CN102343882B - 用于触发车辆的人员保护装置的控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于触发车辆的人员保护装置的控制装置和方法，其中，运算器将信号传输给集成电路并且所述集成电路中的电流源根据该信号输出用于电容器充电的电流，所述电容器被连接至所述集成电路并且位于点火电路中。经由第三接口通过表征的测量信号输出这些电容器的充电。

Description

用于触发车辆的人员保护装置的控制装置和方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求所述类型的用于触发车辆的人员保护装置的控制装置和方法。

背景技术

由DE 195 27 420 B4已知一种被配置为安全气囊控制装置的电子装置。在此，设置连接至控制装置的点火元件与振荡电路的输出信号，其中用比较器校验振荡电路的输出信号。

发明内容

与之相比，具有独立权利要求特征的、用于触发车辆的人员保护装置的、依据本发明的控制装置以及依据本发明的方法具有如下优点，即从现在起电容器的监控也是可能的，该电容器被安装在集成电路与位于控制装置之外的点火元件之间，在控制装置侧。为此以有利的方式使用这些电容器的充电过程来表征这些电容器。在此通过运算器借助于信号来触发该集成电路以实施充电。随后经由相应的接口能够接收表征各个的电容器的充电的测量信号。因此，随后借助于外部测量装置例如在生产中测量是可能的以及通过例如由控制装置尤其是由集成电路本身的电压监控来测量是可能的。

还能够以有利的方式将被安装在集成电路中的电流源一般地用于其他测量，例如点火元件和点火电路的测量。以此能够通过少量的措施以简单的方式和方法实现本发明。尤其地，节省了该控制装置的电路板上的测量点，以便在生产中在这些测量点测试这些电容器。由此能够节省电路板上的空间并且因此能够降低成本。由此能够在这些控制装置的生产时以有意义的方式和方法降低了测试者开销。本发明不仅能够被应用在生产中而且也能够被应用在现场使用中。

能够将控制装置理解为电气装置，其处理传感器信号并且据此触发诸如安全气囊或安全带拉紧器的人员保护装置。能够将触发尤其地理解为这种人员保护装置的激活。

该集成电路能够具有不同的部件并且例如作为所谓的系统ASIC存在，该系统ASIC现将先前分布在单个的组件上的不同的功能相互集成在一起。该系统ASIC例如具有在触发的情况下通过电流将点火元件点火的功能，以及在正常运行中通过小于点火电流的测试电流对点火元件进行测试的功能。电流源属于这些部件，该电流源与控制装置的输出有线连接，该输出将该控制装置与人员保护装置中的一个或多个点火元件相连接。在此这些电容器被通常连接在这些点与地之间。这些电容器尤其具有将干扰的电压脉冲接地的作用。由此应该改善电磁兼容性。位于该控制装置外部的该点火元件相应地以两个端口分别地与集成电路的接口连接。在控制装置侧通过针对这种电压脉冲的对地的电容器确保了这些连接。

运算器通常是微控制器，该微控制器能够是单核或多核的运算器。该运算器与集成电路相连接以便将信号传输给该集成电路，其中该信号将电流的输出经由第一接口传递至第一或第二电容器。

第三接口使得能够通过表征的测量信号接收各个电容器的充电，其例如仅仅是至电容器的导线连接。然而该接口也能够具有带有专用分析的、一定程度的智能。另外的信号处理步骤也能够被集成至该接口中。

在独立权利要求中给出的、用于触发车辆的人员保护装置的方法以及控制装置的有利的改进方案在从属权利要求中是可能的。

有利地，该运算器将软件指令作为信号传输至集成电路。该软件指令相应地说明，该电流源加哪个电流至导线上并且必要时还说明其他的环境参数，例如怎样和何时启动计时器等等。该集成电路相应地具有例如解码器和相应的开关装置的装置以理解该软件指令。在这种传输中，运算器与集成电路之间使用串行接口是有益的，该串行接口例如通过串行外围接口给出。然而，在这里另外的数字传输形式也是可能的。在串行外围接口中使用被分配了不同功能的五根导线。除时钟外，还有使能导线、片选导线以及用于从所谓的主机至从机(MOSI)的数据传输的导线以及以另外一个方向(MISO)的另外一条导线。作为主机的运算器将通过该导线将软件指令传递给作为从机的集成电路。在此该软件指令能够是不同的形式。例如该软件指令能够将电流值限定为数据。然而也能够包含一个数据，集成电路如此解释该数据，即例如该集成电路从两个预设的电流中取各自的电流。由此该软件指令还确定用于电容器充电的电流值。

