JP4475097B2 - スイッチの状態検出回路および自動車窓用開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチの開閉状態を検出する検出回路および自動車の窓を開閉する自動車窓用開閉装置に関する。

自動車の運転席のドアには、運転席、助手席、後左座席および後右座席の窓をそれぞれ開閉させるためのノブ（操作レバー）が設けられている。また、助手席、後左座席および後右座席のドアにも、当該座席の窓をそれぞれ開閉させるためのノブが設けられている。ノブを前方または後方に倒すことによりノブの下方に配置されたスイッチが開閉し、この開閉によって窓が開閉（昇降）するようになっている。

図８は従来の助手席の窓を開閉するための回路を示す。図において、５１，５２は、運転席のドアに設けられたスイッチであり、運転席のノブが操作されることで開閉する。定常状態ではスイッチ５１，５２は共に黒丸側（ノーマルクローズ側）に接続されている。窓を開ける操作が行われるとスイッチ５１が白丸側（ノーマルオープン側）に接続され、窓を閉める操作が行われるとスイッチ５２が白丸側に接続される。５３，５４は助手席のドアに設けられたスイッチであり、定常状態ではスイッチ５３，５４は共に黒丸側に接続されている。窓を開ける操作が行われるとスイッチ５３が白丸側に接続され、窓を閉める操作が行われるとスイッチ５４が白丸側に接続される。また、スイッチ５１〜５４の白丸側はバッテリＢＡに接続されている。スイッチ５１，５２の黒丸側は運転席のドアの近傍で車体に接続されることで接地されている。図の５５ａ〜５５ｄはコネクタの端子、５５ｅ〜５５ｇは別のコネクタの端子である。

運転席で助手席の窓を開ける操作が行われるとスイッチ５１は白丸側に接続されるが、他のスイッチ５２〜５４は黒丸側に接続されたままであるので、バッテリＢＡからの電流はスイッチ５１、配線５６ａおよびスイッチ５３を通って助手席のドア内に収納されているモータＭを矢印Ａの向きに流れ、スイッチ５４、配線５６ｂおよびスイッチ５２を通ってバッテリＢＡの接地側に戻る。運転席で窓を閉める操作が行われるとスイッチ５２が白丸側に接続されるが、他のスイッチ５１、５３、５４は黒丸側に接続されたままであるので、矢印Ｂの向きに電流がモータＭを流れる。

助手席で窓を開ける操作が行われたときはスイッチ５３が白丸側に接続されることで矢印Ａの向きに電流が流れ、窓を閉める操作が行われたときはスイッチ５４が白丸側に接続されることで矢印Ｂの向きに電流が流れる。このように矢印ＡまたはＢの向きに電流がモータＭを流れることで、助手席の窓が開閉（昇降）する。また、運転席と助手席とで同じ操作、例えば両席で窓を開ける操作が行われると、スイッチ５１、５３が共に白丸側に接続され、矢印Ａの向きに電流が流れて窓が開く。それに対し、運転席と助手席とで相反する操作、例えば運転席では窓を開ける操作、助手席では窓を閉める操作が行われた場合は、スイッチ５１、５４が共に白丸側に接続されるので、電流がモータＭを流れず、窓の開閉動作は行われない。

上記のモータＭには、窓の開閉時には２Ａ程度の電流が流れ、窓が可動範囲の上限位置または下限位置まで到達して昇降できない状態になると瞬間的に３０Ａ程度の電流が流れる。尚、図示はされていないが、モータＭの回転軸に取り付けられたロータリエンコーダの出力信号によって、上記の状態が検出されると不図示の制御回路でモータＭに電流が供給されないようにしている。このように窓の開閉時に配線５６ａ、５６ｂに大きな電流が流れるので、運転席・助手席間の長い配線５６ａ、５６ｂには太い線が使用される。このため、車重が重くなって燃費が良くないという問題がある。

そこで、図９に示す回路を用いて助手席の窓を開閉することが考えられる。ここでは、コネクタの端子の図示を省略している。スイッチ６１〜６４は、それぞれ図８のスイッチ５１〜５４に相当するものであり、通常は開状態である。そして、運転席または助手席のノブが操作されると、該当するスイッチ６１〜６４が閉じる。この回路では、下記の特許文献１，２に示されるように、スイッチ６１，６２の開閉状態（６１だけが閉、６２だけが閉、６１，６２が共に開）に応じた電圧の信号を１本の信号線６５に発生させる。所定の抵抗値の抵抗Ｒ６１〜Ｒ６３を用いることで所望の電圧の信号が得られる。そして、制御回路６６は、上記信号の電圧と抵抗Ｒ６６〜Ｒ６８から取り出される２つの閾値とを比較することにより、スイッチ６１，６２の開閉状態を判定する。また、プルアップ抵抗Ｒ６４，Ｒ６５が接続されたスイッチ６３，６４が開閉されると、ハイ／ローの信号が制御回路６６に入力される。

制御回路６６は、上記の判定結果およびハイ／ローの信号に基づいてモータＭの制御信号を生成してモータ駆動回路６７に送る。そして、モータ駆動回路６７によってモータＭが駆動されることで助手席の窓の開閉動作が行われる。このようにすることで、運転席側のスイッチ６１，６２の開閉状態に応じた電圧の信号を１本の信号線６５で送ることができ、しかも信号線６５は１０ｍＡ程度の電流を流せる細い線で十分であるので、燃費が改善される。尚、上記のスイッチ６１，６２の開閉状態に応じた電圧の信号などがバッテリＢＡの電圧の変動（低下）の影響を受けないように、定電圧回路６８の出力電圧（例えば、８Ｖ）が抵抗Ｒ６１や制御回路６６などに供給されている。

