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技術 車両用電装機器接続システム

出願人 矢崎総業株式会社
発明者 牧陽一松永元辰
出願日 2014年7月1日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2014-136026
公開日 2016年1月28日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2016-013754
状態 特許登録済
技術分野 車両用電気・流体回路
主要キーワード 電子ヒューズ 分配ボックス 遮断閾値 各出力系統 各電装機器 電流変動量 出力系統毎 エンジン系統
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

オプション機器を接続する場合でもワイヤハーネスの構成を簡素化してワイヤハーネスの種類数を削減すると共に比較的小さい空間に配置した保護装置により各系統の過大な負荷電流に対して適切な保護を実現する。

解決手段

車両上主電源10からの電源電力分配し、ワイヤハーネス30の標準系サブハーネス31の複数の電源線31a,31bそれぞれに電力を供給する標準系電源分配ボックス20Sと、車両上主電源10からの電源電力を分配し、ワイヤハーネス30の拡張系サブハーネス32の複数の幹線32a〜32fそれぞれに電力を供給する拡張系電源分配ボックス20Eと、を備える。

概要

背景

車両には、種々のランプ及びモータや、これらを操作するためのスイッチ装置センサ類などの各種の電装機器が、様々な箇所に分散した状態で多数搭載されている。そして、これら各種の電装機器には、バッテリなどから供給される電力や、これら電装機器を制御するための制御信号などを供給するためにワイヤハーネスが接続される。このワイヤハーネスは、一般的には複数の電線コネクタなどからなる。電線は、導電性芯線と、芯線を被覆した絶縁性の被覆部とを備える。コネクタは、電線の端末などに取り付けられて線と接続される端子金具と、端子金具を収容する絶縁樹脂製コネクタハウジングとを備える。

また、近年では、車両に搭載される複数の車両電装品を制御する通信ステムとして、各車両電装品を制御する複数の電子制御ユニットがそれぞれ共通の多重通信線で接続され、その多重通信線を介して多重化された信号の授受を行い、これに基づいて各車両電装品の作動を制御するようにした車両ネットワークシステムが用いられている(例えば、特許文献1参照)。

ところで、車両に配索されるワイヤハーネスは、例えばシステム回路毎にサブ分けされた複数の回路サブハーネスが組み合されて全体のワイヤハーネスとされているものが一般的である。システム回路としては、例えば、ヘッドランプワイパ等のように自動車に必須の電装機器を構成するスタンダード回路と、セキュリティリアフォグランプ等のように車種グレード等に応じて選択される電装機器を構成するオプション回路とがある。そして、このような自動車用ワイヤハーネスを製造する場合には、コネクタの配置や端子、電線の種類等を考慮しながら、全体のワイヤハーネスが適切なものとなるように決定される。

概要

オプション機器を接続する場合でもワイヤハーネスの構成を簡素化してワイヤハーネスの種類数を削減すると共に比較的小さい空間に配置した保護装置により各系統の過大な負荷電流に対して適切な保護を実現する。車両上主電源10からの電源電力分配し、ワイヤハーネス30の標準系サブハーネス31の複数の電源線31a,31bそれぞれに電力を供給する標準系電源分配ボックス20Sと、車両上主電源10からの電源電力を分配し、ワイヤハーネス30の拡張系サブハーネス32の複数の幹線32a〜32fそれぞれに電力を供給する拡張系電源分配ボックス20Eと、を備える。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オプション電装機器を接続する場合であっても、ワイヤハーネスの構成を簡素化してワイヤハーネスの種類数を削減すると共に、比較的小さい空間に配置した保護装置により各系統の過大な負荷電流に対して適切な保護を行うことが可能な車両用電装機器接続システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

複数の電装機器ワイヤハーネスを介して車両の電気系統と接続し、少なくとも車両側から電装機器それぞれに電源電力を供給するための車両用電装機器接続システムであって、車両上の電源からの電源電力を分配し、前記ワイヤハーネスの標準系統の複数の幹線それぞれに電力を供給する標準系電力分配部と、前記電源からの電源電力を分配し、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線それぞれに電力を供給する拡張系電力分配部と、を備えることを特徴とする車両用電装機器接続システム。

請求項2

前記拡張系電力分配部には、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線毎にスイッチング部が設けられ、前記スイッチング部には、前記幹線を介して複数の拡張系電装機器が接続される、ことを特徴とする請求項1に記載の車両用電装機器接続システム。

請求項3

前記拡張系電装機器は、該拡張系電装機器の電源ラインが前記幹線に後付けされることによって、有線接続される、ことを特徴とする請求項2に記載の車両用電装機器接続システム。

請求項4

複数の拡張系電装機器として、第1の拡張系電装機器と、第2の拡張系電装機器とを有し、前記第1の拡張系電装機器は、前記幹線に直接接続され、前記第2の拡張系電装機器は、該第2の拡張系電装機器の電源ラインが前記幹線に後付けされることによって、有線接続されることを特徴とする請求項2に記載の車両用電装機器接続システム。

