JP2016043882A - 車両用電力分配システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両上の電源装置から様々な種類の負荷に対してより適切な電圧の電源電力を供給することを可能にすると共に、ワイヤハーネスの肥大化を抑制する。
【解決手段】メイン電源制御ボックス１０Ａと、サブ電源制御ボックス１０Ｂとを幹線ケーブル２２Ａを介して接続し、サブ電源制御ボックス１０Ｂは幹線ケーブル２２Ａから供給される電力に基づいて負荷に供給する電力を生成する。サブ電源制御ボックス１０Ｂ内に１つ以上のＤＣ／ＤＣコンバータ３３、３４を内蔵して電圧を変換する。幹線ケーブル２２Ａに通す電力の電圧の種類を減らし、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３、３４を用いて各負荷に最適な多種類の電圧を生成する。電圧の種類が少ないので、幹線ケーブル２２Ａの電線本数が減り肥大化を防止できる。負荷の電圧より高い電圧を幹線ケーブル２２Ａに供給するため電流が減り、電線２２ａを細くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両上で主電源からの電源電力を複数系統に分配し、分配後の各系統の電力を、所定のワイヤハーネスを経由して複数の電装機器にそれぞれ供給する車両用電力分配システムに関する。

車両においては、車体上の様々な箇所に様々な電装装置が分散した状態で配置されている。例えば、ステアリングコラム、グローブボックス、センタークラスター、センターコンソールなどの各々の箇所に、車両の走行に関係する電装装置、オーディオに関係する電装装置、車体の機能に関係する電装装置などが配置されている。このような電装装置の各々は、通常は様々なスイッチ、様々なセンサ、様々な負荷、制御用のリレーなどを搭載している。

このような様々な電装装置に対して車両側の主電源（車載バッテリーやオルタネータ）から電力を供給する必要がある。また、各電装装置の内部に備わったスイッチやセンサの信号を他の電装装置、あるいは車両に備わっている様々な電子制御装置（ＥＣＵ）に対して伝送する必要もある。

従って、従来より、車両側の電源と様々な電装装置および様々な電子制御装置の間をワイヤハーネスを介して接続している。このようなワイヤハーネスは、一般的には、多数本の電線を束ねることにより構成される。また、各部位に配置される機器同士の間を確実に接続できるように、各機器の位置関係に応じて各々の電線の長さが調整され、ワイヤハーネスの形状が決定される。また、各電装装置の負荷が消費する電力の大きさに応じて、ワイヤハーネスを構成する電力供給用の電線の太さが決定される。更に、ワイヤハーネスと各機器との電気接続の着脱が容易にできるように、ワイヤハーネスを構成する各電線束の端部にはコネクタが接続される。

また、近年の車両においては、１台の車両上の様々な箇所に多数の電子制御装置（ＥＣＵ）が搭載されている場合が多い。したがって、多数の電子制御装置の間を互いに通信できるようにワイヤハーネスに含まれる通信線で接続する必要がある。そのため、車両が搭載する電子制御装置などの数が増えるとワイヤハーネスが肥大化し、ワイヤハーネスを配置する空間を確保するのが困難になり、重量も増大する。

特許文献１に開示された車両用の電源分配システムにおいては、電源を分配するために複数の電気接続箱を設けてある。また、電気接続箱の内部には多数のヒューズやリレーを装備している。

また、特許文献２に開示された車載システムにおいては、電源電力の供給側が負荷への給電要求を受け付けた場合に、電源の状態と、負荷への給電量とに基づき給電の可否を判定している。これにより、電源の残量が必要最低限を下回るのを防止している。

また、特許文献３に開示された車両用電源回路においては、複数の負荷を特性に合わせて複数系統に分けると共に、系統毎にノイズ保護回路を共通化している。

また、特許文献４に開示された車両用電源供給装置においては、電源供給側と各負荷（ＥＣＵ）との間に、シャットダウン回路と、突入電流制限回路を設けている。

また、特許文献５に開示された車両用電子制御システムにおいては、１つの電子制御装置に、通信線及び電源線を介して、複数の共用Ｉ／Ｏユニットを接続し、必要に応じて非共用Ｉ／Ｏユニットを接続できるように構成してある。また、１つの電子制御装置に全電装品の制御用ソフトウェアを搭載している。

また、特許文献６に開示された車両用電源回路及び車両用電気接続箱においては、電源と各負荷とを接続する電力線に、それぞれノイズフィルタを接続してある。

特開２００４−５６９４４号公報 特開２００８−４９９８２号公報 特開２０１１−１０５２０５号公報 特開２０１１−２１３３２１号公報 特開２０１２−７６６３０号公報 特開２０１３−１６６５１３号公報

ところで、近年の車両には様々な種類の電装装置が電源の負荷として接続されているので、余分な電力消費を避けるために、車両側の電源は負荷毎にその特性に適した電圧の電力を供給することが望ましい。

