JP3702577B2 - 乗員保護装置の故障診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突時に乗員を保護すべく起動する乗員保護装置の故障診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、エアバッグ、シートベルト巻取装置等の乗員保護装置の回路として、図7に示すように、スクイブ33の両側にトランジスタ31、34が直列接続された回路が知られている。この回路では、トランジスタ31、34が共にオンした時にのみ、スクイブ33に大電流が供給され、スクイブ33が点火するように構成されている。
【0003】
乗員保護装置の信頼性を確保するために、トランジスタ31、34が正常にオンするか否かの診断が定期的に又は自動車のエンジンの起動時に行われている。その診断では、トランジスタ31又は34のみをオンした時にスクイブ33にかかる電位(中間点Mの電位、以下、「中間点電位」という)が、それぞれ、略電源電位V又はアース電位に等しくなれば、オンさせたトランジスタは正常、そうでない場合は異常と判断される。
【0004】
ところが、この診断を直ちに実行すると、配線L2がアースに短絡した状態又は配線L1が電源線に短絡した状態で、それぞれ、トランジスタ31又は34をオンさせると、スクイブ33に大電流が流れスクイブ33が誤って点火される。
そこで、図7のように、抵抗32、35が、それぞれ、トランジスタ31、34に並列に接続された回路を用いて、中間点電位が検出され上記の短絡故障が発生していないことが予め確認された上で、上記の診断が実行されるようにしている。即ち、短絡故障が発生していない場合には中間点電位は略V/2(Vは電源電位)となり、逆に、配線L2がアースに短絡した状態又は配線L1が電源線に短絡した状態の時には、中間点電位は、それぞれ、アース電位又は電源電位となる。このことにより短絡故障が予め検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の中間点電位の検出方法は瞬時サンプリングや平均電圧によるために、配線L1又はL2が電源線又はアースに瞬間的に繰り返し接触しているような故障の場合には、そのような短絡故障が検出されない。
このため、トランジスタ31、34を交互にオンさせる診断が実行されると、トランジスタ34又は31がオンしている期間に、それぞれ配線L1又はL2が電源線又はアースに瞬間的に接触しても、スクイブ33に瞬間的に大電流が流れ、スクイブ33が誤って起動されるという問題がある。さらに、診断時にトランジスタ31又は34をオンさせたときに流れる電流は極めて小さい(例えば20mA)。このためトランジスタ31又は34は、その極めて小さい電流も流れないような故障しか故障と判断されない。即ち、トランジスタ31又は34の一部のセルがオンしないような部分的な故障は検出されないという問題がある。
【0006】
従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、乗員保護装置の故障診断時において、電力トランジスタの故障検出の精度を向上させると共に、スクイブの両側に電力トランジスタを備えたシステムでは電源短絡或いは接地短絡があってもスクイブに点火電流が流れないようにすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の手段によれば、スクイブの少なくとも一方の側に電力トランジスタを直列接続した乗員保護装置の故障診断装置において、電力トランジスタを構成する並列セルの一部を、スクイブが起動しない程度の電流しか流れないチェック用トランジスタとし、そのチェック用トランジスタだけをオンさせ、その時のスクイブにかかる電位を検出し、その電位に応じて電力トランジスタの故障を診断する。これにより、微小電流しか流れないチェック用トランジスタの正常か異常かにより電力トランジスタの故障を判定していることから、故障判定の精度が向上する。
また、電力トランジスタの複数の各セルをチェック用トランジスタとし、診断時にはその複数のチェック用トランジスタを1つずつ順次オンさせて各セルを1つずつ正常か異常かを判断することで、トランジスタのより広い範囲でチェックできるので電力トランジスタの診断の信頼性をより高めることができる。
請求項2に記載の手段によれば、複数のチェック用トランジスタは、共通のソース配線 電極及びドレイン配線電極を有し、各セル毎にゲート配線電極が設けられることにより、各ゲート配線電極毎に制御信号を印加することで各セル毎の診断が容易に行える。
請求項3に記載の手段によれば、電力トランジスタの各セルを接続しているドレイン配線電極、又は/及びソース配線電極の末端部分に位置するセルにてチェック用トランジスタを構成する。これにより、末端部分に至るまでの配線電極に断線があれば、チェック用トランジスタはオンしない。このため断線の検出範囲が広くなり、電力トランジスタの故障が、より多くチェック用トランジスタの故障として反映されるため故障検出精度が向上する。
【0008】
