JP5579039B2

JP5579039B2 - スピーカ診断装置及びそれを有する車載機器

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Publication number: JP5579039B2
Application number: JP2010274305A
Authority: JP
Inventors: 淳吉村; 真宜武田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: JP2012124733A

Description

本発明は、スピーカの断線故障、短絡故障の有無を診断するスピーカ診断装置及び当該スピーカ診断装置を有する車載機器に関するものである。

近年、車載機器などにおいては、利便性向上のために音声メッセージによる操作ガイドや道案内などの音声出力機能が実装されている。このような音声メッセージは各機器に搭載されたスピーカを通じて出力されるが、例えば、経年劣化や車両走行時の振動などにより、スピーカの断線故障や短絡故障が生じて音声メッセージが出力されなくなった場合、故障によるものなのか又は機器設定によるものなのかなど、その原因の特定作業が煩雑であった。また、警告などの注意喚起を行う警告音や音声メッセージなどを出力する機器などにおいては、スピーカの故障によりこれら警告音などが出力されないと重大な事態に陥る恐れがあり、そのような事態を未然に防ぐために、スピーカに故障がないことを診断する技術が求められていた。そして、そのような技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された警報装置９１０は、図８に示すように、スピーカ９１２と、スピーカ９１２の一方の端子に接続され、当該スピーカ９１２を駆動する駆動信号を出力する駆動回路９１６と、スピーカ９１２の他方の端子とグランドＧＮＤとの間に直列に設けられた抵抗器９１８と、スピーカ９１２の他方の端子に接続された検出回路９２０と、駆動回路９１６と検出回路９２０とに接続された制御回路９１４と、を備えている。抵抗器９１８における他方の端子、即ち、スピーカ９１２側の端子には、当該スピーカ９１２に流れる電流に応じた電圧（即ち、電流量信号）が生じ、検出回路９２０は、この電圧に基づいて、当該スピーカ９１２に流れる電流に応じたチェック信号を出力する。

このような警報装置９１０によれば、制御回路９１４が、Ｈレベル及びＬレベルに変化する照査信号を駆動回路９１６に供給すると、駆動回路９１６が、スピーカ９１２への電流供給とその停止とをそれぞれ少なくとも１回ずつ行い、そして、検出回路９２０が、スピーカ９１２に流れた電流に応じたチェック信号を制御回路９１４に出力する。そして、制御回路９１４が、照査信号とチェック信号とを対比して、これら信号が一致しているか否かによって、故障の有無を判定していた。

特開平５−１３５２９２号公報

しかしながら、上述した警報装置９１０では、スピーカ９１２に流れる電流を検出するために、抵抗器９１８がスピーカ９１２とグランドＧＮＤとの間に直列に設けられているので、この抵抗器に９１８によって、通常使用時においても、駆動回路９１６から出力される電圧が分圧されてスピーカ９１２の両端子間に印加される電圧が低下して、つまり、電圧ロスが生じて、そのため、スピーカ９１２に流れる電流が小さくなり、スピーカ９１２の音圧が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、通常使用時でのスピーカの音圧低下を招くことなく当該スピーカを診断できるスピーカ診断装置、及び、それを有する車載装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、スピーカを流れる電流に応じた電流量信号を出力する電流量信号出力回路と、前記電流量信号出力回路によって出力された前記電流量信号に基づいて、前記スピーカが故障しているか否かを判定する故障判定手段と、を有するスピーカ診断装置において、電源と前記スピーカとの間に設けられた第１スイッチ回路と、前記電源と前記スピーカとの間に前記第１スイッチ回路と並列に設けられた第２スイッチ回路と、前記スピーカの駆動時には前記第１スイッチ回路を閉路するとともに前記第２スイッチ回路を開路し、前記スピーカの診断時には前記第１スイッチ回路を開路するとともに前記第２スイッチ回路を閉路する電源切替手段と、を有し、そして、前記電流量信号出力回路が、前記電源と前記スピーカとの間に前記第２スイッチ回路と直列で且つ前記第１スイッチ回路と並列に設けられていることを特徴とするスピーカ診断装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記スピーカを流れる電流を制御する電流制御回路と、前記電源切替手段によって前記第１スイッチ回路が開路されるとともに前記第２スイッチ回路が閉路されたあとに、前記スピーカを流れる電流の波形が、可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に大きくなるパルス波形から直流波形へと変化するように前記電流制御回路を制御する電流波形制御手段と、を更に有していることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記電流波形制御手段が、前記電流の波形が直流波形へと変化したあとに、前記電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に小さくなるパルス波形へと変化するように前記電流制御回路を制御する手段であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、上記目的を達成するために、スピーカと、前記スピーカを診断するスピーカ診断装置と、を有する車載機器において、前記スピーカ診断装置が、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピーカ診断装置で構成されていることを特徴とする車載機器である。

請求項１に記載された発明によれば、電源とスピーカとの間に設けられた第１スイッチ回路と、電源とスピーカとの間に第１スイッチと並列に設けられた第２スイッチ回路と、を有し、電源切替手段によって、スピーカの駆動時には第１スイッチ回路を閉路するとともに第２スイッチ回路を開路して電源をスピーカに接続し、スピーカの診断時には第１スイッチ回路を開路するとともに第２スイッチ回路を閉路して電源をスピーカに接続し、そして、スピーカを流れる電流に応じた電流量信号を出力する電流量信号出力回路が、電源とスピーカとの間に第２スイッチ回路と直列で且つ第１スイッチ回路と並列に設けられているので、スピーカの駆動時は、電源が電流量信号出力回路を介さずにスピーカに接続され、スピーカの診断時は、電源が電流量信号出力回路を介してスピーカに接続される。

