KR20010043666A

KR20010043666A - 전기 회로, 특히 자동차 탑승자 보호 시스템의 점화 회로검사 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010043666A
Application number: KR1020007012866A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 헤르만; 미하엘 쾨플
Original assignee: 칼 하인쯔 호르닝어; 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2001-05-25
Also published as: EP1079993A1; DE59902128D1; DE19822780A1; EP1079993B1; KR100393242B1; WO1999059843A1; US6495930B1; JP2002515369A

Abstract

점화 펠릿(12)과 직렬로 연결된 스위치(11,13)를 검사하는 동안, 검사되는 각각의 스위치를 흐르는 최대 전류는 누설 현상이 일어나더라도 점화 펠릿(12)이 점화되기에 불충분한 값으로 제한된다. 이러한 전류 제한은 스위치 검사를 행하면서 스위치 게이트 전압을 감소시킴으로써 바람직하게 달성된다.

Description

전기 회로, 특히 자동차 탑승자 보호 시스템의 점화 회로 검사 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CHECKING AN ELECTRIC CIRCUIT, ESPECIALLY AN IGNITION CIRCUIT OF A MOTOR VEHICLE OCCUPANT PROTECTION SYSTEM}

일례로서, 사고를 탐지하는 자동차 탑승자 보호 시스템에 있어서는, 점화 펠릿(pellet) 또는 점화 펠릿들은 탑승자, 예를 들면, 에어백 또는 안전벨트 사용자 보호 장치가 정확한 시기에 트리거링을 일으키도록 매우 신속하게 작동해야 한다. 이러한 목적을 위해서, 점화 펠릿과 직렬로 연결된 스위치들은 스위치 온되어, 트리거링을 발동시키는 높은 전류가 점화 펠릿을 지나 흐르게 된다. 안전성을 목적으로, 이들 스위치의 기능은 시스템이 스위치온 되는 경우, 예를 들어 자동차 엔진이 작동하거나 또는 탑승자 보호 시스템의 제어 유닛이 준비동작에 들어가는 경우 검사된다. 점화 펠릿에 연결되는 스위치는 개별적으로 하나가 턴온되고 난 후 다른 하나가 턴온되며, 스위치 기능의 검사를 목적으로 스위치 출력에서 발생하는 전위 변화가 탐지되고 평가된다. 점화 펠릿에 연결된 스위치들이 연속적으로 턴온 됨에 따라, 스위치를 검사하는 동안에 점화 펠릿이 원치않게 트리거되는 것이 방지되며, 이는 점화 펠릿을 통해 흐르는 전류 흐름이 현재 검사되지 않고 있는 스위치에 의해 차단되어 개방되기 때문이다. 특히, 스위치를 검사하는 시간에서, 점화 펠릿에 대한 에너지 소스로서 작용하는 에너지 저장 캐패시터는 일반적으로 미리 완전히 충전되어 있어, 점화 펠릿은 검사되는 스위치 및 추가로 전기적으로 제어가능한 스위치 또는 점화 회로에 존재하는 기계적 가속 스위치가 동시에 폐쇄되어 트리거된다.

그러나, 점화 회로에는 누설 저항(접지 전위 및/또는 공급 전압 또는 점화 캐패시터에 대해)이 있고, 점화 펠릿은 스위치를 검사하는 동안에 스위치가 폐쇄되어 있음에도 불구하고, 과도하게 높은 전류가 흐르다는 위험이 있을 수 있기 때문에 점화될 수 있다.

이러한 원치않는 점화를 방지하기 위해서, 일반적으로는 스위치 검사전에 누설 측정을 행하며, 이는 회로에서 흐를 수 있는 누설 전류의 크기를 측정하는 동안 측정된다. 높은 누설 전류가 검출된다면, 스위치 검사는 불가능하다. 상기 누설 전류의 측정은 점화 펠릿에 누설 저항 또는 단락부가 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.

이러한 누설 측정에 관해서는 DE 44 22 264 A에 보다 상세히 개시되어 있다. 상기 문헌에 따르면, 누설 전류를 측정하는 동안 누설 전류가 특정값에 이르거나 특정값을 초과하게 되는 경우 알람 신호가 발생된다.

