JP5219584B2 - 車載用エアバッグ装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の衝突を検知したときにエアバッグを展開制御して乗員保護を行う、ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車載用エアバッグ装置に関するものである。

車載用エアバッグ装置（電子制御ユニット）は、バッテリからの電源供給が仮に停止されても一定時間だけエアバッグ展開を可能にする必要があり、そのために、内蔵するＤＣ／ＤＣコンバータによりバッテリ電圧を昇圧し、同じく内蔵する比較的大容量の電源バックアップコンデンサ（電解コンデンサ）にエネルギーを効率よく蓄積している。
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧時に発生するリップルを平滑する平滑コンデンサを必要とするが、車載用エアバッグ装置は、省スペース化をはかるために上記した電源バックアップコンデンサで平滑コンデンサの機能が兼用されているのが現状である。

従来、上記した電源バックアップコンデンサの電圧を監視することにより事故発生の際、乗員保護がなされなくなるような不測の事態を回避する診断方法について、多数の特許出願がなされている。
例えば、動作状態における電源バックアップコンデンサの接続部分の断線の有無、電源バックアップコンデンサの故障判定を行うエアバッグ装置（例えば、特許文献１参照）、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作があっても確実に電源バックアップコンデンサの容量を測定でき、また、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の立ち上がり時の不安定さによる誤差の影響を受けない高精度な容量算出回路（例えば、特許文献２参照）等、が知られている。

特開平９−２５１０４９号公報 特開平６−３３１６６９号公報

ところで、車載用エアバッグ装置は、車載部品であるために車両走行時の振動の影響を受ける。このため、車両から発生する振動が長期間継続すると金属疲労の積み重ねにより電源バックアップコンデンサのリード線が折損し、電源バックアップコンデンサが欠落する可能性がある。
したがって、電源バックアップコンデンサが平滑コンデンサの機能を兼用していると、電源バックアップコンデンサが欠落することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータによるバッテリの昇圧電圧を平滑化できなくなり、この場合、耐圧以上の電圧が発生してＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧用トランジスタ等の部品を破壊してしまう可能性がある。

この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、車両走行時の振動によってもＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧用トランジスタや部品が破壊される可能性を極力低減することのできる、車載用エアバッグ装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するためにこの発明の車載用エアバッグ装置は、バッテリにより供給される電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧されたバッテリ電圧を充電する第１のコンデンサと、車両の衝突検知を行い、前記バッテリあるいは前記第１のコンデンサからの出力によってエアバッグを展開制御するエアバッグ駆動部と、前記第１のコンデンサとは基板への実装形態を異にし、前記第１のコンデンサに比べて静電容量が小さく、前記第１のコンデンサに並列に接続される第２のコンデンサと、エンジン始動時に前記第１のコンデンサの電圧変化を検出して該電圧変化が所定値以上になると前記ＤＣ／ＤＣコンバータによるバッテリ電圧の昇圧を所定時間停止させ、停止の期間中における前記第１のコンデンサの電圧減少量を監視し、所定値以上の電圧が減少した場合に前記第１のコンデンサを異常と判定し、外部に報知する制御部とを備えたものである。

また、上記した課題を解決するためにこの発明の車載用エアバッグ装置は、バッテリにより供給される電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧されたバッテリ電圧を充電する第１のコンデンサと、車両の衝突検知を行い、前記バッテリあるいは前記第１のコンデンサからの出力によってエアバッグを展開制御するエアバッグ駆動部と、前記第１のコンデンサとは基板への実装形態を異にし、前記第１のコンデンサに比べて静電容量が小さく、前記第１のコンデンサに並列に接続される第２のコンデンサと、車両走行時に前記第１のコンデンサの電圧変化を検出して所定量の電圧変化が検出された場合に前記第１のコンデンサの異常を判定するとともに、前記第２のコンデンサの電圧を監視してリップルを検出し、所定値以上の前記リップルが検出された場合に前記第１のコンデンサを異常と判定し、外部に報知する制御部とを備えたものである。

