DE10002375A1 - Control device for an occupant protection agent - Google Patents
Control device for an occupant protection agentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Insas senschutzmittel.The invention relates to a control device for an insas protective agents.
Eine beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift US 5,194,755 beschriebene, bekannte Steuervorrichtung enthält eine Serienschaltung aus einer ersten steuerbaren Schaltstu fe, einem dem Insassenschutzmittel zugeordneten Zündelement und einer zweiten steuerbaren Schaltstufe. Diese Serienschal tung wird aus einer Energiequelle gespeist. Werden beide Schaltstufen in den leitenden Zustand gebracht, so wird dem Zündelement Energie aus der Energiequelle zugeführt. Das als Heizwiderstand ausgebildete Zündelement wird infolge des Stromflusses erwärmt und führt im zugeordneten Gasgenerator zu einer Gasfreisetzung. Das freigesetzte Gas strömt bei spielsweise in einen Airbag. Es können jedoch auch andere In sassenschutzmittel wie Gurtstraffer oder Überrollbügel auf ähnliche Art betrieben werden.One example, in the American patent specification US 5,194,755 described, known control device contains a series circuit from a first controllable switching stage fe, an ignition element associated with the occupant protection means and a second controllable switching stage. This series scarf tion is fed from an energy source. Both will Switching stages brought into the conductive state, so that Ignition element energy supplied from the energy source. That as Heating resistor trained ignition element is due to the Current flow warms and leads in the associated gas generator to a gas release. The released gas flows in for example in an airbag. However, other In seat protection means such as belt tensioners or roll bars similar type are operated.
Oft werden mehrere derartige Zündkreise parallel zueinander angeordnet, wobei insbesondere die Schaltstufen auf einem ge meinsamen Schaltungsträger als ASIC integriert werden. Vor zugsweise werden alle Zündkreise aus einer gemeinsamen Ener giequelle gespeist. Die Energiequelle kann die Fahrzeugbatte rie sein oder ein Zündkondensator, der Energie freigibt für den Fall, dass die Fahrzeugbatterie bei einem Unfall zu Scha den gekommen sein sollte. Der Zündkondensator ist dabei der art bemessen, dass er ausreichend Energie zum Zünden aller Zündelemente trägt. Die Zündelemente unterschiedlicher Zünd kreise können unabhängig voneinander auch zu unterschiedli chen Zeiten gezündet werden.Often, several ignition circuits of this type are parallel to one another arranged, in particular the switching stages on a ge common circuit carriers can be integrated as ASIC. Before preferably all ignition circuits are made from a common energy power source. The vehicle battery can be the energy source be rie or an ignition capacitor that releases energy for the case that the vehicle battery is damaged in an accident that should have come. The ignition capacitor is the Art sized that he has enough energy to ignite everyone Ignition elements carries. The ignition elements of different ignition circles can also be different independently of each other times are ignited.
Um sicher zu stellen, dass ein Zündelement tatsächlich gezün det wird, ist es notwendig, die Einschaltzeit sehr viel län ger zu bemessen als tatsächlich notwendig. Damit muss jedoch die Energiequelle und insbesondere ein zur Pufferung der Fahrzeugbatterie parallel geschalteter Zündkondensator weit aus größer ausgelegt werden, als tatsächlich notwendig ist. Darüber hinaus kann eines der Zündelemente beim Zünden kurz schließen und es würde im Folgenden eine große Energiemenge aus dem Zündkondensator über diesen Kurzschluss abfließen. Für nachfolgend zu zündende Zündelemente würde der Zündkon densator dann nicht mehr ausreichend Energie bereitstellen können.To make sure that an ignition element is actually ignited det, it is necessary to switch the switch-on time very much smaller than actually necessary. With that, however the energy source and especially one for buffering the Vehicle battery Ignition capacitor connected in parallel are designed to be larger than is actually necessary. In addition, one of the ignition elements can briefly ignite close and it would result in a large amount of energy flow out of the ignition capacitor via this short circuit. For ignition elements to be ignited subsequently, the ignition con then no longer provide sufficient energy can.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuervorrichtung für ein Insassenschutzmittel anzugeben, bei der der Energie quelle weniger Verlustenergie entnommen wird.The object of the invention is therefore a control device to specify for an occupant protection device at which the energy less less energy is taken from the source.
