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技術 車両用安全装置の制御回路の故障検出装置

出願人 アイシン精機株式会社
発明者 杉山昌典
出願日 1993年8月5日 (27年4ヶ月経過) 出願番号 1993-194688
公開日 1995年2月21日 (25年10ヶ月経過) 公開番号 1995-047914
状態 未査定
技術分野 エアバッグ 乗員・歩行者の保護
主要キーワード 故障出力 起動素子 膨張空気 車両用バッテリー ノイズフィルター スタート回路 低周波ノイズ コンデンサ間
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年2月21日)のものです。
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図面 (6)

目的

車両用安全装置制御回路故障検出装置において、簡単な回路構成回路異常を監視できるようにする。

構成

車両用バッテリーに接続された昇圧回路10と、昇圧回路10に接続されたコンデンサC3,C4と、異常検出スイッチSW2に並列に接続された第1抵抗器R5とを備えた制御回路において、昇圧回路10とコンデンサC3,C4間に介装された第2抵抗器R3,R4と、正常時のインフレータIN1,IN2と異常検出スイッチSW2との間の電圧の範囲を予め設定してある電圧設定手段15と、インフレータIN1,IN2と異常検出スイッチSW2間の電圧を検出し、該検出電圧が電圧設定手段15の電圧範囲にないとき故障出力を行う比較手段12とを備えた車両用安全装置の制御回路の故障検出装置。

概要

背景

従来において、エアバッグシートベルト拘束装置等の車両用安全装置が開発されている。このような車両用安全装置の制御回路は、車両用安全装置の起動素子に高いエネルギーを与えるために、DC−DCコンバータ等の昇圧回路と、この昇圧回路の出力電圧を蓄えるコンデンサを備え、コンデンサと起動素子及び異常検出スイッチを直列に接続している。昇圧回路により昇圧した電圧をコンデンサに蓄えているため、異常検出スイッチが閉となったとき、高エネルギーが起動素子に与えられる。

この種の車両用安全装置の制御回路として、特開平3−16854号公報に開示された技術がある。この技術においては、昇圧回路と、昇圧回路の出力に接続されたコンデンサと、車両の異常状態を検出し、車両の異常時に閉となる異常検出スイッチと、異常検出スイッチに並列に接続された抵抗とを備える。また、コンデンサ、車両用安全装置の起動素子、および異常検出スイッチが直列に接続されている。この回路故障を検出するために、コンデンサと起動素子の間に設けられたトランジンタを備え、このトランジスタ開閉して定期的にコンデンサの放電を行う導通制御部を設け、昇圧回路の出力電圧および昇圧回路から起動素子と抵抗を介して流れる電流を測定している。

上記技術においては、導通制御部により、定期的にコンデンサを放電し、昇圧回路の出力電圧の変化および昇圧回路から起動素子と抵抗を介して流れる電流の変化により故障を判断している。

概要

車両用安全装置の制御回路の故障検出装置において、簡単な回路構成で回路異常を監視できるようにする。

車両用バッテリーに接続された昇圧回路10と、昇圧回路10に接続されたコンデンサC3,C4と、異常検出スイッチSW2に並列に接続された第1抵抗器R5とを備えた制御回路において、昇圧回路10とコンデンサC3,C4間に介装された第2抵抗器R3,R4と、正常時のインフレータIN1,IN2と異常検出スイッチSW2との間の電圧の範囲を予め設定してある電圧設定手段15と、インフレータIN1,IN2と異常検出スイッチSW2間の電圧を検出し、該検出電圧が電圧設定手段15の電圧範囲にないとき故障出力を行う比較手段12とを備えた車両用安全装置の制御回路の故障検出装置。

目的

そこで、本発明においては、簡単な回路構成で回路異常を監視できるようにすることを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

