JPH04500855A - Ｄｃ／ｄｃコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＤＣ／ＤＣＣ／式−タ 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の前文に記載された種類のＤＣ／ＤＣＣ／式−タに 関する。

このような装置は、自動車のエアバッグ保護装置と組み合せて既に用いられてい る。エネルギ蓄積素子を用いてエネルギを供給し、衝突状態時バッテリ電源が失 われている場合１つあるいは複数のエアバッグを膨らませるための１つあるいは 複数のエアバッグガス発生器の点火を制御しており、エネルギ蓄積素子並びにＤ Ｃ／ＤＣＣ／式−タの変換性能をテストするのが好ましい。

しかし現存する装置では、最小エネルギ量しか判断されず、あるいはエネルギ蓄 積素子は周期的にはテストされず、あるいはエネルギ蓄積素子をテストするのに 他の回路を使用しており、それによりコスト増になっている。例えばテストを行 なうために、エネルギ蓄積素子はトランジスタ化された回路によりコンバータか ら結合が外される。又従来のエアバッグ装置では集積化されたスイッチングレギ ュレータが使用されており、あるいは演算増幅器を用いてコンバータのデユーテ ィ−比及び／あるいは周波数が調節されており、それにより回路並びにコストが 増大してしまう。しかしこのような手段は、エアバッグ装置では不適当である。

というのは、コンバータの出力に於て電圧を一定に調節することは、任意の負荷 状態並びに入力電圧に対して必要でないからである。

従って本発明の目的は、充電ならびにエネルギ蓄積用の回路構成を最小にし、得 られる蓄積エネルギ並びにコンバータの変換性能を高精度で周期的にテストでき るＤＣ／ＤＣＣ／式−タを提供することである。

本発明の利点 上述した目的は請求の範囲第１項の特徴部分に記載された構成により達成される 。これにより全体のＤＣ／ＤＣコンバータ動作の全機能を必要に応じモニタでき 評価できるという利点が得られる。というのは具体的なコンバータとエネルギ蓄 積コンデンサの組み合せに対して不等性、即ち最小出力電圧が最大バッテリ入力 電圧よりも大きいという不等性があるからである。

他の請求項の特徴により、単一のコンパレータと一定の負荷が設けられるＤＣ／ ＤＣＣ／式−タが得られる。この単一のコンパレータと一定の負荷により、コン バータがそのボンピングモードにある期間並びにコンパレータの基準電圧によっ て定められるのであるが、エネルギ蓄積素子が一定の負荷を介して放電される期 間が正確に測定できるようになる。更に、上述した測定のために用いられるマイ クロプロセッサにより、放電モードからボンピングモードにコンバータを切り換 え、続いて以後の完全な放電モードに対応する時間パラメータを測定する制御信 号も得られる。マイクロプロセッサは測定された時間値を用いてエネルギ蓄積素 子のエネルギ二並びにコンバータの効率を示す必要な値を計算する。

図面 以下に実施例に基づき添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるＤＣ／ＤＣＣ／式−タの１実施例の回路図である。

第２ａ図から第２ｄ図は第１図回路の動作中の異なる位置における電圧特性を示 す図である。

実施例の説明 第１図の回路は通常エアバッグ保護装置と組み合せて用いられるＤＣ／ＤＣセッ トアツプコンバータから構成されている。

このコンバータはいわゆる「フライバックレギュレーション」の変換原理に従っ て動作するもので、ＤＣ電圧源に接続されたコイルにエネルギが蓄積され、出力 段を制御することによりコイルをアースに周期的に短絡させることにより高電圧 を発生させるものである。