請求項２に記載された発明によれば、スピーカを流れる電流を制御する電流制御回路を更に有し、第１スイッチ回路が開路されるとともに第２スイッチ回路が閉路されたあとに、スピーカを流れる電流の波形が、可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に大きくなるパルス波形から直流波形へと変化するように、電流波形制御手段によって電流制御回路を制御するので、スピーカを流れる電流の波形が、可聴域を超える周波数のパルス波形でその１周期におけるパルス幅の割合が、例えば、０％（即ち、電流なし）から徐々に増加していき１００％（即ち、直流波形）へと変化して直流波形となる。つまり、スピーカを流れる電流の波形が、電流なしの状態から可聴域を超える周波数のパルス波形となって徐々に電流量が増加して直流波形となる。

請求項３に記載された発明によれば、電流波形制御手段によって、スピーカを流れる電流の波形が直流波形へと変化したあとに、当該電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に小さくなるパルス波形へと変化するように電流制御回路を制御するので、スピーカを流れる電流の波形が、直流波形から、可聴域を超える周波数でその１周期におけるパルス幅の割合が、例えば、１００％（即ち、直流波形）から徐々に減少していき０％（即ち、電流なし）へと変化するパルス波形となる。つまり、スピーカを流れる電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数のパルス波形となって徐々に電流量が減少して電流なしの状態となる。

請求項４に記載された発明によれば、スピーカ診断装置が、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピーカ診断装置で構成されているので、スピーカの駆動時は、電源が電流量信号出力回路を介さずにスピーカに接続され、スピーカの診断時は、電源が電流量信号出力回路を介してスピーカに接続される。

請求項１に記載された発明によれば、スピーカの駆動時（即ち、通常使用時）は、電源が電流量信号出力回路を介さずにスピーカに接続され、スピーカの診断時は、電源が電流量信号出力回路を介してスピーカに接続されるので、診断時のみ、例えば、スピーカに直列に設けられた抵抗器などからなる電流量信号出力回路を介して電源とスピーカが接続され、そのため、通常使用時における電流量信号出力回路での電圧低下などに起因するスピーカの音圧の低下を回避することができる。

請求項２に記載された発明によれば、スピーカを流れる電流の波形が、電流なしの状態から可聴域を超える周波数のパルス波形となって徐々に電流量が増加して直流波形となるので、スピーカに流れ込む電流が急激に増加することがなく、また、当該電流が直流波形に至るまでは可聴域を超える周波数で流れ、そのため、スピーカの診断開始時にスピーカが鳴動してしまうことを防止できる。

請求項３に記載された発明によれば、スピーカを流れる電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数のパルス波形となって徐々に電流量が減少して電流なしの状態となるので、スピーカを流れる電流が急激に減少することがなく、また、当該電流の停止に至るまでは可聴域を超える周波数で流れ、そのため、スピーカの診断終了時にスピーカが鳴動してしまうことを防止できる。

請求項４に記載された発明によれば、スピーカ診断装置において、スピーカの駆動時（即ち、通常使用時）は、電源が電流量信号出力回路を介さずにスピーカに接続され、スピーカの診断時は、電源が電流量信号出力回路を介してスピーカに接続されるので、診断時のみ、例えば、スピーカに直列に設けられた抵抗器などからなる電流量信号出力回路を介して電源とスピーカが接続され、そのため、通常使用時における電流量信号出力回路での電圧低下などに起因するスピーカの音圧の低下を回避することができる。

本発明の車載機器の一実施形態であるメータＥＣＵの正面図である。図１のメータＥＣＵの概略構成図である。図２の音声出力部の回路図である。図１のメータＥＣＵが備えるＣＰＵの本発明に係る処理概要の一例を示すフローチャートである。図１のメータＥＣＵの音声出力部が備えるスピーカを流れる電流の波形を模式的に示す図であって、（ａ）は、電流が流れていない（電流なし）状態を示し、（ｂ）は、パルス波形においてパルス幅が狭い状態を示し、（ｃ）は、パルス波形においてパルス幅が１周期の半分程度の状態を示し、（ｄ）は、パルス波形においてパルス幅が広い状態を示し、（ｅ）は、直流波形となった状態を示す。図１のメータＥＣＵの音声出力部が備えるスピーカを流れる電流量の変化を模式的に示す図である。図１のメータＥＣＵのＬＣＤに表示されるスピーカ故障を示すウォーニングマークであって、（ａ）は、断線故障時に表示されるウォーニングマークであり、（ｂ）は、短絡故障時に表示されるウォーニングマークである。従来の警報装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の車載機器の一実施形態であるメータ電子制御装置（メータＥＣＵ）を、図１〜図７を参照して説明する。

メータＥＣＵ１は、複数の計器を備えた公知のコンビネーションメータであり、図１に示すように、車両の走行速度及びエンジン回転数を表示する表示部としての複数の指針計器３０と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４０と、を備えている。そして、メータＥＣＵ１は、複数の指針計器３０とＬＣＤ４０との間に見返し板８が配置されており、それらを図示しない表ガラスで覆った状態で車両の運転席の前方に配置されている。

