JP6880219B2 - 車両用電気負荷制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流遮断に起因するノイズを低減することのできる車両用電気負荷制御装置に関する。

車載機器のノイズ対策技術には種々のものがある。例えば特許文献１では、電子制御ユニットによる制御対象としての方向指示器（ターンシグナルランプ）等が発生するノイズで電子制御ユニットが誤動作することを防止すべく、電子制御ユニットを構成するマイクロコンピュータ、IC及びDRAMに対する動作電圧を切り替える手法を開示している。

特許文献１では具体的には、方向指示器等の点灯動作及び消灯動作をノイズ発生動作として予め定義しておき、当該ノイズ発生動作の時刻の前に電子制御ユニットの動作電圧を低電圧から高電圧へ切り替え、当該ノイズ発生動作の時刻の後に電子制御ユニットの動作電圧を高電圧から低電圧へと切り替えるようにして、ノイズ発生動作の際に電子制御ユニットを高電圧動作の状態とすることで電子制御ユニットがノイズで誤動作することを防ぐようにしている。

特開2010-284020号公報

しかしながら、特許文献１の手法のような従来技術においては、ノイズそのものを低減することはできないという課題があった。

例えばホーン等のように断続通電して制御される車両用電気負荷において、スイッチをオフとすることでその駆動を停止（ホーンの場合、その吹鳴を停止）した瞬間に駆動電流が大きく残っていると、電流遮断に起因するノイズが発生してしまう。しかしながら、従来技術ではこのようなノイズを低減することができなかった。

上記従来技術の課題に鑑み、本発明は、電流遮断に起因するノイズを低減することのできる車両用電気負荷制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、車両用電気負荷（３）と、前記車両用電気負荷（３）に対するオン又はオフの入力を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、前記車両用電気負荷（３）に対して通電することで駆動する第二スイッチ（ＳＷ２）と、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力に基づいて前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を制御する制御部（１１）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０）において、前記制御部（１１）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていることを条件に、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することを第一の特徴とする。

また、本発明は、前記制御部（１１）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていない場合には、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を継続させ、当該電流が小さいと判定された時点で、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することを第二の特徴とする。

また、本発明は、前記制御部（１１）と前記車両用電気負荷（３）以外の制御対象（５）との間の通信を監視する監視部（１２）をさらに備え、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に当該通信が存在しない場合、前記制御部（１１）は、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていなくとも、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することを第三の特徴とする。

また、本発明は、前記第二スイッチ（ＳＷ２）と前記車両用電気負荷（３）との間（Ｐ３，Ｐ４）には抵抗成分が存在し、前記制御部（１１）は、前記判定する対象となる前記車両用電気負荷（３）における電流を当該抵抗成分から取得することを第四の特徴とする。

また、本発明は、前記第二スイッチ（ＳＷ２）は電界効果トランジスタとして構成されており、前記制御部（１１）は、前記判定する対象となる前記車両用電気負荷（３）における電流を当該電界効果トランジスタのソース及びドレインの間（Ｐ１，Ｐ２）の電圧から取得することを第五の特徴とする。

さらに、本発明は、前記車両用電気負荷（３）がホーンであることを第六の特徴とする。

本発明の、車両用電気負荷（３）と、前記車両用電気負荷（３）に対するオン又はオフの入力を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、前記車両用電気負荷（３）に対して通電することで駆動する第二スイッチ（ＳＷ２）と、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力に基づいて前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を制御する制御部（１１）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０）において、前記制御部（１１）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていることを条件に、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御するという第一の特徴によれば、次のような効果を奏することができる。
前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていることを条件に、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することにより、電流遮断に起因するノイズを低減することができる。

本発明の、前記制御部（１１）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていない場合には、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を継続させ、当該電流が小さいと判定された時点で、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御するという第二の特徴によれば、電流遮断に起因するノイズを低減することができる。

