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2019/08/13

エンジン始動連動 / P レンジ連動パノラマルーフ制御ユニットの作成・取付 その1 - 回路設計編

カテゴリ : 電装系 > 電装パーツ > 自作・加工

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この整備手帳は、メーカーオプションのパノラマルーフのシェードの動作を何かをきっかけに自動で行おう!…という整備手帳です。

具体的には以下のような動作ができるようにしました。

①-1 エンジンがかかったら自動でフルオープン。
①-2 エンジンがかかったら指定の位置までオープン。
①-3 エンジンがかかったあとで指定時間経過後自動でフルオープン。


② シフトレバーが P レンジになったら自動でフルクローズ。
┗②' エンジンがかかったら (エンジンをかけるときは P レンジなので) 開いている量にかかわらず、いったん自動でフルクローズ。(エンジンがかかった時点でシェードが開いている時のみ。)

①-1、①-2、①-3 は排他動作でどちらかひとつを選ぶことになります。(動作の変更はコネクターをはずす / はめるだけで変更可能。)

②は ①-1 / ①-2 / ①-3 と同時使用もできますし、②単独…つまり閉める動作だけ自動化することもできます。

この案件は以前ブログネタにしたこともありまして、1年ぐらい前から実現に向けてあれこれ考えていましたが、いろいろとクリアすべきところがあって…放置していました。

しかしやっぱり自動で開くと便利だよね~と思い始めてからが早かった。

そのブログの内容の一部…をベースにしつつ、ゼロから考えてみたところ実現ができたので整備手帳にすることにしました。

【関連ブログ】
・ネタはいろいろあるけれど… (第10回) - 2018年09月15日
https://minkara.carview.co.jp/userid/381088/blog/41948762/

ただ、これってパノラマルーフ、ムーンルーフ、サンルーフ、サンシェードなどが装備されている車でしか参考にならないことと、私が使ったキットを使用する場合だと、かならずハンダづけ作業が発生する方法なので、対象者 (需要) の少なさと難易度から★3つとしておきます。
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(パノラマルーフの自動動作について)
まずは標準動作の説明から。

パノラマルーフの開閉は IG ON (エンジン始動、またはエンジンスタートボタンを2回押した (またはキーを2段階回した) 状態) でオープンまたはクローズができます。

動作はルーフサンシェードスイッチ (マップランプASSY) をオープン側 (またはクローズ側) に一瞬…1回押すと少し開く / 少し閉まる動作をします。

(スイッチの押した状態が 0.3 秒よりも短い場合は、少しだけオープン (またはクローズ) を行います。)

またルーフサンシェードスイッチ (マップランプASSY) をオープン側 (またはクローズ側) へ 0.3 秒以上押し続けることにより、サンシェードが自動的に全開位置 (または全閉位置) までスライドオープン (またはスライドクローズ) する仕様です。

その時…サンシェードがオート作動中に、いずれかのルーフサンシェードスイッチ (マップランプ ASSY) を操作することで、オート作動を中断することができます。

わかりやすく言えば、動作はオート開閉機能付きのパワーウインドウと似ています。

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配線図を調べてみると、信号はオープン (OPN)とクローズ (CLS) があり、ルーフサンシェードスイッチを押すと、押した方の信号がアース / GND (マイナス線) に流れることで実現していました。

またこの押す時間 (通電時間) が 0.3 秒以上長くなることで自動になる…と。

この人間が行う動作をどうにかしてマネして、回路にそれをさせたら、とりあえず動作させることはできそうだなと最初に考えました。

0.3秒以上の通電…これはリレーなどを使えばすぐにできますね。

例えば、エンジンがかかったら IG 電源連動でオープン側を通電させる。

P レンジになったらその信号を利用してリレーを動作させてクローズ側を通電させる。

これだけでオープン / クローズ動作ができます。しかしそれだとずーーーっと、人間がオープン / クローズを押しっぱなしにしているのと同じことになってしまいます。※

※一応、パノラマルーフにはフェイルモードがあり、電動ルーフサンシェード ECU によるモータ駆動時間 (リレー ON 時間) が約20秒を経過すると自動的にパノラマルーフ装置に内蔵されたリレーを OFF することで、電動ルーフサンシェードモータおよび回路を保護する設計のようです。(連続作動制限機能)

そこで考えたのが「アースに信号線を1秒だけつなぐ」こと。

これは市販されているなんらかのタイマーユニットなどを使えば、1秒間だけ電気を流してくれそうだな~と思っていました。

とはいえなかなか望み通りのタイマー回路が見つからない。

たとえば5秒後に電気を流し始める…とか、そういうタイマーは割と見つかるのですが、希望の時間だけ電気を流すというのは…。

あ、ありますね。Amazon とかに。

ただ、Amazon などを見ていると、いかにも海外…中国製で激安で販売されていたりするものを見かけますが、いつ壊れるかわからない、もしかしたら車側の故障も呼ぶような部品。できればこんなパーツは自分の車に載せたくない。

どうにかして日本製のものを見つけたい…。

…と探したところ日本製を見つけ出すことができました。(ただ…金額はそれなりにしますね)
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それが、こちら!

