DE20005783U1

DE20005783U1 - Schaltungsanordnung zur Prüfung des Zündenergiespeichers eines Zündkreises

Info

Publication number: DE20005783U1
Application number: DE20005783U
Authority: DE
Original assignee: IC Haus GmbH
Current assignee: IC Haus GmbH
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2010-04-01

Description

OOIC 0091DEG iC-Haus GmbH

Schaltungsanordnung zur Prüfung des Zündenergiespeichers eines Zündkreises

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prüfung des Innenwiderstandes eines einen Zündenergiespeicher enthaltenden Pfades eines Zündkreises für einen Zünder insbesondere eines Insassenschutzsystems.

Zündeinrichtungen werden seit einigen Jahren insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik in Insassenschutzsystemen, wie z.B. pyrotechnische Zünder von Airbag- oder Gurtstraffer-Gasgeneratoren eingesetzt. Um die Zuverlässigkeit der Zündeinrichtung stets zu gewährleisten und Fehlverhalten im Wesentlichen auszuschließen, weisen die Zündeinrichtungen Sicherheitsschaltungen auf, die eine vorzeitige oder ungewollte Zündung verhindern sollen. Darüber hinaus findet vor und insbesondere auch nach der Inbetriebnahme einer Zündeinrichtung regelmäßig eine Überprüfung der Zündeinrichtung hinsichtlich deren Funktionstüchtigkeit statt.

Schaltungsanordnungen, die zur Prüfung einer Zündeinrichtung Prüfströme einsetzen, sind bekannt. So ist beispielsweise aus der DE 198 352 23 Al eine Schaltungseinrichtung zur Prüfung einer Zündeinrichtung, welche einen Zündwiderstand und wenigstens einen dem Zündwiderstand zugeordneten elektrischen Schalter zum Freigeben eines Zündstroms aufweist, bekannt. Die Schaltungsanordnung ist derart ausgebildet, dass nur während der Prüfung des Zündwiderstandes ein Prüfstrom über diesen

geleitet wird. Bei der Prüfung der Funktionsfähigkeit des elektrischen Schalters fließt hingegen kein Prüfstrom über den Zündwiderstand.

Aus der DE 195 246 15 Al ist ein System zum Erkennen von Isolationsfehlern bekannt, mit dem eine Masseschlußprüfung des Zündkreises, in welchem eine Zündpille geschaltet ist, durchgeführt wird. Mit einer solchen Masseschlußprüfung können Kabelstellen mit durchgescheuerten Isolationen, metallische Abriebe oder Späne vor allem im Zündpillen-Steckerbereich erkannt werden.

Die DE 198 36 734 offenbart eine Prüfschaltung zur Funktionsprüfung eines einen Zünder enthaltenden Zündkreises eines Insassenschutzsystems. Die Prüfung erfolgt dadurch, dass in dem Zündkreis mittels eines den Zünder nicht auslösenden Prüfstroms eine Potentialänderung hervorgerufen wird. Die Potentialänderung wird mit einem Schwellwert verglichen. Sobald der Prüfstrom über einen vorbestimmten erhöhten Ausgangswiderstand zur Masse hin abfließt, wird der Schwellenwert überschritten.

Bisher ist jedoch keine Prüfschaltung bekannt, mit der der Innenwiderstand eines einen Zündenergiespeicher enthaltenden Pfades eines Zündkreises daraufhin geprüft wird, dass die in dem Zündenergiespeicher gespeicherte Zündenergie zur sicheren Zündung eines Zündmittels umgesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Prüfung des Innenwiderstandes eines einen Zündenergiespeicher enthaltenden Pfades eines Zündkreises bereitzustellen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Dazu weist die Schaltungsanordnung eine

Speichereinrichtung zum Bereitstellen einer Referenzgröße auf, die im .V?e^e.ntli.che.n .der .ßp.ajjny.ng .de.s...gej.a.denen,

