JP4128519B2 - 着火装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に搭載される乗員保護装置の着火装置に関する。

近年、車両等において乗員を保護するために、エアバッグやシートベルトプリテンショナー等の補助拘束装置（Supplemental Restraint System ）を用いた乗員保護装置が普及しつつある。このような乗員保護装置は、必要な場所に補助拘束装置が配置され、車両に衝撃が加わるとセンサによりこれを感知し、乗員が車室内の物体に衝突しないように、補助拘束装置が乗員を一時的に拘束して保護する。

ところで、従来は、車両に配置する補助拘束装置の数が少なかったため、補助拘束装置を制御する制御装置と補助拘束装置を作動させる着火装置との間の接続は例えば単純な１対１の接続（ピアツーピア接続）とすると共に、着火装置内の火薬を爆発させる電力を供給する点火回路を制御装置内に設け、点火回路から送出される点火用電流により着火装置内の火薬を爆発させて補助拘束装置を作動させていた。しかし、最近では、補助拘束装置を車両の各所に配置したために補助拘束装置の数が増加する傾向にあり、制御装置及び制御装置と補助拘束装置の着火装置との間を接続する接続線（ハーネス）を可能な限り削減することが求められている。

そこで、制御装置と補助拘束装置の着火装置との間の接続を、電力及び制御信号を伝送可能なバス線により接続し、バス線に接続された複数の補助拘束装置を、着火装置を指定した通信による点火制御を利用して１つの制御装置で制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照。）。
また、着火装置がバス線に接続されて制御装置から通信による点火制御を受けるには、着火装置側に、制御装置と通信するための通信回路と、補助拘束装置を作動させる火薬に点火するための着火素子に電力を供給する点火回路とを備える必要がある（例えば、特許文献３参照。）。

更に、バス線に接続された複数の着火装置にバス線から電力を供給するために、１つ１つの着火装置で必要な電力を、従来の着火装置で必要な電力の１／１００程度にする必要があり、近年は低エネルギーで反応する着火素子が開発されている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照。）。そのため、１つ１つの着火装置で必要な電力を蓄電するコンデンサ等の蓄電手段も、小容量のものを使用できるようになった。
特開平１０−１５４９９２号公報 特開２０００−１２４９３２号公報 特許第３２９４５８２号公報 米国特許第５８４７３０９号明細書 米国特許第５９０５２２６号明細書 米国特許第６１９２８０２号明細書

ところで、上述のような乗員保護装置では、確実な作動によって乗員を保護するために、乗員保護装置の起動時等に各部の自己診断が実行されて走行時の確実な動作を保証する。具体的には、例えば、補助拘束装置を作動させる火薬に点火するための着火素子に電力を供給する点火回路では、着火素子に供給する電力を蓄電する蓄電手段や、着火素子自身に劣化等の発生がないかどうかの自己診断が実行される。しかし、従来の制御装置と補助拘束装置の着火装置との間をバス線により接続する方法では、１つの制御装置によって複数の補助拘束装置を効率的に制御することができるものの、本方式では、補助拘束装置を作動させる火薬に点火する点火回路が制御装置側には設けられていないため、従来の制御装置側に設けられた診断装置では正確に点火回路を診断することができないという問題があった。

具体的には、点火回路に備えられた、着火素子が補助拘束装置を作動させる火薬に点火するための電力を蓄電する蓄電手段を自己診断するには、蓄電手段に電力を供給すると共に、蓄電手段の充電時間とその電位との関係から精度良く電気容量値を測定し、基準値と比較することが望ましいが、制御装置側から直接着火装置側の蓄電手段に電力を供給して、蓄電手段の充電時間とその電位とを測定しようとすると、制御装置あるいは着火装置をバス線に接続するための接続端子（コネクタ）やバス線自身の寄生容量等の浮遊容量の影響を受けて、精度良く蓄電手段の電気容量値を測定することができないという問題があった。

