JP5865512B2 - エネルギーリザーブを監視する方法及び装置と車両用安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する方法、対応する装置、車両用安全装置、ならびに、対応するコンピュータプログラムプロダクトに関する。

エアバッグコントロールユニットが、１つ以上のアルミニウム電解コンデンサの形の専用エネルギーアキュムレータを駆使する。このようなエネルギーリザーブキャパシティが、例えば衝突事故における車両バッテリ破壊の場合、外部電源なしでもエアバッグシステムの全機能を所与の時間だけ確保する。

これを背景として、本発明は、車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する方法、更に、この方法を使用する装置、ならびに、車両用安全装置、そして最後に、主請求項に記載の対応するコンピュータプログラムプロダクトを提供する。本発明の有利な形態が各従属請求項と以下の説明から明らかとなる。

安全機構、特に乗員保護装置を備えた車両であれば、安全機構のために専用のエネルギーリザーブを駆使することができる。専用のエネルギーリザーブにより、安全機構の主電源の故障の場合でも、安全機構の申し分のない動作を確保することができる。

エネルギーリザーブのテストを最初に行うことができるのは、システムのパワーアップの間ないしはカットオフの間である。しかしながら、それに加えて又はその代わりに、車両運転の間、例えば車両の実走行サイクルの間にエネルギーリザーブが使用可能であることをテストすると、有利である。このような走行サイクルの間の監視を、例えば連続的又は周期的に実行することができる。

エネルギーリザーブの機能性は、エネルギーリザーブにおける電圧変動をベースにしてチェックすることができる。エネルギーリザーブのチェックの間も安全機構が動作可能であることが保証されるよう、エネルギーリザーブの使用電圧は、安全機構にとって許容し得る電圧値により限定される電圧範囲の中で変えることができる。

アプローチは、例えばエアバッグシステムから始めることができる。ここでは、エアバッグコントロールユニットの診断の質を高め、周期的エラー検出率を向上させることができる。これで、エネルギーリザーブのハードウェア欠陥がある場合、これを走行サイクルの間でも確認し、制限的なシステム機能を介して運転者に知らせることができる。

有利には、エネルギーリザーブキャパシティの機能性を周期的運転の中でテストすることができる。これで、運転者にいつでも、エネルギーアキュムレータで起こり得るエラーについて知らせることができる。エアバッグシステムが事前のエラーメッセージなしに制限的に作動させられるリスクは、これで減じられ、エネルギーリザーブを永続的に監視することを望むユーザの相応の要求を満たすことができる。このような進め方は、最初と運転サイクルの終わりにしか実行できない診断と比べて有利である。周期的にテストを行うことの更なる利点は、これが他の機能とシステムの有用度にほとんど影響しないことにある。

例えば、エネルギーリザーブにかかる電圧は、電圧が変動している間、安全機構の回路部分が機能できることが全面的に保証されるところまでしか下げることができない。他方、エネルギーリザーブにかかる電圧は、電圧が変動している間、過電圧保護装置、例えば静電放電防止装置（ＥＳＤ防止装置とも言う）の端子電圧に対して十分に大きい安全距離が保たれるところまでしか上げることができない。このように限定された電圧範囲は、安全機構の出動態勢を危うくすることなくエネルギーリザーブのキャパシティを決定するのに十分なほど大きい。

本発明によれば、車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する方法は、エネルギーリザーブを監視するために、エネルギーリザーブにかかる電圧が、安全機構の動作に適したスタート値と安全機構の動作に適したテスト電圧値の間で変動する推移を分析評価するステップを包含する。

ここで言う車両は、自動車、例えば乗用車、トラック又はそれ以外の商用車であってよい。安全機構とは、例えばエアバッグシステム、シートベルトテンショナ等の乗員保護システムのことと解してよい。エネルギーリザーブとは、例えばアルミニウム電解コンデンサ等のエネルギーリザーブキャパシティのことと解してよい。通常運転時、安全機構は、エネルギー供給装置から、安全機構を動作させるのに必要な使用電圧を受給することができる。通常運転時、エネルギーリザーブは、エネルギー供給装置から充電することができる。エネルギーリザーブは、エネルギー供給装置が例えば事故により故障した時、安全機構を動作させるのに必要な使用電圧を安全機構に供給できるように形作られていてよい。例えば、エネルギーリザーブは、安全機構を活動させるのに必要なエネルギーを供給できるように形作られていてよい。エネルギーリザーブを監視することにより、エネルギーリザーブの機能性をチェックすることができる。特に、エネルギー供給装置故障時にエネルギーリザーブが安全機構を動作させるのに十分なエネルギーを提供できるか否かチェックすることができる。エネルギーリザーブの監視は、車両の走行サイクルの間に実行することができる。走行サイクルは車両の運転サイクル、すなわち、車両の走行のほかに運転上必要とされる停止、例えば信号停止、ストップ・アンド・ゴー等を包含し得る運転サイクルに相当するものであってよい。これで、エネルギーリザーブを車両運転中、そして特に車両走行中に監視することができる。スタート値とテスト電圧値は差異があってよい。例えば、スタート値は、安全機構の動作に適した使用電圧の最大値であってよく、テスト電圧値は、安全機構の動作に適した使用電圧の最小値であってよく、又は、その逆であってよい。スタート値とテスト電圧値はまた、安全機構の動作に適した使用電圧の最大値と最小値の間の電圧範囲内の値であってもよい。スタート値又はテスト電圧値はまた、ちょうどエネルギーリザーブの監視が実行されない時にもエネルギーリザーブにかかっている通常使用電圧の値であってもよい。安全機構の動作に適した、ということは、その時々の使用電圧のもとで安全機構の機能性が保証されていることを意味する。電圧変動の分析評価に応じて、エネルギーリザーブの機能状態を指示し得る監視信号を発生させることができる。

