(57)【要約】【課題】スイッチからの入力信号の浸水による誤検知が改善された制御装置を提供する。【解決手段】制御装置３は、接続状態を第１状態（オープン）と第２状態（クローズ）との間で切り替えるスイッチからの入力信号に基づいて負荷を制御する。プロセッサ１１０は、（ｉ）入力端子ＴＩＡの電圧が第２しきい値Ｖｔ２よりも高いことを第２検出回路１０４が検出したときは、スイッチが第２状態であると判定し、（ｉｉ）入力端子ＴＩＡの電圧が第１しきい値Ｖｔ１よりも低いことを第１検出回路１０２が検出したときは、スイッチが第１状態であると判定し、（ｉｉｉ）定電流回路１０５によって入力端子ＴＩＡに電流を流した場合に、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１が第１しきい値Ｖｔ１よりも高いことを第１検出回路１０２が検出したときは、スイッチが浸水状態にあると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電圧のノードと入力端子との間の接続状態を第１状態と前記第１状態よりも抵抗が低い第２状態との間で切り替えるスイッチからの入力信号に基づいて負荷を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
前記入力端子と、
プロセッサと、
前記入力信号を前記プロセッサに伝える入力回路とを備え、
前記入力回路は、
前記入力端子の電圧を第１しきい値と比較する第１検出回路と、
前記入力端子の電圧を前記第１しきい値よりも前記固定電圧に近い第２しきい値と比較する第２検出回路と、
前記入力端子に接続された定電流回路とを含み、
前記プロセッサは、
（ｉ）前記入力端子の電圧が前記第２しきい値よりも前記固定電圧に近いことを前記第２検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記第２状態にあると判定し、
（ｉｉ）前記入力端子の電圧が前記第１しきい値よりも前記固定電圧から遠いことを前記第１検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記第１状態にあると判定し、
（ｉｉｉ）前記定電流回路によって前記入力端子に電流を流した場合に前記入力端子の電圧が前記第１しきい値よりも前記固定電圧に近いことを前記第１検出回路が検出したときは、前記スイッチが浸水状態にあると判定する、制御装置。
【請求項２】
前記固定電圧は電源電圧であり、
前記第２検出回路は、前記入力端子の電圧を前記第１しきい値よりも高い前記第２しきい値と比較し、
前記プロセッサは、
（ｉ）前記入力端子の電圧が前記第２しきい値よりも高いことを前記第２検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記第２状態にあると判定し、
（ｉｉ）前記入力端子の電圧が前記第１しきい値よりも低いことを前記第１検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記第１状態にあると判定し、
（ｉｉｉ）前記定電流回路によって前記入力端子から接地ノードに電流を流した場合に前記入力端子の電圧が前記第１しきい値よりも高いことを前記第１検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記浸水状態にあると判定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記固定電圧は、接地電圧であり、
前記第２検出回路は、前記入力端子の電圧を前記第１しきい値よりも低い前記第２しきい値と比較し、
前記プロセッサは、
（ｉ）前記入力端子の電圧が前記第２しきい値よりも低いことを前記第２検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記第２状態にあると判定し、
（ｉｉ）前記入力端子の電圧が前記第１しきい値よりも高いことを前記第１検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記第１状態にあると判定し、
（ｉｉｉ）前記定電流回路によって電源ノードから前記入力端子に電流を流した場合に前記入力端子の電圧が前記第１しきい値よりも低いことを前記第１検出回路が検出したときは、前記スイッチが前記浸水状態にあると判定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記入力回路は、前記入力端子の電圧を保持する保持回路をさらに備え、
前記プロセッサは、前記第２検出回路によって前記スイッチが前記第２状態にあると判定されない場合には、前記定電流回路を間欠的に動作させ、
前記第２検出回路を用いて、前記保持回路によって保持された電圧を前記第２しきい値と比較することによって、前記プロセッサは、前記スイッチが前記第１状態または前記浸水状態のいずれであるかを判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は制御装置に関し、特に浸水による入力信号の誤検知が改善された制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、二輪車、船舶および農機具等に用いられる制御装置は、ハードウエアスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって変化する制御用の入力信号を受ける場合が多い。このようなハードウエアスイッチは、一応の防水対策がされていることが多いが、例えば水没などした場合にスイッチ部分に浸水してしまうことがある。
【０００３】
特開平１１−２０３９７４号公報（特許文献１）は、水没時の誤作動の回避と水没時のロック解除をすることができる車両用スイッチ装置を開示する。特開２０１５−６７０５９号公報（特許文献２）は、浸水センサをスイッチと併用するパワーウインドウ装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０３９７４号公報
