JP2016078573A

JP2016078573A - 車両用スイッチ状態検出装置

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Publication number: JP2016078573A
Application number: JP2014210643A
Authority: JP
Inventors: 竜也古池; Tatsuya Furuike
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-05-16
Also published as: EP3208158A1; EP3208158A4; US20170305387A1; WO2016059984A1

Abstract

【課題】プルダウン抵抗による消費電力を低減することを目的とする。
【解決手段】電源Ｖが接続され、電源Ｖとの接続を接続状態又は非接続状態に切り替えるバックルスイッチ１６と、バックルスイッチ１６に接続され、バックルスイッチ１６の状態を検出するための排出ＳＷ入力ポート２２、及びバックルスイッチ１６にプルダウン抵抗Ｒ１を介して接続され、プルダウン抵抗Ｒ１を機能させるか否かを制御するための排出制御ポート２０を含み、バックルスイッチ１６が接続状態の場合に、プルダウン抵抗Ｒ１が機能せず、バックルスイッチ１６が非接続状態の場合に、プルダウン抵抗Ｒ１が機能するように排出制御ポートを制御するマイコン１８と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートベルトの装着を検出するスイッチや、乗員の着座を検出するスイッチ等のスイッチの状態を検出する車両用スイッチ状態検出装置に関する。

車両用スイッチ状態検出装置の一例として、シートベルト装置のバックルに、タングの挿入を検出するバックルスイッチを備えて、シートベルトの装着を検出する技術が知られている。

例えば、特許文献１では、タングの挿入によって可動接点を動作させることにより、シートベルトの装着を検出する技術が提案されている。

このようなシートベルトの装着を検出するシートベルト装置は、例えば、図６（Ａ）に示すようにバックルスイッチ５０に可動接点５２を備えて、「装着」、「未装着」の２状態を検出するものがある。可動接点５２は、タングがシートベルトバックルに挿入されることで、電源用接点５４とシートベルトの装着を検出する挿入ＳＷ入力接点５６とが接触し、挿入ＳＷ入力接点５６に電流が流れる。また、タングがシートベルトバックルから排出されることで、可動接点５２が移動して電源用接点５４とシートベルトの未装着を検出する排出ＳＷ入力接点５８とが接触し、排出ＳＷ入力接点５８に電流が流れる。

検出回路としては、例えば、図６（Ｂ）に示すような回路が適用される。電源用接点５４に電源Ｖが接続されて、挿入ＳＷ入力接点５６及び排出ＳＷ入力接点５８が各々マイコン６０に接続される。そして、挿入ＳＷ入力接点５６及び排出ＳＷ入力接点５８の各々は、プルダウン抵抗Ｒを介して接地される。これにより、マイコン６０がシートベルトの装着の有無を検出することができる。

特開２００９−２４０５２８号公報

しかしながら、可動接点５２により、電源Ｖと挿入ＳＷ入力接点５６、又は電源Ｖと排出ＳＷ入力接点５８が常時接続された状態となるため、常に電流が流れて常に電力が消費される。この電力消費は、電池を電源として無線等を利用してシートベルトの装着結果等のスイッチ状態の検出結果を送信する場合には、特に問題となる。

また、通常、マイコンの入力ポートのインピーダンスは高く、プルダウン抵抗に流れる電流が支配的である。プルダウン抵抗の定数を大きくすれば流れる電流が小さくなり消費電力を低減できる。しかしながら、背反としてノイズに弱くなってしまうため、定数を大きくできない。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、プルダウン抵抗による消費電力を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、電源が接続され、電源との接続を接続状態又は非接続状態に切り替えるスイッチ部と、前記スイッチ部と接続され、前記スイッチ部の状態を検出するための検出ポート、及び前記スイッチ部にプルダウン抵抗を介して接続され、前記プルダウン抵抗を機能させるか否かを制御するための制御ポートを含み、前記スイッチ部が前記接続状態の場合に、前記プルダウン抵抗が機能せず、前記スイッチ部が前記非接続状態の場合に、前記プルダウン抵抗が機能するように前記制御ポートを制御する制御部と、を含む。

請求項１に記載の発明によれば、スイッチ部は、電源が接続され、電源との接続を接続状態又は非接続状態に切り替える。

制御部では、検出ポート及び制御ポートを含んでおり、検出ポートは、スイッチ部の状態、すなわち接続状態又は非接続状態を検出し、制御ポートは、スイッチ部にプルダウン抵抗を介して接続され、プルダウン抵抗を機能させるか否かを制御する。

