JP5352524B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートベルトのモータ駆動装置に関する。

従来、車両搭載装置としてイグニションオフ時、バッテリ上がりを防止するため、車両搭載装置の不動作時には当該制御装置をスリープ状態にして暗電流を低減するものがある。このとき、シートベルトのモータ駆動装置など、バックルスイッチがオンの状態，オフの状態、両方でスリープ状態になるような制御装置の場合、バックルスイッチから流れ出す暗電流を軽減する技術としてスリープ状態からのウェイクアップの検出回路を別構成とし、微少回路検出手段を用いて実現しているものがある（特許文献１参照）。

特開２００８−２３８８４０号公報

しかし、従来技術では経路の切り替えスイッチを制御するのに必要な回路の電源はウェイクアップ後に供給されるため、マイクロコンピュータ（以下、マイコンとする）のスリープ時にバックルスイッチの切り替えが行われた場合、バックルスイッチの信頼性動作に必要な電流をスリープ中は供給できずに、（従来技術ではスイッチの信頼性動作に必要な電流の経路をウェイクアップ中に動作する回路で確保する、という考え方であった）バックルスイッチが正常に動作せず、ウェイクアップが行えない可能性がある、という課題がある。

本発明の目的は、バックルスイッチの接点に酸化膜が生じても、正常にウェイクアップが可能なシートベルトのモータ駆動装置を提供することである。

そこで本発明では、バッテリとバックルスイッチと接続されて用いられるモータ駆動装置において、マイクロコンピュータと、バックルスイッチのスイッチの切り替えによって論理が切り替わる入力信号に基づいてスリープ状態のマイクロコンピュータをウェイクアップするウェイクアップ回路と、を有する制御装置と、マイクロコンピュータがスリープ状態であっても、バックアップメモリによってオン・オフを維持できるトランジスタと、トランジスタと直列に接続された第１の抵抗と、第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗と、を有する構成とする。

また、バッテリと接続される第１の接続端子と、バックルスイッチと接続される第２の接続端子と、マイクロコンピュータを有する制御装置と、を有し、制御装置は、第２の接続端子から入力されたバックルスイッチのスイッチの切り替え信号に基づいて論理が切り替わる入力信号に基づいてスリープ状態のマイクロコンピュータをウェイクアップするウェイクアップ回路と、第１の接続端子からのバッテリ電圧が印加され、マイクロコンピュータがスリープ状態であっても、バックアップメモリによってオン・オフを維持できるトランジスタと、トランジスタと直列に接続された第１の抵抗と、第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗と、を有し、制御装置は、入力信号が入力される入力端子からウェイクアップ回路間に、レベルシフト用のトランジスタとバッファを有し、制御装置の入力端子と第２に接続端子間に、電流増幅用の第２のトランジスタと、第２のトランジスタと直列に接続された第２のトランジスタの負荷抵抗である第３の抵抗と、第３の抵抗と並列に接続された第４の抵抗と、を有する構成とする。

バックルスイッチの接点に酸化膜が生じても、正常にウェイクアップが可能なシートベルトのモータ駆動装置を提供できる。

本実施例のシートベルトのシステム。 実施例１のバックルスイッチが閉じている場合のシートベルトのモータ駆動装置の各ブロック及び電流の流れを示す図。 実施例１のバックルスイッチが開いている場合のシートベルトのモータ駆動装置の各ブロック及び電流の流れを示す図。 実施例１のバックルスイッチが開いている場合のシートベルトのモータ駆動装置がスリープ状態にあるときの各ブロック及び電流の流れを示す図。 実施例１のバックルスイッチが閉じている場合のシートベルトのモータ駆動装置がスリープ状態にあるときの各ブロック及び電流の流れを示す図。 実施例１のシートベルトのモータ駆動装置の制御を説明するフローチャート図。 実施例２のシートベルトのモータ駆動装置の内部回路構成。 実施例３のシートベルトのモータ駆動装置の内部回路構成。 実施例４のシートベルトのモータ駆動装置の内部回路構成。 実施例５のシートベルトのモータ駆動装置の内部回路構成。

以下、図を参照にして実施形態を説明する。

図１はシートベルトのシステムの概略構成である。

本システムではモータ駆動装置２２はモータ２１を駆動してシートベルト２０の巻取りを行う。

シートベルトの巻取り動作には、乗員２３の安全を図ることを目的とした緊急時拘束力増大、乗員２３の快適性向上を目的としたバックル２５への装着時自動フィッティング，車両の見栄え向上を目的としたシートベルト２０のリトラクタ２４への自動格納、などがある。