【特許文献２】特開２０１５−６７０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平１１−２０３９７４号公報（特許文献１）では、１つのスイッチに対して複数の接点部を設けており、スイッチの構造を特殊なものとする必要がある。この方法では、スイッチの接点が複数必要であり、それらに対応するためハーネスも増える。また、特開２０１５−６７０５９号公報（特許文献２）ではスイッチとは別に浸水センサが必要である。これらの浸水対策は、コストが大きく増加する。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためのものであって、その目的は、コストの増加を抑えつつ、スイッチからの入力信号の浸水による誤検知が改善された制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、固定電圧のノードと入力端子との間の接続状態を第１状態と第１状態よりも抵抗が低い第２状態との間で切り替えるスイッチからの入力信号に基づいて負荷を制御する制御装置に関する。制御装置は、入力端子と、プロセッサと、入力信号をプロセッサに伝える入力回路とを備える。入力回路は、入力端子の電圧を第１しきい値と比較する第１検出回路と、入力端子の電圧を第１しきい値よりも固定電圧に近い第２しきい値と比較する第２検出回路と、入力端子に接続された定電流回路とを含む。プロセッサは、（ｉ）入力端子の電圧が第２しきい値よりも固定電圧に近いことを第２検出回路が検出したときは、スイッチが第２状態にあると判定し、（ｉｉ）入力端子の電圧が第１しきい値よりも固定電圧から遠いことを第１検出回路が検出したときは、スイッチが第１状態にあると判定し、（ｉｉｉ）定電流回路によって入力端子に電流を流した場合に入力端子の電圧が第１しきい値よりも固定電圧に近いことを第１検出回路が検出したときは、スイッチが浸水状態にあると判定する。
【０００８】
好ましくは、固定電圧は電源電圧である。第２検出回路は、入力端子の電圧を第１しきい値よりも高い第２しきい値と比較する。プロセッサは、（ｉ）入力端子の電圧が第２しきい値よりも高いことを第２検出回路が検出したときは、スイッチが第２状態にあると判定し、（ｉｉ）入力端子の電圧が第１しきい値よりも低いことを第１検出回路が検出したときは、スイッチが第１状態にあると判定し、（ｉｉｉ）定電流回路によって入力端子から接地ノードに電流を流した場合に入力端子の電圧が第１しきい値よりも高いことを第１検出回路が検出したときは、スイッチが浸水状態にあると判定する。
【０００９】
好ましくは、固定電圧は、接地電圧である。第２検出回路は、入力端子の電圧を第１しきい値よりも低い第２しきい値と比較する。プロセッサは、（ｉ）入力端子の電圧が第２しきい値よりも低いことを第２検出回路が検出したときは、スイッチが第２状態にあると判定し、（ｉｉ）入力端子の電圧が第１しきい値よりも高いことを第１検出回路が検出したときは、スイッチが第１状態にあると判定し、（ｉｉｉ）定電流回路によって電源ノードから入力端子に電流を流した場合に入力端子の電圧が第１しきい値よりも低いことを第１検出回路が検出したときは、スイッチが浸水状態にあると判定する。
【００１０】
好ましくは、入力回路は、入力端子の電圧を保持する保持回路をさらに備える。プロセッサは、第２検出回路によってスイッチが第２状態にあると判定されない場合には、定電流回路を間欠的に動作させ、第２検出回路を用いて、保持回路によって保持された電圧を第２しきい値と比較することによって、プロセッサは、スイッチが第１状態または浸水状態のいずれであるかを判定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡素かつ安価な構成で、スイッチの浸水による入力信号の誤検知が改善された制御装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の制御装置の構成を示す回路図である。
【図２】動作説明のために図１の入力回路４Ａに関連する部分を抜き出して示した図である。
【図３】図２における判定しきい値Ｖｔ１，Ｖｔ２の関係を示した図である。
【図４】実施の形態１の入力回路の動作を説明するための動作波形図である。
【図５】プロセッサが行なう負荷駆動制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】ステップＳ２で実行されるスイッチＳＷＡのオープン／クローズ判定の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】ステップＳ３で実行されるスイッチＳＷＢのオープン／クローズ判定の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】ステップＳ４の処理で用いられるモータの動作モードの決定処理を説明するための図である。
【図９】実施の形態２の制御装置の構成を示す回路図である。
【図１０】図９における判定しきい値Ｖｔ１１，Ｖｔ１２の関係を示した図である。
【図１１】実施の形態２の入力回路の動作を説明するための動作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１４】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の制御装置の構成を示す回路図である。図１を参照して、制御装置３は、バッテリ１からバッテリ電圧ＶＢを受けてモータ１１２を制御する。制御装置３は、端子ＴＢ，ＴＩＡ，ＴＩＢ，ＴＧ，ＴＯ１，ＴＯ２を備える。
【００１５】
端子ＴＢは、バッテリ１の正極に接続される。端子ＴＧは、バッテリ１の負極（ＧＮＤ）に接続される。端子ＴＩＡとバッテリ１の正極との間には、スイッチＳＷＡが接続される。端子ＴＩＢとバッテリ１の正極との間には、スイッチＳＷＢが接続される。スイッチＳＷＡ，ＳＷＢは、スイッチモジュール２に配置される。
【００１６】
制御装置３は、固定電圧（ＶＢ）のノードと入力端子Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂとの間の接続状態を第１状態（開：オープン）と第１状態よりも抵抗が低い第２状態（閉：クローズ）との間で切り替えるスイッチＳＷＡ，ＳＷＢからの入力信号に基づいて負荷であるモータ１１２を制御する。なお、第１状態、第２状態はそれぞれ典型的にはオープン状態、クローズ状態であるが、必ずしもそうでなくても良く、スイッチのクローズ状態における抵抗が浸水時の抵抗よりも小さく、かつ２つの状態の抵抗値が異なっていればよい。
