WO2013046354A1 - 車両接近通報装置 - Google Patents

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井上 悟
大澤 孝
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三菱電機株式会社
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    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L2240/12Speed
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/351Pulse width modulation being used in an amplifying circuit

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle approach notification device for notifying a pedestrian or the like around an electric vehicle of the approach or presence of the own vehicle.
  • This vehicle approach notification device includes a microcomputer that synthesizes a notification sound, an output amplifier that amplifies the notification sound, and a speaker that generates the notification sound as main members.
  • the vehicle approach notification device is different from so-called in-vehicle audio devices such as stereo and radio, and for example, an electronic circuit (ECU) including a microcomputer and an output amplifier is disposed in the vehicle interior, and a speaker is disposed in the vicinity of the front bumper. is there.
  • ECU electronic circuit
  • positioned in a vehicle interior to a speaker penetrates the wall of a vehicle interior, and the length also becomes long. For this reason, abnormalities occur in the power supply line or in the output amplifier in the ECU due to problems during processing or laying of the power supply line, vibration during traveling, etc., or no notification sound is output, or the vehicle It is conceivable that the approach notification device will break down.
  • a power fault, a ground fault, an open circuit, and a short circuit are common, but there is a vehicle approach notification device that does not damage the power supply line and the output amplifier even if such an abnormal situation is encountered.
  • an audio amplifier that outputs a sound signal can provide a large output while the power supply voltage is a constant voltage of 12 V, and ideally, an on-vehicle audio that can apply a voltage twice the power supply voltage of the amplifier to the speaker terminal.
  • a BTL amplifier suitable for equipment.
  • BTL Bridged Transformer Less or Balanced Transformer Less
  • One is a method of applying a set of analog voltages symmetrical to a reference voltage to two terminals of a speaker, which is a combination of analog amplifiers such as class A and class B.
  • the other one is a combination of a class D digital amplifier and the like.
  • this digital amplifier uses a PWM carrier wave of about 100 to 500 kHz for an audio signal of about 10 to 20 kHz, thereby reducing the uncomfortable feeling and audible noise caused by digital operation.
  • the former analog method is based on a combination of analog amplifiers, and although it can ensure good sound quality, it is difficult to adopt it for small in-vehicle devices due to low power conversion efficiency and large loss, but the latter digital method. Since the output circuit is composed of four switching elements and each switching element is turned ON / OFF alternately to output a sound signal, there is little power loss. Is preferred.
  • Patent Document 1 As a prior art having a configuration for detecting an abnormality occurring in the output of an amplifier.
  • the abnormality detection described in Patent Document 1 detects an output abnormality of an analog BTL amplifier and performs a protection operation, and takes into account the configuration of the analog amplifier. If a digital amplifier is used, a spike-like waveform is generated at the potential corresponding to the midpoint potential described in Patent Document 1 due to the phase shift of both rectangular waves. Is difficult to detect. Therefore, the configuration described in Patent Document 1 is not configured to detect an output voltage by a rectangular wave to which a power supply voltage potential and a GND potential peculiar to a digital method are alternately applied.
  • the present invention uses a digital audio BTL amplifier capable of high output with a simple configuration as an output amplifier.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle approach notification device that can quickly detect an abnormality such as a ground fault and protect itself.
  • This invention combines a sound signal to generate a vehicle approach notification sound signal and a vehicle approach notification sound signal generated by the composite sound source into a PWM pulse to drive a semiconductor switch,
  • a vehicle approach notification device that includes a BTL amplifier that amplifies a vehicle approach notification sound signal and outputs a vehicle approach notification sound to a speaker connected to an output terminal of the BTL amplifier, and filters a voltage waveform of an output of the BTL amplifier. Abnormality of the load connected to the BTL amplifier or the output of the BTL amplifier by comparing the low-pass filter, the voltage waveform filtered by the low-pass filter and the reference voltage generated by dividing the power supply voltage of the BTL amplifier And an abnormality determination unit for determining whether or not.
  • an abnormal operation of a digital BTL amplifier, a short circuit of a speaker connected to the output of the BTL amplifier, or a load abnormality such as a power supply to the speaker or a ground fault occurs.
  • a vehicle approach notification device that can be detected quickly and can protect itself.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an outline of a configuration of a vehicle approach notification device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the digital BTL amplifier 1 drives the speaker 2.
  • the BTL amplifier 1 receives, as an input, a sound signal from a synthesized sound source 5 that is provided in, for example, a microcomputer constituting the control unit 4 and is synthesized as a synthesized sound by synthesizing a sound signal suitable for a vehicle approach notification.
