JP2000509156A - 回転トランスに接続される負荷の抵抗値を測定するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転トランス（ＵＴ）の２次側に接続される負荷、有利にはエアバックの点火ピルの抵抗値を測定するための方法であって、この抵抗値測定はこのトランス（ＵＴ）の巻線（ＰＷ、ＳＷ）の間の磁気的結合には影響をうけないものであり、この抵抗値測定の方法はコンデンサ（Ｃｋ）が次々に２回部分放電されることから構成される。第１の部分放電においてこのコンデンサ（Ｃｋ）は連続的に部分放電され、第２の部分放電においてこのコンデンサ（Ｃｋ）は段階的に部分放電される。これら両方の部分放電の後ではその都度このコンデンサ（Ｃｋ）の残留充電電圧が測定され、これら２つの残留充電電圧の差が形成され、この差が２次側に接続される負荷（ＺＰ）の抵抗値の尺度である。

Description

【発明の詳細な説明】 回転トランスに接続される負荷の 抵抗値を測定するための方法 本発明は、回転トランスの１次側で検出可能な電気量を評価することによって この回転トランスの２次側に接続される負荷、有利にはエアバックの点火ピルの 抵抗値を測定するための方法に関する。 このような装置はドイツ特許第３８１２６３３Ａ１号公報から公知である。こ の従来技術によると、例えば制御機器と車両のステアリングホイールに組み込ま れたエアバックとの間の信号伝達のために回転トランスが使用される。エアバッ クがどんな緊急事態においても即座に使用できるように、エアバックの機能性を 絶えず検査するために、点火ピルの抵抗値が絶えず繰り返し測定される。この点 火ピルの抵抗値は、例えば１．８Ω〜２．５Ωまでの範囲にあるはずである。回 転トランスの誘導性結合された巻線によって信号を伝達することは、両方の巻線 の間隔に、つまりこれら巻線のポットコア（pot core）の間の空隙の大きさに依 存する。回転トランスの２次側のポットコアが取り付けられているステアリング ホイールの組み込みトレランス及び製造トレランスは、点火ピルの測定される抵 抗値のクオリティを悪化させる原因となりうる。このよ うな測定信号のクオリティ悪化を回避するために、上記の従来技術は回転トラン スの２次側に振動回路を設けている。この振動回路は１次側から制御信号によっ て励振される。制御信号の遮断の後でこの振動回路の減衰する応答信号が１次側 に逆伝達され、この減衰する応答信号の時定数から２次側の抵抗値が求められる 。この２次側の測定抵抗値はこの測定法では非常に強く回転トランスの１次側巻 線と２次側巻線との間の半径方向及び軸線方向の遊びに依存する。従って、点火 ピル抵抗値の測定精度はたいして高くない。 よって、本発明の課題は、回転トランスの２次側に接続される負荷をできるだ け高精度で測定することができる、冒頭に述べたような方法を提供することであ る。 本発明の利点 上記課題は請求項１の特徴部分記載の構成によって解決される。すなわち、ま ず最初にトランスの１次側回路に挿入されたコンデンサが充電され、第１の放電 過程においてこのコンデンサが所定の期間の間にこのトランスを介して部分放電 され、その後でコンデンサの残留充電電圧が検出される。そしてこのコンデンサ は再び充電され、次いで第２の放電過程においてコンデンサはパルスシーケンス によって段階的にトランスを介して部分放電される。その後でコンデンサの残留 充電電圧が再び検出される。最後に２つの残留充電電 圧の差が第１及び第２の放電過程の後で形成され、この差が点火ピルの抵抗値の 尺度を表す。２つの残留充電電圧の差を形成することによって、温度影響及びこ の回転トランスの両方の巻線の間の半径方向及び軸線方向の遊びの影響が相互に 補償され、この結果この差電圧は最大限に点火ピルの実際の抵抗値だけに依存す る。 従属請求項によれば、コンデンサが放電される際のパルスシーケンス周波数は ほぼ共振回路の共振周波数に相応する。