JP4059115B2 - バックアップコンデンサの容量算出回路 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明はバックアップコンデンサの容量算出回路に関する。本発明のバックアップコンデンサの容量算出回路は、特に車両の衝突の際に、バッテリ電源から着火回路への電力供給に不都合が生じてもバックアップコンデンサから確実に電力供給できるように構成したエアバッグシステムにおいて、バックアップコンデンサの容量抜けを判定する際に好適に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】
エアバッグシステムにおいては、車両の衝突状態を検出したときに、車載バッテリまたはバックアップコンデンサから点火回路の点火装置に点火電流を供給して、エアバッグを展開させるようにしている。また、車両の衝突時にバッテリ配線などが切断しても、駆動回路の最低動作電圧を確保するためにDC−DCコンバータ回路よりなる昇圧回路が内蔵されている。
【0003】
例えば、図4に示されるエアバッグの電源回路では、バッテリ電源80にイグニッションスイッチ81及び逆流防止用ダイオード82を介してDC−DCコンバータ83が直列接続されている。
【0004】
上記DC−DCコンバータ83は、バッテリ電源80からの入力電圧を昇圧して点火回路84に出力する昇圧回路をなすものであり、逆流防止用ダイオード82を介してバッテリ電源80からの電流が供給されるコイル85と、このコイル85への給電をオンオフ制御するためのスイッチング素子86と、昇圧部の逆流防止用ダイオード87と、出力電圧を安定化させるための電圧平滑用コンデンサ88と、スイッチング素子86に発振信号を出力して該スイッチング素子86をオンオフ制御する制御部89とを備えている。
【0005】
このDC−DCコンバータ83では、イグニッションスイッチ81のオン操作に伴って制御部89がスイッチング素子86をオンオフ制御することにより、直流電源としてのバッテリ電源80から逆流防止用ダイオード82を介してコイル86に供給される電流が変化し、これによりバッテリ電源1からの入力電圧を昇圧するとともに、この昇圧された電圧を電圧平滑用コンデンサ88で平滑し、その平滑された昇圧電圧を出力する。
【0006】
そして、上記DC−DCコンバータ83と上記点火回路84とを接続する電通路90には、抵抗91を介してバックアップコンデンサ92が分岐接続されるとともに、この抵抗91には放電用ダイオード93が並列接続されている。これにより、DC−DCコンバータ83で昇圧された出力電圧が抵抗91を介してバックアップコンデンサ92に供給され、バックアップコンデンサ92が充電される。そして、車両の衝突時には、点火回路84におけるオン操作に伴い、バックアップコンデンサ92に充電された電荷が放電用ダイオード93及び電通路90を介して点火回路84に供給される。
【0007】
このようなエアバッグの電源回路においては、上記バックアップコンデンサ92は、バックアップ用の電源として用いられているため、衝突時に点火回路84を確実に駆動させる上で、このバックアップコンデンサ92の容量が規定値以上あるか否かをチェックすることはきわめて重要なこととなっている。すなわち、使用環境からの温度的影響やコンデンサ自身の劣化等により、バックアップコンデンサ92の容量が過度に低下すると、充・放電可能な電荷量の低下により、点火回路84を駆動させるための必要最低限の電荷量を確保できなくなるおそれがある。
【0008】
そこで、バックアップコンデンサの容量算出方法として、以下に示すものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0009】
この従来のバックアップコンデンサの容量算出方法は、イグニッションスイッチ81がオンされてからのバックアップコンデンサ92の端子電圧(非接地側の電圧、すなわち充電電圧)を電圧検出手段94により検出する。そして、演算処理手段95で、充電電荷がゼロから基準値V1となるまでの時間t1を測定し、次に示す数1式により、バックアップコンデンサ92の容量を算出する。
【0010】
【数1】
