JP2006118263A - パワーウインドスイッチ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 浸水したとき、下降スイッチにもとづいて確実にウインドガラスを下降させることができるパワーウインドスイッチ回路を提供する。
【解決手段】 パワーウインドスイッチ回路は、浸水検出回路９が浸水を検出した際に、ウインドガラス上昇用の半導体スイッチ３１Ａのゲート端子を接地し、ウインドガラス下降用の半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子を、抵抗Ｒ２Ｂを介して接地するトランジスタ３３と、ダイオード３２Ａ、３２Ｂを備えている。下降スイッチの一端は、半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子と接続し、さらに抵抗Ｒ１Ｂを介して接地している。浸水検出回路が通電状態のとき場合、制御回路であるＣＰＵ７の動作と関係なく、トランジスタ３３と、ダイオード３２Ａは、半導体スイッチ３１Ａをオフ状態とし、下降スイッチがオン状態のとき半導体スイッチ３１Ｂを確実にオン状態にできる。下降スイッチは汎用のものが使え、低コストにできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パワーウインドスイッチ回路に関し、特に浸水したときにウインド下降スイッチを操作することによりウインドを開くことを可能にしたパワーウインドスイッチ回路に関する。

一般に、車両のサイドドア等のウインドガラスを自動的に開閉させるためにパワーウインド装置が用いられている。そして、搭乗者がパワーウインド装置に設けられた、マニュアルの上昇スイッチ又は下降スイッチをオン操作することにより、ウインドガラスが上昇側又は下降側に駆動されるようにされている。
しかし、自動車が浸水したときに、パワーウインド装置のＣＰＵが機能しないまたは誤動作して、駆動モータが正常に回転せず、ウインドガラスを降下させることができなくなる可能性がある。

そのために、浸水検出回路をパワーウインドスイッチ回路に組み込み、操作スイッチの操作によりＣＰＵを介しないで直接駆動モータを駆動するパワーウインドスイッチ回路が提案されている（特許文献１参照）。
図３は、従来のパワーウインドスイッチ回路を用いたパワーウインド装置の電気回路図である。

パワーウインドスイッチ回路は、駆動モータ（Ｍ）１に対して設けられ、駆動モータ１の回転方向をウインドガラス上昇方向と下降方向に変換するために、操作スイッチ４、駆動モータ１の回転方向を切り替えるリレースイッチ５と、リレースイッチ制御用の第１および第２の半導体スイッチ３８Ａ、３８Ｂと、半導体スイッチ３８Ａ、３８Ｂをオンオフ制御する制御回路であるＣＰＵ８を備えている。
駆動モータ１は、図示しない車両のウインドガラスを上昇又は下降駆動する直流モータからなる。

操作スイッチ４は上昇スイッチ（ＵＰ ＳＷ）１２、下降スイッチ（ＤＮ ＳＷ）１４と、下降スイッチ１４に連動するバイパススイッチ１６を含んでいる。上昇スイッチ１２、下降スイッチ１４それぞれのオン信号はＣＰＵ８に入力されている。
バイパススイッチ１６の可動接点２７は、下降スイッチ１４がオフ状態のとき、バッテリ電源（＋Ｂ）に接続するオン固定接点ＯＮにコンタクトし、下降スイッチ１４がオン状態のとき、グランド側に接続するオフ固定接点ＯＦＦにコンタクトする。

リレースイッチ５は、第１のリレースイッチ２１Ａと、第２のリレースイッチ２１Ｂよりなる。
リレースイッチ２１Ａは、リレーコイル２３Ａと、可動接点２５Ａ、ウインドガラス上昇側の固定接点ＵＰ１、ウインドガラス下降側の固定接点ＤＮ１を有している。
リレースイッチ２１Ｂも同様に、リレーコイル２３Ｂと、可動接点２５Ｂ、ウインドガラス上昇側の固定接点ＵＰ２、ウインドガラス下降側の固定接点ＤＮ２を有している。
固定接点ＵＰ１、ＤＮ２はバッテリ電源に接続し、固定接点ＤＮ１、ＵＰ２はグラウンドに接続されている。

