JP4318300B2 - 照明制御装置及び故障検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両において、照明用のランプをＤＲＬ実行条件成立時に通常点灯時よりも低出力（低光量）で自動点灯させるＤＲＬ自動点灯機能を有する照明制御装置に関する。

４輪自動車等の車両には、昼間でも安全のために照明用のランプ（例えばヘッドライトのランプ）を点灯させるＤＲＬ（Daytime Running Lights）と呼ばれる動作を自動的に実行する機能（本明細書では、場合によりＤＲＬ自動点灯機能という）が装備される車種がある。このＤＲＬ自動点灯機能は、所定のＤＲＬ実行条件が成立している状態（例えば、イグニションスイッチがオンで、パーキングブレーキがオフで、ユーザによる照明の手動点灯操作がなされていない状態）で照明用のランプを自動点灯させるものである。またこのＤＲＬ自動点灯機能では、通常は、対向車の安全確保や省エネ等のため、ユーザの操作による手動点灯状態（一般的には夜間走行時の点灯状態）よりも、ランプの印加電圧を下げてランプを低光量で発光させる。そのため、ＤＲＬ自動点灯機能作動時は、例えばランプをＦＥＴなどのスイッチング素子を使用してＰＷＭ駆動することが行われ、上記ランプを制御する照明制御装置としては、そのようなランプのＤＲＬ用の駆動機能を備えたものが装備される。

なお、特許文献１には、上述したＤＲＬ自動点灯機能を有する自動車用ヘッドランプ制御回路が記載されており、この回路では、ＤＲＬ実行条件成立時にマイコンの制御でハイビームランプをＰＷＭ駆動してＤＲＬ自動点灯機能を実現している。
また、特許文献２及び３には、車両におけるランプの断線検出に関する技術が開示されている。

特開平１０−８６７４６号公報 特開平４−３４２６３２号公報 実開平４−６０７３２号公報

ところで、上述したＤＲＬ自動点灯機能を有する照明制御装置では、ランプの断線故障（ランプの断線故障と電気的に等価な配線の断線等含む）、或いはＤＲＬ用スイッチング素子のオン故障やオフ故障（ＤＲＬ用スイッチング素子の端子間導通状態がオフのまま、或いはオンのままとなる故障、或いはそれと電気的に等価な故障；以下場合によりＤＲＬ故障という）を検出する機能が、従来無かった。そのために、万が一このような故障が起こってランプが点灯しなかった場合、ＤＲＬ自動点灯機能が働いていないのを気付かないまま、ユーザが昼間に車両を走行させ続けてしまう恐れがあった。
また、ＤＲＬスイッチング素子がオンのままとなる故障が起こると、ランプは点灯するものの、通常の出力で発光し続けることになり、対向車の安全確保や電力消費等の面で問題がある。
なお、通常の照明の点灯はユーザの操作（或いは暗くなると自動点灯させる機能）によって夜間の走行時に行われるため、故障検出機能が無くても、ユーザ自身が故障（照明が点灯していないこと、或いは点灯したままになっていること）に気付く可能性が高い。しかし、昼間に点灯することを目的とする前述のＤＲＬ自動点灯機能の場合には、周囲が明るいので、長時間ユーザが故障に気付かない可能性が高く、故障検出の必要性が強い。

また、特許文献１に記載されたもののように、一式の制御手段（特許文献１の例ではマイコン３）とスイッチング素子（特許文献１の例では半導体スイッチング素子１）によって、ＤＲＬ自動点灯機能のための制御回路と、通常の手動点灯のための制御回路の両方が実現されている場合、制御ユニットの配置の適正化や車種対応（ＤＲＬ自動点灯機能が有る車種と無い車種を効率的に生産等すること）が困難であるという問題があった。
即ち、ヘッドライトなどの制御ユニットは、ヘッドライトと制御ユニット間の配線の容易化等のために、通常エンジンルームに配置される。しかし、ＤＲＬのためにスイッチング素子がＰＷＭ駆動される場合、このスイッチング素子の過熱を回避することが、運転中高温になるエンジンルーム内では困難になるという問題がある。そこで、制御ユニット全体をエンジンルーム外（具体的には車室内）に配置することが考えられるが、車室内の空きスペースの関係で制御ユニット全体を車室内に配置できない場合がある。またこの場合、ＤＲＬ自動点灯機能が有る車種と、ＤＲＬ自動点灯機能が無い車種で、制御ユニット全体の配置が全く異なることになり、車種対応が困難になる。
また、ヘッドライトの駆動制御用（単純なオンオフ制御）のスイッチング素子としては、電磁リレーが通常用いられる場合が多い。この場合、ＤＲＬ自動点灯機能がない車種では、スイッチング素子として電磁リレーを備える制御ユニットとなり、ＤＲＬ自動点灯機能がある車種では、スイッチング素子としてＰＷＭ駆動が可能なＦＥＴなどの半導体素子を備える制御ユニットとなる。この結果、車種によって制御ユニットが全く異なることになり、車種対応がやはり困難になる。

