WO1997023369A1 - Airbagsystem - Google Patents

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WO1997023369A1
WO1997023369A1 PCT/DE1996/002376 DE9602376W WO9723369A1 WO 1997023369 A1 WO1997023369 A1 WO 1997023369A1 DE 9602376 W DE9602376 W DE 9602376W WO 9723369 A1 WO9723369 A1 WO 9723369A1
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Werner Nitschke
Wolfgang Drobny
Otto Karl
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Robert Bosch Gmbh
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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

Definitions

  • Airbag systems are, for example, from the magazine 1141 Ingenieurs de 1'Automobile (1982) No. 6, page 69 ff. From DE 28 51 333 AI of the applicant, an airbag system is also known in which two independently controllable switching means are provided in an ignition circuit. An ignition pill arranged in the ignition circuit is only supplied with an ignition current if both switching means are controlled to be conductive.
  • the present invention aims to further improve the airbag system mentioned in the last-mentioned publication with the aim of increasing operational safety by avoiding false tripping. This is particularly important in modern
  • microcomputers tend to have uncontrolled states. These can be accompanied by unwanted control impulses for the final stages of the airbag system, which create the risk of the airbag being triggered incorrectly.
  • the invention offers a solution to avoid this risk.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of an airbag system
  • FIG. 2 shows a flow diagram. 7/23369 PO7DE96 / 02376
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of an airbag system 1.
  • This comprises at least one acceleration sensor 2, which is connected to a control unit 3.
  • the control unit 3 is connected to assemblies 9a, 9b, which will be explained in more detail below.
  • the airbag system 1 comprises at least one ignition circuit la for actuating an ignition pill 6.
  • the ignition pill 6 is operatively connected to an airbag 7.
  • two switching elements 5, 16 are further arranged which enclose the ignition pill 6 between them.
  • a commercially available n-channel field effect transistor of higher power with a SOT 223 housing is particularly suitable as switching element 5.
  • a commercially available p-channel field effect transistor of higher power with an SOT 223 housing is advantageously used as the switching element 16.
  • An energy source 8 usually the battery of the vehicle, is provided for the power supply of the airbag system 1.
  • An energy source 8 usually the battery of the vehicle, is provided for the power supply of the airbag system 1.
  • the assembly 9a consists of a microcomputer.
  • the commercially available type HC 11 E 20 is suitable as a microcomputer, for example, which, in addition to the usual other components, has in particular a serial interface 17 and, in a subassembly 18, a plurality of ports 18/1, 18/2, 18/3, 18/4.
  • the assembly 9b comprises a serial interface 10, a decoder 11, a watchdog circuit 12, a reset circuit 13, logic
  • Logic circuits 14, 15, and the switching element 16 assigned to the ignition circuit la The output terminal of a logic element 4, which has two input terminals, is connected to the control terminal of the switching element 5. One of the input connections is connected to the assembly 9a, 9b.
  • the assemblies 9a, 9b are connected to one another via a plurality of connecting lines.
  • Line 10/17 thus connects serial interfaces 10, 17.
  • Port 18/1 is connected via line 14/18 to an input connection of logic element 14, the output connection of which is connected to the control connection of switching element 16.
  • Port 18/2 is connected to watchdog circuit 12 via line 12/18.
  • Port 18/3 is connected to reset circuit 13 via line 13/18.
  • One input connection each of the logic logic elements 144, 15 are connected both to one another and to the reset circuit 12.
  • a second input connection of the logic element 15 and a third input connection of the logic element 14 are each connected to the decoder 11.
  • the switching elements 5, 16 of the ignition circuit 1 a are blocked by a reset signal from the reset circuit 13. In this state, activation of the squib 6 is excluded. Removing the reset state brings the airbag system into the normal state, in which the assemblies 9a, 9b for one
  • Control of the switching elements 5, 16 are prepared. See step 21 in the flow chart according to FIG. 2.
  • the switching elements 5, 16 are released for a future ignition process in such a way that an input connection of the logic element 14 via the port 18/1 and the line 14/18 with a (Static) control signal and the link 4 via the decoder 11, the link 15 and the line 4/15 with a dynamic control signal.
  • both switching elements 5, 16 are activated in order to close the ignition circuit. For this purpose, a static one is created via port 18/4 of subassembly 18 Signal to the second input terminal of the
  • Logic element 4 placed, with the result that a control signal is applied to the control connection of the switching element 4 via its output connection. As a result, the switching element 4 is controlled in the conductive state.
  • a control command in the form of a digital signal is transmitted from the serial interface 17 to the serial interface 10 via the line 10/17.
  • This signal is decoded in decoder 11 and fed to the third input terminal of logic element 14.
  • a control signal is then applied to the control connection of the switching element 16 via the output connection of the logic element 14, which has the consequence that the switching element 16 switches through and closes the ignition circuit 1 a.
  • the inventive solution provides that each of the switching elements 5, 16 must be controlled in two different ways in order to get into the conductive state. On the one hand by a signal which inevitably causes a certain switching state due to the hardware wiring.
  • a coded software command that is only generated in a strictly defined functional area of the airbag system.
  • the system is controlled by three main functions, which are processed cyclically one after the other. These three main functions are:
  • the cycle time is advantageously 500 microseconds to about 1 millisecond.