分析評価のステップは、車両の走行サイクルの間に数回繰り返し実行することができる。例えば、本方法は周期的に繰り返し実行できる。これにより、エネルギーリザーブの監視を所定の時間間隔の後にその都度改めて行うことができる。本方法はまた、走行サイクルの間に発生し得る1つ以上の所与の事象に応答して行うこともできる。従って、エネルギーリザーブは、要求の輪郭に応じて１回、数回、所定の時点で、又は、走行サイクルの間に所与の事象が発生した時にチェックすることができる。車両の通常運転の間にこのような自由に限定し得る時点で監視を実行できることは、エネルギーリザーブにおける電圧デルタ値を最初に求める純粋計測方法と比べて１つの改善を表す。

分析評価のステップの実行、又は、全体として本方法の実行は、エネルギーリザーブが出動寸前であることが認識される時、阻止することができる。例えば、受信のステップでは、安全機構の活動開始又は車両の衝突寸前又は衝突発生を指示するブロック信号を受信することができる。このブロック信号の受信に応答して、本方法の実行を阻止するか終了させることができる。別の表現をすれば、本方法は、ブロック信号により安全機構の活動開始、車両の衝突寸前又は衝突発生が指示されない時だけ実行することができる。

電圧を変動させるステップでは、電圧変動を生じさせるために、エネルギーリザーブにかかる電圧をスタート値とテスト電圧値の間で変えることができる。これで、エネルギーリザーブを監視できるようにするために、電圧変動を目標通りに引き起こすことができる。実施形態に応じて、電圧変動を引き起こすべく電圧を上げるか下げるかすることができる。電圧変動が、スタート値とテスト電圧値により制限された電圧範囲の中で行われることにより、エネルギーリザーブないしは安全機構の機能性は監視の間も確保することができる。

電圧を変動させるステップでは、エネルギーリザーブにかかる電圧をテスト電圧値とスタート値の間で変えることができる。この電圧変動は、エネルギーリザーブの監視に向けて生じさせられる電圧変動と対照的な形で行うことができる。かかる電圧を変動させることにより、エネルギーリザーブの監視に向けて生じさせられる電圧変動を再び後退させることができる。この場合、電圧を変動させるステップは、時間的にエネルギーリザーブの監視に向けて生じさせられる電圧変動の後に行うことができる。あるいは代わりに、電圧を変動させるステップは、時間的にエネルギーリザーブの監視に向けて生じさせられる電圧変動の前に行うこともできる。時間的にエネルギーリザーブの監視に向けて生じさせられる電圧変動の前又は後に電圧を変えることにより、エネルギーリザーブの監視を終えた後、最初にエネルギーリザーブにかかっていた使用電圧、すなわち、監視の開始前にもエネルギーリザーブにかかっていたのと同じ使用電圧が再びエネルギーリザーブにかかることを確実にすることができる。これにより、エネルギーリザーブないしは安全機構の機能性は監視の後も確保することができる。

一実施形態によれば、分析評価のステップにおいて、エネルギーリザーブにかかる電圧が所定の継続時間の内に電圧変動に基づいてテスト電圧値に達するか否か分析評価することができる。所定の継続時間は、電圧変動の始まりと共に始まる時間であってよい。この場合、電圧変動は、スタート値から出発して、所定の継続時間の内にテスト電圧値に達するか所定の継続時間が経過するかどちらかになるまで、続けることができる。ここで、スタート値は、ちょうどエネルギーリザーブの監視が実行されない時でもエネルギーリザーブにかかる通常使用電圧に相当する値であってよい。所定時間内にテスト電圧値に達するならば、エネルギーリザーブの故障又は不具合を推測することができる。そうでない場合、エネルギーリザーブは機能しているとみなすことができる。

ここでは、エネルギーリザーブにかかる電圧が所定の継続時間の内に電圧変動に基づいてテスト電圧値に達した途端、このエネルギーリザーブにかかる電圧をスタート値に変えることができる。こうして、安全機構の出動態勢を危うくしてしまうほど大きく電圧が下がるのを防ぐことができる。エネルギーリザーブにかかる電圧が所定の継続時間の内にテスト電圧値にまで下がらない場合は、所定の継続時間が経過した時点でエネルギーリザーブにかかる電圧を再びスタート値に変えてよい。

更なる一実施形態によれば、分析評価のステップにおいて、電圧がスタート値とテスト電圧値の間で変動する継続時間を分析評価することができる。この場合、電圧変動は、スタート値から出発して、テスト電圧値に達するまで、続けることができる。電圧変動の間に流れる電流の量、電圧変動の電圧差及び継続時間を知っていれば、エネルギーリザーブのキャパシティを高い精度で求めることができる。

様々な実施形態において、スタート値はテスト電圧値より小さくてよい。これで、エネルギーリザーブは電圧変動に基づいて充電される。有利であるのは、この実施形態ではエネルギーリザーブから有用エネルギーを取り去る必要がない点である。つまり、エネルギーリザーブの電圧は、エネルギーリザーブの監視により、エネルギーリザーブの通常使用電圧より低いレベルに下げられないのである。

あるいは代わりに、スタート値はテスト電圧値より大きくてよい。この場合、電圧変動は、消費機器、例えば放電抵抗器の接続により単純に実行することができる。エネルギーリザーブの電圧が、エネルギーリザーブの監視により、エネルギーリザーブの通常使用電圧より低いレベルに下げられないよう、エネルギーリザーブにかかる電圧は、電圧変動の実行に先立ち、通常使用電圧から出発して先ずスタート値に引き上げてよい。

一実施形態によれば、エネルギーリザーブにかかる電圧は、漏洩電流の発生により下げられることがあり得る。この場合、能動的な放電は必要ない。分析評価すべき電圧変動を生じさせる充電プロセスは、電圧がスタート値まで下がった途端に始まってよい。これに応じて、エネルギーリザーブにかかる通常使用電圧を維持するための充電プロセスも、漏洩電流に基づいて電圧がテスト電圧値から通常使用電圧の値まで下がった途端に始まってよい。

