WO1996007562A1 - Elektronisches steuergerät für rückhaltesysteme - Google Patents

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WO1996007562A1
WO1996007562A1 PCT/DE1995/001085 DE9501085W WO9607562A1 WO 1996007562 A1 WO1996007562 A1 WO 1996007562A1 DE 9501085 W DE9501085 W DE 9501085W WO 9607562 A1 WO9607562 A1 WO 9607562A1
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WO
WIPO (PCT)
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microseconds
switching
output stage
electronic control
voltage
Prior art date
Application number
PCT/DE1995/001085
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Mattes
Hartmut Schumacher
Norbert Crispin
Ralf Henne
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to AU32196/95A priority Critical patent/AU3219695A/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/017—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including arrangements for providing electric power to safety arrangements or their actuating means, e.g. to pyrotechnic fuses or electro-mechanic valves
    • B60R21/0173—Diagnostic or recording means therefor

Definitions

  • the invention relates to an electronic control unit for restraint systems for vehicle occupants, with a microcomputer and with an output stage that can be controlled by the microcomputer.
  • a control device for controlling an output stage with AC voltage is known from the applicant's US Pat. No. 5,146,104,104.
  • the main claim enables reliable monitoring of the system consisting of control unit and output stage in a simple manner, which is essential for a continuous functional check of such a safety-relevant device. It is particularly advantageous that the one
  • Ignition circuit-forming output stage contained resistors in the order of 0 to about 10 ohms with a comparatively high accuracy of about ⁇ 160 milliohms can be detected. Furthermore, the capacitance of the ignition circuit capacitor can also be measured with great accuracy, the two measurements being largely independent of parasitic inductances of the ignition lines, which form the output stage with the control unit connect yourself. Can continue all possible in practice short-circuit types of the ignition and the ignition element of the output stage, both by the battery voltage as to be detected reliably even after mass', without causing a risk of false triggering by the measuring process itself. In addition, the electronic control device according to the invention enables the detection of shunts between the ignition lines themselves or in parallel with the ignition circuit capacitor.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the electronic control unit and FIG. 2 to FIG. 7 signal curves that occur during ignition circuit monitoring.
  • 2 shows the signal curves in the short circuit measurement between the + line of the output stage against the voltage source or ground
  • FIG. 3 signal curves in the resistance measurement
  • FIG. 4 signal curves in the measurement of the ignition circuit capacitance
  • FIG. 5 signal curves without short circuit in the ground line of the output stage
  • FIG. 7 signal curves in the event of a short circuit in the ground line of the output stage.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a block diagram of the electronic control unit 1.
  • the electronic control unit 1 comprises a control stage la and an output stage lb.
  • the output stage 1b consists of the series connection of an ignition element RP and a capacitance CP.
  • the ignition element RP can be heated by means of current flow and is operatively connected to a safety device 10 for vehicle occupants, such as airbags, belt tensioners or the like, which contain a propellant charge which can be activated by the heated ignition element RP and thereby releases propellant gases.
  • the ignition element RP is used by the Control stage la of control unit 1 controlled.
  • the output stage 1b comprising the ignition element RP is connected to the control stage la of the control unit 1 via two lines ZK + and ZK-.
  • an inductor LP is expediently arranged between the ignition element RP and the control stage 1 a, which suppresses interference pulses.
  • the control stage la comprises a microcomputer 2 which is connected to an acceleration-sensitive sensor S.
  • the acceleration-sensitive sensor S delivers an acceleration-dependent output signal, which from the
  • the control stage la of the control unit 1 further comprises a reserve energy source Cl, preferably a capacitor of large capacity, which is connected to a comparatively high voltage, for. B. 45 V, can be connected and is therefore rechargeable.
  • a reserve energy source Cl preferably a capacitor of large capacity, which is connected to a comparatively high voltage, for. B. 45 V, can be connected and is therefore rechargeable.
  • a first switching element S1 is provided, the first switching terminal of which is connected to the positive pole of the capacitor C1 and the second switching terminal of which is connected to the first terminal of a resistor R3, the other terminal of which is connected to the cathode of a first diode D1, the anode of which Ground is connected.
  • the switching element S1 can be controlled by the microcomputer 2.
  • the control stage la comprises two further switching elements S2, S3, the first switching connection of which is connected to ground.
  • Switching element S2 is connected to the connection point between the resistor R3 and the cathode of the diode Dl.
  • the second switching connection of the switching element S3 is connected to the cathode of a further diode D2, the anode connection of which is connected to ground.
  • connection point of the second switching connection of the switching element S3 and the cathode of the diode D2 introduces Resistor R4 to ground.