Abstract

In einem Zündkreis (1a) eines Airbagsystems (1) sind zwei Schaltelemente (5, 16) angeordnet, die eine Zündpille (6) einschliessen. Die Ansteuerung der Schaltelemente (5, 16) erfolgt über Baugruppen bzw. logische Verknüpfungsglieder (9a, 9b, 4) derart, dass für die Überführung jedes Schaltelementes (5, 16) in dessen leitenden Zustand zwei getrennte Kriterien erfüllt sein müssen.

Description

Airbagsystem
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Airbagsystem nach der Gattung des Anspruchs 1. Airbagsysteme sind beispielsweise aus der Zeitschrift 1141 Ingenieurs de 1'Automobile (1982) No. 6, Seite 69 ff bekannt. Aus der DE 28 51 333 AI der Anmelderin ist weiter ein Airbagsystem bekannt, bei dem in einem Zündkreis zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Schaltmittel vorgesehen sind. Eine in dem Zündkreis angeordnete Zündpille wird nur dann mit einem Zündstrom beaufschlagt, wenn beide Schaltmittel leitend gesteuert sind.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung des aus der letztgenannten Druckschrift genannten Airbagsystems mit dem Ziel einer Steigerung der Betriebssicherheit durch Vermeidung von Fehlauslösungen. Dies ist von besonderer Bedeutung bei modernen
Schaltungskonzepten mit Verwendung von Mikrorechnern. Bei bestimmten Bedingungen neigen Mikrorechner zu unkontrollierten Zuständen. Diese können mit unerwünschten Steuerimpulsen für die Endstufen des Airbagsystems einhergehen, die das Risiko der Fehlauslösung des Airbags heraufbeschwören. Die Erfindung bietet eine Lösung zur Vermeidung dieses Risikos.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigt Figur 1 den Stromlaufplan eines Airbagsystems, Figur 2 ein Ablaufdiagramm. 7/23369 PO7DE96/02376
Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt den Stromlaufplan eines Airbagsystems 1. Dieses umfaßt mindestens einen Beschleunigungen erfassenden Sensor 2, der mit einem Steuergerät 3 verbunden ist. Das Steuergerät 3 ist mit weiter unten noch näher erläuterten Baugruppen 9a, 9b verbunden. Das Airbagsystem l umfaßt mindestens einen Zündkreis la zur Ansteuerung einer Zündpille 6. Die Zündpille 6 steht in Wirkverbindung mit einem Airbag 7. In dem Zündkreis la sind weiterhin zwei Schaltelemente 5, 16 angeordnet, die die Zündpille 6 zwischen sich einschließen. Als Schaltelement 5 eignet sich besonders gut ein handelsüblicher n-Kanal Feldeffekttransistor höherer Leistung mit einem SOT 223- Gehäuse. Als Schaltelement 16 wird vorteilhaft ein handelsüblicher p-Kanal Feldeffektransistor höherer Leistung mit einem SOT 223-Gehäuse verwendet. Für die Stromversorgung des Airbagsystems 1 ist eine Energiequelle 8, üblicherweise die Batterie des Fahrzeugs vorgesehen. In Figur 1 ist nur eine Verbindung der Energiequelle mit dem Zündkreis la dargestellt. Die notwendigen Verbindungsleitungen zu den übrigen Bestandteilen des Airbagsystems wurden, der Übersichtlichkeit halber, weggelassen. Die Baugruppe 9a besteht aus einem Mikrorechner. Als Mikrorechner ist beispielsweise der handelsübliche Typ HC 11 E 20 geeignet, der neben üblichen weiteren Komponenten insbesondere ein serielles Interface 17 und, in einer Unterbaugruppe 18, mehrere Ports 18/1, 18/2, 18/3, 18/4 aufweist. Die Baugruppe 9b umfaßt ein serielles Interface 10, einen Decoder 11, eine Watchdogschaltung 12, eine Resetschaltung 13, logische
Verknüpfungsschaltungen 14, 15, sowie das dem Zündkreis la zugeordnete Schaltelement 16. Mit dem Steueranschluß des Schaltelementes 5 ist der Ausgangsanschluß eines Verknüpfungsgliedes 4 verbunden, das über zwei Eingangsanschlüsse verfügt. Je einer der Eingangsanschlüsse ist mit der Baugruppe 9a, 9b verbunden. Die Baugruppen 9a, 9b sind über mehrere Verbindungsleitungen miteinander verbunden. So verbindet die Leitung 10/17 die seriellen Interface 10, 17. Der Port 18/1 ist über die Leitung 14/18 mit einem Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit dem Steueranschluß des Schaltelementes 16 verbunden ist. Port 18/2 ist über die Leitung 12/18 mit der Watchdogschaltung 12 verbunden. Port 18/3 ist über die Leitung 13/18 mit der Resetschaltung 13 verbunden. Je ein Eingangsanschluß der logischen Verknüpfungsglieder 144, 15 sind sowohl miteinander, als auch mit der Resetschaltung 12 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 15 und ein dritter Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 sind jeweils mit dem Decoder 11 verbunden. Durch ein Resetsignal der Resetschaltung 13 werden gemäß Schritt 20 des in Figur 2 dargestellten Ablaufdiagramms die Schaltelemente 5, 16 des Zündkreises la gesperrt. In diesem Zustand ist eine Aktivierung der Zündpille 6 ausgeschlossen. Eine Aufhebung des Resetzustandes überführt das Airbagsystem in den Normalzustand, in dem die Baugruppen 9a, 9b für eine
