JP4947361B2

JP4947361B2 - 車両用乗員保護装置

Info

Publication number: JP4947361B2
Application number: JP2007113221A
Authority: JP
Inventors: 吾朗上田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: US7881037B2; EP1985506A2; EP1985506B1; JP2008265614A; EP1985506A3; US20080258444A1

Description

本発明は、車両の乗員を保護する車両用乗員保護装置に関する。

従来、車両の乗員を保護する車両用乗員保護装置として、例えば特開２００４−２５５９１１号公報に開示されているエアバッグシステムがある。このエアバッグシステムは、セーフィング用スイッチング素子と、セーフィング用スイッチング素子駆動回路と、ＩＣと、スクイブとを備えている。ＩＣは、ＨＩサイドスイッチング素子と、ＨＩサイド駆動回路と、ＬＯサイドスイッチング素子と、ＬＯサイド駆動回路とから構成されている。セーフィング用スイッチング素子、ＨＩサイドスイッチング素子及びＬＯサイドスイッチング素子は直列に接続されている。また、セーフィング用スイッチング素子は電源に接続されている。さらに、ＨＩサイドスイッチング素子とＬＯサイドスイッチング素子との間には、スクイブが介挿されている。
特開２００４−２５５９１１号公報

ところで、エアバッグシステムには、複数のスクイブを備えたものがある。この場合、スクイブの接続されたＩＣが、セーフィング用スイッチング素子に複数接続されることとなる。また、セーフィング用スイッチング素子とＩＣの接続点に、ＩＣ側から外部へ放射されるノイズを除去するため、ノイズ除去用のコンデンサが接続される。

セーフィング用スイッチング素子は、セーフィング用スイッチング素子駆動回路によって駆動され、電源の電圧を所定電圧に変換してそれぞれのＩＣに供給している。あるＩＣのＨＩサイドスイッチング素子及びＬＯサイドスイッチング素子がともにオン状態になると、接続されたスクイブに点火電流が流れる。その後、このＨＩサイドスイッチング素子及びＬＯサイドスイッチング素子がともにオフ状態になると、点火電流が遮断される。そして、流れていた電流がノイズ除去用のコンデンサに流れ込み、コンデンサが充電される。そのため、セーフィング用スイッチング素子とＩＣの接続点の電圧が急激に上昇する。しかも、充分な放電経路がないため、この状態がしばらく維持されることとなる。これに伴って、セーフィング用スイッチング素子駆動回路は、接続点の電圧を下げるようにセーフィング用スイッチング素子を駆動する。このとき、別のＩＣのＨＩサイドスイッチング素子及びＬＯサイドスイッチング素子がともにオン状態になると、接続されたスクイブに点火電流が流れる。しかし、セーフィング用スイッチング素子駆動回路は、接続点の電圧を下げるようにセーフィング用スイッチング素子を駆動している。しかも、コンデンサは、ノイズ除去用であるため容量が小さく、充電によって電圧が上昇しているとはいえ、わずかな電荷しか蓄積されていない。そのため、このスクイブに対して、充分な電流を供給できない可能性があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数のスクイブにそれぞれ安定して点火電流を供給することができる車両用乗員保護装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、点火電流の供給が終了した直後に、コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電回路を設けることで、定電圧回路の安定した動作を確保し、複数のスクイブにそれぞれ安定して点火電流を供給できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の車両用乗員保護装置は、電源と、電源に接続され、電源の電圧を所定電圧に変換して出力する定電圧回路と、定電圧回路に接続されるとともに、スクイブが接続され、スクイブに点火電流を供給する複数の点火回路と、一端が定電圧回路と複数の点火回路の接続点に接続されるとともに、他端が接地され、複数の点火回路から放射されるノイズを除去するコンデンサとを備えた車両用乗員保護装置において、点火回路が点火電流の供給を終了した直後に、コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電回路を有することを特徴とする。この構成によれば、点火電流の供給終了直後に発生するコンデンサの電圧上昇を速やかに解消することができる。そのため、従来のように、点火回路との接続点の電圧を下げるように定電圧回路が動作することもない。従って、複数のスクイブにそれぞれ安定して点火電流を供給することができる。

請求項２に記載の車両用乗員保護装置は、請求項１に記載の車両用乗員保護装置において、さらに、放電回路は、一端がコンデンサの一端に接続される抵抗と、抵抗の他端に接続され、オンすることで抵抗の他端を接地する放電用スイッチング素子と、点火回路が点火電流の供給を終了した直後に、放電用スイッチング素子をオンさせる放電制御回路とを有することを特徴とする。この構成によれば、コンデンサに蓄積された電荷を確実に放電することができる。