例えば、一般的な車両に搭載される電装装置は１２［Ｖ］の電源電圧で動作するので、１２［Ｖ］の電圧の電力を電源から供給することが望ましい。また、大きな電力を消費する電装装置については、例えば４８［Ｖ］程度の高い電圧を供給することにより、電流を減らすことができ、ワイヤハーネス等の配線上で生じる電力損失を低減できる。また、マイクロコンピュータやロジック回路を搭載した電子制御装置（ＥＣＵ）は、５［Ｖ］程度の低い電源電圧で作動するように設計されるのが一般的であるので、車両側の電源から５［Ｖ］の電圧の電力を供給することが望ましい。

しかしながら、電圧の異なる複数系統の電力をそれぞれ負荷に供給するためには、電圧の種類数以上の多数の電線をワイヤハーネスに組み込まなければならない。したがって、ワイヤハーネスを構成する電線の本数が増え、ワイヤハーネスの外径が太くなり重量も増えることになる。

特に、５［Ｖ］程度の低い電圧を負荷に供給する場合には、負荷の消費電力が同じ場合であっても、１２［Ｖ］の場合と比べてワイヤハーネスの電線を流れる電流が２倍以上に増える。そのため、ワイヤハーネスの電線における電圧降下を減らすために、より径の太い電線を採用せざるを得ない。したがって、ワイヤハーネスの肥大化は避けられない。

また、特許文献１の電源分配システムのように、複数の電気接続箱を設ける場合には、複数の電気接続箱の間を接続するワイヤハーネスの幹線に大きな電流を流す必要があり、この幹線には特に外径の太い電線を採用せざるを得ない。

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、車両上の電源装置から様々な種類の負荷に対してより適切な電圧の電源電力を供給することを可能にすると共に、ワイヤハーネスの肥大化を抑制することが可能な車両用電力分配システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用電力分配システムは、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１） 車両上で電源からの電源電力を複数系統に分配し、分配後の各系統の電力を、所定のワイヤハーネスを経由して複数の電装機器にそれぞれ供給する車両用電力分配システムであって、
電力分配機能を有する第１の電源制御ボックスと、
電力分配機能を有する第２の電源制御ボックスと、
前記第１の電源制御ボックスと前記第２の電源制御ボックスとの間を電気的に接続する幹線接続ケーブルと、
を備え、
少なくとも前記第２の電源制御ボックスが、事前に定めた第１の電圧の入力電力から第２の電圧の出力電力を生成する少なくとも１つの電圧変換器を有し、且つ、前記幹線接続ケーブルを通過する電力の電圧の種類が、前記第１の電源制御ボックス及び前記第２の電源制御ボックスの出力する電圧の種類よりも少ない、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（２） 上記（１）の構成の車両用電力分配システムであって、
前記第１の電源制御ボックスは、前記第１の電圧の電力を前記幹線接続ケーブルに供給し、
前記第２の電源制御ボックスは、前記幹線接続ケーブルから前記第１の電圧の電力を受け、この電力に基づいて前記電圧変換器で第２の電圧の出力電力を生成する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（３） 上記（２）の構成の車両用電力分配システムであって、
前記第２の電源制御ボックスは、前記電圧変換器として、前記第１の電圧から前記第１の電圧よりも電圧の低い前記第２の電圧を生成する少なくとも１つのＤＣ−ＤＣコンバータを有する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（４） 上記（２）の構成の車両用電力分配システムであって、
前記第２の電源制御ボックスは、前記電圧変換器として、前記第１の電圧から前記第１の電圧よりも電圧の高い前記第２の電圧を生成する少なくとも１つのＤＣ−ＤＣコンバータを有する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（５） 上記（１）の構成の車両用電力分配システムであって、
前記幹線接続ケーブルは、前記第１の電源制御ボックスと前記第２の電源制御ボックスとの間で情報を伝送するためのデータ通信線を有し、
前記第１の電源制御ボックス及び前記第２の電源制御ボックスの一方に内蔵された制御部が、他方の状態を前記データ通信線を介して制御する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。