本発明の、前記制御部（１１）と前記車両用電気負荷（３）以外の制御対象（５）との間の通信を監視する監視部（１２）をさらに備え、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に当該通信が存在しない場合、前記制御部（１１）は、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていなくとも、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御するという第三の特徴によれば、当該通信が存在する場合にのみ電流遮断に起因するノイズを低減するようにし、当該通信が存在しない場合には当該ノイズ低減処理を省略することで、必要とされる場合にのみノイズ低減処理を行うようにすることができる。

本発明の、前記第二スイッチ（ＳＷ２）と前記車両用電気負荷（３）との間（Ｐ３，Ｐ４）には抵抗成分が存在し、前記制御部（１１）は、前記判定する対象となる前記車両用電気負荷（３）における電流を当該抵抗成分から取得するという第四の特徴によれば、当該取得した電流に基づいて前記制御部（１１）による判定を行うようにすることができる。

本発明の、前記第二スイッチ（ＳＷ２）は電界効果トランジスタとして構成されており、前記制御部（１１）は、前記判定する対象となる前記車両用電気負荷（３）における電流を当該電界効果トランジスタのソース及びドレインの間（Ｐ１，Ｐ２）の電圧から取得するという第五の特徴によれば、当該取得した電流に基づいて前記制御部（１１）による判定を行うようにすることができる。

本発明の、前記車両用電気負荷（３）がホーンであるという第六の特徴によれば、ホーンがオンからオフに操作される際の電流遮断に起因するノイズを低減することができる。

本発明の車両用電気負荷制御装置を適用可能な自動二輪車における配線関係の模式図である。 一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の回路図である。 一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の動作のフローチャートである。 本発明によるノイズ低減の効果を模式的に示す図である。

図１は、本発明の車両用電気負荷制御装置を適用可能な自動二輪車における配線関係の模式図である。自動二輪車20はその部分的な構成として、ホーン3と、乗員がオン・オフの操作をすることでホーン3の吹鳴をオン・オフさせるボタン等として構成された第一スイッチSW1と、CPU及びメモリ（不図示）等を含んで構成されておりホーン3の吹鳴の制御を含む種々の制御を行うECU（エンジン制御ユニット）1と、車速その他の自動二輪車20の状態に関する種々の表示を行うメーター5と、を備える。

メーター5は自身における表示制御を担うCPU及びメモリ（不図示）等を含んで構成されており、当該メーター5用のCPUは配線L5を通じてECU1と相互にシリアル通信する。配線L5は複数で構成されていてもよい。また、ECU1、ホーン3及び第一スイッチSW1は配線L3を通じて接続されることにより、ホーン3の吹鳴の制御が可能なように構成されている。

ここで、図１に模式的に示すように、配線L3,L5同士はその少なくとも一部分が相互に近接して並行して配設されていることから、ホーン3の吹鳴制御に伴って配線L3にノイズが現れると、並行する配線L5にも当該ノイズの影響が現れてしまう。本発明の車両用電気負荷制御装置によれば、ホーン3の吹鳴制御に伴って現れるノイズのうち、特にホーン3がオンからオフに切り替わる際の配線L3における現れるノイズを低減することができ、従って並行する配線L5に対するノイズの影響も低減することができる。こうして、ホーン3の吹鳴制御がオンからオフに切り替わった際にも、配線L5における通信（ホーン3を制御するECU1とメーター5のCPUとの間の通信）をノイズの影響を受けることなく正常に継続することが可能となる。

図２は、一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10の回路図である。なお、図示する通り、図２は回路図であるが、その一部は回路図であると同時に機能ブロック図としても表現されている。図示する通り、車両用電気負荷制御装置10は第一スイッチSW1、ECU1、第二スイッチSW2、ホーン3、検出部4、メーター5及びバッテリーBを備える。

第一スイッチSW1は前述の通り、乗員からのホーン3の吹鳴のオン又はオフの操作を受け付ける。

ECU1はその機能的な構成として、制御部11及び監視部12を備える。制御部11は、乗員の操作する第一スイッチSW1がオンの状態にあるときは第二スイッチSW2をオン状態とすることでホーン3を吹鳴させ、乗員の操作する第一スイッチSW1がオフの状態にあるときは第二スイッチSW2をオフ状態とすることでホーン3の吹鳴を停止させる。

