JP4065582B2 - 自動車用エアバッグ・システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にエアバッグ・システムに関し、さらに特定すれば自動車用エアバッグ用の総合システム・アーキテクチャに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エアバッグはシートベルトとともに、深刻な自動車事故による損傷を防ぐための主要な安全機構である。エアバッグは、自動車衝突が起こった場合に衝撃を緩和する安全装置である。衝撃が起ころうとする時に近接センサによって、または実際の衝撃による減速自体の発生によって、センサが検出を行う。一旦事故状況が検出されると、エアバッグが急速に膨張して、打撃を弱めるクッションが提供され、固い表面への衝突が回避される。
【０００３】
通常、エアバッグは、乗車している人に損傷を与える自動車の特定の箇所または表面に配置される。例えば、自動車のハンドルまたはダッシュ・ボードにエアバッグを配置して、頭部への衝撃を防ぐ。その他、ドアにエアバッグを配置して側面の衝撃から乗車している人を保護し、またダッシュ・ボードの下に配置して脚部の損傷を防ぐ。
【０００４】
衝突の持続時間は、典型的に、ミリ秒単位で測定される。衝突後数ミリ秒以内に事故を感知し、エアバッグを拡張しなければならない。回路が、点火装置火工材料(ignitor pyrotechnic material)に接触している導火線に、エネルギを結合する。点火装置火工材料は、エアバッグ膨張装置点火材料の近くに配置されている。導火線に結合されたエネルギは、熱を生成して点火装置火工材料に点火し、次いでこれがエアバッグ膨張装置火工材料に点火する。燃焼中の膨張装置火工材料は熱ガスを生成し、これがエアバッグ内に広がってエアバッグを膨張させる。膨張したバッグは、衝突の間にエアバッグの方へと押しやられる人を、クッションで支える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エアバッグ爆発の性能および制御を改善する一方で、コストを大幅に低減するエアバッグ・システム・アーキテクチャを提供することができれば、きわめて有益であろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、事故において自動車に乗車している人を保護するための自動車用エアバッグ・システムを提供する。このエアバッグ・システムは、エアバッグ膨張装置アセンブリ，エアバッグ，および遠隔モジュールを有する。遠隔モジュールはコンデンサおよび集積回路を有し、導火線を介して電流を結合し火工材料に点火する。遠隔モジュールは、エアバッグ膨張装置アセンブリに接続するプラグとして形成されており、製造が簡略化される。コンデンサは、導火線を介して電流を結合する導電路を形成するため、導火線およびスイッチにエネルギを供給する。集積回路と導火線との間の配線は、電磁放射線ピックアップを減じるため、３．０センチメートル未満である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、多数のエアバッグを制御するシステムの従来技術のブロック図である。このブロック図は、エアバッグを使用可能にする動作の基本的な原理を表わす。エアバッグを膨張させるには、エアバッグ膨張装置内にある１回分の火工材料を爆発させる、即ち、点火する。この膨張装置火工材料は導火線素子を有する点火装置によって点火し、この導火線素子は少量の火工材料と接触している。導火線は、典型的に、ワイヤ，または電流を通すと熱を生成することができるその他の抵抗性材料である。
【０００８】
事故状況においては、導火線がイネーブルされて電流を導通し、この電流が導火線において熱を生成して、点火装置火工材料に点火する。点火された点火装置火工材料は熱ガスを生成し、これがチャンバを介して膨張装置火工材料に点火する。燃焼中の膨張装置火工材料は熱ガスを生成し、これが収縮しているエアバッグ内に放出されて、エアバッグは急激に膨張する。膨張したエアバッグは、人が事故による急激な減速を受けた時の衝撃を緩和する。
【０００９】