上記（１）の構成の車両用電力分配システムによれば、前記第１の電源制御ボックス及び第２の電源制御ボックスが様々な種類の電圧を負荷に供給する場合であっても、前記幹線接続ケーブルを通る電力の電圧の種類を減らすことができる。したがって、前記幹線接続ケーブルを構成する電線の本数を減らし、ワイヤハーネスの肥大化を抑制できる。また、前記電圧変換器を備えることにより、比較的電圧の高い電力を前記幹線接続ケーブルに通すことが可能になる。つまり、前記幹線接続ケーブルを通る電力の電圧が高いので、その箇所に細い電線を使用して、ワイヤハーネスの外径を細くすることが可能になる。
上記（２）の構成の車両用電力分配システムによれば、前記第２の電圧の電源電力を必要とする負荷を前記第２の電源制御ボックスの出力側に接続する場合であっても、前記第２の電源制御ボックスは前記幹線接続ケーブルから供給される前記第１の電圧の電力に基づいてそれ自身の内部で前記第２の電圧の電源電力を生成することができる。したがって、前記第２の電圧の電源電力を前記幹線接続ケーブルに供給する必要はなく、前記幹線接続ケーブルを構成する電線の本数を減らすことが可能になる。
上記（３）の構成の車両用電力分配システムによれば、前記幹線接続ケーブルに負荷が必要とする前記第２の電圧よりも高い前記第１の電圧の電力を供給することができるので、前記幹線接続ケーブルにおける電圧降下を減らすことができる。これにより、細い電線で前記幹線接続ケーブルを構成することが可能になり、前記幹線接続ケーブルの肥大化も抑制できる。
上記（４）の構成の車両用電力分配システムによれば、前記第２の電源制御ボックスの出力側に接続される負荷に対して、前記第１の電圧よりも高い前記第２の電圧の電源電力を供給することができる。したがって、前記第２の電源制御ボックスの出力側と負荷とを接続する電線をより細くすることが可能になり、ワイヤハーネスの肥大化を抑制できる。
上記（５）の構成の車両用電力分配システムによれば、マイクロコンピュータ等の構成要素を必要とする制御部を、前記第１の電源制御ボックス及び前記第２の電源制御ボックスの一方に装備するだけで両方の制御が可能になる。したがって、システム全体のコストを低減できる。

本発明の車両用電力分配システムによれば、車両上の電源装置から様々な種類の負荷に対してより適切な電圧の電源電力を供給することが可能になり、ワイヤハーネスの肥大化を抑制することも可能になる。

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１は、実施形態の車両用電力分配システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、メイン電源制御ボックス、サブ電源制御ボックス及び幹線ケーブルの具体的な配置例を示す斜視図である。 図３は、幹線ケーブルの断面構造の具体例を示す縦断面図である。 図４は、車両上における各種負荷とメイン電源制御ボックス及びサブ電源制御ボックスとの位置関係の具体例を示す図である。

本発明の実施形態の車両用電力分配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。

＜構成の説明＞
＜車両全体の電装系の構成例＞
車両上における各種負荷とメイン電源制御ボックス及びサブ電源制御ボックスとの位置関係の具体例を図４に示す。なお、図４は上方から車体を見下ろした場合の水平面における各要素の位置関係を表している。

車両上には、様々な部位に様々な電装品が配置されている。これらの電装品は、負荷としてそれぞれ車両側の電源装置の配下に接続される。また、車両上に配置された多数の負荷については、これらの接続のし易さや制御のし易さを考慮して、領域毎に複数の負荷を纏めてモジュール化してある。

図４に示した例では、車両上に負荷モジュールＭＤ１〜ＭＤ９が搭載されている。
負荷モジュールＭＤ１は、車体のフロント領域の近傍に配置された多数の負荷の集合体であり、各種ランプ、ソリッドステートリレー、電気モータ等を備えている。各ソリッドステートリレーの配下には、様々な負荷を接続することが可能である。

負荷モジュールＭＤ２は、車体のリア領域の近傍に配置された多数の負荷の集合体であり、各種ランプ、ソリッドステートリレー、電気モータ等を備えている。負荷モジュールＭＤ３は、車体のダッシュボードの近傍に配置された多数の負荷の集合体であり、各種ランプ、ソリッドステートリレー、電気モータ等を備えている。

負荷モジュールＭＤ４は、車体の右前方ドアの近傍に配置された多数の負荷の集合体である。負荷モジュールＭＤ５は、車体の右後方ドアの近傍に配置された多数の負荷の集合体である。負荷モジュールＭＤ６は、車体の左前方ドアの近傍に配置された多数の負荷の集合体である。負荷モジュールＭＤ７は、車体の左後方ドアの近傍に配置された多数の負荷の集合体である。負荷モジュールＭＤ８は、車体の後部座席右側の近傍に配置された多数の負荷の集合体である。負荷モジュールＭＤ９は、車体の後部座席左側の近傍に配置された多数の負荷の集合体である。

また、車両上の様々な電装品を制御するために、多数の電子制御装置（ＥＣＵ）が必要に応じて車両の各部に搭載される。

車両に搭載された多数の電子制御装置の各々及び各負荷に対して、車両側の電源装置から電源電力を供給する必要がある。また、複数の電子制御装置の各々は、各負荷を制御したり、様々なセンサやスイッチから信号を入力したり、ＥＣＵ間で通信を行う必要がある。そのため、負荷モジュールＭＤ１〜ＭＤ９、と各電子制御装置と、電源装置とが、多数の電線により構成されるワイヤハーネスを介して互いに接続される。したがって、このワイヤハーネスには、電源電力を供給するための電線や、信号の入力又は出力を行うための電線や、データ通信を行うための電線とが含まれる。

