JP2020203529A - 電気接続箱 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動運転機能などの搭載により高機能化した車両においても、ワイヤハーネスの構造が複雑化したり部品点数が増大するのを抑制可能な電気接続箱を提供すること。【解決手段】ジャンクションブロック（Ｊ／Ｂ）、リレーボックス（Ｒ／Ｂ）の機能と、イーサネット通信の中継および経路切り替えを制御するスイッチングハブ機能部５３とを統合して１つの筐体内に収容する。Ｊ／Ｂ又はＲ／Ｂの機能を果たす回路と、スイッチングハブ機能部５３との両方に対して、筐体内の共通電源回路５９から共通に電源電力を供給する。複数機能の統合により、ワイヤハーネスの部品削減や共通電源回路５９の部品削減が可能になる。電力系と通信系のコネクタ５４ａ、５４ｂを隣接配置しワイヤハーネスを配索する際の作業性を改善する。防水機能を有する筐体を共有し、新たな防水機能を追加することなくエンジンルーム内でもスイッチングハブ機能が利用可能になる。【選択図】図５

Description

本発明は、車両等において電源電力を様々な負荷に供給するための電気接続に利用可能な電気接続箱に関する。
自動車等の車両は、主電源として一般的に車載バッテリーを備えている。また、車載バッテリーを充電するためにオルタネータ（発電機）を備えている。そして、車両の各部に搭載されている多数の様々な電装品、すなわち負荷に対して、主電源から直流の電源電力がそれぞれ供給される。車両における各負荷は、車両の走行、操舵、停止、ドア開閉、照明、通信などの様々な機能を、常時、あるいは必要に応じて果たすためにそれぞれ利用されるものであり、電源電力の供給を必要とする。
車両上で、主として主電源から各電装品への電源電力供給を可能にするために、ワイヤハーネスを介して主電源と各電装品との間が電気的に接続される。ワイヤハーネスは基本的には多数の電線の集合体であり、一般的に形状や構造が非常に複雑になっている。
また、主電源からの電源電力を複数の出力側経路に分配したり、各負荷への電力供給のオンオフを制御したり、電源や各負荷等の保護を可能にするために、一般的にワイヤハーネスの中間部位に電気接続箱が接続される。代表的な電気接続箱としては、ジャンクションブロック（Ｊ／Ｂ）、リレーボックス（Ｒ／Ｂ）などが知られている。
また、近年の車両においては、車両上の様々な箇所に搭載されている多数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）、スイッチ、センサ等の間で信号やデータを伝送する必要がある。したがって、信号やデータの伝送に利用される様々な通信線も、同じワイヤハーネスに組み込まれる場合が多い。
特許文献１には、車両上における情報伝送の例が示されている。また、特許文献１の図３に示された構成では、段落［００５３］に記載されているように、情報系バス２０は、イーサネット（登録商標）規格の通信バス２１を備え、該通信バス２１を介してＩＰによるＤＭＺ６０との通信が可能に接続されている。通信バス２１には、ＥＣＵ２１１と、イーサネットスイッチ２１２を介した２つのＥＣＵ２１３，２１４とが接続されている。イーサネットスイッチ２１２は、スイッチング・ハブであって、通信バス２１を介して入力されたＤＭＺ６０からの通信メッセージを、当該通信メッセージの送信先であるＥＣＵ（２１３又は２１４）に振り分ける。
特開２０１４−１６５６４１号公報
例えば、自動運転機能などを車両に搭載することを考慮すると、車両上で様々な情報の伝送を可能にするために、特許文献１に示されているようにイーサネットを利用したり、スイッチング・ハブを設置することが想定される。
しかしながら、例えば車両の先端部等に設置したＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサの信号をイーサネットを利用して伝送し車体の中央付近まで届けようとする場合には、距離が長くなり信号の減衰などの問題が生じやすいので、ワイヤハーネスの途中に中継コネクタを介在する必要がある。そのため、ワイヤハーネスの構造が複雑化する。
また、スイッチング・ハブは電圧の安定した電源電力を必要とするので、電源回路を搭載しなければならず小型化が難しい。また、例えば車両の先端部等に設置したＬｉＤＡＲセンサの信号を、エンジンルームを経由して車室内側に引き込む場合には、その信号を伝送するワイヤハーネスがエンジンルームの隔壁を貫通する箇所などに、防水機能を持たせなければならない。更に、ＬｉＤＡＲセンサが高性能化したりその設置数が増えた場合には、隔壁を貫通するワイヤハーネスの外径増大に伴って貫通孔を広げなければならず、エンジンルーム内の振動、音などが車室内に伝わりやすくなるという問題も生じる。
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、自動運転機能などの搭載により高機能化した車両においても、ワイヤハーネスの構造が複雑化したり部品点数が増大するのを抑制可能な電気接続箱を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係る電気接続箱は、下記（１）〜（４）を特徴としている。
（１） 少なくとも、入力側電源ラインから供給される電源電力を複数の出力側電源ラインに分配する電力分配回路、及び／又は前記電源電力に対して所定の機能を果たす電気部品が所定の筐体内に配置された電気接続箱であって、
前記筐体、又はその内部に設置された複数の通信用コネクタと、
前記筐体の内部に配置され、通信の中継機能を有し前記複数の通信用コネクタの間の通信経路を制御する通信スイッチ回路と、
前記筐体の内部に配置され、前記入力側電源ラインからの電力に基づき生成した共通電力を、前記通信スイッチ回路を含む複数の電気回路に供給可能な共通電源回路と、
を備えた電気接続箱。
（２） 前記筐体、又はその内部に、それぞれ配索経路が異なる複数の電力用ケーブルと接続可能な複数の出力側電力用コネクタが設置され、
前記複数の出力側電力用コネクタと隣接、又は接近した位置に前記複数の通信用コネクタがそれぞれ配置された、