第１図に図示したように、バッテリ電圧Ｕ　ＢＡＴＴによりＤＣ￥ｉ圧源が得ら れる。このバッテリ電圧は、Ｒ１、Ｃ１により形成される「スナバ−」と並列な しからなる誘導性のエネルギ蓄積装置１０に供給される。誘導性のエネルギ蓄積 装置の出力は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＴとＣ２Ｒ２により構成される「 スナバ−（Ｓｎｕｂｂｅｒ）Ｊとからなる出力段１４にＢで接続される。オーブ ンコレクタの非安定マルチバイブレータ１８は、周期的に電界効果トランジスタ Ｔのゲートに制御信号を供給するので、Ｂの点は上述した「フライバックレギュ レータ」の動作原理に従って必要に応じて周期的に電界効果トランジスタＴを介 しアースに接続される。Ｂの昇圧したＤＣ電圧によりエネルギ蓄積コンデンサＥ Ｒが充電される。このコンデンサによりバッテリ電源が失われている場合、出力 Ａを介しエアバッグ制御回路に所望の昇圧電圧が供給される。

また、エネルギ蓄積コンデンサＥＲは通常安全装置に設けられている補助充電回 路１２を介してバッテリ電源にも接続される。第１図の回路は更にコンバータ並 びにエネルギ蓄積コンデンサＥＲをテストする目的のために設けられた調節及び モニタ用スイッチング回路１６を有する。この回路は単一のコンパレータに２に より実現される。第１図のコンバータは第２ａ図から第２ｄ図の特性に従つて以 下のように動作する。

非安定マルチバイブレータ１８は所定のデユーティ−比と所定の周波数で動作し 、コンバータは通常全体の装置が非起動である領域において作動される。その場 合、ＲＬにより示される負荷を除いて他の負荷が出力Ａを介して制御回路に接続 されることはない。

出力Ａに現れる負荷ＲＬ間の出力電圧ＵＥＲの特性が第２ｂ図に図示されており 、限界値（ＪＥＲｒｎａｘ％ＵＥＲｍｉｎ間で変化する。第２ｂ図の特性の直線 は期間Ｔ２、ＴＩ（第２ｂ図、第２ｃ図に図示）の出力電圧ＵＥＲの変化を示す 原理を示しただけで、時間に関する正確な特性を示すものではない。

コンバータは出力電圧ＵＥＲが第２ｂ図に図示した範囲Ｘからｙにある時にはボ ンピング動作する。非安定マルチバイブレータ１８は周期的にＴのゲートに制御 電圧を出力し、従ってＢの点は「フライバックレギュレータ」の原理に従って周 期的にアースされる。従ってエネルギがＵ　ＢＡＴＴから取り出され、コイルし に一時的に蓄積されて、エネルギ蓄積コンデンサＥＲに供給される。

このコンバータのポンピングモードでは、コンパレータに２の出力から得られる 出力ＵＰＩは第２ｃ図に図示したように高い信号となる。補助充電回路１２は第 ２ａ図に図示したＵ　ＢＡＴＴの入力電圧範囲に従ってこの動作を確実にする。

具体的なコンバータ並びにエネルギ蓄積素子の組み合せの場合、ＵＥＲｍｉｎと ＵＢＡＴＴ　ｗａｘの各値は、ＵＥＲｍｉｎ　＞　ＵＢＡＴＴ　ｗａｘのように 選ばれる。従って調節及びモニタ用スイッチング回路１６により全体のＤＣ／Ｄ Ｃコンバータの全機能を観察し評価することが可能になる。このようにして全体 装置に設けられたマイクロプロセッサはＵＰＩの高信号を検出し期間Ｔ２を計算 する。

