(57)【要約】【課題】  発電機や車載バッテリを備える車両の状態に適した外部機器への給電を行う車両用計器を提供する。【解決手段】  車両用計器Ａは、車両に搭載される発電機Ｅ及び車載バッテリＢからの電力供給に基づいて外部機器Ｄへの給電を行う電源回路７と、発電機Ｅの稼働状態を検出する電圧検出回路（検出手段）６と、この電圧検出回路６からの検出信号に基づいて、電源回路７から外部機器Ｄへの給電状態を切り替える制御手段５と、を備える。【選択図】  図１
2016117465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される発電機及び車載バッテリからの電力供給に基づいて外部機器への給電を行う電源回路と、
前記発電機の稼働状態を検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号に基づいて、前記電源回路から前記外部機器への給電状態を切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする車両用計器。
【請求項２】
前記検出手段として前記車載バッテリに接続される電源用配線の電圧を検出する電圧検出回路を適用し、
前記制御手段は、前記電圧検出回路からの検出信号に基づいて、前記電源回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用計器。
【請求項３】
前記電源回路は、前記車載バッテリからの電力を降圧して、所定電圧を前記外部機器へ給電でき、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、この給電状態を停止するスイッチ回路を前記電源用配線と前記電源回路との間に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用計器。
【請求項４】
車両に搭載される発電機及び車載バッテリからの電力供給に基づいて外部機器への給電を行う電源回路と、
前記車両のエンジン回転数を判定する判定回路と、
この判定回路による判定結果に基づいて、前記電源回路から前記外部機器への給電状態を切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする車両用計器。
【請求項５】
車両に搭載される発電機及び車載バッテリからの電力供給に基づいて所定電圧を生成し、この所定電圧を出力する電源回路と、
前記発電機の稼働状態を検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号に基づいて、前記電源回路から所定電圧が出力できるか否かを切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする車両用計器。
【請求項６】
前記電源回路からの所定電圧を車両用計器外に出力する出力端子を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両情報を表示する車両用計器に関し、例えば、充電可能なバッテリ電源によって駆動するとともに、外部機器への電源供給を行う車両用計器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載機器には、各種の周辺機器（外部機器）を接続するインターフェースとして、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このＵＳＢ規格の接続ケーブル（ＵＳＢケーブル）は、通信線と給電線を具備しており、機器間の通信だけでなく周辺機器への給電（電力供給）も可能であり、周辺機器から専用電源を不要にできる等の利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら車載機器の給電機能を車載バッテリに接続する車両用計器に適用する場合、外部機器への給電によって、該車載バッテリの残量を枯渇させ、あるいは枯渇までは至らないものの、車両を起動するために必要な電力を奪ってしまう虞があった。
【０００５】
例えば、車両用計器は車両発動機が動作を行っていない状態でも、車載バッテリの残電力を使用して動作を行うため、車両発動機が動作していないのにも関わらず、使用者が車両発動機による車載バッテリの充電が行われていると勘違いし、外部機器への給電を行った結果、車載バッテリの残量を著しく損なうといった事態が発生する可能性があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、上述課題に着目し、車両の状況に適した外部機器への給電を行う車両用計器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用計器は、
車両に搭載される発電機及び車載バッテリからの電力供給に基づいて外部機器への給電を行う電源回路と、
前記発電機の稼働状態を検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号に基づいて、前記電源回路から前記外部機器への給電状態を切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記検出手段として前記車載バッテリに接続される電源用配線の電圧を検出する電圧検出回路を適用し、
