JP2023102646A - 電気機器及び車載システム - Google Patents

Abstract

【課題】導線を介した過電流の流入を防止することができる電気機器と、電気機器を備える車載システムとを提供する。
【解決手段】電気機器１０は車両Ｃに搭載される。接地端子（第１接続部）３１は、車両ＣのボデーＥに接続される。機器コネクタ（第２接続部）３２はスイッチ装置（外部機器）１１に接続される。接地端子３１及び機器コネクタ３２間に接続スイッチ３６が接続される。接続スイッチ３６がオンである場合、電流は、機器コネクタ３２、接続スイッチ３６及び接地端子３１の順に流れる。切替え回路３３は、接地端子３１及び機器コネクタ３２間の電圧が所定電圧以上となった場合、接続スイッチ３６をオンからオフに切替える。
【選択図】図１

Description

本開示は電気機器及び車載システムに関する。

特許文献１には、車両に搭載されている電気機器が開示されている。電気機器には、信号線及びグランド線それぞれの一端が接続されている。電気機器は、接地される接地端子を有する。電気機器内では、接地端子は、グランド線の一端と接続されている。電気機器は、グランド線の電位を基準電位とした信号を、信号線を介して出力する。

特開２０１０－１０５４１１号公報

特許文献１に関して、グランド線に車両のバッテリの正極が接続される天絡が発生した場合、グランド線から電気機器に過電流が流れ込む可能性がある。過電流が電気機器内を流れた場合、電気機器内の部品が故障する可能性がある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導線を介した過電流の流入を防止することができる電気機器と、電気機器を備える車載システムとを提供することにある。

本開示の一態様に係る電気機器は、車両に搭載される電気機器であって、前記車両のボデーに接続される第１接続部と、外部機器に接続される第２接続部と、前記第１接続部及び第２接続部間に接続されるスイッチと、前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路とを備え、前記スイッチがオンである場合、電流は、前記第２接続部、スイッチ及び第１接続部の順に流れ、前記切替え回路は、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が所定電圧以上となった場合、前記スイッチをオンからオフに切替える。

本開示の一態様に係る車載システムは、電気機器が第２の電気機器に電圧を出力するか、又は、前記第２の電気機器が前記電気機器に電圧を出力する車載システムであって、前記電気機器は、車両のボデーに接続される第１接続部と、前記第２の電気機器に接続される第２接続部と、前記第１接続部及び第２接続部間に接続されるスイッチと、前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路とを有し、前記スイッチがオンである場合、電流は、前記第２接続部、スイッチ及び第１接続部の順に流れ、前記切替え回路は、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が所定電圧以上となった場合、前記スイッチをオンからオフに切替える。

上記の態様によれば、導線を介した過電流の流入を防止することができる。

実施形態１における車載システムの要部構成を示すブロック図である。 電気機器及びスイッチ装置の平面図である。 切替え回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 実施形態２における車載システムの要部構成を示すブロック図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る電気機器は、車両に搭載される電気機器であって、前記車両のボデーに接続される第１接続部と、外部機器に接続される第２接続部と、前記第１接続部及び第２接続部間に接続されるスイッチと、前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路とを備え、前記スイッチがオンである場合、電流は、前記第２接続部、スイッチ及び第１接続部の順に流れ、前記切替え回路は、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が所定電圧以上となった場合、前記スイッチをオンからオフに切替える。

上記の態様にあっては、負極がボデーに接続されている直流電源の正極が、第２接続部及び外部機器間の導線に接続される天絡が発生した場合、第１接続部及び第２接続部間の電圧は所定電圧以上となり、スイッチがオンからオフに切替わる。これにより、導線を介した過電流の流入が防止される。

（２）本開示の一態様に係る電気機器は、前記第１接続部の電位を基準電位とした電圧の出力又は検出を行う電子部品を備える。

上記の態様にあっては、電子部品は、例えばマイクロコンピュータであり、第１接続部の電位を基準とした電圧の出力又は検出を行う。

（３）本開示の一態様に係る電気機器は、前記スイッチ及び切替え回路が配置される基板を備え、前記基板は前記外部機器と接続される。

上記の態様にあっては、基板が導線によって外部装置に接続されるので、導線の天絡が発生する可能性が高い。導線を介した過電流の流入を防止する機能の必要性が高い。

（４）本開示の一態様に係る電気機器では、前記スイッチは、電流が出力される出力端と制御端との間の電圧が閾値未満となった場合にオンからオフに切替わり、前記切替え回路は、前記スイッチの出力端及び制御端間に接続される第２のスイッチを有し、前記第２のスイッチは、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が前記所定電圧以上となった場合にオフからオンに切替わる。

上記の態様にあっては、第１接続部及び第２接続部間の電圧は所定電圧以上となった場合、第２のスイッチがオンに切替わる。これにより、スイッチの出力端及び制御端間の電圧が、閾値未満である０Ｖに低下する。結果、スイッチはオフに切替わる。

