(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からランプ負荷への電流が流れる抵抗値Rｓの抵抗と、該抵抗の端子間電圧を入力とする増幅率Gの増幅回路と、を含む電流検出回路を具備し、該電流検出回路の出力電圧Voから前記ランプ負荷における断線の有無を判定するランプ負荷断線検出装置において、
設定電源電圧ＶBSにおけるランプ正常時の負荷電流をＩLSとし、前記電源電圧ＶB の最大値をＶBH、最小値をＶBL、電源電圧変動分をΔＶB ＝ＶBH−ＶBLとし、前記ＶBHおよびＶBLに対応するランプ正常時の負荷電流をそれぞれＩLHおよびＩLL、負荷電流変動分を
ΔＩL ＝ＩLH−ＩLLとしたとき、
前記電流検出回路の出力電圧Voを構成するＧ＊Ｒｓ＊ΔＩL／ΔＶB＊ＶBで示される前記電源電圧ＶBに比例する電圧を相殺するように前記電流検出回路の出力電圧Voを補正する第１の補正手段と、
前記電流検出回路の出力電圧Voを構成するＧ＊Ｒｓ＊ΔＩL／ΔＶB＊ＶBSで示される前記電源電圧ＶBに依存しない定電圧を相殺するように前記電流検出回路の入力電圧を補正する第２の補正手段と、
を備えることを特徴とする負荷断線検出装置。
【請求項２】
前記第１の補正手段は、前記電源電圧の分圧回路を具備したことを特徴とする請求項１記載の負荷断線検出装置。
【請求項３】
前記第１の補正手段は、前記電流検出回路の出力電圧を増減するための加減算回路を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の負荷断線検出装置。
【請求項４】
前記第２の補正手段は、電流値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための定電流回路を具備したことを特徴とする請求項１記載の負荷断線検出装置。
【請求項５】
前記第２の補正手段は、抵抗値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための可変抵抗を具備したことを特徴とする請求項４記載の負荷断線検出装置。
【請求項６】
前記第２の補正手段は、電流値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための定電流回路、及び抵抗値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための可変抵抗を具備し、前記可変抵抗の温度係数を打ち消すように前記定電流回路電流の温度係数を設定したことを特徴とする請求項１記載の負荷断線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には負荷の断線を検出する装置に関し、特定的には電流検出回路を使用した移動体用の負荷断線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、負荷電流をシャント抵抗に流して、シャント抵抗の両端間の微小電位差を、通常は差動アンプで構成される電流検出回路により増幅して、その出力 信号をＡ／Ｄ変換器によりアナログ信号からディジタル信号に変換し、そのディジタル信号をマイクロコンピュータが読み取り、その読み取り値を予め設定してある閾値と比較して、負荷断線の有無を判定するといったシステムが知られている。特に、自動車等の移動体用の負荷として、ランプの断線の検出には該システ ムが使用されてきた。以降、前記「負荷」を「ランプ負荷」又は単に「ランプ」と称する。
【０００３】
従来技術のランプ断線検出装置に用いられる電流検出回路において、抵抗値ＲS を有するシャント抵抗には、電源電圧ＶB によりランプの負荷電流に等しい電流ＩL が流れ、シャント抵抗の両端間の電位差を入力信号として、増幅回路７から次式で表される出力電圧ＶO が出力される。
【０００４】
【数１】
ＶO ＝Ｇ＊（ＲS ＊ＩL ±ＶOS±ＶTD）
＝Ｇ＊[ＲS ＊[ＶB／（ＲS＋ＲL）]±ＶOS±ＶTD]    …(１)
【０００５】
ここで、Ｇは増幅回路の利得、ＲL はランプの抵抗値、ＶOSは差動アンプの入力オフセット電圧、ＶTDは温度変化による差動アンプの入力換算ドリフト電圧である。
【０００６】
上記(１)式から明らかなように、電源電圧ＶB が設定値に対して変動すると、ランプの負荷電流ＩL も変動し、その結果、電流検出回路の出力電圧ＶO が変化するという問題があった。
【０００７】