又、請求項4に記載の手段のように、スクイブの両側に電力トランジスタを設けた場合には、故障診断時において、スクイブに対する配線に定常的な又は瞬間的な電源短絡や接地短絡が発生しても、チェック用トランジスタの電流容量により電流が制限され、スクイブが点火しない程度の電流しか流れないのでスクイブが点火されることがない。よって、故障検出の精度が向上すると共に診断時の誤作動を確実に防止することができる。
【0009】
スクイブの近傍に電力トランジスタが設けられた場合には、スクイブと電力用トランジスタとの間の配線の長さが短くなり、配線の電源短絡或いは接地短絡が防止されるので、スクイブのいずれか一方の側に電力トランジスタを設けても誤作動が防止される。よって、請求項5に記載の手段の如く、電力トランジスタがスクイブのいずれか一方の側に設けられることにより、乗員保護装置をより簡易な構成にできる。そして、チェック用トランジスタがオンしてもスクイブは起動されないので、その装置における電力トランジスタの故障検出が可能になると共に請求項1乃至3に記載の手段と同様に故障検出の精度を向上させることができる。
【0010】
【0011】
請求項6に記載の手段によれば、スクイブの起動時には、チェック用トランジスタもオンさせることで、電力トランジスタの電流容量の利用効率を向上させることができる。
【0012】
請求項7に記載の手段によれば、電力トランジスタの診断時には、チェック用トランジスタにのみ制御信号を印加し、スクイブの起動時にはチェック用トランジスタを含む電力トランジスタに制御信号を印加するスイッチ手段を設けることにより、共通の制御信号により診断と本来の起動とを行うことができ、電力トランジスタの駆動回路が共通化できる。
【0013】
請求項8に記載の手段によれば、電力トランジスタに並列に、流れる電流がスクイブを起動させないように補償抵抗が接続されることにより、診断前のスクイブにかかる電圧の検出が安定し、予備チェックの信頼性が向上するため、故障診断の信頼性が向上すると共に診断時のスクイブの誤作動をより確実に防止できる。
【0014】
請求項9に記載の手段によれば、スイッチ手段診断手段により、スイッチ手段をオンオフしたときのスイッチ手段の出力端の電位を検出することで、その電位を用いてスイッチ手段を診断できる。よって、乗員保護装置の起動が確実となり、信頼性が向上する。
【0015】
【0016】
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
図1は、本発明の具体的な実施例に係わるエアバッグ装置(乗員保護装置)の故障診断装置100の構成を示した回路図である。エアバッグ装置は、スクイブ10に点火電流が流れると、火薬が燃焼し、それにより発生したガスが供給されてバッグが乗員側に膨出することによって乗員を衝突時の衝撃から保護する。
スクイブ10の一端は、電界効果トランジスタ(FET)2と抵抗6との並列回路を介して点火電源V1に接続され、スクイブ10の他端はFET12と抵抗16との並列回路を介して接地されている。抵抗(補償抵抗)6、16は、FET2又はFET12のいずれか一方がオンしても流れる電流が、スクイブ10を点火させない程度の値となる抵抗値を有している。FET2、12が請求項でいう電力トランジスタに相当する。
【0018】
FET2、12は、共に横型の二重拡散MOS構造(LDMOS)を成し、一方のFET2の斜視図を図3に示す。尚、FET12についても全く同様の構成であり、チェック用FET121、駆動用FET122も同様に構成されている。このFET2、12は、nチャンネル、エンハンスメント型であり、ソースゲート間電圧が閾値Vthより小のときオフ状態となり(ノーマリオフ)、閾値Vth以上のときオン状態となる。FET2は、ドレイン電極23、ソース電極26、及びゲート電極24、25がそれぞれ櫛状に設けられている。このようにソース電極26、ゲート電極24、及びドレイン電極23を1組とする各列毎に並列セルが構成されている。又、ゲート電極24は、ゲート電極25に対して分離形成されており、ドレイン電極末端部23aとソース電極26の一部26aとで構成されたセル28内に設けられている。
このゲート電極24、ドレイン電極末端部23a、及びソース電極26aとでチェック用FET21が構成されている。又、FET2のうちチェック用FET21を除いた部分のセルが並列に接続されて駆動用FET22が構成されている。チェック用FET21は駆動用FET22に比較して導通時の抵抗が高く、本実施例ではチェック用FET21のオン状態における抵抗を約250Ωとした。
【0019】
FET2、12をオン、オフ作動させるためにFET5、15が設けられており、FET5、15のドレイン、ソース及びゲートがそれぞれバイアス電源V3、アース、CPU20に接続されている。FET5、15は、pチャンネル、デプレッション型であり、CPU20からの駆動信号がLレベルのときにオン状態となり(ノーマリオン)、駆動信号がHレベルのときオフ状態に変化する。
