JP2009204558A

JP2009204558A - バックアップコンデンサの容量診断方法

Info

Publication number: JP2009204558A
Application number: JP2008049414A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takahashi; 正明高橋
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】短時間でバックアップコンデンサの容量診断を実施できるバックアップコンデンサ容量診断方法を提供する。
【解決手段】電源の電圧に基づき目標昇圧電圧に昇圧し、バックアップコンデンサを充電する第１ステップと、電圧が昇圧電圧規定範囲内で安定しているか否かを判断する第２ステップと、第２ステップで昇圧電圧規定範囲内で安定していると判断されたとき、昇圧を停止して、所定の負荷に放電を開始する３ステップと、第３ステップで放電が開始した時刻におけるバックアップコンデンサの第１電圧を取得する第４ステップと、放電を開始してから第１一定時間経過した時刻におけるバックアップコンデンサの第２電圧を取得する第５ステップと、第１電圧と第２電圧との電位差を算出する第６ステップと、第６ステップにより算出された電位差と閾値電位差とを比較して、バックアップコンデンサの容量が正常であるか否かを判定する第７ステップとを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エアバッグ装置を作動させるための電源をバックアップするバックアップコンデンサの容量を診断するバックアップコンデンサの容量診断方法に関する。

乗員を二次衝突から保護するために乗員保護装置としてエアバッグ装置が車両に装備されている。エアバッグ装置は、衝突による衝撃を検知してエアバッグを展開し、車内の乗員を保護するものであるが、衝突によりエアバッグ装置の電源に損傷を受けると、エアバッグ装置の着火回路（スクイブ）に給電されず、スクイブが着火せずに、エアバッグが展開できなくなる。そのため、乗員保護装置には、電源をバックアップするためのバックアップコンデンサが設けられ、スクイブが所定時間着火するのに必要な電圧までバックアップコンデンサを充電しておくことにより、衝突時に電源が損傷したとしてもエアバッグの展開に必要な電力がバックアップコンデンサより供給されるようになっている。

ところが、バックアップコンデンサは、製造不良や経年劣化により容量不足の場合には、エアバッグの展開に必要なだけの電荷を充電することができないことから、バックアップコンデンサの容量診断を実施して、容量不足等、バックアップコンデンサに係る不具合が生じている場合には、乗員にバックアップコンデンサの不具合を通知するべく警告灯を点灯している。

バックアップコンデンサの容量を診断する先行技術して、特許文献１がある。特許文献１には、一定電圧までバックアップコンデンサを充電した後、バックアップコンデンサの放電を開始し、放電開始からの降下電圧が一定電位差となるまでの故障診断時間を計測して、その故障診断時間に基づいてバックアップコンデンサの容量が正常か否かを判断することが記載されている。
特開２００３−１２７８２２号公報

しかしながら、特許文献１では、バックアップコンデンサの電圧が放電を開始してから一定電位差に電圧降下するまでの故障診断時間を計測するが、故障診断時間はバックアップコンデンサの容量により異なる。エアバッグ装置は搭載される車両の車種によりその種類が異なり、スクイブを着火してエアバッグを展開するために必要とされるバックアップコンデンサの容量も車種に応じて異なり、グレードの高い車種では、バックアップコンデンサの容量の大きな高性能なコンデンサを使用する必要がある。また、バックアップコンデンサを放電する際、エアバッグ装置に搭載される加速度センサ等の負荷が車種により異なることから、負荷電流が異なり故障診断時間が異なる。