この問題を解消するために、従来では、電流検出回路の出力電圧ＶOだけでなく、電源電圧ＶBもＡ／Ｄ変換器に入力し、電源電圧の変動分をマイクロコンピュータで読み取り、それによりランプ断線の誤判定を防止していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、出力電圧ＶO と電源電圧ＶB に ついて２回のＡ／Ｄ変換を実施する必要があるため、変換誤差が増大してランプ断線の検出精度の低下を招いていた。
【０００９】
従って、本発明の目的は、電源電圧 変動の影響を除去すると共に、ランプの負荷電流検出精度を向上させることができるランプ負荷断線検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載した発明の負荷断線検出装置は、電源からランプ負荷への電流が流れる抵抗値Rｓの抵抗と、該抵抗の端子間電圧を入力とする増幅率Gの増幅回路と、を含む電流検出回路を具備し、該電流検出回路の出力電圧Voから前記ランプ負荷における断線の有無を判定するランプ負荷断線検出装置において、設定電源電圧ＶBSにおけるランプ正常時の負荷電流をＩLSとし、前記電源電圧ＶB の最大値をＶBH、最小値をＶBL、電源電圧変動分をΔＶB ＝ＶBH−ＶBLとし、前記ＶBHおよびＶBLに対応するランプ正常時の負荷電流をそれぞれＩLHおよびＩLL、負荷電流変動分をΔＩL ＝ＩLH−ＩLLとしたとき、
前記電流検出回路の出力電圧Voを構成するＧ＊Ｒｓ＊ΔＩL／ΔＶB＊ＶBで示される前記電源電圧ＶBに比例する電圧を相殺するように前記電流検出回路の出力電圧Voを補正する第１の補正手段と、前記電流検出回路の出力電圧Voを構成するＧ＊Ｒｓ＊ΔＩL／ΔＶB＊ＶBSで示される前記電源電圧ＶBに依存しない定電圧を相殺するように前記電流検出回路の入力電圧を補正する第２の補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
第１の補正手段を用いて、最も高い検出精度が要求されるランプの負荷電流値と、電源電圧変動の補正が有効に働く電流値範囲を限定することにより、ランプの負荷電流 検出精度の向上と、電流検出回路構成の最小化を同時に行うことが可能になる。
【００１２】
さらに第２の補正手段を用いることにより、電源電圧変動とは無関係な補正電圧の定数項だけでなく、第１の補正手段、及び増幅回路（差動アンプ）のオフセット電圧をも補正することが可能になる。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項２に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第１の補正手段が電源電圧の分圧回路を具備したことを特徴とする。電源電圧の分圧回路により、変動比例項を検出すると共に、所望レベルへと変換することが可能になる。
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項３に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第１の補正手段が加減算回路を具備したことを特徴とする。加減算回路により、前記所望レベルへと変換された変動比例項に応じて、電流検出回路の出力電圧を補正することが可能になる。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項４に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第２の補正手段が、電流値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための定電流回路を具備したことを特徴とする。定電流回路を用いて定電流値を可変することにより、入力バイアス条件を変化させ、出力オフセット電圧を補正することができ、ロットによるバラツキを解消することが可能になる。
【００１６】
前記目的を達成するため、請求項５に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第２の補正手段が、抵抗値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための可変抵抗を具備したことを特徴とする。可変抵抗を用いて抵抗値を可変することにより、入力バイアス条件を変化させ、出力オフセット電圧を補正することができ、ロットによるバラツキを解消することが可能になる。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項６に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第２の補正手段が、電流値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための定電流回路、及び抵抗値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための可変抵抗を具備し、前記可変抵抗の温度係数を打ち消すように前記定電流回路電流の温度係数を設定したことを特徴とする。