図４に示した車両の構成においては、主電源からの電源電力を分配して配下の各電装品に供給するために、メイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス１０Ｂ及び１０Ｃを備えている。すなわち、主電源２１が供給する電源電力は、メイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス１０Ｂ及び１０Ｃの少なくとも１つを経由して分配され、各々の負荷又は電子制御装置に供給される。また、メイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス１０Ｂ及び１０Ｃのそれぞれは様々な制御機能を内蔵している。

主電源２１は、車載バッテリー（ＢＡＴＴ）や車載発電機（オルタネータ）により構成される。また、図４に示した車両においては、予備の主電源２１Ｂとしてセカンドバッテリー（２ｎｄＢＡＴＴ）を搭載している。メイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス１０Ｂ及び１０Ｃのそれぞれは、主電源２１及び２１Ｂから供給される電源電力を分配して、各負荷及び各ＥＣＵに供給する。

図４に示した車両の構成においては、メイン電源制御ボックス１０Ａと、サブ電源制御ボックス１０Ｂとの間が幹線ケーブル２２Ａを介して電気的に接続されている。また、メイン電源制御ボックス１０Ａと、サブ電源制御ボックス１０Ｃとの間が幹線ケーブル２２Ｂを介して電気的に接続されている。なお、幹線ケーブル２２Ａ及び２２Ｂについては、ワイヤハーネスの一部分として構成することもできるし、ワイヤハーネスから分離した特別な幹線として車両上に装備することもできる。

＜車両用電力分配システムの主要な構成要素の配置例＞
本発明の車両用電力分配システムは、例えば図４に示したメイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス１０Ｂ、及び幹線ケーブル２２Ａにより構成される。これらの構成要素の具体的な配置例に関する外観を図２に示す。

図２に示した例では、メイン電源制御ボックス１０Ａが車両上のダッシュボードの左端近傍に配置され、サブ電源制御ボックス１０Ｂがダッシュボードの右端近傍に配置されている。そして、メイン電源制御ボックス１０Ａとサブ電源制御ボックス１０Ｂとの間が幹線ケーブル２２Ａで接続されている。

例えば日本国内向けの車両の場合には、図２のようにダッシュボードの右側の領域にメータユニット４１が配置され、ダッシュボードの左側の領域にエアコンユニット４２が配置される場合が多い。また、メータユニット４１及びエアコンユニット４２は、それぞれ様々な負荷及び電子制御装置（ＥＣＵ）を内蔵している。

したがって、図２に示す構成例では、メイン電源制御ボックス１０Ａの出力側コネクタ１３Ａをエアコンユニット４２と接続し、サブ電源制御ボックス１０Ｂの出力側コネクタ１３Ｂをメータユニット４１と接続している。つまり、エアコンユニット４２に対しては電源電力をメイン電源制御ボックス１０Ａから供給し、メータユニット４１に対しては電源電力をサブ電源制御ボックス１０Ｂから供給する。

この場合、メイン電源制御ボックス１０Ａとエアコンユニット４２との距離が近いので、これらを接続する配線を短くすることが可能である。また、サブ電源制御ボックス１０Ｂとメータユニット４１との距離が近いので、これらを接続する配線を短くすることが可能である。

また、主電源がメイン電源制御ボックス１０Ａに近い位置にある場合は、主電源の出力をメイン電源制御ボックス１０Ａと接続し、主電源からメイン電源制御ボックス１０Ａに対して電源電力を供給する。そして、サブ電源制御ボックス１０Ｂに対してはメイン電源制御ボックス１０Ａ及び幹線ケーブル２２Ａを経由して電源電力を供給する。なお、主電源がサブ電源制御ボックス１０Ｂに近い位置にある場合は、主電源の出力をサブ電源制御ボックス１０Ｂと接続することもできる。

＜幹線ケーブル２２Ａの構成例＞
幹線ケーブル２２Ａの断面構造の具体例を図３に示す。図３に示した構成例においては、幹線ケーブル２２Ａは＋Ｂ１電源ライン２２ａ、＋Ｂ２電源ライン２２ｂ、グランド（ＧＮＤ）ライン２２ｃ、及び配索間通信ライン２２ｄにより構成されている。

＋Ｂ１電源ライン２２ａは、例えば＋１２［Ｖ］、或いは＋４８［Ｖ］の電圧の電源電力を送るための１本の電線（例えば撚り線）であり、大きな電流の通過を許容できるように十分な太さを有している。また、＋Ｂ１電源ライン２２ａの外周は絶縁被覆で覆われている。

＋Ｂ２電源ライン２２ｂは、予備系統の主電源２１Ｂから供給される電源電力を送るための１本の電線であり、＋Ｂ１電源ライン２２ａと同様に十分な太さを有している。＋Ｂ２電源ライン２２ｂも、例えば＋１２［Ｖ］、或いは＋４８［Ｖ］の電圧の電源電力を送るために利用される。

