(57)【要約】【課題】スイッチに流れる電流がどの程度であるかを検出できるスイッチ回路を備えた電子制御装置を提供する。【解決手段】電源３とスイッチ１との間に接続された第１プルアップ抵抗４と、第１プルアップ抵抗４と並列接続され、トランジスタ５と第１プルアップ抵抗４より低抵抗値の第２プルアップ抵抗６との直列回路と、トランジスタ５のベース端子に出力ポート７ａが接続され、出力ポート７ａから出力される信号によりトランジスタ５をオン、オフ制御するマイクロコンピュータ７を備える。マイクロコンピュータ７の第１アナログ計測ポート７ｂにスイッチ１、第１プルアップ抵抗４、及び第２プルアップ抵抗６の接続点Ａが接続されると共に、マイクロコンピュータ７の第２アナログ計測ポート７ｃに電源３が接続され、第１アナログ計測ポート７ｂに入力される電圧値によりスイッチ１に流れる電流を検出する。【選択図】図１
2019185873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源とスイッチとの間に接続された第１プルアップ抵抗と、
前記第１プルアップ抵抗と並列接続され、トランジスタと前記第１プルアップ抵抗より低抵抗値の第２プルアップ抵抗との直列回路と、
前記トランジスタのベース端子に出力ポートが接続され、前記出力ポートから出力される信号により前記トランジスタをオン、オフ制御するマイクロコンピュータと、
を備え、
前記マイクロコンピュータの第１アナログ計測ポートに前記スイッチ、前記第１プルアップ抵抗、及び前記第２プルアップ抵抗の接続点が接続されると共に、前記マイクロコンピュータの第２アナログ計測ポートに電源が接続され、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により前記スイッチに流れる電流を検出することを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により、前記スイッチに流れるリーク電流を検知することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記マイクロコンピュータは、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により、前記スイッチのオン、オフ、及び前記スイッチにリーク電流が流れたことを判定する閾値が設定できることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記閾値は、任意に設定できることを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記マイクロコンピュータは、前記電源の電圧を学習し、前記閾値を変更することを特徴とする請求項３又は４に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記マイクロコンピュータは、前記リーク電流を検知した際に、ユーザに通知を行うことを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記マイクロコンピュータは、前記リーク電流を検知した際に、エンジン停止制御を行うことを特徴とする請求項２又は６に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２輪車等に搭載されるスイッチの状態を検知する機能を備えた電子制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二輪車は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する。）等のコンピュータシステムを有する電子制御装置（以下、ＥＣＵと称する。）を備えている。このようなＥＣＵは、多数のスイッチ入力部を備えている。一般に、二輪車には屋根がなく、スイッチに雨がかかることがある。スイッチに雨がかかると、スイッチがオフ状態であってもリーク電流が流れる場合がある。スイッチを防水型にすればリーク電流が流れることはないが、コストアップに繋がるため、二輪車では防水型スイッチが採用されることは少ない。そのため、スイッチに雨がかかり、リーク電流が発生しても誤判定しないようにＥＣＵのスイッチ入力回路側で対応している。
【０００３】
従来では、ＥＣＵ内部のプルアップ抵抗の抵抗値を小さくすることで、リーク電流が流れても誤判定しないようにしていた。しかし、プルアップ抵抗の抵抗値を小さくすると消費電流が大きくなるため発熱が増え、プルアップ抵抗も高い消費電力に耐え得るサイズの大きなものを使用する必要があった。
【０００４】
