JP3759619B2 - 電子装置およびその駆動方法 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念による電子装置、および請求項７の上位概念による駆動方法から出発する。乗客に対する安全装置は例えば刊行物Ingenieurs de l'Automobile(1982)No.6,69頁からの７４頁図１９から公知である。この種の安全装置はいわゆる点火ピルを有し、この点火ピルは制御装置によって制御される。点火ピルは制御後にガス形成装薬を作動させる。このガス形成装薬は乗客に対する保持手段、例えばエアバッグと作用接続しており、このエアバッグを膨張させる。ＵＳ−ＰＳ３９１１３９１から、この種の点火ピルの検査方法が公知である。ここで検査すべき点火ピルには検査電流源から送出された検査電流が印加される。ここで発生する電圧降下が比較回路で基準電圧源から送出された電圧と比較される。この種の測定の精度は、検査中に点火ピルに印加される検査電流の精度に依存する。しかし集積回路では高精度の電流源を設けることは比較的困難であり、コストがかかる。
発明の利点
請求項１の構成を有する本発明の装置、および請求項７の構成を有するこの装置の駆動方法は、点火ピルを制御する制御装置の出力段に対する高い過負荷安全性の点で有利であり、点火ピルの抵抗値がその目標値から大きく異なっていても、とりわけこれを大きく下回っていても大丈夫である。このことによって比較的小さく構成された出力段を使用することができ、この出力段は集積技術で実施する際に僅かなチップ面積しか必要としない。このことはさらにコスト低減につながる。点火ピルを目標値とは異なる抵抗値によりクロック制御し、各クロックごとに電流測定を行うことによって、点火ピルの抵抗変化に非常にフレキシブルに応答することができる。このことによって有利には、点火ピルの抵抗値がその目標値から大きく異なっている場合でも点火ピルの作動に必要な最小エネルギーを準備することができる。点火ピルをクロック制御することによって、点火ピル抵抗が短絡した場合でも制御装置に要求される最大エネルギーが制限される。さらに電流振幅を大きく上昇させることと、これにより生じる短絡および／またはバイパス路の自由燃焼によって、動作条件が非常に厳しくても確実な点火ピルの作動が達成される。
本発明のさらなる有利な構成および発展形態は従属請求項に記載されている。
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下詳細に説明する。
図１は電子装置１の簡単なブロック回路図、
図２は点火ピルを図示した電子装置の実施例のブロック回路図、
図３、図４，図５および図６は時間の関数としての電球経過の線図、
図７はフローチャート、
図８は複数の点火ピルを制御するため複数の出力段を有する電子装置の別の実施例のブロック回路図である。
実施例の説明
図１は、上位概念による電子装置１の簡単なブロック回路図を示す。この装置は車両の加速度値を検出するセンサ２を有し、このセンサの出力端子は制御装置３の入力端子と接続されている。制御装置３はセンサ２の出力信号を評価し、乗客保護のための保持手段４ａ，４ｂ、例えばエアバッグ、ベルトテンショナーおよび／または同等手段と接続されている。重大な事故状況が発生すると、制御装置３は保持手段４ａ，４ｂを制御し、保持手段はこれに基づいて乗客を保護する。
図２は、上位概念による電子装置の詳細なブロック回路図を示す。ここには点火ピル５自体も図示されている。装置１はさらにセンサ２を有し、このセンサは制御装置３と接続されている。制御装置３の出力端子はスイッチ手段Ｓ１，Ｓ２と接続されており、これらスイッチ手段は点火ピル５に直列に接続されている。これらにさらに直列に抵抗ＲＭが接続されており、この抵抗の一方の端子はアースされている。点火ピル５には少なくとも１つの保持手段４ａが作用接続している。この作用接続は、図２に破線で示した点火ピル５と保持手段４ａとの間の接続によって示されている。
装置１はさらに演算増幅器の形態のコンパレータ７を有し、その非反転入力端子は抵抗ＲＭのアース反対側端子と接続されている。コンパレータ７の反転入力端子は、有利には複数の電圧値に切り替えることのできるように構成された基準電圧源と接続されている。とくに簡単で安価な基準電圧源は、図２に実施例のように動作電圧に接続された分圧器（抵抗Ｒ２００，Ｒ２０１，Ｒ２０２，Ｒ２０３）により形成される。第３のスイッチ手段Ｓ３により、抵抗Ｒ２０１，Ｒ２０２，Ｒ２０３を交互に抵抗Ｒ２００に直列に接続することができる。これによりコンパレータ７の反転入力端子と接続された分圧器の中間タップには種々異なる基準電圧値が形成される。スイッチ手段Ｓ３は制御装置３により制御される。コンパレータ７の出力端子は制御装置３の入力端子と接続されている。センサ２は車両加速度に相応する出力信号を送出し、この出力信号は制御装置３によって評価される。ここでセンサ２の出力信号は通常は積分され、積分値が所定の閾値と比較される。この閾値を越えると、このことは重大な事故を意味し、スイッチ手段Ｓ１，Ｓ３が制御装置３により制御される。このことによって少なくとも１つの点火ピル５に電流が印加され、これによって加熱される。点火ピル５は保持手段４ａ、例えばエアバッグと作用接続しており、ガス形成装薬を作動させ、ガス形成装薬はこのエアバッグを膨張される。
