JPH06311733A - 昇圧回路の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＤＣ−ＤＣコンバータに対して、入力電圧の
変動に影響されない異常検出を行う。 【構成】 昇圧用コイル２５を地絡／解放し、昇圧され
たパルス電圧を発生させる第１スイッチング素子２２の
コレクタに判定回路２４の監視線３５を接続する。前記
判定回路２４は、前記パルス電圧の発生周期が正常か否
かから異常判定を行い、異常ならランプ２７を点灯す
る。したがって昇圧回路２１への入力電圧が出力の規定
電圧以上であっても、正確に異常判定を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用などに用いられ
る直流昇圧回路について自己診断を行い、異常と判定し
たときに判定結果を知らしめる異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣ−ＤＣコンバータと称される直流昇
圧回路は、たとえば自動車の衝突時に、衝撃から乗員を
保護するエアバッグ装置において、ハンドルやインスト
ゥルメントパネルに埋込まれているエアバッグを膨張さ
せるための点火回路の電源部等に使用されている。

【０００３】前記エアバッグ装置は、突然に発生する前
記衝突時に確実に動作する必要があるため、異常検出装
置が接続され、前記昇圧回路などが正常な動作を行えな
い場合には、運転者に何らかの警告を行っている。

【０００４】図６は、従来技術の昇圧回路１とその異常
検出装置１５との電気回路図である。前記昇圧回路１
は、第１スイッチング素子２と、制御回路３と、コイル
５と、ダイオード９，１０と、コンデンサ１１となどで
構成される。

【０００５】前記昇圧回路１は、イグニッションスイッ
チ１２を介してバッテリ６に接続されている。前記イグ
ニッションスイッチ１２を導通すると、バッテリ６の直
流電圧がコイル５に印加される。前記制御回路３の２つ
の入力端子はそれぞれコイル５の両端部に接続されてお
り、出力端子は前記第１スイッチング素子２の制御端子
に接続されている。前記制御回路３は、前記両端部の電
位差に対応した周期を持つパルス電圧を前記第１スイッ
チング素子２の制御端子に印加する。前記第１スイッチ
ング素子２は、前記パルス電圧によって導通／遮断を繰
返し、コイル５は地絡／開放を繰返す。これによって、
コイル５からは前記パルス電圧の周期と同周期の高電圧
が発生する。前記高電圧はコンデンサ１１によって平滑
化され、出力端子１６からエアバッグのスクイブの点火
回路などに供給される。

【０００６】前記異常検出装置１５は、判定回路４と、
ランプ７と、第２スイッチング素子８となどで構成され
ている。前記判定回路４は、ライン１３を介して前記昇
圧回路１の出力端子１６と接続され、その電圧レベルを
監視している。前記電圧レベルが所定値、たとえば１３
Ｖ以下なら、前記判定回路４は、第２スイッチング素子
８を導通し、ランプ７の点灯を行う。また判定回路４
は、図示しないスクイブの短絡やワイヤハーネスの断線
なども検出しており、これらの異常が検出されるとラン
プ７を点灯する。前記点灯によって運転者は、エアバッ
グ装置の異常を知ることができ、しかるべき措置をとる
ことが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７は、昇圧回路１の
入出力電圧の特性を示すグラフである。本グラフで明ら
かのように、入力電圧値が出力電圧値の規定電圧Ｖ０、
たとえば１４Ｖに達するまでは、昇圧回路１は前記規定
電圧の電圧を供給し続けているが、入力電圧値が前記規
定電圧以上となると、出力電圧値は入力電圧値と同一と
なる。したがって、前記異常検出装置１５は、入力電圧
値が前記規定電圧以上となったとき、昇圧回路１が昇圧
動作を正常に行うことができるか否かの判定を行えなく
なる。

【０００８】本発明の目的は、昇圧回路の異常を確実に
検出することができる昇圧回路の異常検出装置を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部入力電圧
が印加される昇圧用コイルと、該昇圧用コイルを地絡／
開放するスイッチング素子とを有し、前記スイッチング
素子のスイッチング動作によって前記昇圧用コイルに誘
起される電圧を出力する昇圧回路の異常検出装置におい
て、前記スイッチング手段のスイッチング動作を監視す
る監視手段と、前記監視手段の出力に応答し、前記スイ
ッチング手段がスイッチング動作を停止している時間を
計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果が予め定
める時間以上になると、前記昇圧回路が異常であると判
定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を表示する
表示手段とを備えることを特徴とする昇圧回路の異常検
出装置である。

