用于触发人员保护装置的电控功率开关的测试电路与方法 【技术领域】
本发明涉及按照独立权利要求前序部分所述的一种对用于触发人员保护装置的电控功率开关进行测试的电路与方法。
背景技术
由DE 36 27 239 A1已知，一种在安全系统中用来控制和监视点火电路的电路是可以实现的。尤其提出了用于精确识别故障的措施。
【发明内容】
与之相比，依据本发明的带有独立权利要求所述的特征的对用于触发人员保护装置的电控功率开关进行测试的电路和方法具有以下的优点：这些电控功率开关可以通过模拟点火元件简单地被测试。在此，该模拟有以下的优点：由该模拟形成的电阻可以在连续的时间段中分别通过控制所述模拟来改变。由此点火元件在通电以触发人员保护装置时的动态特性就可以被模拟。所述点火元件通常为爆炸装料，会依据时间，也在一定程度上以一种不可预知的方式改变其电阻。依据本发明的方法和依据本发明的电路尤其适用于模拟这一特性。这里，依据本发明的电路及方法很容易实现。
电路在这里理解为由电子元器件构成的电路。测试这里是指测试电控功率开关的工作方式，以证实其工作方式。作为电控功率开关有各种不同类型的晶体管可选，它们都能经受给人员保护装置通电所需的电流。这样的晶体管的例子比如是双极性晶体管和场效应晶体管。通常每个点火电路都使用两个或者三个功率开关，然而使用三个以上也是有可能的。
触发在这里意味着激活人员保护装置，比如安全气囊，安全带拉紧器，碰撞激活的头枕，或者主动保护装置比如行驶动力学调节装置或者制动器。
如上文中所定义，点火元件通常是指爆炸装料，所述爆炸装料可以通过沉积技术比如溅镀(sputtern)、蒸镀等等来制造。
电阻在这里意味着所述模拟的电阻，并由此指代所述模拟电路的电阻。所述模拟电路包含有源器件，所述有源器件可以被控制，从而改变电阻。
连续的时间段在此理解为连续的时间区间。这里所述时间段之间也可以设有间隔，或者时间段与时间段之间有重叠也是可以的。
电阻的改变表示电阻值的增大或者减小。
通过在从属权利要求中列举出的方法和改进方案可以有利地改进用于触发人员保护装置的电控功率开关的依据独立权利要求所述的测试电路以及依据独立权利要求所述的测试方法。
以下的做法是有利的：将所述控制被设计成数字式。因此，比如晶体管开关可以在模拟中被接通和断开，以便可以阶跃式地模拟相应的电阻变化。所述阶跃式的变化也是实际点火元件的电阻随着时间变化的特点。
以下的做法也是有利的：所述数字式控制至少部分依赖随机数来进行。因此，保证了点火元件的随机变化可以通过使用这样的随机数来很好地模拟。这一随机原则也用于时间段的长度。这里也可以设计随时间的确定变化和随机变化的混合。这些随机数可以例如储存在存储器里，也可以例如根据温度测量结果来产生。其他随机数生成方法也是可行的。
以下的做法也是有利的：如上文所述，所述模拟包含至少一个第一电控开关。对于这些开关，它们在子晶体管(Subtransistor)的情况下在打开状态必须具有例如包含几mΩ范围内的极小电阻，也可以考虑其它的元器件，更具体地说考虑双极性晶体管或场效应晶体管，晶闸管，三端双向可控硅开关(Triac)，绝缘栅双极晶体管(IGBT)或者所谓的固态继电器。为实现最不同的负载特性，可以采用任意结合的任意多个开关。
以下的做法也是有利的：所述模拟包含一个带有至少四个支路的并联电路，其中所述并联电路连接在需要测试的两个功率开关之间，并且此外安置有至少一个第二电控开关，该第二电控开关与两个功率开关之中的一个并联。通过这一并联电路就可以通过电控开关的相应配置可以根据控制来设定期望的或者随机的负载特性。通过附加安置与所述两个功率开关中的至少一个并联的一个另外的开关，就可以仿真出对地短路或者对电源电压短路或者对另一个点短路。
一个非常有利的设置是：在并联电路的第一支路内安置至少一个电阻并在另外三个支路内安置至少一个第三可控开关。这种组合尤其适用于产生各种不同的负载特性以测试功率开关。
以下的做法也是有利的：所述电控功率开关能够无电势被控制。
【附图说明】
在附图中示出了本发明的实施例，接下来将更详细地解释所述实施例。
附图示出：
图1带有相连接的元件的用于触发人员保护装置的控制装置的电路框图，
图2依据本发明的电路的电路图，
图3时序图，
图4本发明的另一个电路图，以及
图5依据本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
图1在一个电路框图中展示了用于触发人员保护装置如安全气囊或安全带拉紧器的控制装置SG，所述控制装置连接有如下组件：碰撞传感装置CS和点火元件ZE。这里只示例性地画出了为理解本发明所必需的组件。其他组件，比如更多的传感器和更多的点火元件都出于简化的目的被省去。这也适用于控制装置SG的其他组件。
在汽车FZ内装有碰撞传感装置CS，其例如包含加速度传感器，环境传感器，固体声传感器和空气压力传感器。所述碰撞传感装置CS可以分散或者集中安置在车内，该碰撞传感装置例如通过电流调制将它们的信号传递至在控制装置SG内的接口IF。所述接口IF在这里由集成电路构成。也可以离散地由多个集成电路或者由软件来对该接口进行模拟。