이 경우에, 누설 전류 측정은 필요에 따라서는 주기적으로 반복되는 스위칭 검사 프로세스를 다소 크거나 적은 간격을 두고 시간적으로 처리된다. 그러나, 아무런 문제를 나타내지 않고 누설 측정이 행해진 후에라도, 예를 들어 각각의 스위칭 소자에서의 매우 큰 온도 효과, 변화, 오염등으로 인해 차후 누설 저항이 형성될 수 있다. 다시 발생된 누설 저항이 생성된 후에 스위치 검사를 행하는 경우에는, 원치않는 방식으로 점화 펠릿이 트리거된다는 문제점이 있다. 이러한 원치않는 활성화의 문제점은 점화 펠릿의 경우 뿐만 아니라 예를 들어, 퓨즈(fuse)와 같은 다른 형태의 회로 소자의 경우에서도 발생되며, 이러한 경우가 비상 상태 또는 특수한 상황하에서 활성화되어 특수한 상황이 발생하는 경우 회로가 자동 파손되는 결과를 일으킨다.

EP 0 752 592 A2호는 특허 청구항 1항의 서문에 따른 방법 및 특허 청구항 제 3항의 서문에 따른 장치를 나타낸다. 회로는 2개의 스위치 사이에 위치된 점화 펠릿을 포함한다. 고저항 전류 소스는 스위치와 병렬로 연결된다. 스위치를 검사하기 위해서는, 검사되는 각각의 스위치 및 상기 스위치로부터 떨어져 있는 점화 펠릿의 측면상에 위치된 고저항 전류 소스가 스위치온되며, 상기 전류 소스는 점화 트리거를 나타내지 않는 저전류 값으로 스위치를 흐르는 전류를 한정한다. 스위치 검사를 행하기 전에는, 절연 파손으로 인하여 차후 스위치 검사를 행하는 동안에 전류가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있도록 절연 검사가 행해진다.

1997년 10월 21일 "Elektronik Praxis"의 126페이지에는 에어백 점화기를 검사하는 동안에 측정 전류를 제한하는 것을 명시한다. 또한, 절연 소자와 절연 소자를 둘러싸는 하우징 사이의 절연 저항이 측정된다.

본 발명은 특수한 상황이 발생하는 경우, 신속하게 반응하도록 설계된 전기 회로, 특히, 특히 자동차 탑승자 보호 시스템의 점화 회로 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 자동차 에어백 시스템의 트리거링 및 검사부를 상세히 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적은 활성가능한 회로 소자의 원치않는 활성화의 위험없이 간단한 방법으로 행해질 수 있는 신뢰성있는 트랜지스터 검사가 가능한 전기 회로 검사 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제 1 항에서 언급되는 측정법에 의한 방법과, 청구항 제 3항에 명시된 특징부에 의해 달성된다.

본 발명의 경우에 있어서, 스위치로서 제공되는 트랜지스터의 게이트 전압은 트랜지스터가 완전히 턴온될 수 없도록 한정되어, 활성화 가능한 회로 소자가 트리거링되기에 불충분한 비-임계값으로 트랜지스터를 흐르는 전류를 자동적으로 한정함에도 불구하고 트랜지스터의 스위칭 동작의 신뢰성있는 탐지가 가능하다. 상기 방법에 있어서는 개별적인 전류 소스가 필요없다. 또한, 검사되는 스위치가 다수의 트랜지스터와 병렬로 연결되어 형성된 경우에, 모든 트랜지스터들를 함께 검사할 수 있다. 또한, 모든 트랜지스터의 모든 게이트 전극은 서로 직접 연결될 수 있어 선택적으로 어드레스가 가능해야할 필요가 없다. 필요한 경우 트랜지스터 출력에서 발생하는 전위 변화의 모니터링은, 트랜지스터 검사가 상당한 전류 흐름없이 행해질 수 있어 거의 손실이 없는 방식으로 행해질 수 있다는 것을 의미한다.