上記（１）に記載の電気接続箱。
（３） 前記筐体の少なくとも一部分が、車両のエンジンルーム内に露出する状態で設置され、
前記複数の通信用コネクタの一部分は、前記エンジンルーム内に露出する状態で設置された、
上記（１）に記載の電気接続箱。
（４） 前記筐体が防水機能を有し、
前記通信スイッチ回路および前記共通電源回路は、前記筐体に備わっている防水機能を、前記電気部品と共有する、
上記（３）に記載の電気接続箱。
上記（１）の構成の電気接続箱によれば、これに内蔵されている通信スイッチ回路が複数の通信用コネクタの間の通信経路を制御するので、外側にスイッチング・ハブを接続する必要がなくなる。つまり、電気接続箱とスイッチング・ハブとを接続する電線等を削減できる。しかも、筐体に内蔵した共通電源回路が通信スイッチ回路を含む複数の電気回路に共通に電源電力を供給できるため、電気接続箱の外側にスイッチング・ハブを接続する場合と比べて部品数の削減および装置全体の小型化が可能になる。
上記（２）の構成の電気接続箱によれば、出力側電力用コネクタと通信用コネクタとが隣接、又は接近した位置に配置されているので、ワイヤハーネスを構成する電力用ケーブルの電線と、通信用ケーブルの電線とを並べて配置することが容易になる。つまり、ワイヤハーネスを配索する際に、配索先の領域が共通の電力用ケーブルと通信用ケーブルとが共通の経路を通るように構成しやすくなり、構造や形状の複雑化を避けることが可能になる。更に、コネクタ同士の着脱作業も容易になる。また、通信スイッチ回路が通信の中継機能を有しているので、電気接続箱とＬｉＤＡＲセンサとの距離が小さい場合には、中継コネクタを削減できる。
上記（３）の構成の電気接続箱によれば、これに内蔵されている通信スイッチ回路が複数の通信用コネクタの間の通信経路を制御するので、通信用ケーブルの電線がエンジンルームの隔壁を貫通する箇所においてワイヤハーネスの外径が増大するのを避けることができる。したがって、貫通孔を広げる必要がなく、エンジンルーム内の振動、音などが車室内に伝わるのを抑制できる。また、通信スイッチ回路が通信の中継機能を有しているので、電気接続箱とＬｉＤＡＲセンサとの距離が小さい場合には、中継コネクタを削減できる。
上記（４）の構成の電気接続箱によれば、筐体の防水機能を電気部品、通信スイッチ回路、および共通電源回路が共有するので、特別な防水機能を新たに付加する必要がない。したがって、装置全体の部品数の削減および小型化が可能になる。
本発明の電気接続箱によれば、自動運転機能などの搭載により高機能化した車両においても、ワイヤハーネスの構造が複雑化したり部品点数が増大するのを抑制できる。すなわち、電気接続箱の外側に接続するスイッチング・ハブを削減できるため、これらの間を接続する電線等も削減できる。しかも、筐体に内蔵した共通電源回路が通信スイッチ回路を含む複数の電気回路に共通に電源電力を供給できるため、電気接続箱の外側にスイッチング・ハブを接続する場合と比べて部品数の削減および装置全体の小型化が可能になる。
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、ＪＢ・スイッチボックスとして構成した電気接続箱を搭載した車両上の主要な構成要素のレイアウト概要を表す平面図である。 図２（ａ）は、ＪＢ・スイッチボックスの構成例−１における主要な構成要素のレイアウトを表す斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＪＢ・スイッチボックスの筐体に内蔵した構成要素のレイアウトを表す斜視図である。 図３（ａ）は、ＪＢ・スイッチボックスの構成例−２における主要な構成要素のレイアウトを表す斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＪＢ・スイッチボックスの筐体に内蔵した構成要素のレイアウトを表す斜視図である。 図４（ａ）は、ＪＢ・スイッチボックスの構成例−３における主要な構成要素のレイアウトを表す斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＪＢ・スイッチボックスの筐体に内蔵した構成要素のレイアウトを表す斜視図である。 図５は、図２（ａ）のＪＢ・スイッチボックスにおける回路構成を表すブロック図である。 図６は、ＲＢ・スイッチボックスとして構成した電気接続箱を搭載した車両上の主要な構成要素のレイアウト概要を表す平面図である。 図７（ａ）は、ＲＢ・スイッチボックスの外観の例を示す斜視図、図７（ｂ）は車両上におけるＲＢ・スイッチボックスの配置例を表す平面図である。 図８は、図７（ａ）のＲＢ・スイッチボックスにおける回路構成を表すブロック図である。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
＜車両上のレイアウト概要−１＞
図１は、ＪＢ・スイッチボックス３１、３２として構成した電気接続箱を搭載した車両１０上の主要な構成要素のレイアウト概要を表す平面図である。図１は車両１０上の主要な構成要素を上方から視た平面図であり、図中左側が車両のフロント側、右側がリア側を表している。
図１に示すように、車両１０の内部は、大きく分けてエンジンルーム１１、車室１２、および荷室１３の３区画に仕切られている。エンジンルーム１１内に主電源である車載バッテリ１９が設置されている。そして、エンジンルーム１１内の車載バッテリ１９から、ワイヤハーネス１７、１８を経由して、車両１０上の様々な電装品に対して電源電力（＋Ｂ：例えば直流電圧１２［Ｖ］の電源）が供給される。また、イグニッション（ＩＧ）のオンオフに連動する電源線も各電装品に接続される。
図１に示す例では、ワイヤハーネス１７、１８の経路の途中にＪＢ・スイッチボックス３１および３２が接続されている。ＪＢ・スイッチボックス３１および３２それぞれは、基本的には一般的な構成要素であるジャンクションブロック（Ｊ／Ｂ）の機能と、イーサネット通信用のスイッチング・ハブの機能とを統合して１つの筐体内部に収容したものである。