そこで発明者らは、制御ユニットを、通常のヘッドライトの点灯制御（手動操作等に応じた点灯制御）を行うメイン制御ユニットと、ＤＲＬ用の点灯制御を行うＤＲＬ用制御ユニット（ＤＲＬ用制御ユニット）とに分け、それぞれの制御ユニットにライト駆動用の別個のスイッチング素子とＣＰＵなどの制御手段を設けることを検討している。しかしこの場合、前述した故障をどのような構成で行うかが問題となる。特に、メイン制御ユニットで故障監視を行おうとすると、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングがメイン制御ユニットのＣＰＵで認識できないため、ＤＲＬ用制御ユニット内のＤＲＬ用スイッチング素子の故障判定が困難であるという問題がある。即ち、ＰＷＭ駆動されるスイッチング素子の故障判定の一般的な方法としては、ＰＷＭ駆動のオン期間又はオフ期間において、スイッチング素子や負荷（ヘッドライト等のランプ）の端子電圧がその期間に応じた適正値（高電位又は低電位）になっているか否かを監視する方法がある。ところがこれは、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できていることが当然前提となる（いいかえると、端子電圧の監視タイミングとＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期を図る必要がある）。例えば、ＰＷＭの駆動制御を行っているＣＰＵにおいては、当然にＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できているので、端子電圧の監視タイミングとＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期を図り、上述した方法によってスイッチング素子の故障判定が可能である。しかし、上述したように異なる制御ユニット内にそれぞれ設けられた異なるＣＰＵの一方においてＰＷＭ駆動を行い、他方のＣＰＵにおいてそのＰＷＭ駆動用のスイッチング素子の故障を上述した方法で判定することは、他方のＣＰＵでＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが正確に認識できないために不可能である。そこで、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できない制御手段においても、ＰＷＭ駆動用のスイッチング素子の故障を判定できる技術が必要になる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できない制御手段においても、ＰＷＭ駆動用のスイッチング素子の故障を判定できる故障検出装置、及びこの故障検出装置の技術を利用した車両用のＤＲＬ自動点灯機能付き照明制御装置であって、少なくとも上述したスイッチング素子の故障を判定できる機能を備えた照明制御装置を提供することを目的としている。

本願の照明制御装置は、車両において、照明用のランプをＤＲＬ実行条件成立時にＰＷＭ方式で駆動して通常点灯時よりも低出力で自動点灯させるＤＲＬ自動点灯機能を有する照明制御装置であって、
前記ランプと電源間を開閉するＤＲＬ用スイッチング素子と、
このＤＲＬ用スイッチング素子を少なくとも前記自動点灯のために駆動制御するＤＲＬ用制御手段と、
前記ランプの駆動側端子の電圧を積分する積分回路と、
前記ＤＲＬ用スイッチング素子が前記自動点灯のために駆動されている状態（即ち、ＰＷＭ駆動されている状態）における前記積分回路の出力電圧が鋸歯状の波形でない場合、前記ＤＲＬ用スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定するスイッチ故障判定手段とを備えたことを特徴とする。
ここで、「ランプと電源間を開閉する」における「電源」とは、ランプがハイサイド駆動の場合には電源の高電位側、ランプがローサイド駆動の場合には電源の低電位側を意味する。また、「ＤＲＬ用スイッチング素子」は、ＤＲＬ用の前記自動点灯のための専用のスイッチング素子でもよいが、通常点灯時の駆動制御用として兼用されるものであってもよい。また、「ランプの駆動側端子」とは、ＤＲＬ用スイッチング素子が設けられた側の端子を意味する。

この照明制御装置では、ＤＲＬ用スイッチング素子がＰＷＭ駆動されている状態（即ち、ＤＲＬ自動点灯機能が働いているＤＲＬ作動状態）における積分回路の出力電圧に基づいて、ＤＲＬ故障が判定される。このため、スイッチ故障判定手段を構成する制御手段においてＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できなくても（ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期がとれなくても）、ＤＲＬ故障が的確に検出できる。
何故なら、例えば図２に示すように、上記故障の無い正常時、上記ＤＲＬ作動状態では、ランプの駆動側端子電圧（積分回路の入力電圧Ｖｉｎ）はパルス状（矩形波状）の波形となり、これを積分した積分回路の出力電圧Ｖｏｕｔは鋸歯状の波形になる。ところが、上記ＤＲＬ故障が起きている故障時では、上記ＤＲＬ作動状態でも、積分回路の出力電圧は、例えば図２の右側に示すように、高電位又は低電位の何れか一方のままとなる。このため、後述する形態例のように、例えば周期的に積分回路の出力電圧を監視（サンプリング）し、高電位又は低電位が所定割合以上検出されたときに故障であると判定するようにすれば、上記ＤＲＬ故障が的確に判定できる。

なおここで、積分回路により駆動側端子電圧を積分した電圧を監視して故障判定していることは、次のような作用を奏する。即ち、仮に駆動側端子電圧そのものを監視して同様に故障判定しようとすると、駆動側端子電圧のサンプリングのタイミングによっては、ＰＷＭ駆動のデューティサイクルにおけるオン期間又はオフ期間のいずれか一方でのみ、電圧の判定が行われ続けて、正常であるにもかかわらず故障と判定する不具合、或いは、故障と判定された後で正常に戻らない（又は長時間戻らない）不具合が発生する可能性がある。そして、この問題を解決しようとすると、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングを把握し、上記サンプリングのタイミングとＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期を図る必要がある。しかし、積分した後の電圧であれば、鋸歯状の波形であるため、正常時であれば、多くのタイミングで中間電位が検出され、上述した不具合の発生の可能性が格段に低くなり、ＰＷＭ駆動のタイミングとの同期をとる必要がなくなる（即ち、スイッチ故障判定手段において、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できなくてもよくなる）。
したがって、本願の照明制御装置によれば、スイッチ故障判定手段を、ＤＲＬ用制御手段とは別個の制御手段により実現することが可能となり、制御ユニットを例えば後述するようにに二つに分けることが容易になる。

次に、本願の照明制御装置の好ましい態様は、前記ＤＲＬ用スイッチング素子に対して並列に設けられて前記ランプと電源間を開閉するメインスイッチング素子を、前記ＤＲＬ用スイッチング素子とは別個に備えるとともに、
前記メインスイッチング素子を前記ランプの通常点灯のために駆動制御するメイン制御手段を、前記ＤＲＬ用制御手段とは別個に備え、
前記メインスイッチング素子、メイン制御手段、及び積分回路が、メイン制御ユニットに設けられ、
前記ＤＲＬ用スイッチング素子、及びＤＲＬ用制御手段が、前記メイン制御ユニットとは別個のＤＲＬ用制御ユニットに設けられ、
前記スイッチ故障判定手段が前記メイン制御手段により構成されているものである。
ここで「通常点灯」とは、手動操作による点灯（手動点灯）などの、ＤＲＬ用のランプの点灯（低出力でのランプの駆動）ではないランプの点灯を意味し、場合によっては、暗くなるとランプを自動点灯させるような機能によるランプの点灯も含まれる。

