JP4900692B2

JP4900692B2 - 通信装置及び乗員保護装置

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Publication number: JP4900692B2
Application number: JP2006311467A
Authority: JP
Inventors: 博司服部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: JP2008126737A; US20080119991A1

Description

本発明は、所定のプロトコルに従って通信する通信装置に関する。

従来、所定のプロトコルに従って通信する通信装置として、例えば特開２００２−７３４３０号公報や、特開２００２−９４５３５号公報に開示されているＣＡＮコントローラと、ＣＡＮトランシーバとからなる装置がある。これらの装置は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）プロトコルに従って通信する通信装置である。このような装置は、車両にも用いられている。例えばエアバッグ装置である。エアバッグ装置は、車両に搭載された他の制御装置とＣＡＮプロトコルに従って通信し、さまざまな情報を共有化している。ところで、エアバッグ装置は、バッテリと、昇圧回路と、バックアップ電源とを備えている。昇圧回路は、バッテリの電圧を昇圧する回路である。バックアップ電源は、昇圧回路によって充電され、車両衝突時の衝撃によってバッテリとの配線が断線したとき、バッテリ及び昇圧回路に代わって給電する電源である。バックアップ電源は、エアバッグ装置各部を作動させるために用いられている。当然、エアバッグを展開するためにも用いられている。従って、エアバッグを確実に展開させるため、充分な容量を確保しておく必要がある。
特開２００２−７３４３０号公報特開２００２−９４５３５号公報

ところが、前述した装置を用いたエアバッグ装置では、バッテリとの配線が断線し、バックアップ電源が給電するバックアップ状態になったとしても、ＣＡＮトランシーバは、信号を変換する必要がないにも係わらず変換を行うため、通常と同様の電力を消費する。そのため、バックアップ電源の容量を低下させてしまうという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電源及びバックアップ電源に接続され、所定のプロトコルに従って通信する通信装置において、バックアップ電源の容量を確保することができる通信装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、バックアップ時に変換回路部の消費電力を抑えることで、バックアップ電源の容量を確保できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の通信装置は、電源と、電源によって充電され、電源が遮断したとき、電源に代わって給電するバックアップ電源と、電源及びバックアップ電源に接続され、異なる形式の信号を相互に変換するとともに、モード切替え信号が入力されたとき、より消費電力の低い低消費電力モードに切替わる変換回路部と、電源が遮断したことを検出したとき、第１制御信号を出力する電源遮断検出手段と、所定のプロトコルに従って、変換回路部を介して外部装置と通信するとともに、変換回路部を使用しないとき、第２制御信号を出力するマイクロコンピュータと、第１制御信号及び第２制御信号の少なくともいずれかが出力されたとき、モード切替え信号を出力するモード切替え手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、バックアップ時に変換回路部の消費電力を抑えることができる。そのため、バックアップ電源の容量を確保することができる。また、バックアップ時以外であっても、変換回路部を使用しないときには、変換回路部の消費電力を抑えることができる。電源が遮断すると、電源に代わってバックアップ電源が給電するバックアップ状態となる。バックアップ状態になると、電源遮断検出手段が第１制御信号を出力する。さらに、モード切替え手段がモード切替え信号を出力する。変換回路部は、モード切替え信号が入力されると、低消費電力モードに切替わる。そのため、バックアップ時に、変換回路部の消費電力を抑えることができる。これにより、バックアップ電源の容量を確保することができる。一方、変換回路部を使用しないとき、マイクロコンピュータが第２制御信号を出力する。この場合も、モード切替え手段がモード切替え信号を出力する。そのため、バックアップ時以外であっても、変換回路部を使用しないときには、変換回路部の消費電力を抑えることができる。これにより、通信の要否に係わらず、無駄な電力の消費を抑え、変換回路部を用いることができる。

請求項２に記載の通信装置は、請求項１に記載の通信装置において、さらに、変換回路部は、差動電圧信号とデジタル信号とを相互に変換し、マイクロコンピュータは、ＣＡＮプロトコルに従って通信することを特徴とする。この構成によれば、ＣＡＮプロトコルに従って通信する通信装置において、バックアップ時に変換回路部の消費電力を抑えることができる。そのため、バックアップ電源の容量を確保することができる。

