JP3552597B2 - 乗物の電力供給装置及び集約配線装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗物に搭載された複数の電気負荷に乗物に搭載された電源から電力を供給するための乗物の電源供給装置に係り、特に自動車に好適な電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、各種の電気負荷としての電装品が装備されている。そして、例えば、自動車では、バッテリや発電機などの電源装置からいくつもの電気負荷に電力を供給するため、何本もの電源線ワイヤハーネスが用いられている。そして、実際の車両に電源線（ワイヤハーネス）を配線する場合は、配線作業性や故障時の修理作業を考慮して、エンジンルーム，室内，トランクルーム，ドアなどの各エリア毎にワイヤハーネスを分割してコネクタで接続する方法が用いられている。従ってコネクタによって複数に区画されたこれらのワイヤハーネスは、バッテリなどの電源装置から未端の負荷に至るまでにいくつかのコネクタを通して電力が供給される。
【０００３】
また、このような車両の電力供給系では、一般に片側アース給電方式、すなわち、電源からの給電路の一方として、車両の車体の一部を利用する給電方式が採用されており、このため、電源線が車体に触れただけでショート（短絡異常）になってしまう。そこで、従来の車両の電力供給装置では、車両の所定の場所にヒューズボックスを設け電源装置から所定の負荷系統毎に過電流保護用のヒューズ（可溶片）を設け、電源線がショートしたとき、このヒューズの溶断により電源から切り離して保護が得られるようにしている。
【０００４】
そして、このヒューズは自動車のコンソールボックスの下や、トランクルームの中等に設けたヒューズボックスにまとめて収納されている。
【０００５】
従って従来技術では、負荷によっては、非常に長いワイヤハーネスで電源と接続されている。また電源線が短絡故障した場合、ヒューズが溶断する前に電源線が発煙しないよう、電源線の定格電流をヒューズの溶断定格電流以上にしなければならず、結果として太い電線を電源線に使用している。また、ワイヤハーネス途中のコネクタの嵌合がゆるんで接触不良となったときも、負荷への電源供給が不安定になる。また、ワイヤハーネスはトリム（内装）の内側に隠されて配線されるため、電源線の短絡異常箇所の特定や、コネクタ嵌合不十分な場所の特定が難しいという問題もある。
【０００６】
このような課題に対して、特開平９−３７４８２号公報では、電力半導体素子に直列に電源保護素子を接続した電源供給システムを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来例では、負荷や電力半導体素子（スイッチング素子）の保護が十分ではない。なぜなら、電源保護素子としてヒューズが用いられており、溶断した場合取り換える必要があり、作業性が悪い。また、電源保護素子の動作（溶断）は、それ自体の固有値として与えられており、判断能力を持たないため、回路設計に自由度がない。
【０００８】
本発明の目的は、更に負荷の異常（例えばショート）に対して能動的に保護動作し、信頼性の高い電力供給装置を得るにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、負荷若しくは電力半導体素子の異常検出手段を設け、負荷若しくは電力半導体素子の異常時に当該異常検出手段が出力する電気信号に基づいて電源と電気負荷との間の電源線路に配置した電路遮断装置（例えばリレー，自己遮断スイッチ素子）を遮断するか否かを判断することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した自動車のシステム全体図であり、本発明を構成する部品の配置を示している。３はバッテリであり、バッテリの直近に配置されたヒュージブルリンク４を介して車両全体に対して電源を供給する。パワートレインコントロールモジュール（ＰＣＭ）１０は、エンジンの燃料噴射量や点火時期の制御やスロットルバルブ開度の制御及びエンジントランスミッションの制御を行う。エンジン制御用のセンサやアクチュエータが配置されたエンジンの近く（例えば吸気管外壁やサージタンクの外壁やエアクリーナ内部等）に取付けられている。ＰＣＭ１０には、エアフローメータや水温センサ，クランン角センサなどのいくつかのセンサや、インジェクタ９，点火装置，スロットルバルブを開閉するスロットルモータ３５などの電気負荷としてのアクチュエータ群が接続されている。アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用のコントロールモジュール１１は、ＡＢＳ用アクチュエータに隣接したエンジンルームの後方に装着されている。