WO1997006981A2 - Verfahren zur überprüfung einer sicherheitseinrichtung für fahrzeuginsassen - Google Patents
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- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
Definitions
- the invention is based on a method for checking a safety device for vehicle occupants according to the preamble of claim 1 or on a device for carrying out the method according to the preamble of claim 2.
- a safety device for vehicle occupants is, for example, from the journal 1141 engineers de 1 'automobiles (1982) No. 6, page 69 ff, in particular FIG. 19 on page 74.
- Safety device comprises so-called squibs, which are controlled by a control unit. After activation, the squibs activate a gas-generating propellant charge, which is operatively connected to a restraint for
- Reference voltage source supplied voltage compared.
- the accuracy of such a measurement depends on the accuracy of the test current with which the squib is applied during the test. With integrated circuits however, it is comparatively difficult and expensive to provide a high-precision power source.
- the invention is based on the fact that, in the form of integrated circuits, current sources can be provided relatively easily and with relatively little effort, but they do not deliver high-precision current.
- the method according to the invention therefore proposes, as an alternative, a reference measurement in which, in a first method step, a high-precision reference resistor is first subjected to a test current and the voltage drop which arises in the process is measured on the reference resistor. In a second method step, the test current is then applied to the squib and the voltage drop that occurs across the resistance of the squib is measured. Finally, based on the detected voltage drops and the known resistance value of the reference resistor, the current resistance of the
- a device designed for carrying out the method according to the invention comprises a high-precision reference resistor and switching means which alternately connect the source of the test current with the reference resistor and the squib. Means are also provided for detecting and evaluating the voltage drop occurring at the reference resistor and at the squib.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a safety device for vehicle occupants and FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of such a safety device.
- FIG. 1 shows, in the form of a block diagram, a first embodiment of a safety device for vehicle occupants.
- This comprises an acceleration-sensitive sensor 2, which is preferably designed as a micromechanical sensor or as a piezoelectric sensor.
- this sensor 2 is connected to a control unit 3 having input connections and output connections. So is the output connection of the
- Power source 5 and on the other hand are connected to a current sink 6 receiving the current 12. Furthermore, the input connections of the differential amplifier 4 are connected to output connections AI, A2 of a switching device MUX.
- the switching means MUX has a large number of input connections El, E2, E3, E4, El ', ... E4'.
- the output connections of one squib ZP are each connected to two mutually assigned input connections E2, E2 ', E3, E3', E4, E4 '.
- the ohmic resistance of each squib ZP is designated RM1, RM2, RMx.
- Primer ZP is in operative connection (indicated by the dashed line) with a restraint for Vehicle occupants, such as gas bag 7 in particular.
- a highly precise reference resistor RF is provided, which is connected with its connections to the input connections El, El 'of the switching means MÜX.
- a first output connection 3a of the control device 3 is connected to the switching means MUX.
- the control unit 3 controls the respective switching state of the switching means MUX via this connecting line.
- a connection of an operating current source IB is also connected to the input connection AI of the switching means MUX.
- the sensor 2 If a large acceleration indicating an accident occurs, the sensor 2 outputs a corresponding output signal to the control unit 3, which evaluates this output signal and connects at least one of the squibs ZP to the operating current source IB by means of the connecting line 3a and the switching means MUX in such a way that over the squib ZP flows a sufficiently large operating current that activates the squib.
- the restraint such as gas bag 7 in particular
- the squib ZP in turn activates a propellant charge, which deploys the gas bag 7 to protect a vehicle occupant.
- the resistance value RM1, RM2, RMx, of the squib ZP provided in the device is precisely as possible. If the resistance value is within a permissible tolerance range, the driver can be signaled that the device is ready for operation using suitable display means, such as light-emitting diodes or the like. If the resistance value falls outside the tolerance range, this can be indicated by a warning signal.
- the resistance values RM1, RM2, RMx of conventional squib ZP are approx. 2.15 ohms ⁇ 100-200 milliohms.
