JP3662302B2 - 車両用乗員保護装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両の衝突事故時に瞬時にエアバッグを膨張させて乗員を事故から保護するために用いられる車両用乗員保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の車両用乗員保護装置を図７に示す特公表平４ー５００６４１号に基づいて説明する。
すなわち、同図において、複数の点火回路１ａ，１ｂ，１ｃが電圧調節されたバッテリ電圧ＵBattと車両バッテリのアース２との間に並列に接続されている。各点火回路１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれは、それぞれに対応する電力用トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３、及び低抵抗値の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と直列に接続された雷管３ａ，３ｂ，３ｃを有している。また並列接続の関係にある３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の共通接続点とアース２との間には公知の機械的な加速度スイッチ６が接続されている。
【０００３】
この加速度スイッチ６は、車両の減速度に応答してオン、オフ作動するもので、所定の減速度（負の加速度ともいう）より大きな減速度が発生したとき（例えば衝突時に発生するような）のみに閉じる。従って、この従来例では単一の機械式加速度スイッチ６が３つの点火回路１ａ，１ｂ，１ｃに共通になっている。すなわち、３つの雷管３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれは、モニタスイッチ７及びダイオードＤ１，Ｄ２を直列に介して電圧調節されたバッテリ電圧ＵBatt（図示せず）に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２は、接続されるバッテリの極性が反対にされて正しくない場合に回路も保護する働きを有し、モニタスイッチ７により回路が個別にテストされ、正しく動作するかどうかが調べられる。
【０００４】
乗員保護装置は、事故があって加速度センサ（不図示）が作動され、点火信号が供給されるドライバ回路８、高圧側の出力回路を介して電力トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３が同時に同期して作動されたとき起動される。また、このとき外部から車両への機械的な減速度が十分に大きく、所定の大きさ以上になると加速度スイッチ６が閉じることによって、単一のエネルギー蓄積コンデンサＥからの電流が雷管３ａ，３ｂ，３ｃに流れ、その雷管３ａ，３ｂ，３ｃに対応するエアバッグ（図示せず）を膨らませる。
【０００５】
またこのとき、雷管３ａ，３ｂ，３ｃに流れる電流を所定レベルに制限するために、雷管３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれに直列接続されたそれぞれの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の端子に発生する電圧が点火電流制限装置として機能するそれぞれのコンパレータ９（一つのみが図示されている）の反転（−）入力端子に入力される。また安定化された電圧ＵStabが供給される定電流源１０から抵抗Ｒ４を介して一定電流を供給することによりコンパレータ９の非反転（＋）入力端子には基準電圧が供給される。コンパレータ９の反転（−）入力端子の電圧が非反転（＋）入力端子の基準電圧よりも越えると（抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に流れる点火電流が所定レベルの大きさを越えることを意味する）、コンパレータ９はトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のそれぞれのベースに制御信号を出力し、これらの電力トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３のコレクタ・エミッタ間に流れる電流、すなわち雷管３ａ，３ｂ，３ｃに流れる電流量を許容できるレベルに減少させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した車両用乗員保護装置にあっては、点火電流の大きさを直接検出するためにそれぞれの雷管に、許容電力の大きな抵抗を直列に介挿しなくてはならないので電力損失が大きく、その分バックアップコンデンサの容量を大きくしなくてはならないという問題点があつた。
【０００７】
また、ドライバ回路８、コンパレータ９、電力トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３等をコストダウン、小型化のためにＩＣ化するために集積しようとした場合には、電力トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３及び抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のそれぞれに流れる電流が大きく、例えば２アンペア程度の点火電流が流れるので発熱量の関係で、他回路に熱の影響を与えないように回路配置をしようとすると放熱構造が大がかりになったりして、コストアップになり、また形状が大きくなり実際的でないという問題点があつた。
【０００８】