所述传感器信号被传输到微控制器μC，所述微控制器通过评估算法来对碰撞信号进行评估并由此判断是否需要触发人员保护装置。如果微控制器μC得出人员保护装置应该被触发的结果，它就会例如通过SPI总线来控制所述电控功率开关HS和LS。这里，HS表示高端，LS表示低端，低端连接到地。高端与储能单元CE连接，其通过充电电路被充电至高电压。作为电解电容器的所述储能单元为点火元件ZE的点火提供点火能量，所述点火元件ZE位于控制装置SG以外，也就是说点火引起相应的人员保护装置的激活或者说触发。为此开关HS和LS必须被闭合，从而可以引起储能单元CE内的点火能量经由点火元件ZE流向地的电流。该点火会使点火元件以无规律的方式改变自身的电阻。这是指，点火元件改变自身电阻的方式是几乎无法预计的，在这里甚至可能出现比如对地的短路。
依据本发明的电路以及依据本发明的方法希望模拟点火元件ZE这样的特性。为此例如提出如图2的电路。在高端HS和低端LS之间连接一个由四个支路构成的并联电路，同时在低端有一个另外的开关M4对地连接。在第一支路里并联电路包含一个电阻R4，第二支路里包含一个由信号a控制的晶体管开关M1和一个前置电阻R1。第三支路里安置有另外一个由信号b切换的晶体管开关M2和一个前置电阻R2。第四支路里安置有另外一个由信号c切换的晶体管开关M3和一个前置电阻R3。所述开关M4由信号d控制。所述开关M1到4应该在通带范围内具有几mΩ的低电阻。这里，R1可以例如为2.2欧姆，R2为1欧姆，R3为0.3欧姆以及R4为100欧姆。
通过一个与时间相关的对M1到M4的控制可以使得所述并联电路的电阻很快的改变，尤其是当存在数字式控制时。通过开关M4可以模拟对地的短路。然而也可以模拟对其他电势的短路。无电势的控制可以通过各种不同的元器件进行，比如通过逻辑门可编程的模块，函数发生器和微控制器。通过光电耦合器进行控制也是可行的。依据本发明的电路被直接连接在控制装置或者更确切地说是连接在两个所述功率开关上。
图3展示了所述时间段的一个时序图，以便能表示出被模拟的点火元件的电阻改变的各个阶段。
所述控制的初始化是在如下情况下进行的：在相应的点火通道上在高端HS与低端LS之间出现大于约3伏特的电压差。所述方法据此会自动被引入，因为在何时进行输出级的点火是未知的。
这里必须要保证的是：所述晶体管M1是低电阻的。这就意味着，以逻辑1控制该晶体管，如图3中t0以前所示。a，b，c和d等于0，表示被切换到“截止”。紧随点火过程开始t0之后，即高端HS和低端LS均被激活，点火电流必须流经M1并持续200μs，之后在时间点t1时配置进入高阻状态，即a，b，c和d处于逻辑0。设定为高阻性的持续时间即所述时间段被切换为在200μs±50μs的范围内任意的时间，即随机时间，在此容差可以可变地预先给定。这些时间段由一个具有额定电流的有源阶段和接下来的一个无源阶段组成，在所述无源阶段，由于高阻性不能再有额定电流流过。在上述时间段结束之后，紧接着其他的时间段。例如在时间点t0+300μs，即在时间点t2上，切换信号a，b，c和d随机地根据随机数确定，然而在此必须至少有一个处于激活状态，即处于逻辑1。接下来在时间点t3上又被设置了一个高阻阶段。这个变化交替可以通过不同的时间和不同的导通的晶体管来重复。也可以多于一个为激活状态，但是至少有一个应为激活状态。否则就会出现高阻阶段。然而各个信号a，b，c和d的随机接线应该对相应的时间段都是恒定的。
有源和无源阶段各自拥有100±80μs的持续时间。对相应点火电路加载交变电阻应持续总计平均2ms，从而在所述第一时间段41到T3之后连接有平均8个其他的时间段。
所述晶体管M4以随机的方式将输出级切换为对地低阻，以便仿真点火电路的其他可能状态。
图4展示了依据本发明的电路的另一个电路图。电路402连接在高端HS和低端LS以及控制装置SG的地GND上。依据本发明的电路在一个并联支路中包含电阻R1与电源401，并在其他支路分别包含电阻R2与开关M3，电阻R3与开关M2以及电阻R4与开关M1。所示与低端并联的又是开关M4。
所述开关M1通过控制元件A1来控制。开关M2通过控制元件A2控制，开关M3通过控制元件A3控制以及开关M4通过控制元件A4控制。这些控制元件可以被设计成无电势，这是指比如作为光电耦合器。
由脉冲生成器403生成的脉冲通过开关404到达控制元件A1至A4，如果需要也可同时到达多个，以使测试电路402的各个电开关M1到M4接通。此外推荐一种比如为示波器的测量装置400，所述测量装置400在一个通道中记录R1上的电压，而在另一个通道中记录脉冲生成器403的脉冲信号。电压源401提供相应的电源电压。
图5展示了一个依据本发明的方法的流程图。在流程步骤500中高端和低端之间的电压达到上文给出的3伏特或者被视为依据本发明的方法的初始化的另一个值。在流程步骤501中点火电流经过导通的开关M1并持续200μs。在这个额定电流阶段之后在流程步骤502中出现一个持续一段随机时间的高阻阶段。在此所有的晶体管开关都被截止。随后又是一个电流阶段，其中，所述开关M1到M4中至少有一个处于激活状态，并导通一段随机时间。这是在流程步骤503中进行，而在流程步骤504中又是一个高阻阶段，其时间长度同样可随机变化。这种交替可以重复任意多次，比如直至2ms结束。在流程步骤505中点火电流又流经M1，以在流程步骤506中结束该方法。