JP4400489B2 - 車両用計器 - Google Patents

Description

本発明は初期表示動作の誤動作を防止することができる車両用計器に関する。

現在、自動車等の車両に搭載されている計器は計器自身の自己診断及び運転者に対する演出を行うために初期表示動作を行うようになっている。これは、イグニッションスイッチが運転者によってオンされことを条件に、計器を構成する表示ランプ、液晶パネル、指針等が所定の表示動作を行うのである。

例えば、自己診断を伴う初期表示動作では、全表示ランプの一斉点灯及び液晶パネルの全セグメントの点灯により、各ランプ及び液晶パネルが正常に動作するか否かを判断している。また、演出効果を狙った初期表示動作には、親近感を与えるために液晶パネル上に「こんにちは」等の言葉を表示させたり、高揚感を誘うためにスピードメータの指針を最小目盛位置と最大目盛位置との間で往復回動動作させる、といったことが行われている。

上記初期表示動作が終了すると、検出値表示動作に移行し、各種センサからの検出信号に基づいた検出値を計器によって表示する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７７１４６号公報

ところで、上記計器は車載バッテリーから電源供給を受けており、計器内に設けられたマイクロコンピュータがイグニッション端子の端子電圧を検出して、計器の動作保障電圧に達したこと、すなわちイグニッションスイッチがオンされたことを条件に初期表示動作を行うようにしている。ここで、通常はイグニッションスイッチをオンした後、負荷として例えばスタータモータを動作させてエンジンを始動することとなる。このとき、電源電圧はスタータモータの始動によって計器の動作保障電圧を下回り、エンジンが始動してスタータモータの動作を停止させると動作保障電圧に回復する。従って、マイクロコンピュータはスタータモータの始動をイグニッションスイッチがオフになったと誤判断してしまう。そうすると、スタータモータを動作させた後にも初期表示動作を行うから、イグニッションスイッチがオンされている間に複数回の初期表示動作が行われるという問題があった。

そこで、車載バッテリーのバッテリー端子電圧を検出することで、負荷変動（スタータモータの始動）による端子電圧の低下を検出することが考えられている。具体的には、バッテリー端子間に互いに直列接続された抵抗素子対を接続し、その中間接続点の電圧を検出することが考えられている。このようにすれば、イグニッションスイッチがオンされているときに負荷変動によって電源電圧が動作保障電圧以下の電圧に低下した場合であっても、これを確実に検出することができるから、複数回初期表示動作が行なわれるといった不具合を防止することができる。

上記手段により初期表示動作の誤動作を防止できるものの、車載バッテリーのバッテリー端子電圧を検出するための検出回路等が新たに必要となり計器構成が複雑化するという問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、計器構成を複雑化することなく初期表示動作の誤動作を防止することができる車両用計器を提供することである。

請求項１の発明では、車載電源から電源供給を受けて動作する表示手段と、車載電源の電源電圧が表示手段の動作を保障する下限電圧となる動作保障下限電圧以上の電圧であることを条件として表示手段に対し検出値表示処理に基づく所定の検出値表示動作、及び初期表示処理に基づく所定の初期表示動作をさせる表示制御手段を備える車両用計器であって、表示制御手段は、動作保障下限電圧及び負荷変動時における電源電圧の下限電圧となる負荷変動下限電圧より低い所定電圧をイグニッションオフ判定電圧として設定しており、電源電圧がイグニッションオフ判定電圧より低いときは検出表示処理及び初期表示処理を停止しており、電源電圧がイグニッションオフ判定電圧より低い電圧から高い電圧へ変化し、且つ、動作保障下限電圧よりも高い電圧とされていることを条件に表示手段に所定時間にわたり初期表示動作をさせる初期表示処理を行い、初期表示処理による初期表示動作が終了した後に、電源電圧が動作保障下限電圧より高いときには、表示手段に対して表示対象の検出値を表示させる検出値表示処理を行って検出値表示動作を行わせ、電源電圧が動作保障下限電圧より低くなったときには、表示手段に対する検出値表示処理を停止し、検出値表示動作を停止させることを特徴としている。

