JP2001525288A

JP2001525288A - 点火回路及び点火回路の作動方法

Info

Publication number: JP2001525288A
Application number: JP2000524158A
Authority: JP
Inventors: ヘルマンシュテファン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2001-12-11
Also published as: US6225707B1; KR20010032936A; EP1035992A1; DE59803785D1; DE19754654C2; EP1035992B1; KR100463139B1; DE19754654A1; WO1999029540A1

Abstract

(57)【要約】点火コンデンサ構造の大きさ、及び、点火時に利用されないエネルギを最小化するために、点火コンデンサ電圧Ｕ０は、２＊Ｒ＊Ｉに調整され、その際、Ｒは、点火剤（６）の内部抵抗であり、Ｉは、点火電流を示す。点火コンデンサ（３）の容量値Ｃ０は、Ｃ０＝Ｔ／Ｒに調整され、その際、Ｔは、点火電流通電期間を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、請求項１の上位概念に記載の点火回路の作動方法、即ち、点火回路
の作動方法であって、点火回路は、点火系、例えば、自動車の乗員安全保護装置
の少なくとも１つの点火剤の制御用に構成されていて、点火剤の点火のために必
要なエネルギ並びに少なくとも１つの点火コンデンサと点火剤との間の接続を制
御するスイッチを有しており、その際、点火剤は、所定の内部抵抗を有していて
、所定の最小電流値と少なくとも同じ大きさの電流で点火するために、少なくと
も所定の最小時間期間給電される必要がある点火回路の作動方法に関する。

【０００２】更に、本発明は、相応に構成された点火回路に関する。そのような点火回路は
、装填火薬を点火したい場合に、必要に応じて１つ又は複数の点火剤を点火する
のに使用される。そのような点火回路は、一般的に爆裂過程を開始するために使
用することができるが、本発明では、有利には、自動車の乗員安全保護装置内で
使用され、殊に、安全用拘束装置、例えば、シートベルトテンショナーシステム
又はエアバッグシステム用に使用される。

【０００３】米国特許第３９４９３５７号明細書からは、点火剤が２つのスイッチと直列接
続されている点火回路が公知であり、その際、この２つのスイッチが車両の衝突
の際に閉じられ、即ち、衝突センサとして使用される。点火回路は、所要の点火
エネルギを提供するバッテリによって給電される。

【０００４】点火回路に固有の点火コンデンサ装置を設けることも公知であり（ドイツ連邦
共和国特許公開第４４０９０１９号公報）、この点火コンデンサ装置は、通常の
自動車運転中、自動車バッテリによって給電される電圧又は電流発生器によって
所定のチャージ電圧に充電される。点火コンデンサ装置は、最も簡単な場合、電
圧又は電流発生器に並列接続された唯一の点火コンデンサから構成されているが
、２つ以上の並列又は直列接続された点火コンデンサを設けてもよい。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２４３５７号公報には、選択的に、エネル
ギ蓄積器から非制御で電流を受け取ること、又は、制御されて制限されて出力電
流駆動により制御されて電流を受け取るようにした、エアバッグ用の点火回路が
開示されている。

【０００６】車両衝突時に点火すべき点火剤は、製造業者によって所定の仕様で設けられて
おり、つまり、確実に点火するために最小所要電流値及び最小所要電流通電期間
が決められている。

【０００７】１つ又は複数の点火剤を点火する場合、１つ又は複数の点火コンデンサ内に当
然使い果たされない残留エネルギ量が残るが、この残留エネルギ量は利用できな
いので、それにより、１つ又は複数の点火コンデンサを非常に大きく構成、つま
り、１つ又は複数の点火コンデンサを相当な大きさのものにする必要があること
になってしまう。

【０００８】本発明の課題は、点火回路を小型に構成することができ、且つ、エネルギを効
率良く利用することができる点火回路の作動方法を提供することである。

【０００９】本発明によると、この課題は、請求の範囲１記載の方法、即ち、少なくとも１
つの点火コンデンサを、点火剤の内部抵抗と、点火の際に点火剤内に給電される
電流との積の２．０〜２．４倍に調整し、点火時の電流を、最小電流値の１．０
〜１．２倍に相応させ、少なくとも１つの点火コンデンサの容量値を、点火剤の
内部抵抗によって除算された最小時間期間の１．０〜１．２倍に相応させること
により解決される。