可動接点２５Ａは、例えば図示省略のスプリングによりリレーコイル２３Ａが無励磁状態のとき、固定接点ＤＮ１にコンタクトしている。同様に可動接点２５Ｂは、リレーコイル２３Ｂが無励磁状態のとき、固定接点ＵＰ２にコンタクトしている。
リレーコイル２３Ａ、２３Ｂが励磁状態のとき、可動接点２５Ａ、２５Ｂはそれぞれ、固定接点ＵＰ１、ＤＮ２にコンタクトする。

バッテリ電源とグラウンドの間で、バイパススイッチ１６、リレーコイル２３Ａ、ＮＰＮ型トランジスタからなる半導体スイッチ３８Ａが直列に接続されている。また、それと並列にバッテリ電源とグラウンドの間で、リレーコイル２３Ｂ、ＮＰＮ型トランジスタからなる半導体スイッチ３８Ｂが直列に接続されている。
半導体スイッチ３８Ａ、３８Ｂのベース端子はＣＰＵ８のそれぞれの信号出力端子に接続されている。

また、パワーウインドスイッチ回路は、浸水検出回路９、トランジスタ３３、ダイオード３２Ａ、３２Ｂを備えている。浸水検出回路９は、バッテリ電源に接続された電極と、トランジスタ３３のベース端子に接続された電極とからなり、両電極は互いに若干離間して配置されている。
トランジスタ３３のコレクタ端子は、ダイオード３２Ａを介してリレーコイル２３Ａと半導体スイッチ３８Ａのコレクタ端子との間に接続し、またダイオード３２Ｂを介してリレーコイル２３Ｂと半導体スイッチ３８Ｂのコレクタ端子との間に接続している。

次に、パワーウインドスイッチ回路が雨水などの電解質の液にて濡れていない場合のスイッチ４の操作状態に対する作用を説明する。この場合浸水検出回路９は、非通電状態であり、トランジスタ３３はオフ状態である。
上昇スイッチ１２および下降スイッチ１４がともにオフ状態のときは、ＣＰＵ８にはこれらのスイッチのオン信号が入力されていない。したがってＣＰＵ８は、半導体スイッチ３８Ａ、３８Ｂに制御信号としてロー信号（以下ＬＯ信号と称する）を出力し、半導体スイッチ３８Ａ、３８Ｂはともにオフ状態である。バイパススイッチ１６の可動接点２７がオン固定接点ＯＮにコンタクトしていても、リレーコイル２３Ａ、２３Ｂ共に無励磁状態である。駆動モータ１の両端子は短絡しているため、駆動モータ１は回転しない。

上昇スイッチ１２がオン状態のとき、ＣＰＵ８に上昇スイッチ１２のオン信号が入力され、ＣＰＵ８は半導体スイッチ３８Ａのベース端子に制御信号としてハイ信号（以下ＨＩ信号と称する）を出力し、半導体スイッチ３８Ａをオン状態にする。
バイパススイッチ１６の可動接点２７がオン固定接点ＯＮにコンタクトしており、リレーコイル２３Ａのみが励磁状態になる。その結果、可動接点２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ固定接点ＵＰ１、ＵＰ２にコンタクトし、駆動モータ１は上昇動作側に回転し、ウインドガラスを上昇させる。

下降スイッチ１４がオン状態のとき、ＣＰＵ８に下降スイッチ１４のオン信号が入力され、ＣＰＵ８は半導体スイッチ３８Ｂのベース端子にＨＩ信号を出力し、半導体スイッチ３８Ｂをオン状態にする。
下降スイッチ１４に連動したバイパススイッチ１６の可動接点２７がオフ固定接点ＯＦＦにコンタクトしており、リレーコイル２３Ｂのみが励磁状態になる。その結果、可動接点２５Ａ、２５Ｂは、それぞれ固定接点ＤＮ１、ＤＮ２にコンタクトし、駆動モータ１は下降動作側に回転し、ウインドガラスを下降させる。

