(57)【要約】【課題】負荷の特性に応じたバックアップ電源を効率的に設定すること。【解決手段】電源１５０からの電力供給が遮断された場合に備えて電源バックアップ機能を有する車両用乗員保護装置１００において、電源電圧を昇圧する昇圧回路１１０の出力側に、電力供給遮断時から所定時間内まで短時間バックアップが必要な第１負荷１４０と、電力供給遮断時から所定時間以降まで長時間バックアップが必要な第２負荷１３０とを並列に接続し、前記昇圧回路の出力側にリプル除去用コンデンサＣを接続し、該リプル除去用コンデンサが、電力供給遮断後に前記第１負荷に対するバックアップ電源として機能できる容量を有する。【選択図】図２
2008006996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力供給が遮断された場合に備えて電源バックアップ機能を有する車両用乗員保護装置において、
電源電圧を昇圧する昇圧回路の出力側に、電力供給遮断時から所定時間内まで短時間バックアップが必要な第１負荷と、電力供給遮断時から所定時間以降まで長時間バックアップが必要な第２負荷とを並列に接続し、
前記昇圧回路の出力側にリプル除去用コンデンサを接続し、該リプル除去用コンデンサが、電力供給遮断後に前記第１負荷に対するバックアップ電源として機能できる容量を有することを特徴とする、車両用乗員保護装置。
【請求項２】
前記第２負荷に対して第２のバックアップ電源を設けると共に、前記第２のバックアップ電源から前記第１負荷との間に、前記第１負荷に向かう電流の流れを阻止する整流素子を設け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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源からの電力供給が遮断された場合に備えて電源バックアップ機能を有する車両用乗員保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バックアップコンデンサと点火判定機構との間にスイッチ回路を設け、スイッチ回路を制御することで、バッテリからダイオードを通し点火判定機構に正常に電圧が印加されているときには、昇圧回路及びバックアップコンデンサを点火判定機構から遮断し、バッテリから点火判定機構への電圧の印加が遮断されたときに、点火判定機構への印加電圧がその動作電圧範囲を下回る前に、バックアップコンデンサから点火判定機構へ電圧を印加させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２９０７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年では、車両用乗員保護装置のシステムの複雑化に伴って、システム内には、電力供給遮断時から短時間だけバックアップが必要な負荷（以下、「短時間負荷」という）と、電力供給遮断時から長時間に亘りバックアップが必要な負荷（以下、「長時間負荷」という）とが共存するようになってきた。例えば、前突判定と共に、バンパ等に配置されるセンサを用いて衝突対象物が歩行者か否かを判定するシステムでは、歩行者判定を担う負荷（回路やセンサ）は、前突初期に作動すればよいので短時間負荷となり、前突判定（点火判定）を担う負荷（回路やセンサ）は、前突後半時にエアバックを起動させる必要があるので長時間負荷となる。
【０００４】
かかる２種類の負荷が共存するシステムにおいては、上記の特許文献１に記載の発明のように、単一のバックアップ電源を短時間負荷及び長時間負荷に対して共通に用いると、バックアップ電源が大容量となりＥＣＵの大型化を招くし、また、負荷の特性に応じたバックアップ電源として不十分な側面が生じてくる。さりとて、２以上のバックアップ電源を用いると、部品点数の増大を招くことになる。
【０００５】
そこで、本発明は、長時間負荷と短時間負荷が共存する車両用乗員保護装置において、負荷の特性に応じたバックアップ電源を効率的に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明は、電源からの電力供給が遮断された場合に備えて電源バックアップ機能を有する車両用乗員保護装置において、