マイクロコントローラ１１は、エアバッグに関連する回路をイネーブルにし、ならびに監視およびテストを行う。通常、ハイサイドスイッチ（ＨＳＳ）１２およびロ−サイドスイッチ（ＬＳＳ）１３を用いて、電源から導火線に結合されるエネルギを制御する。導火線を介した導電路を形成するためには、ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３がいずれも同時に使用可能とならなければならない。導火線を介した完全な回路経路を形成するため２個のスイッチを用いることで、偶発的にエアバッグがイネーブルされないよう、ある程度のフェイル・セーフ機構が設けられる。ＨＳＳ，ＬＳＳを用いることで、爆発を起こさずに、スイッチについて独立動作試験を行うことができる。また、単一スイッチのエアバッグ・システムも自動車製造業者によって提供されており、良好な結果を出している。マイクロコントローラ１１は、ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３をイネーブルする制御信号を提供する。図１に示すように、各導火線は対応する１対のスイッチを有し、これらはマイクロコントローラ１１によって個別に制御される。
【００１０】
通常、マイクロコントローラ１１，ハイサイドスイッチ１２，ロ−サイドスイッチ１３およびコンデンサ１４は、例えば車両のダッシュ・ボード領域内など、自動車の共通電子制御モジュールに配置される。エアバッグに関連する導火線および膨張装置は、制御モジュール（コンデンサ１４，ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３）から離れて配置される。衝突の際には、バッテリ・エネルギが中断することがある。コンデンサ１４は、エアバッグ・システムのエネルギ貯蔵部として機能し、衝突後の短時間の動作状態を維持して、すべての必要なエアバッグの拡張を保障する。例えば、エアバッグは通常ハンドル，ダッシュ・ボード，ドア・パネルまたはその他の、衝突中に人が接触する可能性のある箇所に配置される。電源コンデンサ１４，ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３を導火線から離れて中央に配置することに関する問題は、スイッチとこれに対応する導火線との間に、長い配線路が必要なことである。この配線路は長さが１〜２メートルであることが多い。既知の通り、長い配線路は、この配線路に電流を誘導する電磁放射線を受けやすい。実際、自動車は、正常運転においてかなりの量の電磁放射線を生成するか、または運転の正常な過程において電磁放射線を受ける。
【００１１】
エアバッグ・システムの配線における電磁放射線を拾っても、エアバッグの偶発的な拡張を起こさせないことが、自動車業界の関心事である。エアバッグが膨張する程の力は、損傷を起こす可能性がある。従来技術の図１に示す通り、また従来技術のシステムで典型的であるように、マイクロコントローラ１１，コンデンサ１４，ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３は互いに近接して配置される。導火線１ないしＮは、ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３からある程度の距離を置いて、エアバッグと共に配置される。概略的に、ワイヤ長が増大すればするほど電磁放射線を受けやすくなる。明らかに、長い配線路による漂遊電磁放射線が誘導する電流がエアバッグを拡張させるのは、望ましいことではない。これが実際に起こらないようにするため、火工材料を点火するのに十分な熱を導火線において生成するための電流を大きくする必要がある。電磁放射線ピックアップが同様の電流レベルを生成する可能性がないような大電流を選択する。典型的に、大電流は１アンペアを超えるものである。前述の２メートル長のワイヤにおける電磁放射線ピックアップでは、１アンペアの電流は周辺では生成されない。ＨＳＳ１２およびＬＳＳ１３は、従来技術のエアバッグ・システムにおいて求められる大電流レベルに対応できるよう設計されなければならない。従来技術のエアバッグ・システムでは、導火線抵抗は典型的に約２オームである。
【００１２】
事故状況においては、バッテリが動作し続けることは保証できない。図１に示すように、単一の電源（コンデンサ１４）が、エアバッグ・システムの各導火線に電力を提供する。単一の電源（コンデンサ１４）を用いることの問題は、１本の導火線が電流の全てまたはほとんどを独占して、このため他の導火線の展開(deployment)が妨げられる可能性があることである。１本の導火線が、これに対応するエアバッグを点火するのに要する電流より多くの電流を使うのを防ぐため、各導火線導電路に、電流制限回路（図示せず）を付加する。電流制限回路を付加することで、コストが上昇し、システムの複雑性が増大する。電流制限回路によって、この電流制限回路における熱、および導火線に印加される電圧の低下という形で、システム・エネルギの損失が起こる。電流制限の結果としてＨＳＳ１２またはＬＳＳ１３で失われた熱エネルギは、システム・エネルギの無駄が大きいことを示す。電流制限回路による電圧降下は、コンデンサに蓄積する電圧を増大させることによって補償される。通常、コンデンサ１４に蓄積された電圧は、自動車のバッテリ電圧よりもはるかに高い。コンデンサ１４は、火工材料を点火するレベルまで導火線を加熱するのに十分なエネルギを供給可能とするために、静電容量値が大きく、また定格電圧が高い。