したがって、ＪＢ・スイッチボックス３１および３２のそれぞれに対して、ワイヤハーネス１７、１８の電源線だけでなく、通信線も接続することができる。また、ジャンクションブロックの機能と、スイッチング・ハブの機能とが１つの筐体内に統合されているので、これらの間を接続する電源線はワイヤハーネス１７、１８において不要になる。
本実施形態においては、車両１０は、自動運転機能に対応できるように、車体フロント部１５の右端、中央、左端、および車体リア部１６右端に、それぞれＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）装置２１、２２、２３、および２４が設置されている。
ＬｉＤＡＲ装置２２、２３の電源線および通信線は、ワイヤハーネス１７と共にエンジンルーム１１と車室１２のフロア間を跨ぐようにそれらの隔壁を貫通し、ＪＢ・スイッチボックス３１と接続されている。また、ＬｉＤＡＲ装置２１の電源線および通信線は、ワイヤハーネス１８と共にエンジンルーム１１と車室１２のフロア間を跨ぐようにそれらの隔壁を貫通し、ＪＢ・スイッチボックス３１と接続されている。また、イーサネットの通信を中継するために、ワイヤハーネス１８の途中に中継コネクタ２５が接続されている。ＬｉＤＡＲ装置２４の電源線および通信線は、中継コネクタ２６を経由してＪＢ・スイッチボックス３２と接続されている。
また、車両１０は、様々な電装品４１〜４７を搭載している。電装品４１〜４７は、専用の通信機（ＤＣＭ：Data Communication Module）、メータユニット、セントラルゲートウェイ（Central GateWay）、ＡＤＸ、自動運転システム（ＡＤＳ）の電子制御ユニット、ＳＩＳの電子制御ユニット、ＤＬＣ（Data Link Connector）などの構成や機能を有している。セントラルゲートウェイは、車両１０上の複数のネットワーク（ＣＡＮ等）の間でデータやプロトコルの変換を実施すると共に、車両情報管理の中枢となる機能を提供する。
図１の例では、車室１２内の前方側にＪＢ・スイッチボックス３１が配置され、車室１２内の後方側にＪＢ・スイッチボックス３２が配置されている。そのため、インストルメントパネルの近傍に存在する電装品４１、４２、４３、および４７はＪＢ・スイッチボックス３１と接続されている。また、荷室１３内等に配置されている電装品４４、４５、および４６はＪＢ・スイッチボックス３２と接続されている。
なお、ＬｉＤＡＲ装置２２、２３をイーサネットの通信線で接続する場合には、通信線の距離が長くなると信号の減衰等の影響が大きくなるため、通信線の途中に中継コネクタを接続する必要がある。しかし、図１に示した例では、イーサネットの通信を中継する機能を有するスイッチング・ハブの機能がＪＢ・スイッチボックス３１に含まれているので、ＪＢ・スイッチボックス３１を設置した位置と、ＬｉＤＡＲ装置２２、２３との距離が大きくない場合はこれらの途中の中継コネクタを省略できる。ＬｉＤＡＲ装置２１を接続するワイヤハーネス１８においては、ＪＢ・スイッチボックス３１との距離が大きくなるので途中に中継コネクタ２５が接続されている。
また、図１に示した例では、ワイヤハーネス１７において、車載バッテリ１９とＪＢ・スイッチボックス３１との間を接続する＋Ｂの電源ラインと、車載バッテリ１９とＪＢ・スイッチボックス３２との間を接続する＋Ｂの電源ラインとがそれぞれ独立した状態で接続されている。また、図示しないが、これらの電源ラインには個別にヒューズが挿入されている。したがって、何らかの異常が発生して一方の電源ラインのヒューズが断線し、２つのＪＢ・スイッチボックス３１、３２の一方の電力供給およびイーサネット通信の機能が動作しなくなった場合でも、他方の機能を利用して電力供給およびイーサネット通信の経路を確保できる。
＜ＪＢ・スイッチボックス３１の構成例−１＞
図２（ａ）は、ＪＢ・スイッチボックス３１の構成例−１における主要な構成要素のレイアウトを表す斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＪＢ・スイッチボックス３１Ａの筐体に内蔵した構成要素のレイアウトを表す斜視図である。なお、ＪＢ・スイッチボックス３２の構成もＪＢ・スイッチボックス３１Ａと同様である。
図２（ａ）に示すように、ＪＢ・スイッチボックス３１Ａは、外形が直方体形状の中空の箱を形成する筐体５１を備えている。また、筐体５１の中にＪＢ機能部５２およびスイッチングハブ機能部５３を含む回路基板が収容されている。
筐体５１の前面側には、エンコパ（エンジンコンパートメント、すなわちエンジンルーム１１）用接続部５４およびフロア用接続部５５が上下二段の位置に分けて配置されている。また、筐体５１の背面側にはインパネ（インストルメントパネル）用接続部５６が配置されている。
エンコパ用接続部５４は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先がエンジンルーム１１に区分された部位を接続するために利用される。また、フロア用接続部５５は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先が車室１２内のフロア領域に区分された部位を接続するために利用される。また、インパネ用接続部５６は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先が車室１２内のインストルメントパネルの領域に区分された部位を接続するために利用される。
エンコパ用接続部５４は電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂを有し、フロア用接続部５５は電力系コネクタ５５ａおよび通信系コネクタ５５ｂを有し、インパネ用接続部５６は電力系コネクタ５６ａおよび通信系コネクタ５６ｂを有している。
ＪＢ・スイッチボックス３１Ａ上の各通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、および５６ｂは、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスの中で、イーサネットの通信線に連結された通信系コネクタ５７ｂと接続される。また、ＪＢ・スイッチボックス３１Ａ上の各電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、および５６ａは、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスの中で、イーサネットの通信線以外の各電線に連結された電力系コネクタ５７ａと接続される。