【００１０】また本発明は、外部入力電圧を所定の出力
電圧に昇圧して出力する昇圧回路において、電圧降下手
段と、前記電圧降下手段を外部入力電圧の入力ラインに
選択的に接続する切換手段と、前記外部入力電圧と出力
電圧とを監視し、外部入力電圧が出力電圧より高いとき
には、電圧降下手段を入力ラインに接続するように切換
手段を制御する制御手段と、前記出力電圧が予め定める
値以上であるか否かに基づいて、前記昇圧回路が正常か
否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を
表示する表示手段とを備えることを特徴とする昇圧回路
の異常検出装置である。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、バッテリなどからの外部入力
電圧を昇圧用コイルに印加し、該昇圧用コイルを地絡／
開放するスイッチング素子のスイッチング動作によって
前記昇圧用コイルに誘起される電圧を出力する昇圧回路
において、前記スイッチング素子の出力端子に監視手段
が接続されている。前記監視手段の出力は計測手段に入
力され、該計測手段は、前記スイッチング素子がスイッ
チング動作を停止している時間を計測している。前記計
測手段によってスイッチング素子が予め定める時間以上
動作を停止したことが計測されると、判定手段は、スイ
ッチング素子のオープンなどの昇圧回路に異常が発生し
たものと判定し、表示手段を用いて運転者に異常を報知
する。

【００１２】したがって、昇圧回路の出力電圧から異常
判定を行う場合に判定が不可能な入力電圧が出力電圧の
規定電圧以上の状態であっても、スイッチング素子のス
イッチング動作から正確に異常を検出することができ
る。

【００１３】また本発明に従えば、昇圧回路の外部入力
電圧の入力ラインに、切換手段を介して、抵抗などで実
現される電圧降下手段を選択的に接続する。前記切換手
段は、制御手段の出力端子と接続されており、また判定
手段の入力端子は、昇圧回路の出力端子に接続されてい
る。前記昇圧回路から出力される電圧が規定電圧以上な
ら、制御手段は、通常状態では前記電圧降下手段の短絡
を行っている前記切換手段の切換えを行い、前記入力ラ
インに前記電圧降下手段を介在させる。したがって、昇
圧回路に印加されている外部入力電圧は、前記電圧降下
手段によって前記規定電圧未満まで降下される。判定手
段は、前記昇圧回路の出力電圧が予め定める値以下と判
定したなら、表示手段の表示を行い、運転者に異常を報
知する。

【００１４】したがって、昇圧回路の出力電圧から異常
判定を行う場合に判定が不可能な入力電圧が出力の規定
電圧以上の状態であっても、一旦入力電圧を電圧降下手
段によって前記規定電圧未満としてから昇圧回路の出力
電圧を判定するので、正確に異常を検出することができ
る。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である昇圧回路２
１とその異常検出装置３１との電気回路図である。前記
昇圧回路２１は、イグニションスイッチ５１を介してバ
ッテリ５２と入力端子２１ａにおいて接続されており、
該入力端子２１ａと出力端子２１ｂとの間には、直列
に、ダイオード２９、昇圧用コイル２５およびダイオー
ド３０が前述の順で接続されている。また、ダイオード
３０と前記出力端子２１ｂとの間にはコンデンサ３６の
一端が接続されており、このコンデンサ３６の他端は地
絡されている。さらにまた、前記昇圧用コイル２５とダ
イオード３０との間には第１スイッチング素子２２のコ
レクタが接続されており、この第１スイッチング素子２
２のエミッタは地絡されている。一方、前記コイル２５
の両端子電圧はライン２５ａ，２５ｂを介して制御回路
２３に入力されており、該制御回路２３は両端子電圧に
対応して、前記第１スイッチング素子２２のベースに制
御出力であるパルス電圧を導出する。

