JP7174045B2 - 車両の個人保護手段を作動するための個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための方法および制御器 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の前提部分に記載の方法および制御器に関する。本発明は、さらにコンピュータプログラムに関する。

車両の個人保護手段の一例であるエアバッグシステムは、拘束手段を起動するために必要なエネルギーをエネルギーリザーバもしくはエネルギー貯蔵装置に貯蔵する。同様に、衝突の衝撃により供給が中断した場合にエアバッグシステムの機能性を保持するためのエネルギーは、利用可能なように保たれ、これは、個人用保護手段エネルギー貯蔵装置に予め貯蔵される。

このようなことを背景として、ここに提示するアプローチによって、独立請求項に記載の方法、この方法を用いた制御器、および最後に、対応するコンピュータプログラムを提示する。従属請求項に記載した手段は、独立請求項に記載した装置の有利な構成および改良を可能にする。

ここに提示するアプローチにより、車両の個人保護手段を作動するための個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための方法が得られ、この方法は、
車両の電源エネルギー貯蔵装置の電圧値を読み込む読込みステップ、および
電源エネルギー貯蔵装置から個人保護手段エネルギー貯蔵装置にエネルギーを供給するための充電電流を決定する決定ステップであって、読み込んだ電圧値を使用して充電電流の決定を行い、及び／又は個人保護手段エネルギー貯蔵装置の充電電流を設定し個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための充電電流を使用することにより制御器の供給電流および供給電流の変化を決定する決定ステップを含む。

この場合、車両は、例えば、乗用車、トラック、バスなどの自動車として理解することができる。この場合、個人保護手段エネルギー貯蔵装置は、個人保護手段、例えばエアバッグ、ベルトテンショナ、ロールバーなどにエネルギー、特に電気エネルギーを直接に供給するために設けたエネルギー貯蔵装置として理解することができる。この場合、個人保護手段エネルギー貯蔵装置は電源エネルギー貯蔵装置からエネルギーを供給することができ、車両が衝突した場合及び／又は車両の搭載電気システムによる電圧供給が途絶えた場合に、個人保護手段に（例えば、自律的に）（電気）エネルギーを供給することができる。電源エネルギー貯蔵装置は、例えば、車両の主要エネルギー貯蔵装置、特に車両バッテリ、または発電機によってバッファされた車両バッテリとして理解することができる。

本提案アプローチは、個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための充電電流を、電源エネルギー貯蔵装置の（実際の）電圧値の関数として決定及び／又は設定する場合には、個人保護手段を極めて迅速に使用準備が整った状態にすることができるという認識に基づいている。このようにして、電源エネルギー貯蔵装置の電圧値から電源エネルギー貯蔵装置の実際の負荷及び／又はこの電源エネルギー貯蔵装置の充電状態について推論できることを利用して、この電源エネルギー貯蔵装置の実際の負荷及び／又は充電状態に応じて、個人保護手段エネルギー貯蔵装置により高い、またはより低い充電電流で充電することができる。エアバッグ制御器の昇圧コンバータにおける損失も供給電流の関数である。供給電圧を知ることによって、エネルギー蓄積源の電圧が増加するにつれて昇圧コンバータの出力電力が増加することを使用して、昇圧コンバータに過負荷をかけずに個人保護手段エネルギー貯蔵装置の充電電流を増加させることができる。これにより、予め定められ既に工場で設定された充電電流で充電する必要はもはやなくなる。このような充電電流は、電源エネルギー貯蔵装置の負荷が高く、充電状態が低い場合であっても所望の始動時間内に個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電できるように低く選択される。すなわち、個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための充電電流を決定する場合に電源エネルギー貯蔵装置の電圧値を考慮することによって、電源エネルギー貯蔵装置及び／又は昇圧コンバータの現在の実際の負荷及び／又は充電状態を考慮し、したがって、従来の手順と比較して充電電流を著しく増大することができ、その結果、（例えば、車両の始動後に）個人保護手段を始動するために必要な所要時間を著しく短縮することができる。

ここに提示する本発明の実施形態の利点は、特に、エネルギーリザーバである個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための充電電流調整器の適応的プログラミングのために、車両電圧を増加させるブーストコンバータのより高い出力電力を使用し、これにより迅速な充電時間を達成すること、ならびに電源エネルギー貯蔵装置の所要負荷を考慮することである。

本提案アプローチの好ましい実施形態では、個人保護手段エネルギー貯蔵装置の充電プロセス中に、読み込みステップおよび決定ステップを少なくとも１回は繰り返し実施し、特に周期的に繰り返して実施する。このような実施形態は、特に車両の始動、およびこれにより引き起こされる多数の車両システムの始動時に急速に変化する場合のある、例えば車両（メイン）バッテリなどの電源エネルギー貯蔵装置および昇圧コンバータの実際の負荷状況を適時に考慮することができるという利点をもたらす。

特に有利には、本提案アプローチの実施形態では、読み取りおよび決定ステップを０．５ｍｓ～１０ｍｓの時間間隔の後に繰り返し行う。このように構成した時間周期で読み取りステップおよび決定ステップを実施することは最適な解決策であり、一方では、電源エネルギー貯蔵装置および昇圧コンバータの負荷状況の変化に適時に対応することができ、他方では、ここで提案した方法のステップの処理によって不要な数値的及び／又は回路技術的な負荷を取り除く。