そして、制御部は、スイッチ部が接続状態の場合に、プルダウン抵抗が機能せず、スイッチ部が非接続状態の場合に、プルダウン抵抗が機能するように制御ポートを制御する。すなわち、制御ポートの制御によってプルダウン抵抗を機能させるか否かを制御できるので、プルダウン抵抗が常時機能する場合に比べて電力を低減することができる。従って、プルダウン抵抗による消費電力を低減することができる。

なお、請求項２に記載の発明のように、スイッチ部は、電源に接続された第１接点、検出ポート及びプルダウン抵抗を介して制御ポートに接続された第２接点、並びに第１接点と第２接点とを接続又は非接続にすることで接続状態又は非接続状態に切り替える可動接点を備えるようにしてもよい。

また、請求項３に記載の発明のように、制御部は、検出ポート及び制御ポートの少なくとも一方のポートへの電源からの通電の有無を検出することにより、接続状態又は非接続状態を検出するようにしてもよい。

また、請求項４に記載の発明のように、制御部は、スイッチ部が接続状態から非接続状態に切り替わった場合に、所定時間経過後にプルダウン抵抗が機能するように制御ポートを制御するようにしてもよい。これにより、所定時間の間にノイズを切り分けて制御部が通電を検出することができる。ここで、所定時間としては、請求項８に記載の発明のように、制御部が通電の検出とノイズとを切り分け可能な時間を適用することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、スイッチ部が、シートベルトのバックルへタングが挿入された場合に接続状態となる第１スイッチ部と、バックルからタングが排出された場合に接続状態となる第２スイッチ部と、を備え、制御部が、第１スイッチ部及び第２スイッチ部の各々に対応して、検出ポート及び制御ポートを各々備える構成としてもよい。これにより、プルダウン抵抗による消費電力を低減してシートベルトの装着の有無を検出することができる。

或いは、請求項６に記載の発明のように、スイッチ部が、車両用シートに着座した場合に接続状態となる第３スイッチ部と、車両用シートが未着座になった場合に接続状態となる第４スイッチ部と、を備え、制御部が、第３スイッチ部及び第４スイッチ部の各々に対応して、検出ポート及び制御ポートを各々備えるようにしてもよい。これにより、プルダウン抵抗による消費電力を低減して着座の有無を検出することができる。

また、請求項７に記載の発明のように、スイッチ部は、シートベルトの装着、及び車両用シートへの乗員の着座の少なくとも一方により、接続状態に切り替わるようにしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、プルダウン抵抗による消費電力を低減することができる、という効果がある。

本発明の実施形態に係るシートベルト装置の概略構成を示す図である。バックルスイッチの状態に応じたマイコンの制御を説明するための図である。本実施形態に係るシートベルト装置のマイコンで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。シートベルトの装着と着座の検出とを共に行う構成例を示すブロック図である。２つのスイッチで着座センサが構成されている例を示すブロック図である。（Ａ）はシートベルトの装着を検出するシートベルト装置の接点の構成例を示す図であり、（Ｂ）はシートベルトの装着を検出する検出回路の一例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。なお、本実施形態は、車両用スイッチ状態検出装置をシートベルト装置に適用した例である。図１は、本発明の実施形態に係るシートベルト装置の概略構成を示す図である。

本実施形態に係るシートベルト装置は、シートベルトのタング１２が挿入されるバックル１４にバックルスイッチ１６が設けられている。そして、バックルスイッチ１６の状態をマイコン１８が検出するようになっている。

マイコン１８は、タング１２がバックル１４に挿入されることによりバックルスイッチ１６を介して電源Ｖから通電される挿入ＳＷ入力ポート２４を備えている。また、マイコン１８は、タング１２がバックル１４から排出されることによりバックルスイッチ１６を介して電源Ｖから通電される排出ＳＷ入力ポート２２を備えている。

さらに、マイコン１８には、プルダウン抵抗Ｒ１が接続された排出制御ポート２０及びプルダウン抵抗Ｒ２が接続された挿入制御ポート２６が設けられている。本実施形態では、各制御ポートをマイコン１８が制御することで各プルダウン抵抗Ｒ１、Ｒ２を機能させるか否かを制御するようになっている。

