JP2710623B2 - 負荷断線検出装置 - Google Patents

負荷断線検出装置

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JP2710623B2 JP63070170A JP7017088A JP2710623B2 JP 2710623 B2 JP2710623 B2 JP 2710623B2 JP 63070170 A JP63070170 A JP 63070170A JP 7017088 A JP7017088 A JP 7017088A JP 2710623 B2 JP2710623 B2 JP 2710623B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負荷の断線の有無、特にランプの断線検出
に好適に実施される負荷断線検出装置に関する。
従来の技術 自動車には、夜間走行時に先行車の存在を後続車に知
らせるために点灯するテールランプと、ブレーキを踏込
んだことを後続車に知らせるために点灯するストツプラ
ンプが装備されている。いずれのランプも先行車の走行
状態を後続車に知らせ、後続車が先行車に追突するのを
防止させるために装備されており、ランプが断線したま
まの無灯火走行は危険である。そこで従来からテールラ
ンプおよびストツプランプが断線した場合、運転者に警
告する装置が種々提案されている。
特に、米国では追突防止をより徹底させるため、自動
車後部に装備されている従来のストツプランプに加えて
第3のストツプランプの装着が法律により規制されるな
ど、ランプの灯数はますます増加する傾向にある。した
がつて、ランプの断線検出規格が厳しくなり、装置の精
度および信頼度がより高く求められる傾向にある。
第4図は、従来のアナログ回路によるランプの断線検
出装置の電気的ブロツク図である。フツトブレーキが踏
込まれると、ブレーキスイツチ41は導通し、テールラン
プおよびストツプランプとして用いられるランプB1〜Bn
は、バツテリ42から検出抵抗43を介して電力が供給さ
れ、点灯する。
検出抵抗43とランプBとの接続点の電圧値、すなわち
ランプBへの印加電圧は、比較器44の正入力端子に与え
られる。ブレーキスイツチ41と検出抵抗43との接続点
は、基準電圧発生回路45に接続される。基準電圧発生回
路45は、予め定められた一定電圧を発生する回路で、基
準電圧発生回路45の端子45bの電圧は、端子45aの電圧に
対して常に電圧VRだけ高い電圧を出力する。したがつ
て、比較器44の負入力端子には、ブレーキスイツチ41と
検出抵抗43との接続点の電圧値より常に電圧VRだけ低い
電圧が与えられる。
比較器44の出力は、トランジスタ46のベースに接続さ
れ、比較器44がハイレベルの電圧を出力する場合、トラ
ンジスタ46はオンし、インジケータランプ47は点灯す
る。
以上のように構成されている従来のアナログ回路のラ
ンプ断線検出装置の動作について説明する。バツテリ42
の電圧をVB、検出抵抗43の抵抗値をRS、ランプ1個に流
れる電流をILとし、n個のランプBが並列に接続されて
いると仮定すると、比較器44の正入力端子および負入力
端子に与えられる電圧V+およびV-は、第1式で表され
る。
n個のランプBのうちの1つのランプが断線した場
合、比較器44の正入力端子に与えられる電圧V+は、第2
式で示される。
V+=VB−(n−1)・IL・RS …(2) ここで、第3式の不等式が成立するように、基準電圧
発生回路の基準電圧VRを調整する。
VB−(n−1)・IL・RS>VB−VR>VB−n・IL・RS …(3) n個のランプBが全て正常動作をしている場合は、第
3式の右辺すなわち第4式が成立する。
VB−VR>VB−n・IL・RS …(4) したがつて、第5式が成立し、比較器44の負入力端子
の電圧は、正入力端子の電圧よりも高いので、比較器44
の出力はローレベルで、トランジスタ46は遮断してい
る。
V->V+ …(5) しかし、ランプBのいずれか1つが断線した場合、第
3式の左辺すなわち第6式が成立する。
VB−(n−1)・IL・RS>VB−VR …(6) したがつて、第7式が成立し、比較器44の正入力端子
は、負入力端子よりも高電位となり、比較器44の出力は
ハイレベルとなる。ランプBが2つ以上断線した場合も
同様に第7式が成立する。
V+>V- …(7) 比較器44の出力がハイレベルとなることにより、トラ
ンジスタ46はオンし、インジケータランプ47は点灯す
る。
以上のように、ランプBの少なくとも1個が断線する
ことにより、比較器44はハイレベルの電圧を出力し、ト
ランジスタ46をオンさせることにより、インジケータラ
ンプ47を点灯させる。
インジケータランプ47の点灯により運転者はテールラ
ンプあるいはストツプランプのいずれかが断線している
ことを知る。