本提案アプローチのさらなる実施形態によれば、決定するステップでは、ルックアップテーブルを使用して充電電流を決定することができる。このルックアップテーブルには、車両の１つ以上の電子部品、車両のシステム、及び／又は個人保護手段の制御器の所要出力を考慮して、電源エネルギー貯蔵装置の電圧値と個人保護手段エネルギー貯蔵装置の充電電流との間の関係を記憶することができる。このような実施形態は、所定のルックアップテーブルを使用して、充電電流を決定するために必要な計算コストを最小限に抑えられるという利点をもたらす。

個人保護手段エネルギー貯蔵装置の充電によって車両の他の構成要素の反応、故障、及び／又は損傷をできるだけわずかにしか引き起こさないようにするために、決定するステップのさらなる実施形態にしたがって、車両の少なくとも１つの電子構成要素の実際の所要電力の認識に基づいて充電電流を決定することができる。この認識は、ルックアップテーブルにおいて、電源エネルギー貯蔵装置の電圧値と充電電流との間の関係を決定するために予め使用することもできる。

特に、読み込みステップで電圧値を分圧器によって読み込む場合に、エネルギー貯蔵源の実際の電圧値を極めて迅速かつ適時に取得することができ、分圧器によって読み込んだ値は、アナログからデジタルに変換する。

特に持続的に給電されるＳＬＥＥＰシステムに関連して分圧器内の不要な電流の流れを回避するために、分圧器は、直列に配置したトランジスタ（ハイサイドまたはローサイド）を備えることができる。これにより、停止状態（ＳＬＥＥＰ）では分圧器における電流の流れを遮断する。

本提案アプローチのさらなる実施形態によれば、この方法は、決定した充電電流を使用して個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するステップを有し、特に、充電ステップでは、充電電流を設定するために、プログラム可能な電流制御トランジスタを使用する。ここに提示するアプローチのこのような実施形態は、個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するために、したがってここで提案するアプローチの利点を実現するために、充電電流を特に迅速かつ／または正確に設定できるという利点をもたらす。

さらに本提案アプローチの一実施形態では、読込みステップおよび決定ステップは、デジタル計算ユニットを使用して実施及び／又は制御する。このような実施形態は、電源エネルギー貯蔵装置および昇圧コンバータへの負荷を段階的に適合させるために、有意なフィルタを用いて本明細書に提示したアプローチのステップを行い、一方では電源エネルギー貯蔵装置／昇圧コンバータへの負荷をできるだけ小さくし、他方では個人保護手段エネルギー貯蔵装置の急速充電を引き起こすために、負荷の急速な低減（負荷を増大させる方向および負荷を低減する方向に異なるフィルタ時間）を可能にするという利点をもたらす。

ここで示す方法の実施形態は、例えば、ソフトウェアまたはハードウェアで、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとの混合形式で、例えば制御器で実施することができる。

本提案アプローチにより、さらに、ここに提示した方法の変形例のステップを適宜な装置において、実施、制御もしくは変換するように構成した装置が得られる。本発明を装置の形式で実施するこれらの実施形態により、本発明の基礎をなす課題を迅速かつ効率的に解決することができる。

このために、制御器は、信号またはデータを処理するための少なくとも１つの計算ユニット、信号またはデータを記憶するための少なくとも１つのメモリユニット、センサまたはアクチュエータとの少なくとも１つのインターフェイスであって、センサのセンサ信号を読み取り、データまたは制御信号をアクチュエータに出力するためのインターフェイス、及び／又は、通信プロトコルに埋め込まれたデータを読み取るかまたは出力するための少なくとも１つの通信インターフェイスを備えてもよい。計算ユニットは、例えば信号プロセッサ、マイクロコントローラなどでもよく、メモリユニットは、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、または磁気式のメモリユニットでもよい。通信インターフェイスは、無線及び／又は有線でデータを読み取るか、または出力するように構成してもよく、有線のデータを読み取るか、または出力することができる通信インターフェイスは、例えば電気式または光学式にそれぞれのデータ伝送ラインからこれらのデータを読み取るか、またはそれぞれのデータ伝送ラインに出力することができる。

制御器は、ここではセンサ信号を処理し、センサ信号の関数として制御信号及び／又はデータ信号を出力する電気機器として理解することができる。制御器は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにしたがって構成されたインターフェイスを備えてもよい。ハードウェアにしたがって構成する場合、インターフェイスは、例えば、装置の種々異なる機能を含む、いわゆる「システムＡＳＩＣ」の一部でもよい。しかしながら、インターフェイスは固有の集積回路であるか、または少なくとも部分的に個別の構成部材からなっていることも可能である。ソフトウェアにしたがって構成する場合には、インターフェイスは、例えば、他のソフトウェアモジュールと共にマイクロコントローラに設けたソフトウェアモジュールでもよい。

有利な実施形態では、制御器は、個人保護手段、例えば車両のエアバッグを制御する。このために、制御器は、例えば、エネルギー貯蔵装置である車両バッテリの電圧を示す電圧値信号などのセンサ信号にアクセスすることができる。制御は、決定した充電電流を表す充電電流信号によって個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するためのトランジスタベースの設定可能な（プログラム可能な）電流調整器などのアクチュエータを介して行う。