* J &iacgr;

unbelasteten Zündenergiespeichers entspricht. Mit anderen Worten kann die Referenzgröße einen in einem Ladungsspeicher gespeicherten analogen Spannungwert oder einen dem analogen Spannungswert entsprechenden digitalen Wert darstellen. Ferner ist wenigstens eine zuschaltbare Stromquelle zum Einspeisen eines Prüfstroms in den zu prüfenden Pfad des Zündkreis vorgesehen. Eine mit der Speichereinrichtung und dem Zündenergiespeicher verbindbare, digital oder analog ausgeführte Auswerteeinrichtung dient dazu, eine Spannungsdifferenz zu erfassen und weiterzuverarbeiten. Beispielsweise kann die erfasste bzw. gemessene Spannungsdifferenz mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden. Das Erreichen oder Überschreiten dieses Schwellwertes könnte dann als unzulässige Erhöhung des Innenwiderstandes des zu prüfenden Pfades interpretiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem Zündenergiespeicher und der Speichereinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um Kondensatoren. Die Kapazität des Zündenergiespeichers ist so zu bemessen, dass ein Zündmittel beim Schließen entsprechender Schalter sicher gezündet werden kann. Beispielsweise beträgt die Kapazität 1 mF.

Die Schaltungsanordnung ist vorzugsweise als Sample-and-Hold-Schaltung ausgebildet. Hierzu weist sie ein steuerbares Schaltelement auf, welches im Wesentlichen im Augenblick des Zuschaltens der Stromquelle in den zu prüfenden Pfad des Zündkreises dafür sorgt, dass ein erster Eingang der Auswerteeinrichtung mit dem Zündenergiespeicher und ein zweiter Eingang der Auswerteeinrichtung mit der Speichereinrichtung verbunden ist.

&igr;:

Dieses Schaltelement sowie ein der zuschaltbaren Stromquelle zugeordnetes Schaltelement werden über eine Steuereinrichtung angesteuert, die zu vorbestimmten Zeitpunkten die Schaltelemente aktiviert oder deaktiviert. Zweckmäßigerweise sind die Auswerteeinrichtung, die Schaltelemente, die Speichereinrichtung und die Stromquelle Bestandteil einer integrierten Schaltung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines

Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Prüfschaltung, und Fig. 2 den Spannungsverlauf am Ausgang des in Fig. 1 gezeigten Differenzverstärkers.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung 5, die im Wesentlichen eine als integrierte Schaltung ausgeführte Treiber- und Prüfschaltung 10 und einen die Pfade 40 und 41 umfassenden Zündkreis aufweist. Der einen Zündkondensator 30 enthaltende zu prüfende Pfad 40 ist an Anschlusskontakte 20 und 25 der Treiber- und Prüfschaltung 10 angeschaltet. In den Pfad kann ein Zündmittel 70 geschaltet werden, welches durch einen Zündwiderstand dargestellt ist. Das Zündmittel 70 ist an Anschlusskontakte 50 und 60 der Treiber- und Prüfschaltung angeschlossen. Das Zündmittel 70 wiederum kann über elektrisch ansteuerbare Schalter 80 und 85, die in der Treiber- und Prüfschaltung 10 integriert sein können, in den Pfad 41 des Zündkreises geschaltet werden. Die Treiber- und Prüfschaltung 10 weist ferner beispielsweise eine einen vorbestimmten Prüfstrom liefernde Stromquelle 90 auf, die über einen elektrisch ansteuerbaren Schalter 100 an die Anschlusskontakte 20 und 25 und somit während der Testphase in den zu prüfenden Pfad 4 0 geschaltet werden kann. Die Stromquelle 90 liefert beispielsweise_##einen .Prüfstrom von

&Lgr; ·! &Ggr;::

