JP2022020107A - 車両用電子回路及び車両用計器 - Google Patents
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Abstract
Description
回路を開閉する開閉器と、前記開閉器の電圧が入力される入力部と、の間の地点の開閉器電圧に基づいて、前記開閉器のリークの発生を検出する車両用電子回路であって、
リーク検出トリガー信号を出力するリーク検出トリガー回路と、
前記リーク検出トリガー信号が入力されると、前記開閉器電圧と所定の電圧との高低を比較し、スイッチングを行う電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が前記開閉器電圧の低下を検出したときに、前記電圧検出回路のスイッチング動作に基づいて電流を流すリークパス抵抗と、
を備える。
前述の車両用電子回路と、
アナログ入力ポートである前記入力部を有し、前記開閉器電圧に基づいて車両に搭載される電装部品を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御され、情報を報知する報知器と、
を備える車両用計器であって、
前記制御手段は、
前記開閉器電圧が第一の閾値以下の場合、前記開閉器がオフであると判定して、前記電装部品を制御し、
前記開閉器電圧が第一の閾値より大きい第二の閾値以上の場合、前記開閉器がオンであると判定して、前記電装部品を制御し、
前記開閉器電圧が第一の閾値と第二の閾値との間である場合、前記開閉器がリーク状態であると判定して、前記報知器を制御することで前記開閉器がリーク状態であることを報知する。
[第一実施形態]
1-1.構成の説明
1-2.挙動の説明
1-3.効果例
[変形例]
2-1.第一変形例
2-2.その他の変形例
2-3.効果例
<1-1.構成の説明>
図1は、本開示の車両用電子回路の回路構成の一例を示す図である。本開示の車両用電子回路は、図1が示すようなスイッチ入力回路1として適用されることを好適な適用形態の1つとする。
ツェナーダイオード41の降伏電圧は、開閉器電圧Bが比較される上述の「所定の閾値」と同値であり、例えば6Vなどに設定できる。また、後述のリーク時の降下後の開閉器電圧Bより大きいほうが望ましい。
詳しい挙動は後述する。
トリガーポート5bは、電気信号の出力ポートであり、電圧検出回路14がリーク検出動作を行うきっかけとなるリーク検出トリガー信号を出力する。トランジスタ51は、リーク検出トリガー信号がオンとなると、自身がオン状態になり、結果としてリーク検出トリガー回路15がオン状態となる。リーク検出トリガー回路15がオン状態となると、電圧検出回路14がリーク検出動作を行う。
すなわち、リーク検出トリガー信号AのDuty比は0.1%ということになる。そしてオン時間は、50μsecである。
図2及び図3を用いて、車両用電子回路の一例であるスイッチ入力回路1の挙動を説明する。
図3は、リークが発生している状態(リーク時、With Leakage)の、スイッチ状態(Switch Status)リーク検出トリガー信号A(Voltage A)及び開閉器電圧B(Voltage B)及びリークパス抵抗電流C(Voltage C)の状態推移を示している。
その他の電圧及び電流の状態については、縦軸が電圧または電流を示す。詳細な数値は、グラフの実線に付記された数字によって表示されている。一部の数値は、判読しやすさ向上のため、省略されている。詳細された数値については明細書にて逐一表示を行う。なお、破線はスイッチの閾値を示す。
>1-1 開閉器2がオンの時
まず、開閉器2がオンの時、開閉器電圧Bは終始バッテリ電圧(13V)からダイオードでの電圧降下分(0.7V)を差し引いた12.3V程度の電位となる。
リーク検出トリガー信号Aがオフ(0V)の時、トランジスタ51はオフとなり、リーク検出トリガー回路15はオフとなる。リーク検出トリガー回路15がオフ状態の時、電圧検出回路14は、リークパス抵抗11に電流が流れないように動作する。具体的には、トランジスタ51がオフのため、トランジスタ43がオンとなり、引き続いてトランジスタ12がオフとなる。
Pc_normal =I^2 × R × Duty
=(123mA)^2 × 100Ω × 50μsec/50[msec] =0.0015[W]
開閉器2がオフの時、開閉器電圧Bが0Vとなるため、リークパス抵抗電流Cは0Aとなる。
>2-1 開閉器2がオンの時
まず、リーク時であっても、開閉器2がオンのときは、通電状態のスイッチ素子21とリーク抵抗成分22が並列状態になるため、リーク抵抗成分22は無視でき、各状態は前述の非リーク時と同じ推移を示す。
まず、開閉器2がオンからオフへ遷移した瞬間は、リークパス抵抗11に電流が流れていないため、開閉器電圧Bは、約12.3Vを維持する。厳密には、スイッチ素子21がオフになるものの、リークが発生しているのでリーク抵抗成分22を伝って、バッテリ電圧が印加され、分圧抵抗92.93へと電流が流れる。ここで、リーク抵抗成分は一般に数百Ωであり、分圧抵抗92,93は十分大きい抵抗値を有しているため、開閉器電圧Bはほぼ12.3Vを維持する。
開閉器電圧B=(30.75mA)×100Ω=3.075[V]
上述した車両用電子回路は、
回路を開閉する開閉器2と、開閉器2の電圧が入力される入力部6と、の間の地点の開閉器電圧Bに基づいて、開閉器2のリークの発生を検出するスイッチ入力回路1であって、
リーク検出トリガー信号Aを出力するリーク検出トリガー回路15と、
