JP2005255032A

JP2005255032A - 車両用乗員保護装置

Info

Publication number: JP2005255032A
Application number: JP2004070888A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uono; 豊宇尾野; Makoto Aso; 真麻生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22
Also published as: US7268445B2; US20050200203A1

Abstract

【課題】ノイズ保護性能を確保しつつノイズ保護回路の部品点数を削減することで、小型で低コストの車両用乗員保護装置を構成することを目的とする。
【解決手段】本発明のエアバッグ装置は、スクイブと、点火回路と、ノイズ保護回路とを備えている。そして、ノイズ保護回路はカソードが対向接続された２つのツェナーダイオードからなり、スクイブに並列接続されている。これにより、ノイズから点火回路を保護するとともに、ノイズ保護回路の部品点数を削減することでエアバッグ装置を小型かつ低コスト化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用乗員保護装置に関する。

従来、車両用乗員保護装置として、例えば、特開２００１−２３９９１６号公報に開示されている車両乗員保護システムのための起動装置がある。この起動装置は、加速度センサと、マイクロコンピュータと、スキブ（点火素子）と、２つの電子式スイッチング素子と、それらをそれぞれ駆動する駆動回路とから構成されている。そして、車両衝突時の衝撃を加速度センサが検出し、その検出結果に基づいてマイクロコンピュータが駆動回路を介して２つの電子式スイッチング素子をオンする。これにより、直流電源からスキブに点火電流が流れてエアバッグ装置が展開し、衝突による衝撃から乗員を確実に保護する。

ところで、スキブと電子式スイッチング素子は、それぞれ別々に配設され、ワイヤーハーネスを介して接続されている。そのため、車両に搭載されている様々な電子装置から発生する誘導ノイズの影響を受けやすく、この誘導ノイズによって電子式スイッチング素子が破損することがある。そこで、スキブやワイヤーハーネスを介して伝達される誘導ノイズから電子式スイッチング素子を保護するため、図４に示すようなノイズ保護回路７０が接続されている。このノイズ保護回路７０は、スキブ６０と並列接続される第１のツェナーダイオード７０ａと、スキブの両端と車体との間にそれぞれ接続される第２及び第３のツェナーダイオード７０ｂ、７０ｃとで構成されている。そして、誘導ノイズによって発生するスキブ７０の端子間及び端子と車体間の電圧変動を抑え電子式スイッチング素子５０ａ、５０ｂの破損を防止する。
特開２００１−２３９９１６号公報

しかし、前述したノイズ保護回路は部品サイズが大きくしかも比較的コストの高いツェナーダイオードを３つ用いて構成されているため回路を小型かつ安価に構成することが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ノイズ保護性能を確保しつつノイズ保護回路の部品点数を削減することで、小型で低コストの車両用乗員保護装置を構成することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、カソードを対向接続した２つのツェナーダイオードを点火素子に並列接続することで、点火素子を介して点火回路へ伝達されるノイズから点火回路を保護できることを発見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の車両用乗員保護装置は、点火電流が流れることで点火する点火素子と、前記点火素子に点火電流を供給する点火回路とを備えた車両用乗員保護装置において、さらに、カソードが対向接続された２つのツェナーダイオードからなり、前記点火素子に並列接続されて前記点火回路をノイズから保護するノイズ保護回路を有することを特徴とする。

請求項２に記載の車両用乗員保護装置は、請求項１に記載の車両用乗員保護装置において、さらに、前記２つのツェナーダイオードは、それぞれのツェナー電圧が互いに等しいことを特徴とする。

請求項１に記載の車両用乗員保護装置によれば、２つのツェナーダイオードからなるノイズ保護回路で点火回路をノイズから保護することができる。ところで、点火素子にノイズが伝達されると点火素子に高電圧が誘起される場合がある。しかし、この高電圧は、２つのツェナーダイオードかならなるノイズ保護回路により、一方のツェナーダイオードの順方向電圧ともう一方のツェナーダイオードのツェナー電圧の和で決まる電圧に抑制される。そのため、点火素子に接続されている点火回路に高電圧が印加されることはなく、点火回路の破損を防ぐことができる。また、３つのツェナーダイオードからなる従来のノイズ保護回路に比べ、部品点数が削減されることでノイズ保護回路を小型かつ安価に構成することができる。従って、車両用乗員保護装置のノイズ保護性能を確保しつつ、車両用乗員保護装置を小型かつ低コスト化することができる。