消費電流を小さくする方法として、例えば特許文献１あるいは特許文献２に開示された方法がある。特許文献１あるいは特許文献２に開示された方法では、プルアップ抵抗の抵抗値を大きく設定する。そして、プルアップ抵抗に並列にトランジスタと低抵抗値の抵抗を接続し、マイコンからトランジスタをオン／オフできるように設定する。通常、トランジスタはオフ状態にされている。
【０００５】
マイコンへの入力がＨレベルの場合は、スイッチオフの判定を行う。しかし、マイコンへの入力がＬレベルの場合は、スイッチがオンされたのか、スイッチにリーク電流が流れているのか判別できない。これを判別するためにトランジスタをオンさせ、トランジスタがオンされたことで、低抵抗値の抵抗でプルアップされることになる。スイッチがオンしていた場合は、マイコンへの入力は引き続きＬレベルのままであるので、スイッチオンの判定を行う。スイッチがオフであるがリーク電流が流れていた場合は、マイコンへの入力はＨレベルとなりスイッチオフの判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公昭６４−１８５３２号公報
【特許文献２】特開平８−１０６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１あるいは特許文献２に開示された従来のスイッチ入力回路では、リーク電流が流れた時に誤判定を防ぐことはできるが、どの程度リーク電流が流れているのか検出することは出来ない課題があった。
【０００８】
本願は、前述のような従来装置の課題を解決するためになされたもので、スイッチに流れる電流がどの程度であるかを検出できるスイッチ回路を備えた電子制御装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示される電子制御装置は、電源とスイッチとの間に接続された第１プルアップ抵抗と、前記第１プルアップ抵抗と並列接続され、トランジスタと前記第１プルアップ抵抗より低抵抗値の第２プルアップ抵抗との直列回路と、前記トランジスタのベース端子に出力ポートが接続され、前記出力ポートから出力される信号により前記トランジスタをオン、オフ制御するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータの第１アナログ計測ポートに前記スイッチ、前記第１プルアップ抵抗、及び前記第２プルアップ抵抗の接続点が接続されると共に、前記マイクロコンピュータの第２アナログ計測ポートに電源が接続され、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により前記スイッチに流れる電流を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示される電子制御装置によれば、スイッチに電流が流れた時に誤判定を防ぐと共に、どの程度の電流が流れているのか検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る電子制御装置のスイッチ回路図である。
【図２】図１の回路動作のタイミングチャートである。
【図３】図１の回路動作のフローチャートである。
【図４】実施の形態２に係る電子制御装置のスイッチ回路図である。
【図５】実施の形態３に係る電子制御装置のスイッチ回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本願の実施の形態に係る電子制御装置について図面を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は同一もしくは相当部分を示している。また、各図は、この実施の形態を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。
【００１３】
実施の形態１．
以下、本願の実施の形態１に係る電子制御装置、特にそのスイッチ回路について図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１に係る電子制御装置のスイッチ回路を説明する図である。スイッチ１は、一端をアースＥに接続し、他端をＥＣＵ２のスイッチ回路に接続している。ＥＣＵ２のスイッチ回路は、電源３とスイッチ１との間に接続された第１プルアップ抵抗４と、第１プルアップ抵抗４に並列接続されたトランジスタ５と第２プルアップ抵抗６との直列回路とを備えている。第１プルアップ抵抗４は第２プルアップ抵抗６より高い抵抗値、即ち、第１プルアップ抵抗４は高抵抗値であり、第２プルアップ抵抗６は低抵抗値に構成されている。
【００１４】
トランジスタ５は、ベース端子がマイコン７の出力ポート７ａに接続され、マイコン７から出力される信号によりオン／オフ制御されるように構成されている。スイッチ１、第１プルアップ抵抗４、及び第２プルアップ抵抗６の三者の接続点Ａの電圧が、第１保護抵抗８を介してマイコン７の第１アナログ計測ポート７ｂに入力されるように接続されている。また、ＥＣＵ２の電源３が第２保護抵抗９を介して、マイコン７の第２アナログ計測ポート７ｃに接続されている。