特に、低エネルギーで反応する着火素子が開発され、１つ１つの着火装置の点火回路において、必要な電力を蓄電する蓄電手段として例えば小容量のコンデンサを使用できるようになったものの、小容量のコンデンサは、充電時間とその電位との関係から精度良く電気容量値の診断を実行することが可能な、充電時間の長い従来の大容量のコンデンサとは異なり、充電時間とその電位との関係から精度良く電気容量値の診断を実行することが難しいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、自己診断により点火回路に備えられた蓄電手段の電気容量値診断を精度良く実行し、点火回路の動作を保証する着火装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る着火装置は、電力及び制御信号を供給するバス線（例えば後述する実施例のバス線３）に接続されると共に、前記バス線から受信した点火指令信号に基づいて、点火回路が乗員保護装置の補助拘束装置を作動させるための火薬（例えば後述する実施例の点火剤５４）に点火する着火装置であって、前記点火回路が、前記バス線から供給された電力を蓄電する蓄電手段（例えば後述する実施例のコンデンサ２７）と、前記蓄電手段に蓄電された電力を用いて前記火薬に点火する着火素子（例えば後述する実施例の着火素子２９）と、前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段と前記バス線及び前記着火素子との間の接続を切断するスイッチング素子（例えば後述する実施例のスイッチング素子２６）と、前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段の実際の電気容量値に基づいて算出される周波数の信号を発振する発振回路（例えば後述する実施例の発振回路３１ａ）と、前記蓄電手段の診断時に、前記発振回路によって前記蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値を測定する振幅測定手段（例えば後述する実施例のステップＳ３の処理）と、前記振幅測定手段により測定された前記蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値と、前記蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準振幅値とを比較して、前記蓄電手段が正常か、または異常かを診断する診断手段（例えば後述する実施例のステップＳ４及びステップＳ５の処理）とを備えたことを特徴とする。

以上の構成を備えた着火装置は、蓄電手段の診断時に、まずスイッチング素子により蓄電手段をバス線や着火素子から分離すると共に、発振回路が蓄電手段の実際の電気容量値に基づいて算出される周波数の信号を発振する。この時、発振回路の発振周波数を決定する素子として機能する蓄電手段に該発振回路の出力する信号が印加されるので、振幅測定手段により、発振回路によって蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値を測定すると共に、診断手段が、振幅測定手段により測定された蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値と、蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準振幅値とを比較することで、実際の蓄電手段の電気容量値と蓄電手段の仕様上の電気容量値との誤差を精度良く判定し、点火回路に備えられた蓄電手段が正常か、または異常かを診断することができる。

請求項２の発明に係る着火装置は、電力及び制御信号を供給するバス線（例えば後述する実施例のバス線３）に接続されると共に、前記バス線から受信した点火指令信号に基づいて、点火回路が乗員保護装置の補助拘束装置を作動させるための火薬（例えば後述する実施例の点火剤５４）に点火する着火装置であって、前記点火回路が、前記バス線から供給された電力を蓄電する蓄電手段（例えば後述する実施例のコンデンサ２７）と、前記蓄電手段に蓄電された電力を用いて前記火薬に点火する着火素子（例えば後述する実施例の着火素子２９）と、前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段と前記バス線及び前記着火素子との間の接続を切断するスイッチング素子（例えば後述する実施例のスイッチング素子２６）と、前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段の実際の電気容量値に基づいて算出される周波数の信号を発振する発振回路（例えば後述する実施例の発振回路３１ａ）と、前記蓄電手段の診断時に、前記発振回路が出力する信号の周波数を測定する周波数測定手段（例えば後述する実施例のステップＳ１３の処理）と、前記周波数測定手段により測定された前記発振回路が出力する信号の周波数と、前記蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準周波数とを比較して、前記蓄電手段が正常か、または異常かを診断する診断手段（例えば後述する実施例のステップＳ１４及びステップＳ１５の処理）とを備えたことを特徴とする。

以上の構成を備えた着火装置は、蓄電手段の診断時に、まずスイッチング素子により蓄電手段をバス線や着火素子から分離すると共に、発振回路が蓄電手段の実際の電気容量値に基づいて算出される周波数の信号を発振する。この時、発振回路の発振周波数は蓄電手段の電気容量値で決定されるので、周波数測定手段により、発振回路が出力する信号の周波数を測定すると共に、診断手段が、周波数測定手段により測定された発振回路が出力する信号の周波数と、蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準周波数とを比較することで、実際の蓄電手段の電気容量値と蓄電手段の仕様上の電気容量値との誤差を精度良く判定し、点火回路に備えられた蓄電手段が正常か、または異常かを診断することができる。

請求項１に記載の着火装置によれば、振幅測定手段により測定された蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値と、蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準振幅値とを比較することで、実際の蓄電手段の電気容量値と蓄電手段の仕様上の電気容量値との誤差を精度良く判定し、点火回路に備えられた蓄電手段が正常か、または異常かを診断することができる。
従って、自己診断により点火回路に備えられた蓄電手段の電気容量値診断を精度良く実行し、点火回路の動作を保証する着火装置を実現することができるという効果が得られる。

請求項２に記載の着火装置によれば、周波数測定手段により測定された発振回路が出力する信号の周波数と、蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準周波数とを比較することで、実際の蓄電手段の電気容量値と蓄電手段の仕様上の電気容量値との誤差を精度良く判定し、点火回路に備えられた蓄電手段が正常か、または異常かを診断することができる。
従って、自己診断により点火回路に備えられた蓄電手段の電気容量値診断を精度良く実行し、点火回路の動作を保証する着火装置を実現することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