請求項5

前記拡張系電力分配部に配置され、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線それぞれに流れる電流の大きさが遮断閾値を超えたときに、該当する電流を遮断する電子ヒューズと、前記電子ヒューズが利用する遮断閾値のデータを保持する記憶部と、を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用電装機器接続システム。

技術分野

0001

本発明は、それぞれが負荷、スイッチ、及びセンサの少なくとも1つを含む複数の電装機器を、所定のワイヤハーネスを介して車両の電気系統と接続し、少なくとも車両側から各々の電装機器に対して電源電力を供給するための車両用電装機器接続システムに関する。

背景技術

0002

車両には、種々のランプ及びモータや、これらを操作するためのスイッチ装置センサ類などの各種の電装機器が、様々な箇所に分散した状態で多数搭載されている。そして、これら各種の電装機器には、バッテリなどから供給される電力や、これら電装機器を制御するための制御信号などを供給するためにワイヤハーネスが接続される。このワイヤハーネスは、一般的には複数の電線コネクタなどからなる。電線は、導電性芯線と、芯線を被覆した絶縁性の被覆部とを備える。コネクタは、電線の端末などに取り付けられて線と接続される端子金具と、端子金具を収容する絶縁樹脂製コネクタハウジングとを備える。

0003

また、近年では、車両に搭載される複数の車両電装品を制御する通信システムとして、各車両電装品を制御する複数の電子制御ユニットがそれぞれ共通の多重通信線で接続され、その多重通信線を介して多重化された信号の授受を行い、これに基づいて各車両電装品の作動を制御するようにした車両ネットワークシステムが用いられている(例えば、特許文献1参照)。

0004

ところで、車両に配索されるワイヤハーネスは、例えばシステム回路毎にサブ分けされた複数の回路サブハーネスが組み合されて全体のワイヤハーネスとされているものが一般的である。システム回路としては、例えば、ヘッドランプワイパ等のように自動車に必須の電装機器を構成するスタンダード回路と、セキュリティリアフォグランプ等のように車種グレード等に応じて選択される電装機器を構成するオプション回路とがある。そして、このような自動車用ワイヤハーネスを製造する場合には、コネクタの配置や端子、電線の種類等を考慮しながら、全体のワイヤハーネスが適切なものとなるように決定される。

先行技術

0005

特開2004−268630号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述のように、車両に配索されるワイヤハーネスは、車両に搭載される様々な電装機器に応じて、様々なサブハーネスを組み合わせて構成される。したがって、ワイヤハーネス全体を構成する電線の本数が多くなり、構造も複雑になる。

0007

また、車両における車種、グレード、仕向地等が変わると、様々なオプション電装機器の搭載の有無、搭載する箇所の違い、搭載するオプション電装機器の種類の違いなどが生じるので、それに伴ってワイヤハーネスの構成を適切に変更しなければならない。つまり、各サブハーネスの有無、各サブハーネスを配置する位置、各サブハーネスを構成する電線の長さ、電線の太さ、電線の端部に接続するコネクタの種類などを、実際に搭載するオプション電装機器に合わせて変更する必要がある。

0008

したがって、車種、グレード、仕向地等が異なる様々な車両を製造する場合には、車種、グレード、仕向地等の違いに対応した様々な種類(構成)のワイヤハーネスを予め製造しておき、ワイヤハーネスの種類毎に適切な品番割り当てておく。そして、ワイヤハーネスを車両に搭載する際には、車種、グレード、仕向地等に合わせて対応する品番のワイヤハーネスを選択し、車体に組み付ける。

0009

しかしながら、車両の車種、グレード、仕向地等の違いに応じて車両に搭載するオプションの電装機器が変化すると、必要なワイヤハーネスの構成が変化するので、ワイヤハーネスの種類(品番)が増えてしまう。組み立てるワイヤハーネスの品番が多くなると、ワイヤハーネスの組立ラインにおける組立作業が繁雑となって、ワイヤハーネスの組立作業の効率が低下する。このため、ワイヤハーネスの量産性が低下して、各構成部品やワイヤハーネス自体のコストが上昇するという問題がある。

0010

一方、ワイヤハーネスの種類数を削減するために、標準的な構成の全てのワイヤハーネスに、オプションの電装機器に対応したサブハーネスを予め組み込んでおく場合も想定される。しかし、実際の車両にオプションの電装機器が搭載されない場合には、標準的なワイヤハーネスに付加されたオプション用のサブハーネスが未使用、つまり「付捨て」の状態になるため、無駄が多くなってしまう。これによってもワイヤハーネスのコストが上昇してしまう。

0011

また、車両の主電源であるバッテリー等から配下の各電装機器に個別に電源電力を供給する必要があるので、前記主電源とワイヤハーネスとの間に接続ボックス電源分配ボックスを配置する場合が多い。このような接続ボックスや電源分配ボックスにおいては、ワイヤハーネスの配下に接続する電装機器の数に応じて、供給する電力を複数系統分配する。また、出力系統毎に、負荷電流が過大になった場合にヒューズを切断して電力供給遮断し、各回路を保護する。