このような態様であると、制御ユニットの配置の適正化や車種対応の容易化が図れる。即ち、過熱が問題となるＤＲＬ用スイッチング素子が、メイン制御ユニットとは別個のＤＲＬ用制御ユニット内に設けられているため、これを車室内に配置して過熱を防止することが容易に可能となる。一方、メイン制御ユニットは、従来どおりエンジンルームに配置して、ＤＲＬ自動点灯機能が有る車種とＤＲＬ自動点灯機能が無い車種とで共用化が可能である。これにより、ＤＲＬ用制御ユニットを追加して配線を少し変更する程度で、ＤＲＬ自動点灯機能が無い車種を同機能が有る車種に改造又は仕様変更することも容易に可能となり、車種対応が容易になる。なお、ＤＲＬ自動点灯機能の仕様を変更することも、ＤＲＬ用制御ユニットを変更するだけでよいので容易になり、この点でも車種対応が容易になる。

また上記態様では、スイッチ故障判定手段がメイン制御手段により構成されている（即ち、メイン制御手段が上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う構成である）ため、故障判定結果に応じた車載機器の制御（例えば、故障をユーザに報知するためのランプ点灯制御等）が容易になる。というのは、例えば、車内の通信ネットワーク（例えば、ＣＡＮ）を介して指令を出力して故障を報知するランプを点灯させる場合、仮にＤＲＬ用制御ユニットで上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う構成であると、ＤＲＬ用制御手段も上記通信ネットワークに接続するか、ＤＲＬ用制御手段からメイン制御手段に上記ＤＲＬ故障の判定結果の情報を送信する信号線を設ける必要（メイン制御ユニットとＤＲＬ用制御ユニット間の配線を増やす必要）が生じる。しかし上記態様では、車内の通信ネットワークに当然接続されるメイン制御手段が上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う構成であるため、このように信号線を新たに設けるといった必要がないからである。
なおこの場合、ＰＷＭ駆動を行う制御手段（ＤＲＬ用制御手段）と、上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う制御手段（メイン制御手段）とが別個のものであり、ＤＲＬ故障の判定処理を行うメイン制御手段では、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが正確に把握できないが、前述したように積分回路の出力電圧で故障判定を行うため、既述したように同期をとらなくてもＤＲＬ故障が十分検出可能である。

次に、本願の照明制御装置の別の好ましい態様は、前記ＤＲＬ用スイッチング素子に対して並列に設けられて、前記ランプの駆動側端子を車両のイグニションスイッチ接点を介して電源に接続する電源接続ラインと、
この電源接続ライン上に設けられて前記ランプよりも十分抵抗値の大きな電源接続用抵抗と、
前記イグニションスイッチ接点がオンであり、かつ、前記ランプが駆動されていない状態における、前記ランプの駆動側端子の電圧又は前記積分回路の出力電圧に基づいて前記ランプの断線故障を判定するランプ故障判定手段とを備えたものである。
ここで、「電源接続用抵抗」は、イグニションスイッチオン時に、ランプが点灯せず、消費電力の点でも問題とならない程度の微弱な電流をランプに流すための抵抗を意味する。また、「ランプが駆動されていない状態」には、ＰＷＭ駆動時のオフ期間の状態は含まれない。

この態様によれば、イグニションスイッチ接点がオンであり、かつ、前記ランプが駆動されていない状態（ランプ駆動用のスイッチング素子がオフである状態）における、ランプの駆動側端子の電圧又は前記積分回路の出力電圧に基づいて、故障判定手段がランプの断線故障を判定する。このため、前述のＤＲＬ故障に加えて、ランプの断線故障も的確に検出できる。

何故なら、ランプの駆動側端子は、イグニションスイッチ接点と電源接続ラインを介して電源に別個に接続されており、この電源接続ライン上にはランプよりも十分抵抗値の大きな電源接続用抵抗が設けられている。これにより、ランプ駆動用のスイッチング素子がオフである状態でも、イグニションスイッチ接点がオンであり、かつランプ内部又はその端子接続部等に断線故障がない限り、この電源接続ラインを介してランプに微弱な電流（ランプが点灯しない程度の電流）が流れる。このため、上記駆動側端子の電圧又は積分回路の出力電圧は、電源接続用抵抗の電圧降下の影響で、上記断線故障がない正常時には、高電圧（Ｈｉ）又は低電圧（Ｌｏ）のうちの一方（ランプがハイサイド駆動の場合には低電圧、ランプがローサイド駆動の場合には高電圧）となり、上記断線故障がある故障時には、高電圧（Ｈｉ）又は低電圧（Ｌｏ）のうちの他方（ランプがハイサイド駆動の場合には高電圧、ランプがローサイド駆動の場合には低電圧）となる。したがって本装置であれば、上記電圧に基づいて、断線故障の有無を的確に判定できる。
なお、積分回路の出力電圧は、このランプの断線故障の判定については、上記駆動側端子の電圧（即ち、積分回路の入力電圧）と等価であるため、何れの電圧を使用してこの断線故障判定を行ってもよい。但し、積分回路の出力電圧を使用するようにすれば、前述のＤＲＬ故障とこの断線故障とで、監視電圧が同じになるので、制御手段へのこれら電圧入力部が共通化できる利点がある。

なお、上述したようにランプの断線故障も行う態様とした場合にも、既述したように制御ユニットを二つに分ける構成とすることが望ましい。この場合、メインスイッチング素子、メイン制御手段、及び積分回路をメイン制御ユニットに設け、ＤＲＬ用スイッチング素子、ＤＲＬ用制御手段、及び電源接続用抵抗をＤＲＬ用制御ユニットに設け、スイッチ故障判定手段及びランプ故障判定手段をメイン制御手段により実現する構成とすればよい。

次に、本願の故障検出装置について説明する。本願の故障検出装置は、上述した本願の照明制御装置に適用された故障判定技術を一般化したものであり、次のような特徴を有する。
即ち、負荷と電源間に接続されてＰＷＭ駆動されるスイッチング素子を備えたシステムにおいて、前記スイッチング素子のオン故障及びオフ故障を検出する故障検出装置であって、
前記負荷の駆動側端子の電圧を積分する積分回路と、
前記スイッチング素子がＰＷＭ駆動されている状態における前記積分回路の出力電圧が鋸歯状の波形でない場合、前記スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定するスイッチ故障判定手段とを備えたものである。
ここで、「システム」は、車載システムに限定されない。また、負荷は、車両のランプに限定されず、あらゆる電気機器があり得る。

