JP2015140139A - シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ故障を適切に検知するシートベルト装置を提供する。【解決手段】シートベルト装置１０は、ウエビング１６を巻き取るベルトリール１５と、ベルトリール１５を駆動する電動ブラシモータ３１と、電動ブラシモータ３１の駆動制御を行うモータ制御部１１０と、電動ブラシモータ３１の両端の電圧を検出する電圧検出部４００と、モータ制御部１１０による電動ブラシモータ３１の駆動中に、電圧検出部４００で検出される電動ブラシモータ３１の駆動制御に起因する周波数成分を持つ電圧の有無により電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定する故障判定部１２０と、から構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、シートベルト装置に関する。

例えば、特許文献１に、プリテンショナ用のモータ等に故障が発生しているときに、これを乗員が確認できるようにしたシートベルト装置が開示されている。具体的に、同文献の図１に示されているように、シートベルト装置は、モータと、モータ駆動手段と、駆動力伝達手段と、故障判定手段とを備え、故障判定手段は、駆動力伝達手段がモータからシートベルト巻き取り装置への駆動力を遮断した状態でモータ駆動手段がモータを駆動させたときに生じた電流波形に基づいてモータの故障の有無を判定する。

特開２００３−１６００２４号公報

上記した特許文献１に開示された技術によれば、モータの故障検出は、イグニッションスイッチをＯＮしたとき、運転者側のドアスイッチがＯＮしたとき、あるいはブレーキペダルの踏み込みを検出した場合等にのみ起動され、実行される。このように、比較的モータ等の故障検出の機会が少ないため、例えば、車両の緊急状態発生時にモータ故障等により乗員をシートベルトで拘束できなくなる場合が発生する。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、モータ故障を適切に検知することができるシートベルト装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために請求項１の発明は、ウエビングを巻き取るベルトリールと、前記ベルトリールを駆動する電動ブラシモータと、前記電動ブラシモータの駆動制御を行うモータ制御部と、前記電動ブラシモータの両端の電圧を検出する電圧検出部と、前記モータ制御部による前記電動ブラシモータの駆動中に、前記電圧検出部で検出される前記電動ブラシモータの駆動制御に起因する周波数成分を持つ電圧の有無により前記電動ブラシモータが故障しているか否かを判定する故障判定部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のシートベルト装置において、前記周波数成分を持つ電圧は、リップル電圧であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載のシートベルト装置において、前記故障判定部は、前記電圧検出部で０より大きい一定の前記リップル電圧が検出された場合に、前記電動ブラシモータと前記モータ制御部との間の接続に関するショート故障が発生したと判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２記載のシートベルト装置において、前記故障判定部は、前記電圧検出部で電圧値０が検出された場合に、前記モータ制御部と前記電動ブラシモータ間の接続に関するオープン故障が発生したと判定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項記載のシートベルト装置において、前記故障判定部は、前記電圧検出部で検出された前記リップル電圧を濾波し、濾波後の波形から前記電動ブラシモータが故障しているか否かを判定することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のシートベルト装置において、車両の状態を検出する車両状態検出部を備え、前記故障判定部は、前記車両状態検出部により、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態での前記ウエビングの装着時や弛み取りの動作を検出したときに前記電動ブラシモータが故障しているか否かを判定することを特徴とする。

本発明によれば、モータ故障を適切に検知することができるシートベルト装置を提供することができる。

本発明の実施の形態のシートベルト装置の構成を示すブロック図である。 図１のモータ駆動部の構成を示す図である。 図１のシートベルト装置を備えた車両を正面から見た図である。 図１の巻取り装置の分解斜視図である。 図４のモータ駆動部を説明するために引用した図である。 図４のクラッチ機構の接状態を説明するために引用した図である。 図４のクラッチ機構の断状態を説明するために引用した図である。 実施例１の電動ブラシモータの故障診断処理フローチャートである。 図２のＨブリッジ回路の等価回路を示す図である。 実施例２の電動ブラシモータの故障診断処理フローチャートである。 濾波前後における電動モータの端子電圧の波形図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）を添付図に基づいて説明する。

（実施形態の構成）
図１は、本実施形態のシートベルト装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のシートベルト装置１０は、モータ制御部１１０と、故障判定部１２０とを含むＥＣＵ１００を備え、一例として、例えば、ベルトリール１５と電動ブラシモータ３１から成るリトラクタ１４及びウエビング１６をさらに備える。また、シートベルト装置１０は、モータ制御部１１０がモータ駆動部３００を制御して電源２００から供給される電力を電動ブラシモータ３１に供給してもよく、ベルトリール１５の軸１５ａは、モータ駆動機構３５を介して電動ブラシモータ３１の駆動軸３１ａに接続されていてもよい。また、ベルトリール１５は、リトラクタ１４のフレーム４１内に回転自在に設けられていてもよい。