【００１７】
具体的には、モータ１１２は、車両のパワーウインドウの駆動モータである。典型的には、スイッチＳＷＡがクローズ状態になると、モータ１１２が時計回りに回転しウインドウガラスが開方向に移動する。スイッチＳＷＢがクローズ状態になると、モータ１１２が反時計回りに回転しウインドウガラスが閉方向に移動する。
【００１８】
制御装置３は、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢと、電源端子ＴＢと、ＧＮＤ端子ＴＧと、制御電源１０１と、プロセッサ（ＣＰＵ）１１０と、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢからの入力信号をプロセッサ１１０に伝える入力回路４Ａ，４Ｂとを備える。
【００１９】
制御電源１０１は、電源端子ＴＢから供給されるバッテリ電圧ＶＢを降圧および安定化した制御電源電圧に変換してプロセッサ１１０に供給する。入力回路４Ａは、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１を受けるとともに、プロセッサ１１０から信号ＰＤＡを受けて、検出結果を示す信号ＳＯＡ，ＳＣＡを出力する。入力回路４Ｂは、入力端子ＴＩＢの電圧を受けるとともに、プロセッサ１１０から信号ＰＤＢを受けて、検出結果を示す信号ＳＯＢ，ＳＣＢを出力する。
【００２０】
入力回路４Ａは、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１を第１しきい値Ｖｔ１と比較する第１検出回路１０２と、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１を第１しきい値Ｖｔ１よりも固定電圧（ＶＢ）に近い第２しきい値Ｖｔ２と比較する第２検出回路１０４と、入力端子ＴＩＡに接続された定電流回路１０５とを含む。入力回路４Ａは、好ましくは、入力端子ＴＩＡの電圧を保持する保持回路１０３をさらに含む。
【００２１】
第１検出回路１０２は、通常はスイッチＳＷＡがオープンであることを検出する回路である。第１検出回路１０２は、バッテリ電圧ＶＢを受ける端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１７およびＲ１５と、端子ＴＩＡと接地ノードとの間に接続された抵抗Ｒ１３と、比較回路ＩＣ１とを含む。比較回路ＩＣ１の負入力ノードは、抵抗Ｒ１７と抵抗Ｒ１５との間の接続ノードから、しきい値Ｖｔ１を受ける。比較回路ＩＣ１の正入力ノードは、端子ＴＩＡの電圧Ｖ１を受ける。比較回路ＩＣ１は、比較結果を示す信号ＳＯＡをプロセッサ１１０に出力する。
【００２２】
第２検出回路１０４は、通常はスイッチＳＷＡがクローズであることを検出する回路である。第２検出回路１０４は、バッテリ電圧ＶＢを受ける端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続された抵抗Ｒ２３およびＲ２１と、比較回路ＩＣ２とを含む。比較回路ＩＣ２の負入力ノードは、抵抗Ｒ２３と抵抗Ｒ２１との間の接続ノードから、しきい値Ｖｔ２を受ける。比較回路ＩＣ２の正入力ノードは、端子ＴＩＡの電圧Ｖ１が保持回路１０３によって保持された電圧Ｖ２を受ける。比較回路ＩＣ２は、比較結果を示す信号ＳＣＡをプロセッサ１１０に出力する。
【００２３】
なお、図１の回路図では、比較回路ＩＣ１，ＩＣ２を用いて判定を行っているが、プロセッサ１１０がＡ／Ｄ変換器を搭載している場合には、このＡ／Ｄ変換器を用いて、電圧Ｖ１，Ｖ２と予め設定したしきい値Ｖｔ１，Ｖｔ２とを比較して判定しても構わない。
【００２４】
定電流回路１０５は、入力端子ＴＩＡと接地ノードとの間に直列に接続されたトランジスタＱ１および抵抗Ｒ１と、電源端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続されたトランジスタＱ５、抵抗Ｒ９、およびトランジスタＱ３と、電源端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１１、Ｒ１８およびトランジスタＱ７とを含む。
【００２５】
トランジスタＱ１は、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＱ５はＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、トランジスタＱ３はＮＰＮ型バイポーラトランジスタであり、トランジスタＱ７はベースエミッタ間に抵抗を内蔵したＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。
【００２６】
定電流回路１０５は、さらに、トランジスタＱ１のソースとゲートとの間に接続された抵抗Ｒ３と、トランジスタＱ１のソースとトランジスタＱ３のベースとの間に接続された抵抗Ｒ５とを含む。トランジスタＱ１のゲートはトランジスタＱ３のコレクタに接続される。トランジスタＱ５のベースは、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１８との接続ノードに接続される。トランジスタＱ７のベースは、プロセッサ１１０から与えられる信号ＰＤＡを受ける。
【００２７】
図１に示す回路図では、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）とバイポーラトランジスタを用いた定電流回路１０５を記載しているが、コンパレータを用いた方法や定電流用の専用ＩＣ等を用いて定電流回路を構成しても構わない。
【００２８】
また、トランジスタＱ１の短絡破損時の過電流の防止を考慮して、定電流回路１０５と直列にコンデンサを挿入しても構わない。
【００２９】
入力回路４Ｂの回路構成については、入力回路４Ａの回路構成と同様であるので、説明は繰返さない。
【００３０】
