專利名稱：用于觸發(fā)人員保護裝置的電控功率開關的測試電路與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及按照獨立權利要求前序部分所述的一種對用于觸發(fā)人員保護裝置的 電控功率開關進行測試的電路與方法。
背景技術：
由DE 36 27 239 Al已知，一種在安全系統(tǒng)中用來控制和監(jiān)視點火電路的電路是 可以實現(xiàn)的。尤其提出了用于精確識別故障的措施。

發(fā)明內(nèi)容
與之相比，依據(jù)本發(fā)明的帶有獨立權利要求所述的特征的對用于觸發(fā)人員保護裝 置的電控功率開關進行測試的電路和方法具有以下的優(yōu)點這些電控功率開關可以通過模 擬點火元件簡單地被測試。在此，該模擬有以下的優(yōu)點由該模擬形成的電阻可以在連續(xù)的 時間段中分別通過控制所述模擬來改變。由此點火元件在通電以觸發(fā)人員保護裝置時的動 態(tài)特性就可以被模擬。所述點火元件通常為爆炸裝料，會依據(jù)時間，也在一定程度上以一種 不可預知的方式改變其電阻。依據(jù)本發(fā)明的方法和依據(jù)本發(fā)明的電路尤其適用于模擬這一 特性。這里，依據(jù)本發(fā)明的電路及方法很容易實現(xiàn)。電路在這里理解為由電子元器件構成的電路。測試這里是指測試電控功率開關的 工作方式，以證實其工作方式。作為電控功率開關有各種不同類型的晶體管可選，它們都能 經(jīng)受給人員保護裝置通電所需的電流。這樣的晶體管的例子比如是雙極性晶體管和場效應 晶體管。通常每個點火電路都使用兩個或者三個功率開關，然而使用三個以上也是有可能 的。觸發(fā)在這里意味著激活人員保護裝置，比如安全氣囊，安全帶拉緊器，碰撞激活的 頭枕，或者主動保護裝置比如行駛動力學調(diào)節(jié)裝置或者制動器。如上文中所定義，點火元件通常是指爆炸裝料，所述爆炸裝料可以通過沉積技術 比如濺鍍(sputtern)、蒸鍍等等來制造。電阻在這里意味著所述模擬的電阻，并由此指代所述模擬電路的電阻。所述模擬 電路包含有源器件，所述有源器件可以被控制，從而改變電阻。連續(xù)的時間段在此理解為連續(xù)的時間區(qū)間。這里所述時間段之間也可以設有間 隔，或者時間段與時間段之間有重疊也是可以的。電阻的改變表示電阻值的增大或者減小。通過在從屬權利要求中列舉出的方法和改進方案可以有利地改進用于觸發(fā)人員 保護裝置的電控功率開關的依據(jù)獨立權利要求所述的測試電路以及依據(jù)獨立權利要求所 述的測試方法。以下的做法是有利的將所述控制被設計成數(shù)字式。因此，比如晶體管開關可以在 模擬中被接通和斷開，以便可以階躍式地模擬相應的電阻變化。所述階躍式的變化也是實 際點火元件的電阻隨著時間變化的特點。
以下的做法也是有利的所述數(shù)字式控制至少部分依賴隨機數(shù)來進行。因此，保證了點火元件的隨機變化可以通過使用這樣的隨機數(shù)來很好地模擬。這一隨機原則也用于時 間段的長度。這里也可以設計隨時間的確定變化和隨機變化的混合。這些隨機數(shù)可以例如 儲存在存儲器里，也可以例如根據(jù)溫度測量結果來產(chǎn)生。其他隨機數(shù)生成方法也是可行的。以下的做法也是有利的如上文所述，所述模擬包含至少一個第一電控開關。