そこで、この発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、電力損失量が小さくでき、かつ発熱量が小さくでき、ＩＣ化を容易にできる回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用乗員保護装置は、直流電源の端子間に、重大事故と判断されたときに発せられるトリガ信号の供給を受けて点火電流が一定になるように制御する雷管駆動制御回路と、雷管と、機械式加速度スイッチとが直列接続されてなる車両用乗員保護装置において、前記雷管に直列接続された第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタと、その第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに並列接続され、且つドレイン同士を接続して、その第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに流れる点火電流のうち微少の電流を分流する第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタと、前記点火信号に同期して第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに流れる電流量と基準量とを比較し、電流量が基準値より大きくなると前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを非導通状態とし、電流量が基準値より小さくなると前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを導通状態とする比較回路と、衝突検知に基づきトリガ信号を出力する制御回路と、前記トリガ信号を受けて導通するスイッチ回路と、前記トリガ信号を受けると前記スイッチ回路を介して前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御するチャージポンプ回路とを有するバイアス制御手段を前記雷管駆動制御回路に備えている。
【００１０】
【作用】
上記の発明によれば、雷管に点火電流の大部分を第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを介して流し、他の一部分の微少電流を第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに並列接続された第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに流し、その第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに直列に接続された許容電力の小さい抵抗で点火電流の大きさに相当する電流量を検出する。その検出された電流量と設定された基準量とを比較し、電流量が基準値より大きくなると前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを非導通状態とし、電流量が基準値より小さくなると前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを導通状態とする。そして、衝突検知に基づき制御回路から出力されたトリガ信号を受けて導通するスイッチ回路を介して、前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御する。
【００１１】
【実施例】
［第１実施例］
この発明による実施例の構成を図に示すが、それらの図において図７の従来例で説明したものと同一のもの、または均等なものには同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００１２】
２０は車載バッテリ、２１はイグニッションスイッチ、２２はＤＣ／ＤＣコンバータで、前記車載バッテリ２０の出力電圧を昇圧して出力する。２３、２４は雷管駆動制御回路で、それぞれは同一機能を有し、同一または均等に構成されている。すなわち、符号２５で示す逆流防止用ダイオードは符号４０の逆流防止用ダイオードに、符号２６で示すバックアップコンデンサは符号４１のバックアップコンデンサに、符号２７で示す第１電界効果型トランジスタは符号４２の第１電界効果型トランジスタに、符号２８で示す第２電界効果型トランジスタは符号４３の第２電界効果型トランジスタに、符号２９で示す電流検出抵抗は符号４４の電流検出抵抗に、符号３０で示す比較回路は符号４５の比較回路に、符号３１で示す定電流源は符号４６の定電流源に、符号３２で示す抵抗は符号４７の抵抗に、符号３３で示すチャージポンプ回路は符号４８のチャージポンプ回路に対応して構成されており、それぞれの雷管駆動制御回路２３、２４は前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の出力端子に並列接続されている。
【００１３】
以下に、前記雷管駆動制御回路２３についてのみ説明するが、前記雷管駆動制御回路２４には、該雷管駆動制御回路２３からチャージポンプ回路３３（双方の回路２３、２４に共通）を除いたものであるので、説明を省略する。
２５は逆流防止用ダイオード、２６はバックアップコンデンサで、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２２によって充電される。２７は大容量のＮチャンネルＭＯＳ型の第１電界効果型トランジスタで、そのドレイン側は前記バックアップコンデンサ２６に、またソース側は後述の雷管３４に接続され、雷管３４に流れる点火電流の大部分、例えば９９％に相当する２アンペア程度の電流が流れる。２８は前記第１電界効果型トランジスタ２７に流れる電流を分流するための小容量のＮチャンネル型の第２電界効果型トランジスタで、そのドレイン側は前記第１電界効果型トランジスタ２７のドレイン側に接続され、又ソース側は許容電力の小さい電流検出抵抗２９を介して第１電界効果型トランジスタ２７のソース側に接続されており、この第２電界効果型トランジスタ２８には数ミリアンペア程度（雷管３４に流れる点火電流の、例えば残り１％に相当する）の微少電流しか流れない。
【００１４】
３０は比較回路で、その一方の非反転（＋）入力端子には、直列接続された定電流源３１と抵抗３２とによって作られる基準電圧が入力され、また他方の反転（−）入力端子には電流検出抵抗２９に発生する電圧が供給され、またその出力端子は、スイッチ回路６１の出力端子と、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲートに接続されている。それによって、この比較回路３０は、入力電圧に対して基準電圧の方が大きいときには出力をハイレベルに、また小さいときにはローレベルに切り換えて出力する。
【００１５】
