JP2653744B2

JP2653744B2 - コンデンサの異常診断装置

Info

Publication number: JP2653744B2
Application number: JP29188392A
Authority: JP
Inventors: 隆司田畑
Original assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH06207959A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサの容量低下
等の異常を診断する装置に係り、特に自動車等に備えら
れたエアバッグ装置のバックアップ電源用コンデンサに
対して好適に実施されるコンデンサの異常診断装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】エアバッグ装置は、自動車の衝突時にエア
バッグを展開させることにより乗員を保護するものであ
るが、この装置の電力は自動車に備えられたバッテリか
ら供給されている。万一このバッテリ系が故障するとエ
アバッグ装置が作動しないため、この保障として装置近
傍にコンデンサからなるバックアップ電源を並設してお
き、これを所要時に充当するようにしている。

【０００３】しかしながら、コンデンサは使用時破損し
たり、経年変化をうけて容量低下を来たすことがあり、
常に診断しておく必要がある。そこでこの診断方法とし
て、例えば特開昭６０−７３７２号公報に示すように、
コンデンサの充電時の両端電圧値を検出し、予め記憶さ
れている正常な電圧値とを比較して、コンデンサの容量
劣化等を監視するようにしている。

【０００４】図４は、この従来の診断方法を説明するた
めの、コンデンサの両端電圧値の変化を示すタイミング
・チャートである。尚、本図においては縦軸のパラメー
タをコンデンサの充電率、横軸のパラメータを時間とし
ている。一般のエアバッグ装置では、自動車にあるイグ
ニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと称する）が
オンされてコンデンサに対する充電が開始するようにな
っている。この充電が開始すると、例えば図中Ｌ１に示
すようにコンデンサの充電率が上昇してゆく。この充電
率に対して一定のスレッショルドレベルａ，ｂを設け、
充電率がａを越えた時刻ｔ₁から、更に充電率が上昇し
てｂを越える時刻ｔ₂までの時間（Ｔ１）を計測し、こ
の時間（Ｔ１）と予め設定された時間とを比較し、時間
（Ｔ１）の長短に応じてコンデンサの劣化等を診断す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
ドライバーがＩＧスイッチをオフしたのち、またすぐに
オンするとコンデンサは完全に放電されず、未だある程
度の電荷を確保している。従って例えば図４のＬ２に示
すように、再度オンしたときの充電開始時では、その充
電率（初期値）が既にスレッショルドレベルｂを越えて
いるときがあり、このようになるとＬ１のように充電時
の計測時間（Ｔ１）を検出することができず、診断が行
えない。

【０００６】診断が行えないようになると、コンデンサ
が故障している場合、この故障をドライバーに報知でき
ず、ドライバーはこれに気付かないことになる。本発明
は、充電開始時点で既に電荷がある場合でも診断が確実
に行えるようにしたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、充電時のコンデンサの充電電圧値を
検出し、該充電電圧値と予め設定された閥値とを比較し
て前記コンデンサの異常を診断するコンデンサの異常診
断装置において、充電開始時における前記コンデンサの
充電電圧値を検出する検出手段と、該検出手段により検
出された充電電圧値に基づき、前記閥値を該充電電圧値
以上に設定し、該設定された閥値と、充電開始後におけ
る前記コンデンサの充電電圧値とを比較して前記コンデ
ンサの異常を診断する診断手段とを備えたことを特徴と
する。

【０００８】

【作用】充電開始時に、検出手段がコンデンサの充電電
圧値（初期値）を検出する。診断手段がこの初期値に基
づいて、閥値（スレッショルドレベル）をこの充電電圧
値以上に設定してやれば、例えば充電開始状態で既にコ
ンデンサに電荷があった場合でも、初期値が既に閥値を
越えているような現象はなくなり、充電開始後に始めて
両端電圧値が閥値を越えることになるので、コンデンサ
の充電時間を計測することができ、初期値がある場合
（電荷がある場合）でも診断を行える。つまり、各場合
の充電曲線に対して確実に診断が行われるよう、閥値が
該曲線に追従するようにしている。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例で、コンデンサの診
断装置をエアバッグ装置に適用した場合のブロック図で
ある。エアバッグＥＣＵ（Electronic Control Unit ）
１は、大略的に、自動車の衝突の衝撃を検出する加速度
センサ２からの検出結果に応じ、加速度がある一定値以
上であればラインｍ１に信号を出力し、エアバッグの展
開を制御するマイクロコンピュータ３と、スイッチング
素子であり後述するスクイーブ１２に電流を流すための
トランジスタＴＲ１と、ＩＧスイッチ９のオンによって
供給されてくるバッテリ５の電圧（１２Ｖ）を、２４Ｖ
程度に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ４と、バックアッ
プコンデンサ６と、抵抗Ｒ１の各両端に発生する電圧値
をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ７と、ＩＧ
スイッチ９を介して供給されてくるバッテリ５の電圧
（１２Ｖ）を、一定の電圧（５Ｖ）に変換してマイクロ
コンピュータ３に供給する定電圧回路８と、ダイオード
１０と、抵抗Ｒ２とを含んで構成される。