【００１３】
通常、コンデンサ１４は各導火線を加熱して、これに結合した火工材料を点火するのに十分な電流を供給できるよう、十分なエネルギを蓄積しなければならない。二導火線システムにおけるコンデンサ１４の一般的な値は、４，７００マイクロファラッド（ｕｆ）である。静電容量値が大きいと、高い費用効果で使用可能なコンデンサの種類は、アルミニウム電解コンデンサに限定される。また、従来技術のエアバッグ・システムにおいては、バッテリ電圧より高い電圧が供給されて、コンデンサ１４を充電する。電圧ブースタ回路（図示せず）によって、コンデンサ１４に結合したＶブースト入力に、高い電圧（例えば４０ボルト）が供給される。Ｖバッテリ入力（図１に示す）には自動車バッテリ電圧も供給され、これが最初にコンデンサ１４を充電する。高電圧／大静電容量のコンデンサは、エアバッグ・システムの中でコストの高い素子である。さらに、従来技術のエアバッグ・システムで一般的に用いられるアルミニウム電解コンデンサには、信頼性の問題がある。電解コンデンサは年数が経つとドライ・アウトし、これがコンデンサの値を低下させることがあり、また最悪の場合には短絡または非機能となって、エアバッグ・システムが役に立たなくなる。
【００１４】
図２は、自動車のエアバッグ・システムに用いる遠隔モジュールのブロック図である。遠隔モジュール２０は、遠隔エネルギ蓄積部を構成するコンデンサ２２および集積回路２１から成る。遠隔モジュール２０は、導火線２３およびエアバッグ（図示せず）に近接して配置される。集積回路２１と導火線２３との間の配線は、電磁放射線ピックアップを最少限に抑えるため、３．０センチメートル未満である。典型的に、配線は長さ１センチメートル未満である。
【００１５】
遠隔モジュール２０は、コンデンサ２２（遠隔エネルギ・リザーバ）およびスイッチ（トランジスタ２９，３０）を導火線２３の近くに配置することで、火工材料に点火するための電流の大きさを小さくする。これによって、エネルギの大部分を導火線へ送る導電路系の損失が最少限に抑えられる。コンデンサ２２は遠隔モジュール２０に含まれており、遠隔モジュール２０の回路に給電するため、および事故状況において導火線２３に給電するためのエネルギを提供する。トランジスタ２９，３０は、使用可能な時に、コンデンサ２２から導火線２３まで、および導火線２３から接地まで導電性の高い経路を形成するスイッチである。導火線２３は、電流を導通させると熱を生成し、エアバッグにおいてエアバッグの火工材料を点火する。
【００１６】
集積回路２１は、制御信号受信およびエネルギ供給のための、二重目的入力端子を有する。第１出力は導火線２３の第１端子に接続し、第２出力は導火線２３の第２端子に接続する。コンデンサ２２は、集積回路２１の供給端子に接続した第１端子、および接地帰還（または接地基準）端子（即ち接地）を有する。集積回路２１は、ダイオード２４，アドレス制御論理回路２５，電圧レギュレ−タ２６，プログラム可能点火遅延回路２７，チャージ・ポンプ２８，トランジスタ２９，およびトランジスタ３０を有する。
【００１７】
集積回路２１の実施例において、ダイオード２４は、集積回路２１の入力に接続された陽極、および集積回路２１の遠隔エネルギ蓄積（コンデンサ２２）端子に接続された陰極を有する。集積回路２１の入力に印加された制御信号は、二重目的信号である。第一にこの制御信号は、集積回路２１の回路に給電するため、コンデンサ２２を充電する。第二に、例えば、診断またはエアバッグの拡張など、回路の動作を制御する。また、集積回路２１によって電力が消費されるので、制御信号はコンデンサ２２を連続的に充電する。制御信号電圧がコンデンサ電圧よりも高い場合、コンデンサ２２への充電を行うため、ダイオード２４は順方向にバイアスされる。制御信号電圧がコンデンサ２２の電圧よりも低い場合、コンデンサ２２は、ダイオード２４によって、集積回路２１の入力から分離される。電圧レギュレ−タ２６は基準電圧を提供する。電圧レギュレ−タ２６は、集積回路２１の遠隔エネルギ蓄積端子に接続された入力、および集積回路２１に基準バイアス電圧を供給するための出力を有する。電圧レギュレ−タ２６は、アドレス制御論理回路２５，プログラム可能点火遅延回路２７およびチャージ・ポンプ回路２８に対して安定した電源電圧を供給するが、コンデンサ２２の電圧は変動する。
