(57)【要約】【課題】回路状態の変化を速やかに判定できる回路状態変化判定装置を提供することにある。【解決手段】回路状態変化判定装置は、回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する。判定手段１１０は、Ａ／Ｄ変換結果が定められた電圧変化より大きな電圧変化を示したときに回路状態変化があったと判定する。また、判定手段１１５は、定められた時間内にＡ／Ｄ変換結果が定められた電圧変化幅を越える電圧変化を検出したとき、回路状態変化があったと判定する。【選択図】図１
2010043877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置であって、
Ａ／Ｄ変換結果が定められた電圧変化より大きな電圧変化を示したときに前記回路状態変化があったと判定する判定手段を備えることを特徴とする回路状態変化判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の回路状態変化判定装置において、
前記回路状態変化とは、回路接点のオンからオフへの変化、またはオフからオンへの変化を含むことを特徴とする回路状態変化判定装置。
【請求項３】
回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置であって、
定められた時間内にＡ／Ｄ変換結果が定められた電圧変化幅を越える電圧変化を検出したとき、回路状態変化があったと判定する判定手段を備えることを特徴とする回路状態変化判定装置。
【請求項４】
回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置であって、
Ａ／Ｄ変換回路の前段にインタフェース回路を備え、
Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化量から、インタフェース回路の入力端に加えられた入力電圧の変化を、インタフェース回路特性を利用して算出し、もって、回路状態変化が発生したと判定する判定手段を備えることを特徴とする回路状態変化判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回路状態変化判定装置おいて、
前記インタフェース回路がフィルタ回路を含み、
前記インタフェース回路特性がフィルタ遅れ時間を含むことを特徴とする回路状態変化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路上の電圧をＡ／Ｄ変換して監視し、Ａ／Ｄ変換結果の変化から回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回路上に接点があり、その接点のオン、オフの状態を監視する装置はさまざまな用途で利用されている。接点のオン、オフの状態を監視する方法の一つに、接点のオン、オフにより電圧が変化する位置の電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、その電圧から判定する方法がある。例えば、接点がオフになったことを検出する場合、Ａ／Ｄ変換結果電圧が一定電圧まで低下した時に接点がオフであると判定する。
【０００３】
なお、多少関連するものとして、特開２００１−１６５９７９号公報が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６５９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ａ／Ｄ変換回路の前段には、多くの場合、ＣＲフィルタ回路が配置される。これは、監視電圧に含まれるノイズ成分を平均化して、ノイズの影響を低減するためである。ただし、ＣＲフィルタ回路は遅れ回路でもある。即ち、監視対象電圧の変化に対して、Ａ／Ｄ変換結果が示す電圧の変化はＣＲフィルタ回路の影響により緩やかになる。これは、監視対象電圧がしきい値電圧まで低下した時、Ａ／Ｄ変換結果がそのしきい値電圧まで低下するためにはさらに長い時間がかかることを意味する。したがって、接点のオフ判定が、実際にオフになった瞬間より遅れることになる。
【０００６】
本発明の目的は、回路状態の変化を速やかに判定できる回路状態変化判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置であって、Ａ／Ｄ変換結果が定められた電圧変化より大きな電圧変化を示したときに前記回路状態変化があったと判定する判定手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、回路状態の変化を速やかに判定できるものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記回路状態変化とは、回路接点のオンからオフへの変化、またはオフからオンへの変化を含むものである。
【０００９】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置であって、定められた時間内にＡ／Ｄ変換結果が定められた電圧変化幅を越える電圧変化を検出したとき、回路状態変化があったと判定する判定手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、回路状態の変化を速やかに判定できるものとなる。