発明が解決すべき課題 このような先行技術においては、ランプ灯数が多くな
ると、ランプ電流のばらつきにより、ランプの断線検出
が不可能となる領域が発生する。すなわち、ランプ電流
はランプに印加される電圧によつて決定されるが、ラン
プフイラメントの抵抗値、ランプの配線抵抗値がばらつ
くため、ランプ電流もばらつく結果となる。
日本工業規格(以下、「JIS」という)によると、車
載用ストツプランプに流れ込む電流値は、±12%の許容
範囲が認められているので、最悪条件を考慮すると、5
灯以上では断線検出が不可能となる領域が発生する。た
とえば、ランプの定格電流値を1アンペアとし、5灯の
ランプ電流がJISで認められる最小電流値であると仮定
すると、全ランプ電流は第8式に示すように4.40アンペ
アとなる。
0.88×5=4.40 …(8) また、ランプ1個が断線し、4個のランプ電流値がJI
Sで認められる最大電流値であると仮定すると、全ラン
プ電流は第9式に示すように、4.48アンペアとなる。
1.12×4=4.48 …(9) したがつて、ランプ1個が断線している場合の全ラン
プ電流値が、正常時の全ランプ電流値を上回り、断線検
出が不可能となる。
第5図は、ランプ灯数が5の場合に、断線検出不可能
領域が生じることを説明するための図である。第5図に
おいて、実線で囲まれている領域は5灯時のランプ総電
流の範囲を示し、鎖線で囲まれている領域は4灯時のラ
ンプ総電流の範囲を示す。したがつて、5灯時の領域と
4灯時の領域が重なつている斜線で示されている領域Z
では、5灯か4灯かの判断ができないことになる。
以上のように、JISで認められているランプ電流の許
容範囲の最悪状態を考慮すると、正常時の全ランプ電流
値よりも断線時の全ランプ電流値の方が大きくなる場合
が存在する。しかし、車両ごとで考えると、断線時の総
ランプ電流値が正常時の総ランプ電流値よりも大きくな
ることはない。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、ランプの配
線抵抗およびランプ電流のばらつきを考慮する必要のな
いランプ断線検出装置を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、(a)並列に接続された複数の負荷と、 (b)前記複数の負荷に直列に接続された検出抵抗と、 (c)前記検出抵抗両端の検出電圧と前記複数の負荷へ
の印加電圧とを検出する電圧検出回路と、 (d)判断手段であつて、 負荷の全てが電力付勢された状態において、電圧検出
回路によつて検出された前記検出電圧と前記印加電圧と
の負荷特性より求められる関数より基準電圧を算出し、 前記検出電圧を所定のタイミングで検出するととも
に、前記検出電圧と前記基準電圧とを比較し、前記所定
のタイミングで検出された前記検出電圧が前記基準電圧
を超える場合は前記負荷が正常であると判断し、前記所
定のタイミングで検出された前記検出電圧が前記基準電
圧以下である場合は前記負荷のいずれかが断線している
と判断する判断手段とを含むことを特徴とする負荷断線
検出装置である。
作 用 本発明においては、検出抵抗の両端電圧である検出電
圧とランプに印加されている印加電圧とを求める。検出
電圧と印加電圧との負荷特性から基準電圧を求め、前記
検出電圧が基準電圧を超える場合は、負荷が正常である
と判断する。また、前記検出電圧が基準電圧以下である
場合は、負荷のいずれかが断線していると判断する。そ
して、前記基準電圧として、全ての負荷に電力が付勢さ
れている正常な状態における検出電圧と、負荷のいずれ
か少なくとも1つが断線し、残余の負荷が電力付勢され
ている状態における検出電圧の中間の値が選ばれる。
実施例 第1図は、本発明の一実施例である負荷断線検出装置
の電気的ブロツク図である。フツトブレーキが踏まれブ
レーキスイツチ1が導通すると、負荷であるランプLに
はバツテリ2の電圧が検出抵抗3を介して印加される。
検出抵抗3の両端電圧は、検出電圧として電圧検出回路
4に与えられ、処理回路5から信号ラインl1を介して電
圧検出回路4に与えられる変換信号によつてデジタル値
に変換される。記憶回路6は、電圧検出回路4によつて
変換されたデジタル値を記憶する。
処理回路5は、ブレーキスイツチ1の導通により発生
する信号ラインl2上のブレーキ信号が与えられると、記
憶回路6に記憶されている検出電圧値および印加電圧値
を入力する。処理回路5は、検出電圧値が後述する基準
電圧値と比較し、ランプが断線していると判断すると、
表示駆動回路7に表示駆動信号を与え、白熱灯あるいは
LEDなどによつて実現される表示器8を点灯させる。
リセツトスイツチ9は、処理回路をイニシヤライズさ
せるためのスイツチで、通常自動車が工場から出荷され
るときに導通される。
以上のように構成されている負荷断線検出装置の動作
について以下説明する。ブレーキスイツチ1が導通され