請求項２に記載の車両用乗員保護装置によれば、ノイズにより誘起される高電圧の極性に関わらず効率よく電圧を抑制し、点火回路の破損を防ぐことができる。

本実施形態は、本発明に係る車両用乗員保護装置を、エアバッグ装置に適用した例を示す。本実施形態におけるエアバッグ装置の回路図を図１に、誘導ノイズ注入時の点火回路の電圧波形を図２及び図３に示す。そして、これら図１、図２及び図３を参照し、構造、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、図１を参照して具体的構造について説明する。図１に示すように、エアバッグ装置１（車両用乗員保護装置）は、バッテリ２と、昇圧回路３と、バックアップ電源回路４と、点火回路５と、スクイブ６（点火素子）と、ノイズ保護回路７と、マイクロコンピュータ８とから構成されている。

バッテリ２は、例えば、出力電圧１２Ｖの直流電源である。バッテリ２の正極端はイグニッションスイッチ９の一端に接続され、負極端は車体に接地されている。イグニッションスイッチ９の他端はダイオード１０のアノードに接続され、ダイオード１０のカソードは昇圧回路３に接続されている。また、イグニッションスイッチ９とダイオード１０の接続点と車体との間には、例えばツェナー電圧３５Ｖのツェナーダイオード１１が接続されている。このツェナーダイオード１１は、バッテリ２に接続される電気負荷の急激な軽減に伴って発生するロードダンプサージのサージ電圧を抑制するための素子である。

昇圧回路３は、イグニッションスイッチ９及びダイオード１０を介して入力されるバッテリ２の電圧を、例えば２７Ｖに昇圧する回路である。昇圧回路３は、チョークコイル３ａと、ダイオード３ｂと、電界効果トランジスタ３ｃと、トランジスタ駆動回路３ｄと、電流検出抵抗３ｅとから構成されている。チョークコイル３ａは磁気エネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。チョークコイル３ａの一端はダイオード１０のカソードに、他端はダイオード３ｂのアノードにそれぞれ接続され、ダイオード３ｂのカソードはバックアップ電源回路４に接続されている。電界効果トランジスタ３ｃはチョークコイル３ａに流れる電流を制御するためのスイッチング素子である。電界効果トランジスタ３ｃのドレインはチョークコイル３ａとダイオード３ｂの接続点に、ゲートはトランジスタ駆動回路３ｄにそれぞれ接続され、ソースは電流検出抵抗３ｅを介して車体に接地されている。トランジスタ駆動回路３ｄは電界効果トランジスタ３ｃをスイッチングするための駆動信号を出力する回路である。トランジスタ駆動回路３ｄの入力端子は電界効果トランジスタ３ｃのソースと電流検出抵抗３ｅの接続点に、別の入力端子はダイオード３ｂのカソードにそれぞれ接続され、出力端子は電界効果トランジスタ３ｃのゲートに接続されている。

バックアップ電源回路４は、充電電流制限抵抗４ａと、バックアップコンデンサ４ｂと、ダイオード４ｃとから構成され、スクイブ６に点火電流を流すための電源である。充電電流制限抵抗４ａの一端はダイオード３ｂのカソードに、他端はバックアップコンデンサ４ｂの一端にそれぞれ接続され、バックアップコンデンサ４ｂの他端は車体に接地されている。ダイオード４ｃのアノードは充電電流制限抵抗４ａとバックアップコンデンサ４ｂの接続点に、カソードは電流検出抵抗４ａの一端にそれぞれ接続されている。

点火回路５は２つの電界効果トランジスタ５ａ，５ｂで構成され、ダイオード４ｃを介して入力されるバックアップ電源４の出力電圧によりスクイブ６に点火電流を供給する回路である。電界効果トランジスタ５ａ、５ｂは、ロードダンプサージに耐えられる、例えばドレイン−ソース間の最大定格電圧が３５Ｖのスイッチング素子である。電界効果トランジスタ５ａのドレインはダイオード４ｃのカソードに、ゲートはマクロコンピュータ８に、ソースはスクイブ６の一端に接続されている。電界効果トランジスタ５ｂのドレインはスクイブ６の他端に、ゲートはマイクロコンピュータ８にそれぞれ接続され、ソースは車体に接地されている。