스위치를 검사하는 동안 한정되는 전류 때문에, 경우에 따라서 상기 누설 전류 측정은 생략될 수 있다. 상기 누설 전류 측정은 회로의 스위칭 동작이 비상사태에서 보다더 효과적으로 사용될 수 있도록 스위치 검사 전후에 실행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 자동차 탑승자 보호 시스템, 특히 에어백 시스템 또는 안전밸트 시스템 등에 사용되는 것이 바람직하며, 주로 점화 펠릿 또는 펠릿들에 연결되는 스위치의 기능 및 스위칭 동작을 검사하는 역할을 하며, (촉박한 또는 실제 발생되고 있는)사고가 발생할 경우, 탑승자 보호 시스템은 트리거되도록 폐쇄된다. 그러나, 본 발명은 특수한 상황하에서 활성화되고 비가역 프로세스를 트리거시키는, 예를 들어 퓨즈와 같은 회로 소자로 다른 형태의 회로를 검사하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 이하 도면을 참조로한 실시예를 사용하여 보다 상세히 설명한다.

제어 장치(제어 유닛)(1)는 공지된 방식으로 전압 공급하기 위한 내장형(on-board) 전기 시스템 및 사고, 예를 들어 충돌 및, 오버튜닝 또는 부자연스러운 고속 감속/가속을 탐지하는 사고 센서에 연결된다. 자동차가 동작하는 동안에, 제어 장치(1)는 예를 들어, 특히 라인(2)과 회로 기준-접지 전위(접지 전위)(16) 사이에 연결된 에너지 저장 캐패시터(6)를 충전시키는 작용을 하는, 12 내지 13V의 일정한 DC 전압을 라인(2) 상에 발생시킨다. 트랜지스터(특히 전계효과 트랜지스터) 형태의 제 1 제어가능한 스위치(11), 에어백 가스 발생기를 트리거시키는 점화 펠릿(12), 및 특히 트랜지스터(특히 FET) 형태의 제어가능한 스위치(13)를 포함하는 직렬 회로가 에너지 저장 캐패시터(6)와 병렬로 연결된다. 사고가 탐지되면, 제어 장치(1)는 즉각적으로 점화를 실행시키며 예를 들어, 점화 펠릿(12)을 흐르는 크기가 2 내지 4A인 높은 전류로 스위치(11, 13)를 동시에 턴온시키기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 점화 중에서 최대 전류는 본 명세서에서 에너지 저장 캐패시터(6)에 존재하는 에너지 및 평행하게 연결된 또다른 점화 펠릿(도시되지 않음)의 점화를 위해 충분하게 라인(2)을 경유하여 제어 장치(1)에 의한 전력 출력이 예를 들어 4A 이하로 한정될 수 있다. 이러한 전류의 한정은 제어 장치(1) 및/또는 에너지 저장 캐패시터(6)와 점화 펠릿 또는 펠릿들(12) 사이에 배열된 전류 한정 소자(도시되지 않음)에 의해 달성될 수 있다.

점화 회로의 기능을 검사하기 위해서, 점화 펠릿(12)에 연결된 스위치(11, 13)는 시차를 두는(staggered over time) 방식으로 기능이 검사되도록 한다. 이러한 기능 검사는 자동차가 동작하는 동안 점화가 일정하게 또는 불규칙적인 간격으로 스위치온되는 경우 행해질 수 있다. 스위치(11)의 기능을 검사하기 위해서, 제어 장치(1)는 라인(3) 상에 트랜지스터(11)를 턴온시키기에 충분한 진폭을 갖는 전압 신호를 발생시키며, 예를 들어 1 내지 3V의 값을 갖는다. 상기 전압은 라인(3)과 접지 전위 사이에 연결된 저항기(8,10)를 갖는 저항기형 전압 드라이버에 인가된다. 저항기(8,10) 사이의 접합점(9)은 트랜지스터(11)의 게이트에 연결되어, 저항성 분기부에 의해 감소된 전압이 트랜지스터(11)의 게이트에 인가된다. 저항기(8,10)의 드라이버 비율은 접합점(9)에서 발생하는 전압이 트랜지스터(11)를 완전히 턴온시키는데 불충분한 낮은 값을 갖게 고정된다. 따라서 트랜지스터(11)는 상기 트랜지스터(11)를 통해 흐르는 전류, 및 점화를 위해 충분한 값으로 점화 펠릿(12)으로 흐르는 전류를 한정하는 상대적으로 큰 저항기로서 작용하며, 상기 값은, 예를 들어 500mA 이하, 바람직하게는 160mA 이하이다. 전형적으로, 스위치(13)는 상기 스위치를 검사하는 동안 개방되어, 일반적으로는 어떠한 전류도 흐르지 않는다. 그러나, 누설 전류가 발생하는 경우 스위치(11)에 연결되지 않는 점화 펠릿(12)의 다른 연결부는 기능적 에러, 단락 등으로 인해 접지 전위에 연결되어, 스위치 검사 전류를 한정하는 전류는 누설이 발생하는 경우라도 점화 펠릿(12)를 확실히 방지하는 신뢰성을 얻을 수 있다.

