JP6314718B2

JP6314718B2 - 車両用計器

Info

Publication number: JP6314718B2
Application number: JP2014148387A
Authority: JP
Inventors: 泰裕大塚
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-07-21
Also published as: JP2016022829A

Description

本発明は、車両用計器に関し、特にバッテリの逆極性接続の際に、異常状態を報知できる車両用計器に関する。

車両のメンテナンス時等に車載電気装置とバッテリとの接続状態を解除して再接続する際に、バッテリのプラスおよびマイナス端子（電極）と車載電気装置とを誤って逆に接続してしまうことを避けるために、プラスおよびマイナス端子に識別符号を付したり、端子形状を特殊化したり、コードの長さを短く管理するなどして、逆接続を防止するようにしている。

また、これら対策を施しても、なお誤ってバッテリの端子を逆接続したときには、電流をマイナス端子からダイオードを経て、ヒューズ及びプラス端子側へ流すことで、該ヒューズが溶断し、他の回路構成を保護する構成について、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平５−３６２６号公報

しかしながら、バッテリが逆接続してしまい、ヒューズが溶断した場合、車両利用者にとって、異常の原因や対処方法など気が付きにくく、また、ヒューズを交換するなどの作業が必要になるため、迅速に対応できないという問題があった。

そこで、本願発明の目的は、上述した課題に着目し、バッテリが逆接続しても回路を保護するとともに異常状態を報知させ、迅速な対応作業を促すことができる車両用計器を提供することにある。

本発明の車両用計器は、
バッテリの両電極間に設けられるホーンを駆動するホーン駆動回路を備え、
前記バッテリの電極が逆接続された場合に、前記ホーンを鳴動させる車両用計器において、
車両利用者による操作に基づいて前記ホーン駆動回路を制御する制御手段と、
前記ホーンを駆動する際の逆起電圧から前記ホーン駆動回路を保護するダイオードと、前記バッテリの電極が逆接続時に、前記ダイオードに流れる電流を遮断するスイッチ回路と設ける保護回路と、
を備えることを特徴とする。

また、前記スイッチ回路は、前記制御手段の駆動電圧に基づいて切り替えることを特徴とする。

また、前記ホーン駆動回路と前記保護回路を実装する回路基板と、この回路基板を収納するケースとを備え、前記ケースは、防水構造を有することを特徴とする。

本発明は、車両用計器内の回路によって、バッテリが逆接続しても回路を保護するとともに異常状態を報知できる。

本発明の実施の形態の表示手段の表示例を示す図。同上実施の形態における車両用計器の断面図。同上実施の形態における構成を示すブロック図。同上実施の形態におけるホーン駆動時の電圧変化を示す図。

以下、本発明の車両用表示装置の実施の形態として、オートバイ用の車両用計器に適用したものを例に挙げて図面を用いて説明する。

図１、２は、本発明の実施形態による車両用計器Ａの概略構成を示し、図３は、車両用計器Ａの電気回路構成を示している。

図１〜３に示すように、車両用計器Ａは、複合計器として機能するものであり、表示手段１、バックライト２、制御手段３、ホーン駆動回路４を実装する回路基板５と、これらを収納するケース６等から構成されている。車両用計器Ａは、車両利用者が運転中に確認しやすいように車両前方のハンドル付近に設けられる。

表示手段１は、制御手段３からの制御信号に基づいて所望の画像を形成するＴＦＴ型の透過液晶パネルであり、表示面１１が車両の運転者側に対向するようにして当該運転席の前方のインストルメントパネルに設置される。この表示手段１は、マトリクス状に配された複数の画素を有するドットマトリクス型であり、それら各画素が駆動されることによって画像表示を実現する。ここで表示手段１の各画素は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタがそれぞれ設けられた三色のサブ画素から構成されており、表示面１１において画像のフルカラー表示が可能となっている。

この場合、表示手段１は、図１に示すように、複数の画素からなり指針式のメーター画像としての計器画像や、複数の画素からなり警告画像やインジケータなどの表示画像を表示する。なお、計器画像は、車両の走行情報の状態値を車両の乗員へ計測値を指示表示するための画像であり、この場合、指針画像を用いて車速値を示す速度計、バー表示による燃料残量計、並びに背景を示す背景画像や積算走行距離などの数値画像、警告やインジケータ表示を行うマーク画像を含んでおり、区画された表示エリア毎に複数項目表示できる。