Die Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung gemäß Patentan spruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Er findungsgedanken sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved by a control device according to Patentan spell 1 solved. Refinements and developments of the Er inventive ideas are the subject of subclaims.
Vorteil der Erfindung ist es, dass die Zündenergie je einzel nem Zündkreis, d. h. für jedes Zündelement einzeln dosiert werden kann. Es wird dabei nur soviel Energie den Zündelemen ten zugeführt, als diese zum Zünden benötigen. Damit können kleinere Energiespeicher vorgesehen werden, welche einen ge ringeren Platzbedarf, geringere Kosten und einen besseren Wirkungsgrad bieten. Bei gleicher Energiequelle ist daher die Versorgung einer höheren Anzahl von Zündelementen möglich.The advantage of the invention is that the ignition energy is unique an ignition circuit, d. H. dosed individually for each ignition element can be. There is only so much energy in the ignition elements ten supplied than they need for ignition. So that can smaller energy storage devices are provided which have a ge less space, lower costs and a better one Offer efficiency. With the same energy source is therefore Supply of a higher number of ignition elements possible.
Erreicht wird dies dadurch, dass durch geeignete Steuerung von als Schaltstufen verwendeten Transistoren im eingeschal teten Zustand deren Widerstand auf der gesteuerten Strecke konstant gehalten wird. Der Stromfluss durch die Transistoren führt zu deren Erwärmung. Das Halbleitervolumen des Transis tors wirkt dabei als thermische Kapazität eines Energie- Integrators. Dabei wirken sich durch die Energiezunahme be dingte Erhöhungen der Temperatur des Siliziums in einer ent sprechenden Zunahme des Widerstands auf der gesteuerten Strecke des Transistors aus. Um trotz sich ändernder Temperatur den Widerstand der gesteuerten Strecke konstant zu halten ist eine Änderung der Ansteuerspannung notwendig. Die Spannungs änderung ist also proportional zur Temperatur und kann damit zur Energieberechnung ausgenutzt werden. Nach dem Beginn der Energieaufzeichnung erfolgt mittels einer entsprechenden E nergieberechnung dann das kontrollierte Abschalten der Schaltstufe(n).This is achieved by using suitable controls of transistors used as switching stages in the formwork condition of their resistance on the controlled route is kept constant. The current flow through the transistors leads to their warming. The semiconductor volume of the Transis tors acts as the thermal capacity of an energy Integrators. This is due to the increase in energy induced increases in the temperature of the silicon in an ent speaking increase in resistance on the controlled route of the transistor. To despite the changing temperature the resistance of the controlled route must be kept constant a change in the control voltage is necessary. The tension Change is therefore proportional to the temperature and can therefore be used for energy calculation. After the beginning of the Energy is recorded using a corresponding E energy calculation then the controlled shutdown of the Switching stage (s).
Im Einzelnen wird bei einer aus einer Energiequelle gespeis ten Reihenschaltung aus einem Zündelement und der gesteuerten Strecke eines Schalttransistors der Steueranschluss des Schalttransistors durch eine vorgeschaltete Ansteuerschaltung derart gesteuert, dass der Widerstand der gesteuerten Strecke im eingeschalteten Zustand des Transistors konstant gehalten wird, dass das an einem Steueranschluss anliegende Signal ausgewertet wird, aus dem Signal am Steueranschluss die im Schalttransistor umgesetzte Energie ermittelt wird und bei Erreichen eines vorgegebenen Energiegrenzwertes innerhalb ei ner bestimmten Zeit der Schalttransistor abgeschaltet wird.In particular, one is fed from an energy source th series connection of an ignition element and the controlled Route of a switching transistor the control connection of the Switching transistor through an upstream control circuit controlled such that the resistance of the controlled route kept constant when the transistor is on is that the signal present at a control connection is evaluated from the signal at the control connection in the Switching transistor converted energy is determined and at Reaching a predetermined energy limit within an egg ner the switching transistor is turned off.
Bevorzugt ist der Energiequelle eine Kapazität, beispielswei se ein Zündkondensator parallel geschaltet, die dazu dient, bei Ausfall der Fahrzeugbatterie die Energie für die Zündele mente bereitzustellen. Als Energiequelle für eine Zündung kann auch nur ein Kondensator alleine vorgesehen werden, des sen Ladespannung auch über der Bordspannung liegen kann.The energy source is preferably a capacitor, for example se an ignition capacitor connected in parallel, which serves to if the vehicle battery fails, the energy for the igniter elements to provide. As an energy source for ignition can also be provided only one capacitor, the charging voltage may also be higher than the on-board voltage.
