JP3360549B2 - 起爆素子着火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロードダンプサー
ジ対策に必要な回路部品を小型化ならびに低電流容量化
し、製造コストを低減するようにした起爆素子着火装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両衝突時に乗員保護を図るエアバッグ
装置は、運転席側と助手席側の両方にエアバッグを装備
するものが増えており、両席側とも車両が衝撃を受けた
ときに接点を閉じる一対の衝撃センサによりスクウイブ
と呼ばれる起爆素子に所定の電流すなわち着火電流を通
電して起爆させ、ガス圧力等によリエアバッグを瞬時に
展開させる構成とされている。

【０００３】図２に示す従来の起爆素子着火装置１は、
運転席側と助手席側にそれぞれ組み込まれたエアバッグ
（図示せず）を起爆展開させるための２個の起爆素子２
ｄ，２ａを有する。起爆素子２ｄ，２ａは、着火指令を
受けて導通するトランジスタＱｄ，Ｑａにより接地され
ており、各起爆素子２ｄ，２ａと対応するトランジスタ
Ｑｄ，Ｑａ及び回り込み防止用ダイオードＤｄ，Ｄａの
直列回路を、衝撃を感知して閉成する衝撃感知セシサ３
に互いに並列に接続して着火回路１０を構成し、この着
火回路１０をダイオードＤｏを介してバッテリ電源４に
接続してある。車両が衝撃を受けたときにエアバッグを
展開させるべき衝突であるか否かの判断は、ＣＰＵ６に
よってなされ、ＣＰＵ６が発する着火指令によってトラ
ンジスタＱｄ，Ｑａが導通する。

【０００４】Ｃｏは、ダイオードＤｏと衝撃感知センサ
３とを結ぶ給電路に分岐接続したバックアップ用コンデ
ンサであり、衝突発生とともにバッテリ電源４からワイ
ヤハーネスを介して伸びる給電路が切断されてしまった
ような場合に、バッテリ電源４に代わって着火回路１０
内の起爆素子２ｄ，２ａに着火電流を供給する。すなわ
ち、このバックアップ用コンデンサＣｏにより起爆素子
２ｄ，２ａへの着火電流がバックアップ保証される。

【０００５】

【発明が解決しようとする諜題】従来の起爆素子着火装
置１は、車両の衝突とともにバッテリ電源４と起爆素子
着火系以外の負荷回路５とを結ぶワイヤハーネスが切断
されてしまった場合、負荷の急激な軽減に伴ってバッテ
リ電源４の出力電圧が急激に上昇するロードダンプサー
ジが発生することがあった。こうしたロードダンプサー
ジは、例えば図３（Ａ）に示したように、ピーク電圧が
７０Ｖにも達する尖頭電圧を伴って現れ、しかもその減
衰時定数は２００ｍｓにも及ぶことが分かっている。―
般に、エアバッグは衝突発生時に遅くともこの時定数以
内に可及的速やかに展開させなければ乗員の保護はおぼ
つかず、平均的に見れば衝突発生直後の数１０ｍｓに亙
ってＣＰＵ６からトランジスタＱｄ，Ｑａに発される着
火指令は、図３（Ｂ）に示したように、ロードダンプサ
ージ期間に十分に包含されてしまうのが普通である。こ
のため、ロードダンプサージに伴う過大電圧によリトラ
ンジスタＱｄ，Ｑａには異常に大きな電流が流れ込んで
しまい、トランジスタＱｄ，Ｑａが一瞬にして破壊され
てしまう恐れがあり、その結果エアバッグを展開できな
いまま乗員保護も不発に終わる恐れもあるといった課題
があった。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、ロードダンプサージに伴う起爆素子の着火
失敗を防止し、かつロードダンプサージ対策に必要な回
路部品を小型化ならびに低電流容量化し、製造コストを
低減することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、衝撃を感知して閉成する衝撃感知センサ
と着火電流を通電されて起爆着火する起爆素子と外部指
令に応答して閉成するスイッチング素子とを直列的に接
続してなる着火回路と、該着火回路に給電するバッテリ
電源と、該バッテリ電源に接続され、該バッテリ電源の
出力電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路
と前記着火回路との間に接続され、該昇圧回路の出力電
圧を前記所定電圧よりも低い一定電圧に制御する定電圧
回路と、該定電圧回路と前記着火回路とを結ぶ給電路に
分岐接続され、前記―定電圧で充電されて代替電源とし
て前記バッテリ電源をバックアップする低電圧バックア
ップ電源とを具備することを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明は、前記低電圧バックアップ
電源が、前記定電圧回路の出力端側から分岐する補助充
電路と、該補助充電路に接続され、定常状態において前
記充電電圧が前記―定電圧に満たないときに導通して補
助充電を行うスイッチング素子とを具備すること、或い
は前記着火回路が、前記スイッチング素子を流れる前記
着火電流を一定電流に制御する定電流回路を具備するこ
と、又は前記着火回路が、前記衝撃感知センサと前記起
爆素子との間に、前記起爆素子と前記スイッチシグ素子
との間又は該スイッチング素子がグラウンド・ショート
したときに前記起爆素子を流れる電流を着火電流以下に
制限する電流制限抵抗が接続してあること、さらには前
記昇圧回路と前記定電圧回路とを結ぶ給電路に分岐接続
され、前記昇圧電圧で充電されて代替電源として前記バ
ッテリ電源をバックアップする高電圧バックアップ電源
をさらに具備すること等を特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１を参照して説明する。図１は、本発明の起爆素
子着火装置の一実施形態を示す概略回路構成図である。