  • the remote connection of the resistor R4 is connected to the first connecting line ZK- of the output stage 1b.
  • the second connecting line ZK + of the " output stage 1b is connected on the one hand to the remote connection of the resistor R3 and on the other hand via a resistor Rl to the microcomputer 2, more precisely to an analog input of the analog / digital converter present in the microcomputer 2.
  • Also to the second Connection line ZK + of the output stage 1b is connected to a further resistor R2, the other connection of which is connected to the operating voltage VCC.
  • the sequence of the various measuring processes for checking the functionality of the electronic control unit is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 7 of the drawing.
  • the switching element S1 shown in FIG. 1 has no significance for the measuring processes themselves; it is only controlled by the microcomputer 2 for the control of the output stage 1b and transferred to its switching position in which it connects the reserve energy source C1 to the output stage 1b.
  • the monitoring of the output stage 1b is carried out exclusively with the switching elements S2 and S3.
  • the switching element S1 is regularly tested in a test process, preferably when the vehicle is started.
  • the total ohmic resistance present in the output stage 1b is determined. This essentially consists of the resistance of the ignition element RP, the resistances of the lines ZK + and ZK- and the necessary plug connections.
  • Switching element S2 is actuated and closed for a time t1 and then opened again.
  • the capacitor CP is partially discharged via the ignition element RP, the inductor LP and the resistor R3.
  • the resistor R3 and the time interval tl are appropriately dimensioned such that the resistance measurement is almost independent of the size of the inductor LP.
  • care must be taken that the ignition element RP is neither activated nor permanently damaged by current flow.
  • the energy stored in the capacitor CP charged to the potential VCC is of the order of about 6 microjoules.
  • Resistance R1 and after conversion in the ADC can be measured by the microcomputer 2.
  • the residual voltage now measured on the capacitor CP is a measure of the ohmic resistance of the output stage 1b. Because fluctuations in
  • this measurement result must, if necessary, be corrected after the capacitance measurement.
  • a suitable correction method is described below.
  • the switching element S2 is closed again for the time t2.
  • the capacitor CP is further discharged within the output stage 1b.
  • the switching element S3 is opened again after the closing time t5.
  • the switching element S3 for one Time t6 is closed, which means that the DC link is connected to the ground connection.
  • the switching element S2 is also closed and kept in a closed state for a period of time t3.
  • the capacitor CP is completely discharged.
  • the switching element S2 has opened, that is to say after the time t3 has elapsed, the capacitor CP is slowly charged via the resistor R2. Since the resistance value of the resistor R2 is chosen to be substantially larger than the resistance of the ignition element RP, the resistance of the ignition element plays
  • the inductance LP plays no role in this measurement and can be neglected.
  • the inductance LP also has no influence on the measuring process, since the charging process is comparatively slow. After a predeterminable charging time tl, the voltage at the
  • Ignition element measured. It is a direct measure of the capacitance of the ignition circuit capacitor. Following this measurement, the switching element S3 is opened again after the time t6.
  • the measuring method is based on a recharge of the capacitor
  • FIG. 5 shows the voltage curve at the ZK + -
  • VCC lies.
  • a voltage on the line ZK + which is substantially below the potential VCC is found at the time of measurement tm.
  • a short circuit in the DC link cable to the positive pole of the vehicle voltage or to ground can be detected.
  • the result of the measurement can depend very strongly on the capacitance of the capacitor CP in the output stage 1b, since the measuring principle is based on a partial discharge of this capacitance. It is therefore necessary to determine the resistance value based on the measured capacitance of the
  • This correction is expediently carried out using an arithmetic or Correction table set up by measurement, which contains corresponding correction values. Since such a correction table for positive or negative capacitance deviations from the nominal value of the capacitance of the capacitor CP is essentially symmetrical, it is entirely sufficient to use the values of the correction table, starting from the nominal value of the capacitor, only for one error direction (for example, for capacitance values that are too large). to set up. The correction values for the other direction of error (i.e. in
  • Rl 14-22 kilohms, in particular 16-20 kilohms;
  • R2 1.5-2.5 kilohms, in particular 1.9-22.1 kilohms;
  • R3 6 - 14 ohms, especially 9 - 11 ohms :;
  • R4 3 - 7 kilohms, in particular 4.4 - 5.5 kilohms.
  • the switching times of the switching element S2 in particular when measuring resistance, can also influence how strongly the measurements are caused by the parasitic one
  • Inductance LP can be influenced. In addition, these switching times must be so short that a false trigger Short circuits, especially in the event of short circuits to the positive pole of the vehicle voltage, are excluded.
