JP2018079758A - スイッチ回路、その故障検出方法、及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で故障モードの少ないスイッチ回路を実現する。【解決手段】スイッチ回路１００は、ＳＷ端子１〜４の４つの端子を有する入出力端子部１０１と、これらの端子間を接続する配線１〜１４と、各配線の経路に配置されたスイッチ２１〜２４と、各配線の経路に配置されたダイオード３１〜３４と、を有している。スイッチ２１〜２４は片切スイッチである。ダイオード３１〜３４は、スイッチ２１〜２４の常時閉端子２１ｂ〜２４ｂにそれぞれ接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電動パーキングブレーキ（以下、ＥＰＢという）を操作するためのスイッチ回路及びその故障検出方法、スイッチ回路が接続された制御装置に関する。

従来、車両のＥＰＢを操作するためにスイッチ回路を用いることが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。これらに開示された従来のスイッチ回路は、４つの入出力端子と、端子間に接続されたスイッチやダイオードを備えており、各スイッチの切り替えにより、ＥＰＢの作動状態の制御や、スイッチ回路の故障検出を行っている。

米国特許第８４３２０６０号明細書 特開２０１５−１０６４６３号公報

しかし、特許文献１に開示された従来のスイッチ回路は、接点数が多く、検出が必要な故障モードが多くなってしまっていた。また、特許文献２に開示された従来のスイッチ回路は、特許文献１に開示されたスイッチ回路よりも、使用するダイオードの数を少なくできるが、想定される故障モードをすべて検出することはできず、また、外部電源の切り替えスイッチに対する故障検出を別途行う必要があった。さらに、故障検出できない場合にＥＰＢの操作状態を正しく認識できないおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、検出が必要な故障モードが少なく、かつ、スイッチ回路で故障が発生した場合にも、ＥＰＢの操作状態を正しく認識できるスイッチ回路を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るスイッチ回路は、車両の電動パーキングブレーキの操作を制御するためのスイッチ回路であって、第１ないし第４端子と、を有する入出力端子部と、第１端子と前記第４端子とを電気的に接続するための第１配線と、第１配線から分岐し、第４端子と第２端子と電気的に接続するための第２配線と、第１端子と第３端子とを電気的に接続するための第３配線と、第３配線から分岐し、第３端子と第２端子と電気的に接続するための第４配線と、第１配線の経路中に配置される、第１スイッチ及び第１ダイオードと、第２配線の経路中に配置される、第２スイッチ及び第２ダイオードと、第３配線の経路中に配置される、第３スイッチ及び第３ダイオードと、第４配線の経路中に配置される、第４スイッチ及び第４ダイオードと、を少なくとも備え、第１ないし第４スイッチは、４つとも片切スイッチであるか、または、３つが片切スイッチで１つが３路スイッチであり、第１ダイオードは第１スイッチの常時閉端子側に、また第２ダイオードは第２スイッチの常時閉端子側に、さらに第３ダイオードは第３スイッチの常時閉端子側に、また第４ダイオードは第４スイッチの常時閉端子側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、スイッチ回路の４つの端子に対し、同数の配線、スイッチ、ダイオードを各配線の経路中に配置する簡便な構成で、電動パーキングブレーキの操作を行うことができる。また、部品数が少なくて済むため、検出すべき故障モードが少なくて済み、故障検出及び解析時間を短縮できる。

第１ないし第４ダイオードは、４つとも極性が同方向になるように配置されている、のが好ましい。

この構成によれば、端子間に電流の流れる方向が規制されるため、スイッチの開閉状態を誤認しにくくなる。また、故障検出が容易となる
第１スイッチと第４スイッチとが一のスイッチ群をなし、第２スイッチと第３スイッチとが別のスイッチ群をなし、電動パーキングブレーキの作動状態が変化するときに、一のスイッチ群内のスイッチが互いに同期して開閉するとともに、別のスイッチ群内のスイッチが互いに同期して開閉し、電動パーキングブレーキの作動時及び作動解除時には、一のスイッチ群内のスイッチの開閉状態と、別のスイッチ群のスイッチの開閉状態とが、異なるように選択されるように構成される、のが好ましい。

この構成によれば、スイッチ回路を制御する信号数を削減でき、制御が簡単になる。

電動パーキングブレーキの作動時には、一のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時開端子に接続されるとともに、別のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時閉端子に接続され、電動パーキングブレーキの作動解除時には、一のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時閉端子に接続されるとともに、別のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時開端子に接続されるように構成される、のが好ましい。

第４スイッチが３路スイッチであり、第４スイッチの常時開端子と、第１スイッチの常時閉端子側に接続された第１配線とを電気的に接続する第５配線をさらに有している、のが好ましい。

本発明に係る制御装置は、上記のスイッチ回路と、車両の電気系統を制御する電子制御ユニットと、が電気的に接続された制御装置であって、電子制御ユニットは、第１端子に電気的に接続する第５端子と、第２端子に電気的に接続する第６端子と、第３端子に電気的に接続する第７端子と、第４端子に電気的に接続する第８端子と、を有し、第５端子と、前記第６端子と、第７端子と、第８端子と、は、各々、信号入力端子と信号検出端子とを有し、一の信号入力端子から入出力端子部の一の端子に入力された信号が、スイッチ回路内の導通経路を経由して、一の信号検出端子で検出されるように構成されることを特徴とする。

この構成によれば、スイッチ回路の各端子に信号入力端子と信号検出端子とを接続することにより、スイッチ回路内の導通状態や導通経路を簡便に検出できる。

スイッチ回路において、第４スイッチの共通端子を第４スイッチの常時開端子に接続することで、第５端子から第４スイッチと第３端子とを介して、電子制御ユニットを起動させるための電流が、電子制御ユニットの起動端子に供給されるように構成される、のが好ましい。

