JP3683522B2 - バックアップコンデンサ容量診断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用エアーバッグ装置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容量を診断するバックアップコンデンサ容量診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乗員保護装置としてエアーバッグ装置が車両に装備されている。このエアーバッグ装置は、衝突などによる衝撃を感知してエアーバッグを展開し、車内の乗員を保護するものであるが、例えば衝突によりエアーバッグ装置の電源が損傷を受けると、エアーバッグ装置が機能しなくなり、エアーバッグが展開されなくなる。そこで、この種の乗員保護装置には、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ており、このバックアップコンデンサを充電しておくことにより、仮に衝突時に電源が損傷を受けたとしてもエアーバッグ装置に必要な電力が確実に供給されるようになっている。
【０００３】
このように、バックアップコンデンサは、保安上、重要な部品であるが、電解液の減少などにより、その容量が経年劣化する性質を本来的に有している。そこで、この種のシステムでは、バックアップコンデンサの容量が劣化していないかについて診断を行うのが通例となっている。バックアップコンデンサの容量を診断するための従来技術として、例えば特許公報第２６５３７４４号に開示された技術が知られている。この従来技術によれば、コンデンサの充電時間を計測することにより、このコンデンサの異常を診断する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バックアップコンデンサの充電時間によって容量を精度よく診断する場合、充電電流を一定に保つ必要がある。しかしながら、一般には、昇圧した電圧でバックアップコンデンサを充電するため、昇圧時のサージ電圧などによって充電電流が一定とならない。このため、昇圧時の充電時間を計測して容量を診断する従来技術によれば、バックアップコンデンサの容量を精度よく診断することは困難であるという問題がある。また、昇圧時のサージ電圧により充電時間が短くなる場合があり、このような場合、容量が劣化しているにもかかわらず、正常と誤診断されるという問題もある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、バックアップコンデンサの容量を精度よく診断することができ、誤診断を防止することが可能なバックアップコンデンサ容量診断方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
すなわち、この発明に係るバックアップコンデンサ容量診断方法は、エアーバッグ装置を起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を診断する方法において、（ａ）前記電源が投入されたときに、一定の時間にわたって昇圧動作を禁止すると共に前記バックアップコンデンサを通常時の電圧に二次曲線的に昇圧する第１のステップと、（ｂ）前記通常の電圧に昇圧した際に昇圧に関連するイニシャルチェックを行う第２のステップと、（ｃ）前記イニシャルチェック後、通常の電圧よりも高い電圧に二次曲線的に昇圧する第３のステップと、（ｄ）前記通常の電圧（例えば２０．５Ｖ）よりも高い電圧（２２．５Ｖ）に二次曲線的に昇圧した後に所定時間電圧を維持する第４のステップと、（ｅ）前記バックアップコンデンサを略一定の電流（例えば後述するＣＰＵの消費電流）で一定の勾配で直線的に放電させる第５のステップと、（ｆ）前記バックアップコンデンサを一定の勾配で直線的に放電させる過程において、該バックアップコンデンサの端子電圧が所定電圧（例えば後述する電圧変化分としての１．５Ｖ）だけ降下するのに要する放電時間（例えば後述する放電時間Ｔｄ）及び電圧降下分を計測する第６のステップと、（ｇ）前記放電時間及び電圧変化分に基づき前記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ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、前記バックアップコンデンサ容量診断方法において、前記第１ないし第６のステップを実行することにより、前記バックアップコンデンサの容量について最初の診断を行った結果、前記バックアップコンデンサの容量が正常ではないと判断された場合、再び前記第１ないし第６のステップを実行して前記バックアップコンデンサの容量を診断することを特徴とする。
さらに、前記バックアップコンデンサ容量診断方法において、前記バックアップコンデンサの容量を再び診断した結果、前記バックアップコンデンサの容量が正常ではないと判断された場合、該バックアップコンデンサの容量が劣化していると判断することを特徴とする。