グランドライン２２ｃは、電源のグランド電位の電極と接続される１本の電線である。配索間通信ライン２２ｄは、２本の電線により構成されており、所定の通信規格（例えばＣＡＮ）に従って、メイン電源制御ボックス１０Ａとサブ電源制御ボックス１０Ｂとの間でデータ通信する際に利用される。

＜車両用電力分配システムの具体的な構成＞
本実施形態における車両用電力分配システムの具体的な構成例を図１に示す。図１に示した車両用電力分配システムは、メイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス、及び１０Ｂ幹線ケーブル２２Ａを備えている。

メイン電源制御ボックス１０Ａ及びサブ電源制御ボックス１０Ｂのそれぞれは、基本的な機能として、主電源２１から供給される電源電力を複数系統に分配して各種の負荷や電子制御装置（ＥＣＵ）等に供給する機能を有している。メイン電源制御ボックス１０Ａとサブ電源制御ボックス１０Ｂとの間で必要な電力及び信号を伝送するために、幹線ケーブル２２Ａを用いてこれらを接続している。

前述のように、幹線ケーブル２２Ａには＋Ｂ１電源ライン２２ａ、＋Ｂ２電源ライン２２ｂ、グランドライン２２ｃ、及び配索間通信ライン２２ｄが含まれている。＋Ｂ１電源ライン２２ａには、主電源２１から供給される１２［Ｖ］又は４８［Ｖ］の電圧の電力がメイン電源制御ボックス１０Ａを経由して出力される。また、＋Ｂ２電源ライン２２ｂには、予備の主電源２１Ｂから供給される１２［Ｖ］又は４８［Ｖ］の電圧の電力がメイン電源制御ボックス１０Ａを経由して現れる。

図１に示す構成例においては、メイン電源制御ボックス１０Ａは電力分配回路１１Ａ、出力側コネクタ１３Ａ、電源制御部１４、不揮発性メモリ１５、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６、及びＩ／Ｏ回路１７Ａを内蔵している。

電力分配回路１１Ａは、基本的な機能として、主電源２１から供給される直流の電源電力を必要数だけ複数系統に分配し、分配後の電力をそれぞれ出力側に供給する。

また、各出力系統への電力供給のオンオフ切り替えを可能にするために、電力分配回路１１Ａの内部には系統毎に１つ以上接続された多数のスイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈが備わっている。スイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈの各々は、半導体回路により構成されるインテリジェントパワーデバイス（ＩＰＤ：Intelligent Power Device）であって、各種周辺機能や保護機能を内蔵している。具体的には、出力に流れる電流を検出する機能や、ゲートドライバ等を含んでいる。

更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、３２、及び５Ｖ電源回路３５が電力分配回路１１Ａに内蔵されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、１２又は４８［Ｖ］の直流（ＤＣ）入力電力から、５［Ｖ］の直流電圧の出力電力を生成する機能を有している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、１２［Ｖ］の直流入力電力から、４８［Ｖ］の直流電圧の出力電力を生成する機能、もしくは４８［Ｖ］の直流入力電力から、１２［Ｖ］の直流電圧の出力電力を生成する機能を有している。５Ｖ電源回路３５は、電圧を安定化する機能を有しており、比較的小電流の安定した５［Ｖ］の直流電力を出力することができる。

したがって、電力分配回路１１Ａの機能については、単に電力を複数系統に分配するだけでなく、電圧の変換を行ったり、電圧の安定化を行う機能も含まれている。更に、スイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈを利用して系統毎に出力電流を監視し、異常が発生した場合に該当する出力を遮断することもできる。

図１に示したメイン電源制御ボックス１０Ａにおいては、電力分配回路１１Ａの分配後の出力として、出力側コネクタ１３Ａの各接続端子１３ａ〜１３ｈにそれぞれ次のような電力を出力することができる。
１３ａ：主電源２１から出力される電力と同等の直流電力「＋Ｂ」
１３ｂ：イグニッションスイッチに連動してオンオフする直流電力「ＩＧ」
１３ｃ：アクセサリスイッチに連動してオンオフする直流電力「ＡＣＣ」
１３ｄ：「負荷Ａ」が電源として必要とする容量の１２［Ｖ］の直流電力
１３ｅ：「負荷Ｂ」が電源として必要とする容量の１２［Ｖ］の直流電力
１３ｆ：各ＥＣＵの内部回路が電源として必要とする安定した５［Ｖ］の直流電力
１３ｇ：各種負荷が電源として必要とする４８［Ｖ］の直流電力
１３ｈ：各ＥＣＵの内部回路が電源として必要とする安定した５［Ｖ］の直流電力