  • tl 5.0 - 10 microseconds, especially 7.0 - 8.0
  • switching times of the switching element S3 are less critical. However, switching times should be as short as possible here, in order not to endanger the switching element S3, particularly in the event of an undetected short circuit to the positive pole of the vehicle voltage.
  • the following switching times of switching element S3 have proven to be particularly useful:
  • the invention enables complete monitoring of the ignition circuits of an airbag control unit with alternating current ignition with a comparatively low additional hardware expenditure. Essentially, only the four resistors R1 to R4 are necessary as additional components. By simple switching operations of the switching elements S2 and S3 with subsequent voltage measurements, all essential components of the ignition circuits can be monitored and short circuits and shunts can be detected as part of the monitoring. In the case of particularly critical short circuits, in particular in the event of short circuits to the positive pole of the vehicle voltage, all further measurement processes can be prevented and the risk of incorrect triggering can thus be considerably reduced.
  • the switching times, in particular of the switching element S2 are selected to be very short and the discharge resistor R3 is relatively high-impedance, there is no risk of incorrect triggering of the ignition element even in the extremely unlikely event of a short circuit not being detected, as long as the vehicle voltage does not reach the permissible value of approximately 20 volts significantly exceeds.

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Abstract

Ein elektronisches Steuergerät für Rückhaltesysteme von Fahrzeuginsassen umfaßt eine von einer Steuerstufe (1a) gesteuerte Endstufe (1b). Jede der Anschlußleitungen (ZK+, ZK-) der Endstufe (1b) ist über ein von einem Mikrorechner (2) steuerbares Schaltelement (S2, S3) mit dem Masseanschluß verbindbar. Durch Auswertung der auf der Leitung (ZK+) anstehenden Spannung sind alle wesentlichen Bauelemente, insbesondere der Endstufe (1b), überprüfbar.

Description

Elektronisches Steuergerät für Rückhaltesysteme
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektronischen Steuergerät für Rückhaltesysteme von Fahrzeuginsassen, mit einem Mikrorechner und mit einer von dem Mikrorechner ansteuerbaren Endstufe. Ein derartiges Steuergerät zur Ansteuerung einer Endstufe mit WechselSpannung ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden US-PS 5 146 104 bekannt.
Vorteile der Erfindung
Das elektronische Steuergerät mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs ermöglicht auf einfache Weise eine zuverlässige Überwachung des aus Steuergerät und Endstufe bestehenden Systems, die für eine kontinuierliche Funktionskontrolle einer derartigen sicherheitsrelevanten Einrichtung unabdingbar ist. Besonders vorteilhaft ist, daß dabei die in der einen
Zündkreis bildenden Endstufe enthaltenen Widerstände in der Größenordnung von 0 bis etwa 10 Ohm mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit von ca. ± 160 Milliohm erfaßbar sind. Weiterhin kann die Kapazität des Zündkreiskondensators ebenfalls mit großer Genauigkeit gemessen werden, wobei beide Messungen weitgehend unabhängig von parasitären Induktivitäten der Zündleitungen sind, die die Endstufe mit dem Steuergerät selbst verbinden. Weiterhin können alle in der Praxis möglichen Kurzschlußarten an den Zündleitungen und an dem Zündelement der Endstufe, sowohl nach Batteriespannung als' auch nach Masse sicher erkannt werden, ohne daß dabei die Gefahr einer Fehlauslösung durch den Meßvorgang selbst besteht. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät die Erkennung von Nebenschlüssen zwischen den Zündleitungen selbst oder parallel zu dem Zündkreiskondensator.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in-der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des elektronischen Steuergerätes und Figur 2 bis Figur 7 Signalverläufe, die bei der Zündkreisüberwachung auftreten. Dabei zeigen im einzelnen Figur 2 die Signalverläufe bei der KurzSchlußmessung zwischen der +-Leitung der Endstufe gegen die Spannungsquelle oder Masse, Figur 3 Signalverläufe bei der Widerstandsmessung, Figur 4 Signalverläufe bei der Messung der Zündkreiskapazität, Figur 5 Signalverläufe ohne Kurzschluß an der Masseleitung der Endstufe und Figur 7 Signalverläufe bei Kurzschluß der Masseleitung der Endstufe.