（５）本開示の一態様に係る車載システムは、電気機器が第２の電気機器に電圧を出力するか、又は、前記第２の電気機器が前記電気機器に電圧を出力する車載システムであって、前記電気機器は、車両のボデーに接続される第１接続部と、前記第２の電気機器に接続される第２接続部と、前記第１接続部及び第２接続部間に接続されるスイッチと、前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路とを有し、前記スイッチがオンである場合、電流は、前記第２接続部、スイッチ及び第１接続部の順に流れ、前記切替え回路は、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が所定電圧以上となった場合、前記スイッチをオンからオフに切替える。

上記の態様にあっては、負極がボデーに接続されている直流電源の正極が、第２接続部及び外部機器間の導線に接続される天絡が発生した場合、第１接続部及び第２接続部間の電圧は所定電圧以上となり、電気機器のスイッチがオンからオフに切替わる。結果、過電流が導線を介して電気機器に流入することが防止される。

（６）本開示の一態様に係る車載システムでは、前記電気機器は、前記スイッチ及び切替え回路が配置される基板を有し、前記第２の電気機器は第２の基板を有し、前記基板は前記第２の基板に接続される。

上記の態様にあっては、基板は、導線によって第２の基板に接続される。このため、導線の天絡が発生する可能性が高い。結果、電気機器に関して、導線を介した過電流の流入を防止する機能の必要性が高い。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る車載システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
＜車載システムの構成＞
図１は、実施形態１における車載システム１の要部構成を示すブロック図である。車載システム１は、車両Ｃに搭載されている。車両Ｃには、更に、直流電源２０、電源スイッチ２１及び負荷２２が搭載されている。車載システム１は、電気機器１０及びスイッチ装置１１を有する。直流電源２０は、例えばバッテリである。電源スイッチ２１は、例えば、イグニッション電源又はアクセサリー電源がオンに切替わった場合にオンに切替わる。この構成では、電源スイッチ２１は、イグニッション電源又はアクセサリー電源がオフに切替わった場合にオフに切替わる。

電気機器１０は、電源端子３０、接地端子３１及び機器コネクタ３２を有する。スイッチ装置１１は、入力端子４０、出力端子４１、装置コネクタ４２、給電スイッチ４３及び駆動回路４４を有する。給電スイッチ４３は、Ｎチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。給電スイッチ４３がオンである場合、ドレイン及びソース間の抵抗値は十分に小さい。このため、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。給電スイッチ４３がオフである場合、ドレイン及びソース間の抵抗値が十分に大きい。このため、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。駆動回路４４は給電スイッチ４３をオン又はオフに切替える。

直流電源２０の負極は車両ＣのボデーＥに接続されている。ボデーＥは導体である。ボデーＥへの接続により、接地が実現される。直流電源２０の正極は、電源スイッチ２１の一端に接続されている。電源スイッチ２１の他端は、電気機器１０の電源端子３０に着脱可能に接続されるとともに、スイッチ装置１１の入力端子４０に着脱可能に接続される。電気機器１０の接地端子３１はボデーＥに接続される。接地端子３１は第１接続部として機能する。負荷２２の一端は、スイッチ装置１１の出力端子４１に着脱可能に接続される。負荷２２の他端はボデーＥに接続されている。電気機器１０の機器コネクタ３２は、信号線Ｆ及び接地線Ｇの一端に着脱可能に接続される。信号線Ｆ及び接地線Ｇの他端は、スイッチ装置１１の装置コネクタ４２に着脱可能に接続される。信号線Ｆ及び接地線Ｇは導線である。機器コネクタ３２は装置コネクタ４２に信号線Ｆ及び接地線Ｇによって接続される。スイッチ装置１１は、外部機器及び第２の電気機器として機能する。機器コネクタ３２は第２接続部として機能する。

スイッチ装置１１内では、給電スイッチ４３のドレイン及びソースそれぞれは、入力端子４０及び出力端子４１に接続されている。電源スイッチ２１がオンである場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、電気機器１０、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。これにより、電気機器１０に電力が供給される。電気機器１０に電力が供給されている間、電気機器１０は作動する。電気機器１０は、スイッチ装置１１の駆動回路４４に指示して、給電スイッチ４３をオン又はオフに切替えさせる。

電源スイッチ２１及び給電スイッチ４３がオンである場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、入力端子４０、給電スイッチ４３、出力端子４１、負荷２２、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。これにより、負荷２２に電力が供給される。電源スイッチ２１又は給電スイッチ４３がオフである場合、給電スイッチ４３を介した通流が停止する。このため、直流電源２０から負荷２２への給電が停止する。

負荷２２は、例えばランプである。直流電源２０が負荷２２に電力を供給している間、負荷２２は作動する。直流電源２０から負荷２２への給電が停止した場合、負荷２２は動作を停止する。電気機器１０及びスイッチ装置１１は、直流電源２０から負荷２２への給電を制御する。電源スイッチ２１がオフである場合、直流電源２０から電気機器１０への給電が停止する。この場合、電気機器１０は動作を停止している。