プログラムコードを備えるコンピュータプログラム製品またはコンピュータプログラムも有利であり、これは、機械可読担体またはメモリ媒体、例えば半導体メモリ、ハードディスクメモリ、または光学メモリなどに記憶することができ、コンピュータまたは装置で実施する場合に、上記いずれかの実施形態にしたがって方法ステップを実施、変換及び／又は制御するために使用する。

ここで提示したアプローチの実施形態を図面に示し、以下の説明に詳細に説明する。

一実施形態による装置を示すブロック図である。 ここに提示したアプローチの実施形態を制御器として示す概略回路図を示す。 ここに提示したアプローチの一実施形態による方法を示すフロー図である。

以下の本発明の好ましい実施形態の説明では、様々な図面に示された同様に作用する要素には同じ、または類似の参照符号を使用し、これらの要素の繰り返しの説明は省略する。

図１は、車両１００の個人保護手段１０６を作動するための個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４を充電するための制御器１０２のブロック図と共に、車両１００の概略図を示す。個人保護手段１０６は、例えば、車両１００が物体（図１には示されていない）と衝突した場合に車両乗員１１０を保護するためにステアリングホイール１０８から広がるエアバッグでもよい。ステアリングホイール１０８内のエアバッグに加えて、同様に多数の別のエアバッグも車両１００内に設けており、これらのエアバッグには例えば個人用保護手段のエネルギー貯蔵装置１０４から供給することができる電気エネルギーを供給する。個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４は、例えば、車両１００の始動時に、例えば、車両メインバッテリなどの電源エネルギー貯蔵装置１１２から電気エネルギーを充電されるキャパシタでもよい。ここで提案するアプローチにしたがって、できるだけ効率的かつ迅速に個人保護手段のエネルギー貯蔵装置１０４を充電するために、制御ユニット１０２は、インターフェイス１１４を介して、例えばこのエネルギー貯蔵源１１２または車両（メイン）バッテリの実際の電圧を表すエネルギー貯蔵源１１２の電圧値１１６を読み込むことができる。この読み込んだ電圧値に応答して、制御器１０２のユニット１１８において供給電流（最大入力電力）１２０－１を決定することができ、これに基づいて、電源エネルギー貯蔵装置１１２から個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４に（電気）エネルギーを供給する。アルゴリズム及び／又は割り当てテーブルのこの入力変数１１６（１２０－１）を用いて、適切なフィルタリング（例えば、時間的に段階式の追跡）による適切な設定（プログラミング）１２２をユニット１１８で行うことができる。この設定信号１２２を用いて、充電電流調整器１２４は、個人保護手段エネルギー貯蔵装置のために最適な充電電流（１２０）を生成する。例えば、充電のためのこのユニット１２４は、電流信号１２２＿１によって制御（プログラム）されるプログラム可能電流制御トランジスタ１２４＿１を備えることができる。

ここに提示するアプローチもしくは本発明は、４秒以下のエアバッグシステム初期化フェーズを実現する、という車両製造業者の要件を安価に満たし、電源エネルギー貯蔵装置への影響を制限することを目的とする。ここでは個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４によって形成されるエネルギーリザーバの充電は、本質的に時間を決定する要因として、電源オン／またはウェイクアップ後の初期化フェーズに属する。この充電時間は、可能であれば、供給システムのコストを増加させずに短縮することが望ましい。

エアバッグシステムは、エネルギー貯蔵のために、特に拘束装置を作動するために、ここでは個人保護エネルギー貯蔵装置１０４を形成するアルミニウム電解コンデンサ（符号ＥＲによっても示す）を使用している。これらコンデンサは、最適なコスト、エネルギー密度、低い内部抵抗、温度抵抗および耐久性を有する。特に、１８Ｖ～５０Ｖの公称電圧Ｕｎを有するアルミニウム電解コンデンサを使用する（標準値はＵｎ＝２５Ｖ／３５Ｖである）。

図２は、ＳＢＣシステム基本チップの関連部分２００のブロック図を示し、これには、ブーストコンバータ２０５を示している。ブーストコンバータ２０５は、ＵＢ（ＵＢ＝電源エネルギー貯蔵装置１１２である車両バッテリの実際のバッテリ電圧であり、電圧値１１６に対応する）から、フィルタユニット２１０によってフィルタリングし、極性反転から保護したバッテリ電圧ＶＺＰ（約ＵＢ－１Ｖ）を生成する。この電圧は、最初にＳＢＣ２００の電源に用い、またブーストコンバータ（昇圧コンバータ）２０５のコイルインダクタンスＬに供給される。

このブーストコンバータ２０５は、電流制限ｎチャネルスイッチングトランジスタＴｂを含む。Ｔｂの電流制限は、比較器ＣＯＭＰ Ｉｂｏｏｓｔによって表す。

ブーストトランジスタＴｂおよびシャントＲｓｂを通る電流（抵抗値ＲＳＢを有する）がＩｂｏｏｓｔ＿ｌｉｍまで上昇した場合、比較器ＣＯＭＰ Ｉｂｏｏｓｔは傾き（トグル閾値ＶＲＥＦ３＝Ｉｂｏｏｓｔ＿ｌｉｍ^＊ＲＳＢ）、ＰＷＭロジックＰＷＭ－ＬおよびゲートドライバＧＤを介してＴｂをスイッチオフする。