ＥＣＵ１００は、例えばマイクロコンピュータで構成され、電圧検出部４００により検出される電動ブラシモータ３１の端子電圧、および車両状態検出部５００により検出される車両の状態情報が電動ブラシモータ３１の故障判定のための情報として供給されている。なお、ここでいう車両の状態情報とは、車両に所定値以上の加速度が発生して衝突回避あるいは衝突時の衝撃軽減などの緊急時の動作状態（「プリクラッシュ」）、あるいは、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビング１６の装着時や弛み取りの動作時などにおいて乗員の装着快適性を優先して運転している状態（「コンフォート」）をいう。また、車両状態検出部５００により検出されるものに、バックルスイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ、車速、加速度等の情報も含まれる。

また、ＥＣＵ１００は、モータ制御部１１０、故障判定部１２０の他に、図示省略されている、例えば、記憶部、入出力インターフェース部等をさらに備えていても良い。入出力インターフェース部は、同じく図示省略されたＳＲＳ（Supplement Restraint System）ユニット（補助拘束装置ユニット）と接続することができ、ＥＣＵ１００は、ＳＲＳユニットの作動信号を入力することができる。また、入出力インターフェース部は、例えばＣＡＮ（Control Area Network）等の車内ＬＡＮと接続することができ、ＥＣＵ１００は、図示されていないＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）ユニット（車両挙動安定化制御ユニット）、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）ユニット（障害物検知装置制御ユニット）等の作動信号を入力することができる。

モータ制御部１１０は、電流フィードバック制御を実行するようにモータ駆動部３００を制御する。モータ制御部１１０により、所定の張力がウエビング１６にかかるように設定された電流値と電動ブラシモータ３１の駆動電流値が一致するように電流フィードバック制御されることにより、電動ブラシモータ３１は、ベルトリール１５を回転させウエビング１６を巻き取る。具体的には、モータ制御部１１０は、フィードバックされる電動ブラシモータ３１の駆動電流値が設定された電流値と一致するようなデューティ比を算出し、デューティオンの期間だけ電動ブラシモータ３１に電源２００の電力を供給するようにモータ駆動部３００を制御する。モータ制御部１１０は、モータ駆動部３００からフィードバックされる駆動電流値が、設定された電流値より低ければ現在のデューティ比より高いデューティ比を算出する。一方、モータ制御部１１０は、モータ駆動部３００からフィードバックされる駆動電流値が、設定された電流値より高ければ現在のデューティ比より低いデューティ比を算出する。

ところで、電動ブラシモータ３１は、その構造からブラシの影響を受け、ブラシによる電流切り替え時にリップルノイズ（リップル電圧）が発生する。本実施形態のシートベルト装置１０はこの現象に着目し、電動ブラシモータ３１が回転駆動中であれば、どのタイミングでも故障判定が可能な構成とした。このため、故障判定部１２０は、モータ制御部１１０による電動ブラシモータ３１の駆動中に、電圧検出部４００で検出される電動ブラシモータ３１の駆動制御に起因する周波数成分（リップルノイズ）を持つ電圧の有無により電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定する。

故障判定部１２０は、電圧検出部４００で０より大きい一定のリップル電圧が検出された場合に、電動ブラシモータ３１とモータ制御部１１０との間の接続に関するショート故障が発生したと判定してもよい。故障判定部１２０は、電圧検出部４００で電圧値０が検出された場合に、モータ制御部１１０と電動ブラシモータ３１間の接続に関するオープン故障が発生したと判定してもよい。

故障判定部１２０は、電圧検出部４００で検出されたリップル電圧を濾波し、濾波後の波形から電動ブラシモータが故障しているか否かを判定する。故障判定部１２０は、車両状態検出部５００が、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビング１６の装着時や弛み取りの動作を検出したときに電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定する。なお、電動ブラシモータ３１の故障判定は、濾波後の電圧波形と閾値との比較、あるいは周波数分析等による。