rtiA. Darüber hinaus enthält die Treiber- und Prüfschaltung einen eine Referenzspannung liefernden Referenzkondensator 110, dessen erster Anschluss am Anschlusskontakt 25 und dessen zweiter Anschluss über einen elektrisch ansteuerbaren Schalter 120 an den Anschlusskontakt 20 und damit an den zu prüfenden Pfad 40 anschaltbar ist. Ferner ist der erste Anschluss des Referenzkondensators 110 zum Beispiel mit dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 130 verbunden, der Bestandteil einer Auswerteeinrichtung 140 ist, deren Funktionsweise nachfolgend noch näher erläutert wird. Der negative Eingang des Differenzverstärkers 120 ist im vorliegenden Beispiel mit dem Anschlusskontakt 20 der Treiber- und Prüfschaltung 10 verbunden. Wie Fig. 1 zeigt, sind die im Zündkreispfad 40 liegenden Anschlusskontakte und 25 durch Übergangswiderstände und der Innenwiderstand des Zündkondensators 30 durch einen in Reihe mit dem Kondensator 30 geschalteten Widerstand 35 dargestellt. Die Übergangswiderstände und der Widerstand 35 bilden im Wesentlichen den gesamten Innenwiderstand R₁ des zu prüfenden Zündkreispfades 40. Um ein sichers Zünden des durch den Widerstand 70 dargestellten Zündmittels zu gewährleisten, darf der gesamte Innenwiderstand R₁ beispielsweise nicht größer als 1, 5&OHgr; werden.

Die Steuerung der Treiber- und Prüfschaltung 10, insbesondere der Schalter 100 und 120 übernimmt eine Steuereinheit 150. Die Steuereinheit 150 legt daher die Zeitpunkte zum Öffnen und Schließen der Schalter 100 und 120, die Wiederholrate der Testphasen und den kritischen Spannungswert für die Prüfung fest.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Treiber-Prüfschaltung 10 ausführlicher beschrieben.

Wie anfangs erwähnt, kann der Zündkondensator 30 eine Energiemenge.. S£>e.i ethern, dp.e .da^u. a,u«s.rßii;h.t, .das.durch den

Widerstand dargestellte Zündmittel 70 beim Schließen der Schalter 80 und 85 sicher zu zünden. Die Energie für den Zündkondensator 30 liefert eine nicht dargestellte Ladestromquelle, die während der Testphase ausgeschaltet werden kann.

Neben einer ausreichenden Energiemenge ist eine weitere Voraussetzung für ein zuverlässiges Zünden des Zündmittels 70 dadurch gegeben, dass der Innenwiderstand R₁ des Zündkreispfades 40 einen bestimmten Betrag, beispielsweise 1,5&OHgr; nicht überschreiten darf. Störende, eine Zündung möglicherweise verhindernde, Widerstände sind im Wesentlichen die Übergangswiderstände der Anschlusskontake 20 und 25 sowie der Innenwiderstand 35 des Zünkondensators 30. Zweck der Prüfschaltung 10 ist es nunmehr, den gesamten Innenwiderstand R₁ des Pfades 40 zu prüfen bzw. zu messen. Hierzu ist die Treiber- und Prüfschaltung 10 im Wesentlichen als Sample-and-Hold-Schaltung ausgebildet, die durch den Referenzkondensator 110, den Schalter 120 und den Differenzverstärker 130 gebildet wird.

Zunächst sei angenommen, dass der Zündkondensator 30 auf die zur sicheren Zündung des Zündmittels 70 erforderliche Energie aufgeladen worden ist. Ferner sei angenommen, dass im Ruhezustand die Schalter 80, 85 und 100 geöffnet sind und der Schalter 120 geschlossen ist. Da der Pfad 40 in der Ruhephase nahezu stromlos ist, liegt der Referenzkondensator 110 der Treiber- und Prüfschaltung 10 etwa auf dem Potential des geladenen Zündkondensators 30. Da ferner im Ruhezustand der Schalter 120 geschlossen ist, liegt am negativen und positiven Eingang des Differenzverstärkers 130 das gleiche elektrische Potential an, so dass die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 130 im Wesentlichen Null Volt beträgt. Dies ist auch aus der in Fig. 2 dargestellten Spannungskurve