自動フィッティング，自動格納の動作においては車両のイグニションオフ時の動作が求められるため、モータ駆動装置２２はイグニションオフ時も車両のバッテリなどから電源が供給される。

車両のバッテリあがりを防ぐため、バッテリから電源が供給されている状態であってもモータ駆動装置２２は不動作時に電力の消費を低く抑える。

本実施におけるバッテリ１０とバックルスイッチ３３と接続されて用いられるモータ駆動装置２２の内部回路構成を図２に示す。なお、モータ駆動装置２２は、バッテリ１０と接続する接続端子１２と、バックルスイッチ３３と接続する接続端子１３を備えられ、第１の接続端子である接続端子１２からはバッテリ電圧が入力され、第２の接続端子である接続端子１３からはＨighかＬowかの論理を示す入力信号が入力される。

バックルスイッチ３３の状態がオンであるとき、スイッチの信頼性に必要な既定の端子電流量を確保するため、１Ω〜数百Ω程度、例えば５００Ωのような低抵抗値である抵抗３５を経由する電流経路５０（電流経路遮断手段（アナログスイッチやトランジスタなど）オン時の電流経路）によって電流が流れている。

バックルスイッチ３３がオンのままマイコン３１がスリープ状態に入るとき、マイコン３１（マイクロコンピュータ）はスリープ時記録保持手段であるバックアップメモリ３０によって制御される電流経路遮断手段として機能するトランジスタであるＦＥＴ３２（Field-Effect Transistor（電界効果トランジスタ））をオフする。これにより抵抗３５から流れる電流は遮断され、替わりに、数十ｋΩ以上、例えば、１ＭΩのような抵抗値の高い抵抗４０が接続されているので、抵抗４０を経由した電流経路５１（電流経路遮断手段（アナログスイッチやトランジスタなど）オフ時の電流経路）によってバックルスイッチ３３に流れる電流３８は維持されている。この状態ではバックルスイッチ３３の接点３６，３７は接触したままであるため、バックルスイッチ３３の信頼性を損なうような酸化膜は生成されず、マイコン内蔵ＡＳＩＣ４１の入力信号３９の論理はＬowに保持される。

バックアップメモリ３０はＣＭＯＳロジックで構成されているため、ＦＥＴ３２の制御信号の保持にはほとんど電力を消費しない。入力信号３９の変化をとらえるウェイクアップ回路４２（マイコン内蔵ＡＳＩＣの入力信号切り替わり検出手段及びそれの報知手段）もＣＭＯＳロジックで構成されているためほとんど電力を消費しない。暗電流を低く抑えるため、抵抗４０は必要十分に高い抵抗値のものを用いることによって車両のバッテリあがりを防ぐことができる。

スリープ中にバックルスイッチ３３がオンからオフに切り替わると電流３８は遮断され、マイコン内蔵ＡＳＩＣ４１の入力信号３９の論理がプルアップの抵抗４０によってＨighに切り替わる（図３）。マイコン内蔵ＡＳＩＣ４１内のウェイクアップ回路４２がこの変化をとらえ、マイコン３１をウェイクアップさせる。マイコン３１はウェイクアップ後に入力信号３９の論理Ｌowを認識し、所定の処理を行うことができる。このとき、バックアップメモリ３０の余剰領域にスリープ状態前のバックアップスイッチの状態を記録しておく、という工夫によって、万が一誤ったウェイクアップを行ってもマイコン３１は誤ったウェイクアップ動作を認識できるため、モータ駆動装置２２の信頼性を向上されることが可能である。

バックルスイッチ３３がオフのままスリープ状態に入るとき、マイコン３１はバックアップメモリ３０によって制御されるＦＥＴ３２をオンする。マイコン内蔵ＡＳＩＣ４１の入力信号３９の論理は抵抗３５及び、抵抗４０の合成抵抗によってプルアップされ、論理Ｈighが保持されている（図４）。この状態のまま、長時間放置された場合、条件によってはバックルスイッチ３３の接点３６，３７に薄い酸化膜４３が生成される。

バックアップメモリ３０はＣＭＯＳロジックで構成されているため、ＦＥＴ３２の制御信号の保持にはほとんど電力を消費しない。入力信号３９の変化をとらえるウェイクアップ回路４２もＣＭＯＳロジックで構成されているためほとんど電力を消費しない。抵抗３５はバックルスイッチ３３がオンの場合は電流を多量に流してしまうが、この場合バックルスイッチ３３がオフのままスリープしているため、モータ駆動装置２２の消費電力は低く抑えられている。

