JP6078890B2 - 自動車の作動に関係するコンポーネントの状態を表示するためのステータスインジケータ - Google Patents

自動車の作動に関係するコンポーネントの状態を表示するためのステータスインジケータ Download PDF

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Description

本発明は、自動車の作動に関係するコンポーネントの状態を表示するためのステータスインジケータに関する。
自動車のユーザーにとって、車両の特定のコンポーネントの状態について迅速な情報を得ることは重要であり、そのようなコンポーネントは、本発明と関連して、「作動に関係する」として表現される。コンポーネントのそのような状態の例は、電気自動車もしくはハイブリッド車の蓄電池バッテリの充電状態又は燃料タンクの充填状態、タイヤ空気圧、エンジン温度などである。そのような状態は、通常、ユーザーが車両内もしくは車両上に着席した後、大抵は(イグニッション)スイッチを操作した後に初めて視認できるようになる。
自動車は、大抵の場合、ヘッドランプ、ターンシグナルランプ、ブレーキランプなどの照明によって外から確認可能であり、これらの照明は、車両を遠隔操作で開ける際に作動することが多い。
本発明の課題は、自動車の作動に関係するコンポーネントの言及した状態を、ユーザーのために、例えば、ユーザーが車両に近づいた際に、必要に応じてリモコンを操作することで、外部からでも視認できるようにすることにある。
この課題を解決するため、本発明は、自動車の作動に関係するコンポーネントの状態を表示するためのステータスインジケータにおいて、外部から視認可能な車両ポジションに少なくとも2つの光源から光を供給される縦長の照明構造が配置されており、これらの光源にはトリガ回路が割り当てられ、このトリガ回路は、作動に関係するコンポーネントの状態を表す状態信号に応じて光源を制御するために設けられており、このとき、光密度及び/又は色が照明構造に沿って段階的にコンポーネントの状態を表示するようになっている。
本発明により、自動車にもともと備わっている照明構造を利用して、とくに危険な特定の状態についてユーザーに素早く知らせることが可能となる。例えば、電気自動車の蓄電池バッテリが空又はほとんど空であることがユーザーに示されれば、ユーザーは車両には乗り込まないで、バッテリの充電について対応を考えるであろう。
適切なバリエーションでは、光源の位置及び形態の選択によって、多数の実用的な形態が生じるため、照明構造が、その構造に配置されている光源を2つ以上有することも可能である。
さらに有利には、照明構造がリフレクタマトリックスとして形成されてもよく、とくに、そのようなリフレクタマトリックスは、すでに取り付けられている照明ユニットの構成部品であることが多い。
とくに適切なバリエーションは、照明構造が照明バーとして形成されていることを特徴としている。すなわち、照明バーの形態及び長さは極めて多様に形成可能であるため、さまざまな形で使用可能である。
もう1つの実施形態のバリエーションでは、各光源が少なくとも1つの光ダイオードを有し、各光ダイオードには1つのトリガ回路が割り当てられており、このトリガ回路は、光ダイオードに対して並列に接続されている、電圧の基準電圧シンクと被制御スイッチとの直列接続を有し、すべてのトリガ回路に共通する制御ラインの制御電圧をLED直列接続の低位終端に対して測定して、この電圧を、スイッチとそれに続くLED鎖又は低位終端との接続部にかかる電圧と比較するため、及び制御電圧が規定値を下回った場合もしくは規定値を超えた場合に、スイッチを閉じるか、又は開くために設けられている。このような種類の形態では、光ダイオード鎖の配線にかかる経費はもっとも少ない。
本発明に基づく別のバリエーションでは、照明構造が、少なくとも2つの光供給ポジションを備える少なくとも1つの照明バーを有し、これらの光供給ポジションにはそれぞれ1つの光源が割り当てられており、供給された光をガイドするため及び光を放射するための光ガイドが、この光ガイドに形成される干渉箇所のために設けられ、トリガ回路は、コンポーネントの状態に応じて2つの光供給ポジションで光源を制御するために設けられている。そのような照明バーは、例えばすでにある照明手段に、美観を損なうことなく簡単に組み込むことができる。