Ansteuerung der Schaltelemente 5, 16 vorbereitet sind. Siehe Schritt 21 in dem Ablaufdiagramm gemäß Figur 2. In einem weiteren Schritt 22 werden die Schaltelemente 5, 16 für einen zukünftigen ZündungsVorgang in der Weise freigegeben, daß ein Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 über den Port 18/1 und die Leitung 14/18 mit einem (statischen) Steuersignal und das Verknüpfungsglied 4 über den Decoder 11, das Verknüpfungsglied 15 und die Leitung 4/15 mit einem dynamischen Steuersignal beaufschlagt werden.
Wenn nun der Sensor 2 eine auf einen Unfall hindeutende Beschleunigung erfaßt und das Steuergerät 3 nach Auswertung des Ausgangssignales des Sensors 2 eine Auslösung des Airbags 7 für erforderlich hält, werden beide Schaltelemente 5, 16 angesteuert, um den Zündstromkreis zu schließen. Dazu wird über Port 18/4 der Unterbaugruppe 18 ein statisches Signal an den zweiten Eingangsanschluß des
Verknüpfungsglieds 4 gelegt, mit der Folge, daß über dessen Ausgangsanschluß der Steueranschluß des Schaltelementes 4 mit einem Steuersignal beaufschlagt wird. Dadurch wird das Schaltelement 4 in den leitenden Zustand gesteuert.
Gleichzeitig wird von dem seriellen Interface 17 über die Leitung 10/17 ein Steuerbefehl in Gestalt eines digitalen Signals zu dem seriellen Interface 10 übertragen. In dem Decoder 11 wird dieses Signal decodiert und dem dritten Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 zugeführt. Daraufhin wird über den Ausgangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 14 der Steueranschluß des Schaltelementes 16 mit einem Steuersignal beaufschlagt, was zur Folge hat, daß das Schaltelement 16 durchschaltet und den Zündstromkreis la schließt. Nun erst kann die Zündpille 6 mit Strom beaufschlagt und der Airbag 7 aktiviert werden. Demzufolge sieht die erfinderische Lösung vor, daß jedes der Schaltelemente 5, 16 auf zwei unterschiedliche Arten angesteuert werden muß, um in den leitenden Zustand zu gelangen. Zum einen durch ein Signal, welches aufgrund der hardwaremäßigen Beschaltung zwangsläufig einen bestimmten Schaltzustand bewirkt. Zum anderen durch einen codierten Softwarebefehl, der nur in einem streng definierten Funktionsbereich des Airbagsystems erzeugt wird. Dabei erfolgt die Ansteuerung des Systems durch im wesentlichen drei Hauptfunktionen, die zyklisch nacheinander abgearbeitet werden. Diese drei Hauptfunktionen sind:
1. Systemzustand bestimmen - Sensorsignal aufbereiten
- Algorithmus berechnen
- Auslösebefehle {-zustand) definieren
2. Auslösung durchführen - Auslδsebefehle ausführen, d. h. Schaltelemente freigeben und ansteuern 3. Programmablaufkontrolle
- Programmüberwachung
- Watchdog bedienen
Die Zyklusdauer beträgt vorteilsweise 500 Mikrosekunden bis etwa 1 Millisekunde.
Pro Zyklus ist nur ein Ansteuerzustand möglich. Die Freigabe und das Ansteuern erfolgen in getrennten Zuständen, h. h. in zeitlich unterschiedlichen Programmdurchläufen. Durch die Programmstruktur ist somit keine Fehlansteuerung durch fehlerhaftes Einspringen in einen Programmpfad möglich. Zwischen den sicherheitsrelevanten Aktionen Freigabe und Ansteuern erfolgt immer noch eine Berechnung und Programmkontrolle.
Dies führt zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß insbesondere auch kritische Doppelfehler bei der Ansteuerung der Schaltelemente nicht zu einer unerwünschten Ansteuerung des Airbag führen können. Da der dynamische Ansteuervorgang nur in einem streng definierten Funktionsbereich des Systems stattfinden kann, erfolgt in allen anderen Bereichen trotz eventuell auftretender Fehler in Gestalt von Stδrimpulsen keine Ansteuerung des Airbag. Die hardwaremäßige Diversität durch statische und dynamische Ansteuerung erhöht damit die Störunempfindlichkeit ganz wesentlich.