複数の指針計器３０の各々は、周知であるように、表面に目盛及び数字、文字または記号等の指標が設けられた文字板と、該文字板の前面に配置される指針と、状態情報の計測量に応じて指針を駆動する内機（図示なし）と、を有して構成している。本実施形態の複数の指針計器３０は、各図に示すように、速度計（ＳＰＥＥＤ）３０ａと回転計（ＲＥＶ）３０ｂとを有している。

また、メータＥＣＵ１は、図２に示すように、中央演算処理装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ；ＣＰＵ）１１と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１３と、ＥＥＰＲＯＭ１４（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＲＯＭ）と、通信部１５と、モータドライバ１６と、ＬＣＤドライバ１７と、ＬＥＤ部１８と、電源回路１９と、音声出力部２０と、を有している。

ＣＰＵ１１は、例えば、周知の組込機器用途のマイクロコンピュータ等で構成され、メータＥＣＵ１における各種制御を司り、ＲＯＭ１２に記憶されている各種制御プログラムにしたがって本実施形態に係る制御を含む各種の処理を実行する。ＣＰＵ１１は、電源回路１９を介して車両のバッテリから供給される電力によって動作する。また、ＣＰＵ１１は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１ｉを介して車両のイグニッションスイッチ信号（ＩＧＮ＋）が入力されており、このＩＧＮ＋のＬレベルからＨレベルへの変化（即ち、スイッチオン）に応じて通常動作状態に移行し、ＩＧＮ＋のＨレベルからＬレベルへの変化（即ち、スイッチオフ）に応じて、一部機能のみ動作する低消費電力動作状態に移行する。

ＣＰＵ１１は、Ｉ／Ｆ１１ｉを介して、車両が単位距離走行する毎に走行パルスを出力する走行センサ（不図示）からの走行パルス信号（速度信号）と、エンジン点火系の一構成要素として構成されるイグニッションコイル（不図示）からのエンジン回転数に比例したパルス信号（エンジン回転数信号）と、が入力される。ＣＰＵ１１は、速度信号が入力されると、その信号が示す走行速度を走行速度情報として取得する。また、ＣＰＵ１１は、エンジン回転数信号が入力されると、その信号が示すエンジン回転数をエンジン回転数情報として取得する。ＣＰＵ１１は、これら走行速度情報及びエンジン回転数情報に応じた駆動信号を、後述するモータドライバ１６を介して、速度計３０ａ及び回転計３０ｂに送出する。

また、ＣＰＵ１１は、図示しないＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器及びそれに接続されたＡ／Ｄ入力ポートを備えている。このＡ／Ｄ変換器は、当該Ａ／Ｄ入力ポートに入力された信号（電圧）をＣＰＵ１１で処理可能なように量子化する。また、ＣＰＵ１１は、出力ポートを備えており、例えば、後述する音声出力部２０を制御する信号を出力している。

ＲＯＭ１２は、上記各種制御プログラムや速度計、回転計などの制御に必要な各種情報などが格納されている。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ、プログラム等が適宜記憶される。ＥＥＰＲＯＭ１４は、電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のメモリであり、例えば、メータＥＣＵ１が搭載される車種や車両グレード毎に設定される各種情報などが格納されている。

通信部１５は、車両に構築されているＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の図示しない車載ネットワークにＩ／Ｆ１１ｉを介して通信可能に接続され、ＣＡＮ等の通信プロトコルで車載ネットワークに接続された他の電子機器と通信を行う。通信部１５は、ＣＰＵ１１からの情報を送信先に送信すると共に、他の電子機器から受信した各種情報、例えば、燃料残量情報、瞬間燃費情報、シートベルト着用情報、シフト情報、などをＣＰＵ１１に入力する。ＣＰＵ１１は、通信部１５から入力された各種情報のうちＬＣＤ４０への表示が必要な情報について、当該情報に応じた表示要求信号を、後述するＬＣＤドライバ１７を介して、ＬＣＤ４０に送出する。

モータドライバ１６は、ＣＰＵ１１の制御により各指針計器３０の内機（モータ）を駆動させるための駆動回路であり、ＣＰＵ１１に電気的に接続されている。また、このモータドライバ１６には、速度計３０ａ、回転計３０ｂの２つの指針計器３０が電気的に接続されている。これら各指針計器３０は、モータドライバ１６を介してＣＰＵ１１から受信した駆動信号により、それら指針を駆動信号に応じた指示位置まで回動させ、文字板の指標と協働して車両速度情報及びエンジン回転数情報を表示することが可能な構成となっている。

ＬＣＤドライバ１７は、ＣＰＵ１１の制御によりＬＣＤ４０を駆動させるための駆動回路であり、ＣＰＵ１１に電気的に接続されている。また、このＬＣＤドライバ１７には、ＬＣＤ４０が電気的に接続されている。ＬＣＤ４０は、ＬＣＤドライバを介してＣＰＵ１１から受信した表示要求信号に示される各種情報を表示することが可能な構成となっている。そして、本実施形態において、ＬＣＤ４０は、ＣＰＵ１１からの表示要求信号に基づいて、例えば、燃料計４１、瞬間燃費計４２、ウォーニングマーク４３、４４、総走行距離（ＯＤＤ）及び区間走行距離（ＴＲＩＰ）を示す走行距離計４５、シフトインジケータ４６、などを表示する。