請求項３に記載の通信装置は、請求項２に記載の通信装置において、さらに、電源遮断検出手段及びモード切替え手段は、回路によって構成されていることを特徴とする。この構成によれば、モード切替え信号を確実に出力することができる。

請求項４に記載の通信装置は、請求項２に記載の通信装置において、さらに、電源遮断検出手段及びモード切替え手段は、マイクロコンピュータ内にプログラムによって構成されていることを特徴とする。この構成によれば、モード切替え信号を確実に出力することができる。また、ハードウェアからなる回路が不要なため、通信装置のコストを低減できるとともに、通信装置を小型化することができる。

請求項５に記載の通信装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の通信装置において、さらに、変換回路部は、低消費電力モードに切替わったとき、差動電圧信号の出力を停止することを特徴とする。この構成によれば、バックアップ電源の電圧低下時における不安定な差動電圧信号の出力を抑えることができる。

請求項６に記載の通信装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の通信装置において、さらに、マイクロコンピュータは、電源及びバックアップ電源に接続された車両用乗員保護手段を制御することを特徴とする。この構成によれば、バックアップ時にバックアップ電源の容量を確保でき、車両用乗員保護手段をより安定して動作させることができる。

請求項７に記載の乗員保護装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の通信装置と、電源及びバックアップ電源に接続され、電源が遮断したとき、バックアップ電源によって駆動される車両乗員保護手段とからなることを特徴とする。この構成によれば、バックアップ時に消費電力を抑えることができる。そのため、バックアップ電源の容量を確保することができる。

なお、本明細書でいう第１及び第２制御信号は、制御信号を区別するために便宜的に導入したものである。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る通信装置をエアバッグ装置に適用した例を示す。

まず、図１を参照してエアバッグ装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるエアバッグ装置の回路図である。

図１に示すように、エアバッグ装置１（通信装置、乗員保護装置）は、バッテリ２（電源）と、昇圧回路３（電源）と、バックアップ電源４と、エアバッグ制御用ＩＣ５と、スクイブ６（車両用乗員保護手段）と、マイクロコンピュータ７とから構成されている。

バッテリ２は、直流電圧を出力する二次電池である。昇圧回路３は、バッテリ２の出力電圧を昇圧する回路である。昇圧回路３の入力端子は、イグニッションスイッチ３０を介してバッテリ２の正極端子に接続されている。バッテリ２の負極端子は、車体に接地されている。また、昇圧回路３の出力端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５に接続されている。

バックアップ電源４は、コンデンサを有し、昇圧回路３によって充電され、昇圧回路３の出力電圧が遮断したとき、バッテリ２及び昇圧回路３に代わって給電する回路である。バックアップ電源４は、充電のため昇圧回路３の出力端子に接続されている。また、バッテリ２及び昇圧回路３に代わって給電するためエアバッグ制御用ＩＣ５に接続されている。

エアバッグ制御用ＩＣ５は、マイクロコンピュータ７の出力する点火信号に基づいて、スクイブ６に点火電流を供給するＩＣである。また、マイクロコンピュータ７と他の制御装置との間で、差動電圧信号とデジタル信号とを相互に変換するＩＣでもある。エアバッグ制御用ＩＣ５は、制御用電源回路部５０と、点火回路部５１と、電源遮断検出回路部５２（電源遮断検出手段）と、モード切替え回路部５３と、ＣＡＮトランシーバ回路部５４とから構成されている。

制御用電源回路部５０は、エアバッグ制御用ＩＣ５及びマイクロコンピュータ７を作動させるために給電する回路部である。制御用電源回路部５０の入力端子は、ＶＭＡＩＮ端子を介して昇圧回路３の出力端子、及びバックアップ電源４に接続されている。出力端子は、ＶＣＣ端子を介して自身のＶＣＣＣＡＮ端子、及びマイクロコンピュータ７に接続されている。