【００１０】更に、本発明によると、請求の範囲２記載の点火装置、即ち、少なくとも１つ
の点火剤と、少なくとも１つの点火コンデンサと、スイッチと、電流制限器とを
有しており、点火剤は、所定の内部抵抗を有していて、少なくとも所定の最小電
流値に等しい電流で点火するために、少なくとも所定の最小時間期間給電される
必要があり、点火コンデンサは、電圧又は電流源によって所定のチャージ電圧に
充電され、スイッチは、点火する必要がある場合に、少なくとも１つの点火コン
デンサを点火剤に接続するために用いられ、電流制限器は、点火剤に当該点火剤
の点火中に流れる電流を最小電流値の１．０〜１．２倍に制限し、その際、点火
コンデンサのチャージ電圧は、点火剤中を流れる制限された電流と、点火剤の内
部抵抗との積の２．０〜２．４倍に決められ、その際、少なくとも１つの点火コ
ンデンサの容量値は、内部抵抗によって除算された最小時間期間の１．０〜１．
２倍に決める点火回路が提供され、それによると、点火エネルギを効率良く利用
することができ、回路構成を小型にすることができる。

【００１１】本発明では、点火時に、１つの点火剤（又は、複数の点火剤）に流れた電流が
、点火剤に必要な最小電流か、又は、少し大きく選定された所定の電流に制限さ
れ、１つ又は複数の点火コンデンサのチャージ電圧が、決められた点火電流及び
点火剤の内部抵抗に依存して算出されて調整される。更に、１つ又は複数の点火
コンデンサの容量値は、１つ又は複数の点火剤の内部抵抗によって除算された、
１つ又は複数の点火剤に必要な最小電流通電期間に依存して所期のように算出さ
れ、相応して回路定数が決められる。

【００１２】このようなやり方によって、１つ又は複数の点火コンデンサに点火後利用され
ずに残存しているエネルギ、及び、点火剤スイッチ乃至電流制限器内で消費され
たエネルギは、最小値にされる。従って、方法及び点火回路は、１つ又は複数の
点火コンデンサ内に蓄電された点火エネルギが最適に点火過程用に利用され、そ
の結果、容量値、従って、１つ又は複数の点火コンデンサの大きさを最適に小さ
な値に調整することができるように構成されている。従って、エネルギ利用及び
チャージ電圧を最適にすると同時に、小さな点火コンデンサを利用することによ
り、点火回路を最小にすることができる。この際、チャージ電圧及び容量値は、
それぞれ所要最小値に調整することができる。しかし、確実性のために、チャー
ジ電圧及び／又は容量値を確実性限界値だけ、例えば、算出値の２０％、有利に
は、１０％上に選定するようにしてもよい。

【００１３】以下、本発明について図示の実施例を用いて説明する。

【００１４】図１は、本発明の点火回路の実施例を示す図、図２は、点火過程での電圧及び電流経過特性を示す図である。

【００１５】図１に示された点火回路は、制御装置１を有しており、この制御装置は、自動
車の乗員安全保護装置の構成部分を形成しており、自動車内に設けられた１つ又
は複数の、図示していない事故センサからの信号を受信する。制御装置１は、エ
ネルギ供給用の車両搭載電源と接続されており、図示していないマイクロプロセ
ッサが設けられており、このマイクロプロセッサは、事故センサの信号を評価し
、事故の検出時に、制御装置１と接続された、乗員安全保護装置の点火剤６、例
えば、エアバッグの点火剤を活性化する。この制御装置１には、２つ又は多数の
点火剤６を接続することができ、この点火剤は、走行状況に依存して制御装置１
によって制御される。