＜電気機器１０及びスイッチ装置１１の構成＞
電気機器１０は、電源端子３０、接地端子３１及び機器コネクタ３２に加えて、切替え回路３３、レギュレータ３４及びマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３５、及び接続スイッチ３６を有する。切替え回路３３は、回路スイッチ５０、第１回路抵抗５１及び第２回路抵抗５２を有する。接続スイッチ３６及び回路スイッチ５０は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。

電源端子３０は、切替え回路３３の第１回路抵抗５１の一端と、レギュレータ３４とに接続されている。切替え回路３３内では、第１回路抵抗５１の他端は、回路スイッチ５０のコレクタに接続されている。回路スイッチ５０は第２のスイッチとして機能する。回路スイッチ５０のベースは、第２回路抵抗５２の一端に接続されている。回路スイッチ５０のコレクタ及び第１回路抵抗５１間の接続ノードは接続スイッチ３６のベースに接続されている。接続スイッチ３６のエミッタ及びコレクタそれぞれは、接地端子３１及び機器コネクタ３２に接続されている。回路スイッチ５０のエミッタは、接続スイッチ３６のエミッタと接地端子３１との間の接続ノードに接続されている。第２回路抵抗５２の他端は接地端子３１に接続されている。

レギュレータ３４は、更に、接地端子３１及びマイコン３５に接続されている。マイコン３５は、更に、接地端子３１及び機器コネクタ３２に接続されている。機器コネクタ３２及び接続スイッチ３６のコレクタ間の接続ノードは、回路スイッチ５０のベース及び第２回路抵抗５２間の接続ノードに接続されている。

スイッチ装置１１では、給電スイッチ４３のゲートは駆動回路４４に接続されている。駆動回路４４は、更に、入力端子４０及び給電スイッチ４３間の接続ノードと、装置コネクタ４２とに接続されている。

レギュレータ３４及び第１回路抵抗５１は、電源端子３０を介して電源スイッチ２１に接続される。レギュレータ３４、マイコン３５、接続スイッチ３６のエミッタ、回路スイッチ５０のエミッタ、及び、第２回路抵抗５２の他端は、接地端子３１を介してボデーＥに接続される。マイコン３５は、機器コネクタ３２を介して信号線Ｆに接続される。接続スイッチ３６のコレクタ、回路スイッチ５０のベース、及び、第２回路抵抗５２の一端それぞれは、機器コネクタ３２を介して接地線Ｇに接続される。駆動回路４４は、装置コネクタ４２を介して信号線Ｆ及び接地線Ｇに各別に接続される。給電スイッチ４３のドレイン、及び、駆動回路４４それぞれは、入力端子４０を介して電源スイッチ２１に接続される。給電スイッチ４３のソースは、出力端子４１を介して負荷２２に接続される。

図２は、電気機器１０及びスイッチ装置１１の平面図である。電気機器１０及びスイッチ装置１１それぞれは、機器基板Ｂｍ及び装置基板Ｂｓを有する。機器基板Ｂｍ及び装置基板Ｂｓそれぞれは矩形板状をなす。機器基板Ｂｍの幅広面には、レギュレータ３４、マイコン３５、接続スイッチ３６、回路スイッチ５０、第１回路抵抗５１及び第２回路抵抗５２が配置されている。レギュレータ３４及びマイコン３５それぞれは、例えば、集積回路素子である。板に関して、幅広面は端面とは異なる面である。装置基板Ｂｓの幅広面には、給電スイッチ４３及び駆動回路４４が配置されている。駆動回路４４は、例えば、集積回路素子である。

機器基板Ｂｍ及び装置基板Ｂｓは信号線Ｆによって接続されている。機器基板Ｂｍ及び装置基板Ｂｓは、更に、接地線Ｇによって接続されている。なお、図２では、電源端子３０、接地端子３１、機器コネクタ３２、入力端子４０、出力端子４１及び装置コネクタ４２の図示を省略している。電源端子３０、接地端子３１及び機器コネクタ３２は機器基板Ｂｍの幅広面に配置されている。入力端子４０、出力端子４１及び装置コネクタ４２は装置基板Ｂｓの幅広面に配置されている。装置基板Ｂｓは第２の基板として機能する。

図１を用いて、電気機器１０及びスイッチ装置１１の動作を説明する。以下では、負極の電位、即ち、ボデーＥの電位を基準電位とした直流電源２０の正極の電圧を電源電圧と記載する。接地端子３１がボデーＥに接続されているので、電源電圧は、接地端子３１の電位を基準電位とした正の電圧である。電源スイッチ２１がオンである場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、電源端子３０、レギュレータ３４、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。これにより、レギュレータ３４に直流電源２０の電源電圧が印加され、レギュレータ３４に電力が供給される。レギュレータ３４は、電力が供給されている間、作動する。