ＬＥＤ部１８は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＣＰＵ１１に接続されてこれらＬＥＤを駆動する駆動回路と、で構成されている。ＬＥＤ部１８は、ＣＰＵ１１からの制御信号に基づき各ＬＥＤを点灯、消灯する。ＬＥＤ部１８の一部のＬＥＤは、例えば、上述した速度計３０ａ、回転計３０ｂ、ＬＣＤ４０の背面などに配置されており、それらを背面から照らす照明として用いられる。また、他の一部のＬＥＤは、見返し板８や指針計器の文字板などに設けられたターンランプや警告灯などを発光させるランプとして用いられる。

電源回路１９は、バッテリ電圧（＋Ｂ）から、直流電圧である第１電源電圧（例えば、１２Ｖ）を生成して第１電源Ｖｃｃ１を構成するとともに、直流電圧である第２電源電圧（例えば、５Ｖ）を生成して第２電源Ｖｃｃ２を構成している。ＣＰＵ１１は、この第２電源Ｖｃｃ２によって動作する。なお、第１電源Ｖｃｃ１及び第２電源Ｖｃｃ２が、請求項中の電源に相当する。

音声出力部２０は、図３に示すように、スピーカ２１と、第１スイッチ回路２２と、第２スイッチ回路２３と、電流量信号出力回路２４と、駆動回路２５と、を備えている。

スピーカ２１は、例えば、周知のダイナミック型スピーカなどが用いられ、メータＥＣＵ１の見返し板８を貫通して設けられたスリット部８ａの内側に取り付けられて、該スリット部８ａを通じて車内に向けて各種音声メッセージ等を出力する。本実施形態において、スピーカ２１の直流抵抗値は１００Ωとしている。

第１スイッチ回路２２は、第１電源Ｖｃｃ１とスピーカ２１との間に設けられており、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）である第１スイッチ素子２２１と、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである第２スイッチ素子２２２と、第１抵抗器２２３と、で構成されている。

第１スイッチ素子２２１は、ソース端子Ｓが第１電源Ｖｃｃ１に接続され、ドレイン端子Ｄがスピーカ２１の一方の端子２１ａに接続され、ゲート端子Ｇが第２スイッチ素子２２２のドレイン端子Ｄに接続されているとともに、第１抵抗器２２３を介して第１電源Ｖｃｃ１に接続されている。第２スイッチ素子２２２は、ドレイン端子Ｄが上述の第１スイッチ素子２２１のゲート端子Ｇに接続され、ソース端子ＳがグランドＧＮＤに接続され、ゲート端子ＧがＣＰＵ１１の出力ポートＰ１に接続されている。

上述した第１スイッチ回路２２は、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ１がＬ出力（０Ｖ）のとき、第２スイッチ素子２２２のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間が遮断される。これにより、このドレイン端子Ｄに接続された第１スイッチ素子２２１のゲート端子Ｇの電圧が第１電源電圧レベル（１２Ｖ）となって、第１スイッチ素子２２１のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間が遮断される。

また、第１スイッチ回路２２は、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ１がＨ出力（５Ｖ）のとき、第２スイッチ素子２２２のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間が通電される。これにより、このドレイン端子Ｄに接続された第１スイッチ素子２２１のゲート端子Ｇの電圧がグランドＧＮＤレベル（０Ｖ）となって、第１スイッチ素子２２１のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間が通電される。

つまり、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ１がＬ出力のとき、第１スイッチ回路２２が開路されて、第１電源Ｖｃｃ１とスピーカ２１の一方の端子２１ａとが非接続となり、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ１がＨ出力のとき、第１スイッチ回路２２が閉路されて、第１電源Ｖｃｃ１とスピーカ２１の一方の端子２１ａとが接続される。

第２スイッチ回路２３は、第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１との間に第１スイッチ回路２２に並列に設けられており、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴである第３スイッチ素子２３１と、ダイオード２３２と、で構成されている。

第３スイッチ素子２３１は、ソース端子Ｓが後述の電流量信号出力回路２４に接続され、ドレイン端子Ｄがダイオード２３２のアノード端子Ａに接続され、ゲート端子ＧがＣＰＵ１１の出力ポートＰ３に接続されている。ダイオード２３２は、アノード端子Ａが第３スイッチ素子２３１のドレイン端子Ｄに接続され、カソード端子Ｋがスピーカ２１の一方の端子２１ａに接続されている。

上述した第２スイッチ回路２３は、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ３がＨ出力（５Ｖ）のとき、第３スイッチ素子２３１のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間が遮断される。また、第２スイッチ回路２３は、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ３がＬ出力（０Ｖ）のとき、第３スイッチ素子２３１のドレイン端子Ｄ−ソース端子Ｓ間が通電される。

つまり、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ３がＨ出力のとき、第２スイッチ回路２３が開路されて、第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１の一方の端子２１ａとが非接続となり、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ３がＬ出力のとき、第２スイッチ回路２３が閉路されて、第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１の一方の端子２１ａとが接続される。また、第２スイッチ回路２３においては、ダイオード２３２によって、第１スイッチ回路２２が閉路されたときに第１電源Ｖｃｃ１の第１電源電圧が第３スイッチ素子２３１を経由してＣＰＵ１１に回り込まないように防止している。

電流量信号出力回路２４は、第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１との間に第２スイッチ回路２３と直列で且つ第１スイッチ回路と並列に設けられており、電流量信号出力抵抗器２４１で構成されている。

