JP2016172458A - 車両用計器 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースであっても外部機器へ給電できる車両用計器を提供する。
【解決手段】車載バッテリＢからの電力を利用して車両情報を表示する液晶表示パネルと、車載バッテリＢと液晶表示パネルとの間に設けられる過電圧保護回路４と、この過電圧保護回路４を介して供給される車載バッテリＢの電力を利用して外部機器Ｄへの給電を行うＤＣ／ＡＣ変換回路９と、を同じケース内に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両情報を表示する車両用計器に関し、例えば、外部機器への電源供給を行う車両用計器に関する。

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）も可能である。

また、車載バッテリから供給される直流電流を商用電源電圧（例えば、１００Ｖ）の交流電流に変換するインバータ、や外部出力端子を車載する機器があり、例えば、特許文献２に開示される。

特開２０１１−１５０５８４号公報 特開２０１３−２３３０２４号公報

しかしながら、これら車載機器の給電機能は、サージカット回路や所定電圧を得るための変換回路などの構成が必要であり、限られた車両スペースに搭載するために改善の余地があった。

そこで本発明の目的は、上述課題に着目し、省スペースであっても外部機器へ給電できる車両用計器を提供することにある。

本発明の車両用計器は、
車載バッテリからの電力を利用して車両情報を表示する表示手段と、
前記車載バッテリと前記表示手段との間に設けられるサージカット回路と、
このサージカット回路を介して供給される前記車載バッテリからの電力を利用して外部機器への給電を行う電源回路と、
を同じ筐体内に備えることを特徴する。

前記表示手段と、前記サージカット回路と、前記電源回路とは、同じ回路基板に実装されることを特徴とする。

前記表示手段を制御するとともに、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。

前記制御手段は、車両が稼働状態でなく、かつ前記外部機器への給電状態の場合に、この給電に関する情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記車両の積算走行距離情報の表示から切り換えて前記給電に関する情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする。

本発明は、車両用計器に関し、省スペースであっても外部機器へ給電できる。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図。 同上実施形態における車両用計器を示す図。 同上実施形態における制御手段の処理手順を示す図。

以下、本発明の車両用計器がオートバイ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。

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、入力手段２と、制御手段３と、過電圧保護回路（サージカット回路）４と、レギュレータ５と、電圧検出回路６と、ヒューズ７と、スイッチ手段８と、ＤＣ／ＡＣ変換回路（電源回路）９と、を備えている。

これらの構成は、同じ回路基板に実装されており、銅箔パターンや配線を介して電気的に接続されている。また、これらの構成は、合成樹脂などのケース（筐体）Ｋ内に保持され、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。

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（表示画像）を形成する液晶表示パネル（表示手段）１１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１２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、車両速度や走行距離、車載バッテリの残り電力量、警報など所望の車両情報を、制御手段３からの制御信号に基づいて表示する出力手段である。表示器１は、発光ダイオードからなるバックライトを設けており、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３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。

入力手段２は、後述する交流電源端子Ｐを介して外部機器へ電力を出力するか否かを切り替えるためのスイッチで、プッシュロックスイッチを適用できる。また、入力手段２は、車両利用者の押圧操作に応じた操作信号を制御手段３へ出力する。なお、入力手段２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兼用して適用することもできる。また、入力手段２は、車両用計器Ａに設けられるスイッチの他に、車両用計器Ａ外のスイッチ、例えば、ハンドル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。

制御手段３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。

また、制御手段３は、入力手段２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）を介して入力し、これらの信号に応じて表示器１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前記通信ケーブルＷ２と、を介してそれぞれ接続されている。

制御手段３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）がオフからオンに操作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、該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。

過電圧保護回路４は、電源用配線Ｗ１に接続され、車載バッテリＢからの過度的な電圧や、瞬間的なノイズを軽減させ以降の電子部品（レギュレータ５等）を保護するサージカット回路である。過電圧保護回路４は、車両用計器Ａに搭載される電子部品だけでなく、交流電源端子Ｐに接続される外部機器に対しても上述保護を行うことができる。なお、過電圧保護回路４だけでなく、過電流保護回路も併設してサージカット回路として設けることもできる。