次に、プロセッサ１１０のオープン／クローズ／浸水の判定について説明する。図２は、動作説明のために図１の入力回路４Ａに関連する部分を抜き出して示した図である。図２を参照して、スイッチＳＷＡがオープンである場合は、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１は、オープンを検出する第１検出回路１０２のプルダウン用の抵抗Ｒ１３により、ほぼＧＮＤレベルとなる。
【００３１】
スイッチＳＷＡがクローズであるか、または浸水による漏れ電流が発生している場合は、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１は、バッテリ電圧ＶＢ近くまで上昇する。
【００３２】
第１検出回路１０２によってバッテリ電圧ＶＢから生成したしきい値Ｖｔ１と入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１とを比較することで、スイッチＳＷＡのオープン判定が行なわれる。
【００３３】
スイッチＳＷＡの浸水時の抵抗ＲＷの抵抗値は、スイッチの構造にも依存するが、雨や川の水が浸入した場合は数ｋΩ〜数十ｋΩ程度となり、海水が浸入した場合は１０Ω〜数百Ω程度となる。これに対し、スイッチモジュールに水の浸入なき場合は、スイッチＳＷＡの抵抗値は、オープン時は数ＭΩ以上、クローズ時は１Ω以下となる。
【００３４】
図３は、図２における判定しきい値Ｖｔ１，Ｖｔ２の関係を示した図である。図２、図３を参照して、第１しきい値Ｖｔ１は、接地電圧ＧＮＤとバッテリ電圧ＶＢの間の電圧であり、第２しきい値Ｖｔ２は、第１しきい値Ｖｔ１よりも高い電圧である。
【００３５】
第１検出回路１０２におけるプルダウン用の抵抗Ｒ１３の抵抗値としきい値Ｖｔ１は、スイッチ部分に１００ｋΩの抵抗が生じた場合に、第１検出回路１０２の出力が切り替わるように設定すればよい。図１に示した実施例では、第１検出回路１０２の抵抗Ｒ１３，Ｒ１５，Ｒ１７の各々を１００ｋΩに設定すればよい。この場合は、しきい値Ｖｔ１は、バッテリ電圧ＶＢの半分の電圧となり、バッテリ電圧ＶＢ＝１２Ｖの場合にはＶｔ１＝６Ｖとなる。
【００３６】
次に、定電流回路１０５の設定電流を１Ａ（アンペア）に設定した場合を説明する。定電流回路１０５は、バッテリ１からスイッチＳＷＡを経由して電流が流れる。そのため、スイッチモジュールに水が浸入したことによって抵抗が生じた場合、定電流回路１０５に流れる電流とスイッチ部分の抵抗の積で求められる電圧降下がスイッチＳＷＡに生じる。電圧のピーク値を保持する保持回路１０３の出力である電圧Ｖ２は、スイッチＳＷＡのクローズ時にはほぼバッテリ電圧ＶＢとなる。一方で、水浸入時にはスイッチ部分に５Ω（海水侵入時の最小抵抗値の１／２）の抵抗が生じると想定すると、電圧Ｖ２は、１Ａ×５Ωの電圧降下分からダイオードＤ１の順電圧（約０．７Ｖ）を引いた電圧分（約４．３Ｖ）バッテリ電圧（１２Ｖ）より低い電圧となる。このため、Ｖｔ２＝１２Ｖ−４．３Ｖ＝７．７Ｖとなるように、第２検出回路１０４の抵抗Ｒ２１，Ｒ２３の抵抗値を設定すればよい。なお、図３ではあくまでも電圧ＶＢ，Ｖｔ２、Ｖｔ１，ＧＮＤの高低の順番を示したものであり、上記の電圧を正確に示したものではない。
【００３７】
図３に示すように、プロセッサ１１０は、（ｉ）入力端子ＴＩＡの電圧が第２しきい値Ｖｔ２よりも固定電圧（ＶＢ）に近いこと、すなわち入力端子ＴＩＡの電圧が第２しきい値Ｖｔ２よりも高いことを第２検出回路１０４が検出したときは、スイッチが第２状態（クローズ）であると判定する。
【００３８】
またプロセッサ１１０は、（ｉｉ）入力端子ＴＩＡの電圧が第１しきい値Ｖｔ１よりも固定電圧（ＶＢ）から遠いこと、すなわち入力端子ＴＩＡの電圧が第１しきい値Ｖｔ１よりも低いことを第１検出回路１０２が検出したときは、スイッチが第１状態（オープン）であると判定する。
【００３９】
またプロセッサ１１０は、（ｉｉｉ）定電流回路１０５によって入力端子ＴＩＡに電流を流した場合に、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１が第１しきい値Ｖｔ１よりも固定電圧（ＶＢ）に近いこと、すなわち入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１が第１しきい値Ｖｔ１よりも高いことを第１検出回路１０２が検出したときは、スイッチが浸水状態にあると判定する。
【００４０】
好ましくは、プロセッサ１１０は、第２検出回路１０４によってスイッチＳＷＡが第２状態（クローズ）にあると判定されない場合には、定電流回路１０５を間欠的に動作させ、第２検出回路１０４を用いて、保持回路１０３によって保持された電圧Ｖ２を第２しきい値と比較することによって、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡが第１状態（オープン）または浸水状態のいずれであるかを判定する。
【００４１】
なお、図１および図２では、しきい値の生成を抵抗分割で行っているが、ツェナダイオードやシャントレギュレータＩＣ等を用いても構わない。
【００４２】
また、図１、図２の回路図では、コンパレータを用いて判定を行っているが、プロセッサ１１０がＡ／Ｄ変換器を搭載している場合、これを用いて、予め設定した値との比較で判定しても構わない。
【００４３】
図４は、実施の形態１の入力回路の動作を説明するための動作波形図である。図１、図４を参照して、時刻ｔ１の前では、スイッチＳＷＡの状態は、水の浸入が無く、スイッチが押されていないオープン状態である。
【００４４】
時刻ｔ１〜ｔ１７では、スイッチモジュールに水が浸入した状態が示されている。
そのうち時刻ｔ１〜ｔ１６では、スイッチＳＷＡは押されておらず、スイッチＳＷＡ自体はオープン状態である。このとき時刻ｔ２において、第１検出回路１０２から、スイッチＳＷＡの状態がオープンでない（クローズまたは浸水）という信号（ＳＯＡ＝Ｈ）をプロセッサ１１０が受けると、プロセッサ１１０は、定電流回路１０５を定期的に短時間ずつ作動させる。その結果、時刻ｔ３から一定間隔で入力端子ＴＩＡに短時間の定電流が流れる。
【００４５】