スリープ中にバックルスイッチ３３がオフからオンに切り替わると抵抗４０及び抵抗３５を通る電流４４（バックルスイッチ内接点に生成された酸化膜破壊のための電流）によって、マイコン内蔵ＡＳＩＣ４１の入力信号３９の論理がＨighからＬowに切り替わる（図５）。マイコン内蔵ＡＳＩＣ４１内のウェイクアップ回路４２がこの変化をとらえ、マイコン３１をウェイクアップさせる。マイコン３１はウェイクアップ後に入力信号３９の論理Ｈighを認識し、所定の処理を行うことができる。

抵抗３５はこのとき、バックルスイッチ３３の接点３６，３７に生成された薄い酸化膜４３を破壊できるだけの電流４４の電流値を得るように抵抗値を選ぶ。これによって酸化膜４３が破壊され、バックルスイッチ３３の動作信頼性を保つ事が可能となり、確実なウェイクアップ動作が可能である。

ウェイクアップ中の通常動作では、マイコン３１はバックアップメモリ３０によって制御されるＦＥＴ３２をオンさせておくのが、バックルスイッチ３３の接点酸化膜４３の生成を防ぐ意味で望ましい。同じ意味でバックアップメモリ３０の初期値はＦＥＴ３２をオンさせる方向としておくのがよい。これによって万が一バッテリ端子のはずれなどによりモータ駆動装置２２に電源の瞬断がおき、バックアップメモリ３０がクリアされてしまった場合でも、バックルスイッチ３３の動作信頼性が確保される。なお、電源瞬断時は必ずマイコン３１のウェイクアップ動作が起きるため、バッテリ上がりの心配も無い。

図６は実施例１における制御の例である。

本実施例ではバッテリが接続されるとイグニションのオンを待たずに電源供給が開始されウェイクアップする（Ｓ１０１）。ウェイクアップ後、バックルスイッチ３３の状態をマイコン３１が判定（Ｓ１１０２）し、バックルスイッチ３３がオンの場合、乗員の有無を判定する（Ｓ１０３）し、乗員がいる場合は、車両衝突危険の有無を判定（Ｓ１０４）し、乗員がいない場合は、モータ巻取り制御を行い、終了させる（Ｓ１０９）。車両衝突危険の有無の判定で、車両衝突危険有りと判定された場合は、乗員を緊急に拘束させ（Ｓ１０７）、車両衝突危険無しと判定された場合は、乗員を快適な状態で拘束する（Ｓ１０８）させ、拘束後は、両方ともモータ巻取り制御を行い、終了させる（Ｓ１０９）。バックルスイッチ３３がオフの場合、乗員の有無を判定する（Ｓ１０５）し、乗員がいない場合は、シートベルトを格納（Ｓ１０６）し、乗員がいる場合は、モータ巻取り制御を行い、終了させる（Ｓ１０９）。さらにモータ巻取り制御が終了したあと、バックルスイッチ３３や車両通信の情報によりモータの巻取り制御を適宜行うが、スリープ条件成立し、一定時間経過してもモータの巻取り制御を行わなかったか否か判定（Ｓ１１０）し、モータの巻取り制御を行わなかった場合、バッテリ上がり防止のためにスリープ状態に入る（Ｓ１１１）。モータの巻取り制御を行った場合、Ｓ１０２の判定に戻り、バックルスイッチ３３の状態を判定する。

その後、スリープ状態から復帰するか否かの判定（Ｓ１１２）を行う。スリープ状態から復帰する要因としては、バッテリスイッチ３３切り替わりの他に車両通信の開始や、バッテリの瞬断，緊急ブレーキ動作時などがある。

ＦＥＴ３２は能動的にスイッチング可能な素子、たとえばＰＮＰトランジスタなどに置き換え可能である。またバックアップメモリ３０は低消費電流で記憶保持可能な素子、たとえばＥＥＰＲＯＭやフリップフロップ回路などに置き換え可能である。