【００１０】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、回路上の電圧を連続してＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化により回路状態変化が発生したことを判定する回路状態変化判定装置であって、Ａ／Ｄ変換回路の前段にインタフェース回路を備え、Ａ／Ｄ変換した電圧値の変化量から、インタフェース回路の入力端に加えられた入力電圧の変化を、インタフェース回路特性を利用して算出し、もって、回路状態変化が発生したと判定する判定手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、回路状態の変化を速やかに判定できるものとなる。
【００１１】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記インタフェース回路がフィルタ回路を含み、前記インタフェース回路特性がフィルタ遅れ時間を含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回路状態の変化を速やかに判定できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による回路状態変化判定装置の構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の構成を示す回路図である。
【００１４】
電源電圧Ｖｃｃは、スイッチ２０を介して、負荷回路３０に接続される。スイッチ２０がオンのとき負荷３０に電力が供給され、スイッチ２０がオフの時は負荷３０に電力が供給されない。抵抗５０とキャパシタ５１は、フィルタ回路を構成する。抵抗５０の抵抗値をＲとし、キャパシタ５１のキャパシタンス値をＣとする。フィルタ回路の時定数Ｔは、Ｃ×Ｒとなる。抵抗５２は、プルダウン抵抗であると同時に、スイッチ２０がオフの時、キャパシタ５１の電荷を放電して電圧Ｖｘを低下させる機能をもつ。なお、抵抗５２の抵抗値を、Ｒｇとする。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１０１は、マイコン１００の一部であり、抵抗５０とキャパシタ５１の接続位置の電圧Ｖｘを、Ａ／Ｄ変換する。マイコン１００の中の判定手段１１０は、Ａ／Ｄ変換器１０１を起動し、また、Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、スイッチのオン、オフ状態を判定する。なお、以下の説明では、スイッチ２０がオフになった場合を判定するものとする。
【００１６】
スイッチ２０がオンからオフに変化したとき、またはオフからオンに変化したとき、負荷３０に印加される電圧の状態は変化し、同時に、電圧Ｖｘも変化する。電圧Ｖｘの時間的な変化は、フィルタ回路の時定数Ｔおよびその他の回路要素に依存する。従って、電圧Ｖｘの時間的な変化に寄与する要因がわかっていれば、電圧Ｖｘの変化の様子からスイッチの状態を推定できる。
【００１７】
次に、図２を用いて、本実施形態による回路状態変化判定装置における判定原理について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置における判定原理の説明図である。
【００１８】
スイッチ２０がオフされた後の電圧Ｖｘの変化をモデル化すると、以下の式（１）で示される。
【００１９】
Ｖｘ＝ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ）
＝ｅｘｐ（−ｔ／（Ｃ×（Ｒ＋Ｒｇ／／Ｒｌ））  …（１）
ここで、
Ｔ：フィルタ回路の放電時の時定数（負荷回路の影響を含む）
ｔ：スイッチ２０がオフされた瞬間からの経過時間
ｅｘｐ：自然対数の底ｅの指数関数
Ｒｌ：負荷回路３０の抵抗分である。
【００２０】
また、符号”Ｒｇ／／Ｒｌ”は、ＲｇとＲｌの２本の抵抗の並列接続時の合成抵抗を示し、Ｒｇ／／Ｒｌ＝Ｒｇ・Ｒｌ／（（Ｒｇ＋Ｒｌ）である。
【００２１】
実際には、スイッチ２０がオンの状態の時の電圧Ｖｘは、ノイズを含むさまざまな要因により常に変動している。
【００２２】
従えば、電圧Ｖｘは、時刻Ｔ０でスイッチ２０がオンからオフに変化したとき、電圧Ｖｘは徐々に低くなり、時刻Ｔ２において電圧Ｖｏｆｆにいたる。その後、電圧Ｖｘは、さらに、低下する。
【００２３】
ここで、従来は、電圧Ｖｏｆｆを、スイッチ２０がオフされたことを検出するしきい値電圧としている。本実施形態の回路状態変化判定装置が、例えば、自動車用に用いられる場合、電源電圧Ｖｃｃはバッテリ電圧である。バッテリの定格電圧は、１２Ｖであるが、充放電状態や、バッテリの温度（周囲環境の温度）によって、例えば、１０Ｖ〜１６Ｖ程度まで変化する。さらに、エンジンの始動時に、スタータを回転させると、急激な大電流の放電が起こるため、さらに低下する場合がある。このため、これらの状況を踏まえて、バッテリ電圧が定格１２Ｖの場合、オフ検出のためのしきい値電圧Ｖｏｆｆは、例えば、４，５Ｖ程度に設定していた。
【００２４】