またスイッチ故障判定手段は、具体的には、例えば次のような原理でスイッチング素子のオン故障及びオフ故障を判定する。即ち、前記積分回路の出力電圧を、ＰＷＭ駆動の周期よりも十分短い周期で監視し、この電圧監視において、規定の中間電位範囲外の高電位又は低電位が検出されたこと、或いは前記高電位又は低電位が規定割合を超える割合で検出されたことに基づいて、前記スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定する。
この故障検出装置でも、前述の照明制御装置と同様に、スイッチ故障判定手段を構成する制御手段においてＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できなくても、スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が的確に検出できる。

本発明によれば、スイッチ故障判定手段を構成する制御手段においてＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できなくても（ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期がとれなくても）、スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が的確に検出できる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は、本例の照明制御装置を示す回路図である。図２は、ＤＲＬ故障の判定処理を説明するためのタイミングチャートである。図３は、ランプ断線故障の判定処理を説明するためのタイミングチャートである。また、図４は、積分回路の詳細等を説明するための図であり、図５は、ＤＲＬ故障の判定のための各種数値の設定を説明する図であり、図６は、ランプ断線故障の判定のための各種数値の設定を説明する図である。

本例の照明制御装置は、図１に示すように、メイン制御ユニット２０と、ＤＲＬ用制御ユニット３０とを備える。
図１において、符号１は車両のバッテリ（電源）、符号２はイグニションスイッチ接点（ＩＧ１）、符号３は運転席に設けられるインジケータ、符号４は運転席に設けられて運転者により操作されるコンビスイッチ、符号５は運転席の足元等に設けられる車内ＣＡＮ用の統合コントローラ、符号６はパーキングブレーキ作動時にオンするパーキングブレーキスイッチである。また、符号７，８は、ヘッドライトロービーム用の左右のランプであり、符号９，１０は、ヘッドライトハイビーム用の左右のランプである。なお本例では、ヘッドライトハイビーム用のランプ９，１０が、ＤＲＬ動作時に自動点灯されるが、その他のランプ（例えばヘッドライトロービーム用のランプ、或いはＤＲＬ用の専用ランプ）がＤＲＬ動作時に自動点灯される構成でもよい。またこの場合、パーキングブレーキスイッチ６がオンすると、インジケータ３のパーキングブレーキ表示部３ａが点灯する。なお図１に示すように、回路中には、逆流防止用のダイオードや、過電流防止用のフューズ等が各所に設けられているが、これらについては符号及び説明を省略する。

メイン制御ユニット２０は、ランプ７，８或いは９，１０と電源の高電位側間を開閉するリレー２１，２２（メインスイッチング素子）と、これらリレー２１，２２のコイルの通電ラインをそれぞれ開閉してリレー２１，２２を駆動制御するためのトランジスタ２３，２４と、ＤＲＬ実行条件が成立している時にＤＲＬ信号（この場合アクティブローの信号）を出力するためのトランジスタ２５と、ランプ９，１０の駆動側端子（この場合、高電位側の端子）の電圧を積分する積分回路２６と、車内ＣＡＮに接続されてトランジスタ２３，２４，２５を制御するＣＰＵ２７（メイン制御手段）とを備える。
なお、トランジスタ２３，２４，２５の駆動回路は図示省略している。

ここで、積分回路２６は、図１又は図４（ａ）に示すようにツェナーダイオードを備えている構成であり、最大電圧が例えば５Ｖに制限されている。またこの場合、積分回路２６の出力電圧は、ＣＰＵ２７のＡＤ入力に入力されてその電圧値が読取られる構成となっている。
この積分回路２６は、ＰＷＭ出力の矩形状波形を図２又は図４（ｂ），（ｃ）に示すように鋸歯状波形に変換する特性を持つ。この鋸歯状波形は、後述するＣＰＵ２７の故障判定のためのサンプリングにおいて、所定割合以上中間電位が読取られるようにするものである（詳細後述する）。例えば、ＣＰＵ３３によるＰＷＭ駆動の周期が９．６ｍｓｅｃで、ＣＰＵ２７が積分回路２６の出力電圧を監視する周期（上記サンプリングの周期）が４．８ｍｓｅｃの場合、正常状態ならば、１００回のサンプリングのうち、３０回を超える回数中間電位（例えば１Ｖ〜４Ｖ）が読取られるような波形である。発明者らは、図１に示す積分回路によって、このような波形が容易に設定可能であることを、シミュレーションによって確認している。

次に、ＤＲＬ用制御ユニット３０は、メイン制御ユニット２０のリレー２１，２２（メインスイッチング素子）に対して並列に設けられてランプ９，１０と電源の高電位側間を開閉するＦＥＴ３１（ＤＲＬ用スイッチング素子）と、このＦＥＴ３１をトランジスタ３２を介してＤＲＬ動作のために駆動制御するＣＰＵ３３（ＤＲＬ用制御手段）と、ＦＥＴ３１に対して並列に設けられて、ランプ９，１０の駆動側端子を車両のイグニションスイッチ接点２を介して電源の高電位側に接続する電源接続ライン３４と、この電源接続ライン３４上に設けられてランプ９，１０よりも十分抵抗値の大きな電源接続用抵抗３５（ランプ９，１０が点灯せず、消費電力の点でも問題とならない程度の微弱な電流をランプ９，１０に流すための抵抗）と、イグニションスイッチ接点２を介して入力される電源電圧を安定化してＣＰＵ３３に入力するレギュレータ３６とを備える。