多くのケースでは、光源から異なる色が放射される場合は、インジケータをより強調的に形成することができる。
さらに、光源が光ダイオードとして形成されている場合は、エネルギー要求及び熱発生に関してもしばしば推奨される。
ステータスインジケータの照明構造が、自動車のヘッドライトユニットの中/ヘッドライトユニット部分に配置されている場合は、小型で低コストに形成することもできる。
以下に、図に示されている実施形態の例を用いて、本発明を、その他の利点も含めてさらに詳しく説明する。
本発明に基づくステータスインジケータの照明構造の制御図である。 ヘッドランプ内に配置された照明構造を備える本発明の実施形態を前から見た図である。 図2に基づく実施形態に類似したバリエーションである。 本発明に基づく照明構造の光ダイオード鎖の基本構造を示すブロックダイヤグラムである。 光ダイオード鎖の1つの光ダイオードにおけるLED制御配線図である。 4つの光ダイオードを備える光ダイオード鎖の例における、さまざまな作動段階である。 4つの光ダイオードを備える光ダイオード鎖の例における、さまざまな作動段階である。 4つの光ダイオードを備える光ダイオード鎖の例における、さまざまな作動段階である。 降下する制御電圧の時間経過ならびに4つの光ダイオードを備える光ダイオード鎖の点灯数の時間経過を示すグラフである。 上昇する制御電圧の時間経過ならびに4つの光ダイオードを備える光ダイオード鎖の点灯数の時間経過を示すグラフである。 両方の端部で制御される照明バーの図である。 本発明で使用される光ガイドの部分図である。 図10の照明バーの端部に取り付けられた2つの光源の強度状態の例である。 図10の照明バーの端部に取り付けられた2つの光源の強度状態の例である。
図1に従って、自動車(ここでは詳しく図示されていない)の作動に関係するコンポーネント1の状態は、状態信号szを発信する評価装置2によって検知される。本例において、コンポーネント1は電気自動車又はハイブリッド車の蓄電池バッテリであり、評価装置はこのバッテリの現在の充電状態を検知し、充電信号szは充電状態を示す。しかし、コンポーネント1は車両の燃料タンクであってもよく、その場合、評価装置はタンクの充填状態を検知する。その他の状態信号として、車両のエンジンのクーラント/オイル温度などもあり得るだろう。
状態信号szは、トリガ回路3によって、少なくとも2つの光源5、6を有する長方形の照明構造4を制御する。このトリガ回路は光源を制御するために形成され、光源は、作動に関係するコンポーネントの状態、例えば蓄電池バッテリの充電状態に応じて、光密度及び/又は色が照明構造4に沿ってスケールの形でコンポーネントの状態を表示するように制御される。例えば、図1では、照明構造の左端部が0%(空のバッテリ)で、右端部が100%(フル充電のバッテリ)となっており、図1における充電状態は約50%を示し、この場合、構造4は左から開始して半分まで点灯している。照明構造4の点灯は、もっとも簡単なケースでは、白色光又は単色光で行われるが、色のついた光源を使用して、コンポーネントの状態に応じて色が「変化」する、例えば緑から赤への移行なども可能である。当業者には、そのような光スケールを形成するための実施可能性が数多くあり、さらに以下において実施例を説明する。
本発明は、さらに、照明構造が、外部から視認できる自動車のポジションに配置されている。「外部から視認できる」とは、本発明によるステータスインジケータが、通常のようにインストルメントパネル内又は直に運転者の視程内にあるのではなく、車両の外側にあること、あるいはいつでも外から視認できることを意味することができる。実現可能な例は、ボディの外側に取り付けるストリップ、又はヘッドランプ、ブレーキランプ構造など、既存の車両照明の中に組み込むことなどである。
図2及び3には、本発明に基づくステータスインジケータのヘッドランプ内の配置に関して2つの実施例が示されており、両方のケースで、ヘッドランプユニット7は、例えばロービームユニット8とハイビームユニット9とを含んでいる。さらに、リフレクタマトリックス10ならびに照明バー11がヘッドランプ内にあって、ここではユニット8及び9の上部に斜めに連続して配置されている。リフレクタマトリックス10と照明バー11とは、例えばデザインに応じて僅かに湾曲しているか、又はカーブしている。