例えば、主電源２１から１２［Ｖ］の電力が供給される場合に、この電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ３１で降圧し、５［Ｖ］の電圧の直流電力を接続端子１３ｈに出力することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を採用することにより、電圧変換時の電力損失を抑制することができる。また、主電源２１から１２［Ｖ］の電力が供給される場合に、この電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ３２で昇圧し、４８［Ｖ］の電圧の直流電力を接続端子１３ｇに出力することができる。

実際には、メイン電源制御ボックス１０Ａの出力側コネクタ１３Ａにワイヤハーネスを介して、図４に示したような様々な負荷及び電子制御装置を接続することができる。この場合、メイン電源制御ボックス１０Ａが、５［Ｖ］、１２［Ｖ］、４８［Ｖ］の電圧をそれぞれ出力するので、各負荷にそれぞれ適した最適な電圧を選択的して供給することができる。

電源制御部１４は、マイクロコンピュータを主体とするハードウェアで構成されている。電源制御部１４のマイクロコンピュータは予め用意されているプログラムを実行することにより、メイン電源制御ボックス１０Ａに必要とされる機能、及びこれと接続されているサブ電源制御ボックス１０Ｂの制御に必要な機能を実現する。

不揮発性メモリ１５は、ＥＥＰＲＯＭで構成されており、電源制御部１４の制御に必要な各種データを保持している。不揮発性メモリ１５が保持しているデータについては、必要に応じて書き換えることができる。

通信インタフェース１６は、メイン電源制御ボックス１０Ａに接続された各種ＥＣＵと電源制御部１４との間でデータ通信するための通信機能を提供する。通信インタフェース１６は、例えば標準規格であるＣＡＮに対応した通信機能を有している。

Ｉ／Ｏ回路１７Ａは、電源制御部１４が信号の入出力を行うための信号処理を行う。Ｉ／Ｏ回路１７Ａは、幹線ケーブル２２Ａの配索間通信ライン２２ｄを経由して、サブ電源制御ボックス１０Ｂと接続されている。したがって、電源制御部１４はサブ電源制御ボックス１０Ｂとの間で多重通信を行い、様々な信号のやり取りを行うことができる。また、Ｉ／Ｏ回路１７Ａにはスイッチ等２３の回路が接続されている。したがって、電源制御部１４はＩ／Ｏ回路１７Ａに接続されたスイッチから信号を入力したり、Ｉ／Ｏ回路１７Ａに接続されたリレーのオンオフを制御することができる。

電源制御部１４のコンピュータは、所定のプログラムを実行することにより、各スイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈを制御して、出力側コネクタ１３Ａの各接続端子１３ａにそれぞれ所定の電圧の電源電力を供給することができる。また、電源制御部１４は、各スイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈのセンス信号を監視して出力系統毎の過電流の有無を識別し、過電流を検知した場合に該当する出力を遮断することができる。また、電源制御部１４は各ＥＣＵとの間でデータ通信を行い、様々な情報交換を行うことができる。更に、電源制御部１４は、Ｉ／Ｏ回路１７Ａ及び配索間通信ライン２２ｄを経由して信号の伝送を行い、サブ電源制御ボックス１０Ｂを遠隔制御することができる。

一方、サブ電源制御ボックス１０Ｂは図１に示すように、電力分配回路１１Ｂ、出力側コネクタ１３Ｂ、及びＩ／Ｏ回路１７Ｂを備えている。そして、電力分配回路１１Ｂの入力が、幹線ケーブル２２Ａの＋Ｂ１電源ライン２２ａ及び＋Ｂ２電源ライン２２ｂを介してメイン電源制御ボックス１０Ａと接続されている。したがって、電力分配回路１１Ｂが出力する電力は、メイン電源制御ボックス１０Ａ及び幹線ケーブル２２Ａを経由して入力される。

電力分配回路１１Ｂは、基本的な電力分配機能の他に、多数のスイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈと、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３、３４、及び５Ｖ電源回路３６を内蔵している。したがって、スイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈの制御により、出力側コネクタ１３Ｂの各端子に出力する電力のオンオフを切り替えることができる。但し、サブ電源制御ボックス１０Ｂは電源制御部１４を内蔵していないので、配索間通信ライン２２ｄを経由して電源制御部１４から送信されたデータをデコードしてラッチする回路（図示せず）を電力分配回路１１Ｂが内蔵している。つまり、電力分配回路１１Ｂは電源制御部１４から受信したデータに従ってスイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈを制御する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、１２又は４８［Ｖ］の直流（ＤＣ）入力電力から、５［Ｖ］の直流電圧の出力電力を生成する機能を有している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、１２［Ｖ］の直流入力電力から、４８［Ｖ］の直流電圧の出力電力を生成する機能、もしくは４８［Ｖ］の直流入力電力から、１２［Ｖ］の直流電圧の出力電力を生成する機能を有している。５Ｖ電源回路３６は、電圧を安定化する機能を有しており、比較的小電流の安定した５［Ｖ］の直流電力を出力することができる。