点火回路部５１は、マイクロコンピュータ７の出力する点火信号に基づいて、スクイブ６に点火電流を供給する回路部である。スクイブ６は、点火電流が流れることで点火して、エアバッグ（車両用乗員保護手段、図略）を展開させる素子である。点火回路部５１の電源端子は、ＶＭＡＩＮ端子を介して昇圧回路３の出力端子、及びバックアップ電源４に接続されている。３つの入力端子は、ＣＳ１Ｂ端子、ＳＣＫ１端子、及びＭＯＳＩ１端子を介してマイクロコンピュータ７に接続されている。２つの出力端子は、ＨＳ０１端子及びＬＳ０１端子を介してスクイブ６に接続されている。

電源遮断検出回路部５２は、バッテリ２が断線して、昇圧回路３の出力電圧が遮断したとき、ＳＴＤＢＹ０信号（第１制御信号）を出力する回路部である。電源遮断検出回路部５２は、コンパレータ５２０と、閾値基準電源５２１と、遅延回路５２２とから構成されている。コンパレータ５２０の正極入力端子は、閾値基準電源５２１の正極端子に接続されている。閾値基準電源５２１の負極端子は、ＧＮＤ端子を介して車体に接地されている。コンパレータ５２０の負極入力端子は、ＩＧＯＦ端子に接続され、抵抗８を介して昇圧回路３の入力端子に接続されている。出力端子は、遅延回路５２２の入力端子に接続されている。遅延回路５２２の出力端子は、モード切替え回路部５３に接続されている。

モード切替え回路部５３は、ＳＴＤＢＹ０信号及びＳＴＤＢＹ１信号の少なくともいずれかが出力されたとき、モード切替え信号を出力する回路部である。モード切替え回路部５３はＯＲ回路で構成されている。モード切替え回路５３の一方の入力端子は、電源遮断検出回路部５２の出力端子に、具体的には、遅延回路５２２の出力端子に接続されている。他方の入力端子は、ＳＴＤＢＹ端子を介してマイクロコンピュータ７に接続されている。出力端子は、ＣＡＮトランシーバ回路部５４に接続されている。

ＣＡＮトランシーバ回路部５４は、入力される差動電圧信号をデジタル信号に変換してシリアル出力するとともに、シリアル入力されるデジタル信号を差動電圧信号に変換して出力する回路部である。また、モード切替え信号が入力されると、より消費電力の低いスタンバイモード（低消費電力モード）に切替わる機能を有する回路部でもある。ＣＡＮトランシーバ回路部５４は、作動のための電源を供給するＶｃｃ端子及びＧＮＤ端子を備えている。また、モード切替え信号が入力されるＳｔａｎｄ−ｂｙ端子を備えている。Ｓｔａｎｄ−ｂｙ端子にモード切替え信号が入力されると、ＣＡＮトランシーバ回路部５４は、通常の動作時に比べ消費電力の低いスタンバイモードに切替わり、差動電圧信号の出力を停止する。さらに、ＣＡＮトランシーバ回路部５４は、デジタル信号をシリアル入出力するＲＸＤ端子及びＴＸＤ端子を備えている。差動電圧信号を入出力するＣＡＮＨ端子及びＣＡＮＬ端子を備えている。ＣＡＮトランシーバ回路部５４のＶｃｃ端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５のＶＣＣＣＡＮ端子及びＶＣＣ端子を介して制御用電源回路部５０の出力端子に接続されている。Ｓｔａｎｄ−ｂｙ端子は、モード切替え回路部５３の出力端子に接続されている。ＴＸＤ端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５のＣＡＮＴＸＤ端子を介してマイクロコンピュータ７に接続されている。ＲＸＤ端子は、抵抗５４０及びエアバッグ制御用ＩＣ５のＣＡＮＲＸＤ端子を介してマイクロコンピュータ７に接続されている。ＣＡＮＨ端子及びＣＡＮＬ端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５のＣＡＮＨ端子及びＣＡＮＬ端子に接続され、チョークコイル５４１を介して他の制御装置に接続されている。また、ツェナーダイオード５４２〜５４５及びエアバッグＩＣ５のＧＮＤ端子を介して車体に接地されている。ＧＮＤ端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５のＧＮＤ端子を介して車体に接地されている。

