JP3929591B2 - 乗員保護装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等の衝突事故時にエアバッグを膨張させて乗員を事故から保護する乗員保護装置に係り、特に診断機能を有する乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の乗員保護装置を図７に基づいて説明する。
１は車載バッテリ、２はイグニッションスイッチ、３はＤＣ／ＤＣコンバータで、前記車載バッテリ１の出力電圧を昇圧して出力する。４は雷管駆動制御回路で、逆流防止用ダイオード５，バックアップコンデンサ６，第１電界効果型トランジスタ７，第２電界効果型トランジスタ８，電流検出抵抗９，比較回路１０，定電流源１１，抵抗１２，チャージポンプ回路１３，スイッチ回路１４等から構成されている。
【０００３】
以下に、前記雷管駆動制御回路４について説明する。
バックアップコンデンサ６は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３によって充電される。第２電界効果型トランジスタ８は、そのドレイン側は前記バックアップコンデンサ６に、またソース側は後述の雷管１５に接続され、雷管１５に流れる点火電流のうちの大部分が流れる。７は前記第２電界効果型トランジスタ８に流れる電流を分流するための小容量の第１電界効果型トランジスタで、そのドレイン側は前記第２電界効果型トランジスタ８のドレイン側に接続され、又ソース側は許容電力の小さい電流検出抵抗９を介して第２電界効果型トランジスタ８のソース側に接続されている。
【０００４】
比較回路１０は、その一方の非反転（＋）入力端子には、直列接続された定電流源１１と抵抗１２によって作られる基準電圧が入力され、また他方の反転（−）入力端子には電流検出抵抗９に発生する電圧が供給され、またその出力端子は、スイッチ回路１４の出力端子と、第１及び第２電界効果型トランジスタ７，８のゲートに接続されている。１８は加速度センサで、車両の衝突事故に伴って発生する加速度信号を検出する。１９は後述のマイクロコンピュータ２１を形成する衝突判断手段で、加速度センサ１８からの加速度信号に基づいて衝突事故の大きさを判断して、重大事故と判断すると、スイッチ回路１４にオン信号を供給する。また、衝突判断手段１９は電源が投入されるとチャージポンプ回路１３にトリガ信号を供給する。
【０００５】
雷管１５の一端は雷管駆動制御回路４の出力側に、また他端は逆流防止用ダイオード１６、加速度スイッチ１７を直列に介して接地されている。衝突判断手段１９は、車両の衝突を検出する加速度センサ１８からの減速度信号に基づいて衝突の状況を判断して、エアバッグ等を作動させる必要がある場合には前記チャージポンプ回路１３にトリガ信号を同時に、またはタイムラグをもたせて出力する。
【０００６】
このような構成において、（ａ）衝突判断手段１９からオン信号がスイッチ回路１４に出力されていないとき、スイッチ回路１４のスイッチングトランジスタはオフしている。これによって、第１及び第２電界効果型トランジスタ７，８はオフ状態に維持されている。また（ｂ）重大事故の発生により衝突判断手段１９からオン信号がスイッチ回路１４に出力されると、スイッチ回路１４のスイッチングトランジスタがオンするので、第１及び第２電界効果型トランジスタ７，８のソース側の電位よりも高いハイレベルな電圧信号が第１及び第２電界効果型トランジスタ７，８のゲートに供給され、双方のトランジスタ７，８は能動領域で作動を開始する。
【０００７】
次に、診断機能について説明すると、前記衝突判断手段１９と同様にマイクロコンピュータ２１を形成する診断回路２０は、前記雷管１５の両端子の電圧を入力すると共に、その雷管１５の端子間電圧を求める差動増幅器２３からの出力を入力して、前記雷管１５の断線、短絡等を判断して断線、短絡等が発生していた場合、警報ランプ２２を点灯して報知する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した乗員保護装置にあっては、雷管の断線、短絡の診断、またバックアップコンデンサ、機械式加速度スイッチ等の診断を行う構成のものもあるが、上記の如きカレントミラー回路を有する回路構成に係る回路部の診断を行う機能を有するものはない。
【０００９】