共立電子産業株式会社の ワンダーキット 「マルチタイマー2」 です。

ものは一個 3,000円近くするのですが、かなり高機能。

車載用ではないのですが…たぶん大丈夫でしょう。

そう感じさせるのが、対応電圧が DC 12V で 11~14Vまで対応可能。これだと電圧が高くなりがちなアイドリングストップストップ車やハイブリッド車なども対応できそうです。

そしてタイマー関連の機能がすごい。

電源を投入するとタイマーが1度だけ動作するモード…今回はこの機能を使います。

電源を通しておくと待機モードで起動。そして、別につないだモーメンタリースイッチを1度押すことでタイマー動作開始。

さらに追加でつないだモーメンタリースイッチを押すことでタイマーを停止。

タイマー実行までに遅延時間を設けることもできます。

たとえば遅延時間を5秒に設定し、タイマーを2秒に設定すると電源が投入された、またはスイッチを押して5秒間何もせずに待ってから2秒間電気を流す…といった動作が可能です。…今回はこの機能も使ってます。

3A まで対応できる 1C リレー (エーモン的にいえば5極リレー) を内蔵していて、仕様的に内蔵リレーに満足できない場合は外付けリレーも接続できます。…今回は内蔵リレーを使用しました。

また今回は使用しませんでしたが、最大8枚まで多段連結可能。

さらにはタイマー動作が終了したら最初から動作する…自動で連続動作させることもできます。(多段の場合は最初の1枚目から再度実行して、それを繰り返します。)

タイマー時間は1~12秒を基本として、10倍モード (10~120秒=2分)、100倍モード (100~1,200秒=20分) の設定ができます。

待機電流は 7mA で、内蔵リレー動作時は 25mA。(対比する LED にもよりますが) LED を1つ光らせたぐらいの消費電力です。

詳しくはマニュアル (PDFファイル) がアップされていますので、そちらもご覧ください。 ( http://www.kyohritsu.jp/eclib/WONDERKIT/MANUAL/gmtm12.pdf )

これをうまく使えば…
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当初は IG 連動で…エンジンがかかれば全開になるだけでいい…と思っていました。

それだとタイマー回路が1つで済みます。

この場合は、エンジンがかかったら IG 電源をマルチタイマーの電源線 (図中の赤線) に流して起動と同時にタイマーを1秒だけ動作。

つまり起動と同時に内蔵リレーを1秒間通電させることでパノラマルーフのシェードオープン信号線 (桃色線 : OPN) を1秒だけアースに接続、電気を流せば実現できます。 (=人間が1秒だけオープンスイッチを押したのと同じ動作になる)

ちなみに図中の左側にあるスイッチは回路への通電をオフ…ノーマル状態にもどすためのスイッチです。

名称が『オートハイビームスイッチ改』となっているのは表記誤りではなくオートハイビームスイッチをベースとして、パネルを別のスイッチ…リアサンシェードスイッチ ASSY のパネルと入れ替えたスイッチで実現したのでこのような表記にしています。(詳しくは整備手帳のその2で説明しています。)
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しかし後で欲が出てきて、できればエンジン停止前にクローズ動作をさせたいと思い始めて…。

さらには、普段開けるとき前席分ぐらいしか開けていないから、いつも同じ場所まで開けたいな~…なんて。

そうなるとタイマー回路が2個必要になる場合も。

それで頑張って考えたのがこちらです。

これだとタイマーユニットは2つで済みます。

実は、この回路でやりたかった機能がすべて実現できたのです。

ただこの回路の方法だと、アイドリングストップを有効にしておいた場合、エンジンが再びかかるときになぜか誤動作してしまいます。

再始動と連動して開いたりするのです。

エンジンをかけっぱなしだと問題無いのですが…。

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【動作説明】
1.エンジンがかかる or スタートスイッチを2回押すと、パノラマルーフがいったん全閉する。

2.Pレンジから他のレンジ変更すると、指定した時間だけパノラマルーフが開く。

【この回路の説明】
1.エンジンがかかる or スタートスイッチを2回押すと IG電源が流れると当時にリレー (G5V-2) の6番が8番に移動してタイマーが起動、同時に11番が9番に移動してCLSをタイマーのリレーに通電。