この構成によれば、簡便な構成で、電子制御ユニットがスリープ状態の時に、これを起動状態に復帰できる。

本発明に係るスイッチ回路の故障検出方法は、上記の制御装置を用いており、信号入力端子のうち、一の信号入力端子を選択し、一の信号入力端子の電位を、他の３つの信号入力端子の電位と異ならせるようにする第１のステップと、一定周期で、一の信号入力端子と異なる別の信号入力端子の電位を、他の３つの信号入力端子の電位と異ならせるようにする第２のステップと、第１のステップ及び第２のステップにおける、各々の信号検出端子の電位を計測することで、スイッチ回路で発生する故障を検出する第３のステップと、を少なくとも備えることを特徴とする。

この方法によれば、入力された信号に対する検出信号の電位変化を読み取ることで、スイッチ回路での故障発生の有無及び故障モードを容易に検出できる。

以上説明したように、本発明によると、簡便な構成、かつ、少ない信号数でＥＰＢの操作状態を切り替えられ、検出が必要な故障モードの少ないスイッチ回路を実現できる。

本発明の実施形態１に係る、ＥＰＢの制御ブロック図である。 中立状態におけるスイッチ回路の構成を示す図である。 ＥＰＢの作動状態におけるスイッチ回路の構成を示す図である。 ＥＰＢの作動解除状態におけるスイッチ回路の構成を示す図である。 スイッチ回路とＥＣＵとの接続部の回路構成を示す図である。 ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 実施形態２に係る、スイッチ回路内での電流の流れを示す図である。 実施形態３に係る、正常動作時のＥＣＵの信号検出端子電位の時間変化を示すタイムチャートである。 第１故障モードの故障箇所を示す図である。 第１故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第２故障モードの故障箇所を示す図である。 第２故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第３故障モードの故障箇所を示す図である。 第３故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第４故障モードの故障箇所を示す図である。 第４故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第５、第６故障モードの故障箇所を示す図である。 第５故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第６故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第７故障モードの故障箇所を示す図である。 第７故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 第８故障モードの故障箇所を示す図である。 第８故障モードにおける、ＥＣＵの信号入力端子電位と信号検出端子電位との時間変化を示すタイムチャートである。 実施の形態３に係る、電気的故障検出時の通知フローチャートである。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
（ＥＰＢの制御系及びスイッチ回路の構成）
本実施形態においては、図１に示すように、スイッチ回路１００と、車両の電気系統の制御を行う電子制御ユニット３００（以下、ＥＣＵという）とは、スイッチ回路１００の４つの入出力端子（以下、ＳＷ端子という）１〜４と、ＥＣＵ３００の４つの入出力端子（以下、ＥＣＵ端子という）５〜８とを介して電気的に接続されている。

ＥＰＢ操作スイッチ２００の操作に応じて、スイッチ回路１００内で導通経路が切り替えられる。ＥＣＵ３００からスイッチ回路１００に信号を入力し、スイッチ回路１００からの出力信号により、ＥＣＵ３００で、スイッチ回路１００内の導通経路の変化、すなわち、ＥＰＢ操作スイッチ２００の操作結果を検出する。この検出結果に基づいて、ＥＣＵ３００からＥＰＢコントローラ４００に制御信号が送られ、ＥＰＢコントローラ４００によって、ＥＰＢ５００の動作が制御される。

また、後述するように、スイッチ回路１００に電気的故障検出が発生した場合、ＥＣＵ３００からワーニングランプ（警告ランプ）コントローラ６００に信号が送られ、ワーニングランプ（警告ランプ）７００が点灯する。

通常、スイッチ回路１００は、中立状態であり、運転者がＥＰＢ操作スイッチ２００を操作して作動状態や解除状態とした後、ＥＰＢ操作スイッチ２００から手を離す等して操作をやめると、中立状態に戻るように構成されている。このような構成は公知であるため、本明細書では詳細な説明を省略する。

なお、ＥＣＵ３００は、ＥＰＢ５００の作動制御以外に、エンジンの駆動制御等を行うが、説明を簡潔にするため、本明細書では記載を省略している。

また、ＥＰＢコントローラ４００を設けず、ＥＣＵ３００からＥＰＢ５００に直接、制御信号が送られ、ＥＰＢ５００の動作が制御されてもよい。

図１から図４に示すように、スイッチ回路１００は、ＳＷ端子１〜４の４つの端子を有する入出力端子部１０１と、これらの端子間を接続する配線１１〜１４と、各配線の経路に配置されたスイッチ２１〜２４と、各配線の経路に配置されたダイオード３１〜３４と、を有している。

また、スイッチ２１は片切スイッチであり、ＥＰＢ操作スイッチ２００の操作に基づいて、共通（Ｃｏｍｍｏｎ）端子２１ａは、常時閉（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｃｌｏｓｅ）端子２１ｂ、または、常時開（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｏｐｅｎ）端子２１ｃに接続される。

スイッチ２２、２３、２４についても片切スイッチであり、上記と同様に動作する。

なお、常時閉端子に接続された状態で、スイッチは閉状態、つまり導通状態であり、常時開端子に接続された状態で、スイッチは開状態、つまり非導通状態である。

スイッチ２１が閉状態のとき、ＳＷ端子１とＳＷ端子４とは、配線１１を介して電気的に接続される。このとき、配線１１の経路中で、スイッチ２１とダイオード３１と抵抗４１とが直列接続した状態となる。

スイッチ２２が閉状態のとき、ＳＷ端子２とＳＷ端子４とは、配線１１から分岐した配線１２を介して電気的に接続される。このとき、配線１２の経路中で、スイッチ２２とダイオード３２と抵抗４２とが直列接続した状態となる。