制御部11では特に、その詳細を図３を参照して後述するように、乗員の操作によって第一スイッチSW1がオンからオフの状態に切り替わった瞬間において、ホーン3におけるホーン電流が閾値判定で大きいと判定される場合は第二スイッチSW2のオン状態を継続させるようにし、ホーン電流がゼロになった（閾値判定で小さい）と判定された時点において第二スイッチSW2をオフ状態へと切り替えることにより、電流瞬断によるノイズを低減することができる。

検出部4はホーン電流を検出する。検出部4により検出されたホーン電流によって制御部11の上記のノイズ低減制御が可能となる。検出部4によるホーン電流検出の各実施形態は、以下に図２の各部の説明を行った後に説明する。

監視部12は、ECU1とメーター5との間における通信の有無を監視する。

第二スイッチSW2はFET（電界効果トランジスタ）素子として構成することができ、制御部11によってそのゲートGに定電圧を加えられてオンされることにより、そのドレインD側に接続されているホーン3に対してホーン電流を供給し、ホーン3を吹鳴させる。第二スイッチSW2のソースS側に接続されたバッテリーBは、第二スイッチSW2が当該ホーン電流を供給するための電源を提供する。

ホーン3はコイル31、ホーン内部接点32及び吹鳴部33を備えることで、ホーン一般における既存手法の通りに吹鳴する。すなわち、（１）通電されるコイル31は電磁石を構成し、鉄片が配設されたダイヤフラム等（不図示）を含んで構成された吹鳴部33のダイヤフラムを通電された電磁石としてのコイル31が引き寄せた後、その片方が開始位置より一定距離以上変位したダイヤフラムに押されて開くように構成されているホーン内部接点32が開き、電流が切れる。（２）電流が切れた後、ダイヤフラムは弾性力で元の位置に戻っていき、ホーン内部接点32が再度閉じてコイル31が電磁石となる。以上の（１）及び（２）を繰り返すことでダイヤフラムが振動し、ホーン3は吹鳴する。吹鳴部33を構成するダイヤフラム等は、当該振動の際に部材に衝突して衝撃音を発するように構成されていてもよい。

ホーン3がこのような機械接点としてのホーン内部接点32の断続的な閉開によって断続通電されて動作することにより、第二スイッチSW2がオン状態の間にホーン3は吹鳴を継続することとなる。

検出部4は、前述の通り、ホーン3に流れるホーン電流を検出する。検出部4は電圧検知回路として構成することができ、図２に示す通り具体的に以下の位置１〜３のいずれかにおける電圧を検知することにより、ホーン電流を検出することができる。

（位置１）FETとして構成された第二スイッチSW2のソースSとドレインD間との電圧（図２の点P1,P2間の電圧）を検知し、予め既知のオン抵抗からホーン電流を検出する。
（位置２）ホーン電流が流れている配線L3上の任意の箇所に電圧検出用の専用抵抗を設け、当該専用抵抗における電圧降下を検知し、当該専用抵抗について予め既知の抵抗値からホーン電流を検出する。例えば、図２に示す点P3,P4間（第二スイッチSW2とホーン3との中間位置）に専用抵抗（不図示）を設けることにより、ホーン電流を検出する。
（位置３）コイル31間の電圧（図２の点P4,P5間の電圧）を検知し、予め既知のコイル抵抗からホーン電流を検出する。

メーター5は図１を参照して前述の通り、自動二輪車20の速度その他の状態を乗員に対して表示する機能を担い、当該表示する処理を制御するためのメーター5用のCPUを含んで構成され、ECU1との間で相互にシリアル通信を行う。当該シリアル通信が行われているか否かを、監視部12が監視する。