【００１８】
アドレス制御論理回路２５は、集積回路２１の入力に印加された制御信号を受信し処理する。アドレス制御論理回路２５は、特定の遠隔モジュール２０に対応するアドレスについて制御信号を監視する。このアドレスによって、エアバッグの拡張または診断を行うための、遠隔モジュール２０への通信が容易になる。アドレスを受信した後、これ以外の情報も供給される。例えば、事故の状況において、制御モジュール（図示せず）は、アドレスが確認された後に遅延時間を与える。アドレス制御論理回路２５は、アドレスの確認後に、プログラムするための遅延時間を受け、更にこの遅延時間をプログラム可能点火遅延回路２７にも与え、これがエアバッグの拡張を遅らせる。遅延時間の後、トランジスタ２９（ハイサイドスイッチ）およびトランジスタ３０（ロ−サイドスイッチ）は、導火線２３を介してコンデンサ２２と接地との間で導電路を形成する。これ以降、トランジスタ２９，３０のことをそれぞれ、ＨＳＳ２９，ＬＳＳ３０と呼ぶことにする。導火線２３によって導通された電流は、導火線２３において熱を生成し、これが火工材料に点火してエアバッグを拡張する。
【００１９】
あるいは、遠隔モジュール２０をアドレスする場合、特定の診断を行って、システムにおける各遠隔モジュール２０の機能性をテストすることができる。アドレス制御論理回路２５は、回路の状況を示す情報を即座に制御モジュールへ戻す。障害が検出されれば、制御モジュールは処置が必要であるという警告を発し、事故の状況においては、制御モジュールが、障害が検出されていれば遠隔モジュール２０を点火しないと決定することができる。
【００２０】
プログラム可能点火遅延回路２７によって、自動車製造業者は、エアバッグを拡張する場合の制御を行うことができる。多数のエアバッグを備える自動車においては、拡張の順序によって、衝突の種類（前方，後方または側方）および自動車に乗車する人のタイプ（子供／大人）に応じて、さらに安全性を提供することができる。拡張のタイミングは、プログラム可能点火遅延回路２７によって制御される。プログラム可能点火遅延回路２７は、点火遅延レジスタ３１，点火回路３２，クロック３３および点火持続回路３４を有する。
【００２１】
アドレス制御論理回路２５は、クロック回路３３の入力に接続されたた第１出力、および第２出力を有する。クロック回路３３は、反復時間を有するクロック信号を提供する。クロック回路３３は、点火遅延レジスタ３１および点火持続回路３４に、クロック信号を提供する。点火持続回路３４は、クロック回路３３に接続された第１入力，第２入力，第１出力および第２出力を有する。点火遅延レジスタ３１は、アドレス制御論理回路２５に接続して遅延命令を受ける。点火遅延レジスタ３１は、アドレス制御論理回路２５の第２出力に接続された第１入力，クロック回路３３に接続された第２入力および点火持続回路３４の第２入力に接続された出力を有する。点火回路３２は、点火持続回路３４の第１出力に接続された入力，第１出力および第２出力を有する。チャージ・ポンプ２８は、点火回路３２の第１出力に接続された入力、および出力を有する。ＨＳＳ２９は、コンデンサ２２に接続されたドレイン，充電ポンプ２８の出力に接続されたゲートおよび集積回路２１の第１出力に接続されたソースを有する。ＬＳＳ３０は、集積回路２１の第２出力に接続されたドレイン，点火回路３２の第２出力に接続されたゲートおよび接地に接続されたソースを有する。チャージ・ポンプ２８は、点火回路３２によって提供される制御信号の電圧の大きさを増大することによって、ＨＳＳ２９を最大にイネーブルし、導火線２３をコンデンサ２２に結合させる。トランジスタ３５は、コンデンサ２２に結合されたドレイン，点火持続回路３４の第２出力に接続されたゲートおよび接地に接続されたソースを有する。トランジスタ３５は、エアバッグ拡張後にコンデンサ２２を放電させる安全化回路であり、また、中央制御モジュールからの給電停止命令にも用いられる。
【００２２】