ダイオードＤを介してブーストコンバータ２０５のフリーホイーリングを行い、ダイオードＤのカソードにはＶＵＰ制御キャパシタＣを接続している。このＶＵＰ電圧は、電圧調整のためにＳＢＣ（ＰＷＭ調整器ＰＷＭ－Ｒ）に供給する。ここで、基準電圧ＶＲＥＦ２との比較を行い、これによりＶＵＰ＝ＭｘＶＲＥＦ２が生じるようにし、この場合、Ｍは係数を表す（例えば、ＶＲＥＦ２＝１．２４Ｖ；Ｍ＝２６．６１３、ＶＵＰ＝３３Ｖ）。

このブーストコンバータのクロック動作のために、ＰＷＭロジックＰＷＭ－Ｌには、スイッチングコンバータクロックＣｌｏｃｋｂ（例えば、Ｃｌｏｃｋｂ＝２．２ＭＨｚ）を供給する。

このスイッチングコンバータ周波数のデューティサイクルは、ＰＷＭ調整器ＰＷＭ－Ｒ内の演算増幅器によって、及び／又は実際のＶＺＰ電圧の認識によって、検出した実際のコンバータ電流（Ｒｓｂを介して検出する）に応じてＰＷＭ調整器ＰＷＭ－Ｒによって適切に設定する。

イネーブルロジック２２０は、様々な信号に応じてコンバータ動作を制御する。例えば、イネーブルロジック２２０は、ＶＺＰ電圧が低すぎる場合（ＶＺＰｍｉｎ＝５Ｖ）、温度が高すぎる場合、ＶＵＰ電圧が高すぎる場合、またはスリープモードＳＬＥＥＰがアクティブ／非アクティブの場合に、オンまたはオフの切換を行う。エアバッグシステムにおける停止モード（ＳＬＥＥＰ機能とも呼ばれる）は、本質的には、適切なスリープトランシーバ２２５およびマイクロコントローラμＣによって制御する。バスがアクティブである場合に、トランシーバはＳＬＥＥＰピンＳＬの状態を変更し、すなわち、電流を放出し、電位をほぼ電圧レベルＶＺＰまで引き上げ、その結果、ＳＢＣ２００が動作する。ＵＢの全ての負荷を遮断するためには、全ての負荷をスリープロジックＳＬ－Ｌを介して制御し、接地に切り換える（例えば：Ｔ１はオフ）。停止モードがアクティブの場合（すなわち、ＳＬＥＥＰの場合）、ＳＣＢ２００の構成要素は、ＶＺＰからの電力消費が３０μＡ未満に抑えられるようにオフに切り換える。

標準的なエアバッグ用途である場合、ＳＢＣ２００のＳＬＥＥＰ入力ＳＬは、Ｒｃｏｄｅによって信号レベル「ハイ」となるようにＵＢ（すなわち、車両メインバッテリ１１２に通じるライン）に直接に接続し、その結果、ＳＢＣ２００は、供給電圧ＵＢのオンへの切換を開始する。

ブーストコンバータ２０５（すなわち、ステップアップコンバータ、昇圧コンバータ）によって、車両電圧を６Ｖ～１６．５Ｖから２５Ｖ～４５Ｖに引き上げることができる。プログラム可能充電電流調整器１２４をコンバータ２０５の出力部に接続しており、特に、車両１００の始動時のパワーオンまたはウェイクアップ後の初期化フェーズにおいて、エネルギーリザーバＥｌｋｏとしての個人保護手段のエネルギー貯蔵装置１０４を充電する。この充電電流レベルは、プログラミングによってインターフェイス１２２を介して設定する。このプログラミング値は、ユニット１１８が、例えばシリアルインターフェイス（ＳＰＩ）を介して提供する。この場合、この充電電流調整器１２４は、以下に説明するように、個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４（またはＥＲ）の充電電流を決定する電流調整トランジスタ１２４＿１の制御変数を設定するユニット１２４として使用することができる。さらに、バックコンバータ（ステップダウンコンバータ）のような付加的な負荷をブーストコンバータ２０５の出力部に接続して、ＰＳＩ規格による外部センサに必要なシステム電圧（例えば、ＶＡＳ＝６．７Ｖ）を供給することができる。ブーストコンバータ２０５は、弱い／欠陥のある車両バッテリ１１２によって引き起こされる６Ｖまでの稀な電圧状況においても制御器１０２の供給と、個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４であるエネルギーリザーバの充電とが可能となるように設計することが望ましい。通常、このバッテリ状態で車両１００を始動することはもはや不可能である。

本明細書で提示する本発明の例示的な実施形態の利点は、特に、エネルギーリザーバＥＲである個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４を充電するための充電電流調整器１２４の適応的プログラミングのために、車両電圧を増加させるブーストコンバータ２０５のより高い出力電力を使用し、したがって、例えば、全ての電源オン／ウェイクアップフェーズの９８％を超えて極めて迅速な充電時間を達成すること、ならびに、電源エネルギー貯蔵装置の負荷要件を考慮することである。