本構成では、電源電圧がイグニッションオフ判定電圧より低い電圧から高い電圧へと変化したこと、つまり、運転者によってイグニッションスイッチがオフからオンされたことを判定し、これによって初期表示処理を行うようにしている。このイグニッションオフ判定電圧は負荷変動時における電源電圧の下限電圧よりも低く設定されているから、イグニッションスイッチがオン状態のときに負荷変動によって電源電圧が低下したことを確実に検出することができる。
また、電源電圧がイグニッションオフ判定電圧より低い電圧から高い電圧へ変化し、且つ、動作保障下限電圧よりも高い電圧とされていることを条件に表示手段に所定時間にわたり初期表示動作をさせる初期表示処理を行い、初期表示処理による初期表示動作が終了した後に、電源電圧が動作保障下限電圧より高いときには、表示手段に対して表示対象の検出値を表示させる検出値表示処理を行って検出値表示動作を行わせ、電源電圧が動作保障下限電圧より低くなったときには、表示手段に対する検出値表示処理を停止し、検出値表示動作を停止させている。これによって、イグニッションスイッチがオンされているときに複数回初期表示処理がなされるといった不具合を解消することができる。また、新たな構成を追加することなく負荷変動による電源電圧の低下を検出することができるから、計器構成の複雑化を回避することができる。

例えば、スタータモータのような大電力を必要とする負荷を作動させた時には、電源電圧が急激に低下し、これによって表示手段の動作に必要な動作保障電圧が得られなくなることがある。このとき、表示手段に検出値表示動作を行わせると、正常な動作が保証できなくなり、誤った情報を表示して運転者を混乱させる恐れがある。これに対して本構成では、動作保障下限電圧を下回ったときには、初期表示処理に移行させず、かつ、検出値表示処理を停止するようにしているから、常に正確な検出値を表示することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では本発明を自動車に搭載されている計器に適用した例について説明するが、本発明はそれ以外の車両用計器にも適用可能である。

本実施形態の自動車用計器１には、図１に示すように、イグニッション端子１０が設けられており、これにイグニッションスイッチ２が接続されている。イグニッションスイッチ２はバッテリー３に接続されており、イグニッションスイッチ２の操作によって計器１はバッテリー３からの電源供給を受け得るように構成されている。また、イグニッションスイッチ２にはスタータモータ４（負荷）が接続されており、このイグニッションスイッチ２の操作によりバッテリー３からの電源供給を受け得るように構成されている。尚、バッテリー３は周知のものであり、例えば鉛蓄電池を用いることができる。このバッテリー３は出力電圧が約１２Ｖとされている。

イグニッションスイッチ２は、ロータリー式のスイッチであり、これに設けられた鍵穴に一致する鍵を挿入することで回動操作可能に構成されている。このイグニッションスイッチ２には「ＯＦＦ」、「ＯＮ」、「ＳＴＡＲＴ」の少なくとも３つの操作位置があり、このうち「ＯＦＦ」位置は自動車に搭載されているスタータモータ４、オーディオ、電気・電子装置等の電気負荷とバッテリー３とを電気的に切断するための操作位置である。「ＯＮ」は、イグニッション端子１０に接続された電気・電子装置をバッテリー３に接続するための操作位置である。「ＳＴＡＲＴ」は、スタータモータ４をバッテリー３に接続するための操作位置で、スタータモータ４に電源供給することでこれを動作させ、エンジンを始動させることができる。尚、「ＳＴＡＲＴ」位置にあるときには、イグニッション端子１０に接続された電気・電子装置がバッテリー３に接続された状態とされている。

計器１は、図１に示すように、メータＥＣＵ２０、表示パネル３０（表示手段）センサ４０及びスイッチ４１から構成されている。
表示パネル３０は、スピードメータ、タコメータ、ヒューエルゲージ、サーモゲージ、各種警告表示ランプ、液晶パネル等を備えて構成されており、メータＥＣＵ２０からの駆動信号に基づいて各メータの指示動作、表示ランプの点灯動作及び液晶パネルの表示動作を行うようになっている。この表示パネル３０はイグニッション端子１０を介してバッテリー３から電源供給を受けるようになっている。尚、表示パネル３０の動作を保障する下限電圧Ｖｇ（以下、動作保障下限電圧Ｖｇという。）は８Ｖであり、供給電圧がこの電圧以上であるときに正常に動作するようになっている。

