(57)【要約】【課題】駆動回路の故障を精度良く判定することができるヒータ駆動装置を提供すること。【解決手段】メータＥＣＵ５０から送信された電圧信号Ｖとヒータ３０の分圧電圧Ｖｂの電圧レベルとの関係を判断し、両者の関係が一致しているときには、正常であると判定し、両者の関係が不一致であるときには、故障であると判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保温対象物を保温する電気ヒータと、
前記電気ヒータへの電源供給状態を切り替えるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路のスイッチング状態を切り替える制御信号を出力する制御手段と、
前記電気ヒータの動作状態を検出する検出手段と、
前記制御手段から出力されている前記制御信号と前記検出手段により検出された前記動作状態との関係を判断し、前記関係が不一致であると判断したときに、前記スイッチング回路が故障であると判定する故障判定手段とを備えることを特徴とするヒータ装置。
【請求項２】
前記故障判定手段は、前記制御信号が前記スイッチング状態をオン状態とするためのオン信号であるときに前記動作状態が非通電状態とされていること、または、前記制御信号が前記スイッチング状態をオフ状態とするためのオフ信号であるときに前記動作状態が通電状態とされていることを条件として前記関係が不一致であると判断することを特徴とする請求項１に記載のヒータ装置。
【請求項３】
前記制御手段が前記オフ信号を送信しているときに、前記電気ヒータを電源に接続する接続部を備え、
前記故障判定手段は、前記制御手段が前記オフ信号を送信しているときの前記動作状態が前記非通電状態とされているときには前記関係が不一致であると判断し、前記電気ヒータが故障であると判定することを特徴とする請求項２に記載のヒータ装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記電気ヒータの印加電圧を検出し、前記印加電圧に基づいて前記動作状態を判断することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒータ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、起動時に前記制御信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒータ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかのヒータ装置を備えた車両用液晶表示装置であって、
前記保温対象物として車両情報を表示する液晶パネルを保温するようにしたことを特徴とする車両用液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保温対象物を保温するヒータを有するヒータ装置及びヒータ装置を備えた車両用液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のヒータ装置として、例えば特許文献１に記載されているものが公知である。これは、保温対象物である液晶表示素子の温度を温度センサで検出し、検出した温度に基づいてＣＰＵがヒータの動作状態を切り替えるスイッチング回路（駆動回路）をスイッチング制御するものである。具体的には、検出温度が０℃以下であるときにヒータをオンし、検出温度が５℃以上であるときにはヒータをオフするようにスイッチング回路のスイッチング状態を制御する。
【０００３】
ところで、何らかの原因によってスイッチング回路が故障した場合には、制御手段からの制御指令を無視してヒータをオンし続けることが考えられるため、スイッチング回路の故障を検出できる構成を付加する必要がある。
【０００４】
そこで、温度センサによって得られる液晶表示素子の温度に基づいてスイッチング回路の故障を検出することが考えられる。この場合には、検出温度が所定温度以上とされているときに、スイッチング回路が故障であると判定することができる。