【００１０】また上述したマイクロコンピュータ３には
図示はしないが、中央処理装置であるＣＰＵと、プログ
ラム等が内蔵されている読出し専用メモリ（ＲＯＭ）
と、読出し・書込みメモリ（ＲＡＭ）等を含んで構成さ
れている。前記コンデンサ６は、バッテリ５からの電力
が確保されなくても、エアバッグの展開を保障する非常
用の電源として設けられており、例えば衝突により、バ
ッテリ５とＥＣＵ１とを結ぶエアバッグの電源ラインが
断線したとしても、該コンデンサ６に蓄電されている電
力によって確実に２４Ｖの電圧でエアバッグを展開させ
るようにしている。

【００１１】またこのエアバッグＥＣＵ１外には例えば
自動車のバンパーに設けられ、車の衝突を機械的に検知
するスイッチ１１と、衝突時に大電流が流れることによ
って点火し、窒素ガスをエアバッグ内に放出して瞬時に
エアバッグを展開させるスクイーブ１２と、例えばイン
パネ等に設けられ、コンデンサ６やスクイーブ１２等の
ＥＣＵの異常をドライバーに報知するインジケータラン
プ１３が備えられている。

【００１２】以下、エアバッグ装置の基本的な動作を説
明する。ＩＧスイッチ９がオンされて自動車が通常の走
行をしているとき、例えば前車に自車が追突すると、加
速度センサ２により検出された減加速度に基づき、マイ
クロコンピュータ３は自車が追突したと判断する。この
時マイクロコンピュータ３はラインｍ１にＨｉのパルス
波を出力し、トランジスタＴＲ１をオンさせる。またこ
のとき自車の衝突によってスイッチ１１も機械的にオン
しているので、バッテリ５からの電源、及びコンデンサ
６からのバックアップ電源によって確実に供給されうる
電圧（２４Ｖ）によってスクイーブ１２に大電流が流れ
る。そしてスクイーブ１２の点火により瞬時にエアバッ
グが展開し、ドライバーの頭部等を保護する。

【００１３】以上述べたことは走行時の展開動作の説明
であるが、以下走行前の診断動作について図２を用いて
説明する。図２はこのマイクロコンピュータ３の動作フ
ローであり、実際にはこのプログラムはＲＯＭに記憶さ
れている。ドライバーが自動車に乗り、ＩＧスイッチ９
をオンすると、このときマイクロコンピュータ３に５Ｖ
の電圧が供給されて、ステップＳ１以下のコンデンサ６
やスクイーブ１２等の異常診断の動作を開始する。尚、
ＩＧスイッチ９のオン時（始動時）、バッテリ５の電圧
には変動がないものとする。

【００１４】まず、ステップＳ１で診断時間を計測する
ためのタイマＴ₁の計測を開始し、次にステップＳ２で
抵抗Ｒ１の両端に発生している各電位（Ｖｄ，Ｖｃ）を
読み込む。勿論、このＶｄ，ＶｃはＡ／Ｄコンバータ７
によってアナログ値からディジタル値に変換されたもの
である。次にステップＳ３でＶｄの値が所定の電圧（２
４Ｖ）以上であるか否か、すなわちＤＣ／ＤＣコンバー
タ４によって確実にバッテリ５からの電圧（１２Ｖ）が
２４Ｖに昇圧しているかを確認する。尚、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ４等に異常がない限り、ＩＧスイッチ９のオン
とほぼ同時にＶｄの値は２４Ｖに昇圧する。

【００１５】そしてＹＥＳ、すなわちＶｄの値が２４Ｖ
に達すれば次のステップＳ４でコンデンサ６の初期値を
計算する。尚、本フローにおいてはＶｄの値が２４Ｖに
達するまでステップＳ２のＶｄ，Ｖｃ読み込み作業を繰
り返すが、この２４Ｖに達するまでの時間がある一定時
間（例えば１秒）以上経過したらＤＣ／ＤＣコンバータ
４等に異常があると判断してインジケーターランプ１３
を点灯させる処理を追加してもよい。