１例として簡単な評価基準を以下のように設けることができる。

Ｔ２は、Ｔ　２ｍａｘより小さくする。Ｔ　２ｍａｘは、ＣＥＲ＝ＣＥＲｍａｘ でＵＢＡＴＴ＝　ＵＢＡＴＴ　ｍａｘの場合に得られる。

この場合、Ｘからｙの期間は最も長く続＜　（Ｔ　２ｍａｘ）。

第２ｂ図及び第２Ｃ図に図示した期間Ｔ１はコンバータの放電動作を示している 。この動作は以下のように行なわれる。コンパレータに２は常時出力電圧値ＵＥ Ｒを基準値と比較する。この基準値はＵ　ＥＲ＝　Ｕ　ＥＲｍａｘの時コンパレ ータが作動しその出力が低信号に切り替わるように選ばれる。この低信号はＵＰ Ｉに現れ第２ｃ図に図示されている。コンパレータに２の出力に現れる低い信号 により非安定マルチバイブレータ１８により得られる出力段１４の制御が抑圧さ れる。それによりＢはアースに接続されることが防止され、Ｂ点での電圧形成が な（なる。コンデンサＥＲに蓄積されたエネルギは負荷ＲＬにより放電され、出 力値ＵＥＲは減少しＸ（第２ｂ図）でＵＥＲｍｉｎの値に達する。この点におい て、非安定マルチバイブレータ１８により得られる出力段１４の制御が再開され 、コンバータはポンピングモードに戻る。

エネルギ蓄積コンデンサＥＲの放電路にある負荷ＲＬの値、即ち放電負荷電流は 制御ユニットが非起動の時、即ちエアバッグ装置が起動されていない時には正確 に知られているので、コンデンサＥＲのエネルギ量、従ってコンデンサＥＲのキ ャパスタンスはＴ１をめることによりＵＰＩの信号の低い期間から正確に計算す ることができる。測定精度は主に全体装置の安定化電圧の許容誤差、例えば±３ ％の許容誤差により制限される。

上述したようにＵＥＲｍｉｎ　＞　ＵＢＡＴＴ　ｍａｘであるので、エネルギ蓄 積コンデンサＥＲはコンバータが放電期間にある間補助充電回路１２により再充 電されることはない。

コンパレータに２は、オンオフ調節のしきい値、即ち、Ｕ　ＥＲｍａｘ。

Ｕ　ＥＲｍｉｎを高精度で決めることができるものであり、これらの出力電圧値 の差はたかだか０．５Ｖぐらいである。調節及びモニタ用スイッチング回路１６ への入力ＵＰ２は全体装置のモニタ用マイクロプロセッサを同期させるのに用い ることができる。放電モードｙ゛からｘ’　（第２ｂ図）にするために、第２ｄ 図に図示したように短い小さなパルスがＵＦ４に印加され、コンバータは放電状 態に向かう。すなわち、短いパルスによりコンパレータに２がトリガーされ、コ ンバータはポンピングモードに切り換り、ＵＥＲは第２ｂ図に図示したように再 びＵ　ＥＲｍａｘに達する。Ｔ１の値は必要に応じめることができ、マイクロプ ロセッサにより行なわれる計算に用いられる。

このように最小入力電圧と最大入力電圧間の範囲が設定されると、本発明の回路 により最小出力電圧及び最大出力電圧間の範囲が設定される。通常の状態、即ち 全体の装置が非起動の範囲ではコンバータは単に負荷ＲＬあるいは他の所定の負 荷のみに作用し、エネルギ蓄積コンデンサＥＲの電圧を狭い範囲内の電圧、即ち 、 ＵＢＡＴＴ　ｍｉｎ　＜　ＵＢＡＴＴ　＜　ＵＢＡＴＴ　ｍａｘとしてＵＥＲｍ ｉｎ　＜　ＵＥＲ＜　ＵＥＲｍａｘの範囲内に保持する。

エアバッグ装置のようなエネルギ蓄積装置に使用された時には、単一のコンパレ ータに２並びに一定の負荷ＲＬを用いることにより重要な３つの変換機能が得ら れる。

第１に出力電圧のオンオフ調節による変化を狭い範囲にすることができ、その間 コンバータは一定の負荷あるいは明確に定義された負荷（ＲＬ）に電流を供給す るだけである。

第２に、ＵＰＩに得られる信号並びにそれに接続されたマイクロプロセッサによ り蓄積エネルギを時間を介して周期的に正確にめることができる。エネルギ蓄積 素子をテストするときの容易性は、コンバータの出力電圧の変化範囲を形成する 各出力電圧値が最大可能な入力電圧よりも大きくなるようにすること（ｐばて得 られる。任意の入力電圧で蓄積されたエネルギの正確な値をめることにより例え ばエアバ・ソゲ装置のような装置を起動する場合に所定のエネルギを抽出するこ とが可能になる。