0012

したがって、車両の車種、グレード、仕向地等の違いに応じて車両に搭載するオプションの電装機器が変化すると、ワイヤハーネスの構成だけでなく、電源分配ボックス内部の構成も変更しなければならない。特に、多数のオプション電装機器の接続を許容する場合には、多数のオプション電装機器の電流を個別に管理できるように、多数のヒューズを配置する空間を電源分配ボックス内部に確保しなければならない。したがって、実際の車両にオプション電装機器を接続しない場合には、電源分配ボックス内に確保した空間に無駄が生じ、必要以上に大きな空間を電源分配ボックスが占有することになる。

0013

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オプション電装機器を接続する場合であっても、ワイヤハーネスの構成を簡素化してワイヤハーネスの種類数を削減すると共に、比較的小さい空間に配置した保護装置により各系統の過大な負荷電流に対して適切な保護を行うことが可能な車両用電装機器接続システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0014

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用電装機器接続システムは、下記(1)〜(5)を特徴としている。
(1) 複数の電装機器をワイヤハーネスを介して車両の電気系統と接続し、少なくとも車両側から電装機器それぞれに電源電力を供給するための車両用電装機器接続システムであって、
車両上の電源からの電源電力を分配し、前記ワイヤハーネスの標準系統の複数の幹線それぞれに電力を供給する標準系電力分配部と、
前記電源からの電源電力を分配し、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線それぞれに電力を供給する拡張系電力分配部と、
を備えることを特徴とする車両用電装機器接続システム。
(2) 前記拡張系電力分配部には、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線毎にスイッチング部が設けられ、
前記スイッチング部には、前記幹線を介して複数の拡張系電装機器が接続される、
ことを特徴とする上記(1)に記載の車両用電装機器接続システム。
(3) 前記拡張系電装機器は、該拡張系電装機器の電源ラインが前記幹線に後付けされることによって、有線接続される、
ことを特徴とする上記(2)に記載の車両用電装機器接続システム。
(4) 複数の拡張系電装機器として、第1の拡張系電装機器と、第2の拡張系電装機器とを有し、
前記第1の拡張系電装機器は、前記幹線に直接接続され、
前記第2の拡張系電装機器は、該第2の拡張系電装機器の電源ラインが前記幹線に後付けされることによって、有線接続される
ことを特徴とする上記(2)に記載の車両用電装機器接続システム。
(5) 前記拡張系電力分配部に配置され、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線それぞれに流れる電流の大きさが遮断閾値を超えたときに、該当する電流を遮断する電子ヒューズと、
前記電子ヒューズが利用する遮断閾値のデータを保持する記憶部と、
を備えることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか1項に記載の車両用電装機器接続システム。

0015

上記(1)の構成の車両用電装機器接続システムによれば、オプションの電装機器を多数接続する場合であっても、前記ワイヤハーネスを構成する電線の本数を削減できる。
上記(2)の構成の車両用電装機器接続システムによれば、単一の幹線に複数の拡張系電装機器を接続することを許容するので、多数の拡張系電装機器を接続する場合に、幹線を構成する電源線の本数を削減できる。これにより、様々な車種、様々なグレード、様々な仕向地等に対応して種類の異なるワイヤハーネスを予め用意する場合に、用意すべきワイヤハーネスの種類や品番を削減し、製造工程を簡素化したり、コストダウンを実現できる。
上記(3)または(4)の構成の車両用電装機器接続システムによれば、様々な機能の後付けが容易であるため、車両の付加価値が向上する。
上記(5)の構成の車両用電装機器接続システムによれば、前記電子ヒューズの遮断閾値が可変であるため、前記拡張系電力分配部の配下に接続する電装機器の数の変更や仕様の変更に対しても、部品等を交換することなく遮断閾値を適切に変更できる。

発明の効果

0016

本発明の車両用電装機器接続システムによれば、前記共通電力線に複数の電装機器を共通に接続できるので、多数のオプション電装機器を接続する場合であっても、ワイヤハーネスの構成を簡素化してワイヤハーネスの種類数を削減できる。また、前記共通電力線及び電子ヒューズの採用により、過電流に対して適切な保護を行うと共に、前記拡張系電力分配部のために確保すべき物理的空間を大幅に削減できる。

0017

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図面の簡単な説明

0018

図1は、実施形態の車両用電装機器接続システムの構成例を示すブロック図である。
図2は、拡張系電源分配ボックスの内部構成を示すブロック図である。
図3は、過電流閾値テーブルの構成例を示す模式図である。
図4は、診断モードの動作例を示すフローチャートである。