したがって、電力分配回路１１Ｂの機能については、単に電力を複数系統に分配するだけでなく、電圧の変換を行ったり、電圧の安定化を行う機能も含まれている。更に、スイッチングデバイス１２ａ〜１２ｈを利用して系統毎に出力電流を監視し、異常が発生した場合に該当する出力を遮断することもできる。

また、幹線ケーブル２２Ａの＋Ｂ１電源ライン２２ａ又は＋Ｂ２電源ライン２２ｂを経由してメイン電源制御ボックス１０Ａからサブ電源制御ボックス１０Ｂに供給される電力の電圧は１２又は４８［Ｖ］の１種類のみである。しかし、サブ電源制御ボックス１０Ｂ内の電力分配回路１１ＢがＤＣ／ＤＣコンバータ３３、３４、及び５Ｖ電源回路３６を内蔵しているので、サブ電源制御ボックス１０Ｂは３種類の電圧（５、１２、４８［Ｖ］）の電力をそれぞれ出力側コネクタ１３Ｂの各端子に出力することができる。

つまり、幹線ケーブル２２Ａを通過する電力の電圧の種類は、サブ電源制御ボックス１０Ｂが出力する電圧の種類よりも少なくなっている。これにより、電圧の異なる様々な電力をサブ電源制御ボックス１０Ｂが出力する場合であっても、幹線ケーブル２２Ａを構成する電線の本数を減らすことができ、幹線ケーブル２２Ａの外径を細くすることが可能になる。

また、ＥＣＵ等の負荷が必要とする電圧（５［Ｖ］）よりも高い電圧（１２又は４８［Ｖ］）を幹線ケーブル２２Ａの＋Ｂ１電源ライン２２ａに供給することにより、＋Ｂ１電源ライン２２ａに流れる電流の増大を抑制できる。そのため、＋Ｂ１電源ライン２２ａの電線を細くすることが可能である。

また、例えば幹線ケーブル２２Ａの＋Ｂ１電源ライン２２ａに１２［Ｖ］の電圧の電力だけが供給される場合であっても、サブ電源制御ボックス１０Ｂ内のＤＣ／ＤＣコンバータ３４で昇圧して４８［Ｖ］の電圧を生成することができる。これにより、サブ電源制御ボックス１０Ｂの出力側コネクタ１３Ｂに接続される負荷に対して４８［Ｖ］の電圧を供給して出力電流を抑制できるので、出力側コネクタ１３Ｂに接続されるワイヤハーネスの肥大化を抑制できる。

Ｉ／Ｏ回路１７Ｂは、電力分配回路１１Ｂが信号の入出力を行うための信号処理を行う。Ｉ／Ｏ回路１７Ｂは、配索間通信ライン２２ｄを介してメイン電源制御ボックス１０Ａと接続されている。また、Ｉ／Ｏ回路１７Ｂにはスイッチ等２４が接続されている。したがって、電力分配回路１１ＢはＩ／Ｏ回路１７Ｂに接続されたスイッチから信号を入力したり、Ｉ／Ｏ回路１７Ｂに接続されたリレー等のオンオフを制御することができる。

なお、スイッチ等２３及び２４については、イグニッションスイッチ、アクセサリスイッチなどのスイッチ類や、負荷を駆動するリレー、パイロットランプなどを装備することが想定される。

なお、図１に示した車両用電力分配システムは、メイン電源制御ボックス１０Ａ、サブ電源制御ボックス１０Ｂ、及び幹線ケーブル２２Ａで構成してあるが、サブ電源制御ボックスの数を増やしたり構成を変更することもできる。例えば、図４に示した車両のように、サブ電源制御ボックス１０Ｃを搭載している場合には、幹線ケーブル２２Ｂを介してメイン電源制御ボックス１０Ａとサブ電源制御ボックス１０Ｃとを接続し、車両用電力分配システムを構成することができる。

