专利名称：通用型汽车安全气囊电控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制汽车安全气囊工作的电控装置，尤指一种适用于不同车型的、可任意修改汽车匹配参数的通用型汽车安全气囊电控装置。
背景技术：
为了防止汽车高速行驶发生正面碰撞时，由于惯性，乘员与方向盘或仪表盘等车内装置发生碰撞(即二次碰撞)而造成伤害。目前，一些中、高档汽车在配有安全带的同时，还配置有汽车安全气囊系统。当汽车在高速行驶状态下发生正面碰撞时，该系统能够在乘员与方向盘或仪表盘等车内装置之间及时地打开一个或几个充气气袋，来缓冲二次碰撞，达到保护驾驶员和其他乘员生命安全的目的。
目前，常见的汽车安全气囊系统主要由气囊模块和控制气囊模块工作的电控装置(ECU)组成。气囊模块又是由气袋、电点火管和气体发生器构成，当高速行驶的汽车发生正面碰撞时，电控装置(ECU)检测到这一情况后，通过电点火管点燃气体发生器，使气体发生器发生爆炸产生大量气体，将气袋撑开。为了使汽车安全气囊系统中的气袋能够及时被打开，其核心部分是检测汽车在高速行驶状态下发生碰撞以及及时点燃气囊模块中气体发生器的电控装置(ECU)。
如图1所示，传统的汽车安全气囊系统中的电控装置(ECU)主要由加速度传感器1、A/D转换电路2、微处理器(MCU)3、点火控制电路4和自诊断电路5构成。当汽车高速行驶发生碰撞时，电控装置(ECU)中的加速度传感器1感知到汽车的速度变化，产生相应的模拟信号。该信号经A/D转换电路2转换为数字信号并传递给微处理器(MCU)3。为排除各种干扰并取出有效信号，微处理器(MCU)3先对该信号进行滤波、判别等前置处理，然后按一定的算法求出碰撞强度变量，再与预先设置在处理器(MCU)3ROM存储器中的碰撞强度阈值比较，识别出是轻微碰撞还是严重碰撞；若是严重碰撞，处理器(MCU)3则要在后置处理中求出最佳的点火时刻，并通过点火控制电路4向气囊模块发出点火信号。在此信号驱动下，电点火管起爆气囊模块中的气体发生器，使其产生大量气体，使气袋迅速膨胀，当气袋膨胀到最大后，在乘员与方向盘或仪表盘等车内装置之间形成一个缓冲气垫，使乘员的动能得到吸收，而达到保护乘员安全的目的。该气囊过早或过晚打开均会降低保护的效果。
由于各种汽车车型的结构、重量、尺寸以及电控装置(ECU)的安装位置不同，对同条件的汽车碰撞，其碰撞曲线会有很大的差异。这就要求电控装置(ECU)在上述工作过程中，要采取不同的相关参数来适应这些差异。如，在前置处理中采用不同的加速度阈值、滤波器阶数、截止频率等启动相关参数；在识别算法中采用不同的系数与碰撞强度阈值等相关参数；在后置处理中采用不同的最佳时刻相关参数等。也就是说，对于一种特定的车型，ECU的处理应有一套相关参数来适应，而对于另一种特定车型，ECU应象量体裁衣一样，有另一套相关参数。否则不能起到正确的保护作用，这就叫匹配。实际的匹配过程是，先确定某一种车型及ECU安装位置，再经过大量的台车、实车碰撞试验，获得该车型的上述相关参数；然后将上述参数与ECU的程序一并固化在ECU的程序存储器中；再经过验证后，固化有该车型相关参数的ECU则成为该车型的专用产品，可投入批量生产，成为该车型的专用配套产品。
由于ECU工作环境的需要及生产厂商保密的需要，ECU产品一般都要作塑胶封灌与绝缘漆防护处理，这样处理后的ECU中的元器件就无法更换与调整了。也就是说，ECU一旦完成匹配，成为了该车型的专用配套成品，就只能适应于某车型而无法更改了，通用性差。另外，由于ECU产品的通用性差，一旦该车型改变，库存的与之匹配使用的专用电控装置(ECU)也就只能报废处理。这对于ECU生产方制订生产计划或ECU采购方制订采购计划带来的问题是显而易见的。
发明内容