実施例

0019

本発明の車両用電装機器接続システムに関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

0020

<構成の説明>
<全体の構成>
本実施形態における車両用電装機器接続システムの構成例を図1に示す。なお、実際には1台の車両上に膨大な数の電装機器が搭載されるが、理解を容易にするために図1においては主要部分のみの構成を示してある。また、図1においては各電装機器を制御するための制御系通信線の図示も省略してある。

0021

図1に示した構成においては、標準的な電装機器として標準系電装機器41及び42が車両に搭載され、また、オプションとして様々な拡張系電装機器51〜56を車両に搭載可能な場合を想定している。

0022

標準系電装機器41及び42の具体例としては、ヘッドライト、ワイパ、テールランプウインカーランプのように、全ての車両に標準的に搭載される電装機器が考えられる。拡張系電装機器51〜56については、車両の車種、グレード、仕向地(国内/海外向け等)の違い等に対応して選択的に搭載される電装機器であり、代表例としては、フォグランプパワーウインドウ電動シートセキュリティ装置などが考えられる。

0023

様々な拡張系電装機器51〜56は、搭載する場所の違いや、システム上の区分に従って事前グループ化してある。図1に示す例では、エンジン系統に属する拡張系電装機器51と、インストルメントパネルの近傍に配置される拡張系電装機器52と、車体のルーフ近傍に配置される拡張系電装機器53と、車両のドアの近傍に配置される拡張系電装機器54と、その他の拡張系電装機器55及び56とが存在する場合を想定している。

0024

標準系電装機器41、42、拡張系電装機器51〜56のそれぞれは、図示しないが、負荷、スイッチ、センサ等の少なくとも1つを内蔵している。また、前記負荷の通電を制御するためのドライバや、スイッチ及びセンサから出力される信号を処理する信号処理回路も備えている。

0025

前記負荷の具体例としては、ランプ、電気モータリレー等が考えられる。負荷に通電することにより、これを駆動することができる。負荷を制御するドライバは、例えばトランジスタのようなスイッチング素子を内蔵し、制御信号に従って負荷の通電のオンオフや通電のデューティ制御を行うことができる。

0026

図1に示した構成においては、標準系電装機器41及び42が、ワイヤハーネス30の一部分である標準系サブハーネス31の電源線31a及び31bの末端にそれぞれ接続されている。標準系サブハーネス31は、標準系電源分配ボックス20Sの配下に接続されている。

0027

標準系電源分配ボックス20Sの入力側は、メインヒューズMF1及び電源線11を介して車両上主電源10と接続されている。車両上主電源10は、車両に搭載されたバッテリーや発電機(オルタネータ)等により構成される。

0028

標準系電源分配ボックス20Sは、電源線11を介して車両上主電源10から供給される電源電力(電圧は例えば+12V)を出力の系統毎に分配し、電源線31a及び31bに供給する。図示しないが、標準系電源分配ボックス20Sの内部には複数のヒューズが配置され、回路のショートなどによって電源線31a又は31bに過大な電流が流れた時に、上流側で電流を遮断することができる。

0029

なお、各電気回路グランド線13、すなわちアース線については、図1の例ではワイヤハーネス30に含まれていないので、金属製の車体を介して各回路が接続される。勿論、ワイヤハーネス30の一部分としてグランド線13を含めても良い。

0030

図1に示した構成においては、車両上のシステムと拡張系電装機器51〜56との接続を可能にするために、拡張系電源分配ボックス20Eを備えている。また、拡張系電源分配ボックス20Eの配下に、ワイヤハーネス30の一部分である拡張系サブハーネス32が接続されている。

0031

拡張系サブハーネス32の構成については、必要に応じて変更できるが、図1に示した例では拡張エンジン系幹線32a、拡張インパネ系幹線32b、拡張ルーフ系幹線32c、拡張ドア系幹線32d、拡張予備1系幹線32e、及び拡張予備2系幹線32fの6系統が拡張系サブハーネス32に含まれている。

0032

幹線32a〜32fのそれぞれは、電源電力(電圧は例えば+12V)を供給する1本の電源線で構成されており、単一の電源線に複数の電装機器を接続できる仕様になっている。図1に示した構成では、2個の拡張系電装機器51(1)、51(2)を拡張エンジン系幹線32aの電源線に共通に接続してある。また、拡張インパネ系幹線32bの電源線には3個の拡張系電装機器52(1)、52(2)、52(3)を共通に接続してある。同様に、拡張ルーフ系幹線32cの電源線には2個の拡張系電装機器53(1)、53(2)を接続し、拡張ドア系幹線32dの電源線には2個の拡張系電装機器54(1)、54(2)を接続し、拡張予備1系幹線32eの電源線には1個の拡張系電装機器55(1)を接続し、拡張予備2系幹線32fの電源線には1個の拡張系電装機器56(1)を接続してある。