게이트 라인(4)을 경유하여 제어 장치(1)에 의해 제어되는 스위칭 트랜지스터(7)는 저항기(8)와 병렬로 연결된다. 제어 장치(1)가 사고로 인해 탑승자 보호 시스템을 트리거링시키는 것이 필요하다고 탐지되는 경우, 라인(3,4)은 동시에 고 전위로 접속되어 스위칭 트랜지스터(7)가 턴온되어 레지스터(8)가 단락된다. 결과적으로, 라인(3)상에 존재하는 전체 전압이 트랜지스터(11)의 게이트로 인가되어, 후에 완전히 턴온된다, 즉 전류를 한정하는 기능을 수행하지 않는다. 또한, 스위치(13)가 동시에 완전히 턴온되기 때문에, 순간 점화를 일으키는 높은 전류가 점화 펠릿(12)을 흐른다.

또한 경우에 따라서는 스위칭 트랜지스터(7)는 생략할 수 있다. 이러한 경우에, 라인(14)은 접합점(9)과 직접 연결되고, 사고가 탐지되는 경우, 트랜지스터(11)를 완전히 턴온시키는 충분한 전압이 상기 라인에 인가된다. 이러한 경우에는, 사고가 탐지되는 경우 동시에 라인(3)을 고전위에 접속시킬 필요가 없다. 저항기(8,10)의 저항은 상기 저항기를 통해 흐르는 전류가 무시할정도로 매우 낮아지게 충분히 높게 선택된다.

또다른 방안으로서, 저항기(8) 대신에, 턴온을 달성하기에는 불충분한 값으로 스위치를 검사하는 동안 트랜지스터(11)의 게이트에서 발생하는 전압을 감소시키는, 제너 다이오드를 트랜지스터(11)의 게이트와 라인(3) 사이에 연결시킬 수 있다. 이러한 경우에, 스위칭 트랜지스터(7)는 상기 제너 다이오드와 병렬 연결되며, 상기 스위칭 트랜지스터는 점화 펠릿(12)의 의도된 점화가 발생하는 경우에 턴온되어 제너 다이오드가 단락되어, 전체 게이트 전압이 트랜지스터(11)로 인가된다.

라인(5)은 스위치(11)와 점화 펠릿(12) 사이의 접합점에 연결되며, 상기 라이은 제어 장치(1)를 도통시켜 스위치 검사동안 상기 접합점에서 발생하는 전위 변화를 모니터링 할 수 있다. 트랜지스터(11)가 정확하게 스위치되는 경우, 스위치를 검사하는 동안 상기 접합점에서의 전위는 라인(2)의 전압값에 근접해지는 반면, 라인(5) 상의 전압은 스위칭 기능이 불완전한 경우에는 너무 낮게 된다. 결과적으로, 제어 장치(1)는 기능을 검사할 수 있고, 또한 필요에 따라서는 스위치(11)의 시간적 동작을 검사할 수 있다.

또한 동시에, 라인(5)은 제어 장치(1)의 초기화 또는 다른 적절한 시간 동안 행해질 수 있는 누설 검사를 행하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 제어 장치(1)는 라인(5) 상에서 특정 전압(1)를 기록하고 라인(5) 상에 흐르는 전류를 측정하며, 전류는 개방 스위치(11,13)로 인해 누설이 없는 상태에서 제로이다.