ると、ブレーキ信号が信号ラインl2を介して処理回路5
に与えられる。ブレーキ信号が処理回路5に与えられる
と、処理回路5はランプLの断線検出を開始する。すな
わち、処理回路5は信号ラインl1を介して電圧検出回路
4に変換信号を与え、検出抵抗3の検出電圧およびラン
プLに印加されている印加電圧を読取り、デジタル値に
変換した後、記憶回路6に転送する。そして、処理回路
5は記憶回路6に記憶されている検出電圧および印加電
圧を読取り、基準電圧を算出するとともに、基準電圧と
検出電圧を比較する。そして、検出電圧が基準電圧を超
えている場合は、正常と判断し、検出電圧が基準電圧を
下回る場合は、ランプL1〜Lnのいずれか1つが断線して
いるものと判断する。ランプLの少なくとも1つが断線
していると判断すると、処理回路5は表示駆動回路7に
表示信号を出力し、表示器8を点灯させる。
次に、基準電圧の算出式について説明する。一般に、
ランプに電圧VAが印加されている場合のランプに流れ込
む電流をILとすると、ランプ電流ILは第10式で表現され
る。
ここに、I0,V0は、定格電流、定格電圧をそれぞれ意
味し、Cはランプ定数と呼ばれる定数で、ほぼ0.5であ
る。
次にn個のランプが正常に動作している場合に、検出
抵抗3の検出電圧Vs1n(ランプ印加電圧がVA1nのと
き)、VS2n(ランプ印加電圧がVA2nのとき)は、第11
式、第12式により求められる。
第11式および第12式の両辺に除算を行うと、第13式が
得られる。
したがつて、ランプLに電圧VA2nが与えられると、検
出抵抗3の両端には第14式で求められる検出電圧VS2n
得られる。
次に、ランプ1個が断線した場合の、検出電圧V
S2(n-1)は、ランプ印加電圧をVA2(n-1)とすると、第15
式で与えられる。なお、IL2(n-1)はランプ電流である。
第11式を変形すると、RS・I0は第16式により与えられ
る。
第16式を第15式に代入すると、VS2(n-1)は、第17式に
より与えられる。
以上のように、正常時、すなわちn灯時における検出
電圧は、第14式により与えられ、断線時、すなわち(n
−1)灯時の検出電圧は、第17式により与えられる。
次に、基準電圧V′S2を、第2図に示すように正常時
の検出電圧VS2nと1灯断線時の検出電圧VS2(n-1)との中
間電圧に設定すると、基準電圧V′S2は、第14式および
第17式を用いると第18式により求めることができる。
検出抵抗3の抵抗値RSは、非常に小さいので(たとえ
ば、0.02オーム)、接地電圧を基準とした、正常時のラ
ンプ印加電圧VA2nと1灯断線時のランプ印加電圧V
A2(n-1)とはほぼ同電圧であると考えられる。したがつ
て、近似式として第19式が成立する。
VA2nVA2(n-1) …(19) 第19式の関係を第18式に代入し、整理すると基準電圧
V′S2は第20式により与えられる。
したがつて、基準電圧V′S2は最初の検出電圧VSin
最初のランプ印加電圧VA1nを求めておき、ブレーキ信号
が入力される度毎に検出電圧VA2nを求め、第20式に代入
することによつて基準電圧V′S2を算出することができ
る。すなわち、ブレーキ信号が信号ラインl2を介して処
理回路5に与えられる度毎に、処理回路5はランプLに
印加される印加電圧VA2nを求め、第20式から基加電圧V
A2nを求めると同時に、検出抵抗3の両端電圧である検
出電圧VS2nも求める。そして、検出電圧VS2nと基準電圧
V′S2を比較し、第21式に示すように、検出電圧VS2n
基準電圧V′S2より大きい場合は、正常であると判断
し、基準電圧V′S2が検出電圧VS2nより大きい場合は、
ランプの断線が生じているものと判断する。
次に、処理回路5の断線検出処理手順を第3図に示す
フローチヤートに従つてさらに詳しく説明する。リセツ
トスイツチ9が導通すると、処理回路5は断線検出処理
を開始し、ステツプn1においてシステムイニシヤライズ
を実行する。システムイニシヤライズは、演算処理を行
う際に用いるフラグのリセツト、演算処理の中間結果を
記憶する領域をクリアする等の処理を行なう。ステツプ
n1においてシステムイニシヤライズが完了すると、ステ
ツプn2に進み、リセツトスイツチ9がオンされてから最
初のブレーキスイツチ1がオンされたか否か、すなわち
信号ラインl2を介してブレーキ信号が処理回路5に与え
られたか否かが判断される。ブレーキ信号が処理回路5
に与えられると、ステツプn3に進み、処理回路5は、信
号ラインl1を介して電圧検出回路4に変換信号を出力す
る。電圧検出回路4は、ランプLに与えられている印加
電圧および検出抵抗3の両端電圧である検出電圧をデジ
タル値に変換し出力する。デジタル値に変換された印加
電圧VA1および検出電圧VS1は、記憶回路6にストアされ
る。
ステツプn4では、ステツプn3で求めた検出電圧VS1