【００１０】図１に示す起爆楽子着火装置１１は、運転
席と助手席の乗員を保護するエアバッグだけでなく、例
えば各乗員のためのシートベルトに予張力を与えるプリ
テンショナといった乗員拘束具もまた駆動対象としてお
り、このため着火回路２１内には複数系列例えば４系列
の着火系列が回り込み防止ダイオードＤを介して並列接
続してある。ただし、いずれの着火系列も回路構成は同
じであるため、以下の説明では―の着火系列に絞って説
明する。

【００１１】着火回路２１内の各着火系列は、衝撃を感
知して閉成する衝撃感知センサ１３に対し、回り込み防
止ダイオードＤと電流制限抵抗Ｒと起爆素子１２とトラ
ンジスタＱｉとそのソース抵抗Ｒｓとを直列接続して構
成してある。ソース抵抗Ｒｓを介して接地されたＮチャ
ンネルＦＥＴからなるトランジスタＱｉは、ソース電圧
と設定電圧Ｖｉｒとの差電圧が零とするよう動作する差
動増幅器１４の出力をゲート抵抗Ｒｇを介して印加さ
れ、ソース電圧を設定電圧Ｖｉｒに保つことでソース抵
抗Ｒｓを介して流れる電流を一定に保つ定電流制御機能
を有する。すなわち、本実施形態では、トランジスタＱ
ｉとソース抵抗Ｒｓと差動増幅器１４とが、定電流回路
１５の主要部を構成する。また、ＣＰＵ３０からの着火
指令によりトランジスタＱｉに着火電流が流れるように
するため、ＣＰＵ３０から発せられた着火指令を受けて
鼻通するトランジスタＱ１のコレクタをトランジスタＱ
ｉのゲートに接続し、トランジスタＱ１のエミッタを接
地してある。Ｒ１はベース・エミッタ間抵抗であり、Ｒ
２はベース抵抗、Ｒ３は着火指令入力端子を＋５Ｖ電源
Ｖｃｃに吊り上げるプルアップ抵抗である。回り込み防
止ダイオードＤと起爆素子１２との間に接続した電流制
限抵抗Ｒは、起爆素子１２とトランジスタＱｉのドレイ
ンとの間或いはトランジスタＱｉ自体がグラウンド・シ
ョートしたときに、起爆素子１２を流れる電流を着火電
流以下に制限する働きをする。このため、仮に着火系列
の一つに上記グラウンド・ショート故障が発生しても、
他の着火系列には十分な着火電流を供給することが可能
である。