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild des elektronischen Steuergeräts 1. Das elektronische Steuergerät 1 umfaßt eine Steuerstufe la und eine Endstufe lb. Die Endstufe lb besteht aus der Serienschaltung eines Zündelements RP und einer Kapazität CP. Das Zündelement RP ist mittels Stromfluß aufheizbar und steht in Wirkverbindung mit einem Sicherungsmittel 10 für Fahrzeuginsassen, wie Airbag, Gurtstraffer oder dergleichen, die eine von dem aufgeheizten Zündelement RP aktivierbare und dabei Treibgase freisetzende Treibladung enthalten. Das Zündelement RP wird dazu von der Steuerstufe la des Steuergerätes 1 angesteuert. Dazu ist die das Zündelement RP umfassende Endstufe lb über zwei Leitungen ZK+ und ZK- mit der Steuerstufe la des Steuergerätes 1 verbunden. In der Leitung ZK+ ist zwischen dem Zündelement RP und der Steuerstufe la zweckmäßig noch eine Induktivität LP angeordnet, die Stδrimpulse unterdrückt. Die Steuerstufe la umfaßt einen Mikrorechner 2, der mit einem beschleunigungsempfindlichen Sensor S verbunden ist. Der beschleunigungsempfindliche Sensor S liefert ein beschleunigungsabhängiges Ausgangssignal, das von dem
Mikrorechner 2 ausgewertet wird. Überschreitet die von dem Sensor S erfaßte Fahrzeugbeschleunigung einen vorgegebenen Grenzwert, der auf eine Unfallsituation und damit auf eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen hinweist, dann steuert die Steuerstufe la die das Zündelement RP umfassende Endstufe lb an und löst damit die die Fahrzeuginsassen schützenden Sicherungsmittel 10 aus. Die Steuerstufe la des Steuergerätes 1 umfaßt weiter eine Reserveenergiequelle Cl, vorzugsweise einen Kondensator großer Kapazität, der mit einer vergleichsweise hohen Spannung, z. B. 45 V, verbindbar und dadurch aufladbar ist. Zu diesem Zweck ist ein erstes Schaltelement Sl vorgesehen, dessen erster Schaltanschluß mit dem positiven Pol des Kondensators Cl und dessen zweiter Schaltanschluß mit dem ersten Anschluß eines Widerstands R3 verbunden ist, dessen anderer Anschluß an die Kathode einer ersten Diode Dl geführt ist, deren Anode mit Masse verbunden ist. Das Schaltelement Sl ist von dem Mikrorechner 2 steuerbar. Die Steuerstufe la umfaßt zwei weitere Schaltelemente S2, S3, deren erster Schaltanschluß jeweils mit Masse verbunden ist. Der zweite Schaltanschluß des
Schaltelements S2 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und der Kathode der Diode Dl verbunden. Der zweite Schaltanschluß des Schaltelements S3 ist mit der Kathode einer weiteren Diode D2 verbunden, deren Anodenanschluß mit Masse verbunden ist. Von dem
Verbindungspunkt des zweiten Schaltanschlusses des Schaltelements S3 und der Kathode der Diode D2 führt ein Widerstand R4 nach Masse. Der masseferne Anschluß des Widerstands R4 ist mit der ersten Anschlußleitung ZK- der Endstufe lb verbunden. Die zweite Anschlußleitung ZK+ der " Endstufe lb ist einerseits mit dem massefernen Anschluß des Widerstandes R3 und andererseits über einen Widerstand Rl mit dem Mikrorechner 2, genauer gesagt mit einem Analogeingang des in dem Mikrorechner 2 vorhandenen Analog/Digital-Wandlers verbunden. Ebenfalls mit der zweiten Anschlußleitung ZK+ der Endstufe lb verbunden ist ein weiterer Widerstand R2, dessen anderer Anschluß an die Betriebsspannung VCC geführt ist.
Der Ablauf der diversen Meßvorgänge zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des elektronischen Steuergerätes wird im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 2 bis Figur 7 der Zeichnung näher erläutert. Das in Figur 1 dargestellte Schaltelement Sl hat für die Meßvorgänge selbst keine Bedeutung; es wird nur für die Ansteuerung der Endstufe lb von dem Mikrorechner 2 angesteuert und in seine Schaltlage überführt, in der es die Reserveenergiequelle Cl mit der Endstufe lb verbindet. Die Überwachung der Endstufe lb wird ausschließlich mit den Schaltelementen S2 und S3 durchgeführt. Das Schaltelement Sl wird regelmäßig in einem PrüfVorgang, vorzugsweise beim Starten des Fahrzeugs, getestet.
Bei der Überwachung der Endstufe lb können insgesamt vier unterschiedliche Messungen durchgeführt werden, deren Reihenfolge aufgrund sicherheitstechnischer, wie auch physikalischer Überlegungen zweckentsprechend festgelegt wird. Alle Messungen werden, wie aus der Übersichtsdarstellung in Fig. 2 hervorgeht, durch Betätigung der Schaltelemente S2, S3 eingeleitet. Die Messungen selbst fußen auf der Bestimmung von Spannungswerten an der ZK+-Leitung durch den Mikrorechner 2, dem die Meßwerte über einen einzigen ADC-Eingang 20 zugeführt werden. Im einzelnen sind folgende Messungen durchführbar.