为了解决现有汽车安全气囊系统电控装置(ECU)通用性差、无法批量生产/采购的弊端，本实用新型的目的是提供一种可大批量生产、适用于不同车型的通用型汽车安全气囊电控装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种通用型汽车安全气囊电控装置，它由加速度传感器、A/D转换电路、微处理器(MCU)单元、点火控制电路、自诊断电路构成，其特征在于它还包括一可编程存储器和一串行接口电路；所述可编程存储器中存储有可实时更新、修改的与不同车型匹配的相关参数；可编程存储器的数据输入/输出线与微处理器的I/O口相连；所述微处理器的串行口通过串行接口电路与上位机相连，通过串行方式更新、修改存储在可编程存储器中的参数。
由于本实用新型采用以上技术方案，即将与某一车型匹配的相关参数存储在可擦写的可编程存储器中，而不是象传统的电控装置那样将与某一车型匹配的相关参数固化在微处理器的程序存储器中，所以，本实用新型可以随着不同车型的变化，通过与微处理器串口相连的上位机，实时更新、修改存储在可编程存储器中的与车型匹配的参数，使得本实用新型成为可以适用于不同车型的通用部件，通用性强。
在针对某特定车型进行参数匹配时，只需由上位微机或专用装置，通过通讯接口向微处理器ECU下传相关匹配参数即可，不必更换或调整电控装置(ECU)的任何元器件，甚至不用打开其外壳。用同样的方法，也可以很方便地将已经为某特定车型匹配好的ECU产品，修改为与另一种特定车型匹配的ECU产品。这样，生产方与采购方都可把ECU当通用部件来安排生产和采购计划，而不用担心车型改变造成的报废了。
图1为传统汽车安全气囊电控装置原理框图图2为本实用新型汽车安全气囊电控装置原理框图图3、图4为本实用新型的具体电路图图5为本实用新型与上位机进行数据交换与处理的程序框图具体实施方式
如图2所示，本实用新型公开的一种通用型汽车安全气囊电控装置，它包括加速度传感器1、A/D转换电路2、微处理器(MCU)单元3、点火控制电路4、自诊断电路5；其中，加速度传感器1主要是将汽车发生碰撞时车身的负加速度转换为相应的电模拟信号；A/D转换电路2主要是将加速度传感器1检测到的负加速度模拟信号转换为数字信号，传递给微处理器单元3处理；微处理器单元3含有中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM，它是电控装置(ECU)的核心部件，它主要完成各种计算、判断、输入输出各种控制、通讯等；点火控制电路4接受微处理器单元3输出的点火控制信号，控制气囊模块的电点火管，引爆气囊模块；自诊断电路5是电控装置(ECU)对其一些关键部件进行自我诊断的电路，以保证其自身的高可靠性。以上各组成部分为现有技术，目前各种汽车安全气囊电控装置都具有。
本实用新型与现有技术的区别在于本实用新型还包括一可擦写的可编程存储器6和一串行接口电路7。可编程存储器6中存储有可实时更新、修改的与不同车型匹配的相关参数，它的数据输入/输出线与微处理器单元3中的微处理器的I/O口相连，进行数据传输。微处理器的串行口通过串行接口电路7与上位机相连，通过串行方式更新、修改存储在可编程存储器6中的参数。
可编程存储器6用于存储与不同车型匹配的参数、密码、身份码等相关参数。由于这些数据必须可靠保存，即使在电控装置(ECU)停电时也不能丢失，所以本实用新型选用不挥发的存储器，如FLASH、EEPROM、NVM中的任意一种。关于其容量需求，应按如下考虑。匹配参数大致可分为三类1.前置处理相关参数，也叫启动相关参数。主要包括加速度阈值、采样周期、滤波阶数、截止频率。2.碰撞识别算法相关参数。这些参数包括了算法模式及各种模式对应的参数。目前国际上通行的碰撞识别算法不到二十种，如加速度法、速度变量法、加速度坡度法、功率比值法、移动窗式积分法、模型预报法以及一些变形或组合的算法等等。