前記制御手段は、前記電圧検出回路からの検出信号に基づいて、前記電源回路を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、前記電源回路は、前記車載バッテリからの電力を降圧して、所定電圧を前記外部機器へ給電でき、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、この給電状態を停止するスイッチ回路を前記電源用配線と前記電源回路との間に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、車両に搭載される発電機及び車載バッテリからの電力供給に基づいて外部機器への給電を行う電源回路と、
前記車両のエンジン回転数を判定する判定回路と、
この判定回路による判定結果に基づいて、前記電源回路から前記外部機器への給電状態を切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の車両用計器は、車両に搭載される発電機及び車載バッテリからの電力供給に基づいて所定電圧を生成し、この所定電圧を出力する電源回路と、
前記発電機の稼働状態を検出する検出手段と、
この検出手段からの検出信号に基づいて、前記電源回路から所定電圧が出力できるか否かを切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記電源回路からの所定電圧を車両用計器外に出力する出力端子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、車両情報を表示する車両用計器に関し、車両の状態に適した外部機器への給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同上実施形態における車両用計器を示す正面図。
【図３】同上実施形態における制御手段の処理手順を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の車両用計器が自動車に搭載される複合計器として適用された実施の形態について添付図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る構成を示すブロック図であり、車両用計器Ａは、表示器１と、バックライト２と、インジケータ３と、入力手段４と、制御手段５と、電圧検出回路６と、電源回路７と、スイッチ回路８と、駆動電源回路９と、を備えている。
【００１７】
これらの構成は、回路基板や配線等を介して電気的に接続されており、合成樹脂などのケースに保持され、車両利用者が運転中に確認しやすいように車両前方側、この場合、ハンドルの中央付近に設けられる。
【００１８】
表示器１は、図２に示すように、透過／不透過を切り換えて表示像を形成する液晶表示パネルや、駆動源となるモータの回転によって目盛りや数値などの指標部を指示する指針式表示部を適用でき、通常走行時など車両の電源投入状態において、図示しないが、車両速度やエンジン回転数、走行距離、車載バッテリの残容量、警報など所望の車両情報を、制御手段５からの制御信号に基づいて表示する出力手段である。
【００１９】
バックライト２は、発光ダイオードなどの光源を適用でき、表示器１の表示面の反対側に設けられる。この場合、バックライト２は、前記回路基板上に設けられるＬＥＤチップ素子を適用でき、制御手段５からの制御信号に応じて、出力輝度を変更できるように回路構成されている。なお、バックライト２は、透過照明でなくとも、ライトガイドを用いたエッジライト方式であってもよい。また、表示器１の背面側に拡散板などを介在させて、バックライト２からの照明光を斑無く表示器１面に照射することもできる。
【００２０】
インジケータ３は、電源回路７から外部機器Ｄへの給電状態を示すもので、バックライト２と同様に、制御手段５の制御信号によって、車両用計器Ａの光透過部において、点灯／消灯が切り替えられる発光ダイオードを用いて状態を示すことができる。
【００２１】
入力手段４は、表示器１の出力画面における積算走行距離や区間走行距離などを切り替え表示するためのトリップスイッチ、または表示器１を含む車両用計器Ａの照明輝度を設定するための調光スイッチを適用できる。また、入力手段４は、車両利用者の押圧操作に応じた操作信号を制御手段５へ出力する。なお、入力手段４は、車両用計器Ａに設けられるノブスイッチの他に、車両用計器Ａ外のスイッチ、例えば、ステアリングスイッチと配線を介して接続することによって構成することもできる。
【００２２】
制御手段５は、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、前記所定プログラムに従って演算処理するためのＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。
【００２３】
また、制御手段５は、入力手段４からの操作信号や、車両の各種センサに基づく車両情報を専用の通信ケーブル（多重通信ライン）Ｗ２を介して入力し、これらの信号に応じて表示器１やバックライト２、インジケータ３を制御するための制御信号を生成し出力する。この場合、車両用計器Ａは、車載バッテリＢや発電機Ｅから電力供給を受けるための電源用配線Ｗ１と、メインスイッチユニットＣ、他のＥＣＵなどと通信可能にする通信ケーブルＷ２と、を介してそれぞれ接続されている。
【００２４】
制御手段５は、別途車載されるメインスイッチユニットＣのメインスイッチ（起動スイッチ）がオンされることによって車両用計器Ａが起動し、車両速度などの車両情報を表示器１に表示させる通常モードと、メインスイッチがオフされることによって車両用計器Ａの通常表示出力を停止させ省電力動作させる省電力モードと、を用意してある。