對于這些開關，它們在子晶體管(Subtransistor)的情況下在打開狀態(tài)必須具有例如包含幾 πιΩ范圍內(nèi)的極小電阻，也可以考慮其它的元器件，更具體地說考慮雙極性晶體管或場效應 晶體管，晶閘管，三端雙向可控硅開關(Triac)，絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或者所謂的固態(tài) 繼電器。為實現(xiàn)最不同的負載特性，可以采用任意結合的任意多個開關。以下的做法也是有利的所述模擬包含一個帶有至少四個支路的并聯(lián)電路，其中所述并聯(lián)電路連接在需要測試的兩個功率開關之間，并且此外安置有至少一個第二電控開 關，該第二電控開關與兩個功率開關之中的一個并聯(lián)。通過這一并聯(lián)電路就可以通過電控 開關的相應配置可以根據(jù)控制來設定期望的或者隨機的負載特性。通過附加安置與所述兩 個功率開關中的至少一個并聯(lián)的一個另外的開關，就可以仿真出對地短路或者對電源電壓 短路或者對另一個點短路。一個非常有利的設置是在并聯(lián)電路的第一支路內(nèi)安置至少一個電阻并在另外三個支路內(nèi)安置至少一個第三可控開關。這種組合尤其適用于產(chǎn)生各種不同的負載特性以測 試功率開關。以下的做法也是有利的所述電控功率開關能夠無電勢被控制。


在附圖中示出了本發(fā)明的實施例，接下來將更詳細地解釋所述實施例。附圖示出圖1帶有相連接的元件的用于觸發(fā)人員保護裝置的控制裝置的電路框圖，圖2依據(jù)本發(fā)明的電路的電路圖，圖3時序圖，圖4本發(fā)明的另一個電路圖，以及圖5依據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1在一個電路框圖中展示了用于觸發(fā)人員保護裝置如安全氣囊或安全帶拉緊 器的控制裝置SG，所述控制裝置連接有如下組件碰撞傳感裝置CS和點火元件ΖΕ。這里只 示例性地畫出了為理解本發(fā)明所必需的組件。其他組件，比如更多的傳感器和更多的點火 元件都出于簡化的目的被省去。這也適用于控制裝置SG的其他組件。在汽車FZ內(nèi)裝有碰撞傳感裝置CS，其例如包含加速度傳感器，環(huán)境傳感器，固體 聲傳感器和空氣壓力傳感器。所述碰撞傳感裝置CS可以分散或者集中安置在車內(nèi)，該碰撞 傳感裝置例如通過電流調(diào)制將它們的信號傳遞至在控制裝置SG內(nèi)的接口 IF。所述接口 IF 在這里由集成電路構成。也可以離散地由多個集成電路或者由軟件來對該接口進行模擬。所述傳感器信號被傳輸?shù)轿⒖刂破鳓?C，所述微控制器通過評估算法來對碰撞信號進行評估并由此判斷是否需要觸發(fā)人員保護裝置。如果微控制器μc得出人員保護裝置 應該被觸發(fā)的結果，它就會例如通過SPI總線來控制所述電控功率開關HS和LS。這里，HS 表示高端，LS表示低端，低端連接到地。高端與儲能單元CE連接，其通過充電電路被充電 至高電壓。作為電解電容器的所述儲能單元為點火元件ZE的點火提供點火能量，所述點火 元件ZE位于控制裝置SG以外，也就是說點火引起相應的人員保護裝置的激活或者說觸發(fā)。 為此開關HS和LS必須被閉合，從而可以引起儲能單元CE內(nèi)的點火能量經(jīng)由點火元件ZE 流向地的電流。該點火會使點火元件以無規(guī)律的方式改變自身的電阻。這是指，點火元件 改變自身電阻的方式是幾乎無法預計的，在這里甚至可能出現(xiàn)比如對地的短路。依據(jù)本發(fā)明的電路以及依據(jù)本發(fā)明的方法希望模擬點火元件ZE這樣的特性。為 此例如提出如圖2的電路。在高端HS和低端LS之間連接一個由四個支路構成的并聯(lián)電 路，同時在低端有一個另外的開關Μ4對地連接。