そのため、バックアップ性能が高いバックアップコンデンサほど故障診断時間が長くなり、故障診断後に実施される衝突判定開始が遅れるという問題点がある。例えば、容量９４００μＦの高性能なバックアップコンデンサの場合、故障診断時間が最大１．５秒と長時間を要する。そのため、最長故障診断時間を診断時間として想定して、システム立ち上げのタイムスケジュールを組む必要があり、衝突開始判定が一律に遅れてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、故障診断時間をバックアップコンデンサの容量や負荷に依存することなく一定の短時間でバックアップコンデンサの容量診断を実施できるバックアップコンデンサの容量診断方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明によれば、エアバッグ装置を作動させるための電源をバックアップするためのバックアップコンデンサの容量診断方法であって、前記電源から電圧が供給されると、前記電源の電圧に基づき目標昇圧電圧に昇圧し、前記バックアップコンデンサを充電する第１ステップと、前記バックアップコンデンサの電圧が昇圧電圧規定範囲内で安定しているか否かを判断する第２ステップと、前記第２ステップで前記バックアップコンデンサの電圧が前記昇圧電圧規定範囲内で安定していると判断されたとき、昇圧を停止して、所定の負荷に前記バックアップコンデンサの電荷の放電を開始する３ステップと、前記第３ステップで前記バックアップコンデンサの電荷の放電が開始した時刻における前記バックアップコンデンサの第１電圧を取得する第４ステップと、前記バックアップコンデンサの放電を開始してから第１一定時間経過した時刻における前記バックアップコンデンサの第２電圧を取得する第５ステップと、前記第１電圧と前記第２電圧との電位差を算出する第６ステップと、前記第６ステップにより算出された前記電位差と閾値電位差とを比較して、前記バックアップコンデンサの容量が正常であるか否かを判定する第７ステップとを具備したバックアップコンデンサの容量診断方法が提供される。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記第２ステップは、前記バックアップコンデンサの電圧が、前記昇圧電圧規定範囲内の所定電圧に達してから第２一定時間、前記昇圧電圧規定範囲内であるときに、前記バックアップコンデンサが安定していると判断するバックアップコンデンサの容量診断方法が提供される。

請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記電源より電圧が供給されてから第３一定時間が経過しても前記第２ステップにより前記バックアップコンデンサの電圧が安定していると判断できない場合は、前記バックアップコンデンサの診断を停止して、その旨を通知するステップを更に具備したバックアップコンデンサの容量診断方法が提供される。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記閾値電位差は、前記昇圧電圧規定範囲内の電圧を放電開始電圧とし、前記放電開始電圧と、前記バックアップコンデンサの許容容量下限値を有するコンデンサ及び前記所定の負荷の負荷抵抗の下で該コンデンサを放電した時の前記第１一定時間経過時における前記コンデンサの電圧との電位差に基づき、設定されるバックアップコンデンサの容量診断方法が提供される。

請求項１記載の発明によると、バックアップコンデンサの電圧が安定したときに、バックアップコンデンサの昇圧を停止し、バックアップコンデンサの電荷を第１一定時間放電し、第１一定時間が経過するまでのバックアップコンデンサの電位差に基づいて、バックアップコンデンサの容量が正常であるか否かを判定するので、バックアップコンデンサの容量診断時間がバックアップコンデンサや負荷抵抗に依存することなく一定時間となり、診断時間を短時間にすることができる。

請求項２記載の発明によると、バックアップコンデンサの電圧が昇圧電圧規定範囲の所定電圧になってから第２一定時間昇圧電圧規定範囲内であるときに、バックアップコンデンサが安定していると判断するので、バックアップコンデンサの電圧が昇圧電圧規定範囲内で多少変動していても、バックアップコンデンサの放電を開始することができ、診断時間を短時間とすることができる。

請求項３記載の発明によると、昇圧電圧が昇圧規定電圧範囲外に亘って激しく変化するバックアップコンデンサが接続されていない場合や昇圧回路の不具合によりバックアップコンデンサの電圧が昇圧電圧規定範囲に到達しない場合等、バックアップコンデンサの電圧が安定していないことを検知し、バックアップコンデンサの診断を停止して、その旨を乗員に通知できる。

請求項４記載の発明によると、昇圧電圧規定範囲内の電圧を放電開始電圧として、バックアップコンデンサの許容容量下限値を有するコンデンサ及び所定の負荷の負荷抵抗の下で該コンデンサを放電した時の第１一定時間経過時におけるコンデンサの電圧に基づき、許容容量下限値が保証されるように閾値電圧差を設定するので、負荷抵抗の変動やバックアップコンデンサの放電開始電圧に変動があっても、確実にバックアップコンデンサの容量が正常であるか否かを判断できる。

図１は本発明の実施形態に係るバックアップコンデンサの容量診断方法を実施するための診断装置の概略構成図である。図１に示すように、バックアップコンデンサの容量診断装置は、ダイオードＤ１，Ｄ２、平滑コンデンサＣ０、昇圧回路２、電圧センサ４、ダイオードＤ３、Ａ／Ｄ変換器６、降圧回路７、ＣＰＵ８及びスクイブ１０を具備する。

ダイオードＤ１は、バックアップコンデンサＣ１からの逆電流を阻止するためのダイオードであり、アノードが端子ＶＡに接続され、カソードが降圧回路７を通してＣＰＵ８、及びスクイブ１０に接続されている。端子ＶＡは、イグニッションスイッチＩＧ＿ＳＷを通して、バッテリ（例えば、１３．５Ｖバッテリ）Ｂの正極に接続されている。