次に符号３３で示されるチャージポンプ回路について図２を参照して詳細に説明する。
このチャージポンプ回路３３は発振回路３３ｇ、インバータ３３ａ、ダイオード３３ｄ、３３ｅ、コンデンサ３３ｃ、３３ｆ、抵抗３３ｂからなる倍電圧整流回路を有し、後述のマイクロコンピュータ３７からトリガ信号、例えば電源投入時にハイレベルになる信号が発振回路３３ｇに供給されると、そのトリガ信号が供給されている間のみ、電源電圧（＋Ｖ）の倍電圧を発生して前記第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８を駆動するために、そのゲート電圧をドレイン側電圧よりも高い電圧にする。
【００１６】
なお、上記電流検出抵抗２９、比較回路３０、定電流源３１、抵抗３２、チャージポンプ回路３３によって、前記第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲート電位を制御するバイアス制御手段が構成されている。
【００１７】
３４、４９は雷管で、一方の雷管３４の一端は雷管駆動制御回路２３の出力側に、また他端は逆流防止用ダイオード３５、加速度スイッチ５１を直列に介して接地されている。また他方の雷管４９の一端は雷管駆動制御回路２４の出力側に、また他端は逆流防止用ダイオード５０、加速度スイッチ５１を直列に介して接地されている。３７はマイクロコンピュータで、車両の衝突を検出する加速度センサ３８からの減速度信号に基づいて衝突の状況を判断して、エアバッグ等を作動させる必要がある場合には前記チャージポンプ回路３３、４８のそれぞれにトリガ信号を同時に、またはタイムラグをもたせて出力する。
【００１８】
次に、上記チャージポンプ回路３３についてのみ図２に基づいて説明する。
すなわち、チャージポンプ回路３３は、上述したように基本的には倍電圧回路から構成されるもので、上記マイクロコンピュータ３７の出力端子に発振回路３３ｇの入力端子が接続され、その発振出力によりインバータ３３ａを駆動する。またこのチャージポンプ回路３３は、前記インバータ３３ａの出力端、電源（＋Ｖ）との間に抵抗３３ｂ，コンデンサ３３ｃ、第１逆流防止用ダイオード３３ｄが直列接続され、また、コンデンサ３３ｃ、第１逆流防止用ダイオード３３ｄの接続点とチャージポンプ回路３３の出力端子との間に第２逆流防止用ダイオード３３ｅが接続され、この出力端、接地間に接続されたコンデンサ３３ｆとから構成され、マイクロコンピュータ３７からトリガ信号が供給され、発振回路３３ｇが例えば１０回出力を変化させることによって電源電圧（＋Ｖ）の２倍の電圧を出力する。
【００１９】
なお、上記種類のチャージポンプ回路３３によって第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８を駆動する場合にはスイッチ回路６１が必要である。このスイッチ回路６１は、スイッチングトランジスタから構成されるスイッチ回路で、マイクロコンピュータ３７からローレベルなトリガ信号が供給されるとその供給されている間のみオン状態になり、チャージポンプ回路３３から第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲートに倍電圧が供給される。
【００２０】
次に、上記構成の作用説明を行う。
（ａ）電源が投入されると、マイクロコンピュータ３７から発振回路３３ｇにハイレベルなトリガ信号が供給され、その供給されている間のみ発振回路３３ｇは連続的に作動し、第２コンデンサ３３ｆを常時充電する。それによって、チャージポンプ回路３３は倍電圧を出力している。
【００２１】
（ｂ）ここで、マイクロコンピュータ３７からオン信号（図７における点火信号に相当する）がスイッチ回路６１に出力されていないとき、スイッチ回路６１のスイッチングトランジスタはオフしている。これによって、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８はオフ状態に維持されている。
【００２２】
（ｃ）一方、マイクロコンピュータ３７からオン信号がスイッチ回路６０、６１に出力されると、スイッチ回路６１のスイッチングトランジスタがオンするので、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のソース側の電位よりも高いハイレベルな電圧信号が第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲートに供給される。その結果、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８は能動領域で作動を開始するので、第１電界効果型トランジスタ２７を介して雷管３４に点火電流が流れ出し、このときの電流の大きさが、電流検出抵抗２９で検出され比較回路３０の反転（−）入力端子の電位が基準電圧よりも大きくなると、出力端子をローレベル状態に切り換え、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲート電位を下げて非導通状態に移行しようとする。なお、この時には当然ながら加速度スイッチ５１がオンしているものとする。
【００２３】
しかしながら、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８が非導通状態に近づくと、抵抗２９の上流側の電圧が下がり、その電圧が比較回路３０の基準電圧より小さくなると、比較回路３０の出力はハイレベルとなり、再びチャージポンプ回路３３の出力電圧がスイッチ回路６１から出力されるので、ゲート電圧を上昇させる。このために、第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲート電位が上昇し、再度能動領域で導通させる方向に移行する。以下、スイッチ回路６１がオンしている間、上記動作が繰り返されて、第１電界効果型トランジスタ２７、２８に一定電流が流されることになり、その結果、雷管３４に一定電流が供給されることになる。
なお、上記動作説明は一方の雷管駆動制御回路２３のみを説明したが、他方の雷管駆動制御回路２４の動作も上記と同様である。
【００２４】
［第２実施例］