電源電圧を昇圧する昇圧回路の出力側に、電力供給遮断時から所定時間内まで短時間バックアップが必要な第１負荷と、電力供給遮断時から所定時間以降まで長時間バックアップが必要な第２負荷とを並列に接続し、
前記昇圧回路の出力側にリプル除去用コンデンサを接続し、該リプル除去用コンデンサが、電力供給遮断後に前記第１負荷に対するバックアップ電源として機能できる容量を有することを特徴とする。これにより、昇圧回路の出力側に通常的に設けられるリプル除去用コンデンサの容量を通常よりも大きくするだけで、リプル除去用コンデンサを、第１負荷に対するバックアップ電源としての機能させることができるので、部品点数を増大させること無く、効率的に第１負荷に対するバックアップ電源を設定することができる。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に係る車両用乗員保護装置において、
前記第２負荷に対して第２のバックアップ電源を設けると共に、前記第２のバックアップ電源から前記第１負荷との間に、前記第１負荷に向かう電流の流れを阻止する整流素子を設けることを特徴とする。これにより、第２のバックアップ電源を整流素子により第２負荷から分離できるので、第２のバックアップ電源に、第１負荷の特性に応じた最適なバックアップ能力を付与することができる。また、第２のバックアップ電源を第１負荷及び第２負荷の双方に対して共用する場合に比べて、第２のバックアップ電源を小型化することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、長時間負荷と短時間負荷が共存する車両用乗員保護装置において、負荷の特性に応じたバックアップ電源を効率的に設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１０】
図１は、本発明による車両用乗員保護装置が適用される乗員保護システムの一実施例を示す図である。本実施例の乗員保護システム１０は、車両用乗員保護装置としてのエアバックＥＣＵ（電子制御ユニット）１００を中心に構成される。
【００１１】
エアバックＥＣＵ１００には、各種の衝突ないし衝突形態を検出するためのサイドセンサ１０，バンパセンサ１２，フロントセンサ１４が接続される。サイドセンサ１０は、側突検出用のセンサであり、例えば車両のＢピラーに設けられる加速度センサである。バンパセンサ１２は、歩行者の衝突を検出するためのセンサであり、例えば車両のバンパに取り付けられる光電センサ、感圧センサないし加速度センサである。フロントセンサ１４は、主に前突を検出するためのセンサであり、例えば車両の左右のフロントサイドメンバの前端付近に配置される加速度センサである。尚、更に多数のセンサ（例えばセーフィングセンサ）が接続されてもよい。また、エアバックＥＣＵ１００には、歩行者の衝突を検出するために利用できる情報を供給するカメラやレーダーが接続されていてもよい。
【００１２】
エアバックＥＣＵ１００には、各種のエアバックを展開させるための側突スクイブ２８，歩行者衝突スクイブ３０及び前突スクイブ３２が接続される。側突スクイブ２８は、側突発生時にサイドエアバックを展開させるためのスクイブである。歩行者衝突スクイブ３０は、歩行者を保護するために車両のフード（ボンネット）にエアバックを展開させるためのスクイブである。前突スクイブ３２は、前突発生時にフロントエアバック（運転席側及び助手席側のエアバック）を展開させるためのスクイブである。尚、エアバック等の安全装置の設置位置や機能は任意であり、更に多数のスクイブ（例えば、ニーエアバックや、カーテンシールドエアバックやシートベルトプリテンショナ用のスクイブ）が接続されてもよい。
【００１３】
エアバックＥＣＵ１００内部には、車両のフロア部の加速度を検出する加速度センサ（フロアセンサ）１６、マイクロコンピューター（マイコン）２０、各種のＡＳＩＣ(application-specific  integrated circuit)２２，２４，２６が設けられる。
【００１４】
マイコン２０は、主に、サイドセンサ１０の出力信号に基づいて側突判定（側突が生じたか否かの判定）を行う。また、マイコン２０は、バンパセンサ１２の出力信号に基づいて歩行者判定（衝突対象物が歩行者か否かの判定）を行う。また、マイコン２０は、フロントセンサ１４及びフロアセンサ１６の出力信号に基づいて前突判定（側突が生じたか否かの判定）を行う。また、マイコン２０は、各種の故障判断機能（ダイアグノーシス機能）を有する。