さらにまた、前記バックアップコンデンサ容量診断方法において、前記バックアップコンデンサの負荷として前記エアーバッグ装置の動作を制御するためのＣＰＵを接続して、該バックアップコンデンサを放電させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明はエアーバッグ装置に適用されるものであるが、便宜上、エアーバッグ装置の電源をバックアップするためのコンデンサ（バックアップコンデンサ）を充電するための昇圧回路に着目して説明する。
図１に、この実施の形態に係る昇圧回路の構成を示す。同図において、電源ＶＡは電源であって、逆流防止用のダイオードＤ０を介してエアーバッグの着火回路側（図示省略）に供給される。
【０００９】
また、電源ＶＢは、上述の電源ＶＡとは別個に設けられた電源であって、この電源ＶＢと着火回路との間には、ダイオードＤ１、昇圧用のコイルＬ、ダイオードＤ２、ダイオードＤ３がこの順に接続され、各ダイオードは、電源ＶＢから着火回路に向かう方向が順方向となるように接続される。電源ＶＡ，ＶＢは、エアーバッグ装置以外の電装装置に対しても給電するものであり、このように別個に電源を設けることにより、何れかの電源が故障したとしても、正規の給電とバックアップによる給電の双方が共にダウンする事態を避けることができる。
【００１０】
ダイオードＤ１とコイルＬとの接続点には、平滑用のコンデンサＣ１の一方の電極が接続され、このコンデンサＣ１の他方の電極は接地される。コイルＬの他端と接地との間には、トランジスタ（ＦＥＴ）Ｔの電流経路が接続され、そのゲートには、抵抗Ｒ１を介して図示しないＣＰＵからのパルス信号ＰＬＳが印加される。この抵抗Ｒ１は、トランジスタＴがスイッチングする際のノイズを抑制するためのものである。また、トランジスタＴのゲートは、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を介して接地される。この抵抗Ｒ２は、例えばパルス信号ＰＬＳの配線が断線する事態が発生した場合にトランジスタＴをオフ状態に固定し、電源ＶＢが接地と短絡される事態を回避するためのものである。
【００１１】
ダイオードＤ２のカソード側と接地との間には、バックアップコンデンサＣ２とバックアップコンデンサＣ３とが並列接続される。このようにバックアップコンデンサを２個に分割することにより、仮に一方が破損してもバックアップコンデンサとしての機能を喪失しないようにするためである。この実施の形態では、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の容量を、それぞれ４７００μＦとする。従って、バックアップコンデンサとしての容量は合計９４００μＦとなる。
【００１２】
なお、特に図示しないが、この実施の形態に係るエアーバッグ装置は、昇圧電圧Ｖｕｐ（すなわちバックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の端子電圧）を検出するための手段と、この電圧変化を検出するための手段とを備える。ただし、これらの手段は、公知の技術を用いることができる。また、図１では示されていないが、ダイオードＤ０，Ｄ３のカソード側に出力される電圧は、このエアーバッグ装置の全体動作を制御するためのＣＰＵの電源としても供給される。
【００１３】
このように構成された充電用の昇圧回路によれば、パルス信号ＰＬＳによりトランジスタＴがスイッチングすると、このスイッチングの過程でコイルＬに蓄積されたエネルギーが放出され、ダイオードＤ２のアノードの電圧が上昇する結果、このダイオードＤ２のカソードには、昇圧電圧Ｖｕｐが現れ、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３が充電される。通常時には、電源ＶＡから着火回路側に給電が行われるが、例えば衝突時の衝撃で電源ＶＡからの給電が途絶えた場合、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３に蓄積された電荷がダイオードＤ３を介して着火回路側に放電され、この着火回路側に対する給電が維持される。従って、衝突時に電源ＶＡが仮に使用不能になったとしても、エアーバッグを展開することが可能になる。
【００１４】
次に、図２に示すフローに沿って、図３に示す波形図を参照しながら、この実施の形態に係るバックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の診断方法を説明する。
なお、乗員が車両のイグニッションスイッチを投入すると、エアーバッグ装置では、衝撃を検知するための加速度センサや、発火用のスクイブ抵抗などについて、一連の自己診断がイニシャルチェックとして実行されるが、バックアップコンデンサの容量診断は、イニシャルチェックにおける一つの項目として実施される。この実施の形態では、バックアップコンデンサ以外の診断については説明を省略する。
【００１５】