バックライト２は、導光体２１を介して表示手段１を照明する発光ダイオードを適用できる。バックライト２は表面実装用のチップ部品であり、表示手段１の背面に設けられる回路基板５に実装されている。バックライト２は、制御手段３と電気接続されており、制御手段３から与えられる制御信号に基づいて駆動されることで照明光を放射出力する。この場合、制御手段３は、パルス幅変調制御によって、バックライト２から所望の輝度にて照射出力されるように制御できる。

導光体２１は、アクリルなど光透過性の合成樹脂で平板状に形成されており、表示手段１の背面側に表示手段１と平行に配置されている。また、導光体２１は、隣接して位置するバックライト２からの入射光を反射、拡散して表示手段１側の出射面から出射することにより、出射面における発光輝度をその全域に亘って略均一にする。以上によりバックライト２は、出射面からの光により、表示手段１の全体を後方から透過照明する。

これら表示手段１、バックライト２、導光体２１によって、夜間等暗い環境であっても利用者が視認可能なように照明して表示できる表示ユニットが構成される。なお、液晶パネルからなる表示手段１とバックライト２からなる照明手段とによって該表示ユニットを構成するものを示したが、有機ＥＬパネルなどの自発光型のパネルに代替することもできる。

制御手段３は、ＣＰＵ及びメモリを有し、所定プログラムを演算することによって、バックライト２や表示手段１などに制御信号を送信して制御する周知のマイクロコンピュータからなり、車両用計器Ａの回路基板５に実装されている。制御手段３は、表示手段１、バックライト２、ホーン駆動回路４、にそれぞれ接続し、また、車速などを車両情報として入力可能に電気接続（通信接続）がなされている。ここで車両情報は、ギアポジションや方向指示操作などを含む車両の走行情報や車両の状態、各機器からの異常信号を含んでいる。

なお、車両用計器Ａ外との通信や、電源の取り込みなどは、回路基板５に設けられる図示しないコネクタを介してケーブル接続されるが、ケース６の図示しない孔を通じて他の電子ユニットやバッテリＢ、ホーンスイッチＣなどに接続される。

制御手段３は、描画処理回路を含んでおり、描画処理回路は、予め格納された記憶部の画像データを用いて表示手段１に表示させる画像を生成するなど描画演算処理を行う。なお、画像データを格納する記憶部は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが好適である。描画処理回路は、例えば、表示手段１の各構成画素を駆動するための制御信号を出力して表示画像１２を表示面１１に表示できる。

ホーン駆動回路４は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いた駆動ＩＣを適用でき、この場合、バッテリＢの両電極間の配線においてホーンＥと直列に接続され、ドレイン（第１の端子）４ｄ側が起動スイッチＤを介して車載のバッテリＢに接続され、ソース（第２の端子）４ｓ側が車載のホーンＥ、車体フレームを介してバッテリＢに接続される（グランド接続）。また、ホーン駆動回路４は、ゲート４ｇ側が、制御手段３に接続されており、ホーンスイッチＣのオン／オフ状態に応じて制御手段３から発せられる制御信号に基づいて、ドレイン４ｄからソース４ｓへの通電を許可してホーンＥに警笛動作（鳴動）させることができる。なお、ホーンスイッチＣは、ハンドルに設けられ、車両利用者の押し圧操作によって、オン／オフ状態を切り替えて操作信号として車両用計器Ａの制御手段３へ出力する。

なお、仮に、バッテリＢのプラス電極と、マイナス電極（グランド）とが逆に接続されてしまった場合、ホーン駆動回路４は、ＦＥＴの寄生ダイオードによる通電の他に、制御手段３によるゲート電流とは関係なくソース４ｓからドレイン４ｄへの通電を許可させる機能を有している。これによってバッテリＢの逆接続時、ＦＥＴの寄生ダイオードを経由してＦＥＴが発熱してしまう経路の他に、寄生ダイオードよりも大きな電流を流せる経路を確保し、ＦＥＴ自体の発熱を低減できるため、ホーン駆動回路４の熱破損を防止しながら、継続的にホーンＥを鳴動させることができる。なお、ホーンＥは、極性を持たない警笛用のものを適用できる。