- the resistance value of the measuring resistor RF is preferably of the same order of magnitude as the resistance value RM1, RMx, the squib ZP and is one Embodiment of the invention 2.1 ohms. This measuring resistor RF should be as precise as possible and only have a tolerance of 1% or less.
- the squib ZP is first activated by the control unit 3
- Control command transmitted to the switching means MUX which then first connects the measuring resistor RF to the current source 5 and 6 current sink.
- a test current of the order of magnitude of preferably 100 milliamperes then flows through the reference resistor RF.
- the voltage drop UF which arises at the reference resistor RF is present at the input connections of the differential amplifier 4 and is amplified there in accordance with the preselected gain factor. Suitable amplification factors are between 1 and 100.
- Differential amplifier 4 is present at the input connection 4a of the control device 3 and can therefore be evaluated by the control device 3.
- the switching means MUX is activated by the control unit 3 such that one of the two squibs ZP is now connected to the current source 5 and current sink 6 and through which the test current flows.
- the voltage drop UM which arises at the resistance value RM1, RMx of the squib ZP is also amplified by the differential amplifier 4 and fed to the control unit 3.
- the relationship is finally calculated:
- the voltage values UF, UM are expediently evaluated by converting the measured values, initially in analog form, into digital values and then further processing them.
- the control unit 3 expediently comprises a standard microcomputer, such as the Motorola 68 HC11 computer, which has a suitable analog / digital converter ADC, the input connection of which is connected to the input connection 4a of the control unit 3.
- the switching means MUX can be a separate component; alternatively, the switching means MUX can also be part of a microcomputer and be arranged together with this in the control unit 3.
- the reference resistance RF is expedient on the
- Printed circuit board arranged, which also includes the other components of the device.
- the reference resistor RF can also be produced using integrated technology.
- the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 1 in that discrete, controllable semiconductor switching elements 8a, 8b, 8c, in particular MOS transistors, are provided as current sinks, which can be controlled by control lines 3a of control unit 3 .
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Abstract
Bei einer Sicherheitseinrichtung (1) für Fahrzeuginsassen mit mindestens einer Zündpille (ZP) wird der Widerstand (RM) der Zündpille (ZP) dadurch ermittelt, daß zunächst der Spannungsabfall an einem bekannten Referenzwiderstand (RF), dann der Spannungsabfall an der zu überprüfenden Zündpille (ZP) gemessen und schließlich aus den gemessenen Spannungsabfällen (UM, UF) und dem bekannten Wert des Referenzwiderstandes (RF) der Widerstandswert (RM) der Zündpille errechnet wird.
Description
Verfahren zur Überprüfung einer Sicherheitseinrichtunσ und Gerät zur Durchführung des Verfahrens
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überprüfung einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. von einem Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung des Anspruchs 2. Eine Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen ist beispielsweise aus der Zeitschrift 1141 Ingenieurs de 1 'Automobile (1982) No. 6, Seite 69 ff, insbesondere Figur 19 auf Seite 74, bekannt. Eine derartige
Sicherheitseinrichtung umfaßt sogenannte Zündpillen, die von einem Steuergerät angesteuert werden. Die Zündpillen aktivieren nach Ansteuerung eine gaserzeugende Treibladung, die in Wirkverbindung mit einem Rückhaltemittel für
Fahrzeuginsassen, wie insbesondere einem Gassack steht und diesen Gassack aufbläst. Aus US-PS 3,911,391 ist ein Verfahren zur Überprüfung derartiger Zündpillen bekannt. Die zu überprüfenden Zündpillen werden dabei mit einem von einer PrüfStromquelle gelieferten Prüfström beaufschlagt. Der dabei entstehende Spannungsabfall wird in einer Vergleichsschaltung mit der von einer
Referenzspannungsquelle gelieferten Spannung verglichen. Die Genauigkeit einer derartigen Messung hängt von der Genauigkeit deε Prüfstroms ab, mit dem die Zündpille während der Prüfung beaufschlagt wird. Bei integrierten Schaltungen