ダイオードＤ２は、平滑コンデンサＣ０からの逆電流を阻止するためのダイオードであり、アノードが端子ＶＢに接続され、カソードが平滑コンデンサＣ０の正極及びインダクタＬの一端に接続されている。端子ＶＢは、イグニッションスイッチＩＧ＿ＳＷを通して、バッテリＢの正極に接続されている。

昇圧回路２は、インダクタＬ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、スイッチング素子Ｑ、ダイオードＤ３及びバックアップコンデンサＣ１を有する。インダクタＬは、一端が平滑コンデンサＣ０の正極及びダイオードＤ２のカソードに接続され、他端がスイッチング素子Ｑのドレイン及びダイオードＤ３のアノードに接続されている。抵抗Ｒ１は、一端がＣＰＵ８及び抵抗Ｒ２の一端に接続され、他端が接地されている。抵抗Ｒ２は、一端が抵抗Ｒ１の一端及びＣＰＵ８に接続され、他端がスイッチング素子Ｑのゲートに接続されている。

スイッチング素子Ｑは、ドレインがインダクタＬの他端及びダイオードＤ３のアノードに接続され、ソースが接地されている。ゲートには、抵抗Ｒ２を通して、ＣＰＵ８から昇圧のためのパルス制御信号が入力されて、ＣＰＵ８の制御によりスイッチング素子ＱがＯＮ／ＯＦＦする。ダイオードＤ３のアノードは、インダクタＬの他端及びスイッチング素子Ｑのドレインに接続され、カソードがバックアップコンデンサＣ１の正極及びダイオードＤ４のアノードに接続されている。バックアップコンデンサＣ１は、正極がダイオードＤ３のカソード及びダイオードＤ４のアノードに接続され、負極が接地されている。

昇圧回路２の動作は以下の通りである。イグニッションスイッチＩＧ＿ＳＷがＯＮされると、端子ＶＢにバッテリＢが接続されて、ダイオードＤ２，Ｄ３がＯＮし、平滑コンデンサＣ０及びバックアップコンデンサＣ１が端子ＶＢのバッテリＢの電圧に等しくなるまで充電される。スイッチング素子Ｑにハイレベルのパルス制御信号が入力されると、スイッチング素子ＱがＯＮする。スイッチング素子ＱがＯＮすると、端子ＶＢからインダクタＬ及びスイッチング素子Ｑを通して、電流が流れる。

スイッチング素子Ｑにローレベルのパルス制御信号が入力されると、スイッチング素子ＱがＯＦＦする。スイッチング素子ＱがＯＦＦすると、インダクタＬに蓄積された磁気エネルギーにより、インダクタＬのダイオードＤ３のアノード側の他端を正とする方向に逆起電力が発生し、昇圧されて、ダイオードＤ３がＯＮし、バックアップコンデンサＣ１が充電される。

このときの端子ＶＢの電圧Ｖ１、昇圧電圧Ｖ２とすると、昇圧比（＝Ｖ２／Ｖ１）は、（（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）／Ｔｏｆｆ）となり、スイッチング素子ＱをＯＮ／ＯＦＦするデューティ比によって決定される。Ｔｏｎは、スイッチング周期内でスイッチング素子ＱがＯＮしている時間、Ｔｏｆｆはスイッチング周期内でスイッチング素子ＱがＯＦＦしている時間である。ＣＰＵ８はバックアップコンデンサＣ１の電圧が目標昇圧電圧となるようデューティ比を決定して、そのデューティ比に基づいてスイッチング素子ＱをＯＮ／ＯＦＦするためのパルス制御信号をスイッチング素子Ｑのゲートに出力して、昇圧回路２の昇圧動作を制御する。

電圧センサ４は、バックアップコンデンサＣ１に並列に接続されて、バックアップコンデンサＣ１の両端電圧（Ｖｕｐ電圧）を検出して、電圧に対応するアナログの検出信号をＡ／Ｄ変換器６に出力する。ダイオードＤ４は、端子ＶＡからの逆電流を阻止するためのダイオードであり、アノードがバックアップコンデンサＣ１の正極及びダイオードＤ３のカソードに接続され、カソードが降圧回路７及びスクイブ１０に接続されている。