従って、車両利用者は、バッテリＢを逆接続した場合には、直ちに、または起動スイッチＤをオンした際に、車両用計器Ａの稼働有無に関わらずホーンＥが鳴動するため、異常状態であることを認識できる。また、この警報機能について、ホーンＥを通常時に駆動する際のホーン駆動回路４に割り当てることで、電子部品の増加を抑止できる他、新たな防水構造も必要ない点で有利である。

保護回路４０は、ホーン駆動回路４のソース４ｓ側（ホーン駆動回路４とホーンＥとの間）の配線に分岐して設けられ、ダイオード４１と、ＦＥＴ（スイッチ回路）４２と、トランジスタ４３とが設けられている。

ダイオード４１は、図４（ａ）に示すように、ホーンＥが鳴動状態から鳴動を停止する際に生じてしまう逆起電圧Ｂｅからホーン駆動回路４を保護するために実装され、カソードを前記配線の分岐点に接続し、アノードをＦＥＴ４２を介してグランド接続される。なお、ダイオード４１は、その順電圧（Ｖｆ）値によって、クランプすることで、図４（ｂ）に示すように、大きな逆起電圧がホーン駆動回路４に印加されないようにして保護できる。なお、ダイオード４１は、ショットキーバリアダイオードの他に、一般整流ダイオード、ファストリカバリーダイオードを適用することもできる。

ＦＥＴ４２は、バッテリＢが逆接続された場合を想定して設けられるもので、この際、ダイオード４１、ホーン駆動回路４、起動スイッチＤ、バッテリＢへの経路で電流が流れてしまい、ホーン駆動回路４やダイオード４１を破壊することを防ぐことができる。なお、ＦＥＴ４２のゲートは、車両用計器Ａ稼働時に電源回路５１から出力される５Ｖに、トランジスタ４３を介して接続されており、ホーンＥがホーンスイッチＣによって作動するような通常使用時では、ダイオード４１によるクランプを有効にして、バッテリＢの逆接続時には、電源回路５１からの出力がなく上述したダイオード４１を経由した経路での電流が遮断される。

トランジスタ４３は、ＦＥＴ４２のゲートへの電流有無を切り替えることで、バッテリＢが逆接続された場合に想定される不具合を対策できる。即ち、バッテリＢが逆接続された場合、電源回路５１や図示しない他の内部回路構成によって、電流が回り込み電源回路５１からの出力が発生してしまう虞がある。このトランジスタ４３によって、エミッタ側にバッテリＢ逆接続時の電圧（回り込みによる電源回路５１からの出力）が現れても、ベースも逆接続時の電圧レベルとなるため、ＦＥＴ４２のゲートに電圧が印加されない。このため、前述電流の回り込みによる誤作動を防ぐことができる。

また、電源回路５１は、バッテリＢからの電圧（約１２Ｖ）を５Ｖに降圧するレギュレータを適用でき、制御手段３や表示手段１等に適した駆動電圧を出力する。

回路基板５は、表示手段１や、バックライト２、制御手段３、ホーン駆動回路４、保護回路４１、電源回路５１、前記コネクタなど各種電子部品を実装するプリント配線基板を適用できる。ケース６内に収納される。

ケース６は、合成樹脂からなる複数の成形品を嵌め合わせて、回路基板５や表示手段１等の部品を収納する空間を形成するもので、表示手段１の表示面１１を臨む光透過部６１と、各部品を所定位置に保持する遮光部６２とからなる。

また、ケース６は、表示手段１の表示領域を区画するとともに、表示手段１の表示領域以外の不要な部分を覆い隠す見返し部６３を設けている。なお、ケース６の光透過部６１は、アクリルなどの透明な合成樹脂材であってもよいし、透過率が調整された部材を用いることもできる。