図２に、モータ駆動部３００の回路図が示されている。図２に示すように、モータ駆動部３００は、Ｈブリッジ回路で構成され、ここでは、動作の説明を容易にするために簡易的な構成で表されている。したがってＨブリッジ回路には、必要に応じて還流ダイオード、抵抗、コンデンサ等が設けられていてもよい。図２に示されるＨブリッジ回路は、１例として４つのＮチャネル型のＦＥＴ（Field Effect Transistor）がスイッチング素子として設けられているが、他の種類のトランジスタ（例えばＩＧＢＴ）が代わりに設けられていてもよい。

図２に示されているノードＡ、ノードＢ、ノードＣ、ノードＤの各々のゲートは、図示されていないドライバＩＣの対応する端子と接続されている。したがって、ドライバＩＣは、モータ制御部１１０の制御により、任意のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態にすることができる。また、ノードＥは、電源２００に接続されている。したがって、ドライバＩＣは、スイッチング素子３２１とスイッチング素子３２４をオン状態にすると、例えば電動ブラシモータ３１を正回転させることができる。このとき、ドライバＩＣは、例えばスイッチング素子３２４を常にオン状態にし、モータ制御部１１０により算出されたデューティ比のデューティオンの期間だけスイッチング素子３２１をオン状態にすることで、電動ブラシモータ３１に供給される電流値を制御することができる。逆に、ドライバＩＣは、スイッチング素子３２２とスイッチング素子３２３をオン状態にすると、例えば電動ブラシモータ３１を逆回転させることができる。このとき、ドライバＩＣは、例えばスイッチング素子３２３を常にオン状態にし、モータ制御部１１０により算出されたデューティ比のデューティオンの期間だけスイッチング素子３２２をオン状態にすることで、電動ブラシモータ３１に供給される電流値を制御することができる。

また、図２に示される抵抗３１１は、電動ブラシモータ３１に流れる電流を検出するもので、その抵抗値は小さな値に設定されている。抵抗３１１の抵抗値は例えば０．００４［Ω］である。抵抗３１１は、以後シャント抵抗３１１とも呼ぶ。図２に示されている電流検出回路３１０は、抵抗３１１に流れる電流値を検出することで、電動ブラシモータ３１に供給される供給電流値を検出する。電流検出回路３１０は、検出した電流値をノードＦに接続されているＥＣＵ１００に出力する。

なお、本実施形態のシートベルト装置１０では、ＥＣＵ１００は、少なくとも、モータ制御部と、故障判定部１２０とを含む構成を有するものとして説明したが、モータ駆動部３００，電圧検出部４００，車両状態検出部５００を含む構成としてもよい。

図３には、車両に備えられたシート１９に座る乗員を適切に拘束することができるように、シートベルト装置１０を備えた例が示されている。図３には、運転席側が示されているが、助手席側にもシートベルト装置１０が車両に備えられている。シートベルト装置１０は、乗員の一方の肩部と腰部を同時に拘束するウエビング１６を車体の側部に設けられたリトラクタ１４によって巻き取ることができる。

シートベルト装置１０は、ウエビング１６がアッパアンカ１３とセンタアンカ１１とロアアンカ１８の３つのアンカによって支持される３点支持式の構成である。アッパアンカ１３は、車体の側部の上部に設けられている。センタアンカ１１は、シート１９に対しアッパアンカ１３とは反対側の下部に設けられている。ロアアンカ１８は、シート１９に対しアッパアンカ１３側の下部に設けられている。

ウエビング１６は、乗員の一方の肩部を拘束するショルダベルト１６ｂと乗員の腰部を拘束するラップベルト１６ｃからなる。ショルダベルト１６ｂとラップベルト１６ｃとの間（ウエビング１６の折返し部）には、タング２３が取り付けられている。タング２３は、センタアンカ１１に固定されたバックル２４と取外し可能にワンタッチで装着されるように構成されている。

バックル２４にはバックルスイッチ２７が内蔵されている。バックルスイッチ２７は、バックル２４にタング２３が装着されているときにオン信号を出力し、バックル２４にタング２３が装着されていないときはオン信号を出力しない。バックルスイッチ２７は、図１に示されるＥＣＵ１００と接続されており、例えばバックルスイッチ２７がオフ状態からオン状態に切り替わったとき及び、バックルスイッチ２７がオン状態からオフ状態に切り替わったときにトリガ信号を生成する。

図４は、図１に示されるリトラクタ１４の分解斜視図である。図４の例において、リトラクタ１４は、車体の側部に取り付けるフレーム４１を備え、例えばフレーム４１内にベルトリール１５が回転自在に設けられている。フレーム４１の外部にモータ駆動機構３５が設けられている。ベルトリール１５にウエビング１６の一端が取り付けられ、ウエビング１６の一端部側１６ａは、フレーム４１の引出開口４１ａからフレーム４１の外部に引き出されている。