（全体構成）
図１は、本発明の第１の実施例の着火装置を備えた乗員保護装置における点火システムの概要を示すブロック図である。なお、本実施例の着火装置を備えた乗員保護装置は、特に自動車等の車両に搭載して利用することが有用であり、一例として、乗員保護装置が自動車に搭載された場合について説明する。
図１において、コントロールユニット１は、車両に加わった衝撃から乗員を保護する乗員保護装置の中心をなす制御装置であって、乗員を保護するために車両の適所に設けられた複数の補助拘束装置（図示せず）に１対１で備えられる該補助拘束装置の着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・が、例えば２対の線材が両方とも接地されない平衡型のバス線３を用いて並列に接続されている。なお、着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・は点火剤（補助拘束装置のガス発生剤に火をつける火薬）を利用して補助拘束装置を作動させる装置であって、内部に点火剤（後述する点火剤５４）を内蔵しており、コントロールユニット１から着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・の通信アドレスを指定して送出された点火指令信号（点火指令コマンド）を受信して点火剤に点火することで補助拘束装置を作動させる。

また、コントロールユニット１には、ＣＰＵ（中央演算装置）により実現される衝突判定部１１が備えられており、衝突判定部１１は、車両の前部に設けられると共に通信回路１２を介して接続された車両の前部の変形による加速度を検出するフロントセンサ４の出力信号と、コントロールユニット１に設けられると共に車両の加速度を検出するＧセンサ１３の出力信号とに基づいて、車両が他の物体と衝突することにより車両に乗員保護装置の作動が必要な衝撃が加わったか否かを判定する。

一方、コントロールユニット１には、バス線３を介して着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・へ電力を供給すると共に、通信アドレスを指定して着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・と制御信号の通信を行うための通信回路１４が備えられており、衝突判定部１１は、車両が他の物体と衝突することにより車両に乗員保護装置の作動が必要な衝撃が加わったと判断した場合、通信回路１４によりバス線３を介して、着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・に補助拘束装置（図示せず）を作動させるための点火指令信号（点火指令コマンド）を送出する。

また、コントロールユニット１には、過電流防止のためのヒューズ５とイグニッションスイッチ（ＩＧ・ＳＷ）６とを介して、車両で利用される電力を蓄電する車載バッテリ７が接続されており、電流の逆流を防止する保護ダイオード１５を介して入力された車載バッテリ７の電力は、衝突判定部１１を構成するＣＰＵ等の電源を生成する＋５Ｖ電源１６へ供給されると共に、着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・へ電力を供給する通信回路１４へも供給される。更に、コントロールユニット１には、車載バッテリ７からの電力供給が停止した場合でも一定時間は動作するように、電力を蓄電して電源をバックアップするバックアップコンデンサ１７と、バックアップコンデンサ１７を充電するための保護ダイオード１８ａ、１８ｂや昇圧回路１９等も備えられている。

（バス線の信号仕様）
ここで、通信回路１４と着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・との間のバス線３を介した電力供給と制御信号の通信に関して説明する。図２は、通信回路１４と着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・との間でバス線３を介して送受信される信号の仕様を、横軸を「時刻ｔ」、縦軸を「電圧Ｖ」として示した図である。コントロールユニット１によってバス線３は、図２に示すように、コントロールユニット１と着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・との間で通信アドレスを指定して制御信号を送受信する「通信フェーズ」と、コントロールユニット１から着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・へ電力を供給する「電力供給フェーズ」とを交互に繰り返すように制御される。具体的には、例えば「通信フェーズ」では、バス線３を構成する２本の線間の電位差が６［Ｖ］でデータ"Ｈｉｇｈ"（＝１）、同様に２本の線間の電位差が３［Ｖ］でデータ"Ｌｏｗ"（＝０）を示し、更に「電力供給フェーズ」では、２本の線間の電位差が１１［Ｖ］の電力がコントロールユニット１から着火装置２ａ、２ｂ、２ｃ・・・へ供給される。

なお、上述のバス線３は、例えば２対の線材の一方が接地された不平衡型のバス線としても良い。

（着火装置の点火回路の詳細）
一方、図３は、本実施例の着火装置の点火回路の詳細を示すブロック図であって、一例として、着火装置２ａについて詳細に示す。なお、バス線３に接続された他の着火装置２ｂ、２ｃ・・・は、全て着火装置２ａと同じ構成を備えているものとする。
図３において、着火装置２ａの点火回路には、バス線３による通信の診断とコントロールユニット１からの指示に基づく点火制御を実行する制御回路２１が備えられており、バス線３との間で制御信号の送受信を行うための受信バッファや送信バッファを含む通信回路２２を介してバス線３と接続されている。