【００１５】
ＡＳＩＣ２２は、側突判定時に側突スクイブ２８に点火電流を流す側突用点火制御部を含む。ＡＳＩＣ２４は、歩行者との衝突判定時に歩行者衝突スクイブ３０に点火電流を流す歩行者衝突用点火制御部を含む。ＡＳＩＣ２６は、前突判定時に前突スクイブ３２に点火電流を流す側突用点火制御部を含む。尚、ＡＳＩＣ２２，２４，２６は、統合ＡＳＩＣとして構成されてもよいが、その場合も、以下で説明するように、接続される電力供給ラインが異なる。
【００１６】
図２は、エアバックＥＣＵ１００における電源系の回路構成を模式的に示す図である。エアバックＥＣＵ１００には、車両の電源１５０がＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）１６０を介して接続される。電源１５０は、例えば鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、燃料電池等であってよい。ＩＧスイッチ１６０は、エンジン等の車両の動力源が始動する際にオンとなるスイッチである。
【００１７】
電源１５０には、昇圧回路１１０が接続される。昇圧回路１１０は、電源１５０の電圧を所定の電圧に昇圧して（電圧変換して）出力する。尚、昇圧回路１１０は、チョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータ等の如何なる形式のスイッチングコンバータであってもよい。
【００１８】
昇圧回路１１０の出力側には、コンデンサＣが接続される。コンデンサＣとしては、アルミ電界コンデンサ、積層セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ等が用いられてよい。コンデンサＣは、昇圧回路１１０の出力側に内蔵されていてもよいし、昇圧回路１１０の出力側に外付けされてもよい。
【００１９】
コンデンサＣは、主に昇圧回路１１０で生ずるリプルを除去するリプル除去用コンデンサ（平滑コンデンサ）として機能すると共に、以下で説明するように、短時間負荷１４０に対するバックアップ電源としても機能する。この目的のため、コンデンサＣは、平滑コンデンサとしてのみ機能する場合に比べて、大きな容量を有する。即ち、コンデンサＣは、単独で電力供給遮断時以降の短時間負荷１４０の動作に必要な電力を賄うだけの十分な容量を有する。コンデンサＣの容量は、電力供給遮断時以降の短時間負荷１４０の動作に必要な電力に応じて適切に決定される。尚、昇圧回路１１０の動作は、マイコン２０（図１参照）により制御されてよい。
【００２０】
昇圧回路１１０の後段（出力側）には、短時間負荷１４０及び長時間負荷１３０が並列に接続される。
【００２１】
短時間負荷１４０とは、電源１５０からの電力供給が遮断された時（電力供給遮断時）から、短時間（例えば、１０ｍｓ〜２０ｍｓ）だけバックアップが必要な負荷、及び、バックアップが全く不要な負荷を含む。ここで、電源１５０からの電力供給の遮断は、例えば衝突時における車両の前部が潰れていく過程で、電源１５０からの電力供給線（ハーネス）１５５が切断する場合や、電源１５０自体が破損により機能不全に陥った場合に生ずる。
【００２２】
短時間負荷１４０は、衝突初期段階で作動することが想定される負荷であり、例えば、図１に示す例では、短時間負荷１４０は、フロントセンサ１４、側突系のＡＳＩＣ２２及びサイドセンサ１０、並びに、歩行者判定系のＡＳＩＣ２４及びバンパセンサ１２であってよい。これは、側突判定及びそれに伴うサイドエアバックの展開は側突検出時と略同時に実行されるからであり、また、歩行者判定及びそれに伴うフードエアバックの展開は衝突検出時と略同時に実行されるからである。また、図１に示す例では、１つのマイコン２０のみを含む構成であるが、例えば側突系及び歩行者判定系のマイコン（又はＣＰＵ、以下同じ。）が別に設けられる構成では、当該マイコンも短時間負荷１４０に含まれてよい。
【００２３】