Claims

Ansprüche
1. Airbagsystem mit mindestens einem Sensor, einem Steuergerät, mindestens einem Airbag, mit mindestens einem, eine Zündpille enthaltenden Zündkreis, der durch die Ansteuerung von Schaltelementen schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ansteuerung jedes Schaltelementes (5, 16) mindestens je zwei Schaltzustände erfüllt sein müssen, die von unterschiedlichen Kriterien abgeleitet sind.
2. Airbagsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ansteuerung jedes Schaltelementes (5, 16) bewirkenden je mindestens zwei Schaltzustände einerseits auf einer hardwaremäßigen Verschaltung der die Schaltelemente (5, 16) ansteuernden Bauelemente bzw. Baugruppen (4, 9a, 9b) beruhen, andererseits durch Überlagerung mindestens eines Softwarebefehls bewirkt werden, der nur in einem streng definierten Funktionsbereich des Airbagsystem (1) generiert wird.
3. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ansteuerung der Schaltelemente (4, 16) zwei Baugruppen (9a, 9b) vorgesehen sind, die über mehrere statische (12/18, 13/18, 14/18) und mindestens eine dynamische (10/17) Leitungsverbindung miteinander verbunden sind.
4. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Baugruppen (9a, 9b) mindestens je ein serielles Interface (10, 17) aufweist.
5. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe (9b) neben einem seriellen Interface (10) einen Decoder (11), eine Resetschaltung 813), sowie logische Verknüpfungsglieder (14, 15) umfaßt.
6. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Eingangsanschluß der logischen
Verknüpfungsglieder (14, 15) mit dem Ausgang der Resetschaltung 813), je ein weiterer Eingangsanschluß jedes Verknüpfungsgliedes (14, 15) mit dem Decoder (11) und ein dritter Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes 814) mit einem Port (17/1) der Baugruppe (9a) verbunden sind.
7. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß des Verknüpfungsgliedes (14) mit dem Steueranschluß des massefernen Schaltelementes (16) verbunden ist.
8. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß des massenahen Schaltelementes (5) mit dem Ausgangsanschluß eines Verknüpfungsgliedes (4) verbunden ist, dessen erster Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß des Verknüpfungsgliedes (15) und dessen zweiter Eingangsanschluß mit dem Port (18/4) der Baugruppe (9a) verbunden ist.
9. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen Oa, 9b) des Airbagsystems (1) über die Leitungen (10/17, 12/18, 13/18, 14/18) miteinander verbunden sind, wobei die Leitung (10/17) die seriellen Interfaces (10, 17) , die Leitung (12/18) den Port (18/2) mit der Watchdogschaltung (12) , die Leitung
(13/18) die Resetschaltung (13) mit dem Port (18/3) und die Leitung (14/18) den Port (18/1) mit einem Eingangsanschluß des Verknüpfungsgliedes (14) verbindet.
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