【００１８】
可変抵抗の温度係数を打ち消すように前記定電流回路電流の温度係数を設定することにより、温度変化による 電流検出回路のドリフト電圧を最小にして、検出精度の更なる向上が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明のランプ断線検出装置１の全体構成を示すブロック図である。本装置１は、ランプ電源２、電流検出回路３、ランプ負荷４、Ａ／Ｄ変換器５、及びマイクロコンピュータ６から構成される。ランプ負荷４に流れる負荷電流ＩL が、電流検出回路３により検出され、アナログ電圧ＶO として出力される。次に、アナログの出力電圧ＶO はＡ／Ｄ変換器５によりディジタル値に変換され、この値をマイクロコンピュータ６が読み取り、その読み取り値を予め設定してある閾値と比較して、ランプ断線の有無を判定することになる。
【００２１】
図２は、本発明による電流検出回路３の参考例のブロック図を示し、図３は本発明による電流検出回路３の第１の実施形態を示すブロック図である。電流検出回路３には、シャント抵抗ＲS 、増幅回路７、及び第１の補正手段８及び第２の補正手段９が含まれている。ランプ４の負荷電流ＩL は電流検出用のシャント抵抗ＲS に流れ、その電圧降下分ＲSＩLが、増幅回路７により、後続のＡ／Ｄ変換器５の入力として必要な所定レベルにまで増幅され、電圧ＶO として出力される。また、増幅回路７には第１の補正手段８が接続されている。ここで、ランプ４に供給される電源電圧ＶB が設定値ＶBSから変動すると、第１の補正手段８は、その変動分ΔＶB の大きさに比例して且つその極性に応じて、増幅回路７の出力電圧ＶO を補正するための制御信号ＶC を出力する。制御信号ＶC は、増幅回路７内の帰還及び出力段に供給され、電源電圧ＶB に比例して出力電圧ＶO が補正されることになる。
【００２２】
以下の一連の式は、出力電圧ＶO の補正電圧項を導出するものである。増幅回路７の利得をＧとし、差動アンプの入力オフセット電圧ＶOS及び温度ドリフト電圧ＶTDがゼロであると想定すると、出力電圧ＶO は、前記(１)式から次式のように表される。
【００２３】
【数２】
ＶO ＝Ｇ＊ＲS＊ＩL …(２)
【００２４】
次に、電源電圧ＶB の最大変動値をＶBH、最小変動値をＶBLと限定し、それによるランプの最大負荷電流をＩLH、最小負荷電流をＩLLとし、設定負荷電流をＩLSとすると、電源電圧変動を考慮したランプの負荷電流ＩL は次式のように表される。
【００２５】
【数３】
ＩL ＝ＩLS＋〔（ＩLH−ＩLL）／（ＶBH−ＶBL）〕＊（ＶB−ＶBS）  …(３)
【００２６】
ここで、ΔＩL ＝ＩLH−ＩLL、及びΔＶB ＝ＶBH−ＶBLとして、(３)式を(２)式に代入すると、以下の式が得られる。
【００２７】
【数４】
ＶO＝Ｇ＊ＲS＊ＩLS＋〔(Ｇ＊ＲS)＊ΔＩL／ΔＶB＊（ＶB−ＶBS）〕      …(４)
【００２８】
(４)式中で、所定の出力電圧は右辺第１項で示され、電源電圧ＶB 変動による出力変化は右辺第２項に示されており、従って、出力変化を出力電圧ＶOから相殺するための補正電圧は以下のようになる。
【００２９】
【数５】
補正電圧＝−〔(Ｇ＊ＲS)＊ΔＩL／ΔＶB〕＊ＶB
＋〔(Ｇ＊ＲS)＊ΔＩL／ΔＶB〕＊ＶBS          …(５)
【００３０】
(５)式において、右辺第１項は、変動する電源電圧ＶB に比例した変動比例項を示し、また右辺第２項は電源電圧変動とは無関係な定数項を示している。図２に示す参考例のブロック図では第１の補正手段８が、補正電圧の変動比例項と定数項により、出力電圧ＶO に補正を加えている。
【００３１】
図３は、本発明による電流検出回路３の第１の実施形態を示すブロック図である。図３には、参考例である図２の構成に加えて、第２の補正手段９が含まれている。参考例となる図２に示す電流検出回路の場合、第1の補正手段８が補正電圧の変動比例項と定数項を用いて、出力電圧ＶO に補正を加える構成をとった。それに対して本発明による第1の実施形態の場合は、第１の補正手段８が上記（５）式で示される補正電圧のうち変動比例項を受け持ち、第２の補正手段９が上記（５）式で示される補正電圧のうち定数項を受け持って、出力電圧ＶO に補正を加える構成をとる。また、第２の補正手段９は、第１の補正手段８、及び増幅回路７の構成要素の特性バラツキに起因したオフセット電圧のバラツキ、即ち、第1の補正手段８の構成要素の特性バラツキ及び増幅回路７の構成要素の特性バラツキに起因して第1の補正手段８による補正後の出力電圧Ｖｏのレベルに現れる誤差をも補正するために用いられる。