この共振回路は実質的に回転トランスの インダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスから形成される。 コンデンサの完全な充電の後でこのコンデンサにおいて降下する電圧が目標値 と比較され、この測定された電圧の目標値からの偏差はトランスの１次側接続端 子における短絡又はコンデンサの絶縁エラーを示す。 コンデンサの所定の充電時間後に達した充電電圧からコンデンサのキャパシタ ンスの測定値が導出される。 本発明の方法を実施するための装置は次のように構成される。すなわち、コン デンサに接続されるトランスの１次巻線の接続端子は電子的スイッチを介して充 電回路又は放電回路に切換可能であり、この充電回路においてもこの放電回路に おいても分圧器を介してコンデンサに印加される電圧に比例した電圧を取り出す ことができ、さらに回路ユニットが存在し、この回路ユニットは２つの放電過程 の後で取り出される残留充電電圧の間の差を求める。 実施例の記述 図面に図示された実施例に基づいて次に本発明を詳しく説明する。 図１は回転トランスの２次側に接続された負荷の抵抗値を測定するための回路 図である。 図２は図１の回路に現れる幾つかの信号の時間経過を表す線図である。 図３は抵抗値測定方法のフローチャートである。 図１にはトランスＵＴが図示されている。このトランスＵＴの１次巻線ＰＷ及 び２次巻線ＳＷは共通の軸線を中心にして互いに向かい合って回転可能である。 この２次巻線ＳＷには負荷、例えばエアバック又は安全ベルトのための点火ピル が接続されている。１次巻線ＰＷに直列にコンデンサＣｋが接続されている。こ の回転トランスＵＴの１次巻線ＰＷの端子Ａ及びＢには回路が接続されており、 この回路によって点火ピルＺＰの抵抗値が測定される。コンデンサＣ１及びＣ３ は高周波妨害を減衰させるために使用される。端子Ａ及びＢに対して並列に接続 された抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ２は減衰素子を形成し、この結果点火ピルＺＰ の診断中の減衰過程が抑圧され、これにより高周波放射が最小化される。分圧器 Ｒ１、Ｒ４及びＲ６を介し てコンデンサＣｋは電圧Ｖにより充電される。さらに、２つの電子的スイッチＴ １及びＴ２、有利にはトランジスタが設けられている。この電子的スイッチＴ２ を介して制御信号Ｓ２によって端子Ｂはアースされる。電子的スイッチＴ１が制 御信号Ｓ１によって抵抗Ｒ３を介して制御される時、端子Ｂがアースされている 間に、回転トランスＵＴ及び抵抗Ｒ２を介してコンデンサＣｋの放電が行われる 。充電過程の間にコンデンサＣｋの充電電圧に比例する電圧Ｕが分圧器Ｒ７、Ｒ １、Ｒ４、Ｒ６で取り出される。放電過程の後でコンデンサＣｋの残留充電電圧 に比例する電圧Ｕが分圧器Ｒ７を介して取り出される。回路ユニットＳＴでは電 圧Ｕから点火ピルＺＰの抵抗値及び他の診断値が端子Ａ及びＢに接続された点火 回路を介して導出される。 図３に図示されたフローチャート及び図２に図示された制御信号Ｓ１、Ｓ２及 び電圧Ｕの時間経過を示す線図に基づいて、図１に示された診断回路の動作を記 述する。回路ユニットＳＴに制御されて、第１の方法ステップ１では電圧Ｖが分 圧器Ｒ１、Ｒ４、Ｒ６ならびにトランスＵＴを介してコンデンサＣｋに印加され 、この結果これを完全に充電する。図２から見て取れるように、この充電過程の 終了時に電圧Ｕは値Ｕ１に達する。方法ステップ２ではこの充電電圧Ｕ１が測定 され、回路ユニットＳＴに供給される。端子Ａ又はＢがバッテリ電圧又はアース に対して短絡を有するかど うか、もしくは端子Ａ及びＢの間の分路が存在するかどうか、もしくはコンデン サＣｋの絶縁エラーがあるかどうかがこの測定された充電電圧Ｕ１に基づいて回 路ユニットＳＴで検出される。このために方法ステップ３では充電電圧Ｕ１が目 標値と比較される。測定された電圧Ｕ１が特定の大きさだけ目標値から偏差して いる場合、上記のエラーのうちの１つが発生していると見なすことができる。 方法ステップ４ではコンデンサＣｋの第１の部分放電が行われる。