特開 2024-33722 車両用計器装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033722

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】車両用計器装置

(51)【国際特許分類】

   G08C 15/06 20060101AFI20240306BHJP

   G01D 7/00 20060101ALI20240306BHJP

   B60K 35/00 20240101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

G08C15/06 J

G01D7/00 K

B60K35/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137487

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】今井 裕二

【テーマコード（参考）】

2F041

2F073

3D344

【Ｆターム（参考）】

2F041EA07

2F041EA08

2F073AA01

2F073AB03

2F073BB04

2F073BC01

2F073CC03

2F073CD11

2F073DD07

2F073FF13

2F073GG01

2F073GG08

3D344AA19

3D344AB01

3D344AB03

3D344AB07

3D344AD01

3D344AD13

(57)【要約】

【課題】汎用性に優れた車両用計器装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載され、入力された信号に応じて、車両に関する物理量を表示するメータ２００であって、物理量を表示する表示部と、信号に応じて、表示部を制御するマイコン２１０と、CAN（第一通信プロトコル）に基づく第一信号とUART（第二通信プロトコル）に基づく第二信号との両方の入力に対応した単一のコネクタ（接続端子）と、を備え、マイコン２１０は、信号が第一信号であるかを判定するステップＳ３（第一判定動作）と、信号が第二信号であるかを判定するステップＳ８（第二判定動作）と、を実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載され、入力された信号に応じて、前記車両に関する物理量を表示する車両用計器装置であって、
前記物理量を表示する表示部と、
前記信号に応じて、前記表示部を制御する制御部と、
第一通信プロトコルに基づく第一信号と第二通信プロトコルに基づく第二信号との両方の入力に対応した単一の接続端子と、
を備え、
前記制御部は、
前記信号が前記第一信号であるかを判定する第一判定動作と、
前記信号が前記第二信号であるかを判定する第二判定動作と、
を実行する
車両用計器装置。

【請求項2】

前記第一通信プロトコルは、
Controller Area Network (CAN)と
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)と
のいずれか一方であり、
前記第二通信プロトコルは、他方である
請求項１に記載の車両用計器装置。

【請求項3】

前記第一通信プロトコルは、前記CANである
請求項２に記載の車両用計器装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第一判定動作を実行した後に前記第二判定動作を実行する
請求項３に記載の車両用計器装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記第一判定動作と前記第二判定動作の結果、前記信号が前記第一信号と前記第二信号のいずれでもない場合、エラー表示を行うよう前記表示部を制御する
請求項１に記載の車両用計器装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用計器装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載される計器装置として、特許文献１に記載の構成が開示されている。この構成では、各種センサ群と接続されたコントロールボックス（３）が、計器（１），（２）らを制御することで、測定した物理量の表示を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－１８９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示される計器（１），（２）は、受信部（１１），（１４）を備える。これら受信部は、特定のプロトコルに基づいた信号でのみ、通信を行える。従って、計器（１），（２）は、接続されている相手側機器が対応するプロトコルに変更が生じた場合に、その相手側機器とは通信を行えない

【0005】

本発明の目的とするところは、上述課題に着目し、より汎用性に優れる車両用計器装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用計器装置は、
車両に搭載され、入力された信号に応じて、前記車両に関する物理量を表示する車両用計器装置であって、
前記物理量を表示する表示部と、
前記信号に応じて、前記表示部を制御する制御部と、
第一通信プロトコルに基づく第一信号と第二通信プロトコルに基づく第二信号との両方の入力に対応した単一の接続端子と、
を備え、
前記制御部は、
前記信号が前記第一信号であるかを判定する第一判定動作と、
前記信号が前記第二信号であるかを判定する第二判定動作と、
を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】メータ２００とその周辺機器を表したブロック図。

【図2】コントロールユニット１００のブロック図。

【図3】メータ２００のブロック図。

【図4】メータ２００の動作を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の車両用計器装置の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