そこで、この発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、乗員保護装置におけるカレントミラー回路の診断を行うことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る乗員保護装置は、直流電源に直列に接続された雷管と、前記直流電源と雷管との間に介挿された第１のスイッチ手段と、加速度センサからの加速度信号に基づいて衝突事故の大きさを判断し、重大衝突と判断したとき前記スイッチ手段に点火制御信号を出力し、かつそれと同期して電流制御信号を出力する衝突判断手段と、直列接続された第１、第２及び第３電流制限抵抗を含み、かつ前記衝突判断手段からの電流制御信号によって該第２及び第３電流制限抵抗間の接続点をグランドに短絡する第２のスイッチ手段のオンによって前記第１及び第２電流制限抵抗に流れる電流に比例した点火電流を前記第１のスイッチ手段を介して前記雷管に供給する電流制限回路と、前記衝突判断手段からの電流制限信号による前記第２のスイッチ手段のオン、オフによる前記第２及び第３電流制限抵抗間の接続点の短絡状態及び非短絡状態における該接続点の電位の変化を入力して、前記第１、第２及び第３電流制限抵抗の断線及び短絡を診断する診断回路を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る乗員保護装置は、直流電源に直列に接続された雷管と、前記直流電源と雷管との間に介挿された第１のスイッチ手段と、加速度センサからの加速度信号に基づいて衝突事故の大きさを判断し、重大衝突と判断したとき前記スイッチ手段に点火制御信号を出力し、かつそれと同期して電流制御信号を出力する衝突判断手段と、直列接続された第１、第２及び第３電流制限抵抗を含み、かつ前記衝突判断手段からの電流制御信号によって該第２及び第３電流制限抵抗間の接続点をグランドに短絡する第２のスイッチ手段のオンによって前記第１及び第２電流制限抵抗に流れる電流に比例した点火電流を前記スイッチ手段を介して前記雷管に供給する電流制限回路と、前記衝突判断手段からの電流制限信号による前記第２のスイッチ手段のオフによる前記第２及び第３電流制限抵抗間の接続点の非短絡状態において、前記スイッチ手段の断線及び短絡を診断する診断回路を備えてなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１の構成を図１に示すが、その図１において図７の従来例で説明したものと同一のもの、または均等なものには同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
すなわち、３０は第２加速度センサ、３１は比較回路で、前記第２加速度センサ３０からの検出出力が、衝突の発生の判断の基準値を越えるとスイッチ信号を出力する。３２は後述の診断回路（診断手段）３３と共に、マイクロコンピュータ３４を構成する衝突判断手段で、第１加速度センサ１８からの加速度信号及び比較回路３１からのスイッチ信号を受け、かつその第１加速度センサ１８からの加速度信号に基づいて重大衝突と判断すると、第２のスイッチ手段としての切り換えトランジスタ３７，駆動制御トランジスタ３８，スイッチングトランジスタ３６のそれぞれにオン信号を供給する。
【００１３】
診断回路３３は、従来例における診断回路２０と同様に雷管１５の短絡、断線等を診断する機能を有するほかに、切り換えトランジスタ３７がオン、オフされることによって変化する第１及び第２抵抗４４，４５の間の接続点の電位Ｖｂの変化を検出し、その変化量に基づいて第１，第２及び第３抵抗４４，４５，４６の断線、短絡等を診断する機能を有する。
【００１４】
すなわち、前記診断回路３３は図２に示すようなフローチャートに従って、イグニッションスイッチ２がオンされたか否かをステップＳ１でチェックし、イグニッションスイッチ２がオンされていると判断するとステップＳ２に進む。ステップＳ２は、雷管１５の端子間電位差を検出する比較回路３５からの出力と、雷管１５の両端に発生する電位とに基づいて雷管１５の断線、短絡等の故障を診断し、故障が発生している場合にはステップＳ３に進み、「雷管異常」として警報ランプ２２を所定のモードで点滅させ、ステップＳ１３に進み、イグニッションスイッチ２がオフされていると判断すると終了し、オン状態であると判断されると後述のステップＳ１０に戻る。
【００１５】
またステップＳ２において、雷管１５が正常であると判断された場合にはステップＳ４に進み、切り換えトランジスタ３７をオンさせ、その時発生する第１及び第２抵抗４４，４５の接続点の電圧ＶｂをステップＳ５でモニタする。この電圧ＶｂがステップＳ６においてＶａ／５（Ｖａ：定電圧回路４１の非反転入力端子に供給される基準電圧）より大きく、かつＶａ／２より小さいかが判断され、その条件を満足しないと判断された場合には、ステップＳ７で電流制限回路４０が異常であるとして警報ランプ２２を所定のモードで点滅させ、その後ステップＳ１３に進む。
【００１６】