レギュレータ３４は、電源電圧を一定の目標電圧に降圧する。レギュレータ３４は、降圧によって得られた目標電圧をマイコン３５に印加する。目標電圧は、接地端子３１の電位を基準電位とした電圧である。電源電圧は例えば１２Ｖである。目標電圧は、３．３Ｖ又は５．５Ｖ等である。レギュレータ３４が目標電圧をマイコン３５に印加している場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、電源端子３０、レギュレータ３４、マイコン３５、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れ、マイコン３５に電力が供給される。マイコン３５は、電力が供給されている間、作動する。

電源スイッチ２１がオフに切替わった場合、レギュレータ３４を介した電流の通流が停止する。これにより、直流電源２０からレギュレータ３４への給電は停止する。直流電源２０からレギュレータ３４への給電が停止した場合、レギュレータ３４は動作を停止する。レギュレータ３４が動作を停止した場合、マイコン３５を介した電流の通流が停止する。これにより、直流電源２０からマイコン３５への給電は停止する。直流電源２０からマイコン３５への給電が停止した場合、マイコン３５は動作を停止する。

スイッチ装置１１の駆動回路４４に供給される電力が所定電力未満である間、駆動回路４４は動作を停止している。駆動回路４４に供給される電力が所定電力以上である間、駆動回路４４は作動している。

接続スイッチ３６及び回路スイッチ５０それぞれについて、状態がオンである場合、コレクタ及びエミッタ間の抵抗値は十分に小さい。従って、電流は、コレクタ及びエミッタの順に流れることが可能である。接続スイッチ３６及び回路スイッチ５０それぞれについて、状態がオフである場合、コレクタ及びエミッタ間の抵抗値は十分に大きい。従って、コレクタ及びエミッタを介して電流が流れることはない。切替え回路３３は、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧に応じて接続スイッチ３６をオン又はオフに切替える。

電源スイッチ２１がオンである場合において、接続スイッチ３６がオンであるとき、電流は、直流電源２０の正極から、電源スイッチ２１、入力端子４０、駆動回路４４、装置コネクタ４２、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、接続スイッチ３６、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。この電流の通流によって、駆動回路４４に所定電力以上の電力が供給される。接続スイッチ３６がオンである場合、接続スイッチ３６では、電流は、コレクタ及びエミッタの順に流れる。従って、接続スイッチ３６のコレクタは、電流が入力される入力端として機能する。接続スイッチ３６のエミッタは、電流が出力される出力端として機能する。

電源スイッチ２１がオンである場合において、接続スイッチ３６がオフであるとき、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、入力端子４０、駆動回路４４、装置コネクタ４２、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、第２回路抵抗５２、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。第２回路抵抗５２を介して電流が流れるため、駆動回路４４に供給される電力は小さい。このため、結果、駆動回路４４及び第２回路抵抗５２を介した電流の通流によって、駆動回路４４に供給される電力が所定電力未満である。

給電スイッチ４３について、ソースの電位を基準電位としたゲートの電圧が一定電圧以上である場合、状態はオンである。ソースの電位を基準電位としたゲートの電圧が一定電圧未満である場合、給電スイッチ４３の状態はオフである。電気機器１０のマイコン３５は、信号線Ｆを介して、スイッチ装置１１の駆動回路４４にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。マイコン３５の出力電圧は、接地端子３１の電位を基準電位とした電圧である。マイコン３５は電子部品として機能する。

マイコン３５は、信号線Ｆを介して駆動回路４４に出力する出力電圧をローレベル電圧又はハイレベル電圧に切替える。駆動回路４４は、接地線Ｇの電位を基準電位とした信号線Ｆの電圧を検出する。接続スイッチ３６がオンである場合、接地線Ｇの電位は、接地端子３１の電位、即ち、接地電位に実質的に一致する。従って、駆動回路４４が検出する信号線Ｆの電圧は、信号線Ｆの電圧はマイコン３５の出力電圧である。

接続スイッチ３６がオンである場合において、マイコン３５が、出力電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替えたとき、駆動回路４４は、接地線Ｇの電位を基準電位とした給電スイッチ４３のゲートの電圧を上昇させる。これにより、給電スイッチ４３において、ソースの電位を基準電位としたゲートの電圧が一定電圧以上の値に上昇し、給電スイッチ４３はオンに切替わる。

同様の場合において、マイコン３５が、出力電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替えたとき、駆動回路４４は、接地線Ｇの電位を基準電位とした給電スイッチ４３のゲートの電圧を低下させる。これにより、給電スイッチ４３において、ソースの電位を基準電位としたゲートの電圧が一定電圧未満の値に低下し、給電スイッチ４３はオフに切替わる。

切替え回路３３が接続スイッチ３６をオンからオフに切替えた場合、接地線Ｇ、接続スイッチ３６及び接地端子３１を介した電流の通流が停止する。

接続スイッチ３６について、エミッタの電位を基準電位としたベースの電圧が一定の閾値以上である場合、状態はオンである。閾値は正値である。エミッタの電位を基準電位としたベースの電圧が閾値未満である場合、状態はオフである。従って、接続スイッチ３６は、エミッタの電位を基準電位としたベースの電圧が閾値未満の値に低下した場合にオンからオフに切替わる。接続スイッチ３６のベースは制御端として機能する。