每种算法为一个模式编码。每种ECU产品，不必包括全部识别算法，只需选用一、二种即可。每种算法对应的参数种类与数量也不相同，最多的参数也在10个以内。3.后置处理相关参数。后置处理主要是求取最佳点火时刻并发出点火信号。综合上面列举的参数种类与数量，再考虑其精度要求，内部可编程存储器6的容量需求应该在100个8位字节以内。若再考虑加入密码与产品身份码等信息，该存储器的容量需求也不会超过256字节。如果ECU的黑匣子有富裕的空间，该存储器也可以占用黑匣子的剩余空间。考虑到修改ECU这些匹配参数的次数不会太多，该存储器选用编程寿命不低于100次的品种已完全能满足要求。
串行接口电路7直接与微处理器3相连。由于数据交换量不大，交换数据的实时性要求不高，该接口电路7采用串行接口而不必采用并行接口。由于不是远程通讯，考虑到成本原因，该接口直接采用TTL电平，而不必转换为RS232电平。
图3、图4为本实用新型的具体电路图。如图所示，它包括加速度传感器1、A/D转换电路2、微处理器(MCU)3、点火控制电路4-1、4-2、自诊断电路5-1、5-2，由于这些电路均为现有典型电路，故，在此不再详述。本实用新型与现有电控装置(ECU)的区别在于如图所示，本实用新型还包括一个用于存储与不同车型匹配的相关参数的可编程程序存储器6和一个串行接口电路7。
可编程程序存储器6即芯片U4(型号X5045)的数据输入管脚SI和数据输出管脚SO分别与微处理器芯片U1的P1.1和P1.2管脚相连，进行数据输入/输出。U4的CS、SCK、RES控制管脚分别与微处理器芯片U1的T1、RD、RST管脚相连。
串行接口电路7包括滤波电容C10、C11和限流电阻R46、R47；微处理器芯片U1的串行口RXD、TXD通过串行接口电路7、ECU对外连接插座CZ1与上位机或专用装置8(如图2所示)相连，将某一车型的相关参数以串行传输方式，通过微处理器存储到可编程存储器6中，或更新存储在可编程存储器6中的参数。
本实用新型所指的上位微机即是普通的PC机。由于PC机具有很直观的界面，操作人员可通过鼠标与键盘，在PC机的显示器上如填表似地填入电控装置(ECU)需要的各种匹配参数、密码、产品身份码等信息(这些参数也可以存为文档供下次调用)，并运行相关程序进行与ECU的数据交换。在批量生产中，在专用装置或PC机输出端还可以增设一个数字多路开关，来实现同时向多台ECU下传匹配参数的目的，这可大大提高生产效率。
由于传统的汽车安全气囊电控装置(ECU)存储的汽车匹配参数是与程序一起，用掩膜、OTP编程或其他办法，固化在微处理器的程序存储器中，是不可修改的；而，本实用新型电控装置(ECU)存储的汽车匹配参数是存储在内部可编程存储器中的，是可以实时更新、修改的，因此，本实用新型的ECU应有一套相应的与上位微机(简称上位机)或专用装置进行匹配参数数据交换与处理的程序。如图5所示，当ECU进入数据交换状态模块后，首先向上位机发出发送数据的请求，以通知上位机，ECU已准备好，请求下传匹配参数、密码、身份码等数据，并进入等待状态，当接收到前几个字节后，对其进行判定，判断是否为约定的头部标志。若否，程序则返回，重新发送请求发送数据的请求，重新进行上述过程。若是，程序往下执行，ECU接收数据块总长度为M的数据，并将接收的M个字节的数据存入MCU的暂存区RAM中。ECU接收到的最后几个字节为数据块尾部标志，判定数据块尾部标志是否与约定相符。若不相符，表示前面接收到的数据不正确，应按无效处理，输出控制信号使ECU的指示电路工作报警闪烁，以告知操作人员数据传送不成功，并返回程序开始部分，重头开始。若接收到的尾部标志与约定相符，MCU将前面放在暂存器中的新数据与ECU内部可编程存储器中的旧数据进行逐一比较。对相同者则跳过，不做处理，对不同者则用新数据代替旧数据，存入可编程存储器中。这样做的目的，可以大大延长可编程存储器的寿命。完成此项处理后，输出控制信号，使ECU的指示灯进行正常闪烁以告知操作者数据下载成功，然后程序结束。该程序中在数据块前后设置了头部标志与尾部标志，其目的是保证数据传送的可靠性。这些标志的约定代码与数据的结构以及其它通讯协议，可在系统设计中自行确定，除非将来有了标准协议。