  • the input sound signal is converted into a pulse width-modulated pulse by the PWM waveform converter 3, that is, a PWM (Pulse Width Modulation) pulse, and the speaker 2 is driven by a PWM pulse voltage.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the BTL amplifier 1 includes two class D amplifiers, that is, an amplifier 11 and an amplifier 12.
  • two semiconductor switches of the semiconductor switch 111 and the semiconductor switch 112 are connected in series between the power source Vcc and the ground (GND), and the connection point between the semiconductor switch 111 and the semiconductor switch 112 serves as an output point A. 2 is connected to one end.
  • the drive units 113 and 114 for driving the semiconductor switch convert the pulse generated by the PWM waveform conversion unit 3 into a signal for driving the semiconductor switch.
  • Each of the semiconductor switches 111 and 112 performs a switching operation based on signals from the drive units 113 and 114.
  • the amplifier 12 has the same configuration as that of the amplifier 11, and two semiconductor switches of the semiconductor switch 121 and the semiconductor switch 122 are connected in series between the power supply Vcc and the ground GND, and the semiconductor switch 121 and the semiconductor switch 122 are connected.
  • the connection point is an output point B and is connected to the other end of the speaker 2.
  • the drive units 123 and 124 that drive the semiconductor switch convert the pulse generated by the PWM waveform conversion unit 3 into a signal that drives the semiconductor switch.
  • Each of the semiconductor switches 121 and 122 performs a switching operation based on signals from the drive units 123 and 124.
  • the voltages at the output terminals of the BTL amplifier that is, the output point A of the amplifier 11 and the output point B of the amplifier 12 are input to the abnormality determination unit of the control unit 4 through the low-pass filter 7 and the low-pass filter 8, respectively.
  • the voltage Vref obtained by dividing Vcc by the resistors R1 and R2 having the same resistance value is determined abnormally.
  • the abnormality determination unit 6 compares these input voltages to determine an abnormality of the load connected to the BTL amplifier 1 or the output of the BTL amplifier 1 such as a speaker or a power supply line to the speaker.
  • a protection operation is performed such as stopping the operation of the PWM waveform converter and stopping the generation of the PWM pulse, or stopping the power supply of the BTL amplifier 1.
  • Vsp the voltage waveform V B of the voltage waveform V A and point B of the point A in FIG. 1, i.e., the amplifier 11 and the output waveform of the amplifier 12, further the voltage across the speaker 2, i.e. BTL amplifier 1 of the output voltage waveform
  • a schematic waveform of Vsp is shown.
  • the voltage waveform in the case where the input sound signal is a sine wave indicated by a dotted curve in each waveform diagram is shown.
  • Ta indicates the period of the sound signal, and the frequency is a period corresponding to about 10 Hz to about 20 kHz.
  • Tc indicates the period of the carrier wave of the PWM pulse, and a carrier wave having a period corresponding to, for example, 100 kHz to 500 kHz is used as the frequency.
  • the output of the low-pass filter is When only the DC component is present and the amplifier 11 and the amplifier 12 are operating normally, the voltage becomes one half of the power supply voltage Vcc, that is, the same voltage as the reference voltage Vref.
  • V11 becomes a voltage lower than the reference voltage Vref as Ve shown in FIG. Therefore, the control unit 4 compares V11 and Vref, and determines that the amplifier 11 is in a ground fault state when V11 ⁇ Vref ⁇ V ⁇ .
  • V ⁇ is a threshold value for determining the ground fault state.
  • V11 becomes higher than the reference voltage Vref as Vt shown in FIG. Therefore, the control unit 4 compares V11 and Vref, and determines that the amplifier 11 is in a power fault state when V11> Vref + V ⁇ .
  • V ⁇ is a threshold value for determining that the state is a power fault. The same applies to the output of the amplifier 12.
  • the above cut-off frequency is used as a sound. Therefore, if a margin of 10 times is observed, it takes 500 ms to detect an abnormality, and a quick determination cannot be made. If this determination is delayed when a power fault or ground fault occurs, there is a risk that the amplifier and the vehicle approach notification device may be destroyed.
  • the minimum frequency is 20 Hz. However, since the actual sound has various timbres, the minimum frequency is unclear, and a clear boundary cannot be set as the cutoff frequency of the low-pass filter (LPF). Therefore, the time until the determination is made must be ambiguous.
  • the notification sound generated by the vehicle approach notification device is intended to inform the surroundings of its own presence, so that a sound that is easy to distinguish is required.
  • synthesized sounds can be used.
  • the lowest frequency can be set to an arbitrary frequency of about 150 to 100 Hz, for example.
  • An example of the waveform of the actual synthesized sound is shown in FIG. In FIG. 4, a period corresponding to the lowest frequency included in the synthesized sound is indicated by Tamax.