下記の特許文献３には、自動車のルーフウィンドウを開閉するための開閉装置が示されている。この開閉装置は、ルーフウィンドウの開閉量を決めるロータリスイッチや、ロータリスイッチの選択位置に従ってルーフウィンドウの駆動モータを制御する制御部などから構成される。また、電源と接地との間に接続された抵抗回路網の中にロータリスイッチの複数の接点を配置することにより、各接点の開閉状態に応じた電圧の信号を信号線に発生させ、当該信号に基づいて制御部がルーフウィンドウの駆動モータを制御している。

特開平６−３６６４３号公報（要約） 特開平６−２６７３６４号公報（要約） 特開２００４−８４２１１号公報（段落００１１〜００３１）

図９に示すものにおいては、運転席の回路の接地線Ｇ１は運転席のドアの近傍で車体に接続され、助手席の回路の接地線Ｇ２は助手席のドアの近傍で車体に接続されている。一方、バッテリＢＡからはモータＭや他の駆動回路などを作動させるために大きな電流が供給され、接地線Ｇ２や車体には大きなリターン電流が流れるので、接地線Ｇ１，Ｇ２間で電位差が発生する。このため、制御回路６６から見たスイッチ６１，６２の開閉状態に応じた信号の電圧レベルも上記電位差の分だけ上下するので、上記電位差が所定のレベルを超えるような場合には、制御回路６６がスイッチ６１，６２の開閉状態を誤判定し、窓の開閉の誤動作が生じるという問題がある。

また、スイッチ６１，６２が共に開のときの信号線６５の電圧Ｖ０は、スイッチ６１または６２だけが閉じているときの電圧Ｖ１，Ｖ２よりも高い。ここでＶ１＞Ｖ２とすると、スイッチ６２が開閉したときに信号線６５の電圧がＶ０とＶ２との間で遷移する過程で電圧Ｖ１（スイッチ６１が閉のときの電圧）を通過する。このため、信号線６５と接地線Ｇ２との間にノイズ除去用のコンデンサ（不図示）が取り付けられているような場合は、スイッチ６２が開閉したときの信号線６５の電圧の遷移時間が長くなって、スイッチ６１が閉じられていないのにスイッチ６１が閉じたときと同様にモータＭが回転する、すなわち予定外の開閉動作が行われてしまうことがある。

本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、スイッチの開閉状態を確実に検出することのできるスイッチの状態検出回路、および自動車の運転席の回路の接地線と他席の回路の接地線との間に電位差が生じても誤動作をしない自動車窓用開閉装置を提供することにある。

第１の本発明にかかるスイッチの状態検出回路は、１つまたは複数のスイッチと、各スイッチの開閉状態に応じた値の第１電流を出力する第１定電流回路と、温度変化に対して第１電流と同様の傾向または逆の傾向で変動する第２電流を出力する第２定電流回路と、第１電流の温度変化による変動を第２電流で相殺して第１電流の変動を補償するための補償手段と、第１電流と補償手段が出力する電圧または電流とに基づいて、各スイッチの開閉状態を判定して判定結果を出力する判定手段と、を備える。
ここで、上記の補償手段は、実施形態に示す抵抗Ｒ４，Ｒ８およびＲ９や、加算回路に相当するものである。補償手段の出力は、実施形態に示す２つのコンパレータの＋端子と−端子との電圧差や加算回路の出力電圧に相当するものであり、電圧に限定されるものではなく電流であってもよい。判定手段は、実施形態に示す２つのコンパレータに相当するものである。

上記のように、第１定電流回路の接地線と判定手段の接地線との電位差の影響を受けない第１電流の値に基づいて判定手段がスイッチの開閉状態を判定するので、上記の電位差が生じている場合であっても、スイッチの開閉状態を確実に検出することができる。しかも、第２電流によって第１電流の変動を補償した補償手段の出力に基づいて判定手段がスイッチの開閉状態を判定するので、第１電流が温度変化などによって変動することがあっても、スイッチの開閉状態を確実に検出することができる。

第１の本発明の実施形態においては、上記スイッチは２つのスイッチからなり、開閉状態に応じた値は、一方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、他方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、および両スイッチが非動作状態のときの電流値であり、両スイッチが非動作状態のときの電流値は他の２つの電流値の中間の値である。このようにすることで、いずれのスイッチが開閉されても他方のスイッチが動作状態のときの電流が発生しないので、例えば本実施形態のスイッチの状態検出回路が自動車窓用開閉装置に使用される場合には、上述の予定外の開閉動作を防止することができる。

また、第１の本発明の実施形態においては、判定手段は、第１電流に基づく電流値もしくは電圧値、または補償手段が出力する電圧もしくは電流の値が所定範囲内であるか否かを調べ、所定範囲外であるときは各スイッチのいずれもが動作状態ではないことを示す判定結果を出力する。ここでは、上記の判定手段は、さらに実施形態に示す地絡検出回路に相当するものを含む。また、第１電流に基づく電流値もしくは電圧値とは、第１電流が増幅された電流や第１電流から生成された電圧のことである。このようにすることで、例えば、第１定電流回路と判定手段との間の配線で短絡や断線などが発生したような場合でも、いずれかのスイッチが動作状態であることを示す判定結果が出力されなくなるので、判定結果を利用する他の装置や回路が誤動作するのを防止することができる。