【００２５】
なお、発電機Ｅは、車両のエンジンが稼働している場合に、エンジンの駆動力によって発電するオルタネータを適用でき、車載バッテリＢの充電や車両用計器Ａなどの負荷に電力を供給する電源として作用する。
【００２６】
電圧検出回路６は、電源用配線Ｗ１の電圧（電位）を検出する検出用回路であり、制御手段５の入力可能な電気信号に変換するための分圧回路を備えている。電圧検出回路６は、電源用配線Ｗ１の電圧に基づく検出信号を制御手段５に出力する。制御手段５は、この検出信号に基づいて、制御手段５を正常に駆動するための電圧が得られるか否かを判定や、車載バッテリＢの劣化具合を表示器１に警報出力するための判定や、発電機Ｅの稼動状態を判定でき、多用途に検出信号を用いる。
【００２７】
電源回路７は、スイッチ回路８を介して電源用配線Ｗ１に接続され、車載バッテリＢや発電機Ｅの電力を用いて、外部機器Ｄへの給電（電力供給）を行うための所定電圧を生成し出力する電圧調整回路を含んで構成される。また、この場合、電源回路７は、各種の外部機器Ｄを接続するインターフェースとして、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）の一部として構成できる。
【００２８】
このＵＳＢ規格の接続ケーブル（ＵＳＢケーブル）は、車両用計器Ａの前記回路基板に実装されるコネクタを介して接続され、通信線と給電線Ｗ３を具備しており、コネクタの給電用端子（出力端子）Ｐから出力される所定電圧（５Ｖ）によって、外部機器Ｄへの給電も可能であり、周辺機器から専用電源を不要にできる等の利点がある。外部機器Ｄとして、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）やヘッドセット等の携帯端末などＵＳＢ規格の機器にも給電できる。
【００２９】
なお、自動車に搭載される場合、車両用計器Ａから離れた収納スペースに用意された端子を電源回路７の出力ポートとして配線接続できる。また、前記通信線によって、制御手段５と通信することによって、外部機器Ｄからの情報を表示器１に表示したり、または、制御手段５が入力した車両情報を外部機器Ｄにて表示するなど利用もできる。
【００３０】
スイッチ回路８は、制御手段５からの制御信号に基づいて、車載バッテリＢや発電機Ｅからの電力供給を電源回路７へ伝えるか否かを切り替えるもので、トランジスタを適用できる。スイッチ回路８は、電源回路７への電力供給の有無を切り替えることによって、電源回路７から外部機器Ｄへの給電状態を切り替えることになる。
【００３１】
駆動電源回路９は、車載バッテリＢや発電機Ｅからの電力を用いて、制御手段５や表示器１、バックライト２、インジケータ３等の電子部品の駆動電圧を生成し出力するレギュレータを適用できる。この場合、駆動電源回路９は、車載バッテリＢからの約１２Ｖの電圧を、５Ｖの電圧に降圧して出力する。
【００３２】
以下、制御手段５によるスイッチ回路８の制御に関する処理手順について図３を用いて説明する。
【００３３】
車両用計器Ａは、メインスイッチユニットＣからの信号に基づいて、停止状態から稼働状態に移行でき、制御手段５は、前記所定プログラムに従って初期化処理を行う。なお、この際、後述するカウンタが「０」に設定される。
【００３４】
車両用計器Ａが通常モード（稼動状態）において、制御手段５は、電圧検出回路６からの検出信号に基づいて、車載バッテリＢや発電機Ｅから電源用配線Ｗ１を介して供給される電力の電圧値（電位）を測定する（ステップＳ１）。
【００３５】
次に、制御手段５は、測定された電圧値と所定電圧（例えば、１３Ｖ）とを比較し（ステップＳ２）、測定された電圧値が、所定電圧値よりも大きい場合、発動機Ｅが動作状態であると判断し、カウンタがインクリメント（「１」を加算）する（ステップＳ３）。
【００３６】
ここで、カウンタの上限値は「７」とし、制御手段５は、「７」を超えた場合（ステップＳ４）でも、カウンタの値に「７」を代入して保持する（ステップＳ５）。
【００３７】
なお、発電機Ｅが動作を行っている時と、そうでない時とで測定される電圧値に明確な差が発生する。車両によって異なるが、一般的には発電機Ｅが動作を行っている時の電源用配線Ｗ１を介する電力の電圧値は約１４Ｖで、発電機Ｅが停止中、即ち車載バッテリＢのみによる電力供給の時は、約１２Ｖ以下である。しかしながら、車両の電装品（例えば、車載音響機器や空気調和機、前照灯等）の動作状況によっては電圧は一時的に降下することがある。これを考慮し、前記所定電圧値を１３Ｖとした。
【００３８】
また、ステップＳ２における比較の結果、測定された電圧値が所定電圧以下であった場合、カウンタをデクリメント（「１」を減算）する（ステップＳ６）。ここで、カウンタの下限値は０とし、カウンタの値が０を下回った場合（ステップＳ７）、カウンタの値に「０」を代入して保持する（ステップＳ８）。
【００３９】
また、制御手段５は、更にカウンタの値を確認し（ステップＳ９）、カウンタの値が「５」よりも大きい場合、スイッチ回路８を制御し、電源回路７から給電可能にする（ステップＳ１０）。この状態で、給電用端子Ｐに接続された外部機器Ｄへ給電できる。
【００４０】
また、カウンタの値が「５」以下の場合、スイッチ回路８を制御し、電源回路７による電力の出力（給電）を停止する（ステップＳ１１）。この状態で、外部機器Ｄが給電用端子Ｐに接続されたとしても外部機器Ｄへの給電は行われない。