【特許文献１】特開２００４−２０５７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、温度センサにより得られる検出温度は液晶表示素子の周囲温度に影響されるため、周囲温度が低いときには、スイッチング回路が故障であるにもかかわらず、故障と判定できなかったり、逆に、周囲温度が高いときにはスイッチング回路が正常に動作していたとしても故障であると誤判定するという不具合が考えられる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ヒータの動作状態を切り替えるスイッチング回路の故障を精度良く判定することができるヒータ装置及びヒータ装置を備えた車両用液晶表示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】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、保温対象物を保温する電気ヒータと、電気ヒータへの電源供給状態を切り替えるスイッチング回路と、スイッチング回路のスイッチング状態を切り替えるための制御信号を出力する制御手段と、電気ヒータの動作状態を検出する検出手段と、制御手段から出力されている制御信号と検出手段により検出された動作状態との関係を判断し、関係が不一致であると判断したときには、スイッチング回路が故障であると判定する故障判定手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、スイッチング回路が正常であるときは出力された制御信号と電気ヒータの動作状態との関係が一致しており、スイッチング回路が故障であるときには、送信した制御信号と電気ヒータの動作状態との関係が不一致となる。従って、両者の関係を判断することで、スイッチング回路の故障を検出できる。
【０００９】
仮に、電気ヒータあるいは保温対象物の温度検出の結果に基づいてスイッチング回路の故障を判断する場合、ヒータの周囲温度が外乱要因となってヒータ自体の温度を検出することができないため、正確な故障判定が困難となる。これに対して、本構成では周囲状況によって制御信号と動作状態との関係が乱されることがないため正確な故障判定を行うことができる。
【００１０】
請求項２の発明では、故障判定手段は、制御信号がスイッチング状態をオン状態とするためのオン信号であるときに動作状態が非通電状態とされていること、または、制御信号がスイッチング状態をオフ状態とするためのオフ信号であるときに動作状態が通電状態とされていることを条件として関係が不一致であると判断することを特徴としている。
【００１１】
制御信号がオン信号であるときに動作状態がオフ状態とされているときには、スイッチング回路が開放故障しており、制御信号がオフ信号であるときに動作状態がオン状態であるときにはスイッチング回路は短絡故障であると考えられる。従って、これらの場合には、故障判定を行うことでスイッチング回路の故障を検出できる。
【００１２】
請求項３の発明では、制御手段がオフ信号を送信しているときに、電気ヒータを電源に接続する接続部を備え、故障判定手段は、制御手段がオフ信号を送信しているときの動作状態が非通電状態とされているときには関係が不一致であると判断し、前記電気ヒータが故障であると判定することを特徴としている。
【００１３】
電気ヒータが電源に接続されているにも拘らず非通電状態とされているときには、この電気ヒータの開放故障が考えられるため、本構成のようにすれば、電気ヒータの故障を考慮して故障判定を行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明では、検出手段は、電気ヒータの印加電圧を検出し、印加電圧に基づいて動作状態を判断することを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明のように、スイッチング回路及び電気ヒータの故障を検出するに際しては、電気ヒータの印加電圧を検出することで当該電気ヒータの動作状態を判断することができる。
【００１６】
請求項５の発明では、制御手段は、起動時に制御信号を出力するようにしたことを特徴としている。このようにすれば、スイッチング回路または電気ヒータに故障が発生したときには、速やかにこれを検出できる。
【００１７】
請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかのヒータ装置を備えた車両用液晶表示装置であって、保温対象物として車両情報を表示する液晶パネルを保温するようにしたことを特徴としている。これによれば、周囲温度が定温であっても液晶表示素子を安定動作させることができるため、常に良好な状態で車両情報を表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明に係るヒータ駆動装置を車両用計器に用いられる液晶表示装置に適用した実施形態について説明する。本実施形態は、各種車両情報を表示する液晶パネル１０（保温対象物）の温度に基づいてヒータ３０（電気ヒータ）の動作状態を切り替え、当該液晶パネル１０を保温するものである。
【００１９】
図１に液晶表示装置の全体構成を示す。液晶パネル１０は、例えばメータパネルに取り付けられて運転者等に各種車両情報を表示する。この液晶パネル１０は、例えばドットマトリクス方式のものであり、後方配置されたバックライト（図示せず）により透過照明されている。