浸水時にスイッチＳＷＡに漏れ電流が発生している場合は、既に図２で説明した通り、定電流×浸水により発生した抵抗分だけ電圧降下が生じる。なお、トランジスタＱ１および抵抗Ｒ１の発熱を抑え部品を小型にするために、この電圧降下のピークを保持回路１０３で保持する。第２検出回路１０４は、その保持した電圧Ｖ２と予め設定したしきい値Ｖｔ２とを比較して、スイッチＳＷＡのクローズ状態を判定する。
【００４６】
その結果、時刻ｔ２〜ｔ１６の間は、第２検出回路１０４は、クローズ判定の結果を示す信号ＳＣＡとしてローレベルを出力する。
【００４７】
オープン判定の信号ＳＯＡとクローズ判定の信号ＳＣＡより、プロセッサ１１０においてスイッチＳＷＡがオープン状態／浸水状態／クローズ状態のいずれであるかが判定される。
【００４８】
入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１は、スイッチＳＷＡがクローズの時には定電流回路１０５の定電流の有無にかかわらず、ほぼバッテリ電圧ＶＢとなる。したがって、時刻ｔ２〜ｔ１６では、信号ＳＯＡが「オープンでない」を示し、信号ＳＣＡが「クローズでない」を示す結果、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡが浸水状態にあって、かつオープンであると判定できる。
【００４９】
時刻ｔ１６〜ｔ１７は、スイッチＳＷＡが水浸入状態にあって、かつスイッチが押されてクローズとなっている。この場合は、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１は、ほぼバッテリ電圧ＶＢとなる。この結果は、時刻ｔ１７〜１８において浸水がない状態にスイッチＳＷＡの状態が変わった場合も同じである。
【００５０】
したがって、時刻ｔ１６〜ｔ１９では、信号ＳＯＡが「オープンでない」を示し、信号ＳＣＡが「クローズである」を示す結果、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡがクローズ状態であると判定できる。ただしプロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡが浸水状態であるか否かはわからない。
【００５１】
時刻ｔ２０以降は、時刻ｔ１までの状態と同じとなり、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡが浸水しておらず、かつオープン状態にあると判断する。
【００５２】
以上の説明と同様にスイッチＳＷＢの状態も、入力回路４Ｂから得られたオープン判定の信号ＳＯＢとクローズ判定の信号ＳＣＢより、プロセッサ１１０において判定される。
【００５３】
図５は、プロセッサが行なう負荷駆動制御のメインルーチンを示すフローチャートである。まずステップＳ１において、プロセッサ１１０は、電源起動後の初期設定を行なう。続いて、ステップＳ２において、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡのオープン／クローズ判定を行なう。
【００５４】
図６は、ステップＳ２で実行されるスイッチＳＷＡのオープン／クローズ判定の処理の詳細を示すフローチャートである。図６のフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ１１において、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡのオープン状態を検出する信号ＳＯＡがローレベル（以下、Ｌレベル）であるか否かを判断する。
【００５５】
信号ＳＯＡがＬレベルである場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２においてプロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡがオープン状態であると判定する。そして、ステップＳ１３において、プロセッサ１１０は、信号ＰＤＡに駆動パルスを出力しないことを決定する。
【００５６】
一方信号ＳＯＡがハイレベル（Ｈレベル）である場合（ステップＳ１１でＮＯ）、プロセッサ１１０は、ステップＳ１４において信号ＰＤＡとして駆動パルスを間欠的に出力することを決定する。そしてステップＳ１５において、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡのクローズ状態を検出する信号ＳＣＡがＬレベルであるか否かを判断する。
【００５７】
信号ＳＣＡがＬレベルである場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６においてプロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡに浸水が発生していると判定する。一方信号ＳＣＡがハイレベル（Ｈレベル）である場合（ステップＳ１５でＮＯ）、プロセッサ１１０は、ステップＳ１７においてスイッチＳＷＡがクローズ状態にあると判定する。
【００５８】
ステップＳ１２，Ｓ１６，Ｓ１７のいずれかにおいてスイッチＳＷＡの状態が判定された後には、制御は図５のメインルーチンに一旦戻り、続いてステップＳ３の処理が実行される。
【００５９】
図７は、ステップＳ３で実行されるスイッチＳＷＢのオープン／クローズ判定の処理の詳細を示すフローチャートである。図７のフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ２１において、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＢのオープン状態を検出する信号ＳＯＢがＬレベルであるか否かを判断する。
【００６０】
信号ＳＯＢがＬレベルである場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２においてプロセッサ１１０は、スイッチＳＷＢがオープン状態であると判定する。そして、ステップＳ２３において、プロセッサ１１０は、信号ＰＤＢに駆動パルスを出力しないことを決定する。
【００６１】