車両用バッテリーに接続された昇圧回路と、該昇圧回路の出力に接続されたコンデンサと、車両の異常状態を検出し、車両の異常時に閉となる異常検出スイッチと、該異常検出スイッチに並列に接続された第1抵抗器と、を備え、前記コンデンサ、車両用安全装置起動素子、および前記異常検出スイッチが直列に接続されている車両用安全装置の制御回路において、前記昇圧回路とコンデンサ間介装された第2抵抗器と、前記制御回路が正常な時の前記起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧の範囲を予め設定してある電圧設定手段と、前記起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧を検出し、該検出電圧が前記電圧設定手段の電圧範囲にないとき故障出力を行う比較手段と、を備えた車両用安全装置の制御回路の故障検出装置

請求項2

前記コンデンサは、前記昇圧回路の電源変動吸収機能を兼ね備えたことを特徴とする請求項1記載の故障検出装置。

技術分野

0001

本発明は、車両用バッテリーに接続された昇圧回路と、昇圧回路の出力に接続されたコンデンサと、車両の異常状態を検出し、車両の異常時に閉となる異常検出スイッチと、異常検出スイッチに並列に接続された抵抗とを備え、前記コンデンサ、車両用安全装置起動素子、および異常検出スイッチが直列に接続されている車両用安全装置の制御回路に適用できる。

背景技術

0002

従来において、エアバッグシートベルト拘束装置等の車両用安全装置が開発されている。このような車両用安全装置の制御回路は、車両用安全装置の起動素子に高いエネルギーを与えるために、DC−DCコンバータ等の昇圧回路と、この昇圧回路の出力電圧を蓄えるコンデンサを備え、コンデンサと起動素子及び異常検出スイッチを直列に接続している。昇圧回路により昇圧した電圧をコンデンサに蓄えているため、異常検出スイッチが閉となったとき、高エネルギーが起動素子に与えられる。

0003

この種の車両用安全装置の制御回路として、特開平3−16854号公報に開示された技術がある。この技術においては、昇圧回路と、昇圧回路の出力に接続されたコンデンサと、車両の異常状態を検出し、車両の異常時に閉となる異常検出スイッチと、異常検出スイッチに並列に接続された抵抗とを備える。また、コンデンサ、車両用安全装置の起動素子、および異常検出スイッチが直列に接続されている。この回路故障を検出するために、コンデンサと起動素子の間に設けられたトランジンタを備え、このトランジスタ開閉して定期的にコンデンサの放電を行う導通制御部を設け、昇圧回路の出力電圧および昇圧回路から起動素子と抵抗を介して流れる電流を測定している。

0004

上記技術においては、導通制御部により、定期的にコンデンサを放電し、昇圧回路の出力電圧の変化および昇圧回路から起動素子と抵抗を介して流れる電流の変化により故障を判断している。

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、上記技術においては、故障判定のために任意の時間に開閉するトランジスタを備えた導通制御部を設ける必要があり、回路構成が複雑になっていた。

0006

そこで、本発明においては、簡単な回路構成で回路異常を監視できるようにすることを課題とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために請求項1の発明において用いた第1の手段は、昇圧回路とコンデンサ間介装された第2抵抗器と、前記制御回路が正常な時の前記起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧の範囲を予め設定してある電圧設定手段と、起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧を検出し、該検出電圧が前記電圧設定手段の電圧範囲にないとき故障出力を行う比較手段とを備えたことである。

