DE4237404A1 - Vehicle side airbag trigger control - involves measuring degree and rate of deformation of strut or plate using pref. electric strain gauge - Google Patents
Vehicle side airbag trigger control - involves measuring degree and rate of deformation of strut or plate using pref. electric strain gaugeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Auslösung wenigstens eines Airbags, insbesondere im Seitenbereich von Kraftfahrzeugen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for controlling the triggering at least one airbag, in particular in the side area of Motor vehicles, and a device for carrying out a such procedure.
Im Rahmen der Verbesserung der Sicherheit von Kraftfahrzeugen besteht ein Bedürfnis nach praxistauglichen Konzepten für Senso rik und Elektronik zukünftiger Seitenairbags.As part of the improvement of the safety of motor vehicles there is a need for practical concepts for Senso rik and electronics of future side airbags.
Bisher sind bereits System für Frontairbags von Kraftfahrzeugen gekannt, die Sensoren aufweisen, welche nach dem Prinzip der Beschleunigungsmessung durch Fahrzeugverzögerung arbeiten. Diese vorbekannte Systemlösungen sind jedoch für Seitenairbags nicht geeignet, da hier unter anderem eine schnellere Reaktionszeit benötigt wird.So far, there are already systems for front airbags in motor vehicles known, which have sensors which operate on the principle of Acceleration measurement through vehicle deceleration work. This However, previously known system solutions are not for side airbags suitable because, among other things, a faster response time is needed.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zur Steuerung der Auslösung wenigstens eines Airbags, insbesondere im Seitenbereich von Kraftfahrzeugen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens verfügbar zu machen, das bei einer preisgünstigen Realisierung den für Seitencrashs gestellten Forderungen zuverlässig Rechnung trägt.The invention aims to provide a method for controlling the Deployment of at least one airbag, especially in the side area of motor vehicles, and a device for carrying them out to make available of such a method, which at a inexpensive realization of those made for side crashes Reliably takes claims into account.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel des verfahrensmäßig durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale und vorrichtungsseitig durch die im Patentanspruch 15 gekennzeichneten Merkmale gelöst.According to the invention, this is the procedural goal of the in Claim 1 characterized features and device side solved by the features characterized in claim 15.
Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden sind den jeweils nachgeordneten Verfahrens bzw. Vorrichtungs ansprüchen zu entnehmen.Preferred features that advantageously develop the invention are the respective subordinate procedure or device claims.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine wirkungsvolle und zuverlässige Auslösesteuerung für Airbags realisiert. Dabei wird der Umstand ausgenützt, daß die Türen der neuen Autogenera tion serienmäßig mit Versteifungen bzw. Verstrebungen zur Erhö hung der Sicherheit bei einer Seitenkollision ausgerüstet sein werden. Falls dies nicht der Fall ist, kann das Verfahren auch mit einer im Seitenbereich, insbesondere in der Tür, montierten Platte vorgenommen werden. Die Versteifung bzw. Verstrebung bzw. Platte wird deshalb vorteilhaft verwendet, weil hier bei gering fügigen Kollisionen, die nur zu einer Blechdelle führen würden, keine Verformungen stattfinden. Diese Verstrebungen oder Platte gerät auch nicht bei heftigem Schließen der Tür in mechanische Schwingung und eignet sich daher in besonderer Weise zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz eines dynamischen Dehnungssensors inklusive Elektronik, die bevorzugt unmittelbar auf dieser Versteifung befestigt werden.Due to the inventive method is an effective and reliable trigger control for airbags. Here takes advantage of the fact that the doors of the new Autogenera tion as standard with stiffeners or struts to increase safety in a side collision become. If this is not the case, the procedure can also with one in the side area, especially in the door Plate. The stiffening or bracing or Plate is used advantageously because here at low compliant collisions that would only lead to a dent in the tin, no deformations take place. This bracing or plate does not get into mechanical even if the door is closed violently Vibration and is therefore particularly suitable for through implementation of the method according to the invention using a dynamic strain sensor including electronics that preferred be attached directly to this stiffener.