［第一実施形態］
１－１．構成の説明
１－２．動作の説明
１－３．効果例
［変形例］

【0009】

［第一実施形態］
＜１－１．構成の説明＞
本開示の車両用計器装置は、例えば図１から図３に示されるようなメータ２００として構成される。

【0010】

メータ２００は、乗用車やオートバイ、作業車などの車両に搭載される。メータ２００は、搭載された車両に関する物理量をユーザ（乗員など）へ報知する。メータ２００が報知する物理量は、例えば車両の速度、動力の稼働状態（エンジン回転数、過給器の圧力、モータ回転数、バッテリ電力の充放電量など）、クーラント液温度、オイル温度などである。メータ２００は、これらに挙げた物理量以外にも、車両状態、運行、走行環境などに関わる情報を表示しても良い。メータ２００は、例えば車両へ後付けされる補助計器として搭載されてもよい。

【0011】

車両は、メータ２００の他、バッテリＢ、センサ群Ｓ、コントロールユニット１００を備える。

【0012】

バッテリＢは、コントロールユニット１００やメータ２００へ電力を供給する電源の一例である。バッテリＢは、例えば12V程度の電圧で電力を供給する鉛蓄電池である。バッテリＢは、陽極端子と陰極端子を備え、各端子それぞれがコントロールユニット１００やメータ２００などに接続される。なお、図面では陽極端子と電気的に接続されるバッテリラインＢＬのみが図示される。陰極端子配線の図示は省略されている。

【0013】

センサ群Ｓは、車両に搭載される種々のセンサである。センサ群Ｓは、メータ２００が表示する物理量を測定するセンサを含む。センサ群Ｓを構成するセンサは、例えばホール素子や可変抵抗、ダイアフラム式圧力センサ、サーミスタ、熱電対など、物理的な変化に応じて電圧や電流を変化する素子で構成される。センサ群Ｓは、過給器の圧力や、クーラント液の温度などを測定する。このようにしてセンサによって変化された電圧や電流は、センサ信号ＳＳとしてコントロールユニット１００へと送信される。

【0014】

コントロールユニット１００は、メータ２００を制御する制御装置である。具体的には、コントロールユニット１００は、センサ群Ｓから入力されたセンサ信号ＳＳに応じて所定のプロトコルに基づいた信号を生成する。コントロールユニット１００は、信号ラインＳＬを介してこの信号をメータ２００へ出力する。これにより、コントロールユニット１００は、メータ２００を制御する計器制御装置として機能する。
コントロールユニット１００は、筐体に収容されつつも筐体の外部へ露出したコネクタを備える回路基板として構成される。図２を参照しつつコントロールユニット１００の電気的な構成を詳細に説明する。

【0015】

コントロールユニット１００は、バッテリＢ及びセンサ群Ｓと電気的に接続される。コントロールユニット１００は、バッテリＢから所定の電力を供給されつつ、さらにバッテリラインＢＬを介して供給された電力をメータ２００へと伝達する。なお、バッテリラインＢＬは、変圧回路を備えてもよい。すなわち、バッテリＢが出力する電圧は、機器に応じて適切な電圧へ変換されてもよい。

【0016】

コントロールユニット１００は、マイコン１１０、センサI/F回路１２０、電源スイッチ１３０、UART用I/F回路１４２、CAN用I/F回路１４１、UARTコネクタＵＣ、CANコネクタＣＣを備える。

【0017】

マイコン１１０は、センサI/F回路１２０から入力されるセンサ信号ＳＳに応じてメータ２００を制御する。具体的には、マイコン１１０は、センサ信号ＳＳに応じて、UART用I/F回路１４２とCAN用I/F回路１４１とを介してメータ２００を制御する。マイコン１１０は、例えば所定プログラムや各種データの格納や演算時のデータ保持などに用いるＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、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が適用され得る。

【0018】

マイコン１１０は、このようにUART用I/F回路１４２とCAN用I/F回路１４１とのいずれかでメータ２００と通信することで、メータ２００を制御する。すなわち、マイコン１１０は、複数のプロトコルに基づいてメータ２００と通信可能である。

【0019】

マイコン１１０は、センサ信号ＳＳの種類に応じて自動的に使用するプロトコルを選択してもよい。また、マイコン１１０は、動作前または動作中のユーザによる操作に応じて使用するプロトコルを選択してもよい。また、マイコン１１０は、後述の各プロトコル用コネクタ（CANコネクタＣＣやUARTコネクタＵＣ）の内、導通を検出したコネクタに対応したプロトコルを自動的に使用するプロトコルとして選択してもよい。