Ａ／Ｄ変換器６は、電圧センサ４からのアナログの検出信号を一定のサンプリング周期でサンプリングして所定ビットのディジタル信号に変換して、ディジタル信号をＣＰＵ８に入力する。降圧回路７は、ダイオードＤ４又はＤ１からの電圧をＣＰＵ８の動作電圧に降圧して、ＣＰＵ８に給電する。バックアップコンデンサＣ１の電圧が昇圧回路２により昇圧されて端子ＶＡの電圧よりも高くなると、ダイオードＤ１は逆バイアスされてＯＦＦし、降圧回路７にはバックアップコンデンサＣ１からダイオードＤ４を通して、電圧が供給される。また、電圧センサ４やＡ／Ｄ変換器６には、バックアップコンデンサＣ１又はバッテリＢより電圧が供給される。

スクイブ１０には、バックアップコンデンサＣ１からダイオードＤ４を通して、又はバッテリＢからダイオードＤ１を通して給電される。このため、端子ＶＡが接続されるバッテリＢが衝突時に損傷した場合には、バックアップコンデンサＣ１からダイオードＤ４を通して、降圧回路７よりＣＰＵ８に給電されるとともに、スクイブ１０に給電される。従って、衝突時にバッテリＢが損傷して使用不能になっても、エアバッグを展開することができるようになっている。尚、バックアップコンデンサＣ１からは、ＣＰＵ８やスクイブ１０に加えて、正面衝突や側面衝突を判断するための図示しない前後加速度を検出するフロントクラッシュセンサ、横加速度を検出するサイドインパクトセンサや前後・横加速度を検出するユニットセンサにも給電される。

ＣＰＵ８は、後述するように、イグニッションスイッチＩＧ＿ＳＷがＯＮされると、バックアップコンデンサＣ１の容量診断を実行するための診断フェーズの初期化及び衝突判定を実行するための初期化を行ってから、バックアップコンデンサＣ１の容量を診断し、バックアップコンデンサＣ１のＶｕｐ電圧が安定しないとき、バックアップコンデンサＣ１が接続されていない等を示す警告灯を点灯し、また、バックアップコンデンサＣ１の容量が許容下限値以下であり正常でないと診断した場合は、バックアップコンデンサＣ１の容量低下を示す警告灯を点灯する。バックアップコンデンサＣ１の容量の診断後、衝突判定を開始する。衝突であると判定した場合には、スクイブ１０に着火信号を出力して、図示しないエアバッグを展開させる。

スクイブ１０は、ＣＰＵ８から着火信号が出力されると、バックアップコンデンサＣ１やバッテリＢから給電される電力により、通電されて加熱され、エンハンサを着火してガス発生剤を燃焼させる。燃焼に生じた窒素ガスはインフレータからエアバッグに入り、エアバッグが展開し、乗員を保護する。

図２は、本発明の実施形態によるバックアップコンデンサＣ１の容量診断に係るＣＰＵ８の機能ブロック図である。図２に示すように、機能ブロックは、昇圧開始制御手段２０、昇圧安定確認手段２２、放電制御手段２４、電位差算出手段２６、電位差比較手段２８及びリトライ制御手段３０から成る。

昇圧開始制御手段２０は、バックアップコンデンサＣ１の容量診断のために昇圧回路２の昇圧動作の開始を制御するものであり、イグニッションスイッチＩＧ＿ＳＷがＯＮされて、端子ＶＡからＣＰＵ８に給電されると、診断フェーズ０に遷移してバックアップコンデンサＣ１の容量の診断を開始する状態に入る。その後、診断フェーズ１に遷移して診断を開始するため、端子ＶＢの電圧（例えば、１３．５Ｖ）及び昇圧下限電圧Ｖ_Lから昇圧上限電圧Ｖ_Hまでの昇圧電圧規定範囲内の昇圧目標電圧（例えば、Ｖ_LとＶ_H２の中間電圧２２．５Ｖ）に基づくデューティ比でスイッチング素子ＱをＯＮ／ＯＦＦし、昇圧回路２を動作させ、バックアップコンデンサＣ１の充電を開始する。

昇圧安定確認手段２２は、Ａ／Ｄ変換器６から出力されるバックアップコンデンサＣ１のＶｕｐ電圧に従って、昇圧回路２の昇圧動作により、Ｖｕｐ電圧が昇圧下限電圧Ｖ_Lと昇圧上限電圧Ｖ_Hとの昇圧電圧規定範囲内で安定しているか否か、例えば、Ｖｕｐ電圧が、昇圧電圧規定範囲内の所定電圧、例えば、昇圧下限電圧Ｖ_Lに達してから、一定時間、昇圧電圧規定範囲内であるか否かによりＶｕｐ電圧が安定電圧であるか否かを判断し、Ｖｕｐ電圧が安定電圧でなれば、バックアップコンデンサＣ１の接続不良等であることを示す警告灯を点灯する。