この発明の車載用エアバッグ装置によれば、車両走行時の振動によって、電源バックアップコンデンサが欠落してもＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧用トランジスタや部品が破壊される可能性を極力低減することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置のＤＣ／ＤＣコンバータ周辺の構成を抽出して示した回路図である。
図１に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、過電流検出用抵抗２と、昇圧用コイル３と、ダイオード４と、昇圧電圧設定抵抗５，６と、電解コンデンサ等で構成される比較的大容量の電源バックアップコンデンサ７（第１のコンデンサ）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ１０とにより構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ１０は、スイッチングトランジスタ１０１を内蔵し、発信回路で構成される昇圧電圧制御回路１０２の出力によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、このスイッチングトランジスタ１０１のＯＮ／ＯＦＦに伴い、イグニッションスイッチＩＧを介して供給されるバッテリ１１による入力電圧の昇圧制御が行なわれる。なお、符号１０３は過電流検出回路である。

上記構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１で昇圧されたバッテリ電圧は、電源バックアップコンデンサ７に供給され、この電源バックアップコンデンサ７の充電を行う。電源バックアップコンデンサ７の役割としては、例えば車両の衝突によりバッテリ１１の配線が切断され、エアバッグ装置への電源供給が不可能になった場合でも、充電されたエネルギーを一定時間不図示のスクイブ回路（エアバッグ駆動部）にも印加可能であるよう設けられている。
スクイブ回路は、周知のように車両が衝突すると加速度センサにより衝突検知が行なわれ、かつ、雷管に直列接続されたスイッチが閉じることで、バッテリ１１あるいは電源バックアップコンデンサ７からの電流がイグニッションスイッチＩＧを介して雷管に流され、これにより火薬が点火されてその爆発力でエアバッグが膨張して乗員を保護するものである。

上記した電源バックアップコンデンサ７には、更に、並列に比較的小容量の平滑用コンデンサ８（第２のコンデンサ）が接続されている。平滑用コンデンサ８は、リップルを抑えることが目的で接続されるため、その静電容量は電源バックアップコンデンサ７のそれに比べ少なくてよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御するマイクロコンピュータ等により構成される制御部９は、上記した電源バックアップコンデンサ７の容量チェックを行なうために、一定時間昇圧を停止して電圧低下の程度を判定する。詳細は後述する。

なお、電源バックアップコンデンサ７はラジアル部品であり、これら部品が実装される基板上のスルーホールに端子が挿入されハンダ付け固定されている。また、平滑用コンデンサ８は、基板上のランドと呼ばれる接続部にハンダ付け固定される表面実装技術（ＳＭＴ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を用いて実装されている。このように実装構造の差異により、電源バックアップコンデンサ７と平滑用コンデンサ８が基板から同時に欠落する可能性を低くすることが出来る。

制御部９は、電源バックアップコンデンサ７の電圧変化を検出し、当該電圧変化が検出された場合に異常判定を行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリの昇圧を停止制御する機能を有する。また、制御部９は、エンジン始動時に電源バックアップコンデンサ７の電圧が所定値以上になるとＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリ１１の昇圧を所定時間停止させ、停止期間中における電源バックアップコンデンサ７の電圧減少量を監視し、所定値以上減少した場合に異常判定を行い、例えば、判定結果を不図示のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）ランプ等により外部に報知する機能も有する。
また、制御部９は、車両走行時、平滑用コンデンサ８の電圧を監視してリップルを検出し、所定値以上のリップルが検出された場合に異常判定を行い、不図示のＬＥＤランプ等により外部に報知する機能を有する。その制御手順についての詳細は後述する。

以下、図２以降を参照しながらこの発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置の動作について詳細に説明する。
図２は、電源バックアップコンデンサ７が基板に正常に接続されている場合の波形を、図３は、電源バックアップコンデンサ７が基板から欠落している場合の波形を、それぞれ示す。

図３に示されるように、電源バックアップコンデンサ７が欠落している状態では昇圧波形が平滑化されないため、例えば、５０Ｖ程度の高電圧のリップルが大量に発生しており、この状態が継続すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ１０の耐圧（例えば、３０Ｖ）を越え、したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ１０が破壊される恐れがある。
そこで、この発明の実施の形態１に係るエアバッグ装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が内蔵する電源バックアップコンデンサ７に、平滑用コンデンサ８を並列に接続することで、仮に、電源バックアップコンデンサ７が欠落した場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力波形は図２のようにリップルが無い波形にすることが出来る。