スクイブ６は、点火電流が流れることで点火する点火素子である。このスクイブ６が点火することでエアバッグが展開する。スクイブ６は、電界効果トランジスタ５ａのソースと電界効果トランジスタ５ｂゲートの間にワイヤーハーネス１２を介して接続されている。

ノイズ保護回路７はスクイブ６やワイヤーハーネス１２を介して点火回路５へ伝達される誘導ノイズから点火回路５を保護するための回路であり、例えばツェナー電圧２７Ｖの２つのツェナーダイオード７ａ、７ｂで構成されている。ツェナーダイオード７ａとツェナーダイオード７ｂのカソードは共通接続されている。ツェナーダイオード７ａのアノードは電界効果トランジスタ５ａとスクイブ６の接続点に、ツェナーダイオード７ｂのアノードは電界効果トランジスタ５ｂとスクイブ６の接続点にそれぞれ接続されている。

マイクロコンピュータ８は車両に設置された加速度センサ（図略）からの加速度信号に基づいて点火タイミングを決定し、点火回路を駆動するための点火信号を発生する。マイクロコンピュータの２つの出力端子は電界効果トランジスタ５ａ、５ｂにそれぞれ接続されている。

次に、具体的動作について説明する。イグニッションスイッチ９オンされると、バッテリ２の電圧がイグニッションスイッチ９及びダイオード１０を介して昇圧回路３に入力される。昇圧回路３のトランジスタ駆動回路３ｄは、電流検出抵抗３ｅの電圧とダイオード３ｂのカソード電圧とをそれぞれ所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて電界効果トランジスタ３ｃをスイッチングするための駆動信号を発生する。電界効果トランジスタ３ｃはトランジスタ駆動回路３ｄの発生する駆動信号に基づいてスイッチングする。これにより、昇圧回路３はバッテリ２の電圧１２Ｖを２７Ｖに昇圧して出力する。昇圧回路３の出力電圧はバックアップ電源回路４の充電電流制限抵抗４ａを介してバックアップコンデンサ４ｂに印加される。バックアップコンデンサ４ｂは昇圧回路３の出力電圧によって充電され２７Ｖになる。さらに、昇圧回路３の出力電圧は点火回路５に印加される。バックアップコンデンサ４ｂの電圧はダイオード４ｃを介して同じく点火回路５に印加される。車両が衝突すると、マイクロコンピュータ８からの点火信号に基づいて点火回路５の電界効果トランジスタ５ａ，５ｂｇがともにオンし、スクイブ６に点火電流が流れてエアバッグが展開する。

ここで、図２及び図３を参照して、スクイブ６に誘導ノイズを印加した場合の点火回路５の端子電圧の測定結果について、図４に示す従来のノイズ保護回路７０を用いた場合の測定結果と比較しながら説明する。比較のため、従来のノイズ保護回路７０のツェナーダイオード７０ａ、７０ｂ、７０ｃのツェナ−電圧は、本実施形態におけるノイズ保護回路７のツェナーダイオード７ａ、７ｂのツェナー電圧と同じ２７Ｖとする。

誘導ノイズはノイズシミュレータからノイズ注入プローブを介してスクイブ６、６０に注入される。ノイズ注入プローブはワイヤーハーネス１２、１２０にクランプされる。ノイズシミュレータは、パルス幅２００ｎｓｅｃ、振幅５００Ｖ、周波数３０Ｈｚのパルス電圧をノイズ注入プローブに印加することでノイズ注入プローブを介してスクイブ６、６０に誘導ノイズを注入する。

図２は誘導ノイズを注入した時の電界効果トランジスタ５ａ、５０ａのソース電圧波形を、図３は誘導ノイズを注入した時の電界効果トランジスタ５ｂ、５０ｂのドレインス電圧波形をそれぞれ示す。図２（ａ）に示すように、従来のノイズ保護回路７０はスクイブ６０に印加された誘導ノイズによって誘起される電圧を約２８Ｖに抑制している。これに対し、図２（ｂ）に示すように、本実施形態におけるノイズ保護回路７も従来のノイズ保護回路７０の場合と同様に電界効果トランジスタ５ａのソース電圧を約２８Ｖに抑制している。ところで、図２（ｂ）において、電界効果トランジスタ５ａのソース電圧が負電圧となっているが、その大きさは約−４Ｖであり、その後約０Ｖへと収束していくため、電界効果トランジスタ５ａを破損することも動作に影響を与えることもない。