Dabei mißt der Dehnungssensor die Verformung der Verstrebung und gibt diese Informationen an eine Auswerte- und Zündelektronik weiter. Diese bewertet den Verformungsgrad und die Verformungs geschwindigkeit und zündet im Fall einer erkannten Kollision den Airbag. Da die Reaktionszeit des Dehnungssensors auf mechanische Beanspruchung, hier insbesondere auf Biegung vorteilhaft im Mikrosekundenbereich liegt, kann in günstiger Weise eine recht zeitige Auslösung des Airbags gewährleistet werden.The strain sensor measures the deformation of the strut and gives this information to evaluation and ignition electronics further. This evaluates the degree of deformation and the deformation speed and ignites in the event of a detected collision Airbag. Because the response time of the strain sensor to mechanical Strain, particularly advantageous here on bending Microsecond range can be a fairly convenient timely deployment of the airbag can be guaranteed.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Verfahrens und der Vorrichtung wird die Verformung mit einem folienartigen, nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeitenden Sensor gemessen. Der Sensor besteht bevorzugt aus einer etwa 0,5 mm dicken flexiblen Folie, die in Vorzugsrichtung angelegte mechanische Beanspruchung (Deh nung/Stauchung) in elektrische Ladung wandelt, die von der Elek tronik verarbeitet werden kann.According to a preferred embodiment of the method and The device is used with a film-like deformation, according to the Piezoelectric principle working sensor measured. The sensor preferably consists of an approximately 0.5 mm thick flexible film, the mechanical stress applied in the preferred direction (Deh voltage / compression) into electrical charge, which is caused by the elec tronics can be processed.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be further elucidated with reference to FIG attached drawings explained. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines dynamischen Deh nungssensors; Fig. 1 is a perspective view of a dynamic strain sensor;
Fig. 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der Airbagauslösung, bei der Dehnungssensor auf einem Versteifungsrohr geklebt ist; ., Figure 2 is a view of an inventive device for controlling the airbag deployment, glued on the strain sensor to a stiffening tube;
Fig. 3 eine Ansicht auf eine Vorrichtung zur Airbagauslöse- Steuerung, bei der der Dehnungssensor und die Elektro nik auf einer Trägerplatte montiert sind; Figure 3 is a view of a device for airbag deployment control, in which the strain sensor and the electronics are mounted on a support plate.
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung der Sei tenairbagauslösesteuerung; Fig. 4 is a schematic representation of the arrangement of the Be airbag deployment control;
Fig. 5 ein Blockdiagramm der Eingangsstufe für die Steuerung; Fig. 5 is a block diagram of the input stage for the control;
Fig. 6 ein Blockdiagramm der Sensorelektronik und Fig. 6 is a block diagram of the sensor electronics and
Fig. 7 ein Blockdiagramm der Zündstufe. Fig. 7 is a block diagram of the ignition stage.
In Fig. 1 ist ein dynamischer Dehnungssensor zur Verwendung bei der Airbagauslösesteuerung dargestellt. Der Dehnungssensor be steht aus einer etwa 0,5 mm dicken flexiblen Folie, die nach dem piezoelektrischem Prinzip arbeitet und die in Vorzugsrichtung auftretende Dehnung oder Stauchung in elektrische Ladungen wan delt, die von der Elektronik verarbeitet werden kann. Die Ver bindung zwischen Dehnungssensor und Elektronik wird durch ein dreiadriges Kabel verwirklicht, bei dem der Kontakt 1 ein positi ves Sensorsignal, der Kontakt 2 ein negatives Sensorsignal und der Kontakt 3 einen Sensorschirm darstellt, der der Fahrzeugmasse entspricht.In Fig. 1, a dynamic strain sensor for use is shown in the airbag trigger control. The strain sensor consists of an approximately 0.5 mm thick flexible film that works according to the piezoelectric principle and converts the expansion or compression occurring in the preferred direction into electrical charges that can be processed by the electronics. The connection between strain sensor and electronics is realized by a three-core cable, in which contact 1 is a positive sensor signal, contact 2 is a negative sensor signal and contact 3 is a sensor screen that corresponds to the vehicle mass.
Der Dehnungssensor ist direkt kontaktiert und der Stecker zur Übertragung der Sensorsignale zur Sensorelektronik ist verpo lungssicher gestaltet.The strain sensor is contacted directly and the plug for Transmission of the sensor signals to the sensor electronics is blocked designed to be secure.
Der Dehnungssensor kann in beliebigen geometrischen Abmessungen hergestellt und damit vorteilhaft bei Bedarf jedem Aufbringungs ort exakt angepaßt werden. Die Befestigung des Sensors erfolgt mittels Kleber. Die Sensorfolie ist im Temperaturbereich von -40°C bis +85°C zuverlässig einsetzbar.The strain sensor can be of any geometric dimensions manufactured and therefore advantageous when required every application location can be adjusted exactly. The sensor is attached using glue. The sensor film is in the temperature range of -40 ° C to + 85 ° C can be used reliably.