図４は、制御部９による電源バックアップコンデンサ７の異常判定の手順をフローチャートで示した図である。また、図５は、電源バックアップコンデンサ７が正常に接続されている場合の放電波形、図６は、電源バックアップコンデンサ７が欠落し、平滑用コンデンサ８のみ接続されている場合の放電波形を示す。
以下、図４〜図６を参照しながら、制御部９による電源バックアップコンデンサ７の異常判定方法について詳細に説明する。

制御部９は、イグニッションスイッチＩＧがＯＮされてエンジンが始動したことを検出すると（ステップＳＴ４０１“始動”）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に対してバッテリ１１により供給される電圧の昇圧を指示する（ステップＳＴ４０２）。そして、制御部９は、電源バックアップコンデンサ７の電圧を測定し（ステップＳＴ４０３）、電圧が安定して所定値（閾値α以上）になったことを確認したところで（ステップＳＴ４０４“ＹＥＳ”）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリ１１の昇圧を所定時間（例えは、アイドリングの間）だけ停止制御する（ステップＳＴ４０５）。

続いて、制御部９は、昇圧停止期間中における電源バックアップコンデンサ７の電圧減少量（単位時間あたりの電圧降下の変化量）を監視し（ステップＳＴ４０６）、ここで所定値（閾値β）以上電圧が減少したことが確認されると（ステップＳＴ４０７“ＹＥＳ”）、電源バックアップコンデンサ７が異常であると判定し、例えば、ＬＥＤ（Light Emitted Diode）等を点灯させることにより外部に報知する（ステップＳＴ４０８）。
すなわち、制御部９は、バッテリ電圧の昇圧を停止した場合における電源バックアップコンデンサ７の電圧降下の角度を判定することで異常検出が可能である。このように、制御部９は、電源バックアップコンデンサ７の単位時間あたりの電圧降下の変化量（角度）を測定することで電源バックアップコンデンサ７の欠落の有無を知ることが出来る。なお、異常判定時は、制御部９の出力ポート（不図示）経由で接続されるＬＥＤ等の表示器を点灯させ、乗員に異常発生を報知して乗員に修理や交換を促す。

なお、上記した検出方法を電源投入時に行う理由は、走行時に電源バックアップコンデンサ７に電圧降下の状態を発生させると一時的にバックアップ機能が無くなり、このことによる走行時の危険（エアバッグの不作動）を回避するためである。

次に、制御部９による車両走行時（ステップＳＴ４０１“走行中”）の電源バックアップコンデンサ７の異常判定方法について説明する。ここでは、昇圧された電圧のリップルを測定する方法について説明する。

上記したように、電源バックアップコンデンサ７の欠落の有無により、平滑用コンデンサ８のリップルの大きさが変化し、また、平滑用コンデンサ８の容量が少ないほどリップルが大きくなることは周知の通りである。
このため、制御部９は、平滑用コンデンサ８の電圧を監視してリップルの変化量を測定し（ステップＳＴ４０９）、閾値γと比較することにより（ステップＳＴ４１０）、走行時においても電源バックアップコンデンサ７の異常判定が可能になる。すなわち、所定時間内におけるリップルの変化量が閾値γより大きくなった場合に電源バックアップコンデンサ７を異常（欠落した）と判定する。

なお、異常判定時は（ステップＳＴ４１０“ＹＥＳ”）、エンジン始動時と同様、制御部９に出力ポート経由で接続されるＬＥＤ等の表示器を点灯させることにより異常発生を報知して（ステップＳＴ４０８）、乗員に車載用エアバッグ装置の修理や交換を促す。

以上説明のようにこの発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に、基板への実装形態が異なる平滑用コンデンサ８を、内蔵の電源バックアップコンデンサ７とは別に並列に接続することにより、仮に、電源バックアップコンデンサ７の部品リードが車両走行時の振動により折損されても、部品リードを必要としない表面実装部品である平滑用コンデンサ８により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によって昇圧されたバッテリ電圧を平滑することができる。このため、過電圧が供給されることによるＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ１０の破壊を防止することができる。

また、この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置によれば、制御部９が、電源バックアップコンデンサ７の電圧変化を検出し、当該電圧変化量に基づいて電源バックアップコンデンサ７の異常を判定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリ電圧の昇圧を停止することで、過電圧が供給されＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ１０が破壊することを防止できる。また、この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置によれば、電源バックアップコンデンサ７の容量が不足した状態でのエアバッグの展開動作を停止させることができるため信頼性が向上する。