スイッチ２３が閉状態のとき、ＳＷ端子１とＳＷ端子３とは、配線１３を介して電気的に接続される。このとき、配線１３の経路中で、スイッチ２３とダイオード３３と抵抗４３とが直列接続した状態となる。

スイッチ２４が閉状態のとき、ＳＷ端子２とＳＷ端子３とは、配線１３から分岐した配線１４を介して電気的に接続される。このとき、配線１４の経路中で、スイッチ２４とダイオード３４と抵抗４４とが直列接続した状態となる。

なお、抵抗４１〜４４は、端子間に流れる電流を制限し、スイッチやダイオードを保護するために設けられているが、電流量が小さい場合は配置されていなくてもよい。

ダイオード３１〜３４は、各々のアノードが、スイッチ２１〜２４の常時閉端子２１ｂ〜２４ｂ側に接続されている。

このように接続することで、スイッチ２１〜２４のいずれを閉状態にした場合でも、端子間に流れる電流の方向は同じとなる。

例えば、ＳＷ端子４からＳＷ端子１へは電流が流れるが、逆方向へは電流が流れない。

ＳＷ端子３からＳＷ端子１への電流の流れも、ＳＷ端子４やＳＷ端子３からＳＷ端子２への電流の流れも同様である。

図２に示すように、中立状態では、スイッチ２１〜２４のすべてが閉状態である。

図３に示すように、ＥＰＢ５００の作動状態では、スイッチ２１，２４が開状態であり、スイッチ２２，２３が閉状態である。

図４に示すように、ＥＰＢ５００の作動解除状態では、スイッチ２１，２４が閉状態であり、スイッチ２２，２３が開状態である。

つまり、スイッチ回路１００では、ＥＰＢ操作スイッチ２００の操作結果に応じて、スイッチ２１，２４が一組のスイッチ群として互いに同期して開閉するとともに、スイッチ２２，２３が別の組のスイッチ群として互いに同期して開閉する。

（スイッチ回路の状態変化に対するＥＣＵでの信号検出について）
図５に示すように、ＥＣＵ端子５〜８には、それぞれ、ＥＣＵ３００の内部で、信号入力端子５ａ〜８ａ及び信号検出端子５ｂ〜８ｂが接続されている。

各端子の接続関係を、ＥＣＵ端子５と信号入力端子５ａ、及び信号検出端子５ｂとを例にとって説明する。

信号入力端子５ａには、スイッチング素子であるＮＰＮトランジスタ５５のベースが接続され、信号検出端子５ｂにはＮＰＮトランジスタ５５のコレクタが接続されている。ＮＰＮトランジスタ５５のエミッタはグランド（以下、ＧＮＤという）電位に接続されており、エミッタ接地回路を構成している。また、信号検出端子５ｂには、保護抵抗６５を介して車両に搭載された電源であるバッテリー（図示せず）より所定の電圧（＋１２Ｖ）が印加されている。

ＥＣＵ端子６〜８に接続される信号入力端子６ａ〜８ａと信号検出端子６ｂ〜８ｂも上記と同様である。

上記の構成を取ることにより、ＮＰＮトランジスタ５５〜５８を介して、信号入力端子５ａ〜８ａからＳＷ端子１〜４にそれぞれ入力された信号が、スイッチ回路１００内の導通経路を経由して、信号検出端子５ｂ〜８ｂで検出される。また、スイッチ回路１００内の導通経路の変化に応じて、検出される信号は変調を受ける。

図６に示すように、ＥＰＢ操作スイッチ２００の操作に基づき発生する信号Ｖ１及びＶ２により、ＥＰＢ５００の作動状態が切り替えられる。

Ｖ１，Ｖ２ともＬｏｗ電位であると、スイッチ回路１００は中立状態である。Ｖ１がＨｉｇｈ電位で、Ｖ２がＬｏｗ電位のとき、スイッチ回路１００は作動状態となり、Ｖ１がＬｏｗ電位で、Ｖ２がＨｉｇｈ電位のとき、スイッチ回路１００は作動解除状態となる。

各々の場合において、スイッチ回路１００内の導通経路が異なるため、ＥＣＵ３００の信号入力端子５ａ〜８ａの電位を、一定周期Ｔ毎に、順番に変化させると、ＥＣＵ３００の信号検出端子５ｂ〜８ｂでは、スイッチ回路１００の内部の導通経路の変化に応じて、異なる電位が検出される。

この電位変化を計測することにより、スイッチ回路１００の内部導通状態、すなわち、ＥＰＢ操作スイッチ２００での操作結果をＥＣＵ３００で検出することができる。また、後述するように、スイッチ回路１００内部での故障が検出可能となる。

なお、本実施形態では、周期Ｔは２０ｍｓｅｃに設定しているが、特にこれに限定されない。スイッチ回路１００やＥＣＵ３００の設計仕様や、実使用条件等により適宜変更可能である。

まず、スイッチ回路１００の作動状態での、ＥＣＵ３００の信号検出端子５ｂ〜８ｂの電位変化について説明する。

図６における期間Ｉでは、信号入力端子５ａからＮＰＮトランジスタ５５に入力される電位はＨｉｇｈ電位であり、それ以外の信号入力端子から各々の端子に接続されたＮＰＮトランジスタに入力される電位はＬｏｗ電位である。

この場合には、抵抗４３、スイッチ２３及び、ダイオード３３を介して、ＳＷ端子１とＳＷ端子３との間の経路が導通状態となる。ＮＰＮトランジスタ５５がオンとなっているため、信号検出端子５ｂは、ＮＰＮトランジスタ５５を介してＧＮＤ電位に接続される。よって、信号検出端子７ｂから、ＳＷ端子３、スイッチ回路１００内の導通経路及びＳＷ端子１を経由して、ＧＮＤ電位に電流が流れる。

