JP2004268729A

JP2004268729A - 乗員保護装置

Info

Publication number: JP2004268729A
Application number: JP2003062318A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nakajima; 和彦中島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】基板上の中央部分において部品実装領域を制限することなくバックアップコンデンサをＥＣＵケース内に配置可能な乗員保護装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、ケース内に第１基板１０を有しており、この第１基板１０には、そのほぼ全域に渡って部品実装領域１１が形成されている。部品実装領域１１の周辺部には、正面衝突検出用Ｇセンサ２６Ａおよび側面衝突検出用Ｇセンサ２６Ｂが取り付けられており、さらに第２基板２０が垂直に固定されている。この第２基板２０上には、バックアップコンデンサ２２が搭載されており、さらにロールオーバ検出用Ｇセンサ２６Ｃが取り付けられている。バックアップコンデンサ２２は、第１基板１０との間に間隔をおいて配置されており、従って、バックアップコンデンサ２２下の第１基板１０上の領域にも回路部品を実装することが可能である。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において衝突あるいは事故が発生した際に乗員を保護する乗員保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両において衝突や事故が発生した際に乗員を保護する装置として、エアバッグを展開させることにより乗員の頭部を保護するエアバッグ装置や、シートベルトの弛みを巻き取るプリテンショナなどが知られている。このような乗員保護装置は、エアバッグの展開やプリテンショナの駆動を制御するＥＣＵを備えており、このＥＣＵは、Ｇセンサなどからの信号に基づいて、車両の衝突あるいは衝突の恐れのある状況を検出し、必要に応じてエアバッグを展開させたり、プリテンショナを駆動したりする。
【０００３】
乗員保護装置は、通常は車両に搭載されているバッテリを電源として作動するが、衝突時の衝撃による電源ラインの断線やバッテリの破損などによりバッテリからの電力供給が遮断された場合には、ＥＣＵ内に搭載されているバックアップコンデンサを電源として作動する。
【０００４】
バックアップコンデンサとしては、衝突時に、ＥＣＵを作動させて、エアバッグの展開やプリテンショナの駆動を行うために必要な電力を供給できるような容量のものを備えている必要がある。正面衝突および側面衝突のみを検出する乗員保護装置においては、衝突発生後、０．１秒ほどでエアバッグの展開やプリテンショナの駆動が終了するため、５６００μＦのバックアップコンデンサを１〜２個備えていればよいが、車両のロールオーバを検出するような乗員保護装置においては、ロールオーバ発生後、エアバッグの展開やプリテンショナの駆動が終了するまでに１秒ほどを要するため、５６００μＦのバックアップコンデンサを５〜６個備えている必要がある。
【０００５】
このようにバックアップコンデンサの数が多くなると、ＥＣＵ内の基板上でバックアップコンデンサの占める領域が大きくなり、その結果、回路部品を実装する領域が狭くなる。そこで、基板上に固定具を用いてバックアップコンデンサを固定することにより、バックアップコンデンサを基板から離して配置し、バックアップコンデンサの下の基板上に回路部品を実装するためのスペース設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２５６８６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、バックアップコンデンサを固定する固定具を基板上の中央の領域に配置して、この固定具の脚部を基板上に固定するため、基板上の主な部品実装領域である中央部分において実際に部品を実装することができる領域が制限されることになる。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑みなされたものであり、基板上の中央部分において部品実装領域を制限することなくバックアップコンデンサをＥＣＵケース内に配置可能な乗員保護装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の乗員保護装置は、車両に搭載されたバッテリと、車両の衝突時に乗員を保護する保護手段と、バッテリから供給される電力により保護手段の起動を制御する制御手段とを備える乗員保護装置であって、制御手段を構成するための回路部品が実装される第１基板と、バッテリからの電極供給が遮断された場合に電源として用いられるバックアップコンデンサと、第１基板上の縁部に垂直に配置され、バックアップコンデンサが搭載される第２基板とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