FET5、15と駆動用FET22、122のゲートとの間には、インバータとFETとから成るアナログスイッチ(スイッチ手段)1、11が設けられており、CPU20からの切換信号によってオン、オフ作動する。スイッチ1、11の動作状況を確認するために、定電圧電源V2に直列に接続された抵抗3、4と抵抗13、14とがそれぞれスイッチ1、11と駆動用FET22、122のゲートとの間に設けられており、駆動用FET22、122のゲート電圧が閾値Vthより小さい約1Vとなるようにしている。
CPU20は、FET5、15をオン、オフ作動させる駆動信号と、アナログスイッチ1、11をオン、オフ作動させる切換信号とを出力すると共に、駆動用FET22、122のゲート電圧G2、G12 とソース電圧S1とドレイン電圧D11 とをモニタする。
【0020】
次に、故障診断装置100の作用について図2に基づいて以下に説明する。
図2は、一例としてCPU20におけるローサイド(FET12側)の処理手順を示したフローチャートである。この処理フローは車両のイグニッションスイッチのオンにより起動される。イグニッションスイッチがオフの時にはCPU20は起動されず、故障診断装置100と各電源との電気的接続が遮断される。よって、イグニッションスイッチがオフ状態においてはスクイブ10に点火電流が流れることはなく、エアバッグ装置が誤起動されることはない。
【0021】
イグニッションスイッチがオンになると、故障診断装置100と各電源とが電気的に接続される。CPU20はステップ110 にてアナログスイッチ11の切換信号を出力し、スイッチ11をオフ状態にする。これにより駆動用FET122とバイアス電源V3との電気的接続が遮断される。
次に、ステップ120 にてFET駆動信号としてHレベルの信号を出力し、FET15をオンからオフに状態変化させる。これによりチェック用FET121のゲート電極124にバイアス電源V3により閾値Vth以上の正電圧が印加され、チェック用FET121がオン状態になる。
【0022】
次に、ステップ130 にてドレイン電圧D11 が所定の閾値TH1 以下であるか否かを判定する。チェック用FET121のオンによりそのドレイン−ソース間に電流が流れるので、チェック用FET121が正常であればドレイン電圧D11 は閾値TH1 より大きくなることはない。従って、ステップ130 の条件を満たす場合にはチェック用FET121が正常にオンすると判定し、ステップ140 に進む。
【0023】
ステップ140 にて駆動用FET122のゲート電圧G12 が約1(V)であるか否かを判定する。ここで、スイッチ11が正常に機能してオフ状態であればゲート電圧G12 は約1(V)になるので、ステップ140 の条件を満たす場合には、スイッチ11が正常に機能(オフ)していると判定し、ステップ150 に進む。
ステップ150 ではFET駆動信号としてLレベル信号を出力し、FET15をオフからオンに状態変化させる。FET15のオンによりバイアス電源V3が抵抗を介して接地され、チェック用FET121のゲート電極124への印加電圧がゼロとなり、FET121はオンからオフに状態変化する。
次に、ステップ160 にてスイッチ11の切換信号を出力し、スイッチ11をオフからオンに状態変化させる。これにより駆動用FET122のゲート電極125はFET15を介して接地される。この後、ステップ170 にて駆動用FET122のゲート電圧G12 がゼロであるか否かを判定する。スイッチ11が正常に機能しオン状態であれば、ゲート電圧G12 がゼロとなるから、ステップ170 の条件を満たすときスイッチ11に故障がないと判断し、処理を終了する。
【0024】
尚、ステップ130 の条件を満たしていないとき、即ちスイッチ11、FET15が共にオフ状態で、チェック用FET121はオン状態であるべきところ、ドレイン電圧D11 が閾値TH1 より大きいときにはチェック用FET121がオンしないと判定し、ステップ180 にてエラーメッセージを表示し、処理を終了する。
又、ステップ140 の条件を満たしていないとき、即ち駆動用FET122のゲート電圧G12 が約1(V)でない場合には、アナログスイッチ11の動作不良(オフ不良)と判定してステップ180 にてエラーメッセージを表示し、処理を終了する。
又、ステップ170 の条件を満たしていないとき、即ち、FET15がオン状態で駆動用FET122のゲート電圧G12 がゼロでない場合は、スイッチ11の動作不良(オン不良)と判定してステップ180 にてエラーメッセージを表示し、処理を終了する。尚、上記処理のうちステップ110 、140 、160 、170 における処理が請求項でいうスイッチ手段診断手段に相当する。
【0025】
このような処理により故障診断装置100におけるローサイドの動作チェックが実行される。又、上記処理の終了後、上記処理と同様にハイサイド(FET2側)の動作チェックが実行される。
上記動作チェックの後、FET5、15とスイッチ1、11はそれぞれオン状態に維持される。これにより、バイアス電源V3が接地されるので、駆動用FET22、122、チェック用FET21、121の各ゲート電圧はゼロとなり、それらFET22、122、21、121はオフ状態を維持する。