【0011】
そして、算出された容量値が所定の範囲内であれば、バックアップコンデンサ92は正常と判定することができ、算出値が所定の範囲外であれば異常と判定することができる。
【0012】
【特許文献1】
特開平6−331668号公報(第2頁、第3図及び第4図)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
一方、エアバッグの電源回路を小型・低コスト化させようとする要請もある。このとき、昇圧回路としてのDC−DCコンバータ83を小型化させようとする場合、上記従来の算出方法では、バックアップコンデンサ83の容量算出に時間がかかるという問題がある。
【0014】
すなわち、DC−DCコンバータ83が小型化されると、その能力低下に伴ってバックアップコンデンサ83への充電時間が増大するため、充電電荷がゼロから基準値V1となるまでの時間t1が増大してしまい、したがって演算処理手段95における演算処理時間が増大してしまう。
【0015】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、DC−DCコンバータを小型化させた場合であっても、迅速にバックアップコンデンサの容量算出を行うことのできるバックアップコンデンサの容量算出回路を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のバックアップコンデンサの容量算出回路は、コイル及び該コイルへの給電をオンオフ制御するためのコイル用スイッチング素子を具備し、第1電通路を介してバッテリ電源から供給される入力電圧を昇圧して出力するDC−DCコンバータと、上記DC−DCコンバータ回路の出力電圧が第2電通路を介して供給されるバックアップコンデンサと、上記DC−DCコンバータの入力電圧及び上記バックアップコンデンサのコンデンサ電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、上記電圧検出手段の検出電圧に基づいて上記バックアップコンデンサの容量を算出する演算処理手段と、上記第1電通路及び上記第2電通路を接続するバイパス電通路、該バイパス電通路に設けられた抵抗並びに該抵抗への給電をオンオフ制御するための抵抗用スイッチング素子よりなり、上記バックアップコンデンサに抵抗充電するための抵抗充電回路と、制御信号により上記コイル用スイッチング素子及び上記抵抗用スイッチング素子をそれぞれオンオフ制御するとともに、上記電圧検出手段及び上記演算処理手段を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記バッテリ電源投入後の初期段階で、上記コイル用スイッチング素子をオフ状態にするとともに上記抵抗用スイッチング素子をオン状態にする抵抗充電用の制御信号を出力し、かつ、該制御信号が出力されて該バッテリ電源からの電流が上記バイパス電通路を介して上記バックアップコンデンサに供給されている間に、上記電圧検出手段の検出電圧に基づいて上記演算処理手段により該バックアップコンデンサの容量を算出する構成とされていることを特徴とするものである。
【0017】
このバックアップコンデンサの容量算出回路では、バッテリ電源投入後の初期段階において、制御部が、コイル用スイッチング素子をオフ状態にするとともに抵抗用スイッチング素子をオン状態にする抵抗充電用の制御信号を出力する。このため、この初期段階では、DC−DCコンバータが停止する一方、バッテリ電源からの電流がバイパス電通路を介してバックアップコンデンサに供給される。そして、このバイパス電通路には抵抗が設けられているので、抵抗充電によりバックアップコンデンサが充電される。このとき、電流容量の大きいバッテリ電源で充電することができるので、DC−DCコンバータの能力に関係なく、バックアップコンデンサを迅速に充電することが可能となる。
【0018】
したがって、このバッテリ電源投入後の初期段階で、上記制御信号が出力されて該バッテリ電源からの電流がバイパス電通路を介してバックアップコンデンサに供給されている間に、上記電圧検出手段の検出電圧に基づいて上記演算処理手段により該バックアップコンデンサの容量を算出すれば、迅速にバックアップコンデンサの容量算出を行うことが可能となる。よって、本発明のバックアップコンデンサの容量算出回路によれば、DC−DCコンバータを小型化させた場合であっても、迅速にバックアップコンデンサの容量算出を行うことができる。