エアコンディショナーコントロールユニット（Ａ／Ｃ）１６は、Ａ／Ｃ用温度センサおよびアクチュエータの設置場所に近い助手席側のダッシュボート近辺に配置される。エアバックコントロールモジュール（ＳＤＭ）２５は、センターコンソールボックス近辺に搭載されている。ボディコントロールモジュール（ＢＣＭ）１４は、ステアリング近辺の表示デバイスやイグニッションキースイッチ２６，ハザードスイッチ２７，ウィンカスイッチ，ワイパスイッチなどが接続され、ダッシュボード近辺に設置される。各モジュールには少なくとも演算処理装置（ＣＰＵ）、および他のモジュールとの間でデータ通信を行うための通信回路（通信ＩＣ）を有している。各モジュールはそれぞれのモジュールに接続されるセンサや電気負荷等のデバイスの近くに設置されており、これにより各モジュールと接続されるデバイスとの間のハーネス長は短くなる。ＦＲＯＮＴ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ（ＦＩＭ）５はヘッドランプ１，６やターンシグナルランプ２ａ，２ｂ（左），７ａ，７ｂ（右）に隣接したエンジンルームの前方に配置されており、前記ヘッドランプ１，６やターンシグナルランプ２ａ，２ｂ，７ａ，７ｂや近くに装着されているホーン８などを駆動するように接続されている。ＤＲＩＶＥＲ ＤＯＯＲ ＭＯＤＵＬＥ（ＤＤＭ）１８，ＰＡＳＳＥＮＧＥＲ ＤＯＯＲ ＭＯＤＵＬＥ（ＰＤＭ）２０は、それぞれ運転席側，助手席側のドアに搭載されており、ドアロックモータ１９，２１，パワーウィンドウモータ，ドアロックＳＷ，パワーウィンドウＳＷ，電動ミラーモータ（以上図示せず）などが接続されている。ＲＥＡＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ（ＲＩＭ）２９は、テールランプ３２，３３やターンシグナルランプ３１，３４に隣接したトランクルームの前方に配置されており、前記テールランプ３２，３３やターンシグナルランプ３１，３４の他、トランクオープナ用モータ，リアデフォッガや後席のドアロックモータ２３，２８，パワーウィンドウモータ，ドアロックＳＷ，パワーウィンドウＳＷなどを駆動するように接続されている。前記ＦＩＭ５，ＲＩＭ２９，ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０にはそれぞれ他のモジュールとの間でデータの授受を行うための通信回路を有する。また、センサ，スイッチ類や外部電気負荷等のデバイスが接続されている入出力インターフェースと、更に電気負荷への制御信号を演算する演算処理装置（ＣＰＵ）を有している。
【００１１】
各モジュール間でのデータの授受を行うため、多重通信線３０が各モジュールの通信回路間を接続している。このように、各モジュールは接続されるデバイスの近いところに配置され、かつ自分に接続されていないデバイスの入力データおよび出力データは多重通信線を介して他のモジュールとの間で送受信するので、それぞれのモジュールに必要なデータを得ることができる。多重通信線３０は、コネクタ３５を介して診断装置１３に接続することができ、診断装置１３は診断に必要な情報を通信線を介して各モジュールから得ることができる。
【００１２】
バッテリ３からの電源線はヒュージブルリンク４を介してＦＩＭ５に接続し、ＦＩＭ５からＢＣＭ１４間は電源線１２Ａ，コネクタ１７Ａ，電源線１２Ｂを介して、ＢＣＭ１４からＲＩＭ２９間は電源線１２Ｃ，コネクタ１７Ｂ，電源線１２Ｄを介して、ＲＩＭ２９からＢＣＭ１４間は電源線１２Ｅ，コネクタ１７Ｃ，電源線１２Ｆを介して、ＢＣＭ１４からＦＩＭ５間は電源線１２Ｇ，コネクタ１７Ｄ，電源線１２Ｈを介して接続しており、車両内にループ状に配線されている。このように電源線を車両内にループ状に配線し、そのループ状に配線された電源線に各モジュールを接続あるいは電源線を各モジュールに接続し、電源線から各モジュールを介して電気負荷としての各種アクチュエータに電力を供給する。各モジュールはエンジンルーム，車室内，トランクルームにそれぞれ１つ配置するように構成している（本実施例では、それぞれＦＩＭ，ＢＣＭ，ＲＩＭで構成している）。実施例の構成によれば、各制御ユニット単位での電力線のインピーダンスが等価的に並列接続され、定格電流が小さい電源線を使用して電力系統を構成することができる。ドアに配置されたモジュールＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０には、ＢＣＭ１４から電源を供給する構成としている。
【００１３】
ループ状に配線された電源線は、コネクタ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄで脱着できるようになっており、電源線１２Ａ，電源線１２Ｈはエンジンルーム、電源線１２Ｂ，電源線１２Ｃ，電源線１２Ｆ，電源線１２Ｇは車室内、電源線１２Ｄ，電源線１２Ｅはトランクルームというように分離できるようになっている。