このとき、信号検出端子５ｂは、Ｌｏｗ電位よりも高い電位Ａとなる。Ｌｏｗ電位はＧＮＤ電位とほぼ同じである。電位ＡがＧＮＤ電位と異なる理由は、ＮＰＮトランジスタ５５の内部電圧の影響である。

また、信号検出端子７ｂは、電位Ｂとなる。電位Ｂは、ＮＰＮトランジスタ５５のＣ−Ｅ間内部電圧とダイオード３３の順方向電圧、及び経路内での抵抗成分による電圧降下とに応じて得られる値である。

ここで、スイッチ２２が閉状態であるから、ＳＷ端子２とＳＷ端子４との間の経路はつながっている。また、信号入力端子６ａ，８ａから出力されるのは、どちらもＬｏｗ電位であるため、ＮＰＮトランジスタ５６，５８は動作せず、信号検出端子６ｂ，８ｂは、それぞれＧＮＤ電位には接続されていない。

この場合、ダイオード３２の両端の電位がほぼ同じであるため、ダイオード３２が導通せず、信号検出端子６ｂと８ｂとの間には電流が流れない。

従って、信号検出端子６ｂ，８ｂは電位Ｃとなる。電位Ｃは、電源であるバッテリーのプラス端子電位とほぼ同じである。

図６における期間ＩＩでは、信号入力端子６ａから出力される電位はＨｉｇｈ電位であり、それ以外の信号入力端子から出力される電位はＬｏｗ電位である。

スイッチ２１〜２４の開閉状態は、期間Ｉと変わらないが、期間Ｉに示した状態と異なり、ＳＷ端子２，４が導通状態となる。よって、信号検出端子８ｂから、ＳＷ端子４、スイッチ回路１００内の導通経路及びＳＷ端子２を経由して、ＧＮＤ電位に電流が流れる。

このとき、信号検出端子６ｂは、電位Ａとなり、信号検出端子８ｂは、電位Ｂとなる。

これらの電位が定まる理由は上記の通りである。

また、スイッチ２３が閉状態であるから、ＳＷ端子１とＳＷ端子３との間の経路はつながっているが、上記と同じ理由で、信号検出端子５ｂと７ｂとの間には電流が流れない。

従って、信号検出端子５ｂ，７ｂは電位Ｃとなる。

図６に示す期間ＩＩＩでは、信号入力端子７ａから出力される電位はＨｉｇｈ電位であり、それ以外の信号入力端子から出力される電位はＬｏｗ電位である。

この場合は、ダイオード３２，３３の両方とも導通しない。よって、信号検出端子７ｂの電位は電位Ａに、それ以外の信号検出端子の電位は電位Ｃとなる。

図６に示す期間ＩＶでは、信号入力端子８ａから出力される電位はＨｉｇｈ電位であり、それ以外の信号入力端子から出力される電位はＬｏｗ電位である。

この場合も、ダイオード３２，３３の両方とも導通しない。よって、信号検出端子８ｂの電位は電位Ａに、それ以外の信号検出端子の電位は電位Ｃとなる。

以上、スイッチ回路１００が作動状態であるときを例にとって、説明したが、中立状態や作動解除状態のときも、上記の通り、一定周期Ｔ毎に、信号入力端子５ａ〜８ａから入力される信号の電位を変化させることで、信号検出端子５ｂ〜８ｂでの電位変化を読み取って、スイッチ回路１００の状態、すなわち、ＥＰＢ５００の操作状態を検出できる。

また、正常動作時と比較して、検出される信号検出端子電位が異なっていれば、スイッチ回路１００の内部故障に起因したものとみなせるため、信号検出端子の電位計測により、故障検出を行うことができる。

なお、ＥＣＵ３００から送られる信号自体の不良、例えば、Ｈｉｇｈ電位を出すべきところＬｏｗ電位を出力している場合や、Ｈｉｇｈ電位とＬｏｗ電位との間の電位しか出力できていないような場合は、信号入力端子５ａ〜８ａの電位をモニターしておくことで、検出可能である。

本実施形態によれば、片切スイッチを用いることにより、スイッチ回路１００におけるスイッチの接点は、常時閉端子の数と同じであるから４つであり、例えば、特許文献１に開示された従来の構成に比べて半分の個数で済む。

また、スイッチ回路１００の故障原因の一つとして、スイッチの接点故障が挙げられる。

本実施形態によれば、片切スイッチを用いているため、電流が流れる経路にある接点数が少なく、検出すべき故障モードが少なくて済み、故障検出及び解析時間を短縮できる。

また、本実施形態によれば、スイッチ回路１００の４つの端子に対し、同数の配線、スイッチ、ダイオードを各配線の経路中に配置する簡便な構成であり、部品数が少なくて済むため、検出すべき故障モードが少なくて済み、故障検出及び解析時間を短縮できる。

また、２組のスイッチ群内のスイッチを互いに同期させて開閉するとともに、スイッチ群の開閉状態を互いに異ならせてＥＰＢ５００の操作切り替えを行うため、スイッチ回路１００を動作させる信号数が少なくて済み、制御が簡単である。

（実施形態２）
図７は、本実施形態に係る、スイッチ回路内での電流の流れを示し、実施形態１に示した構成とでは、以下の３点で異なる。

第１には、スイッチ２４が３路スイッチであること、第２には、スイッチ２４の常時開端子２４ｃとＳＷ端子１とが、配線１５及び配線１１を介して接続されていること、第３には、ＳＷ端子３とＥＣＵ３００のウェイクアップポート９とが接続されていること、である。