【0019】
なお、上記演算処理手段による容量算出は、上記電圧検出手段の検出電圧、すなわちDC−DCコンバータの入力電圧(バッテリ電源の電源電圧(IG電圧:VIG)と、バックアップコンデンサのコンデンサ電圧(VC )の変化(充電カーブ)とに基づいて行われる。
【0020】
このようにIG電圧を基に容量算出を行うのは、容量算出判定までの時間を短くする点で有利となるからである。また、IG電圧を基に容量算出を行うので、容量算出時には電圧重畳となるDC−DCコンバータ昇圧を停止する。
【0021】
ここに、バッテリ電源投入時にバックアップコンデンサに電荷が残っており、コンデンサ電圧(VC )が入力電圧(IG電圧:VIG)以上のときに上記抵抗充電回路の抵抗用スイッチング素子がオンされると、電圧の高いバックアップコンデンサから放電してしまうため、容量算出の誤演算を招いたり、抵抗用スイッチング素子等が破壊されてしまうおそれがある。
【0022】
そこで、バックアップコンデンサからの逆放電による誤演算及び回路破壊を防止すべく、抵抗充電に切り替え制御する際の条件に、VIG>VC という抵抗充電切替条件を入れることが好ましい。
【0023】
すなわち、好適な態様において、前記制御部は、前記コンデンサ電圧(VC )が前記入力電圧(IG電圧:VIG)以上のときは前記抵抗充電用の制御信号を出力しない構成とされている。
【0024】
なお、コンデンサ電圧及び入力電圧はコンパレータ等でモニタすればよい。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0026】
図1に示されるバックアップコンデンサの容量算出回路を備えたエアバッグの電源回路では、バッテリ電源1にイグニッションスイッチ(IG−SW)2及び逆流防止用ダイオード3を介してDC−DCコンバータ4が直列接続されている。
【0027】
このDC−DCコンバータ4は、バッテリ電源1からの入力電圧を昇圧して点火回路5側に出力する昇圧回路をなすものであり、逆流防止用ダイオード3に第1電通路6により接続され、逆流防止用ダイオード3及び第1電通路6を介してバッテリ電源1からの電流が供給されるコイル7と、このコイル7への給電をオンオフ制御するための第1コイル用スイッチング素子(TR1)8及び第2コイル用スイッチング素子(TR2)9とを具備している。なお、第1及び第2コイル用スイッチング素子8及び9は共にFETトランジスタよりなる。また、第1コイル用スイッチング素子8のスイッチング動作と第2コイル用スイッチング素子9のスイッチング動作とは、互いに反対になるように設定されている。このようにスイッチング動作を逆相にするのは、第1コイル用スイッチング素子(TR1)8をオフした瞬間にコイル7から放出される昇圧電圧が、後述するバックアップコンデンサ11の電圧より高いときだけ、第2コイル用スイッチング素子(TR2)9をオンさせるためである。
【0028】
このDC−DCコンバータ4では、イグニッションスイッチ2のオン操作に伴って後述する制御部16が第1及び第2コイル用スイッチング素子8及び9をオンオフ制御することにより、直流電源としてのバッテリ電源1から逆流防止用ダイオード3を介してコイル7に供給される電流が変化し、これによりバッテリ電源1からの入力電圧を昇圧して出力する。
【0029】
なお、このDC−DCコンバータ4は、昇圧電圧が高いものの出力電流能力が小さい小型のものである。
【0030】
DC−DCコンバータ4の出力側には第2電通路10が接続され、この第2電通路10に出力電圧を安定化させるための電圧平滑用を兼ねたバックアップコンデンサ11が分岐接続されている。これにより、DC−DCコンバータ4の出力電圧が、第2電通路10を介してバックアップコンデンサ11に供給されて充電されるとともに、バックアップコンデンサ11で平滑されてから点火回路5側へ供給されるようになっている。
【0031】