スイッチ手段Ｓ１，Ｓ２と点火ピル５を有する点火回路ではさらに、前記の構成素子に直列に抵抗ＲＭが接続されている。この抵抗ＲＭには同じように点火ピル５に印加される点火電流が流れる。これに基づきこの抵抗ＲＭでは電圧が降下し、この電圧がコンパレータ７によって少なくとも１つの基準電圧と比較される。このことによって回路技術的に簡単に、点火ピル５に印加される電流を検出することができる。
本発明によれば、点火ピル５が点火電流によって制御される際にこの点火電流が有利にはそれぞれ所定の時間間隔で測定される。この時間間隔は例えばクロック発生器８により設定される。このクロック発生器８は有利には制御装置３に集積されている。もちろんこのクロック発生器を図２に示すように別個の構成群とすることもできる。
どのように点火ピル５に印加される電流が測定され、制御されるのかを、以下図３から図７に示した線図に基づいて説明する。図３から図６の線図には電流経過が時間の関数としてプロットされている。一方図７にはフローチャートが示されている。図７のフローチャートによれば、スタートステップ１００で少なくとも１つの点火ピル５（図２）が制御され、ステップ１０１で電流が印加される。ステップ１０４では、点火ピル５を流れる電流Ｉが測定される。この測定は、点火ピル５に直列に接続された抵抗ＲＭでの電圧降下を検出することによって行われる。ステップ１０７では電流Ｉが電流の第１の目標値Ｉ１と比較される。この比較は、コンパレータ７が抵抗ＲＭで検出された電圧降下２を第１の電圧基準値と比較することによって実施される。電流Ｉが第１の電流限界値Ｉ１よりも下に留まる限り、点火ピル５には図７のステップ１０３からわかるように、デューティ比ＴＶが１である電流が印加される。本発明の有利な実施例では、第１の電流限界値Ｉ１≦３Ａである。従って、点火ピル５に約１．７５Ａのオーダーの点火電流を印加するとき、デューティ比ＴＶは１である。これは図３の線図からわかる。すなわち電流強度が約１．７５Ａのとき、持続電流として点火電流が点火ピル５を最終的にこれが作動するまで流れる。
点火ピル５を流れる電流Ｉが第１の電流限界値Ｉ１を上回る場合、図７のステップ１０８で、点火ピル５を流れる電流Ｉがまだ第２の電流限界値Ｉ２より下にあるか否かが検査される。この第２の電流限界値Ｉ２は本発明の有利な実施例では例えば約６Ａである。このことが当てはまると、図７のステップ１０２で電流制御のデューティ比が変化され、例えば１／２に低減される。これは図４の線図に示されており、約３．５Ａの電流Ｉが示されている。この値は第１の電流限界値Ｉ１より上にあるが第２の電流限界値Ｉ２より下にある。これに従い点火ピル５はクロックで電流Ｉにより制御される。ここでデューティ比ＴＶは有利には１／２である。
電流測定の際に、この電流が第２の電流限界値Ｉ２をも上回っているが、第３の電流限界値Ｉ３よりはまだ下にあることが検出されると（図７のステップ１０９参照）、ステップ１０５で電流制御のデューティ比ＴＶが１／８に低減される。有利には本発明の実施例では、この第３の電流限界値Ｉ３は約１２Ａである。これを図５の線図に基づいて説明する。測定プログラムで、点火ピル５を流れる電流が約７Ａであることが検出されると、これにより図７のフローチャートのステップ１０９の条件が満たされる。これに従いデューティ比ＴＶは１／８に低減される。
最終的に、点火ピル５を流れる電流Ｉが第３の電流限界値Ｉ３より上にあれば（図７のステップ１１０参照）、デューティ比ＴＶがさらに１／１６に、図７のステップ１０６で低減される。このことは図６の線図に基づき明らかである。点火ピル５を流れる約１２．１Ａの電流が第３の限界値Ｉ３の値１２Ａを上回っている。従って電流制御は、デューティ比ＴＶが１／１６になるように行われる。
前記の電流制御によって、点火ピル５に電流を供給する出力段の負荷が低減される。このことによって有利には構成の小さな出力段を使用することができ、集積技術で実施する際に比較的小さなチップ面積しか必要としない。このことにより全体で構造サイズの低減が達成され、しかもその際に困難な熱問題も発生しない。点火ピルをクロック制御し、電流Ｉに対する測定過程を各クロックごとに少なくとも１回行うことによって、非常に高速に電流Ｉの変化に応答することができ、必要な場合にはクロックデューティ比ＴＶを直ちに適合することができる。
本発明の有利な実施例では、約数１０ｋＨｚ、例えば４０ｋＨｚの周波数のクロック発生器が使用される。ここでデューティ比は有利には分母２の商であるかまたはその倍数である。すなわち１，１／２，１／８，１／１６である。点火ピル５を比較的大きな電流強度Ｉにより制御可能であることによってさらに、それ自体障害となる状態の制御過程、例えば短絡またはバイパス路を自由燃焼によって除去することができる。このことによって不利な状況であっても点火ピル５を設計通り作動することができる。このようにして、点火ピル５の実際抵抗がその目標値から大きく異なっている場合でもこれを制御することができる。市販の点火ピルの抵抗は数Ωのオーダーであり、例えば約２Ωである。