【００１５】
実施の形態１に係る電子制御装置のスイッチ回路は前記のように構成されており、次にその動作について説明する。
図２は、実施の形態１に係る電子制御装置の動作タイミングチャートであり、図３はフローチャートである。
図２及び図３において、時刻ｔ１は、ＥＣＵ２の電源起動直後の状態である。トランジスタ５がオフになるようにマイコン７の出力ポート７ａを設定する（ステップＳ１０）。スイッチ１はオフ状態である。このとき接続点Ａの電圧はＨレベルで（ステップＳ１１）、マイコン７の判定もオフとなる（ステップＳ１２）。
【００１６】
時刻ｔ２において、スイッチ１がオン状態になると、接続点Ａの電圧がＨレベルからＬレベルへ変化する（ステップＳ１１）。時刻t３でマイコン７の出力ポート７ａを変化させてトランジスタ５をオンさせることにより（ステップＳ１３）、低抵抗値の第２プルアップ抵抗６でプルアップする。スイッチ１がオンしている場合は、接続点Ａの電圧はＬレベルのままとなり（ステップＳ１４）、判定はオンとなる（ステップＳ１５）。時刻ｔ４でトランジスタ５を再びオフする（ステップＳ１６）。時刻ｔ５以降は、接続点ＡがＬレベル状態である限り時刻ｔ３及び時刻ｔ４のように、周期的にトランジスタ５をオンさせることで判定を行う。周期的にトランジスタ５をオンさせることにより消費電流を低減させることができる。
【００１７】
時刻ｔ７において、スイッチ１はオフ状態になると、接続点Ａの電圧がＨレベルとなり（ステップＳ１１）、判定もオフとなる（ステップＳ１２）。接続点Ａの電圧がＨレベルであれば、トランジスタ５のオンは行わない。
【００１８】
時刻ｔ８でスイッチ１にリークが発生すると、接続点Ａの電圧はＨレベルからＬレベルへ変化する（ステップＳ１１）。時刻ｔ９でマイコン７の出力ポート７ａを変化させてトランジスタ５をオンさせることで、低抵抗値の第２プルアップ抵抗６でプルアップする（ステップＳ１３）。
【００１９】
リーク電流が発生している場合は、接続点Ａの電圧はＨレベルとなり、判定はオフのままとなる（ステップＳ１７）。時刻ｔ１０でトランジスタ５を再びオフする（ステップＳ１８）。トランジスタ５のオフしたときの接続点Ａの電圧値からリーク量を計算する（ステップＳ１９）。
【００２０】
時刻ｔ１１以降は、接続点ＡがＬレベル状態である限り、時刻ｔ９及び時刻ｔ１０のように周期的にトランジスタ５をオンさせることで判定を行う。
【００２１】
リーク電流は近似的に以下の計算式で計算できる。リーク電流を計算する場合は、トランジスタ５はオフ状態での接続点Ａの電圧とＥＣＵ２の電源３の電圧を計測し、その値から計算する。
リーク電流＝（ＥＣＵの電源電圧−接続点Ａの電圧）／（第１プルアップ抵抗４の抵抗値）
【００２２】
リーク電流の値から、スイッチ１の劣化度合いを判断することができる。リーク電流の値を第１閾値と比較し（ステップＳ２０）、リーク電流の値が第１閾値より大きい場合には、リーク電流の値を第２閾値と比較し（ステップＳ２１）、リーク電流の値が第２閾値より小さい場合であっても、第１閾値より大きく、スイッチ１の劣化が進んでいると考えられるので、ユーザに通知を行う（ステップＳ２２）。この通知により、スイッチ１が完全に使用できなくなる前にユーザはスイッチ１の交換等の処置を施すことが可能となる。
【００２３】
ステップＳ２１において、リーク電流の値が第２閾値より大きい場合には、ユーザに通知を行う（ステップＳ２３）と共に、スイッチ１の誤判定により危険な状態にならないように、スイッチ１の状態を無視して制御を行うことで安全な状態を確保するように、エンジン停止制御等のスイッチ異常時制御を実施する（ステップＳ２４）。
なお、スイッチ異常時制御がエンジン停止であった場合、車両が走行不能となる。このため、第１閾値と第２閾値の２段階で判定を実施することにより、走行不能になる前にユーザはディーラー等に車両を持ち込み、スイッチ１の交換を実施できるようにしている。
【００２４】
ここで、マイコン７は、電源３の電圧を学習することにより、第１閾値、あるいは第２閾値を変更できるように構成されている。
【００２５】
トランジスタ５をオンすることでＨレベルとなる場合は、スイッチ１に水がかかる等により、スイッチ１はオフであるが電流がリークしている場合の他に、スイッチ１の接点に酸化膜が形成されたことで、スイッチ１はオンであるが無視できない抵抗値をもって導通している場合もある。
例えばスイッチ１がスタータスイッチであった場合、オフであるのにオンと誤判定すると、ユーザが意図せずにエンジンが始動してしまい危険である。逆に、オンであるのにオフと誤判定すると、エンジンが始動できなくなる。
【００２６】