次に、パワーウインドスイッチ回路が雨水などにて濡れている場合のスイッチ４の操作状態に対する作用を説明する。この場合浸水検出回路９は、通電状態であり、トランジスタ３３はオン状態である。
まず、上昇スイッチ１２、下降スイッチ１４はいずれも操作されていない場合を考える。
リレーコイル２３Ａ、２３Ｂの一端はバッテリ電源に接続しており、他端はダイオード３２Ａまたは３２Ｂと、トランジスタ３３を介して接地された状態になる。リレーコイル２３Ａ、２３Ｂは両方とも励磁状態となり、可動接点２５Ａは固定接点ＵＰ１に、可動接点２５Ｂは固定接点ＤＮ２にコンタクトする。駆動モータ１の両端子は短絡し、駆動モータ１は回転しない。

浸水検出回路９が通電状態のときに上昇スイッチ１２をオン状態にすると、ＣＰＵ８に上昇スイッチ１２のオン信号が入力され、ＣＰＵ８が正常に動作して、半導体スイッチ３８Ａのベース端子にＨＩ信号を出力したとしても、リレーコイル２３Ａ、２３Ｂが両方とも励磁状態であることに変わりはない。したがって、駆動モータ１は回転しない。

浸水検出回路９が通電状態のときに下降スイッチ１４をオン状態にすると、ＣＰＵ８に下降スイッチ１４のオン信号が入力され、ＣＰＵ８が正常に動作して半導体スイッチ３８Ｂのベース端子にＨＩ信号を出力するかもしれないが、ＣＰＵ８の動作にかかわらず下降スイッチ１４に連動したバイパススイッチ１６の可動接点２７がオフ固定接点ＯＦＦにコンタクトして、リレーコイル２３Ａを無励磁状態とし、リレーコイル２３Ｂのみが励磁状態になる。
その結果、可動接点２５Ａは固定接点ＤＮ１とコンタクトした状態となり、可動接点２５Ｂは固定接点ＤＮ２にコンタクトした状態を維持し、駆動モータ１は下降動作側に回転し、ウインドガラスを下降させる。
特開平１１−１１７６０６号公報

しかしながら、従来のパワーウインドスイッチ回路の操作スイッチ４は、下降スイッチ１４とバイパススイッチ１６が連動する専用のスイッチが必要である。特にバイパススイッチ１６の可動接点２７は、オン固定接点ＯＮと常閉で、オフ固定接点ＯＦＦと常開の接点構成であり、下降スイッチ１４と連動するスイッチ機構とすると機構が複雑で形状が大きくなる。
また、バイパススイッチ１６を半導体回路で代替するとトランジスタが複数必要となり、いずれにしてもスイッチ１４とバイパススイッチ１６はコストの高いものとなる。

本発明は、上記の問題点を解決するために、浸水時のためのバイパススイッチ１６またはその代替の半導体回路を必要としないで、従来からの簡単な操作スイッチ構成を用いて、自動車が浸水したときにウインドガラスを下降させることができるパワーウインドスイッチ回路を提供することを目的とする。

このため、本発明は、下降スイッチと、上昇スイッチと、ウインドガラス上昇方向回転用の第１の半導体スイッチ及びウインドガラス下降方向回転用の第２の半導体スイッチと、下降スイッチまたは上昇スイッチのオン作動にもとづいて、各半導体スイッチをオン、オフ制御する制御回路とを備えたパワーウインドスイッチ回路において、さらに浸水検出手段と、浸水検出手段が浸水を検出した際に、第１の半導体スイッチの制御端子を接地し、かつ第２の半導体スイッチの制御端子を、抵抗を介して接地する接地手段とを備え、下降スイッチの出力側は、第２の半導体スイッチの制御端子と接続し、浸水検出手段が浸水を検出した場合、制御回路の動作と関係なく、接地手段は第１の半導体スイッチをオフとし、下降スイッチがオン状態のとき第２の半導体スイッチを確実にオンさせるものとした。