アドレス制御論理回路２５は、エアバッグ拡張の点火シーケンスを開始させる、遠隔モジュール２０に対応したアドレスを受信する。また、遅延も与えられ、点火遅延レジスタ３１にロードされる。アドレス制御論理回路２５は、クロック回路３３をイネーブルすることによって、点火シーケンスを開始させる。通常状態では、クロック回路３３は、点火遅延レジスタ３１に記憶された遅延時間にわたって、点火遅延レジスタ３１にクロックを供給する。遅延のあと、点火遅延レジスタ３１は点火持続回路３４に，エアバッグを拡張させるイネーブル信号を出力する。点火持続回路３４は、このイネーブル信号を受信して、ＨＳＳ２９およびＬＳＳ３０をイネーブルする時間調節シーケンス(timed sequence)を開始させる。イネーブル信号は、点火持続回路３４から点火回路３２に結合される。点火回路３２は、コンデンサ２２から導火線２３を介して接地までの導電路を形成するため、ＨＳＳ２９およびＬＳＳ３０の双方をイネーブルする。点火回路３２の第１出力とＨＳＳ２９のゲートとの間を結合するチャージ・ポンプ２８は、点火回路３２によって供給される電圧の大きさを増大して、トランジスタＨＳＳ２９を最大にイネーブルし、この素子を通るドレイン・ソース間電圧を最少限に抑える。トランジスタＨＳＳ２９，ＬＳＳ３０によって導火線２３を介して結合される電流は、導火線２３において熱を生成し、これがエアバッグの火工材料を点火する。
【００２３】
点火持続回路３４には、ＨＳＳ２９およびＬＳＳ３０がイネーブルする時間を限定するという第２の目的がある。このタイミング機能は、イネーブル信号が点火遅延レジスタ３１によって受信された時に始動する。クロック３３は、点火持続回路３４にクロックを供給して、この時間を生成する。点火持続回路３４は、安全化／セーフィング機能(disarming/safing function) を与える。一旦集積回路２１によって点火命令信号が受信され、作用されると、導火線２３が火工材料の点火を起こし、エアバッグを拡張させることが期待される。導火線２３が適当なときに火工材料を点火させることができなければ、潜在的な拡張状況、即ち、休止状態の拡張状況が存在する可能性があり、これがエネルギの印加によって予期しない活性状態となって、自動車に乗車している人にも、また救助にあたる人にも、潜在的な危険が生じる可能性がある。典型的に、導火線２３は点火電流／エネルギを導火線２３に印加して約２ミリ秒以内に、火工材料に点火することが期待される。点火持続回路３４の持続時間は、導火線２３の要求に合致させるため、集積回路２１内に固定および設計される。点火持続回路３４によって、火工材料の点火を起こすのに必要な予測時間で、コンデンサ２２からの点火電流／エネルギを導火線２３へ送ることができる。この時間のあと、コンデンサ２２は、トランジスタ３５によって接地に放電されるので、コンデンサ２２によって導火線２３に印加されている継続電流による、偶発的なエアバッグ拡張が防止される。
【００２４】
先に論じたように、電流を導火線に送る回路経路を完成させるために長いワイヤ長を要する場合、電磁放射線ピックアップが問題となる。電磁放射線は、導火線を介する回路経路において電流を生成することがあり、これによってエアバッグ膨張装置が爆発する可能性がある。従来技術のシステムにおける、電磁放射線ピックアップによるエアバッグ拡張の問題は、エアバッグ拡張のために導火線において熱を生成するのに必要な電流の大きさを増大させることで、最少限に抑えられる。従来技術のシステムにおいては、低抵抗導火線（典型的には２オームかそれ未満）を用いていた。従来技術のエアバッグ・システムにおいて用いた大電流には、電流を導火線に結合することができる、大静電容量／高電圧のコンデンサ、および大電流／低抵抗のトランジスタが必要である。トランジスタおよび導火線間の配線もまた、最少限の電圧降下で、大電流に対応できなければならない。このような要求の各々は、従来技術のシステムのコスト上昇を招く。
【００２５】
エアバッグ・システムにおいて各エアバッグで遠隔モジュール２０を用いることによって、従来技術のエアバッグ・システムにおいて必要であった制約が除去される。電磁放射線ピックアップを最少限に抑え、また送電損によるエネルギ・ロスを最少限に抑えるため、遠隔モジュール２０は導火線２３に近接して配置される。遠隔モジュール２０は、導火線２３に電流を供給および結合する回路を有する（コンデンサ２２，トラジスタ２９およびトランジスタ３０）。制御モジュール（図示せず）から遠隔モジュール２０に送られる制御信号は、大電流の信号ではないので、配線は従来技術のエアバッグ・システムほど堅固にする必要はない。また、遠隔モジュール２０は、導火線２３およびエアバッグと共に配置される。遠隔モジュール２０，導火線２３およびエアバッグが、エアバッグ・アセンブリを形成する。
【００２６】