本発明は更に、車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する装置、詳記するならば、本発明による方法のステップを対応する装置類で実行ないしは実践できるように形作られた装置を提供する。装置の形での本発明による別の実施形態によっても、本発明の課題を迅速かつ効率的に解決することができる。

ここで言う装置とは、センサ信号を処理し、それに応じて制御信号及び／又はデータ信号を出力する電気機器のことと解してよい。この装置は、ハードウェア及び／又はソフトウェアとして形作られたインタフェースを具備してよい。ハードウェアとして形作られたインタフェースは、例えば、装置の各種機能を併せ持ついわゆるシステムＡＳＩＣの一部であってよい。しかしながら、インタフェースが専用の集積回路であるか、少なくとも部分的に離散コンポーネントからなるかすることも可能である。ソフトウェアとして形作られたインタフェースは、例えば、他のソフトウェアモジュールと共に１つのマイクロコントローラに載置されたソフトウェアモジュールであってよい。

本発明は更に、
安全機構、
安全機構のためのエネルギーリザーブ、及び、
エネルギーリザーブを監視する装置
を備えた車両用安全装置を提供する。

安全装置とは、安全機構、安全機構のためのエネルギーリザーブ、及び、監視機構からなるシステムのことと解してよい。安全機構とは、乗員保護システムのことと解してよい。ここで言う乗員保護システムは、例えばエアバッグ及び／又はシートベルトテンショナを包含するリストレイントシステムであってよく、また、リストレイントシステムのための制御デバイスも包含してよい。このリストレイントシステムのための制御デバイス、安全機構のためのエネルギーリザーブ、ならびに、エネルギーリザーブを監視する装置は、１つのハウジングの中に共々配置されていてよい。エネルギーリザーブは、安全機構を動作又は活動させるのに必要なエネルギーを安全機構に提供できるようにするため、電線管を介して安全機構と結合していてよい。エネルギーリザーブを監視する装置は、例えば、エネルギーリザーブにかかる電圧の電圧変動を検知できるようにするため、エネルギーリザーブと結合していてよい。この監視装置は、監視信号を出力するインタフェースを具備してよい。

また、機械で読み取ることのできるキャリヤ、例えば半導体メモリ、ハードディスクメモリ又は光学式メモリに保存されていてよいプログラムコードを持ち、プログラムがコンピュータ又は一装置で実行される時、そのプログラムコードを使って、上で述べた実施形態の１つに従って本方法を実行できるコンピュータプログラムプロダクトであることも有利である。

以下、本発明の実施例を添付図面に則して詳細に説明する。

本発明の一実施例による、エネルギーリザーブを監視する装置を備えた車両の概観図である。 本発明の一実施例のブロック回路図である。 本発明の一実施例による車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する装置である。 本発明の一実施例による、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧の監視プロセスの間の推移を示すグラフである。 本発明の一実施例による、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧の推移を示すグラフである。 本発明の更なる一実施例による、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧の推移を示すグラフである。 本発明の一実施例による、車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する方法のフローチャートである。

本発明の好ましい実施例について述べる以下の説明では、異なる図面に図示された類似の機能を持つエレメントに同じか又は類似の参照符号を使用し、当該エレメントの繰り返しの説明を省略する。

図１ａは、本発明の一実施例による安全機構１０２、安全機構１０２のためのエネルギーリザーブ１０５、及び、エネルギーリザーブ１０５を監視する装置１０８を備えた車両１００の概観図を示す。

安全機構１０２は、例えば少なくとも１つのエアバッグと、この少なくとも１つのエアバッグを制御する制御デバイスを具備するエアバッグシステムであってよい。だが、安全機構１０２は他の乗員保護システムであってもよい。例えば、安全機構１０２は、エアバッグに加えて又はその代わりに、他のリストレイントシステム、シートベルトテンショナ、ロールオーバーバー等とこれに対応するコントロールユニットを包含してよい。エネルギーリザーブ１０５は、安全機構１０２と結合しており、少なくとも安全機構１０２の主エネルギー供給装置の故障時に安全機構１０２を作動させるエネルギーを提供できるように形作られている。監視装置１０８は、エネルギーリザーブ１０５の機能性を監視するためにエネルギーリザーブ１０５と結合している。加えて、監視装置１０８は、エネルギーリザーブ１０５における電圧変動を分析評価できるように形作られている。更に、監視装置１０８は、エネルギーリザーブ１０５における電圧変動を実行できるように形作られていてもよい。

図１ｂは、本発明の一実施例によるエネルギーリザーブ１０５の充放電回路のブロック回路図を示す。ここで、エネルギーリザーブ１０５は、図１ａに示された車両用安全機構のためのエネルギーリザーブであってよい。回路は、ＤＣ／ＤＣ逓昇変換器として形作られた変換器１１０、アース１２０に対抗して接続されたエネルギーリザーブ１０５のための充電回路１１５、及び、エネルギーリザーブ１０５のための放電回路１２５を包含する。

逓昇変換器１１０は、入力側で車両搭載バッテリから電圧Ｖ_Ｂａｔを受給する。逓昇変換器１１０の出力側は、エネルギーリザーブ１０５の集積充電回路１１５と結合しており、電圧Ｖ_Ｂａｔから変換された電圧を充電回路１１５の入力側に提供する。充電回路１１５の出力側は、エネルギーリザーブ１０５の接続ポートと結合している。充電回路１１５は、エネルギーリザーブ１０５を充電すべく充電電圧をエネルギーリザーブ１０５に提供できるように形作られている。エネルギーリザーブ１０５の更なる接続ポートがアース１２０と結合している。充電回路１１５に並列に位置決めされているのが、エネルギーリザーブ１０５を放電する放電回路１２５である。このエネルギーリザーブを放電する回路１２５の接続ポートが結節点１３０と結合している。結節点は更に、エネルギーリザーブ充電回路１１５とエネルギーリザーブ１０５の接続ポートの間に位置する。結節点１３０において電圧計測が実行でき、ここで、この計測は、アナログ／ディジタル変換器かコンパレータ閾値の定まった回路かどちらかを使って行うことができる。例えば、この計測は、図１ａに示されたエネルギーリザーブ監視装置により実行できる。充電回路１１５と放電回路１２５はそれぞれ、充電回路１１５の充電機能と放電回路１２５の放電機能を制御できるようにする制御入力を具備してよい。相応の制御を、例えばエネルギーリザーブ監視装置を使って行うことができる。