0033

尚、幹線32a〜32fそれぞれと拡張系電装機器51(1)〜56(1)の接続形態については、電線同士を接続する形態(WtoW)、短い電線を経由して接続する形態(ピックテールW/H)、電装機器を幹線ワイヤハーネス70に直接取り付ける形態などが考えられる。このような接続方法により、オプションである51(1)〜56(1)を幹線32a〜32fに後付けすることができる。また、拡張系電装機器毎に幹線32a〜32fとの接続形態を異なるものにすることもできる。例えば、図1に示すように、拡張系電装機器51(2)を拡張エンジン系幹線32aに直接接続し、拡張系電装機器51(1)を拡張系電装機器51(1)の電源ラインが拡張エンジン系幹線32aに後付けされるように有線接続する、こともできる。

0034

拡張系電源分配ボックス20Eの入力側は、メインヒューズMF2及び電源線12を介して車両上主電源10の出力と接続されている。拡張系電源分配ボックス20Eは、電源線12を経由して車両上主電源10から供給される電源電力を複数系統に分配し、配下に接続された拡張系サブハーネス32の各幹線32a〜32fにそれぞれ供給する。後述するように、拡張系電源分配ボックス20Eは電子ヒューズの機能を内蔵しているので、幹線32a〜32fの各々に異常に大きな電流が流れた場合に、これを検知して瞬時に電流を遮断することができる。

0035

なお、幹線32a〜32fの電源線の各々は、互いに電気的に接触したり周囲と接触しないように、電気絶縁性の被覆により外側が覆われている。また、各幹線32a〜32fと各拡張系電装機器51〜56との電気接続については、「圧接」、「接着」、「溶着」等のいずれの接続方法を用いても良い。

0036

図1に示したように、幹線32a〜32fのそれぞれに複数の拡張系電装機器51〜56を共通に接続することができる。したがって、拡張系サブハーネス32の配下に接続する拡張系電装機器51〜56の総数に比べて、拡張系サブハーネス32を構成する電線の本数を大幅に削減できる。すなわち、拡張エンジン系幹線32aに接続する拡張系電装機器51の数が何個であっても、拡張エンジン系幹線32aの電源線は1本だけであり、幹線32a〜32fで構成される拡張系サブハーネス32の電線本数は6本である。これにより、車両の車種、グレード、仕向地の違い等に対応して事前に用意すべきワイヤハーネス30の種類や品番も大幅に削減でき、コストダウンが実現する。

0037

<拡張系電源分配ボックス20Eの構成>
拡張系電源分配ボックス20Eの内部構成を図2に示す。図2に示した拡張系電源分配ボックス20Eは、マイクロコンピュータ(CPU)21、電圧調整回路22、不揮発性メモリ23、IPD(Intelligent Power Device)24(1)〜24(6)、入力側電源ライン25、及びコネクタ26を内蔵している。

0038

車両上主電源10から供給される電源電力(例えば+12V)は、メインヒューズMF2を経由して拡張系電源分配ボックス20E内の入力側電源ライン25に供給される。入力側電源ライン25の出力は複数系統に分岐され、1つの系統はIPD24(1)を経由して拡張エンジン系幹線32aの電源線と接続されている。また、別の1系統は、IPD24(2)を経由して拡張インパネ系幹線32bの電源線と接続されている。同様に、IPD24(3)、24(4)、24(5)、及び24(6)の出力がそれぞれ各幹線32c〜32fの電源線と接続されている。

0039

したがって、入力側電源ライン25に供給された電源電力は複数の出力系統に分配されて、IPD24(1)〜24(6)からそれぞれ各幹線32a〜32fに出力される。また、入力側電源ライン25の電力の一部分は電圧調整回路22の入力にも供給される。

0040

6個のIPD24(1)〜24(6)の各々は、負荷の通電をスイッチングするスイッチング部として機能する。6個のIPD24(1)〜24(6)の各々は、スイッチング素子(パワーMOSFET)の他に、出力電流検出機能ゲートドライバ、各種保護回路などの周辺回路を内蔵している。

0041

マイクロコンピュータ21は、電圧調整回路22から供給される電源電力に基づいて動作し、事前に組み込まれたプログラムを実行することにより、拡張系電源分配ボックス20Eに必要とされる制御機能を実現する。この制御機能に電子ヒューズの機能も含まれている。

0042

図2に示すように、マイクロコンピュータ21はIPD24(1)〜24(6)、及び不揮発性メモリ23と接続されている。マイクロコンピュータ21は、各IPD24(1)〜24(6)に出力する制御信号のオンオフ、若しくはパルスのデューティ制御により、各IPD24(1)〜24(6)のスイッチング素子を制御し、拡張系サブハーネス32を経由して電装機器側に流れる電流を制御することができる。

0043

また、マイクロコンピュータ21は各出力系統について、負荷側に流れる電流の大きさを常時監視し、過電流を検知した場合に該当するスイッチング素子をオフにして電流を遮断する。つまり、電子的なヒューズとして機能する。監視している電流が過電流か否かを識別するための閾値については、不揮発性メモリ23に書き換え可能なデータとして書き込んである。したがって、各IPD24(1)〜24(6)が検知した電流の値と、不揮発性メモリ23に保持されている閾値とをマイクロコンピュータ21が比較することにより、過電流か否かを識別する。