長時間負荷１３０とは、電力供給遮断時から長時間（例えば、１００ｍｓ〜３００ｍｓ）だけバックアップが必要な負荷である。長時間負荷１３０は、衝突中期ないし後期段階で作動することが想定される負荷であり、例えば、図１に示す例では、前突系のＡＳＩＣ２６及びフロアセンサ１６であってよい。これは、フロントセンサ１４で衝撃が検出されてからフロアセンサ１６で前突判定がＯＮとなるような加速度が現れるまで時間がかかり、それ故に、前突判定のタイミングや、フロントエアバックの適切な展開タイミングが、フードエアバック等に対する同タイミングに比べて遅いからである。また、図１に示す例では、１つのマイコン２０のみを含む構成であるが、例えば前突系のマイコンが別に設けられる構成では、当該マイコンも長時間負荷１３０に含まれてよい。
【００２４】
短時間負荷１４０は、図２に示すように、昇圧回路１１０の出力側に整流素子を介さずに接続される。
【００２５】
長時間負荷１３０は、図２に示すように、昇圧回路１１０の出力側にダイオード（整流素子）Ｄ２を介して接続される。ダイオードＤは、ＰＮ接合ダイオードやショットキーバアリアダイオード等であってよい。昇圧回路１１０の出力側から長時間負荷１３０に向かう方向を順方向とするように配置される。ダイオードＤのカソード側には、長時間負荷１３０と並列にバックアップ電源１２０が接続される。
【００２６】
バックアップ電源１２０は、アルミ電界コンデンサ等からなり、単独で電力供給遮断時以降の長時間負荷１３０の動作に必要な電力を賄うだけの十分な容量を有する。バックアップ電源１２０の容量は、電力供給遮断時以降の長時間負荷１３０の動作に必要な電力に応じて適切に決定される。バックアップ電源１２０の容量は、長時間負荷１３０の動作をバックアップする必要上、通常、短時間負荷１４０の動作をバックアップするコンデンサＣの容量よりも大きくなる。
【００２７】
次に、電源１５０からの電力供給が遮断されていない状態と遮断された状態におけるエアバックＥＣＵ１００の動作について説明する。
【００２８】
ＩＧスイッチ１６０がＯＮにされると、昇圧回路１１０が作動され、バックアップ電源１２０が充電される。バックアップ電源１２０の充電が完了すると、例えば車両のメータのエアバックの警告灯が消灯される。尚、バックアップ電源１２０の充電は、ＩＧスイッチ１６０のＯＮ時だけ実行されるものであってもよいし、その後、定期的に実行されてもよい。同様に、ＩＧスイッチ１６０がＯＮにされると、昇圧回路１１０が作動するに伴って、コンデンサＣへの充電が完了される。
【００２９】
電源１５０からの電力供給が遮断されていない状態では、長時間負荷１３０には、ダイオードＤを介して、電源１５０から昇圧回路１１０で電圧変換された電流が供給される。同様に、短時間負荷１４０には、電源１５０から昇圧回路１１０で電圧変換された電流が供給される。これにより、長時間負荷１３０及び短時間負荷１４０は共に、安定した動作を行うことができる。
【００３０】
ここで、仮に車両の前突が発生し、電源１５０からの電力供給が遮断される場合を想定する。この場合、電源１５０からの電力供給が遮断されるが、長時間負荷１３０は、上述の如く充電されたバックアップ電源１２０から電力供給を受けることができる。これにより、長時間負荷１３０は、電力供給遮断時においても、安定した動作を行うことができる。同様に、短時間負荷１４０は、上述の如く充電されたコンデンサＣから電力供給を受けることができる。これにより、短時間負荷１４０は、電力供給遮断時においても、安定した動作を行うことができる。
【００３１】
このとき、バックアップ電源１２０から短時間負荷１４０に向かう電流の流れは、ダイオードＤにより阻止されるので、バックアップ電源１２０に蓄積された電気エネルギは、短時間負荷１４０により消費されない。従って、バックアップ電源１２０は、長時間負荷１３０専用のバックアップ電源として機能することになる。
【００３２】
このように、本実施例によれば、ダイオードＤを介して短時間負荷１４０と長時間負荷１３０とを分離することで、それぞれの負荷の特性に応じた最適なバックアップ電源を設定することができる。これにより、バックアップ電源を短時間負荷１４０及び長時間負荷１３０の双方に対して共用する場合に比べて、バックアップ電源１２０の容量ないし体格を小型化することができる。
【００３３】
また、本実施例によれば、昇圧回路１１０のコンデンサＣが、短時間負荷１４０のバックアップ電源として機能する。これにより、上述の如くバックアップ電源１２０を長時間負荷１３０専用のバックアップ電源として機能させた場合であっても、部品点数が増大させること無く、効率的に短時間負荷１４０のバックアップ電源を確保することができる。
【００３４】