図２（ａ）に示すように、同じエンコパ用接続部５４に隣接した状態で電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂが配置されることにより、ワイヤハーネス５７の配索作業が容易になる。すなわち、エンジンルーム１１内からＪＢ・スイッチボックス３１Ａの設置位置までの間でほぼ共通の経路で配索される電力系およびイーサネット通信系のサブハーネスの２つのコネクタ（５７ａ，５７ｂ）を一緒に引き回して同じ場所で電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂと嵌合させることができる。
同様に、車室１２内のフロア領域からＪＢ・スイッチボックス３１Ａの設置位置までの間でほぼ共通の経路で配索されるサブハーネスの２つのコネクタ（５７ａ，５７ｂ）を一緒に引き回して同じ場所で電力系コネクタ５５ａおよび通信系コネクタ５５ｂと嵌合させることができる。また、車室１２内のインストルメントパネルの近傍からＪＢ・スイッチボックス３１Ａの設置位置までの間でほぼ共通の経路で配索されるサブハーネスの２つのコネクタ（５７ａ，５７ｂ）を一緒に引き回して同じ場所で電力系コネクタ５６ａおよび通信系コネクタ５６ｂと嵌合させることができる。
図２（ｂ）に示すように、この例ではスイッチングハブ機能部５３を収容した回路基板とＪＢ機能部５２を収容した回路基板とが独立している。また、これら２枚の回路基板が厚み方向に一定の間隔を空けて重ねた状態で配置してある。
また、ＪＢ機能部５２を含む回路基板の一端側に電力系コネクタ５４ａおよび５５ａが配置され、他端側に電力系コネクタ５６ａが配置されている。また、スイッチングハブ機能部５３を含む回路基板の一端側に通信系コネクタ５４ｂおよび５５ｂが配置され、他端側に通信系コネクタ５６ｂが配置されている。したがって、エンコパ用接続部５４、フロア用接続部５５、およびインパネ用接続部５６の各位置で電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、および５６ａと、通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、および５６ｂとを互いに接近した状態で配置することができる。特に、図２（ｂ）のように２枚の回路基板を利用する場合には、電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、５６ａと通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、５６ｂとの距離を接近させることが可能である。
例えば図１に示したＪＢ・スイッチボックス３１と接続するワイヤハーネス１７、１８において、ＪＢ・スイッチボックス３１を基点としてエンコパ側に向かう電力系のサブハーネスとイーサネット通信用のサブハーネスはほぼ同じ方向に向かい同じ経路で配索される場合が多い。したがって、電力系コネクタ５４ａと通信系コネクタ５４ｂを隣接した位置に配置することにより、ワイヤハーネスを配索する際の電線の取り回しやコネクタ接続の作業性が改善される。
同様に、ＪＢ・スイッチボックス３１を基点としてフロア側に向かう電力系のサブハーネスとイーサネット通信用のサブハーネスについてもほぼ同じ方向に向かい同じ経路で配索される場合が多い。したがって、電力系コネクタ５５ａと通信系コネクタ５５ｂを隣接した位置に配置することにより、ワイヤハーネスを配索する際の電線の取り回しやコネクタ接続の作業性が改善される。同様に、電力系コネクタ５６ａと通信系コネクタ５６ｂを隣接した位置に配置することにより、ワイヤハーネスを配索する際の電線の取り回しやコネクタ接続の作業性が改善される。
なお、例えば図２（ａ）の構成において、エンコパ用接続部５４の電力系コネクタ５４ａと通信系コネクタ５４ｂとを予め物理的に連結しておけば、間口を１つに纏めることができる。その場合、電力系コネクタ５７ａおよび通信系コネクタ５７ｂをＪＢ・スイッチボックス３１Ａのエンコパ用接続部５４に対して着脱する作業を１回で済ませることが可能になる。フロア用接続部５５およびインパネ用接続部５６についても、同様に纏めることができる。
＜ＪＢ・スイッチボックス３１の構成例−２＞
図３（ａ）は、ＪＢ・スイッチボックス３１の構成例−２における主要な構成要素のレイアウトを表す斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＪＢ・スイッチボックス３１Ｂの筐体に内蔵した構成要素のレイアウトを表す斜視図である。
図３（ａ）に示すように、このＪＢ・スイッチボックス３１Ｂは、外形が直方体形状の中空の箱を形成する筐体５１を備えている。また、筐体５１の中にＪＢ機能部５２およびスイッチングハブ機能部５３を含む１枚の回路基板が収容されている。
筐体５１の前面側には、エンコパ用接続部５４およびフロア用接続部５５が上下二段の位置に分けて配置されている。また、筐体５１の上面側にインパネ用接続部５６が配置され、筐体５１の背面側には通信専用接続部５８が配置されている。
エンコパ用接続部５４は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先がエンジンルーム１１に区分された部位を接続するために利用される。また、フロア用接続部５５は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先が車室１２内のフロア領域に区分された部位を接続するために利用される。また、インパネ用接続部５６は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先が車室１２内のインストルメントパネルの領域に区分された部位を接続するために利用される。