Ｖｕｐ電圧が安定しない場合は、バックアップコンデンサＣ１の接続不良によりＶｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲を超えて変動する場合や昇圧回路２の故障等によりバックアップコンデンサＣ１のＶｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲に達しない場合であり、バックアップコンデンサＣ１によりエアバック装置を正常に作動させることができないのでその旨を示す警告灯を点灯する。Ｖｕｐ電圧が、昇圧下限電圧Ｖ_Lになってから、一定時間、昇圧電圧規定範囲内であるか否かによりＶｕｐ電圧が安定電圧であるか否かを判断するので、Ｖｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲内で変動している場合にも、バックアップコンデンサＣ１の容量診断を開始でき、ノイズ等の外乱による誤判定を回避することができる。

放電制御手段２４は、昇圧安定確認手段２２によりＶｕｐ電圧が安定電圧であることを確認すると、診断フェーズ２に遷移して、スイッチング素子ＱをＯＦＦして、昇圧回路２の昇圧動作を一定時間（例えば、５０ｍｓｅｃ）停止し、バックアップコンデンサＣ１の放電時間を制御する。

電位差算出手段２６は、放電制御手段２４の制御により、バックアップコンデンサＣ１の放電を開始した時刻のＡ／Ｄ変換器６の出力を放電開始電圧Ｖｕｐｓｔとしてサンプリングし、放電開始から一定時間（例えば、５０ｍｓｅｃ）経過した時刻のＡ／Ｄ変換器６の出力を放電終了電圧Ｖｕｐ５０としてサンプリングする。そして、次式（１）より電位差ｄＶｕｐを算出する。

ｄＶｕｐ＝Ｖｕｐｓｔ−Ｖｕｐ５０・・・（１）
電位差比較手段２８は、電位差算出手段２６により算出された電位差ｄＶｕｐが閾値電位差ｄＶｔｈよりも小であるか否かを判断し、閾値電位差ｄＶｔｈよりも小であれば、バックアップコンデンサＣ１が許容下限容量を越える容量を有し、診断結果が正常である旨を設定して、終了フェーズに遷移し、昇圧回路２を動作させて、バックアップコンデンサＣ１を目標昇圧電圧（２２．５Ｖ）まで昇圧する。電位差ｄＶｕｐが閾値電位差Ｖｔｈ以上であれば、診断結果が異常である旨を設定する。

閾値電位差ｄＶｔｈは次のようにして設定される。バックアップコンデンサＣ１の放電を開始した時刻（ｔ＝０）の電圧をＶ０とすると、ｔ秒後のバックアップコンデンサＣ１の電圧Ｖ（ｔ）は、式（２）のようになる。

Ｖ（ｔ）＝Ｖ０×ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣ）・・・（２）
但し、ＲはバックアップコンデンサＣ１により給電されるＣＰＵ８等の負荷抵抗であり、ＣはバックアップコンデンサＣ１の全体の容量である。

Ｖ０は昇圧電圧規定範囲内の電圧、ＣはバックアップコンデンサＣ１の全体の許容下限容量値とすると、式（２）より、放電期間（５０ｍｓｅｃ）における電位差（Ｖ０−Ｖ（５０ｍｓｅｃ））が算出される。Ｖ０を昇圧電圧規定範囲内で変化させるとともに、温度変化等による負荷抵抗を変化させたときの放電期間（５０ｍｓｅｃ）におけるコンデンサの降下電圧から、バックアップコンデンサＣ１の容量が許容下限容量以上であることが保証されるように閾値電位差ｄＶｔｈを設定する。

バックアップコンデンサＣ１の放電期間における電圧（例えば、１９Ｖ以上）が端子ＶＡの電圧（１３．５Ｖ）よりも高いので、ダイオードＤ１が逆バイアスされてＯＦＦし、バックアップコンデンサＣ１よりダイオードＤ４を通し、降圧回路７よりＣＰＵ８に給電される。

バックアップコンデンサの故障診断プログラムが搭載される車両の車種によりエアバッグ装置の構成が異なり、バックアップコンデンサＣ１の許容下限容量や負荷抵抗Ｒが変動することから、閾値電位差ｄＶｔｈはバックアップコンデンサＣ１やセンサ等の負荷の種類に応じて設定する。