この電流量信号出力抵抗器２４１は、一方の端子２４１ａが第２電源Ｖｃｃ２に接続され、他方の端子２４１ｂが、上述した第２スイッチ回路２３の第３スイッチ素子２３１のソース端子Ｓに接続されている。つまり、電流量信号出力回路２４は、第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１との間に、上述した第２スイッチ回路２３と直列に設けられている。また、電流量信号出力抵抗器２４１の他方の端子２４１ｂは、ＣＰＵ１１のＡ／Ｄ入力ポートＰ４にも接続されている。この他方の端子２４１ｂにおける電圧は、スピーカ２１を流れる電流に応じた電流量信号としてＣＰＵ１１によって検出される。本実施形態において、電流量信号出力抵抗器２４１の抵抗値は１００Ωである。

この電流量信号出力回路２４は、第２スイッチ回路２３が閉路されることにより電流量信号出力抵抗器２４１の他方の端子２４１ｂが、第３スイッチ素子２３１及びダイオード２３２を介して、スピーカ２１の一方の端子２１ａに接続される。つまり、第２電源Ｖｃｃ２から電流量信号出力抵抗器２４１を介して、スピーカ２１に電流が流れ、このとき、電流量信号出力抵抗器２４１の他方の端子２４１ｂには、スピーカ２１を流れる電流に応じた電圧（即ち、電流量信号）が生じる。そして、この電流量信号がＣＰＵ１１のＡ／Ｄ入力ポートＰ４に入力される。なお、本実施形態では、電流量信号出力回路２４を、第２電源Ｖｃｃ２と第２スイッチ回路２３との間に直列に設けるものであったが、これに限定されるものではなく、電流量信号出力回路２４を、第２スイッチ回路２３とスピーカ２１との間に設けるものであってもよい。

駆動回路２５は、ＮＰＮ型トランジスタである駆動トランジスタ２５１と、第２抵抗器２５２と、で構成されている。駆動トランジスタ２５１は、コレクタ端子Ｃがスピーカ２１の他方の端子２１ｂに接続され、エミッタ端子ＥがグランドＧＮＤに接続され、ベース端子Ｂが電流制限用として設けられた第２抵抗器２５２を介してＣＰＵ１１の出力ポートＰ２に接続されている。なお、この出力ポートＰ２は、スピーカの診断時には、Ｈ出力（５Ｖ）及びＬ出力（０Ｖ）を出力するとともに、通常使用時には、ＣＰＵ１１が備えるＤ／Ａ（デジタル−アナログ）変換器に接続されて、各種音声メッセージに応じた電圧を出力可能としている。

この駆動回路２５は、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ２がＬ出力（０Ｖ）のとき、駆動トランジスタ２５１のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅ間が遮断される。また、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ２がＨ出力（５Ｖ）のとき、駆動トランジスタ２５１のコレクタ端子Ｃ−エミッタ端子Ｅ間が通電される。

つまり、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ２がＬ出力のとき、スピーカ２１の他方の端子２１ｂとグランドＧＮＤとが非接続となり、スピーカ２１の電流が遮断され、ＣＰＵ１１の出力ポートＰ２がＨ出力のとき、スピーカ２１の他方の端子２１ｂとグランドＧＮＤとが接続されて、スピーカ２１に電流が流れる。駆動回路２５は、請求項中の電流制御回路に相当する。

また、メータＥＣＵ１には、区間走行距離（ＴＲＩＰ）をリセットするための押しボタンスイッチからなるトリップノブ５１が見返し板８に設けられている。このトリップノブ５１は、ＣＰＵ１１に接続されており、ＣＰＵ１１は、トリップノブ５１の押下を検出すると、区間走行距離をリセットする。

上述したメータＥＣＵ１の動作の概略を説明する。ＣＰＵ１１は、車両に設けられた走行センサからの速度信号に基づいて走行速度情報を取得するとともに、イグニッションコイルからのエンジン回転数信号に基づいてエンジン回転数情報を取得する。そして、ＣＰＵ１１は、これら走行速度情報及びエンジン回転数情報に応じた駆動信号を、モータドライバ１６を介して、速度計３０ａ及び回転計３０ｂに送出する。これにより、各指針計器３０は、指針を駆動信号に応じた指示位置まで回動させ、文字板の指標と協働して走行速度及びエンジン回転数を表示する。また、ＣＰＵ１１は、通信部１５を通じて各種情報（例えば、燃料残量情報、瞬間燃費情報、シートベルト着用情報など）を受信すると、これら各種情報に応じた表示要求信号を、ＬＣＤドライバ１７を介して、ＬＣＤ４０に送出する。これにより、ＬＣＤ４０は、表示要求信号に示される各種情報（例えば、燃料計４１、瞬間燃費計４４、ウォーニングマーク４２、４３など）を表示する。

また、メータＥＣＵ１において、ＬＣＤ４０へのウォーニングマークの表示と合わせて、ウォーニングに応じた音声メッセージ（例えば、「シートベルトを着用してください」など）を生成して音声出力部２０に出力することで、音声出力部２０のスピーカ２１から、当該音声メッセージが出力される。