バッテリ電圧Ｖ_Ｂａｔが不足する時、安全機構はエネルギーリザーブ１０５を介して作動させることができる。

以下、図１ｂに則し、本発明の実施例を車両エアバッグシステムに関連づけて説明する。エアバッグシステムはエネルギーリザーブ１０５を具備する。図１ｂが示すのは、エアバッグシステムのエネルギーリザーブ充放電回路のブロック回路図である。

エアバッグシステムの電圧供給コンセプトは、バッテリ切り離しのケース、例えばクラッシュによるバッテリ破壊の場合に全部のシステムコンポーネントに、自立的にも別個のエネルギーアキュムレータ１０５、ここではエネルギーリザーブキャパシティから少なくとも部分的に供給できることを見込んでいる。このシステム状態をアウタルキー（自立状態）と呼ぶ。

限流器１１５を含むＤＣ／ＤＣ切換変換器１１０の形の集積充電回路を使って、エネルギーリザーブ１０５は先ず高い電圧レベル（例えば３３Ｖ）に充電され、そこで、アウタルキーにあるエアバッグシステム全体の中央供給源として働く。エネルギーリザーブ１０５のキャパシティ値は、最初、システムパワーアップの間に計測され、エアバッグシステムにおけるソフトウェア診断により評価される。エネルギーリザーブキャパシティが不足、すなわち過小である場合は、システムエラーが記憶され、エアバッグ警告ランプの点灯により運転者に知らされる。運転サイクルの途中で初めてエネルギーリザーブキャパシティの不足が発生すると、これは、診断とエラーメッセージにより現実のサイクルの中で処理することができる。つまり、エネルギーリザーブ１０５のキャパシティに現れた不具合を周期的にも検出し、これがシステムの有用度に影響する場合に運転者に知らせることが可能である。テストの中心的メカニズムは、エネルギーリザーブ１０５にかかる電圧を公称値３３Ｖから一時的に異なるレベルに引き上げるか引き下げるかし、このプロセスを監視することである。この時の電圧変動は、他のスイッチング部分が障害されないように、又は、アウタルキー時間が影響されないように僅少に抑えられる。例えば、テストスタートの直後にバッテリ破壊が生じると、エネルギーリザーブ電解コンデンサにかかる電圧のあまりに急激な降下によりアウタルキー時間は短縮されることになろう。

図１ｃは、本発明の一実施例による車両用安全機構のためのエネルギーリザーブ１０５を監視する装置１０８を備えた回路を示す。図示されているのは、すでに図１ｂに則して述べた、変換器１１０と充電回路１１５と放電回路１２５からなる装置である。充電回路１１５と放電回路１２５とエネルギーリザーブ１０５の接続ポートが、共通の結節点１３０を介して互いに結合している。

検知機構１３５が結節点１３０と結合している。検知機構１３５は、結節点１３０において電圧計測を実行できるように形作られている。従って、検知機構１３５は、エネルギーリザーブ１０５にかかる電圧を検知できるように形作られている。検知機構１３５は、検知された電圧の値を装置１０８に提供できるように形作られている。

通常運転時、安全機構は、エネルギー供給装置から、安全機構を動作させるのに必要な使用電圧を受給することができる。通常運転時、エネルギーリザーブ１０５は、エネルギー供給装置から充電することができる。エネルギーリザーブ１０５は、エネルギー供給装置が例えば事故により故障した時、安全機構を動作させるのに必要な使用電圧を安全機構に供給できるように形作られている。エネルギーリザーブ１０５は、安全機構を活動させるのに必要なエネルギーを供給できるようなサイズに作られている。装置１０８は、エネルギー供給装置の故障の場合にエネルギーリザーブ１０５が安全機構を動作させるのに十分なエネルギーを提供できるか否か監視できるように形作られている。

加えて、装置１０８は、エネルギーリザーブ１０５において電圧変動を生じさせるべく充電回路１１５と放電回路１２５をコントロールできるように形作られている。装置１０８は、検知機構１３５で検知された電圧変動を分析評価し、この電圧変動の分析評価の結果に応じて、エネルギーリザーブ１０５が誤りなく機能するか不具合があるか判定できるように形作られている。エネルギーリザーブ１０５が不具合ありと格付けされると、装置１０８は、このエネルギーリザーブ１０５の不具合を示唆する警告信号を出力することができる。

実施例に応じて、装置１０８は、充電回路１１５と放電回路１２５の制御により、エネルギーリザーブ１０５の充電プロセス又はその代わりの放電プロセスの間の電圧又は時間を監視できるように形作られている。図２〜４は、本発明の対応する実施例に関する電圧曲線を示す。