【００１２】バッテリ電源４には、着火回路２１以外の
負荷回路５と、バッテリ出力電圧（１２〜１５Ｖ）を１
８〜２４Ｖの所定電圧に昇圧する昇圧回路１６とが接続
してある。この昇圧回路１６は、後述する定電圧回路１
７が動作するための動作電圧環境を形成するものであ
り、昇圧回路１６を迂回する給電路がダイオードＤｏを
介して昇圧回路１６の出力端すなわち定電圧回路１７の
入力端に接続してある。１８は、高電圧バックアップ電
源であり、昇圧回路１６の出力端に２５Ｖ以上の耐圧を
有する電解コンデンサＣ１を接続して構成してあり、後
述する低電圧バックアップ電源１９とともに、代替電源
としてバッテリ電源４をバックアップ保証する。従っ
て、高電圧バックアップ電源１８と低電圧バックアップ
電源１９のバックアップ効果が複合されることで、バッ
クアップ機能が向上することは明らかである。

【００１３】定電圧回路１７は、ＰチャンネルのＦＥＴ
で構成したトランジスタＱｖのゲートに、差動増幅器２
０を介してドレイン電圧を帰還する構成としたものであ
り、トランジスタＱｖのドレイン電圧を差動増幅器２０
に設定された設定電圧Ｖｖｒ―定に保つことができる。
すなわち、トランジスタＱｖのドレイン電圧と設定電圧
Ｖｖｒ（ここでは、例えば１５Ｖ）との誤差電圧が零と
なるようトランジスタＱｖのゲート電圧が可変制御さ
れ、トランジスタＱｖのドレイン電圧が定電圧制御され
る。なお、トランジスタＱｖのソース電圧は昇圧回路１
６の出力電圧であり、設定電圧Ｖｖｒはこの出力電圧よ
りも低いため、定電圧回路１７は定電圧動作を常時継続
的に行うことができる。

【００１４】低電圧バックアップ電源１９は、定電圧回
路１７の入力端側から分岐する補助充電路に、トランジ
スタＱ２と充電抵抗Ｒ４を介して耐圧１６Ｖの電解コン
デンサＣ２を接続し、かつまた電解コンデンサＣ２のプ
ラス端子と低電圧回路１７の出力端とを放電路を介して
接続して構成してある。トランジスタＱ２はトランジス
タＱ３により駆動され、トランジスタＱ３は電解コンデ
ンサＣ２の端子電圧を監視して閾値判別するＣＰＵ３０
からの指令を受けて導通する。Ｒ５，Ｒ６はベース抵抗
であり、Ｒ７，Ｒ８はベース・エミッタ間抵抗である。
本実施形態では、低電圧バックアップ電源１９の充電電
圧は、定電圧回路１７により常時―定電圧例えば１５Ｖ
―定に保たれるため、電解コンデンサＣ２の耐圧は、定
電圧回路１７の出力電圧よりも若干大きな値すなわち１
６Ｖ程度で済むことになり、耐圧２５Ｖ以上の電解コン
デンサＣ１に比べ、耐圧を低く押さえた分だけ大容量の
電解コンデンサＣ２を低コストで調達できる利点があ
る。

【００１５】ここで、車両の衝突が発生すると、衝撃感
知センサ３が閉成し、同時にまた衝撃力の大きさとその
時間経過からエアバッグやプリテンショナを作動すべき
衝突であることを判断したＣＰＵ３０が着火指令を発す
る。その結果、着火指令をベースに受けたトランジスタ
Ｑ１が導通し、ゲートを接地されたトランジスタＱｉが
導通する。そして、この時点で、バッテリ電源４から延
びるワイヤハーネスにまで衝突の影響が及んでおらず、
ロードダンプサージも発生しなかった場合は、バッテリ
電源４と高電圧バックアップ電源１８及び低電圧バック
アップ電源１９から供給される着火電流により各起爆素
子１２は起爆着火される。これにより、エアバッグとプ
リテンショナが作動する。