KurzSchlußerkennung zwischen der Leitung ZK+ und der Versorgungsspannung VCC oder Masse durch Messung der Spannung an der Leitung ZK+. Weiterhin sind hierdurch auch Nebenschlüsse zwischen den Leitungen ZK+, ZK- oder parallel zu dem in der Endstufe lb in Serie zu dem Zündelement RP angeordneten Kondensator CP erkennbar. Es wurde angenommen, daß die Schaltelemente S2 und S3 seit der letzten Messung lange geöffnet gewesen sind. Der in der Endstufe lb in Serie zu dem Zündelement RP geschaltete Kondensator CP konnte sich dadurch über die Widerstände R2 und R4 auf den Spannungspegel VCC aufladen. Da die Messung zyklisch in einem festen
Meßraster erfolgt, ist immer sichergestellt, daß der Kondensator CP vollständig geladen ist. Die Spannung an der ZK+-Leitung liegt über den Widerstand Rl an dem Eingangsanschluß 20 des ADC des Mikrorechners 2 an. Nun können folgende drei Fälle auftreten:
1.1 Die Spannung an der ZK+-Leitung beträgt im wesentlichen 5 Volt (Potential von VCC) . Daraus folgt, daß die Endstufe lb betriebsfähig ist und daß kein Kurzschluß vorliegt.
1.2 Die Spannung an der ZK+-Leitung liegt unter dem Potential von VCC. Daraus kann auf einen Kurzschluß der ZK+-Leitung nach Masse oder auf einen Nebenschluß zwischen den Leitungen ZK+, ZK- bzw. parallel zu dem Kondensator CP geschlossen werden.
1.3 Die Spannung an der Leitung ZK+ liegt oberhalb des Potentials von VCC. Daraus kann auf einen Kurzschluß der ZK+-Leitung zum positiven Pol der Fahrzeugspannung geschlossen werden.
Auch die sehr gefährlichen Kurzschlüsse zwischen dem Zündelement RP und dem Kondensator CP nach dem positiven Pol der Fahrzeugspannung bzw. zu dem Masseanschluß werden bei dieser Messung sicher erkannt, das auch hier über den
Widerstand des Zündelements RP das Potential der ZK+- Leitung entsprechend den vorstehend erwähnten drei Fällen verändert wird. Sollten die vorgenannten Fehler auftreten, dann kann durch Unterbinden aller weiteren Meßvorgänge mit Sicherheit verhindert werden, daß gefährlich hohe Ströme durch das Zündelement RP fließen.
2. Messung des ohmschen Widerstandes in der Endstufe lb.
Bei dieser Messung wird der gesamte, in der Endstufe lb vorhandene ohmsche Widerstand bestimmt. Dieser setzt sich im wesentlichen aus dem Widerstand des Zündelements RP, den Widerständen der Leitungen ZK+ und ZK- und der notwendigen Steckverbindungen zusammen.
Es werde angenommen, daß der Kondensator CP, wie anhand der Abbildung in Figur 3 verdeutlicht ist, auf eine
Spannung von ungefähr 5 Volt (entspricht dem Potential VCC) aufgeladen ist. Für die Einleitung der Messung des ohmschen Widerstandes in der Endstufe lb wird zunächst das Schaltelement S3 betätigt und für eine Zeit t5 geschlossen. Nach einer Wartezeit tvl wird auch das
Schaltelement S2 betätigt und für eine Zeit tl geschlossen und danach wieder geöffnet . Während dieser Zeit tl wird der Kondensator CP über das Zündelement RP die Induktivität LP und den Widerstand R3 teilweise entladen. Infolge unterschiedlicher Leitungslängen und unterschiedlicher Steckverbindungen kann der Wert der Induktivität in der Praxis zwischen etwa 2 Mikrohenry und 12 Mikrohenry schwanken. Der Widerstand R3 und das Zeitintervall tl werden in der Praxis zweckmäßig so dimensioniert, daß die Widerstandsmessung nahezu