このような構成とすることで、イグニッションがオフとなって、ＥＣＵ３００がスリープ状態（低消費電力状態）にあるときでも、ＥＰＢ５００を作動させる操作を検出することができる。

以下、この点について説明する。

図７に示すように、スイッチ回路１００が作動状態にあるとき、ＳＷ端子１とＳＷ端子３とがスイッチ２４、配線１５及び配線１１を介して接続され、２つの端子間は導通状態となる。配線１５は、スイッチ２４の常時開端子２４ｃと、配線１１のうち、ＳＷ端子１とダイオード３１のカソードとの間の部分を接続している。

ここで、ＳＷ端子３は、ＥＣＵ３００内の起動端子であるウェイクアップポート９に接続されている。

ＥＣＵ３００がスリープ状態のときは、信号入力端子５ａ〜８ｂには信号が入力されず、ＮＰＮトランジスタ５５〜５８はオフ状態である。

この場合、ダイオード３２は導通しないので、ＳＷ端子２とＳＷ端子４との間に電流は流れない。

また、ＥＣＵ３００がスリープ状態のときにも、信号検出端子５ｂには、バッテリーのプラス端子電圧が印加されるように設定されている。なお、他の信号検出端子には、この電圧は印加されていない。

ＳＷ端子１とＳＷ端子３とは導通状態であり、ＳＷ端子１が高電位側にあるため、ＳＷ端子１からＳＷ端子３に向かって電流が流れる。ＳＷ端子３に流れ込んだ電流は、直接、ウェイクアップポート９に入力され、ＥＣＵ３００がスリープ状態から通常の動作状態に復帰する。

以上、説明したように、本実施形態によれば、他のＳＷ端子よりも低電位である所定のＳＷ端子が接続された配線の経路中で開状態にあるスイッチの開端子と、他のＳＷ端子のいずれかが接続された配線とを接続することで、ＥＣＵ３００側での操作を行うことなく、ＳＷ端子を介してＥＣＵ３００に電流を流すことが可能となる。このことにより、ＥＣＵ３００をスリープ状態から通常状態に復帰することができる。

また、ＥＰＢ操作スイッチ２００の操作により、スイッチ回路１００が作動状態になったときに、開状態にあるスイッチの常時開端子を他のＳＷ端子と接続することで、ＥＣＵ３００がスリープ状態のときにも、ＥＰＢ５００に作動操作がなされているかどうかを検出することが可能となる。

なお、本実施形態では、スイッチ２４を３路スイッチとしたが、スイッチ２１を３路スイッチとしてもよい。その場合は、配線１５は、スイッチ２１の常時開端子２１ｃと、配線１２のうち、ＳＷ端子２とダイオード３２のカソードとの間の部分を接続するように配置される。また、この場合は、信号検出端子６ｂにバッテリーのプラス端子電圧が印加され、ウェイクアップポート９はＳＷ端子４に接続されることになる。

（実施形態３）
本実施形態では、スイッチ回路１００の故障検出について説明する。

ここで、検討されるスイッチ回路１００及びＥＣＵ３００とスイッチ回路１００との接続関係は、実施形態２で開示した構成を用いる。また、スイッチ回路１００が中立状態にある場合について説明するが、故障モードによっては、別の状態での故障検出について説明する。

（第１故障モード −断線故障−）
図９に示すように、ＳＷ端子４とＥＣＵ端子８との間のハーネスが断線した場合、ＳＷ端子４に電流は流れなくなる。なお、スイッチ回路１００内で配線１１が断線した場合も同様である。

この場合、信号検出端子８ｂの電位は、スイッチ回路１００内での導通状態の変化とは無関係に、信号入力端子８ａの電位に追随するだけである。

図１０において、点線で囲まれた箇所が、正常動作時の電位変化（図８参照）と異なっており、両者の電位変化パターンの比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

また、図８及び図１０に示すように、中立状態、作動状態、作動解除状態のいずれの場合も、信号入力端子５ａ〜７ａの電位変化に対する、信号検出端子５ｂ〜７ｂの電位変化は、正常動作時と同じである。

従って、断線故障を検出し、その故障箇所が特定できれば、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

（第２故障モード −配線地絡故障−）
通常、ＧＮＤは、車両のボディーと同電位であり、バッテリーのマイナス端子もＧＮＤ電位に接続されている。

よって、図１１に示すように、ＳＷ端子４とＥＣＵ端子８との間のハーネスが地絡した場合、ＳＷ端子４とＥＣＵ端子８とはＧＮＤ電位となる。なお、スイッチ回路１００内で配線１１が地絡した場合も同様である。

図１２に示すように、信号検出端子８ｂの電位は、信号入力端子８ａの電位変化やスイッチ回路１００内での導通状態の変化とは無関係に、ＧＮＤ電位に固定されているため、正常動作時の電位変化（図８参照）との比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

また、図８及び図１２に示すように、中立状態、作動状態、作動解除状態のいずれの場合も、信号入力端子５ａ〜７ａの電位変化に対する、信号検出端子５ｂ〜７ｂの電位変化は、正常動作時と同じである。

従って、地絡故障を検出し、その故障箇所が特定できれば、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

（第３故障モード −配線天絡故障−）
天絡故障とは、ＳＷ端子が、バッテリーのプラス端子電位と接触し、ＳＷ端子がバッテリーのプラス端子電位に固定されてしまう故障をいう。

よって、図１３に示すように、ＳＷ端子４とＥＣＵ端子８との間のハーネスが天絡した場合、ＳＷ端子４とＥＣＵ端子８との電位はバッテリーのプラス端子電位に固定される。

なお、スイッチ回路１００内で配線１１が天絡した場合も同様である。

図１４に示すように、信号検出端子８ｂの電位は、信号入力端子８ａの電位変化やスイッチ回路１００内での導通状態の変化とは無関係に、バッテリーのプラス端子電位に固定されているため、正常動作時の電位変化（図８参照）との比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