ここで、ＤＲＬ用制御ユニット３０のＣＰＵ３３（ＤＲＬ用制御手段）には、メイン制御ユニット２０からのＤＲＬ信号（トランジスタ２５の出力信号）が入力されている。そして、イグニションスイッチ接点２がオンされている状態でこのＤＲＬ信号がアクティブになると、僅かな遅延時間（例えば２０ｍｓｅｃ；以下ＰＷＭ遅延時間という）の後に、ＣＰＵ３３がＦＥＴ３１を所定のデューティでＰＷＭ駆動し、ＤＲＬ動作としてランプ９，１０が低出力で点灯される構成となっている。

また、メイン制御ユニット２０のＣＰＵ２７（メイン制御手段）は、次のような機能を実現するように、図示省略したＲＡＭ等に記録されるその動作プログラムが設定されている。
即ち、コンビスイッチ４が操作されてヘッドライト（ランプ７，８又は９，１０）の手動点灯を指令する信号をＣＡＮバス上から受信すると、トランジスタ２３又は２４を介してリレー２１又は２２を駆動し、ランプ７，８又は９，１０にバッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴを印加してこれを点灯させる。なお、こうしてランプ９，１０（ヘッドライトハイビーム）が手動点灯している状態では、インジケータ３のハイビーム表示部３ｃが点灯する。

また、ＣＰＵ２７は、ＣＡＮバス上から得られる情報によって、所定のＤＲＬ実行条件（例えば、イグニションスイッチ接点２がオンで、パーキングブレーキスイッチ６がオフで、コンビスイッチ４によるヘッドライトの手動点灯操作がなされていないこと）が成立していると判定すると、トランジスタ２５を作動させてＤＲＬ信号をアクティブとする。この場合、ＣＰＵ２７は、イグニションスイッチ接点２がオフからオンになると、所定の遅延時間（例えば２００ｍｓｅｃ；以下ＤＲＬ遅延時間という）の間に、ＣＡＮバス上からの受信データに基づいてＤＲＬ実行条件が成立しているか否か判定し、成立していると判定すれば、上記ＤＲＬ遅延時間経過後にＤＲＬ信号（ＤＲＬ_ＳＩＧ）をアクティブとする（図２参照）。

また、ＣＰＵ２７は、イグニションスイッチ接点２（ＩＧ１）がオンになると、上記ＤＲＬ遅延時間の間に、ランプ９，１０の駆動側端子の電圧（この場合、積分回路２６の出力電圧）に基づいてランプ９，１０の断線故障を判定する。具体的には、例えば上記ＤＲＬ遅延時間中であって、ランプ９，１０が消灯状態である時に、４．８ｍｓｅｃ毎に上記電圧をサンプリングしてしきい値（例えば、２．５Ｖ）と比較し、約５０ｍｓｅｃ以上（即ち、１０回以上）連続してしきい値以上の電圧を検出した場合、上記断線故障発生と判定する（図３参照）。
なお、上記断線故障発生と判定すると、この場合、ＤＲＬ制御時（上記ＤＲＬ信号がアクティブとなっている時）に、ＣＰＵ２７がＣＡＮバス上に上記断線故障を示す情報を送信し、インジケータ３のＤＲＬ故障表示部３ｂが点灯する。また、このように断線故障が検出された状態は、イグニションスイッチ接点２がオンである限り保持される。

また、ＣＰＵ２７は、ＦＥＴ３１（ＤＲＬ用スイッチング素子）がＰＷＭ駆動されている状態（ＤＲＬ信号がアクティブになった状態）で、ランプ９，１０の駆動側端子の電圧（この場合、積分回路２６の出力電圧）に基づいてＦＥＴ３１のオン故障及びオフ故障（前述のＤＲＬ故障）を判定する（詳細後述する）。具体的には、例えば４．８ｍｓｅｃ毎（ＰＷＭの半分の周期毎）に上記電圧をサンプリングしてしきい値（例えば、Ｈｉレベルは４Ｖ以上、Ｌｏレベルは１Ｖ以下）と比較し、約０．５秒間での１００回サンプリング中、７０回以上Ｈｉレベル又はＬｏレベルを検出した場合、ＦＥＴ３１のオン故障又はオフ故障が発生したと判定する。また、１００回サンプリング中、Ｈｉレベル又はＬｏレベルを検出した回数が７０回未満の場合、正常（ＦＥＴ３１のオン故障又はオフ故障が生じていないか、正常に復帰した）と判定する。
またこの場合、上記故障発生が判定されると、ＣＰＵ２７がＣＡＮバス上に上記故障を示す情報を送信し、インジケータ３のＤＲＬ故障表示部３ｂが点灯する。
なお、上記故障判定は、オン故障かオフ故障かを区別するようにしてもよい。即ち、例えば１００回サンプリング中、７０回以上Ｈｉレベルを検出した場合、ＦＥＴ３１のオン故障が発生したと判定し、また７０回以上Ｌｏレベルを検出した場合、ＦＥＴ３１のオフ故障が発生したと判定する態様でもよい。

以上説明した本例の照明制御装置は、本願の故障検出装置を包含しており、次のような作用効果を奏する。
即ち、この照明制御装置では、ＤＲＬ用スイッチング素子（ＦＥＴ３１）がＰＷＭ駆動されている状態（即ち、ＤＲＬ自動点灯機能が働いているＤＲＬ作動状態）における積分回路２６の出力電圧に基づいて、ＤＲＬ故障が判定される。このため、スイッチ故障判定手段を構成する制御手段（ＣＰＵ２７）においてＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できなくても（ＣＰＵ３３によるＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期がとれなくても）、ＤＲＬ故障が的確に検出できる。
何故なら、例えば図２に示すように、上記故障の無い正常時、上記ＤＲＬ作動状態では、ランプの駆動側端子電圧（積分回路の入力電圧Ｖｉｎ）はパルス状（矩形波状）の波形となり、これを積分した積分回路２６の出力電圧Ｖｏｕｔは鋸歯状の波形になる。ところが、上記ＤＲＬ故障が起きている故障時では、上記ＤＲＬ作動状態でも、積分回路の出力電圧は、例えば図２の右側に示すように、高電位又は低電位の何れか一方のままとなる。このため、例えば周期的に積分回路２６の出力電圧を監視（サンプリング）し、高電位又は低電位が所定割合以上検出されたときに故障であると判定するようにすれば、上記ＤＲＬ故障が的確に判定できる。図２の場合、後述する監視周期Ｔｃが４．８ｍｓｅｃであり、中間電位外（Ｈｉレベル又はＬｏレベル）を検出した回数（故障と判定する回数）Ｎｄが７０回であるため、故障発生から僅か３３６ｍｓｅｃ（４．８ｍｓｅｃ×７０）経過後にＤＲＬ故障と判定される。