【００１６】一方また、衝突の発生とともにバッテリ電
源４と負荷回路５を結ぶワイヤハーネスが切断されてし
まった場合、切断と同時にロードダンプサージが発生
し、ダイオードＤｏには過電圧が印加される。しかしな
がら、前述のごとく、定電圧回路１７が着火回路２１の
印加電圧を一定電圧に保ち、しかも各着火系列を流れる
電流が定電流回路１５によって一定の着火電流に制限さ
れるため、衝撃感知センサ１３やトランジスタＱｉが溶
断してしまうことはない。すなわち、ピーク値が７０Ｖ
にも及ぶロードダンプサージ電圧の影響が直接着火回路
１０に及ぶことはなく、トランジスタＱに対する許容上
限（例えば９Ａ）を越える着火電流の流れ込みは阻止さ
れる。従って、起爆素子２に十分な着火エネルギが与え
られる前にトランジスタＱが破壊されてしまい、エアバ
ッグやプリテンショナが不発に終わるといった不都合は
排除される。

【００１７】また、衝突発生とともに定電流回路１５が
ショートしてしまったとしても、定電圧回路１７が着火
回路２１に印加される電圧を所定の低電圧に制御するた
め、衝撃感知センサ１３やトランジスタＱｉが溶断して
しまうような過大電流が流れ込んだりすることはなく、
起爆素子１２を確実に起爆着火させることができる。ま
た、衝突発生とともに定電圧回路１７のドレインがグラ
ウンド・ショートしてしまった場合も、低電圧バックア
ップ電源１９内の電解コンデンサＣ２に蓄えられた電荷
が着火回路２１に供給され、しかも定電流回路１５によ
り起爆素子１２を流れる着火電流が一定電流に抑制され
るため、衝撃感知センサ１３やトランジスタＱｉが溶断
してしまうような過大電流が流れ込んだりすることはな
く、起爆素子１２を確実に起爆着火させることができ
る。また、定電圧回路１７と定電流回路１５により着火
電流が抑制されるため、低電圧バックアップ電源１９内
の電解コンデンサＣ２の耐圧ならびに容量を低く抑えて
コスト削減を図ることができる。

【００１８】また、定常状態において、定電圧回路１７
がオープン故障を引き起こしたときは、低電圧バックア
ップ電源１９の端子電圧が―定電圧に満たないためにＣ
ＰＵ３０からの指令によりトランジスタＱ３，Ｑ２が導
通し、定電圧回路１７の入力端側から延びる補助充電路
を介して充電が行われる。このため、低電圧バックアッ
プ電源１９は、常時着火回路２１に十分な着火電流が通
電できる状態に保つことができ、バックアップ態勢を確
実なものとすることができる。

【００１９】また、着火回路２１は、衝撃感知センサ１
３と起爆素子１２との間に、起爆素子１２とトランジス
タＱｉとの間又はトランジスタＱｉがグラウンド・ショ
ートしたときに起爆素子１２を流れる電流を着火電流以
下に制限する電流制限抵抗Ｒが接続してあるため、他の
着火系列には十分な着火電流を供給することが可能であ
る。また、ＣＰＵ３０が衝突判定を下して着火指令を発
していないにも拘わらず起爆素子１２の下流端側がグラ
ウンド・ショートしてしまい、かつまた衝撃感知センサ
１３が閉成してしまったような場合でも、起爆素子１２
に対して着火電流に満たない電流しか流れ込まず、不用
意な起爆素子１２の暴発を未然に防止することができ
る。