この実施例は、図１における雷管駆動制御回路２３、２４の双方からスイッチ回路６０、６１、コンデンサ３３ｆを除きチャージポンプ回路を雷管駆動制御回路２３、２４に別々に設け、マイクロコンピュータ３７からオン信号（図２における点火信号に相当する）を入力して、作動を開始するものである（図３参照）。
なお、上記実施例では、１つのチャージポンプ回路３３の出力端にコンデンサ３３ｆを用い、かつ外付け回路としてスイッチ回路６０、６１を用いて複数の第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、４２及び２８、４３を駆動したが、図４に示すこの実施例では、このコンデンサ３３ｆを第１及び第２電界効果型トランジスタ２７、２８のゲート、ソース間に形成される浮遊容量を使用することによって代用し、各々の第１及び第２電界効果型トランジスタ毎にチャージポンプ回路を構成すると、スイッチ回路６０、６１を削除できるので、全ての構成素子を集積回路のチップ内に内蔵できるので集積回路に向いた回路になる。
【００２５】
［第３実施例］
この実施例は図５に示すもので、図１における雷管駆動制御回路２３、２４の双方におけるスイッチ回路６０、６１を逆流防止用ダイオード６２、６３に置き換え、またマイクロコンピュータ３７からチャージポンプ回路６４への信号線を、図１におけるマイクロコンピュータ３７からチャージポンプ回路３３への信号線の接続を廃止し、マイクロコンピュータ３７からスイッチ回路６０、６１の双方への信号線をそれに換えて接続したもので、ここでは、チャージポンプ回路６４として図４に示すものを使用する。それによって、部品のコスト低減を図ると共に、マイクロコンピュータ３７のポートを１ポート分節約することができる。
【００２６】
上記第３実施例では、チャージポンプ回路６４として図４に示すものを使用したが、図６に示すように、図４におけるチャージポンプ回路３３の逆流防止用ダイオード３３ｅと同一の他の逆流防止用ダイオード３３ｅをアノード端子を共通に接続し、その一方の逆流防止用ダイオード３３ｅのカソードを比較回路３０と第１電界効果型トランジスタ２８のゲートとの接続点に接続し、また他方の逆流防止用ダイオード３３ｅのカソードを比較回路４５と第１電界効果型トランジスタ４３のゲートとの接続点に接続しても良い。なお、この場合、図５における一方の逆流防止用ダイオード６２が図６における一方の逆流防止用ダイオード３３ｅに相当し、また他方の逆流防止用ダイオード６３が図６における他方の逆流防止用ダイオード３３ｅに相当するものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明よれば、雷管駆動制御回路のうち第１電界効果型トランジスタを除く他の回路は電力消費量の少ない回路素子で形成することができるので、ＩＣ化することが容易でコストダウンに繋げることができるという効果が発揮される。また、第１及び第３実施例に示したようにチャージポンプ回路を２つでなく１つ用いる構成にすることによってチャージポンプ回路の立ち上がり特性が異なっても問題ないという効果が得られることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す車両用乗員保護装置の回路ブロック説明図である。
【図２】図１におけるチャージポンプ回路３３の詳細回路図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す車両用乗員保護装置の回路ブロック説明図である。
【図４】図３におけるチャージポンプ回路３３の他の詳細回路図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す車両用乗員保護装置の回路ブロック説明図である。
【図６】図６におけるチャージポンプ回路６４の詳細回路図である。
【図７】従来の車両用乗員保護装置の回路ブロック説明図である。
【符号の説明】
２３，２４ 雷管駆動制御回路
２５，３５，４０，５０ 逆流防止用ダイオード
２６，４１ バックアップコンデンサ
２７，２８，４２，４３ 電界効果型トランジスタ
３０，４５ 比較回路
３１，４６ 定電流源
３３，４８，６４ チャージポンプ回路
３４，４９ 雷管
３７ マイクロコンピュータ
３８ 加速度センサ
５１ 加速度スイッチ
６２，６３ ダイオード

Claims (1)

1. 直流電源の端子間に、重大事故と判断されたときに発せられるトリガ信号の供給を受けて点火電流が一定になるように制御する雷管駆動制御回路と、雷管と、機械式加速度スイッチとが直列接続されてなる車両用乗員保護装置において、前記雷管に直列接続された第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタと、その第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに並列接続され、且つドレイン同士を接続して、その第１Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに流れる点火電流のうち微少の電流を分流する第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタと、前記点火信号に同期して第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに流れる電流量と基準量とを比較し、電流量が基準値より大きくなると前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを非導通状態とし、電流量が基準値より小さくなると前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタを導通状態とする比較回路と、衝突検知に基づきトリガ信号を出力する制御回路と、前記トリガ信号を受けて導通するスイッチ回路と、前記トリガ信号を受けると前記スイッチ回路を介して前記第１、第２Ｎチャンネル電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御するチャージポンプ回路とを有するバイアス制御手段を前記雷管駆動制御回路に備えたことを特徴とする車両用乗員保護装置。

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