油圧センサ、水温センサ等のセンサ４０は、メータＥＣＵ２０に設けられたセンサ端子２５に接続されており、検出状態に応じたアナログ信号を検出信号としてメータＥＣＵ２０に出力する。また、各種スイッチからなるスイッチ４１は、メータＥＣＵ２０に設けられたスイッチ端子２６に接続されており、検出状態に応じたディジタル信号（オン・オフ信号）を検出信号としてメータＥＣＵ２０に出力する。

メータＥＣＵ２０内部には、互いに直列接続された抵抗素子対２１、ＡＤ変換器２２、マイクロコンピュータ２３及び電源回路２４が設けられている。

抵抗素子対２１は一端側がイグニッション端子１０に接続されているとともに、他端側がグランドラインＧＮＤに接続されている。また、本実施形態では、抵抗２１Ａ、２１Ｂの抵抗値は同一とされている。

ＡＤ変換器２２は、センサ４０から出力された検出信号をアナログ値からディジタル値に変換するとともに、抵抗素子対２１の中間接続点の電圧を入力してこれをディジタル値に変換するようになっている。尚、本実施形態では抵抗２１Ａ，２１Ｂの抵抗値が同一とされているから、このＡＤ変換器２２に入力される電圧はイグニッション端子１０の端子電圧Ｖｔ（バッテリー３の電源電圧）の半分の電圧となる。

マイクロコンピュータ２３は、ＡＤ変換器２２から出力されたスイッチ４１からの検出信号及びスイッチ４１からの検出信号を入力して検出値を求め、この検出値に基づいて表示パネル３０を駆動するための駆動信号を生成する。この駆動信号には、表示パネル３０に設けられた全表示ランプの点灯、液晶パネルの全セグメントの点灯、指針の回動動作等（初期表示動作）を行わせる駆動信号である初期表示動作信号Ｓａと、センサ４０，４１の検出信号から求められた検出値に基づいて、表示パネル３０に検出値の表示動作（検出値表示動作）を行わせる駆動信号である検出値表示動作信号Ｓｂとがあり、両信号Ｓａ，Ｓｂはイグニッションスイッチ２が「ＯＮ」位置にあるときに送信するようになっている。

また、マイクロコンピュータ２３はＡＤ変換器２２からの信号を受けて図２に示すフローチャートに従って動作し、初期表示動作信号Ｓａを所定時間送信するとともに、この信号Ｓａを送信している間に表示パネル３０の動作状態を監視して表示パネル３０の各構成要素が正常に動作しているか否かを検出する初期表示処理と、上記の検出値表示動作信号Ｓｂを送信する検出値表示処理とを行うようになっている。

尚、抵抗素子対２１の中間接続点の電圧はイグニッション端子１０の端子電圧Ｖｔの半分の電圧とされているから、マイクロコンピュータ２３は入力した電圧値を実際の電圧値に換算し、この換算した電圧値に基づいて、図２に示す処理を行うようになっている。

電源回路２４はバッテリー端子２７を介してバッテリー３に接続されており、電力変換をしてＡＤ変換器２２、マイクロコンピュータ２３に電源供給を行っている。これによって、ＡＤ変換器２２及びマイクロコンピュータ２３は常時動作状態とされている。

以下、実際に自動車を動作させた際の自動車用計器１の表示動作について、図２又は図３を参照して説明する。

＜イグニッションスイッチ２が「ＯＦＦ」位置にある場合＞
イグニッションスイッチ２が「ＯＦＦ」位置にあるときには、端子電圧Ｖｔは略０Ｖであるから（図３の（Ａ）の領域）、マイクロコンピュータ２３は端子電圧Ｖｔがイグニッションオフと判定するための電圧であるイグニッションオフ判定電圧Ｖｏよりも低いと判定し（ステップＳ１でＹｅｓ）、イグニッションオフ判定フラグＦに「１」を代入する（ステップＳ２）。尚、イグニッションオフ判定電圧Ｖｏは５Ｖとされており、後述する負荷変動下限電圧よりも低い電圧とされている。