なお、図８及び図１４に示すように、中立状態、作動状態、作動解除状態のいずれの場合も、信号入力端子５ａ〜７ａの電位変化に対する、信号検出端子５ｂ〜７ｂの電位変化は、天絡の影響を受けて、正常動作時とは異なっている。

しかし、天絡故障時の電位変化パターンがわかれば、正常動作時の電位変化パターンとの比較からＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

（第４故障モード −スイッチ固着故障−）
スイッチ固着故障とは、スイッチ回路１００内のスイッチが、開状態または閉状態のまま固着し、操作切り替え信号が入力されても、スイッチの開閉が切り替えられない故障をいう。

ここでは、図１５に示すように、スイッチ２１が閉状態のまま固着した場合を考える。

この場合、図２ないし図４を参照すると、スイッチ２１が開状態にある場合、つまり、スイッチ回路１００が作動状態であるときにのみ、信号検出端子の電位変化に異常が現れる。

図１６において、点線で囲まれた箇所が、正常動作時の電位変化（図８参照）と異なっており、両者の電位変化パターンの比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

この場合であれば、信号入力端子５ａをＬｏｗ電位にしても、本来は、ＳＷ端子４に電流は流れないので、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｃとなるはずである。

しかし、実際には、スイッチ２１が閉状態であるため、スイッチ２１と配線１とを介して、ＳＷ端子４とＳＷ端子１との間に電流が流れてしまい、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｂとなる。

また、信号入力端子７ａをＬｏｗ電位にした場合、本来は、ＳＷ端子４に電流は流れないので、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｃとなるはずである。

しかし、実際には、スイッチ２１が閉状態であるため、スイッチ２１と配線１とを介して、ＳＷ端子４とＳＷ端子１との間に電流が流れてしまい、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｂとなる。

これらの電位変化を、正常動作時の電位変化（図８参照）との比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

また、図８及び図１６に示すように、中立状態、作動状態、作動解除状態のいずれの場合も、信号入力端子５ａ〜７ａの電位変化に対する、信号検出端子５ｂ〜７ｂの電位変化は、正常動作時と同じである。

従って、スイッチ固着故障を検出し、その故障箇所が特定できれば、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

（第５故障モード −ダイオード開放故障−）
ダイオード開放故障とは、スイッチ回路１００内のダイオードが、整流性を失い、非導通となる故障をいう。

ここでは、図１７に示すように、ダイオード３１が故障した場合、この場合は開放故障した場合を考える。

この場合、図１８において、点線で囲まれた箇所に示すように、スイッチ回路１００が中立状態の場合と作動解除状態の場合とで、正常動作時の電位変化（図８参照）と比較して、信号検出端子８ｂの電位変化に異常が現れる。

中立状態あるいは作動解除状態において、信号入力端子５ａをＬｏｗ電位にすると、本来は、ＳＷ端子４からＳＷ端子１に向けて電流が流れるので、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｂとなるはずである。

しかし、実際には、ダイオード３１が非導通であるため、ＳＷ端子４とＳＷ端子１との間には電流が流れず、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｃとなる。

これらの電位変化を、正常動作時の電位変化（図８参照）との比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

また、図８及び図１８に示すように、中立状態、作動状態、作動解除状態のいずれの場合も、信号入力端子５ａ〜７ａの電位変化に対する、信号検出端子５ｂ〜７ｂの電位変化は、正常動作時と同じである。

従って、ダイオード開放故障を検出できれば、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

なお、スイッチ２１が開状態に固着した場合にも、図１８に示すのと同じ電位変化となるため、詳細な故障箇所の検出には、別途、物理的な解析が必要となる。

（第６故障モード −ダイオード短絡故障−）
ダイオード短絡故障とは、スイッチ回路１００内のダイオードが、整流性を失い、導通となる故障をいう。

ここでは、図１７に示すように、ダイオード３１が故障した場合、この場合は短絡故障した場合を考える。

この場合、図１９において、点線で囲まれた箇所に示すように、スイッチ回路１００が中立状態の場合と作動解除状態の場合とで、正常動作時の電位変化（図８参照）と比較して、信号検出端子の電位変化に異常が現れる。

ここでは、中立状態の場合を例にとって説明する。

ダイオード３１に短絡故障が無い場合、信号入力端子５ａをＬｏｗ電位にすると、ＳＷ端子４からＳＷ端子１に向けて電流が流れるので、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｂに近い値となる。

次に、信号入力端子６ａをＬｏｗ電位にすると、ＳＷ端子４からＳＷ端子２に向けて電流が流れるため、信号検出端子８ｂの電位は電位Ｂとなる。

一方、ダイオード３１の短絡故障が無い場合は、ＳＷ端子４からＳＷ端子１に向けて電流は流れないので、信号検出端子５ｂの電位は電位Ｃとなるはずである。

しかし、実際には、ダイオード３１が短絡しているため、ＳＷ端子１とＳＷ端子４との電位はほぼ同じとなる。よって、信号検出端子５ｂの電位は電位Ｂに持ち下げられる。

信号入力端子８ａをＬｏｗ電位にした場合、本来、ダイオード３１の整流作用により、ＳＷ端子４からＳＷ端子１に向けて電流は流れないので、信号検出端子５ｂの電位は電位Ｃとなるはずである。

