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Title:
METHOD FOR VERIFYING AN ELECTRICAL CONNECTION BETWEEN A METALLIC HOUSING PART OF A LOAD ELEMENT AND A MASS POTENTIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/004647
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for verifying an electrical connection between a metallic housing part of a load element and a mass potential, whereby the load element is actuated by a control unit via at least one line bearing an operating d.c. voltage. In order to verify the connection, a diode is mounted between at least one of the lines and the metallic housing part in the inverse direction to the operating d.c. voltage and a verification current is generated by a measuring voltage which has an opposing polarity to the operating d.c. voltage and which passes through the diode and the connection to the mass potential that is to be verified. The method is also suitable for load elements comprising only one line and one connection to the mass which also bears the load current. In such a case, the diode is mounted parallel to the load element between the line and the housing part. A preferred embodiment is in the field of passenger protection devices in motor vehicles, in particular, for an ignition circuit which is coupled to the mass potential via the vehicle body.

Inventors:
MAYER WALTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/006209
Publication Date:
January 18, 2001
Filing Date:
July 04, 2000
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
MAYER WALTER (DE)
International Classes:
B60R21/01; G01R27/14; (IPC1-7): G01R27/20; B60R21/01; G01R31/00
Foreign References:
US5136275A1992-08-04
EP0590180A11994-04-06
DE4432301A11996-03-14
Attorney, Agent or Firm:
Kolb, Georg (DaimlerChrysler AG Postfach 35 35 Heilbronn, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. 1) Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Verbindung (5.0) eines metallischen Gehäuseteils (6) eines von einer Steuereinheit (2) über zumindest eine Leitung mit einer Betriebsgleichspannung (Uz) betriebenen Lastelements (1) mit einem Massepotential (1), insbesondere in Kraftfahrzeugen, a) indem zwischen zumindest eine der Leitungen (5.2,5.3) und dem metallischen Gehäuseteil (6) eine Diode (D) in Sperrrichtung zur Betriebsgleichspannung (Uz) geschaltet wird und b) an dieser Leitung (5.2,5.3) eine Messspannung (UM) mit zur Betriebsgleich spannung (Uz) entgegengesetzter Polarität gelegt und der aufgrund dieser Messspannung (UM) über die Diode (D) und die Verbindung (5.0) zum Massepotential fließende Prüfstrom (10) erfasst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, a) wobei das Lastelement (1) über nur genau eine Leitung mit der Betriebs gleichspannung (Uz) versorgt wird und der durch das Lastelement (1) fließende Strom über die zu prüfende Verbindung (5) auf das Massepotential (1) abgeleitet wird, indem b) die Diode (D) parallel zum Lastelement (1) in Sperrrichtung zur Betriebs gleichspannung (Uz) geschaltet wird und c) im Wechsel zur Betriebsgleichspannung eine entgegengesetzt gepolte Messspannung (UM1) zugeschaltet und ein aufgrund der Meßspannung (UM1) fließender Strom (i) erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, insbesondere zur Verwendung bei niederohmigen Lastelementen, indem a) neben der besagten, zur Betriebsgleichspannung (Uz) entgegengesetzt gepolten Messspannung (UM1) wiederum im Wechsel eine zweite, in Richtung der Betriebsgleichspannung (Uz) gepolte Messspannung (UM2) zugeschaltet wird, b) die aufgrund der Messspannungen fließenden Ströme (I) erfasst werden und daraus der elektrische Widerstand der Verbindung (5.0) zwischen metallischem Gehäusesteil (6) und dem Massepotential (1) unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstands des Lastelements (1) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, insbesondere zur Verwendung bei niederohmigen Lastelementen, indem a) neben der besagten, zur Betriebsgleichspannung (Uz) entgegengesetzt gepolten ersten Messspannung (UM1) im Wechsel wiederum eine in Richtung entgegen gesetzt der Betriebsgleichspannung (Uz) gepolte, jedoch unterhalb der Durch lassspannung der Diode (D) bemessene Messspannung zugeschaltet wird, b) die aufgrund der Messspannungen fließenden Ströme (I) erfasst werden und daraus der elektrische Widerstand der Verbindung (5.0) zwischen metallischem Gehäusesteil (6) und dem Massepotential (1) unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstands des Lastelements (1) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem anstelle der Meßspannung (en) (jeweils) ein in der Polarität entsprechender Meßstrom verwendet wird, der jeweilige Spannungsabfall erfaßt und daraus der ohmsche Widerstand der Verbindungen und des Lastelements ermittelt wird.
6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Überprüfung einer Verbindung eines metallischen Gehäuseteils einer Kraft fahrzeugzubehörkomponente mit einem Karosseriemassepotential von einer die Kraftfahrzeugzubehörkomponente über zumindest eine Leitung mit einer Gleichspannung betreibenden Steuereinheit aus.
7. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5 zur Überprüfung einer in einem Zündstromkreis einer Insassenschutzeinrichtung für Kraftfahrzeuge befindlichen elektrischen Verbindung (5) eines Zünders (1) über ein metallisches Gehäuseteils (6) auf das Karosseriemassepotential von einer den Zünder im Falle eines Unfalls mittels einer Zündgleichspannung (Uz) auslösenden Steuereinheit, wobei der oder die Messspannungen so bestimmt sind, dass eine Auslösung des Zünders (1) während des Prüfens ausgeschlossen ist.
Description:
Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Verbindung eines metallischen Gehäuseteils eines Lastelements mit einem Massepotential Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Verbindung eines metallischen Gehäuseteils eines Lastelements mit einem Massepotential. Das Last- element wird dabei von einer Steuereinheit über zumindest eine Leitung mit einer Betriebsgleichspannung betrieben.