本発明により、浸水により制御回路が正常に動作しない場合でも、下降スイッチをオン操作したとき、ウインドガラスを下降させることができる。
また、単純な下降スイッチで構成でき、従来のような下降スイッチに連動するバイパススイッチの機構または回路を必要としないので、コストを低減できる。

以下本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のパワーウインドスイッチ回路を適用したパワーウインド装置の電気回路図である。
パワーウインドスイッチ回路は、駆動モータ１の回転方向をウインドガラス上昇方向と下降方向に変換するために、操作スイッチ３、駆動モータ１の回転方向を切り替えるリレースイッチ５と、リレースイッチ制御用の第１および第２の半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂと、半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂをオンオフ制御する制御回路であるＣＰＵ７を備えている。
なお、本実施の形態では、半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂとして、ＦＥＴを用いた場合で説明する。

操作スイッチ３は上昇スイッチ（ＵＰ ＳＷ）１１、下降スイッチ（ＤＮ ＳＷ）１３を含んでいる。上昇スイッチ１１、下降スイッチ１３は、一端がそれぞれ所定の正電位の電圧源（図１中でＶｃｃで表示）に接続し、他端が抵抗Ｒ１Ｃ、またはＲ１Ｂを介してそれぞれ接地されている。
上昇スイッチ１１と抵抗Ｒ１Ｃとの接続点と、下降スイッチ１３と抵抗Ｒ１Ｂと接続点が、それぞれＣＰＵ７のオン信号入力端子に接続されている。

リレースイッチ５は従来例と同じ構成である。可動接点２５Ａは、リレーコイル２３Ａが無励磁状態のとき、固定接点ＤＮ１にコンタクトしており、励磁状態のとき固定接点ＵＰ１コンタクトする。可動接点２５Ｂは、リレーコイル２３Ｂが無励磁状態のとき、固定接点ＵＰ２にコンタクトしており、励磁状態のとき固定接点ＤＮ２にコンタクトする。

バッテリ電源（＋Ｂ）とグラウンドの間で、リレーコイル２３Ａ、半導体スイッチ３１Ａが直列に接続されている。また、それと並列にリレーコイル２３Ｂ、半導体スイッチ３１Ｂが直列に接続されている。半導体スイッチ３１Ａのゲート端子は抵抗Ｒ２Ａを介してＣＰＵ７の信号出力端子に、半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子は抵抗Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂを介してＣＰＵ７の信号出力端子にそれぞれ接続されている。
また、半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂのゲート端子は、それぞれ抵抗Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂを介して接地されている

さらに、パワーウインドスイッチ回路は、浸水検出手段である浸水検出回路９により動作するトランジスタ３３を備えている。
浸水検出回路９は、バッテリ電源に接続された電極と、トランジスタ３３のベース端子に接続された電極とからなり、両電極は互いに若干離間して配置されている。
トランジスタ３３のコレクタ端子は、ダイオード３２Ａを介して半導体スイッチ３１Ａゲート端子と接続し、またダイオード３２Ｂを介して抵抗Ｒ２Ｂと抵抗Ｒ３Ｂとの間に接続している。

なお、ダイオード３２Ａ、３２Ｂは、通常時に操作スイッチ３の操作にもとづきＣＰＵ７から半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂのいずれかのゲート端子へＨＩ信号が出力されたときに、他方のゲート端子へＨＩ信号が出力されるのを防止するためのものである。

次に、パワーウインドスイッチ回路が雨水などにて濡れていない場合の操作スイッチ３の操作状態に対する作用を説明する。この場合浸水検出回路９は、非通電状態であり、トランジスタ３３はオフ状態である。
上昇スイッチ１１および下降スイッチ１３がともにオフ状態のときは、ＣＰＵ７にはこれらのスイッチのオン信号が入力されていない。したがってＣＰＵ７は半導体スイッチ３１Ａ、３１ＢのいずれにもＬＯ信号を出力し、半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂともにオフ状態である。リレーコイル２３Ａ、２３Ｂは無励磁状態であり、駆動モータ１の両端子は短絡するため、駆動モータ１は回転しない。