マイクロコンピュータ７は、車両に搭載された他の制御装置（図略）とＣＡＮプロトコルに従って通信して情報をやり取りするとともに、車両に設置された加速度センサ（図略）の出力に基づいて点火タイミングを決定し、点火回路部を制御するための点火信号を出力する素子である。マイクロコンピュータ７は、デジタル信号をシリアル出力するＴＸ端子と、デジタル信号をシリアル入力するＲＸ端子とを備えている。また、ＣＡＮトランシーバ回路部５４（変換回路部）を使用しないときにＳＴＤＢＹ１信号（第２制御信号）を出力する、ＳＴＤＢＹ端子を備えている。ＴＸ端子、ＲＸ端子及びＳＴＤＢＹ端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５のＣＡＮＴＸＤ端子、ＣＡＮＲＸＤ端子、及びＳＴＤＢＹ端子に接続されている。さらに、マイクロコンピュータ７は、点火信号を出力する３つの出力端子を備えている。これらの出力端子は、エアバッグ制御用ＩＣ５のＣＳ１Ｂ端子、ＳＣＫ１端子、及びＭＯＳＩ１端子に接続されている。

次に、図１を参照してエアバッグ装置１の動作について説明する。イグニッションスイッチ３０がオンすると、バッテリ２が昇圧回路３に接続される。昇圧回路３は、バッテリ２の出力電圧を昇圧して出力する。バックアップ電源４は、昇圧回路３によって充電される。また、エアバッグ制御用ＩＣ５及びマイクロコンピュータ７は、制御用電源回路部５０から給電され作動を開始する。エアバッグ制御ＩＣ５が作動すると、マイクロコンピュータ７は、ＣＡＮプロトコルに従って他の制御装置と通信し情報をやり取りする。ここで、車両が衝突すると、マイクロコンピュータ７は、加速度センサの出力に基づいて点火信号を出力する。このとき、バッテリ２が断線すると、昇圧回路３の出力電圧が遮断する。しかし、エアバッグ制御用ＩＣ５は、バックアップ電源４から給電されることで継続して作動する。電源遮断検出回路部５２は、ＩＧＯＦ端子の電圧が閾値基準電源５２１の電圧より小さくなると、昇圧回路３の出力電圧の遮断を検出し、ＳＴＤＢＹ０信号を出力する。ＳＴＤＢＹ０信号が出力すると、モード切替え回路部５３は、モード切替え信号を出力する。ＣＡＮトランシーバ回路部５４は、モード切替え信号が入力されることでスタンバイモードに切替わり、差動電圧信号の出力を停止する。そのため、ＣＡＮトランシーバ回路部５４の消費電力が抑えられ、バックアップ電源４の容量を確保することができる。また、バックアップ電源４の電圧低下時における不安定な差動電圧信号の出力を抑えることができる。点火回路部５１は、バックアップ電源４から給電され、点火信号が入力されることで、スクイブ６に点火電流を供給する。前述したように、バックアップ電源４は容量が確保されているため、スクイブ６に充分な点火電流を供給することができる。スクイブ６は、点火電流が流れることで点火して、エアバッグを展開させ、車両の乗員を保護する。

ところで、マイクロコンピュータ７は、ＣＡＮトランシーバ回路部５４を使用しないとき、ＳＴＤＢＹ１信号を出力する。ＳＴＤＢＹ１信号が出力すると、モード切替え回路部５３はモード切替え信号を出力する。ＣＡＮトランシーバ回路部５４は、モード切替え信号が入力されることでスタンバイモードに切替わり、差動電圧信号の出力を停止する。そのため、バックアップ電源４から給電されていないときであっても、ＣＡＮトランシーバ回路部５４の消費電力が抑えることができる。