【００１６】制御装置１は、内部に電流発生器２を有しており、この電流発生器は、その入
力エネルギを自動車搭載電源から取り込み、この自動車搭載電源に並列接続され
た点火コンデンサ３を、所定チャージ電圧に充電する。電流発生器２の代わりに
、電圧発生器を設けてもよい。更に、点火コンデンサ３に対して付加的に、点火
コンデンサ３と並列及び／又は直列に接続された、１つ又は複数の別の点火コン
デンサを設けてもよい。点火コンデンサ３から点火剤６に接続された線路内には
、スイッチ（点火剤スイッチ）４が設けられており、このスイッチは、制御装置
１によって、点火剤６を点火する必要がある場合、略示されたパルス状の、トラ
ンジスタとして構成されたスイッチ４のベースに印加された制御信号５によって
スイッチオンされる。スイッチ１は、図示されていない電流制限器と接続されて
おり、この電流制限器は、スイッチ４とは別個に構成されており、又は、スイッ
チ４内に含まれるようにしてもよい。電流制限器は、通常のように装置構成して
もよく、点火剤６に流される電流を制限する。電流制限値は、有利なやり方で直
接、点火剤特有に製造業者によって設定された、高い信頼度で点火するのに必要
な最小電流値に調整されるが、確実性の理由から、最小所要電流値の１．０〜１
．２倍の範囲内、例えば、１．１倍に調整してもよい。

【００１７】一般的に、１つ又は複数の点火コンデンサ３内に蓄積されるエネルギは、点火
コンデンサ容量及び点火コンデンサが蓄電されるべき印加チャージ電圧に比例し
て増大する。従って、従来技術では、点火コンデンサは出来る限り最大の、回路
内の電圧に蓄電される。これとは異なり、本発明では、１つの点火コンデンサ（
又は、複数の点火コンデンサ）３の容量値を最適化して選定するための方法が提
供される。点火剤に依存する公知の点火剤抵抗Ｒ、点火剤電流の電流制限値（有
利には、最小所要電流）及び同様に点火剤に特有の所定の、確実に点火するのに
必要な最小電流通電期間に依存して、点火コンデンサ３の容量Ｃ₀及び点火コンデンサ３のチャージ電圧（初期電圧）Ｕ₀用の最適な値が求められる。

【００１８】図２には、上側半分に、一般的に点火過程での点火コンデンサ３の電圧の経過
特性が図示されており、その際、横座標に時間ｔが記載され、縦座標には、点火
コンデンサ３の電圧Ｕが記載されている。時間Ｔは、確実に点火するのに必要な
最小電流通電期間を示す。”Ｉ＊Ｒ”で、点火過程の終了後未だ残っている電圧
が示される。下側の特性曲線には、点火電流経過特性、従って、コンデンサ電流
が図示されている。図から分かるように、電流Ｉは、時点Ｏ（事故検出時点）で
スイッチオンされ、即座に一定の、有利には、最小所要電流値に制限され、それ
から、時点Ｔに至る迄一定の、即ち、最小所要時間の間電流が流れる。その後、
スイッチが開くことによって再度スイッチオフされる。点火コンデンサ３からの
一定電流消費により、上側の特性曲線に示されているように、点火期間中、コン
デンサ電圧が直線状に降下する。この際、下側の特性曲線に示されている電流の
時間経過特性は、スイッチ４に印加される制御信号５の電圧の時間経過特性に相
応する。

【００１９】最適値を見つけて調整することは、以下の式に基づいて行われる：Ｕ＝Ｒ＊Ｉ＋Ｉ＊Ｔ／Ｃ（１）Ｆ＝Ｃ＊Ｕ²／２−Ｒ＊Ｉ²＊Ｔ＝最小値（２）式（２）では、”Ｃ＊Ｕ²／２”で、点火コンデンサ３内に初めに（点火の前に）蓄積されたエネルギが示され、それに対して、”Ｒ＊Ｉ²＊Ｔ”で、点火剤６内に蓄積されているエネルギが示されている。差Ｆは、点火に利用されない、
スイッチ４で（及び／又は電流制限器で）消費されない、乃至、点火コンデンサ
３内に蓄積されて残っているエネルギである。Ｆの最小値を検出するために、こ
の式は、電圧Ｕで微分され（最小化され）、その結果、以下に示した式（１）及
び（２）に対して等価な式（３）が得られる：ｄＦ／ｄＵ＝（Ｉ＊Ｔ＊Ｕ）／（Ｕ−Ｒ＊Ｉ）²＊（Ｕ−２ＲＩ）＝０（３）式（３）及び（１）を用いて、チャージ電圧乃至初期電圧Ｕ₀の値及び点火コンデンサ３の容量値Ｃ₀が算出される：Ｕ₀＝２＊Ｒ＊Ｉ及びＣ₀＝Ｔ／Ｒ（４）従って、チャージ電圧Ｕ₀の最適値は、点火剤抵抗と（一定、電流制限された）点火電流Ｉとの積の２倍に相応する。点火コンデンサ３の、最適、即ち、最小
の小さな容量値Ｃ₀は、点火剤抵抗Ｒによって除算された最小電流通電期間Ｔに相応する。本発明の点火回路に使用されている実際の、チャージ電圧及び容量値
の各値は、有利には、指示された値に直接相応しているが、しかし、確実性の理
由から、少し高く選定してもよく、例えば、２０％以内、有利には、１０％以内
だけ高く選定するとよい。