2.マルチタイマー2に電源として(赤) IG電源が流れるとタイマー1 (遅延タイマー)がカウントを始めるが設定が0秒なので、すぐにタイマー2がカウントを始め、タイマー2に設定時間の分…1秒間だけ内蔵リレーを起動し制御される側 (CLS) の電気を流す。 (CLS と E がリレーの接点でつながる)

3.その結果、パノラマルーフがいったんクローズ動作を行う。

4.シフトレバーを P レンジから変更すると、No.1 (上) のマルチタイマー2に流す信号が CLS から OPN に変化。

8番が6番に移動して1.5秒遅れて No.1のマルチタイマー2に電源供給を開始。同じく9番が11番に移動して1.5秒後にパノラマルーフがオープン動作を開始する。

5.また No.2 (下) のマルチタイマー2はシフトレンジが変更された時点で設定された遅延時間分をカウント開始。(設定値は最大で12秒まで)

6.5.で動き始めたシェードを No.2 のマルチタイマー2からの信号入力 (1秒) で停止させる。

エレノーム 遅延ショートリレー (1.5秒後に通電) を間に入れている理由は、No.1 (上) のマルチタイマー2は電源投入と同時に動作をしますが、そうすると1度動作をした後は待機モードになり、別の動作をさせたい場合に動作をしなくなる (できなくなる) ため、一度 No.1の マルチタイマー2をオフ → 起動 (=動作) するために必要だったことから回路に組み込んであります。(エレノーム遅延ショートリレーは他の案件の余り物がちょうどあったので再利用 (笑) )

ただ、アイドリングストップで誤動作する理由は…おそらくこのエレノーム遅延ショートリレーが電圧や電流変化に敏感に反応してNo.1 のタイマーユニットを1度オフ→オンにしてしまうからだと思われます。(調査をしたところエレノーム遅延ショートリレーをはずして動作させたところ、誤動作がなくなったため、誤動作の原因はほぼこれで間違いないと思っています。)

そこでエレノーム遅延ショートリレーをなくして希望の動作をさせるにはどのようにしたら良いかを考えることにしました。
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写真5で完成していたものを全部バラして、そこから1週間。誤動作の原因調査や回路の組み替えなど試行錯誤行ってできあがったのがこちらです。

タイマーユニットがさらに1個増えてます。3つで 9,000円台…金、使いすぎだろ。(ポイントなどを駆使して、多少は安く購入しましたけど。)

話がそれますが、そんな費用面に目を向けると費用対効果的にはペイできない気が…。

後述しますが、実は回路をオフにするスイッチ部分だけに 5,000円以上つぎ込んでます。(スイッチを2個買ってニコイチにしたためです。)

電線やら、コネクターやらリレーやらでもお金使ってますので…結構行っているはず。

ただ、それでもたぶん2万は超えていないと思っていますが…実際はどうだか。

話を戻して…

そんな感じでタイマーユニットを3つ使用。

調査の結果、電源まわりに変な処理をいれず、そのまま IG 電源に接続したところ誤動作がなくなりました。

【この回路の説明】
1.エンジンがかかる or スタートスイッチを2回押すと 5番 に IG 電源が流れると同時に、シフトレバーの P レンジ信号でリレー (G5V-1) の1番が10番に移動して No.3 のタイマーが起動。5番 → 10番と電気が流れていったんクローズ処理を行う。(シェードが開いていたらいったんクローズ。シェードが開いていない場合はパノラマルーフ側が無視するため何も起きない。)

2.P レンジがそれ以外のレンジに移動すると、オムロン G5V-1 の2番の電源がカットされ、1番・10番の接点が1番側に戻るため、5番から流れてきた IG 電源が1番に流れ、オープン側 (No.1、No.2) の回路を起動する。

3.No.1 のタイマーはすぐに1秒間だけオープン信号をアースに流し、シェードを開ける。No.2 のタイマーは指定の秒数待機 (約6秒遅延) して再度1秒間だけオープン信号をアースに流すことで、パノラマルーフのシェードを停止。(遅延時間の設定でオープン量が決まる。最大12秒まで設定可。)

(2019/08/27 1:00 追記)
電源は取付当初は一般的な IG 電源に接続していましたが、アイドリングストップの状況によっては写真5の回路と同じように誤動作をすることがたまにありました。原因は特定できていませんが、おそらく電圧降下によるものと思われます。

いろいろと調べてみると車両標準の一部配線で IG 電源の電圧を昇圧している箇所があることが判明したので、もともと使っていた IG 電源から、昇圧している配線からの分岐に変更しました。