次に、上述したＣＰＵ１１が実行する本発明に係るスピーカ診断処理概要の一例を、図４に示すフローチャートを参照して以下に説明する。

メータＥＣＵ１にバッテリが接続されると、バッテリ電圧（＋Ｂ）が電源回路１９に供給されて、第１電源Ｖｃｃ１から第１電源電圧が出力され、第２電源Ｖｃｃ２から第２電源電圧が出力される。そして、第２電源電圧が安定するまでの所定の待ち時間を経過したのち、電源回路１９によってＣＰＵ１１のリセットが解除（リセット端子ＲＳＴがＬ→Ｈに変化）され、ＣＰＵ１１が動作を開始する。そして、ＣＰＵ１１は、例えば、出力ポートＰ１、Ｐ２をＬ出力、出力ポートＰ３をＨ出力にするなどの所定の初期化処理を実行したのち、低消費電力動作状態に移行する。そして、車両のイグニッションスイッチがオンされると通常動作状態に移行し、スピーカ診断処理を実行するために、ステップＳ１１０に処理を進める。なお、スピーカ診断処理は、このイグニッションスイッチがオンされた直後以外にも、例えば、メータＥＣＵ１の動作中に所定の時間（例えば、１時間）経過する毎に実行したり、音声メッセージを出力する直前に毎回実行したりしてもよく、スピーカ診断処理の実行タイミングは任意である。

ステップＳ１１０では、第２電源Ｖｃｃ２をスピーカ２１に接続する。具体的には、ＣＰＵ１１は、出力ポートＰ１をＬ出力として第１スイッチ回路２２を開路し、出力ポートＰ３をＬ出力として第２スイッチ回路２３を閉路する。そして、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、スピーカ２１への通電を開始する。ステップＳ１１０の終了時点では、出力ポートＰ２がＬ出力であるため駆動回路２５が遮断されており、スピーカ２１は第２電源Ｖｃｃ２に接続されているものの電流が流れていない。そして、ＣＰＵ１１は、スピーカ２１を流れる電流の波形が、図５（ａ）に示す電流なしの状態から、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す可聴域（約２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）を超える周波数で且つパルス幅（即ち、１周期における電流が流れている時間）が徐々に大きくなるパルス波形とし、最終的に図５（ｅ）に示す直流波形となるように、出力ポートＰ２からＨ出力及びＬ出力を出力して駆動回路２５を制御する。本実施形態において、パルス波形の周波数は４０ｋＨｚ（１周期が２５μ秒）としているが、これに限定されるものではなく、上記可聴域を超える周波数であればよい。また、本実施形態において、スピーカ２１を流れる電流の波形が、パルス波形の１周期におけるパルス幅の割合（デューティ（Ｄｕｔｙ）比ともいう）が、０％（即ち、電流なし）から徐々に増加していき１００％（即ち、直流波形）へと変化するようにしている。なお、ステップＳ１２０において、最初から直流波形の電流が流れるように駆動回路２５を制御してもよいが、電流の流れ始めたときにスピーカ２１が鳴動してしまう恐れがあるので、本実施形態の制御が好ましい。そして、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、スピーカを流れる電流を検出する。具体的には、電流量信号出力回路２４からＡ／Ｄ入力ポートＰ４に入力されている電流量信号を検出する。そして、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１４０で検出した電流量信号が異常範囲か否か、即ち、スピーカ２１が故障しているか否かを判定する。スピーカ２１が、断線故障している場合、スピーカ２１には電流が流れないので、電流量信号出力抵抗器２４１による電圧降下が生じず、そのため、電流量信号は第２電源電圧（５Ｖ）とほぼ同じ電圧になる。また、スピーカ２１が、短絡故障している場合、スピーカ２１には電流が流れるものの当該スピーカ２１における電圧降下がないので、電流量信号出力抵抗器２４１の他方の端子２４１ｂは、第２スイッチ回路２３のダイオード２３２を介してグランドＧＮＤに接続された状態と等しくなり、そのため、電流量信号はダイオード２３２における順方向電圧降下Ｖｆ（約０．６Ｖ）となる。なお、第３スイッチ素子２３１及び駆動トランジスタ２５１での電圧降下は小さいので無視している。

換言すると、電流量信号が第２電源電圧（５Ｖ）のとき、スピーカ２１には電流が流れておらず、そのため、断線故障と判定でき、また、電流量信号がダイオード２３２における順方向電圧降下Ｖｆ（約０．６Ｖ）のとき、スピーカ２１には電流が流れているものの当該スピーカ２１における電圧降下がなく、そのため、短絡故障と判定できる。本実施形態では、これら判定のための電圧しきい値にマージンを設けており、ＣＰＵ１１は、電流量信号が４Ｖ超（断線故障）又は１Ｖ未満（短絡故障）のとき、スピーカ２１が故障していると判定してステップＳ１５０に進み（Ｓ１４０でＹ）、電流量信号が１Ｖ以上かつ４Ｖ以下のとき、スピーカ２１が正常であると判定してステップＳ１６０に進む（Ｓ１４０でＮ）。上述した電流量信号の故障の判定に用いる電圧しきい値は、車載機器などの構成に応じて適宜定められる。