0008

上記課題を解決するために請求項2の発明において用いた第2の手段は、更に、前記コンデンサを、前記昇圧回路の電源変動吸収機能を兼ね備えるようにしたことである。

0009

上記第1の手段によれば、昇圧回路が昇圧した電圧を第2抵抗器を介してコンデンサが蓄圧する。異常検出スイッチは車両の衝突などの異常を検出すると閉じ、コンデンサから起動素子に電流が流れ、コンデンサの蓄えた電気エネルギーが起動素子に与えられて、安全装置が作動する。安全装置の非動作時には、制御回路が正常であれば、起動素子と第1抵抗器に微弱電流が流れる。この微弱電流により、第1抵抗器に電圧降下が発生する。第2抵抗器とコンデンサは、昇圧回路のリップルを吸収する平滑回路を構成しているので、コンデンサの両端の電位差はほぼ安定している。よって、第1抵抗器の両端の電位差は安定する。起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧は、電圧設定手段の電圧範囲内となり、比較手段は故障出力を行わない。ここで、昇圧回路の故障、コンデンサの短絡、起動素子の外れ、第1抵抗器の外れ、各素子を接続する配線断線等が起こると、起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧は、電圧設定手段の電圧範囲外となり、比較手段は故障出力を行う。また、コンデンサの外れやオープン故障が起こると、昇圧回路のリップルがそのまま起動素子と異常検出スイッチとの間の電圧に現れ、電圧設定手段の電圧範囲外となり、比較手段は故障出力を行う。よって、簡単な回路でコンデンサのオープン故障も含めた故障検出を行うことができる。

0010

上記第2の手段によれば、昇圧回路の電源変動はコンデンサにより吸収されるので、比較手段に与えられる電圧は安定する。このコンデンサは起動素子へ与えるエネルギー蓄積用のコンデンサでもある。

0011

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

0012

図1は車両のバッテリーBTのエネルギーを用いてエアバッグのインフレータIN1,IN2にエネルギーを与えてエアバッグ内に膨張空気を与えるための制御回路とその安全装置の回路図である。制御回路は昇圧回路10と平滑回路11からなる。

0013

バッテリーBTはイグニッションスイッチSW1,ダイオードD1及びコイルL1を介してコンバータIC1に接続されている。コンバータIC1はDC−DCコンバータである。コンバータIC1は基準電圧源IC11、コンパレータIC10およびトランジスタTR1を備える。トランジスタTR1のコレクタはダイオードD2のアノードに接続している。ダイオードD2のカソード側とバッテリーBTのグランド端子との間に、抵抗器R1とR2を直列に配置している。コイルL1,コンバータIC1,ダイオードD2,抵抗器R1及びR2は昇圧回路10を構成している。コンパレータIC10は、ダイオードD2のカソード側の電圧を抵抗器R1とR2により分圧した電圧と基準電圧源IC11の出力電圧とを比較し、トランジスタTR1を開閉させる。コンパレータIC10は、ダイオードD2のカソード側の電圧が上がるとトランジスタTR1をオフとし、ダイオードD2のカソード側の電圧が下がるとトランジスタTR1をオンとして、ダイオードD2のカソード側の電圧を抵抗器R1とR2の比率により定まる電圧値に制御する。

0014

ダイオードD2のカソード側はダイオードD3及び抵抗器R3を介してコンデンサC3に接続されている。また、ダイオードD2のカソード側はダイオードD4及び抵抗器R4を介してコンデンサC4に接続されている。コンデンサC3及びC4はそれぞれツェナーダイオードZD1及びZD2が並列に接続されている。抵抗R3とコンデンサC3は平滑回路11を構成し、昇圧回路10の出力電圧を平滑するとともに、コンデンサC3は電荷を蓄える。抵抗R4とコンデンサC4は平滑回路11を構成し、昇圧回路10の出力電圧を平滑するとともに、コンデンサC4は電荷を蓄える。コンデンサC3及びC4に蓄えられる電気エネルギーは昇圧回路10により高エネルギーとなる。ツェナーダイオードZD1及びZD2は非常に高い電圧がコンデンサC3及びC4の両端に印加されるのを防止する。

0015

コンデンサC3はエアバッグの起動素子であるインフレータIN1及びダイオードD5を介して車両の異常状態を検出し、車両の異常時に閉となる異常検出スイッチSW2に接続している。コンデンサC4はエアバッグのインフレータIN2及びダイオードD6を介して加速度センサ16の内部の異常検出スイッチSW2に接続している。異常検出スイッチSW2は車両に働く加速度を検出して車両が通常走行時には起こりえない程大きな加速度が働いたときに閉じるよう働く。

0016

加速度検出は、市販の加速度センサを用いてもよいし、重りの移動を検出するようにしてもよい。異常検出スイッチSW2が閉じるとコンデンサC3及びC4に蓄えられた電荷がエアバッグのインフレータIN1及びIN2に流れ、これにより図示しないエアバッグ内に膨張空気が流し込まれてエアバッグが膨張する。