ランプ灯数nから、基準電圧を計算する際に用いる を予め演算し、記憶しておく。
次に、ステツプn5においては、ステツプn2と同様に処
理回路5にブレーキ信号が入力されたか否かを判断す
る。ブレーキ信号が入力されるとステツプn6に進み、処
理回路5は電圧検出回路4に対し変換信号を信号ライン
l1を介して与える。そして、ランプLに与えられている
印加電圧VA2および検出抵抗3の両端電圧である検出電
圧VS2を検出し、デジタル値に変換した後、記憶回路6
に転送する。ステツプn7では、ステツプn4で求めた演算
結果、ランプLの印加電圧VA1n,VA2Nを用いて、基準電
圧V′S2を算出する。
ステツプn8では、前回の断線検出結果が正常または断
線のいずれであつたかを判断する。前回の判定結果が正
常である場合は、ステツプn9へ進む。ステツプn9では、
検出電圧VS2と基準電圧V′S2が比較される。検出電圧V
S2が大きい場合は、ランプLは全て正常であると判断
し、ステツプn5へ進む。検出電圧VS2が小さい場合は、
ランプLの少なくとも1つが断線していると判断し、ス
テツプn10において、表示駆動信号を表示駆動回路7へ
与える。表示駆動回路7は、表示駆動信号が与えられる
と同時に、表示器8を点灯させ、運転者に注意を与え
る。ステツプn10の処理が終了すると、ステツプn5へ進
み、次のブレーキ信号が入力されるのを待機する。
ステツプn8において、前回の判定が断線である場合
は、ステツプn11へ進み、検出電圧VS2と基準電圧V′S2
が比較される。前回の断線検出の判定が断線であるの
で、検出電圧VS2がV′S2より依然として小さい場合
は、ランプの取換えは行われていないものと判断し、表
示器8を消灯させずにステツプn5へ進む。しかし、検出
電圧VS2が基準電圧V′S2より大きい場合は、ランプの
取換えが行われたものと判断し、ステツプn12で表示器
8を消灯させた後、ステツプn1へ進む。ステツプn1へ進
むのは、ランプが取換えられているので、初期状態のラ
ンプLへの印加電圧VA1と検出電圧VS1を求めておく必要
があるからである。
以上のように本実施例においては、デジタル信号処理
により、ランプの正常/断線の判断をするので、温度特
性に影響されず精度の良いランプ断線検出を行うことが
できる。
本実施例では、ランプの断線を検出した場合、光によ
り運転者に警報を与えるがブザーなどにより音響的に警
報を与えてもよい。
発明の効果 以上述べたように本発明に従えば、配線抵抗のばらつ
きや、負荷の抵抗のばらつきを考慮する必要がなく、ま
た負荷の個数に関係なく負荷の断線検出を温度に依存せ
ず精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である負荷断線検出装置の電
気的ブロツク図、第2図は基準電圧の求めかたを説明す
るための図、第3図は第1図に示す本発明の一実施例の
断線検出処理を説明するためのフローチヤート、第4図
は従来のアナログ回路によるランプの断線検出装置の電
気的ブロツク図、第5図はランプ灯数が5である場合の
断線不可能領域を説明するための図である。 1……ブレーキスイツチ、3……検出抵抗、4……電圧
検出回路、5……処理回路、6……記憶回路、7……表
示駆動回路、8……表示器、9……リセツトスイツチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B60Q 11/00 630 B60Q 11/00 630E 635 635C 650 650A 650C G01R 31/02 G01R 31/02 H02H 3/00 H02H 3/00 L H05B 37/03 H05B 37/03 B

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)並列に接続された複数の負荷と、 (b)前記複数の負荷に直列に接続された検出抵抗と、 (c)前記検出抵抗両端の検出電圧と前記複数の負荷へ
    の印加電圧とを検出する電圧検出回路と、 (d)判断手段であつて、 負荷の全てが電力付勢された状態において、電圧検出回
    路によつて検出された前記検出電圧と前記印加電圧との
    負荷特性より求められる関数より基準電圧を算出し、 前記検出電圧を所定のタイミングで検出するとともに、
    前記検出電圧と前記基準電圧とを比較し、前記所定のタ
    イミングで検出された前記検出電圧が前記基準電圧を超
    える場合は前記負荷が正常であると判断し、前記所定の
    タイミングで検出された前記検出電圧が前記基準電圧以
    下である場合は前記負荷のいずれかが断線していると判
    断する判断手段とを含むことを特徴とする負荷断線検出
    装置。
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