0044

不揮発性メモリ23は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)により構成されており、書き込まれたデータを電源電力の供給がない時でも自己保持することができる。また、書き込まれたデータを電気的に消去して新たなデータに書き換えることもできる。本実施形態の不揮発性メモリ23は、後述するように電子ヒューズ機能の閾値を含むデータを保持している。

0045

すなわち、IPD24(1)から拡張エンジン系幹線32aの電源線に流れる負荷電流の大きさが過電流か否かを識別するための閾値や、IPD24(2)から拡張インパネ系幹線32bの電源線に流れる負荷電流の大きさが過電流か否かを識別するための閾値が、不揮発性メモリ23に書き込まれている。

0046

不揮発性メモリ23が保持する閾値のデータについては、実際の構成における消費電流の大きさに適合するように手動操作で、或いは自動的に更新される。例えば、IPD24(1)を遮断する条件としての過電流の閾値については、実際に拡張エンジン系幹線32aの電源線に接続される拡張系電装機器51(1)及び51(2)が消費する電流の大きさに合わせて調整される。また、IPD24(2)を遮断する条件としての過電流の閾値については、実際に拡張インパネ系幹線32bの電源線に接続される拡張系電装機器52(1)、52(2)、52(3)が消費する電流の大きさに合わせて調整される。

0047

電圧調整回路22は、入力側電源ライン25に供給される電源電圧から、マイクロコンピュータ21等の回路が必要とする安定した直流電圧(例えば+5V)の電源電力を生成する。

0048

実際の拡張系電源分配ボックス20Eにおいては、車両に搭載する拡張系電装機器51〜56の有無に合わせて、IPD24(1)〜24(6)の搭載数が変更される。例えば、図1に示した拡張系電装機器55(1)及び56(1)を車両に搭載しない環境においては、拡張予備1系幹線32e及び拡張予備2系幹線32fが不要であり、これらの電流を制御するIPD24(5)及び24(6)も不要になる。

0049

<過電流閾値テーブルの構成>
過電流閾値テーブルTBL1の構成例を図3に示す。すなわち、本実施形態の不揮発性メモリ23は、前記電子ヒューズが利用する電流遮断閾値を含むデータとして、図3に示すような過電流閾値テーブルTBL1を保持している。この過電流閾値テーブルTBL1の内容は必要に応じて更新される。

0050

図3に示した過電流閾値テーブルTBL1は、各幹線32a〜32fに対応する出力系統(X)毎に、個別電流基準値CurX、加算電流基準値CurXref、電流遮断閾値CurX_TH、及びエラー情報を保持することができる。また、各々の出力系統に複数の電装機器を接続できるので、複数の機器の個別電流基準値CurXをそれぞれ保持することができる。

0051

例えば、図3の過電流閾値テーブルTBL1における個別電流基準値「CurA1」は、拡張エンジン系幹線32aに接続された1番目の拡張系電装機器51(1)が単独で動作する時に消費する正常時の電源電流計測値を表す。また、個別電流基準値「CurA2」は、拡張エンジン系幹線32aに接続された2番目の拡張系電装機器51(2)が単独で動作する時に消費する正常時の電源電流の計測値を表す。

0052

また、図3の過電流閾値テーブルTBL1における加算電流基準値「CurAref」は、拡張エンジン系幹線32aに接続された全ての拡張系電装機器51(1)及び51(2)が同時に動作する時に消費する正常時の電源電流の計測値を表す。

0053

また、図3の過電流閾値テーブルTBL1における電流遮断閾値CurA_THは、
前記加算電流基準値「CurAref」又は個別電流基準値「CurA1」、「CurA2」に基づいて決定された閾値である。拡張系電源分配ボックス20Eに備わった電子ヒューズは、各出力系統に流れる負荷電流の大きさが、電流遮断閾値CurX_THを超えた場合にIPD24を制御して電流を遮断する。過電流閾値テーブルTBL1上のエラー情報は、システムに問題が生じたか否かを把握するために利用する情報である。

0054

<診断モードの動作>
診断モードの動作例を図4に示す。すなわち、図2に示した拡張系電源分配ボックス20E内のマイクロコンピュータ21が、図4に示した診断モードの動作を実行することにより、実際に接続された拡張系電装機器51〜56に合わせて、図3に示した過電流閾値テーブルTBL1の内容を自動的に更新し、適切な電流遮断閾値を自動的に決定することが可能である。

0055

なお、図4に示した診断モードの動作を実行する条件については、例えば車両のイグニッションスイッチオンになった直後のタイミングや、何らかのボタンが操作された時などが考えられる。図4の動作について以下に説明する。