図３（ａ）に示すように、エンコパ用接続部５４は電力系コネクタ５４ａを有し、フロア用接続部５５は電力系コネクタ５５ａを有し、インパネ用接続部５６は電力系コネクタ５６ａを有している。また、通信専用接続部５８は、それぞれがいずれの配索経路のサブハーネスにも対応できる複数の通信系コネクタ５８ｂを有している。
したがって、このＪＢ・スイッチボックス３１Ｂと接続するワイヤハーネス５７を配索する際に、イーサネット通信用のサブハーネスと、それ以外のサブハーネスとを別々に分けて作業することができる。また、図３（ａ）に示すようにエンコパ用接続部５４、フロア用接続部５５、およびインパネ用接続部５６を互いに異なる位置に分けて配置することにより、ワイヤハーネス５７のうち互いに配索経路が異なるサブハーネスを、経路毎に区分して作業することが可能になる。
図３（ｂ）に示すように、この例では１枚の回路基板の中に、スイッチングハブ機能部５３を収容した箇所と、ＪＢ機能部５２を収容した箇所とが含まれている。また、図３（ａ）に示すように、スイッチングハブ機能部５３を収容した箇所は筐体５１の背面に近い側に配置され、ＪＢ機能部５２を収容した箇所は筐体５１の前面に近い側に配置されている。
このように１枚の回路基板の中にＪＢ機能部５２とスイッチングハブ機能部５３とを収容することにより、ＥＭＣ（electromagnetic compatibility）対策が容易になる。すなわち、図示しないシールド板を１枚の回路基板に重ねた状態で配置するだけで、電磁波妨害を容易に排除できる。
図３（ｂ）に示すように、ＪＢ機能部５２が含まれる回路基板の右側および上側に、電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、および５６ａが配置されている。また、スイッチングハブ機能部５３が含まれる回路基板の左端側に通信系コネクタ５８ｂが配置されている。したがって、互いに配索経路又は種類が異なるサブハーネスの接続位置を、エンコパ用接続部５４、フロア用接続部５５、インパネ用接続部５６、および通信専用接続部５８の４箇所に区分することができる。また、図３（ｂ）の例ではＥＭＣ対策を必要とするスイッチングハブ機能部５３の領域が基板の左端側に片寄って配置され分かりやすいので、比較的小さい１枚のシールド板だけで、十分なＥＭＣ対策が可能である。
＜ＪＢ・スイッチボックス３１の構成例−３＞
図４（ａ）は、ＪＢ・スイッチボックス３１の構成例−３における主要な構成要素のレイアウトを表す斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＪＢ・スイッチボックス３１Ｃの筐体に内蔵した構成要素のレイアウトを表す斜視図である。
図４（ａ）に示すように、ＪＢ・スイッチボックス３１Ｃは、外形が直方体形状の中空の箱を形成する筐体５１を備えている。また、筐体５１の中にＪＢ機能部５２およびスイッチングハブ機能部５３を含む回路基板が収容されている。筐体５１の前面側には、エンコパ用接続部５４およびフロア用接続部５５が上下二段の位置に分けて配置されている。また、筐体５１の背面側にはインパネ用接続部５６が配置されている。
エンコパ用接続部５４は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先がエンジンルーム１１に区分された部位を接続するために利用される。また、フロア用接続部５５は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先が車室１２内のフロア領域に区分された部位を接続するために利用される。また、インパネ用接続部５６は、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスのうち、配索先が車室１２内のインストルメントパネルの領域に区分された部位を接続するために利用される。
エンコパ用接続部５４は互いに隣接する状態で配置された電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂを有し、フロア用接続部５５は互いに隣接する状態で配置された電力系コネクタ５５ａおよび通信系コネクタ５５ｂを有し、インパネ用接続部５６は互いに隣接する状態で配置された電力系コネクタ５６ａおよび通信系コネクタ５６ｂを有している。
ＪＢ・スイッチボックス３１Ｃ上の各通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、および５６ｂは、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスの中で、イーサネットの通信線に連結された通信系コネクタ５７ｂと接続される。また、ＪＢ・スイッチボックス３１Ｃ上の各電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、および５６ａは、ワイヤハーネス５７を構成するサブハーネスの中で、イーサネットの通信線以外の各電線に連結された電力系コネクタ５７ａと接続される。
図４（ａ）に示すように、同じエンコパ用接続部５４に隣接した状態で電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂを配置することにより、ワイヤハーネス５７の配索作業が容易になる。すなわち、エンジンルーム１１内からＪＢ・スイッチボックス３１Ｃの設置位置までの間でほぼ共通の経路で配索されるサブハーネスの２つのコネクタ（５７ａ，５７ｂ）を一緒に引き回して同じ場所で電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂと嵌合させることができる。
上記と同様に、車室１２内のフロア領域からＪＢ・スイッチボックス３１Ｃの設置位置までの間でほぼ共通の経路で配索されるサブハーネスの２つのコネクタ（５７ａ，５７ｂ）を一緒に引き回して同じ場所で電力系コネクタ５５ａおよび通信系コネクタ５５ｂと嵌合させることができる。また、車室１２内のインストルメントパネルの近傍からＪＢ・スイッチボックス３１Ｃの設置位置までの間でほぼ共通の経路で配索されるサブハーネスの２つのコネクタ（５７ａ，５７ｂ）を一緒に引き回して同じ場所で電力系コネクタ５６ａおよび通信系コネクタ５６ｂと嵌合させることができる。