【0020】

センサI/F回路１２０は、センサ群Ｓが出力したセンサ信号ＳＳを、マイコン１１０が処理可能な形態へ変換するインターフェース用回路である。センサI/F回路１２０は、センサ信号ＳＳに対して平均化、変圧、変調などの変換処理を行う。

【0021】

電源スイッチ１３０は、マイコン１１０によって開閉を制御されるスイッチである。 電源スイッチ１３０の後段（バッテリＢに対して反対側）のバッテリラインＢＬは、UARTコネクタＵＣ及びCANコネクタＣＣに含まれる端子としてメータ２００へ接続可能に設けられている。電源スイッチ１３０は、開状態ではスイッチ前後のバッテリラインＢＬを短絡させ、メータ２００へ電力供給を行う。この電力供給がなされている間、メータ２００は表示動作を行う。電源スイッチ１３０は、閉状態ではスイッチ前後のバッテリラインＢＬを開放させ、メータ２００への電力供給を停止する。

【0022】

マイコン１１０は、ユーザの操作や、車両から入力される信号（起動命令信号）に応じて電源スイッチ１３０を短絡させ、メータ２００の動作を開始させてもよい。マイコン１１０は、ユーザの操作や、車両から入力される信号（終了命令信号）に応じて電源スイッチ１３０を開放させ、メータ２００の動作を停止させてもよい。

【0023】

UART用I/F回路１４２及びCAN用I/F回路１４１は、マイコン１１０から受ける制御信号に応じて、メータ２００へ所定のプロトコルに基づく信号を出力する。UART用I/F回路１４２は、UARTコネクタＵＣを介してUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）に基づいた信号（第二信号）を出力する。CAN用I/F回路１４１は、CANコネクタＣＣを介してCAN（Controller Area Network）に基づいた信号（第一信号）を出力する。これらI/F回路は、排他的に単独で動作しても良いし、同時に動作しても良い。

【0024】

このように構成された計器制御装置であるところのコントロールユニット１００は、電気的に接続されたメータへ所定のプロトコルに基づいた信号を出力することで、メータ２００を制御する。

【0025】

メータ２００は、コネクタＣ、信号ラインＳＬ、マイコン２１０、通信選択回路２２０、UART用I/F回路２３２、CAN用I/F回路２３１、表示部（モータドライバ２４０、モータ２５０を含む）を備える。

【0026】

コネクタＣは、メータ２００の外部に露出した端子群である。端子群は、少なくともバッテリラインＢＬや信号ラインＳＬに対応した端子を含む。コネクタＣは、コントロールユニット１００などの計器制御装置から入力される信号をメータ２００へ取り込み、通信選択回路２２０へ伝達する。また、コネクタＣは、バッテリラインＢＬを介してメータ２００の動作に必要な電力をメータ２００へ取り込む。

【0027】

コネクタＣは、端子群の他に、端子の保護や接続時のガイドのために嵌合部を形成する。嵌合部は、接続される配線の端部嵌合部と嵌合するように形状が形成される。嵌合部の形状は、相手側配線が伝送する信号のプロトコルに因らず、共通の形状で嵌合するように形成される。すなわち、メータ２００は、使用するシーンに因って、異なるプロトコルに基づく複数の種類の信号が入力されたとしても、単一のコネクタＣを介して信号を入力できる。このようなコネクタＣを備える計器装置であるメータ２００は、単一の計器装置として対応するプロトコルの数が多い場合であっても、コネクタの数が増大し大型化することを防ぐ事ができる。

【0028】

制御部の一例であるマイコン２１０は、コントロールユニット１００から入力される信号に応じて、ユーザへ物理量を報知するべく表示部を制御する。具体的な挙動は後述する。マイコン２１０は、例えば所定プログラムや各種データの格納や演算時のデータ保持などに用いるＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、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が適用され得る。

【0029】

通信選択回路２２０は、マイコン２１０の制御に応じて、信号ラインＳＬを介して入力された信号を、UART用I/F回路２３２とCAN用I/F回路２３１のいずれかへ伝達する。通信選択回路２２０は、主にトランジスタなどのスイッチング素子で構成されることで、信号の伝達経路を切り替えることができる。詳細な挙動は後述される。