【００１６】このように構成された昇圧回路２１におい
て、前記イグニションスイッチ５１を導通状態にし、該
昇圧回路２１に給電を行うと、前記昇圧用コイル２５に
は前記バッテリ５２の直流電圧、たとえば６Ｖ〜１２Ｖ
が印加される。前記制御回路２３は、その出力端子に、
たとえば周波数が１００ｋＨｚ程度のパルス電圧を発生
し、前記第１スイッチング素子２２のベースに印加す
る。前記第１スイッチング素子２２は、たとえばＮＰＮ
結合のトランジスタなどで実現され、ベースに前記パル
ス電圧が加わると、該第１スイッチング素子２２は前記
パルス電圧の周期で、導通／遮断を繰返す。前記導通／
遮断の繰返しによって、前記昇圧用コイル２５は地絡／
開放を繰返す。

【００１７】前記昇圧用コイル２５の前記地絡／開放の
繰返しおよびコンデンサ３６の平滑作用によって、前記
出力端子２１ｂには１４±１Ｖの規定電圧が発生され
る。制御回路２３は、出力端子２１ｂからの出力電圧が
前記規定電圧となるように、ライン２５ａを介して読込
まれる昇圧用コイル２５の入力側の電圧と、ライン２５
ｂを介して読込まれる出力側の電圧とに対応して、第１
スイッチング素子２２の駆動周期を制御する。

【００１８】なお、前記昇圧用コイル２５が前記バッテ
リ５２より高電圧となると、バッテリ５２側に電流が流
込もうとするが、該電流の流込みは逆流防止用のダイオ
ード２９によって阻止される。前記コンデンサ３６は、
前記第１スイッチング素子２２のスイッチング動作に応
答してパルス状に発生する昇圧用コイル２５の出力電圧
を平滑化し、前記昇圧用コイル２５の出力電圧が前記規
定電圧以上であるときには電荷を蓄積し、前記出力電圧
が規定電圧未満のときは、前記電荷を放出する。前記昇
圧用コイル２５とコンデンサ３６との間には前記ダイオ
ード３０が接続されているので、第１スイッチング素子
２２の導通時におけるコンデンサ３６からの電流の逆流
が阻止される。

【００１９】これらの動作によって、低温時などでバッ
テリ５２の出力電圧が低くても、昇圧回路２１の出力端
子２１ｂには規定電圧である１４±１Ｖの直流電圧が発
生し、自動車の衝突時に乗員を保護するエアバッグ装置
の点火回路などに、昇圧された規定電圧を供給すること
ができる。

【００２０】異常検出装置３１においては、前記第１ス
イッチング素子２２のコレクタの電圧、したがって該第
１スイッチング素子２２がスイッチング動作を行ってい
るか否かが、監視手段である監視線３５を介して入力さ
れ、分圧抵抗３２，３３から入力線３９を介して判定回
路２４に入力される。前記入力線３９は、ダイオード３
４を介してハイレベルのライン３８と接続されている。
前記判定回路２４からの出力は、第２スイッチング素子
２８のゲートに与えられている。前記第２スイッチング
素子２８のコレクタは、ランプ２７を介してハイレベル
の電源ライン３７と接続されており、またエミッタは地
絡されている。

【００２１】上述のように構成された異常検出装置３１
において、前記監視線３５は、前記第１スイッチング素
子２２と接続されているため、抵抗３２には前記第１ス
イッチング素子２２の出力であるパルス状の電圧が発生
している。前記パルス状の電圧は、抵抗値がそれぞれＲ
１，Ｒ２である抵抗３２，３３によって、その波高値が
Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）倍に分圧され、たとえば最大で約
５Ｖに抑えられ、また第１スイッチング素子２２の開閉
サージがダイオード３４を介して除去されて、判定回路
２４に入力される。時間計測手段であり判定手段である
判定回路２４は、マイクロコンピュータなどで実現さ
れ、前記パルス状の電圧の周期を計測している。

【００２２】前記判定回路２４は、前記周期の判定を行
い、もし異常判定を下したなら、第２スイッチング素子
２８のゲートにハイレベルの出力を導出し、第２スイッ
チング素子２８を導通する。これによって、ランプ２７
にはライン３７から電流が流れ点灯する。