このために 電子的スイッチＴ２が制御信号Ｓ２の印加によりオフされ、これにより端子Ｂが アースされる。この数マイクロ秒後に制御信号Ｓ１が時間ｔ１（ほぼ２５マイク ロ秒）の間電子的スイッチＴ１に印加され、このスイッチをオフする。これによ ってコンデンサＣｋは抵抗Ｒ２及びトランスＵＴを介して部分的に放電される。 時間ｔ１の後でスイッチＴ１が再びオンされると、方法ステップ５でこの時まだ コンデンサＣｋに存在している残留充電電圧Ｕ＝Ｕ２が測定され、回路ユニット ＳＴに記録される。スイッチＴ１のオンの後で、この残留充電電圧Ｕ２を測定す る前に、短い過渡時間が終了するまで待たなければならない。どれだけコンデン サＣｋが放電されたのか、つまり測定された残留充電電圧Ｕ２の大きさはどのく らいかということは、放電時間ｔ１、抵抗Ｒ２、トランスＵＴの２次巻線ＳＷの 側のオーム抵抗負荷ＺＰ及 び１次巻線ＰＷと２次巻線ＳＷとの間の磁気的結合に依存する。コンデンサＣｋ の放電ができるだけ大きく点火ピルＺＰの抵抗値の変化の影響を受けるように、 スイッチＴ１の制御時間ｔ１は選択される。点火ピルＺＰの抵抗値が大きければ 大きいほど、そして１次巻線ＰＷと２次巻線ＳＷとの間の間隔が大きければ大き いほど、測定される電圧Ｕ２は大きい。点火ピルＺＰの抵抗値の影響と、巻線Ｐ ＷとＳＷとの間隔の影響とを明確に分離することは、この測定によってはまだ不 可能である。 方法ステップ６では、制御信号Ｓ１が時間ｔ２（ほぼ５０マイクロ秒）の間ス イッチＴ１をオフすることによって、コンデンサＣｋが完全に放電される。スイ ッチＴ１が再びオンされた後で、制御信号Ｓ２の印加も終了され、このためスイ ッチＴ２もオンされる。この結果、コンデンサＣｋの新たな充電過程が開始する （方法ステップ７）。方法ステップ８では、所定の充電時間τの後で充電電圧Ｕ ＝Ｕ３が測定される。この充電電圧Ｕ３はコンデンサＣｋのキャパシタンスの尺 度である。これによって回転トランスＵＴの１次側回路のコンデンサＣｋがエラ ーを有しているかどうかが診断される。 方法ステップ７でのコンデンサＣｋの充電が数ミリ秒の範囲で行われるように 、分圧器Ｒ１、Ｒ４、Ｒ６は選択される。これは方法ステップ９でコンデンサＣ ｋの第２の部分放電が第１の部分放電の後できるだけ短い時間間隔で実施できる ことを目的としている。 第１の部分放電の際と同様に第２の部分放電の際にも制御信号Ｓ２が電子的ス イッチＴ２に印加され、これをオフし、このためトランスＵＴの接続端子Ｂはア ースされる。この数マイクロ秒後に制御信号Ｓ１が電子的スイッチＴ１に印加さ れる。この制御信号Ｓ１はこの場合パルスシーケンス（例えば６個のパルス）で あり、このパルス持続時間は例えば６マイクロ秒でありパルス休止時間もまた６ マイクロ秒である。パルスシーケンス周波数はほぼ共振回路の共振周波数に相応 しており、この共振回路は主にトランスＵＴのインダクタンス及びコンデンサＣ ｋのキャパシタンスから成る。スイッチＴ１をパルス状に制御することによって 、コンデンサＣｋの段階的放電が行われる。制御電圧Ｓ１の最後のパルスの後で 方法ステップ１０においてコンデンサＣｋに残っている第２の残留充電電圧Ｕ＝ Ｕ４が測定され、回路ユニットＳＴに記録される。コンデンサＣｋの放電量、つ まり測定される電圧Ｕ４は、抵抗Ｒ２、放電パルスの数、この放電パルスのパル ス持続時間ｔ３及びパルス休止時間ｔ４ならびにトランスＵＴの２次巻線ＳＷの 側のオーム抵抗負荷ＺＰ及び１次巻線ＰＷと２次巻線ＳＷとの間の磁気的結合に 依存する。コンデンサＣｋの放電ができるだけ大きく点火ピル抵抗値ＺＰの変化 の影響を受けるように、放 電パルスレートは選択される。点火ピルＺＰの抵抗値が大きければ大きいほど、 コンデンサＣｋの残留充電電圧Ｕ４は小さい。そしてトランスＵＴの１次巻線Ｐ Ｗと２次巻線ＳＷとの間の間隔が大きければ大きいほど、すなわち結合が小さけ れば小さいほど、電圧Ｕ４は大きい。 方法ステップ１１では最後にコンデンサＣｋの第１及び第２の部分放電の後で ２つの残留充電電圧Ｕ２とＵ４との間の差電圧ＵＤが計算される。