综上所述，本实用新型的优点是显然的，它通过汽车安全气囊电控装置(ECU)内部的微处理器通讯接口(异步串行接口)、内部可编程存储器(FLASH、NVM或EEPROM)，采用由上位微机或专用装置下传数据的方法，实现对电控装置(ECU)匹配参数(前置处理相关参数、碰撞识别算法相关参数、后置处理相关参数)及其它数据的任意修改，从而实现电控装置与特定汽车车型的最佳匹配；而无须更换或调整电控装置的元器件，甚至不用打开其外壳，就可以使本实用新型适用于任何汽车的安全气囊系统，通用型强。
本实用新型适用于科研单位对安全气囊系统与汽车特定车型进行参数匹配的研究，更适用于生产厂商对汽车安全气囊电控装置的批量生产。使安全气囊电控装置成为一种可同时适用于多种汽车车型的通用部件。只须按某特定车型的要求，对电控装置成品(即使是作过塑胶封灌与绝缘漆防护处理的成品)进行匹配参数修改，即可使该电控装置很方便地成为仅适应该车型的专用部件。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此。任何基于本实用新型技术方案上的等效变换均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种通用型汽车安全气囊电控装置，它由加速度传感器、A/D转换电路、微处理器单元、点火控制电路、自诊断电路构成，其特征在于它还包括一可编程存储器和一串行接口电路；所述可编程存储器中存储有可实时更新、修改的与不同车型匹配的相关参数；可编程存储器的数据输入/输出线与微处理器的I/O口相连；所述微处理器的串行口通过串行接口电路与上位机相连，通过串行方式更新、修改存储在可编程存储器中的参数。
2.根据权利要求1所述一种通用型汽车安全气囊电控装置，其特征在于所述串行接口电路由滤波电容和降压/限流电阻构成；微处理器的串口RXD、TXD通过串行接口电路与上位机的串口相连。
3.根据权利要求2所述一种通用型汽车安全气囊电控装置，其特征在于所述可编程存储器为FLASH芯片。
4.根据权利要求2所述一种通用型汽车安全气囊电控装置，其特征在于所述可编程存储器为EEPROM芯片。
5.根据权利要求2所述一种通用型汽车安全气囊电控装置，其特征在于所述可编程存储器为NVM芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种通用型汽车安全气囊电控装置。它与现有汽车安全气囊电控装置的区别在于它还包括一可编程存储器和一串行接口电路。所述可编程存储器中存储有可实时更新、修改的与不同车型匹配的相关参数；可编程存储器的数据输入/输出线与微处理器的I/O口相连。所述微处理器的串行口通过串行接口电路与上位机相连，通过串行方式更新、修改存储在可编程存储器中的参数。由于本实用新型可通过其内部的微处理器串行接口，由上位微机下传数据，实时更新、修改存储在可编程存储器中的各种匹配参数，而无须更换或调整电控装置的元器件，从而使本实用新型与特定汽车车型实现最佳匹配，适用于任何汽车的安全气囊系统，通用型强。
文档编号G05B19/05GK2710978SQ20042007305
公开日2005年7月20日 申请日期2004年7月5日 优先权日2004年7月5日
发明者谢泰第 申请人:谢泰第