【００１４】
従って、電源線は、ループ状のみならず制御モジュールをスター状にもツリー状にも接続結線できる。例えば、コネクタ１７Ｄ，１７Ｃで接続されている電源線１２Ｈ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈをはずせば、ツリー結線となる。
【００１５】
次に図１のループ式結線の電源供給系統を適用した実施例を図２にて説明する。まず図２の実施例についてその構成を説明する。図１で説明したループ状に配線された電源線は、バッテリ３からヒュージブルリンク４ｆ，４ｅを介してＦＩＭ５の負荷電源遮断回路１１０に接続される。ヒュージブルリンク４ｆからの電源は負荷電源遮断回路１１０を経由して、電源線１２Ａに接続される。電源線１２Ａは、コネクタ１７Ａで電源線１２Ｂの一端に接続され、他端はＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０に後述のＢＣＭのモジュール側コネクタに接続される。電源線１２Ｂは負荷電源遮断回路２１０を経由して、後述のＢＣＭのモジュール側コネクタに一端が接続された電源線１２Ｃに電気的に接続され、電源線１２Ｃの他端は、コネクタ１７Ｂで電源線１２Ｄの一端に接続され、ＲＩＭ２９の負荷電源遮断回路３１０に後述のＲＩＭのモジュール側コネクタを介して接続される。電源線１２Ｄの他端はＲＩＭ２９の負荷電源遮断回路３１０を経由して、後述のＲＩＭのモジュール側コネクタに一端が接続された電源線１２Ｅに電気的に接続され、電源線１２Ｅの他端は、コネクタ１７Ｃで電源線１２Ｆの一端に接続され、電源線１２Ｆの他端はＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０に接続される。電源線１２Ｆの他端はＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０を経由して、後述するＢＣＭのモジュール側コネクタを介して電源線１２Ｇの一端に電気的に接続され、電源線１２Ｇの他端は、コネクタ１７Ｄで電源線１２Ｈの一端に接続され、他端はＦＩＭ５の負荷電源遮断回路１１０に後述するＦＩＭのモジュール側コネクタを介して接続される。一方ヒュージブルリンク４ｅからの電源はモジュールＦＩＭ５の負荷電源遮断回路１１０を経由して、後述するモジュール側コネクタを介して電源線１２Ｈの他端に電気的に接続されており、結果的に電源線１２Ａ〜１２Ｈはヒューズ４ｅ，４ｆを介して、ループ状に配線されている。このループ状に配線された電源線を総称して以後パワーバス１２と称す。
【００１６】
この電源線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈの構造の一例は、図２６に示すように、電源線３０２０を中心として、その周囲を覆う絶縁材３０３０と、この絶縁材３０３０の外周を覆う導電体３０１０、それにこの導電体３０１０の外周を覆う絶縁材３０００とで構成されている。ここでまず電源線３０２０は、通常、銅の単線、又は撚り線で作られ、電力供給用の導電線となるものである。絶縁材３０３０は、ゴムやプラスチックなどの絶縁体で作られ、電源線３０２０を絶縁する働きをする。導電体３０１０は、細い銅線を編み合わせる（以下編組線）ことにより、絶縁材３０３０の外周に層状に形成したものである。絶縁材３０００は、ゴムやプラスチックなどの絶縁体で作られ、ケーブルの保護層として機能する。前記導電体３０１０の機能は後で詳細に記すが、電源線１２Ａの導電体３０１０の一端はＦＩＭ５のショート検出回路２３０に接続され、もう一端はコネクタ１７Ａの直近で開放状態となっている。同様に電源線１２Ｂの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｃの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｄの導電体３０１０の一端はＲＩＭ２９のショート検出回路３３０に、電源線１２Ｅの導電体３０１０の一端はＲＩＭ２９のショート検出回路３３０に、電源線１２Ｆの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｇの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｈの導電体３０１０の一端はＦＩＭ５のショート検出回路１３０に、それぞれ接続され、全ての電源線１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈの他端はそれぞれのコネクタの直近で開放状となっている。この導電体３０１０を以後ショートセンサと称す。一方電源線３０２０は、前述したようにＦＩＭ５から出発して、電源線１２Ａ，コネクタ１７Ａ，電源線１２Ｂ，ＢＣＭ１４，電源線１２Ｃ，コネクタ１７Ｂ，電源線１２Ｄ，ＲＩＭ２９，電源線１２Ｅ，コネクタ１７Ｃ，電源線１２Ｆ，ＢＣＭ１４，電源線１２Ｇ，コネクタ１７Ｄ，電源線１２Ｈを経由し、ＦＩＭ５に戻るループ状に接続されている。