一方信号ＳＯＢがハイレベル（Ｈレベル）である場合（ステップＳ２１でＮＯ）、プロセッサ１１０は、ステップＳ２４において信号ＰＤＢに駆動パルスを間欠的に出力することを決定する。そしてステップＳ２５において、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＢのクローズ状態を検出する信号ＳＣＢがＬレベルであるか否かを判断する。
【００６２】
信号ＳＣＢがＬレベルである場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、ステップＳ２６においてプロセッサ１１０は、スイッチＳＷＢに浸水が発生していると判定する。一方信号ＳＣＢがハイレベル（Ｈレベル）である場合（ステップＳ２５でＮＯ）、プロセッサ１１０は、ステップＳ２７においてスイッチＳＷＢがクローズ状態にあると判定する。
【００６３】
ステップＳ２２，Ｓ２６，Ｓ２７のいずれかにおいてスイッチＳＷＢの状態が判定された後には、制御は図５のメインルーチンに一旦戻り、続いてステップＳ４の処理が実行される。
【００６４】
図８は、ステップＳ４の処理で用いられるモータの動作モードの決定処理を説明するための図である。プロセッサ１１０は、図８に示したモータ動作判定の論理に従いスイッチＳＷＡ，ＳＷＢの状態判定を行なう。ここでは、浸水の有無にかかわらず、スイッチがクローズされた場合には、「クローズ」と判定されることが示される。また、スイッチがオープン状態でかつ浸水無しの場合には「オープン」と判定され、スイッチがオープン状態でかつ浸水有の場合には「浸水」と判定されることが示される。
【００６５】
判定されたＳＷＡ，ＳＷＢのスイッチ状態に応じて、プロセッサ１１０は、図８に示したモータ動作判定の論理に従い、モータの動作モードを切り替え、動作モードに従って駆動信号を駆動回路１１１に出力する。
【００６６】
具体的には、信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）である場合にスイッチＳＷＡが「オープン」、スイッチＳＷＢが「オープン」と判定され、プロセッサ１１０は、モータ１１２を停止させるように駆動回路１１１を制御する。
【００６７】
信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）である場合にスイッチＳＷＡが「オープン」、スイッチＳＷＢが「浸水」と判定され、プロセッサ１１０は、浸水状態が発生する前の状態を維持するように駆動回路１１１を制御する。
【００６８】
信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ）である場合にスイッチＳＷＡが「オープン」、スイッチＳＷＢが「クローズ」と判定され、プロセッサ１１０は、モータ１１２が時計回り（clockwise）に回転するように駆動回路１１１を制御する。
【００６９】
信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ）または（Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｌ）または（Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｈ）である場合、すなわちスイッチＳＷＡが「浸水」と判定されたときは、スイッチＳＷＢが「オープン」「浸水」「クローズ」のいずれと判定されても、プロセッサ１１０は、浸水状態が発生する前の状態を維持するように駆動回路１１１を制御する。
【００７０】
信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ）である場合にスイッチＳＷＡが「クローズ」、スイッチＳＷＢが「オープン」と判定され、プロセッサ１１０は、モータ１１２が反時計回り（counter-clockwise）に回転するように駆動回路１１１を制御する。
【００７１】
信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｌ）である場合にスイッチＳＷＡが「クローズ」、スイッチＳＷＢが「浸水」と判定され、プロセッサ１１０は、浸水状態が発生する前の状態を維持するように駆動回路１１１を制御する。
【００７２】
信号（ＳＯＡ，ＳＣＡ，ＳＯＢ，ＳＣＢ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｈ，Ｈ）である場合にスイッチＳＷＡが「クローズ状態」、スイッチＳＷＢが「クローズ状態」と判定され、プロセッサ１１０は、モータ１１２を停止させるように駆動回路１１１を制御する。
【００７３】
以上説明したように、プロセッサ１１０は、１サイクル前に判定した結果を内蔵するメモリに常に保持しており、プロセッサ１１０は、スイッチＳＷＡまたはＳＷＢが浸水状態であると判定した場合には、スイッチＳＷＡまたはＳＷＢが浸水状態となる直前のサイクルに判定をした結果によって制御された状態と同じ状態に駆動回路１１１を制御する。
【００７４】
再び図５に戻って、ステップＳ５においてステップＳ４で決定された動作モードに対応する制御信号をプロセッサ１１０から受け、駆動回路１１１は、端子ＴＯ１，ＴＯ２間に電流を流すことによってモータ１１２を駆動する。そして、再びステップＳ２以降の処理が繰返される。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態の制御装置３によれば、従来のスイッチ構造およびハーネスの本数を変更することなく、浸水センサを追加することもなく、制御装置３の内部回路においてスイッチのオープン状態、クローズ状態、浸水状態を検出することが可能である。したがって、浸水する可能性があるスイッチを用いる場合においても、安価に浸水時にも正常動作が可能なシステムを実現することができる。
【００７６】
［実施の形態２］
実施の形態１では、スイッチがバッテリの正極と入力端子との間に接続される場合について説明した。このようなスイッチは、接地ノードと入力端子との間に接続される場合もある。実施の形態２では、このような構成について説明する。
【００７７】
図９は、実施の形態２の制御装置の構成を示す回路図である。図９を参照して、制御装置２０３は、バッテリ２０１からバッテリ電圧ＶＢを受けてモータ３１２を制御する。制御装置２０３は、端子ＴＢ，ＴＩＡ，ＴＩＢ，ＴＧ，ＴＯ１，ＴＯ２を備える。
【００７８】