unabhängig von der Größe der Induktivität LP ist. Bei dieser Messung ist darauf zu achten, daß das Zündelement RP durch Stromfluß weder aktiviert noch dauernd vorgeschädigt wird. Die in dem auf das Potential VCC aufgeladenen Kondensator CP gespeicherte Energie liegt in der Größenordnung von etwa 6 Mikrojoule. Da die sogenannte "allfire"-Zündenergie von in der Praxis verwendeten Zündelementen RP jedoch in der Größenordnung von ca. 3,7 Millijoule liegt, wird das Zündelement bei der Messung nur mit einem mehr als 600-fach geringeren Energiewert belastet. Unter "allfire"-Zündenergie versteht man denjenigen Energiewert, der notwendig ist, um das Zündelement RP mit Sicherheit zu zünden. Auch eine Vorschädigung des Zündelements RP kann nicht auftreten, da der Entladestrom des in der Endstufe vorgesehenen Kondensators CP durch den Widerstand R3 auf sehr niedrige Werte begrenzt und zudem die Entladezeit tl äußerst kurz gewählt wird. Dadurch werden in dem Zündelement RP niemals kritische Stromdichten, die zu einer Vorschädigung führen könnten, erreicht. Nach einer kurzen Einschwingzeit stellt sich an der RC-Kombination der Endstufe lb eine stabile Spannung ein, die nun über den
Widerstand Rl und nach Umsetzung in dem ADC (Analog- Digital-Converter = Analog-Digital-Wandler) von dem Mikrorechner 2 gemessen werden kann. Die jetzt an dem Kondensator CP gemessene Restspannung ist ein Maß für den ohmschen Widerstand der Endstufe lb. Da Schwankungen der
Kapazität der Endstufe direkt in die Widerstandsmessung eingehen, muß dieses Meßergebnis, soweit erforderlich, nach der Kapazitätsmessung gegebenenfalls noch korrigiert werden. Ein dafür geeignetes Korrekturverfahren wird weiter unten noch beschrieben. Als Vorbereitung für die anschließende Kapazitätsmessung wird das Schaltelement S2 nochmals für die Zeit t2 geschlossen. Dadurch wird der Kondensator CP innerhalb der Endstufe lb weiter entladen. Schließlich wird auch das Schaltelement S3 nach Ablauf der Schließzeit t5 wieder geöffnet.
3. Messung der Kapazität des Kondensators CP:
Diese Kapazitätsmessung schließt sich zweckmäßig direkt an die zuvor beschriebene Widerstandsmessung an und wird in bezug die in Figur 4 dargestellten Diagramme näher erläutert. Zunächst wird das Schaltelement S3 für eine Zeit t6 geschlossen, was zur Folge hat, daß die ZK- Leitung mit dem Masseanschluß verbunden ist. Auch das Schaltelement S2 wird geschlossen und für eine Zeitdauer t3 in einem geschlossenen Zustand gehalten. Dadurch wird der Kondensator CP vollständig entladen. Nach dem Öffnen des Schaltelements S2, also nach Ablauf der Zeit t3, wird der Kondensator CP über den Widerstand R2 langsam aufgeladen. Da der Widerstandswert des Widerstandes R2 wesentlich größer gewählt ist als der Widerstand des Zündelements RP, spielt der Widerstand des Zündelements
RP bei dieser Messung keine Rolle und kann vernachlässigt werden. Auch die Induktivität LP hat auf den Meßvorgang keinen Einfluß, da es sich um einen vergleichsweise langsamen Aufladevorgang handelt. Nach einer fest vorgebbaren Ladezeit tl wird nun die Spannung an dem
Zündelement gemessen. Sie ist ein direktes Maß für die Kapazität des Zündkreiskondensators. Im Anschluß an diese Messung wird das Schaltelement S3 nach Ablauf der Zeit t6 wieder geöffnet.