【００２３】図２は、判定回路２４による昇圧回路２１
の異常判定動作を説明するためのタイミングチャートで
ある。図２（１）は第１スイッチング素子２２のコレク
タから監視線３５に導出されるパルス電圧を示してい
る。この図は、パルス電圧が複数個発生した後、第１ス
イッチング素子２２の異常によってその発生が途切れて
しまった様子を示す。また図２（２）は、前記図２
（１）のような第１スイッチング素子２２のコレクタ電
圧の変化が、判定回路２４への入力線３９に現れている
様子を示す。判定回路２４は、図２（１）のような入力
電圧変化に対して、パルス電圧が途切れた、すなわち第
１スイッチング素子２２がスイッチング動作を停止した
時刻ｐ１からカウント動作を開始し、スイッチング動作
の停止継続時間ｔ２を計測する。前記停止継続時間ｔ２
が予め定める判定時間Ｋ２以上となると、図２（３）で
示されるようにその時刻ｐ２で昇圧回路２１の異常判定
を行い、ランプ２７を点灯する。

【００２４】また図３は、上述のような判定回路２４の
異常判定動作を示すフローチャートである。判定回路２
４は、メイン処理で、前記エアバッグ装置のスクイブや
ワイヤハーネスの異常検出を行っており、予め定める時
間Ｔ０毎に割込みを発生して、この図３で示される動作
に移る。

【００２５】ステップｎ１において、前記パルス電圧の
周期をレジスタＴ１に代入する。次にステップｎ２に移
行し、前記レジスタＴ１の内容が、前述のようにバッテ
リ５２からの入力電圧などに対応して定められる第１ス
イッチング素子２２のスイッチング周期Ｋ１、たとえば
１０μｓｅｃ以下であるか否かを判別し、そうであれば
ステップｎ３に移行し、レジスタＴ２に０を代入し、メ
イン処理に復帰する。

【００２６】前記ステップｎ３においてレジスタＴ１の
内容が周期Ｋ１以下でないときにはステップｎ４に移行
し、レジスタＴ２の内容に前記割込みを発生させている
間隔である時間Ｔ０を加算して再び該レジスタＴ２に代
入する。レジスタＴ２は、初期値を０としているが、前
記ステップｎ３を通過することなく、ステップｎ４の通
過を繰返すことによって前記時間Ｔ０が次々と加算され
てゆく。次にステップｎ５に移行し、前記レジスタＴ２
の内容が前記判定時間Ｋ２、たとえば１ｓｅｃ以上であ
るか否かを判定する。もし否であればメイン処理に復帰
し、そうであればステップｎ６に移行し、ランプ２７の
点灯を行う。

【００２７】このように本発明に従う異常検出装置３１
では、昇圧用コイル２５に昇圧動作を行わせるための第
１スイッチング素子２２がスイッチング動作を行ってい
るか否かから昇圧回路２１の異常判定を行うので、該昇
圧回路２１への入力電圧が出力の規定電圧以上であって
も正確に異常判定を行うことができる。

【００２８】図４は本発明の他の実施例の異常検出装置
４５とそれに関連する構成のブロック図であり、この実
施例は前述の実施例に類似し、対応する部分には同一の
参照符号を付す。

【００２９】昇圧回路２１の入力端子２１ａは、イグニ
ッションスイッチ５１を介してバッテリ５２と接続され
ているが、前記イグニッションスイッチ５１との間に抵
抗４２が直列接続されており、該抵抗４２と並列にバイ
パス用のスイッチ４０が接続されている。前記入力端子
２１ａはまた、スイッチ４１から抵抗４３を介して地絡
されている。また前記昇圧回路２１の出力端子２１ｂに
は監視線５５が接続されており、判定回路４４は該監視
線５５を介して昇圧回路２１の出力電圧を監視してお
り、前記出力電圧が規定電圧以上になると出力線４６，
４７を通じて前記スイッチ４０，４１を切換制御する。

【００３０】図５は、電圧降下手段である抵抗４２，４
３の切換手段であるスイッチ４０，４１による選択動作
を示す電気回路図である。昇圧回路２１が、出力端子２
１ｂに前記規定電圧未満の電圧を出力しているとき、制
御手段でもある前記判定回路４４は、出力線４６を介し
てスイッチ４０を導通し、出力線４７を介してスイッチ
４１を遮断する。したがって前記抵抗４２は前記スイッ
チ４０によって短絡され、図５（１）のように前記昇圧
回路２１には、バッテリ５２の出力電圧が直接印加され
る。