【００１６】上述したステップＳ４ではＶｄに対するＶ
ｃの割合、つまり充電開始時における２４Ｖの電圧（Ｖ
ｄ）に対して現在のコンデンサの両端電圧（Ｖｃ）がど
の程度あるのかを割り出して初期値（％）を計算する。
次にステップＳ５，ステップＳ６において、この初期値
に基づき、スレッショルドレベル（閥値）であるａ，ｂ
を各々求める。以下、このａ，ｂ設定による作用を図３
のタイミングチャートも併用して説明する。

【００１７】これらスレッショルドレベルであるａ，ｂ
は初期値に基づいて可変されている。ステップＳ５でま
ずａを求めるが、このａは初期値に変数αを加算したも
のである。この変数αは、初期値と充電率１００％との
差の１０％、つまりフル充電するまでの残りの充電率の
１０％の値である。またステップＳ６ではスレッショル
ドレベルａより大きい値ｂを計算する。このｂはａに変
数βを加算したものである。このβもαと同じ値で、フ
ル充電するまでの残りの充電率の１０％に設定される。

【００１８】このように、ａ，ｂを初期値以上に可変設
定することで、図３の充電曲線Ｌ１に示すように既に例
えば初期値として７０％という充電率が存在した場合で
も、スレッショルドレベルａ₁は７０＋（１００−７
０）×１０／１００＝７３％となり、またｂ₁は７３＋
（１００−７０）×１０／１００＝７６％となって、初
期値（７０％）がこのスレッショルドレベル（ａ₁，ｂ
₁）を越えることはない。従って、同図に示すように充
電開始後になって始めて両端電圧値がａ₁，ｂ₁を越え
るので、同図に示すコンデンサの充電時間Ｔ１を計測す
ることができ、初期値がある場合（電荷がある場合）で
も診断を行える。

【００１９】また、残りの充電率に基づいてａ，ｂを各
々設定するので、ａ，ｂそれぞれが初期値とフル充電率
（１００％）との間に必ず収まり、初期値が１００％に
極めて近い値でも確実に充電曲線がａ，ｂを横切らせる
ようにすることができる。従って、どのような初期値で
も確実に充電時間を計測することができる。また変数
α，βを、残りの充電率の１０％という小さな値にし、
スレッショルドレベルａ，ｂの値を初期値近傍に設定し
ている。

【００２０】初期値近傍に設定しているのは以下の理由
による。すなわち、例えば４０００μＦ程度の容量の大
きいコンデンサを使用する場合、コンデンサが完全に充
電するまでに時間がかかる。このようなときスレッショ
ルドレベルの値と初期値との差が大きいと、充電電圧の
値がなかなかスレッショルドレベルの値を越えない。こ
のようになると診断の終了がかなり遅くなり、迅速な異
常報知やＥＣＵの工場出荷前の診断時間の縮小化を達成
することができない。そこで１０％という値でα，βを
小さく設定し、ａ，ｂの値を初期値近傍に設定すること
で、充電速度が遅い場合でも、すぐに充電電圧がこの
ａ，ｂの値を越えるようにして、診断を迅速に終了させ
る。

【００２１】尚、この１０％という値は、充電速度の遅
い充電回路を採用した場合でも、診断終了が所定時間内
で行われるように、実験によって予め定められたもので
ある。従って充電速度の遅い充電回路を採用した場合、
その充電速度は例えば図３の曲線Ｌ２に示すようなもの
になるが、スレッショルドレベルａ₂，ｂ₂はこの場合
の初期値（０）近傍に設定されているので（この場合ａ
₂は１０％、ｂ₂は２０％となる）、充電率は時刻ｔ₁
の時点で既にｂ₂を越えることになる。そして、同図で
示す充電時間Ｔ２に基づき異常を診断する。

【００２２】従って、充電速度が元々遅くとも診断終了
時間を図３で示す目標終了時間Ｔ以内に収めることがで
きる。このように本例においては、スレッショルドレベ
ルａ，ｂを、初期値以上にする、残りの充電率から
割り出す、初期値近傍に設定する、という３つの条件
により算出しているので、初期値がどのような値でも充
電時間を計測でき、且つ元々充電速度が遅い充電回路を
採用したとしても迅速に診断を終了させることができ
る。

【００２３】一方、図２において、ステップＳ５，６で
スレッショルドレベルａ，ｂを設定した後、充電速度を
計測するべく、次のステップＳ７においてまずこのとき
のコンデンサ６の充電率がスレッショルドレベルａを越
えたか否かを、Ｖｄ，Ｖｃを読み込んで判断する。越え
ていなければ再度この判断を繰り返し、やがて充電率が
スレッショルドレベルａを越えると、次のステップＳ８
でａを越えたことを示すフラグに１をたて、充電速度の
計測を開始する（タイマＴ₂スタート）。