エアバッグ制御器の所定のブーストコンバータ２０５は、入力電力Ｐｉｎ、例えば５Ｖの最小入力電圧時の効率（Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ）によって設計およびコストが定められる。原則として、制御器のＵＢ端子とコンバータ入力部との間に約１Ｖの追加の降下電圧を想定することができる。これは、逆極性保護と、車載電気系統およびブーストコンバータの故障に対するフィルタ措置とを確実にするためにユニット２１０によって引き起こされる。

最小利用可能入力電力（ｐｉｎ－ｍｉｎ）は、ブーストコンバータ２０５の電流制限、ブーストコンバータ２０５が依然としてアクティブである少なくとも許容可能な入力電圧Ｕｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ、およびブーストコンバータ２０５の最小デューティサイクルによって与えられる。

例えば、２．２ＭＨｚのスイッチング周波数（＝サイクル時間４５５ｎｓ）を有するブーストコンバータ２０５としての固定周波数ブーストコンバータは、２ＡのスイッチングトランジスタＴｂ（横型トランジスタ）の電流制限最小値（ｌｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ）と、最小デューティサイクルＤｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ＝負荷フェーズ／サイクル時間＝４１０ｎｓ／４５５ｎｓ＝０．９とを有する。ブーストコンバータ２０５の最小入力電力Ｐｉｎ＿ｍｉｎに対して、以下の結果が得られる：
［数１］
Ｐｉｎ＿ｍｉｎ＝Ｕｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊Ｉｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊Ｄｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ（例えば＝（５Ｖ^＊２Ａ^＊０．９）＝９Ｗ）

ブーストコンバータの最小効率ηｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎが７０％である場合、ブーストコンバータ２０５の最小限利用可能な出力電力:
［数２］
Ｐｏｕｔ＿ｍｉｎ＝Ｐｉｎ＿ｍｉｎ^＊ηｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ（例えば＝９Ｗ^＊０．７＝６．３Ｗ）
が生じる。

ブーストコンバータ２０５の調整された出力電圧Ｖｕｐが例えば３３Ｖである場合には、ブーストコンバータ２０５は、最悪の場合にも最小出力電流：
［数３］
Ｉｕｐ＿ｍｉｎ＝Ｐｏｕｔ＿ｍｉｎ／ＶＵＰ（例えば、６．３Ｗ／３３Ｖ＝１９１ｍＡ）
を供給する。したがって、全体として
［数４］
Ｉｕｐ＿ｍｉｎ＝［Ｕｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊Ｉｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊Ｄｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊ηｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ］／ＶＵＰ
が成り立つ。

エアバッグ制御器の設計が、本質的に、ＶＵＰ電圧端子に２つの消費機器を意図している場合、ＵＢ＝６Ｖの電圧値までの不利な入力電圧においてもエアバッグ制御器の機能を確保するために、Ｉｕｐ＿ｍｉｎ＝ＩＶ１ｍａｘ＋ＩＶ２ｍａｘを選択することが望ましい。

ｎ個の消費機器が設定されている場合：
［数５］
Ｉｕｐ＿ｍｉｎ＝ＩＶ１ｍａｘ＋ＩＶ２ｍａｘ＋・・・ＩＶｎｍａｘ
が成り立つ。

ＩＶ１ｍａｘが、最悪の場合に（すなわち、ワーストケースにおいて）エネルギーリザーバＥＲの充電調整器１２４に提供している消費電流である場合には、従来のエアバッグシステムにおいて、充電電流調整器１２４／１２４＿１の電流は、システムマイクロコントローラμＣによって、充電電流調整器１２４（一般に、システムベースチップ）を含むモジュールとの通信インターフェイスを介して、充電電流１２０もしくはＩｃｈａｒｇｅ＿ｐｒｏｇについて：
［数６］
Ｉｃｈａｒｇｅ＿ｐｒｏｇ≦ＩＶ１ｍａｘ
が成り立つようにプログラムする。

例えば、Ｉｕｐ＿ｍｉｎ＝１９１ｍＡであり、２つの消費機器がＶＵＰ端子（ここでは、例えば、充電電流調整器（ＩＶ１）およびバックコンバータ（ＩＶ２））に接続されている場合、充電電流調整器１２４／１２４＿１には、電流値ＩＶ１＿ｍａｘ＝Ｉｕｐ＿ｍｉｎ－ＩＶ２＿ｍａｘを提供する。

ＩＶ２＿ｍａｘ＝１１１ｍＡである場合には、充電電流調整器１２４／１２４＿１は、ブースト電圧Ｖｕｐが降下することなしに８０ｍＡ以上のＩＶ１＿ｍａｘにプログラムすることができる。

これにより、最大で１０ｍＦのエネルギー貯蔵容量を４．１２５秒で充電することができる。エアバッグシステムの初期化フェーズは、個人保護手段、すなわち個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４のためのエネルギーリザーバＥＲを充電する重要な期間に加えて、約１～２秒と見積もることができる他の時間のかかるさらなるタスク（例えば、ＲＥＳＥＴ、μＣＩＮＩＴ、ＮＶＭｉｎｉｔ；ＣＡＮ／ＦＬｅｘＲａｙＩｎｉｔ／ベルトバックル／シート位置／乗客エアバッグのオン／オフ状態検出；テスト安全経路などのテスト）をも含むので、エネルギーリザーバＥＲまたは個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４の充電時間は、４秒の時間窓内で電源オン／ウェイクアップ（＝衝突評価のための１つの準備）後に車両製造業者によって必要とされる初期化を可能にするために、３秒未満で達成することができる。