上昇スイッチ１１がオン状態のとき、ＣＰＵ７に上昇スイッチ１１のオン信号が入力され、ＣＰＵ７は半導体スイッチ３１Ａのゲート端子にＨＩ信号を出力する。半導体スイッチ３１Ａは、ゲート端子が正電位となって、オン状態になる。
したがって、リレーコイル２３Ａのみが励磁状態になる。その結果、可動接点２５Ａ、２５Ｂは、それぞれウインドガラス上昇側の固定接点ＵＰ１、ＵＰ２にコンタクトし、駆動モータ１は上昇動作側に回転し、ウインドガラスを上昇させる。

下降スイッチ１３がオン状態のとき、ＣＰＵ７に下降スイッチ１３のオン信号が入力され、ＣＰＵ７は半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子にＨＩ信号を出力する。半導体スイッチ３１Ｂは、ゲート端子が正電位となって、オン状態になる。
したがって、リレーコイル２３Ｂのみが励磁状態になる。その結果、可動接点２５Ａ、２５Ｂは、それぞれウインドガラス下降側の固定接点ＤＮ１、ＤＮ２にコンタクトし、駆動モータ１は下降動作側に回転し、ウインドガラスを下降させる。
なお、下降スイッチ１３がオン状態のとき、下降スイッチ１３に接続する抵抗Ｒ１Ｂにも電流が流れるので、ＣＰＵ７からのＨＩ信号出力によらずとも半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子を正電位にして、半導体スイッチ３１Ｂをオン状態にする。

次に、パワーウインドスイッチ回路が雨水などにて濡れている場合のスイッチ３の操作状態に対する作用を説明する。この場合浸水検出回路９は、通電状態であり、トランジスタ３３はオン状態である。
まず、上昇スイッチ１１、下降スイッチ１３のいずれもが操作されていない場合を考える。
半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂのゲート端子は、ダイオード３２Ａまたは３２Ｂと、トランジスタ３３を介して接地状態であり、半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂはオフ状態である。
駆動モータ１の両端子は短絡し、駆動モータ１は回転しない。

浸水検出回路９が通電状態において、上昇スイッチ１１をオン状態にすると、たとえＣＰＵ７に上昇スイッチ１１のオン信号が入力され、ＣＰＵ７が正常に動作して半導体スイッチ３１Ａのゲート端子に対してＨＩ信号を出力したとしても、ゲート端子がダイオード３２Ａ、トランジスタ３３を介して接地されているので、半導体スイッチ３１Ａはオフ状態のままである。リレーコイル２３Ａは非励磁状態のままで変わりはない。したがって、駆動モータ１は回転しない。

浸水検出回路９が通電状態において、下降スイッチ１３をオン状態にすると、ＣＰＵ７に下降スイッチ１３のオン信号が入力され、ＣＰＵ７が正常に動作して、半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子にＨＩ信号を出力したとしても、ＨＩ信号はダイオード３２Ｂとトランジスタ３３を介して接地されているので、半導体スイッチ３１Ｂをオン状態にしない。
しかし、下降スイッチ１３からの電流が、半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子を介して抵抗Ｒ１Ｂの接地端、および抵抗Ｒ２Ｂ、ダイオード３２Ｂ、トランジスタ３３を介して接地端に流れる。よって、半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子を正電位とし、半導体スイッチ３１Ｂはオン状態となる。したがってリレーコイル２３Ｂのみが励磁状態になる。
その結果、可動接点２５Ａは固定接点ＤＮ１とコンタクトした状態を維持し、可動接点２５Ｂは固定接点ＤＮ２にコンタクトし、駆動モータ１は下降動作側に回転し、ウインドガラスを下降させる。

なお、トランジスタ３３のコレクタ端子は、ダイオード３２Ａを介して半導体スイッチ３１Ａのゲート端子と接続している。
したがって、浸水検出回路９が通電状態になって、トランジスタ３３をオン状態にしたとき、上昇スイッチ１１が浸水でリークして、ＣＰＵ７が正常に動作して半導体スイッチ３１Ａのゲート端子にＨＩ信号を出力しても、半導体スイッチ３１Ａはゲート端子が接地電位に維持されて、オン状態とはならない。