＜イグニッションスイッチ２が「ＯＦＦ」位置から「ＯＮ」位置とされた場合＞
イグニッションスイッチ２の鍵穴に運転者が鍵を差込み、このイグニッションスイッチ２を回動操作することで、「ＯＦＦ」位置から「ＯＮ」位置にすると、端子電圧Ｖｔが０Ｖからイグニッションオフ判定電圧Ｖｏを超えてバッテリー３の電源電圧と略同一の電圧に達する（図３の（Ｂ）の領域）。すなわち、マイクロコンピュータ２３は端子電圧Ｖｔがイグニッションオフ判定電圧Ｖｏよりも高く（ステップＳ１でＮｏ）、なおかつ動作保障下限電圧Ｖｇよりも高いと判定する（ステップＳ３でＹｅｓ）。そして、ステップＳ４において、イグニッションオフ判定フラグＦが「１」とされていることを判定したら、マイクロコンピュータ２３は、ＡＤ変換器２２からの信号を受けて、初期表示動作信号Ｓａを所定時間送信する。この初期表示動作信号Ｓａを送信している間に、つまり、所定時間にわたり、表示パネル３０の動作状態を監視して、表示パネル３０の各構成要素が正常に動作しているか否かを検出する初期表示処理をステップＳ５にて行う。初期表示動作信号Ｓａが送信されなくなると、初期表示処理を停止する。この初期表示処理が終了したら、ステップＳ６において、イグニッションオフ判定フラグＦを「０」とする。このフラグＦを「０」とした後、マイクロコンピュータ２３は、検出値表示処理（ステップＳ７）を実行し、表示パネル３０に検出値表示動作をさせる。

＜イグニッションスイッチ２が「ＯＮ」位置から「ＳＴＡＲＴ」位置とされた場合＞
この後、運転者はエンジンを始動させるためにイグニッションスイッチ２を回動操作することで、「ＯＮ」位置から「ＳＴＡＲＴ」位置にすると、バッテリー３からスタータモータ４に電源供給がなされることにより、このスタータモータ４が動作し、エンジンが始動する。このスタータモータ４の作動時には大電力が必要となるから、バッテリー３の電圧が急激に低下し、これに伴って端子電圧Ｖｔも急激に低下する。このときの端子電圧Ｖｔは表示パネル３０の動作保障下限電圧Ｖｇを下回り、約６Ｖ（請求項に記載の「負荷変動下限電圧」に相当）まで低下することとなる（図３の（Ｃ）の領域）。

従って、マイクロコンピュータ２３は端子電圧Ｖｔがイグニッションオフ判定電圧Ｖｏよりも高く（ステップＳ１でＮｏ）、尚且つ動作保障下限電圧Ｖｇよりも低いと判定して（ステップＳ３でＮｏ）、スタータモータ４が作動したと判定し、検出値表示処理を停止する（ステップＳ８）。尚、マイクロコンピュータ２３は図３（Ｃ）の領域では、検出値表示処理を停止するとともに、センサ４０，スイッチ４１からの検出信号の受信を中止する。これは、検出値表示処理を再開したときに、マイクロコンピュータ２３内に残留している過去の検出信号により表示パネル３０に検出値が表示されることを防止するためである。

＜イグニッションスイッチ２が「ＳＴＡＲＴ」位置から「ＯＮ」位置とされた場合＞
その後、運転者がエンジン始動を確認しイグニッションスイッチ２を「ＯＮ」位置に戻すと、イグニッション端子１０の端子電圧Ｖｔが動作保障下限電圧Ｖｇ以上の電圧に復帰する（図３の（Ｄ）の領域）。これによって、マイクロコンピュータ２３は端子電圧Ｖｔがイグニッションオフ判定電圧Ｖｏよりも高く（ステップＳ１でＮｏ）、なおかつ動作保障下限電圧Ｖｇよりも高いと判定し（ステップＳ３でＹｅｓ）、イグニッションオフ判定フラグＦは「０」と判定する（ステップＳ４でＮｏ）。そして、検出値表示処理を行い表示パネル３０に検出値表示動作をさせる（ステップＳ７）。

尚、エンジンが動作すると、車両に搭載された発電機が駆動されてバッテリー３が所定電圧（例えば１４．５Ｖ）となるように電圧調整される。これによって、バッテリー３の電圧がエンジン停止時と比べて若干上昇することとなる。