【0030】

UART用I/F回路２３２とCAN用I/F回路２３１は、信号ラインＳＬを介して入力された信号を、マイコン２１０が取り込み可能な制御信号へと変換I/F回路である。

【0031】

表示部は、マイコン２１０に制御されることで、ユーザへ物理量を報知する。表示部は、モータドライバ２４０とモータ２５０、図示されないインジケータランプなどで構成される。
モータドライバ２４０は、マイコン２１０が出力するモータ制御信号に応じてモータ２５０へモータ駆動信号を出力するドライバである。モータ２５０は、モータドライバ２４０が出力するモータ駆動信号に応じて回転するモータであり、例えばステッピングモータやサーボモータが適用される。
メータ２００は、指針と文字板を更に備える。モータ２５０は、この指針を回動させる。回動された指針は、文字板上に印刷された指標を指示する。ユーザは、指示された指標を視認することで、センサ群Ｓが計測した物理量を認識することができる。
インジケータランプは、透光性有色文字板と、当該文字板へ照明光を発する光源と、光源の周囲を囲み文字板や光源を保持するケースを有する。透光性有色文字板には、警告マーク状の透光部が形成され、ユーザは、これが透過照明される様子を視認することで情報を確認できる。

【0032】

＜１－２．動作の説明＞
上記のように構成されるメータ２００は、図４に示されるフローチャートのように動作する。

【0033】

ステップＳ１では、コントロールユニット１００が、メータ２００への電力の供給を開始する。メータ２００は、電力供給が始まるとマイコン２１０の起動動作を開始し、引き続き以下に示すステップの動作を行う。マイコン２１０は、起動動作が完了すると、入力される信号のプロトコルを判定するために、通信確立モードに移行する。

【0034】

ステップＳ２では、マイコン２１０は、通信選択回路２２０を制御することで、信号ラインＳＬをCAN用I/F回路２３１へ接続する。

【0035】

ステップＳ３では、マイコン２１０は、信号ラインＳＬから入力される信号に対して、正常に通信を行えるかどうかを判定する。すなわち、マイコン２１０は、入力される信号がCANプロトコルに基づいた信号であるかを判定する（第一判定動作）。

【0036】

ステップＳ３にて、マイコン２１０が通信を行えた場合（すなわち信号がCANプロトコルに基づいた信号である場合。判定の結果が正である場合。）、ステップＳ４が実行される。

【0037】

ステップＳ４では、マイコン２１０は、引き続き通信選択回路２２０の状態を維持し、CANプロトコルに基づいた通信を行う。

【0038】

ステップＳ５では、マイコン２１０は、通常表示モードに移行する。通常表示モードのマイコン２１０は、入力される信号が表す車両情報に応じて、表示部（モータドライバ２４０など）へ制御信号を送信することで、通常表示動作を行う。この間、ユーザは表示部を視認することで車両の物理量を確認できる。

【0039】

ステップＳ６では、マイコン２１０は、コントロールユニット１００からの電力供給が停止したことに応じて、動作を終了する。具体的には、マイコン２１０は、メータ２００に備わる電子部品のシャットダウンを行った後に、マイコン２１０自体のシャットダウンを行う。

【0040】

ステップＳ３にて、マイコン２１０が通信を行えなかった場合（すなわち信号がCANプロトコルに基づいた信号でない場合。否である場合。）、ステップＳ７が実行される。

【0041】

ステップＳ７では、マイコン２１０は、通信選択回路２２０を制御することで、信号ラインＳＬをUART用I/F回路２３２へ接続する。

【0042】

ステップＳ８では、マイコン２１０が、信号ラインＳＬから入力される信号に対して、正常に制御を行えるかどうかを判定する。すなわち、マイコン２１０は、入力される信号がUARTプロトコルに基づいた信号であるかを判定する（第二判定動作）。

【0043】

ステップＳ８にて、マイコン２１０が通信を行えた場合（すなわち信号がUARTプロトコルに基づいた信号である場合。判定結果が正である場合。）、ステップＳ５が実行される。

【0044】

ステップＳ８にて、マイコン２１０が通信を行えなかった場合（すなわち信号がUARTプロトコルに基づいた信号でない場合。否である場合。）、ステップＳ９が実行される。

【0045】

ステップＳ９では、マイコン２１０は、エラー表示モードに移行する。

【0046】

ステップＳ１０では、エラー表示モードのマイコン２１０は、表示部を制御することで、ユーザへエラー表示を行う。エラー表示時、例えばマイコン２１０は、インジケータランプを点灯させる。またマイコン２１０は、モータドライバ２４０へ所定の制御信号を送信することでモータ２５０が特異な動作をするように制御することで、ユーザへエラー発生を報知しても良い。