具体的には、バス線３からは通信回路２２の受信バッファを介して制御回路２１へ制御信号（コマンド）が入力されると共に、制御回路２１からは通信回路２２の送信バッファを介してバス線３へ制御信号に対する応答信号（レスポンス）が出力される。また、バス線３から供給される電力は、制御回路２１等の電源を生成する＋５Ｖ電源２３へ供給されると共に、保護ダイオード２４を介して、着火装置２ａが火薬に点火して補助拘束装置を作動させるために必要な電力を生成する昇圧回路２５へも供給される。
また、昇圧回路２５の出力には、スイッチング素子２６を介して、コンデンサ２７が接続されており、着火装置２ａが点火剤に点火して補助拘束装置を作動させるために必要な、昇圧回路２５により昇圧された電力を蓄電できるように構成されている。

一方、昇圧回路２５の出力には、更にスイッチング素子２８と、着火装置２ａに内蔵された点火剤に点火するための着火素子２９と、スイッチング素子３０との直列回路が接続されている。具体的には、昇圧回路２５の出力に、スイッチング素子２８を介して着火素子２９の一方の端子が接続されており、着火素子２９のもう一方の端子は、スイッチング素子３０を介して接地されている。なお、スイッチング素子２８とスイッチング素子３０の導通と遮断を制御する制御端子は、それぞれ制御回路２１へ接続されている。

また、スイッチング素子２６とコンデンサ２７との接続点には、コンデンサ２７が正常かあるいは異常かを診断する診断用回路３１が接続されている。スイッチング素子２６は、コンデンサ２７の診断時に、コンデンサ２７と昇圧回路２５及びスイッチング素子２８を含む着火素子２９側の回路との間の接続を切断するスイッチング素子であって、スイッチング素子２６の導通と遮断を制御する制御端子は、診断用回路３１へ接続されている。なお、制御回路２１、通信回路２２、＋５Ｖ電源２３、保護ダイオード２４、昇圧回路２５、スイッチング素子２６、スイッチング素子２８、スイッチング素子３０、診断用回路３１とで点火用ＩＣ３２を構成する。

更に、診断用回路３１について詳細に説明すると、診断用回路３１は、コンデンサ２７を診断するための診断用信号を生成する発振回路３１ａと、実際の診断処理を実行する診断処理部３１ｂとを備えている。
発振回路３１ａは、オペアンプＯＰ１を利用した発振器であって、具体的には、オペアンプＯＰ１の出力は、カップリングコンデンサＣ１を介して、正帰還抵抗Ｒ１と分割抵抗Ｒ２とにより分割されてオペアンプＯＰ１のプラス入力に帰還されている。また、オペアンプＯＰ１の出力は、負帰還抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ１のマイナス入力に帰還されている。

また、オペアンプＯＰ１のプラス入力には、スイッチング素子ＳＷ１を介してコンデンサ２７が接続されており、スイッチング素子ＳＷ１を導通させた状態で、入力抵抗Ｒ４を介して電圧ＶｉｎをオペアンプＯＰ１のマイナス入力に印加すると、発振回路３１ａは、正帰還抵抗Ｒ１とコンデンサ２７とで形成するフィルタの時定数により発振周波数が決定された信号を発振する。なお、発振回路３１ａの入力側のＡ点の信号、すなわちコンデンサ２７に印加される信号と、発振回路３１ａの出力側のＢ点の信号とは診断処理部３１ｂへそれぞれ入力されており、診断処理部３１ｂにおいてモニタすることが可能なように構成されている。

一方、診断処理部３１ｂは、コンデンサ２７が正常かあるいは異常かを実際に診断する 処理部であって、診断処理部３１ｂは、コンデンサ２７の診断時に、スイッチング素子２６を遮断させて、コンデンサ２７を診断用回路３１のみに接続させると共に、発振回路３１ａのスイッチング素子ＳＷ１を導通させてコンデンサ２７をオペアンプＯＰ１へ接続する。そして、入力抵抗Ｒ４を介して電圧ＶｉｎをオペアンプＯＰ１のマイナス入力に印加することにより発振回路３１ａに診断用信号を発振させて、コンデンサ２７の診断を実行する。なお、診断処理部３１ｂによるコンデンサ２７の診断処理については、詳細を後述する。