詳しくは別に作成した後述の関連整備手帳をご覧ください。

【関連整備手帳】
・(参考資料) アイドリングストップ機能搭載車でエンジン再始動時に電装品が再起動してしまう場合の対策
https://minkara.carview.co.jp/userid/381088/car/2292029/5451332/note.aspx

---
動作の変更 (バリエーション) ですが…

No.1 マルチタイマー2のコネクターだけつなぐと「①-1 エンジンがかかったら自動でフルオープン」になります。

(2021/02/14 追記)
No.2 のマルチタイマー2の電源 (IG) をスイッチでオフにすることで同じ動作にできるようにしました。配線図は関連フォトアルバムに追加しています。

(No.2 用のコネクターを外してもいいのですがめんどくさいのでスイッチを増設しました。)
--- (ここまでが追記)

No.2 マルチタイマー2のコネクターだけつなぐと「①-3 エンジンがかかったあとで指定時間経過後自動でフルオープン」になります。


No.1、No.2 マルチタイマー2だけ接続すれば、「①-2 エンジンがかかったら指定の位置までオープン。」だけが有効になります。


No.1 と No.3 マルチタイマー2のコネクターだけつなぐと、「①-1 エンジンがかかったら自動でフルオープン」になり「② シフトレバーが P レンジになったら自動でフルクローズ + ②' エンジンがかかったら (エンジンをかけるときは P レンジなので) 開いている量にかかわらず、いったん自動でフルクローズ。(エンジンがかかった時点でシェードが開いている時のみ。)」になります。


No.3 マルチタイマー2のコネクターだけつなげば、「② シフトレバーが P レンジになったら自動でフルクローズ + ②' エンジンがかかったら (エンジンをかけるときは P レンジなので) 開いている量にかかわらず、いったん自動でフルクローズ。(エンジンがかかった時点でシェードが開いている時のみ。)」だけになります。
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ちなみに、パノラマルーフの制御信号をどこから拝借したかといいますと、フロントのルームランプから拝借しました。

別案件でフロントルームランプをいじる機会があったからです。自作分岐ハーネスの作成、取り回しについては、関連整備手帳のリンク先で詳しく説明しています。

【関連整備手帳】
・フロントルームランプ (パーソナルランプ) にイルミ連動+調光機能を追加 その1 - 回路検討編
https://minkara.carview.co.jp/userid/381088/car/2292029/5436205/note.aspx


標準動作原理ですが、

9番 桃色がオープンで、これが7番 GND とつながることでシェードがオープンします。

またクローズは8番 黄緑で、これも7番 GND とつながることでシェードがクローズします。
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余談ですが…検討当初は、助手席側のラゲッジ…左クォーターの内側にある Oa1 コネクターを使用する予定でしたが、別の案件でルームランプをいじることになったため、こちらから取る必要がなくなりました。

実際のコネクターの位置など、詳細は関連ブログ側に掲載しています。

【関連ブログ】
・ネタはいろいろあるけれど… (第10回) - 2018年09月15日
https://minkara.carview.co.jp/userid/381088/blog/41948762/

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Oa1 ルーフワイヤNO.1 to コネクタワイヤ
・2種類の端子が使用されているハイブリッドタイプ

オスコネクター (写真下でいう差し込む方)
90980-12500 (税別) \270円

メスターミナル …大はどちらか。
82998-24380大 (税別) \540円
82998-12340大 (税別) \460円
82998-24290小 (未調査)

メスコネクター (受け側)
90980-12499 (税別) \270円

オスターミナル
82998-12330大 (税別) \540円
82998-24270小 (未調査)

オスコネクター側を写真の通り配線側から見た場合のピンアサイン (3段13ピン)

5大4 3 2 1大
8 7 6
13大 12 11 10 9大

1番大 (メスコネクター側)赤地に白 / (ハーネス側) 青 +B (常時電源)
2番 (メスコネクター側) 黒 /(ハーネス側) 灰 LIN (通信線)
3番 (メスコネクター側)赤 / 緑 IG (IG電源)
4番 (空き)
5番大 (メスコネクター側)黒地に白 / (ハーネス側) 白地に黒 アース
★6番 (メスコネクター側)緑 / (ハーネス側[フロントスイッチ9番へ])ピンク OPN (オープン)
★7番 (メスコネクター側)青 / (ハーネス側[フロントスイッチ8番へ])黄緑 CLS (クローズ)
8番 (空き)
9番大 (空き)
10番 (空き)
11番 (空き)
12番 (空き)
13番(大) (空き)

(その2 につづく)
関連動画:

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