図３は、一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10による動作のフローチャートである。

図３のフローは、第一スイッチSW1及び第二スイッチSW2がオフの状態で開始されるものとし、当該フローが開始されるとステップS1において、制御部11が、第一スイッチSW1に対してオンとする操作が行われたか否かを判定し、オン操作が行われていればステップS2へと進み、行われていなければステップS1に留まってオン操作が行われるまで待機する。

ステップS2では、制御部11がゲートGに対して定電圧を印加することによって第二スイッチSW2をオフ状態からオン状態へとなし、ステップS3へと進む。ステップS3では、第一スイッチSW1に対して乗員によりオン状態からオフ状態へと切り替える操作が行われたか否かが制御部11によって判定され、肯定判定の場合（すなわち、第一スイッチSW1がオフ状態へと切り替えられた場合）はステップS5へと進み、否定判定の場合（すなわち、第一スイッチSW1がオン状態のままである場合）はステップS4へと進む。

ステップS4では、制御部11は第二スイッチSW2をオン状態に保った制御を継続したうえで、ステップS3へと戻る。（ステップS4において当該オン状態に保つ制御は、直近のステップS2以降において継続されているものである。）

ステップS5では、当該瞬間における検出部4が検出したホーン電流（絶対値）が閾値以下か否か、すなわち、ホーン電流の値が当該閾値によってゼロと判定されるか否かの判定を制御部11が行い、否定判定の場合（すなわち、ホーン電流は一定の大きさを有しゼロではないと判定された場合）はステップS6へと進み、肯定判定（すなわち、ホーン電流は十分に小さくゼロであると判定された場合）はステップS7へと進む。

ステップS6では、ステップS4と同様に、制御部11は第二スイッチSW2をオン状態に保った制御を継続したうえで、次の瞬間について再度上記の判定を行うべく、ステップS5へと戻る。（ステップS6において当該オン状態に保つ制御は、直近のステップS2以降において継続されているものである。）

ステップS7では、制御部11が第二スイッチSW2をオン状態からオフ状態へと切り替える制御、すなわち直近のステップS2以降から当該ステップS7に至る時点までの間に継続して第二スイッチSW2のゲートGに加えていた定電圧を解除する（ゼロの電圧をゲートGに加えるようにする）制御を行ったうえで、ステップS1へと戻る。

以上、図３のフローに即して動作する本発明の車両用電気負荷制御装置10によれば、次のようにしてノイズを低減することが可能である。すなわち、乗員の操作によって第一スイッチSW1がオンからオフへと切り替えられた時点においてホーン電流が残っていると判定される場合、ステップS5からS6へ至る処理を繰り返すことにより、ホーン電流がゼロとなると判定される時点まで待機してから、ステップS7に至って第二スイッチSW2をオフへと切り替えることにより、ホーン電流が大きな値のまま瞬断されることを防止し、ノイズを低減することが可能となる。

図４は、上記の本発明の車両用電気負荷制御装置10によるノイズ低減の効果の模式例を[1]として、本発明の手法を適用しなかった場合の対比例[2]と共に示す図である。[1],[2]共に、上段側にその周期的な信号波形が示されるように配線L5によるシリアル通信が行われている際に、下段側にホーン電流として示されるようなスイッチオフの動作があった場合の波形例が示されている。

すなわち、本発明を適用した[1]の場合では、上段側に示される通信線電圧すなわち配線L5におけるシリアル通信の波形は、下段側にホーン電流波形として示される第二スイッチSW2がオフに切り替えられた時刻の近傍時刻t1において、多少のノイズの影響は受けているものの、その影響は小さい。一方、対比例として示す[2]の場合では、上段側に示される通信線電圧すなわち配線L5におけるシリアル通信の波形は、下段側にホーン電流波形として示される第二スイッチSW2がオフに切り替えられた時刻の近傍時刻t2において、電流瞬断により大きなノイズを受けてしまっている。特に矢印A2として示す箇所においては、周期波形として構成されているはずの通信線電圧が大きなノイズ影響を受けて反転してしまっており、通信周波数への干渉が見られるものとなってしまっている。