回路スイッチ５０について、エミッタの電位を基準電位としたベースの電圧が一定の基準電圧以上である場合、状態はオンである。エミッタの電位を基準電位としたベースの電圧が基準電圧未満である場合、状態はオフである。基準電圧は正値である。前述したように、回路スイッチ５０のエミッタは接地端子３１に接続されている。回路スイッチ５０のベースは接地線Ｇに接続されている。従って、回路スイッチ５０に関して、エミッタの電位を基準電位としたベースの電圧は、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧である。従って、回路スイッチ５０は、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧が基準電圧以上の値に上昇した場合、オフからオンに切替わる。接地線Ｇの電圧は、機器コネクタ３２において、接地線Ｇに導通する部分の電圧と一致する。従って、接地線Ｇの電圧は機器コネクタ３２の電圧に相当する。

図３は、切替え回路３３の動作を説明するためのタイミングチャートである。接続スイッチ３６に関して、接地端子３１の電位の電位を基準電位としたベースの電圧をベース電圧と記載する。図３には、ベース電圧及び接地線Ｇの電圧の推移が示されている。接地線Ｇの電圧の基準電位は、接地端子３１の電位、即ち、ボデーＥの電位である。前述したように、接地線Ｇの電圧は機器コネクタ３２の電圧に相当する。図３には、電源スイッチ２１、回路スイッチ５０及び接続スイッチ３６の状態の推移が示されている。Ｖｂは、直流電源２０の電源電圧である。Ｖｔｈ及びＶｒそれぞれは、閾値及び基準電圧である。前述したように、接地端子３１がボデーＥに接続されている場合、電源電圧は、接地端子３１の電位を基準電位とした正の電圧である。

図２に示すように、接地線Ｇは機器基板Ｂｍ及び装置基板Ｂｓ間に配置されている。このため、接地線Ｇは、直流電源２０の正極に接続されている導線と接触する可能性がある。接地線Ｇが導線と接触した場合、接地線Ｇが直流電源２０の正極と接続される可能性がある。接地線Ｇが直流電源２０の正極に接続される現象は天絡と呼ばれる。接地線Ｇの天絡が発生した場合、接地線Ｇの電圧は電源電圧Ｖｂに上昇する。

電源スイッチ２１がオフである場合、第２回路抵抗５２を介して電流が流れない。このため、接地線Ｇの電圧は０Ｖである。図３に示すように、接地線Ｇの電圧が０Ｖである場合、接地線Ｇの電圧は基準電圧Ｖｒ未満である。従って、接地線Ｇの電圧が０Ｖである間、回路スイッチ５０はオフである。電源スイッチ２１及び回路スイッチ５０がオフである場合、レギュレータ３４及び第１回路抵抗５１を介して電流は流れない。このため、接続スイッチ３６のベース電圧は、閾値Ｖｔｈ未満である０Ｖであり、接続スイッチ３６はオフである。電源スイッチ２１がオフからオンに切替わった場合、電源電圧Ｖｂが、電源スイッチ２１を介して第１回路抵抗５１の一端に印加される。

回路スイッチ５０がオフである場合、第１回路抵抗５１を介して電流は殆ど流れない。このため、電源スイッチ２１がオフからオンに切替わった場合、接続スイッチ３６のベース電圧は電源電圧Ｖｂに上昇する。閾値Ｖｔｈは電源電圧Ｖｂ以下であるので、接続スイッチ３６のベース電圧が電源電圧Ｖｂに上昇した場合、接続スイッチ３６はオフからオンに切替わる。前述したように、接続スイッチ３６がオンである場合、接地線Ｇの電位は、接地端子３１の電位、即ち、接地電位に実質的に一致する。

接地線Ｇの天絡が発生した場合、接地線Ｇの電圧が電源電圧Ｖｂに上昇する。電源電圧Ｖｂは基準電圧Ｖｒ以上であるので、接地線Ｇの電圧が電源電圧Ｖｂに上昇した場合、回路スイッチ５０はオフからオンに切替わる。回路スイッチ５０がオンに切替わった場合、接続スイッチ３６のベース電圧は、閾値Ｖｔｈ未満である０Ｖに低下する。これにより、接続スイッチ３６はオンからオフに切替わる。

接続スイッチ３６がオフである場合、接地線Ｇ及び接続スイッチ３６を介して電流が流れない。電流は、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、第２回路抵抗５２及び接地端子３１の順に流れる。第２回路抵抗５２を介して電流が流れるので、接地線Ｇを介して電気機器１０に流れ込む電流は小さい。接地線Ｇを介した電気機器１０への過電流の流入は防止される。第２回路抵抗５２の抵抗値は、オンの接続スイッチ３６におけるコレクタ及びエミッタ間の抵抗値よりも十分に大きい。