リトライ制御手段３０は、電位差比較手段２８により、電位差ｄＶｕｐが閾値電位差ｄＶｔｈよりも大きいとき、診断回数が所定値、例えば、３回まで実施されたか否かを判断し、３回まで診断が実施されていない場合は、診断フェーズ１に遷移し、リトライ回数を加算して、昇圧回路２を目標昇圧電圧まで昇圧する。

昇圧安定確認手段２２でバックアップコンデンサＣ１の昇圧電圧が安定しているか否かが判断され、放電制御手段２４でバックアップコンデンサＣ１の放電が制御され、電位差算出手段２６で放電期間における電位差が算出され、電位差比較手段２８で放電期間における電位差と閾値電位差ｄＶｔｈが比較されて、診断結果が正常であるか否かが判断される。そして、診断結果が異常であれば、診断回数が所定の回数となるまで、繰り返す。所定の回数まで診断が繰り返されても診断結果が異常であれば、バックアップコンデンサＣ１が故障であると確定する。このように、診断結果が異常であれば、所定の回数までリトライするのは、Ａ／Ｄ変換器６の出力に含まれるノイズにより、放電開始電圧Ｖｕｐｓｔ及び放電終了電圧Ｖｕｐ５０に含まれる誤差信号による影響やバッテリＢの電圧変動により変動することを考慮したためである。

図３〜図７は、本発明の実施形態によるバックアップコンデンサＣ１の診断方法を示す図である。以下、これらの図面を参照して、バックアップコンデンサＣ１の診断方法を説明する。図５〜図７に示すタイムチャートの時刻ｔ０において、イグニッションスイッチＩＧ＿ＳＷがＯＮされると、図示しない初期化プログラムが起動されて、乗員保護プログラムや故障診断プログラムを動作させるための初期化処理が実行される。バックアップコンデンサＣ１の容量診断に係る初期化処理として、診断フェーズ０が設定される。初期化終了後にバックアップコンデンサＣ１の容量の診断（図３のフロー）が実行される。この図３のフローは一定周期で実行される。

図３中のステップＳ２で診断フェーズが判断される。診断フェーズが０であれば、ステップＳ４に進む。診断フェーズが１であれば、ステップＳ６に進む。診断フェーズが２であれば、ステップＳ２４に進む。診断フェーズが終了であれば、終了する。

ステップＳ４で診断結果に未実施状態を設定する。図４のバックアップコンデンサ容量診断開始は診断開始条件を満足している場合に実行される。ステップＳ１００で診断フェーズに１を設定する。ステップＳ１０２で昇圧回路２を動作させて、昇圧下限電圧Ｖ_Lから昇圧上限電圧Ｖ_Hまでの昇圧電圧規定範囲内の目標昇圧電圧（２２．５Ｖ）への昇圧を開始する。図５〜図７中の時刻ｔ１で昇圧回路２が動作して、バックアップコンデンサＣ１が充電されて、Ｖｕｐ電圧が上昇する。ステップＳ１０４で診断タイマをスタートする。

図３中のステップＳ２で診断フェーズが１であると判定されると、ステップＳ６に進む。ステップＳ６でＡ／Ｄ変換器６の出力をサンプリングして、Ｖｕｐ電圧が安定しているかをチェックする。例えば、図５に示すように、Ｖｕｐ電圧が昇圧下限電圧Ｖ_Lとなった時刻ｔ２から一定時間（ｔ３−ｔ２）、Ｖｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲Ｖ_L〜Ｖ_H内であることによりＶｕｐ電圧が安定していると判断する。Ｖｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲Ｖ_L〜Ｖ_H外となった場合は、Ｖｕｐ電圧が再び昇圧電圧規定範囲Ｖ_L〜Ｖ_H内となってから一定時間、Ｖｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲Ｖ_L〜Ｖ_H内であるときＶｕｐ電圧が安定していると判断する。

ステップＳ８でＶｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲で安定しているか否かを判断する。肯定判定ならば、ステップＳ１０に進む。否定判定ならば、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１０で、Ａ／Ｄ変換器６より出力されるＶｕｐ電圧をサンプリングして、放電開始電圧Ｖｕｐｓｔに代入する。例えば、図５，図７中の時刻ｔ３でＶｕｐ電圧が安定電圧であると判断される。