図４（ｂ）に示すように、この例では筐体５１内の１枚の回路基板の中に、複数種類の機能が混在した状態で構成されている。また、この回路基板の中に、ＪＢ機能部５２およびスイッチングハブ機能部５３も含まれている。図４（ｂ）の例では、ＪＢ機能部５２が回路基板の下方の領域に配置され、スイッチングハブ機能部５３が回路基板の上方の領域に配置されている。
また、この回路基板の右端側に通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、および電力系コネクタ５４ａ、５５ａが配置され、左端側に通信系コネクタ５６ｂおよび電力系コネクタ５６ａが配置されている。なお、図４（ｂ）の例では、１枚の回路基板の中に複数種類の機能が混在しているので、各電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、５６ａ、および各通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、５６ｂの配置に関する制約が少なくなる。
＜ＪＢ・スイッチボックス３１の回路構成＞
図５は、図２（ａ）のＪＢ・スイッチボックス３１における回路構成を表すブロック図である。すなわち、筐体５１内の１枚又は複数枚の回路基板の中に図５のような回路要素が含まれている。
図５に示すＪＢ・スイッチボックス３１は、ＪＢ機能部５２、スイッチングハブ機能部５３、および共通電源回路５９を備えている。また、ＪＢ機能部５２は電力分配回路５２ａおよび電源制御部５２ｂを含んでいる。
電力分配回路５２ａは、入力側の経路から供給される電源電力を、複数系統の出力側経路のそれぞれに分配した状態で供給することができる。例えば、電力分配回路５２ａは、複数の半導体スイッチング素子を用いて経路毎に通電のオンオフを制御し、必要な経路だけに電力を供給したり、オンオフデューティの調整などにより経路毎に分配する電力量を調整することが想定される。電源制御部５２ｂは、状況に応じて電力分配回路５２ａを適切に制御し、経路毎に電力の分配量を制御する。
図５の例では、ＪＢ機能部５２は、車載バッテリ１９から供給される電源電力を、電力系コネクタ５６ａを介して受け取り、電力系コネクタ５４ａ、５５ａ、５６ａの各出力系統に分配して供給することができる。
スイッチングハブ機能部５３は、一般的な構成のスイッチング・ハブと同様に、イーサネットの通信に含まれる各信号フレームを処理して、信号の中継や信号毎の経路切替を制御することができる。例えば、通信系コネクタ５６ｂから入力されたイーサネット通信のフレームを中継し、その宛先に応じて、通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂのいずれかの経路を選択し送出することができる。また、スイッチングハブ機能部５３は、通信系コネクタ５４ｂから入力されたイーサネット通信のフレームを中継し、その宛先に応じて、通信系コネクタ５５ｂ、５６ｂのいずれかの経路を選択し送出することができる。
なお、スイッチングハブ機能部５３自体は、その動作に必要な電源回路を内蔵していないので、電圧の安定した所定の電源電力を外部から供給する必要がある。
一方、共通電源回路５９は、車載バッテリ１９等の主電源から＋Ｂの電源ラインおよび電力系コネクタ５６ａを経由して供給される入力側の電源電力に基づいて、ＪＢ・スイッチボックス３１内の電子回路の動作に必要な電圧（例えば＋５［Ｖ］）の安定した出力側電源電力を生成することができる。共通電源回路５９が生成した電源電力は、電力分配回路５２ａ、電源制御部５２ｂ、およびスイッチングハブ機能部５３のそれぞれに対して共通の電源電力として供給される。
図５に示すように、ＪＢ・スイッチボックス３１の筐体５１内でＪＢ機能部５２およびスイッチングハブ機能部５３を統合した場合には、ＪＢ機能部５２およびスイッチングハブ機能部５３が共通電源回路５９から供給される電源電力を共通に利用できる。そのため、独立したスイッチング・ハブを筐体５１外に外付けする場合と比べると、回路全体の部品数の削減および容積の削減が可能になる。更に、筐体５１と外付けのスイッチング・ハブとの間を接続するワイヤハーネスも不要になる。したがって、部品コストも削減できる。
ＪＢ・スイッチボックス３１の電力系コネクタ５６ａおよび通信系コネクタ５６ｂに接続されるワイヤハーネス５７ｉは、ワイヤハーネス５７を構成する各サブハーネスの中でＪＢ・スイッチボックス３１とインストルメントパネルの近傍との間の配索経路を通るサブハーネスの部位に相当する。
また、ＪＢ・スイッチボックス３１の電力系コネクタ５４ａおよび通信系コネクタ５４ｂに接続されるワイヤハーネス５７ｅは、ワイヤハーネス５７を構成する各サブハーネスの中でＪＢ・スイッチボックス３１とエンジンルーム１１内との間の配索経路を通るサブハーネスの部位に相当する。
また、ＪＢ・スイッチボックス３１の電力系コネクタ５５ａおよび通信系コネクタ５５ｂに接続されるワイヤハーネス５７ｆは、ワイヤハーネス５７を構成する各サブハーネスの中でＪＢ・スイッチボックス３１と車室１２内のフロア領域との間の配索経路を通るサブハーネスの部位に相当する。
＜車両上のレイアウト概要−２＞
図６は、ＲＢ・スイッチボックス３３、３４として構成した電気接続箱を搭載した車両１０上の主要な構成要素のレイアウト概要を表す平面図である。図６は車両１０上の主要な構成要素を上方から視た平面図であり、図中左側が車両のフロント側、右側がリア側を表している。
図６に示した構成は、ＪＢ・スイッチボックス３１、３２がＲＢ・スイッチボックス３３、３４に変更された点を除き、図１の構成とほぼ同一であるが、実際に設置する位置や細部の構成に後述するような違いがある。
ＲＢ・スイッチボックス３３および３４のそれぞれは、基本的には一般的な構成要素であるリレーボックス（Ｒ／Ｂ）の機能と、イーサネット通信用のスイッチング・ハブの機能とを統合して１つの筐体内部に収容したものである。