【００３１】自動車の高速走行などによって前記バッテ
リ５２の電圧が上昇し、前記昇圧回路２１に前記規定電
圧以上の入力電圧が加えられた場合、前記判定回路４４
は、前記監視線５５によってこれを検出し、出力線４６
を介してスイッチ４０を遮断し、出力線４７を介してス
イッチ４１を導通する。したがってバッテリ５２と昇圧
回路２１との間には、図５（２）のように抵抗４２が直
列に、抵抗４３が並列に接続されることになり、抵抗４
２，４３の抵抗値をそれぞれＲ３，Ｒ４とすると、前記
バッテリ５２の出力電圧は、Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）倍に
分圧されて昇圧回路２１に入力される。前記抵抗４２，
４３の抵抗値Ｒ３，Ｒ４は、想定されるバッテリ５２の
最高出力電圧に対しても、前記規定電圧未満に分圧する
ことができる値に選ばれる。判定回路４４は、昇圧回路
２１の出力電圧が前記規定電圧未満となると昇圧回路２
１に異常が発生しているものと判断し、ランプ２７を点
灯する。

【００３２】このように本発明に従う異常検出装置４５
では、昇圧回路２１の出力電圧が規定電圧以上となった
ことから、入力電圧の前記規定電圧以上の上昇を検出す
ると、抵抗４２，４３によって前記入力電圧を規定電圧
未満に分圧して入力するので、入力電圧が前記出力の規
定電圧以上であっても、正確に異常判定を行うことがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外部入力
電圧が印加される昇圧用コイルをスイッチング素子で地
絡／開放することによって昇圧を行う昇圧回路の異常検
出を行うにあたって、前記スイッチング手段がスイッチ
ング動作を行っているか否かから異常であるか否かを判
定するので、昇圧回路への入力電圧が出力の規定電圧以
上であっても、正確に異常判定を行うことができる。

【００３４】また本発明によれば、昇圧回路の出力電圧
が規定電圧以上であることから、入力電圧が前記規定電
圧以上であることが判定されると、電圧降下手段によっ
て前記入力電圧を規定電圧未満に降下させた後、出力電
圧が前記規定電圧であるか否かから異常判定を行うの
で、昇圧回路への入力電圧が出力の規定電圧以上であっ
ても、正確に異常判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である昇圧回路２１とその異
常検出装置３１との電気回路図である。

【図２】判定回路２４による昇圧回路２１の異常判定動
作を説明するためのタイミングチャートである。

【図３】前記判定回路２４の異常判定動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図４】本発明の他の実施例の異常検出装置４５とそれ
に関連する構成のブロック図である。

【図５】電圧降下手段である抵抗４２，４３を切換手段
であるスイッチ４０，４１が切換えている様子を示す電
気回路図である。

【図６】従来技術の昇圧回路１とその異常検出装置１５
との電気回路図である。

【図７】昇圧回路１の入出力特性を示すグラフである。

【符号の説明】

２１ 昇圧回路 ２２ 第１スイッチング素子 ２３ 制御回路 ２４，４４ 判定回路 ２５ 昇圧用コイル ２７ ランプ ３１，４５ 異常検出装置 ３２，３３；４２，４３ 抵抗 ４０，４１ スイッチ ５２ バッテリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部入力電圧が印加される昇圧用コイル
   と、該昇圧用コイルを地絡／開放するスイッチング素子
   とを有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作に
   よって前記昇圧用コイルに誘起される電圧を出力する昇
   圧回路の異常検出装置において、 前記スイッチング手段のスイッチング動作を監視する監
   視手段と、 前記監視手段の出力に応答し、前記スイッチング手段が
   スイッチング動作を停止している時間を計測する計測手
   段と、 前記計測手段の計測結果が予め定める時間以上になる
   と、前記昇圧回路が異常であると判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果を表示する表示手段とを備える
   ことを特徴とする昇圧回路の異常検出装置。
2. 【請求項２】 外部入力電圧を所定の出力電圧に昇圧し
   て出力する昇圧回路において、 電圧降下手段と、 前記電圧降下手段を外部入力電圧の入力ラインに選択的
   に接続する切換手段と、 前記外部入力電圧と出力電圧とを監視し、外部入力電圧
   が出力電圧より高いときには、電圧降下手段を入力ライ
   ンに接続するように切換手段を制御する制御手段と、 前記出力電圧が予め定める値以上であるか否かに基づい
   て、前記昇圧回路が正常か否かを判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果を表示する表示手段とを備える
   ことを特徴とする昇圧回路の異常検出装置。