  • the notification sound is a repetitive signal of a signal having a period Tamax of 10 ms. Therefore, the characteristic of the low-pass filter (LPF) that inputs the output voltage only needs to have sufficient filtering characteristics for a signal of 10 ms, so it is clearly set as [the minimum frequency of the synthesized sound> the cut-off frequency of the LPF].
  • the cutoff frequency is 1 If a filter of 0 Hz (one cycle of 100 ms) is used, a signal of 100 Hz or more as a notification sound is sufficiently attenuated, and an abnormal voltage generated at the output terminal can be clearly identified. In other words, if there is a time of 100 ms, the abnormality can be detected without being affected by the notification sound, and the abnormality can be determined quickly without making any mistake.
  • a current detection resistor Ri is provided, and the voltage at both ends of Ri is amplified by the current detection amplifier 13 and input to the control unit 4 as I1.
  • the abnormality from the output of the BTL amplifier 1 or the BTL amplifier 1 to the speaker 2 can be determined by comparing this I1 with the current value of normal operation. For example, when the speaker 2 is short-circuited, the current value I1 becomes an abnormal current that is larger than the current value of normal operation. As described above, when the abnormality is determined by I1 together with V11 and V12, more reliable abnormality determination can be performed.
  • FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing an outline of the configuration of the vehicle approach notification device according to Embodiment 2 of the present invention. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • a low-pass filter (LPF) 70 is provided inside the control unit 4.
  • the output voltage V B of the output voltage V A and the amplifier 12 of the amplifier 11 is directly input to the control unit 4, using the digitized data by sampling these output voltages are filtered by the low pass filter 70 is a digital filter .
  • the cut-off frequency of the low-pass filter 70 is the same as that described in the first embodiment, and is equal to or lower than the lowest frequency of the sound included in the synthesized sound generated by the synthesized sound source 5.
  • waveform data similar to V11 and V12 described in the first embodiment is obtained, and the abnormality determination unit 4 can determine abnormality as in the first embodiment. it can.
  • the synthesized sound generated by the synthesized sound source 5 may be variable according to changes in the speed of the vehicle, for example.
  • the minimum frequency of the sound included in the synthesized sound changes.
  • the low-pass filter 70 can acquire the data of the lowest frequency from the synthetic sound source 5 and can arbitrarily change the cutoff frequency by this data. That is, if the cut-off frequency of the low-pass filter 70, which is a digital filter, is changed corresponding to the changing minimum frequency, the cut-off frequency of the low-pass filter 70 can be increased when the minimum frequency included in the synthesized sound is high. For this reason, abnormality determination can be performed in a shorter time.
  • FIG. 6C also shows a waveform of V A -V B that is an output voltage waveform of the BTL amplifier 1.
  • the output waveform when the speaker 2 is short-circuited is indicated by a broken line.
  • an output waveform when the speaker 2 is opened due to disconnection or the like is indicated by a one-dot chain line. As indicated by a broken line in FIG.
  • the abnormality determination unit 6 can determine that a short circuit has occurred between the output terminals of the BTL amplifier 1. Further, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 6, if the voltage drop due to the output impedance of the BTL amplifier 1 is small, the abnormality determination unit 6 can determine that the output terminals of the BTL amplifier 1 are open.
  • the output voltage V A of the amplifier 11 and the output voltage V B of the amplifier 12 are directly input to the control unit 4, the data filtered by the digital low-pass filter 70 in the abnormality determination unit 6, and V A , V By using the data of B itself, an abnormality in the output of the BTL amplifier 1 can be determined.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing an outline of the configuration of the vehicle approach notification device according to Embodiment 3 of the present invention. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
  • two resistors R3 and R4 are connected in series between the output terminals A and B of the BTL amplifier 1, and the resistor R5 is connected between the connection point of these resistors R3 and R4 and the ground. Is connected.
  • the voltage V AB at the connection point of the resistors R3, R4, and R5 is input to the control unit 4.
  • a capacitor C1 is connected between the input and the ground, and a low-pass filter can be configured by a combination of the capacitor C1 and a resistor.
  • the values of the capacitor and the resistor may be set so that the cut-off frequency of the low-pass filter is equal to or lower than the lowest frequency included in the synthesized sound signal. Further, as shown in FIG. 8, the waveform of the input voltage V AB may be filtered by providing a digital low-pass filter 70 in the control unit 4 without providing the capacitor C1 as in the second embodiment. Needless to say.
  • the intermediate voltage of the output terminal can be taken out by making the resistance values of the resistors R3 and R4 equal.
  • the resistor R5 is provided, but the resistance value of the resistor R5 is appropriately set so that the input voltage of the control unit 4 becomes an appropriate input voltage.