有利地，集成电路的第一和第二接口被连接到相同的电位。

第三接口至少与一个电压计连接，其中，根据由至少一个电压计所测得的电压来驱动控制装置中的计数器。技术人员将电压计理解为用于电压测量的通常的电路。

有利地，借助于至少一个比较器将所测得的电压与电压带相比较，其中，自到达下带端起启动该计数器并且以到达上带端而停止该计数器。这意味着，比较器将所测得的电压与预设的电压值比较，这些预设的电压值产生电压带。由此能够选择最优的电压范围，以便确保电压的可靠测量以及因此确保电容器的充电。

该计数器计数至一个最大的计数器读数。这意味着，如果该比较器没有确定上带端，则该计数器不会任意进一步计数，而是计数直到一个确定的时间点并且随后停下。随后例如能够把这解释为错误。

此外，在该控制装置中设置释放电路(Freigabeschaltung)，该释放电路根据关于点火电路的至少一个另外的测量来释放该信号。这意味着，如果例如在关于点火电路的分路、短路或电阻值上的测量为正，也就是说不存在这种错误并且点火元件的电阻在预定的带内，那么随后就能够执行该电容器的电容的测量。然而如果该测量为负，那么该释放电路不会释放电容的测量，因为已经存在错误。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且在随后的说明书中进一步解释本发明的实施例。附图中：

图1示出了具有相连接的点火元件的依据本发明的控制装置的方框图，

图2示出了具有相连接的部件的集成电路的电路，

图3示出了一个这种电路的另一实施形式，

图4示出了关于电容器的电压的电压时间曲线，以及

图5示出了依据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1在方框图中示出了具有相连接的点火元件ZE的依据本发明的控制装置SG。在这里，仅表示出了与本发明的理解相关的部件，出于简化的目的而省略了对于该控制装置SG的运行必要的、但与本发明的理解不相关的其他部件。为了触发诸如安全气囊或安全带拉紧器的人员保护装置，尤其当控制装置具有自身加速度或者转速传感器时，通常将控制装置安置在车辆通道的区域中。无传感器的控制装置还可以被安置在适合其的其他地点。在这种情况下，在控制装置之外的这些传感器被包含在例如传感器控制装置中。该控制装置通常具有塑料外壳或者金属外壳。在该外壳中包含至少一块电路板，在该电路板上安装有所示出的部件。

加速度传感装置BS将它的测量信号传输至运算器μC，其根据预定的算法分析该加速度信号。然而加速度传感装置BS的加速度信号并行地由系统ASIC IC处理，也就是由根据本发明的集成电路通过被安置在集成电路IC上的安全控制器处理。该安全控制器SCON具有比运算器μC更简单的算法并且并行地检测加速度信号，是否存在触发情况。运算器μC将触发判决传输至同样被安置在集成电路IC上的触发电路FLIC。一旦安全控制器SCON已经确定加速度信号指示触发情况，那么安全控制器SCON释放触发电路FLIC。触发电路FLIC随后为位于控制装置SG外部的点火元件ZE提供电流，以便给例如安全气囊充气。通常多个点火元件被连接至集成电路IC。依据本发明，运算器μC传输软件指令至集成电路IC，该集成电路IC能够借助于分析电子装置解释该软件指令。该软件指令确定，诊断部分DIAG测试电容器C1和C2的电容。电容器C1和C2分别对地连接并被连接至至点火元件ZE的导线。其具有的作用为改善电路的电磁兼容性。根据其充电确定这些电容器C1和C2的电容。通过电压升高来监控该充电。能够经由接口通过集成电路IC自身或者通过外部瞬态记录器获取电压升高。尤其在该控制装置SG的生产中提供外部解决方案，以便随后得到用于现场的以后的测量的参考值。对于以后的测量，例如需要的是该集成电路IC具有电压测量，以便获取电容器C1和C2的电压。该点火元件ZE具有较小的电阻，从而其能够被理解为短路。在生产中为了测量各自的电容也能够去掉该点火元件ZE，以便例如仅测量C1的电容，而随后，当该点火元件ZE被重新连接时，测量C1和C2的总电容，以便随后由此单独地确定C2的电容。随后在现场用相连接的点火元件ZE总是仅测量C1和C2的总电容，以便随后通过所存储的C1和C2的电容对其进行测试。然而在这个电容测试之前该集成电路IC执行关于分路，关于点火元件ZE的欧姆电阻以及关于短路的其他测量。仅当通过了这些其他的测量，才实施当前所述的电容器C1和C2的测量。