請求項３に記載の車両用乗員保護装置は、請求項１に記載の車両用乗員保護装置において、さらに、放電回路は、一端がコンデンサの一端に接続され、一端側から他端側に所定電流を供給する定電流源と、定電流源の他端に接続され、オンすることで定電流源の他端を接地する放電用スイッチング素子と、点火回路が点火電流の供給を終了した直後に、放電用スイッチング素子をオンさせる放電制御回路とを有することを特徴とする。この構成によれば、コンデンサに蓄積された電荷を確実に放電することができる。

請求項４に記載の車両用乗員保護装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用乗員保護装置において、さらに、放電制御回路は、複数の点火回路を制御するとともに、複数の点火回路の制御情報に基づいて放電用スイッチング素子をオンさせることを特徴とする。この構成によれば、点火回路の制御情報により点火電流の供給終了時期を把握することができる。そのため、点火電流の供給を終了した直後に、コンデンサを確実に放電させることができる。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る車両用乗員保護装置をエアバッグ装置に適用した例を示す。

まず、図１を参照してエアバッグ装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるエアバッグ装置の回路図である。

図１に示すように、エアバッグ装置１（車両用乗員保護装置）は、バックアップ電源２（電源）と、定電圧回路３と、点火回路４〜６と、スクイブ７〜９と、コンデンサ１０と、放電回路１１とから構成されている。

バックアップ電源２は、昇圧回路（図略）によって充電され、定電圧回路３に電圧を供給する回路である。バックアップ電源２は、大容量のコンデンサによって構成されている。定電圧回路３は、バックアップ電源２の電圧を所定の目標電圧に変換し、点火回路４〜６に供給する回路である。定電圧回路３は、サードＦＥＴ３０と、電圧検出回路３１と、サードＦＥＴ制御回路３２とから構成されている。

サードＦＥＴ３０は、バックアップ電源２の電圧を所定の目標電圧に変換する素子である。サードＦＥＴ３０のドレインはバックアップ電源２に、ソースは点火回路４〜６に、ゲートはサードＦＥＴ制御回路３２にそれぞれ接続されている。

電圧検出回路３１は、サードＦＥＴ３０のソース電圧を分圧して検出する回路である。電圧検出回路３１は、抵抗３１ａ、３１ｂによって構成されている。抵抗３１ａ、３１ｂは直列接続されている。直列接続された抵抗３１ａ、３１ｂの一端はサードＦＥＴ３０のソースに接続され、他端は接地されている。また、抵抗３１ａ、３１ｂの接続点はサードＦＥＴ制御回路３２に接続されている。

サードＦＥＴ制御回路３２は、電圧検出回路３１の検出結果に基づいて、バックアップ電源２の電圧を所定の目標電圧に変換するように、サードＦＥＴ３０を制御する回路である。サードＦＥＴ制御回路３２は、オペアンプ３２ａと、基準電源３２ｂとから構成されている。オペアンプ３２ａは、抵抗３１ａ、３１ｂによって分圧されたサードＦＥＴ３０のソース電圧を、基準電源３２ｂの電圧を基準として増幅する回路である。オペアンプ３２ａの非反転入力端子は基準電源３２ｂに、反転入力端子は抵抗３１ａ、３１ｂの接続点に、出力端子はサードＦＥＴ３０のゲートにそれぞれ接続されている。ここで、基準電源３２ｂの電圧は、所定の目標電圧を、抵抗３１ａ、３１ｂで決まる分圧比倍した電圧に設定されている。

点火回路４〜６は、定電圧回路３に接続され、点火信号に基づいてスクイブ７〜９に流れる点火電流を制御する回路である。点火回路４〜６は、点火信号が入力されると、スクイブ７〜９に点火電流を供給する。スクイブ７〜９は、電流が流れることで点火し、エアバッグ（図略）を展開する素子である。点火回路４〜６は、互いに同じ構成である。また、スクイブ７〜９も互いに同じ構成である。ここでは、点火回路４とスクイブ７について説明する。