リーク検出トリガー信号Aが入力されると、開閉器電圧Bと所定の電圧との高低を比較し、スイッチングを行う電圧検出回路14と、
電圧検出回路14が開閉器電圧Bの低下を検出したときに、電圧検出回路14のスイッチング動作に基づいて電流を流すリークパス抵抗と、
を備えるスイッチ入力信号である。
ここまでの説明では、車両用電子回路を車両に搭載したときの形態の一例が説明された。本開示の説明では、一部の周知技術の説明が省略されている。
また、本願発明はこの形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜種々の改良、ならびに変更が可能なことは勿論である。以降、本発明の車両用電子回路が変形されて適用された構成が例示される。なお、重複する説明を少なくするため、同じ符号が付された構成については詳細な説明を省略する場合がある。
本開示の車両用電子回路は、図4に示されるようなスイッチ入力回路10のように構成されてもよい。また、図4に示されるような車両用計器100として適用されてもよい。
実施形態ではマイコン5の入力ポート5aが適用される構成を示したが、入力ポート5aはアナログ入力ポートであってもよい。
この場合は、開閉器電圧Bが第一の閾値以下の場合、開閉器2がオフであると判定して、マイコン5が電装部品を制御してもよい。
開閉器電圧Bが第一の閾値より大きい第二の閾値以上の場合、開閉器2がオンであると判定して、電装部品を制御してもよい。
開閉器電圧Bが第一の閾値と第二の閾値との間である場合、開閉器2がリーク状態であると判定して、報知器を制御することで開閉器2がリーク状態であることを報知してもよい。
上述した車両用計器100は、
アナログ入力ポートである入力ポート5aを有し、開閉器電圧Bに基づいて車両Vに搭載される電装部品を制御するマイコン5と、
マイコン5によって制御され、情報を報知する報知器と、
を備える車両用計器100であって、
マイコン5は、
開閉器電圧Bが第一の閾値以下の場合、開閉器2がオフであると判定して、電装部品を制御し、
開閉器電圧Bが第一の閾値より大きい第二の閾値以上の場合、開閉器2がオンであると判定して、前記電装部品を制御し、
開閉器電圧Bが第一の閾値と第二の閾値との間である場合、開閉器2がリーク状態であると判定して、報知器を制御することで開閉器2がリーク状態であることを報知する車両用計器。
A リーク検出トリガー信号
B 開閉器電圧
C リークパス抵抗電流
1,10 スイッチ入力回路
11 リークパス抵抗
14,140 電圧検出回路
12 トランジスタ
40 抵抗
41 ツェナーダイオード
42 抵抗
43 トランジスタ
15,150 リーク検出トリガー回路
50 抵抗
51 トランジスタ
2 開閉器
21 スイッチ素子
22 リーク抵抗
3 バッテリ
5 マイクロコンピュータ(制御部の一例)
5a 入力ポート
5b トリガーポート
6 入力部
61 LED
62 抵抗
63 抵抗
64 コンデンサ
65 ツェナーダイオード
66 抵抗
67 トランジスタ
8 リセットIC
9 パルス発生回路
90 ダイオード
91 抵抗
92 分圧抵抗
93 分圧抵抗
100 車両用計器
Claims (6)
- 回路を開閉する開閉器と、前記開閉器の電圧が入力される入力部と、の間の地点の開閉器電圧に基づいて、前記開閉器のリークの発生を検出する車両用電子回路であって、
リーク検出トリガー信号を出力するリーク検出トリガー回路と、
前記リーク検出トリガー信号が入力されると、前記開閉器電圧と所定の電圧との高低を比較し、スイッチングを行う電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が前記開閉器電圧の低下を検出したときに、前記電圧検出回路のスイッチング動作に基づいて電流を流すリークパス抵抗と、
を備える車両用電子回路。 - 前記リーク検出トリガー信号は、間欠的な信号である
請求項1に記載の車両用電子回路。 - 前記リーク検出トリガー信号は、Duty比が1%以下であり、より好ましくは前記リーク検出トリガー信号は、Duty比が0.1%以下である
請求項2に記載の車両用電子回路。 - 前記リーク検出トリガー信号は、1周期あたりのオン時間が10μsecから500μsecの間である
請求項2に記載の車両用電子回路。 - 前記リーク検出トリガー信号は、周期が1msecから500msecの間であり、より好ましくは周期が1msecから100msecの間である
請求項2に記載の車両用電子回路。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の車両用電子回路と、
アナログ入力ポートである前記入力部を有し、前記開閉器電圧に基づいて車両に搭載される電装部品を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御され、情報を報知する報知器と、
を備える車両用計器であって、
前記制御手段は、
前記開閉器電圧が第一の閾値以下の場合、前記開閉器がオフであると判定して、前記電装部品を制御し、
前記開閉器電圧が第一の閾値より大きい第二の閾値以上の場合、前記開閉器がオンであると判定して、前記電装部品を制御し、
前記開閉器電圧が第一の閾値と第二の閾値との間である場合、前記開閉器がリーク状態であると判定して、前記報知器を制御することで前記開閉器がリーク状態であることを報知する
車両用計器。
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