したがって、ＲＢ・スイッチボックス３３および３４のそれぞれに対して、ワイヤハーネス１７、１８の電源線だけでなく、通信線も接続することができる。また、リレーボックスの機能と、スイッチング・ハブの機能とが１つの筐体内に統合されているので、これらの間を接続する電源線はワイヤハーネス１７、１８において不要になる。
＜ＲＢ・スイッチボックス３３の外観および設置位置＞
図７（ａ）は、ＲＢ・スイッチボックス３３の外観の例を示す斜視図、図７（ｂ）は車両１０上におけるＲＢ・スイッチボックス３３の配置例を表す平面図である。
図７（ａ）に示すように、ＲＢ・スイッチボックス３３は、外形が直方体形状の中空の箱を形成する筐体３３ａを備えている。また、筐体３３ａの中にＲＢ機能部６２およびスイッチングハブ機能部６３を含む回路ユニット６０の回路基板が収容されている。
また、ＲＢ・スイッチボックス３３の一端側にワイヤハーネス６７が接続され、他端側にワイヤハーネス６８が接続されている。ワイヤハーネス６７は、一端がＲＢ・スイッチボックス３３と接続され、他端が車載バッテリ１９と接続される。ワイヤハーネス６８は、一端がＲＢ・スイッチボックス３３と接続され、他端がＲＢ・スイッチボックス３４など他の電装品と接続される。
図７（ｂ）に示すように、ＲＢ・スイッチボックス３３は少なくともその筐体３３ａやコネクタの一部分がエンジンルーム１１内の空間に位置するように設置される。エンジンルーム１１内の各種電装品は防水性を要求されるので、ＲＢ・スイッチボックス３３の筐体３３ａやその電気接続部位（コネクタなど）についても防水機能が備わっている。
図７（ａ）のようにＲＢ機能部６２およびスイッチングハブ機能部６３を含む回路ユニット６０は防水機能を有する筐体３３ａの内部に収容されているので、ＲＢ機能部６２およびスイッチングハブ機能部６３のそれぞれについては特別な防水機能を必要としない。
例えば、ＬｉＤＡＲ装置２１〜２３の高性能化や設置数の増大に伴って、これらを接続するための通信線を含むワイヤハーネスがエンジンルーム１１の隔壁１１ａを貫通する箇所において、貫通孔の径が太くなり、エンジンルーム１１内の振動や騒音が車室１２内に伝わりやすくなることが懸念される。
しかし、ＬｉＤＡＲ装置２１〜２３の通信線をエンジンルーム１１内のＲＢ・スイッチボックス３３に直接接続する場合には、ＲＢ・スイッチボックス３３内のスイッチングハブ機能部６３の通信経路切り替え機能を利用できる。これにより、隔壁１１ａを貫通する箇所のワイヤハーネスが肥大化するのを避けることができ、エンジンルーム１１内の振動や騒音が車室１２内に伝わるのを抑制できる。また、各ＬｉＤＡＲ装置２１〜２３とＲＢ・スイッチボックス３３との距離を小さくできるので、イーサネットの通信信号を中継する中継コネクタをワイヤハーネスの途中に挿入する必要がなくなる。
＜ＲＢ・スイッチボックス３３の回路構成＞
図８は、図７（ａ）のＲＢ・スイッチボックス３３における回路構成を表すブロック図である。筐体３３ａ内の回路ユニット６０の回路基板の中に図８のような回路要素が含まれている。
図８に示したＲＢ・スイッチボックス３３は、ＲＢ機能部６２、スイッチングハブ機能部６３、および共通電源回路６９を備えている。また、ＲＢ機能部６２は、半導体リレー回路６２ａおよびリレー制御部６２ｂを含んでいる。
半導体リレー回路６２ａは、入力側電源ラインの経路から供給される電源電力を、出力側電源ラインに供給する動作のオンオフを、半導体スイッチング素子を用いて行うものである。つまり、半導体リレー回路６２ａは、ヒューズと同様に過大な電流を遮断して電源や各負荷を保護するために利用される。リレー制御部６２ｂは、半導体リレー回路６２ａにおける通電状況などを監視して、半導体リレー回路６２ａのオンオフを制御するための制御信号を生成する。
図８の例では、ＲＢ機能部６２は、車載バッテリ１９から供給される電源電力を、電力系コネクタ６６ａを介して受け取る。この電力は、ＲＢ機能部６２および電力系コネクタ６４ａを経由して負荷側の電源ラインに供給される。そして、ＲＢ機能部６２は、電源系統の異常が発生すると通電を自動的に遮断する。
スイッチングハブ機能部６３は、一般的な構成のスイッチング・ハブと同様に、イーサネットの通信に含まれる各信号フレームを処理して、信号の中継や信号毎の経路切替を制御することができる。例えば、通信系コネクタ６６ｂから入力されたイーサネット通信のフレームを中継し、その宛先に応じて、通信系コネクタ６４ｂ、６４ｃのいずれかの経路を選択し送出することができる。また、通信系コネクタ６４ｂから入力されたイーサネット通信のフレームを中継し、その宛先に応じて、通信系コネクタ６４ｃ、６６ｂのいずれかの経路を選択し送出することができる。
なお、スイッチングハブ機能部６３自体は、その動作に必要な電源回路を内蔵していないので、電圧の安定した所定の電源電力を外部から供給する必要がある。
一方、共通電源回路６９は、車載バッテリ１９等の主電源から＋Ｂの電源ラインおよび電力系コネクタ６６ａを経由して供給される入力側の電源電力に基づいて、ＲＢ・スイッチボックス３３内の電子回路の動作に必要な電圧（例えば＋５［Ｖ］）の安定した出力側電源電力を生成することができる。共通電源回路６９が生成した電源電力は、半導体リレー回路６２ａ、リレー制御部６２ｂ、およびスイッチングハブ機能部６３のそれぞれに対して共通の電源電力として供給される。
図８に示すように、ＲＢ・スイッチボックス３３の筐体３３ａ内でＲＢ機能部６２およびスイッチングハブ機能部６３を統合した場合には、ＲＢ機能部６２およびスイッチングハブ機能部６３が共通電源回路６９から供給される電源電力を共通に利用できる。そのため、独立したスイッチング・ハブを筐体３３ａ外に外付けする場合と比べると、回路全体の部品数の削減および容積の削減が可能になる。更に、筐体３３ａと外付けのスイッチング・ハブとの間を接続するワイヤハーネスも不要になる。
ＲＢ・スイッチボックス３３の電力系コネクタ６６ａに接続されるワイヤハーネス６７は、ワイヤハーネス全体を構成する各サブハーネスの中で、エンジンルーム１１内のＲＢ・スイッチボックス３３と車載バッテリ１９との間の配索経路を通るサブハーネスの部位に相当する。