Die Ansteuerschaltung ist vorzugsweise mit einem Sensor, bei spielsweise einem Crash-Sensor verbunden. Bei bestimmten Sig nalen des Sensors, beispielsweise bei einem Aufprall entspre chenden Signalen, wird dann in Abhängigkeit von dem Sensor signal durch die Ansteuerschaltung der Schalttransistor durchgeschaltet. Beim Durchschalten des Schalttransistors wird dieser bevorzugt getaktet, wodurch die Energie dem Schalttransistor in Portionen zugeführt wird. Dabei werden die Energieportionen mittels Impulsen derart abgegeben, dass ein einzelner Impuls nicht zur Zündung führen kann. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Dosierung der Energiemenge mög lich und es lassen sich vorteilhafter Weise alle Zündkreise (mit unterschiedlichen Zündpillen) aus nur einem einzigen Energiespeicher versorgen.The control circuit is preferably provided with a sensor for example connected to a crash sensor. With certain Sig signals of the sensor, for example in the event of an impact appropriate signals, is then dependent on the sensor signal through the control circuit of the switching transistor switched through. When switching the switching transistor this is preferably clocked, which means that the energy Switching transistor is supplied in portions. In doing so the energy portions delivered by means of pulses such that a single pulse cannot lead to ignition. To this A very simple dosage of the amount of energy is possible Lich and it can advantageously all ignition circuits (with different squibs) from just one Supply energy storage.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerschaltung einen Vergleichstransistor aufweist, des sen gesteuerte Strecke durch eine Stromquelle gespeist wird und bei dem zur Ermittlung des Widerstandes auf der gesteuer ten Strecke des Schalttransistors der Widerstand auf der ge steuerten Strecke des Vergleichstransistors durch Bestimmen der Spannung über der gesteuerten Strecke des Vergleichstran sistors ermittelt wird. Damit läßt sich mit geringem Aufwand und hoher Genauigkeit ohne Eingriff in den Ausgangskreis des Schalttransistors dessen Widerstand auf der gesteuerten Stre cke bestimmen.In a development of the invention it is provided that the control circuit has a comparison transistor, the controlled route is fed by a power source and with that to determine the resistance on the control th distance of the switching transistor the resistance on the ge controlled distance of the comparison transistor by determining the voltage across the controlled route of the reference oil sistor is determined. This can be done with little effort and high accuracy without interfering with the output circuit of the Switching transistor whose resistance on the controlled Stre determine.
Bei Verwendung eines Vergleichstransistors kann auch vorgese hen werden, dass bei ausgeschalteten Schalttransistor der Wi derstand auf der gesteuerten Strecke des Vergleichstransis tors ermittelt wird, der jeweils aktuelle Widerstandswert beim Einschalten des Schalttransistors gespeichert wird, beim Einschalten der Steueranschluss des Schalttransistors mit dem Steueranschluss des Vergleichstransistors gekoppelt wird und nachfolgend der Spannungswert an den gekoppelten Steueran schlüssen von Schalttransistor und Vergleichstransistor ge genüber dem gespeicherten Spannungswert des Vergleichstran sistors beim Einschalten geregelt wird. Dabei wird die Ände rung der Ansteuerspannung ausgewertet und zur Energieberech nung verwendet. Damit läßt sich mit hoher Genauigkeit und ge ringem Aufwand die Energieaufnahme des Schalttransistors bestimmen.When using a comparison transistor can also vorese hen be that when the switching transistor is switched off, the Wi was on the controlled route of the comparison transis tors is determined, the current resistance value when the switching transistor is turned on, when Turn on the control terminal of the switching transistor with the Control terminal of the comparison transistor is coupled and subsequently the voltage value at the coupled control short circuits of switching transistor and comparison transistor compared to the stored voltage value of the comparison oil sistors is regulated when switched on. The change control voltage evaluated and for energy calculation used. This can be done with high accuracy and ge low effort the energy consumption of the switching transistor determine.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Fi gur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is based on the in the single Fi gur the drawing shown embodiment closer explained.
