JP5892328B2

JP5892328B2 - 電圧検出回路

Info

Publication number: JP5892328B2
Application number: JP2012122575A
Authority: JP
Inventors: 浩一嘉鳥; 直樹竹見; 敏幸山崎; 黒川　智; 智黒川
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: JP2013246159A; WO2013179868A1

Description

本発明は、電圧検出回路に関し、例えば、車両用の電子回路において、電源電圧の異常を判定するための電圧検出回路に好適である。

従来の電圧検出回路にあっては、監視対象の電圧値を正確に測定するために、一般的にダイオード接合電圧の温度依存特性を用いて、低温から高温にかけて直線的な温度補償を行うものがある。しかし近年、部品，装置の温度特性の変化が直線的でない場合も、精度の良い温度補償をすることが要求されてきている。この要請に応えるために、例えば、特許文献１に開示されるように、温度検出素子に低温用と高温用の２種類の温度トランスデューサを用いて、低温度範囲と高温度範囲で温度補償を行うものが提案されている。

また、特許文献２に開示されているように、オペアンプなどを用いたアナログ回路によって、これらを解決する提案がなされている。

特開平０２−２３７０４号公報特開２００２−４１１５４号公報

しかしながら、上記構成の温度補償の回路構成にあっては、アナログ回路で温度補償された電圧を生成しているため、オペアンプなどの部品点数が増えたり、精度が悪化したりするという問題があった。

そこで本発明の目的は、前述した課題に着目し、簡易な回路構成にて温度補償し、精度良く電圧を測定できる電圧検出回路を提供することにある。

本発明の温度補償回路は、検出端子に入力される監視対象の電圧を測定する制御手段を備えた電圧検出回路であって、前記検出端子と前記制御手段との間に接続される第１のダイオードと、前記第１のダイオードと前記制御手段との間の配線から分岐し、前記第１のダイオードと同様な温度特性の第２のダイオードが設けられ、前記制御手段に補償用電圧を出力する温度補償部と、前記制御手段に接続され、所定温度時における前記第１，第２のダイオードの各端子間電圧を補正用係数として予め格納する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１のダイオードを介して入力される電圧検出値と、前記温度補償部からの前記補償用電圧と、前記記憶部の前記補正用係数とに基づいて前記検出端子における電圧値を算出することを特徴とする。

また、前記第１のダイオードの前記制御手段側の配線には、前記制御手段からの制御信号に基づいて接続／遮断を切り換えるスイッチ部を備えることを特徴とする。

本発明は、電圧検出回路に関し、簡易な回路構成にて温度補償し、精度良く電圧を測定できる。

本発明の実施の形態における電圧検出回路の回路構成を示すブロック図。同上実施の形態における温度補償部の構成を示す図。

以下、本発明の実施の形態として、車両用表示装置に適用したものを例に挙げて、図面を用いて説明する。

車両用表示装置Ａは、車載バッテリＢを駆動電源として、各種センサが検出する計測値や車両状態を車両利用者に報知するものであり、例えば、車速計や燃料計などを備えている。また、車両用表示装置Ａは、極端な電圧低下時などに誤表示がなされないように、駆動電源の電圧を監視しており、この電圧検出回路に関する構成を図１に示している。

電圧検出回路は、検出端子１と、制御手段２と、第１のダイオード３と、温度補償部４と、記憶手段５と、スイッチ部６と、分圧用抵抗素子７とを備えている。

検出端子１は、車載バッテリＢからのケーブルに接続し、通常８〜１６Ｖの電圧が供給される。検出端子１は、車両用表示装置Ａの回路基板に搭載され、コネクタなどを用いて接続される。

制御手段２は、マイクロコンピュータ等の演算手段を適用でき、ＲＯＭ等の記憶部に格納されたプログラムや、図示しない配線を介して入力される車両情報や電圧検出用の信号に基づいて、後述する検出端子１の電圧検出やこれも基づく制御の他に、図示しない表示器を用いて所望の出力を促す制御信号を生成して発することができる。例えば、制御手段２は、車速や走行距離などの情報を表示器に表示させるための制御部として兼用される。