接地線Ｇの電圧が基準電圧Ｖｒ以上である間、接続スイッチ３６はオフに維持される。電源スイッチ２１がオンである状態で接地線Ｇの天絡が解消された場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、入力端子４０、駆動回路４４、装置コネクタ４２、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、第２回路抵抗５２、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。これにより、接地線Ｇの電圧は、基準電圧Ｖｒ未満の電圧に低下する。結果、回路スイッチ５０がオンからオフに切替わる。

回路スイッチ５０がオフに切替わった場合、接続スイッチ３６のベース電圧が電源電圧Ｖｂに上昇し、接続スイッチ３６がオフからオンに切替わる。接続スイッチ３６がオンに切替わった場合、接地線Ｇの電圧は０Ｖに低下する。第２回路抵抗５２の抵抗値は、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、入力端子４０、駆動回路４４、装置コネクタ４２、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、第２回路抵抗５２、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れた場合に、接地線Ｇの電圧が基準電圧Ｖｒ未満の電圧に低下する値である。

電源スイッチ２１がオフに切替わった場合、レギュレータ３４及び第１回路抵抗５１を介して電流は流れない。従って、接続スイッチ３６のベース電圧は、閾値Ｖｔｈ未満である０Ｖに低下し、接続スイッチ３６はオフに切替わる。接地線Ｇの天絡が発生している場合、電源スイッチ２１の状態に無関係に接地線Ｇの電圧は電源電圧Ｖｂである。このため、接地線Ｇの天絡が発生している間、回路スイッチ５０及び接続スイッチ３６それぞれはオン及びオフに維持される。

＜電気機器１０の効果＞
前述したように、切替え回路３３は、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧が基準電圧以上の値に上昇した場合、接続スイッチ３６をオンからオフに切替える。従って、接地線Ｇの天絡が発生した場合、接続スイッチ３６がオンからオフに切替わり、接地線Ｇを介した電気機器１０への過電流の流入が防止される。機器基板Ｂｍが接地線Ｇによってスイッチ装置１１の装置基板Ｂｓに接続されているので、接地線Ｇの天絡が発生する可能性が高い。このため、接地線Ｇを介した過電流の流入を防止する機能の必要性が高い。

切替え回路３３が行う切替えでは、プログラムに従って処理を実行する処理素子が用いられていない。切替え回路３３はハードウェアで構成されている。このため、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧が基準電圧以上の値に上昇してから、接続スイッチ３６がオンからオフに切替わるまでの期間は短い。

電源スイッチ２１及び回路スイッチ５０がオン及びオフである場合、電流は、直流電源２０の正極から、電源スイッチ２１、電源端子３０、第１回路抵抗５１、接続スイッチ３６、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。接続スイッチ３６では、電流はベース及びエミッタの順に流れる。この電流は、０Ａに近いため、回路スイッチ５０を介して流れる電流は実質的に０Ａである。しかしながら、接続スイッチ３６のベースに電圧が印加されている間、接続スイッチ３６では電力が消費される。スイッチ装置１１の動作を停止させている場合においては、電源スイッチ２１をオフに切替えることによって、接続スイッチ３６のベースへの電圧の印加を停止させることができる。

＜実施形態１の変形例＞
実施形態１では、負荷２２はスイッチ装置１１の外側に配置されている。しかしながら、負荷２２が配置される場所は、スイッチ装置１１の外側に限定されない。例えば、スイッチ装置１１が負荷２２を有してもよい。この場合、負荷２２は、例えば、スイッチ装置１１の装置基板Ｂｓの幅広面に配置される。

スイッチ装置１１の給電スイッチ４３は、駆動回路４４が切替えることができるスイッチであれば問題はない。従って、給電スイッチ４３は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等であってもよい。また、電気機器１０に接続される装置は、マイコン３５の出力電圧に応じた動作を行う装置であれば、問題はない。従って、電気機器１０に接続される装置はスイッチ装置１１に限定されない。

（実施形態２）
実施形態１における電気機器１０は、信号線Ｆを介して電圧をスイッチ装置１１に出力している。しかしながら、電気機器１０が行う動作は電圧の出力に限定されない。
以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通している。このため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付し、その構成部の説明を省略する。

＜車載システム１の構成＞
図４は、実施形態２における車載システム１の要部構成を示すブロック図である。実施形態２を実施形態１と比較した場合、電気機器１０に接続される装置が異なる。実施形態２における車載システム１は、スイッチ装置１１の代わりに温度検出装置１２を有する。温度検出装置１２は車両Ｃに搭載されている。温度検出装置１２は、第２の装置コネクタ６０を有する。実施形態２では、温度検出装置１２が外部機器及び第２の電気機器として機能する。

実施形態１の説明で述べたように、電気機器１０の機器コネクタ３２は、信号線Ｆ及び接地線Ｇの一端に着脱可能に接続される。機器コネクタ３２は、更に、電圧線Ｈの一端に着脱可能に接続される。電圧線Ｈ、信号線Ｆ及び接地線Ｇの他端は、温度検出装置１２の第２の装置コネクタ６０に着脱可能に接続される。電圧線Ｈは導線である。