端子ＴＢは、バッテリ２０１の正極に接続される。端子ＴＧは、バッテリ２０１の負極（ＧＮＤ）に接続される。端子ＴＩＡとバッテリ２０１の正極との間には、スイッチＳＷＡが接続される。端子ＴＩＢとバッテリ２０１の正極との間には、スイッチＳＷＢが接続される。スイッチＳＷＡ，ＳＷＢは、スイッチモジュール２０２に配置される。
【００７９】
制御装置２０３は、固定電圧（ＧＮＤ）のノードと入力端子Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂとの間の接続状態を第１状態（開：オープン）と第１状態よりも抵抗が低い第２状態（閉：クローズ）との間で切り替えるスイッチＳＷＡ，ＳＷＢからの入力信号に基づいて負荷であるモータ３１２を制御する。
【００８０】
制御装置２０３は、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢと、電源端子ＴＢと、ＧＮＤ端子ＴＧと、制御電源３０１と、プロセッサ（ＣＰＵ）３１０と、入力端子ＴＩＡ，ＴＩＢからの入力信号をプロセッサ３１０に伝える入力回路２０４Ａ，２０４Ｂとを備える。
【００８１】
制御電源３０１は、電源端子ＴＢから供給されるバッテリ電圧ＶＢを降圧および安定化した制御電源電圧に変換してプロセッサ３１０に供給する。入力回路２０４Ａは、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１を受けるとともに、プロセッサ３１０から信号ＰＤＡを受けて、検出結果を示す信号ＳＯＡ，ＳＣＡを出力する。入力回路２０４Ｂは、入力端子ＴＩＢの電圧を受けるとともに、プロセッサ３１０から信号ＰＤＢを受けて、検出結果を示す信号ＳＯＢ，ＳＣＢを出力する。
【００８２】
入力回路２０４Ａは、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１を第１しきい値Ｖｔ１１と比較する第１検出回路３０２と、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１を第１しきい値Ｖｔ１１よりも固定電圧（ＧＮＤ）に近い第２しきい値Ｖｔ１２と比較する第２検出回路３０４と、入力端子ＴＩＡに接続された定電流回路３０５とを含む。入力回路２０４Ａは、好ましくは、入力端子ＴＩＡの電圧を保持する保持回路３０３をさらに含む。
【００８３】
第１検出回路３０２は、通常はスイッチＳＷＡがオープンであることを検出する回路である。第１検出回路３０２は、バッテリ電圧ＶＢを受ける端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続された抵抗Ｒ３５およびＲ３３と、端子ＴＩＡと端子ＴＢノードとの間に接続された抵抗Ｒ３１と、比較回路ＩＣ２１とを含む。比較回路ＩＣ２１の正入力ノードは、抵抗Ｒ３５と抵抗Ｒ３３との間の接続ノードから、しきい値Ｖｔ１１を受ける。比較回路ＩＣ２１の負入力ノードは、端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１を受ける。比較回路ＩＣ２１は、比較結果を示す信号ＳＯＡをプロセッサ３１０に出力する。
【００８４】
第２検出回路３０４は、通常はスイッチＳＷＡがクローズであることを検出する回路である。第２検出回路３０４は、バッテリ電圧ＶＢを受ける端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続された抵抗Ｒ３９およびＲ３７と、比較回路ＩＣ２２とを含む。比較回路ＩＣ２２の正入力ノードは、抵抗Ｒ３９と抵抗Ｒ３７との間の接続ノードから、しきい値Ｖｔ１２を受ける。比較回路ＩＣ２２の負入力ノードは、端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１が保持回路３０３によって保持された電圧Ｖ１２を受ける。比較回路ＩＣ２２は、比較結果を示す信号ＳＣＡをプロセッサ３１０に出力する。
【００８５】
なお、図９の回路図では、比較回路ＩＣ２１，ＩＣ２２を用いて判定を行っているが、プロセッサ３１０がＡ／Ｄ変換器を搭載している場合には、このＡ／Ｄ変換器を用いて、電圧Ｖ１１，Ｖ１２と予め設定したしきい値Ｖｔ１１，Ｖｔ１２とを比較して判定しても構わない。
【００８６】
定電流回路３０５は、入力端子ＴＩＡと端子ＴＢとの間に直列に接続された抵抗Ｒ２１およびトランジスタＱ２１と、電源端子ＴＢと接地ノードとの間に直列に接続されたトランジスタＱ２３、抵抗Ｒ２７、およびトランジスタＱ２５とを含む。
【００８７】
トランジスタＱ２１は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＱ２３はＰＮＰ型バイポーラトランジスタであり、トランジスタＱ２５はベースとエミッタを接続する抵抗を内蔵するＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。
【００８８】
定電流回路３０５は、さらに、トランジスタＱ２１のソースとゲートとの間に接続された抵抗Ｒ２３と、トランジスタＱ２１のソースとトランジスタＱ２３のベースとの間に接続された抵抗Ｒ２５とを含む。トランジスタＱ２１のゲートはトランジスタＱ２３のコレクタに接続される。トランジスタＱ２５のベースは、プロセッサ３１０から与えられる信号ＰＤＡを受ける。
【００８９】
図９に示す回路図では、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）とバイポーラトランジスタを用いた定電流回路３０５を記載しているが、コンパレータを用いた方法や定電流用の専用ＩＣ等を用いて定電流回路を構成しても構わない。
【００９０】
入力回路２０４Ｂの回路構成については、入力回路２０４Ａの回路構成と同様であるので、説明は繰返さない。
【００９１】
図１０は、図９における判定しきい値Ｖｔ１１，Ｖｔ１２の関係を示した図である。図９、図１０を参照して、第１しきい値Ｖｔ１１は、接地電圧ＧＮＤとバッテリ電圧ＶＢの間の電圧であり、第２しきい値Ｖｔ１２は、第１しきい値Ｖｔ１１よりも低い電圧である。
【００９２】
第１検出回路３０２におけるプルアップ用の抵抗Ｒ３１の抵抗値としきい値Ｖｔ１１とは、スイッチ部分に１００ｋΩの抵抗が生じた場合に第１検出回路３０２の出力が切り替わるように設定すればよい。