【００２４】そして充電率がａを越えたのち、更に充電
率が増加するが、次のステップＳ９でこのａを越えた充
電率が更にｂを越えたか否かを判断する。未だ越えてい
なければステップＳ１５からステップＳ１６に進むが、
このとき充電率は既にａを越えフラグに１が立っている
のでステップＳ９に再度戻り、ｂを越えたかどうかの判
断を繰り返す。尚、ステップＳ１５は目標終了時間Ｔに
達しても充電率が未だａやｂに到達していないことを判
断するためのものであり、ａやｂを越えずにタイマＴ₁
が目標終了時間Ｔを越えてしまったとき（オーバーフロ
ー）は、例えばコンデンサ６にショート等が発生して異
常であると判断し、ステップＳ１３で異常報知の処理を
行う。

【００２５】一方、ステップＳ９で充電率がｂを越える
と、ステップＳ１０でフラグをリセットしてタイマＴ₂
の計測を終了し、次のステップＳ１１で、充電率がａを
越えてからｂを越えるまでの時間Ｔ₂を例えばＲＡＭ等
に記憶させておく。そして次のステップＳ１２において
ＲＡＭから時間Ｔ₂を読出し、予め記憶されている時間
Ｔ₃とこの時間Ｔ₂とを比較する。この時間Ｔ₃は極め
て短く、例えば０．１秒位である。

【００２６】コンデンサ６の容量が低下すると、コンデ
ンサ６は一種の抵抗のようなものになるので、このよう
なとき充電を行うと、非常に早い速度でコンデンサ６の
両端電圧、つまり充電率は１００％になる。すなわち、
コンデンサ６の容量が低下した場合、そのフル充電する
までの時間は非常に短い。従って、コンデンサ６の容量
が低下していれば、時間Ｔ₂が時間Ｔ₃よりも小さくな
るので、ステップＳ１２の判断によりコンデンサ６に異
常があると判断し、次のステップＳ１３にて異常報知の
処理を行う。この処理は、コンデンサ６に異常があると
いう情報をバッテリ５によりバックアップされたＲＡＭ
（或いはＥ ²ＰＲＯＭでもよい）に書込み、更にインジ
ケーターランプ１３にＨｉの信号を出力してこのランプ
１３を点灯させ、ドライバーに異常を知らせる。ドライ
バーが修理工場に自動車を持ってゆけば、修理業者がこ
のＲＡＭから情報をマイクロコンピュータの出力端子か
ら読出し、故障箇所を認識して、コンデンサ６を取り替
える等の作業を行う。

【００２７】またステップＳ１２において時間Ｔ₂が時
間Ｔ₃よりも大きければコンデンサ６が正常であると判
断する。またこれ以後は、スクイーブ１２の異常診断、
そしてエアバッグを展開させるための処理等（ステップ
Ｓ１４）を行う。以上、本例ではステップＳ１〜４が検
出手段に相当し、ステップＳ５〜１６が診断手段に相当
する。

【００２８】尚、以上のスレッショルドレベルａ，ｂの
設定はα，βを加算するというものであったが、これに
限らず、例えば、ＲＡＭの容量に余裕があれば、ＲＡＭ
に予め記憶されたマップ（各初期値に対応したａ，ｂが
数段階に分かれて記憶されている）から読み出してａ，
ｂを設定してもよい。また本例ではこのコンデンサの診
断を、エアバッグ装置に適用しているが、これに限らず
その他電子機器に適用できることはいうまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、充電開始時点で
既に電荷がある場合でも診断が行え、確実に診断結果を
ドライバーに知らせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す、診断装置をエ
アバッグ装置に適用した場合のブロック図である。

【図２】図２はマイクロコンピュータ３の動作を示すフ
ローチャートである。

【図３】図３は本発明の一例で、コンデンサの充電曲線
に対するスレッショルドレベルの設定を示すタイミング
チャートである。

【図４】図４は従来技術の一例で、コンデンサの充電曲
線を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１・・・エアバッグＥＣＵ３・・・マイクロコンピュータ６・・・コンデンサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電時のコンデンサの充電電圧値を検出
し、該充電電圧値と予め設定された閥値とを比較して前
記コンデンサの異常を診断するコンデンサの異常診断装
置において、充電開始時における前記コンデンサの充電電圧値を検出
する検出手段と、該検出手段により検出された充電電圧
値に基づき、前記閥値を該充電電圧値以上に設定し、該
設定された閥値と、充電開始後における前記コンデンサ
の充電電圧値とを比較して前記コンデンサの異常を診断
する診断手段とを備えたことを特徴とするコンデンサの
異常診断装置。