第３にコンバータの変換性能がモニタされ、具体的に選ばれた負荷ＲＬによりエ ネルギ蓄積素子の周期的な再充電が行なわれる。同様にＵＰＩでの信号により周 期的にモニタが行なわれる。

本発明は上述した実施例に制限されるものではない。例えばコンバータはポンピ ング動作において所定のデユーティ−比と所定の周波数で動作するので、ＦＥＴ のパワースイッチＴＩの制御手段１８は非安定マルチバイブレータとして機能す る単一のコンパレータの配線により実現することができる。更に簡単な例として 非安定マルチバイブレークを省略し、Ｔｌのゲートに供給される制御信号パルス を全体装置のモニタ用マイクロプロセッサを介して得ることができる。しかし独 立した非安定マルチバイブレータを設けることによりエアバッグ装置において動 作の安全性並びに信頼性を向上させることができる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年３月２７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エネルギ蓄積素子（ＥＲ）を充電し、エネルギ蓄積素子並びにコンバータの 変換性能をテストする手段を有するＤＣ／ＤＣコンバータであって、このＤＣ／ ＤＣコンバータは、バッテリ電圧に接続された誘導性のエネルギ蓄積装置（１０ ）を有し、このエネルギ蓄積装置が制御手段（１８）により制御される出力段（ １４）により周期的にアースされて前記バッテリ電圧より大きな充電電圧を発生 させ、この大きな電圧により前記エネルギ蓄積素子（ＥＲ）が充電されるＤＣ／ ＤＣコンバータにおいて、前記テスト手段は所定の抵抗を有する負荷（ＲＬ）を 有し、エネルギ蓄積素子（ＥＲ）がこの負荷を介して周期的に放電するように制 御されるとき、負荷（ＲＬ）の出力電圧範囲を形成する各出力電圧値が最大バッ テリ入力電圧より大きくなるようにされることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバー タ。 ２）前記テスト手段は更に前記負荷（ＲＬ）の電圧を基準電圧と比較しかつ、出 力段（１４）の制御端子に制御出力を発生しそれにより制御手段（１８）による 出力段（１４）の制御を抑圧するコンパレータ（Ｋ２）を有することを特徴とす る請求の範囲第１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 ３）前記コンパレータ（Ｋ２）の出力は、コンパレータ（Ｋ２）出力がそれぞれ の出力信号を示す各期間を定めるマイクロプロセッサに接続される（ＵＰＩ）よ うに構成されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のＤＣ／ＤＣコンバー タ。 ４）前記コンパレータ（Ｋ２）は、コンパレータ（Ｋ２）を作動させコンバータ を放電モードからポンピングモードに切り換える短いパルスを受けるマイクロプ ロセッサに接続される（ＵＰ２）ことを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項 に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 ５）前記制御手段（１８）がオーブンコレクタの非安定マルチバイブレータから 構成されることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に 記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 ６）前記制御手段（１８）が単一のコンパレータから構成されることを特徴とす る請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバー タ。 ７）前記制御手段（１８）がマイクロプロセッサから構成されることを特徴とす る請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバー タ。 ８）前記誘導性のエネルギ蓄積装置（１０）が誘導コイル（Ｌ）と並列に接続さ れたスナバー回路（Ｒ１、Ｃ１）から構成されることを特徴とする請求の範囲第 １項から第７項までのいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 ９）前記出力段（１４）が電界効果トランジスタ（Ｔ）と並列に接続されたスナ バー回路（Ｒ２、Ｃ２）から構成されることを特徴とする請求の範囲第１項から 第８項までのいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。 １０）前記テスト手段がコンバータを調節及びモニタするスイッチング回路（１ ６）から構成されることを特徴とする請求の範囲第２項から第９項までのいずれ か１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。