（着火装置の物理的配置構成）
次に、図面を参照して、本実施例の着火装置の物理的配置構成について説明する。図４は、本実施例の着火装置の物理的配置構成を示す、着火装置の縦方向断面図であって、一例として、着火装置２ａについて詳細に示す。なお、バス線３に接続された他の着火装置２ｂ、２ｃ・・・は、全て着火装置２ａと同じ物理的配置構成を備えているものとする。

具体的には、図４に示すように、着火装置２ａは、外部信号線である２線式のバス線３との接続のために設けられた接続端子であるピン５１ａと、接続端子であるピン５１ｂを備えたヘッダ５２との上部に、上述の点火用ＩＣ３２と、コンデンサ２７と、着火素子２９とを搭載したＩＣ基板５３を配置し、更にＩＣ基板５３の上部に、補助拘束装置のガス発生剤に火をつける点火剤５４を配置する。なお、ピン５１ｂとヘッダ５２とは溶接するものとする。また、図４に示す縦方向断面図では２箇所に離れているが、実際にはヘッダ５２はピン５１ａの周囲を囲むように配置されている。更に、ピン５１ａとヘッダ５２との間は、ピン５１ａを固定するためにガラス等の絶縁体で埋めるものとする。

また、ＩＣ基板５３と点火剤５４との間には、上述のスイッチング素子２８とスイッチング素子３０とに接続された着火素子２９を設けると共に、ＩＣ基板５３をピン５１ａ、ヘッダ５２と接続し、着火素子２９による点火用の電力や制御回路２１に対する制御信号はピン５１ａ、ピン５１ｂ、ヘッダ５２を介して供給するように構成する。
そして、これら点火剤５４、ＩＣ基板５３、ピン５１ａ、ヘッダ５２を、上部が閉塞された円筒状のキャップ５６で覆い、更にキャップ５６で覆われた点火剤５４、ＩＣ基板５３、ピン５１ａ、ヘッダ５２を、モールド成型によりピン５１ａ、５１ｂの部分にまたがって樹脂モールド５７で覆うことで一体化させる。なお、上記の説明において各部の材質は一例であって、例えばキャップ５６に金属製のものを使用することができるなど種々の対応が採用可能である。

これにより、本実施例の着火装置を備えた点火システムは、診断用回路３１を用いてコンデンサ２７の電気容量値診断を実行して点火回路の動作を保証すると共に、コントロールユニット１がバス線３へ電力を供給し、充電コマンドを送信すると、例えば着火装置２ａの着火素子２９が点火剤５４に点火して補助拘束装置を作動させるために必要な電力がコンデンサ２７に蓄電されるので、この状態でコントロールユニット１が着火装置２ａへ、点火指令信号（点火指令コマンド）を送信すると、着火装置２ａの制御回路２１がスイッチング素子２８及びスイッチング素子３０を導通させて、着火素子２９へコンデンサ２７に蓄電された電力を通電し、着火装置２ａに内蔵された点火剤５４を爆発させて補助拘束装置を作動させることができる。

（コンデンサの診断処理）
次に、図面を参照して、本実施例の着火装置の診断処理部３１ｂによるコンデンサ２７の診断手順について詳細に説明する。図５は、本実施例の着火装置の診断処理部３１ｂによるコンデンサ２７の診断手順を示すフローチャートである。
図５において、まず診断処理部３１ｂは、スイッチング素子２６を遮断させてコンデンサ２７を診断用回路３１のみに接続させると共に、発振回路３１ａのスイッチング素子ＳＷ１を導通させてコンデンサ２７を発振回路３１ａのオペアンプＯＰ１へ接続する（ステップＳ１）。
次に、診断処理部３１ｂは、入力抵抗Ｒ４を介して電圧ＶｉｎをオペアンプＯＰ１のマイナス入力に印加することにより発振回路３１ａを作動させて診断用信号を発振させる（ステップＳ２）。

一方、発振回路３１ａによる診断用信号の発振が開始されたら、診断処理部３１ｂは、発振回路３１ａの入力側のＡ点の信号、すなわちコンデンサ２７に印加される信号を取得すると共に、コンデンサ２７に印加される信号の電圧振幅値（最大振幅値）を測定する（ステップＳ３）。
そして、診断処理部３１ｂは、ステップＳ３で測定した信号の電圧振幅値と、コンデンサ２７の仕様上の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて算出される基準振幅値とを比較して（ステップＳ４）、コンデンサ２７の電気容量値が正常か、または異常かを診断する（ステップＳ５）。

具体的には、発振回路３１ａが下記（１）式に基づく周波数Ｆｏにより発振するので、ステップＳ３において、コンデンサ２７に印加されるＡ点の信号の電圧振幅値Ａｏを測定する。なお、（１）式において、Ｒは正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｃｎｏｗはコンデンサ２７の実際の電気容量値を示す。