Bei der als Ausführungsbeispiel gezeigten erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist ein Zündelement 1 über einen High-Side- Schalter und einen Low-Side-Schalter an einer Energiequelle angeschlossen, welche beispielsweise durch eine Batterie 2 und einer dazu parallel geschalteten Reihenschaltung aus ei ner Diode 23 und einem Kondensator 3 gebildet wird. Der Low- Side-Schalter besteht im wesentlichen aus einem MOS- Feldeffekttransistor 4 vom n-Kanal-Typ, dessen Sour ceanschluss mit dem negativen Pol der Batterie 2 sowie dem negativen Pol einer Spannungsquelle 5 verbunden ist. Der Drainanschluss des Feldeffekttransistors 4 ist mit einem An schluss des Zündelements 1 verbunden, dessen anderer An schluss mit dem Sourceanschluss eines MOS-Feldeffekttransis tors 6 vom n-Kanal-Typ verbunden ist.In the control device according to the invention shown as an exemplary embodiment, an ignition element 1 is connected via a high-side switch and a low-side switch to an energy source which, for example, by a battery 2 and a series circuit comprising a diode 23 and a capacitor connected in parallel thereto 3 is formed. The low-side switch consists essentially of a MOS field-effect transistor 4 of the n-channel type, whose source connection is connected to the negative pole of the battery 2 and the negative pole of a voltage source 5 . The drain connection of the field effect transistor 4 is connected to a terminal of the ignition element 1 , the other terminal of which is connected to the source terminal of a MOS field effect transistor 6 of the n-channel type.
Der Feldeffekttransistor 6 bildet einen wesentlichen Bestand teil des High-Side-Schalters und ist über seinen Drai nanschluss unter Zwischenschaltung der Diode 23 mit dem posi tiven Pol der Batterie 2 gekoppelt. Der Gateanschluss des Feldeffekttransistor 6 ist über einen gesteuerten Schalter 7 auf den Gateanschluss eines MOS-Feldeffekttransistors 8 vom n-Kanal-Typ aufschaltbar. Die Sourceanschlüsse der beiden Feldeffekttransistoren 6 und 8 sind miteinander gekoppelt so wie unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 9 mit dem in vertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 10 verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Differenzverstärkers 10 ist unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 11 an den Drainanschluss des Feldeffekttransistors 8 angeschlossen, wo bei der Drainanschluss des Feldeffekttransistors 8 zudem über eine Stromquelle 12 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 5 gekoppelt ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers 10 ist über einen Widerstand 13 mit dem nicht invertierenden Eingang eines weiteren Differenzverstärkers 14 gekoppelt, dessen in vertierender Eingang über eine Referenzspannungsquelle 15 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 5 beziehungsweise der Batterie 2 verbunden ist. The field effect transistor 6 forms an essential part of the high-side switch and is coupled via its drain connection with the interposition of the diode 23 to the positive pole of the battery 2 . The gate connection of the field effect transistor 6 can be connected via a controlled switch 7 to the gate connection of a MOS field effect transistor 8 of the n-channel type. The source connections of the two field effect transistors 6 and 8 are coupled to one another, and are connected to the input of a differential amplifier 10 with the interposition of a resistor 9 . The non-inverting input of the differential amplifier 10 is connected with the interposition of a resistor 11 to the drain connection of the field effect transistor 8 , where the drain connection of the field effect transistor 8 is also coupled to the positive pole of the voltage source 5 via a current source 12 . The output of the differential amplifier 10 is coupled via a resistor 13 to the non-inverting input of a further differential amplifier 14 , the input of which is connected in a rotating input via a reference voltage source 15 to the negative pole of the voltage source 5 or the battery 2 .