とくに有利には電子装置１は集積電子回路８０（図８）を有し、ここには複数のスイッチ素子、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ、これらスイッチ素子に対するドライバ回路８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ、およびコンパレータ８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄが集積されている。これにより複数の点火ピル５を制御することができ、しかも高い実装密度により構造的な大きさが小さく、所要空間が節約される。
図８ではスイッチ素子８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄと接続された端子線路ＩＧＨ０，ＩＧＨ１，ＩＧＨ２，ＩＧＨ３がここに図示されない点火ピルに至る。これら点火ピルはこの電子回路８０の外側で、保持手段に直接隣接して配置されている。スイッチ素子８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄに直列にそれぞれ抵抗Ｒ５０，Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３が示されており、これらの抵抗には点火ピルに印加される電流が流れる。前記抵抗Ｒ５０，Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３の端子線路はそれぞれコンパレータ８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄの入力端子と接続されている。コンパレータは、それぞれの抵抗に発生する電圧降下を検知し、これを所定の基準値と比較する。

Claims (9)

1. 乗客保護装置をトリガするための電子装置であって、少なくとも１つの加速度センサと、センサ信号を評価するための制御装置と、保持手段、例えばエアバッグ、ベルトテンショナー等とを有し、前記保持手段は事故状況において制御装置から伝達されて電流の流れる少なくとも１つの点火ピルによってトリガされる形式の電子装置において、
   少なくとも１つの点火ピル（５）を流れる電流（Ｉ）を検出し、これを少なくとも１つの電流限界値（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）と比較するための手段と、電流制御手段とを有し、
   前記電流制御手段は、点火ピル（５）を流れる電流（Ｉ）のデューティ比（ＴＶ）を制御し、
   点火ピル（５）に電流（Ｉ）を印加し、
   所定の時間間隔の後、電流強度を測定し、目標値と比較し、
   目標値と異なる場合に電流制御のデューティ比（ＴＶ）を変更し、
   デューティ比（ＴＶ）の変化と共に、点火ピル（５）を流れる電流の振幅を変化させる、
   ことを特徴とする電子装置。
2. デューティ比（ＴＶ）は電流強度（Ｉ）に依存して制御可能である、請求項１記載の電子装置。
3. 前記電流（Ｉ）を検出し、これを少なくとも１つの電流限界値（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）と比較するための手段は、点火ピル（５）の電流回路に配置された測定抵抗（ＲＭ）とコンパレータ（７）とを有し、
   該コンパレータは、測定抵抗（ＲＭ）で降下する電圧降下を少なくとも１つの基準電圧と比較する、請求項１または２記載の電子装置。
4. 多重コンパレータ、例えば３重コンパレータが設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電子装置。
5. クロック発生器（８）が設けられており、該クロック発生器のクロック周波数は数１０ｋＨｚ、例えば４０ｋＨｚである、請求項１から４までのいずれか１項記載の電子装置。
6. 集積電子回路（８０）を有し、該集積電子回路には複数のスイッチ素子（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）、これらスイッチ素子に対するドライバー回路（８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ）およびコンパレータ（８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ）が集積されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電子装置。
7. デューティ比（ＴＶ）が小さい場合には、電流（Ｉ）の振幅を高める、請求項１記載の方法。
8. 電流強度（Ｉ）に対して複数の目標値（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）が設けられており、
   第１の目標値（Ｉ１）は３Ａより小さいかまたは等しく、第２の目標値（Ｉ２）は６Ａより小さいかまたは等しく、第３の目標値（Ｉ３）は１２Ａより小さいかまたは等しい、請求項１または７記載の方法。
9. デューティ比（ＴＶ）は以下の値である、
   ０＜Ｉ＜Ｉ１： ＴＶ＝１／１
   Ｉ２＜Ｉ＜Ｉ２： ＴＶ＝１／２
   Ｉ２＜Ｉ＜Ｉ３： ＴＶ＝１／８
   Ｉ３＜Ｉ： ＴＶ＝１／１６
   請求項１または７または８記載の方法。

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