在第一支路里并聯(lián)電路包含一個電阻R4， 第二支路里包含一個由信號a控制的晶體管開關Ml和一個前置電阻R1。第三支路里安置 有另外一個由信號b切換的晶體管開關M2和一個前置電阻R2。第四支路里安置有另外一 個由信號c切換的晶體管開關M3和一個前置電阻R3。所述開關M4由信號d控制。所述開 關Ml到4應該在通帶范圍內(nèi)具有幾πιΩ的低電阻。這里，Rl可以例如為2. 2歐姆，R2為1 歐姆，R3為0. 3歐姆以及R4為100歐姆。通過一個與時間相關的對Ml到Μ4的控制可以使得所述并聯(lián)電路的電阻很快的改 變，尤其是當存在數(shù)字式控制時。通過開關Μ4可以模擬對地的短路。然而也可以模擬對其 他電勢的短路。無電勢的控制可以通過各種不同的元器件進行，比如通過邏輯門可編程的 模塊，函數(shù)發(fā)生器和微控制器。通過光電耦合器進行控制也是可行的。依據(jù)本發(fā)明的電路 被直接連接在控制裝置或者更確切地說是連接在兩個所述功率開關上。圖3展示了所述時間段的一個時序圖，以便能表示出被模擬的點火元件的電阻改 變的各個階段。所述控制的初始化是在如下情況下進行的在相應的點火通道上在高端HS與低 端LS之間出現(xiàn)大于約3伏特的電壓差。所述方法據(jù)此會自動被引入，因為在何時進行輸出 級的點火是未知的。這里必須要保證的是所述晶體管Ml是低電阻的。這就意味著，以邏輯1控制該 晶體管，如圖3中t0以前所示。a，b，c和d等于0，表示被切換到“截止”。緊隨點火過程開 始t0之后，即高端HS和低端LS均被激活，點火電流必須流經(jīng)Ml并持續(xù)200 μ s，之后在時 間點tl時配置進入高阻狀態(tài)，即a，b，c和d處于邏輯0。設定為高阻性的持續(xù)時間即所述 時間段被切換為在200 μ s 士 50 μ s的范圍內(nèi)任意的時間，即隨機時間，在此容差可以可變 地預先給定。這些時間段由一個具有額定電流的有源階段和接下來的一個無源階段組成， 在所述無源階段，由于高阻性不能再有額定電流流過。在上述時間段結束之后，緊接著其他 的時間段。例如在時間點t0+300 μ s,即在時間點t2上，切換信號a，b，c和d隨機地根據(jù) 隨機數(shù)確定，然而在此必須至少有一個處于激活狀態(tài)，即處于邏輯1。接下來在時間點t3上 又被設置了一個高阻階段。這個變化交替可以通過不同的時間和不同的導通的晶體管來重 復。也可以多于一個為激活狀態(tài)，但是至少有一個應為激活狀態(tài)。否則就會出現(xiàn)高阻階段。 然而各個信號a，b，c和d的隨機接線應該對相應的時間段都是恒定的。有源和無源階段各自擁有100士80 μ s的持續(xù)時間。對相應點火電路加載交變電阻應持續(xù)總計平均2ms，從而在所述第一時間段41到T3之后連接有平均8個其他的時間段。所述晶體管M4以隨機的方式將輸出級切換為對地低阻，以便仿真點火電路的其他可能狀態(tài)。圖4展示了依據(jù)本發(fā)明的電路的另一個電路圖。電路402連接在高端HS和低端 LS以及控制裝置SG的地GND上。依據(jù)本發(fā)明的電路在一個并聯(lián)支路中包含電阻Rl與電源 401，并在其他支路分別包含電阻R2與開關M3，電阻R3與開關M2以及電阻R4與開關Ml。 所示與低端并聯(lián)的又是開關M4。所述開關Ml通過控制元件Al來控制。開關M2通過控制元件A2控制，開關M3通 過控制元件A3控制以及開關M4通過控制元件A4控制。