【００１７】
このようにループ状に配線された電源線１２Ａ〜１２ＨはＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の各負荷電源遮断回路１１０，２１０，３１０および、各モジュールＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の各負荷駆動回路（ドライバ回路）１６０，２６０，３６０を介して各モジュールに接続されたそれぞれの電気負荷１９０，２９０，３９０に電力を供給する。また他のモジュールＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０は、ＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０に接続される電源線のうち、電源に近い側の１２Ｂ，１２Ｇから電源供給回路２００を介して、電力が供給される。Ａ／Ｃ１６，ＳＤＭ２５，ラジオ１５は、電源線５０ｆを介してＢＣＭ１４の電源供給回路２００からバックアップ電源が供給される。
【００１８】
前述の負荷用の電源線とは別にバッテリ３からは制御系用の電源もＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９に供給される。ＦＩＭ５の制御系電源回路１２０にはヒューズ４ｂを経由して、ＢＣＭ１４の制御系電源回路２２０にはヒューズ４ｃを経由して、ＲＩＭ２９の制御系電源回路３２０にはヒューズ４ｄを経由してバッテリ３から電源が供給される。このように制御系への電源供給を別系統で行うことにより、どれか１つのモジュールが故障しても他のモジュールは動作することができる。
【００１９】
前記パワーバス１２は、ヘッドランプやストップランプ，ワーニングランプ類，パワーウィンドウ，ドアロックなどの制御、いわゆるボディ電装系、あるいは艤装系と呼ばれる電気負荷に電力を供給する。エンジンの燃料噴射量を制御するインジェクタや点火時期を制御する点火装置やスロットルバルブ開度を制御するモータ等の制御を行うエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ），エンジントランスミッションの制御を行うオートトランスミッション（ＡＴＭ），パワートレイン系のパワートレインコントロールモジュール（ＰＣＭ）には、バッテリ３からヒュージブルリンク４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ダッシュボード近辺に配置されたヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｂおよび電源線５０ｂを経由して、前述のボディ電装系の電源供給系とは別系統で電力が供給されている。ＡＢＳコントロールユニット１１には、ヒュージブルリンク４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ａおよび電源線５０ａを経由して電力が供給されている。エアバックコントロールユニットＳＤＭ２５には、ヒュージブルリンク４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｃおよび電源線５０ｃを経由して電力が供給されている。ラジオ１５には、ヒュージブルリンク４ａ，アクセサリスイッチ２６ｂ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｄおよび電源線５０ｄを経由して電力が供給されている。Ａ／Ｃユニット１６には、ヒュージブルリンク４ａ，アクセサリスイッチ２６ｂ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｅを経由してバッテリ３から電力が供給されている。このように、それぞれの別機能を持った制御系毎に別系統の電源系としているので、どれか１つの電源系が故障しても他の電源系に影響を与えることがない。
【００２０】
ＢＣＭ１４は電源供給回路２００を有し、この電源供給回路２００は電源線１２Ｂと１２Ｇに電源線２１０ｂ，２１０ｇを介して接続されている。ラジオ１５，ＳＤＭ２５，Ａ／Ｃ１６にはアクセサリスイッチ２６ｂまたはイグニッションスイッチ２６ａを介して電力が供給されているので、アクセサリスイッチ