第１のダイオード３は、検出端子１と制御手段２との間に設けられ、車載バッテリＢの誤組みなどにて車両用表示装置Ａの回路が壊れないように逆流を防止して整流するものである。この場合、第１のダイオード３は、検出端子１側（車載バッテリＢ側）にアノード端子、制御手段側にカソード端子が接続される。

温度補償部４は、第１のダイオード３と制御手段２との間の配線から分岐し、制御手段２へ温度補償用電圧（補償用電圧）を出力するように接続される。この場合、温度補償部４は、図２に示すように、電流調整用の抵抗素子４１と、第１のダイオード３と同様な温度特性の第２のダイオード４２とが設けられ、第２のダイオード４２のカソード端子が接地されるとともに、第２のダイオード４２のアノード端子の電位を温度補償用電圧として出力できる。従って、制御手段２は、第２のダイオード４２の温度特性によって変化する電圧値を入力できる。

なお、第２のダイオード４２は、第１のダイオード３に近い温度環境となるように、同種の製品を適用し、また、近傍位置に配置している。この場合、回路基板の同一面において、第１のダイオード３の隣りに第２のダイオード４２が実装される。

記憶手段５は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを適用でき、車両用表示装置Ａを稼働するために必要な情報として、車両の機種に依存する機能や各種係数などの情報が格納される。この場合、車両用表示装置Ａの製造工程において、所定温度時（例えば、２５度雰囲気中）における第１，第２のダイオード３，４２の各両端子間の電圧値を計測し、これら値を補正用係数として格納している。なお、補正用係数を格納するための記憶手段として、制御手段２内の不揮発性メモリを用いることもできる。

スイッチ部６は、制御手段２からの制御信号に基づいて、第１のダイオード３と制御手段２との間の配線において通電状態を切り換えるためのもので、制御手段２が稼働状態のときだけ通電させて、暗電流を防止するものである。この場合、スイッチ部６は、第１のダイオード３と制御手段２との間にトランジスタを介在しており、車両用表示装置Ａが停止時に分圧用抵抗素子７による電力消費を防いでいる。なお、スイッチ部として、トランジスタだけでなく、ＦＥＴやリレーを代替して用いることもできる。

分圧用抵抗素子７は、スイッチ部６と制御手段２との間に接続され、車載バッテリＢの電圧を制御手段２の入力ポートが検出できる範囲に降圧するための回路である。なお、制御手段２は、分圧用抵抗素子７からの電圧値と、分圧用抵抗素子７の分圧比から第１のダイオード３のカソード端子における電圧値を測定できる。

次に制御手段２による電圧の測定について説明する。

制御手段２は、検出端子１における電圧Ｖ０を測定するために、前述のように測定される第１のダイオード３のカソード端子における電圧Ｖ１と、温度補償用電圧ＶＦ２と、補正用係数として記憶手段５に格納される所定温度時の第１，第２のダイオード３，４２の各両端間の電圧ＶＦ１ｔ，ＶＳ２ｔとを用いて演算処理する。

Ｖ０＝Ｖ１＋ＶＦ１・・・（１）
ＶＦ１＝ＶＦ１ｔ−（ＶＦ２ｔ−ＶＦ２）・・・（２）

例えば、上記（１）式のように、検出端子１の電圧Ｖ１は、検出電圧と前記分圧比から求まる第１のダイオード３のカソード端子における電圧Ｖ１と、第１のダイオード３のアノードからカソードまで両端間の電圧ＶＦ１によって求まる。また、ＶＦ１は、温度によって変化するため、上記（２）式のように、記憶手段５に格納された所定温度時の第１のダイオード３の両端子間の電圧ＶＦ１ｔについて、前記温度補償用電圧ＶＦ２と、記憶部に格納された所定温度時の第２のダイオード４２の両端間の電圧ＶＦ２ｔとから設定される補正値を含めて算出される。