這些控制元件可以被設計成無電 勢，這是指比如作為光電耦合器。由脈沖生成器403生成的脈沖通過開關404到達控制元件Al至A4，如果需要也可 同時到達多個，以使測試電路402的各個電開關Ml到M4接通。此外推薦一種比如為示波 器的測量裝置400，所述測量裝置400在一個通道中記錄Rl上的電壓，而在另一個通道中記 錄脈沖生成器403的脈沖信號。電壓源401提供相應的電源電壓。圖5展示了一個依據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。在流程步驟500中高端和低端之間 的電壓達到上文給出的3伏特或者被視為依據(jù)本發(fā)明的方法的初始化的另一個值。在流程 步驟501中點火電流經(jīng)過導通的開關Ml并持續(xù)200 μ S。在這個額定電流階段之后在流程 步驟502中出現(xiàn)一個持續(xù)一段隨機時間的高阻階段。在此所有的晶體管開關都被截止。隨 后又是一個電流階段，其中，所述開關Ml到Μ4中至少有一個處于激活狀態(tài)，并導通一段隨 機時間。這是在流程步驟503中進行，而在流程步驟504中又是一個高阻階段，其時間長度 同樣可隨機變化。這種交替可以重復任意多次，比如直至2ms結束。在流程步驟505中點 火電流又流經(jīng)M1，以在流程步驟506中結束該方法。
權利要求
一種用于觸發(fā)人員保護裝置(PS)的電控功率開關(HS，LS)的測試電路，其中，為了測試對至少一個點火元件通過如下方式進行模擬，即，對于連續(xù)的時間段，所述模擬的電阻分別通過控制所述模擬來改變。
2.按照權利要求1所述的電路，其特征在于所述控制為數(shù)字式。
3.按照權利要求2所述的電路，其特征在于所述數(shù)字式控制至少部分地依賴隨機數(shù) 來進行。
4.按照以上權利要求任一項所述的電路，其特征在于所述模擬包含至少一個第一電 控開關。
5.按照權利要求4所述的電路，其特征在于所述模擬包含一個至少由四個支路構成 的并聯(lián)電路，其中所述并聯(lián)電路連接在所述兩個需要被測試的功率開關之間，并且此外還 安置有至少一個第二電控開關，該第二電控開關至少與兩個功率開關之中的一個并聯(lián)。
6.按照權利要求5所述的電路，其特征在于在第一支路內(nèi)安置有至少一個電阻，并且 在其他三個支路內(nèi)分別安置有至少一個第三電控開關。
7.按照權利要求4到6中任一項所述的電路，其特征在于所述至少一個電控開關能 夠無電勢地被控制。
8.用于觸發(fā)人員保護裝置的電控功率開關(HS，LS)的測試方法，其中，為了測試，對于 至少一個點火元件(ZE)通過如下方式進行模擬，即，對于連續(xù)的時間段，所述模擬的電阻 分別通過控制所述模擬來改變。
9.按照權利要求8中所述的方法，其特征在于所述控制數(shù)字式地進行。
10.按照權利要求9中所述的方法，其特征在于所述數(shù)字式控制至少部分地依賴隨機 數(shù)來進行。
全文摘要
本發(fā)明提出了用于觸發(fā)人員保護裝置的電控功率開關的測試電路與方法。為了測試通過如下方式對點火元件進行模擬，即，該模擬的電阻對于連續(xù)的時間段內(nèi)分別通過控制所述模擬來改變。
文檔編號B60R21/017GK101801731SQ200880107107
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權日2007年9月17日
發(fā)明者H·舒馬赫, H·邁爾, J·維爾特, R·沃爾夫, T·黑尼希 申請人:羅伯特·博世有限公司