  • the resistance value of the resistor R1 and the resistance value of the resistor R2 are also set to an appropriate ratio so that the reference voltage Vref becomes an appropriate voltage as an input of the control unit 4.
  • the low-pass filter 70 obtains the lowest frequency data included in the synthesized sound from the synthesized sound source 5 as described in the second embodiment, and this data. Can change the cut-off frequency. That is, if the cut-off frequency of the low-pass filter 70, which is a digital filter, is changed corresponding to the changing minimum frequency, the cut-off frequency of the low-pass filter 70 can be increased when the minimum frequency included in the synthesized sound is high. For this reason, abnormality determination can be performed in a shorter time.
  • V ⁇ is a threshold value for determining that it is a ground fault condition
  • V ⁇ is a threshold value for determining that it is a power fault condition.
  • BTL amplifier 2 Speaker 3: PWM waveform conversion unit 4: Control unit 5: Synthetic sound source 6: Abnormality determination unit 7, 8, 70: Low-pass filter

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Abstract

【課題】スピーカの給電線に天絡、地絡などの異常が発生しても早々に検知でき、自らを保護することができるディジタル方式のBTLアンプを使用した車両接近通報装置を提供することを目的とする。 【解決手段】音の信号を合成して車両接近通報音の信号を発生する合成音源と、この合成音源で発生された車両接近通報音の信号をPWMパルスに変換して半導体スイッチを駆動し、車両接近通報音の信号を増幅するBTLアンプとを備え、このBTLアンプの出力端に接続されたスピーカに車両接近通報音の信号を出力する車両接近通報装置において、BTLアンプの出力の電圧波形を取得してフィルタリングするローパスフィルタと、このローパスフィルタによりフィルタリングされた電圧波形とBTLアンプ電源電圧を分圧して生成した基準電圧とを比較して、BTLアンプ、またはBTLアンプの出力に接続されている負荷の異常を判定する異常判定部とを備えた。

Description

車両接近通報装置
 本発明は、電動式自動車周辺の歩行者等に自車両の接近もしくはその存在を通報するための車両接近通報装置に関するものである。
 近年普及が目覚ましいハイブリッド自動車や電気自動車(EV)などの電動式自動車においては、電動式自動車ゆえの静粛さが、歩行者に接近した電動式自動車の存在を認識することを妨げる。このため、歩行者に危険回避行動を喚起させないことが安全上問題となることが顕在化し、低速走行時には何らかの接近通報音を発音する機器、すなわち車両接近通報装置の搭載が義務化されようとしている。この車両接近通報装置は、通報音を合成するマイクロコンピュータと、通報音を増幅する出力アンプ、および、通報音を発音するスピーカを主要部材として構成される。
 車両接近通報装置は、ステレオやラジオ等のいわゆる車載オーディオ機器とは異なり、例えばマイクロコンピュータと出力アンプからなる電子回路(ECU)を車室内に配置し、スピーカをフロントバンパの近傍に配置することもある。このように両者を分離して配置する場合、車室内に配置するECUからスピーカへの給電線(ケーブル)が、車室の壁を貫通して配線され、その長さも長くなる。このため、給電線の加工時や、敷設時の不具合、あるいは、走行時の振動などに起因して、給電線あるいはECU内の出力アンプに異常が発生し、通報音が出力されない、あるいは、車両接近通報装置が故障することが考えられる。給電線に係る具体的な異常として、天絡、地絡、開放、短絡が一般的であるが、このような異常事態に遭遇しても、給電線および出力アンプが損傷しない車両接近通報装置が好ましく、カーメーカを含むユーザーは要望する。