ステップＳ１２で、昇圧回路２のスイッチング素子ＱをＯＦＦして、昇圧動作を停止する。ステップＳ１４で診断フェーズに２を設定する。ステップＳ１６で昇圧停止タイマをスタートさせる。昇圧回路２の昇圧が停止されると、バックアップコンデンサＣ１から降圧回路７を通してＣＰＵ８等に放電が開始されて、バックアップコンデンサＣ１のＶｕｐ電圧は、式（２）に示すように、負荷抵抗ＲとバックアップコンデンサＣ１の容量Ｃ、放電開始電圧Ｖｕｐｓｔに従って降下する。例えば、図５中の時刻ｔ３でバックアップコンデンサＣ１の放電が開始されて、Ｖｕｐ電圧が降下してゆく。

ステップＳ８で、電圧Ｖｕｐが昇圧電圧規定範囲で安定していないと判定された場合は、ステップＳ１８で診断タイマがタイムアウトしたか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２０に進む。否定判定ならば、終了する。ステップＳ２０で、診断結果にタイムアウトを設定する。例えば、図６（ａ）のように、バックアップコンデンサＣ１が接続されていない場合には、Ｖｕｐ電圧が昇圧電圧規定範囲Ｖ_L〜Ｖ_Hを超えて激しく変動し、Ｖｕｐ電圧は安定せずに、診断タイマがタイムアウトする。また、図６（ｂ）に示すように、昇圧回路２の故障等によりＶｕｐ電圧が昇圧下限電圧Ｖ_Lを超えない場合も、Ｖｕｐ電圧は安定したと判断されずに、診断タイマがタイムアウトする。ステップＳ２２で、診断フェーズに終了を設定して、バックアップコンデンサＣ１の容量診断を終了する。

ステップＳ２で、診断フェーズが２であると判定されると、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４で昇圧停止タイマが所定時間、例えば、５０ｍｓｅｃ経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２６に進む。否定判定ならば、終了する。ステップＳ２６で昇圧停止タイマが所定時間経過した時刻でのＡ／Ｄ変換器６から出力されるＶｕｐ電圧をサンプリングして、Ｖｕｐ５０に代入する。

ステップＳ２８で、放電開始時刻での電圧ＶｕｐＳｔから一定時間（５０ｍｓｅｃ）経過後の電圧Ｖｕｐ５０を減算（ＶｕｐＳｔ−Ｖｕｐ５０）して、（ＶｕｐＳｔ−Ｖｕｐ５０）を電位差ｄＶｕｐに代入する。例えば、図５中の時刻ｔ３から５０ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ４で電位差ｄＶｕｐが算出される。

ステップＳ３０で、電位差ｄＶｕｐが閾値電位差ｄＶｔｈよりも小さいか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ３２に進む。否定判定ならば、ステップＳ３８に進む。ステップＳ３２で、バックアップコンデンサＣ１が下限容量値以上を有するものと判断して、診断結果に正常状態を設定する。ステップＳ３４で、診断フェーズに終了を設定する。ステップＳ３６で昇圧回路２を動作させて、目標昇圧電圧（２２．５Ｖ）に昇圧して、衝突判断を実行する通常動作を開始する。このとき、正常であると診断されたので、バックアップコンデンサＣ１がスクイブ１０の着火に必要な容量を有することが保証されて、端子ＶＡに接続されるバッテリＢが衝突により損傷したときにも、バックアップコンデンサＣ１からスクイブ１０やＣＰＵ８に給電されて、エアバッグが展開する。

ステップＳ３８で、診断結果に異常状態を設定する。ステップＳ４０で診断が所定回数、例えば、３回実施されたか否かを判定する。否定判定ならば、ステップＳ４２に進む。肯定判定ならば、ステップＳ４８に進む。例えば、図７中の時刻ｔ４で、電位差ｄＶｕｐ１が閾値電位差ｄＶｔｈよりも大きく、診断が３回実施されていない場合は、ステップＳ４２に進む。

ステップＳ４２で、診断フェーズに１を設定する。ステップＳ４４にリトライ回数を加算する。ステップＳ４６で昇圧回路２を動作させて、昇圧電圧規定範囲Ｖ_L〜Ｖ_H内の目標昇圧電圧（２２．５Ｖ）に昇圧する。ステップＳ２で、診断フェーズが１であると判定されて、ステップＳ６に進み、ステップＳ６〜Ｓ１６のＶｕｐ電圧の安定チェック及び放電開始、ステップＳ２４〜Ｓ３０で電位差ｄＶｕｐの算出及び電位差Ｖｔｈと閾値電位差ｄＶｔｈと比較して、診断結果が正常であるか否かが判定される。診断結果が正常であると判断されると、ステップＳ３２〜Ｓ３６で診断結果に正常であると設定されて、昇圧が再開される。

