(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンに配置された複数の受光素子と、それら複数の受光素子の上方に配置されて太陽光を制御する受光レンズとから成り、太陽光の入射角度に応じてそれぞれの受光素子に生じる出力差から太陽の仰角、太陽の方位角を検出してなる日射センサにおいて、前記受光素子中の適宜のものを基準素子とし、この基準素子からの直接出力と、前記基準素子以外の受光素子からの直接出力とを比較演算することで、断線、及び、短絡を検出することを特徴とする日射センサ。
【請求項２】
前記受光レンズは、前記基準素子からの直接出力と、基準素子以外の受光素子からの直接出力との出力比が０．１〜１．０の範囲内となるように光学設計が行われ、上記範囲以外の比較演算の結果が得られたときには断線、及び、短絡の発生の判定を行うものとすることを特徴とする請求項１記載の日射センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に空調機器などを設けるときに、外部環境の計測の一部として光量の計測に加えて、太陽の高度（仰角）、方位などを計測ることで外部環境の予測の精度を高め、空調装置の温度調整などを乗員に対して一層に快適なものとするために設けられる日射センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の日射センサ９０における受光素子９１（ａ〜ｄ）が４個のときの回路構成の例を示すものが図５であり、それぞれの受光素子９１（ａ〜ｄ）には、それぞれに出力電圧Ｖｏを取出すための負荷抵抗Ｒｌに加えて、並列抵抗Ｒｐが接続され、外部電源Ｖｃｃとの接続の断線、或は、短絡の発生を検知可能な構成とされている。また、前記受光素子９１（ａ〜ｄ）は、太陽の仰角に応じて各受光素子９１（ａ〜ｄ）に光を配分する集光レンズ９２により覆われている。
【０００３】
このように構成することで、例えば外部環境が暗く、受光素子９１（ａ〜ｄ）の内部抵抗が高いときには、ほとんど電流が流れず、結果的には負荷抵抗Ｒｌの両端に生じる出力電圧Ｖｏが０Ｖに極めて近くなり、外部電源Ｖｃｃとの接続の断線か否かの判定が困難な状況でも、前記並列抵抗Ｒｐを接続したことで、負荷抵抗Ｒｌの両端の電圧は（Ｖｃｃ×Ｒｌ）／（Ｒｐ＋Ｒｌ）以下とは成らないものとなるので判定が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成の日射センサ９０においては、それぞれの受光素子９１（ａ〜ｄ）の並列抵抗Ｒｐが接続されたことで、負荷抵抗Ｒｌの両端に生じる出力電圧Ｖｏｐは、受光素子９１（ａ〜ｄ）からの出力により生じる電圧と、並列抵抗Ｒｐを流れる電流により生じる電圧とが合算されたものとなる。
【０００５】
従って、太陽の仰角を測定するためには、前記出力電圧Ｖｏｐから、並列抵抗Ｒｐを流れる電流により生じる電圧を差引かなければ成らないものとなり、演算回路９３に減算器ＳＵＢを設けざるを得ないものと成って、第一には、日射センサ９０がコストアップする問題点を生じている。
【０００６】
また、第二には、並列抵抗Ｒｐそれぞれの抵抗値誤差、並列抵抗Ｒｐそれぞれの温度係数の偏差、或は、減算器側ＳＵＢ側との誤差などにより、出力電圧Ｖｏｐから電圧Ｖｐを減算して、正確な電圧Ｖｏを求めることは至難となり、結果的には日射センサ９０の演算精度も低下する問題点を生じている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、所定のパターンに配置された複数の受光素子と、それら複数の受光素子の上方に配置されて太陽光を制御する受光レンズとから成り、太陽光の入射角度に応じてそれぞれの受光素子に生じる出力差から太陽仰角、太陽方位を検出してなる日射センサにおいて、前記受光素子中の適宜のものを基準素子とし、この基準素子からの直接出力と、前記基準素子以外の受光素子からの直接出力とを比較演算することで、断線、及び、短絡を検出することを特徴とする日射センサを提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係る日射センサであり、この日射センサ１は従来例と同様に受光素子２と、演算回路３、及び、集光レンズ４とから構成されている。尚、この実施形態では従来例と同様に４個の受光素子２（ａ〜ｄ）が採用されているものとして説明を行う。
【０００９】
先ず、前記受光素子２（ａ〜ｄ）について説明を行えば、本発明では、それぞれの受光素子２（ａ〜ｄ）に直列に負荷抵抗Ｒｌは接続されるが、従来例の如くに並列抵抗が接続されることはない。従って、前記負荷抵抗Ｒｌに生じる出力電圧Ｖｏは太陽光により受光素子２（ａ〜ｄ）が生じた直接出力である。
【００１０】
また、前記演算回路３中に符号ＳＬで示すものはセレクタであり、このセレクタＳＬは、前記受光素子２（ａ〜ｄ）からの出力を切換え、増幅回路Ａｍｐを介してマイクロコンピュータＭＰＵに前記出力電圧Ｖｏ（直接出力）を入力させる。そしてマイクロコンピュータＭＰＵは内蔵するＡ／Ｄ変換器で電圧Ｖｏをデジタル値に変換して内部に保持し、それぞれの受光素子２（ａ〜ｄ）からの出力を比較・演算することで仰角、方位角などの算出を行う。
【００１１】
以上の説明のように、本発明では並列抵抗を省略したので、出力電圧Ｖｏが小さくなる周囲が暗い環境では外部電源Ｖｃｃとの接続が断線しているのか否かの判定が困難なものとなっている。ここで、発明者は、前記各受光素子２（ａ〜ｄ）間の出力比を測定することで、出力電圧Ｖｏの大小に係わらず判定できることを見いだしたのである。