ersichtlich,

Die Test- oder Prüfphase wird nunmehr durch die Steuereinrichtung 150 ausgelöst, indem diese den Schalter öffnet und den Schalter 100 schließt. Im Schaltaugenblick wird die Stromquelle 90 an den Pfad 40 angelegt, wodurch ein Prüfstrom von 20 mA in den Pfad 40 eingespeist wird. Die Richtung des Prüfstroms ist vorzugsweise gleich der Stromrichtung des Zündstromes, um mögliche Polungsabhängigkeiten der Übergangswiderstände der Anschlusskontakte 20 und 25 zu berücksichtigen. Infolge der Belastung des Pfades 40 durch den Prüfstrom fällt das Potential am Anschlusskontakt 20 um den Betrag U=IpXR₁, wobei R₁ der Gesamtwiderstand des Zündkreises 40 und I_p die Höhe des PrüfStroms ist. Das Potential am Anschlusskontakt 20 wird, da der Schalter 120 geöffnet ist, nunmehr an den negativen Eingang des Differenzverstärkers 130 angelegt und führt dort zu einer positiven Spannungsdifferenz, die über den Differenzverstärker 130 verstärkt wird. Der verstärkte, zum Zeitpunkt T₁. am Ausgang des Differenzverstärkers 130 auftretende Spannungssprung ist in Fig. 2 dargestellt.

Während der Testphase nimmt die Spannungsdifferenz linear weiter zu, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 130 wird in der Auswerteeinrichtung 140 mit einem vorbestimmten Spannungswert ü_k verglichen. Stellt die Auswerteeinrichtung 140 fest, dass die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 130 im Zeitpunkt T_T oder zu einem späteren Zeitpunkt der Testphase den vorbestimmten Spannungswert erreicht oder überschritten hat, wird ein Fehlersignal erzeugt. Das Fehlersignal zeigt an, dass der Gesamtinnenwiderstand R₁ des Zündkreispfades 40 einen kritischen Wert, beispielsweise 1,5&OHgr; erreicht oder überschritten hat.

Anstelle der einzigen zuschaltbaren Stromquelle 90 können auch,.zw.ej.. od.er .meh.rrer.e. ^y,sqh.alj;ba.r.e Stromquellen

vorgesehen sein, die zu verschiedenen Zeitpunkten in den Pfad 40 geschaltet werden. Auf diese Weise kann die Meßgenauigkeit des Prüfverfahrens verbessert werden.

Dank der vorliegenden Prüfschaltung ist es erstmals möglich, den zulässigen Innenwiderstand des den Zündkondensator aufweisenden Pfades eines Zündkreises zu prüfen bzw. zu messen.

Die oben beschriebene Treiber- und Prüfschaltung 10 kann mit den eingangs erwähnten Schaltungsanordnungen zur Prüfung von Zündeinrichtungen und Zündkreisen und anderen Prüfschaltungen kombiniert werden.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Prüfung des Innenwiderstandes (R_I) eines einen Zündenergiespeicher (30, 35) enthaltenden Pfades (40) eines Zündkreises (40, 41) für einen Zünder (70) insbesondere eines Insassenschutzsystems, mit
einer Speichereinrichtung (110) zum Bereitstellen einer Referenzgröße, die im Wesentlichen der Spannung des geladenen, unbelasteten Zündenergiespeichers (30, 35) entspricht,
wenigstens einer zuschaltbaren Stromquelle (90) zum Einspeisen eines Prüfstroms in den Pfad (40), und
einer mit der Speichereinrichtung (110) und dem Zündenergiespeicher (30, 35) verbindbaren Auswerteeinrichtung (140) zum Erfassen und Weiterverarbeiten einer Spannungsdifferenz.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vergleichen der erfassten Spannungsdifferenz mit einem vorbestimmten Schwellwert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein steuerbares Schaltelement (120), das im Wesentlichen im Augenblick des Zuschaltens der Stromquelle (90) in den Pfad (40) dafür sorgt, dass ein erster Eingang der Auswerteeinrichtung (140) mit dem Zündenergiespeicher (30, 35) und ein zweiter Eingang der Auswerteeinrichtung (140) mit der Speichereinrichtung (110) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch
ein der zuschaltbaren Stromquelle (90) zugeordnetes Schaltelement (100) und
eine Steuereinrichtung (150), die zu vorbestimmten Zeitpunkten die Schaltelemente (100, 120) aktiviert oder deaktiviert.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (140) einen Differenzverstärker (130) enthält.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das die Auswerteeinrichtung (140), die Schaltelemente (100, 120), die Speichereinrichtung (110) und die Stromquelle (90) Bestandteile einer integrierten Schaltung sind.