しかし、実際には、ダイオード３１が短絡しているため、ＳＷ端子１からＳＷ端子４に向けて電流が流れて、信号検出端子５ｂの電位は、電位Ａとなる。

そうすると、ＳＷ端子３の電位よりもＳＷ端子１の電位が下がるため、ＳＷ端子３からＳＷ端子１に向けて電流が流れ、信号検出端子７ｂも電位Ｂとなる。

これらの電位変化を、正常動作時の電位変化（図８参照）との比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

ダイオード短絡故障時の電位変化パターンがわかれば、正常動作時の電位変化パターンとの比較から、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

（第７故障モード −端子間短絡−）
ここでは、図２０に示すように、ＳＷ端子１とＳＷ端子２とが短絡した場合について説明する。

図２１に示すように、信号検出端子５ｂと６ｂとは同じ電位変化を示す。

中立状態の場合、信号入力端子５ａまたは６ａがＬｏｗ電位となる場合は、信号検出端子５ｂ，６ｂは、どちらも電位Ａとなる。

いずれの場合も、ＳＷ端子３，４に対してＳＷ端子１，２が低電位となるため、高電位側の端子から低電位側の端子に電流が流れる。その結果、信号検出端子７ｂ，８ｂの電位は電位Ｂとなる。

作動状態においても、信号入力端子５ａまたは６ａがＬｏｗ電位となる場合は、信号検出端子５ｂ，ｂは、どちらも電位Ａとなるとともに、信号検出端子７ｂ，８ｂの電位が電位Ｂとなる。

信号入力端子７ａがＬｏｗ電位となる場合は、配線１５を介して、ＳＷ端子１とＳＷ端子３とが接続されているため、電位をバランスするように信号検出端子５ｂの電位が引き下げられる。これに応じて、信号検出端子６ｂも引き下げられ、ＳＷ端子２の電位がＳＷ端子４の電位よりも低くなる。そうすると、ＳＷ端子４からＳＷ端子２に向けて電流が流れるため、信号検出端子８ｂの電位も引き下げられ電位Ｂとなる。

作動解除状態において、端子間短絡により電位変化パターンは通常動作時と異なるが、説明は省略する。

これらの電位変化を、正常動作時の電位変化（図８参照）との比較から故障発生を検出し、また、故障モードを特定することが可能となる。

端子間短絡故障時の電位変化パターンがわかれば、正常動作時の電位変化パターンとの比較から、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することができる。

なお、上記の場合において、スイッチ回路１００の構成が、図２から図４に示すように、配線１５を設けていない場合、つまり、ＥＣＵ３００の強制起動に対応していない場合には、端子間短絡故障を検出することはできるが、中立状態、作動状態、作動解除様態のいずれも同じ電位変化パターンとなるため、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することはできない。

（第８故障モード −コネクタ抜け−）
図２２に示すように、スイッチ回路１００とＥＣＵ３００との間が接続されていない場合、例えば、コネクタが抜けていた場合は、スイッチ回路１００に対してＥＣＵ３００から信号を送ることはできない。

従って、図２３に示すように、ＥＣＵ３００の信号入力端子５ａ〜８ａの電位が順次、変化した場合、信号検出端子５ｂ〜８ｂの電位も同様に変化するのみである。

よって、コネクタが抜けているという故障検出は可能であるが、中立状態、作動状態、作動解除様態のいずれも同じ電位変化パターンとなるため、ＥＰＢ５００に対する操作状態を推定することはできない。

（ワーニングランプ点灯による電気的故障通知）
法規上の要請から、車両のブレーキ部において、電気的故障が起こった場合は、ワーニングランプを点灯して、運転者及び外部に通知する必要がある。

電気的故障には、例えば、上記の第１〜第８故障モードに現れる故障が含まれる。

本実施形態によれば、スイッチ回路の故障モードを特定できるため、ワーニングランプを点灯させて、外部に故障を容易に通知できる。

図２４は、本実施形態に係る、電気的故障検出時の通知フローチャートである。

例えば、中立状態で、ＥＣＵ３００の信号検出端子の電位を順次、変化させて、故障の有無を検出する（ステップＳ１）。故障が検出されると、それが電気的故障であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。なお、電気的故障かどうかに関わらず、運転者には、故障があることを通知する（ステップＳ４）。通知方法は、インストルメンタルパネルに設けられた多目的ディスプレイやヘッドアップディスプレイ等に文字か画像として表示されるか、または、音声で通知されるか、あるいは、それらの併用であってもよい。

検出された故障が電気的故障であれば、ＥＣＵ３００からワーニングランプコントローラ６００に信号を送り、ワーニングランプ７００を点灯する（ステップＳ３）。点灯と同時に、あるいは前後して、運転者には、故障があることを通知する（ステップＳ４）。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＣＵ３００からスイッチ回路１００の４つのＳＷ端子に対し、順次、信号を送り、応答パターンを計測することで、スイッチ回路１００またはスイッチ回路１００とＥＣＵ３００との接続部の故障の有無を検出できる。

また、ＥＣＵ３００側で正常時の電位変化パターンとの比較により、ＥＰＢ５００への操作状態を検出しつつ、故障モード及び故障箇所の特定が可能となる。

このことにより、スイッチ回路１００で故障が発生したとしても、ＥＰＢ５００を誤操作するおそれがなくなる。

なお、ＥＣＵ３００が通常状態であれば、ＥＣＵ３００からの出力信号は、ＥＰＢ５００の操作状態に関わらず、常時、スイッチ回路１００に対して出力され、その応答信号がＥＣＵ３００で検出される。

