(57)【要約】ここで提案されているのは車両における制御装置であり、その特長は、エネルギー供給が、直流的な分離を行う変換器を介して行われることである。付加的にはこの直流的な分離によって分離されたコンポーネントは、外部のコンポーネントおよびこの制御装置の直流的に分離されていない別のコンポーネントとのデータ交換のために、同様に直流的な分離を行う結合素子に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における制御装置において、
該制御装置（４）は、エネルギー供給部を少なくとも１つのコンポーネント（６，１６）から直流的に分離する変換器（５，１３）を有しており、
前記の少なくとも１つのコンポーネント（６，１６）には、直流的に分離された少なくとも１つの結合素子（１０）を接続可能であり、
ここで該結合素子（１０）はデータ伝送に使用され、
前記の少なくとも１つのコンポーネント（６，１６）にグランド端子（７，１５）が割り当てられていることを特徴とする、
車両における制御装置。
【請求項２】
前記変換器（５，１３）は、直流的な分離のためにトランス（２１）を有しており、
１次側には直流電圧／交流電圧変換器（２０）が、また２次側には整流器（２２）が設けられている、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記直流電圧／交流電圧変換器（２０）は発振器を有する、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記直流電圧／交流電圧変換器（２０）はチョッパを有する、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記の少なくとも１つの結合素子（１０）は光結合素子として構成されている、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記変換器（５，１３）は少なくとも１つのエネルギー蓄積器に接続されており、
該エネルギー蓄積器は、エネルギー供給部（２）が中断した際に変換器（５，１３）作動する、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記の少なくとも１つのコンポーネント（６，１６）は、拘束手段に対する点火回路制御部である、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記の少なくとも１つのコンポーネント（６，１６）は、制御装置電子回路である、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載された、車両における制御装置を出発点とする。
【０００２】
説明
本発明の車両における制御装置は、エネルギー供給部を少なくとも１つのコンポーネントから直流的に分離する変換器を有しており、ここでこれらの少なくとも１つのコンポーネントには、直流的に分離された少なくとも１つの結合素子を接続可能であり、これら結合素子はデータ伝送に使用され、また上記の少なくとも１つのコンポーネントにグランド端子が割り当てられているという特徴を有する。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する本発明の車両における制御装置は、つぎのような利点を有する。すなわち、制御装置、例えばエアバッグ制御装置において関連のコンポーネントを車載電源網からデカップリングすることにより、故障の事態が、例えば点火回路制御部のマイナス出力段（Minusendstufe）の車両グランドへの短絡、またはプラス出力段（Plusendstufe）の車両グランドへの短絡などが、誤って拘束手段を点火させることがないという利点を有するのである。これはこのような故障の場合に本発明の制御装置では電流が、点火素子、例えば点火剤を介して誤って流れることがないことによるのである。
【０００４】
殊に有利であるのは、制御装置のプリント基板グランドと車両グランドとの間の抵抗値がクリティカルでないことであり、このことは、構造的に制約されて高い抵抗値を有するアルミニウムシャーシの車両では殊に重要である。さらにこの材料においては重要な酸化層形成により、車両の全耐用年数にわたって極めて低抵抗の接続を保証することは困難である。ここでこのような低抵抗の接続は、本発明によるのでない場合には必須である。
【０００５】
さらに直流的に分離することにより、この直流的に分離した給電電圧によって給電されるＩＣにおいて、車載電源網電圧が高い場合にも、例えば４２Ｖ車載電源網の場合にも、コスト的に有利な４０Ｖ製造プロセスを維持することができる。したがって、より電圧が高くコストのかかるプロセスに切り換える必要がない。それは車載電源網が内部の給電電圧と関係しないからである。この際に例えば点火ＩＣ、すなわち点火回路制御部において、出力段トランジスタにおける面積を節約することができる。それはこれらの出力段トランジスタは、高い車載電源電圧に対して短絡耐性を有するようにする必要がないからである。さらに、直流的に分離することにより、プラス出力段が車両グランドに短絡する故障の場合、引き続き点火剤を通常のトリガで点火することができる。それはプラス出力段における電圧はもはや短絡しないからである。