0056

テップS11では、マイクロコンピュータ21は、拡張系電源分配ボックス20Eの各々の出力系統について、配下に接続された1番目の電装機器の個別電流基準値「CurX」を計測し、この計測値を過電流閾値テーブルTBL1に記憶する。

0057

例えば、拡張エンジン系幹線32aの出力系統を診断する場合には、1番目の拡張系電装機器51(1)を通常の状態で動作させ、他の拡張系電装機器51(2)を非通電(電源オフ)にした状態で、IPD24(1)が検出した負荷電流の値をサンプリングすることにより、個別電流基準値「CurA1」を取得できる。

0058

なお、複数の拡張系電装機器51(1)、51(2)の個別制御については、図示しない上位の電子制御装置(ECU)とマイクロコンピュータ21とが通信することにより、実現することが可能である。

0059

ステップS12では、マイクロコンピュータ21は、拡張系電源分配ボックス20Eの各々の出力系統について、配下に接続された次の(1番目以降の)電装機器の個別電流基準値「CurX」を計測し、この計測値を過電流閾値テーブルTBL1に記憶する。

0060

例えば、拡張エンジン系幹線32aに接続された2番目の拡張系電装機器51(2)の個別電流基準値「CurA2」を計測する場合には、1番目の拡張系電装機器51(1)を非通電の状態に切り替え、2番目の拡張系電装機器51(2)を通常の状態で動作させた状態で、IPD24(1)が検出した負荷電流の値をサンプリングし、個別電流基準値「CurA2」を取得する。

0061

マイクロコンピュータ21は、各々の出力系統の全ての拡張系電装機器についてステップS12の処理を繰り返し実行する。そして、全ての拡張系電装機器の処理が終了すると、S13からS14に進む。

0062

ステップS14では、マイクロコンピュータ21は、拡張系電源分配ボックス20Eの各々の出力系統について、配下に接続された全ての電装機器のが通常の状態で動作している時の負荷電流の大きさを、加算電流基準値CurXrefとして計測し、この計測値を過電流閾値テーブルTBL1に記憶する。

0063

例えば、拡張エンジン系幹線32aの加算電流基準値CurArefを計測する場合には、接続された拡張系電装機器51(1)及び51(2)の両方を通常の動作状態に切り替えた状態で、IPD24(1)が検出した負荷電流の値をサンプリングし、この値を加算電流基準値「CurAref」とする。

0064

ステップS15では、マイクロコンピュータ21は、各々の出力系統について、個別電流基準値の総和「ΣCurX」と、過電流閾値テーブルTBL1上の加算電流基準値「CurXref」とを比較する。「ΣCurX」と、「CurXref」とがほぼ等しい場合はS15からS16に進み、一致しない場合はS17に進む。

0065

例えば、拡張エンジン系幹線32aの出力系統については、2つの拡張系電装機器51(1)及び51(2)が接続されているので、過電流閾値テーブルTBL1上の2つの個別電流基準値「CurA1」、「CurA2」を加算した結果がそれらの総和「ΣCurA」になる。

0066

例えば、S11、S12で計測した時の電流値が比較的安定しており、且つ正常に電流の計測動作を実行できた場合には、「ΣCurX」と、「CurXref」とがほぼ一致するのでS16に進む。一方、S11、S12で計測した時の電流値の変動が激しかった場合や、電流の計測動作の際に異常が発生したような場合には、「ΣCurX」と、「CurXref」との間に比較的大きな差異が現れる可能性が高いので、S17に進む。

0067

ステップS16では、マイクロコンピュータ21は、出力系統毎に、過電流閾値テーブルTBL1上の加算電流基準値「CurXref」に基づいて、適切な電流遮断閾値CurX_THを自動的に算出し、過電流閾値テーブルTBL1に記憶する。具体例としては、次式で算出することが考えられる。

0068

CurX_TH=「CurXref」+「K1_X」+「K2_X」
「K1_X」:予想される通常の電流変動量最大値を表す定数
「K2_X」:余裕分に相当する定数

0069

ステップS17では、マイクロコンピュータ21は事前に定めたエラー処理を実行する。例えば、過電流閾値テーブルTBL1上のエラー情報として、エラーが発生したことを表す情報を書き込み、更にシステムの動作が異常状態であることを車両上の異常表示機能を用いて表示し、運転者等にエラーを報知する。

0070

S14〜S16の処理を繰り返し、拡張系サブハーネス32の配下に接続された全ての拡張系電装機器51〜56について過電流閾値テーブルTBL1のデータの更新が完了すると図4の処理を終了する。

0071

図4の処理により過電流閾値テーブルTBL1のデータの更新が完了した後で、マイクロコンピュータ21は各幹線32a〜32fに流れる負荷電流の大きさを常時監視し、検出した現在の電流値と、過電流閾値テーブルTBL1上の電流遮断閾値CurX_THとを比較する。現在の電流値が電流遮断閾値CurX_THを超えた場合には、該当する各幹線の電流を制御するIPD24を非導通に切り替えて出力電流を遮断する。つまり、電子ヒューズとしての機能を果たす。