以下、本発明における説明上の補足を（１）〜（３）と分けて述べる。

（１）本発明は、必ずしもホーン3に限定されず、図２の構成においてホーン3をこれと同様の特性を有する任意の車両用電気負荷に置き換えた場合に関しても、適用可能である。すなわち、前述のように第二スイッチSW2によって直流で駆動され、ホーン3のように機械接点その他で構成されることによって断続的な閉開によって断続通電されて動作するような任意の車両用電気負荷について、本発明によるノイズ低減の手法を適用可能である。この場合、ECU1は当該車両用電気負荷を制御するためのものとなる。

同様に、ノイズ影響が低減される対象としてのECU1とメーター5のCPUとの間の通信線としての配線L5は例示に過ぎず、EUC1による制御対象としてのホーン3の配線L3のノイズ影響を受けうるような任意の箇所において、本発明によるノイズ低減の効果を得ることができる。すなわち、メーター5をその他の任意のCPUによって制御される車両における制御対象に置き換えても、本発明を同様に適用可能である。

（２）また、図１を参照して自動二輪車20に本発明の車両用電気負荷制御装置10が搭載され適用される場合を説明したが、二輪車に限らず四輪や三輪などの任意の車両に本発明の車両用電気負荷制御装置10を同様に適用可能である。

（３）監視部12を用いた追加的な実施形態として次が可能である。すなわち、監視部12においてECU1とメーター5のCPUとの間の通信線としての配線L5においてシリアル通信が行われているか否かを常時監視するようにし、図３のステップS5へと至った時刻が、当該常時監視されているシリアル通信が行われていない時刻である場合には、ステップS5におけるホーン電流の閾値判断を省略して、必ずステップS5からステップS7へと至るようにしてもよい。

配線L5において通信が行われていない場合は、大きなホーン電流の瞬断によるノイズが発生しても特に影響がないと考えられるため、当該追加的な実施形態によれば必要な場合にのみノイズ低減処理を行うようにすることができる。なお、配線L5における通信の有無は、CPU間における所定形式のデータの送受の有無によって判定すればよい。

10…車両用電気負荷制御装置、SW1…第一スイッチ、SW2…第二スイッチ、B…バッテリー、1…ECU、11…制御部、12…監視部、3…ホーン、4…検出部、5…メーター

Claims (6)

1. 車両用電気負荷（３）と、
   前記車両用電気負荷（３）に対するオン又はオフの入力を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、
   前記車両用電気負荷（３）に対して通電することで駆動する第二スイッチ（ＳＷ２）と、
   前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力に基づいて前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を制御する制御部（１１）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０）において、
   前記制御部（１１）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていることを条件に、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することを特徴とする車両用電気負荷制御装置。
2. 前記制御部（１１）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていない場合には、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を継続させ、当該電流が小さいと判定された時点で、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用電気負荷制御装置。
3. 前記制御部（１１）と前記車両用電気負荷（３）以外の制御対象（５）との間の通信を監視する監視部（１２）をさらに備え、
   前記第一スイッチ（ＳＷ１）において受け付けた入力がオンからオフへと切り替わった際に当該通信が存在しない場合、前記制御部（１１）は、前記車両用電気負荷（３）における電流が小さいと判定されていなくとも、前記第二スイッチ（ＳＷ２）による駆動を停止するよう制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電気負荷制御装置。
4. 前記第二スイッチ（ＳＷ２）と前記車両用電気負荷（３）との間（Ｐ３，Ｐ４）には抵抗成分が存在し、
   前記制御部（１１）は、前記判定する対象となる前記車両用電気負荷（３）における電流を当該抵抗成分から取得することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用電気負荷制御装置。
5. 前記第二スイッチ（ＳＷ２）は電界効果トランジスタとして構成されており、
   前記制御部（１１）は、前記判定する対象となる前記車両用電気負荷（３）における電流を当該電界効果トランジスタのソース及びドレインの間（Ｐ１，Ｐ２）の電圧から取得することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用電気負荷制御装置。
6. 前記車両用電気負荷（３）がホーンであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用電気負荷制御装置。

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