【０００６】
従属請求項に記載した手段および発展形態により、請求項１に記載した車両における制御装置の有利な改善が可能である。
【０００７】
殊に有利であるのは、制御装置のエネルギー供給に使用する変換器における直流的な分離をトランスによって実現することであり、ここでは１次側に直流電圧／交流電圧変換器が、また２次側には整流器が設けられている。車両ではバッテリによって直流が供給されるため、トランスを介してエネルギーを伝送するためには直流電圧／交流電圧変換器が必要である。２次側に配置される制御装置のコンポーネントは、直流電圧を必要とするため、２次側に整流器が設けられるのである。直流／交流電圧変換器は、発振器またはチョッパとして構成することができる。
【０００８】
さらに、外部の周辺コンポーネントから制御装置電子回路ないしは点火回路制御へのデータ伝送に使用される結合素子を光結合素子として構成し、これによってデータ伝送における直流的な分離をここでも保証することは有利である。
【０００９】
さらに、上記の変換器が少なくとも１つのエネルギー蓄積器、有利にはコンデンサに接続されていることは有利であり、ここでこれは、エネルギー供給部、すなわち車両バッテリが中断した際に変換器を引き続き作動させ、しかも所定の時間の間作動させるのである。これにより、例えば事故状況の際にエアバッグ制御装置の短時間の動作が保証される。
【００１０】
直流的な分離によって保護される制御装置のコンポーネントとして、制御装置電子回路全体、すなわち例えばプロセッサか、または点火回路制御部のいずれかとすることができる。
【００１１】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳述する。ここで図１は本発明の第１実施形態を示している。図２は本発明の第２実施例を、また図３は変換器のブロック回路図を示している。
【００１２】
説明
今日の通例のエアバッグ制御装置では制御装置を給電するためのグランド接続は、別個のグランド線路を介して形成されるか、またはプリント基板グランドと、車両グランドに導電接続されている金属製の制御装置ケーシングとの間の導電接続によって形成される。いずれの方式においても、車両グランドを基準にしてプリント基板グランドが異なる電位を有するのを回避するためにできる限り低抵抗の接続が必要である。この際には殊に上記の別個のグランド線路の抵抗、ないしは金属製の制御装置ケーシングと車両グランドとの接触抵抗に注意しなければならない。
【００１３】
故障がない場合、すなわち、車両グランドへのマイナス出力段の短絡、車両グランドへのプラス出力段の短絡、または車両グランドへの接続断がない場合、以下に説明するスイッチオン過程が発生する。
【００１４】
イグニッションキースイッチを閉じる際、制御装置のスイッチオン電流は、線路の抵抗と、充電電流を制御するプリント基板の前置抵抗である前置ヒューズの抵抗と、上記の別個のグランド線路の抵抗との複数の抵抗によって、ないしは金属製の制御装置ケーシングと車両グランドとの接触抵抗によって制限される。充電電流は、給電電圧をフィルタリングするために必要な通例２２０〜４７０μＦを有する電解コンデンサに流れ込む。さらにダイオードが逆接続保護ダイオードとして設けられている。バッテリ電圧および上述の複数の抵抗の総抵抗に応じて、スイッチオン電流の大きさは数１０Ａである。この電流は上記の接触抵抗ないしは別個のグランド線路の抵抗を通って流れ、そこで電圧降下を発生するため、車両グランドに対してプリント基板グランドの電圧が上がることがある。この電圧上昇は通常時には問題ない。
【００１５】
しかしながら点火回路制御部のマイナス出力段が車両グランドに短絡している場合、プリント基板グランドは、上で説明したのと同様に車両グランドに対してプラスに上昇する。マイナス出力段におけるこの故障によって、点火剤は車両グランドに直接接続される。これによって車両グランドは、プリント基板グランドよりもマイナスの電位を有する。電位差が十分に大きい場合、点火回路ＩＣにおける寄生ダイオードはオンになり、点火剤を通って電流が流れる。状況によってはこの電流通流持続時間および電流の大きさは十分に大きくなることもあり、これにより、誤った点火が発生する。
【００１６】
プラス出力段が車両グランドに短絡している場合、点火剤は、プラス出力段への接続の際に車両グランドに接続される。これにより、同様に車両グランドはプリント基板よりもマイナスの電位を有する。電位差が十分に大きい場合、点火回路制御部に対するＩＣにおけるダイオードはオンになり、点火剤を通って電流が流れる。状況によってはこの電流通流持続時間および電流の大きさは十分に大きくなることもあり、これにより、誤った点火が発生する。
【００１７】
車両グランドへの接続が断線しかつマイナス出力段が車両グランドに短絡するか、またはプラス出力段が車両グランドに短絡する場合、つぎのような状況が発生する。
【００１８】
スイッチオン電流は、もはや車両グランドへの接続部を通って流れることはできない。それは制御装置がグランド接続を有しないからである。この場合、この電流は点火回路ＩＣの寄生ダイオードを通って流れる。さらに点火剤を通って電流が流れる。電流通流持続時間および電流の大きさはいずれの場合も十分に大きく、これにより、誤った点火が発生する。この場合、制御装置は、点火剤を介してグランド接続を得るのである。