それに対して、本実施形態では、電圧Ｖｘに加わるノイズ等のすべての電圧の最大の低下（ただしスイッチ２０がオフされた場合を除く）量をＶｖとし、スイッチオフ判定マージン電圧Ｖｍとしたとき、スイッチオフとした時の電圧に対して、電圧が−（Ｖｖ＋Ｖｍ）だけ下がった時点を、スイッチがオフになったと判定するようにしている。電圧−（Ｖｖ＋Ｖｍ）は、例えば、−３〜−４Ｖである。スイッチオフにした時の電圧を１２Ｖとすると、本実施形態では、検出された電圧が８〜９Ｖになったとき、スイッチ２０がオフされたと、判定するようにしている。スイッチオフ判定マージン電圧Ｖｍは、スイッチオフ判定時の誤判定を防止するために用いている。電圧Ｖｘに加わるノイズ等のすべての電圧の最大の低下量Ｖｖが、例えば、２Ｖの時、スイッチオフ判定マージン電圧Ｖｍを２Ｖとし、電圧Ｖｘに加わるノイズ等のすべての電圧の最大の低下量Ｖｖよりも、さらに、２Ｖ低下した時点をスイッチオフと判定するようにすることで、スイッチオフ判定の誤判定が少なくなるようにしている。以上のように、電圧が−（Ｖｖ＋Ｖｍ）だけ下がった時点を、スイッチがオフになったと判定するようにしているので、スイッチ２０が時刻Ｔ０でオフされたとき、時刻Ｔ２にいたる前の時刻Ｔ１の時点でスイッチがオフされていることを判定できることになる。そのため、判定できるまでの時間遅れは、従来の（Ｔ２−Ｔ０）から、本実施形態の（Ｔ１−Ｔ０）まで短縮できることになる。
【００２５】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態による回路状態変化判定装置の動作について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の判定処理内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の判定処理内容の説明図である。
【００２６】
図３のステップ５１０において、判定手段１１０は、Ａ／Ｄ変換器１０１を起動して、電圧ＶｘのＡ／Ｄ変換を開始する。そして、ステップ５２０において、Ａ／Ｄ変換が終了するまで待機する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換が終了すると、ステップ５３０において、判定手段１１０は、Ａ／Ｄ変換器１０１からＡ／Ｄ変換結果であるＶｎｅｗを取り込む。
【００２８】
そして、ステップ５４０において、判定手段１１０は、Ｖｎｅｗの値を評価する。すなわち、Ｖｎｅｗ＜（Ｖｃｃ−Ｖｖ−Ｖｍ）であれば、スイッチがオフされた時以外の電圧降下より大きな電圧降下があったことになり、これにより、スイッチオフ判定マージン電圧Ｖｍをもって、スイッチがオフされたと判定することができる。ここで、Ｖｃｃは、スイッチオフの指令が出力された時の、電圧ＶｘのＡ／Ｄ変換値である。スイッチがオフされたと判定された場合は、ステップ５５０でスイッチのオフ状態を記憶する。
【００２９】
ここで、図４を用いて説明するに、図４は、判定手段１１０が一定周期で起動される場合のＡ／Ｄ変換タイミングを示している。図４で縦の点線は、判定手段１１０が一定周期（例えば１ｍｓ周期）で起動され、Ａ／Ｄ変換を行なった時のＡ／Ｄ変換タイミングを示す。それぞれｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８とする。この場合、電圧ＶｘのＡ／Ｄ変換結果がＶｔを下回ったのはｔ３の時であり、Ｖｏｆｆを下回ったのはｔ８である。
【００３０】
従って、本実施形態によれば、スイッチ２０がオフされたと判定するタイミングは、Ｔｅ＝（ｔ８−ｔ３）だけ早くなったことになる。
【００３１】
なお、以上の説明では、スイッチをオフした場合の判定であるが、スイッチをオンする場合も同様に判定できる。すなわち、スイッチをオンした時の電圧が０Ｖであるならば、それに対して、スイッチオン判定マージン電圧Ｖｍ’だけ、上昇した時、スイッチオンと判定できる。
【００３２】
また、スイッチのオンオフ以外の判定にも適用できる。例えば、自動車の自動変速機では、シフトレバーのシフトポジション（ＰＲＮＤ２Ｌ）を検出するために、ポテンショメータを用いている。ポテンショメータからの電圧により、いずれのシフトポジションにあるかを判定するわけであるが、その場合にも、Ａ／Ｄ変換開始した時の電圧に対して、−（Ｖｖ＋Ｖｍ）だけ下がった時の電圧、若しくは（Ｖｖ＋Ｖｍ）だけ上がった時の電圧を検出することで、速やかにシフトポジションを検出することが可能となる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、回路状態変化が発生したことを電圧変化で監視する場合に、回路状態変化があったと判定するしきい値電圧までの変化がＡ／Ｄ変換値として観測される前の時点で、その回路状態変化があったと判定することができ、Ａ／Ｄ変換回路の時定数による電圧変化の遅れの一部を補償することができる。
【００３４】
次に、図５及び図６を用いて、本発明の他の実施形態による回路状態変化判定装置の構成及び動作について説明する。  
図５は、本発明の他の実施形態による回路状態変化判定装置の構成を示す回路図である。なお、図５において、図１と同一符号は、同一部分を示している。図６は、本発明の他の実施形態による回路状態変化判定装置の判定処理内容を示すフローチャートである。
【００３５】