表示例では、リフレクタマトリックス10が11個のリフレクタフィールド10a〜10kを有し、これらのフィールドは、それぞれ1個又は複数のLED(詳しく図示されていない)によって点灯することができ、例えばターンシグナルランプ、デイドライビングランプ、ポジションランプとして使用される。リフレクタマトリックス10の下部にオプションで配置されている、点線で示された照明バー11は、2つ以上の箇所でLEDから光を供給され、例えばポジションライトとして、又はその他の目的に用いることができる。
図2による実施形態では、11個のリフレクタフィールドを備えるリフレクタマトリックス10が、本発明に基づくステータスインジケータの照明構造としても用いられる。例えば、蓄電池バッテリの充電状態又は燃料タンクの充填状態に応じて、リフレクタフィールド10a〜10kが、スケールの意味で左から右に大きく又は小さく、それらのフィールドに割り当てられている光源によって点灯する。次に、4つの光源について、考えられる多数の制御バリエーションのうちの一例を示す。
図4は、本発明による照明構造の光ダイオード鎖の構造を示している。すなわち、電源12は電流ILEDを供給し、トリガ回路3を用いて、この例では低位終端又はグラウンド箇所13に対して直列に接続された4つの光ダイオードLED1〜LED4に電源を供給する。これらの4つの光ダイオードは、例えば図2のリフレクタマトリックス10と同様のリフレクタマトリックスに割り当てることができるが、そのようなマトリックスであれば、リフレクタフィールドの数は4個だけで、図2のように11個のフィールドは有さないであろう。
それぞれの光ダイオードLED1〜LED4には、LED制御AS1〜AS4が割り当てられており、これらのLED制御は、付属する光ダイオードに対して並列接続されている電圧Urefの基準電圧吸込みRSと、被制御スイッチQとの直列回路を有している。
すべてのLED制御AS1〜AS4に共通の制御ライン14は状態信号szが送られているランプジェネレータ15のアウトプットにあり、LED制御の、ここでは記号的に示されているコンパレータ回路6によって、被制御スイッチの制御インプットと接続されている。この場合、それぞれのLED制御は、低位終端13に対して一定の、制御ライン14にかかる制御電圧Ustを、スイッチQと後続の鎖の光ダイオードLD2又は低位終端13との接続部にかかる電圧UF1〜UF4と比較するため、及び電圧Ustが規定値を下回った場合にスイッチQを開くか、もしくは規定値を超えた場合にスイッチQを閉じるために設けられている。全体として、制御電圧が降下するに従って、点灯するLEDの数は多くなる。従って、ランプジェネレータのブロック15内のグラフには、例として、縦軸に制御電圧Ustが示され、横軸には蓄電池バッテリの充電状態の増加が示されている。
光ダイオード鎖の光ダイオードLED1〜LED4は、必ずしも単独の光ダイオードでなくてもよく、1個の光ダイオードの代わりに、光ダイオードの直列接続及び/又は並列接続を設けることもできる。ランプジェネレータ15と電源12との間に点線で示されているラインは、必要に応じて電流ILEDの追加的制御が可能であることを示している。
すべてのLED制御は同一に形成されているため、以下では、鎖の第1の光ダイオードLED1に割り当てることのできるLED制御の実際に試された実施例を、図5を参照しながら詳しく説明する。
光ダイオードLED1に対して並列に、順方向に接続されている2つのダイオードの直列回路があり、これらのダイオードは全体としてD1で示され、基準電圧吸込みを形成しており、MOSFET Qの接点ギャップD−SのソースSが光ダイオードLED1の陰極にあり、MOSFET QのドレインDはダイオードD1の陰極にある。トランジスタQのゲートは、制御ライン14の保護抵抗R1と分離ダイオードD2との直列回路の向こうにある。MOSFET QのソースSとゲートGは、一方でツェナーダイオードD3によって、他方では抵抗R2によってバイパスされている。