【００１２】
図２は、前記受光素子２（ａ〜ｄ）の配置の例を示すものであり、ここでの図示は省略するが、上記にも説明したように、これら受光素子２（ａ〜ｄ）は上方を集光レンズ４で覆われ、太陽からの光は仰角α、及び、方位角βに対応して、それぞれの受光素子２（ａ〜ｄ）に配分が行われる。
【００１３】
図３は、上記方位角βを０゜とした状態で、前記仰角αのみを変化させたときの各受光素子２（ａ〜ｄ）間の出力電圧Ｖｏの出力比を示すものであり、仰角αが９０゜のときには各受光素子２（ａ〜ｄ）は同じ出力電圧Ｖｏを生じるものとなり、即ち、各受光素子２（ａ〜ｄ）間の出力比は“１”である。
【００１４】
よって、図３においては、この位置を基準値１としてグラフを作成している。そして、仰角αが小さくなるに従って、受光素子２ａと他の受光素子２ｂ、２ｃ、２ｄ間に、次第に出力の差を生じてくるものであることが判る。
【００１５】
尚、図中では、受光素子２ａからの出力には符号Ｖａを付し、受光素子２ｂからの出力には符号Ｖｂを付し、受光素子２Ｃからの出力には符号Ｖｃを付し、受光素子２ｄからの出力には符号Ｖｄを付して示してある。
【００１６】
図４は、上記図３の特性に鑑み、受光素子２ａを基準素子とし、この基準素子の出力で他の受光素子２ｂ、２ｃ、２ｄの出力を除算して出力比Ｎ（ｂ／ａ）、Ｎ（ｃ／ａ）、Ｎ（ｄ／ａ）を求めたものであり、この結果によれば、出力比は０．１〜１．０の範囲にあることが判る。そして、上記の演算で得られる出力比は、単位のない数であるので、太陽の明るさに影響を受けることはない。
【００１７】
ここで、もしも、何れかの受光素子２、例えば受光素子２ｂが外部電源Ｖｃｃに対して接続が行われていない状態となれば、基準素子に対する出力比は“０”となり、これは基準素子以外の受光素子２においても同様である。また、基準素子が外部電源Ｖｃｃから外れたときには、その出力比は無限大となる。よって、断線の検知は可能となる。
【００１８】
また、例えば受光素子２ｂに付属する負荷抵抗Ｒｌが接地したときには、当然に受光素子２ｂからの出力電圧Ｖｏは０であり、出力比も“０”となる。更には、例えば、受光素子２ｂに短絡を生じたとすると、この受光素子２ｂと基準素子（例えば、受光素子２ａ）との出力比は“１以上”となる。よって、本発明の日射センサ１においては、上記に説明した出力比が０．１〜１の範囲外となったときに異常と判断させ、例えばマイクロコンピュータＭＰＵのＤ端子から出力させることで、断線、短絡などを検知できるものとなる。尚、Ｏ端子は演算値の出力である。
【００１９】
即ち、本発明によれば、従来例と異なり並列抵抗Ｒｐを設けることなく断線、短絡の検出が可能となるので、仰角αの演算を演算回路３中のマイクロコンピュータＭＰＵに行わせるときにも、前記並列抵抗Ｒｐによる影響を除外するための減算器ＳＵＢを設ける必要はなくなり、演算回路３の構成が簡素化して、コストダウンと信頼性の向上とが共に可能なものとなる。
【００２０】
同時に、前記並列抵抗Ｒｐの個々の抵抗値誤差などに起因する精度の低下も排除して太陽の仰角α、方位角βに対する測定精度誤差も向上し、更には、前記減算器ＳＵＢにより演算を行うときに生じる誤差も排除し、一層に測定精度が向上するものとなる。尚、図１では理解を容易とするために負荷抵抗Ｒｌは受光素子２（ａ〜ｄ）のそれぞれに個別に設けられているものとして記載したが、これはセレクタＳＬの後段に設ければ１個でよいものであり、よって、負荷抵抗Ｒｌによる誤差は生じない。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、受光素子中の適宜のものを基準素子とし、この基準素子からの直接出力と、基準素子以外の受光素子からの直接出力とを比較演算することで、断線、及び、短絡を検出する日射センサとしたことで、従来は断線、短絡の発生の検出のために、受光素子の個々に設けられていた並列抵抗を不要とすると共に、この並列抵抗を設けたことにより必要となっていた演算回路中の減算器も不要とし、もって日射センサの構成を簡素化して、コストダウンと信頼性の向上とに極めて優れた効果を奏するものである。
【００２２】
加えて、上記並列抵抗、及び、減算器を不要としたことで、前記並列抵抗用の抵抗器の抵抗値のバラツキにより生じる誤差、及び、減算器により減算を行うときの演算誤差などもなくし、この種の日射センサにおける測定精度の一層の向上にも極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る日射センサの実施形態を示す略示的な配線図である。
【図２】  本発明に係る日射センサにおける受光素子の配置の例を示す説明図である。
【図３】  仰角９０゜を基準とした各受光素子の出力を比率で示すグラフである。
【図４】  基準素子とした受光素子の出力で、他の受光素子の出力を除算した結果を示すグラフである。
【図５】  従来例を示す略示的な配線図である。
【符号の説明】
１……日射センサ
２（ａ〜ｄ）……受光素子
３……演算回路
ＳＬ……セレクタ
Ａｍｐ……増幅回路
ＭＰＵ……マイクロコンピュータ
４……集光レンズ
Ｒｌ……負荷抵抗
【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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