図４の例において、モータ駆動機構３５は、例えば内側ケース４２及び外側ケース４３で構成されるギヤハウジング３９を有し、ギヤハウジング３９の内側ケース４２に電動ブラシモータ３１が取り付けられ、ギヤハウジング３９内に電動ブラシモータ３１に連結する減速／クラッチ機構３８が収容されている。減速／クラッチ機構３８は、電動ブラシモータ３１の駆動軸３１ａをベルトリール１５に連結する伝達機構４４と、伝達機構４４に係止して電動ブラシモータ３１及びベルトリール１５を接状態に保ち、伝達機構４４への係止を解除して電動ブラシモータ３１及びベルトリール１５を断状態に保つクラッチ機構４５と、を備える。

図４に示される伝達機構４４の例において、駆動軸３１ａに例えば駆動ギヤ４７が設けられ、駆動ギヤ４７に例えば第１中間ギヤ４８が噛み合い、第１中間ギヤ４８に例えば第２中間ギヤ４９が噛み合い、第２中間ギヤ４９に例えば第３中間ギヤ５１が噛み合い、第３中間ギヤ５１と一体に例えば第４中間ギヤ５２が形成されている。第４中間ギヤ５２は例えばファイナルギヤ５３に噛み合うように配置されている。

さらに、例えば外側ケース４３にファイナルギヤ５３が回転自在に取り付けられ、ファイナルギヤ５３と同軸上に例えばリダクションプレート５４が配置され、リダクションプレート５４が例えばピン５６，５６，５６を介して例えばキャリア５７に取り付けられることで、ピン５６，５６，５６の各々にプラネタリギヤ５８，５８，５８のうちの対応する１つが回転自在に支持され、プラネタリギヤ５８，５８，５８が例えばインターナルギヤ６１の内歯６１ａに噛み合うとともにファイナルギヤ５３の例えばサンギヤ６２に噛み合い、キャリア５７がベルトリール１５の連結軸１５ａに連結されている。ここで、軸受６３，６４は、キャリア５７を支持するものである。

図４の例において、クラッチ機構４５は、内側ケース４２に例えばパウルピン６８を介して回転自在に取り付けられたクラッチ部材６５（クラッチパウル）と、パウルピン６８に設けられた復帰バネ６９と、第３中間ギヤ５１の支持軸７１（図５参照）に取り付けられたレバーバネ７２と、電動ブラシモータ３１及びベルトリール１５を断状態に保つ位置にクラッチ部材６５を位置決めするストッパ部材７４（図５参照）と、を備える。ここで、クラッチ部材６５は、係止爪６７を備え、係止爪６７は、インターナルギヤ６１の外周に形成されるラチェット６１ｂに係止可能な爪である。レバーバネ７２の先端部７２ａは、クラッチ部材６５の嵌合孔６６に嵌合されている。

図５は、図４に示されるモータ駆動機構３５の説明図である。モータ駆動機構３５は、電動ブラシモータ３１の駆動軸３１ａを矢印Ａの如く一方に（例えば反時計回り方向に）回転することにより、駆動ギヤ４７及び第１〜第４の中間ギヤ４８，４９，５１，５２が実線の矢印の如く回転して、ファイナルギヤ５３が矢印Ｂの如く回転するとともに、サンギヤ６２が矢印Ｃの如く回転する。

一方、モータ駆動機構３５は、電動ブラシモータ３１の駆動軸３１ａを点線の矢印Ｄの如く他方に（例えば時計回り方向に）回転することにより、駆動ギヤ４７及び第１〜第４の中間ギヤ４８，４９，５１，５２が実線の矢印に対して反対方向に回転して、ファイナルギヤ５３が点線の矢印Ｅの如く回転するとともに、サンギヤ６２が点線の矢印Ｆの如く回転する。

図６は、図４に示されるクラッチ機構４５の接状態の説明図である。図６の例において、例えば図５に示すように電動ブラシモータ３１を一方に（例えば反時計回り方向に）回転させることで、第３中間ギヤ５１が矢印Ｇの如く回転する。この時、第３中間ギヤ５１と一体に支持軸７１が矢印Ｇの如く回転することで、レバーバネ７２が矢印Ｈの如くスイング移動する。レバーバネ７２の先端部７２ａが、復帰バネ６９のバネ力に抗してクラッチ部材６５の係止爪６７をラチェット６１ｂに向けて付勢するので、クラッチ部材６５は、パウルピン６８を軸にして矢印Ｉの如く接位置までスイング移動して、係止爪６７がラチェット６１ｂに係止する。