温度検出装置１２は、車両Ｃの室内の温度、又は、半導体スイッチの温度等を検出する。温度検出装置１２は、検出した温度を示す電圧を電気機器１０に出力する。

＜電気機器１０及び温度検出装置１２の構成＞
電気機器１０では、電源端子３０と、切替え回路３３の第１回路抵抗５１との間の接続ノードは機器コネクタ３２に接続されている。この接続ノードは、機器コネクタ３２を介して電圧線Ｈに接続される。

温度検出装置１２は、第２の装置コネクタ６０に加えて、固定抵抗６１及びサーミスタ６２を有する。固定抵抗６１の抵抗値は、固定抵抗６１の温度に無関係に一定である。サーミスタ６２の抵抗値は、サーミスタ６２の温度に応じて変動する。サーミスタ６２の型がＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)型である場合、サーミスタ６２の抵抗値は、サーミスタ６２の温度が高い程、大きい。サーミスタ６２の型がＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)型である場合、サーミスタ６２の抵抗値は、サーミスタ６２の温度が高い程、小さい。

サーミスタ６２を用いて、サーミスタ６２周辺の環境温度を検出することができる。従って、車両Ｃの室内の温度を検出する場合、サーミスタ６２は車両Ｃの室内に配置される。半導体スイッチの温度を検出する場合、半導体スイッチの近傍に配置される。

固定抵抗６１の一端は、第２の装置コネクタ６０に接続されている。固定抵抗６１の他端はサーミスタ６２の一端に接続されている。サーミスタ６２の他端は、第２の装置コネクタ６０に接続されている。固定抵抗６１及びサーミスタ６２間の接続ノードは、第２の装置コネクタ６０に接続されている。

固定抵抗６１の一端は、第２の装置コネクタ６０を介して電圧線Ｈに接続される。固定抵抗６１及びサーミスタ６２間の接続ノードは、第２の装置コネクタ６０を介して信号線Ｆに接続される。サーミスタ６２の他端は、第２の装置コネクタ６０を介して接地線Ｇに接続される。

なお、温度検出装置１２は、実施形態１のスイッチ装置１１と同様に、装置基板Ｂｓを有してもよい。この場合、装置基板Ｂｓの幅広面に第２の装置コネクタ６０、固定抵抗６１及びサーミスタ６２が配置される。

実施形態１の説明で述べたように、電源スイッチ２１がオンである場合において、接地線Ｇの天絡が発生していないとき、切替え回路３３は接続スイッチ３６をオンに維持している。電源スイッチ２１及び接続スイッチ３６がオンである場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、電源端子３０、機器コネクタ３２、電圧線Ｈ、第２の装置コネクタ６０、固定抵抗６１、サーミスタ６２、第２の装置コネクタ６０、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、回路スイッチ５０、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。これにより、直流電源２０の電源電圧は、電圧線Ｈ及び接地線Ｇを介して、固定抵抗６１の一端とサーミスタ６２の他端との間に印加される。

直流電源２０の電源電圧が固定抵抗６１の一端とサーミスタ６２の他端との間に印加されている場合、固定抵抗６１及びサーミスタ６２は電源電圧を分圧する。分圧によって得られた分圧電圧は、温度検出装置１２から信号線Ｆを介して電気機器１０のマイコン３５に出力される。分圧電圧は、接地線Ｇの電位を基準電位とした電圧である。

実施形態１では、マイコン３５は、信号線Ｆを介してハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力する。実施形態２では、マイコン３５は、電圧を出力する代わりに、接地端子３１の電位を基準電位とした信号線Ｆの電圧を検出する。接続スイッチ３６がオンである場合、マイコン３５が検出する電圧は分圧電圧に実質的に一致する。

分圧電圧は、サーミスタ６２の抵抗値が大きい程、高い。前述したように、サーミスタ６２の抵抗値は、サーミスタ６２の温度に応じて変動する。従って、分圧電圧は、サーミスタ６２が配置されている場所の温度を示す。

実施形態２においても、電源スイッチ２１及び接続スイッチ３６それぞれがオン及びオフである状態で接地線Ｇの天絡が解消された場合、直流電源２０の正極から、電流は、電源スイッチ２１、電源端子３０、機器コネクタ３２、電圧線Ｈ、第２の装置コネクタ６０、固定抵抗６１、サーミスタ６２、第２の装置コネクタ６０、接地線Ｇ、機器コネクタ３２、第２回路抵抗５２、接地端子３１、ボデーＥ及び直流電源２０の負極の順に流れる。この場合において、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧が基準電圧Ｖｒ未満の値に低下するように、第２回路抵抗５２の抵抗値は調整されている。従って、第２回路抵抗５２の抵抗値は、固定抵抗６１及びサーミスタ６２の合成抵抗値の最小値未満である。