なおここで、積分回路２６により駆動側端子電圧を積分した電圧を監視して故障判定していることは、次のような作用を奏する。即ち、仮に駆動側端子電圧（ＰＷＭ出力）そのものを監視して同様に故障判定しようとすると、駆動側端子電圧のサンプリングのタイミングによっては、ＰＷＭ駆動のデューティサイクルにおけるオン期間又はオフ期間のいずれか一方でのみ、電圧の判定が行われ続けて、正常であるにもかかわらず故障と判定する不具合、或いは、故障と判定された後で正常に戻らない（又は長時間戻らない）不具合が発生する可能性がある。そして、電圧の監視周期を極端に短くしないで（ＣＰＵの処理負担を増加させないで）、この問題を解決しようとすると、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングを把握し、上記サンプリングのタイミングとＰＷＭ駆動のオンオフタイミングとの同期を図る必要がある。しかし、積分した後の電圧であれば、鋸歯状の波形であるため、正常時であれば、多くのタイミングで中間電位が検出され、上述した不具合の発生の可能性が格段に低くなり、ＰＷＭ駆動のタイミングとの同期をとる必要がなくなる（即ち、スイッチ故障判定手段において、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングが認識できなくてもよくなる）。
したがって、本願の照明制御装置によれば、スイッチ故障判定手段を、ＤＲＬ用制御手段（ＣＰＵ３３）とは別個の制御手段（ＣＰＵ２７）により実現することが可能となり、制御ユニットを既述したように二つに分けることが容易になる。

また、本例の照明制御装置は、ＤＲＬ用スイッチング素子（ＦＥＴ３１）に対して並列に設けられてランプ９，１０と電源間を開閉するメインスイッチング素子（リレー２２）を、前記ＤＲＬ用スイッチング素子とは別個に備えるとともに、前記メインスイッチング素子をランプ９，１０の通常点灯のために駆動制御するメイン制御手段（ＣＰＵ２７）を、前記ＤＲＬ用制御手段（ＣＰＵ３３）とは別個に備え、前記メインスイッチング素子、メイン制御手段、及び積分回路２６が、メイン制御ユニット２０に設けられ、前記ＤＲＬ用スイッチング素子、及びＤＲＬ用制御手段が、前記メイン制御ユニット２０とは別個のＤＲＬ用制御ユニット３０に設けられ、スイッチ故障判定手段がメイン制御手段（ＣＰＵ２７）により構成されている。

このため、制御ユニットの配置の適正化や車種対応の容易化が図れる。即ち、過熱が問題となるＤＲＬ用スイッチング素子（ＦＥＴ３１）が、メイン制御ユニット２０とは別個のＤＲＬ用制御ユニット３０内に設けられているため、これを車室内に配置して過熱を防止することが容易に可能となる。一方、メイン制御ユニット２０は、従来どおりエンジンルームに配置して、ＤＲＬ自動点灯機能が有る車種とＤＲＬ自動点灯機能が無い車種とでほぼ共用化が可能である。これにより、ＤＲＬ用制御ユニット３０を追加して配線を少し変更する程度で、ＤＲＬ自動点灯機能が無い車種を同機能が有る車種に改造又は仕様変更することも容易に可能となり、車種対応が容易になる。なお、ＤＲＬ自動点灯機能の仕様を変更することも、ＤＲＬ用制御ユニット３０を変更するだけでよいので容易になり、この点でも車種対応が容易になる。

また本例の態様では、スイッチ故障判定手段がメイン制御手段（ＣＰＵ２７）により構成されている（即ち、ＣＰＵ２７が上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う構成である）ため、故障判定結果に応じた車載機器の制御（例えば、故障をユーザに報知するためのランプ３ｂの点灯制御等）が容易になる。というのは、例えば、車内の通信ネットワーク（ＣＡＮ）を介して指令を出力して故障を報知するランプを点灯させる場合、仮にＤＲＬ用制御手段（ＣＰＵ３３）で上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う構成であると、ＤＲＬ用制御手段（ＣＰＵ３３）も上記通信ネットワークに接続するか、ＤＲＬ用制御手段からメイン制御手段に上記ＤＲＬ故障の判定結果の情報を送信する信号線を設ける必要（メイン制御ユニット２０とＤＲＬ用制御ユニット３０間の配線を増やす必要）が生じる。しかし上記態様では、車内の通信ネットワークに当然接続されるメイン制御手段（ＣＰＵ２７）が上記ＤＲＬ故障の判定処理を行う構成であるため、このように信号線を新たに設けるといった必要がないからである。

また、本願の照明制御装置では、前記ＤＲＬ用スイッチング素子に対して並列に設けられて、ランプ９，１０の駆動側端子を車両のイグニションスイッチ接点２を介して電源に接続する電源接続ライン３４と、この電源接続ライン３４上に設けられて前記ランプよりも十分抵抗値の大きな電源接続用抵抗３５と、イグニションスイッチ接点２がオンであり、かつ、ランプ９，１０が駆動されていない状態における、積分回路２６の出力電圧に基づいて、ＣＰＵ２７がランプ９，１０の断線故障を判定する。このため、前述のＤＲＬ故障に加えて、ランプ９，１０の断線故障も的確に検出できる。