图2在电路图中示出了本发明的第一实施变形，其尤其能够被应用在生产中。在此示出了集成电路IC以及连接至IC的点火电路的部分。如上所示，该控制装置ECU具有集成电路IC并且通过虚线示出存在用于连接点火元件Zpx的连接端ZKHx和ZKLx。在这里，仅示出了单一的点火电路x。如上所述，然而车辆具有多个这样的点火电路，从而也为此必须存在相应的接口。相应于点火电路，还实施集成电路的接口以及电容器。通过分压器R20和R23，在连接端ZKHx和ZKLx设定例如1/3*VST33＝1，1V±5％的电压。该相对小的公差来自于准确的调节电压VST33±3％以及在集成电路IC上良好地待反映的±2％的电阻分压器比率。分压器的内阻是6.66KΩ。由于集成的电阻的相对大的公差，会产生高达±25％的分压器电阻的公差。

为了测量点火电路电阻ZPx，能够经由SPI(串行外围端口-指令)、经由运算器μC与集成电路IC之间的串行接口触发集成电路IC中的电流源。以IQ标明该电流源。该电流源被设计用于40至60毫安±12％的电流。该测量电流很好地适合点火电路的电阻测量而不会对点火剂施加消极的影响。

在本发明的范围内，新的内容还有，通过另一SPI-指令确定电流源IQ的第二电流值用来测量点火电路在V-电容器ZKHCx和ZKLCx中的电容。如此地选择该电流值，即能够执行尽可能精确的电容测量。在这里，根据第一实施形式，通过计算的SPI-指令、在控制装置的生产模式中进行该点火电路电容测量。引起了以下步骤：

a)点火电路包含3Ω(2至4Ω)的点火电路电阻。导线长度小于6m。

b)电路X中的测量电流源IQ被设置为例如4毫安或2至10毫安的范围的电容测量电流。

c)电容测量电流被接通200微秒的时间段。

d)电容测量电流给电容器ZKHCx的电容充电并且经由点火电路电阻给电容器ZKLCx的电容充电。

e)在所谓的线路测试的末尾用瞬态记录器记录电容器ZKHCx上的电压，并且通过超过例如相对于控制装置接地的1500毫伏的ZKHx电压来触发电容器ZKHCx上的电压。采样率为1微秒并且采样深度(Abtasttiefe)为200微秒。

f)在点火电路开路时重复该测量以单独获得ZKHx电容。

g)从ZKx总电容和ZKHx电容同样能够得出ZKLx电容。

在每侧100纳法的点火电路电容的情况下，在一级近似中对于相对接地的在ZKHX上1V的电压升高需要大概50微秒。

在方程的形式中，TM大约为1V*2*100纳法除以IC。

由电阻分压器引起在集成电路IC中的接口IGHx与IGLx处的第一误差。除了单独的公差外，能够根据对分压器内阻和分压器电压的认识考虑该第一误差。

以R1＝6,67KQ±25％和分压器电压1.1V±5％得出在测量电压边界1.5V与2.5V之间的平均的电流流失为270微安＝2*(((1.5V+2.5V)/2)-1.1V)/6667Ω。由此有效的平均点火电路电容测量电流ICW＝4毫安±12％-0.270毫安±31％＝3.73毫安±15％。

在方程的形式中在典型的53.6微秒的测量时间TM_Typ＝53.6微秒＝(1V*2*100纳法)/3.73毫安)情况下，通过1微秒的采样率产生一个最大2微秒的误差。这对应于另外的3.7％的测量误差。能够以大约1％估算瞬态记录器的电压测量误差。ICW/2的有效的平均测量电流在3Ω±1Ω的最大电阻处引起5.8mmV±46.5％的电压，该平均测量电流在一级近似中在ZKLx处流入点火电路电容。点火电路导线的电感同样引起了大约2微秒±1微秒的ZKL电容的充电延时。两个效果的总和引起测量电流的非对称的分布并且引起6％的电容测量误差。

对于来回6m的点火电路电缆长度，能够以±26％的精度验证点火电路电容的总和。对于来回1m的点火电路电缆长度，能够以±20％的精度验证点火电路电容的总和。以在室温时的±10％的点火电路电容的公差，对于在ZKHx和ZKLx接地的100纳法的额定电容，能够达到总电容140纳法至260纳法的生产误差界限。

通过点火电路的开路能够确定在ZKHx处的点火电路电容。该方法与上述对应，其中点火电路电容器在ZKHx处被充电超过静态值。为了达到一个相似的精度，在瞬态记录器中分析从1.5V至3.5V的电压升高。

ICW＝4毫安±12％-0.2毫安±29％＝3.8毫安±14％。

能够以大约20％的精度验证在ZKHx处的点火电路电容。以在室温时的±10％的点火电路电容的公差，对于在ZKHx接地的100纳法的额定电容能够达到70纳法至130纳法的生产误差界限。