Ｆｏ＝１／（２×π×Ｒ×Ｃｎｏｗ） ・・・（１）

一方、正帰還抵抗Ｒ１とコンデンサ２７とで形成するフィルタの理論上の振幅周波数特性は、正帰還抵抗Ｒ１の仕様上の抵抗値とコンデンサ２７の仕様上の電気容量値とから求まる時定数に基づいて算出することができるため、コンデンサ２７に印加される信号の基準振幅値は、発振回路３１ａの出力側のＢ点の信号の電圧振幅値から理論的に算出することができる。

従って、ステップＳ４において、理論的に求めたコンデンサ２７に印加される信号の基準振幅値と、実際に測定されたコンデンサ２７に印加される信号の電圧振幅値Ａｏとを比較することで、コンデンサ２７の実際の電気容量値Ｃｎｏｗが、コンデンサ２７の仕様上の電気容量値Ｃから変化したか否かを判断することができる。
すなわち、コンデンサ２７の電気容量値の診断は、発振回路３１ａの出力側のＢ点の信号の電圧振幅値をＡｉ、例えば正帰還抵抗Ｒ１とコンデンサ２７とで形成するフィルタの理論上の振幅周波数特性を、入力に対して出力が０．７［倍］とした場合、下記（２）式のように、測定された「電圧振幅値Ａｏ」と算出された基準振幅値「電圧振幅値Ａｉ×０．７」との差分の絶対値が所定値α以下の場合には、ステップＳ５においてコンデンサ２７の電気容量値は正常と判断する。

α≧｜Ａｏ−Ａｉ×０．７｜ ・・・（２）

一方、下記（３）式のように、測定された「電圧振幅値Ａｏ」と算出された基準振幅値「電圧振幅値Ａｉ×０．７」との差分の絶対値が所定値αより大きい場合には、ステップＳ５においてコンデンサ２７の電気容量値は異常と判断する。

α＜｜Ａｏ−Ａｉ×０．７｜ ・・・（３）

そして、ステップＳ５において、コンデンサ２７の電気容量値が正常と判定された場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、診断処理部３１ｂは、コンデンサ２７の診断処理を終了する。
一方、ステップＳ５において、コンデンサ２７の電気容量値が異常と判定された場合（ステップＳ５のＮＯ）、診断処理部３１ｂは、通信回路２２を介してコントロールユニット１へ警報信号を出力する（ステップＳ６）。

なお、上述の正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値には経時変化はないものとする。また、コンデンサ２７に印加される信号の電圧振幅値を理論的に求める場合、正帰還抵抗Ｒ１の値は仕様上の抵抗値より実測した抵抗値を利用することで、より精度を向上させることができる。
また、本実施例では、診断処理部３１ｂが振幅測定手段と、診断手段とを含んでいる。より具体的には、図５のステップＳ３の処理が振幅測定手段に相当し、図５のステップＳ４及びステップＳ５の処理が診断手段に相当する。

以上説明したように、本実施例の着火装置によれば、コンデンサ２７の電気容量値を診断するために、まずスイッチング素子２６によりコンデンサ２７を昇圧回路２５を含むバス線３側の回路やスイッチング素子２８を含む着火素子２９側の回路から分離すると共に、発振回路３１ａにコンデンサ２７の実際の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて算出される周波数の信号を発振させる。この時、発振回路３１ａの発振周波数を決定する素子として機能するコンデンサ２７に該発振回路３１ａの出力する信号が印加されるので、診断処理部３１ｂの振幅測定手段により、発振回路３１ａによってコンデンサ２７に印加される信号の電圧振幅値を測定すると共に、診断処理部３１ｂの診断手段が、振幅測定手段により測定されたコンデンサ２７に印加される信号の電圧振幅値と、コンデンサ２７の仕様上の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて算出される基準振幅値とを比較する。

これにより、実際のコンデンサ２７の電気容量値とコンデンサ２７の仕様上の電気容量値との誤差を精度良く判定し、点火回路に備えられたコンデンサ２７が正常か、または異常かを診断することができる。
従って、自己診断により点火回路に備えられたコンデンサ２７の電気容量値診断を精度良く実行し、点火回路の動作を保証する着火装置を実現することができるという効果が得られる。
具体的には、上述のコンデンサ２７の仕様上の電気容量値Ｃ＝２２［μＦ］、正帰還抵抗Ｒ１の仕様上の抵抗値Ｒ＝１００［Ω］、基準周波数Ｆ＝１／（２×π×Ｒ×Ｃ）≒７２．３４［Ｈｚ］、Ａｉ＝４［Ｖ］とし、所定値α＝０．１６［Ｖ］とすると、約１０［％］の電気容量値変動を検出し、コンデンサ２７の電気容量値が正常か否かを診断することができる。