なお、本発明の効果はバックルスイッチに限らず、機械的開閉点をもつスイッチ一般（例えば車両ドアやウィンドウ）に適用可能である。

本発明の特徴は、バッテリ１０とバックルスイッチ３３と接続されて用いられるモータ駆動装置２２において、マイコン３１と、バックルスイッチ３３のスイッチの切り替えによって論理が切り替わる入力信号に基づいてスリープ状態のマイコン３１をウェイクアップするウェイクアップ回路４２と、を有する制御装置４１と、そのマイコンがスリープ状態であっても、バックアップメモリ３０によってオン・オフを維持できるトランジスタであるＦＥＴ３２と、そのＦＥＴ３２と直列に接続された抵抗３５と、その抵抗３５と並列に接続された抵抗４０と、を備えることであります。具体的には、マイコン３１のスリープ中にバックルスイッチ３３の切り替えが行われた場合でも、バックルスイッチ３３の信頼性動作に必要な電流を確保できるよう、スリープ時電源によってオン・オフを維持できるＦＥＴ３２と直列に接続された抵抗３５と、バックルスイッチ３３が接続されている状態でも暗電流を過大に流さないように抵抗値を大きくした抵抗４０とを並列に配置するものである。

このような構成により、バックルスイッチオフの状態でマイコンのスリープ状態に入ったとして、その状態が長く維持され、バックルスイッチの接点に酸化膜が生じても、バックルスイッチオフからオンに切り替わった瞬間に酸化膜を破壊し、バックルスイッチの信頼性動作に必要な電流を流すことができるため、正常にウェイクアップが可能である。

図７は実施例２におけるモータ駆動装置７０の内部構成を示したものである。

１Ω〜数百Ω程度、例えば５００Ωのような低抵抗値の抵抗７１（バックルスイッチ３３がオフ時の電流供給用の低抵抗値のＡＳＩＣ内蔵の抵抗），数十ｋΩ以上、例えば、１ＭΩのような高抵抗値の抵抗７２（バックルスイッチ３３がオン時の電流供給用の高抵抗値のＡＳＩＣ内蔵の抵抗），バックアップメモリ３０に制御されるＡＳＩＣ内蔵電流経路遮断手段のＦＥＴ７４をマイコン内蔵ＡＳＩＣ７５内に取り込んだものであり、その他の構成や制御方法は実施例１と同じである。

図８は実施例３におけるモータ駆動装置６０の内部構成を示したものである。

マイコン内蔵ＡＳＩＣ６１の耐圧強化の入力ピン６２の耐圧をバッテリ電圧以上に確保するために、レベルシフト用のＦＥＴ６３とマイコン３１とをバッファ６５にて接続し、またバックルスイッチ３３の動作信頼性確保のための電流６６（バックルスイッチ内接点に生成された酸化膜破壊のための電流）をバッテリ電圧６７から引いているものである。これによって、マイコン内蔵ＡＳＩＣ６１の入力ピン６２の耐圧が確保され、電流６６の確保が容易となる。暗電流低減やバックルスイッチの信頼性向上のための考え方や制御方法は実施例１と同じである。

図９は実施例４におけるモータ駆動装置８０の内部構成を示したものであり、バックルスイッチ３３の動作信頼性確保のための電流８６（バックルスイッチ内接点に生成された酸化膜破壊のための電流）をバッテリ電圧６７から引き、バックルスイッチ３３端の電圧をバッテリ電圧６７に保持するものである。またマイコン内臓ＡＳＩＣ８１内部の弱電系をバッテリ電圧６７から保護する目的でレベルシフト用のＦＥＴ８３を配置する。これにより、マイコン内蔵ＡＳＩＣ８１の入力ピン６２の耐圧が確保され、電流８６、およびバックルスイッチ３３の信頼性動作に必要な電圧の確保が容易となる。暗電流低減やバックルスイッチの信頼性向上のための考え方や制御方法は実施例１と同じである。

図１０は実施例５におけるモータ駆動装置９０の内部構成を示したものである。

本実施例ではバックルスイッチ３３の動作信頼性確保のための電流９６を電流増幅用のトランジスタ９３を介して引いている。本実施例の場合、電流増幅用のトランジスタ９３の負荷抵抗９１の抵抗値を変更するとバックルスイッチ３３に流れる電流９６の値を変更することができる。モータ駆動装置を搭載する車種等によってバックルスイッチの動作信頼性確保のための電流値が異なるが、例え、バックルスイッチ３３が変更され、動作信頼性確保のための電流９６の電流値が変更になった場合でも負荷抵抗９１の値を変更するのみで対応が可能である。

また本実施例ではバックルスイッチ３３がオン時にモータ制御装置９０に流せる暗電流の仕様が許す範囲で数十ｋΩ以上、例えば、１ＭΩのような高い抵抗値の抵抗９２を用いてマイコン内蔵ＡＳＩＣ６１の入力ピン６２を弱くバッテリ電圧にプルアップしている。これによってマイコン内蔵ＡＳＩＣ６１の制御によって暗電流低減のためにＦＥＴ７４及び電流増幅用トランジスタ９３がオフしているときに、バックルスイッチ３３がオンの状態からオフの状態に遷移したときに、抵抗９２によって素早くマイコン内蔵ＡＳＩＣ６１の入力ピン６２の電圧が立ち上がる。これによってモータ制御装置９０の消費電流を低減しているときの動作スピードを上げることができる。