個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４またはエネルギーリザーバＥＲをできるだけ迅速に充電するために、ここで提示するアプローチの一実施形態による制御器１０２を提案する。一実施形態によれば、このような制御器１０２は、エネルギーリザーバ充電電流調整器１２４／１２４＿１を備え、この制御器は、上述のように、適切な充電電流プログラミング値（エネルギーリザーバ１０４の充電速度要件、エネルギー貯蔵源１１２の負荷限界、およびブーストコンバータ２０５の負荷限界に準拠してユニット１１８内で決定される）を読み込むためのインターフェイス１２２を有する。ユニット１１８は、必要なプログラミングデータを決定し、提供する。このために、検出回路１１６＿１／１１６＿２（分圧器、ＡＤＣ）を通った電圧１１６がインターフェイス（ＳＰＩ）を介してユニット１１８を有するμＣ、μＰに供給される。このユニット１１８は、適切なアルゴリズム及び／又は、インターフェイス１２２を介して充電電流調整器１２４をプログラミングするためのＳＰＩデータ１１４を決定するための（電源貯蔵装置パラメータ及び／又はブーストコンバータパラメータを介して）スケーラブルな対応表１１６（充電電流）を含む。アナログ／デジタルコントローラユニットに加えて、充電電流調整器１２４は、シャントＲｓｈを介して電流検出を行う調整トランジスタＴｃｈ（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）を含む。

エネルギーリザーバ充電電流１２０は、プログラム可能な基準電圧１２２または基準電流と比較し、（ゲート信号の）電流信号１２２＿１を用いて、トランジスタＴｃｈの適切な制御によるプログラミングもしくは計算に基づいて設定された値へ調整する。

同様に、μＣ、μＰによって、充電電流制御器のインターフェイス１２２との通信インターフェイスＳＰＩを介して、充電電流制御器をスイッチオンすることができる。

さらに、適切なフィルタ方式にしたがって（例えば、小さな電流適合ステージでゆっくりと増大し、大きな電流適合ステージで急速に減少する）、充電電流調整器プログラミングの時間的適合を行う。

あるいは、ユニット１１８をＳＢＣ２００内に移すことによって充電電流を決定することができる。

抵抗器Ｒｓｌ、Ｒｓ２、Ｒｌ、Ｒ２を有する分圧器２５０を介して、例えば、電源エネルギー貯蔵装置１１２（例えば、車両メインバッテリ）の実際の供給電圧１１６（供給電圧の値はＵＢと呼ばれる）が分圧電圧値１１６＿１の形式で検出し、ＳＢＣに組み込んだアナログ－デジタルコンバータＡＤＣにおいてデジタル化する。電圧ＶＲＥＦ１は、アナログ－デジタルコンバータＡＤＣの基準電圧として用いる。一実施形態によれば、マイクロコントローラμＣは、ＳＰＩ通信インターフェイスＳＰＩを介して０．５ｍｓ～１０ｍｓ毎に実際の電圧値を問い合わせ、エネルギーリザーバＥＲもしくは個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４を適応的に充電する。

バッテリ電圧１１６を検出するためもしくは電圧値ＵＢを供給するための分圧器２５０は、例えば、堅牢性の理由から冗長的に構成した保護抵抗Ｒｓｌ、Ｒｓ２を含む。これらの保護抵抗は、特に、ＳＢＣ２００が入力部Ｕｂｍに接地接続のＥＳＤダイオード（接地のアノード）を有し、エネルギー貯蔵源１１２もしくは車両メインバッテリの電圧が負の値である場合にも電流を制限する。例えば、この電圧値ＵＢ、エネルギー貯蔵源１１２の許容負荷、（関連する）ブーストコンバータ性能、およびブーストコンバータ２０５の、例えば、ＶＵＰ端子におけるさらなる電流負荷がわかっていることにより、リアルタイム計算または対応する割り当てテーブル（ルックアップテーブルとして構成することができる）へのリアルタイムアクセスによって充電するためのユニット１１８は、電圧値ＵＢを入力変数とし目標調整電流１２０を出力変数として、ＥＲ充電器１２４／１２４＿１の目標調整電流もしくは充電電流１２０の適切なプログラミングを行う。

ここで提示したアプローチを言い換えてもう一度要約することができる。電源エネルギー貯蔵装置１１２の電圧、ここでは車両１００のバッテリ電圧を、例えば０．５ｍｓ～１０ｍｓのグリッドで迅速に検出し、設けているブーストコンバータ２０５においてバッテリ電圧１１６（ＵＢ）の関数として既知の最小入力電力を迅速に検出することによって、実際のバッテリ電圧１１６の関数としてブーストコンバータ２０５の最小出力電力（ＵＢ）も既知である。したがって、プログラミングもしくは充電電流調整器１２４／１２４＿１の設定をブーストコンバータ２０５のそれぞれの性能に適合させることができる。これにより、例えば、電源エネルギー貯蔵装置１１２であるバッテリが故障した場合の静的電圧値ＵＢ＝６Ｖの場合を度外視すれば、エネルギーリザーバＥＲもしくは個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４の極めて迅速な充電時間を達成することができる。供給電圧（ＵＢ）１１６の関数として、電源エネルギー貯蔵装置１１２の許容負荷を設定することも考慮に入れることができる。