点火回路４は、ハイサイドＦＥＴ４０と、ローサイドＦＥＴ４１とから構成されている。ハイサイドＦＥＴ４０は、スクイブ７の一端に接続され、スクイブ７を定電圧回路３接続するための素子である。ハイサイドＦＥＴ４０のドレインはサードＦＥＴ３０のソースにソースはスクイブ７の一端にそれぞれ接続されている。また、ゲートは後述するマイクロコンピュータ１１２に接続されている。ローサイドＦＥＴ４１は、スクイブ７の他端に接続され、スクイブ７を接地するための素子である。ローサイドＦＥＴ４１のドレインはスクイブ７の他端に接続され、ソースは接地されている。また、ゲートはマイクロコンピュータ１１２に接続されている。

コンデンサ１０は、点火回路４〜６側から外部へ放射されるノイズを除去するための素子である。具体的には、０．１μＦ程度の小容量の素子である。コンデンサ１０の一端はサードＦＥＴ３０と点火回路４〜６の接続点に接続され、他端は接地されている。

放電回路１１は、所定条件のとき、コンデンサ１０に蓄積された電荷を放電する回路である。放電回路１１は、抵抗１１０と、放電用ＦＥＴ１１１（放電用スイッチング素子）と、マイクロコンピュータ１１２（放電制御回路）とから構成されている。

抵抗１１０は、放電時の電流を制限するための素子である。抵抗１１０の一端は、コンデンサ１０の一端が接続されたサードＦＥＴ３０と点火回路４〜６の接続点に接続されている。また、他端は放電用ＦＥＴ１１１に接続されている。抵抗１１０は、放電時の電流が２０ｍＡ〜３０ｍＡ程度になるように抵抗値が設定されている。

放電用ＦＥＴ１１１は、オンすることで抵抗１１０を接地し、コンデンサ１０に蓄積された電荷を放電するための素子である。放電用ＦＥＴ１１１のドレインは、抵抗の他端に接続され、ソースは接地されている。また、ゲートはマイクロコンピュータ１１２に接続されている。

マイクロコンピュータ１１２は、所定条件のとき、放電用ＦＥＴ１１１をオンさせるための素子である。また、車両各部に搭載された各種センサ（図略）の情報に基づいて、点火回路４〜６を制御するための点火信号を出力する素子でもある。マイクロコンピュータ１１２は、入力される各種センサ（図略）の情報に基づいて、車両が衝突したか否かを判定する。そして、車両が衝突したと判定すると、エアバッグを展開させるため、対応する点火回路に対して点火信号を出力する。また、出力する点火信号に基づいて、放電用ＦＥＴ１１１をオンさせる。具体的には、点火信号を出力する１０μｓｅｃ程度前から、出力終了後１０μｓｅｃ程度後まで放電用ＦＥＴ１１１をオンさせる。マイクロコンピュータ１１２は放電用ＦＥＴ１１１のゲートに接続されている。また、点火回路４〜６にそれぞれ接続されている。

次に、図１及び図２を参照してエアバッグ装置の動作について説明する。ここで、図２は、エアバッグ装置の動作を説明するための各部の波形である。

図１において、オペアンプ３２ａは、抵抗３１ａ、３１ｂによって分圧されたサードＦＥＴ３０のソース電圧を、基準電源３２ｂの電圧を基準として増幅する。サードＦＥＴ３０は、オペアンプ３２ａの出力に基づいて駆動され、バックアップ電源２の電圧を所定の目標電圧に変換し、点火回路４〜６に供給する。

各種センサの情報に基づいて、車両が衝突したと判定すると、図３に示すように、マイクロコンピュータ１１２は、エアバッグを展開させるため、例えば、点火回路４に対して点火信号を出力する。また、放電回路１１を動作させるため、点火信号を出力する１０μｓｅｃ程度前から、出力終了後１０μｓｅｃ程度後まで放電用ＦＥＴ１１１をオンさせる。点火信号に基づいて、ハイサイドＦＥＴ４０及びローサイドＦＥＴ４１がともにオン状態になると、接続されたスクイブ７に点火電流が流れる。その後、点火信号に基づいて、ハイサイドＦＥＴ４０及びローサイドＦＥＴ４１がともにオフ状態になると、点火電流が遮断される。そして、流れていた電流がコンデンサ１０に流れ込み、コンデンサ１０が充電される。しかし、このとき、放電用ＦＥＴ１１１がオン状態であるため、コンデンサ１０に蓄積された電荷は、抵抗１１０を介して速やかに放電される。そのため、破線で示すように、サードＦＥＴ３０のソース電圧が急激に上昇してその状態が保持されることはない。また、破線で示すように、サードＦＥＴ３０のソース電圧を下げるため、ゲート電圧の低下した状態が維持されることもない。従って、定電圧回路３は、所定の目標電圧を安定して供給することができる。これにより、点火回路７によって、スクイブ７に点火電流が供給された直後においても、他の点火回路５、６によって、スクイブ８、９に充分な点火電流を供給することができる。