Der Ausgang des Differenzverstärkers 14 ist dabei mit dem Ga teanschluss des Feldeffekttransistors 8 derart verbunden, dass der Ausgang des Differenzverstärkers 14 permanent dem Gateanschluss des Feldeffekttransistors 8 verbunden ist und über den Schalter 7 auf den Gateanschluss des Feldeffekttran sistors 6 aufschaltbar ist. Der Ausgang des Differenzverstär kers 14 ist zudem zum einen über einen Widerstand 150 mit dem nicht invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 16 und zum anderen mittels eines gesteuerten Schalters 17 auf den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 16 auf schaltbar. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers 16 ist dabei über einen Kondensator 18 und der nicht inver tierende Eingang des Differenzverstärkers 16 ist über eine Stromsenke 19 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 5 be ziehungsweise der Batterie 2 gekoppelt. Der Ausgang des Dif ferenzverstärkers 16 steuert schließlich den Schalter 7. Der Schalter 17 sowie der Gateanschluss des Feldeffekttransistors 4 werden durch eine Auswerteschaltung 20 in Angängigkeit von einem Crash-Sensor 21 bei einem Aufprall gelieferten Signal gesteuert.The output of the differential amplifier 14 is connected to the gate terminal of the field effect transistor 8 such that the output of the differential amplifier 14 is permanently connected to the gate terminal of the field effect transistor 8 and can be connected via the switch 7 to the gate terminal of the field effect transistor 6 . The output of the differential amplifier 14 can also be switched on the one hand via a resistor 150 to the non-inverting input of a differential amplifier 16 and on the other hand by means of a controlled switch 17 to the inverting input of the differential amplifier 16 . The inverting input of the differential amplifier 16 is via a capacitor 18 and the non-inver animal end input of the differential amplifier 16 through a current sink 19 connected to the negative pole of the voltage source 5 of the battery 2 be relationship be coupled. The output of the differential amplifier 16 finally controls the switch 7 . The switch 17 and the gate connection of the field effect transistor 4 are controlled by an evaluation circuit 20 in response to a crash sensor 21 in the event of a signal supplied in the event of an impact.
Die Funktionsweise der gezeigten Steuervorrichtung beruht darauf, dass der Stromfluss durch den Feldeffekttransistor 6 zur Erwärmung desselben führt. Das Siliziumvolumen des Feld effekttransistors 6 dient dabei als thermische Kapazität ei nes Energieintegrators. Eine Änderung der Temperatur des Si liziumvolumens zieht eine proportionale Änderung des Wider standes der Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 6 nach sich. Durch entsprechende Ansteuerung des Gateanschlus ses des Feldeffekttransistors 6 wird der Widerstand auf der Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 6 konstant gehalten. Die Spannungsänderung, die notwendig ist um den Wi derstand konstant zu halten, ist proportional zur Temperatur und kann damit zur Energieberechnung ausgenutzt werden. Dazu wird beim Einschalten die Gatespannung gespeichert und als Startwert angenommen. Demgegenüber wird dann die Veränderung der Temperatur bestimmt. Überschreitet diese Temperaturände rung einen bestimmten Wert, erfolgt ein kontrolliertes Ab schalten des Feldeffekttransistors C. Durch besondere Maßnah men könnte in gleicher Weise aber auch zusätzlich ein Ab schalten des Feldeffekttransistors 4 erfolgen.The mode of operation of the control device shown is based on the fact that the current flow through the field effect transistor 6 leads to the heating thereof. The silicon volume of the field effect transistor 6 serves as the thermal capacity of an energy integrator. A change in the temperature of the silicon volume entails a proportional change in the resistance of the drain-source path of the field effect transistor 6 . By correspondingly controlling the gate connection of the field effect transistor 6 , the resistance on the drain-source path of the field effect transistor 6 is kept constant. The voltage change that is necessary to keep the resistance constant is proportional to the temperature and can therefore be used for energy calculation. For this purpose, the gate voltage is saved when the device is switched on and adopted as the start value. In contrast, the change in temperature is then determined. If this temperature change exceeds a certain value, the field effect transistor C is switched off in a controlled manner. Special measures could also be used to switch off the field effect transistor 4 in the same way.
Beim Ausführungsbeispiel wird die Temperaturänderung und da mit die Energieaufnahme im Feldeffekttransistor 6 mittels ei nes Vergleichstransistors, nämlich des Feldeffekttransistors 8, ermittelt, wobei beide Feldeffekttranssitoren 6 und 8 thermisch sehr gut miteinender gekoppelt sind. Mit dem Ein schalten werden die Feldeffektransistoren 6 und 8 eingangsei tig parallel betrieben und dabei der Widerstand auf der Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 8 gemessen, indem dieser durch die Stromquelle 12 mit einem Konstantstrom gespeist wird und dazu die Spannung über der Drain-Source- Strecke des Feldeffekttransistors 8 mittels des Differenzver stärkers 10 gemessen wird. Der nachgeschaltete Differenzver stärker 14 dient in Verbindung mit der Referenzspannungsquel le 15 dazu, die schwebende Spannung der Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 8 in eine Spannung umzusetzen, die auf die negativen Pole der beiden Batterien 2 und 5 bezogen ist. Am Ausgang des Differenzverstärkers 14 steht somit eine Spannung zur Verfügung, die zur Regelung des Widerstandes auf der Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors 8 an des sen Gateanschluss angelegt ist.In the embodiment, the temperature change and since with the energy consumption in the field effect transistor 6 by means of egg nes comparison transistor, namely the field effect transistor 8 , is determined, both field effect transistors 6 and 8 being thermally very well coupled to one another. With the switch on, the field-effect transistors 6 and 8 are operated in parallel on the input side, and the resistance on the drain-source path of the field-effect transistor 8 is measured by this being fed by the current source 12 with a constant current and, in addition, the voltage across the drain source - Distance of the field effect transistor 8 is measured by means of the differential amplifier 10 . The downstream Differential amplifier 14 is used in conjunction with the reference voltage source 15 to convert the floating voltage of the drain-source path of the field effect transistor 8 into a voltage that is related to the negative poles of the two batteries 2 and 5 . At the output of the differential amplifier 14 there is thus a voltage available which is applied to regulate the resistance on the drain-source path of the field effect transistor 8 at the gate connection.