＜電気機器１０の効果＞
実施形態２における電気機器１０は、実施形態１における電気機器１０が奏する効果を同様に奏する。

＜実施形態２の変形例＞
実施形態２では、固定抵抗６１及びサーミスタ６２が接続される場所を入れ替えてもよい。この場合、固定抵抗６１の一端は接地線Ｇに接続される。サーミスタ６２の他端は電圧線Ｈに接続される。固定抵抗６１及びサーミスタ６２が接続される場所が入れ替わった場合、分圧電圧は、サーミスタ６２の抵抗値が大きい程、低い。

固定抵抗６１及びサーミスタ６２を含む回路に印加される電圧は、電源電圧に限定されず、例えば、レギュレータ３４が生成した目標電圧であってもよい。この場合、電源端子３０及び第１回路抵抗５１間の接続ノードの代わりに、レギュレータ３４及びマイコン３５間の接続ノードが機器コネクタ３２を介して電圧線Ｈに接続される。固定抵抗６１及びサーミスタ６２は目標電圧を分圧する。電気機器１０に接続される装置は、電気機器１０に電圧又は信号を出力する装置であれば、問題はない。従って、電気機器１０に接続される装置は温度検出装置１２に限定されない。

＜実施形態１，２の変形例＞
実施形態１，２では、接続スイッチ３６は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに限定されず、Ｎチャネル型のＦＥＴ又はＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等であってもよい。同様に、回路スイッチ５０は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに限定されず、Ｎチャネル型のＦＥＴ又はＩＧＢＴ等であってもよい。電気機器１０の電源端子３０は、直流電源２０の正極に直接に接続されてもよい。

切替え回路３３の構成は、接地端子３１の電位を基準電位とした接地線Ｇの電圧が基準電圧に応じて接続スイッチ３６をオン又はオフに切替える構成であればよい。このため、切替え回路３３の構成は、回路スイッチ５０、第１回路抵抗５１及び第２回路抵抗５２を含む構成に限定されない。切替え回路３３の構成が、回路スイッチ５０、第１回路抵抗５１及び第２回路抵抗５２を含む構成とは異なる場合、接続スイッチ３６はリレー接点であってもよい。

実施の形態１，２で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
開示された実施の形態１，２はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車載システム
１０ 電気機器
１１ スイッチ装置（外部機器、第２の電気機器）
１２ 温度検出装置（外部機器、第２の電気機器）
２０ 直流電源
２１ 電源スイッチ
２２ 負荷
３０ 電源端子
３１ 接地端子（第１接続部）
３２ 機器コネクタ（第２接続部）
３３ 切替え回路
３４ レギュレータ
３５ マイコン（電子部品）
３６ 接続スイッチ
４０ 入力端子
４１ 出力端子
４２ 装置コネクタ
４３ 給電スイッチ
４４ 駆動回路
５０ 回路スイッチ（第２のスイッチ）
５１ 第１回路抵抗
５２ 第２回路抵抗
６０ 第２の装置コネクタ
６１ 固定抵抗
６２ サーミスタ
Ｂｍ 機器基板
Ｂｓ 装置基板（第２の基板）
Ｃ 車両
Ｅ ボデー
Ｆ 信号線
Ｇ 接地線
Ｈ 電圧線

Claims (6)

1. 車両に搭載される電気機器であって、
   前記車両のボデーに接続される第１接続部と、
   外部機器に接続される第２接続部と、
   前記第１接続部及び第２接続部間に接続されるスイッチと、
   前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路と
   を備え、
   前記スイッチがオンである場合、電流は、前記第２接続部、スイッチ及び第１接続部の順に流れ、
   前記切替え回路は、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が所定電圧以上となった場合、前記スイッチをオンからオフに切替える
   電気機器。
2. 前記第１接続部の電位を基準電位とした電圧の出力又は検出を行う電子部品
   を備える請求項１に記載の電気機器。
3. 前記スイッチ及び切替え回路が配置される基板を備え、
   前記基板は前記外部機器と接続される
   請求項１又は請求項２に記載の電気機器。
4. 前記スイッチは、電流が出力される出力端と制御端との間の電圧が閾値未満となった場合にオンからオフに切替わり、
   前記切替え回路は、前記スイッチの出力端及び制御端間に接続される第２のスイッチを有し、
   前記第２のスイッチは、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が前記所定電圧以上となった場合にオフからオンに切替わる
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気機器。
5. 電気機器が第２の電気機器に電圧を出力するか、又は、前記第２の電気機器が前記電気機器に電圧を出力する車載システムであって、
   前記電気機器は、
   車両のボデーに接続される第１接続部と、
   前記第２の電気機器に接続される第２接続部と、
   前記第１接続部及び第２接続部間に接続されるスイッチと、
   前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え回路と
   を有し、
   前記スイッチがオンである場合、電流は、前記第２接続部、スイッチ及び第１接続部の順に流れ、
   前記切替え回路は、前記第１接続部及び第２接続部間の電圧が所定電圧以上となった場合、前記スイッチをオンからオフに切替える
   車載システム。
6. 前記電気機器は、前記スイッチ及び切替え回路が配置される基板を有し、
   前記第２の電気機器は第２の基板を有し、
   前記基板は前記第２の基板に接続される
   請求項５に記載の車載システム。

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