トランジスタ２９，３０および導火線２３の間の配線は、３．０センチメートル以下である。遠隔モジュール２０の実施例では、ワイヤリングは典型的に、１センチメートル以下である。トランジスタ２９，３０を導火線２３に接続するのに用いる配線が短いと、電磁放射線ピックアップが大幅に低減されるので、正常な自動車動作状況において電磁的に生成される電流が低減する。電磁放射線ピックアップを最少限に抑えることで、導火線２３に供給される電流の大きさも、対応して低減することができる。例えば、従来技術のエアバッグ・システムに用いた電流の大きさの半分である５００ミリアンペアの電流を、遠隔モジュールにおいて安全に用いつつ、電磁放射線ピックアップによる拡張を防ぐことに匹敵する安全性が提供される。導火線２３に供給する電流の大きさを減少させることで、トランジスタ２９，３０の小型化を図ることができ、これによって集積回路２０のダイ・サイズが小さくなり、また製造コストも低減される。
【００２７】
小さな電流で、火工材料を点火させるのに必要な熱を生成するために、導火線２３の抵抗を変える。導火線２３の抵抗は、従来技術のシステムにおいて通常約２オームであったのを、１０オームを超えるまで増大して、火工点火が起こるのに必要な熱を生成する。遠隔モジュール２０の実施例において、導火線２３は１４オームであり、これは小さな電流で火工材料を点火させるために十分である（１４オームｘ５００ミリアンペア＝７ボルト）。導火線２３の抵抗が高いと、ドーピングされたポリシリコンなどの一般の集積回路材料を用いて、高度の制御で導火線２３を製造することができる。導火線２３を通る電圧を低下させ、導火線２３の抵抗を増大することによって、火工材料を点火するのに必要なエネルギが大幅に低減される。例えば、従来技術のシステムでは、火工材料を点火させるのに５．７ミリジュールのエネルギを要したが、遠隔モジュールによる方法においては、必要なエネルギは約０．３５ミリジュールである。
【００２８】
遠隔モジュール２０は、単一のエアバッグ（図示せず）の拡張を制御する。従来技術のシステムにおいては、単一の制御モジュールが、多数のエアバッグの拡張を制御する。従来技術のシステムにおいて、多数のエアバッグの拡張のための給電に用いられるコンデンサは、２導火線システムに要する点火エネルギを供給するため、大きな容量値（例えば４０ボルトで４，７００マイクロファラッド）を有した。またコンデンサの電圧は、自動車バッテリ電圧から、電圧ブースタ回路によって増大され、コンデンサの電荷蓄積を増大させた。遠隔モジュール２０内にコンデンサ２２を配置すると、コンデンサへの負荷が、数本の導火線から１本の導火線にまで減じられる。更に、点火エネルギ電流が低減され、給電するのが単一の導火線であることで、コンデンサへの要求が大幅に減じられる。このエアバッグ・システムには、自動車のバッテリ電圧（１２ボルト）よりも低い電圧、例えば、７ボルトで十分である。必要な電圧を、自動車のバッテリ電圧以下に維持することで、従来技術において用いていたブースタ回路が不要となり、このためさらに集積回路２０のダイ・サイズが小さくなり、製造コストの低減が図られる。また、電磁放射線ピックアップを最少限に抑えられるため火工材料の点火に要する電流が小さいこと、およびコンデンサ２２に結合するのが単一の導火線のみであることから、コンデンサ２２の容量の大幅な減少が可能となる。
【００２９】
遠隔モジュール２０の実施例において、コンデンサ２２は、１６ボルト測定時で６８マイクロファラッドのコンデンサである。これは、従来技術のシステムにおいて用いた、４０ボルト測定時で４，７００マイクロファラッドのコンデンサに比べて、大きな低減である。遠隔モジュール２０において小静電容量および低電圧を用いることで、大静電容量／高電圧のコンデンサには通常入手不可能な様々なコンデンサの種類を用いることができる。例えば、有機半導体電解質のアルミニウム固体コンデンサ，固体電解質の特殊ポリマ・コンデンサおよびタンタル・コンデンサは、遠隔モジュール２０において、小さな容量値のものが入手可能な高品質コンデンサである。前述の高品質コンデンサを用いると、自動車製造業者の懸念である、自動車の耐用年数中のコンデンサ劣化という問題が最少限に抑えられる。小静電容量／低電圧のコンデンサは、大静電容量／高電圧のコンデンサよりもはるかに安価であるため、エアバッグ・システムの製造コストが低減される。
【００３０】
点火装置火工材料は、導火線２３に接触して配置される。集積回路２１は、導火線２３と統合されていないが、導火線２３から短い距離のところに配置される。集積回路を火工材料に接触して配置した場合の長期的な影響はよく知られていないので、信頼性および安全性の問題を生じる可能性がある。