レギュレータ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の定電圧回路を適用でき、この場合、過電圧保護回路４を介して電源用配線Ｗ１に接続され、車載バッテリＢの電力を用いて、制御手段３等へ給電（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、約１２Ｖのバッテリ電圧を５Ｖの制御手段３駆動用電圧に降圧して供給する。

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３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３に出力する。制御手段３は、この検出信号に基づいて、制御手段３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、車載バッテリＢの残り電力量を判定でき、多用途に検出信号を用いる。また、制御手段３は、電圧検出回路６からの検出信号に基づいて、ヒューズ７の断線状態を判定し、この判定結果に基づいて、表示器１に取り替えを促す表示を出力させることができる。

ヒューズ７は、外部機器Ｄに負荷を接続した場合の過電流保護素子として、過電圧保護回路４とスイッチ手段８との間に設けられ、外部機器Ｄへの必要以上に大電流が流れないように規制する。ヒューズ７は、ケースＫに設けられる蓋７１を開くことで臨むことができ、溶断した場合に、ここから取り替えることができる。この場合、蓋７１及び蓋７１に接するケースＫ部分には、シーリング等の防水構造が施されている。

スイッチ手段８は、リレー素子を適用でき、制御手段３からの制御信号に基づいて、過電圧保護回路４やヒューズ７を介して入力する車載バッテリＢの電力をＤＣ／ＡＣ変換回路９へ供給するか否か（通電／断線）を切り替えることができる。

ＤＣ／ＡＣ変換回路（電源回路）９は、スイッチ手段８を介して入力される車載バッテリＢからの電力（約１２Ｖの直流）を商用電源電圧の約１００Ｖの交流に変換する回路であり、インバータやトランスを用いて構成され、交流電源端子Ｐに接続される。交流電源端子Ｐは、ケースＫに設けられ、外部機器Ｄの給電用プラグを挿入することで接続できる。なお、交流電源端子Ｐは、配線を用いて車両用計器Ａ外、例えば、車両のグローブボックス等へ引き回されて備えられる構成であっても良い。

以下、本発明に関わる制御手段３の処理手順について図３を用いて説明する。

制御手段３は、メインスイッチユニットＣの操作状態に基づいて、車両の稼働が停止状態であるか否かを判定する状態判定処理を行う（ステップＳ１）。なお、制御手段３は、車載されるオルタネータ等の発電（車載バッテリＢの充電）の有無を判定できればよく、例えば、メインスイッチユニットＣではなく、車両用計器Ａが省電力モードであるか否かを判定したり、発電ユニットの動作状態を判定することで置き換えてもよい。

制御手段３は、この状態判定処理によって、車両の稼働が停止状態であると判定した場合に、入力手段２の操作状態を判定する操作判定処理を行う（ステップＳ２）。制御手段３は、この操作状態に基づいて、車両利用者が、交流電源端子Ｐを介して外部機器Ｄへ電力を出力する意志があるか否かを判別できる。従って、車両利用者は、交流電源端子Ｐと外部機器の給電用プラグとが接続状態であっても、交流電源端子Ｐからの電力供給がなされないように選択できる。

制御手段３は、この操作判定処理によって、車両利用者が外部機器Ｄへの電源供給を許可したと判定した場合に、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の残り電力量が十分にあるか否かを判定する電圧判定処理を行う（ステップＳ３）。制御手段３は、車両の起動に必要な電力が十分に残るように考慮して所定の電圧しきい値（例えば、車載バッテリＢの出力電圧が１０Ｖに想到する値）を設定し、前記検出信号と所定の電圧しきい値とを比較している。

制御手段３は、この電圧判定処理によって、車載バッテリＢの残り電力量が十分にある場合には、スイッチ手段８を通電状態に駆動し、ＤＣ／ＡＣ変換回路９を介して、交流電源端子Ｐに接続された外部機器Ｄで電力供給がなされるように促す（ステップＳ４）。また、制御手段３は、表示器１の液晶表示パネル１１を用いて、車載バッテリＢの残り電力量または電圧値を示す表示出力を促す（ステップＳ５）。この表示出力は、車両利用者にとって、メインスイッチＣの操作によって前記発電機を動作させる機会や、外部機器Ｄへの給電時間の目安となる。