この状態でCPU20により衝突が検知されると、FET5、15はオンからオフに状態変化し、駆動用FET22、122、チェック用FET21、121の各ゲートにバイアス電圧が印加され、それらFET22、122、21、121はオフからオンに状態変化する。これによって、スクイブ10に点火電流が流れ、エアバッグ装置が起動される。
【0026】
上記構成により、FET2、12の並列セルの一部を高抵抗のチェック用FET21、121とすることにより、故障診断時において配線L1が電源線に、又は配線L2がアースに瞬間的又は定常的に短絡したような場合でも、流れる電流がチェック用FET21、121により制限されるので、点火電流が流れることがなく、エアバッグ装置の誤作動を防止できる。
又、チェック用FET21は、ドレイン電極23の末端部23aをドレイン電極としているので、末端部23aまでのドレイン電極23の一部、即ち駆動用FET22のドレイン電極に断線が生じた場合にもチェック用FET21はオンしない。よって、チェック用FET21の動作不良の判定によって駆動用FET22の動作不良を、それを動作させることなく判別できる。又、FET2の一部に故障が発生し、FET2全体をオンしたのでは故障判定できない場合であっても故障検出が可能となる。チェック用FET121も同様に構成されているので、同様にチェック用FET121の動作不良により駆動用FET122の動作不良をそれを作動させることなく判別できる。
尚、本実施例では、チェック用FET21にドレイン電極末端部23aを備えた構成としたが、ソース電極としてソース電極26の末端部を用いることで、FET2のソース電極26の断線を検出することが可能である。FET12についても同様である。
又、駆動用FET22、122のゲート電圧G2、G12 をモニタすることにより、アナログスイッチ1、11の動作不良を検出できるので、故障診断装置100の安全性を向上できる。
【0027】
上記実施例における異常検出において、ステップ130 でドレイン電圧と閾値TH1 とを比較しているが、チェック用FET21をオフからオンにしたときのドレイン電圧D11 の電圧変化量が所定値以上かを判定するようにしてもよい。
さらに、チェック用FET21と121とを交互にオン、オフしてドレイン電圧又はソース電圧S1を検出しているが、チェック用FET21と121とを同時にオンしてスクイブ10の端子間電圧が所定値以上か否かを判定するようにしてもよい。但し、FET21と121とが同時にオンしても、流れる電流によりスクイブ10が点火されないようにFET21と121は構成されている。
【0028】
上記実施例では、図1に示されるようにスクイブ10の両側にFET2、12を備えた構成としたが、スクイブ10の一方の側にのみFETを備えた構成としてもよい。例えば、図6(a)に示すようにアース側にのみFET12を設けた構成、或いは図6(b)に示すように点火電源V1側にのみFET2を設けた構成としてもよい。エアバッグのインフレータ近傍にあるスクイブ10の近傍にFET2或いはFET12が設けられた場合などでは、スクイブ10とFET2又はFET12との間の配線L1又はL2の長さが短くなるので、配線L1又はL2の電源短絡又は接地短絡の確率が低下する。よって、スクイブ10の一方の側にFETを設けても有効に機能する。そして、チェック用FET21又は121をオフからオンに変化させた時のソース電圧S1又はドレイン電圧D11 の電圧変化量又はスクイブ10の端子間電圧を所定の閾値と比較することで故障判定を行ってもよい。これにより、乗員保護装置をより簡易な構成にできる。
【0029】
上記実施例では、FET2、12をLDMOS構造としたが、図4に示されるような縦型の二重拡散MOS構造(VDMOS)としてもよい。尚、図4は、一例としてFET2の構造を示しており、FET22はFET2と同様の構造である。この場合チェック用FET21はソース電極26の末端部26bをソース電極としているので、駆動用FET22のソース電極26に断線が生じた場合にはチェック用FET21はオンしない。よって、図3の場合と同様にチェック用FET21の動作不良の判定によって駆動用FET22の動作不良を、それを動作させることなく判別できる。FET12についてもFET2と同じことが言える。
【0030】
又、上記実施例では、単一のセルから成るチェック用FET21、121とその他のセルが並列接続された駆動用FET22、122とでFET2、12を構成したが、FET2について言えば図5に示すようにソース電極26とドレイン電極23とを共通とし、ゲート電極25a〜25eをソース電極26の櫛歯の先端部に分離して設け、各セル単位で複数のチェック用のFETを設けてもよい。この構成では、例えば切換スイッチ(図略)などを用いて各セル毎に順次ゲート電極をバイアス電源V3に接続してオン作動させ、スクイブにかかる電圧を検出し、各セル毎に正常であるか否かを診断することで、FET2の診断の信頼性をより向上させることが可能である。又、各セル単位でなくとも電流制限が可能な範囲でゲート電極25a〜25eを並列接続してチェック用FETを構成してもよい。