ここで提示したアプローチの可能出力の例として以下のシナリオを挙げることができる。８０Ａｈのエネルギー容量および７４０Ａの短絡電流（Ｒｉ＝１９ｍＯｈｍの内部抵抗を有する場合）および１．７Ｖの最小セル電圧を有する車両バッテリは、１０．２Ｖの最小バッテリ電圧を提供する。このような車両バッテリは無線位置で車両電気システムに最大で５０Ａを以下のように供給する：
［数７］
ＵＢｍｉｎ＝６^＊１．７Ｖ－５０Ａ^＊１９ｍＯｈｍ＝９．２５Ｖ

エアバッグ供給ラインのライン長が７ｍであり、ライン断面積が０．５ｍｍ^２である場合には、約２Ａの供給電流で制御器の供給端子に０．５Ｖのさらなる電圧降下が生じ、その結果：
［数８］
ＵＢｍｉｎ＿Ａｉｒｂａｇ＝８．７５Ｖ
となる。

マイクロコントローラμＣが、エアバッグ制御器の入力端子におけるバッテリ電圧１１６の迅速な測定によって、例えば、ＵＢｍｉｎ＿Ａｉｒｂａｇ＝８．７５Ｖの電圧値ＵＢを測定した場合、次の式が成り立つ：
［数９］
Ｉｃｈａｒｇｅ＿ｄｅｆａｕｌｔ＿ｍａｘ＝｛［（ＵＢ＿ｍｉｎ＿ｗｃ－１Ｖ）^＊Ｉｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊Ｄｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊ηｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ］／ＶＵＰ｝－ＩＶ２＿ｍａｘ＝８０ｍＡ（ＵＢ＿ｍｉｎ＿ｗｃ＝６Ｖの場合）
［数１０］
Ｉｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔ＝｛［（ＵＢ＿Ａｉｒｂａｇ－１Ｖ）^＊Ｉｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊Ｄｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ^＊ηｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ］／ＶＵＰ｝－ＩＶ２＿ｍａｘ＝１８５ｍＡ（ＵＢ＿Ａｉｒｂａｇ＿ｍｉｎ＝８．７５Ｖの場合）

したがって、例えば、以下の値を得ることができる：
［数１１］
Ｉｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ＝２Ａ；Ｄｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ＝０．９；ηｂｏｏｓｔ＿ｍｉｎ＝０．７；ＶＵＰ＝３３Ｖ；ＩＶ２＿ｍａｘ＝１１１ｍＡ

上記の例が示すように、マイクロコントローラμＣは、充電電流１２０もしくはＩｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔを対応して計算し、充電電流コントローラ１２４／１２４＿１もしくは決定のためのユニット１１８によって充電電流１２０の新しいＩｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔ値を設定することによって、最悪の場合（ワーストケース）に最初にプログラムされるエネルギーリザーバ充電電流１２０もしくはＩｃｈａｒｇｅ＿ｄｅｆａｕｌｔ＿ｍａｘを連続して（例えば、０．５ｍｓ～１０ｍｓの時間窓のグリッドで）決定または適合し、これによりエネルギーリザーバＥＲまたは個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４の充電時間を大幅に短縮することができる。

例えば、エネルギーリザーバＥＲもしくは個人保護手段エネルギー貯蔵装置１０４の貯蔵容量がＣＥＲｍａｘ＝１０ｍＦであり、充電電圧＝ＶＵＰ＝３３Ｖである場合には、８．７５Ｖの電圧値ＵＢもしくはＵＢ＿Ａｉｒｂａｇ＿ｍｉｎで１８５ｍＡの充電電流１２０もしくはＩｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔを達成することができる。これにより、
［数１２］
Ｔｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔ＝１０ｍＦ＊３３Ｖ／１８５ｍＡ＝１．７８ｓ
の充電時間をもたらす。

これは不利な条件下（すなわち、バッテリの強い放電およい停止状態（例えば、無線位置）における消費機器による高い消費電流）でしか生じない値である。十分に充電されているか、または負荷が少ないバッテリもしくは電源エネルギー貯蔵装置１１２は、さらに高い最小電圧値ＵＢもしくはＵＢ＿Ａｉｒｂａｇ＿ｍｉｎをもたらし、マイクロコントローラμＣまたは決定するユニット１１８による上記の計算にしたがって、さらに高い充電電流１２０もしくはＩｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔ値を設定もしくは決定するために使用することができる。