両方の残留充 電電圧Ｕ２及びＵ４の式（１）及び（２）が示しているように、点火ピルＺＰの 抵抗値は両方の残留充電電圧において異なる極性符号を有する。従って、両方の 残留充電電圧Ｕ２とＵ４との減算の場合には点火ピル抵抗値ＺＰの影響が加算さ れる。しかし、残留充電電圧Ｕ２及びＵ４は、同じようにトランスの１次巻線と ２次巻線との間の間隔すなわち結合及び温度影響に依存しているので、これらの 妨害影響は２つの残留充電電圧Ｕ２及びＵ４の減算の場合には相殺される。よっ て、差電圧ＵＤ＝Ｕ２−Ｕ４が得られる。この差電圧は点火ピル抵抗値ＺＰの尺 度を表す。この尺度はトランスＵＴの磁気的結合の変動及び温度影響によっては 影響されない。 なお、明細書本文中では、図面で使用されているトランスの参照符号とは少し 異なる参照符号ＵＴを使用していることをことわっておく。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ヘンネ ドイツ連邦共和国 Ｄ―74321 ビーティ ヒハイム―ビッシンゲン ヒラーシュトラ ーセ 15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転トランスの１次側で検出可能な電気量を評価することによって前記回転 トランスの２次側に接続される負荷、有利にはエアバックの点火ピルの抵抗値を 測定するための方法において、 前記回転トランス（ＵＴ）の１次側回路に挿入されたコンデンサ（Ｃｋ）が 充電され、 第１の放電過程において前記コンデンサ（Ｃｋ）は所定の期間の間に前記ト ランス（ＵＴ）を介して部分放電され、その後で前記コンデンサ（Ｃｋ）の残留 充電電圧（Ｕ２）が検出され、 前記コンデンサ（Ｃｋ）は再び充電され、 次いで第２の放電過程において前記コンデンサ（Ｃｋ）はパルスシーケンス によって段階的に前記トランス（ＵＴ）を介して部分放電され、その後で前記コ ンデンサ（Ｃｋ）の残留充電電圧（Ｕ４）が検出され、 残留充電電圧（Ｕ２、Ｕ４）の差が前記第１及び第２の放電過程の後で形成 され、前記残留充電電圧（Ｕ２、Ｕ４）の差は２次側に接続される前記負荷（Ｚ Ｐ）の抵抗値の尺度を表すことを特徴とする、回転トランスの１次側で検出可能 な電気量を評価することによって前記回転トランスの２次側に接続される負荷、 有利にはエアバックの点火ピルの抵抗値 を測定するための方法。 ２．コンデンサ（Ｃｋ）の完全な充電の後で該コンデンサ（Ｃｋ）において降下 する電圧（Ｕ１）が目標値と比較され、測定された前記電圧（Ｕ１）の前記目標 値からの偏差はトランス（ＵＴ）の１次側接続端子（Ａ、Ｂ）における短絡又は 前記コンデンサ（Ｃｋ）の絶縁エラーを示すことを特徴とする請求項１記載の方 法。 ３．コンデンサ（Ｃｋ）の所定の充電時間後に達した充電電圧（Ｕ３）が検出さ れ、該充電電圧（Ｕ３）は前記コンデンサ（Ｃｋ）のキャパシタンスの尺度であ ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４．パルスシーケンス周波数は共振回路の共振周波数にほぼ相応し、前記共振回 路は主にトランス（ＵＴ）のインダクタンス及びコンデンサ（Ｃｋ）のキャパシ タンスから形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ５．コンデンサ（Ｃｋ）に接続されるトランス（ＵＴ）の１次巻線（ＰＷ）の接 続端子（Ａ、Ｂ）は、電子的スイッチ（Ｔ１、Ｔ２）を介して充電回路（Ｒ１、 Ｒ４、Ｒ６）又は放電回路（Ｒ２、ＵＴ、ＺＰ）に切換可能であり、 前記充電回路（Ｒ１、Ｒ４、Ｒ６）においても前記放電回路（Ｒ２、ＵＴ、 ＺＰ）においても分圧器（Ｒ２、Ｒ４）を介して前記コンデンサ（Ｃｋ）に 印加される電圧に比例した電圧（Ｕ）を取り出すことができ、 さらに回路ユニット（ＳＴ）が存在し、該回路ユニット（ＳＴ）は２つの放電 過程の後で取り出される残留充電電圧（Ｕ２、Ｕ４）の間の差を求めることを特 徴とする、請求項１〜４までのうちの１項記載の方法を実施するための装置。