本実施の形態によれば、トランジスタ５と低抵抗値の第２プルアップ抵抗６との直列回路により、スイッチ１にリーク電流または酸化膜が発生した場合でも正常にスイッチ１のオン／オフ判定が可能であると共に、スイッチ１に流れる電流値を高抵抗値の第１プルアップ抵抗４により電圧変換した値をマイコン７の第１アナログ計測ポート７ｂに入力し、リーク電流または酸化膜によるスイッチ１の接点劣化度合いを検出することにより、スイッチ１の接点信頼性劣化を判定し、エンジンを始動させない等の危険を回避する制御を行うことが可能となる。
【００２７】
また、図示していないが、劣化の状態をエラーとして出力することにより、メータ等の表示器へ警告表示する等のユーザへの通知を行うことが可能となる。
例えばスイッチ１が二輪車のサイドスタンドスイッチであった場合、サイドスタンドが出ているのに、サイドスタンドが格納されていると誤判定すると、サイドスタンドが出たまま発進できてしまい危険である。このような場合も、スイッチ１の誤判定を防ぐことができる。また、スイッチ１の劣化度合いによりユーザへ通知を行うとか、エンジンを停止させる等の危険を回避する制御を行うことが可能となる。
【００２８】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電子制御装置、特にそのスイッチ回路について説明する。図４は、実施の形態２に係る電子制御装置のスイッチ回路図である。
オン／オフの閾値あるいはユーザに通知するリーク量、またはエンジンを始動させない等の制御をすべきリーク量はスイッチあるいは外部回路により異なる。
例えば図４のように、スイッチ１にダイオード１０が接続されている場合、ダイオード１０の順方向電圧の影響で、スイッチ１をオンした場合のＡ点の電位は、ダイオード１０の順方向電圧分上昇するため、閾値もこの影響を考慮する必要がある。実施の形態２では、マイコン７のプログラムの設定データを変更することにより、閾値を任意に設定することができように構成し、スイッチ１あるいは外部回路によって回路定数を変更する必要がないようにしている。
【００２９】
実施の形態２に係る電子制御装置のスイッチ回路図は、前記のように、マイコン７のプログラムにより閾値を設定するため、学習によって閾値を変更することが可能である。
バッテリが劣化してＥＣＵ２の電源３の電圧が低下している場合、スイッチ１のオン／オフ判定の閾値は、電源電圧の低下に応じて低く設定した方がよい。電源３の電圧をマイコン７で計測しているため、電源３の電圧低下を検知することができる。電源３の電圧低下に伴い閾値も低下させることにより、正確な判定を実施することができる。
例えば、電源電圧１４Ｖを想定して閾値を設定していたとする。電源電圧が１０Ｖの場合は、下記の式で閾値を変更する。
電源電圧１０Ｖの閾値＝電源電圧１４Ｖの閾値×１０／１４
【００３０】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る電子制御装置、特にそのスイッチ回路について説明する。図５は、実施の形態３に係る電子制御装置のスイッチ回路図である。
【００３１】
実施の形態３は、スイッチ１１が三路スイッチの場合を示している。スイッチ１１の接続点Ａ側はオフ状態であり、接続点Ｂ側はオン状態である。スイッチ１１にリークが発生した場合、接続点Ａ側はオフ状態のためリーク検出が可能である。しかし、接続点Ｂ側はオン状態のため、スイッチ１１がオフ状態にならないとリークの検出ができない。このような場合、接続点Ｂ側も同じスイッチ１１が接続されているので、同様にスイッチ１１の信頼性が著しく低下していると判断し、危険を回避する制御を行うことができる。
【００３２】
なお、実施の形態３に係る電子制御装置は、図５に示すように、ＥＣＵ２に第３プルアップ抵抗３０、第４プルアップ抵抗３１、第２トランジスタ３２、第３保護抵抗３３が設けられている。第３プルアップ抵抗３０、第４プルアップ抵抗３１、第２トランジスタ３２、第３保護抵抗３３は、電源３に対して第１プルアップ抵抗４、第２プルアップ抵抗６、トランジスタ５、第１保護抵抗８と同様の回路構成になっている。また、マイコン７には、第２出力ポート７ａ１と第３アナログ計測ポート７ｂ１が設けられている。第２出力ポート７ａ１には第２トランジスタ３２のベース端子が接続され、また、第３アナログ計測ポート７ｂ１にはスイッチ１１、第３プルアップ抵抗３０、及び第４プルアップ抵抗３１の三者の接続点Ｂの電圧が、第３保護抵抗３３を介して入力される。
【００３３】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、更には、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