4. Kurzschlußerkennung an der ZK--Leitung gegen den positiven Pol der Fahrzeugspannung oder Masse
Bei dieser Messung, die anhand der Abbildung von Figur 5 erläutert ist, kann ein Kurzschluß zwischen der ZK-
Leitung und dem positiven Pol der Fahrzeugspannung einerseits oder dem Masseanschluß andererseits entdeckt werden, ohne daß ein weiterer ADC-Eingang zur Messung der Spannung an der ZK--Leitung benötigt wird. Das Meßverfahren beruht auf einer Umladung des Kondensators
CP, wenn dieser auf der ZK--Seite über einen kleinen dynamischen Innenwiderstand an Masse gelegt ist. Während dieses Meßvorgangs bleibt das Schaltelement S3 ständig geöffnet. Das Schaltelement S2 dagegen wird nur für einen vergleichsweise kurzen Zeitraum t4 geschlossen und danach wieder geöffnet. Nach dem Öffnen des Schaltelements S2 lassen sich auf der ZK+-Leitung charakteristische Spannungsverläufe meßtechnisch erfassen, die Rückschlüsse auf den jeweiligen Zustand ermöglichen. Die dabei auftretenden unterschiedlichen Spannungsverläufe sind ' beispielhaft in Figur 5, Figur 6 und Figur 7 dargestellt. In Figur 5 ist zunächst der Spannungsverlauf an der ZK+-
Leitung dargestellt, wenn kein Kurzschluß zwischen der ZK--Leitung und dem positiven Pol der Fahrzeugspannung oder Masse besteht. Die zunächst im wesentlichen konstante Spannung an der ZK+-Leitung bricht während der Schließzeit t4 des Schaltelements S2 kurz zusammen, um dann relativ schnell wieder auf den zuvor vorhandenen Wert anzusteigen. In dem angedeuteten Meßzeitpunkt tm hat die Spannung an der ZK+-Leitung im wesentlichen wieder den vor dem UmsehaltVorgang des Schaltelements S2 bestehenden Wert erreicht, der in der Größenordnung von
VCC liegt. In den Kurvendarstellungen gemäß Figur 6 und Figur 7 wird zum Meßzeitpunkt tm eine wesentlich unterhalb des Potentials VCC liegende Spannung auf der Leitung ZK+ festgestellt. Dadurch kann ein Kurzschluß der ZK--Leitung gegen den positiven Pol der Fahrzeugspannung oder gegen Masse erkannt werden. Allerdings ist eine Unterscheidung, ob der festgestellte Kurzschluß zwischen der ZK--Leitung und dem positiven Pol der Fahrzeugspannung oder zwischen der Masseleitung besteht, nicht möglich, da sich die Umladungen des Kondensators CP nicht voneinander unterscheiden lassen.
5. Korrektur des gemessenen Widerstands
Wie schon im Zusammenhang mit der Widerstandsmessung beschrieben, kann das Ergebnis der Messung sehr stark von der Kapazität des Kondensators CP in der Endstufe lb abhängig sein, da das Meßprinzip auf einer Teilentladung dieser Kapazität beruht. Deshalb ist es nötig, den Widerstandswert anhand der gemessenen Kapazität des
Zündkreiskondensators zu korrigieren. Diese Korrektur erfolgt zweckmäßig anhand einer rechnerisch oder meßtechnisch aufgestellten Korrekturtabelle, die entsprechende Korrekturwerte enthält. Da eine derartige Korrekturtabelle für positive oder negative Kapazitätsabweichungen vom Nominalwert der Kapazität des Kondensators CP im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist, ist es völlig ausreichend, die Werte der Korrekturtabelle, ausgehend vom Nominalwert des Kondensators, nur für eine Fehlerrichtung (zum Beispiel für zu große Kapazitätswerte) aufzustellen. Die Korrekturwerte für die andere Fehlerrichtung (also in
Richtung zu geringer Kapazitätswerte) , ergeben sich dann durch einfachen Vorzeichenwechsel der in der Tabelle aufgeführten Korrekturwerte. Die Werte der Korrekturtabelle werden zweckmäßig in einem Speicherbereich des Mikrorechners 2 abgespeichert.
Um eine möglichst genaue Messung der Widerstands- und Kapazitätswerte zu erreichen, ist es notwendig, den Einfluß der Induktivität LP auf die Messungen möglichst gering zu halten. Andererseits dürfen dabei aber die Zündeigenschaften bei der Aktivierung des Airbag auf keinen Fall nachteilig beeinträchtigt werden.
Folgende Dimensionierung der Widerstände hat sich daher als zweckmäßig erwiesen:
Rl: 14 - 22 Kiloohm, insbesonderre 16 - 20 Kiloohm; R2:l,5 - 2,5 Kiloohm, insbesondere 1,9 - 22,1 Kiloohm; R3 : 6 - 14 Ohm, insbesondere 9 - 11 Ohm:;
R4 : 3 - 7 Kiloohm, insbesondere 4,4 - 5,5 Kiloohm.
Auch die Schaltzeiten des Schaltelements S2 können, insbesondere bei der Widerstandsmessung einen Einfluß darauf haben, wie stark die Messungen durch die parasitäre
Induktivität LP beeinflußt werden. Außerdem müssen diese Schaltzeiten so kurz sein, daß ein Fehlauslösung bei Kurzschlüssen, vor allem bei Kurzschlüssen zu dem positiven Pol der Fahrzeugspannung, ausgeschlossen ist.
Als besonders zweckmäßig haben sich daher folgende Schaltzeiten erwiesen:
tl:5,0 - 10 Mikrosekunden, insbesondere 7,0 - 8,0
Mikrosekunden; t2:6,0 - 14,0 Mikrosekunden, insbesondere 9,0 - 11,0 Mikrosekunden; t3:30 - 50 Mikrosekunden; insbesondere 35 - 45 Mikrosekunden; t4:l,5 - 2,5 Mikrosekunden; insbesondere 1,8 - 22,1
Mikrosekunden.