ist es jedoch vergleichsweise schwierig und aufwendig, eine hochpräzise Stromquelle vorzusehen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß in Gestalt integrierter Schaltungen zwar relativ leicht und mit relativ wenig Aufwand Stromquellen bereitgestellt werden können, die jedoch keinen hochpräzisen Strom liefern. Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt daher als Alternative eine Referenzmessung vor, in dem zunächst in einem ersten Verfahrensschritt ein hochpräziser Referenzwiderstand mit einem Prüfstrom beaufschlagt und der dabei an dem Referenzwiderstand entstehende Spannungsabfall gemessen wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird sodann die zu überprüfende Zündpille mit dem Prüfstrom beaufschlagt und der an dem Widerstand der Zündpille entstehende Spannungsabfall gemessen. Schließlich wird ausgehend von den erfaßten Spannungsabfallen und dem bekannten Widerstandswert des Referenzwiderstandes der aktuelle Widerstand der
Zündpille ermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß eine hochgenaue Bestimmung des Widerstandswertes der Zündpille ermöglicht wird, ohne daß es eines hochgenauen PrüfStromes bedarf. Dadurch läßt sich eine derartige Messung auch bei in integrierter Schaltungstechnik ausgeführten Geräten durchführen. Ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltetes Gerät umfaßt neben einer Quelle für den Prüfεtrom und mindestens einer Zündpille einen hochpräzisen Referenzwiderstand sowie Schaltmittel, die die Quelle des PrüfStroms wechselweise mit dem Referenzwiderstand und der Zündpille verbinden. Weiterhin sind Mittel zur Erfassung und Auswertung des an dem Referenzwiderstand und an der Zündpille entstehenden Spannungsabfalls vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt Figur 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer derartigen Sicherheitseinrichtung.
Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt, in Gestalt eines Blockschaltbildes, ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen. Diese umfaßt einen beschleunigungsempfindlichen Sensor 2, der vorzugsweise als mikromechanischer Sensor oder als piezoelektrischer Sensor ausgestaltet ist. Dieser Sensor 2 ist ausgangsseitig mit einem Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlusse aufweisenden Steuergerät 3 verbunden. So ist der Ausgangsanschluß des
Sensors 2 mit einem Eingangsanschluß 2a des Steuergeräts 3 verbunden. Ein weiterer Eingangsanschluß 4a des Steuergerätes 3 ist mit einem Ausgangsanschluß eines Differenzverstärkers 4 verbunden, dessen Eingangsanschlüsse einerseits mit einer einen Prüfstrom II liefernden
Stromquelle 5 und andererseits mit einer den Strom 12 aufnehmenden Stromsenke 6 verbunden sind. Weiterhin sind die Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 4 mit Ausgangsanschlüssen AI, A2 eines Schaltmittels MUX verbunden. Das Schaltmittel MUX verfügt über eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen El, E2, E3, E4, El', ...E4'. Die Ausgangsanschlusse je einer Zündpille ZP sind mit jeweils zwei einander zugeordneten Eingangsanschlüssen E2, E2 ' , E3, E3 ' , E4, E4 ' verbunden. Der ohmsche Widerstand jeder Zündpille ZP ist mit RM1, RM2, RMx bezeichnet. Jede
Zündpille ZP steht in Wirkverbindung (angedeutet durch die gestrichelte Verbindung) mit einem Rückhaltemittel für
Fahrzeuginsassen, wie insbesondere Gassack 7. Schließlich ist ein hochgenauer Referenzwiderstand RF vorgesehen, der mit seinen Anschlüssen an die Eingangsanschlüsse El, El' des Schaltmittels MÜX gelegt ist. Ein erster Ausgangsanschluß 3a des Steuergerätes 3 ist mit dem Schaltmittel MUX verbunden. Über diese Verbindungsleitung steuert das Steuergerät 3 den jeweiligen Schaltzustand des Schaltmittels MUX. Schließlich ist mit dem Eingangsanschluß AI des Schaltmittels MUX auch noch ein Anschluß einer Betriebsstromquelle IB verbunden. Die Wirkungsweise des Geräts nach Figur 1 läßt sich wie folgt beschreiben. Bei Auftreten einer auf einen Unfall hinweisenden großen Beschleunigung gibt der Sensor 2 ein entsprechendes Ausgangssignal an das Steuergerät 3 ab, das dieses Ausgangssignal bewertet und vermittels der Verbindungsleitung 3a und über das Schaltmittel MUX mindestens eine der Zündpillen ZP derart mit der Betriebsstromquelle IB verbindet, daß über die Zündpille ZP ein hinreichend großer Betriebsstrom fließt, der die Zündpille aktiviert. Die ihrerseits in Wirkverbindung mit dem Rückhaltemittel, wie insbesondere Gassack 7 stehende
Zündpille ZP aktiviert ihrerseits eine Treibladung, die den Gassack 7 zum Schutz eines Fahrzeuginsassen entfaltet.