ステップＳ１５０では、スピーカ２１の故障表示を行う。具体的には、ＣＰＵ１１は、ＬＣＤ４０に対して、電流量信号が４Ｖ超であると、図７（ａ）に示す断線故障時のウォーニングマーク４３ａを表示させるための表示要求信号を出力し、電流量信号が１Ｖ未満であると、図７（ｂ）に示す短絡故障時のウォーニングマーク４３ｂを表示させるための表示要求信号を出力する。これにより、故障内容に応じたウォーニングマーク４３ａ、４３ｂが、図１に示すＬＣＤ４０のウォーニングマーク４３の位置に表示される。なお、これらウォーニングマーク４３ａ、４３ｂ以外にも、ＬＣＤ４０に故障の旨のメッセージを表示するようにしてもよく、スピーカ２１の故障が判るものであれば、その表示内容は任意である。そして、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、スピーカ２１への通電を停止する。ステップＳ１４０の終了時点では、出力ポートＰ２がＨ出力であるため、スピーカ２１には、直流波形の電流が流れている。そして、ＣＰＵ１１は、上記ステップＳ１２０とは逆に、スピーカ２１を流れる電流の波形が、図５（ｅ）に示す直流波形から、図５（ｄ）〜図５（ｂ）に示す可聴域（約２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）を超える周波数で且つパルス幅が徐々に小さくなるパルス波形とし、最終的に図５（ａ）に示す電流なし状態となるように、出力ポートＰ２からＨ出力及びＬ出力を出力して、駆動回路２５を制御している。本実施形態において、パルス波形の周波数は４０ｋＨｚ（１周期が２５μ秒）としているが、これに限定されるものではなく、上記可聴域を超える周波数であればよい。また、本実施形態において、スピーカ２１を流れる電流の波形が、パルス波形の１周期におけるパルス幅の割合が、１００％（即ち、直流波形）から徐々に減少していき０％（即ち、電流なし）へと変化するようにしている。なお、ステップＳ１６０において、直流波形の電流をいきなり停止するように駆動回路２５を制御してもよいが、電流が停止されたときにスピーカ２１が鳴動してしまう恐れがあるので、上述した本実施形態の制御が好ましい。図６に、スピーカへの通電開始（Ｓ１２０）からスピーカへの通電停止（Ｓ１６０）までのスピーカを流れる電流量の変化を模式的に示す。図６に示すように、通電が開始されると徐々に電流量が増加して一定量となり（Ａ区間）、その状態で診断を行い（Ｂ区間）、その後、徐々に電流量が減少して通電が停止される（Ｃ区間）。そして、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０では、第１電源Ｖｃｃ１をスピーカ２１に接続する。具体的には、ＣＰＵ１１は、出力ポートＰ１をＨ出力として第１スイッチ回路２２を閉路し、出力ポートＰ３をＨ出力として第２スイッチ回路２３を開路する。そして、本フローチャートの処理を終了する。

上述したステップＳ１４０が、請求項中の故障判定手段に相当し、ステップＳ１１０、Ｓ１７０が、請求項中の電源切替手段に相当し、ステップＳ１２０、Ｓ１６０が、請求項中の電流波形制御手段に相当する。また、上述した第１スイッチ回路２２、第２スイッチ回路２３、電流量信号出力回路２４、駆動回路２５、及び、ＣＰＵ１１（故障判定手段、電源切替手段、電流波形制御手段）で、スピーカ診断装置を構成している。

次に、上述したメータＥＣＵ１の本発明に係る動作の一例について説明する。

メータＥＣＵ１は、イグニッションスイッチがオンされると通常動作状態に移行し、スピーカ２１の診断処理を開始する。この診断処理では、まず、スピーカ２１に、診断時に用いられる第２電源Ｖｃｃ２を接続し（Ｓ１１０）、スピーカ２１を流れる電流量を徐々に増加させる（Ｓ１２０）。このとき、電流量の増加は、可聴域を超える周波数のパルス波形でそのパルス幅を徐々に大きくすることで行う。そして、スピーカ２１を流れる電流（電流量信号）を検出して（Ｓ１４０）、当該電流に基づいて、スピーカ２１が故障しているか否かを判定し、スピーカ２１が故障していると判定したときは（Ｓ１４０でＹ）、ＬＣＤ４０に故障内容に応じたウォーニングマークを表示する（Ｓ１５０）。そして、スピーカ２１を流れる電流量を徐々に減少させる（Ｓ１６０）。このとき、電流量の減少は、可聴域を超える周波数のパルス波形でそのパルス波形を徐々に小さくすることで行う。そして、スピーカ２１に通常使用時に用いられる第１電源Ｖｃｃ１を接続して（Ｓ１７０）、以降は、メータＥＣＵ１における走行速度やエンジン回転数などの計測量表示動作を実行するとともに、スピーカ２１に故障がなければ、ウォーニングマークの表示などに合わせて音声メッセージを出力する。

以上より、本実施形態によれば、電源としての第１電源Ｖｃｃ１とスピーカ２１との間に設けられた第１スイッチ回路２２と、電源としての第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１との間に第１スイッチ回路２２と並列に設けられた第２スイッチ回路２３と、を有し、ＣＰＵ１１によって、スピーカ２１の駆動時（通常使用時）には第１スイッチ回路２２を閉路するとともに第２スイッチ回路２３を開路して第１電源Ｖｃｃ１をスピーカ２１に接続し、スピーカ２１の診断時には第１スイッチ回路２２を開路するとともに第２スイッチ回路２３を閉路して第２電源Ｖｃｃ２をスピーカ２１に接続し、そして、スピーカ２１を流れる電流に応じた電流量信号を出力する電流量信号出力回路２４が、第２電源Ｖｃｃ２とスピーカ２１との間に第２スイッチ回路２３と直列で且つ第１スイッチ回路と並列に設けられているので、スピーカ２１の駆動時は、第１電源Ｖｃｃ１が電流量信号出力回路２４を介さずにスピーカ２１に接続され、スピーカ２１の診断時は、第２電源Ｖｃｃ２が電流量信号出力回路２４を介してスピーカに接続される。