【００２０】なお、上記実施形態において、低電圧バッ
クアップ電源１９は、耐圧１６Ｖ程度の電解コンデンサ
Ｃ２を充電抵抗と放電ダイオードの並列接続回路を介し
て、昇圧回路１６と定電圧回路１７との間の給電路に分
岐接続して構成することも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
衝撃を感知して閉成する衝撃感知センサと着火電流を通
電されて起爆着火する起爆素子と外部指令に応答して閉
成するスイッチング素子とを直列的に接続してなる着火
回路と、該着火回路に給電するバッテリ電源と、該バッ
テリ電源に接続され、該バッテリ電源の出力電圧を所定
電圧に昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路と前記着火回路
との間に接続され、該昇圧回路の出力電圧を前記所定電
圧よりも低い一定電圧に制御する定電圧回路と、該定電
圧回路と前記着火回路とを結ぶ給電路に分岐接続され、
前記―定電圧で充電されて代替電源として前記バッテリ
電源をバックアップする低電圧バックアップ電源とを具
備する構成としたから、衝突の発生とともにバッテリ電
源と起爆素子着火系以外の負荷回路とを結ぶワイヤハー
ネスが切断されてしまい、急激な負荷軽減に端を発する
ロードダンプサージが発生しても、昇圧回路と着火回路
との間に設けた定電圧回路が、着火回路に印加する電圧
を許容電圧以下に制御するため、ロードダンプサージに
伴う過電圧は許容電圧以下に抑制され、着火回路に過電
流が流れ込むことはなく、従って着火回路内の衝撃感知
センサやスイッチング素子といった回路部品が、起爆素
子に対して十分な着火エネルギを付与する前に破壊され
てしまうといったことはなく、確実に起爆素子を起爆着
火させることができ、また定電圧回路により着火電流が
適正電流に抑制されるため、低電圧バックアップ電源の
耐圧ならびに容量を低く抑えてコスト削減を図ることが
できる等の優れた効果を奏する。

【００２２】また、本発明は、低電圧バックアップ電源
が、前記定電圧回路の入力端側から分岐する補助充電路
と、該補助充電路に接続され、定常状態において前記充
電電圧が前記―定電圧に満たないときに導通して補助充
電を行うスイッチング素子とを具備するため、定電圧回
路がオープン故障を引き起こしたときに、低電圧バック
アップ電源の端子電圧が―定電圧に満たないためにスイ
ッチング泰子が導通し、定電圧回路の上流側から延びる
補助充電路を介して充電が行われ、これにより低電圧バ
ックアップ電源を常時着火回路に十分な着火電流が通電
できる状態に保つことができ、バックアップ態勢を確実
なものとすることができる等の効果を奏する。

【００２３】また、着火回路は、スイッチング素子を流
れる着火電流を一定電流に制御する定電流回路を具備す
るため、定電圧回路により着火回路に印加される電圧が
一定電圧に保たれた上で、着火回路に流れる電流が定電
流回路によって一定電流に制限されるため、ロードダン
プサージに伴う過電圧は許容電圧以下でかつ許容電流以
下に抑制され、着火回路に過電流が流れ込むことはな
く、従って着火回路内の衝撃感知センサやスイッチング
素子といった回路部品が、起爆素子に対して十分な着火
エネルギを付与する前に破壊されてしまうといったこと
はなく、確実に起爆素子を起爆着火させることができ、
また定電圧回路と定電流回路により着火電流が抑制され
ため、低電圧バックアップ電源の耐圧ならびに容量を低
く抑えてコスト削減を図ることができる等の効果を奏す
る。

【００２４】また、着火回路は、衝撃感知センサと起爆
素子との間に、起爆素子とスイッチング素子との間又は
スイッチング素子がグラウンド・ショートしたときに起
爆素子を流れる電流を着火電流以下に制限する電流制限
抵抗が接続してあるため、衝撃感知センサに複数の着火
系列を互いに並列に接続して着火回路を構成した場合
に、一系列においてグラウンド・ショートが発生して
も、他の着火系列には十分な着火電流を供給することが
可能であり、また着火指令を発していないにも拘わらず
起爆素子の下流端側がグラウンド・ショートしてしま
い、かつまた衝撃感知センサが閉成してしまったような
場合でも、起爆素子に対して着火電流に満たない電流し
か流れ込まないので、不用意な起爆素子の暴発を未然に
防止することができる等の効果を奏する。