本発明のスイッチ回路は、簡便な構成でＥＰＢの操作及び故障検出を行うことができ、ＥＰＢの制御スイッチとして有用である。

１〜４ ＳＷ端子
５〜８ ＥＣＵ端子
５ａ〜８ａ 信号入力端子
５ｂ〜８ｂ 信号検出端子
９ ウェイクアップポート（起動端子）
１１〜１５ 配線
２１〜２４ スイッチ
２１ａ〜２４ａ 共通端子
２１ｂ〜２４ｂ 常時閉端子
２１ｃ〜２４ｃ 常時開端子
３１〜３４ ダイオード
５５〜５８ ＮＰＮトランジスタ
１００ スイッチ回路
１０１ 入出力端子部
２００ ＥＰＢ操作スイッチ
３００ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
４００ ＥＰＢコントローラ
５００ ＥＰＢ（電動パーキングブレーキ）
６００ ワーニングランプコントローラ
７００ ワーニングランプ

Claims (8)

1. 車両の電動パーキングブレーキの操作を制御するためのスイッチ回路であって、
   第１ないし第４端子と、を有する入出力端子部と、
   前記第１端子と前記第４端子とを電気的に接続するための第１配線と、
   前記第１配線から分岐し、前記第４端子と前記第２端子と電気的に接続するための第２配線と、
   前記第１端子と前記第３端子とを電気的に接続するための第３配線と、
   前記第３配線から分岐し、前記第３端子と前記第２端子と電気的に接続するための第４配線と、
   前記第１配線の経路中に配置される、第１スイッチ及び第１ダイオードと、
   前記第２配線の経路中に配置される、第２スイッチ及び第２ダイオードと、
   前記第３配線の経路中に配置される、第３スイッチ及び第３ダイオードと、
   前記第４配線の経路中に配置される、第４スイッチ及び第４ダイオードと、
   を少なくとも備え、
   前記第１ないし第４スイッチは、４つとも片切スイッチであるか、または、３つが片切スイッチで１つが３路スイッチであり、
   前記第１ダイオードは前記第１スイッチの常時閉端子側に、また前記第２ダイオードは前記第２スイッチの常時閉端子側に、さらに前記第３ダイオードは前記第３スイッチの常時閉端子側に、また前記第４ダイオードは前記第４スイッチの常時閉端子側にそれぞれ配置されている、スイッチ回路。
2. 前記第１ないし第４ダイオードは、４つとも極性が同方向になるように配置されている、請求項１に記載のスイッチ回路。
3. 前記第１スイッチと前記第４スイッチとが一のスイッチ群をなし、前記第２スイッチと前記第３スイッチとが別のスイッチ群をなし、
   前記電動パーキングブレーキの作動状態が変化するときに、前記一のスイッチ群内のスイッチが互いに同期して開閉するとともに、前記別のスイッチ群内のスイッチが互いに同期して開閉し、
   前記電動パーキングブレーキの作動時及び作動解除時には、前記一のスイッチ群内のスイッチの開閉状態と、前記別のスイッチ群のスイッチの開閉状態とが、異なるように選択されるように構成される、請求項１または２に記載のスイッチ回路。
4. 前記電動パーキングブレーキの作動時には、前記一のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時開端子に接続されるとともに、前記別のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時閉端子に接続され、
   前記電動パーキングブレーキの作動解除時には、前記一のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時閉端子に接続されるとともに、前記別のスイッチ群内のスイッチの共通端子は、各々のスイッチの常時開端子に接続されるように構成される、請求項３に記載のスイッチ回路。
5. 前記第４スイッチが前記３路スイッチであり、
   前記第４スイッチの常時開端子と、前記第１スイッチの常時閉端子側に接続された前記第１配線とを電気的に接続する第５配線をさらに有している、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスイッチ回路。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスイッチ回路と、車両の電気系統を制御する電子制御ユニットと、が電気的に接続された制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、前記第１端子に電気的に接続する第５端子と、前記第２端子に電気的に接続する第６端子と、前記第３端子に電気的に接続する第７端子と、前記第４端子に電気的に接続する第８端子と、を有し、
   前記第５端子と、前記第６端子と、前記第７端子と、前記第８端子と、は、各々、信号入力端子と信号検出端子とを有し、
   一の前記信号入力端子から前記入出力端子部の一の端子に入力された信号が、前記スイッチ回路内の導通経路を経由して、一の前記信号検出端子で検出されるように構成される、制御装置。
7. 請求項５に記載のスイッチ回路と、車両の電気系統を制御する電子制御ユニットと、が電気的に接続された制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、前記第１端子に電気的に接続する第５端子と、前記第２端子に電気的に接続する第６端子と、前記第３端子に電気的に接続する第７端子と、前記第４端子に電気的に接続する第８端子と、を有し、
   前記第５端子と、前記第６端子と、前記第７端子と、前記第８端子とは、各々、信号入力端子と信号検出端子とを有し、
   一の前記信号入力端子から前記入出力端子部の一の端子に入力された信号が、前記スイッチ回路内の導通経路を経由して、一の前記信号検出端子で検出され、
   前記第４スイッチの共通端子を前記第４スイッチの常時開端子に接続することで、前記第５端子から前記第４スイッチと前記第３端子とを介して、前記電子制御ユニットを起動させるための電流が、前記電子制御ユニットの起動端子に供給されるように構成される、制御装置。
8. 請求項６または７に記載の制御装置を用いたスイッチ回路の故障検出方法であって、
   前記信号入力端子のうち、一の信号入力端子を選択し、前記一の信号入力端子の電位を、他の３つの信号入力端子の電位と異ならせるようにする第１のステップと、
   一定周期で、前記一の信号入力端子と異なる別の信号入力端子の電位を、他の３つの信号入力端子の電位と異ならせるようにする第２のステップと、
   前記第１のステップ及び前記第２のステップにおける、各々の前記信号検出端子の電位を計測することで、前記スイッチ回路で発生する故障を検出する第３のステップと、を少なくとも備える、スイッチ回路の故障検出方法。
   

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