【００２０】従って、容量及びチャージ電圧の最適な値を算定するための基準としては、点
火回路内で、点火過程の際に降下する、即ち、点火に利用されない最小エネルギ
が利用される。求められた、容量値Ｃ０の最小値により、同時に、極めて小さな
構成形式の点火コンデンサにすることもでき、その結果、点火回路は全体として
非常にコンパクトに構成することができる。更に、それと同時に、電流制限スイ
ッチ４の負荷出力を最小にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の点火回路の実施例を示す図。

【図２】点火過程での電圧及び電流経過特性を示す図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１１月２３日（１９９９．１１．２３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火回路の作動方法であって、前記点火回路は、点火系、例
えば、自動車の乗員安全保護装置の少なくとも１つの点火剤（６）の制御用に構
成されていて、前記点火剤（６）の点火のために必要なエネルギ並びに少なくと
も１つの点火コンデンサ（３）と前記点火剤（６）との間の接続を制御するスイ
ッチ（４）を有しており、その際、前記点火剤（６）は、所定の内部抵抗（Ｒ）
を有していて、所定の最小電流値と少なくとも同じ大きさの電流（Ｉ）で点火す
るために、少なくとも所定の最小時間期間（Ｔ）給電される必要がある点火回路
の作動方法において、少なくとも１つの点火コンデンサ（３）を、点火剤（６）の内部抵抗（Ｒ）と、
点火の際に前記点火剤（６）内に給電される電流（Ｉ）との積の２．０〜２．４
倍に調整し、前記点火時の前記電流（Ｉ）を、最小電流値の１．０〜１．２倍に
相応させ、少なくとも１つの前記点火コンデンサ（３）の容量値（Ｃ₀）を、前記点火剤（６）の内部抵抗（Ｒ）によって除算された最小時間期間（Ｔ）の１．
０〜１．２倍に相応させることを特徴とする点火回路の作動方法。
【請求項２】点火回路において、少なくとも１つの点火剤（６）と、少な
くとも１つの点火コンデンサ（３）と、スイッチ（４）と、電流制限器とを有し
ており、前記点火剤（６）は、所定の内部抵抗（Ｒ）を有していて、少なくとも
所定の最小電流値に等しい電流（Ｉ）で点火するために、少なくとも所定の最小
時間期間（Ｔ）給電される必要があり、前記点火コンデンサ（３）は、電圧又は
電流源（２）によって所定のチャージ電圧（Ｕ₀）に充電され、前記スイッチ（４）は、点火する必要がある場合に、少なくとも１つの前記点火コンデンサ（３
）を前記点火剤（６）に接続するために用いられ、前記電流制限器は、点火剤（
６）に当該点火剤の点火中に流れる電流（Ｉ）を最小電流値の１．０〜１．２倍
に制限し、その際、前記点火コンデンサ（３）のチャージ電圧（Ｕ₀）は、前記点火剤（６）中を流れる制限された前記電流（Ｉ）と、前記点火剤（６）の内部
抵抗（Ｒ）との積の２．０〜２．４倍に決められ、その際、少なくとも１つの点
火コンデンサ（３）の容量値（Ｃ₀）は、前記内部抵抗（Ｒ）によって除算された最小時間期間（Ｔ）の１．０〜１．２倍に決めることを特徴とする点火回路。
【請求項３】電流制限器は、スイッチ（４）に統合されている請求項２記
載の点火回路。
【請求項４】自動車の乗員安全保護装置、例えば、エアバッグシステムの
一構成部分を形成する請求項２又は３記載の点火回路。