このように、第１基板（メイン基板）上の縁部に、この第１基板に対して垂直に第２基板（サブ基板）を設けて、この上にバックアップコンデンサを搭載するようにすると、第１基板の主な部品実装領域である中央部分において、実際に部品を実装可能な領域を制限することなく、バックアップコンデンサをＥＣＵケース内に配置することができる。
【００１１】
この場合、請求項２記載のように、バックアップコンデンサと第１基板との間に所定の間隔を保持するようにして、バックアップコンデンサを第２基板上に搭載すると、バックアップコンデンサ下の第１基板上の領域にも部品を実装することが可能である。このような構成によると、第１基板上において部品を実装することができない領域は、縁部の第２基板が固定されている部分だけであり、その他の領域においては、中央部分の領域も含めて、すべて部品の実装が可能である。
【００１２】
また、請求項３記載のように、乗員保護装置が車両のロール状態を検出するセンサを備えている場合は、そのセンサを第２基板上に搭載するようにすると、例えば、第１基板上に正面衝突や側面衝突を検出するためのＧセンサが搭載されている場合でも、これらのセンサと同様の水平方向の加速度を検出するセンサを用いて、車両のロール状態を検出することが可能である。
【００１３】
また、このようにロール状態の検出を行う乗員保護装置においては、バックアップコンデンサは、バッテリからの電力の遮断後、１秒ほどの間電力供給できる容量を備えている必要があるため、搭載されるバックアップコンデンサの数が多くなる。これらのバックアップコンデンサを第１基板上に搭載すると、第１基板上の部品実装領域が非常に狭くなるが、請求項１記載のように、バックアップコンデンサを第１基板上に垂直に配置された第２基板上に搭載するようにすると、第１基板上の中央部分において実際に回路部品を実装可能な領域が制限されない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る乗員保護装置は、車両に搭載されて、車両の正面衝突、側面衝突およびロールオーバを検出し、必要であれば、プリテンショナによりシートベルトの弛みを巻き取り、さらにエアバッグを展開させることにより、これらの衝突や事故に対して乗員を保護する。図１は乗員保護装置１の全体構成を示している。
【００１５】
乗員保護装置１は、制御装置（ＥＣＵ）２と、このＥＣＵ２の外部において衝突や事故を検出する外部センサ３と、ＥＣＵ２の内部において衝突や事故を検出する内部センサ２６と、エアバッグを展開させるインフレータ４と、シートベルトの弛みを巻き取るプリテンショナ５とを備えており、さらに乗員保護装置１の異常を乗員に表示する警告灯６を備えている。ＥＣＵ２は、その内部に、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートなどを備えたマイクロコンピュータ７を有している。
【００１６】
このマイクロコンピュータ７は、入力ポート８に外部センサ３および内部センサ２６から信号を受け取って、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、センサ３、２６からの信号に基づいて、プリテンショナ５を駆動する必要があるか否か、エアバッグを展開させる必要があるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、必要であれば出力ポート９から点火信号を出力することにより、プリテンショナ５を駆動し、インフレータ４によりエアバッグを展開させる。また、マイクロコンピュータ７は、乗員保護装置１全体の異常の有無を監視して、異常を検出した時には警告灯６によって乗員に異常を知らせる。
【００１７】
図２は、車両における乗員保護装置１の各構成要素の配置を示している。ＥＣＵ２は、車室内前方中央部のフロアパネル上に配設される。外部センサ３としては、車両のロールオーバを検出するためのロールレートセンサ３Ａおよび横方向加速度センサ３Ｂ、側面衝突を検出するための右サイドセンサ３Ｃおよび左サイドセンサ３Ｄ、車両の正面衝突を検出するための右フロントＧセンサ３Ｅおよび左フロントＧセンサ３Ｆが設けられている。