第２の本発明にかかる自動車窓用開閉装置は、運転席以外の他席の窓を開閉するために運転席に設けられる運転席用他席窓開閉スイッチと、他席の窓を開閉するために他席に設けられる他席用窓開閉スイッチと、運転席用他席窓開閉スイッチの開閉状態に応じた値の第１電流を出力する第１定電流回路と、温度変化に対して第１電流と同様の傾向または逆の傾向で変動する第２電流を出力する第２定電流回路と、第１電流の温度変化による変動を第２電流で相殺して第１電流の変動を補償するための補償手段と、第１電流と補償手段が出力する電圧または電流とに基づいて、運転席用他席窓開閉スイッチの開閉状態を判定して判定結果を出力する判定手段と、判定手段が出力する判定結果および他席用窓開閉スイッチの開閉状態に基づいて他席の窓を開閉する開閉手段と、を備える。
ここで、上記の補償手段は、実施形態に示す抵抗Ｒ４，Ｒ８およびＲ９や、加算回路に相当するものである。補償手段の出力は、実施形態に示す２つのコンパレータの＋端子と−端子との電圧差や加算回路の出力電圧に相当するものであり、電圧に限定されるものではなく電流であってもよい。判定手段は、実施形態に示す２つのコンパレータに相当するものである。開閉手段は、実施形態に示すリレードライバ、リレーおよびモータなどに相当するものである。

上記のように、第１定電流回路の接地線（運転席の回路の接地線）と判定手段の接地線（他席の回路の接地線）との電位差の影響を受けない第１電流の値に基づいて判定手段が運転席用他席窓開閉スイッチの開閉状態を判定するので、上記の電位差が生じている場合であっても、上記スイッチの開閉状態を確実に検出することができる。しかも、第２電流によって第１電流の変動を補償した補償手段の出力に基づいて判定手段が上記スイッチの開閉状態を判定するので、第１電流が温度変化などによって変動することがあっても、上記スイッチの開閉状態を確実に検出することができる。これにより、装置の誤動作を防止することができる。

第２の本発明の実施形態においては、運転席用他席窓開閉スイッチは２つのスイッチからなり、開閉状態に応じた値は、一方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、他方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、および両スイッチが非動作状態のときの電流値であり、両スイッチが非動作状態のときの電流値は他の２つの電流値の中間の値である。このようにすることで、いずれのスイッチが開閉されても他方のスイッチが動作状態のときの電流が発生しないので、上述の予定外の開閉動作を防止することができる。

また、第２の本発明の実施形態においては、判定手段は、第１電流に基づく電流値もしくは電圧値、または補償手段が出力する電圧もしくは電流の値が所定範囲内であるか否かを調べ、所定範囲外であるときは運転席用他席窓開閉スイッチが動作状態ではないことを示す判定結果を出力する。ここでは、上記の判定手段は、さらに実施形態に示す地絡検出回路に相当するものを含む。また、第１電流に基づく電流値もしくは電圧値とは、第１電流が増幅された電流や第１電流から生成された電圧のことである。このようにすることで、例えば、第１定電流回路と判定手段との間の配線で短絡や断線などが発生したような場合でも、運転席用他席窓開閉スイッチが動作状態であることを示す判定結果が出力されなくなるので、他席用窓開閉スイッチによって他席の窓を開閉することができる。すなわち、地絡などが発生しても装置が誤動作するのを防止することができる。

本発明のスイッチの状態検出回路によれば、第１定電流回路の接地線と判定手段の接地線との電位差や温度変化の影響を受けることなく、１つまたは複数のスイッチの開閉状態を確実に検出することができる。また、本発明の自動車窓用開閉装置によれば、運転席の回路の接地線と他席の回路の接地線との電位差や温度変化の影響を受けることなく、運転席用他席窓開閉スイッチの開閉状態を確実に検出することができるので、装置の誤動作を防止することができる。

図１は本発明に係る自動車窓用開閉装置の回路を示す図であり、図の破線Ｙ１−Ｙ２の左側の部分が本発明にかかるスイッチの状態検出回路に相当する。この回路は、自動車の運転席のスイッチおよび助手席のスイッチによって助手席の窓を開閉するための回路である。図の運転席の部分は運転席のドアに設けられており、助手席の部分は助手席のドアに設けられている。バッテリＢＡからはコネクタの端子５ａ，５ｂを介して運転席および助手席の回路に正電源が供給される。運転席の回路の接地線Ｇ１はコネクタの端子５ｅを介して運転席のドアの近傍で車体に接続され、助手席の回路の接地線Ｇ２はコネクタの端子５ｆを介して助手席のドアの近傍で車体に接続されている。運転席の回路の出力信号は、コネクタの端子である出力端子５ｃ、１本の信号線６およびコネクタの端子である入力端子５ｄを介して助手席の回路に送られる。

運転席のスイッチＳ１ｕは、不図示のノブによって窓を閉める（窓を上昇させる）操作が行われると閉じ、操作が終了すると開状態に自動復帰する。このスイッチＳ１ｕでは、閉状態が動作状態であり、開状態が非動作状態である。スイッチＳ１ｄは、窓を開ける（窓を下降させる）操作が行われると閉じ、操作が終了すると開状態に自動復帰する。但し、スイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄは同時には共に閉じないようになっている。助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄも同様の構造になっており、窓を閉める操作が行われるとスイッチＳ２ｕが閉じ、窓を開ける操作が行われるとスイッチＳ２ｄが閉じる。そして、上記のスイッチＳ１ｕなどの開閉状態に従ってモータＭが正転または逆転することで助手席の窓の開閉が行われ、モータＭの回転が停まると開閉動作が停止する。