0017

異常検出スイッチSW2に並列に抵抗器R5を配置している。これにより、抵抗器R5に微小電流が流れ、抵抗器R5の両端に電位差が生ずる。この電位差を測定することにより故障判定ができる。

0018

インフレータIN1とダイオードD5の間は抵抗器R6,R7を介してコンパレータIC2の非反転入力端子とコンパレータIC3の反転入力端子に接続している。抵抗器R6とR7の間とバッテリーBTのグランド端子との間にはコンデンサC5が配置され、抵抗器R6とともにノイズフィルターを構成している。インフレータIN2とダイオードD6の間は抵抗器R9,R10を介してコンパレータIC4の非反転入力端子とコンパレータIC5の反転入力端子に接続している。抵抗器R9とR10の間とバッテリーBTのグランド端子との間にはコンデンサC6が配置され、抵抗器R9とともにノイズフィルターを構成している。

0019

定電圧回路IC9はバッテリー電圧から定電圧(Vcc)を生成する。定電圧Vccは本回路に使用する集積回路電源となる。

0020

抵抗器R12,R13,R14及びR15が定電圧VccとバッテリーBTのグランド端子との間に直列に接続しており、抵抗器R13と抵抗器R14との間の電圧は第1基準電圧VHに、抵抗器R14と抵抗器R15との間の電圧は第2基準電圧VLに、それぞれ設定されている。抵抗器R13,R14及びR15の抵抗値は、昇圧回路10や平滑回路11が正常のとき、コンパレータIC2の非反転入力端子とコンパレータIC3の反転入力端子に現れる電圧値が基準電圧VLとVHの間になるよう設定されている。基準電圧VLとVHの間の電圧範囲は、各素子の値の誤差ノイズにより誤判定しない程度に設定されている。抵抗器R12,R13,R14及びR15はこのように電圧設定手段15を構成している。基準電圧VHはコンパレータIC2の反転入力端子とコンパレータIC3の非反転入力端子に接続している。基準電圧VLはコンパレータIC4の反転入力端子とコンパレータIC5の非反転入力端子に接続している。コンパレータIC2,IC3,IC4及びIC5の出力はオアー回路IC6に入力される。抵抗器R6〜11、コンデンサC5,C6、コンパレータIC2〜5及びオアー回路IC6は比較手段12を構成している。

0021

今、昇圧回路10や平滑回路11が正常であれば、コンパレータIC2の非反転入力端子の電圧は反転入力端子の電圧VHより低くなり、コンパレータIC3の反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧VLより高くなり、コンパレータIC4の非反転入力端子の電圧は反転入力端子の電圧VHより低くなり、コンパレータIC5の反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧VLより高くなって、各コンパレータIC2,IC3,IC4及びIC5の出力はいずれも低レベルとなり、オアー回路IC6の出力は低レベルに維持される。

0022

オアー回路IC6の出力はD型フリップフロップ回路IC7の反転入力クリアー端子に入力されている。フリップフロップ回路IC7のデータ端子グランドに接続されている。また、反転出力端子はオアー回路IC8の入力に接続している。プリセット端子とオアー回路IC8の他の入力は後述するスタート回路13の出力と接続している。オアー回路IC8の出力は抵抗R21を介してトランジスタTR5のベースに接続している。トランジスタTR5のエミッタはグランドに接続している。ランプLU1と抵抗器R23がバッテリーBTとトランジスタTR5のコレクタ間に接続している。

0023

オアー回路IC6の出力は低レベルで、かつ、フリップフロップ回路IC7のプリセット端子が低レベルのとき、フリップフロップ回路IC7の反転出力端子は低レベルに保持される。このとき、オアー回路IC8の出力は低レベルとなり、トランジスタTR5がオフし、ランプLU1は消灯する。一方、オアー回路IC6の出力が高レベルか、又は、フリップフロップ回路IC7のプリセット端子が高レベルのとき、フリップフロップ回路IC7の反転出力端子は高レベルに保持される。このとき、オアー回路IC8の出力は高レベルとなり、トランジスタTR5がオンし、ランプLU1は点灯する。このように、フリップフロップ回路IC7、オアー回路IC8、抵抗器R21,R22,R23、及びトランジスタTR5は出力回路14を構成している。