Durch eingangseitige Parallelschaltung der Feldeffekttransis toren 6 und 8 verhalten sich die Widerstände R6, R8 der Drain-Source-Strecken umgekehrt proportional zu den Flächen F6, F8 der Feldeffekttransistoren 6 und 8 (R6.F6 = F5.R8). Die Ansteuerspannung für den Gateanschluss des Feldeffekttransis tors 8 wird darüber hinaus zur Energieberechnung ausgewertet dadurch, dass die vor dem Einschalten auftretende Spannung am Gateanschluss des Feldeffekttransistors 8 in dem Kondensator 18 gespeichert wird und beim Durchschalten der Steuervor richtung durch die Auswerteeinrichtung 20 der Schalter 17 ge öffnet wird. Damit bleibt der bisherige Wert in dem Kondensa tor 18 gespeichert. In diesem Fall sind auch die Ga teanschlüsse der beiden Feldeffekttransistoren 6 und 8 einan der parallel geschaltet, so dass sich Temperaturänderungen beim Feldeffekttransistor 6 auf die Ansteuerspannung für die beiden Gateanschlüsse auswirkt. Diese Änderung wird über ei nem Widerstand 150 auf den Differenzverstärker 16 eingekoppelt, dem zusätzlich ein Strom von der Stromquelle 19 zugeführt wird. Der Strom der Stromquelle 19 markiert dabei einen Tem peraturgrenzwert.Through parallel connection of the field effect transistors 6 and 8 , the resistors R 6 , R 8 of the drain-source paths behave inversely proportional to the areas F 6 , F 8 of the field effect transistors 6 and 8 (R 6 .F 6 = F 5 .R 8 ). The drive voltage for the gate connection of the field effect transistor 8 is also evaluated for energy calculation in that the voltage occurring before switching on at the gate connection of the field effect transistor 8 is stored in the capacitor 18 and when the control device is switched through by the evaluation device 20, the switch 17 opens becomes. So that the previous value remains stored in the capacitor 18 . In this case, the gate connections of the two field effect transistors 6 and 8 are also connected in parallel, so that temperature changes in the field effect transistor 6 affect the drive voltage for the two gate connections. This change is coupled in via a resistor 150 to the differential amplifier 16 , to which a current is additionally fed from the current source 19 . The current of the current source 19 marks a temperature limit value.
Übersteigt nun der durch den Widerstand 150 fließende Strom in Verbindung mit dem von der Stromquelle 19 bereitgestellten Referenzstrom einen Pegel, der durch die Spannung über dem Kondensator 18 vorgegeben ist, dann schaltet der Differenz verstärker 16 an seinem Ausgang um und trennt den Ga teanschluss des Feldeffekttransistors 6 von dem Gateanschluss des Feldeffekttransistors 8. Dadurch sperrt wiederum der Feldeffekttransistor 6 und der das Zündelement 1 einschlies sende Stromkreis wird gesperrt.If the current flowing through the resistor 150 in connection with the reference current provided by the current source 19 exceeds a level which is predetermined by the voltage across the capacitor 18 , then the differential amplifier 16 switches over at its output and disconnects the gate of the field effect transistor 6 from the gate connection of the field effect transistor 8 . This in turn blocks the field effect transistor 6 and the circuit including the ignition element 1 is blocked.