根据总电容和ZKHx电容的测量能够获得ZKLx电容。

由此能够在生产中确保，在容许的带内无误差地进行所选择的装备。

图3示出了本发明的第二实施例，因为现不考虑关于测量的变形。相应地通过运算器SPI指令在控制装置的开始阶段或典型地在控制装置的运行中实现点火电路电容测量。引起了以下步骤：

a)点火电路包含2.5Ω点火电路电阻。来回导线长度小于20m。不存在点火电路分路或点火电路电阻误差。

b)再次将电路x中的测量电流源IQ设置为4毫安的电容测量电流目标值。

c)将电容测量电流接通200微秒的时间段。

d)电容测量电流离开ZKHx侧处的点火电路电容，并且经由点火电路电阻至ZKLx侧的点火电路电容。

e)通过具有1微秒分辨率的计数器触发并且通过集成电路IC中的具有1500毫伏和2500毫伏的窗边界的窗比较器FK测量在ZKHx处的电压上升时间。计数器深度为250微秒。以Z标示计数器。

图4示出电压时间图，其中示出了在电容器中的一个上的电压，在此示出了在电容器ZKHCx处的电压。电压在电压1.1V处开始，该电压在两个接口IGHx和IGLx处被确定为相同的值。通过所施加的电流IC＝4毫安，如通过曲线40所示出地，电压被线性地被充电。因为时间点T1位于折点，所以并不将该时间点视为适合启动计数器，而是在这里1.5V和2.5V限定电压带，其中随后经过Δt完成测量。

图5示出了依据本发明的方法的流程图。方法步骤500实现从运算器μC至集成电路IC的软件指令。因此在方法步骤501中将电流源IQ调整例如为4毫安的测量电流。随后该电流被加在点火电路上。由此在方法步骤502中实现了电容器C1和C2的充电。在方法步骤503中与充电并行地实现充电的测量，例如通过设置在集成电路中的电压计或者通过外部瞬态记录器。在方法步骤504中分析这些值以便确定电容以及确定该电容是否位于预定带中。

上面给出的数值是纯示例性的。根据实际情况，其他的数值也是有可能的。

Claims (10)

1.用于触发人员保护装置的控制装置，具有：

-用于触发的集成电路(IC)，其具有至少一个电流源(IQ)，所述电流源经由所述集成电路(IC)的第一接口(IGHx)与位于所述控制装置(SG)外部的点火元件(ZPx)的第一连接端(ZKHx)相连接，

-至少一个第一电容器(ZKHCx)，所述第一电容器的第一连接端与所述外部的点火元件(ZPx)的第一连接端(ZKHx)并且与所述第一接口(IGHx)相连接，所述第一电容器的第二连接端与地相连接，

-至少一个第二电容器(ZKLCx)，所述第二电容器的第一连接端与所述点火元件(ZPx)的第二连接端(ZKLx)和所述集成电路(IC)的第二接口(IGLx)相连接，所述第二电容器的第二连接端与地相连接，

-运算器(μC)，所述运算器将信号传输给所述集成电路(IC)，从而所述电流源通过电流(ICW)的输出经由所述第一接口(IGHx)给所述至少一个第一和/或第二电容器(ZKHCx、ZKLCx)充电，

-第三接口，所述第三接口被如此地构造，即能够接收表征所述各个电容器的所述充电的测量信号。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述运算器(μC)将软件指令作为所述信号传输给集成电路(IC)。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述运算器(μC)经由串行接口与所述集成电路(IC)相连接。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述软件指令确定用于所述充电的电流值。

5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述第一和所述第二接口(IGHx、IGLx)被连接到相同的电位。

6.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述第三接口与至少一个电压计连接，其中，根据由所述至少一个电压计所测得的电压来驱动所述控制装置中的计数器。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，用至少一个比较器将所述所测得的电压与电压带比较，其中，自到达下带端起启动所述计数器并且以到达上带端而停止所述计数器。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述计数器计数至一个最大的计数器读数。

9.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，在所述控制装置中存在释放电路，所述释放电路根据关于点火电路的至少一个另外的测量来释放所述信号。

10.用于触发车辆的人员保护装置的方法，具有以下方法步骤：

-将信号从运算器(μC)传输给集成电路，

-根据所述信号、经由所述集成电路的第一接口(IGHx)、借助于所述集成电路的电流源(IQ)输出电流，其中，至少一个第一电容器(C1)的第一连接端和点火元件(ZPx)的第一连接端(ZKHx)被连接至所述第一接口(IGHx)，其中，至少一个第二电容器的第一连接端与所述点火元件(ZPx)的第二连接端和所述集成电路(IC)的第二接口相连接，其中，所述至少一个第一电容器的第二连接端和所述至少一个第二电容器的第二连接端均与地相连接，

-用所述电流给所述至少一个第一和/或所述至少一个第二电容器充电，

-通过第三接口接收表征所述各个电容器的所述充电的测量信号。