また電圧ＶｂがステップＳ６においてＶａ／５より大きく、かつＶａ／２より小さいと判断され、条件を満足していると判断された場合には、ステップＳ９に進み、切り換えトランジスタ３７をオフさせ、ステップＳ１０でその時発生する第１及び第２抵抗４４，４５の接続点の電圧Ｖｂをモニタする。この電圧ＶｂがステップＳ１１においてＶａ／２より小さいと判断された場合には、ステップＳ７で電流制限回路４０が異常であるとして警報ランプ２２を所定のモードで点滅させる。
【００１７】
ステップＳ１１においてＶａ／２以上であると判断された場合には、ステップＳ１２で電流制限回路４０は正常であると判断してステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においてイグニッションスイッチ２がオン状態であると判断されると、ステップＳ１０に戻り、オフされたと判断されると、診断プログラムを終了する。
【００１８】
切り換えトランジスタ３７は、非衝突の通常時はオフ状態を維持し、また衝突時には、オン状態に切り換えられる。電流制限回路４０は、駆動制御トランジスタ２７，３８，比較回路４１，駆動トランジスタ４２，電流検出抵抗４３，第１電流制限抵抗４４，第２電流制限抵抗４５，第３電流制限抵抗４６，比較回路４７，駆動トランジスタ４８ａ，バイアス抵抗４９等から構成され、スイッチ手段としての機能を有し、定電圧回路を形成する比較回路４１によって、前記第１電流制限抵抗４４の非接地側端子の電位が一定になるように保持される。またこのとき、主に第１，第２及び第３電流制限抵抗４４，４５，４６で電流検出抵抗４３を流れる一定電流Ｉａが決定され、これによって発生する後段の駆動制御トランジスタ２７のコレクタ端子の電位は、信号ラインＡを介して比較回路４７に基準値として供給される。その結果、駆動トランジスタ４８ａのコレクタ端子とバイアス抵抗４９との接続点の電位が一定に制御され、駆動トランジスタ４８ａおよび第１のスイッチ手段としての駆動トランジスタ４８ｂに一定電流が流れる。すなわち、点火電流を流すときには切り換えトランジスタ３７をオンして一定電流Ｉａを大きくし、また診断電流を流すときには切り換えトランジスタ３７をオフして一定電流Ｉａを小さくするように制御する。
【００１９】
また、駆動制御トランジスタ３８がオフの時は、電流検出抵抗４３により検出された電流によって発生した電圧値が比較回路４７にも入力され、比較回路４７で駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂがオン制御される。一方で、駆動制御トランジスタ３８がオンの時は、駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂはオン制御されない。
【００２０】
次に上記構成の作用説明を行う（図２、図３及び図４参照）。
電源が投入されることによって、マイクロコンピュータ３４のプログラムが作動を開始する。すなわち、最初に診断用プログラム（抵抗４４〜４６、雷管１５の故障診断と駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂの故障診断を含む）が作動開始し、それが終了すると衝突判断用プログラムが作動を開始し、以後その２つのプログラムが図示されない制御手段によって交互に実行される。
【００２１】
まず、図２に示す診断用プログラムのうちの抵抗４４〜４６、雷管１５の故障診断プログラムの作動によって以下のことが分かる。
マイクロコンピュータ３４の診断回路３３は、比較回路３５からの出力信号及び雷管１５の両端に発生する電位を読み取り、その読み取った電圧に基づいて上述したように雷管１５の断線、短絡等の故障診断を行っているが、この故障診断については、既に周知のことであるので詳細説明は省略する。
【００２２】
［抵抗４４〜４６の故障診断］
（１）診断回路３３からの指示で衝突判断手段３２が切り換えトランジスタ３７をオフ状態にした時
第１及び第２抵抗４４，４５の接続点の電圧ＶｂがＶａ／２以上であれば正常と判断され、Ｖａ／２以下であれば第１抵抗４４が断線、または第３抵抗４６が短絡の何れかの故障と判断され、警報ランプ２２によって警報される。
【００２３】
（２）診断回路３３からの指示で衝突判断手段３２が切り換えトランジスタ３７をオン状態にした時
第１及び第２抵抗４４，４５の接続点の電圧ＶｂがＶａ／２以上であれば第１抵抗４４の短絡、第２抵抗４５の断線、又は切り換えトランジスタ３７のオープン故障の何れかである。また電圧ＶｂがＶａ／５以上で、かつＶａ／２より小さい場合には、正常と判断される。さらに、電圧ＶｂがＶａ／５以下であると、第２抵抗４５の短絡と判断される。
【００２４】