このように、電動ブラシモータ３１を一方に（例えば、反時計回り方向に）回転させることにより、クラッチ部材６５を接位置に移動させ、伝達機構４４に係止させることができる。係止爪６７がラチェット６１ｂに係止することで、インターナルギヤ６１が例えば時計回り方向に回転することを阻止する。

ところで、第３中間ギヤ５１と一体に第４中間ギヤ５２が矢印Ｇの如く回転することで、ファイナルギヤ５３が矢印Ｂの如く回転する。したがって、ファイナルギヤ５３と一体にサンギヤ６２が矢印Ｃの如く回転して、プラネタリギヤ５８，５８，５８が実線の矢印の如く自転する。インターナルギヤ６１は時計回り方向への回転が抑えられているので、プラネタリギヤ５８，５８，５８が実線の矢印の如く自転しながら矢印Ｊの如く公転する。プラネタリギヤ５８，５８，５８が矢印Ｊの如く公転することで図４のキャリア５７が例えば反時計回り方向に回転する。キャリア５７と一体に図４のベルトリール１５が例えば反時計回り方向に回転してベルトリール１５にウエビング１６が巻き取られる。

図７は、図４に示されるクラッチ機構４５の断状態の説明図である。図７の例において、例えば図５で示されるように電動ブラシモータ３１を他方に（例えば時計回り方向に）回転することで、第３中間ギヤ５１が矢印Ｋの如く回転する。この時、第３中間ギヤ５１と一体に支持軸７１が矢印Ｋの如く回転することで、レバーバネ７２が矢印Ｌの如くスイング移動する。また、レバーバネ７２の先端部７２ａがクラッチ部材６５にかける押付力と、復帰バネ６９のバネ力とで、クラッチ部材６５をラチェット６１ｂから離れる方向に移動する。クラッチ部材６５がパウルピン６８を軸にして矢印Ｍの如く断位置までスイング移動するので、係止爪６７がラチェット６１ｂから離れる。

このように、電動ブラシモータ３１を他方に（例えば時計回り方向に）回転することにより、クラッチ部材６５を断位置に移動させることができ、この時、クラッチ部材６５はストッパ部材７４に当接して断位置に位置決めされる。クラッチ部材６５の係止爪６７がラチェット６１ｂから離れることで、インターナルギヤ６１が回転可能な状態になる。加えて、電動ブラシモータ３１の時計回り方向の回転を継続することで、ベルトリール１５からウエビング１６が引き出し可能になる。

（実施形態の動作）
以下、図１に示す本実施形態のシートベルト装置１０の電動ブラシモータ３１の故障診断処理について、図８以降を参照して実施例毎に詳細に説明する。ここでは、ＥＣＵ１００のモータ制御部１１０と電動ブラシモータ３１との間における電気的接続に関するショート故障の診断処理が例示されている。

（実施例１）
図８に実施例１の電動ブラシモータ３１の故障診断処理フローチャートが示されている。図８において、ＥＣＵ１００のモータ制御部１１０は、まず、車両状態検出部５００の出力により車両の運転モードを判定する。すなわち、バックルが非装着状態から装着状態に遷移し、かつ、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビングの弛み取りの動作が検出されるコンフォートモードで運転しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

車両がコンフォートモードで運転している判定されると（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、故障判定部１２０は、電圧検出部４００により測定される電動ブラシモータ３１の端子電圧を取り込み（ステップＳ１０２）、その波形からリップルノイズの有無を判定する（ステップＳ１０３）。ここで、リップルノイズの有無は、取り込んだ波形をＬＰＦ等により濾波した結果を閾値と比較し、あるいは周波数分析することにより判定することができる。図１１に濾波前と濾波後の電動ブラシモータ３１の電圧波形が示されている。

リップルノイズが検出されなかった場合（ステップＳ１０３“ＮＯ”）、電動ブラシモータ３１は故障していることがわかるため、モータ制御部１１０は、電動ブラシモータ３１をウエビング１６が引き出される方向に回転（逆転作動）させるように、モータ駆動部３００を制御する（ステップＳ１０５）。ここで、モータ制御部１１０が電動ブラシモータ３１をウエビング１６が引き出される方向に回転させるのは、電動ブラシモータ３１がウエビング１６を巻き取る方向に回転させられたことによって、接状態になった図４に示されるクラッチ機構４５（図６に示されるクラッチ機構４５の状態）を再度断状態（図７に示されるクラッチ機構４５の状態）にするためである。