制御手段３は、前述電圧判定処理によって、車載バッテリＢの残容量が十分でない場合には、この判定結果が起きてからの経過時間を計時し、所定経過時間に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。この所定経過時間は、車載バッテリＢの電力消費に影響が少なく、かつ外部機器Ｄの給電遮断に備えるための時間が設定される。制御手段３は、この場合、所定経過時間として６０秒が設定され、通常モード時に積算走行距離等を表示する表示器１の液晶表示パネル１１の所定エリアに、交流電源端子Ｐからの電力遮断までの残り時間を表示させる（ステップＳ７）。

また、制御手段３は、ステップＳ６の判定処理によって、前述所定経過時間に達した場合には、表示器１による表示出力を停止し、交流電源端子Ｐからの電力を遮断するようにスイッチ手段８を駆動する（ステップＳ８）。これにより、メインスイッチＣがオフ状態であっても、車両の稼働に影響を及ばさない範囲で、外部機器Ｄへの電力供給を行うことができる。

以上の処理を繰り返すことによって、車両用計器Ａから外部機器Ｄへ電力供給を行うとともに、表示器１によってその状態を確認できる。

斯かる車両用計器Ａは、車載バッテリＢからの電力を利用して車両情報を表示する液晶表示パネル１１と、車載バッテリＢと液晶表示パネル１１との間に設けられる過電圧保護回路４と、この過電圧保護回路４を介して供給される車載バッテリＢの電力を利用して外部機器Ｄへの給電を行うＤＣ／ＡＣ変換回路９と、を同じケースＫ内に備える。

従って、過電圧保護回路４や、給電用の筐体、回路基板、放熱構造、車載バッテリＢからの配線など多くの部品を兼用できるだけでなく、省スペースであっても外部機器Ｄへ給電できる車両用計器Ａとなる。また、給電に関する表示を出力する表示手段として、通常走行時等に車両情報を表示するための表示器１を兼用できる。

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、四輪自動車に比べてバッテリ容量の少ないオートバイに搭載した車両用計器を例にあげて説明したが、電動モータを駆動源とする電動バイクや電動自動車に適用することもでき、この場合、バッテリユニットからの車両情報に基づいて電圧や残容量を入力し、これに基づく給電状態の切り替えを行うこともできる。

また、ＡＣ電源を必要とする外部機器Ｄと接続する車両用計器Ａについて説明したが、例えば、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）を適用することもでき、この場合、電源回路として、５Ｖ出力するためのレギュレータを上述ＤＣ／ＡＣ変換回路９と置き換えて適用できる。また、この場合、別途設けられるＵＳＢ規格の通信線によって、制御手段３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３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。

また、例えば、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３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。

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。

１ 表示器
１１ 液晶表示パネル（表示手段）
２ 入力手段
３ 制御手段
４ 過電圧保護回路（サージカット回路）
５ レギュレータ
６ 電圧検出回路
７ ヒューズ
８ スイッチ手段
９ ＤＣ／ＡＣ変換回路（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
Ｋ ケース（筐体）
Ｐ 給電用端子（出力端子）

Claims (5)

1. 車載バッテリからの電力を利用して車両情報を表示する表示手段と、
   前記車載バッテリと前記表示手段との間に設けられるサージカット回路と、
   このサージカット回路を介して供給される前記車載バッテリからの電力を利用して外部機器への給電を行う電源回路と、
   を同じ筐体内に備えることを特徴する車両用計器。
2. 前記表示手段と、前記サージカット回路と、前記電源回路とは、同じ回路基板に実装されることを特徴とする請求項１に記載の車両用計器。
3. 前記表示手段を制御するとともに、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請求項１に記載の車両用計器。
4. 前記制御手段は、車両が稼働状態でなく、かつ前記外部機器への給電状態の場合に、この給電に関する情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項３に記載の車両用計器。
5. 前記制御手段は、前記車両の積算走行距離情報の表示から切り換えて前記給電に関する情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項４に記載の車両用計器。

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