また、ケース６の回路基板５側には、通気穴６４が設けられ、バックライト２などの電子部品からの発熱を排熱できる。この場合、計器Ａが外部環境に晒されるため、雨や埃などが計器Ａ内に侵入することを防ぐ必要があり、通気穴６４を覆う多孔質膜６５を貼り付けている。また、ケース６は、ケース６同士を気密に嵌め合わせるために、防水パッキン６６を用いたり、車両用計器Ａ外と電気接続するためのケーブルを通す孔から水が通らないように、図示しない防水カバーが設けられるなど、車両用計器Ａ内部に雨水等が侵入しにくいように防水構造を有する。

斯かる車両用計器Ａは、バッテリＢの両電極間に設けられるホーンＥを駆動するホーン駆動回路４を備え、バッテリＢの電極が逆接続された場合に、ホーンＥを鳴動させる車両用計器Ａにおいて、車両利用者による操作に基づいてホーン駆動回路４を制御する制御手段３と、ホーンＥを駆動する際の逆起電圧からホーン駆動回路４を保護するダイオード４１と、バッテリＢの電極が逆接続時に、ダイオード４１に流れる電流を遮断するスイッチ回路４２と設ける保護回路４０と、を備える。

従って、車両用計器Ａ内のホーン駆動回路４によって、バッテリＢの逆接続状態についてホーンＥに警報出力させる構成において、バッテリが逆接続しても回路を保護できる。また、従来のヒューズを溶断させて回路保護する構成に比べて、車両利用者に迅速な対応作業を促すことができる。

また、前記スイッチ回路は、前記制御手段の駆動電圧に基づいて切り替えることによって、通常作動時の状態と、バッテリＢの逆接続状態とを判別でき、状態に応じた回路保護ができる。また、電源回路５１など表示手段１の制御回路としての回路構成を兼用できるため有利である。

また、ホーン駆動回路４と保護回路４０とを実装する回路基板５と、この回路基板５を収納するケース６とを備え、ケース６は、防水構造を有することによって、オートバイなど雨水に晒される環境下で使用される車両であっても、この防水構造を兼用して警報用の駆動回路を搭載できる。

なお、本発明の車両用計器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、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。

例えば、起動スイッチＤを介してバッテリＢと接続する車両用計器Ａについて例にあげて説明したが、ホーン駆動回路４が、起動スイッチＤを介さずにバッテリＢに接続する場合も想定でき、この場合、バッテリＢに逆接続した際、直ちにホーンＥを鳴動させる構成になる。

また、ホーン駆動回路４としてＦＥＴを用いるものについて例にあげて説明したが、ハイサイドドライバ、またはローサイドドライバなどの駆動ＩＣを選択的に適用することもでき、バッテリＢやホーンＥの接続位置、ソース／ドレインの配線など適宜に選択することによって、上述実施の形態と同様に作用する構成を実現できる。

本発明は、移動体に搭載して各種情報を表示する車両用計器に関して、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搭載される計器として好適である。

１表示手段
１１表示面
１２表示画像
２バックライト
２１導光体
３制御手段
４ホーン駆動回路
４０保護回路
４１ダイオード
４２ＦＥＴ（スイッチ回路）
４３トランジスタ
５回路基板
５１電源回路
６ケース
Ａ車両用計器
Ｂバッテリ
Ｃホーンスイッチ
Ｄ起動スイッチ
Ｅホーン

Claims

バッテリの両電極間に設けられるホーンを駆動するホーン駆動回路を備え、
前記バッテリの電極が逆接続された場合に、前記ホーンを鳴動させる車両用計器において、
車両利用者による操作に基づいて前記ホーン駆動回路を制御する制御手段と、
前記ホーンを駆動する際の逆起電圧から前記ホーン駆動回路を保護するダイオードと、前記バッテリの電極が逆接続時に、前記ダイオードに流れる電流を遮断するスイッチ回路と設ける保護回路と、
を備えることを特徴とする車両用計器。
前記スイッチ回路は、前記制御手段の駆動電圧に基づいて切り替えることを特徴とする請求項１に記載の車両用計器。
前記ホーン駆動回路と前記保護回路を実装する回路基板と、この回路基板を収納するケースとを備え、
前記ケースは、防水構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用計器。