従って、制御手段２は、温度変化によって、第１のダイオード３の両端間における電圧ＶＦ１が変動した場合であっても、同様に変化する第２のダイオード４２の電圧ＶＦ２の入力に基づいて前記ＶＦ１を補正できるため、より正確な検出端子１における電圧Ｖ０を測定できる。

これにより、例えば、車載バッテリＢの低電圧によって、負荷の稼働が瞬断したり停止するなど、演算や表示に不具合が起きている可能性を正確に判定でき、これに対応する処理、例えば、制御手段２や表示駆動回路のリセット処理が実行できるため、表示の信頼性を保持することができる。また、正確な電圧の測定によって、不要に前述対応処理が行われてしまうことを抑止できる。

斯かる電圧検出回路は、検出端子１に入力される監視対象の電圧を測定し、この電圧が正常であるか否か判定する制御手段２を備え、検出端子１と制御手段２との間に接続される第１のダイオード３と、第１のダイオード３と制御手段２との間の配線から分岐し、所定の抵抗素子４１と、第１のダイオード３と同様な温度特性の第２のダイオード４２とが設けられ、制御手段２に温度補償用電圧を出力する温度補償部４と、制御手段２に接続され、補正用係数を予め格納する記憶手段５と、を備え、制御手段２は、第１のダイオード３を介して入力される電圧検出値と、温度補償部４からの前記温度補償用電圧と、前記記憶部の前記補正用係数に基づいて検出端子１における電圧値を算出する。

従って、制御手段２や記憶手段５などの兼用品の他に、ダイオード４２や抵抗素子４１などの簡単な部品だけで、電圧測定の温度補償が実現でき、精度良く電圧を測定できる電圧検出回路となる。

また、第１のダイオード３の制御手段２側の配線には、制御手段２からの制御信号に基づいて接続／遮断を切り換えるスイッチ部６を備えることによって、車両用表示装置の停止時における消費電流を抑えるだけでなく、第１のダイオード３によって、スイッチ部６を含む負荷回路の保護を行うことができる構成となる。

また、記憶手段５は、所定温度時における第１，第２のダイオード３，４２の各端子間電圧（アノード端子とカソード端子との間の電圧）を前記補正用係数として格納することによって、ダイオードの品質誤差などを考慮した実際の温度特性に基づいて電圧値の算出が行えるため、正確な電圧検出回路となる。

なお、本発明の電圧検出回路を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。例えば、上述実施の形態においては、車載バッテリの接続端子を電圧検出の対象としたものを例に挙げて説明したが、検出対象としてイグニッションスイッチを介して電源供給するための接続端子であってもよい。

また、１２Ｖ系車載バッテリの電圧検出について説明したが、２４Ｖ系車載バッテリなど種々の電源に適用することもできる。また、第１のダイオードの保護対象として、レギュレータ等の電源回路や発光ダイオードなどの電子部品であってもよく、対象の接続配線に適用することができる。

本発明は、車両に搭載して各種車両情報を表示する車両用表示装置などの電子機器に搭載された電圧検出回路に関し、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体にも適用できる。

１検出端子
２制御手段
３第１のダイオード
４温度補償部
４２第２のダイオード
５記憶手段
６スイッチ部
Ａ車両用表示装置
Ｂ車載バッテリ

Claims

検出端子に入力される監視対象の電圧を測定する制御手段を備えた電圧検出回路であって、
前記検出端子と前記制御手段との間に接続される第１のダイオードと、
前記第１のダイオードと前記制御手段との間の配線から分岐し、前記第１のダイオードと同様な温度特性の第２のダイオードが設けられ、前記制御手段に補償用電圧を出力する温度補償部と、
前記制御手段に接続され、所定温度時における前記第１，第２のダイオードの各端子間電圧を補正用係数として予め格納する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のダイオードを介して入力される電圧検出値と、前記温度補償部からの前記補償用電圧と、前記記憶部の前記補正用係数とに基づいて前記検出端子における電圧値を算出することを特徴とする電圧検出回路。
前記第１のダイオードの前記制御手段側の配線には、前記制御手段からの制御信号に基づいて接続／遮断を切り換えるスイッチ部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出回路。