0024

スタート回路13はイグニッションスイッチSW1のオン後、所定時間だけランプLU1を点灯させるための回路である。トランジスタTR2はPNP型であり、エミッタが定電圧Vccに、ベースが抵抗器R12と抵抗器R13との間に接続している。コレクタは抵抗器R16を介してトランジスタTR3のエミッタに接続している。トランジスタTR3はPNP型であり、コレクタがグランドに接続している。トランジスタTR3のベースとエミッタ間には抵抗器R17が接続している。また、トランジスタTR3のベースとグランド間にはコンデンサC7が接続している。トランジスタTR3のベースは抵抗器R18を介してNPN型のトランジスタTR4のベースに接続している。抵抗器R19がトランジスタTR4のベースとエミッタ間に接続し、トランジスタTR4のエミッタはグランドに接続されている。トランジスタTR4のコレクタは抵抗器R20を介して定電圧Vccに接続されているとともに、スタート回路13の出力としてフリップフロップ回路IC7のプリセット端子に接続している。

0025

抵抗器R12の値は、定電圧Vccが安定している状態でトランジスタTR2をオンさせうる値としている。イグニッションスイッチSW1のオン後、定電圧回路IC9が作動し、定電圧Vccを発生させるが、この電圧が充分上昇して安定するまで、抵抗器R12の両端の電位差は小さく、トランジスタTR2はオフとなる。定電圧Vccが安定すると、トランジスタTR2はオンし、抵抗器R16,R17とトランジスタTR3を介してコンデンサC7が充電される。トランジスタTR3は電流制限回路を構成し、コンデンサC7の充電時間を調整している。コンデンサC7の両端の電圧が低いと、抵抗器R18とR19の分圧比で決まるトランジスタTR9のベース電圧が低く、トランジスタTR9がオフし、フリップフロップ回路IC7のプリセット端子が高レベルとなり、ランプLU1が点灯する。コンデンサC7が充分充電されると、コンデンサC7の両端の電圧が高まり、トランジスタTR9のベース電圧が上がり、トランジスタTR9がオンし、フリップフロップ回路IC7のプリセット端子が低レベルとなり、ランプLU1が消灯する。このスタート回路13により、イグニッションスイッチSW1オン時に回路が正常であれば必ずランプLU1が所定の間点灯するため、出力回路14及びランプLU1の故障が判る。

0026

スタート回路13のダイオードD7は、イグニッションスイッチSW1のオフ時にコンデンサC7の電荷を放電するよう、コンデンサC7と定電圧Vccの間に配置している。

0027

比較手段12は、スタート時を除いて、制御回路である昇圧回路10と平滑回路11と、インフレータIN1,IN2、ダイオードD6,D6、加速度センサ16が全て正常であるとき、インフレータIN1とダイオードD5の間又はインフレータIN2とダイオードD6の間の電圧VAが図2に示すように基準電圧VLとVHの間に収まり、比較手段12及び出力回路14によりランプLU1を消灯させる。基準電圧VL,VHは図2に示すように、電圧VAがトランジスタTR1のオン・オフに応じて若干変動してもいいように設定されている。ここで、昇圧回路10が必要以上の高い電圧を発生した時、ダイオードD5,D6が外れた時、加速度センサ16が外れた時等の故障時には、電圧VAが図4に示すように定常的に高くなり、比較手段12及び出力回路14によりランプLU1が点灯する。また、昇圧回路10が充分な電圧を発生しない時、平滑回路11が充分な電圧を発生しない時、平滑回路のダイオードD3,D4や抵抗器R3,R4が外れていた時、インフレータIN1,IN2が断線した時、加速度センサ16の両端がショートしている時等の故障時には、インフレータIN1とダイオードD5の間又はインフレータIN2とダイオードD6の間の電圧VAが図5に示すように定常的に低くなり、比較手段12及び出力回路14によりランプLU1が点灯する。更に、コンデンサC3の容量が異常に低かったり、コンデンサC3がはずれいる時、図3に示すように、電圧VAの変動が激しくなり、基準電圧VLとVHの間の範囲を越えて上下し、比較手段12及び出力回路14によりランプLU1が点灯する。