【００３２】
図４は、図３の電流検出回路３の詳細な回路図を示す。尚、図２の電流検出回路３の詳細な回路図は提示しなかったが、図４における第２の補正手段９がない構成をとることは明白である。図４に示すように、第１の補正手段８は、電源電圧ＶB の 変動分を検出して所定レベルに変換するために、抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びダイオード接続のトランジスタＱＢから構成される分圧回路１０と、この分圧回路１０に おける抵抗Ｒ１とＲ２の接続点からの出力をトランジスタＱＡのベースで受け、トランジスタＱＡのコレクタ出力である補正電圧の変動比例項を、増幅回路７の 帰還及び出力段のトランジスタＱＨ８のコレクタに入力して、トランジスタＱＨ８のエミッタ電流を変化させ、結果として出力電圧ＶO の レベルを増減する加減算回路１１からなる。また、第２の補正手段９は、可変抵抗１３と定電流回路１２からなり、増幅回路７への入力バイアス電圧を変化させることにより、電源電圧変動とは無関係な補正電圧の定数項だけでなく、第１の補正手段８の構成要素の特性バラツキ及び増幅回路７の構成要素の特性バラツキに起因して第1の補正手段８による補正後の出力電圧Ｖｏのレベルに現れる誤差をも補正するよう機能する。図４において、第２の補正手段９を可変抵抗１３と電流固定の定電流回路１２とで構成したが、バイアス電圧を可変するという点で、固定抵抗と電流可変の定電流回路とで構成したとしても作用的には同一である。
【００３３】
前記した、第１の補正手段８の構成要素の特性バラツキ及び増幅回路７の構成要素の特性バラツキに起因して第1の補正手段８による補正後の出力電圧Ｖｏのレベルに現れる誤差の補正は、第２の補正手段９の第１の特徴的機能であるが、第２の特徴的機能として、温度変化による差動アンプの入力換算ドリフト電圧の補正がある。これを次に説明する。可変抵抗１３は温度係数を有しており、温度変化により抵抗値が変化すると定電流回路１２の電流による電圧降下も変化する。そこで、図４に示す第２の補正手段９の実際の構成においては、温度変化による差動アンプの入力換算オフセット電圧ＶOS、すなわち温度ドリフトを相殺するため、可変抵抗１３の抵抗温度係数を打ち消すように、定電流回路１２の電流温度係数を設定してある。
【００３４】
図５は、本発明による電流検出回路３の第２の実施形態を示すブロック図である。図２−図４に示す電流検出回路３の場合、ランプ負荷４の電流検出用のシャント抵抗ＲS は固定抵抗であったのに対して、図５に示す電流検出回路３の場合は、可変抵抗によって構成されている。これは、異なる特性を有するランプ負荷に対しても、電源電圧変動補正の最適化を図るためである。ランプの負荷電流と、電源電圧変動による補正範囲とを設定したランプ負荷とは異なる仕様のランプ負荷を用いると、負荷電流が増加方向又は減少方向に変化するため、出力電圧ＶO を補正可能な電源電圧範囲が上方又は下方で余裕がなくなり、最適な電源電圧変動補正を達成することが困難になる。そこで、シャント抵抗ＲS の抵抗値を変化させ、予め設定したシャント抵抗による電圧降下ＲS＊ＩLSに一致させることにより、電源電圧変動の補正範囲の最適化を図るものである。例えば、負荷抵抗ＲLAの設定ランプＡに対するシャント抵抗がＲSA、負荷電流がＩLAである場合、負荷抵抗ＲLBのランプＢに対するシャント抵抗をＲSB、負荷電流をＩLBとすると、シャント抵抗ＲSBは以下の式から得られる。
【００３５】
【数６】
ＲSA＊〔ＶB／（ＲSA＋ＲLA）〕＝ＲSB＊〔ＶB／（ＲSB＋ＲLB）〕
ＲSB＝(ＲLB／ＲLA)＊ＲSA          …(６)
【００３６】