Im Interesse der Betriebssicherheit des Geräts ist es notwendig, den Widerstandswert RM1, RM2, RMx, der in dem Gerät vorgesehenen Zündpillen ZP möglichst genau zu ermitteln. Sofern der Widerstandswert in einem zulässigen Toleranzbereich liegt, kann dem Fahrer über geeignete Anzeigemittel, wie beispielsweise Leuchtdioden oder dergleichen die Betriebsbereitschaft des Geräts signalisiert werden. Fällt der Widerstandswert außerhalb des Toleranzbereichs, kann dies durch ein Warnsignal angezeigt werden. Die Widerstandswerte RM1, RM2, RMx üblicher Zündpillen ZP liegen bei ca. 2,15 Ohm ± 100-200 Milliohm. Der Widerstandswert des Meßwiderstands RF liegt vorzugsweise in der gleichen Größenordnung wie der Widerstandswert RM1, RMx, der Zündpille ZP und beträgt in einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung 2,1 Ohm. Dieser Meßwiderstand RF sollte möglichst genau sein und nur eine Toleranz von 1 % oder weniger aufweisen. Für die Durchführung der Messung des Widerstandswertes RMl, RMx der Zündpille ZP wird zunächst von dem Steuergerät 3 ein
Steuerbefehl an das Schaltmittel MUX übermittelt, das sodann zunächst den Meßwiderstand RF mit Stromquelle 5 und Stromsenke 6 verbindet. Daraufhin fließt ein Prüfström in der Größenordnung von vorzugsweise 100 Milliampere durch den Referenzwiderstand RF. Der dabei an dem Referenzwiderstand RF entstehende Spannungsabfall UF liegt an den Eingangsanschlüssen des Differenzverstärkers 4 an und wird dort, entsprechend dem vorgewählten Verstärkungsfaktor, verstärkt. Geeignete Verstärkungsfaktoren liegen zwischen 1 und 100. Das verstärkte Ausgangssignal des
Differenzverstärkers 4 liegt an dem Eingangsanschluß 4a des Steuergeräts 3 an und kann demzufolge von dem Steuergerät 3 ausgewertet werden. In einem zweiten Meßschritt wird das Schaltmittel MUX derart von dem Steuergerät 3 angesteuert, daß jetzt eine der beiden Zündpillen ZP mit Stromquelle 5 und Stromsenke 6 verbunden ist und von dem Prüfström durchflössen wird. Der dabei an dem Widerstandswert RMl, RMx der Zündpille ZP entstehende Spannungsabfall UM wird ebenfalls von dem Differenzverstärker 4 verstärkt und dem Steuergerät 3 zugeleitet. In dem Steuergerät 3 wird schließlich nach der Beziehung berechnet:
RM=≡-. RF UF
In dieser Formel bedeuten:
RM = Widerstandswert RMl, RM2, RMx der Zündpillen ZP RF = Widerstandswert des Referenzwiderstands RF
UM = Spannungsabfall an dem Widerstandswert RMl , RM2 , RMx der Zündpille ZP
UF = Spannungsabfall an dem Referenzwiderstand RF.
