 저장기(C1, C2), 안전 스위치(T11), 능동 소자(Z1, Z2) 및 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 적어도 하나의 점화 스위치(T15, T16, T25, T26)를 포함하는 점화 경로(C1, T15, Z1, T16; C2, T21, T25, Z2, T26), 및
    - 상기 안전 스위치(T11, T21)를 구동하고 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 프리스테이지(R1, T12, T13; R2, T22, T23)를 포함하고,
    상기 프리스테이지는 적어도 2 개의 센서(S1, S2; S3, S4, S5)가 충분한 가속을 인식하는 경우 안전 스위치(T11, T21)를 이네이블(enable)시키고, 센서 및 제어 유닛(1)에 결함이 있는 경우, 또는 센서 또는 제어 유닛(1)에 결함이 있는 경우, 안전 스위치를 억제하는, 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서들 중 하나는 초기 충돌 센서(S1)로서 설계되고, 상기 센서들중 하나는 x-방향 검출을 수행하는 가속 센서(S2)로서 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지는 적어도 3개의 센서(S1, S2; S3, S4, S5)가 충분한 가속을 인식하는 경우에, 안전 스위치(T11, T12)를 이네이블시키는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서들 중 하나는 초기 충돌 센서(S1)로서 설계되고, 상기 센서들중 하나는 z-방향 검출을 수행하는 가속 센서(S3)로서 설계되며, 상기 센서들중 하나는 y-방향 검출을 수행하는 가속 센서(S3)로서 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지는 프리스테이지 스위치(T11, T12, T21, T22)를 포함하고, 상기 프리스테이지 스위치의 입력부(B11; B12, B21, B22)는 제어 유닛에 연결되고, 상기 프리스테이지 스위치의 활성화 분기는 안전 스위치(T11, T21)의 입력부에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지는 다수의 프리스테이지 스위치를 포함하고, 상기 프리스테이지 스위치의 입력부들은 제어 유닛(1)에 연결되고, 상기 프리스테이지 스위치의 활성화 분기들은 직렬로 연결되며,
    상기 활성화 분기들에 저항이 직렬로 접속되고,
    상기 프리스테이지 스위치가 제어 유닛에 의해 이네이블되는 경우, 상기 안전 트랜지스터가 턴-온되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지 스위치의 2개의 입력부 사이에 단락이 발생하는 경우, 형성된 전위는 상기 프리스테이지 스위치(T12, T13; T22, T23) 중 적어도 하나가 턴-오프되도록 접지(GND) 또는 공급 전압(Vcc)에 근접하는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지 스위치의 2 개의 입력부 사이에 동일한 영향을 미치는 장애 또는 단락이 발생하는 경우, 상기 안전 스위치(T21, T11)는 억제되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 유닛(1)은,
    점화 스위치(들)(T15, T16, T25, T26)를 작동시키는 주 제어 유닛(2), 및
    프리스테이지를 통해 안전 스위치를 제어하는 안전 제어 유닛(3)의 개별 유닛으로 서브분할되고,
    상기 주 제어 유닛(2) 및 안전 제어 유닛은 바람직하게는 각각 마이크로제어기로서 설계되어 각각 센서의 신호들을 평가하는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  10. 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자를 제어하기 위한 장치로서,
    제 1 센서(S1)는 안전 센서로서의 역할을 하며, 초기 충돌 센서 및 적어도 부분적으로 x-방향 가속 센서로서, 또는 초기 충돌 센서 또는 적어도 부분적으로 x-방향 가속 센서로서 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(1)은 마이크로제어기(μC; 1)로서 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지 스위치(들), 점화 스위치(들), 안전 스위치(들)는 바람직하게는 바이폴라 트랜지스터 및 전계효과 트랜지스터로서, 또는 바이폴라 트랜지스터 또는 전계효과 트랜지스터로서 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프리스테이지는 개별부품으로서 설계된 프리스테이지 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 승객 보호 장치의 능동 소자 제어 장치.
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