診断結果が異常であると判断されると、ステップＳ３８で診断結果が異常であると設定されて、ステップＳ４０で診断が所定回数実施されたか否が判定されて、診断結果が所定回数になるまで、診断がリトライされる。例えば、リトライによる診断により、時刻ｔ７、ｔ１０で電位差ｄＶｕｐ２，ｄＶｕｐ３が算出される。

ステップＳ４８で、診断が所定回数実施されたが電位差ｄＶｕｐが閾値電位差ｄＶｔｈ以上であるので、ステップＳ４８で診断結果に故障確定を設定する。ステップＳ５０で、診断フェーズに終了を設定する。ステップＳ５２で、昇圧回路２を動作させて、昇圧再開する。例えば、図７中の時刻ｔ１０で故障が確定されて、故障信号が出力される。

以上説明した本実施形態によれば、放電時間を一定時間としたので、エアバッグ装置が搭載される車種によるバックアップコンデンサＣ１の容量値や負荷電流が異なっても、一定の診断時間で診断できる。また、放電時間を５０ｍｓｅｃとしたので、高速に診断が可能となる。また、診断時間の変動要因を排除して、放電時間を一定としたので、バックアップコンデンサ容量診断後の昇圧回路及び点火回路のチェックや衝突判断の通常動作の実行タイミングに影響を与えることがない。更に、放電時間を一定としたので、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングポイントが２点となり、シンプルな制御で診断の実現が可能となる、

本発明のバックアップコンデンサの容量診断装置の概略構成図である。本発明の実施形態によるバックアップコンデンサの容量診断に係る機能ブロック図である。本発明のバックアップコンデンサの容量診断開始方法を示すフローチャートである。本発明のバックアップコンデンサの容量診断開始方法を示すフローチャートである。本発明のバックアップコンデンサの容量診断方法を示すタイムチャートである。本発明のバックアップコンデンサの容量診断方法を示すタイムチャートである。本発明のバックアップコンデンサの容量診断方法を示すタイムチャートである。

符号の説明

２昇圧回路
Ｃ１バックアップコンデンサ
６Ａ／Ｄ変換器
７降圧回路
８ＣＰＵ
１０スクイブ１０
２０昇圧開始制御手段
２２昇圧安定確認手段
２４放電制御手段
２６電位差算出手段
２８電位差比較手段
３０リトライ制御手段

Claims

エアバッグ装置を作動させるための電源をバックアップするためのバックアップコンデンサの容量診断方法であって、
前記電源から電圧が供給されると、前記電源の電圧に基づき目標昇圧電圧に昇圧し、前記バックアップコンデンサを充電する第１ステップと、
前記バックアップコンデンサの電圧が昇圧電圧規定範囲内で安定しているか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップで前記バックアップコンデンサの電圧が前記昇圧電圧規定範囲内で安定していると判断されたとき、昇圧を停止して、所定の負荷に前記バックアップコンデンサの電荷の放電を開始する３ステップと、
前記第３ステップで前記バックアップコンデンサの電荷の放電が開始した時刻における前記バックアップコンデンサの第１電圧を取得する第４ステップと、
前記バックアップコンデンサの放電を開始した時刻から第１一定時間経過した時刻における前記バックアップコンデンサの第２電圧を取得する第５ステップと、
前記第１電圧と前記第２電圧との電位差を算出する第６ステップと、
前記第６ステップにより算出された前記電位差と閾値電位差とを比較して、前記バックアップコンデンサの容量が正常であるか否かを判定する第７ステップと、
を具備したバックアップコンデンサの容量診断方法。
前記第２ステップは、前記バックアップコンデンサの電圧が、前記昇圧電圧規定範囲内の所定電圧に達してから第２一定時間、前記昇圧電圧規定範囲内であるときに、前記バックアップコンデンサが安定していると判断する請求項１記載のバックアップコンデンサの容量診断方法。
前記電源より電圧が供給されてから第３一定時間が経過しても前記第２ステップにより前記バックアップコンデンサの電圧が安定していると判断できない場合は、前記バックアップコンデンサの診断を停止して、その旨を通知するステップを更に具備した請求項１記載のバックアップコンデンサの容量診断方法。
前記閾値電位差は、前記昇圧電圧規定範囲内の電圧を放電開始電圧とし、前記放電開始電圧と、前記バックアップコンデンサの許容容量下限値を有するコンデンサ及び前記所定の負荷の負荷抵抗の下で該コンデンサを放電した時の前記第１一定時間経過時における前記コンデンサの電圧との電位差に基づき、設定される請求項１記載のバックアップコンデンサの容量診断方法。