Die Auswertung der Spannungswerte UF, UM erfolgt zweckmäßig dadurch, daß die zunächst in analoger Form vorliegenden Meßwerte in Digitalwerte umgewandelt und dann weiter verarbeitet werden. Zu diesem Zweck umfaßt das Steuergerät 3 zweckmäßig einen Standardmikrorechner, wie beispielsweise der Motorola Rechner 68 HC11, der über einen geeigneten Analog/Digital-Wandler ADC verfügt, dessen Eingangsanschluß mit dem Eingangsanschluß 4a des Steuergeräts 3 verbunden ist. Das Schaltmittel MUX kann in einem Ausführungsbeispiel ein getrennter Baustein sein; alternativ kann das Schaltmittel MUX auch Bestandteil eines Mikrorechners sein und zusammen mit diesem in dem Steuergerät 3 angeordnet sein. Der Referenzwiderstand RF wird zweckmäßig auf der
Leiterplatte angeordnet, die auch die übrigen Bauelemente des Geräts umfaßt. Insbesondere kann der Referenzwiderstand RF auch in integrierter Technik hergestellt sein.
Das in Figur 2 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß als Stromsenken 6 diskrete, steuerbare Halbleiterschaltelemente 8a, 8b, 8c, insbesondere MOS-Transistoren, vorgesehen sind, die von Steuerleitungen 3a des Steuergeräts 3 ansteuerbar sind.
Claims
1. Verfahren zur Überprüfung einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen, welche mindestens eine, jeweils mindestens eine Zündpille umfassende Endstufe aufweist, bei dem die Zündpille mit einem Prüfstrom beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt ein Referenzwiderstand (RF) mit einem Prüfstrom (II) beaufschlagt und der dabei an dem Referenzwiderstand (RF) entstehende Spannungsabfall (UF) gemessen wird, daß in einem zweiten
Verfahrensschritt die Zündpille (ZP) mit dem Prüfstrom (II) beaufschlagt und der an dem Widerstand (RM) der Zündpille (ZP) entstehende Spannungsabfall (UM) gemessen wird, und daß anschließend der Widerstand (RM) der Zündpille (ZP) aus den Spannungsabfällen (UM, UF) und dem Referenzwiderstand (RF) nach der Beziehung
UM
RM • RF UF berechnet wird.
2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Quelle für den Prüfstrom (II) und mindestens einer Zündpille (ZP) , gekennzeichnet durch einen Referenzwiderstand (RF) , Schaltmittel (MUX) zur wechselweisen Anschaltung der Quelle des Prüfstroms (II) an den Referenzwiderstand (RF) bzw. die Zündpille (ZP) , sowie Mittel zur Erfassung und Auswertung des an dem Referenzwiderstand (RF) bzw. der Zündpille (ZP) bei Beaufschlagung mit dem Prüfεtrom (II) entstehenden Spannungsabfall (UF, UM) .
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzverstärker (4) vorgesehen ist, dessen Eingangsanschlüsse derart mit Ausgangsanschlüssen des Schaltmittels (MUX) verbunden sind, daß dem
Differenzverstärker (4) eingangsseitig die Spannungsabfälle (UF, UM) zuführbar sind.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Referenzwiderstands (RF) in der
Größenanordnung des Widerstandswertes (RM) der Zündpille liegt, vorzugsweise einen Widerstandswert zwischen 0,5 und 5 Ohm, insbesondere 2 bis 3 Ohm aufweist.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstrom (II) zwischen 10 und etwa 150 Milliampere, insbesondere 50 bis 100 Milliampere beträgt.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor des
Differenzverstärkers (4) zwischen 1 und 100 liegt.
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