２６ｂまたはイグニッションスイッチ２６ａがオフになると電力は供給されなくなる。その時、動作していたときのデータをバックアップするためには、イグニッションスイッチ２６ａ，アクセサリスイッチ２６ｂがオフになっても電源を供給する必要がある。そこで、ＢＣＭ１４の電源供給回路２００から電源５０ｆを介してこれらのモジュールのデータをバックアップするための電源が供給されている。このデータバックアップ用の電源を、パワーバス１２から得るようにしたのでデータバックアップ用の別の電源線およびヒューズを設ける必要がない。また、このパワーバス系統１２Ａ〜１２Ｈが故障して、バックアップデータが消去されても、ラジオ１５，ＳＤＭ２５，Ａ／Ｃ１６はアクセサリスイッチ２６ｂ，イグニッションスイッチ２６ａを介して電力が供給されると初期値で動作を始めるように構成しておけば、致命的な故障にはならない。
【００２１】
ボディ電装系のモジュールＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９，ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０をそれぞれ通信回路１４０，２４０，３４０，６４０，５４０を有しており、それぞれの通信回路間は、多重通信線３０で接続されている。それぞれのモジュールは、例えばＢＣＭ１４に入力されるイグニッションキースイッチの状態など車両全体に関連する入出力の情報を相互に送受信することにより、１つのモジュールで取込まれた入力信号によって別のモジュールに設けられた負荷を駆動制御できる。
【００２２】
ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０にはＢＣＭ１４の電源供給回路２００を介して電力が供給される。このためＤＤＭ１８の電源回路５２０，ＰＤＭの電源回路６２０はそれぞれ電源線２３，２４を介してＢＣＭ１４の電力供給回路２００に接続されている。
【００２３】
ＢＣＭ１４に接続された負荷群２９０は出力回路（ドライバ回路）２６０を介して電力の供給を受ける。
【００２４】
出力回路２６０は電源１２ｃと１２ｆに電源線２１０ｃ，２１０ｆを介して接続されている。
【００２５】
出力回路２６０は制御回路２７０の制御信号出力線群２７０ｂから制御信号を受けて負荷を駆動制御する。
【００２６】
制御回路２７０は入力回路２５０及び通信回路２４０の入力インターフェースから入力される入力信号２８０，イグニッションスイッチ信号，アクセサリスイッチ信号及び受信信号に基づいて負荷制御信号を出力回路２６０に出力する。
【００２７】
ＢＣＭモジュール１４はショート検出回路２３０を有し、電源線１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｆ，１２Ｇのショート異常を監視している。ショート検出回路２３０によって例えば電源線１２Ｆのショート異常が検出されるとその信号は制御回路２７０に入力され、出力信号線２７０ａを介して負荷電源遮断回路２１０が駆動され、ショート異常の電源線区間１２Ｆの一端が接離される。この時制御回路２７０は通信回路２４０を介して、他のモジュールにショート異常の電源線区間を特定する信号を送信する。これを受けた所定のモジュールＲＩＭ２９は、自らの制御回路３７０を介してショート異常に関与する電源線１２Ｅを切離すべく自らの負荷遮断回路３１０を制御する。これによってショート異常の区間１２Ｆと、この１２Ｆにコネクタ１７Ｃを介して接続されている電源線１２Ｅがループ状電源線路から切離され、その後は電源線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄによる幹線と、ＢＣＭモジュール１４の電源供給回路２００から配線される技線２３，２４，５０ｆとからなるツリー結線によって、各負荷に電力が供給される。
【００２８】
ＦＩＭモジュール５は、ショート検出回路１３０を有し、電源線１２Ａ，１２Ｈのショート異常を監視している。ショート検出回路１３０によって例えば電源線１２Ａのショート異常が検出されるとその信号は制御回路１７０に入力され、出力信号線１７０ａを介して負荷電源遮断回路１１０が駆動され、ショート異常の電源線区間１２Ａの一端が接離される。この時制御回路１７０は通信回路１４０を介して他のモジュールにショート異常の電源線区間を特定する信号を送信する。これを受けたＢＣＭモジュール１４の制御回路は出力信号線２７０ａを介して負荷電源遮断回路２１０を駆動し、電源線１２Ａとコネクタ１７Ａを介して接続されている電源線１２Ｂの他端を開放する。
【００２９】
この状態では各モジュールは、バッテリ３，ヒューズ４ｅ，ＦＩＭモジュール５の負荷電源遮断回路１１０，電源線１２Ｈ，１２Ｇ，ＢＣＭモジュール１４の負荷遮断回路２１０，電源線１２Ｆ，１２Ｅ，ＲＩＭモジュール２９の負荷遮断回路３１０からなる幹線と、ＢＣＭモジュール１４の電源供給回路２００から配線される技線２３，２４，５０ｆとからなるツリー結線によって負荷に電力が供給される。