分離ダイオードD2は、光ダイオード鎖のそれぞれ残りの回路へのフィードバックを防止し、保護抵抗R1はツェナーダイオードD3との組み合わせで、MOSFETのゲート−ソース間にかかる有害な高電圧を防止する。抵抗R2は、ダイオードD2が存在していてもMOSFETスイッチを確実にオフにできるようにしている。ダイオードD1には、このことに関して、回避できないMOSFET Q1のゲート−ソース電圧公差を補正し、FETが正確なスイッチ点を持たないという状況を考慮する役割がある。
以下に示す電圧値は、本発明の機能を分かりやすく説明するためにのみ用いられるべきであり、使用される構成部品及び回路寸法によって異なっている。示されている実施例では、基準電圧ダイオードD1を形成している2つのダイオードが、例えば、それぞれ一般的な0.6ボルトの順電圧をもつショットキーバリアダイオードであるため、光ダイオードの定格電流での基準電圧吸込みD1の基準電圧Urefは1.2ボルトである。ツェナーダイオードD3のツェナー電圧は8.2ボルトであり、ダイオードD2の通過電圧は0.6ボルトである。MOSFET Qは、通常、2ボルトのゲート‐ソース電圧以降で導電性になる。光ダイオードの通過電圧は、通常、2ボルトである。
さらに図6〜8を参照しながら、次に、4段階の光ダイオード鎖の機能を説明する。当業者には、本発明が特定の数の光ダイオードに限定されることはなく、該当する寸法で4段階より多くすることも、少なくすることも可能であることは明白である。次に、光ダイオード鎖の4つの考えられる状態のうち2つだけを説明する。
図6による第1段階では、制御電圧Ustは6.5ボルトである。スイッチQと鎖の後続LEDもしくは低位終端との接続部にかかる電圧は、3.6ボルト、2.4ボルト、1.2ボルト又は0ボルトである。それぞれのMOSFETのゲート−ソース電圧は2ボルトよりも大きく、すなわち第1段階〜第4段階について、2.3ボルト、3.5ボルト、4.7ボルト及び5.9ボルトであり、従って、MOSFET Q全体が制御されており、そのドレイン−ソース電圧はほぼ0ボルトである。光ダイオードLED1〜LED4には、それぞれ1.2ボルトの電圧がかかり、ほぼ基準電圧URefに相当する。この電圧は、明らかに2ボルトの光ダイオードの通過電圧よりも低く、光ダイオードは点灯しない。図9のグラフにおいて、このことは降下する電圧ランプの出発点に該当する。
図7では、制御電圧Ustが4.3ボルトまで低下し、第1段階のMOSFETのゲート−ソース電圧は0.1ボルトしかなく、第2段階のMOSFETのゲート−ソース電圧も1.3ボルトしかないため、第1段階のスイッチQ1の他に、第2段階のスイッチも閉じ、第2の光ダイオードLED1も第1の光ダイオードLED2と同様に点灯する。
図8に示されている段階では、制御電圧Ustが1.9ボルトを下回っており、それぞれの段階のMOSFETのゲート−ソース電圧は、(図の上から下に向かって)0ボルト、0ボルト、0ボルト及び1.3ボルトであるため、全ての光ダイオードLED1〜LED4が点灯する。
図7、8及のソース電圧Us、Us、Us及びUsについては、具体的な電圧値が記入されておらず、とくに、図7の電圧Us及び図8の電圧Us、Us及びUsは、先行するLEDの順電圧によって決定され、モデルまたは性能によって異なる。
全体として、ランプジェネレータ5によって発生する制御電圧Ustが例えば線形に降下する場合、説明した機能により、連続して「点灯する」光ダイオード鎖の照明効果が生じる。これに関しては、再度、200ms時間についてこの機能を示している図9aを参照されたい。すでに言及したように、制御電圧の経過は、線形機能の代わりに、その他の任意の機能に従うこともできる。
もちろん、制御電圧が上昇する場合で、逆の経過が生じることも可能である。このことが図9bに示されており、横軸には、蓄電池の充電状態がパーセントで記載されている。
詳細には図示されていないが、すでに述べたように、ランプジェネレータ15によって電流源12をある程度制御することも可能であり、これによって、例えば鎖が「点灯する」際に光ダイオードの輝度が上昇するなど、その他の効果も実現することができる。