尚、モータＭの回転軸に取り付けられたロータリエンコーダの出力信号によって窓が可動範囲の上限位置または下限位置まで到達したことが検出されると、モータＭの回転が停止する。また、モータＭの回転を窓の昇降動作に変換するための機構も助手席のドア内に設けられている。さらに、運転席のドアには運転席の窓を開閉するための回路（図の破線Ｙ１−Ｙ２の右側の部分と同様な回路）が別に設けられている。また、後左座席および後右座席がある車では、当該座席の窓を開閉するために図１と同様の回路が運転席および当該座席のドアに設けられる。さらに、運転席には、運転席以外の他席（図１に示す助手席は他席の一例である）のノブを操作しても他席の窓を開閉させないようにするスイッチも設けられている。上記の窓が上限位置または下限位置まで到達したときにモータＭの回転を停止させるための手段などは本発明の直接的事項ではないので、説明および図示を省略する。

以下、図１の回路について説明する。第１の定電流回路１１は、スイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉（開閉状態）に応じた値の電流Ｉ１をトランジスタＱ２のコレクタから出力する。この電流Ｉ１は信号線６および入力端子５ｄを通って抵抗Ｒ４とＲ５とに流れ込む。コンパレータＵ１，Ｕ２の−端子および電界効果トランジスタＱ５のゲートの入力インピーダンスが極めて高く、しかも抵抗Ｒ１０、Ｒ１１の直列抵抗値が抵抗Ｒ４，Ｒ５に比べて十分に大きい値であるので、抵抗Ｒ５に流れ込む電流および抵抗Ｒ５での電圧降下は極めて小さい。従って、以下では入力端子５ｄの電圧とコンパレータＵ１，Ｕ２の−端子の電圧とが等しいとする。抵抗Ｒ５は、入力端子５ｄが開放されたとき（例えば、助手席ドアを製造するとき）にコンパレータＵ１，Ｕ２の入力端子が静電気による高電圧などによって破損されないようにするための保護抵抗である。

次に、入力端子５ｄの電圧について説明する。トランジスタＱ１，Ｑ２のベース電流が抵抗Ｒ１，Ｒ２を流れる電流に比べて十分に小さくなるように抵抗Ｒ１〜Ｒ３の値が決められているので、スイッチＳ１ｄが閉のときの入力端子５ｄの電圧Ｖｄ、スイッチＳ１ｄ，Ｓ１ｕが共に開のときの電圧Ｖｍ、およびスイッチＳ１ｕが閉のときの電圧Ｖｕは、それぞれ下記の式（１）〜（３）で表され、Ｖｄ＞Ｖｍ＞Ｖｕの関係が成立する。
Ｖｄ＝Ｒ４・（Ｖ_ＢＥ＋Ｖ_Ｄ）／（Ｒ１／／Ｒ２） （１）
Ｖｍ＝Ｒ４・（Ｖ_ＢＥ＋Ｖ_Ｄ）／Ｒ１ （２）
Ｖｕ＝Ｒ４・Ｖ_ＢＥ／Ｒ１ （３）
ここで、Ｖ_ＢＥはトランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧、Ｖ_ＤはダイオードＤ１の順方向電圧である。尚、上記のスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態に応じた値の電流Ｉ１とは、式（１）〜（３）をそれぞれＲ４で割って得られる電流である。

図２は図１の回路の各部の電圧を示す図である。図において、ＶｃｃはコンパレータＵ１，Ｕ２の電源電圧（例えば８Ｖ）であり、バッテリＢＡの出力電圧から助手席のドア内に設けられた不図示の定電圧回路で生成される。Ｖｒ１はコンパレータＵ１の＋端子に入力される閾値である。Ｖｒ２はコンパレータＵ２の＋端子に入力される閾値である。Ｖｇｓは地絡検出電圧（例えば１Ｖ）であり、入力端子５ｄの電圧がＶｇｓ以下であるか否かが後述の地絡検出回路１３で検出される。地絡とは信号線６の被覆が破損し、中の導体が車体の導通部と接触することである。閾値Ｖｒ１、Ｖｒ２の設計値としては、それぞれ２・（Ｖｃｃ−Ｖｇｓ）／３、（Ｖｃｃ−Ｖｇｓ）／３などが採用される。上記のＶｄ，Ｖｍ，Ｖｕの設計値としては、それぞれＶｃｃとＶｒ１との平均値、Ｖｒ１とＶｒ２との平均値、Ｖｒ２とＶｇｓとの平均値などが採用される。そして、上記の設計値を実現できる、抵抗値の抵抗Ｒ４などが使用されている。