Fig. 2 zeigt eine der Möglichkeiten für den Einbau des Dehnungs sensors und der Elektronik beispielsweise in einer Fahrzeugtür an einem dort vorhandenen Versteifungsrohr. Der Dehnungssensor ist dabei mit dem Rohr verklebt und die Elektronik mittels eines Schlappverschlusses an das Versteifungsrohr gehängt und mit einer Schraube gesichert. Diese Aufstellung bietet sich an, falls der Klebevorgang während der Fahrzeugherstellung möglich ist und eine mechanische Beschädigung des Sensors auszuschließen ist. Fig. 2 shows one of the possibilities for the installation of the strain sensor and the electronics, for example in a vehicle door on an existing stiffening tube. The strain sensor is glued to the pipe and the electronics are attached to the stiffening pipe by means of a slip lock and secured with a screw. This list is useful if the gluing process is possible during vehicle manufacture and mechanical damage to the sensor can be excluded.
Fig. 3 zeigt eine Trägerplatte in Form eines Federstahlträgers, auf dem der Dehnungssensor wie an dem Versteifungsrohr. Der Dehnungssensor und die zugehörige Elektronik sind auf der Träger platte bereits vormontiert und die komplette Trägerplatte kann mittels Schrauben an einer Türversteifung befestigt werden. Als Schutz des Dehnungssensors gegen mechanische Beschädigung kann eine nicht dargestellte zusätzliche Abdeckung vorgesehen sein. Fig. 3 shows a support plate in the form of a spring steel support on which the strain sensor as on the stiffening tube. The strain sensor and the associated electronics are already pre-assembled on the support plate and the complete support plate can be attached to a door stiffener using screws. An additional cover (not shown) can be provided to protect the strain sensor against mechanical damage.
Fig. 4 zeigt schematische Anordnung und Konzept der Seitenair bagauslösesteuerung bei einem Kraftfahrzeug in der Kraftfahrzeug tür. Fig. 4 shows a schematic arrangement and concept of Seitenair bagaustausstesteungssystem in a motor vehicle in the motor vehicle door.
Fig. 5 stellt ein Blockdiagramm der Eingangsstufe der Auswerte elektronik dar, die gemäß Fig. 6 aus den Blöcken Sensoreingang mit Analog/Digital-Umsetzer, Prozessoreinheit, Zündendstufe und Stromversorgung besteht. FIG. 5 shows a block diagram of the input stage of the evaluation electronics, which according to FIG. 6 consists of the blocks sensor input with analog / digital converter, processor unit, ignition output stage and power supply.
Am Sensoreingang wird die vom Dehnungssensor bei Beanspruchung erzeugte Ladung in Spannung gewandelt und im Rahmen der Eingangs schutzmaßnahmen begrenzt. Da Dehnung bzw. Stauchung des Sensors Ladungen mit unterschiedlichem Vorzeichen erzeugen, wird die gewandelte Spannung gleichgerichtet und dem nachfolgenden Ana log/Digital-Umsetzer angeboten. Dieser übernimmt, gesteuert von der Prozessoreinheit, die Umsetzung der analogen Spannung in digitale Größen.At the sensor input that is from the strain sensor under stress generated charge converted into voltage and under the input protective measures limited. Because the sensor is stretched or compressed Generate charges with different signs, the converted voltage rectified and the subsequent Ana log / digital converter offered. Controlled by the processor unit, the implementation of the analog voltage in digital sizes.
Die dem Analog/Digital-Umsetzer angebotene Spannung wird zusätz lich als Analogwert unter dem Titel "analoge Freigabe" ausgekop pelt und im Sicherheitskreis der Zündendstufe weiter verarbeitet.The voltage offered to the analog / digital converter is additional Lich extracted as an analog value under the title "analog release" pelt and further processed in the safety circuit of the ignition output stage.
Als Prozessoreinheit ist vorzugsweise ein 8-bit-Mikrocontroller vorgesehen, dessen Anforderungen sich im wesentlichen aus der Rechengeschwindigkeit für den Auslöseralgorithmus sowie aus den verfügbaren I/O Ports für Datenerfassung- und Steuerungszwecke ergeben.An 8-bit microcontroller is preferably used as the processor unit provided, the requirements of which essentially derive from the Computing speed for the trigger algorithm and from the available I / O ports for data acquisition and control purposes surrender.
Die in Fig. 6 angegebene Zündendstufe ist in Fig. 7 als Block diagramm in ihrer Funktion näher erläutert.The ignition output stage specified in FIG. 6 is explained in more detail in FIG. 7 as a block diagram in its function.
Als sicherheitskritische Stufe ist die Auslegung der Zündendstufe von besonderer Bedeutung. Wenngleich aus Kostengründen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine vollständige Redundanz verzichtet wurde, kann selbstverständlich für die Praxis eine vollständige Redundanz vorgesehen sein.The design of the ignition output stage is the safety-critical stage really important. Although for cost reasons with the illustrated embodiment to complete redundancy has been waived, can of course for practice full redundancy should be provided.