【００１８】
また、車両内には、正面衝突検出時に展開される右フロントエアバッグ４Ａおよび左フロントエアバッグ４Ｂ、側面衝突検出時に展開される右サイドエアバッグ４Ｃおよび左サイドエアバッグ４Ｄ、側面衝突検出時およびロールオーバ検出時に展開される右カーテンエアバッグ４Ｅおよび左カーテンエアバッグ４Ｆが設けられており、これらの各エアバッグ４Ａ〜４Ｆは、これを展開させるための点火装置（スクイブ）を備えたインフレータ４と共にエアバッグモジュールとして配置されている。
【００１９】
プリテンショナ５としては、前席右プリテンショナ５Ａ、前席左プリテンショナ５Ｂ、後席右プリテンショナ５Ｃ、後席左プリテンショナ５Ｄが設けられている。これらのプリテンショナ５Ａ〜５Ｄは、正面衝突、側面衝突、ロールオーバの検出時に駆動される。
【００２０】
図３はＥＣＵ２の主な機能を示すブロック図である。ＥＣＵ２は、車両のイグニションスイッチ５０がＯＮにされると、バッテリ５１から電力が供給されて作動する。ＥＣＵ２は、昇圧回路２１およびバックアップコンデンサ２２を備えている。昇圧回路２１はバッテリ電圧を所定の駆動電圧に変換して、乗員保護装置１の各部に供給する。マイクロコンピュータ７には、昇圧回路２１からの駆動電圧がレギュレータ２３によって５Ｖに降圧されて供給される。また、昇圧回路２１は、バッテリ５１からの電力供給が遮断された場合に、バックアップコンデンサ２２に貯えられている電力を用いて、駆動電圧を発生させる。
【００２１】
ＥＣＵ２は、内部センサ２６として、正面衝突を検出するための正面衝突検出用Ｇセンサ２６Ａ、側面衝突を検出するための側面衝突検出用Ｇセンサ２６Ｂ、ロールオーバを検出するためのロールオーバ検出用Ｇセンサ２６Ｃを備えている。
【００２２】
マイクロコンピュータ７は、点火判定処理を実行することにより、外部センサ３からの信号および内部センサ２６からの信号に基づいて、プリテンショナ５を駆動する必要があるか否か、また、エアバッグを展開させる必要があるか否かを判定し、必要である場合には、パワートランジスタ２４をＯＮさせることにより、プリテンショナ５やインフレータ４の点火装置（スクイブ）２５を点火させる。
【００２３】
なお、図３にはパワートランジスタ２４および点火装置２５をそれぞれ１つだけ表示したが、実際には各エアバッグ４Ａ〜４Ｆのインフレータ４、各プリテンショナ５Ａ〜５Ｄに対応して、パワートランジスタ２４および点火装置２５が設けられている。
【００２４】
また、点火判定処理においては、車両の正面衝突、側面衝突、ロールオーバは、それぞれ外部センサ３からの信号と内部センサ２６からの信号の両方に基づいて同様の衝突あるいは事故が検出された場合にのみ、実際にそのような衝突あるいは事故が発生したと判定される。このように、外部センサ３にのみ、あるいはＥＣＵ２にのみ、衝撃が与えられても、エアバッグやプリテンショナ５は作動しないようになっていることにより、誤作動を防止することができる。
【００２５】
マイクロコンピュータ７は、さらに診断処理を実行して、これにより、乗員保護装置１の各部の異常を監視し、異常を検出した場合には、警告灯６を点灯させることにより、乗員に対して異常を表示する。
【００２６】
図４はＥＣＵ２内部の概略構成を示す斜視図である。ＥＣＵ２は、ケース（図示せず）に収められており、ケースには、電源５１や外部センサ３、インフレータ４、プリテンショナ５などを接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられている。ケース内部には、長方形の第１基板１０が配置されており、コネクタのピンは、この第１基板１０に半田付けされている。第１基板１０の大きさは、例えば１５０×１０５ｍｍほどである。
【００２７】
第１基板１０には、そのほぼ全域に渡って、回路部品が実装される部品実装領域１１が形成されており、この部品実装領域１１の周辺部には、一方の短辺に沿って長方形の第２基板２０が垂直に固定されている。さらに、第１基板１０の一方の長辺に沿って正面衝突検出用Ｇセンサ２６Ａが半田付けされており、第１基板１０のもう一方の短辺に沿って側面衝突検出用Ｇセンサ２６Ｂが半田付けされている。
【００２８】
第１基板１０上の第２基板２０が固定されている位置には、この第２基板２０を取り付けるためのコネクタ１４が設けられており、第２基板２０はこのコネクタ１４に差し込まれて樹脂によって固定されている。第２基板２０の大きさは、例えば２０×１００ｍｍほどである。
【００２９】