図１の説明に戻る。上述のように、Ｖｄ＞Ｖｍ＞Ｖｕの関係が成立するので、（スイッチＳ１ｄ，Ｓ１ｕが共に開であるときの電圧Ｖｍが、スイッチＳ１ｄが閉のときの電圧Ｖｄと、スイッチＳ１ｕが閉のときの電圧Ｖｕとの間にあるので）、スイッチＳ１ｄが開閉するときには、入力端子５ｄの電圧はスイッチＳ１ｕが閉のときの電圧Ｖｕを通過せず、スイッチＳ１ｕが開閉するときには、入力端子５ｄの電圧はスイッチＳ１ｄが閉のときの電圧Ｖｄを通過しない。従って、上述の予定外の開閉動作が発生しない。また、定電流回路１１の出力電流Ｉ１は運転席の接地線Ｇ１と助手席の接地線Ｇ２との電位差の影響を受けないので、入力端子５ｄの電圧（コンパレータＵ１，Ｕ２の−端子の電圧）はスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態に応じた一定の値となる。つまり、接地線Ｇ１、Ｇ２間の電位差が所定のレベル（図９の回路で誤動作が発生するレベル）を超えるような場合であっても、コンパレータＵ１，Ｕ２によってスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態を間違いなく判定することができる。また、入力端子５ｄの電圧が定電流回路１１の出力電流Ｉ１によって決まるので、入力端子５ｄの電圧はバッテリＢＡの電圧の変動（低下）の影響も受けない。

第２の定電流回路１２は、トランジスタＱ３，Ｑ４などから構成される一般的な定電流回路であり、トランジスタＱ４のコレクタから定電流Ｉ２を出力する。この定電流Ｉ２が抵抗Ｒ８，Ｒ９を流れることにより、コンパレータＵ１の＋端子の閾値Ｖｒ１がＩ２・（Ｒ８＋Ｒ９）となり、コンパレータＵ２の＋端子の閾値Ｖｒ２がＩ２・Ｒ９となる。

ここで、定電流回路１２によって閾値Ｖｒ１，Ｖｒ２を生成する理由について説明する。上記の第１の定電流回路１１ではトランジスタＱ１，Ｑ２およびダイオードＤ１が用いられるため、温度変化によって電流Ｉ１が変動する。また、第２の定電流回路１２が第１の定電流回路１１と類似の回路構成となっているので、電流Ｉ２も電流Ｉ１と同様の傾向で温度変化によって変動する。従って、電流Ｉ１により決まるコンパレータＵ１，Ｕ２の−端子の電圧が温度変化によって上昇すると、電流Ｉ２により決まるコンパレータＵ１，Ｕ２の＋端子の電圧（閾値Ｖｒ１，Ｖｒ２）も同様の傾向で上昇する。また、コンパレータＵ１，Ｕ２の−端子の電圧が温度変化によって下降すると、コンパレータＵ１，Ｕ２の＋端子の電圧も同様の傾向で下降する。

これにより、コンパレータＵ１，Ｕ２は、温度変化による電流Ｉ１の変動の影響を受けることなく、−端子の電圧（Ｉ１・Ｒ４）と＋端子の電圧（Ｉ２・（Ｒ８＋Ｒ９）またはＩ２・Ｒ９）とを比較することができる。すなわち、温度変化よって電流Ｉ１が変動しても、スイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態を正しく判定することができる。このようにして、第１の定電流回路１１の電流Ｉ１の温度変化による変動の影響を電流Ｉ２によって相殺（補償）している。

上記のコンパレータＵ１，Ｕ２はオープンコレクタタイプのコンパレータであり、出力端子にはプルアップ抵抗Ｒ１３，Ｒ１４が接続されているので、＋端子の電圧が−端子の電圧よりも高いときはコンパレータＵ１，Ｕ２の出力がハイになり、−端子の電圧が＋端子の電圧よりも高いときはコンパレータＵ１，Ｕ２の出力がローになる。但し、助手席のスイッチＳ２ｄが閉のときはコンパレータＵ１の出力はローになり、後述のインバータＵ６がローを出力するときはコンパレータＵ２の出力はローになる。

次に、地絡検出回路１３について説明する。出力端子５ｃと入力端子５ｄとを繋ぐ信号線６は長いので、途中で信号線６の被覆が破損し、中の導体が車体の導通部と短絡する（地絡する）ことがある。この地絡検出回路１３は信号線６の地絡を検出し、地絡を検出した場合にはモータＭを回転させないようにする地絡検出信号を出力する。地絡が発生していないときは、入力端子５ｄの電圧はＶｄ，Ｖｍ，Ｖｕのいずれかであり地絡検出電圧Ｖｇｓよりも高く（図２）、しかも抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の値が所定の比率になっているので、電界効果トランジスタＱ５はオン状態である（ドレインがローである）。

地絡が発生すると入力端子５ｄの電圧が略０Ｖ（地絡検出電圧Ｖｇｓ以下）になるので、電界効果トランジスタＱ５がオフ状態となる（プルアップ抵抗Ｒ１２によってドレインがハイになる）。尚、入力端子５ｄに接続された抵抗Ｒ４の他端が接地されているので、信号線６が断線したときも入力端子５ｄの電圧が０Ｖになる。つまり、ここでは断線と地絡とは同様に扱われる。電界効果トランジスタＱ５のドレインの信号は、オープンコレクタタイプのインバータＵ６で反転され、コンパレータＵ２の出力端子に印加される。コンパレータＵ２が出力するハイ信号はリレーＬ２を作動させる信号であるが、インバータＵ６の出力がローであるときは、ハイ信号が強制的にローにされる。つまり、インバータＵ６が出力するロー信号が上述の地絡検出信号である。

ここで地絡検出信号がコンパレータＵ１ではなくコンパレータＵ２の出力を強制的にローにする理由について説明する。第１に、地絡が発生してもコンパレータＵ１はロー信号（リレーＬ１を作動させる信号）を出力しないからである。第２に、地絡が発生するとスイッチＳ１ｕがオン状態となったときと同様にコンパレータＵ２がハイ信号（リレーＬ２を作動させる信号）を出力するので、地絡検出信号によってリレーＬ２を作動させないようにする必要があるからである。