트랜지스터(11)의 스위치 검사 및 스위치 검사를 위해 제공된 회로, 및 라인(5)에 의한 누설 측정에 관한 상기 설명은 시간차를 두는 방식으로 수행되는 트랜지스터(13)의 스위치를 검사하는 것과 동일한 방식이 적용되며 누설 측정은 라인(14)을 통해 이루어진다. 또한 이러한 경우에, 스위치 검사 회로는 사고가 발생되어 스위치(13) 검사가 행해지는 경우 인가된 전압을 갖는, 접지 전위(16)와 라인(15) 사이에 연결된 저항기(19,21)의 직렬 회로를 포함한다. 저항기(19,21) 사이의 탭(20)은 트랜지스터(13)의 게이트에 연결된다. 레지스터(19)는 라인(17)을 경유하여 제어 장치(1)에 의해 게이트가 제어되는 스위칭 트랜지스터(18)의 콜렉터-이미터 경로와 병렬로 연결된다. 반복을 피하기 위해서 참조로 구성된 동일한 회로 구조로 인해 상기 설명은 동작 방법 및 택일적 구성에 관해 설명하였다.

선택적으로, 2개의 전기적으로 제어가능한 스위치(11,13)중 하나를, 예를 들어 안전 센서로서 자동차 사고를 나타내는 상황이 발생하는 경우에만 동작하는 기계적 가속 스위치와 같은 기계적 스위치로 교체할 수 있다.

Claims

트랜지스터로 설계되고 DC 전압 소스에 연결된 1개 이상의 스위치(11,13), 및 상기 스위치에 연결되어 특정 전류값 이상의 전류로 공급되는 전류에 의해 활성화될 수 있는 활성화 가능한 회로 소자(12)를 포함하며, 상기 1개 이상의 스위치(11,13)의 기능을 검사하는 동안, 스위치(11,13)를 흐르는 전류는 활성화 가능한 회로 소자(12)를 활성화시키는데 불충분한 전류 값으로 한정되는 전기 회로를 검사하는 방법에 있어서, 스위치를 검사하는 동안 트랜지스터(11,13)의 게이트 전압은 활성화 가능한 회로 소자가 소망하는 활성화를 일으키는 경우보다 낮은 값으로 제한되며, 스위치를 검사하는 동안에, 트랜지스터(11,13)와 회로 소자 사이의 접합점에서 발생하는 전위 변화는 모니터되는 것을 특징으로 하는 전기 회로 검사 방법.
제 1 항에 있어서, 누설 측정은 스위치를 검사하기 전 또는 후에 행해지는 것을 특징으로 하는 전기 회로 검사 방법.
트랜지스터로 설계되고 DC 전압 소스에 연결된 1개 이상의 스위치(11,13), 및 상기 스위치에 연결되고 특정 전류 값 이상에 있는 전류로 공급되는 전류에 의해 활성화될 수 있는 활성화가능한 회로 소자, 및 트랜지스터(11,13)의 활성화를 제어하기 위한 제어 장치(1)를 포함하며, 상기 1개 이상의 스위치(11,13)에서의 기능을 검사하는 동안 스위치를 흐르는 전류는 활성화가능한 회로 소자(12)가 활성화되기에 불충분한 전류 값으로 한정되는 전기 회로를 검사하는 장치에 있어서, 스위치를 검사하는 동안 트랜지스터(11,13)의 게이트 전압은 활성화 가능한 회로 소자가 소망하는 활성화를 일으키는 경우보다 낮은 값으로 고정되며, 제어 장치(1)는 트랜지스터(11,13)와 회로 소자(12) 사이의 접합점에서 발생하는 전위 변화를 모니터하는 것을 특징으로 하는 전기 회로 검사 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 활성화 가능한 회로 소자(12)는 자동차 탑승자 보호 시스템, 특히 에어백 시스템의 점화 펠릿이며, 1개 이상의 트랜지스터(11,13)는 점화 펠릿(12)과 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 회로 검사 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 전류 제한 소자(8, 19), 특히 저항기, 및 스위칭 소자 특히, 상기 전류 제한 소자(8,19)를 활성화시키고 비활성화시키기 위한 스위칭 트랜지스터(7,18)이 트랜지스터(11,13)의 게이트 라인(4,17)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 회로 검사 장치.
제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 누설 측정을 행하기 위한 라인(5,14)이 활성화가능한 회로 소자(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 회로 검사 장치.