【００３０】
図３，図４，図５，図６，図７は、図２の実施例のモジュールの構成図である。以降の本明細書の図面に書かれている半導体スイッチング素子の表記は、説明の便宜上、一般的にトランジスタを表すシンボルは、ショート保護機能を有しない半導体スイッチング素子を表しており、ＭＯＳＦＥＴを表すシンボルは、ショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を表している。ＦＩＭ５の構成を図３で説明する。図２の負荷電源遮断回路１１０は、第１の負荷電源遮断回路１１０ａと第２の負荷電源遮断回路１１０ｂで構成される。第１の負荷電源遮断回路１１０ａは、リレー１１１とダイオード１１３，半導体スイッチング素子１１５で構成されている。第２の負荷電源遮断回路１１０ｂも第１の負荷電源遮断回路１１０ａと同じであり、リレー１１２とダイオード１１４，半導体スイッチング素子１１６で構成されている。このリレー１１１，１１２はコイルに電流を流すと接点がオンになり、電流を遮断すると接点がオフするリレーを使っている。動作および詳細構成について第１，第２の負荷電源遮断回路１１０ａ，１１０ｂとも同じであるので、第１の負荷電源遮断回路１１０ａで説明する。制御回路１７０からの制御信号で半導体スイッチング素子１１５をオン，オフすることによりリレー１１１のコイルに流れる電流を制御し、リレー１１１の接点をオン，オフしている。ダイオード１１３がないと、バッテリ３が逆接されたとき、リレー１１１のコイルに逆電流が流れリレー１１１の接点が制御信号に無関係にオンしてしまい、負荷に正常時と逆方向に電流が流れ誤動作するが、ダイオード１１３によりリレー１１１のコイルに逆電流が流れないようにして、リレー１１１の接点がオフするようにしている。このように、ダイオード１１３を有することにより、もしバッテリ３が逆接されても、リレーはオフするため、負荷の電流経路が遮断され、負荷が動作し続けるような誤動作を防止できる。リレー１１１のコイルへの電源供給は、図２で説明した制御系の電源に接続され、リレー１１１の接点の一端は、バッテリ３とヒュージブルリンク４ｆを経由して接続され、他端はループ系電源供給系統の電源線１２Ａに接続されていると同時に、負荷に電源供給するための出力回路１６０に接続されている。このように、リレー１１１のコイルへの電源供給は制御系電源から行い、またコイルの制御信号を出力する制御回路１７０への電源供給も制御系電源から行っているので、もしパワーバス１２が故障して電源供給されなくても、リレー１１１の制御を行い、第１の負荷電源遮断回路１１０ａの遮断，接続を行うことができる。また、負荷を動作する必要がなく、電流を低減したいときなどは、リレー１１１に流す電流を遮断して、負荷へ供給される電源を遮断できるため、消費電流を少なくできる。また、逆に制御系電源が故障すると、リレー１１１への電流は遮断されて負荷電源遮断回路１１０ａが遮断され、負荷に電源が供給されないため、もし制御回路が誤動作しても、負荷はすべて停止状態となり誤動作することはなくなる。
【００３１】
出力回路１６０は、過電流検出回路１６１，１６２と負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子１６３〜１６８で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子１６３〜１６８には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。半導体スイッチング素子は、図示では６個しか記してないが、当然ＦＩＭ５に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子１６３，１６４，１６５には、それぞれＦＩＭ５に接続された負荷１９０の車両の右側に配置されたウォッシャモータ１９１，ターンランプ右７ａ，ヘッドランプ右６が接続され、半導体スイッチング素子１６６，１６７，１６８には、それぞれＦＩＭ５に接続された負荷１９０の車両の左側に配置されたホーン８，ターンランプ左２ａ，ヘッドランプ左１が接続されている。また半導体スイッチング素子１６３，１６４，１６５の他端は、過電流検出回路１６１に接続され、過電流検出回路１６１の上流の他端には、第２の負荷電源遮断回路１１０ｂから電源が供給されている。半導体スイッチング素子１６６，１６７，１６８の他端は、過電流検出回路１６２に接続され、過電流検出回路１６２の上流の他端には、第１の負荷電源遮断回路１１０ａから電源が供給されている。このように、車両の右側と左側で別系統としており、どちらかの系が故障しても別の系は動作するようにしている。ここで、車両の右側と左側で別系統にする理由は、ＦＩＭ５には、ヘッドランプやフォグランプ，クリアランスランプなど左右で一対になっている負荷が多く接続されているためである。例えば、ヘッドランプ左１とヘッドランプ右６を同じ電源系統で電源供給していると、その電源系の過電流検出回路が故障して電源が供給されなくなると、ヘッドランプは左右どちらも消えるため、夜間走行中などは非常に危険である。本実施例のように、車両の右側と左側で別系統にすれば、どちらかは点灯しているので最悪の事態は回避できる。