一方、図１とは異なる回路構成において、信号線６の断線が発生すると入力端子５ｄの電圧がＶｃｃ（図２）になるような場合には、地絡検出回路１３は、入力端子５ｄの電圧が所定電圧（例えば、Ｖｃｃ−１Ｖ）以上になるとコンパレータＵ１の出力を強制的にハイ（リレーＬ１を作動させない状態）にするようにも論理的には構成される。但し、コンパレータＵ１がローであるときには、電気的には強制的にハイにすることができないので、実際にはコンパレータＵ１とリレードライバＵ３の間に２つのオープンコレクタタイプのインバータを介在させ、１段目のインバータの出力を強制的にローにするなどの方法が採られる。

つまり、地絡検出回路１３は、信号線６の地絡や断線によって入力端子５ｄの電圧が所定範囲外になったことを検出すると、コンパレータＵ１，Ｕ２がスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄが閉状態（動作状態）のときに出力する信号を消滅させる（遮断する）機能を有する。上記の所定範囲外とは、例えば入力端子５ｄの電圧が地絡検出電圧Ｖｇｓ以下、または（Ｖｃｃ−１Ｖ）以上であることである。また、入力端子５ｄの電圧の誤差や変動を考慮しても、入力端子５ｄの電圧がスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態に応じた電圧（Ｖｄ，ＶｍまたはＶｕ）に該当しないときが所定範囲外とされるように地絡検出回路１３を構成してもよい。

次に、コンパレータＵ１やインバータＵ６などの電源電圧について説明する。上述のように、コンパレータＵ１，Ｕ２の電源電圧Ｖｃｃは不図示の定電圧回路から供給されるが、バッテリＢＡの電圧があまり低下しない場合などには、コンパレータＵ１，Ｕ２の電源電圧をバッテリＢＡから直接供給するようにしてもよい。一方、インバータＵ４，Ｕ６およびリレードライバＵ３，Ｕ５にはバッテリＢＡから電源電圧が供給される。

次に、リレーＬ１，Ｌ２の駆動について説明する。コンパレータＵ１の出力信号はリレードライバＵ３で反転・増幅される。コンパレータＵ１の出力がローになる、またはスイッチＳ２ｄが閉じられると、リレードライバＵ３の出力がハイになり、コイルＬ１ａに電流が流れる。この結果、リレーＬ１が作動し、黒丸側（ノーマルクローズ側）に接続されていたリレーＬ１の接点Ｌ１ｂが白丸側（ノーマルオープン側）に接続される。コンパレータＵ２の出力信号は、プルアップ抵抗Ｒ１５が接続されたオープンコレクタタイプのインバータＵ４で反転され、さらにリレードライバＵ５で反転・増幅される。コンパレータＵ２の出力がハイなる（但し、地絡が検出されたときはコンパレータＵ２の出力は常にローである）、またはスイッチＳ２ｕが閉じられると、リレードライバＵ５の出力がハイになり、コイルＬ２ａに電流が流れる。この結果、リレーＬ２が作動し、黒丸側（ノーマルクローズ側）に接続されていたリレーＬ２の接点Ｌ２ｂが白丸側（ノーマルオープン側）に接続される。

次に、リレーＬ１，Ｌ２の作動とモータＭの回転との関係について説明する。例えば、窓を開ける操作によってスイッチＳ２ｄが閉になるとリレーＬ１が作動して接点Ｌ１ｂが白丸側に接続されるので、モータＭに矢印Ａの向きの電流が流れ、窓が開く。それに対し、窓を閉める操作によってスイッチＳ２ｕが閉になるとリレーＬ２が作動して接点Ｌ２ｂが白丸側に接続されるので、モータＭに矢印Ｂの向きの電流が流れ、窓が閉まる。

図３は地絡が発生していない場合の自動車窓用開閉装置の各部の状態を示す図である。図３の内容は、図２を参照しつつ図１の回路の動作を把握することで導き出されたものである。番号欄の（ｄ），（ｕ）は窓を開ける（下降させる）または閉める（上昇させる）操作が行われたことを示す。番号１は窓の開閉操作が行われていないときのものである。番号２〜５は、運転席および助手席のスイッチＳ１ｕなどのうちで、１つのスイッチだけが操作されたときのものであり、当該操作の通りに窓の開閉が行われる。番号６，７は、運転席のスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄと助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄとで同じ種類の操作（開操作または閉操作）が同時に行われたときのものであり、当該操作の通りに窓の開閉が行われる。番号８，９は、運転席のスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄと助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄとで相反する操作が同時に行われたときのものであり、モータＭに電流が流れないので、窓の開閉は行われない。

図４は地絡が発生しているが地絡検出回路１３が存在しないとした場合の自動車窓用開閉装置の各部の状態を示す図である。地絡検出回路１３が存在しないとは、インバータＵ６の出力端子とコンパレータＵ２の出力端子とを繋ぐ配線が切断されていることに相当する。番号欄の（ｄ），（ｕ）については図３と同様である。地絡が発生すると入力端子５ｄの電圧が０Ｖになるので、運転席のスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉によっては窓を開閉することができなくなる。また、助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄの開閉による窓の開閉も正常に行われていない。番号１では、スイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄが共に開であるのでモータＭに電流が流れるべきではないのに、矢印Ｂの向きに電流が流れるために窓が閉まってしまう。番号２では、スイッチＳ２ｄが閉であるので矢印Ａの向きに電流が流れるべきであるのに、モータＭに電流が流れないために窓を開けることができない。