ここで、上述した本発明に係る車両用電力分配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） 車両上で電源（２１）からの電源電力を複数系統に分配し、分配後の各系統の電力を、所定のワイヤハーネスを経由して複数の電装機器にそれぞれ供給する車両用電力分配システムであって、
電力分配機能を有する第１の電源制御ボックス（メイン電源制御ボックス１０Ａ）と、
電力分配機能を有する第２の電源制御ボックス（サブ電源制御ボックス１０Ｂ）と、
前記第１の電源制御ボックス（１０Ａ）と前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）との間を電気的に接続する幹線接続ケーブル（幹線ケーブル２２Ａ）と、
を備え、
少なくとも前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）が、事前に定めた第１の電圧の入力電力から第２の電圧の出力電力を生成する少なくとも１つの電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ３３，３４，５Ｖ電源回路３６）を有し、且つ、前記幹線接続ケーブル（２２Ａ）を通過する電力の電圧の種類が、前記第１の電源制御ボックス（１０Ａ）及び前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）の出力する電圧の種類よりも少ない、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（２） 上記（１）に記載の車両用電力分配システムであって、
前記第１の電源制御ボックス（１０Ａ）は、前記第１の電圧の電力を前記幹線接続ケーブル（２２Ａ）に供給し、
前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）は、前記幹線接続ケーブル（２２Ａ）から前記第１の電圧の電力を受け、この電力に基づいて前記電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ３３，３４，３６）で第２の電圧の出力電力を生成する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（３） 上記（２）に記載の車両用電力分配システムであって、
前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）は、前記電圧変換器として、前記第１の電圧から前記第１の電圧よりも電圧の低い前記第２の電圧を生成する少なくとも１つのＤＣ−ＤＣコンバータ（３３）を有する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（４） 上記（２）に記載の車両用電力分配システムであって、
前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）は、前記電圧変換器として、前記第１の電圧から前記第１の電圧よりも電圧の高い前記第２の電圧を生成する少なくとも１つのＤＣ−ＤＣコンバータ（３４）を有する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。
（５） 上記（１）に記載の車両用電力分配システムであって、
前記幹線接続ケーブル（２２Ａ）は、前記第１の電源制御ボックス（１０Ａ）と前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）との間で情報を伝送するためのデータ通信線（配索間通信ライン２２ｄ）を有し、
前記第１の電源制御ボックス（１０Ａ）及び前記第２の電源制御ボックス（１０Ｂ）の一方に内蔵された制御部（電源制御部１４）が、他方の状態を前記データ通信線を介して制御する、
ことを特徴とする車両用電力分配システム。

１０Ａ メイン電源制御ボックス
１０Ｂ，１０Ｃ サブ電源制御ボックス
１１Ａ，１１Ｂ 電力分配回路
１２ａ〜１２ｈ スイッチングデバイス
１３Ａ，１３Ｂ 出力側コネクタ
１３ａ〜１３ｈ 接続端子
１４ 電源制御部
１５ 不揮発性メモリ
１６ 通信インタフェース
１７ Ｉ／Ｏ回路
２１，２１Ｂ 主電源
２２Ａ，２２Ｂ 幹線ケーブル
２２ａ ＋Ｂ１電源ライン
２２ｂ ＋Ｂ２電源ライン
２２ｃ グランドライン
２２ｄ 配索間通信ライン
２３，２４ スイッチ等
３１，３２，３３，３４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３５，３６ ５Ｖ電源回路
４１ メータユニット
４２ エアコンユニット
ＭＤ１〜ＭＤ９ 負荷モジュール

Claims (5)

1. 車両上で電源からの電源電力を複数系統に分配し、分配後の各系統の電力を、所定のワイヤハーネスを経由して複数の電装機器にそれぞれ供給する車両用電力分配システムであって、
   電力分配機能を有する第１の電源制御ボックスと、
   電力分配機能を有する第２の電源制御ボックスと、
   前記第１の電源制御ボックスと前記第２の電源制御ボックスとの間を電気的に接続する幹線接続ケーブルと、
   を備え、
   少なくとも前記第２の電源制御ボックスが、事前に定めた第１の電圧の入力電力から第２の電圧の出力電力を生成する少なくとも１つの電圧変換器を有し、且つ、前記幹線接続ケーブルを通過する電力の電圧の種類が、前記第１の電源制御ボックス及び前記第２の電源制御ボックスの出力する電圧の種類よりも少ない、
   ことを特徴とする車両用電力分配システム。
2. 請求項１に記載の車両用電力分配システムであって、
   前記第１の電源制御ボックスは、前記第１の電圧の電力を前記幹線接続ケーブルに供給し、
   前記第２の電源制御ボックスは、前記幹線接続ケーブルから前記第１の電圧の電力を受け、この電力に基づいて前記電圧変換器で第２の電圧の出力電力を生成する、
   ことを特徴とする車両用電力分配システム。
3. 請求項２に記載の車両用電力分配システムであって、
   前記第２の電源制御ボックスは、前記電圧変換器として、前記第１の電圧から前記第１の電圧よりも電圧の低い前記第２の電圧を生成する少なくとも１つのＤＣ−ＤＣコンバータを有する、
   ことを特徴とする車両用電力分配システム。
4. 請求項２に記載の車両用電力分配システムであって、
   前記第２の電源制御ボックスは、前記電圧変換器として、前記第１の電圧から前記第１の電圧よりも電圧の高い前記第２の電圧を生成する少なくとも１つのＤＣ−ＤＣコンバータを有する、
   ことを特徴とする車両用電力分配システム。
5. 請求項１に記載の車両用電力分配システムであって、
   前記幹線接続ケーブルは、前記第１の電源制御ボックスと前記第２の電源制御ボックスとの間で情報を伝送するためのデータ通信線を有し、
   前記第１の電源制御ボックス及び前記第２の電源制御ボックスの一方に内蔵された制御部が、他方の状態を前記データ通信線を介して制御する、
   ことを特徴とする車両用電力分配システム。

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