以下に図２に則して詳述する本発明の一実施例では、エネルギーリザーブ１０５の監視プロセスに向けて充電回路１１５は非アクティブ化され、放電回路１２５はアクティブ化される。装置１０８は、放電の時点から検知機構１３５で検知されたエネルギーリザーブ１０５における電圧降下を分析評価できるように形作られている。エネルギーリザーブ１０５にかかる電圧が、放電の時点からの所定の時間のうちに所定の閾値を下回らないと、エネルギーリザーブ１０５は、電圧が足りていると認識される。エネルギーリザーブ１０５にかかる電圧が、放電の時点からの所定の時間のうちに所定の値より下がると、装置１０８により、放電回路１２５はエネルギーリザーブ１０５から切り離され、充電回路１１５はアクティブ化される。こうして、監視によりエネルギーリザーブ１０５にかかる電圧が過度に下げられ、それで安全機構の出動態勢が危うくされる事態は回避できることになる。そうなった場合、エネルギーリザーブ１０５は不具合あるものとみなされる。装置１０８は、不具合の生じたエネルギーリザーブ１０５を指示する信号を出力できるように形作られている。

更に、エアバッグが解除される寸前のエネルギーリザーブ１０５の放電を抑制するかできる限り迅速に中断するか配慮しようとする更なる処置を講じることができる。そうすることにより、エネルギーリザーブ１０５が出動寸前のケースにおいてエネルギーリザーブ１０５の監視が実行されるのを阻止することができる。これで、バッテリ破壊が認識された時に監視の中断ないしは補助的なテストロッキングが実行できることになる。バッテリ破壊は、Ｖ_Ｂａｔ不足電圧閾値に則して認識することができる。すなわち、Ｖ_Ｂａｔ不足電圧閾値に達するほどの電圧降下が生じることで、それが認識できる。更に、システムＡＳＩＣにエアバッグ解除に関する信号、例えば点火回路の起動を許可する信号が出された途端、エネルギーリザーブ１０５のテストをロックすることができる。また、システムにおいて初めてのクラッシュ情報が認識されると、すなわち、プレファイヤ又はクラッシュアルゴリズムがアクティブになった途端、ソフトウェアによるエネルギーリザーブ１０５のテストはスタートできなくなる。

以下に図３及び４に則して詳述する更なる実施例では、放電プロセスの代わりに充電プロセスが監視される。ここでは、以下に図３に則して詳述する方法に従い、先ずエネルギーリザーブ１０５の部分放電が行われる。続いて、エネルギーリザーブが再充電され、この再充電の継続時間が装置１０８により分析評価される。そこで、装置は、充電回路１１５はエネルギーリザーブ１０５から切り離され、エネルギーリザーブ１０５における使用電圧が通常使用電圧の値から出発して下閾値に達するまで、放電回路１２５がアクティブ化されるように形作られている。結節点１３０において閾値が守られるか否かは、装置１０８により検知機構１３５を介して監視される。下閾値に達した途端、装置１０８により、放電回路１２５はエネルギーリザーブ１０５から切り離され、充電回路１１５が再びアクティブ化される。この後のエネルギーリザーブ１０５の充電プロセスは、通常使用電圧の値に達するまで実行される。装置１０８は、この充電プロセスの継続時間を計測し、分析評価するように形作られている。装置１０８は、その継続時間に応じて、エネルギーリザーブが機能しているか不具合があるか判定できるように形作られている。

以下に図４に則して詳述する方法に従い、エネルギーリザーブ１０５は、通常使用電圧から出発して先ず更に充電され、続いて再び放電させられる。ここで、充電の継続時間は装置１０８により分析評価される。これで、使用電圧を通常使用電圧の値から出発して、放電回路１２５を使って最初に引き下げる代わりに、使用電圧を通常使用電圧の値から出発して使用電圧の上閾値まで引き上げることも可能である。この充電プロセスのために、装置１０８は、充電回路１１５に加える充電電圧又は使用電圧の新たな目標値をプリセットする。この充電プロセスにより引き起こされる結節点１３０での電圧変動が、検知機構１３５により検知され、装置１０８により分析評価される。この充電プロセスにより生じさせられる電圧変動と、この充電プロセスの継続時間が、エネルギーリザーブ１０５に存在するキャパシティを計算するための基礎をなし、その計算値は装置１０８において目標値と比較されることになる。エネルギーリザーブ１０５のキャパシティの計算値がこのエネルギーリザーブ１０５のキャパシティの所与の目標値より低い時、エネルギーリザーブ１０５の不具合を示唆する監視信号が出力される。使用電圧が上閾値に達した後（これが充電プロセス終了の目印になる）、装置１０８は相応の制御信号を出力し、これにより、充電回路１１５はエネルギーリザーブ１０５から切り離され、放電回路１２５はエネルギーリザーブ１０５と結合させられ、エネルギーリザーブ１０５にかかる電圧は再び、通常運転のために定められた値にまで下がる。それが通常使用電圧の値に達した途端、装置１０８は、充電回路１１５が再びエネルギーリザーブ１０５と結合させられ、放電回路１２５がエネルギーリザーブから切り離されるように相応の制御信号を出力する。これで、始めにあった状態に戻り、監視を周期的に繰り返すことができる。

エネルギーリザーブを監視することにより、エネルギーリザーブの機能性をチェックすることができる。特に、エネルギー供給装置の故障時にエネルギーリザーブが安全機構を動作させるのに十分なエネルギーを提供できるか否かチェックすることができる。エネルギーリザーブの監視は、車両の走行サイクルの間に数回、例えば所定の時間間隔で繰り返し行うことができる。走行サイクルは車両の運転サイクル、すなわち、車両の走行のほかに運転上必要とされる停止、例えば信号停止、ストップ・アンド・ゴー等を包含し得る運転サイクルに相当するものであってよい。これで、エネルギーリザーブを車両運転中、そして特に車両走行中に監視することができる。

図２〜４は、本発明の相異なる実施例による車両用安全機構のためのエネルギーリザーブの監視サイクルの間の使用電圧の電圧推移を示す。

図２は、本発明の一実施例による、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧の推移を示すグラフである。ここで言うエネルギーリザーブは、図１ａ、１ｂ及び１ｃに描かれた安全機構のためのエネルギーリザーブであってよい。ここでは、エネルギーリザーブの監視プロセスの間の電圧の推移がデカルト座標系で示してある。横座標に時間ｔが、縦座標にエネルギーリザーブにかかる電圧Ｖが描かれている。