また、衝突判断用プログラムが実行されることによって以下のように作動する。
（１）衝突判断手段３２が重大衝突と判断していない時
スイッチングトランジスタ３６，切り換えトランジスタ３７，駆動制御トランジスタ３８がオフ状態になっており、一定電流Ｉａは、第１，第２及び第３電流制限抵抗４４，４５，４６にて制限された電流値、すなわち雷管１５が展開不可能な電流値となり、例えばマイクロコンピュータ４０がプログラム暴走して衝突判断手段３２から駆動制御トランジスタ３８及びスイッチングトランジスタ３６のそれぞれにハイレベル信号が供給されても微小電流しか流れず、雷管１５は点火されない。
【００２５】
また、プログラム暴走によって衝突判断手段３２から切り換え手段３７に供給される信号がハイレベルに切り替わり、第２及び第３電流制御抵抗４５，４６の接続点の電位をローレベルに切り換える確率も小さい。すなわち、３つの出力端子が一度に点火電流を流す方向に切り替わる確率は非常に小さくなる。
【００２６】
（２）衝突判断手段３２が衝突と判断した時
駆動制御トランジスタ３８，スイッチングトランジスタ３６及び切り換えトランジスタ３７は、オン状態となり、第２及び第３電流制限抵抗４５，４６の接続点が接地されるので、電流検出抵抗４３，第１電流制限抵抗４４及び第２電流制限抵抗４５に前回よりも多くの電流Ｉａが流れ、その電流Ｉａが電流検出抵抗４３によって検出されて比較回路４７に供給される。このとき、駆動制御トランジスタ３８は、オンされ、かつスイッチングトランジスタ３６もオンされているので、信号ラインＡによって供給された電圧は比較回路４７で所定の増幅率で増幅され、その増幅された電圧によって駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂがオンされ、雷管１５に点火電流が供給される。
【００２７】
［駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂの故障診断］
この診断は、従来から使用されている技術によると、図５に実線で示すように駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂを数１０マイクロ秒間のみオン動作せしめ（区間Ｔ₁)、雷管１５が作動して火薬が点火されない程度の微小電力を供給して、その短時間の間に雷管１５の両端子に発生する電圧を検出する手法がとられていた。このときの駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂが非常にわずかな時間しかオンしないために、図５（Ｃ）に実線で示すように駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂが完全にオン（飽和状態）しない間に、診断回路３３が雷間１５及び比較回路３５から入力しなくてはならず、この状態で入力した場合には正確な電圧、電位差を読み取れないという問題点があるので、微小電流（例えば従来の１／２０）を長い時間（Ｔ₂ （≒２・Ｔ₁ ）供給して、駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂの双方が正常状態で作動した後に診断回路３３が読み取るようにすることによって改善するためのものである。
【００２８】
すなわち、この診断用プログラムが作動を開始すると、図６において、ステップ１００からステップ１１０に進み、前記抵抗４４〜４６の故障診断結果に基づいて抵抗４４〜４６が正常か否かが判断される。故障していると判断されると、ステップ１２０に進み、駆動制御トランジスタ３８をオンして雷管１５に点火電流が供給されないようにし、ステップ２００に進み、この診断プログラムを終了する。
【００２９】
ステップ１１０において、抵抗４４〜４６が正常であると判断されると、ステップ１３０に進み、雷管１５が正常であるか否かが判断される。このステップ１３０において、雷管１５が異常であるとステップ１２０に進む。また、雷管１５が正常であると判断されると、ステップ１４０に進み、切り換えトランジスタ３７、駆動制御トランジスタ３８をオフして駆動トランジスタ４８ｂに微小電流を流す。
【００３０】
この電流が雷管１５に診断電流として流れ、これによって雷管１５の非接地側に発生する電圧Ｖｓをステップ１５０で読み取り（当然ながらサンプリング入力（図５（Ｄ））で行う）、記憶せしめる。この読み取った電圧Ｖｓは、平均値を求めるためのもので、ステップ１６０で回数を判断し、所定回数読み取っていない場合には、ステップ１１０に戻り、所定回数読み取った場合には、ステップ１７０で駆動制御トランジスタ３８をオンする。
【００３１】