例えば、予め５Ｗ３灯負荷で設定し、次に２１Ｗ２灯負荷を用いる場合、シャント抵抗値は、〔１／(２１＊２)〕／〔１／(５＊３)〕＝１／２．８倍となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明の負荷断線検出装置は、電源からランプ負荷への電流が流れる抵抗値Rｓの抵抗と、該抵抗の端子間電圧を入力とする増幅率Gの増幅回路と、を含む電流検出回路を具備し、該電流検出回路の出力電圧Voから前記ランプ負荷における断線の有無を判定するランプ負荷断線検出装置において、設定電源電圧ＶBSにおけるランプ正常時の負荷電流をＩLSとし、前記電源電圧ＶB の最大値をＶBH、最小値をＶBL、電源電圧変動分をΔＶB ＝ＶBH−ＶBLとし、前記ＶBHおよびＶBLに対応するランプ正常時の負荷電流をそれぞれＩLHおよびＩLL、負荷電流変動分をΔＩL ＝ＩLH−ＩLLとしたとき、前記電流検出回路の出力電圧Voを構成するＧ＊Ｒｓ＊ΔＩL／ΔＶB＊ＶBで示される前記電源電圧ＶBに比例する電圧を相殺するように前記電流検出回路の出力電圧Voを補正する第１の補正手段と、前記電流検出回路の出力電圧Voを構成するＧ＊Ｒｓ＊ΔＩL／ΔＶB＊ＶBSで示される前記電源電圧ＶBに依存しない定電圧を相殺するように前記電流検出回路の入力電圧を補正する第２の補正手段と、を備えることを特徴とする。第１の補正手段を用いて、最も高い検出精度が要求されるランプの負荷電流値と、電源電圧変動の補正が有効に働く電流値範囲を限定することにより、ランプの負荷電流検出精度の向上と、電流検出回路構成の最小化を同時に行うことが可能になる。さらに第２の補正手段を用いることにより、電源電圧変動とは無関係な補正電圧の定数項だけでなく、第１の補正手段、及び増幅回路（差動アンプ）のオフセット電圧をも補正することが可能になる。
【００３８】
請求項２に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第１の補正手段が電源電圧の分圧回路を具備したことを特徴とする。電源電圧の分圧回路により、変動比例項を検出すると共に、所望レベルへと変換することが可能になる。
【００３９】
請求項３に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第１の補正手段が加減算回路を具備したことを特徴とする。加減算回路により、前記所望レベルへと変換された変動比例項に応じて、電流検出回路の出力電圧を補正することが可能になる。
【００４０】
請求項４に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第２の補正手段が、電流値により前記電流検出回路３の入力電圧を操作するための定電流回路を具備したことを特徴とする。定電流回路を用いて定電流値を可変することにより、入力バイアス条件を変化させ、出力オフセット電圧を補正することができ、ロットによるバラツキを解消することが可能になる。
【００４１】
請求項５に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第２の補正手段が、抵抗値により前記電流検出回路３の入力電圧を操作するための可変抵抗を具備したことを特徴とする。可変抵抗を用いて抵抗値を可変することにより、入力バイアス条件を変化させ、出力オフセット電圧を補正することができ、ロットによるバラツキを解消することが可能になる。
【００４２】
請求項６に記載した発明の負荷断線検出装置は、前記第２の補正手段が、電流値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための定電流回路、及び抵抗値により前記電流検出回路の入力電圧を操作するための可変抵抗を具備し、前記可変抵抗の温度係数を打ち消すように前記定電流回路電流の温度係数を設定したことを特徴とする。可変抵抗の温度係数を打ち消すように前記定電流回路電流の温度係数を設定することにより、温度変化による電流検出回路のドリフト電圧を最小にして、検出精度の更なる向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のランプ断線検出装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  電流検出回路３の参考例を示すブロック図である。
【図３】  本発明による電流検出回路の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図４】  図３に示す電流検出回路の詳細な回路図である。
【図５】  本発明による電流検出回路の第２の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ランプ負荷断線検出装置
２  ランプ電源
３  電流検出回路
４  ランプ負荷
５  Ａ／Ｄ変換器
６  マイクロコンピュータ
７  増幅回路
８  第１の補正手段
９  第２の補正手段
１０  分圧回路
１１  加減算回路
１２  定電流回路
１３  可変抵抗
【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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