まず、図３に示す時刻ｔ０において電源ＶＢが投入されると、全体動作としてイニシャルチェック（自己診断）が最初に実施され、その後、規定値以上の強い衝撃を感知した場合にエアーバッグを展開するための通常時の動作に移行する。イニシャルチェックでは、以下に詳細に説明するように、図１に示すバックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の容量についての診断が実施される。
すなわち、電源ＶＢが投入されると、一定の期間にわたって昇圧動作が禁止された後、時刻ｔ１において図１に示す昇圧回路による昇圧動作が開始され、昇圧電圧Ｖｕｐが上昇し始める。そして、エアーバッグ装置の全体動作を制御するＣＰＵ（図示省略）は、現在のステータスがバックアップコンデンサの容量診断を行うステータス（Ｂ／Ｕコンデンサチェックステータス）か否を逐次判断する（ステップＳ１）。
【００１６】
ここで、昇圧電圧Ｖｕｐが２０．５Ｖに安定した時刻ｔ２において、ステータスが「００Ｈ」になると、ＣＰＵはバックアップコンデンサの容量診断を開始する旨の判定処理を実行する（ステップＳ２）。これにより、時刻ｔ２において図１に示す昇圧回路により更なる昇圧が行われ、昇圧電圧Ｖｕｐが通常の昇圧電圧である２０．５Ｖよりも高い電圧に上昇し始める。この昇圧動作の過程において、ステータスが「０１Ｈ」になると、昇圧電圧Ｖｕｐをチェック開始電圧の２２．５Ｖに設定するための処理を実行する（ステップＳ３）。この後、昇圧電圧Ｖｕｐは２２．５Ｖに到達して安定する。
【００１７】
昇圧電圧Ｖｕｐが２２．５Ｖに達してから５００ｍｓが経過し、ステータスが「０２Ｈ」になると、昇圧動作が停止され、放電時間計測処理が実行される（ステップＳ４）。このとき、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３はＣＰＵを負荷として放電される。ＣＰＵの消費電流は、昇圧回路を構成するトランジスタＴのスイッチング周波数に比較して十分小さいので、略一定の電流を流す負荷として振る舞う。このため、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の端子電圧（即ち昇圧電圧Ｖｕｐ）は一定の勾配で直線的に低下する。ＣＰＵは、このバックアップコンデンサの放電時間Ｔｄを計測する。
【００１８】
続いて、上述の放電時間Ｔｄに基づきバックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の容量が正常か異常かについて、図４に示す判断条件に従って判断する。
即ち、図４に示す例では、端子電圧の電圧変化分△Ｖが１．５Ｖ（所定電圧）に降下するまでの放電時間Ｔｄが９３ｍｓ以上である場合、または、放電時間Ｔｄが１５００ｍｓを越しても、電圧変化分△Ｖが１．５Ｖ以下である場合には、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の容量が正常（ＯＫ）であると判断する。これに対し、放電時間Ｔｄが９３ｍｓ以前に電圧変化分が１．５Ｖ以上となった場合、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３の容量が劣化している可能性があると判断し、再びチェック開始電圧の２２．５Ｖにまで昇圧電圧Ｖｕｐを上昇させて放電時間Ｔｄを計測し直す。この２度にわたる何れの診断においても、バックアップコンデンサの容量が劣化していると判断された場合には異常（ＮＧ）であると判断し、故障である旨の判断を確定する。このような判断がなされた場合、ＣＰＵは乗員に対しエアーバッグ装置に異常が存在する旨の警報を発する。
【００１９】
次に、ステップＳ４において、イニシャルチェックに割り当てられた時間が経過した場合、または、バックアップコンデンサの診断結果が異常と判断された場合、ステータスが「０３Ｈ」となり、一連のバックアップコンデンサの診断処理を途中で終了させる（ステップＳ５）。そして、昇圧電圧Ｖｕｐを規定の２０．５Ｖに設定し直し、容量に異常を抱えながらもバックアップコンデンサＣ２，Ｃ３を規定電圧（２０．５Ｖ）にまで充電する。この場合、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３は劣化している可能性があるから、衝突時に電源ＶＡをバックアップできなくなる可能性が残ることになる。従って、車両の乗員は上述の警報に従って早期にバックアップコンデンサＣ２，Ｃ３を交換することにより、電源のバックアップを万全なものとすることができる。これに対し、ステップＳ４において、診断結果が正常と判断された場合には、ステータスが「０４Ｈ」となり、一連のバックアップコンデンサの診断処理を正常に終了する（ステップＳ６）。以上で実施の形態を説明した。
【００２０】
上述の実施の形態によれば、バックアップコンデンサＣ２，Ｃ３が手挿入部品の場合であっても、オープンモードの不良や、容量低下による不良をチェックすることが可能になる。また、バックアップコンデンサを放電させる方式であるため、昇圧によるサージ電圧などの影響を受けることがない。従って、精度よくバックアップコンデンサの容量を診断することが可能になる。