 ところで、音信号を出力するオーディオアンプには、電源電圧が12Vの定電圧ながら、大きな出力が得られ、理想的にはスピーカ端子にアンプの電源電圧の2倍の電圧を加えることができる車載オーディオ機器に好適な、BTL方式のアンプがある。BTL(Bridged Transformer LessまたはBalanced Transformer Less)方式には、次の2種類がある
。一つは、A級やB級等のアナログアンプを組み合わせた、基準電圧に対して対称的な一式のアナログの電圧をスピーカの2端子に印加する方式である。他の一つは、D級等のディジタルアンプを組み合わせた、電源電位とGND電位を波高値とする矩形波をPWM操作によって等価的なアナログ電圧として出力する一方の出力と、当一方の矩形波を反転して生成した他方の出力をスピーカの2端子に印加する方式である。
 ちなみに、このディジタルアンプにおいては10~20kHz程度のオーディオ信号に対し、100~500kHz程度のPWM用搬送波を使用することで、ディジタル操作による音としての違和感や可聴ノイズを軽減している。前者のアナログ方式は、アナログアンプの組み合わせによるもので、好適な音質が確保できるものの、電力の変換効率が低く、損失が大きいために車載用の小型機器には採用し難いが、後者のディジタル方式は4個のスイッチング素子で出力回路を構成し、それぞれのスイッチング素子を交互にON/OFFして音信号を出力するために、電力損失が少なく、電源効率を重視する車載用の小型機器には好適である。
 アンプの出力に発生する異常を検出する構成を備えた先行技術として特許文献1がある。特許文献1に記載された異常検出は、アナログ方式のBTLアンプの出力異常を検知し、保護動作をおこなうもので、アナログアンプによる構成を視野に入れたものである。なんとなればディジタルアンプを使用すると、特許文献1に記載された中点電位に相当する
電位には、両矩形波の位相ずれによってスパイク状の波形が発生するため、当電圧を検出することによる異常の検知は困難である。したがって、特許文献1に記載された構成は、ディジタル方式特有の電源電圧電位とGND電位が交互に印加される矩形波による出力電圧を検出する構成にはなっていない。
特開2008-160661号公報
 本発明は、簡素な構成で大出力が可能なディジタル方式によるオーディオ用BTLアンプを出力アンプとして使用するもので、当該BTLアンプの異常動作や、スピーカの短絡、あるいはスピーカの給電線に天絡、地絡などの異常が発生しても早々に検知でき、自らを保護することができる車両接近通報装置を提供することを目的とする。
 この発明は、音の信号を合成して車両接近通報音の信号を発生する合成音源と、この合成音源で発生された車両接近通報音の信号をPWMパルスに変換して半導体スイッチを駆動し、車両接近通報音の信号を増幅するBTLアンプとを備え、このBTLアンプの出力端に接続されたスピーカに車両接近通報音を出力する車両接近通報装置において、BTLアンプの出力の電圧波形をフィルタリングするローパスフィルタと、このローパスフィルタによりフィルタリングされた電圧波形とBTLアンプの電源電圧を分圧して生成した基準電圧とを比較して、BTLアンプ、または前記BTLアンプの出力に接続されている負荷の異常を判定する異常判定部とを備えたものである。
 この発明によれば、ディジタル方式のBTLアンプの異常動作や、当該BTLアンプの出力に接続されたスピーカの短絡、あるいは当該スピーカへの給電線に天絡、地絡など、負荷の異常が発生しても早々に検知でき、自らを保護することができる車両接近通報装置を提供できる。
この発明の実施の形態1による車両接近通報装置の構成の概要を示す回路図である。 この発明の実施の形態1による車両接近通報装置におけるBTLアンプの出力電圧の模式的な波形を示す図である。 この発明の実施の形態1による車両接近通報装置におけるローパスフィルタの出力の電圧波形の一例を示す図である。 この発明の実施の形態1による車両接近通報装置における合成音源が発生する合成音の波形の一例を示す図である。 この発明の実施の形態2による車両接近通報装置の構成の概要を示す回路図である。 この発明の実施の形態2による車両接近通報装置におけるBTLアンプの出力電圧の搬送波に対応した波形の一例を示す図である。 この発明の実施の形態3による車両接近通報装置の構成の概要を示す回路図である。 この発明の実施の形態3による車両接近通報装置の別の構成の概要を示す回路図である。
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1による車両接近通報装置の構成の概要を示す回路図である。ディジタル方式のBTLアンプ1によって、スピーカ2を駆動する構成となっている。BTLアンプ1は、例えば制御部4を構成するマイコンなどに備えられた、車両接近通報に適した音の信号を合成して合成音として作成する合成音源5からの音の信号を入力とする。入力された音の信号をPWM波形変換部3においてパルス幅変調されたパルス、すなわちPWM(Pulse Width Modulation)パルスに変換して、PWMパルス電圧によりスピーカ2を駆動するように構成されている。