【００２０】
液晶駆動回路２０は、後述するメータＥＣＵ５０からの制御指令に基づいて液晶パネル１０を駆動するものである。具体的には、液晶パネル１０の各画素のオン・オフ切替を行って、所定の車両情報を表示させると共に、液晶パネル１０の照度を所定の照度とするためにバックライト出力を調整する。
【００２１】
ヒータ３０は、液晶パネル１０を安定動作させるために保温するものである。このヒータ３０は例えばＰＴＣヒータにより構成されており、ヒータ駆動回路４０によって電源供給状態が切り替えられる。
【００２２】
ヒータ駆動回路４０は、後述するメータＥＣＵ５０からの電圧信号Ｖ（制御信号）に基づいてヒータ３０への電源供給状態を切り替えるとともに、ヒータ３０の印加電圧Ｖａを検出し、この印加電圧Ｖａに対応する分圧電圧ＶｂをメータＥＣＵ５０に出力する。
【００２３】
メータＥＣＵ５０は、各種センサからのセンサ信号を直接あるいは他ＥＣＵとの通信によって受信し、このセンサ信号に基づいて液晶パネル１０に所定の情報を表示させるべく液晶駆動回路２０に対して制御指令を出力する。また、メータＥＣＵ５０は、液晶パネル１０の温度（パネル温度Ｔａ）を検出する温度センサ６０からの検出信号を受信し、このパネル温度Ｔａに応じた電圧信号Ｖをヒータ駆動回路４０に出力する。
【００２４】
図２は、ヒータ駆動回路４０の具体的構成を示した回路図である。このヒータ駆動回路４０はヒータ３０への電源供給状態を切り替えるためのスイッチング回路４１０と、ヒータ３０の印加電圧Ｖａを検出し、この印加電圧Ｖａに対応する分圧電圧ＶｂをメータＥＣＵ５０に出力する検出回路４２０とから構成されている。スイッチング回路４１０は、主にメータＥＣＵ５０からの電圧信号Ｖを入力する入力トランジスタ４１１と、入力トランジスタ４１１のスイッチング状態に従ってヒータ３０の電源供給状態を切り替える出力トランジスタ４１２とから構成されている。
【００２５】
入力トランジスタ４１１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタで構成されている。この入力トランジスタ４１１のコレクタ端子は直列接続された抵抗素子対４１３を介して第１の電源Ｖｃｃ１に接続されており、ベース端子にはメータＥＣＵ５０からの電圧信号Ｖが入力されるようになっている。ベース端子に入力されている電圧信号Ｖがオン信号ＶＨであるときには、当該トランジスタ４１１がオン状態となり、オフ信号ＶＬであるときには、当該トランジスタ４１１がオフ状態となる。尚、信号ＶＨ，ＶＬについては後述する。
【００２６】
出力トランジスタ４１２は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。この出力トランジスタ４１２のゲート端子は抵抗素子対４１３の中間接続点に接続されており、また、ソース端子は第１の電源Ｖｃｃ１に接続され、ドレイン端子にはヒータ３０が直列接続されている。
【００２７】
従って、入力トランジスタ４１１がオン状態とされているときには、当該トランジスタ４１２もこれに従ってオン状態となり、第１の電源Ｖｃｃ１からの電源供給を受けてヒータ３０が通電状態となる。また、入力トランジスタ４１１がオフ状態とされているときには、当該トランジスタ４１２もこれに従ってオフ状態となり、電源供給が遮断されてヒータ３０が非通電状態となる。
【００２８】
検出回路４２０は、直列接続された２つの抵抗素子からなる分圧抵抗４２１，４２２を有しており、この分圧抵抗４２１，４２２が出力トランジスタ４１２のドレイン端子に接続されている。つまり、分圧抵抗４２１，４２２はヒータ３０に対して並列接続の関係となる。そして、分圧抵抗４２１，４２２の中間接続点には電流制限抵抗４２３を介してメータＥＣＵ５０の入力端子が接続されている。従って、ヒータ３０の印加電圧Ｖａがこの分圧抵抗４２１，４２２によって分圧され、その分圧電圧ＶｂがメータＥＣＵ５０に入力される。
【００２９】
また、ヒータ３０は、抵抗素子５１１（接続部）を介して第１の電源Ｖｃｃ１とは別系統の第２の電源Ｖｃｃ２に接続されており、スイッチング回路４１０がオフ状態であっても、ヒータ３０が通電状態とされるようになっている。また、第１の電源Ｖｃｃ１からの電流の回りこみを防止するために、第２の電源Ｖｃｃ２には逆流阻止ダイオード５１２が接続されている。
【００３０】
メータＥＣＵ５０は、ヒータ駆動回路４０に対して電圧信号Ｖを出力すると共に、検出回路４２０から出力された分圧電圧Ｖｂを入力する。メータＥＣＵ５０がヒータ駆動回路４０に対して送信する電圧信号Ｖは、ハイレベルの電圧信号ＶＨ（オン信号ＶＨ）及びロウレベルの電圧信号ＶＬ（オフ信号ＶＬ）の２状態の信号レベルであり、これらの信号ＶＨ，ＶＬをパネル温度Ｔａに基づいて選択的に出力する。また、入力した分圧電圧Ｖｂを基準電圧Ｖｔｈと比較し、当該基準電圧Ｖｔｈを上回る分圧電圧Ｖｂの電圧レベルをハイレベル（Ｈｉ）、基準電圧Ｖｔｈを下回る分圧電圧Ｖｂの電圧レベルをロウレベル（Ｌｏｗ）として２値化する。