【００９３】
次に、定電流回路３０５からは、スイッチＳＷＡを経由してバッテリ２０１の負極（ＧＮＤ）に電流が流れる。そのため、スイッチモジュールに水が浸入したことによって抵抗が生じた場合、定電流回路３０５に流れる電流とスイッチ部分の抵抗の積で求められる電圧上昇がスイッチＳＷＡに生じる。電圧のピーク値を保持する保持回路１０３の出力である電圧Ｖ１２は、スイッチＳＷＡのクローズ時にはほぼ接地電圧ＧＮＤとなる。一方で、水浸入時には、電圧Ｖ１２は、電圧上昇分からダイオードＤ２１の順電圧を引いた電圧分だけ接地電圧ＧＮＤより高い電圧となる。
【００９４】
図１０に示すように、プロセッサ３１０は、（ｉ）入力端子ＴＩＡの電圧が第２しきい値Ｖｔ１２よりも固定電圧（ＧＮＤ）に近いこと、すなわち入力端子ＴＩＡの電圧が第２しきい値Ｖｔ１２よりも低いことを第２検出回路３０４が検出したときは、スイッチが第２状態（クローズ）であると判定する。
【００９５】
またプロセッサ３１０は、（ｉｉ）入力端子ＴＩＡの電圧が第１しきい値Ｖｔ１１よりも固定電圧（ＧＮＤ）から遠いこと、すなわち入力端子ＴＩＡの電圧が第１しきい値Ｖｔ１１よりも高いことを第１検出回路３０２が検出したときは、スイッチが第１状態（オープン）であると判定する。
【００９６】
またプロセッサ３１０は、（ｉｉｉ）定電流回路３０５によって入力端子ＴＩＡに電流を流した場合に、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１が第１しきい値Ｖｔ１１よりも固定電圧（ＧＮＤ）に近いこと、すなわち入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１が第１しきい値Ｖｔ１１よりも低いことを第１検出回路３０２が検出したときは、スイッチが浸水状態にあると判定する。
【００９７】
図１１は、実施の形態２の入力回路の動作を説明するための動作波形図である。図９、図１１を参照して、時刻ｔ３１の前では、スイッチＳＷＡの状態は、水の浸入が無く、スイッチが押されていないオープン状態である。
【００９８】
時刻ｔ３１〜ｔ３７では、スイッチモジュールに水が浸入した状態が示されている。そのうち時刻ｔ３１〜ｔ３６では、スイッチＳＷＡは押されておらず、スイッチＳＷＡ自体はオープン状態である。
【００９９】
その結果、時刻ｔ３２〜ｔ３６の間は、第２検出回路３０４は、クローズ判定の結果を示す信号ＳＣＡとしてＬレベルを出力する。このとき信号ＳＯＡはＨレベルであるので、プロセッサ３１０は、スイッチＳＷＡが浸水状態かつオープン状態にあると判断する。
【０１００】
時刻ｔ３６〜ｔ３７は、スイッチＳＷＡが水浸入状態にあって、かつスイッチが押されてクローズとなっている。この場合は、入力端子ＴＩＡの電圧Ｖ１１は、ほぼ接地電圧ＧＮＤとなる。この結果は、時刻ｔ３７〜３８において浸水がない状態にスイッチＳＷＡの状態が変わった場合も同じである。したがって時刻ｔ３６〜ｔ３９においては、信号ＳＯＡ、ＳＣＡがともにＨレベルとなり、プロセッサ３１０は、スイッチＳＷＡの状態がクローズ状態であると判断する。
【０１０１】
時刻ｔ４０以降は、時刻ｔ３１までの状態と同じとなり、プロセッサ３１０は、スイッチＳＷＡが浸水しておらず、かつオープン状態にあると判断する。
【０１０２】
なお、図５〜図８に示したプロセッサ１１０の制御については、実施の形態２のプロセッサ３１０でも同じであるので、説明は繰返さない。
【０１０３】
以上説明したように、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に浸水する可能性があるスイッチを用いる場合においても、安価に浸水時にも正常動作が可能なシステムを実現することができる。
【０１０４】
なお、以上の説明では、具体例として車両のパワーウインドウ制御用の制御装置について述べたが、本願発明は、これに限らず、各種の制御を行なう制御装置に適用することが可能である。浸水の可能性があるスイッチを使用する制御装置であれば車両、農機具、船舶、室外機等における種々の制御装置に本願発明を適用することができる。
【０１０５】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０６】
１，２０１  バッテリ、２，２０２  スイッチモジュール、３，２０３  制御装置、４Ａ，４Ｂ，２０４Ａ，２０４Ｂ  入力回路、１０１，３０１  制御電源、１０２，３０２  第１検出回路、１０３，３０３  保持回路、１０４，３０４  第２検出回路、１０５，３０５  定電流回路、１１０，３１０  プロセッサ、１１１  駆動回路、１１２，３１２  モータ、Ｄ１，Ｄ２１  ダイオード、ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ２１，ＩＣ２２  比較回路、Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ２１，Ｑ２３，Ｑ２５  トランジスタ、Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ９，Ｒ１１，Ｒ１３，Ｒ１５，Ｒ１７，Ｒ１８，Ｒ２１，Ｒ２３，Ｒ２５，Ｒ２７，Ｒ３１，Ｒ３５，Ｒ３９  抵抗、ＳＷＡ，ＳＷＢ  スイッチ、Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂ，ＴＩＡ，ＴＩＢ  入力端子、ＴＢ，ＴＧ，ＴＩＡ，ＴＩＢ，ＴＯ１，ＴＯ２  端子。
【図１】
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【図２】
2020087834.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020087834.tif 000008
【図７】
2020087834.tif 000009
【図８】
2020087834.tif 000010
【図９】
2020087834.tif 000011
【図１０】
2020087834.tif 000012
【図１１】
2020087834.tif 000013