 BTLアンプ1は、2つのD級アンプ、すなわちアンプ11とアンプ12を備えている。アンプ11は、半導体スイッチ111と半導体スイッチ112の2つの半導体スイッチが電源Vccと接地(GND)の間に直列に接続され、半導体スイッチ111と半導体スイッチ112の接続点が出力点Aとなってスピーカ2の片端に接続されている。半導体スイッチを駆動する駆動部113、114は、PWM波形変換部3で発生されるパルスを、半導体スイッチを駆動する信号に変換する。それぞれの半導体スイッチ111および112は、駆動部113、114からの信号によりスイッチング動作を行う。アンプ12は、アンプ11と全く同様の構成となっており、半導体スイッチ121と半導体スイッチ122の2つの半導体スイッチが電源Vccと接地GNDの間に直列に接続され、半導体スイッチ121と半導体スイッチ122の接続点が出力点Bとなってスピーカ2の他端に接続されている。半導体スイッチを駆動する駆動部123、124は、PWM波形変換部3で発生されるパルスを、半導体スイッチを駆動する信号に変換する。それぞれの半導体スイッチ121および122は、駆動部123、124からの信号によりスイッチング動作を行う。
 BTLアンプの出力端、すなわちアンプ11の出力点Aおよびアンプ12の出力点Bの電圧は、それぞれローパスフィルタ7およびローパスフィルタ8を通して制御部4の異常判定部に入力される。また、基準電圧として、電源電圧Vccの2分の1の電圧を制御部4の異常判定部6に入力するため、Vccを同じ抵抗値の抵抗R1と抵抗R2により分圧した電圧Vrefを異常判定部6に入力する。異常判定部6では、これら入力された電圧を比較して、BTLアンプ1、またはスピーカや、スピーカへの給電線などBTLアンプ1の出力に接続されている負荷の異常を判定する。異常と判定された場合は、PWM波形変換部の動作を停止してPWMパルスの発生を停止する、あるいはBTLアンプ1の電源を停止するなどの保護動作を行う。
 図2に、図1のA点の電圧波形VおよびB点の電圧波形V、すなわち、アンプ11およびアンプ12の出力波形、さらにスピーカ2の両端の電圧、すなわちBTLアンプ1の出力電圧波形Vspの、模式的な波形を示す。ここでは、簡単のため、入力の音の信号が、各波形図において点線の曲線で示す正弦波の場合の電圧波形を示している。Taは音の信号の周期を示しており、周波数として10Hz程度から20kHz程度に相当する周期となる。また、TcはPWMパルスの搬送波の周期を示しており、周波数として例えば100kHz~500kHzに相当する周期の搬送波を用いる。
 ここで、図2(A)に示すようなA点の電圧波形Vを、音の信号に含まれる最低周波数以下の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタを通すと、ほぼ直流電圧成分のみとなる。すなわち、ローパスフィルタ7の出力V11は、図2(A)の一点鎖線の直線で示す電圧となる。同様に、図2(B)に示すようなB点の電圧波形Vを、音の信号に含まれる最低周波数以下の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタを通すと、ほぼ直流電圧成分のみとなる。すなわち、ローパスフィルタ8の出力V12は、図2(B)の一点鎖線の直線で示す電圧となる。このように、アンプ11やアンプ12の出力電
圧の信号を、音の信号に含まれている周波数成分の最低周波数よりも低い周波数のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを通すと、ローパスフィルタの出力は直流成分のみとなり、アンプ11やアンプ12が正常に動作している場合は、電源電圧Vccの2分の1、すなわち、基準電圧Vrefと同じ電圧となる。
 例えば、アンプ11の出力からスピーカへの配線がGNDと短絡して、いわゆる地絡状態になった場合、V11は図3で示すVeのように基準電圧Vrefより低い電圧となる。よって、制御部4において、V11とVrefとを比較して、V11<Vref-Vαの場合、アンプ11が地絡状態となったと判断する。ここでVαは、地絡状態であると判断するための閾値であり、V11がVrefよりもVα以上低い場合は、正常な状態ではなく地絡状態と判断する。また、アンプ11の出力からスピーカへの配線がVccと短絡して、いわゆる天絡状態になった場合、V11は図3で示すVtのように基準電圧Vrefより高い電圧となる。よって、制御部4において、V11とVrefとを比較して、V11>Vref+Vβの場合、アンプ11が天絡状態となったと判断する。ここでVβは、天絡状態であると判断するための閾値である。アンプ12の出力についても同様である。