0028

上記実施例で昇圧回路10や判定回路12等は1例を示したものであって、必要に応じて他の回路構成に置き換えても構わない。

0029

また、上記実施例において、インフレータIN1,IN2を2個配置しているが、これは、運転席助手席の2か所でエアバッグを作動させるためのものである。運転席のみ配置する場合には、1系統のみとしても構わない。1系統の場合、ダイオードD3,D4,D5及びD6は不要になる。また、後部座席や車両の横方向など更に複数の場所でエアバッグを必要とする場合には3系統以上としても構わない。

0030

尚、本実施例において、起動素子をエアバッグのインフレータとしているが、シートベルト拘束装置等のその他の車両の安全装置に置き換えてもよい。

0031

以上説明したように、本実施例においては、車両用バッテリーに接続された昇圧回路10と、昇圧回路10の出力に接続されたコンデンサC3,C4と、車両の異常状態を検出し、車両の異常時に閉となる異常検出スイッチSW2と、異常検出スイッチSW2に並列に接続された第1抵抗器R5とを備え、コンデンサC3,C4、車両用安全装置の起動素子であるインフレータIN1,IN2、および異常検出スイッチSW2が直列に接続されている制御回路において、昇圧回路10とコンデンサC3,C4間に介装された第2抵抗器R3,R4と、制御回路が正常な時の起動素子であるインフレータIN1,IN2と異常検出スイッチSW2との間の電圧の範囲を予め設定してある電圧設定手段15と、起動素子であるインフレータIN1,IN2と異常検出スイッチSW2との間の電圧を検出し、該検出電圧が電圧設定手段15の電圧範囲にないとき故障出力を行う比較手段12とを備えている。

0032

よって、簡単な回路でコンデンサC3,C4のオープン故障も含めた故障検出を常時行うことができる。よって、低コストとなる。

0033

尚、コンデンサC3,C4は、昇圧回路10の電源変動の吸収機能を兼ね備えている。本実施例では、コンデンサC2は数千pFの容量で高周波ノイズの除去を行い、コンデンサC3,C4で低周波ノイズの除去を行う。コンデンサC3,C4は昇圧回路10の平滑用のコンデンサと、エアバッグの点火エネルギー蓄積用のコンデンサを兼ねており、低コストとなる。

発明の効果

0034

本発明によれば、簡単な回路でコンデンサのオープン故障も含めた故障検出を常時行うことができる。よって、低コストとなる。

0035

また、コンデンサを、前記昇圧回路の電源変動の吸収機能を兼ね備えるようにしたことで、より安価になる。

図面の簡単な説明

0036

図1本発明の実施例の回路図
図2本発明の実施例における非故障時のタイムチャート
図3本発明の実施例における故障時のタイムチャート
図4本発明の実施例における故障時のタイムチャート
図5本発明の実施例における故障時のタイムチャート

--

0037

10昇圧回路11平滑回路
12 比較手段 13スタート回路
14出力回路15電圧設定手段
16加速度センサBTバッテリー
C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7コンデンサ
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7ダイオード
IC1コンバータ
IC2,IC3,IC4,IC5,IC10コンパレータ
IC6,IC8オアー回路IC7フリップフロップ回路
IC9定電圧回路IC11基準電圧源
IN1,IN2インフレータL1コイル
LU1ランプ
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R16,R17,R18,R19,R20,R21,R22,R23抵抗器SW1イグニッションスイッチ
SW2異常検出スイッチ
TR1,TR2,TR3,TR4,TR5トランジスタ
VH 第1基準電圧VL 第2基準電圧
ZD1,ZD2 ツェナーダイオード

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