また、エンジン始動時、電源バックアップコンデンサ７の電圧が安定する所定値以上になったことを確認後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリ電圧の昇圧を所定時間停止し、その停止期間中の電圧減少量を測定し、所定値以上減少した場合に異常と判定することで電源バックアップコンデンサ７の接続不良の誤検出を回避できる。すなわち、エンジン始動時は、電源バックアップコンデンサ７に所定量の電荷が蓄積されるまではノイズが大きいため誤検出される恐れがあるが、電源バックアップコンデンサ７が所定の電圧以上に安定してからの電圧減少量を計測することで誤検出を防止するものである。
なお、電圧減少量を測定するためにはＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリ電圧の昇圧を所定時間停止する必要があるが、車両走行中にＤＣ／ＤＣコンバータ１による昇圧を停止することはできないため電圧減少量を測定することができない。しかしながら、リップルは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１による昇圧を停止することなく検出することができるため、車両走行中においても電圧異常の検出が可能となり、この場合、逐次、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によるバッテリ電圧の昇圧を停止することができる。

この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置のＤＣ／ＤＣコンバータ周辺の構成を抽出して示した回路図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源バックアップコンデンサが接続されている場合の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源バックアップコンデンサが欠落している場合の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置の電源バックアップコンデンサの異常検出の手順をフローチャートで示した図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源バックアップコンデンサが接続されている場合の放電波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る車載用エアバッグ装置のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる電源バックアップコンデンサが欠落している場合の放電波形を示す図である。

１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２ 過電流検出用抵抗、３ 昇圧用コイル、４ ダイオード、５，６ 昇圧電圧設定抵抗、７ 電源バックアップコンデンサ（第１のコンデンサ）、８ 平滑用コンデンサ（第２のコンデンサ）、９ 制御部、１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ用ＩＣ、１１ バッテリ、１０１ スイッチングトランジスタ、１０２ 昇圧電圧制御回路、１０３ 過電流検出回路。

Claims (6)

1. バッテリから供給される電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧されたバッテリ電圧を充電する第１のコンデンサと、
   車両の衝突検知を行い、前記バッテリあるいは前記第１のコンデンサからの出力によってエアバッグを展開制御するエアバッグ駆動部と、
   前記第１のコンデンサとは基板への実装形態を異にし、前記第１のコンデンサに比べて静電容量が小さく、前記第１のコンデンサに並列に接続される第２のコンデンサと、
   エンジン始動時に前記第１のコンデンサの電圧変化を検出して該電圧変化が所定値以上になると前記ＤＣ／ＤＣコンバータによる前記バッテリ電圧の昇圧を所定時間停止させ、前記停止の期間中における前記第１のコンデンサの電圧減少量を監視し、所定値以上の電圧が減少した場合に前記第１のコンデンサを異常と判定し、外部に報知する制御部と
   を備えたことを特徴とする車載用エアバッグ装置。
2. 前記第１のコンデンサは電解コンデンサであることを特徴とする請求項１記載の車載用エアバッグ装置。
3. 前記第１のコンデンサはスルーホール実装により、前記第２のコンデンサは表面実装により前記基板に実装されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車載用エアバッグ装置。
4. バッテリから供給される電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧されたバッテリ電圧を充電する第１のコンデンサと、
   車両の衝突検知を行い、前記バッテリあるいは前記第１のコンデンサからの出力によってエアバッグを展開制御するエアバッグ駆動部と、
   前記第１のコンデンサとは基板への実装形態を異にし、前記第１のコンデンサに比べて静電容量が小さく、前記第１のコンデンサに並列に接続される第２のコンデンサと、
   車両走行時に前記第１のコンデンサの電圧変化を検出して所定量の電圧変化が検出された場合に前記第１のコンデンサの異常を判定するとともに、前記第２のコンデンサの電圧を監視してリップルを検出し、所定値以上の前記リップルが検出された場合に前記第１のコンデンサを異常と判定し、外部に報知する制御部と
   を備えたことを特徴とする車載用エアバッグ装置。
5. 前記第１のコンデンサは電解コンデンサであることを特徴とする請求項４記載の車載用エアバッグ装置。
6. 前記第１のコンデンサはスルーホール実装により、前記第２のコンデンサは表面実装により前記基板に実装されることを特徴とする請求項４または請求項５記載の車載用エアバッグ装置。

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