そのため、診断時のみ、スピーカ２１に直列に設けられた電流量信号出力抵抗器２４１からなる電流量信号出力回路２４を介して電源とスピーカ２１とが接続され、通常使用時における電流量信号出力回路２４での電圧低下などに起因するスピーカ２１の音圧の低下を回避することができる。

また、スピーカ２１を流れる電流を制御する駆動回路２５を更に有し、第１スイッチ回路２２が開路されるとともに第２スイッチ回路２３が閉路されたあとに、スピーカ２１を流れる電流の波形が、可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に大きくなるパルス波形から直流波形へと変化するように、ＣＰＵ１１によって駆動回路２５を制御するので、スピーカ２１を流れる電流の波形が、可聴域を超える周波数のパルス波形でその１周期におけるパルス幅の割合が、０％（即ち、電流なし）から徐々に増加していき１００％（即ち、直流波形）へと変化して直流波形となる。つまり、スピーカ２１を流れる電流の波形が、電流なしの状態から可聴域を超える周波数のパルス波形となって徐々に電流量が増加して直流波形となる。そのため、スピーカ２１に流れ込む電流が急激に増加することがなく、また、当該電流が直流波形に至るまでは可聴域を超える周波数で流れて、スピーカ２１の診断開始時にスピーカ２１が鳴動してしまうことを防止できる。

また、ＣＰＵ１１によって、スピーカ２１を流れる電流の波形が直流波形へと変化したあとに、当該電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に小さくなるパルス波形へと変化するように駆動回路２５を制御するので、スピーカ２１を流れる電流の波形が、直流波形から、可聴域を超える周波数でその１周期におけるパルス幅の割合が、１００％（即ち、直流波形）から徐々に減少していき０％（即ち、電流なし）へと変化するパルス波形となる。つまり、スピーカ２１を流れる電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数のパルス波形となって徐々に電流量が減少して電流なしの状態となる。そのため、スピーカ２１に流れる電流が急激に減少することがなく、また、当該電流の停止に至るまでは可聴域を超える周波数で流れて、スピーカ２１の診断終了時にスピーカ２１が鳴動してしまうことを防止できる。

本実施形態において、スピーカ２１の通常使用時に用いる第１電源Ｖｃｃ１と、スピーカ２１の診断時に用いる第２電源Ｖｃｃ２と、を分けた構成としていたが、これに限定されるものではなく、例えば、スピーカの２１の通常使用時にも第２電源Ｖｃｃ２を用いる（つまり、図３において第１電源Ｖｃｃ１を全て第２電源Ｖｃｃ２に置き換える）など、１つの共通の電源を用いた構成としてもよい。

また、本実施形態では、コンビネーションメータとしてのメータＥＣＵについて説明するものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、タクシーメータやカーナビゲーション装置など、スピーカを備える車載機器であれば、その種類は任意である。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１メータＥＣＵ（スピーカ診断装置、車載機器）
１１ＣＰＵ（故障判定手段、電源切替手段、電流波形制御手段）
１９電源回路（電源）
２０音声出力部
２１スピーカ
２２第１スイッチ回路
２３第２スイッチ回路
２４電流量信号出力回路
２４１電流量信号出力抵抗器
２５駆動回路（電流制御回路）
Ｖｃｃ１第１電源（電源）
Ｖｃｃ２第２電源（電源）

Claims

スピーカを流れる電流に応じた電流量信号を出力する電流量信号出力回路と、前記電流量信号出力回路によって出力された前記電流量信号に基づいて、前記スピーカが故障しているか否かを判定する故障判定手段と、を有するスピーカ診断装置において、
電源と前記スピーカとの間に設けられた第１スイッチ回路と、
前記電源と前記スピーカとの間に前記第１スイッチ回路と並列に設けられた第２スイッチ回路と、
前記スピーカの駆動時には前記第１スイッチ回路を閉路するとともに前記第２スイッチ回路を開路し、前記スピーカの診断時には前記第１スイッチ回路を開路するとともに前記第２スイッチ回路を閉路する電源切替手段と、を有し、そして、
前記電流量信号出力回路が、前記電源と前記スピーカとの間に前記第２スイッチ回路と直列で且つ前記第１スイッチ回路と並列に設けられている
ことを特徴とするスピーカ診断装置。
前記スピーカを流れる電流を制御する電流制御回路と、
前記電源切替手段によって前記第１スイッチ回路が開路されるとともに前記第２スイッチ回路が閉路されたあとに、前記スピーカを流れる電流の波形が、可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に大きくなるパルス波形から直流波形へと変化するように前記電流制御回路を制御する電流波形制御手段と、を更に有していることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ診断装置。
前記電流波形制御手段が、前記電流の波形が直流波形へと変化したあとに、前記電流の波形が、直流波形から可聴域を超える周波数で且つパルス幅が徐々に小さくなるパルス波形へと変化するように前記電流制御回路を制御する手段であることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ診断装置。
スピーカと、前記スピーカを診断するスピーカ診断装置と、を有する車載機器において、
前記スピーカ診断装置が、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピーカ診断装置で構成されていることを特徴とする車載機器。