次に、本発明の第２の実施例の着火装置について説明する。
（全体構成）
本実施例の着火装置が第１の実施例で説明した着火装置と異なる部分は、コンデンサ２７の電気容量値の診断方法のみである。従って、本実施例の着火装置を備えた点火システムの構成、本実施例の着火装置の回路構成（装置構成）、本実施例の着火装置の物理的配置構成は、全て第１の実施例と同一であるので、ここでは説明を省略し、コンデンサ２７の電気容量値の診断方法のみを説明する。

（コンデンサの診断処理）
次に、図面を参照して、本実施例の着火装置の診断処理部３１ｂによるコンデンサ２７の診断手順について詳細に説明する。図６は、本実施例の着火装置の診断処理部３１ｂによるコンデンサ２７の診断手順を示すフローチャートである。
図６において、まず診断処理部３１ｂは、スイッチング素子２６を遮断させてコンデンサ２７を診断用回路３１のみに接続させると共に、発振回路３１ａのスイッチング素子ＳＷ１を導通させてコンデンサ２７をオペアンプＯＰ１へ接続する（ステップＳ１１）。
次に、診断処理部３１ｂは、入力抵抗Ｒ４を介して電圧ＶｉｎをオペアンプＯＰ１のマイナス入力に印加することにより発振回路３１ａに診断用信号を発振させる（ステップＳ１２）。

一方、発振回路３１ａによる診断用信号の発振が開始されたら、診断処理部３１ｂは、発振回路３１ａの出力側のＢ点の信号、すなわち発振回路３１ａの発振信号を取得すると共に、発振回路３１ａの発振信号の周波数を測定する（ステップＳ１３）。
そして、診断処理部３１ｂは、ステップＳ３で測定された信号の周波数と、コンデンサ２７の仕様上の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて算出される基準周波数とを比較して（ステップＳ１４）、コンデンサ２７の電気容量値が正常か、または異常かを診断する（ステップＳ１５）。

具体的には、発振回路３１ａが下記（４）式に基づく周波数Ｆｏにより発振するので、ステップＳ１３において、発振回路３１ａの発振信号の周波数を測定する。なお、（４）式において、Ｒは正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｃｎｏｗはコンデンサ２７の実際の電気容量値を示す。

Ｆｏ＝１／（２×π×Ｒ×Ｃｎｏｗ） ・・・（４）

一方、基準周波数とする発振回路３１ａの理論上の発振周波数は、正帰還抵抗Ｒ１の仕様上の抵抗値Ｒとコンデンサ２７の仕様上の電気容量値Ｃとから求まる時定数に基づいて、下記（５）式で算出することができる。

Ｆ＝１／（２×π×Ｒ×Ｃ） ・・・（５）

従って、ステップＳ１４において、理論的に求めた発振回路３１ａの基準周波数Ｆと、実際に測定された発振回路３１ａの発振周波数Ｆｏとを比較することで、コンデンサ２７の実際の電気容量値Ｃｎｏｗが、コンデンサ２７の仕様上の電気容量値Ｃから変化したか否かを判断することができる。
すなわち、下記（６）式のように、測定された「周波数Ｆｏ」と算出された基準周波数Ｆとの差分の絶対値が所定値α以下の場合には、ステップＳ１５においてコンデンサ２７の電気容量値は正常と判断する。

α≧｜Ｆｏ−Ｆ｜ ・・・（６）

一方、下記（７）式のように、測定された「周波数Ｆｏ」と算出された基準周波数Ｆとの差分の絶対値が所定値αより大きい場合には、ステップＳ１５においてコンデンサ２７の電気容量値は異常と判断する。

α＜｜Ｆｏ−Ｆ｜ ・・・（７）

そして、ステップＳ１５において、コンデンサ２７の電気容量値が正常と判定された場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、診断処理部３１ｂは、コンデンサ２７の診断処理を終了する。
一方、ステップＳ１５において、コンデンサ２７の電気容量値が異常と判定された場合（ステップＳ１５のＮＯ）、診断処理部３１ｂは、通信回路２２を介してコントロールユニット１へ警報信号を出力する（ステップＳ１６）。

なお、上述の正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値には経時変化はないものとする。また、発振回路３１ａの発振周波数を理論的に求める場合、正帰還抵抗Ｒ１の値は仕様上の抵抗値より実測した抵抗値を利用することで、より精度を向上させることができる。
また、本実施例では、診断処理部３１ｂが周波数測定手段と、診断手段とを含んでいる。より具体的には、図５のステップＳ１３の処理が周波数測定手段に相当し、図５のステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が診断手段に相当する。