【００３１】
図３は、自動車において用いるエアバッグ・アセンブリの断面図である。エアバッグ・アセンブリは、遠隔モジュール４１，エアバッグ膨張装置アセンブリ４５およびエアバッグ４０を有する。
【００３２】
エアバッグ膨張装置アセンブリ４５は、導火線４４に接触する点火装置火工材料４６を有する。遠隔モジュール４１によって、コンデンサ４２から導火線４４を介して電流を結合する導電路が形成されると、導火線４４は熱を生成する。導火線４４によって生成された熱は、点火装置火工材料４６に点火する。点火された点火装置火工材料４６によって放出された熱ガスは、チャンバ４７によって、膨張装置火工材料４８が充填されたエアバッグ膨張装置アセンブリ４５の領域へ結合される。熱ガスは膨張装置火工材料４８を点火し、これはベント４９を介して急激にガスを放出する。エアバッグ４０は、エアバッグ膨張装置アセンブリ４５を囲んでおり、エアバッグ膨張装置アセンブリ４５が放出したガスを受け取り、膨張させ、および保持する。エアバッグ４０は、衝撃が緩和された後に収縮するよう、ガスを放出するベント（図示せず）を有する。
【００３３】
先に論じたように、導火線４４はエアバッグ膨張装置アセンブリ４５に取り付けられ、火工材料４６に接触する。導火線４４のリードは、エアバッグ膨張装置アセンブリ４５の雄コネクタに接続する。遠隔モジュール４１は、エアバッグ膨張装置アセンブリ４５の雄コネクタに対応する雌コネクタを有するプラグとして形成される。雌プラグは、図２におけるコンデンサ２２および集積回路２１にそれぞれ対応するコンデンサ４２および集積回路４３のハウジングを形成する。このプラグは、エアバッグ４０の拡張の始動または診断の実施のための制御信号を供給する制御モジュール（図示せず）に結合する。遠隔モジュール４１をプラグとして形成することによって、エアバッグ膨張装置アセンブリ４５への接続が簡単になり、また集積回路４３と導火線４４との間の配線の距離が短縮され、電磁放射線ピックアップを最少限に抑えられる。プラグ自体もまた、シールドを与える材料を用いて形成すれば、電磁放射線ピックアップをさらに減じることができるであろう。導火線点火ループは電磁放射線ピックアップを受けやすいので、ループのシールドによっても、またその長さを減じることでも、偶発的な爆発の可能性は低減する。実施例においては、このプラグによって、導火線４４から集積回路４３までの配線距離は、１センチメートル未満に限定される。
【００３４】
図４は、多数の遠隔モジュールに接続されたた中央制御モジュール５０のブロック図である。制御モジュール５０は、各遠隔モジュールに制御信号を供給する。通常、中央制御モジュール５０は、いつ事故が発生したかを判定するため、マイクロプロセッサ（図示せず）およびセンサ回路（図示せず）を有する。各遠隔モジュールは、これまで論じたように、エアバッグにおいて火工材料に点火するため導火線に給電する回路を有する。遠隔モジュール５１，５２，５３，５４は個別の機能を与えられ、中央制御モジュール５０から各々の固有の制御信号を受信する。例えば、遠隔モジュール５１はハンドルのエアバッグに対応し、遠隔モジュール５２はドアのエアバッグに対応する。遠隔モジュール５１〜５４は、対応するアドレスが受信された場合にのみ各々が応答するよう、単一の配線対によって結合されている。遠隔モジュール５１〜５４のアドレス指定によって、所定時間において個別の拡張が可能になる。例えば、前方の衝突においては、ハンドルのエアバッグは拡張されるが、ドアのエアバッグの拡張は不要であることがある。各エアバッグの拡張において個別に制御を行うことによって、安全性を増すことができる一方で、事故後の修理費が少なくて済む。
【００３５】
中央制御モジュール５０が個別に遠隔モジュールを制御することに代わる方法は、遠隔モジュールをグループ化することである。遠隔モジュール５５，５６，５７，５８を、遠隔制御モジュール５９に接続する。遠隔モジュール５５〜５８は、グループ化機能において接続される。中央制御モジュール５０からの単一の制御信号が、遠隔モジュール５５〜５８を制御する。遠隔制御モジュール５９は、遠隔モジュールの各々へ信号を提供する最少限の論理回路から成る。グループ化機能によって、遠隔モジュールに対応する各エアバッグを同時に、または順番に点火することができる。
【００３６】