本実施例において、マイコン内蔵ＡＳＩＣ６１は変更する必要なく、実施例２〜４のものを流用可能である。暗電流低減やバックルスイッチの信頼性向上のための考え方や制御方法は実施例１と同じである。

２０ シートベルト
２１ モータ
２２，６０，７０，８０ モータ駆動装置
２３ 乗員
２４ リトラクタ
２５ バックル
３０ バックアップメモリ
３１ マイコン
３２，６３，７４，８３ ＦＥＴ
３３ バックルスイッチ
３５，４０ 抵抗
３６，３７ 接点
３８，４４，６６，８６ 電流
３９ 入力信号
４１，６１，７５，８１ マイコン内蔵ＡＳＩＣ
４２ ウェイクアップ回路
４３ 酸化膜
５０，５１ 電流経路
６２ 入力ピン
６７ バッテリ電圧
７１，７２ 抵抗（ＡＳＩＣ内蔵）

Claims (6)

1. バッテリとバックルスイッチと接続されて用いられるモータ駆動装置において、
   マイクロコンピュータと、前記バックルスイッチのスイッチの切り替えによって論理が切り替わる入力信号に基づいてスリープ状態の前記マイクロコンピュータをウェイクアップするウェイクアップ回路と、を有する制御装置と、
   前記マイクロコンピュータがスリープ状態であっても、バックアップメモリによってオン・オフを維持できるトランジスタと、
   前記トランジスタと直列に接続された第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗と、を有するモータ駆動装置。
2. 請求項１記載のモータ駆動装置において、
   前記入力信号は、前記マイクロコンピュータがスリープ状態のとき、前記バックルスイッチがオンからオフに切り替わった場合、論理がＬowからＨighに切り替わり、
   前記ウェイクアップ回路は、前記入力信号の切り替わりを検知して前記マイクロコンピュータをウェイクアップさせるモータ駆動装置。
3. 請求項１記載のモータ駆動装置において、
   前記バックルスイッチがオフの状態で、前記マイクロコンピュータがスリープ状態になるとき、前記マイクロコンピュータは、前記トランジスタをオンにするモータ駆動装置。
4. 請求項１記載のモータ駆動装置において、
   前記入力信号は、前記マイクロコンピュータがスリープ状態のとき、前記バックルスイッチがオフからオンに切り替わった場合、論理がＨighからＬowに切り替わり、
   前記ウェイクアップ回路は、前記入力信号の切り替わりを検知して前記マイクロコンピュータをウェイクアップさせるモータ駆動装置。
5. バッテリとバックルスイッチと接続されて用いられるモータ駆動装置において、
   マイクロコンピュータと、
   前記バックルスイッチのスイッチの切り替えによって論理が切り替わる入力信号に基づいてスリープ状態の前記マイクロコンピュータをウェイクアップするウェイクアップ回路と、
   前記マイクロコンピュータがスリープ状態であっても、バックアップメモリによってオ
   ン・オフを維持できるトランジスタと、
   前記トランジスタと直列に接続された第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗と、を有する制御装置を有するモータ駆動装置。
6. バッテリと接続される第１の接続端子と、
   バックルスイッチと接続される第２の接続端子と、
   マイクロコンピュータを有する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、
   前記第２の接続端子から入力された前記バックルスイッチのスイッチの切り替え信号に基づいて論理が切り替わる入力信号に基づいてスリープ状態の前記マイクロコンピュータをウェイクアップするウェイクアップ回路と、
   前記第１の接続端子からのバッテリ電圧が印加され、前記マイクロコンピュータがスリープ状態であっても、バックアップメモリによってオン・オフを維持できるトランジスタと、
   前記トランジスタと直列に接続された第１の抵抗と、
   前記第１の抵抗と並列に接続された第２の抵抗と、を有し、
   前記制御装置は、前記入力信号が入力される入力端子から前記ウェイクアップ回路間に、レベルシフト用のトランジスタとバッファを有し、
   前記制御装置の前記入力端子と前記第２に接続端子間に、電流増幅用の第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタと直列に接続された前記第２のトランジスタの負荷抵抗である第３の抵抗と、前記第３の抵抗と並列に接続された第４の抵抗と、を有するモータ駆動装置。

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