示された制御方法には、使用されているLEDの数とは無関係に、光ダイオード鎖に必要な配線は3つだけという利点がある。単純かつ低価格なトリガ回路を、最小スペースで、光ダイオードに直接取り付けることができる。もちろん、必要な配線の数が重要な役割を果たさない場合には、光ダイオードを、他の周知のやり方で、直接、すなわち個々のLED制御なしに制御することもできるであろう。
次に、再度、本発明との関連において、リフレクタマトリックス10を使用するのではなく照明バー11を使用する実施形態である図3に言及する。図示されている例では、この照明バーは、さらにターンシグナルランプ、ポジションランプ及びデイドライビングランプとしても使用することができ、7つの点灯ゾーン17a〜17gを有し、接続箇所18a〜18gに取り付けられている各点灯ゾーンは、下記においてさらに詳しく説明するように、光源によって、例えばそれぞれ1つ又は複数のLEDによって点灯する。
光源の制御は、トリガ回路3によって適切に行われ、作動に関係するコンポーネントの状態に応じて、スケールの意味で照明バー11の範囲が大きく又は小さく点灯する。図3では、7つの光源に対して7つの接続箇所が示されているが、照明バーの両端部において入射する2つだけの、好ましくは減光可能な光源によって強調的な照明にすることも可能である。
照明バーは、車両構造に追加的に取り付けられ、光は、例えば光ダイオードなどによって正面で照明バーの中に供給される。光は、ほぼ球形だが、必要に応じて他にも例えば楕円形又は長方形の断面も有する光ガイド内部の隔壁で完全に反射するが、例えばプリズム形に形成されている干渉箇所で方向転換し、これらの干渉箇所のほぼ反対側に放射される。そのような光ガイド構造の例が、欧州特許出願公開第0935091(A1)号明細書から知られている。この文献の対象は棒型の光ガイドであり、この場合、全長にわたって均等な光密度を実現するため、干渉箇所として設けられている、光を屈折するプリズムが棒軸に対して横向きの幅を有しており、この幅は、光接続面から出発して増加する。また、光ガイドの両端部に1つの光接続面と、これに対応して2つの光源が設けられている実施形態も説明されている。
照明バー11として形成されている図10による照明構造は、僅かに湾曲している光ガイドを示し、この光ガイドは、両端部の光供給ポジションA又はBにそれぞれ光源5又は6を有しており、光は光入射面5A、6Aの中に入ることができる。両方の各光源5、6には、状態信号szが送られているトリガ回路3の供給ライン5s、6sを介して電源が供給されている。光源としては、好ましくはLEDが考えられるが、ライトバルブ、キセノンランプなど、他の光源も使用できるであろう。
図11は、干渉箇所19から成る構造を示す照明バー11の拡大断面図である。この場合、プリズムとして形成された干渉箇所は、それぞれ2つの光側面、すなわち光側面20と光側面21とを有している。これにより、照明バー11の両側から供給される光は、実質的に、干渉箇所の反対側に位置する照明バーの面に照射されることが可能となる。
本発明において使用される光源は、白色光又は単色光でなくてもよく、色が変化する光源(RGB光源)を使用することもできる。この場合、例えば、赤から緑へ色を移行させることが可能である。
次に、図12a及び12bについて言及する。これらの図は、供給ポジションA及びBに取り付けられた光源5及び6について、トリガ回路3によって規定される強度の起こり得る状態をグラフで示したものであり、示されている経過は減光曲線とも呼ぶこともできる。
ポジションAに取り付けられた第1の光源5の強度IAは、例えば、任意に決定できる特定の最大値から出発している。この次に、下降する減光傾斜面が続き、この傾斜面は、本例では直線で示されているが、ここで説明されるあらゆる減光傾斜面に関してその他の曲線も可能であり、曲線の経過はコンポーネントの状態変動に左右される。ここでは、ポジションAにおける光源の強度が最小値まで低下し、次に、上昇する減光傾斜面に従って直線で上昇する。上昇する減光傾斜面の終点では、ポジションAの光源5が再び最大輝度に達している。