その後、ステップ１８０に進み、読み取った電圧Ｖｓの平均値が所定値以上あるか否かが判断され、ないと判断されると、ステップ１９０で駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂが異常である旨の信号を作成して出力し、ステップ２００に進む。またステップ１８０で所定値以上有ると判断されると、駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂは正常であると判断してステップ２００に進み、終了する。すなわち、微小電流を供給するので検出電圧Ｖｓが非常に小さいので、所定回数加算してその平均値を求めることによって精度を確保している。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、点火電流の大きさを抵抗値を変化させることによって制御する回路の診断を行うことができる乗員保護装置を提供できるという効果が得られる。
この発明によれば、微少な電流を雷管に流しながら電流制限回路を構成する電流制限抵抗及び駆動トランジスタの診断を行うことができる乗員保護装置を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す乗員保護装置の回路ブロック図である。
【図２】図１の回路ブロック図の診断回路の作動プログラムを示すフローチャートである。
【図３】図１の乗員保護装置の故障状態を示す説明図である。
【図４】図１の乗員保護装置の故障状態をモニタされた電圧によって区分する説明図である。
【図５】図１の駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂの従来の診断方法と本件実施の一形態の診断との違いを説明するための説明図である。
【図６】図１の駆動トランジスタ４８ａ，４８ｂの診断プログラムのフローチャートである。
【図７】従来の乗員保護装置の回路図である。
【符号の説明】
１５ 雷管
１８，３０ 加速度センサ
２７ 駆動制御トランジスタ
３１，３５，４１，４７ 比較回路
３２ 衝突判断手段
３３ 診断回路（診断手段）
３６ スイッチングトランジスタ
３７ 切り換えトランジスタ（切り換え手段）
４０ 電流制限回路
４４，４５，４６ 電流制限抵抗
４８ａ，４８ｂ 駆動トランジスタ

Claims (2)

1. 診断用プログラムと衝突判断用プログラムを交互に実行する乗員保護装置において、
   直流電源に直列に接続された雷管と、
   前記直流電源と雷管との間に介挿された第１のスイッチ手段と、
   加速度センサからの加速度信号に基づいて衝突事故の大きさを判断し、重大衝突と判断したとき前記スイッチ手段に点火制御信号を出力し、かつそれと同期して電流制御信号を出力する衝突判断手段と、
   直列接続された第１、第２及び第３電流制限抵抗を含み、かつ前記衝突判断手段からの電流制御信号によって該第２及び第３電流制限抵抗間の接続点をグランドに短絡する第２のスイッチ手段のオンによって前記第１及び第２電流制限抵抗に流れる電流に比例した点火電流を前記第１のスイッチ手段を介して前記雷管に供給する電流制限回路と、
   前記衝突判断手段からの電流制限信号による前記第２のスイッチ手段のオン、オフによる前記第２及び第３電流制限抵抗間の接続点の短絡状態及び非短絡状態における該接続点の電位の変化を入力して、前記第１、第２及び第３電流制限抵抗の断線及び短絡を診断する診断回路を備えてなることを特徴とする乗員保護装置。
2. 診断用プログラムと衝突判断用プログラムを交互に実行する乗員保護装置において、
   直流電源に直列に接続された雷管と、
   前記直流電源と雷管との間に介挿された第１のスイッチ手段と、
   加速度センサからの加速度信号に基づいて衝突事故の大きさを判断し、重大衝突と判断したとき前記スイッチ手段に点火制御信号を出力し、かつそれと同期して電流制御信号を出力する衝突判断手段と、
   直列接続された第１、第２及び第３電流制限抵抗を含み、かつ前記衝突判断手段からの電流制御信号によって該第２及び第３電流制限抵抗間の接続点をグランドに短絡する第２のスイッチ手段のオンによって前記第１及び第２電流制限抵抗に流れる電流に比例した点火電流を前記スイッチ手段を介して前記雷管に供給する電流制限回路と、
   前記衝突判断手段からの電流制限信号による前記第２のスイッチ手段のオフによる前記第２及び第３電流制限抵抗間の接続点の非短絡状態において、前記スイッチ手段の断線及び短絡を診断する診断回路を備えてなることを特徴とする乗員保護装置。

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