上記のように回路が正常に動作しないのは、地絡が発生すると入力端子５ｄの電圧が０Ｖになり、スイッチＳ１ｕが閉のときと同様にコンパレータＵ２がハイ信号、すなわちリレーＬ２を作動させる信号を出力するからである。尚、番号３では、矢印Ｂの向き電流がモータＭを流れ、窓の閉動作が正常に行われる。但し、スイッチＳ２ｕが開状態に自動復帰しても（番号１の状態）、窓の閉動作が引き続き行われてしまう。以上のことから、上述のように信号線６の断線によって入力端子５ｄの電圧がＶｃｃになるような場合も考えると、信号線６の地絡や断線が発生すると、助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄが操作されても、窓が開いているのに閉めることができないという事態や、窓が閉まっているのに開けることができないという事態が起きる。このため、防犯上、望ましくないといった問題や、車内の換気ができないといった問題が生じる。

図５は地絡検出回路１３で地絡が検出された場合の自動車窓用開閉装置の各部の状態を示す図である。番号欄の（ｄ），（ｕ）については図３と同様である。この場合も入力端子５ｄの電圧が０Ｖになるので、運転席のスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉によっては窓を開閉することができなくなるが、助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄの開閉による窓の開閉は正常に行われている。これは、地絡が検出されると地絡検出回路１３がコンパレータＵ２の出力を強制的にロー（リレーＬ２を作動させない状態）にするからである。このようにして、信号線６の地絡や断線によって起きる上述の好ましくない事態が回避される。すなわち地絡の発生により運転席のスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄによって助手席の窓を開閉することができなくなっても、助手席のスイッチＳ２ｕ，Ｓ２ｄを操作することにより、助手席の窓を開閉することができる。この結果、上述の問題が防止される。

以上述べた実施形態においては、第１の定電流回路１１によってスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態に応じた定電流Ｉ１を出力するようにしたが、第１の定電流回路１１に代えて他の定電流回路、例えば図６に示す定電流回路１１ａを用いても本発明を実施することができる。この定電流回路１１ａも、スイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの開閉状態に応じた電流Ｉ１ａを出力する。但し、スイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄが共に開のときに電流Ｉ１ａが最小になるので、上述の予定外の開閉動作の発生を防止することができない。また、定電流回路１１ａのスイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄの一方だけをノーマルクローズタイプのスイッチを用いるようにしてもよい。ノーマルクローズタイプのスイッチではスイッチの開状態が動作状態となる。このようにすれば、２つのスイッチが共に非動作状態であるときの電流値が、一方のスイッチだけが動作状態であるときの電流値と他方のスイッチだけが動作状態であるときの電流値との中間の値となるので、上述の予定外の開閉動作の発生を防止することができる。

また、上記実施形態では、第１の定電流回路１１の出力電流Ｉ１と第２の定電流回路１２の出力電流Ｉ２とが温度変化に対して同様の傾向で変動するようにし、電流Ｉ１および電流Ｉ２をそれぞれ抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ８，Ｒ９で電圧に変換し、これらの電圧をコンパレータＵ１、Ｕ２の＋端子および−端子に入力することにより、電流Ｉ１の温度変化による変動を補償するようにしたが、他の方法を用いても本発明を実施することができる。例えば、第２の定電流回路１２に相当する定電流回路の出力電流Ｉ２ａが温度変化に対して第１の定電流回路１１の出力電流Ｉ１と逆の傾向で変動するように当該定電流回路を構成する。そして、電流Ｉ１，Ｉ２ａを図７に示す回路に入力する。

加算回路３０は、オペアンプおよび複数の抵抗から構成され、上記の電流Ｉ１と電流Ｉ２ａとを加算した値を電圧に変換して出力する。この出力電圧は下記の式（４）で表される。
出力電圧＝α（Ｉ１＋β・Ｉ２ａ） （４）
ここで、αは電流／電圧の変換係数であり、βは温度変化による電流Ｉ１の変動を電流Ｉ２ａによって補償するための補償係数である。所定の抵抗値の抵抗を加算回路３０に取り付けることにより、所望のα、βが得られる。この回路では、温度変化によって電流Ｉ１が増加（減少）するときは電流Ｉ２ａが減少（増加）するので、加算回路３０の出力電圧は温度変化の影響を受けることなく略一定に保たれる。つまり、加算回路３０が電流Ｉ２ａを用いて電流Ｉ１の温度変化による変動を補償する。加算回路３０の出力電圧は、図１のコンパレータＵ１，Ｕ２に相当するコンパレータＵ３１，Ｕ３２で第１、第２閾値と比較される。尚、図７の回路では、加算回路３０の出力電圧によって上述の地絡の検出が行われる。

さらに、上記実施形態では、地絡が検出されると地絡検出回路１３がコンパレータＵ２の出力を強制的にローにすることでリレーＬ２が作動しないようにしたが、他の方法を用いてもよい。例えば、インバータＵ４に代えてトライステート出力のインバータを用い、地絡が検出されると当該インバータの出力をハイインピーダンス状態にするようにしてもよいし、コンパレータＵ１，Ｕ２の−端子に閾値Ｖｒ１よりも小さく且つ閾値Ｖｒ２よりも大きい電圧（例えば電圧Ｖｍ（図２））を強制的に印加するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、スイッチの状態検出回路（図１の破線Ｙ１−Ｙ２の左側の回路）が自動車窓用開閉装置に用いられる場合について説明したが、スイッチの状態検出回路は他の用途にも用いることができる。例えば、運転席のスイッチで自動車の助手席側のサイドミラーの向きを操作するための回路などとしても使用することができる。また、第１の定電流回路１１，１１ａのスイッチの個数は２つに限定されるものではなく、１つまたは３つ以上であってもよい。