縦座標にスタート値Ｖ_１とテスト電圧値Ｖ_２がマークされている。値Ｖ_１と値Ｖ_２は、座標系の中で境界線として破線で描かれている。２つの曲線推移２１０、２２０は、本発明による方法の一実施例の監視プロセスの間の２つの異なる電圧曲線を示す。時点ｔ_１まで、電圧は値Ｖ_１を有する。値Ｖ_１は、従って、エネルギーリザーブの通常使用電圧に相当する。監視プロセスは時点ｔ_１で始まる。時点ｔ_１から、エネルギーリザーブの放電が始まる。放電は、遅くとも後続の時点ｔ_２で終わる。

電圧曲線２１０は、エネルギーリザーブの不具合を示唆する電圧推移を示す。これに対し、電圧曲線２２０は、エネルギーリザーブが正しく機能することを示唆する電圧推移を示す。

電圧曲線２１０は、時点ｔ_１までスタート値Ｖ_１のレベルで推移する。時点ｔ_１で電圧曲線２１０は急峻に下降し、すでに時点ｔ_２の手前で、テスト電圧値Ｖ_２により限定された、エネルギーリザーブにかかる電圧の下限値と交差する。

電圧曲線２２０は、時点ｔ_１までスタート値Ｖ_１のレベルで推移する。時点ｔ_１で電圧曲線２２０は徐々に下降し、時点ｔ_２まで、テスト電圧値Ｖ_２により限定された、エネルギーリザーブにかかる電圧の下限値に到達しない。

図２に描かれた、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧を発明通り監視する方法の実施例では、電圧推移２１０が、不具合のあるエネルギーリザーブのテストを表し、これに対し、電圧推移２２０が、正しく機能するエネルギーリザーブのテストを表す。図２に示された発明通りの方法の実施例では、時点ｔ_１と時点ｔ_２の時間間隔が予め限定されている。

図２に描かれた方法は、スタート値Ｖ_１がテスト電圧値Ｖ_２より大きい場合の方法として説明することができる。ここでは、時点ｔ_１から時点ｔ_２までの継続時間の間の電圧降下を検知し、分析評価する。この電圧降下を生じさせるために、エネルギーリザーブの充電回路を非アクティブ化し、エネルギーリザーブの放電電流源をアクティブ化することができる。図２に描かれた方法は、従って、分析評価のステップにおいて所定の継続時間内の電圧変動の大きさを分析評価する方法として説明することができる。

一実施例によれば、エネルギーリザーブ充電回路の短時間の非アクティブ化（例えば１０ｍｓ）と限流された放電電流源（例えば５ｍＡ）の追加投入により、エネルギーリザーブにかかる電圧は能動的に下げられる。ここで、電圧が決められた時間内に決められた閾値Ｖ_２（例えば３１Ｖ、つまり、公称値Ｖ_１＝３３Ｖより２Ｖ低い）を下回れば、エネルギーリザーブの完全故障、例えば電解コンデンサの破壊ないしは欠陥あるはんだ箇所及び／又は導体線の破断ないしは接触不良による完全故障を推測することができる。ここで、決められた閾値Ｖ_１、Ｖ_２の監視は、例えばコンパレータを使って、又は、ＡＤＣを介しての計測を通して行うことができる。

図３は、本発明の一実施例による、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧の推移を示すグラフである。ここで言うエネルギーリザーブは、図１ａ、１ｂ及び１ｃに描かれた安全機構のためのエネルギーリザーブであってよい。ここでは、エネルギーリザーブの監視プロセスの間の電圧の推移がデカルト座標系で示してある。横座標に時間ｔが、縦座標に安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧Ｖが描かれている。

縦座標にスタート値Ｖ_３とテスト電圧値Ｖ_４がマークされている。値Ｖ_３と値Ｖ_４は、座標系の中で境界線として破線で描かれている。２つの曲線推移３１０、３２０は、本発明による方法の一実施例の監視プロセスの間の２つの異なる電圧曲線を示す。

電圧曲線３１０は、エネルギーリザーブの不具合を示唆する電圧推移を示す。これに対し、電圧曲線３２０は、エネルギーリザーブが正しく機能することを示唆する電圧推移を示す。

電圧曲線３１０は、時点ｔ_３までテスト電圧値Ｖ_４のレベルで推移し、そこから時点ｔ_４まで直線的にスタート値Ｖ_３のレベルに下降する。時点ｔ_４と時点ｔ_５の間で電圧曲線３１０は第２の使用電圧Ｖ_４のレベルに上昇する。時間間隔Δｔ_１は、時点ｔ_４と時点ｔ_５の間のタイムスパンと定義されている。電圧差ΔＶは、スタート値Ｖ_３とテスト電圧値Ｖ_４との差と定義されている。電圧曲線３２０は、時点ｔ_３までテスト電圧値Ｖ_４のレベルで推移し、そこから時点ｔ_６まで直線的にスタート値Ｖ_３のレベルに下降する。時点ｔ_６と時点ｔ_７の間で電圧曲線３２０は第２の使用電圧Ｖ_４のレベルに上昇する。時間間隔Δｔ_２は、時点ｔ_６と時点ｔ_７の間のタイムスパンと定義されている。図３に描かれた実施例では、エネルギーリザーブの機能性を言い表すために時間差Δｔ_１、Δｔ_２を評価に入れている。すなわち、分析評価のステップにおいて、充電プロセスの時間全体にわたって電圧曲線が小さい方の使用電圧値Ｖ_３からこれと比べて大きい方の使用電圧値Ｖ_４へと上昇することを分析評価し、そこからエネルギーリザーブのキャパシティを算出できるようにしている。