【００２１】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態では、バックアップコンデンサの端子電圧が２２．５Ｖから１．５Ｖだけ降下するまでに要する放電時間Ｔｄを計時するものとしたが、必要な精度が得られる限度において、この電圧変化分と放電時間との関係をどのように設定してもよい。また、上述の実施の形態では、最初の診断で異常と診断された場合、再び診断をし直し、２度の診断を行うものとしたが、これに限定されることなく、３度以上であってもよい。さらに、１度だけ診断結果が正常であれば、異常なしと確定するものとしたが、複数回の診断結果のすべてが正常の場合に異常なしと確定するものとしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電源が投入されたときに、バックアップコンデンサを充電するための電圧を通常時の電圧よりも高い電圧に昇圧し、前記バックアップコンデンサを略一定の電流で放電させ、前記バックアップコンデンサを放電させる過程において端子電圧が所定電圧だけ降下するのに要する放電時間を計測し、前記放電時間に基づき前記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ようにしたので、バックアップコンデンサの容量を精度よく診断することができ、誤診断を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態に係る充電用の昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図２】 この発明の実施の形態に係るバックアップコンデンサの容量診断方法の流れを示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態に係る充電用の昇圧回路の動作を説明するための波形図である。
【図４】 この発明の実施の形態に係るバックアップコンデンサの容量診断方法における正常／異常の判断条件を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｃ１：コンデンサ（平滑用）
Ｃ２，Ｃ３：バックアップコンデンサ
Ｄ０〜Ｄ３：ダイオード
Ｌ：コイル（インダクタ）
Ｒ１，Ｒ２：抵抗
Ｔ：トランジスタ（ＦＥＴ）
Ｔｄ：放電時間
ＶＡ，ＶＢ：電源（バッテリー）

Claims (4)

1. エアーバッグ装置を起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を診断する方法において、
   （ａ）前記電源が投入されたときに、一定の時間にわたって昇圧動作を禁止すると共に前記バックアップコンデンサを通常時の電圧に二次曲線的に昇圧する第１のステップと、
   （ｂ）前記通常の電圧に昇圧した際に昇圧に関連するイニシャルチェックを行う第２のステップと、
   （ｃ）前記イニシャルチェック後、通常の電圧よりも高い電圧に二次曲線的に昇圧する第３のステップと、
   （ｄ）前記通常の電圧より高い電圧に二次曲線的に昇圧した後に所定時間電圧を維持する第４のステップと、
   （ｅ）前記バックアップコンデンサを略一定の電流で一定の勾配で直線的に放電させる第５のステップと、
   （ｆ）前記バックアップコンデンサを一定の勾配で直線的に放電させる過程において、該バックアップコンデンサの端子電圧が所定電圧だけ降下するのに要する放電時間及び電圧降下分を計測する第６のステップと、
   （ｇ）前記放電時間及び電圧降下分に基づき前記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ステップと、
   を含むことを特徴とするバックアップコンデンサ容量診断方法。
2. 前記第１ないし第６のステップを実行することにより、前記バックアップコンデンサの容量について最初の診断を行った結果、前記バックアップコンデンサの容量が正常ではないと判断された場合、再び前記第１ないし第６のステップを実行して前記バックアップコンデンサの容量を診断することを特徴とする請求項１に記載されたバックアップコンデンサ容量診断方法。
3. 前記バックアップコンデンサの容量を再び診断した結果、前記バックアップコンデンサの容量が正常ではないと判断された場合、該バックアップコンデンサの容量が劣化していると判断することを特徴とする請求項２に記載されたバックアップコンデンサ容量診断方法。
4. 前記バックアップコンデンサの負荷として前記エアーバッグ装置の動作を制御するためのＣＰＵを接続して、該バックアップコンデンサを放電させることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載されたバックアップコンデンサ容量診断方法。

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