Im Falle der Auslösung des Crashsensors 21 wird folglich die Auswerteschaltung aktiviert, welche dann den Schalter 17 und den Feldeffekttransistor 4 getaktet einschaltet. Das bedeu tet, dass während der Einschaltphase ein mehrmaliges Ein- und Ausschalten erfolgt, während im ausgeschalteten Zustand die Feldeffekttransistoren 4 und 6 permanent gesperrt sind. Die Energie wird somit den Feldeffekttransistoren 4 und 6 in Por tionen zugeführt, wodurch es möglich ist, auch mehrere Zünd kreise (nicht in der Zeichnung dargestellt) aus einem Ener giespeicher, nämlich aus der Batterie 2 in Verbindung mit dem Kondensator 3 zu versorgen. Die Energieimpulse sind vorzugs weise so bemessen, dass ein einzelner Impuls nicht zur Zün dung führen kann.When the crash sensor 21 is triggered, the evaluation circuit is consequently activated, which then switches on the switch 17 and the field effect transistor 4 in a clocked manner. This means that repeated switching on and off takes place during the switch-on phase, while the field-effect transistors 4 and 6 are permanently blocked in the switched-off state. The energy is thus supplied to the field effect transistors 4 and 6 in portions, which makes it possible to supply several ignition circuits (not shown in the drawing) from an energy storage unit, namely from the battery 2 in conjunction with the capacitor 3 . The energy pulses are preferably dimensioned so that a single pulse cannot lead to ignition.
Nachdem eine ausreichende Menge Energie durch das Zündelement 1 geflossen ist, zündet das Zündelement 1, wodurch ein Airbag 22 aufgeblasen wird. Nach dem Zünden hat das Zündelement 1 entweder einen sehr hohen Widerstand, so dass der Stromfluss durch die Feldeffekttransistoren 4 und 6 ohnehin äußerst ge ring ist, oder aber einen sehr kleinen, einen kurzschluss ähnlichen Widerstand, was eine Aufheizung insbesondere des Feldeffekttransistors 6 zur Folge hat. Durch die Temperatur zunahme wird dann das Zündelement mittels Feldeffekt transistor 6 in der oben beschriebenen Weise abgeschaltet. Folglich wird keine weitere Energie mehr aus der Energiequel le bestehend aus Batterie 2 und/oder Kondensator 3 entnommen, die dann für weitere Zündelemente zur Verfügung steht.After a sufficient amount of energy has flowed through the ignition element 1 , the ignition element 1 ignites, whereby an airbag 22 is inflated. After ignition, the ignition element 1 either has a very high resistance, so that the current flow through the field effect transistors 4 and 6 is extremely high anyway, or a very small, short-circuit-like resistance, which results in heating of the field effect transistor 6 in particular . Due to the increase in temperature, the ignition element is then switched off by means of a field effect transistor 6 in the manner described above. Consequently, no further energy is taken from the energy source consisting of battery 2 and / or capacitor 3 , which is then available for further ignition elements.
Die durch den Feldeffekttransistor 6 aufgenommene elektrische
Energie E in Abhängigkeit vom Drain-Source-Strom I des Feld
effekttransistors 6, vom Drain-Source-Widerstand R6 des Feld
effekttransistors 6 und von der Zeit t läßt sich unter der
Bedingung, dass die Zeit t so kurz ist, dass die Wärmeablei
tung vernachlässigt werden kann, formal wie folgt beschrei
ben:
The electrical energy E absorbed by the field effect transistor 6 as a function of the drain-source current I of the field effect transistor 6 , of the drain-source resistor R 6 of the field effect transistor 6 and of the time t can be provided that the time t is so short that heat dissipation can be neglected, formally described as follows:
E = I2.R6.t ≈ Q = C.m.ΔT.E = I 2 .R 6 .t ≈ Q = CmΔT.
Die aufgenommene elektrische Energie E ist darüber hinaus
proportional zur Wärmemenge Q, die ihrerseits gleich dem
Produkt aus der spezifischen Wärmekapazität C des Feldeffekt
transistors 6, der Masse m des Halbleiters und der Tempera
turänderung ΔT ist. Der Widerstand R6 ist dabei proportional
dem Produkt aus der Gatespannung Ugs des Feldeffekttransis
tors 6 der Temperatur T und einer von der Halbleiterfläche
abhängigen Konstante K:
The electrical energy E is also proportional to the amount of heat Q, which in turn is equal to the product of the specific heat capacity C of the field effect transistor 6 , the mass m of the semiconductor and the temperature change ΔT. The resistance R 6 is proportional to the product of the gate voltage U gs of the field effect transistor 6, the temperature T and a constant K which is dependent on the semiconductor area:
R6 = K.T/Ugs.R 6 = KT / U gs .