何故なら、ランプ９，１０の駆動側端子は、イグニションスイッチ接点２と電源接続ライン３４を介して電源の高電位側に別個に（即ち、リレー２２のある通常の通電ラインとは別個に）接続されており、この電源接続ライン３４上にはランプ９，１０よりも十分抵抗値の大きな電源接続用抵抗３５が設けられている。これにより、ランプ駆動用のスイッチング素子（リレー２２やＦＥＴ３１）がオフである状態でも、イグニションスイッチ接点２がオンであり、かつランプ内部又はその端子接続部等に断線故障がない限り、この電源接続ライン３４を介してランプ９，１０に微弱な電流（ランプが点灯しない程度の電流）が流れる。このため、上記積分回路２６の出力電圧は、電源接続用抵抗３５の電圧降下の影響で、上記断線故障がない正常時には、低電圧（Ｌｏ）となり、上記断線故障がある故障時には、高電圧（Ｈｉ）となる。したがって本装置であれば、上記電圧に基づいて、断線故障の有無を的確に判定できる。

例えば図３は、断線故障が起きている状態でイグニションスイッチがオンされた場合を示しているが、この場合、イグニションスイッチがオンされた後、僅か約５０ｍｓｅｃ経過後にこの断線故障が検出される。上記電圧の監視周期が４．８ｍｓｅｃであり、例えば１０回以上連続してしきい値以上の電圧を検出した場合、上記断線故障発生と判定するからである。
なお、積分回路２６の出力電圧Ｖｏｕｔは、立上り又は立下り時に瞬間的な遅れがあるものの、このランプの断線故障の判定については、ランプ９，１０の駆動側端子の電圧（即ち、積分回路２６の入力電圧Ｖｉｎ）と等価であるため、何れの電圧（Ｖｉｎ又はＶｏｕｔ）を使用してこの断線故障判定を行ってもよい。但し、積分回路２６の出力電圧を使用するようにすれば、前述のＤＲＬ故障とこの断線故障とで、監視電圧が同じになるので、制御手段（ＣＰＵ２７）へのこれら電圧入力部が共通化できる利点がある。

次に、積分回路２６の仕様や、ＤＲＬ故障判定の詳細について説明する。
まず、図４を参照してＤＲＬ故障判定のための各数値の記号を定義する。即ち、ＦＥＴ３１のＰＷＭ駆動の周期をＴ、このＰＷＭ駆動のデューティ比をＤ_ＯＮ、このＰＷＭ出力（積分回路２６の入力電圧Ｖｉｎ）の最大値をＶ_０、積分回路２６のダイオードＤｉ（図４（ａ）に示す）の電圧降下をＶｆ、中間電位下限をＶａ、中間電位上限をＶｂ、鋸歯状波形（積分回路２６の出力電圧Ｖｏｕｔの波形）の立上り時間（ＶａからＶｂまで変化する時間）をＴｒ、鋸歯状波形の立下り時間（ＶｂからＶａまで変化する時間）をＴｆ、電圧Ｖｏｕｔの監視回数（サンプリング回数）をＮ、電圧Ｖｏｕｔの監視周期（サンプリング周期）をＴｃ、中間電位外（Ｈｉレベル又はＬｏレベル）を検出した回数（故障と判定する回数）をＮｄ、ツェナーダイオ−ドＺＤのツェナー電圧をＶｚとする。また、積分回路２６を構成する２つの抵抗やコンデンサの値を、Ｒ１、Ｒ２、Ｃ１とする（図４（ａ）に示す）。

これら数値Ｒ１、Ｒ２、Ｃ１、Ｖａ、Ｖｂ、Ｔ、Ｔｃ、Ｎ、Ｎｄ、Ｖ_０、Ｖｆ、Ｖｚは、数１の式を満足するように設定すればよい。但し、数１におけるＴｒとＴｆは、例えば数２の式によって求めることができる。
このように設定されていれば、ＤＲＬ故障が起こっていると、電圧ＶｏｕｔをＮ回監視した中でＮｄ回以上中間電位外がほぼ必ず検出される。また逆に、ＤＲＬ故障が起こっていない正常時には、電圧ＶｏｕｔをＮ回監視した中で（Ｎ−Ｎｄ）回以上中間電位が必ず検出される。このため、電圧ＶｏｕｔをＮ回監視した中でＮｄ回以上中間電位外が検出されるとＤＲＬ故障発生と判定する構成とすれば、ＰＷＭ駆動のオンオフタイミングと無関係に、ＤＲＬ故障を信頼性高く的確に検出することができる。
なお、図５（ａ）には、上記数値の具体例と説明を記した。

なお、ＤＲＬ故障判定のための各数値の設定は、上記態様に限らない。例えば、ＰＷＭ出力のばらつき（ピーク電圧、周波数、デューティ比等のばらつき）が小さい場合には、、数３を満足するように設定する構成としてもよい。この場合、鋸歯状波形（積分回路２６の出力電圧Ｖｏｕｔの波形）は、正常であれば常時ＶａからＶｂの範囲内（中間電位内）にあるため、出力電圧Ｖｏｕｔが中間電位外（Ｖａ以下又はＶｂ以上）になった時点でＤＲＬ故障と判断できる。
なお、図５（ｂ）には、この場合の前記数値の具体例と説明を記した。

次に、ランプの断線故障判定の詳細について説明する。
まず、図６（ａ）を参照してランプの断線故障判定のための各数値の記号を定義する（但し、ＤＲＬ故障判定と共通なものは説明を省略する）。即ち、車両のバッテリの電源電圧をＶ_ＢＡＴ、ランプ９，１０の抵抗をＲ_ｂ１，Ｒ_ｂ２、しきい値電圧（故障と判定する電圧）をＶ_ｔｈ、電源接続用抵抗３５の抵抗値をＲ_０とする。
そして、ランプの断線故障判定のためには、数４に示す関係が成立するように、しきい値電圧Ｖ_ｔｈや抵抗値Ｒ_０等を設定すればよい。
このように設定されていれば、ランプの断線故障が起こっていると、電圧Ｖｏｕｔがしきい値電圧Ｖ_ｔｈより必ず大きくなる。このため、電圧Ｖｏｕｔとして、例えば約５０ｍｓｅｃ以上（即ち、１０回以上）連続してしきい値以上の電圧が検出された場合、上記断線故障発生と判定する構成であれば、この断線故障を信頼性高く的確に検出することができる。
なお、図６（ｂ）には、この場合の前記数値の具体例と説明を記した。