第２基板２０上には、複数のバックアップコンデンサ２２が半田付けされており、また、第２基板２０の縁部には、ロールオーバ検出用Ｇセンサ２６Ｃが半田付けされている。本実施形態では、バックアップコンデンサ２２として、容量が５６００μＦで、直径１０ｍｍ、高さ２０ｍｍほどのコンデンサが５個取り付けられている。
【００３０】
バックアップコンデンサ２２は、第１基板１０との間に間隔をおいて配置されており、これによりバックアップコンデンサ２２下の第１基板１０上のスペースに回路部品を実装することが可能である。
【００３１】
本実施形態におけるように、車両のロールオーバを検出して、これに対して作動する乗員保護装置においては、バックアップコンデンサは衝突の発生後１秒ほどの間電力供給できる容量を備えている必要があるため、容量が５６００μＦのバックアップコンデンサ２２を５〜６個ほど搭載することになる。
【００３２】
このように多くのバックアップコンデンサを第１基板（メイン基板）上に搭載すると、メイン基板上の回路実装領域が非常に狭くなり、また、上記従来技術のような固定具を用いて、バックアップコンデンサ下に部品を実装するためのスペースを確保した場合でも、その固定具の脚部によってメイン基板上の中央部分において部品実装領域が制限されることになる。
【００３３】
そこで、本実施形態におけるように、第１基板１０上の縁部に第２基板（サブ基板）２０を垂直に設けて、この上にバックアップコンデンサ２２を搭載し、しかもバックアップコンデンサ２２下の第１基板１０上に回路部品を実装可能なように、バックアップコンデンサ２２を第１基板１０から間隔をおいて第２基板２０上に配置するようにすると、第１基板１０の主な部品実装領域である中央部分において、実際に回路部品を実装可能な領域を制限することなく、バックアップコンデンサ２２をＥＣＵケース内に納めることができる。
【００３４】
また、ロールオーバ検出用センサを第１基板１０上に配置する場合には、基板に対して垂直な方向の加速度を検出することができるセンサを用いる必要があるが、本実施形態におけるように、第１基板１０に垂直な第２基板２０上にロールオーバ検出用Ｇセンサを配置すると、正面衝突検出用Ｇセンサ２６Ａや側面衝突検出用Ｇセンサ２６Ｂと同様な水平方向の加速度を検出するセンサをロールオーバ検出用センサ２６Ｃとして用いることができる。
【００３５】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、第１基板１０の一方の短辺に沿って第２基板２０を配置したが、正面衝突検出用Ｇセンサ２６Ａが配置されている辺に対向する長辺に沿って第２基板２０を配置してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態において、第２基板２０上に、第２基板２０が第１基板１０のコネクタ１４から外れたことを検出して、再び接続された場合に、そのことを示す信号を第１基板１０上の回路に対して送る検出回路を実装するようにしてもよい。
【００３７】
上記実施形態では、正面衝突や側面衝突の発生時だけでなく、ロールオーバ発生時にも乗員を保護する乗員保護装置に本発明を適用したが、正面衝突や側面衝突の発生時にのみ乗員を保護する乗員保護装置に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る乗員保護装置を示す全体構成図である。
【図２】車両における乗員保護装置の各構成要素の配置を示す図である。
【図３】ＥＣＵの主な機能を示す機能ブロック図である。
【図４】ＥＣＵ内部の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１乗員保護装置
２ＥＣＵ
３センサ
４インフレータ
５プリテンショナ
６警告灯
７マイクロコンピュータ
１０第１基板
２０第２基板
２２バックアップコンデンサ
２６Ｃロールオーバ検出用Ｇセンサ（ロール状態を検出するセンサ）
５１バッテリ

Claims

車両に搭載されたバッテリと、
前記車両の衝突時に乗員を保護する保護手段と、
前記バッテリから供給される電力により前記保護手段の起動を制御する制御手段とを備える乗員保護装置であって、
前記制御手段を構成するための回路部品が実装される第１基板と、
前記バッテリからの電力供給が遮断された場合に電源として用いられるバックアップコンデンサと、
前記第１基板上の縁部に垂直に配置され、前記バックアップコンデンサが搭載される前記第２基板とを備えたことを特徴とする乗員保護装置。
前記バックアップコンデンサは、前記第１基板との間に所定の間隔を保持するように第２基板上に搭載されていることを特徴とする請求項１記載の乗員保護装置。
前記車両のロール状態を検出するセンサを備え、
前記センサは前記第２基板上に搭載されていることを特徴とする請求項１または２記載の乗員保護装置。