したがって、ステップＳ１０５において、モータ制御部１１０は、ごく短時間（例えば２００［ｍｓ］）だけ電動ブラシモータ３１をウエビング１６が引き出される方向に回転させればよい。そして、モータ制御部１１０は、電動ブラシモータ３１の駆動を停止させ（ステップＳ１０６）、図示省略したインジケータに電動ブラシモータ３１に故障が発生していることを報知して（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０１の処理に戻る。なお、ステップＳ１０３でリップルノイズが検出された場合（ステップＳ１０３“ＹＥＳ”）、電動ブラシモータ３１は正常であると判定され、モータ制御部１１０は、モータ駆動部３００を通常通り制御する（ステップＳ１０４）。すなわち、モータ制御部１１０は、目標電流値を設定して、電動ブラシモータ３１に供給される駆動電流値と目標電流値とが一致するように電流フィードバック制御を実行する。

図１１（ａ）に濾波前の波形が示されており、２０〜３０［ｋＨｚ］の周波数でパルス幅変調された電圧波形に、電動ブラシモータ３１の構造（ブラシ）に起因して発生するリップルノイズ（リップル電圧）が重畳されている様子が示されている。ここでは、時間軸上に電圧波形が示されており、電動ブラシモータ３１の駆動制御に起因して１［ｋＨｚ］毎に電圧ピークを有するリップルノイズが発生している。故障判定部１２０は、図１１（ｂ）に示すように、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）でパルス幅変調された波形をフィルタリング処理することでリップル電圧が分離され、周波数成分を持たない電圧に変換される。この電圧を閾値Ｖ_ＴＨと比較することでショート故障の有無を判定することができる。例えば、閾値Ｖ_ＴＨ以上であれば、電動ブラシモータ３１は正常であり、閾値Ｖ_ＴＨ以下であれば、電動ブラシモータ３１は故障であると判定することができる。

なお、閾値Ｖ_ＴＨとの比較で判定する他に、直線で出現する平均電圧が最大値と最小値で示される電圧範囲（例えば、１００［ｍＶ］）にあるか否かで判定してもよい。また、周波数分析により１［ｋＨｚ］単位で発生するリップルノイズの有無を判定してもよい。なお、フィルタリング処理は、ＬＰＦに制限されず、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）等、リップル電圧を分離するものであればいずれでもよい。

なお、ステップＳ１０１において、コンフォートモードでの運転ではなく、プリクラッシュ等、所定値以上の加速度を検出して車両が緊急状態にあると判定された場合は（ステップＳ１０１“ＮＯ”）、上記した電動ブラシモータ３１の故障診断処理は実行しない。車両が緊急状態にある場合はウエビング巻き取りのために電動ブラシモータ３１に大電流が流れ焼き付けを防止する意味で有効である。コンフォートモードで流れる電流は数［ｍＡ］程度の電流値であるため、リップル検出のために電動ブラシモータ３１に電流を流しても影響はない。プリクラッシュ時にショート故障が発生した場合は、火薬によるウエビングの巻き取りが実行され、電動による巻き取りは停止され、インジケータ等により乗員に報知される。

なお、上記した実施例１において、オープン故障については、上記したショート故障の診断前に予め診断済みとする。図９に、オープン故障の判定方法の一例を説明する。図９には、図２に示されるＨブリッジ回路の模式的な等価回路が示されている。図９に示されるＨブリッジ回路の等価回路の構成は、電動ブラシモータ３１及び抵抗３６０並びに抵抗３７０との並列接続部分（ノードＨ、ノードＩ間）が、抵抗３５０と直接接続されている。また、Ｈブリッジ回路の等価回路には、ノードＨ、ノードＩ間の電圧を検出する、図２では図示されていない電圧検出回路４００ａが設けられている。電圧検出回路４００ａは、検出したノードＨ、ノードＩ間の電圧を、ノードＪと接続されているＥＣＵ１００に出力する。なお、抵抗３５０、抵抗３６０及び抵抗３７０は、図２には図示されていないが、図２に示される負荷としてのＨブリッジ回路における抵抗値を模式的に表したものである。