【００４１】
これらの処理を、所定時間毎に繰り返すことによって、発電機Ｅの動作状態を検出しながら、これに応じた電力の消費状態を自動で管理できる。なお、これら処理を繰り返す周期（所定時間）として、ここでは２秒としており、さらに、カウンタを用いてカウントすることにより、電圧測定を時間をかけて複数サンプリングできるため、車両用計器Ａは発電機Ｅが安定的に動作を行っていることを判断でき、この状態で外部機器Ｄへの給電を行うことができる。
【００４２】
なお、メインスイッチユニットＣからの信号に応じて、車両用計器Ａが通常モードから省電力モードに移行する場合は、別途処理によって、電源回路７による外部機器Ｄへの給電の停止動作を行う。
【００４３】
上述した実施の形態では、電源用配線Ｗ１から供給される電力について電圧測定することによって、発電機Ｅの動作状態を判断するものを示したが、他のＥＣＵ（例えば、エンジン制御ユニット）からの通信信号によって、発電機Ｅの動作状態をやり取りすることで、給電状態の切り替えを行うことができる。
【００４４】
また、発電機Ｅは、エンジンの駆動力を用いて動作するため、表示器１に表示させる車両情報として入力するエンジン回転数情報を用いて、このエンジン回転の有無に応じて発電機Ｅの動作状態（稼動状態）を判断し、この判断に基づいて電源回路７から外部機器Ｄへの給電／停止を切り替えできる。制御手段５は、エンジン回転数を判定する判定回路として作用する。
【００４５】
斯かる車両用計器Ａは、車両に搭載される発電機Ｅ及び車載バッテリＢからの電力供給に基づいて外部機器Ｄへの給電を行う電源回路７と、発電機Ｅの稼働状態を検出する電圧検出回路（検出手段）６と、この電圧検出回路６からの検出信号に基づいて、電源回路７から外部機器Ｄへの給電状態を切り替える制御手段５と、を備える。
【００４６】
従って、メインスイッチの状態とは関係なく、発電機Ｅの稼動状態に応じて、外部機器Ｄへの給電状態（給電可能状態／給電不可能状態）を切り替えることができる。発電機Ｅが稼働状態を給電条件とすることで、車載バッテリＢの不用意な電力消費によって、残容量不足となる不具合を低減でき、車両の状況に応じて、外部機器Ｄへ給電を行う車両用計器となる。
【００４７】
また、検出手段として車載バッテリＢに接続される電源用配線Ｗ１の電圧を検出する電圧検出回路６を適用し、制御手段５は、電圧検出回路６からの検出信号に基づいて、電源回路７を制御することによって、簡易な構成によって、発電機Ｅの稼動状態を検出できる。また、車載バッテリＢに接続される電源用配線Ｗ１の電圧を検出するため、車載バッテリＢの著しい容量低下時においては、発電機Ｅが稼動状態においても、給電を停止状態にできる。
【００４８】
また、電源回路７は、車載バッテリＢからの電力を降圧して、所定電圧を外部機器Ｄへ給電でき、制御手段５からの制御信号に基づいて、この給電状態を停止するスイッチ回路８を電源用配線Ｗ１と電源回路７との間に備えることによって、簡易な構成で、電源回路７の給電状態を切り替えることができる。
【００４９】
また、前記検出手段として電圧検出回路６ではなく、前記車両のエンジン回転数を判定する制御手段（判定回路）５を適用し、制御手段５は、判定回路による判定結果（エンジン回転の有無）に基づいて、電源回路７を制御することによって、簡易な構成によって、発電機Ｅの稼動状態を検出できる。
【００５０】
また、車両に搭載される発電機Ｅ及び車載バッテリＢからの電力供給に基づいて所定電圧を生成し、この所定電圧を出力する電源回路７と、発電機Ｅの稼働状態を検出する電圧検出回路（検出手段）６と、この電圧検出回路６からの検出信号に基づいて、電源回路７から所定電圧が出力できるか否かを切り替える制御手段５と、を備え、また、電源回路７からの所定電圧を車両用計器Ａ外に出力する給電用端子（出力端子）Ｐを備えることによって、上述と同様の効果が得られる。
【００５１】
なお、本発明の車両用計器を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。また、四輪自動車だけでなく、比較的バッテリ容量の小さいオートバイや、燃料電池を搭載する車両用計器にも適用でき、発電機としてオルタネータではなく、例えば、水素燃料による発電システムに置き換えることもでき、上述と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、ＵＳＢ規格の接続について例にあげて説明したが、例えば、電源ケーブルのみであっても良いし、また、無接点式の給電デバイスを用いて、給電させる構成に上述した制御手段５の処理手順や回路構成を適用することもでき、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、車両用計器に関し、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両用計器として好適である。
【符号の説明】
【００５４】
１  表示器
２  バックライト
３  インジケータ
４  入力手段
５  制御手段
６  電圧検出回路（検出手段）
７  電源回路
８  スイッチ回路
９  駆動電源回路
Ａ  車両用計器
Ｂ  車載バッテリ
Ｃ  メインスイッチユニット
Ｄ  外部機器
Ｅ  発電機
Ｐ  給電用端子（出力端子）
【図１】
2016117465.tif 000003
【図２】
2016117465.tif 000004
【図３】
2016117465.tif 000005