図３に描かれた、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧を発明通り監視する方法の実施例では、電圧推移３１０が、不具合のあるエネルギーリザーブのテストを表し、これに対し、電圧推移３２０が、正しく機能するエネルギーリザーブのテストを表す。図３に示された発明通りの方法の実施例では、スタート値Ｖ_３とテスト電圧値Ｖ_４の電圧差が予め限定されている。

図３に描かれた方法は、スタート値Ｖ_３がテスト電圧値Ｖ_４より小さい場合の方法として説明することができる。ここでは、第１の時点ｔ_４、ｔ_６と第２の時点ｔ_５、ｔ_６との時間間隔と電圧利得ΔＶを検知し、分析評価する。充電プロセスの前に電圧降下を生じさせるために、エネルギーリザーブの充電回路を非アクティブ化し、エネルギーリザーブの放電電流源をアクティブ化することができる。使用電圧が下位の電圧値Ｖ_３に達すると、これが再び逆転する、すなわち、放電電流源が非アクティブ化され、充電電流回路がアクティブ化される。図３に描かれた方法は、従って、分析評価のステップにおいて所定の電圧差の範囲内のタイムスパンの大きさを分析評価する方法として説明することができる。

図２に示された実施例におけると同様、図３に示された実施例において、エネルギーリザーブは、周期的テストの間に放電電流源により放電させられる。放電時間、すなわち、時点ｔ_３と時点ｔ_４の間のタイムスパンと、許容される放電電圧レベルＶ_３は、ここで、計画通りに適応でき、制御デバイスのソフトウェアで保存される。放電電圧が所与の電圧レベルＶ_３に達すると、エネルギーリザーブの電圧は、再び公称値Ｖ_４に達するまで充電される。使用される充電電流は、計画通りにプログラムでき、極めて厳密である。充電の間のエネルギーリザーブにおける電圧上昇分ΔＶは、ここでＡＤＣ計測により監視され、プリセット値と比較照合される。こうして、エネルギーリザーブキャパシティを高い精度で求めることができる（Ｃ＝Ｉ*ｔ／Ｕ）。求められたキャパシティの値が要求された要件を満たさない場合、すなわち、過小である場合は、然るべきエラーを記憶し、運転者に知らせることができる。

一実施例によれば、元々の電圧値Ｖ_４からスタート値Ｖ_３への放電は、エネルギーリザーブにおける漏洩電流だけにより行われる。その継続時間は、能動的放電の場合と比べて明らかに長いが、条件次第で放電電流源を節約することができる。計測対象はその後に続く充電だけであるので、放電の継続時間は何ら役割を果たさず、閾値Ｖ_３に達するまでの時間が決められていなくても放電は実行できる。

図４は、本発明の一実施例による、安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧の推移を示すグラフである。ここで言うエネルギーリザーブは、図１ａ、１ｂ及び１ｃに描かれた安全機構のためのエネルギーリザーブであってよい。ここでは、エネルギーリザーブの監視プロセスの間の電圧の推移がデカルト座標系で示してある。横座標に時間ｔが、縦座標に安全機構のためのエネルギーリザーブにかかる電圧Ｖが描かれている。

縦座標にスタート値Ｖ_３とテスト電圧値Ｖ_４がマークされている。値Ｖ_３と値Ｖ_４は、座標系の中で境界線として破線で描かれている。２つの曲線推移４１０、４２０は、本発明による方法の一実施例の監視プロセスの間の２つの異なる電圧曲線を示す。

電圧曲線４１０は、エネルギーリザーブの不具合を示唆する電圧推移を示す。これに対し、電圧曲線４２０は、エネルギーリザーブが正しく機能することを示唆する電圧推移を示す。

電圧曲線４１０は、時点ｔ_８までスタート値Ｖ_３のレベルで推移し、そこから時点ｔ_９まで直線的にテスト電圧値Ｖ_４のレベルに上昇する。時点ｔ_９の後、電圧曲線４１０は再び最初の使用電圧Ｖ_３のレベルに下降する。時間間隔Δｔ_３は、時点ｔ_８と時点ｔ_９の間のタイムスパンと定義されている。電圧差ΔＶは、スタート値Ｖ_３とテスト電圧値Ｖ_４との差と定義されている。電圧曲線４２０は、時点ｔ_８までスタート値Ｖ_３のレベルで推移し、そこから時点ｔ_１０まで直線的にテスト電圧値Ｖ_４のレベルに上昇する。時点ｔ_１０の後、電圧曲線４２０は再び最初の使用電圧Ｖ_３のレベルに下降する。時間間隔Δｔ_４は、時点ｔ_８と時点ｔ_１０の間のタイムスパンと定義されている。図４に描かれた本発明の実施例では、時間間隔Δｔ_３、Δｔ_４を計測し、先に定義された電圧差ΔＶと共に、エネルギーリザーブに含まれているキャパシティを求める。こうして求められたキャパシティを、先に定義されたエネルギーリザーブのキャパシティと比較することにより、エネルギーリザーブの有用度を判定することができる。

図４の基礎にある本発明の実施例では、時点ｔ_８で使用電圧は下位の使用電圧値Ｖ_３を離れる（ここで、この実施例において下位の使用電圧値Ｖ_３は通常運転時の使用電圧に相当する）。すると、図１ｃに示された制御デバイスの起動により、エネルギーリザーブにかかる電圧が上位の使用電圧値Ｖ_４に達するまで、充電電圧は引き上げられる。充電プロセスは監視され、充電プロセスのためのタイムスパンが求められる。図４が示す通り求められたタイムスパンと所与の電圧差から、監視装置はエネルギーリザーブのキャパシティを求めることができる。使用電圧が上位の使用電圧値Ｖ_４に達した時点で、制御デバイスの起動により、使用電圧が下位の使用電圧値Ｖ_３に達するまで、充電回路は非アクティブ化され、放電回路がアクティブ化される。使用電圧が下位の使用電圧値Ｖ_３に達した時点で、放電回路は非アクティブ化され、充電回路が再びアクティブ化される。