【００３２】
制御系電源回路１２０は、ダイオード１２２，定電圧電源回路１２１，電源遮断回路１２３で構成される。バッテリ３からヒューズ４ｂを経由して供給される制御系電源は、ダイオード１２２を経由して定電圧電源回路１２１に供給される。定電圧電源回路１２１では、各種演算，制御処理を行う制御回路１７０などを動作させるための定電圧を発生する。この電圧は、ショート検出回路１３０の電圧印加駆動回路１３１や制御回路１７０，通信回路１４０，電源遮断回路１２３に供給される。電源遮断回路１２３では、制御回路１７０の制御信号によって、定電圧電源回路１２１から供給された定電圧電源を入力回路１５０に供給したり、遮断したりする。入力回路１５０は入力信号１８０の外気温センサ１８１やブレーキ液量センサ１８２などからの信号を制御回路１７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗１５１，１５２でプルアップしている。ところが、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、ブレーキ液量センサ１８２や外気温センサ１８１の情報により警報とかを出す必要もないにも関わらず、プルアップ抵抗１５１，１５２を経由してブレーキ液量センサ１８２や外気温センサ１８１に電流が流れると、バッテリ３が放電し、バッテリ３があがってしまうことになる。そこで、必要ないときにはプルアップ抵抗に供給される電源を電源遮断回路１２３で遮断するようにしている。
【００３３】
ショート検出回路１３０は、電圧印加駆動回路１３１とプルアップ抵抗１３２，１３５とグランドへのプルダウン抵抗１３３，１３４で構成されている。電圧印加駆動回路１３１は制御回路１７０の制御信号によって、プルアップ抵抗１３２，１３５への電源供給のオン，オフを行っている。プルアップ抵抗１３２とプルダウン抵抗１３３の他端は、ＦＩＭ５の外部との接続用コネクタを介してＦＩＭ５外部で接続され、かつ電源線１２Ｈのショートセンサと接続されている。またＦＩＭ５の内部では、制御回路１７０に入力されている。同様にプルアップ抵抗１３５とプルダウン抵抗１３４の他端は、ＦＩＭ５の外部との接続用コネクタを介してＦＩＭ５外部で接続され、かつ電源線１２Ａのショートセンサと接続されている。またＦＩＭ５の内部では、制御回路１７０に入力されている。このようにプルアップ抵抗１３５とプルダウン抵抗１３４の他端を、ＦＩＭ５の外部との接続用コネクタを介してＦＩＭ５外部で接続するようにしているのは次のような理由である。前述したようにショートセンサの他端は開放状態となっているため、通常ショートセンサに電流が流れていない。そうすると接続用コネクタにも電流が流れないため接触部が酸化して接触不良になる可能性がある。そこで本実施例のような構成にすると、コネクタにはプルアップ抵抗１３５，２つの接続コネクタ，プルダウン抵抗１３４の経路で電流が流れるので、酸化を防止することができる。
【００３４】
図４はＢＣＭ１４の構成図である。図２の第１の負荷電源遮断回路２１０ａ，第２の負荷電源遮断回路２１０ｂは、図３のＦＩＭ５の第１の負荷電源遮断回路１１０ａ，第２の負荷電源遮断回路１１０ｂの構成と同じであるが、リレー２１１のコイルへの電源供給は、図２で説明した制御系の電源に接続され、リレー２１１の接点の一端は、ループ系電源供給系統の電源線１２Ｂに接続され、他端はループ系電源供給系統の電源線１２Ｃに接続されていると同時に、両端とも負荷に電源供給するための電源供給回路２００または出力回路２６０に接続されている。