排出制御ポート２０は、プルダウン抵抗Ｒ１を機能させるか否かを制御し、挿入制御ポート２６は、プルダウン抵抗Ｒ２を機能させるか否かを制御する。

バックルスイッチ１６は、３つの接点１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを有し、一端が接地された電源Ｖに接点１６Ａが接続されている。また、接点１６Ｂは、マイコン１８の排出ＳＷ入力ポート２２に接続されると共に、プルダウン抵抗Ｒ１を介して排出制御ポート２０に接続されている。また、接点１６Ｃは、マイコン１８の挿入ＳＷ入力ポート２４に接続されていると共に、プルダウン抵抗Ｒ２を介して挿入制御ポート２６に接続されている。そして、タング１２のバックル１４への挿入と排出によって移動する可動接点によって、接点１６Ａと接点１６Ｂとの接続、または接点１６Ａと接点１６Ｃとの接続が行われる。

また、マイコン１８には、タイマ２８が設けられており、所定時間を計数する。タイマ２８が計数する所定時間は、排出ＳＷ入力ポート２２又は挿入ＳＷ入力ポート２４への通電を検出する際にノイズを切り分けできる程度の時間が設定される。

ここで、バックルスイッチ１６の状態に応じたマイコン１８の制御について説明する。図２は、バックルスイッチ１６の状態に応じたマイコン１８の制御を説明するための図である。

タング１２がバックル１４から排出された初期状態では、図２（Ａ）に示すように、バックルスイッチ１６は、電源Ｖから排出ＳＷ入力ポート２２に通電される状態となる。マイコン１８は、排出制御ポート２０、排出ＳＷ入力ポート２２及び挿入ＳＷ入力ポート２４をハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態に制御する共に、挿入制御ポート２６をＬ（Ｌｏｗ）出力状態に制御する。また、このとき、マイコン１８は、消費電力を低減するためにスリープモードとされている。

図２（Ａ）の状態では、排出制御ポート２０及び排出ＳＷ入力ポート２２が共にハイインピーダンス状態となるので、排出側のポートには電流が殆ど流れない状態となる。一方、挿入側のポートは、挿入制御ポート２６がＬ出力状態となることで、プルダウン抵抗Ｒ２が機能して挿入ＳＷ入力ポート２４がプルダウンされているのと等価状態となる。

次に、タング１２がバックル１４に挿入されると、バックルスイッチ１６の状態が変化して、図２（Ｂ）に示すように、電源Ｖから挿入ＳＷ入力ポート２４に通電される。これにより、マイコン１８が挿入ＳＷ入力ポート２４の電圧変化を検出してウェイクモードへ移行してタイマ２８の計数を開始する。なお、プルダウン抵抗Ｒ２を介してマイコン１８の挿入制御ポート２６に通電されると共に、挿入ＳＷ入力ポート２４に通電されるので、少なくとも一方のポートでこれを検知してマイコン１８がタング１２のバックル１４への挿入を検出するようにしてもよい。

続いて、タイマ２８の所定時間の計数後には、図２（Ｃ）に示すように、マイコン１８は、排出制御ポート２０をハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態からＬ出力状態に制御し、挿入制御ポート２６をＬ出力状態からハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態に制御する。

図２（Ｃ）の状態では、挿入制御ポート２６及び挿入ＳＷ入力ポート２４が共にハイインピーダンス状態となるので、挿入側のポートには電流が殆ど流れない状態となる。一方、排出側のポートは、排出制御ポート２０がＬ出力状態となることで、プルダウン抵抗Ｒ１が機能して排出ＳＷ入力ポート２２がプルダウンされているのと等価状態となる。

続いて、上述のように構成された本実施形態に係るシートベルト装置１０のマイコン１８で行われる具体的な処理について説明する。図３は、本実施形態に係るシートベルト装置１０のマイコン１８で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ステップ１００では、マイコン１８が、排出制御ポート２０をハイインピーダンス状態、挿入制御ポート２６をＬ出力状態に各々制御してステップ１０２へ移行する。すなわち、図２（Ａ）に示す状態となり、上述したように、排出制御ポート２０及び排出ＳＷ入力ポート２２が共にハイインピーダンス状態となるので、排出側のポートには電流が殆ど流れない状態となる。一方、挿入側のポートは、挿入制御ポート２６がＬ出力状態となることで、プルダウン抵抗Ｒ２が機能して挿入ＳＷ入力ポート２４がプルダウンされているのと等価状態となる。従って、プルダウン抵抗を機能させて、マイコン１８への入力を安定させつつ、消費電力を低減することができる。