それぞれ測定されたＵＢ＿エアバッグ電圧もしくはそれぞれ測定された電圧値ＵＢのためにマイクロコントローラμＣに、対応して選択すべき充電電流１２０もしくはＩｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔ値を割り当てるスケーラブルな（ブーストコンバータ・ハードウェアおよび／また250は許容可能な電源エネルギー貯蔵装置負荷に応じて）表を、ルックアップテーブルとして記憶しており、この表を使用することによってＳＢＣの一部またはμＣ（ＳＷ関数）の一部であるユニット１１８による高速０．５ｍｓ～１０ｍｓグリッドで充電電流調整器１２４／１２４＿１のＩｃｈａｒｇｅ＿ａｄａｐｔ値もしくは充電電流１２０の計算をなしで済ますか、または補足することができる。したがって、マイクロコントローラμＣの数値負荷を低減することができ、及び／又はブーストコンバータ回路２０５（ηｂｏｏｓｔは複素変数である）の詳細な能力、充電電流調整器１２４／１２４＿１、プログラムされる充電電流１２０のステップサイズの設定などにしたがって、表をさらに良好に適合または決定することができる。充電電流適合の速度は、供給経路内の構成要素の動的な電流負荷能力に合わせて決定及び／又は設定することができる（フィルタアルゴリズム）。

図３は、車両の個人保護手段を作動するための個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電する方法３００として、本発明の一実施形態のフロー図を示す。方法３００は、車両の電源エネルギー貯蔵装置の電圧値を読み込む読込みステップ３１０を含む。方法３００は、さらに、電源エネルギー貯蔵装置から個人保護手段エネルギー貯蔵装置にエネルギーを充電するための充電電流を決定する決定ステップ３２０を含み、充電電流は、読み込んだ電圧値を使用して、及び／又はブーストコンバータの性能（最小電圧ＵＢでの最小入力電力；効率、電源貯蔵装置の許容負荷、電圧に依存する電流）および個人保護手段エネルギー貯蔵装置を充電するための充電電流を使用して決定する。最後に、方法３００は、決定した充電電流を使用して個人用保護手段エネルギー貯蔵装置を充電する充電ステップ３３０を含む。

例示的な実施形態が、第１の特徴と第２の特徴との間に「及び／又は」の接続詞を含む場合、これは、例示的な実施形態が一実施形態によれば第１の特徴および第２の特徴の両方を有し、別の実施形態によれば、第１の特徴のみを有するか、または第２の特徴のみを有するかのいずれかであると読まれたい。

Claims (6)

1. 車両（１００）の個人保護手段（１０６）を作動するための個人保護手段エネルギー貯蔵装置（１０４）を充電する制御器（１０２）で実行される方法（３００）であって、
   前記制御器（１０２）はブーストコンバータ（２０５）を含み、
   前記ブーストコンバータ（２０５）は、
   車両（１００）の電源エネルギー貯蔵装置（１１２）に接続されフィルタリングするフィルタユニット（２１０）と、
   フィルタユニット（２１０）の出力に接続されるコイルインダクタンス（Ｌ）と、
   コイルインダクタンス（Ｌ）にそのアノードが接続されるダイオード（Ｄ）と、
   ダイオード（Ｄ）のカソードに接続されるＶＵＰ制御キャパシタ（Ｃ）と、
   ダイオード（Ｄ）のカソードとＶＵＰ制御キャパシタ（Ｃ）の接続点と個人保護手段エネルギー貯蔵装置（１０４）の間に接続される充電電流調整器（１２４）と、
   コイルインダクタンス（Ｌ）とダイオード（Ｄ）のアノードの接続点に接続されるｎチャネルスイッチングトランジスタであるブーストトランジスタ（Ｔｂ）と、
   ブーストコンバータ（２０５）のクロック動作のために、スイッチングコンバータクロック（Ｃｌｏｃｋｂ）が供給されるＰＷＭロジック（ＰＷＭ－Ｌ）と、
   を含み、
   前記スイッチングコンバータクロック（Ｃｌｏｃｋｂ）のデューティサイクルは、ブーストトランジスタ（Ｔｂ）に流れる電流に基づいて制御され、
   前記方法（３００）は、
   車両（１００）の電源エネルギー貯蔵装置（１１２）の電圧値（１１６）と、個人保護手段エネルギー貯蔵装置（１０４）の実際の充電電流（１２０）を読み込む読込みステップ（３１０）と、
   読み込んだ電圧値（１１６）と実際の充電電流（１２０）を使用して、電源エネルギー貯蔵装置（１１２）から個人保護手段エネルギー貯蔵装置（１０４）にエネルギーを供給するための設定充電電流を決定する決定ステップ（３２０）と、
   決定した設定充電電流で個人保護手段エネルギー貯蔵装置（１０４）を充電するよう充電電流調整器（１２４）を制御するステップ（３３０）と、
   を含む 方法（３００）。
2. 請求項１に記載の方法（３００）において、
   前記個人保護手段エネルギー貯蔵装置（１０４）の充電プロセス中に、前記読込みステップ（３１０）および前記決定ステップ（３２０）を少なくとも１回は繰り返し実施する、方法（３００）。
3. 請求項２に記載の方法（３００）において、
   前記読込みステップ（３１０）および前記決定ステップ（３２０）を０．５ｍｓ～１０ｍｓの時間間隔毎に繰り返し行う、方法（３００）。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の方法（３００）において、
   前記読込みステップ（３１０）で、前記電圧値（１１６）を分圧器（Ｒｓｌ、Ｒｓ２、Ｒｌ、Ｒ２）によって分圧した電圧を読み込み、アナログからデジタルに変換する、方法（３００）。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の方法（３００）を実施するように構成したコンピュータプログラム。
6. 請求項５に記載のコンピュータプログラムを記憶した機械可読記憶媒体。

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