Die Zündendstufe schaltet sowohl den positiven als auch den Masse zweig zur Zündpille einzeln. Somit liegt die Zündpille an keinem Fahrzeugpotential an und kann auch beim Durchbruch (Kurzschluß) eines Zweiges nicht zünden. Die Zweige werden von zwei getrennten digitalen Ausgangssignalen des Prozessors getrieben, wobei in beiden Zweigen eine "UND "-Verknüpfung mit dem Signal "Analoge Freigabe (AF)" stattfindet. Somit ist eine Zündung des Airbags nur möglich, wenn sowohl Prozessor als auch Analogteil "Feuer frei" geben.The ignition output stage switches both the positive and the ground branch to the squib individually. So the squib is not due to anyone Vehicle potential and can also break through (short circuit) not ignite a branch. The branches are separated by two digital output signals of the processor, being in Both branches have an "AND" link with the signal "Analog Release (AF) "takes place. This is an ignition of the airbag only possible if both processor and analog part "fire free ".
Wie in der Eingangsstufe bereits beschrieben, wird das AF Signal vor dem Analog/Digital-Umsetzer abgegriffen. In der Zündstufe wird es mittels eines Schwellenkomparators bewertet und bei ausreichender Amplitude werden dann die Wege für die digitalen Zündimpulse durchgeschaltet. Somit ergibt sich in günstiger Weise ein dreistufiges Sicherheitskonzept.As already described in the input stage, the AF signal tapped in front of the analog / digital converter. In the ignition stage it is evaluated using a threshold comparator and at Adequate amplitude then becomes the path for the digital Ignition pulses switched through. This results in a favorable way a three-level security concept.
Die Funktion des AF-Signals läßt sich mit dem zweiten, wesentlich empfindlicherem Beschleunigungsmesser im Sicherheitskreis des konventionellen Airbags (Frontairbags) vergleichen.The function of the AF signal can be significantly improved with the second more sensitive accelerometer in the safety circuit of the Compare conventional airbags (front airbags).
Die Stromversorgung wandelt die 12-V-Bordspannung in die zum Betrieb der Elektronik notwendigen Spannungen. Dabei ist die komplette Versorgung der Elektronik so gebuffert, daß ein Zünden des Airbags auch nach Verlust der Bordspannung (ca. 20 ms) mög lich ist.The power supply converts the 12 V on-board voltage to the Operation of electronics necessary voltages. Here is the complete supply of the electronics buffered so that ignition the airbag even after loss of on-board voltage (approx. 20 ms) is.
Am Stecker für die Stromversorgung liegt auch das vom der Prozes soreinheit erzeugte statische Statussignal auf.The process is also due to the connector for the power supply generated static status signal.
Die Sensorelektronik ist sowohl rein analog als auch hybrid (analog/digital) realisierbar. Aus Gründen der Flexibilität und um einen umfassenden Selbsttest zu ermöglichen, hat die Hybridlö sung gewisse Vorzüge. The sensor electronics are both purely analog and hybrid (analog / digital) realizable. For flexibility and In order to enable a comprehensive self-test, the hybrid solution certain advantages.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gestaltbare System ist für einen intensiven "Power Up"-Selbsttest sowie eine kontinuier liche Übewachung einzelner Funktionen ausgelegt.The system that can be designed by the method according to the invention is for an intensive "Power Up" self-test as well as a continuous monitoring of individual functions.
Für den "Power Up"-Test (PBIT) führt das System sofort nach dem Anlegen der Betriebsspannung einen Selbsttest durch, der sich in die folgenden drei Stufen gliedert:The system performs the "Power Up" test (PBIT) immediately after the Apply the operating voltage through a self-test, which is in divides the following three levels:
- a) Prozessor- und Speichertest,a) processor and memory test,
- b) Zündendstufe und Zündpille,b) ignition stage and squib,
- c) voller Funktionstest.c) full function test.
Für den Test des Prozessors und des Speichers wird im ersten Schritt die Statusleitung auf LOW (entspricht Fehlerzustand) gesetzt. Nun überprüft der Prozessor seine wichtigsten Funktionen gegen Testtabellen. Im Speichertest werden Testmuster in RAM geschrieben und zurückgelesen. Sollte das System in der Serie mit einem EEPROM zur Ablage der exakten Selbsttestergebnisse bestückt sein werden auch hier Lösch-, Schreibe- und Lesefunktionen über prüft.For the test of the processor and the memory is in the first Step the status line to LOW (corresponds to error status) set. Now the processor checks its most important functions against test tables. In the memory test, test patterns are stored in RAM written and read back. Should the system be in series with an EEPROM for storing the exact self-test results will also be delete, write and read functions here checks.