ステップ１０２では、挿入ＳＷ入力ポート２４がＨか否かをマイコン１８が判定する。該判定は、タング１２がバックル１４に挿入されることにより、バックルスイッチ１６が電源Ｖから挿入ＳＷ入力ポート２４に通電される状態になったか否かを挿入ＳＷ入力ポート２４の電圧変化に基づいて判定する。判定が肯定されるまで待機してステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、挿入ＳＷ入力ポート２４が所定時間の間、Ｈが継続しているか否かをマイコン１８が判定する。該判定は、タイマ２８によって挿入ＳＷ入力ポート２４のＨを所定時間計数したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１０２に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１０６へ移行する。

ステップ１０６では、マイコン１８が、排出制御ポート２０をＬ出力状態、挿入制御ポート２６をハイインピーダンス状態に各々制御してステップ１０８へ移行する。すなわち、図２（Ｃ）に示す状態となり、上述したように、挿入制御ポート２６及び挿入ＳＷ入力ポート２４が共にハイインピーダンス状態となるので、挿入側のポートには電流が殆ど流れない状態となる。一方、排出側のポートは、排出制御ポート２０がＬ出力状態となることで、プルダウン抵抗Ｒ１が機能して排出ＳＷ入力ポート２２がプルダウンされているのと等価状態となる。従って、プルダウン抵抗を機能させて、マイコン１８への入力を安定させつつ、消費電力を低減することができる。

ステップ１０８では、排出ＳＷ入力ポート２２がＨか否かをマイコン１８が判定する。該判定は、タング１２がバックル１４から排出されることにより、バックルスイッチ１６が電源Ｖから排出ＳＷ入力ポート２２に通電される状態になったか否かを排出ＳＷ入力ポート２２の電圧変化に基づいて判定する。判定が肯定されるまで待機してステップ１１６へ移行する。

ステップ１１０では、排出ＳＷ入力ポート２２が所定時間の間、Ｈが継続しているか否かをマイコン１８が判定する。該判定は、タイマ２８によって排出ＳＷ入力ポート２２のＨを所定時間計数したか否か判定する。判定が否定された場合にはステップ１０８に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理が繰り返される。

以上説明したように、本実施形態に係るシートベルト装置１０では、マイコン１８のポートを制御するだけで、プルダウン抵抗を機能させつつ、プルダウン抵抗による消費電力を低減することができる。これにより、無線を利用してスイッチ状態の検出結果を送信するような場合に、電池の長寿命化を図ることができる。

なお、上記の実施形態では、車両用スイッチ状態検出装置シートベルト装置に適用した例を説明したが、これに限るものではない。例えば、バックル１４に設けたバックルスイッチ１６の代わり、車両用シートに着座した場合に切り替わる着座スイッチを適用して着座検出を行うものに適用するようにしてもよい。或いは、図４に示すように、バックルスイッチ１６と着座スイッチ３０を共に備えて、マイコン１８がシートベルトの装着と着座の検出を共に行うようにしてもよい。図４の例では、着座スイッチ３０はバックルスイッチ１６と同様に、３つの接点３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを備えている。また、マイコン１８は、バックルスイッチ１６に対応して、上記の実施形態と同様に、排出制御ポート２０、排出ＳＷ入力ポート２２、挿入ＳＷ入力ポート２４及び挿入制御ポート２６を備えると共に、着座スイッチ３０に対応して、バックルスイッチ１６側と同様のポート（非着座制御ポート３２、非着座ＳＷ入力ポート３４、着座ＳＷ入力ポート３６、及び着座制御ポート３８）を更に備える。また、着座スイッチ３０側にも上記の実施形態と同様に、プルダウン抵抗Ｒ３、Ｒ４を備える。そして、シートベルトの装着検出用のタイマ２８と、着座検出用のタイマ４０とを備えている。これにより、マイコン１８が各ポートの制御を行うことで、シートベルトの装着検出と着座検出とを共に検出することが可能となる。また、上記の実施形態と同様に、消費電力を低減することができる。