図５において、マイコン１００Ａは、Ａ／Ｄ変換器１０１と、判定手段１１５と、記憶手段１１１と、カウンタ１１３とを備える。記憶手段１１１は、電圧ＶｘのＡ／Ｄ変換結果を連続３個まで格納する記憶領域であるＡｒｒａｙ０，Ａｒｒａｙ１，Ａｒｒａｙ２を備えている。カウンタ１１３は、判定手段１１５が処理開始後に何回Ａ／Ｄ変換結果を配列１１１に書き込んだかの回数を計数する。ただし、カウンタ１１３は、３以降はその値を変更しないものである。
【００３６】
次に、図６を用いて、判定手段１１５の動作について説明する。判定手段１１５は、第一の実施例と同様に１ｍｓ周期で起動されるものとする。
【００３７】
ステップ６１０、ステップ６２０、ステップ６３０は、図３のフローチャートのステップ５１０、ステップ５２０、ステップ５３０と同じ処理内容で、電圧ＶｘのＡ／Ｄ変換を行なう。
【００３８】
ステップ６４０において、判定手段１１５は、最初の３回までの起動かどうか判定し、そうであれば、Ａ／Ｄ変換結果を順にＡｒｒａｙ０，Ａｒｒａｙ１，Ａｒｒａｙ２に格納する。また、記憶手段１１１に格納するたびに、ステップ７２０において、判定手段１１５は、カウンタ１１３を１ずつカウントアップする。
【００３９】
３回目の起動のときには、ステップ７２０により、カウンタ１１３の内容は３である。従って、ステップ６６０では、条件判定が成立する。
【００４０】
そして、ステップ６７０において、判定手段１１５は、（Ａｒｒａｙ０の値−Ａｒｒａｙ２の値）が電圧低下しきい値Ａより大きいかどうかを判定する。大きくない時には、次にステップ６８０で、（Ａｒｒａｙ１の値−Ａｒｒａｙ２の値）が電圧低下しきい値Ｂより大きいかどうかを判定する。ステップ６７０、ステップ６８０のいずれかで条件判定が成立したときには、スイッチがオフされたものと判定し、ステップ６９０においてスイッチオフと記憶し、終了する。
【００４１】
判定手段１１５の４回目およびそれ以後の起動時においては、同じパスで処理が行なわれる。ステップ６１０、ステップ６２０、ステップ６２０の処理は同じである。ステップ６４０では、カウンタ１１３の値は３であるから、条件判定は不成立であり、ステップ６５０において、Ａｒｒａｙ１の内容をＡｒｒａｙ０にコピーし、Ａｒｒａｙ２の値をＡｒｒａｙ１にコピーし、ステップ６３０で取り込まれた今回のＡ／Ｄ変換結果をＡｒｒａｙ２に格納する。
【００４２】
その結果、Ａｒｒａｙ０、Ａｒｒａｙ１、Ａｒｒａｙ２には、連続３回分のＡ／Ｄ変換結果がその順に格納されることになる。
【００４３】
この後の処理は前記の判定手段１１５が３回目に起動されたときのステップ６６０以降の処理内容と同じである。
【００４４】
次に、ステップ６７０、ステップ６８０での判定内容の詳細を説明する。（Ａｒｒａｙ０の値−Ａｒｒａｙ２の値）＞電圧低下しきい値Ａ（ケースＡ）、または、（Ａｒｒａｙ１の値−Ａｒｒａｙ２の値）＞電圧低下しきい値Ｂ（ケースＢ）であるかを判定するものである。ケースＡの場合では、Ａｒｒａｙ０のサンプリング時刻からＡｒｒａｙ２のサンプリング時刻まで２ｍｓの間隔があるから、２ｍｓの間に発生しうる電圧低下を越える大きさの電圧低下があったことを判定するため、電圧低下しきい値Ａは、スイッチオフ時の２ｍｓ間での電圧低下と、前記のノイズ等の電圧変動低下分Ｖｖの合計とする。同様に、ケースＢの場合では、Ａｒｒａｙ１のサンプリング時刻からＡｒｒａｙ２のサンプリング時刻まで１ｍｓの間隔があるから、電圧低下しきい値Ｂは、スイッチオフ時の１ｍｓ間での電圧低下と、前記のノイズ等の電圧変動低下分Ｖｖの合計とする。スイッチオフ時の１ｍｓ間または２ｍｓ間の電圧低下量は、入力インタフェース回路のフィルタ回路特性の影響を受ける。従って、本例では、入力インタフェース回路のフィルタ回路特性を考慮してスイッチオフ判定が行なわれている。
【００４５】
本実施形態によっても、回路状態変化が発生したことを電圧変化で監視する場合に、回路状態変化があったと判定するしきい値電圧までの変化がＡ／Ｄ変換値として観測される前の時点で、その回路状態変化があったと判定することができ、Ａ／Ｄ変換回路の時定数による電圧変化の遅れの一部を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置における判定原理の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の判定処理内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による回路状態変化判定装置の判定処理内容の説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態による回路状態変化判定装置の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態による回路状態変化判定装置の判定処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
２０…スイッチ
３０…負荷回路
５０…抵抗
５１…キャパシタ
５２…抵抗
１００…マイコン
１０１…Ａ／Ｄ変換器
１１０，１１５…判定手段
１１１…記憶手段
１１３…カウンタ
Ｖｃｃ…電源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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