これに対し、トランジスタ３３のコレクタ端子は、ダイオード３２Ｂを介して半導体スイッチ３１Ｂのゲート端子に接続する抵抗Ｒ２ＢのＣＰＵ７の信号出力端子側に接続している。
したがって、下降スイッチ１３が浸水でリークした場合、ＣＰＵ７の動作にかかわらず、半導体スイッチ３１Ｂは、ゲート端子が正電位になって、オン状態となる。

本実施の形態のトランジスタ３３とダイオード３２Ａ、３２Ｂは本発明の接地手段を、ＣＰＵ７は制御回路を、浸水検出回路９は浸水検出手段を構成する。
なお、抵抗Ｒ２Ｂは本発明の抵抗に、第１の半導体スイッチ３１Ａおよび第２の半導体スイッチ３１Ｂのそれぞれのゲート端子は制御端子に対応する。

以上のように本実施の形態によれば、浸水検出回路９が通電状態で、下降スイッチ１３がオン操作されると、半導体スイッチ３１Ａはオフ状態に、半導体スイッチ３１Ｂはオン状態になる。
したがって、パワーウインドスイッチ回路は、自動車が何らかの理由で水中に落下したとき、ウインドガラスを確実に下降させる側に駆動できる状態になるので、搭乗者の脱出を容易にする。
また、浸水検出回路９が通電状態では、下降スイッチ１３が浸水によるリークで通電状態になると、搭乗者が下降スイッチ１３を操作せずともウインドガラスを下降させることが可能である。

また、下降スイッチ１３は単純なスイッチ構成で済み、従来例のようなバイパススイッチと連動のものではないのでラバーコンタクトなどの汎用のスイッチを選定可能で、コストを低減できる。

なお、実施の形態におけるトランジスタ３３による半導体スイッチ３１Ａ、３１Ｂのゲート端子の接地の接続の方法を、図２に示すように、ダイオード３２Ａ、３２Ｂを用いず個別のトランジスタ３３Ａ、３３Ｂにより行ってもよい。こうすることにより、浸水検出回路９が通電状態のとき半導体スイッチ３１Ａのゲート端子の電位をより低く、接地できる。
なお、実施の形態、その変形例において、半導体スイッチ３１Ａ、３１ＢをＦＥＴとしたがそれに限定されるものではない。ＮＰＮ型トランジスタでもよい。

本発明の実施の形態の構成を示す図である。 本発明の変形例を示す図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１ 駆動モータ
３ 操作スイッチ
５ リレースイッチ
７ ＣＰＵ
９ 浸水検出回路
１１ 上昇スイッチ
１３ 下降スイッチ
２１Ａ、２１Ｂ リレースイッチ
２３Ａ、２３Ｂ リレーコイル
２５Ａ、２５Ｂ 可動接点
３１Ａ、３１Ｂ 半導体スイッチ
３２Ａ、３２Ｂ ダイオード
３３、３３Ａ、３３Ｂ トランジスタ

Claims (1)

1. 下降スイッチと、上昇スイッチと、ウインドガラス上昇方向回転用の第１の半導体スイッチ及びウインドガラス下降方向回転用の第２の半導体スイッチと、前記下降スイッチまたは上昇スイッチのオン作動にもとづいて、前記各半導体スイッチをオン、オフ制御する制御回路とを備えたパワーウインドスイッチ回路において、
   さらに浸水検出手段と、
   該浸水検出手段が浸水を検出した際に、前記第１の半導体スイッチの制御端子を接地し、かつ前記第２の半導体スイッチの制御端子を、抵抗を介して接地する接地手段とを備え、
   前記下降スイッチの出力側は、前記第２の半導体スイッチの制御端子と接続し、
   前記浸水検出手段が浸水を検出した場合、前記制御回路の動作と関係なく、前記接地手段は前記第１の半導体スイッチをオフとし、前記下降スイッチがオン状態のとき前記第２の半導体スイッチを確実にオンとすることを特徴とするパワーウインドスイッチ回路。

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