また、ＲＢ・スイッチボックス３３の電力系コネクタ６４ａおよび通信系コネクタ６４ｂ、６４ｃに接続されるワイヤハーネス６８は、ワイヤハーネス全体を構成する各サブハーネスの中で、ＲＢ・スイッチボックス３３とその他の電装品との間の配索経路を通るサブハーネスの部位に相当する。
なお、例えば、図１に示したＪＢ・スイッチボックス３１と、図６に示したＲＢ・スイッチボックス３３とを同じ車両１０に搭載してもよい。また、その場合はＲＢ・スイッチボックス３３をエンジンルーム１１内に設置し、ＪＢ・スイッチボックス３１を車室１２内のフロア上などに設置することが想定される。
また、図１および図６の構成では、主電源である車載バッテリ１９から負荷側に向かう方向に電源電力を供給する場合を想定しているが、車載バッテリ１９の他にサブバッテリーや様々な箇所に分散配置した他のバッテリーを利用することも考えられる。その場合には、必要に応じて電源ライン上を通過する電力の通電方向を切り替えたり、バックアップ用に電力供給ラインを増設してもよい。
ここで、上述した本発明の実施形態に係る電気接続箱の特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 少なくとも、入力側電源ラインから供給される電源電力を複数の出力側電源ラインに分配する電力分配回路（５２ａ）、及び／又は前記電源電力に対して所定の機能を果たす電気部品（半導体リレー回路６２ａ）が所定の筐体（５１）内に配置された電気接続箱（ＪＢ・スイッチボックス３１、又はＲＢ・スイッチボックス３３）であって、
前記筐体、又はその内部に設置された複数の通信用コネクタ（通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ、５６ｂ）と、
前記筐体の内部に配置され、通信の中継機能を有し前記複数の通信用コネクタの間の通信経路を制御する通信スイッチ回路（スイッチングハブ機能部５３）と、
前記筐体の内部に配置され、前記入力側電源ラインからの電力に基づき生成した共通電力を、前記通信スイッチ回路を含む複数の電気回路に供給可能な共通電源回路（５９）と、
を備えた電気接続箱。
［２］ 前記筐体、又はその内部に、それぞれ配索経路が異なる複数の電力用ケーブルと接続可能な複数の出力側電力用コネクタ（電力系コネクタ５４ａ、５５ａ）が設置され、
前記複数の出力側電力用コネクタと隣接、又は接近した位置に前記複数の通信用コネクタ（通信系コネクタ５４ｂ、５５ｂ）がそれぞれ配置された、
上記［１］に記載の電気接続箱（ＪＢ・スイッチボックス３１）。
［３］ 前記筐体の少なくとも一部分が、車両のエンジンルーム（１１）内に露出する状態で設置され、
前記複数の通信用コネクタ（通信系コネクタ６６ｂ、６４ｂ、６４ｃ）の一部分は、前記エンジンルーム内に露出する状態で設置された、
上記［１］に記載の電気接続箱（ＲＢ・スイッチボックス３３）。
［４］ 前記筐体（３３ａ）が防水機能を有し、
前記通信スイッチ回路（スイッチングハブ機能部６３）および前記共通電源回路（６９）は、前記筐体に備わっている防水機能を、前記電気部品（ＲＢ機能部６２）と共有する、
上記［３］に記載の電気接続箱。
１０ 車両
１１ エンジンルーム
１１ａ 隔壁
１２ 車室
１３ 荷室
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ ドア
１５ 車体フロント部
１６ 車体リア部
１７，１８ ワイヤハーネス
１９ 車載バッテリ
２１，２２，２３，２４ ＬｉＤＡＲ装置
２５，２６ 中継コネクタ
３１，３１Ａ，３２ ＪＢ・スイッチボックス
３３，３４ ＲＢ・スイッチボックス
３３ａ 筐体
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７ 電装品
５１ 筐体
５２ ＪＢ機能部
５２ａ 電力分配回路
５２ｂ 電源制御部
５３，６３ スイッチングハブ機能部
５４ エンコパ用接続部
５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ 電力系コネクタ
５４ｂ，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂ，５８ｂ 通信系コネクタ
５５ フロア用接続部
５６ インパネ用接続部
５７，５７ｅ，５７ｆ，５７ｉ，６７，６８ ワイヤハーネス
５８ 通信専用接続部
５９，６９ 共通電源回路
６０ 回路ユニット
６２ ＲＢ機能部
６２ａ 半導体リレー回路
６２ｂ リレー制御部
６４ａ，６６ａ 電力系コネクタ
６４ｂ，６４ｃ，６６ｂ 通信系コネクタ

Claims (4)

  1. 少なくとも、入力側電源ラインから供給される電源電力を複数の出力側電源ラインに分配する電力分配回路、及び／又は前記電源電力に対して所定の機能を果たす電気部品が所定の筐体内に配置された電気接続箱であって、
    前記筐体、又はその内部に設置された複数の通信用コネクタと、
    前記筐体の内部に配置され、通信の中継機能を有し前記複数の通信用コネクタの間の通信経路を制御する通信スイッチ回路と、
    前記筐体の内部に配置され、前記入力側電源ラインからの電力に基づき生成した共通電力を、前記通信スイッチ回路を含む複数の電気回路に供給可能な共通電源回路と、
    を備えた電気接続箱。
  2. 前記筐体、又はその内部に、それぞれ配索経路が異なる複数の電力用ケーブルと接続可能な複数の出力側電力用コネクタが設置され、
    前記複数の出力側電力用コネクタと隣接、又は接近した位置に前記複数の通信用コネクタがそれぞれ配置された、
    請求項１に記載の電気接続箱。
  3. 前記筐体の少なくとも一部分が、車両のエンジンルーム内に露出する状態で設置され、
    前記複数の通信用コネクタの一部分は、前記エンジンルーム内に露出する状態で設置された、
    請求項１に記載の電気接続箱。
  4. 前記筐体が防水機能を有し、
    前記通信スイッチ回路および前記共通電源回路は、前記筐体に備わっている防水機能を、前記電気部品と共有する、
    請求項３に記載の電気接続箱。
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