さらに、各セルを櫛歯状の電極の各列に沿ってさらに分割してチェック用FETを増加させてもよい。このようにすればFET2の広い範囲の部分での動作チェックが可能である。尚、スクイブの起動時にはこれらのチェック用FETも同時にオンさせる構造とする。
【0031】
上記に示されるように、本発明によれば、スクイブの一方の側に直列に接続された電力トランジスタの一部のセルを、スクイブを起動しない程度の電流しか流れないチェック用トランジスタとしたことで、電力トランジスタの部分的な故障をも検出することが可能となり、検出精度が向上する。又、スクイブの両側に電力トランジスタを設けた場合には、故障診断時において瞬間的又は定常的な電源短絡或いは接地短絡が発生しても、スクイブが点火されることがなく、診断時の誤作動を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の具体的な実施例に係わる故障診断装置の構成を示した回路図。
【図2】 本発明の具体的な実施例に係わる故障診断装置の処理フローを示したフローチャート。
【図3】 本発明の具体的な実施例に係わる故障診断装置におけるFETの構成を示した模式図。
【図4】 本発明の具体的な実施例に係わる故障診断装置におけるFETの他の構成を示した模式図。
【図5】 本発明の具体的な実施例に係わる故障診断装置におけるFETの他の構成を示した回路図。
【図6】 本発明の具体的な実施例に係わる故障診断装置の他の構成を示した回路図。
【図7】 従来の故障診断装置の構成を示した回路図。
【符号の説明】
1、11 スイッチ
2、12 FET
3、4、13、14 抵抗
10 スクイブ
20 CPU
21、121 チェック用FET
22、122 駆動用FET
23、123 ドレイン電極
24、124 チェック用ゲート電極
25、125 駆動用ゲート電極
26、126 ソース電極
100 故障診断装置
Claims (9)
- スクイブの少なくとも一方の側に電力トランジスタを直列接続した乗員保護装置の故障診断装置において、
前記電力トランジスタを構成する並列セルの一部であって、前記スクイブが起動しない程度の電流しか流れない一部のセルをチェック用トランジスタとし、そのチェック用トランジスタだけをオンさせて、前記スクイブにかかる電位を検出し、その電位に応じて前記電力トランジスタを診断し、
前記電力トランジスタの複数の各セルを複数のチェック用トランジスタとし、診断時には、その複数のチェック用トランジスタの1つを順次、オンさせることを特徴とする乗員保護装置の故障診断装置。 - 前記複数のチェック用トランジスタは、ソース配線電極、ドレイン配線電極が共通で、ゲート配線電極のみ各セル毎に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
- スクイブの少なくとも一方の側に電力トランジスタを直列接続した乗員保護装置の故障診断装置において、
前記電力トランジスタを構成する並列セルの一部であって、前記スクイブが起動しない程度の電流しか流れない一部のセルをチェック用トランジスタとし、そのチェック用トランジスタだけをオンさせて、前記スクイブにかかる電位を検出し、その電位に応じて前記電力トランジスタを診断し、
前記チェック用トランジスタは、前記電力トランジスタの各セルを並列接続しているドレイン配線電極、又は/及びソース配線電極の末端部分に位置するセルとしたことを特徴とする乗員保護装置の故障診断装置。 - 前記電力トランジスタは、前記スクイブの両側に設けられたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
- 前記電力トランジスタは、前記スクイブのいずれか一方の側に設けられたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
- 前記スクイブの起動時には、前記チェック用トランジスタもオンさせることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
- 前記電力トランジスタの診断時には、前記チェック用トランジスタにのみ制御信号を印加し、前記スクイブの起動時には、チェック用トランジスタを含む電力トランジスタに制御信号を印加するスイッチ手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
- 前記電力トランジスタに並列に、前記スクイブを起動させない程度の電流しか流れない補償抵抗が接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
- 前記スイッチ手段をオンオフした時のスイッチ手段の出力端の電位を検出し、その電位によりそのスイッチ手段を診断するスイッチ手段診断手段を設けたことを特徴とする請求項7に記載の乗員保護装置の故障診断装置。
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