さらに、上記実施形態では、スイッチＳ１ｕ，Ｓ１ｄが２つだけであったので、コンパレータＵ１，Ｕ２によって開閉状態を判定するようにしたが、スイッチの個数が多い場合などにはスイッチの開閉状態ごとの信号のレベル差が小さくなり、閾値をも必要とするコンパレータではスイッチの開閉状態の判定が難しくなるので、上記の特許文献１，３に示されるように、当該信号をＡ／Ｄ変換器によって数値データに変換し、ＣＰＵやメモリからなる制御部で数値データに基づいてスイッチの開閉状態や地絡の発生の有無を判定するようにしてもよい。

本発明に係る自動車窓用開閉装置の回路を示す図である。 図１の回路の各部の電圧を示す図である。 地絡が発生していない場合の自動車窓用開閉装置の各部の状態を示す図である。 地絡が発生しているが地絡検出回路が存在しないとした場合の自動車窓用開閉装置の各部の状態を示す図である。 地絡検出回路で地絡が検出された場合の自動車窓用開閉装置の各部の状態を示す図である。 第１の定電流回路の他の例を示す図である。 第１の定電流回路の出力電流の変動を補償する他の回路構成を示す図である。 従来の助手席の窓を開閉するための回路を示す図である。 従来の助手席の窓を開閉するための他の回路を示す図である。

符号の説明

５ｄ 入力端子
６ 信号線
１１，１１ａ 第１の定電流回路
１２ 第２の定電流回路
１３ 地絡検出回路
３０ 加算回路
Ｇ１，Ｇ２ 接地線
Ｉ１，Ｉ１ａ 第１の定電流回路の出力電流
Ｉ２ 第２の定電流回路の出力電流
Ｌ１，Ｌ２ リレー
Ｍ モータ
Ｓ１ｄ，Ｓ２ｄ 窓を開ける（下降させる）ためのスイッチ
Ｓ１ｕ，Ｓ２ｕ 窓を閉める（上昇させる）ためのスイッチ
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３１，Ｕ３２ コンパレータ
Ｕ３，Ｕ５ リレードライバ

Claims (6)

1. １つまたは複数のスイッチと、
   前記各スイッチの開閉状態に応じた値の第１電流を出力する第１定電流回路と、
   温度変化に対して前記第１電流と同様の傾向または逆の傾向で変動する第２電流を出力する第２定電流回路と、
   前記第１電流の温度変化による変動を前記第２電流で相殺して第１電流の変動を補償するための補償手段と、
   前記第１電流と前記補償手段が出力する電圧または電流とに基づいて、前記各スイッチの開閉状態を判定して判定結果を出力する判定手段と、を備えたことを特徴とするスイッチの状態検出回路。
2. 請求項１に記載のスイッチの状態検出回路において、
   前記スイッチは２つのスイッチからなり、
   前記開閉状態に応じた値は、一方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、他方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、および両スイッチが非動作状態のときの電流値であり、両スイッチが非動作状態のときの電流値は他の２つの電流値の中間の値であることを特徴とするスイッチの状態検出回路。
3. 請求項１または請求項２に記載のスイッチの状態検出回路において、
   前記判定手段は、第１電流に基づく電流値もしくは電圧値、または前記補償手段が出力する電圧もしくは電流の値が所定範囲内であるか否かを調べ、所定範囲外であるときは前記各スイッチのいずれもが動作状態ではないことを示す判定結果を出力することを特徴とするスイッチの状態検出回路。
4. 運転席以外の他席の窓を開閉するために運転席に設けられる運転席用他席窓開閉スイッチと、
   前記他席の窓を開閉するために他席に設けられる他席用窓開閉スイッチと、
   前記運転席用他席窓開閉スイッチの開閉状態に応じた値の第１電流を出力する第１定電流回路と、
   温度変化に対して前記第１電流と同様の傾向または逆の傾向で変動する第２電流を出力する第２定電流回路と、
   前記第１電流の温度変化による変動を前記第２電流で相殺して第１電流の変動を補償するための補償手段と、
   前記第１電流と前記補償手段が出力する電圧または電流とに基づいて、前記運転席用他席窓開閉スイッチの開閉状態を判定して判定結果を出力する判定手段と、
   前記判定手段が出力する判定結果および前記他席用窓開閉スイッチの開閉状態に基づいて前記他席の窓を開閉する開閉手段と、を備えたことを特徴とする自動車窓用開閉装置。
5. 請求項４に記載の自動車窓用開閉装置において、
   前記運転席用他席窓開閉スイッチは２つのスイッチからなり、
   前記開閉状態に応じた値は、一方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、他方のスイッチだけが動作状態のときの電流値、および両スイッチが非動作状態のときの電流値であり、両スイッチが非動作状態のときの電流値は他の２つの電流値の中間の値であることを特徴とする自動車窓用開閉装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の自動車窓用開閉装置において、
   前記判定手段は、第１電流に基づく電流値もしくは電圧値、または前記補償手段が出力する電圧もしくは電流の値が所定範囲内であるか否かを調べ、所定範囲外であるときは前記運転席用他席窓開閉スイッチが動作状態ではないことを示す判定結果を出力することを特徴とする自動車窓用開閉装置。

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