運転者が自動車から離れる場合には、イグニッションスイッチ２を回動操作して「ＯＮ」位置から「ＯＦＦ」位置にする。すると、バッテリー３からの電源供給が絶たれてイグニッション端子１０の端子電圧Ｖｔが０Ｖとなり（図３の（Ｅ）の領域）、マイクロコンピュータ２３は上述したステップＳ１、ステップＳ２を実行する。

尚、本実施形態では、抵抗素子対２１、ＡＤ変換器２２及びマイクロコンピュータ２３で請求項に記載の表示制御手段を構成している。

本実施形態の自動車用計器１によれば、バッテリー３の電圧がイグニッションオフ判定電圧Ｖｏより低い電圧から高い電圧へと変化したこと、つまり、イグニッションスイッチ２が「ＯＦＦ」位置から「ＯＮ」位置とされたことを判定し、これによって初期表示処理を行うようにしているから、イグニッションスイッチ２が「ＯＮ」位置にあるときに複数回初期表示処理がなされるといった不具合を解消することができる。また、新たな構成を追加することなくスタータモータ４の始動を検出することができるから、計器構成の複雑化を回避することができる。

スタータモータ４の作動時には、バッテリー３の電圧が一時的に低下し、これによって表示パネル３０の動作に必要な動作保障下限電圧Ｖｇ以上の電圧が得られなくなることがある。このとき、検出値表示処理を行うと、表示パネル３０の正常な動作が保証できなくなり、誤った情報を表示して運転者を混乱させる恐れがある。これに対して本構成では、動作保障下限電圧Ｖｇを下回ったときには、検出値表示処理を停止するようにしているから、常に正確な検出値表示動作を行わせることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施形態では、抵抗素子対２１の抵抗値を同一としていたが、これに限られず、夫々の抵抗値を任意の値に設定することができる。

また、本実施形態では、表示パネル３０の動作保障下限電圧Ｖｇを８Ｖに設定していたが、これは、本実施形態で用いた表示パネル３０の動作保障下限電圧Ｖｇが８Ｖ以上であったからであり、他の規格の表示パネルを用いる場合にはそれに合わせた動作保障下限電圧Ｖｇを設定すればよい。

また、上記実施形態では、イグニッションオフ判定電圧Ｖｏを５Ｖと設定していたが、これに限らず、要はスタータモータ４の作動時とイグニッションスイッチの「ＯＦＦ」との判別行うことができる電圧に設定すればよい。

第１実施形態に係る車両用計器の構成を示したブロック図である。 マイクロコンピュータの動作を示したフローチャートである。 イグニッションスイッチの操作位置と端子電圧との関係を示した図である。

符号の説明

１…車両用計器
２…イグニッションスイッチ
３…バッテリー
４…スタータモータ
１０…イグニッション端子
２０…メータＥＣＵ
２２…ＡＤ変換器
２３…マイクロコンピュータ
３０…表示パネル（表示手段）
４０…センサ
４１…スイッチ

Claims (1)

1. 車載電源から電源供給を受けて動作する表示手段と、
   前記車載電源の電源電圧が前記表示手段の動作を保障する下限電圧となる動作保障下限電圧以上の電圧であることを条件として前記表示手段に対し検出値表示処理に基づく所定の検出値表示動作、及び初期表示処理に基づく所定の初期表示動作をさせる表示制御手段を備える車両用計器であって、
   前記表示制御手段は、
   前記動作保障下限電圧及び負荷変動時における前記電源電圧の下限電圧となる負荷変動下限電圧より低い所定電圧をイグニッションオフ判定電圧として設定しており、前記電源電圧が前記イグニッションオフ判定電圧より低いときは前記検出表示処理及び前記初期表示処理を停止しており、
   前記電源電圧が前記イグニッションオフ判定電圧より低い電圧から高い電圧へ変化し、且つ、前記動作保障下限電圧よりも高い電圧とされていることを条件に前記表示手段に所定時間にわたり前記初期表示動作をさせる前記初期表示処理を行い、
   前記初期表示処理による前記初期表示動作が終了した後に、前記電源電圧が前記動作保障下限電圧より高いときには、前記表示手段に対して表示対象の検出値を表示させる前記検出値表示処理を行って前記検出値表示動作を行わせ、
   前記電源電圧が前記動作保障下限電圧より低くなったときには、前記表示手段に対する前記検出値表示処理を停止し、前記検出値表示動作を停止させることを特徴とする車両用計器。

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