【００１９】
本発明では、これらの故障の際に点火剤の誤った点火を発生させない制御装置が提案される。殊に直流的に分離することによって、点火剤の誤った点火を発生させ得る電流は流れることができないのである。
【００２０】
上記の直流的な分離は、制御装置電圧供給部を車載電源網から分離するために必要である。これは有利には直流電圧変換器におけるトランスによって行われる。このために１次側に交流電圧形成部が、また２次側には整流器が必要である。付加的には車載電源網のグランドに関連する外部の周辺装置、例えば診断線路またはシートベルトロックスイッチまたはセンサの信号を、いわゆる結合素子により、制御装置の直流的に分離されたコンポーネントに接続しなければならない。このような結合素子として有利には光結合素子を使用する。この結合素子はディスクリートに実施することも、製御装置の相応するＩＣに組み込むことも共に可能である。
【００２１】
図１には本発明の装置の第１のブロック回路図が示されている。イグニッションキースイッチ１は車両バッテリ２を切り離す。この車両バッテリは他方でグランド、詳しくいうと車両グランド、すなわちシャーシ３に接続されている。その一方でイグニッションキースイッチ１は、制御装置４に設けられている変換器５に接続されている。変換器５は一方で車両グランド３に接続されており、他方で内部グランド７に接続されている。変換器５それ自体も直流的に分離されているため、車両グランド３は、内部グランド７から直流的には分離されている。変換器５は給電電圧８を制御装置電子回路６に供給する。制御装置電子回路６は、結合素子１０によってデータ交換９を行う。これらの結合素子も同様に制御装置４に設けられている。ここでは有利には光結合素子が使用されるためにそれ自体も直流的に分離されている結合素子１０は、他方でデータ入力／出力側１２を介して外部周辺装置１１に接続されている。この外部周辺装置１１それ自体は車両グランド３に接続されている。外部周辺装置１１とはセンサおよび／または診断線路および／またはシートベルトロックスイッチのことと理解されたい。
【００２２】
変換器５はここで直流電圧変換器である。この直流電圧変換器は、図３に示した構成を有する。ここではまず直流電圧／交流電圧変換器２０が設けられており、これはトランス２１に接続されている。トランス２１の２次側には整流器２２が設けられている。直流電圧／交流電圧変換器２０はここで発振器として実施するか、または例えばチョッパとして実施することができる。これにより交流電圧が形成され、この交流電圧はトランス２１を介して伝送することができる。整流器２２により、この交流電圧は再び整流され、これによって制御装置電子回路６に給電することができる。整流器２２は、例えばブリッジ整流器として構成することができ、ブリッジ分岐にはダイオードが接続される。しかしながらより簡単な整流回路または択一的な整流回路も可能である。
【００２３】
図２には本発明の第２実施例が示されている。図１と同じコンポーネントは同じ参照符号で示されている。ここでもイグニッションキースイッチ１は車両バッテリ２に接続されており、この車両バッテリそれ自体は車両グランド３に接続されている。イグニッションキースイッチ１はその一方で制御装置４に接続されており、またここでは直流的に分離された変換器１３および直流的に分離されていない変換器１８に接続されている。変換器１３は図３に示したように実施されている。その一方で変換器１３は制御装置４の内部グランド１５に接続されており、線路１４を介して点火回路ＩＣ１６に給電電圧を供給する。点火回路ＩＣ１６は、データ入力／出力側を介して結合素子１０に接続されており、これらは制御装置電子回路１７と信号をやりとりする。制御装置電子回路１７は、直流的に分離されていない変換器１８からエネルギー供給を受ける。制御装置電子回路１７はさらに車両グランド３に接続されている。またこの制御装置電子回路は、線路１９を介して外部周辺装置１１に接続されており、この外部周辺装置それ自体も車両グランド３に関連づけられている。
【００２４】
この実施例が示しているのは、本発明の変換器によって直流的に分離することにより、この制御装置において安全性が重要な個々のコンポーネントだけを分離でき、これに対して別のコンポーネントを車両グランドに接続したままにできることである。
【００２５】
故障時には冒頭に述べた致命的な結果を同様に生じ得る別のコンポーネントまたは付加的なコンポーネントを分離することも可能である。しかしながら上に述べたようにこの直流的な分離は、制御装置のコンポーネントに対する既存の製造プロセスを引き続き使用可能にする電圧変換を可能にするという利点も有する。
【００２６】
変換器５ないしは１３は、エネルギー蓄積器としてのエネルギー蓄積コンデンサを用いて、バッテリの中断の場合にも、すなわちエネルギー供給部を用いて所定の自給自足時間の間、引き続き作動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す図である。
【図３】変換器のブロック回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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