Derartige elektrische Verbindungen treten bei allen geerdeten oder einem ent- sprechend auf Massepotential geschalteten metallischen Gehäusen bzw. Gehäuse- teilen auf. Diese Verbindungen dienen teilweise der Ableitung elektromagnetischer und elektrostatischer Störungen oder sind Teil des das Lastelement durchfließenden Laststromkreises, wie insbesondere im Kfz-Bereich üblich, bei der die Karosserie Massepotential trägt und für eine Großzahl von Lastelementen als Rückieitung fungiert.

Im Rahmen der permanenten oder zyklischen Betriebsbereitschaftsprüfung ist es daher von Interesse festzustellen, ob diese elektrische Verbindung noch funktions- tüchtig ist. Von besonderer Bedeutung ist diese Überprüfung, wenn das Lastelement nur in äußerst seltenen Ausnahmefällen aktiviert werden muss, wie dies beispiels- weise bei Zündern von Insassenschutzeinrichtung in Kraftfahrzeugen der Fall ist.

Der einsetzende Laststrom erfordert im Vergleich zu einem möglicherweise fließenden Ruhestrom ein ganz andere Stromleitfähigkeit der elektrischen Ver- bindung, so dass diese geprüft werden muss.

Aus der DE-OS 2222038 ist unter anderem ein Verfahren zum Überprüfen eines Zünders einer Insassenschutzeinrichtung zu entnehmen, bei dem der Zünder mittels einer Prüfstromquelle mit einem Prüfstrom beaufschlagt und der dabei entstehende Spannungsabfall mit einem Referenzwert verglichen wird. Dadurch wird letztlich der ohmsche Widerstand des Zünders erfaßt, wobei der Zünder üblicherweise sehr niederohmig ist und daher mit einem relativ kleinen und keinesfalls zur Auslösung

des Zünders führenden Prüfstrom ein signifikanter Spannungsabfall erreicht wird.

Insbesondere kann mit Sicherheit eine Unterbrechung des Zünders beziehungsweise der elektrischen Verbindung mit diesem erkannt werden.

Aus der DE 195 30 238 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zum Überprüfen einer Insassenschutzeinrichtung zu entnehmen, bei dem aufgrund von Ungenauigkeiten der Prüfstromquelle die Messung des Widerstands des Zünders zuvor mittels einer Messung eines Referenzwiderstandes kalibriert wird.

Bei einer Reihe von Insassenschutzeinrichtungen, insbesondere solchen, bei denen der Zünder mit einem ersten Anschluß mit einer Zündleitung, mit dem zweiten Anschluß jedoch permanent über ein metallisches Gehäusetei ! mit einem Masse- potential verbunden ist, erweist es sich der Widerstand der elektrischen Verbindung als nicht vernachlässigbar.

Außerdem werden zunehmend metallische Gehäuseteile der insassenschutzein- richtungen mit einer elektrischen Verbindung zu einem Massepotential eines Bord- netzes verbunden, um elektromagnetische und elektrostatische Einflüsse auf den Zünder zu vermeiden, die bisher wiederholt zu Fehlauslösungen führten. Diese Ver- bindung war bisher nur optisch und meist nur bei der Montage der lnsassenschutz- einrichtung ins Fahrzeug geprüft worden, konnte jedoch aufgrund von äußeren Einflüssen, insbesondere Korrosion und Erschütterungen verschlechtert oder gar zerstört werden.