図３は、図２に示した実施例に対する変形例を示す図である。図３に示す例において、図２と同一であってよい構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図３に示す例は、ダイオードＤのショート故障を検出するためのショート検出回路１７０を備える点に特徴を有する。ショート検出回路１７０は、例えば図示のように、オペアンプ（コンパレータ）から構成され、ダイオードＤの両端電圧を常時監視する。ダイオードＤの順方向の電圧降下がゼロ又は所定閾値（例えば０．５Ｖ）以下となった場合には、ショート検出回路１７０によりショート故障が検出される。この場合、ダイアグノーシス機能によりシステムの異常個所としてダイオードＤが特定されることになる。それと同時に、車両のメータ等にその旨の警告が出力されてよい。
【００３６】
ところで、ダイオードＤにショート故障が生ずると、上述のダイオードＤの分離機能が発揮されなくなり、バックアップ電源１２０と短時間負荷１４０とが接続されてしまうので、バックアップ電源１２０による長時間負荷１３０に対するバックアップが十分な時間行われなくなる。即ち、バックアップ電源１２０の長時間負荷１３０に対するバックアップ機能が、バックアップ電源１２０の電気エネルギが短時間負荷１４０で用いられる分だけ低下する。
【００３７】
これに対して、本実施例によれば、ショート検出回路１７０を設定することで、ダイオードＤのショート故障を検出することができる。これにより、運転者は、電力供給が遮断される前に未然に、バックアップ電源１２０の長時間負荷１３０に対するバックアップ機能の低下を把握して、例えばディーラー等で修理を行うことができる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３９】
例えば、上述の実施例では、短時間負荷１４０と長時間負荷１３０とを完全に分離して図示しているが、例えばハードウェア設計上の制約等により、一部の短時間負荷が長時間負荷１３０と同様の態様で接続されてもよい。また、負荷の機能の重要性に応じて、重要性の低い一部の長時間負荷が、バックアップ不要な負荷と同様の扱いで、短時間負荷１４０と同様の態様で接続されてもよい。
【００４０】
［付記］
ここで、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
【００４１】
付記（１）  電源からの電力供給が遮断された場合に備えて電源バックアップ機能を有する車両用乗員保護装置において、
電源電圧を昇圧する昇圧回路の出力側に、電力供給遮断時から所定時間内まで短時間バックアップが必要な第１負荷と、電力供給遮断時から所定時間以降まで長時間バックアップが必要な第２負荷とを並列に接続し、
前記昇圧回路の出力側に、電力供給遮断後に前記第１負荷に対するバックアップ電源として機能するリプル除去用コンデンサを接続すると共に、更に、
前記第２負荷に対して第２のバックアップ電源を設けると共に、前記第２のバックアップ電源から前記第１負荷との間に、前記第１負荷に向かう電流の流れを阻止する整流素子を設けることを特徴とする、車両用乗員保護装置。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による車両用乗員保護装置の一実施例における電源系を模式的に示す図である。
【図２】本発明による車両用乗員保護装置が適用される乗員保護システムの一実施例を示す図である。
【図３】図２に示した実施例に対する変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｃ    コンデンサ
Ｄ    ダイオード
１０    サイドセンサ
１２    バンパセンサ
１４    フロントセンサ
１６    フロアセンサ
２０    マイコン
２２，２４，２６    ＡＳＩＣ
２８    側突スクイブ
３０    歩行者衝突スクイブ
３２    前突スクイブ
１００    エアバックＥＣＵ
１１０    昇圧回路
１２０    バックアップ電源
１３０    長時間負荷
１４０    短時間負荷
１５０    電源
１６０    ＩＧスイッチ
１７０    ショート検出回路
【図１】
2008006996.tif 000003
【図２】
2008006996.tif 000004
【図３】
2008006996.tif 000005