【００２５】さらにまた、前記昇圧回路と前記定電圧回
路とを結ぶ給電路に分岐接続され、前記所定電圧で充電
されて前記バッテリ電源を代替電源として支援する高電
圧バックアップ電源を具備するため、定電圧回路上流側
の高電圧をもって高電圧バックアップ電源に大きなエネ
ルギを蓄えておくことができ、衝突時にバッテリ電源と
着火回路との間のワイヤハーネスが生きている場合は、
低電圧バックアップ電源からの着火電流だけではなく、
高電圧バックアップ電源からも定電圧回路を介して十分
な着火電流が供給され、２個のバックアップ電源が確保
されるだけに、起爆素子の着火を確実に遂行することが
できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の起爆素子着火装置の―実施形態を示す
概略回路構成図である。

【図２】従来の起爆素子着火装置の一例を示す概略回路
構成図である。

【図３】図２に示した回路各部の信号波形図である。

【符号の説明】

４ バッテリ電源 ５ 負荷回路 １１ 起爆素子着火装置 １２ 起爆素子 １３ 衝撃感知センサ １４，２０ 差動増幅器 １５ 定電流回路 １６ 昇圧回路 １７ 定電圧回路 １８ 高電圧バックアップ電源 １９ 低電圧バックアップ電源 Ｑｉ，Ｑｖ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ スイッチング素子（ト
ランジスタ） Ｒｓ ソース抵抗 Ｃ１，Ｃ２ 電解コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−191375（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−113104（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−150892（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−53047（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−268215（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−8167（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−37019（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 21/32

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝撃を感知して閉成する衝撃感知センサ
   と着火電流を通電されて起爆着火する起爆素子と外部指
   令に応答して閉成するスイッチシグ素子とを直列的に接
   続してなる着火回路と、該着火回路に給電するバッテリ
   電源と、該バッテリ電源に接続され、該バッテリ電源の
   出力電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路
   と前記着火回路との間に接続され、該昇圧回路の出力電
   圧を前記所定電圧よりも低い一定電圧に制御する定電圧
   回路と、該定電圧回路と前記着火回路とを結ぶ給電路に
   分岐接続され、前記―定電圧で充電されて代替電源とし
   て前記バッテリ電源をバックアップする低電圧バックア
   ップ電源とを具備することを特徴とする起爆素子着火装
   置。
2. 【請求項２】 前記低電圧バックアップ電源は、前記定
   電圧回路の出力端側から分岐する補助充電路と、該補助
   充電路に接続され、定常状態において前記充電電圧が前
   記―定電圧に満たないときに導通して補助充電を行うス
   イッチング素子とを具備することを特徴とする請求項１
   記載の起爆素子着火装置。
3. 【請求項３】 前記着火回路は、前記スイッチング素子
   を流れる前記着火電流を一定電流に制御する定電流回路
   を具備することを特徴とする請求項１記載の起爆素子着
   火装置。
4. 【請求項４】 前記着火回路は、前記衝撃感知センサと
   前記起爆素子との間に、前記起爆素子と前記スイッチン
   グ素子との間又は該スイッチング素子がグラウンド・シ
   ョートしたときに前記起爆素子を流れる電流を着火電流
   以下に制限する電流制限抵抗が接続してあることを特徴
   とする請求項１記載の記載の起爆素子着火装置。
5. 【請求項５】 前記昇圧回路と前記定電圧回路とを結ぶ
   給電路に分岐接続され、前記所定電圧で充電されて代替
   電源として前記バッテリ電源をバックアップする高電圧
   バックアップ電源をさらに具備することを特徴とする請
   求項１記載の起爆素子着火装置。