 可聴範囲ぎりぎりの低音を含む現実の音を音源とする場合は、例えば20Hz(1周期50ms)程度の低音域の音を異常状態として検知しないようにするために、上記カットオフ周波数を音として常識的な低い値に設定する必要があり、10倍の余裕を見るならば、異常の検知に500msを要し、迅速な判定ができない。天絡や地絡事故が発生したときに、当判定が遅れれば、アンプおよび車両接近通報装置を破壊に至らしめる危険もある。以上では最低周波数を20Hzとして説明したが、現実の音にはさまざまな音色があるため最低周波数は不明瞭であり、ローパスフィルタ(LPF)のカットオフ周波数として、明確な境界を設定することができないので、上記判定を行うまでの時間も曖昧にならざるをえない。
 一方、本発明の車両接近通報装置が発する通報音は、自らの存在を周囲に知らしめることが目的であるために、判別しやすい音が要求される。換言すれば、微妙な音色や可聴範囲ぎりぎりの高音や低音は必要ないため、合成した音を使用することができる。また、合成音であれば、最低周波数を例えば150から100Hz程度の任意の周波数に設定することができる。実際の合成音の波形の一例を図4に示す。図4において、合成音に含まれる最低の周波数に相当する周期をTamaxで示している。仮に、最低周波数を100Hzとすれば、通報音は、周期Tamaxが10msの信号の繰り返し信号となる。したがって、出力電圧を入力するローパスフィルタ(LPF)の特性は、10msの信号に対して充分なフィルタリング特性を備えればよいので、〔 合成音の最低周波数 > LPFの
カットオフ周波数 〕として明確に設定することができ、例えば、カットオフ周波数が1
0Hz(1周期100ms)のフィルタを使用すれば、通報音としての100Hz以上の信号が充分に減衰され、出力端子に発生する異常な電圧を明確に識別することができる。換言すれば、100msの時間があれば通報音に影響されることなく異常を検知でき、誤ることなく早々に異常を判定できる。
 図1では、BTLアンプ1の出力電流を検出するため、電流検出用抵抗Riを設け、Riの両端の電圧を電流検出用アンプ13で増幅してI1として制御部4に入力する。制御部4において、このI1と正常動作の電流値とを比較することにより、BTLアンプ1やBTLアンプ1の出力からスピーカ2に至る異常を判定できる。例えば、スピーカ2が短絡した場合、電流値I1は正常動作の電流値より大きな異常電流となる。このように、V11、V12と合わせて、I1によっても異常の判定を行うと、より確実な異常判定を行うことができる。
実施の形態2.
 図5は、本発明の実施の形態2による車両接近通報装置の構成の概要を示す回路図である。図5において、図1と同一符号は同一または相当する部分を示す。本実施の形態2では、図5に示すように、制御部4内部に、ローパスフィルタ(LPF)70を備えている。アンプ11の出力電圧Vおよびアンプ12の出力電圧Vを直接制御部4に入力し、これらの出力電圧をサンプリングしてディジタル化したデータを用いて、ディジタルフィルタであるローパスフィルタ70によりフィルタリングする。ローパスフィルタ70のカットオフ周波数は、実施の形態1で説明したのと同じ、合成音源5で発生される合成音に含まれる音の最低周波数以下の周波数とする。ローパスフィルタ70によりフィルタリングした後のデータは、実施の形態1で説明したV11およびV12と同じような波形データが得られ、異常判定部4において実施の形態1と同様に異常の判定を行うことができる。
 ここで、合成音源5で発生される合成音は、例えば車両の速度などの変化に応じて可変とすることもある。この場合、合成音に含まれる音の最低周波数は変化する。ローパスフィルタ70が、合成音源5からこの最低周波数のデータを取得して、このデータによってカットオフ周波数を任意に変化させることができる。すなわち、変化する最低周波数に対応して、ディジタルフィルタであるローパスフィルタ70のカットオフ周波数を変化させると、合成音に含まれる最低周波数が高い場合は、ローパスフィルタ70のカットオフ周波数も高くできる。このため、より短時間で異常の判定を行うことができる。
 制御部4では、出力電圧V、Vをサンプリングしたデータそのものを用いることもできる。この場合、搬送波の波形に対応したデータ、すなわち図6(A)のVの波形、および図6(B)のVの波形の、実線で示すような波形データが得られる。図6(C)には、BTLアンプ1の出力電圧波形である、V-Vの波形も示している。また、図6には、例えばスピーカ2が短絡した場合の出力波形を破線で示している。さらに、例えば断線などでスピーカ2が開放になった場合の出力波形を一点鎖線で示している。図6の破線で示すように、BTLアンプ1の出力インピーダンスによる電圧降下が大きければ、異常判定部6において、BTLアンプ1の出力端子間に短絡が発生していると判定することができる。また、図6の一点鎖線で示すように、BTLアンプ1の出力インピーダンスによる電圧降下が小さければ、異常判定部6において、BTLアンプ1の出力端子間が開放されていると判定することができる。
 以上のように、アンプ11の出力電圧Vおよびアンプ12の出力電圧Vを直接制御部4に入力し、異常判定部6において、ディジタルのローパスフィルタ70によりフィルタリングしたデータ、およびV、Vそのもののデータを用いることにより、BTLアンプ1の出力の異常を判定することができる。
実施の形態3.