なお、本発明は上述した形態例に限られず、各種の変形や応用があり得る。
例えば、スイッチング素子をランプ（負荷）の低電位側に接続したローサイド駆動のタイプ（特許文献２のようなタイプ）にも、本発明は原理的に適用可能である。
また、本願の基本発明は、スイッチング素子が手動操作用とＤＲＬ用で共通の構成（特許文献１のような構成）にも適用可能である。例えば、特許文献１の装置における半導体スイッチング素子１の出力電圧（ハイビームランプの駆動側端子電圧）を積分する積分回路を設け、マイコン３とは別個のマイコンにおいてこの積分回路の出力に基づいて半導体スイッチング素子１の故障を判定するようにしてもよい。
また、図１に示した形態例において、ＣＰＵ２７が、暗くなるとリレー２１又は２２を自動的に駆動して、ヘッドランプを夜間に自動点灯させる機能を持っていてもよい。

照明制御装置を示す回路図である。 ＤＲＬ故障の判定処理を説明するためのタイミングチャートである。 ランプ断線故障の判定処理を説明するためのタイミングチャートである。 積分回路の詳細等を説明するための図である。 ＤＲＬ故障の判定のための各種数値の設定を説明する図である。 ランプ断線故障の判定のための各種数値の設定を説明する図である。

符号の説明

２ イグニションスイッチ接点
９，１０ ランプ
２０ メイン制御ユニット
２１，２２ リレー（メインスイッチング素子）
２６ 積分回路
２７ ＣＰＵ（メイン制御手段）
３０ ＤＲＬ用制御ユニット
３１ ＦＥＴ（ＤＲＬ用スイッチング素子）
３３ ＣＰＵ（ＤＲＬ用制御手段）
３４ 電源接続ライン
３５ 電源接続用抵抗

Claims (7)

1. 車両において、照明用のランプをＤＲＬ実行条件成立時にＰＷＭ方式で駆動して通常点灯時よりも低出力で自動点灯させるＤＲＬ自動点灯機能を有する照明制御装置であって、
   前記ランプと電源間を開閉するＤＲＬ用スイッチング素子と、
   このＤＲＬ用スイッチング素子を少なくとも前記自動点灯のために駆動制御するＤＲＬ用制御手段と、
   前記ランプの駆動側端子の電圧を積分する積分回路と、
   前記ＤＲＬ用スイッチング素子が前記自動点灯のために駆動されている状態における前記積分回路の出力電圧が鋸歯状の波形でない場合、前記ＤＲＬ用スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定するスイッチ故障判定手段と
   を備えたことを特徴とする照明制御装置。
2. 前記ＤＲＬ用スイッチング素子に対して並列に設けられて前記ランプと電源間を開閉するメインスイッチング素子を、前記ＤＲＬ用スイッチング素子とは別個に備えるとともに、
   前記メインスイッチング素子を前記ランプの通常点灯のために駆動制御するメイン制御手段を、前記ＤＲＬ用制御手段とは別個に備え、
   前記メインスイッチング素子、メイン制御手段、及び積分回路が、メイン制御ユニットに設けられ、
   前記ＤＲＬ用スイッチング素子、及びＤＲＬ用制御手段が、前記メイン制御ユニットとは別個のＤＲＬ用制御ユニットに設けられ、
   前記スイッチ故障判定手段が前記メイン制御手段により構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明制御装置。
3. 前記ＤＲＬ用スイッチング素子に対して並列に設けられて、前記ランプの駆動側端子を車両のイグニションスイッチ接点を介して電源に接続する電源接続ラインと、
   この電源接続ライン上に設けられて前記ランプよりも十分抵抗値の大きな電源接続用抵抗と、
   前記イグニションスイッチ接点がオンであり、かつ、前記ランプが駆動されていない状態における、前記ランプの駆動側端子の電圧又は前記積分回路の出力電圧に基づいて前記ランプの断線故障を判定するランプ故障判定手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の照明制御装置。
4. 前記ＤＲＬ用スイッチング素子に対して並列に設けられて前記ランプと電源間を開閉するメインスイッチング素子を、前記ＤＲＬ用スイッチング素子とは別個に備えるとともに、
   前記メインスイッチング素子を前記ランプの通常点灯のために駆動制御するメイン制御手段を、前記ＤＲＬ用制御手段とは別個に備え、
   前記メインスイッチング素子、メイン制御手段、及び積分回路が、メイン制御ユニットに設けられ、
   前記ＤＲＬ用スイッチング素子、ＤＲＬ用制御手段、及び電源接続用抵抗が、前記メイン制御ユニットとは別個のＤＲＬ用制御ユニットに設けられ、
   前記スイッチ故障判定手段及びランプ故障判定手段が前記メイン制御手段により構成されていることを特徴とする請求項３記載の照明制御装置。
5. 負荷と電源間に接続されてＰＷＭ駆動されるスイッチング素子を備えたシステムにおいて、前記スイッチング素子のオン故障及びオフ故障を検出する故障検出装置であって、
   前記負荷の駆動側端子の電圧を積分する積分回路と、
   前記スイッチング素子がＰＷＭ駆動されている状態における前記積分回路の出力電圧が鋸歯状の波形でない場合、前記スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定するスイッチ故障判定手段と
   を備えたことを特徴とする故障検出装置。
6. 前記スイッチ故障判定手段は、前記積分回路の出力電圧を、ＰＷＭ駆動の周期よりも十分短い周期で監視し、この電圧監視において、規定の中間電位範囲外の高電位又は低電位が検出されたこと、或いは前記高電位又は低電位が規定割合を超える割合で検出されたことに基づいて、前記スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定することを特徴とする請求項５記載の故障検出装置。
7. 前記スイッチ故障判定手段は、前記積分回路の出力電圧を、ＰＷＭ駆動の周期よりも十分短い周期で監視し、この電圧監視において、規定の中間電位範囲外の高電位又は低電位が検出されたこと、或いは前記高電位又は低電位が規定割合を超える割合で検出されたことに基づいて、前記ＤＲＬ用スイッチング素子のオン故障又はオフ故障が発生したと判定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の照明制御装置。

Images