また、上記第1電通路6と上記第2電通路10とがバイパス電通路12により接続されており、このバイパス電通路12には充電抵抗13と、この充電抵抗13への給電をオンオフ制御するための抵抗用スイッチング素子(TR3)14とが設けられている。なお、これらバイパス電通路12、充電抵抗13及び抵抗用スイッチング素子14によりの抵抗充電回路15が構成される。また、抵抗用スイッチング素子14もFETトランジスタよりなる。
【0032】
そして、上記第1及び第2コイル用スイッチング素子8及び9並びに上記抵抗用スイッチング素子14をオンオフ制御する制御部16は、DC−DCコンバータ4の入力電圧(IG電圧:VIG)を検出するためのIG電圧検出手段(IG電圧モニタ)17と、バックアップコンデンサ11のコンデンサ電圧(VC 、バックアップコンデンサ11の非接地側の端子電圧)を検出するためのコンデンサ電圧検出手段(コンデンサ電圧モニタ)18と、これら電圧検出手段の検出電圧に基づいてバックアップコンデンサ11の容量を算出する演算処理手段19とを備えている。
【0033】
なお、この演算処理手段19は、IG電圧(VIG)、コンデンサ電圧(VC )、充電抵抗(R)及び検出時間(t)に基づき、以下の数2式により、バックアップコンデンサ11の容量を算出する(充電開始をt=0として1回目の検出を行い、t秒後に2回目の検出を行う。)。
【0034】
【数2】
【0035】
上記構成を有する本実施形態のバックアップコンデンサの容量算出回路では、動作タイミングが図2に示されるように、イグニッションスイッチ2がオン操作されたバッテリ電源1投入直後の微小時間に、抵抗充電切替条件が満たされているか否かを制御部16が判定する。すなわち、IG電圧検出手段17及びコンデンサ電圧検出手段18により入力電圧(IG電圧:VIG)及びコンデンサ電圧(VC )をモニタし、VIG>VC という抵抗充電切替条件を満たしているか否かを判定する。そして、この条件を満たしていないとき、すなわちコンデンサ電圧(VC )が入力電圧(IG電圧:VIG)以上のときは、制御部16は抵抗充電用の制御信号を出力しない。これにより、バックアップコンデンサ11からの逆放電による容量算出の誤演算を防止ことができる。また、抵抗充電切り替えに伴う部品破壊を防止することができる。
【0036】
一方、上記抵抗充電切替条件VIG>VC を満たしている場合は、バッテリ電源1投入してから上記抵抗充電切替条件の判定時間の経過後に、制御部16が抵抗充電用の制御信号を出力する。すなわち、制御部16は、上記第1及び第2コイル用スイッチング素子8及び9を共にオフ状態にするとともに上記抵抗用スイッチング素子14をオン状態にする抵抗充電用の制御信号をそれぞれのスイッチング素子に出力する。これにより、この抵抗充電期間では、DC−DCコンバータ4が停止する一方、バッテリ電源1からの電流が逆流防止用ダイオード3、第1電通路6及びバイパス電通路12を介してバックアップコンデンサ11に供給される。そして、このバイパス電通路12には充電抵抗13が設けられているので、抵抗充電によりバックアップコンデンサ11が充電される。このとき、電流容量の大きいバッテリ電源1で充電することができるので、DC−DCコンバータ4の能力に関係なく、バックアップコンデンサ11を迅速に充電することが可能となる。なお、図2中、実線で示す充電カーブ(コンデンサ電圧の変化)が本実施形態に係るものであり、点線で示す充電カーブは、抵抗充電することなく小型のDC−DCコンバータ4の出力電圧だけでバックアップコンデンサ11を充電した場合の比較例である。
【0037】
したがって、この抵抗充電期間中に、IG電圧検出手段17及びコンデンサ電圧検出手段18により入力電圧(IG電圧:VIG)及びコンデンサ電圧(VC )をモニタし、これら検出電圧に基づいて演算処理手段19によりバックアップコンデンサ11の容量を算出すれば、迅速にバックアップコンデンサの容量算出を行うことが可能となる。
【0038】
そして、この抵抗充電期間の経過後に、制御部16は、上記抵抗充電用の制御信号の代わりに、上記抵抗用スイッチング素子14にオフ信号を出力するとともに、所定の周期で互いに逆相となるオンオフ信号を上記第1及び第2コイル用スイッチング素子8及び9に出力する。これにより、DC−DCコンバータ4は入力電圧を所定の昇圧電圧に昇圧して出力する。