Im zweiten Abschnitt werden die Zündendstufen sowie die Zündpille diagnostiziert. Zu diesem Zweck werden die Ausgänge der Zweig schalter (Anschlüsse der Zündpille) über Vorwiderstände hochohmig stimuliert und getrennt zum Analog/Digital-Umsetzer zurückge führt. Der maximal auftretende Strom durch die Zündpille wird auf 1/10 des Nennzündstroms begrenzt. Durch selektives Durchschalten der Zweigschalter und Rückmessen der resultierenden Spannungen und Ströme lassen sich folgende Aussagen treffen:In the second section, the ignition stages and the squib diagnosed. For this purpose, the outputs of the branch switch (connections of the squib) high-resistance via series resistors stimulated and returned separately to the analog / digital converter leads. The maximum current that occurs through the squib is on Limited to 1/10 of the nominal ignition current. By selective switching the branch switch and back measurement of the resulting voltages and currents, the following statements can be made:
- - Zündpille angeschlossen und ok,- detonator plug connected and ok,
- - positiver Zündkreis ok,- positive ignition circuit ok,
- - negativer Zündkreis ok.- negative ignition circuit ok.
Als letzter Schritt des Selbsttestes wird ein Funktionstest (End to End Test) durchgeführt. Hierzu wird am Sensoreingang ein "Crash" in Impulsform eingespeist. Im Gegensatz zur echten Zün dung wird aber immer nur ein Zündzweig aktiviert und zurückgemes sen. Hiermit wird mit Ausnahme der Sensorfunktion das vollständi ge System geprüft.The last step of the self-test is a functional test (End to end test). This is done at the sensor input "Crash" fed in pulse form. In contrast to the real Zün However, only one ignition branch is activated and measured back sen. With the exception of the sensor function, this is complete system checked.
Nach erfolgreichem fehlerfreiem Durchlaufen der drei Selbsttest abschnitte wird die Statusleitung auf HIGH gesetzt und gehalten.After successful completion of the three self-tests sections, the status line is set to HIGH and held.
Während des Betriebs der Airbag-Elektronik wird kontinuierlich der Prozessor mit seiner Peripherie (Watchdog . . .) überwacht und die Statusleitung im Fehlerfalle auf LOW (HW und SW-Funktion) gesetzt. In dieser Zeit ist eine laufende Überprüfung der Gesamt funktion (End to End) nicht möglich.During the operation of the airbag electronics becomes continuous the processor with its peripherals (watchdog...) monitors and the status line in the event of an error on LOW (HW and SW function) set. During this time there is an ongoing review of the total Function (end to end) not possible.
Nach erfolgreichem Passieren des Selbsttests beginnt das kon tinuierliche Scannen der Sensorsignale. Die digitalisierten Werte werden einem Filterungsprozeß unterzogen und auf das Kriterium der Airbagauslösung abgeprüft. Ist das Kriterium erfüllt, werden zwei getrennte Diskrete zur Ansteuerung der Zündendstufen erzeugt und ausgegeben. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die im Rechen algorithmus zum Einsatz kommenden Filterkoeffizienten von den mechanischen Eigenschaften der Versteifung, auf der der Sensor befestigt ist, abhängen.After successfully passing the self-test, the con continuous scanning of the sensor signals. The digitized values are subjected to a filtering process and based on the criterion airbag deployment checked. If the criterion is met, be generated two separate discrete to control the ignition output stages and spent. It should be noted that the in the rake algorithm used filter coefficients from the mechanical properties of the stiffener on which the sensor attached, depend.
Claims (18)
- a) die Verformung einer Verstrebung bzw. einer montierten Platte wird mit einem dynamischen Dehnungssensor ge messen;
- b) der Verformungsgrad und die Verformungsgeschwindigkeit wird mit einer Elektronik bewertet; und
- c) der Airbag wird gezündet, wenn aufgrund der durchge führten Bewertung eine Kollision erkannt worden ist.
- a) the deformation of a strut or a mounted plate is measured using a dynamic strain sensor;
- b) the degree of deformation and the rate of deformation is assessed using electronics; and
- c) the airbag is triggered if a collision has been identified on the basis of the evaluation carried out.
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DE19924237404 Withdrawn DE4237404A1 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Vehicle side airbag trigger control - involves measuring degree and rate of deformation of strut or plate using pref. electric strain gauge |
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