最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、抵抗１１０と、放電用ＦＥＴ１１１と、マイクロコンピュータ１１２とからなる放電回路１１によって、コンデンサ１０に蓄積された電荷を放電することができる。そのため、点火電流の供給終了直後に発生するコンデンサ１０の電圧上昇を、速やかに解消することができる。従って、サードＦＥＴ３０のソース電圧を下げるように、定電圧回路３が動作することもない。これにより、複数のスクイブ７〜９にそれぞれ安定して点火電流を供給することができる。

また、本実施形態によれば、マイクロコンピュータ１１２は、車両に搭載された各種センサの情報に基づいて点火信号を出力する。そのため、点火信号によって点火電流の供給終了時期を把握することができる。そのため、点火電流の供給を終了した直後に、コンデンサ１０を確実に放電させることができる。

なお、本実施形態では、点火信号を出力する１０μｓｅｃ程度前から、出力終了後１０μｓｅｃ程度後まで放電用ＦＥＴ１１１をオンさせる例を挙げているが、これに限られるものではない。少なくとも、点火信号の出力終了直後の所定時間、放電用ＦＥＴ１１１をオンさせればよい。

また、本実施形態では、抵抗１１０と、放電用ＦＥＴ１１１と、マイクロコンピュータ１１２とからなる放電回路１１の例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、図３に示すように、抵抗１１０に代えて、定電流源１１３を用いてもよい。定電流源１１３と、放電用ＦＥＴ１１１と、マイクロコンピュータ１１２とかなる放電回路１１’であっても同様の効果を得ることができる。

本実施形態におけるエアバッグ装置の回路図である。エアバッグ装置の動作を説明するための各部の波形である。別の実施形態におけるエアバッグ制御の回路図である。

符号の説明

１、１’・・エアバッグ装置（車両用乗員保護装置）、２・・・バックアップ電源（電源）、３・・・定電圧回路、３０・・・サードＦＥＴ、３１・・・電圧検出回路、３１ａ、３１ｂ・・・抵抗、３２・・・定電圧制御回路、３２ａ・・・オペアンプ、３２ｂ・・・基準電源、４〜６・・・点火回路、４０・・・ハイサイドＦＥＴ、４１・・・ローサイドＦＥＴ、７〜９・・・スクイブ、１０・・・コンデンサ、１１、１１’・・・放電回路、１１０・・・抵抗、１１１・・・放電用ＦＥＴ（放電用スイッチング素子）、１１２・・・マイクロコンピュータ（放電用制御回路）、１１３・・・定電流源

Claims

電源と、前記電源に接続され、前記電源の電圧を所定電圧に変換して出力する定電圧回路と、前記定電圧回路に接続されるとともに、スクイブが接続され、前記スクイブに点火電流を供給する複数の点火回路と、一端が前記定電圧回路と複数の前記点火回路の接続点に接続されるとともに、他端が接地され、複数の前記点火回路から放射されるノイズを除去するコンデンサとを備えた車両用乗員保護装置において、
前記点火回路が点火電流の供給を終了した直後に、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電回路を有することを特徴とする車両用乗員保護装置。
前記放電回路は、一端が前記コンデンサの一端に接続される抵抗と、前記抵抗の他端に接続され、オンすることで前記抵抗の他端を接地する放電用スイッチング素子と、前記点火回路が点火電流の供給を終了した直後に、前記放電用スイッチング素子をオンさせる放電制御回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用乗員保護装置。
前記放電回路は、一端が前記コンデンサの一端に接続され、一端側から他端側に所定電流を供給する定電流源と、前記定電流源の他端に接続され、オンすることで前記定電流源の他端を接地する放電用スイッチング素子と、前記点火回路が点火電流の供給を終了した直後に、前記放電用スイッチング素子をオンさせる放電制御回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用乗員保護装置。
前記放電制御回路は、複数の前記点火回路を制御するとともに、複数の前記点火回路の制御情報に基づいて前記放電用スイッチング素子をオンさせることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用乗員保護装置。