0072

<車両用電装機器接続システムの利点>
上述の車両用電装機器接続システムにおいては、次に列記するような利点がある。
(1)拡張系電源分配ボックス20Eの配下に接続する拡張系サブハーネス32の構成を変更しなくても、各系統の幹線32a〜32fのいずれかに、1つ又は複数の拡張系電装機器51〜56を接続することができる。また、例えばユーザの要望に応じて拡張系電装機器を後で追加することもできる。

0073

(2)拡張系サブハーネス32の各系統の幹線32a〜32fについては、単一の電源線に複数の拡張系電装機器を接続することを許容するので、多数の拡張系電装機器を接続する場合に、拡張系サブハーネス32を構成する電源線の本数を削減できる。これにより、様々な車種、様々なグレード、様々な仕向地等に対応して種類の異なるワイヤハーネスを予め用意する場合に、用意すべきワイヤハーネスの種類や品番を削減し、製造工程を簡素化したり、コストダウンを実現できる。

0074

(3)拡張系電源分配ボックス20Eは電子ヒューズを内蔵しているので、物理的なヒューズを採用する場合と比べて占有する空間を削減でき、拡張系電源分配ボックス20Eの小型化が可能である。

0075

(4)拡張系電源分配ボックス20Eの電子ヒューズは、不揮発性メモリ23に保持された電流遮断閾値を利用するので、拡張系電源分配ボックス20Eの配下に接続された拡張系電装機器51〜56の実際の構成に合わせて、電子ヒューズの電流遮断閾値を変更することができる。

0076

(5)図4に示した動作を実行する場合には、拡張系電源分配ボックス20Eの配下に接続された拡張系電装機器51〜56の実際の電流消費特性に合わせて、電子ヒューズの電流遮断閾値を適切な値に自動的に更新することができる。

0077

ここで、上述した本発明に係る車両用電装機器接続システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下(1)〜(5)に簡潔に纏めて列記する。
(1) 複数の電装機器をワイヤハーネス(30)を介して車両の電気系統と接続し、少なくとも車両側から電装機器それぞれに電源電力を供給するための車両用電装機器接続システムであって、
車両上の電源(車両上主電源10)からの電源電力を分配し、前記ワイヤハーネスの標準系統(標準系サブハーネス31)の複数の幹線(電源線31a,31b)それぞれに電力を供給する標準系電力分配部(標準系電源分配ボックス20S)と、
前記電源からの電源電力を分配し、前記ワイヤハーネスの拡張系統(拡張系サブハーネス32)の複数の幹線(幹線32a〜32f)それぞれに電力を供給する拡張系電力分配部(拡張系電源分配ボックス20E)と、
を備えることを特徴とする車両用電装機器接続システム。
(2) 前記拡張系電力分配部には、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線毎にスイッチング部(IPD24)が設けられ、
前記スイッチング部には、前記幹線を介して複数の拡張系電装機器が接続される、
ことを特徴とする上記(1)に記載の車両用電装機器接続システム。
(3) 前記拡張系電装機器は、該拡張系電装機器の電源ラインが前記幹線に後付けされることによって、有線接続される、
ことを特徴とする上記(2)に記載の車両用電装機器接続システム。
(4) 複数の拡張系電装機器として、第1の拡張系電装機器と、第2の拡張系電装機器とを有し、
前記第1の拡張系電装機器は、前記幹線に直接接続され、
前記第2の拡張系電装機器は、該第2の拡張系電装機器の電源ラインが前記幹線に後付けされることによって、有線接続される
ことを特徴とする上記(2)に記載の車両用電装機器接続システム。
(5) 前記拡張系電力分配部に配置され、前記ワイヤハーネスの拡張系統の複数の幹線それぞれに流れる電流の大きさが遮断閾値を超えたときに、該当する電流を遮断する電子ヒューズと、
前記電子ヒューズが利用する遮断閾値のデータを保持する記憶部(不揮発性メモリ23)と、
を備えることを特徴とする上記(1)から(4)のいずれか1項に記載の車両用電装機器接続システム。

0078

10 車両上主電源
11、12電源線
13グランド線
20S標準系電源分配ボックス
20E拡張系電源分配ボックス
21マイクロコンピュータ
22電圧調整回路
23不揮発性メモリ
24 IPD
25入力側電源ライン
26コネクタ
30ワイヤハーネス
31 標準系サブハーネス
32 拡張系サブハーネス
32a 拡張エンジン系幹線
32b 拡張インパネ系幹線
32c 拡張ルーフ系幹線
32d 拡張ドア系幹線
32e 拡張予備1系幹線
32f 拡張予備2系幹線
41、42 標準系電装機器
51〜56 拡張系電装機器
MF1、MF2メインヒューズ
CurX 個別電流基準値
CurXref加算電流基準値
CurX_TH電流遮断閾値
TBL1過電流閾値テーブル

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