【００３１】
本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作について説明する。メータＥＣＵ５０は、例えば、イグニッションスイッチがオンされたとき、あるいは、他ＥＣＵとの通信が成立したときに、信号ＶＨ，ＶＬを交互に切り替えてスイッチング回路４１０及びヒータ３０の故障判定を行う。正常・故障の判定は図３に示す対応表に基づいて行う。この図３は、スイッチング回路４１０またはヒータ３０の各状態について、電圧信号Ｖ（ＶＨ，ＶＬ）に対応する分圧電圧Ｖｂの電圧レベルを示している。以下、各状態における作用・効果を説明する。
【００３２】
「正常時」
メータＥＣＵ５０がオン信号ＶＨを出力したときには、スイッチング回路４１０内のトランジスタ４１１，４１２がオン状態となり、ヒータ３０の動作状態が通電状態となる。これにより、分圧電圧Ｖｂは、基準電圧Ｖｔｈを上回り、メータＥＣＵ５０では入力された分担電圧Ｖｂの電圧レベルがハイレベル（Ｈｉ）であると判断する。
【００３３】
一方、メータＥＣＵ５０がオフ信号ＶＬを出力したときには、スイッチング回路４１０内のトランジスタ４１１，４１２がオフ状態となる。ここで、第１の電源Ｖｃｃ１からの電源供給は絶たれるが第２の電源Ｖｃｃ２からの電源供給を受けてヒータ３０は通電状態となる。ただし、抵抗素子５１１の抵抗値はヒータ３０の抵抗値に対して十分に高いため、ヒータ３０の印加電圧Ｖａに対応する分圧電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｔｈよりも低くなる。これにより、分圧電圧Ｖｂは、基準電圧Ｖｔｈを下回り、メータＥＣＵ５０では入力された分圧電圧Ｖｂの電圧レベルがロウレベル（Ｌｏｗ）であると判断する。
【００３４】
従って、出力した電圧信号Ｖがオン信号ＶＨであるときには、分圧電圧Ｖｂがハイレベル（Ｈｉ）とされており、電圧信号Ｖがオフ信号ＶＬであるときには、分圧電圧Ｖｂがロウレベル（Ｌｏｗ）とされている。図３に示すように、この関係をもって送信した電圧信号Ｖとヒータ３０の動作状態との関係が一致していると判断し、スイッチング回路４１０、ヒータ３０は共に正常であると判定する。
【００３５】
「出力トランジスタ短絡故障」
メータＥＣＵ５０がオン信号ＶＨまたはオフ信号ＶＬのいずれを出力したときであっても、スイッチング回路４１０内の出力トランジスタ４１２は短絡状態となっているため、ヒータ３０は通電状態とされる。これにより、信号ＶＨ，ＶＬにかかわらず分圧電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｔｈを上回り、メータＥＣＵ５０では入力された分圧電圧Ｖｂの電圧レベルがハイレベル（Ｈｉ）であると判断する。
【００３６】
出力した電圧信号Ｖがオフ信号ＶＬであるときに、分圧電圧Ｖｂがハイレベル（Ｈｉ）とされているときには、図３に示すように電圧信号Ｖとヒータ３０の動作状態との関係が不一致であると判断し、故障と判定する。
【００３７】
「出力トランジスタ開放故障」
メータＥＣＵ５０がオン信号ＶＨまたはオフ信号ＶＬのいずれを出力したときであっても、スイッチング回路４１０内の出力トランジスタ４１２は開放状態となっているため、ヒータ３０は非通電状態とされる。これにより、信号ＶＨ，ＶＬにかかわらず分圧電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｔｈを下回り、メータＥＣＵ５０では入力された分圧電圧Ｖｂの電圧レベルがロウレベル（Ｌｏｗ）であると判断する。
【００３８】
出力した電圧信号Ｖがオン信号ＶＨであるときに、分圧電圧Ｖｂがロウレベル（Ｌｏｗ）とされているときには、図３に示すように、電圧信号Ｖとヒータ３０の動作状態との関係が不一致であると判断し、故障と判定する。
「ヒータ開放故障」
メータＥＣＵ５０がオン信号ＶＨを出力したときには、スイッチング回路４１０内のトランジスタ４１１，４１２がオン状態となるが、ヒータ３０が開放故障しているため、非通電状態のままである。ただし、分圧抵抗４２１，４２２には第１の電源Ｖｃｃ１の電圧が印加されているので、分圧電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｔｈを上回り、メータＥＣＵ５０では入力された分圧電圧Ｖｂの電圧レベルがハイレベル（Ｈｉ）であると判断する。
【００３９】