例えば、ＥＣＵ１００のモータ制御部１１０は、図９に示されるＨブリッジ回路の等価回路図におけるノードＧ、グラウンドＧＮＤ間に監視電圧を印加する。このとき、モータ制御部１１０は、図９に示されるノードＨ、ノードＩ間に印加される電圧値を監視する。モータ制御部１１０は、例えば電圧検出回路４００ａが検出するノードＨ、ノードＩ間の電圧値が、閾値電圧を超えたと判定したときに、Ｈブリッジ回路内にオープン故障が発生したと判定する。

例えば、抵抗３５０、抵抗３６０、抵抗３７０の抵抗値がそれぞれ６．８［ｋΩ］であるときは、ノードＧ、ノードＩ間の合成抵抗値は、１０．２［ｋΩ］となる。ここで、例えば、ノードＧ、グラウンドＧＮＤ間に印加される監視電圧が５［Ｖ］であり、Ｈブリッジ回路にオープン故障が発生していないとき、ノードＨ、ノードＩ間の電圧は約１．７［Ｖ］である。一方、例えば電動ブラシモータ３１のコネクタにオープン故障が発生していたときは、抵抗３６０には電流が流れないので、ノードＨ、ノードＩ間の電圧は２．５［Ｖ］である。したがって、モータ制御部１１０は、例えば１．７［Ｖ］を超える電圧を電圧検出回路４００ａが検出したときにＨブリッジ回路内にオープン故障が発生したと判定する。なお、上述した計算例において、電動ブラシモータ３１が有する抵抗値は、抵抗３６０の抵抗値に含まれているものとする。

（実施例１の効果）
以上説明のように実施例１のシートベルト装置１０によれば、ＥＣＵ１００（故障判定部１２０）は、モータ制御部１１０による電動ブラシモータ３１の駆動中に、電圧検出部４００で検出される電動ブラシモータ３１の駆動制御に起因する周波数成分を持つ電圧の有無により、電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定する。このように、電動ブラシモータ３１の駆動中のどのタイミングでも故障診断が可能であり、したがって、電動ブラシモータ３１の故障検出の機会が増えて適切にモータ故障を判定するため、例えば、車両の緊急状態発生時にモータ故障等により乗員をシートベルトで拘束できなくなる状態を回避でき、信頼性が向上する。

また、実施例１のシートベルト装置１０によれば、ＥＣＵ１００（故障判定部１２０）は、車両状態検出部５００により、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビング１６の装着時や弛み取りの動作を検出（コンフォートモード）したときに電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定することにより、ブリクラッシュ時のような大電流での電動ブラシモータ３１の駆動を未然に回避することができる。更に、ＥＣＵ１００（故障判定部１２０）は、電圧検出部４００で検出されたリップル電圧を濾波し、濾波後の波形から電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定することにより、低いコストで故障診断が可能になる。

（実施例２）
図１０に実施例２の電動ブラシモータ３１の故障診断処理フローチャートが示されている。図１０において、ＥＣＵ１００のモータ制御部１１０は、実施例１同様、まず、車両状態検出部５００の出力により車両の運転モードを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、バックルが非装着状態から装着状態に遷移し、かつ、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態でのウエビングの弛み取りの動作が検出されるコンフォートモードで運転していると判定されると（ステップＳ２０１“ＹＥＳ”）、故障判定部１２０は、電圧検出部４００により測定される電動ブラシモータ３１の両端の電圧を取り込み（ステップＳ２０２）、その波形からリップルノイズの有無を判定する（ステップＳ２０３）。リップルノイズの有無判定は、実施例１同様、図１１を参照して説明した通りであり、重複を回避する意味で説明を省略する。

ここで、リップルノイズが検出されなかった場合（ステップＳ２０３“ＮＯ”）、故障判定部１２０は、ＥＣＵ１００のモータ制御部１１０と電動ブラシモータ３１との間における電気的接続に関するオープン故障判定のために、更に、取り込んだ電動ブラシモータ３１の端子電圧が０か否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、端子電圧が０であれば（ステップＳ２０５“ＹＥＳ”）、オープン故障と判定し（ステップＳ２０６）、０より大きい一定の電圧が検出されれば（ステップＳ２０５“ＮＯ”）、ショート故障と判定する（ステップＳ２０７）。

そして、オープン故障、もしくはショート故障と判定されると、モータ制御部１１０は、電動ブラシモータ３１をウエビング１６が引き出される方向に回転（逆転作動）させるように、モータ駆動部３００を制御する（ステップＳ２０８）。そして、モータ制御部１１０は、電動ブラシモータ３１の駆動を停止させ（ステップＳ２０９）、図示省略したインジケータに電動ブラシモータ３１に故障が発生していることを報知して（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０１の処理に戻る。