以上説明したように、本実施例の着火装置によれば、コンデンサ２７の電気容量値を診断するために、まずスイッチング素子２６によりコンデンサ２７を昇圧回路２５を含むバス線３側の回路やスイッチング素子２８を含む着火素子２９側の回路から分離すると共に、発振回路３１ａにコンデンサ２７の実際の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて算出される周波数の信号を発振させる。この時、発振回路３１ａの発振周波数はコンデンサ２７の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて決定されるので、診断処理部３１ｂの周波数測定手段により、発振回路３１ａが出力する信号の周波数を測定すると共に、診断処理部３１ｂの診断手段が、周波数測定手段により測定された発振回路３１ａが出力する信号の周波数と、コンデンサ２７の仕様上の電気容量値と正帰還抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて算出される基準周波数とを比較する。

これにより、実際のコンデンサ２７の電気容量値とコンデンサ２７の仕様上の電気容量値との誤差を精度良く判定し、点火回路に備えられたコンデンサ２７が正常か、または異常かを診断することができる。
従って、自己診断により点火回路に備えられたコンデンサ２７の電気容量値診断を精度良く実行し、点火回路の動作を保証する着火装置を実現することができるという効果が得られる。
具体的には、上述のコンデンサ２７の仕様上の電気容量値Ｃ＝２２［μＦ］、正帰還抵抗Ｒ１の仕様上の抵抗値Ｒ＝１００［Ω］、基準周波数Ｆ＝１／（２×π×Ｒ×Ｃ）≒７２．３４［Ｈｚ］とし、所定値α＝７［Ｈｚ］とすると、約１０［％］の電気容量値変動を検出し、コンデンサ２７の電気容量値が正常か否かを診断することができる。

本発明の第１の実施例の着火装置を備えた乗員保護装置における点火システムの概要を示すブロック図である。 同実施例においてバス線を介して送受信される信号の仕様を示した図である。 同実施例の着火装置の点火回路の詳細を示すブロック図である。 同実施例の着火装置の物理的配置構成を示す、着火装置の縦方向断面図である。 同実施例の着火装置の診断処理部によるコンデンサの診断手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例の着火装置の診断処理部によるコンデンサの診断手順を示すフローチャートである。

符号の説明

３ バス線
２６ スイッチング素子
２７ コンデンサ（蓄電手段）
２９ 着火素子
３１ａ 発振回路
３１ｂ 診断処理部
５４ 点火剤（火薬）
Ｓ３ 振幅測定手段
Ｓ１３ 周波数測定手段
Ｓ４、Ｓ５ 診断手段（実施例１）
Ｓ１４、Ｓ１５ 診断手段（実施例２）

Claims (2)

1. 電力及び制御信号を供給するバス線に接続されると共に、前記バス線から受信した点火指令信号に基づいて、点火回路が乗員保護装置の補助拘束装置を作動させるための火薬に点火する着火装置であって、
   前記点火回路が、
   前記バス線から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記蓄電手段に蓄電された電力を用いて前記火薬に点火する着火素子と、
   前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段と前記バス線及び前記着火素子との間の接続を切断するスイッチング素子と、
   前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段の実際の電気容量値に基づいて算出される周波数の信号を発振する発振回路と、
   前記蓄電手段の診断時に、前記発振回路によって前記蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値を測定する振幅測定手段と、
   前記振幅測定手段により測定された前記蓄電手段に印加される信号の電圧振幅値と、前記蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準振幅値とを比較して、前記蓄電手段が正常か、または異常かを診断する診断手段と
   を備えたことを特徴とする着火装置。
2. 電力及び制御信号を供給するバス線に接続されると共に、前記バス線から受信した点火指令信号に基づいて、点火回路が乗員保護装置の補助拘束装置を作動させるための火薬に点火する着火装置であって、
   前記点火回路が
   前記バス線から供給された電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記蓄電手段に蓄電された電力を用いて前記火薬に点火する着火素子と、
   前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段と前記バス線及び前記着火素子との間の接続を切断するスイッチング素子と、
   前記蓄電手段の診断時に、前記蓄電手段の実際の電気容量値に基づいて算出される周波数の信号を発振する発振回路と、
   前記蓄電手段の診断時に、前記発振回路が出力する信号の周波数を測定する周波数測定手段と、
   前記周波数測定手段により測定された前記発振回路が出力する信号の周波数と、前記蓄電手段の仕様上の電気容量値に基づいて算出される基準周波数とを比較して、前記蓄電手段が正常か、または異常かを診断する診断手段と
   を備えたことを特徴とする着火装置。

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