具体例を示すと、前記実施の形態では、スイッチ１又はスイッチ１１の片方をアースに接続し、他方をＥＣＵ２に接続する構成として説明したが、片方を電源に接続し、他方をＥＣＵ２に接続しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１、１１  スイッチ、２  電子制御装置（ＥＣＵ）、３  電源、４  第１プルアップ抵抗、５  トランジスタ、６  第２プルアップ抵抗、７  マイクロコンピュータ（マイコン）、７ａ  出力ポート、７ｂ  第１アナログ計測ポート、７ｃ  第２アナログ計測ポート、７ａ１  第２出力ポート、７ｂ１  第３アナログ計測ポート、８  第１保護抵抗、９  第２保護抵抗、１０  ダイオード、３０  第３プルアップ抵抗、３１  第４プルアップ抵抗、３２  第２トランジスタ、３３  第３保護抵抗、Ａ、Ｂ  接続点。
【図１】
2019185873.tif 000003
【図２】
2019185873.tif 000004
【図３】
2019185873.tif 000005
【図４】
2019185873.tif 000006
【図５】
2019185873.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月23日(2019.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源とスイッチとの間に接続された第１プルアップ抵抗と、
前記第１プルアップ抵抗と並列接続され、トランジスタと前記第１プルアップ抵抗より低抵抗値の第２プルアップ抵抗との直列回路と、
前記トランジスタのベース端子に出力ポートが接続され、前記出力ポートから出力される信号により前記トランジスタをオン、オフ制御するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータの第１アナログ計測ポートに前記スイッチ、前記第１プルアップ抵抗、及び前記第２プルアップ抵抗のそれぞれの接続点が接続されると共に、前記マイクロコンピュータの第２アナログ計測ポートに電源が接続され、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により前記スイッチに流れるリーク電流を検出する電子制御装置であって、
前記マイクロコンピュータは、前記電圧値により、前記スイッチのオン、オフ、及び前記リーク電流が流れたことを判定する閾値が設定できると共に、前記電源の電圧を学習してプログラムの設定データを変更し、前記閾値を変更できるように構成されていることを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
電源とスイッチとの間に接続された第１プルアップ抵抗と、
前記第１プルアップ抵抗と並列接続され、トランジスタと前記第１プルアップ抵抗より低抵抗値の第２プルアップ抵抗との直列回路と、
前記トランジスタのベース端子に出力ポートが接続され、前記出力ポートから出力される信号により前記トランジスタをオン、オフ制御するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータの第１アナログ計測ポートに前記スイッチ、前記第１プルアップ抵抗、及び前記第２プルアップ抵抗のそれぞれの接続点が接続されると共に、前記マイクロコンピュータの第２アナログ計測ポートに電源が接続され、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により前記スイッチに流れるリーク電流を検出する電子制御装置であって、
前記マイクロコンピュータは、
前記リーク電流を検出した際に、エンジン停止制御を行うことを特徴とする電子制御装置。
【請求項３】
前記マイクロコンピュータは、前記リーク電流を検出した際に、ユーザに通知を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願に開示される電子制御装置は、電源とスイッチとの間に接続された第１プルアップ抵抗と、前記第１プルアップ抵抗と並列接続され、トランジスタと前記第１プルアップ抵抗より低抵抗値の第２プルアップ抵抗との直列回路と、前記トランジスタのベース端子に出力ポートが接続され、前記出力ポートから出力される信号により前記トランジスタをオン、オフ制御するマイクロコンピュータと、を備え、
前記マイクロコンピュータの第１アナログ計測ポートに前記スイッチ、前記第１プルアップ抵抗、及び前記第２プルアップ抵抗のそれぞれの接続点が接続されると共に、前記マイクロコンピュータの第２アナログ計測ポートに電源が接続され、前記第１アナログ計測ポートに入力される電圧値により前記スイッチに流れるリーク電流を検出する電子制御装置であって、
前記マイクロコンピュータは、前記電圧値により、前記スイッチのオン、オフ、及び前記リーク電流が流れたことを判定する閾値が設定できると共に、前記電源の電圧を学習してプログラムの設定データを変更し、前記閾値を変更できるように構成されていることを特徴とする。