Der DE 198 36 672 A1 ist darüber hinaus eine Schaltungsanordnung zum Über- prüfen einer über zwei Leitungen mit einer Auslöseeinheit als Steuereinheit ver- bundenen Zündpille einer Insassenschutzeinrichtung zu entnehmen, bei der mittels einer Parallelschaltung einer Diode zur Zündpille durch zwei entgegengesetzt gepolte Messspannungen bzw. Ströme der Einfluss des Leitungs-bzw. Anschluss- widerstands eliminiert und der tatsächlich auf die Zündpille entfallende Anteil des Widerstands erfasst werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren zur Prüfung einer elektrischen Verbindung eines metallischen Gehäuseteils eines Lastelements mit einem Massepotential vorzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Es wird zwischen zumindest eine der Leitungen und dem metallischen Gehäuseteil eine Diode in Sperrrichtung zur Betriebsgleichspannung geschaltet und mittels eine

Messspannung mit zur Betriebsgleichspannung entgegengesetzter Polarität an dieser Leitung ein über die Diode und die Verbindung zum Massepotential fließender Prüfstrom erzeugt.

Ein solches Verfahren läßt sich auch dann verwenden, wenn das Lastelement mit einem ersten Anschluß über genau eine Verbindungsleitung angeschlossen ist und mit einem zweiten Anschluß permanent über das metallische Gehäuseteil, zu einem Massepotential verbunden ist. Derartige Ein-Draht-Verbindungen von Lastelementen sind kostenmäßig sehr günstig. Jedoch erweist es sich als vorteilhaft, bei einer Funktionsprüfung den Widerstand dieser Verbindung, insbesondere der Masse- potentialverbindung zu berücksichtigen, wie bereits eingangs erläutert. Diese Verbindung ist zudem für den ESD-Schutz vorteilhaft und daher deren Prüfung auch dafür vorteilhaft.

Besonders bedeutsam wird diese Überprüfung bei entsprechend über eine Ein- Draht-Leitung betriebenen Insassenschutzeinrichtungen.

Selbstverständlich ist die Verwendung von Meßströmen entsprechender Polarität und die Erfassung der dabei auftretenden Spannungsabfall ebenfalls für die Bestimmung der jeweiligen ohmschen Widerstände, sofern über der Diode im Durchlassfall zumindest die Durchlassspannung erreicht wird, die selbstverständlich auch bei den Meßspannungen berücksichtigt wird.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren beschrieben werden. Kurze Beschreibung der Figuren : Figur 1 Schaltungsanordnung für ein Verfahren zur Überprüfung einer elektrischen Verbindung eines metallischen Gehäuseteils eines Lastelements, insbesondere einer Insassenschutzeinrichtung mit einem Massepotential Figur 2 Schaltungsanordnung für ein Lastelement mit nur einer Leitung und einer permanenten Masseverbindung über ein metallisches Gehäuseteil Die Figur 1 zeigt eine Schaitungsanordnung zur Überprüfung einer elektrischen Verbindung 5.0 eines metallischen Gehäuseteils 6 eines Lastelements 1, in diesem Beispiel einer Insassenschutzeinrichtung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Masse- potential 1., beispielsweise eines Kfz-Bordnetzes. Das Lastelement ist über zwei Leitungen 5.1,5.2 mit einer Steuereinheit 2, in diesem Beispiel einer Auslöseeinheit für Insassenschutzeinrichtungen, verbunden. Das Lastelement wird mittels einer Betriebsgleichspannung betrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird durch

Schließen beider Schaltmittel 3 und 4 in der Steuereinheit 2 durch den elektrischen Widerstand Ri des Zünders der Insassenschutzeinrichtung ein Zündstrom fließen und die Insassenschutzeinrichtung ausgelöst. Zwischen eine ausgewähite Leitung, in Figur 1 Leitung 5.2, und dem metallischen Gehäusetei ! 6 wird einzig eine Diode D gepolt in Sperrrichtung zur Betriebsgleichspannung, in diesem Anwendungsfall der Zündgleichspannung Uz geschaltet. Während Die Betriebs-bzw. hier genauer die Zündspannung Uz und Zündstrom über die Verbindungsleitungen 5.1 und 5.2 und damit nicht über die Diode D fließen, kann durch eine Meßspannung UM, welche die zur Betriebsgleichspannung Uz entgegengesetzte Polarität aufweist, ein Stromfluß 10 über die Verbindung 5.0, die Karosserie 8, das metallische Gehäusesteil 6 und die Diode D erzeugt werden, dessen Wert eine Aussage über das Vorhandensein und die Güte der Verbindung erlaubt. Der schaltungstechnische. Mehraufwand für die Durchführung des Verfahrens ist damit vernachlässigbar gering. Messspannungs- erzeugung und Strommessung sind oft bereits für andere Prüfzwecke vorhanden, beispielsweise zur Funktionsprüfung der Schaltmittel 3 und 4, und für diese Aufgabe oft anpassbar.