また、図３（ａ）に示すように、従来のノイズ保護回路７０はスクイブ６０に印加された誘導ノイズによって誘起される電圧を約２４Ｖに抑制している。これに対し、図３（ｂ）に示すように、本実施形態におけるノイズ保護回路７も従来のノイズ保護回路７０の場合と同様に電界効果トランジスタ５ｂのドレイン電圧を約２４Ｖに抑制している。ところで、図３（ｂ）において、電界効果トランジスタ５ａのドレイン電圧波形に変動が見られるが、その後約７Ｖへと収束していくため、電界効果トランジスタ５ｂを破損することも電界効果トランジスタ５ｂの動作に影響を与えることもない。

以上のことから、本実施形態におけるノイズ保護回路７は、従来のノイズ保護回路７０とほぼ同等のノイズ保護性能があると言える。これにより、スクイブ６にノイズが伝達して高電圧が誘起されても、点火回路５を構成する電界効果トランジスタ５ａ、５ｂに印加される電圧を約２８Ｖに抑えることができる。そのため、ドレイン−ソース間の最大定格電圧が３５Ｖである電界効果トランジスタ５ａ、５ｂの破損を防止することができる。

最後に具体的効果について説明する。第１の実施形態によれば、エアバッグ装置１は、２つのツェナーダイオード７ａ、７ｂからなるノイズ保護回路７で点火回路５へ伝達されるノイズから点火回路５を保護することができる。また、３つのツェナーダイオードからなる従来のノイズ保護回路に比べ、部品点数が削減されることでノイズ保護回路７を小型かつ安価に構成することができる。そのため、エアバッグ装置１のノイズ保護性能を確保しつつ、エアバッグ装置１を小型かつ低コスト化することができる。

さらに、エアバッグ装置１は、ノイズ保護回路７をツェナー電圧の等しい２つのツェナーダイオード７ａ、７ｂで構成することにより、ノイズによって誘起される高電圧の極性に関わらず効率よく電圧を抑制し、点火回路５の破損を防ぐことができる。

本実施形態におけるエアバッグ装置の回路図を示す。誘導ノイズ注入時の点火回路を構成する電界効果トランジスタのソース電圧波形を示す。誘導ノイズ注入時の点火回路を構成する電界効果トランジスタのドレイン電圧波形を示す。従来の点火回路の回路図を示す。

符号の説明

１・・・エアバッグ装置装置（車両用乗員保護装置）
２・・・バッテリ（直流電源）
３・・・昇圧回路
３ａ・・・チョークコイル
３ｂ・・・ダイオード
３ｃ・・・電界効果トランジスタ
３ｄ・・・トランジスタ駆動回路
３ｅ・・・電流検出抵抗
４・・・バックアップ電源回路
４ａ・・・充電電流制限抵抗
４ｂ・・・バックアップコンデンサ
４ｃ・・・ダイオード
５・・・点火回路
５ａ、５ｂ・・・電界効果トランジスタ
６・・・スクイブ（点火素子）
７・・・ノイズ保護回路
７ａ、７ｂ・・・ツェナーダイオード
８・・・マイクロコンピュータ
９・・・イグニッションスイッチ
１０・・・ダイオード
１１・・・ツェナーダイオード
１２・・・ワイヤーハーネス

Claims

点火電流が流れることで点火する点火素子と、前記点火素子に点火電流を供給する点火回路とを備えた車両用乗員保護装置において、
さらに、カソードが対向接続された２つのツェナーダイオードからなり、前記点火素子に並列接続されて前記点火回路をノイズから保護するノイズ保護回路を有することを特徴とする車両用乗員保護装置。
前記２つのツェナーダイオードは、それぞれのツェナー電圧が互いに等しいことを特徴とする請求項１記載の車両用乗員保護装置。