(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力側と出力側とを接続するバイパス電通路１２、抵抗１３及び抵抗用スイッチング素子１４よりなり、バックアップコンデンサ１１に抵抗充電するための抵抗充電回路１５を設ける。制御部１６は、バッテリ電源１投入後の初期段階で、第１及び第２コイル用スイッチング素子８及び９をオフ状態にするとともに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出力する。この制御信号が出力されてバッテリ電源１からの電流がバイパス電通路１２を介してバックアップコンデンサ１１に供給されている間に、入力電圧検出手段１７及びコンデンサ電圧検出手段１８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。【選択図】        図１
2004284379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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】
2004284379.tif 000003
【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】
2004284379.tif 000004
【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
【図１】
2004284379.tif 000005
【図２】
2004284379.tif 000006
【図３】
2004284379.tif 000007
【図４】
2004284379.tif 000008