以上、エアバッグ・システムが提供されたことが認められよう。このエアバッグ・システムは、エアバッグ・アセンブリ内に遠隔モジュールを組み込むことによって、導火線までのワイヤ長を短縮し、電磁放射線ピックアップを低減する。遠隔モジュールは雌プラグとして形成され、エアバッグ・システムとの組立が簡略化される。電磁放射線ピックアップを減じることで、火工材料を点火するため導火線に必要な電流の大きさを小さくすることができる。遠隔モジュールは、電源（コンデンサ）および、導火線と共に完全な回路経路を形成するスイッチを有する。コンデンサを充電する電圧は、自動車のバッテリ電圧未満に減少される。コンデンサの静電容量値も小さくて済むので、高品質のコンデンサを用いることができる。高品質のコンデンサを用いることで、システムの長期的な信頼性が増す。
【００３７】
本発明の特定の実施例を図示し説明してきたが、当業者には更に別の変更および改良も想起されよう。本発明は図示した特定の形態に限定されるものではなく、また特許請求の範囲は、本発明の趣旨および範囲から逸脱しないあらゆる変更に対応するよう意図されていることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】多数のエアバッグを制御するシステムの従来技術によるブロック図。
【図２】本発明によるエアバッグ・システムに用いる遠隔モジュールのブロック図。
【図３】本発明によるエアバッグ・アセンブリの断面図。
【図４】本発明による遠隔モジュールに接続した制御モジュールのブロック図。
【符号の説明】
１，２，Ｎ 導火線
１１ マイクロコントローラ
１２ ハイサイドスイッチ
１３ ロ−サイドスイッチ
１４ コンデンサ
２０ 遠隔モジュール
２１ 集積回路
２２ コンデンサ
２３ 導火線
２４ ダイオード
２５ アドレス制御論理回路
２６ 電圧調整器
２７ プログラム可能遅延回路
２８ 充電ポンプ
２９，３０ トランジスタ
３１ 点火遅延レジスタ
３２ 点火回路
３３ クロック
３４ 点火持続回路
３５ トランジスタ
４０ エアバッグ
４１ 遠隔モジュール
４２ コンデンサ
４３ 集積回路
４４ 導火線
４５ アドレス制御論理回路
４６ 点火装置火工材料
４７ チャンバ
４８ 膨張装置火工材料
４９ ベント
５０ 中央制御モジュール
５１，５２，５３，５４ 遠隔モジュール
５５，５６，５７，５８ 遠隔モジュール
５９ 制御モジュール

Claims (3)

1. 自動車用エアバッグ・システムであって：
   制御モジュール（５０）；および
   前記制御モジュールに応答する少なくとも１つの遠隔モジュール（４１）であって、エネルギを提供して火工材料（４６）を点火するコンデンサ（４２）を有し、さらに前記コンデンサ（４２）に結合されかつ前記制御モジュール（５０）から制御信号を受ける集積回路（４３）を含む前記少なくとも１つの遠隔モジュール（４１）；
   を具備し、前記集積回路（４３）は：
   前記集積回路（４３）の入力に結合され前記少なくとも１つの遠隔モジュール（４１）をアドレスするアドレスのための前記制御信号を受信しかつ処理するアドレス制御（２５）論理回路；および
   前記アドレス制御（２５）論理回路の出力に結合された入力を有しエアバッグ（４０）が展開される時を制御するプログラム可能点火遅延回路（２７）；
   を具備することを特徴とする自動車用エアバッグ・システム。
2. 前記アドレス制御（２５）論理回路は前記アドレスが確認された後に前記制御モジュール（５０）から遅延時間を受信しかつ該遅延時間を前記エアバッグの展開を遅延させる前記プログラム可能点火遅延回路（２７）に供給することを特徴とする請求項１記載の自動車用エアバッグ・システム。
3. 自動車用エアバッグ・システムであって：
   制御モジュール（５０）；
   複数のエアバッグ・アセンブリであって、各々のエアバッグ・アセンブリは：
   前記エアバッグ・アセンブリへのプラグとして形成されかつ前記制御モジュール（５０）に応答する遠隔モジュール（４１）であって、電力を供給するコンデンサ（２２）を有する遠隔モジュール（４１）；
   前記遠隔モジュール（４１）に応答し火工材料（４６）に点火するための導火線（４４）を含むエアバッグ膨張装置アセンブリ（４５）であって、前記導火線（４４）は前記コンデンサ（２２）により給電されるエアバッグ膨張装置アセンブリ（４５）；および
   前記エアバッグ膨張装置アセンブリ（４５）によって放出されるガスを受けるエアバッグ（４０）；
   を備えた複数のエアバッグ・アセンブリ；
   を具備することを特徴とする自動車用エアバッグ・システム。

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