図２及び図３に示された実施例の場合と異なり、図４に示された実施例では、エネルギーリザーブ電解コンデンサをテスト時に周期的に放電させるのでなく、例えば３３Ｖの公称値を超えて充電する。エネルギーリザーブ電圧を発生させるＤＣ／ＤＣ逓昇変換器は、テストの間、高めの目標値、例えば３４Ｖ（つまり、公称値３３Ｖより１Ｖ高い）にセットする。新たな目標値へのエネルギーリザーブ電解コンデンサの充電は、精密にプログラムされた電流を使って行われる。この新たな目標値に達するまでの時間を計測し、そこからエネルギーリザーブキャパシティ（Ｃ＝Ｉ*ｔ／Ｕ）を求め、評価する。テスト終了時、逓昇変換器の目標値を再び公称値Ｖ_３、例えば３３Ｖにセットする。

この実施例は、電解コンデンサから有用エネルギーが取り去られない利点を持つが、いずれにしても、内蔵ＥＳＤ保護装置の端子電圧（典型的には３８Ｖ）に対して十分な安全距離が確保されているものとする。

エネルギーリザーブの周期的監視は以下の通り行うことができる。テストの実施と繰り返しは、ソフトウェアコマンドにより行うことができるが、状態機械（“ステートマシン”とも言う）でハードウェアの中に結像させておくこともできる。

図２及び３に例示的に示された実施例では、テスト時間が短いこととエネルギーリザーブ放電が僅少であることから、エネルギー取り去りが極少に抑えられ、従って、システム有用度は危うくされず、アウタルキー時間はほとんど削られない。加えて、テストは秒刻みでゆっくり繰り返されることから、テストが電磁的両立性等に影響を及ぼすこともない。

図５は、本発明の一実施例による、車両用安全機構のためのエネルギーリザーブを監視する方法５００のフローチャートを示す。読み込みのステップ５１０において、エネルギーリザーブにかかる電圧（端子電圧とも言う）を読み込む。この電圧を表す値は、図５に描かれていないが、計測のステップにおいて計測し、次に、本方法５００のための読み込みのステップにおいて読み込むことができ、あるいはその代わりに、読み込みのステップ５１０においてインタフェースを介して電圧値を読み込むこともできる。この組み込まれた電圧値を分析評価のステップ５２０において分析評価し、これで、電圧変動について言い表すことができ、また、これと同時に、又はこれの代わりに、時間について言い表すことができる。ステップ５２０における分析評価から、エネルギーリザーブについて言い表すことができ、これで、ステップ５３０において監視信号を作り出すことができる。この監視信号を使って、例えばシステム機能性が制限された場合にこれを車両の運転者に知らせることができる。

図示され、説明された実施例は、例示的に選択したものにすぎない。様々な実施例を不備なく、又は個々の特徴に関連させて互いに組み合わせることができる。また、１つの実施例を更なる実施例の特徴により補完することもできる。更に、発明通りの方法手順を繰り返し、述べられた以外の順序で行うこともできる。

１００ 車両
１０２ 安全機構
１０５ エネルギーリザーブ
１０８ エネルギーリザーブ監視装置
１１０ 変換器
１１５ 充電回路
１２５ 放電回路
１３５ 検知機構
５００ エネルギーリザーブ監視方法
５１０ 読み込みのステップ
５２０ 分析評価のステップ

Claims (8)

1. 車両（１００）用安全機構（１０２）のためのエネルギーリザーブ（１０５）を監視する方法（５００）であって、
   前記エネルギーリザーブ（１０５）を監視するために、前記エネルギーリザーブ（１０５）にかかる通常使用電圧（Ｖ）を前記安全機構（１０２）の動作に適したスタート値（Ｖ１，Ｖ３）と前記安全機構の動作に適したテスト電圧値（Ｖ２，Ｖ４）との間で上昇させた後に下降させて変動させたときの電圧変動（ΔＶ）を分析評価するステップ（５２０）を包含し、
   前記分析評価のステップ（５２０）を前記車両（１００）の走行サイクルの間に数回繰り返し実行する方法。
2. 前記分析評価のステップ（５２０）において、前記エネルギーリザーブ（１０５）にかかる電圧（Ｖ）が前記電圧変動に基づいて所定の継続時間内に前記テスト電圧値（Ｖ２，Ｖ４）に達するか否か分析評価する
   請求項１に記載の方法（５００）。
3. 前記エネルギーリザーブ（１０５）にかかる電圧（Ｖ）が前記電圧変動に基づいて所定の継続時間内に前記テスト電圧値（Ｖ２，Ｖ４）に達した途端、前記エネルギーリザーブ（１０５）にかかる電圧（Ｖ）を前記スタート値（Ｖ１，Ｖ３）に変動させる
   請求項２に記載の方法（５００）。
4. 前記分析評価のステップにおいて、前記スタート値（Ｖ１，Ｖ３）と前記テスト電圧値（Ｖ２，Ｖ４）の間の電圧変動の継続時間を分析評価する
   請求項１〜３の何れか１項に記載の方法（５００）。
5. 前記スタート値（Ｖ１，Ｖ３）が前記テスト電圧値（Ｖ２，Ｖ４）より小さい
   請求項１〜４の何れか１項に記載の方法（５００）。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の方法（５００）の少なくとも１つのステップを実行できるように形作られた機構を具備する車両（１００）用安全機構（１０２）のためのエネルギーリザーブ（１０５）を監視する装置（１０８）。
7. 請求項６に記載の
   安全機構（１０２）、
   前記安全機構（１０２）のためのエネルギーリザーブ（１０５）、及び、
   前記エネルギーリザーブ（１０５）を監視する装置（１０８）
   を具備する車両用安全装置。
8. コンピュータに請求項１〜５の何れか１項に記載の方法を実行させるプログラム。
   
   
   

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