【0047】

＜１－３．効果例＞
第一の構成として、車両用計器装置であるところのメータ２００は、
車両に搭載され、入力された信号に応じて、車両に関する物理量を表示するメータ２００であって、
物理量を表示する表示部と、
信号に応じて、表示部を制御するマイコン２１０と、
CAN（第一通信プロトコル）に基づく第一信号とUART（第二通信プロトコル）に基づく第二信号との両方の入力に対応した単一のコネクタ（接続端子）と、
を備え、
マイコン２１０は、
信号が第一信号であるかを判定するステップＳ３（第一判定動作）と、
信号が第二信号であるかを判定するステップＳ８（第二判定動作）と、
を実行する。

【0048】

この構成に依れば、コネクタの数を少なく抑えながらも、より汎用性に優れる車両用計器装置となる。

【0049】

第一の構成を含む第二の構成として、メータ２００は、
第一通信プロトコルは、
Controller Area Network(CAN)と
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(UART)と
のいずれか一方であり、
前記第二通信プロトコルは、他方である。

【0050】

この構成に依れば、車両用として広く普及しているプロトコルに対応することで、より汎用性に優れる車両用計器装置となる。

【0051】

第二の構成を含む第三の構成として、メータ２００は、
第一通信規格は、CANである。

【0052】

第三の構成を含む第四の構成として、メータ２００は、
マイコン２１０は、第一判定動作であるステップＳ３を実行した後に第二判定動作であるステップＳ８を実行する

【0053】

この構成では、マイコン２１０は入力された信号がまずCANであるか否かを判定する。ここで、CANとUARTとを比較した際、CANの方が供用開始時期の観点でUARTより時期が遅い。従って、従来の車両用計器としては、UART用として設計されたプログラムがより広く普及している。UART用プログラムには、上記の第二判定動作を含む場合が多い。こういった環境では、このUART用プログラムを改変する場合、当該プログラムの先頭へ、第一判定動作に関するプログラムを挿入する方が、設計が簡便になる傾向がある。

【0054】

仮に、これとは逆に第二判定動作の後に第一判定動作を実行するようにプログラムを設計する場合、例えばその後段に続くであろうエラー表示などプログラムにまで変更を加える可能性が生じる。このような事態を避けるため、マイコン２１０は、第一判定動作を実行した後に第二判定動作を実行する。

【0055】

この構成に依れば、より簡便に設計が可能な、汎用性に優れる車両用計器装置となる。

【0056】

第一から第四のうち少なくとも一つの構成を含む第五の構成として、メータ２００は、 マイコン２１０は、ステップＳ３とステップＳ８での判定の結果、信号が第一信号と第二信号のいずれでもない場合、エラー表示を行うよう表示部を制御する。

【0057】

［変形例］
なお、本発明の車両用計器装置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、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

【0058】

第一通信プロトコルや第二通信プロトコルとして、UARTやCANが適用される例を示した。しかしながら、これらプロトコルとして、これら以外のプロトコルが適用されてもよい。例えば、LIN(Local Interconnect Network)やFlexRay、MOST(Media Oriented Systems Transport)、CAN FD(Flexible Data rate)、Ethernetなどのプロトコルが第一通信プロトコルや第一通信プロトコルとして適用されてもよい。

【符号の説明】

【0059】

Ｂ バッテリ
ＢＬ バッテリライン
Ｓ センサ群
ＳＳ センサ信号

１００ コントロールユニット（計器制御装置の一例）
１１０ マイコン
１２０ センサI/F回路
１３０ 電源スイッチ
１４１ CAN用I/F回路
１４２ UART用I/F回路

ＣＣ CANコネクタ
ＵＣ UARTコネクタ

２００ メータ（車両用計器装置の一例）
２１０ マイコン
２２０ 通信選択回路
２３１ CAN用I/F回路
２３２ UART用I/F回路
２４０ モータドライバ
２５０ モータ
Ｃ コネクタ
ＣＬ 信号ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】