Das bedeutet, dass zum Konstanthalten des Widerstandes R6 bei sich aufgrund einer Energieaufnahme steigenden Temperatur T die Gatespannung entsprechend nach geregelt werden muß. Die somit notwendige Spannungsänderung kann aber zur Bestimmung der Temperaturänderung und damit zur Bestimmung der aufgenom menen Energie ausgewertet werden.This means that in order to keep the resistor R 6 constant when the temperature T rises due to an energy consumption, the gate voltage has to be readjusted accordingly. The voltage change thus necessary can, however, be evaluated to determine the temperature change and thus to determine the energy absorbed.
Eine bestimmte Energie muss also zur korrekten Zündung inner halb einer bestimmten Zeitspanne abhängig von der verwendeten Zündpille zugeführt werden. Wird die gleiche Energie bei spielsweise über einen längeren Zeitraum zugeführt, erfolgt dagegen keine Zündung, da die erforderliche Wärme wieder ab geleitet wird und die zum Zünden erforderliche Temperatur (ca. 300 Grad Celcius am Zünddraht) nicht erreicht wird.A certain energy must therefore be used for the correct ignition half a period of time depending on the one used Primer are supplied. Will the same energy supplied for example over a longer period of time no ignition on the other hand, since the required heat is lost again is passed and the temperature required for ignition (approx. 300 degrees Celcius on the ignition wire) is not reached.
Claims (6)
einer Zündpille zur Aktivierung des Insassenschutzmit tels,
einer Energiequelle zum Bereitstellen einer Versorgungs spannung für die Zündpille,
einem Schalttransistor zum Aufschalten der Zündpille auf die Energiequelle, wobei die gesteuerte Strecke des Schalt transistors, die Energiequelle und die Zündpille in Reihe zu einander geschaltet sind, und
einer dem Steueranschluß des Schalttransistors vorge schaltete Ansteuerschaltung, die den Schalttransistor derart steuert,
daß der Widerstand der gesteuerten Strecke im eingeschal teten Zustand des Transistors konstant gehalten wird, das da bei am Steueranschluß anliegende Signal ausgewertet wird, aus dem Signal am Steueranschluß die im Schalttransistor umge setzte Energie ermittelt wird und bei Erreichen eines vorge gebenen Energiegrenzwertes innerhalb einer bestimmten Zeit der Schalttransistor abgeschaltet wird.1. Control device for an occupant protection agent
a squib for activating the occupant protection means,
an energy source for providing a supply voltage for the squib,
a switching transistor for connecting the squib to the energy source, the controlled path of the switching transistor, the energy source and the squib being connected in series to one another, and
a control circuit connected upstream of the control connection of the switching transistor, which controls the switching transistor in such a way
that the resistance of the controlled path is kept constant in the switched-on state of the transistor, which is evaluated as a signal applied to the control connection, from the signal at the control connection the converted energy in the switching transistor is determined and when a pre-specified energy limit value is reached within a certain time the switching transistor is switched off.
bei ausgeschaltetem Schalttransistor der Widerstand auf der gesteuerten Strecke des Vergleichstransistors ermittelt wird,
der jeweils aktuelle Widerstandswert beim Einschalten des Schalttransistors gespeichert wird,
beim Einschalten der Steueranschluß des Schalttransistors mit dem Steueranschluß des Vergleichstransistors gekoppelt wird und
nachfolgend der Spannungswert an den gekoppelten Steuer anschlüssen von Schalttransistor und Vergleichstransistor ge genüber dem gespeicherten Spannungswert des Vergleichstransi tors beim Einschalten geregelt wird.6. Control device according to one of the preceding claims, wherein the control circuit has a comparison transistor, wherein
when the switching transistor is switched off, the resistance on the controlled path of the comparison transistor is determined,
the current resistance value is saved when the switching transistor is switched on,
when switching on the control terminal of the switching transistor is coupled to the control terminal of the comparison transistor and
subsequently the voltage value at the coupled control connections of the switching transistor and comparison transistor is regulated in relation to the stored voltage value of the comparison transistor when it is switched on.
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