ポジションBの第2の光源6の強度経過を見ると、この例では、輝度経過がポジションAの第1の光源5の輝度経過と真逆になるように第2の光源が制御されることが分かる。この種の制御は、異なる色をもつ光源を意味している。というのも、これにより、ポジションAの光(例えば緑)がポジションBの光(例えば赤)に変化する効果を生じるからである。両方の光源がこれらの色であるとすると、照明バーの第1の状態範囲B1は緑色で点灯する。すなわち、蓄電池バッテリを例にとると、このバッテリは完全な充電状態であることが観察者に示されるであろう。状態範囲B2では、照明バーの他方の側が赤色で点灯し、充電状態はちょうどゼロであることが観察者に示されるであろう。これらの両極端な範囲の間では、点灯している面又は長さの割合が、この例における蓄電池バッテリの充電状態の中間段階に対応して、ポジションA、Bに取り付けられた両方の光源5、6の強度の割合によって示される。
示されている例の中で、光源の特定数が指定及び表示されている場合、これらの数の指示が限定的に記載されているものでないことは、当業者には明らかである。例えば、図4〜8による実施形態は、多数の光ダイオードを4つの光ダイオードとして有することができる。また、照明構造は、必ずしも長方形に形成されていなくてもよく、その他の形状、例えば光る部分をもつリング形、円形などの照明構造も考えられる。

Claims (5)

  1. 自動車の作動に関係するコンポーネント(1)の状態を表示するためのステータスインジケータであり、外部から視認可能な車両ポジションに、少なくとも2つの光源(5、6;LED1〜LED4)によって光を供給される照明構造(4;10;11)が配置されており、前記光源にはトリガ回路(3)が割り当てられ、該トリガ回路は、前記作動に関係するコンポーネント(1)の状態を表す状態信号(sz)に応じて前記光源を制御するために設けられており、このとき、光密度及び/又は色が前記照明構造に沿って段階的に前記コンポーネントの状態を表示するようになっているステータスインジケータであって、
    前記照明構造が、該構造に割り当てられている光源(5、6;LED1〜LED4)を2つ以上有しており、少なくとも2つの光供給ポジション(A、B)を備える少なくとも1つの照明バー(11)を有し、前記光供給ポジションにはそれぞれ1つの光源(5、6)が割り当てられており、供給された光をガイドするため及び光を放射するための前記照明バーが、該照明バーに形成された干渉箇所(19)のために設けられ、前記トリガ回路は、前記コンポーネントの状態に応じて少なくとも2つの前記光供給ポジションで前記光源を制御するために設けられていることを特徴とする、ステータスインジケータ。
  2. 前記光源が、光ダイオード(LED1〜LED4)として形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のステータスインジケータ。
  3. それぞれの光源が少なくとも1つの光ダイオード(LED1〜LED4)を有し、それぞれの光源にはトリガ回路(AS1〜AS4)が割り当てられており、該トリガ回路は、前記光ダイオードに対して並列接続されている、電圧(Uref)の基準電圧吸込み(RS)と被制御スイッチ(Q)との直列接続を有し、すべてのトリガ回路に共通する制御ライン(14)の制御電圧(Ust)を前記LED直列接続の低位終端に対して測定して、前記電圧を、前記スイッチとそれに続く前記LED鎖又は前記低位終端との接続部にかかる電圧と比較するため、及び前記制御電圧(Ust)が規定値を下回った場合もしくは規定値を超えた場合に、前記スイッチを閉じるか、又は開くために設けられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のステータスインジケータ。
  4. 前記光源(5、6;LED1〜LED4)が異なる色を放射することを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のステータスインジケータ。
  5. 前記照明構造(4;10;11)が、自動車のヘッドライトユニット(7)の中/ヘッドライトユニット部分に配置されていることを特徴とする、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のステータスインジケータ。
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