Derart kurze Schaltzeiten lassen sich problemlos realisieren, wenn in der Endstufe zur Ansteuerung der Schaltelemente schnelle MOSFET-Transistoren eingesetzt werden.
Die Schaltzeiten des Schaltelements S3 sind weniger kritisch. Jedoch sollten auch hier möglichst kurze Schaltzeiten angestrebt werden, um insbesondere bei einem nicht entdeckten Kurzschluß zum positiven Pol der Fahrzeugspannung das Schaltelement S3 nicht zu gefährden. Folgende Schaltzeiten des Schaltelements S3 haben sich als besonders zweckmäßig herausgestellt:
t5:110 - 160 Mikrosekunden, insbesondere 120 - 135
Mikrosekunden; t6:400 - 600 Mikrosekunden, insbesondere 450 - 540 Mikrosekunden.
Die Erfindung ermöglicht eine vollständige Überwachung der Zündkreise eines Airbag-Steuergerätes mit WechselStromzündung mit einem vergleichsweise geringen zusätzlichen Hardwareaufwand. Als zusätzliche Bauelemente sind im wesentlichen nur die vier Widerstände Rl bis R4 notwendig. Durch einfache Schaltvorgänge der Schaltelemente S2 und S3 mit anschließenden Spannungsmessungen können alle wesentliche Bauelemente der Zündkreise überwacht und im Rahmen der Überwachung Kurzschlüsse sowie Nebenschlüsse entdeckt werden. Bei besonders kritischen Kurzschlüssen, insbesondere bei Kurzschlüssen zu dem positiven Pol der Fahrzeugspannung könne alle weiteren Meßvorgänge unterbunden und somit die Gefahr einer Fehlauslδsung erheblich reduziert werden. Da die Schaltzeiten, insbesondere des Schaltelementes S2, sehr kurz gewählt sind und der Entladewiderstand R3 relativ hochohmig ist, besteht auch in dem äußerst unwahrscheinlichen Fall der Nichtentdeckung eines Kurzschlusses keine Gefahr einer Fehlauslδsug des Zündelements, solange die Fahrzeugspannung den zulässigen Wert von ungefähr 20 Volt nicht wesentlich überschreitet.

Claims

Ansprüche
1. Elektronisches Steuergerät für Rückhaltesysteme von Fahrzeuginsassen, mit einem Mikrorechner und mit einer von dem Mikrorechner ansteuerbaren Endstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (lb) über mindestens je einen Widerstand (R2, R4) mit den Polen einer Spannungsquelle (VCC) verbunden ist, daß der positive Anschluß (ZK+) der Endstufe (lb) mit dem Mikrorechner (2) verbunden ist, und daß für jede Anschlußleitung (ZK+, ZK-) des Zündelementes (lb, RP, CP) ein Schaltelement (S2, S3) vorgesehen ist, über das die jeweilige Anschlußleitung (ZK+, ZK-) mit dem Masseanschluß verbindbar ist.
2. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (S2, S3) von dem Mikrorechner (2) steuerbar sind.
3. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeiten (tl, t2, t3, t4) des Schaltelements (S2) wesentlich kürzer sind als die Schaltzeiten (t5, t6) des Schaltelements (S3) .
4. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Werte der Schaltzeiten des Schaltelements (S2) :
tl:5,0 - 10 Mikrosekunden, insbesondere 7,0 - 8,0 Mikrosekunden; t2:6,0 - 14,0 Mikrosekunden, insbesondere 9,0 - 11,0
Mikrosekunden; t3:30 - 50 Mikrosekunden; insbesondere 35 - 45 Mikrosekunden; t4:l,5 - 2,5 Mikrosekunden; insbesondere 1,8 - 22,1
Mikrosekunden.
5. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Werte der Schaltzeiten des Schaltelements (S3) :
t5:110 - 160 Mikrosekunden, insbesondere 120 - 135
Mikrosekunden; t6:400 - 600 Mikrosekunden, insbesondere 45C - 540
Mikrosekunden. -
6. Elektronisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Widerstandswerte:
Rl : 14 - 22 Kiloohm, insbesonderre 16 - 20 Kiloohm; R2:l,5 - 2,5 Kiloohm, insbesondere 1,9 - 22,1 Kiloohm; R3 : 6 - 14 Ohm, insbesondere 9 - 11 Ohm:; R4: 3 - 7 Kiloohm, insbesondere 4,4 - 5,5 Kiloohm.
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