【0039】
このように、本実施形態のバックアップコンデンサの容量算出回路によれば、DC−DCコンバータ4を小型化させた場合であっても、迅速にバックアップコンデンサ11の容量算出を行うことができる。
【0040】
(その他の実施形態)
図3に示されるように、上述の実施形態において、第2コイル用スイッチング素子9を第2逆流防止用のダイオード20に置き換えてもよい。この態様によっても、上述の実施形態と同様、DC−DCコンバータ4を小型化させた場合であっても、迅速にバックアップコンデンサ11の容量算出を行うことができる。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のバックアップコンデンサの容量算出回路によれば、DC−DCコンバータを小型化させた場合であっても、迅速にバックアップコンデンサの容量算出を行うことができる。したがって、昇圧回路の小型・低コスト化を図りつつ、エアバッグシステムの信頼性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一の実施形態に係るバックアップコンデンサの容量算出回路を示す電気回路図である。
【図2】 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算出回路における動作タイミングを示す説明図である。
【図3】 本発明の他の実施形態に係るバックアップコンデンサの容量算出回路を示す電気回路図である。
【図4】 従来のバックアップコンデンサの容量算出回路を示す電気回路図である。
【符号の説明】
1…バッテリ電源 4…DC−DCコンバータ
6…第1電通路 7…コイル
8…第1コイル用スイッチング素子 9…第2コイル用スイッチング素子
10…第2電通路 11…バックアップコンデンサ
12…バイパス電通路 13…抵抗
14…抵抗用スイッチング素子 15…抵抗充電回路
16…制御部 17…入力電圧(IG電圧)検出手段
18…コンデンサ電圧検出手段 19…演算処理手段
Claims (2)
- コイル及び該コイルへの給電をオンオフ制御するためのコイル用スイッチング素子を具備し、第1電通路を介してバッテリ電源から供給される入力電圧を昇圧して出力するDC−DCコンバータと、
上記DC−DCコンバータ回路の出力電圧が第2電通路を介して供給されるバックアップコンデンサと、
上記DC−DCコンバータの入力電圧及び上記バックアップコンデンサのコンデンサ電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
上記電圧検出手段の検出電圧に基づいて上記バックアップコンデンサの容量を算出する演算処理手段と、
上記第1電通路及び上記第2電通路を接続するバイパス電通路、該バイパス電通路に設けられた抵抗並びに該抵抗への給電をオンオフ制御するための抵抗用スイッチング素子よりなり、上記バックアップコンデンサに抵抗充電するための抵抗充電回路と、
制御信号により上記コイル用スイッチング素子及び上記抵抗用スイッチング素子をそれぞれオンオフ制御するとともに、上記電圧検出手段及び上記演算処理手段を制御する制御部とを備え、
上記制御部は、上記バッテリ電源投入後の初期段階で、上記コイル用スイッチング素子をオフ状態にするとともに上記抵抗用スイッチング素子をオン状態にする抵抗充電用の制御信号を出力し、かつ、該制御信号が出力されて該バッテリ電源からの電流が上記バイパス電通路を介して上記バックアップコンデンサに供給されている間に、上記電圧検出手段の検出電圧に基づいて上記演算処理手段により該バックアップコンデンサの容量を算出する構成とされていることを特徴とするバックアップコンデンサの容量算出回路。 - 前記制御部は、前記コンデンサ電圧が前記入力電圧以上のときは前記抵抗充電用の制御信号を出力しない構成とされていることを特徴とする請求項1記載のバックアップコンデンサの容量算出回路。
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