最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、昇圧回路３の出力電圧が遮断し、バックアップ電源４から給電されるバックアップ状態のとき、ＣＡＮトランシーバ回路部５４の消費電力を抑えることができる。そのため、バックアップ電源４の容量を確保することができる。従って、エアバッグを安定して作動させることができる。また、ＣＡＮトランシーバ回路部５４を使用しないときは、バックアップ電源４から給電されていないときであっても、ＣＡＮトランシーバ回路部５４の消費電力を抑えることができる。そのため、他の制御装置との通信の要否に係わらず、無駄な電力の消費を抑え、エアバッグ制御用ＩＣ５を用いることができる。さらに、バックアップ電源のコンデンサ容量を小さくでき、コストを低減することができる。

また、本実施形態によれば、電圧遮断検出回路部５２及びモード切替え回路部５３を
ハードウェアで構成することで、モード切替え信号を確実に出力することができる。

さらに、本実施形態によれば、昇圧回路３の出力電圧が遮断し、バックアップ電源４から給電されるときに、差動電圧信号の出力を停止することで、バックアップ電源４の電圧低下時における不安定な差動電圧信号の出力を抑えることができる。

なお、本実施形態では、電源遮断検出回路部５２及びモード切替え回路部５３が、ハードウェアで構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。マイクロコンピュータ内にプログラムによって構成してもよい。この場合も、同様の効果を得ることができる。また、ハードウェアからなる回路が不要なため、エアバッグ装置のコストを低減できるとともに、エアバッグ装置を小型化することができる。

本実施形態におけるエアバッグ装置の回路図である。

符号の説明

１・・・エアバッグ装置（通信装置、乗員保護装置）、２・・・バッテリ（電源）、３・・・昇圧回路（電源）、３０・・・イグニッションスイッチ、４・・・バックアップ電源、５・・・エアバッグ制御用ＩＣ、５０・・・制御用電源回路部、５１・・・点火回路部（車両用乗員保護装置）、５２・・・電源遮断検出回路部（電源遮断検出手段）、５２０・・・コンパレータ、５２１・・・閾値基準電源、５２２・・・遅延回路、５３・・・モード切替え回路部（モード切替え手段）、５４・・・ＣＡＮトランシーバ回路部（変換回路部）、５４０・・・抵抗、５４１・・・チョークコイル、５４２〜５４５・・・ツェナーダイオード、６・・・スクイブ（車両用乗員保護手段）、７・・・マイクロコンピュータ、８・・・抵抗

Claims

電源と、該電源によって充電され、該電源が遮断したとき、該電源に代わって給電するバックアップ電源と、該電源及び該バックアップ電源に接続され、異なる形式の信号を相互に変換するとともに、モード切替え信号が入力されたとき、より消費電力の低い低消費電力モードに切替わる変換回路部と、該電源が遮断したことを検出したとき、第１制御信号を出力する電源遮断検出手段と、所定のプロトコルに従って、該変換回路部を介して外部装置と通信するとともに、該変換回路部を使用しないとき、第２制御信号を出力するマイクロコンピュータと、該第１制御信号及び該第２制御信号の少なくともいずれかが出力されたとき、該モード切替え信号を出力するモード切替え手段とを有することを特徴とする通信装置。
前記変換回路部は、差動電圧信号とデジタル信号とを相互に変換し、
前記マイクロコンピュータは、ＣＡＮプロトコルに従って通信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記電源遮断検出手段及び前記モード切替え手段は、回路によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記電源遮断検出手段及び前記モード切替え手段は、前記マイクロコンピュータ内にプログラムによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
前記変換回路部は、低消費電力モードに切替わったとき、差動電圧信号の出力を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信装置。
前記マイクロコンピュータは、前記電源及び前記バックアップ電源に接続された車両用乗員保護手段を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の通信装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の通信装置と、前記電源及び前記バックアップ電源に接続され、前記電源が遮断したとき、前記バックアップ電源によって駆動される車両乗員保護手段とからなることを特徴とする乗員保護装置。