Die so von der Steuereinheit 2 aus testbare Masseverbindung ist für den Schutz gegen elektrostatische Aufladungen von besonderer Bedeutung, da ohne Masseverbindung am metallischen Gehäuseteil 6 oftmals durch Reibung oder ähnliches eine nicht vernachlässigbare elektrische Spannung aufgebaut wird, die sich unter Umständen sonst über den Zünder 1 entlädt und diesen dabei auslöst.

Auch geleitete Störimpulse durch Schaltvorgänge werden über diese nunmehr testbare Masseverbindung abgeleitet. Durch den Test kann der Fahrer rechtzeitig gewarnt und eine Reparatur angeregt werden. Eventuell sollte durch eine zusätzliche Sicherung ein Durchbruch von äußeren Störungen durch die Diode D in das Lastelement 1 verhindert werden.

Figur 2 zeigt nun noch die Verwendung des Verfahrens zur Funktionsprüfung der elektrischen Verbindung eines Lastelements 1, beispielsweise wieder eines Zünders einer Insassenschutzeinrichtung, mit nur einer separaten Leitung 5.3, dafür jedoch einer auch von der Betriebsgleichspannung Uz durchflossenen Masseverbindung 5.0 über ein metallisches Gehäuseteil 6 und die Karosserie 8.

Der hier als Lastelement vorgesehene Zünder 1 ist also mit einem ersten Anschluß 7.1 über genau eine Zündleitung 5.3 und wenigstens ein schaltbares Schaltmittel 3 mit der Zündgleichspannung Uz verbindbar. Mit einem zweiten Anschluß 7.2 ist er permanent an ein metallisches Gehäuseteil 6 der Insassenschutzeinrichtung

angeschlossen, welches eine Verbindung 5.0 über die Fahrzeugkarosserie 8 zu einem Massepotential 1 aufweist. Wieder wird eine Diode D in Sperrrichtung zur Betriebsgleichspannung Uz Zwischen die nunmehr einzige Leitung 5.3 und das metallische Gehäusetei ! 6 geschaltet, in diesem Fall also parallel zum Lastelement und damit in diesem Ausführungsbeispiel parallel zum Innenwiderstand RI des Zünders 1. Anstelle des Zünders 1 sind selbstverständlich beliebige andere Last- elemente mit einem Gleichspannungsbetrieb denkbar.

Wieder wird mittels einer entgegengesetzt zur Betriebsgleichspannung Uz gepolten Messspannung UM1 ein Strom 11 durch die Diode D erzeugt. Sofern der Innen- widerstand RI des Lastelements 1, hier des Zünders, hochohmig ist gegenüber dem Innenwiderstand der in Durchlassrichtung betriebenen Diode D, kann der auf das parallel geschaltete Lastelement entfallende Anteil des Stroms vernachlässigt werden und der Wert des Widerstands RO der zu prüfenden elektrischen Verbindung 5.0 als Maß von deren Funktionstüchtigkeit und Stromleitfähigkeit direkt abgeleitet werden.

So ist für besonders bevorzugte Ausführungsformen der Innenwiderstand Ri des Zünders 1 so hochohmig, daß ein Kurzschluß der Zündleitung 5.3 auf ein Bordnetz- spannungspotential, bspw. eine Batteriespannung von ca. 12 Volt, nicht zur Auslösung führen kann. RI kann dann für die Messung des vernachlässigt werden.

Ansonsten wird mittels einer zweiten Messspannung UM2, nun in Richtung der Betriebsgleichspannung Uz und damit in Sperrrichtung zur Diode D gepolt, ein zweiter Strom 12 nur über das Lastelement 1 und die Verbindung 5.0 zum Masse- potential erzeugt. Strom und Messspannung sind dabei für den Anwendungsfall der Insassenschutzeinrichtungen unterhalb des für die Auslösung erforderlichen Werts.

Aus den beiden ermittelten Messspannungen UM1, UM2 und Strömen 11,12 kann der Wert des Widerstands RO der zu prüfenden elektrischen Verbindung 5.0 nun unter Berücksichtigung des ohmschen Widerstands Ri des Lastelements 1 bestimmt werden.

Anstelle dessen kann auch eine wiederum in entgegengesetzt zur Betriebs- gleichspannung Uz gepolte, jedoch unterhalb der Durchlassspannung der Diode (D) bemessene Messspannung zur Eliminierung des parallelen Widerstands des Lastelements 1 genutzt werden.