また、図４では、１つの着座スイッチ３０Ａで乗員の着座を検出する例を示したが、２つのスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）で乗員の着座を検出する着座センサ４２を適用するようにしてもよい。この場合には、図５に示すように、可動接点、非着座接点及び着座接点を各々有する２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２を設ける。ここで、スイッチＳＷ１は可動接点を電源Ｖに接続し、非着座接点をスイッチＳＷ２の可動接点に接続し、着座接点をスイッチＳＷ２の着座接点に接続する。また、スイッチＳＷ２の着座接点をマイコンの非着座入力ポート３４に接続すると共に、抵抗Ｒ３を介して非着座制御ポート３２に接続する。一方、スイッチＳＷ２の着座接点を着座入力ポート３６に接続すると共に、抵抗Ｒ４を介して着座制御ポートに接続する。すなわち、非着座では、図５（Ａ）に示すように、２つのスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）が共に非着座側の接点に接続され、電源Ｖから非着座入力ポート３４に通電される状態となる。ここで、上記の実施形態と同様に、マイコン１８が、非着座制御ポート３２、非着座入力ポート３４及び着座入力ポート３６をハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態に制御する共に、着座制御ポート３８をＬ（Ｌｏｗ）出力状態に制御すればよい。また、乗員が着座して何れかのスイッチ（ＳＷ１またはＳＷ２）が着座側の接点に接続されると、図５（Ｂ）に示すように、電源Ｖから着座入力ポート３６に通電される。これにより、マイコン１８が着座入力ポート３６の電圧変化を検出して所定時間を計数して、所定時間計数後に、図５（Ｃ）に示す状態に制御すればよい。すなわち、マイコン１８が、非着座制御ポート３２をハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態からＬ出力状態に制御し、着座制御ポート３８をＬ出力状態からハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）状態に制御すればよい。

また、上記の実施形態では、バックルスイッチ１６や着座スイッチとして可動接点タイプのスイッチを用いた例を説明したが、スイッチは、これに限るものではなく、磁気式や静電容量式等の無接点スイッチを適用するようにしてもよい。

また、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０シートベルト装置
１６バックルスイッチ
１８マイコン
２０排出制御ポート
２２排出ＳＷ入力ポート
２４挿入ＳＷ入力ポート
２６挿入制御ポート
２８タイマ
３０着座スイッチ
３２非着座制御ポート
３４非着座ＳＷ入力ポート
３６着座ＳＷ入力ポート
３８着座制御ポート
４０タイマ
４２着座センサ
Ｖ電電
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４プルダウン抵抗

Claims

電源が接続され、電源との接続を接続状態又は非接続状態に切り替えるスイッチ部と、
前記スイッチ部と接続され、前記スイッチ部の状態を検出するための検出ポート、及び前記スイッチ部にプルダウン抵抗を介して接続され、前記プルダウン抵抗を機能させるか否かを制御するための制御ポートを含み、前記スイッチ部が前記接続状態の場合に、前記プルダウン抵抗が機能せず、前記スイッチ部が前記非接続状態の場合に、前記プルダウン抵抗が機能するように前記制御ポートを制御する制御部と、
を含む車両用スイッチ状態検出装置。
前記スイッチ部は、電源に接続された第１接点、前記検出ポート及び前記プルダウン抵抗を介して前記制御ポートに接続された第２接点、並びに前記第１接点と前記第２接点とを接続又は非接続にすることで前記接続状態又は非接続状態に切り替える可動接点を備えた請求項１に記載の車両用スイッチ状態検出装置。
前記制御部は、前記検出ポート及び前記制御ポートの少なくとも一方のポートへの電源からの通電の有無を検出することにより、前記接続状態又は前記非接続状態を検出する請求項１又は請求項２に記載の車両用スイッチ状態検出装置。
前記制御部は、前記スイッチ部が前記接続状態から前記非接続状態に切り替わった場合に、所定時間経過後に前記プルダウン抵抗が機能するように前記制御ポートを制御する請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用スイッチ状態検出装置。
前記スイッチ部は、シートベルトのバックルへタングが挿入された場合に前記接続状態となる第１スイッチ部と、前記バックルからタングが排出された場合に前記接続状態となる第２スイッチ部と、を備え、
前記制御部は、前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部の各々に対応して、前記検出ポート及び前記制御ポートを各々備える請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用スイッチ状態検出装置。
前記スイッチ部は、車両用シートに着座した場合に前記接続状態となる第３スイッチ部と、車両用シートが未着座になった場合に前記接続状態となる第４スイッチ部と、を備え、
前記制御部は、前記第３スイッチ部及び前記第４スイッチ部の各々に対応して、前記検出ポート及び前記制御ポートを各々備える請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用スイッチ状態検出装置。
前記スイッチ部は、シートベルトの装着、及び車両用シートへの乗員の着座の少なくとも一方により、前記接続状態に切り替わる請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用スイッチ状態検出装置。
前記所定時間は、前記制御部が通電の検出とノイズとを切り分け可能な時間である請求項４に記載の車両用スイッチ状態検出装置。