なお、ステップＳ２０３でリップルノイズが検出された場合（ステップＳ２０３“ＹＥＳ”）、電動ブラシモータ３１は正常であると判定され、モータ制御部１１０は、モータ駆動部３００を通常通り制御する（ステップＳ２０４）。すなわち、モータ制御部１１０は、目標電流値を設定して、電動ブラシモータ３１に供給される駆動電流値と目標電流値とが一致するように電流フィードバック制御を実行する。

（実施例２の効果）
以上説明のように、実施例２のシートベルト装置１０によれば、実施例１同様、ＥＣＵ１００（故障判定部１２０）は、モータ制御部１１０による電動ブラシモータ３１の駆動中に、電圧検出部４００で検出される電動ブラシモータ３１の駆動制御に起因する周波数成分を持つ電圧の有無により、電動ブラシモータ３１が故障しているか否かを判定する。このように、電動ブラシモータ３１の駆動中のどのタイミングでも故障診断が可能であり、したがって、電動ブラシモータ３１の故障検出の機会が増えて適切にモータ故障を判定するため、例えば、車両の緊急状態発生時にモータ故障等により乗員をシートベルトで拘束できなくなる状態を回避でき、信頼性が向上する。

また、実施例２のシートベルト装置１０によれば、ＥＣＵ１００（故障判定部１２０）は、電圧検出部４００で０より大きい一定のリップル電圧が検出された場合に、電動ブラシモータ３１とモータ制御部１１０との間の接続に関するショート故障が発生したと判定し、電圧検出部４００で電圧値０が検出された場合に、モータ制御部１１０と電動ブラシモータ３１間の接続に関するオープン故障が発生したと判定する。このように、リップル電圧が検出されなかった場合に、ショート故障のみならずオープン故障の診断も可能であり、したがって、ショート故障とオープン故障をそれぞれ独立して診断する実施例１と比較して効率的な故障診断が可能となり、低いコストで故障診断が可能になり、手順が簡潔なためそのための処理時間も低減することができる。

なお、図８，図１０に示したフローチャートの説明で使用された電流値、周波数、時間は、何ら本発明の内容を限定するものではなく、具体例に過ぎない。また、上述した数値は、シートベルト装置１０の製造時に予め設定されていてもよいし、測定により、あるいは乗員が好みに応じて変更することができるようにしてもよい。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０・・・シートベルト装置、１４・・・リトラクタ、１５・・・ベルトリール、１６・・・ウエビング、３１・・・電動ブラシモータ、３５・・・モータ駆動機構、１００・・・ＥＣＵ、１１０・・・モータ制御部、１２０・・・故障判定部、２００・・・電源、３００・・・モータ駆動部、４００・・・電圧検出部、５００・・・車両状態検出部。

Claims (6)

1. ウエビングを巻き取るベルトリールと、
   前記ベルトリールを駆動する電動ブラシモータと、
   前記電動ブラシモータの駆動制御を行うモータ制御部と、
   前記電動ブラシモータの両端の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記モータ制御部による前記電動ブラシモータの駆動中に、前記電圧検出部で検出される前記電動ブラシモータの駆動制御に起因する周波数成分を持つ電圧の有無により前記電動ブラシモータが故障しているか否かを判定する故障判定部と、
   を備えたことを特徴とするシートベルト装置。
2. 前記周波数成分を持つ電圧は、リップル電圧であることを特徴とする請求項１記載のシートベルト装置。
3. 前記故障判定部は、
   前記電圧検出部で０より大きい一定の前記リップル電圧が検出された場合に、前記電動ブラシモータと前記モータ制御部との間の接続に関するショート故障が発生したと判定することを特徴とする請求項２記載のシートベルト装置。
4. 前記故障判定部は、
   前記電圧検出部で電圧値０が検出された場合に、前記モータ制御部と前記電動ブラシモータ間の接続に関するオープン故障が発生したと判定することを特徴とする請求項２記載のシートベルト装置。
5. 前記故障判定部は、
   前記電圧検出部で検出された前記リップル電圧を濾波し、濾波後の波形から前記電動ブラシモータが故障しているか否かを判定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載のシートベルト装置。
6. 車両の状態を検出する車両状態検出部を備え、
   前記故障判定部は、
   前記車両状態検出部により、車両に所定値以上の加速度が発生していない状態での前記ウエビングの装着時や弛み取りの動作を検出したときに前記電動ブラシモータが故障しているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載のシートベルト装置。

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