 図7は、本発明の実施の形態3による車両接近通報装置の構成の概要を示す回路図である。図7において、図1と同一符号は同一または相当する部分を示す。本実施の形態3においては、BTLアンプ1の出力端子A、Bの間に2個の抵抗R3と抵抗R4を直列に接続し、これら抵抗R3と抵抗R4の接続点と接地の間に抵抗R5を接続した構成としている。抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5の接続点の電圧VABを制御部4の入力とする。ここで、入力と接地との間にコンデンサC1を接続しており、このコンデンサC1と抵抗との組み合わせによってローパスフィルタを構成することができる。このローパスフィルタのカットオフ周波数が、合成音の信号に含まれる最低周波数以下の周波数となるようコンデンサと抵抗の値を設定すれば良い。また、図8に示すように、コンデンサC1を設けず、実施の形態2と同様に、制御部4内にディジタルのローパスフィルタ70を設けて、入力電圧VABの波形をフィルタリングしても良いのは言うまでもない。
 図7や図8の構成において、抵抗R3と抵抗R4の抵抗値を等しくすることで、出力端子の中間電圧を取り出すことができる。ここでは抵抗R5を設けているが、制御部4の入力電圧として適切な入力電圧となるように抵抗R5の抵抗値を適宜設定する。また、基準電圧Vrefが制御部4の入力として適切な電圧となるよう、抵抗R1の抵抗値と抵抗R2の抵抗値も適当な比率とする。要するに、正常動作時には制御部4の入力電圧として適切な電圧で、しかもVAB=Vrefとなるよう、抵抗R1、R2、R5を適宜設定する。以上のように構成することで、制御部4において1個のA/Dコンバータで、出力電圧の差分を検出することができる。
 また、ディジタルのローパスフィルタ70を用いた場合、実施の形態2で説明したのと同じように、ローパスフィルタ70が、合成音源5から合成音に含まれる最低周波数のデータを取得して、このデータによってカットオフ周波数を変化させることができる。すなわち、変化する最低周波数に対応して、ディジタルフィルタであるローパスフィルタ70のカットオフ周波数を変化させると、合成音に含まれる最低周波数が高い場合は、ローパスフィルタ70のカットオフ周波数も高くできる。このため、より短時間で異常の判定を行うことができる。
 以上の構成により、異常判定部6において、VAB=Vrefの場合は正常動作、VAB<Vref-Vαならば、アンプ11とアンプ12のいずれか、あるいは双方の給電線に地絡あり、VAB>Vref+Vβならば、アンプ11とアンプ12のいずれか、あるいは双方の給電線に地絡あり、と判定することができる。ここでVαは、地絡状態であると判断するための閾値であり、Vβは、天絡状態であると判断するための閾値である。
1:BTLアンプ 2:スピーカ
3:PWM波形変換部 4:制御部
5:合成音源 6:異常判定部
7、8、70:ローパスフィルタ

Claims (7)

  1.  音の信号を合成して車両接近通報音の信号を発生する合成音源と、この合成音源で発生された車両接近通報音の信号をPWMパルスに変換して半導体スイッチを駆動し、前記車両接近通報音の信号を増幅するBTLアンプとを備え、このBTLアンプの出力端に接続されたスピーカに前記車両接近通報音の信号を出力する車両接近通報装置において、
    前記BTLアンプの出力の電圧波形を取得してフィルタリングするローパスフィルタと、このローパスフィルタによりフィルタリングされた電圧波形と前記BTLアンプの電源電圧を分圧して生成した基準電圧とを比較して、前記BTLアンプ、または前記BTLアンプの出力に接続されている負荷の異常を判定する異常判定部とを備えたことを特徴とする車両接近通報装置。
  2.  前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記合成音源で発生される音の信号に含まれる最低周波数より低い周波数であることを特徴とする請求項1に記載の車両接近通報装置。
  3.  前記ローパスフィルタはディジタルフィルタであることを特徴とする請求項2に記載の車両接近通報装置。
  4.  前記合成音源は、前記合成音源で発生される音の信号に含まれる最低周波数のデータを出力し、前記ローパスフィルタは、前記合成音源から出力される最低周波数のデータに基づいてカットオフ周波数を決定することを特徴とする請求項3に記載の車両接近通報装置。
  5.  前記BTLアンプの出力の電圧波形の取得は、前記BTLアンプの2個の出力端のそれぞれの電圧波形として取得することを特徴とする請求項1に記載の車両接近通報装置。
  6.  前記異常判定部は、前記BTLアンプの出力の電圧波形を、パルス波形として直接取得し、該パルス波形の形状によって異常を判定する機能をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の車両接近通報装置。
  7.  前記BTLアンプの出力の電圧波形の取得は、前記BTLアンプの出力端の間に2個の抵抗を直列に接続し、該2個の抵抗が接続された接続点における電圧波形として取得し、前記2個の抵抗が接続された接続点と接地との間にさらに抵抗を接続したことを特徴とする請求項1に記載の車両接近通報装置。
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