一方、メータＥＣＵ５０がオフ信号ＶＬを出力したときには、ヒータ３０は第２の電源Ｖｃｃ２の電源供給を受けて通電状態となるはずであるが、開放故障しているために非通電状態となる。ここで、分圧抵抗４２１，４２２の抵抗値は抵抗素子５１１の抵抗値よりも大きいため分圧電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｔｈを上回るようになっている。このため、メータＥＣＵ５０では分圧電圧Ｖｂの電圧レベルはハイレベル（Ｈｉ）であると判断する。
【００４０】
そして、電圧信号Ｖとヒータ３０との動作状態との関係は、トランジスタ４１２の短絡故障の場合と同様の関係となるため、故障であると判定する。
【００４１】
尚、例えば、出力トランジスタ４１２の故障（短絡故障または開放故障）とヒータ３０の開放故障とが同時に発生しているときには、オフ信号ＶＬが送信されたときに分圧電圧Ｖｂがハイレベル（Ｈｉ）となるため。これによって電圧信号Ｖとヒータ３０の動作状態との関係が不一致となり、故障と判定する。
【００４２】
尚、上記説明により、メータＥＣＵ５０が、請求項に記載の「制御手段」、「故障判定手段」の機能を有し、メータＥＣＵ５０及び検出回路４２０により「検出手段」の機能を有することは明らかである。
【００４３】
本実施形態によれば、スイッチング回路４１０が正常であるときは出力された電圧信号Ｖとヒータ３０の動作状態（分圧電圧Ｖｂの電圧レベル）との関係が一致しており、スイッチング回路４１０が故障であるときには、送信した電圧信号Ｖとヒータ３０の動作状態との関係が不一致となる。従って、両者の関係を判断することで、スイッチング回路４１０の故障を検出できる。
【００４４】
仮に、パネル温度Ｔａに基づいてスイッチング回路４１０の故障を判断する場合、液晶パネル１０の周囲温度が外乱要因となって液晶パネル１０自体の温度を検出することができないため、正確な故障判定が困難となる。これに対して、本構成では周囲状況によって電圧信号Ｖと分圧電圧Ｖｂとの関係が乱されることがないため正確な故障判定を行うことができる。
【００４５】
また、出力トランジスタ４１２が開放故障となっているときには、電圧信号Ｖがオン信号ＶＨであるときに分圧電圧Ｖｂがロウレベル（Ｌｏｗ）となり、出力トランジスタ４１２が短絡故障となっているときには、電圧信号Ｖがオフ信号ＶＬであるときに分圧電圧Ｖｂがロウレベル（Ｌｏｗ）となる。従って、これらの不具合を確実に検出することができる。
【００４６】
また、オフ信号ＶＬが出力されているときには、第２の電源Ｖｃｃ２によりヒータ３０に電源供給し、分圧電圧Ｖｂを検出するようにしているため、ヒータの開放故障による故障をも判定することができる。
【００４７】
また、メータＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチがオンされたときに故障判定を行なうようにしているため、故障が発生したときには、速やかにこれを検出することができる。
【００４８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４９】
上記実施形態では、２系統の電源Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２を用いてヒータ３０に電源供給を行う構成を示したが、これらを共通の電源で構成しても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、ヒータ３０の開放故障を検出するために、第２の電源Ｖｃｃ２によってヒータ３０を通電する抵抗素子５１１を設けた構成を示したが、ヒータ３０の開放故障による故障判定を省略する場合には、第２の電源Ｖｃｃ２、抵抗素子５１１、逆流阻止ダイオード５１２を省略することができる。
【００５１】
また、トランジスタ４１１，４１２はバイポーラトランジスタ、ＦＥＴのどちらで構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態を示す車両用表示装置の全体構成を示したブロック図である。
【図２】ヒータ駆動回路の具体的構成を示した回路図である。
【図３】スイッチング回路、ヒータの各状態において、出力された電圧信号に対応する分圧電圧の電圧レベルを示した対応表である
【符号の説明】
【００５３】
１１…液晶パネル（保温対象物）
３０…ヒータ（電気ヒータ）
４０…ヒータ駆動回路
５０…メータＥＣＵ（制御手段、検出手段、故障判定手段）
４１０…スイッチング回路
４１１…入力トランジスタ
４１２…出力トランジスタ
４２０…検出回路（検出手段）
４２１，４２２…分圧抵抗
５１１…抵抗素子（接続部）
Ｖ…電圧信号
ＶＨ…オン信号
ＶＬ…オフ信号
Ｖａ…印加電圧
Ｖｂ…分圧電圧
【図１】
2008034141.tif 000003
【図２】
2008034141.tif 000004
【図３】
2008034141.tif 000005