出力回路２６０と電源供給回路２００は、名称は違っているが機能，構成は同じであるので、同時に説明する。過電流検出回路２６１，２６２，２０１，２０２と負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子２６３〜２６６，２０３，２０４で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子２６３〜２６６，２０３，２０４には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。半導体スイッチング素子は、図示では６個しか記してないが、当然ＢＣＭ１４に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子２６３，２６４には、それぞれＢＣＭ１４に接続された負荷２９０のルームランプ類２９３，２９４などが接続され、半導体スイッチング素子２６５，２６６には、それぞれＢＣＭ１４に接続された負荷２９０のインストルメントパネルに配置されたワーニングランプ類２９１，２９２などが接続され、半導体スイッチング素子２０３には、運転席ドアに配置されたＤＤＭ１８が、半導体スイッチング素子２０４には、助手席ドアに配置されたＰＤＭ２０が接続されている。また半導体スイッチング素子２６３，２６４の他端は、過電流検出回路２６１に接続され、過電流検出回路２６１の上流の他端には、電源線１２Ｆからの第２の負荷電源遮断回路２１０ｂの電源が供給されている。半導体スイッチング素子２６５，２６６の他端は、過電流検出回路２６２に接続され、過電流検出回路２６２の上流の他端には、電源線１２Ｃからの第１の負荷電源遮断回路２１０ａの電源が供給されている。半導体スイッチング素子２０３の他端は、過電流検出回路２０１に接続され、過電流検出回路２０１の上流の他端には、電源線１２Ｇからの第２の負荷電源遮断回路２１０ｂの電源が供給されている。半導体スイッチング素子２０４の他端は、過電流検出回路２０２に接続され、過電流検出回路２０２の上流の他端には、電源線１２Ｂからの第１の負荷電源遮断回路２１０ａの電源が供給されている。このように、車室内の前方右側と前方左側，後方右側，後方左側で別系統としており、どれかの系が故障しても別の系は動作するようにしている。
【００３５】
制御系電源回路２２０は、図３のＦＩＭ５の制御系電源回路１２０と構成，動作とも同じである。入力回路２５０は入力信号２８０の間欠ワイパボリューム２８２やワイパスイッチ２８３，ライトスイッチ２８１，イグニッションキースイッチ（図４には図示せず）などからの信号を制御回路２７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗２５１，２５２，２５３でプルアップしている。間欠ワイパボリューム２８２やワイパスイッチ２８３の入力信号によって制御する負荷は必ずイグニッションスイッチがオンになったときしか動作しないので、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、入力情報を取り込む必要がないため、プルアップ抵抗２５１，２５２に供給される電源を電源遮断回路１２３で遮断するようにしている。一方、ライトスイッチ２８１やイグニッションスイッチなどは、車両に人がいなくて、放置されている時に、突然オンされることもありそれによって、負荷を駆動しなければならないので、車両に人がいなくて、放置されている時にも常に入力状態を検出している必要がある。そのため、プルアップ抵抗２５３の電源供給は常に電源供給されている定電圧電源回路２２１の出力に接続されている。
【００３６】
ショート検出回路２３０は、電源線１２Ｂ，電源線１２Ｃ，電源線１２Ｆ，電源線１２Ｇの４つのショートセンサと接続されている。
【００３７】
図５はＲＩＭ２９の構成図である。負荷電源遮断回路３１０は、図３のＦＩＭ５の第１の負荷電源遮断回路１１０ａの構成と同じであるが、リレー３１１のコイルへの電源供給は、図２で説明した制御系の電源に接続され、リレー３１１の接点の一端は、ループ系電源供給系統の電源線１２Ｄに接続され、他端はループ系電源供給系統の電源線１２Ｅに接続されていると同時に、両端とも負荷に電源供給するための出力回路３６０に接続されている。
【００３８】
出力回路３６０は、過電流検出回路３６１，３６２と負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子３６４〜３６８で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子３６４，３６５，３６７，３６８には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。半導体スイッチング素子は、図示では６個しか記してないが、当然ＲＩＭ２９に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子３６３，３６４，３６５には、それぞれＲＩＭ２９に接続された負荷３９０の後席右側ドアのパワーウィンドウモータ３９１，トランクルーム右側に配置された燃料ポン３９２，ストップランプ右３９３などが接続され、半導体スイッチング素子３６６，３６７，３６８には、それぞれＲＩＭ２９に接続された負荷３９０の後席左側ドアのパワーウィンドウモータ３９４，トランクルーム左側に配置されたトランクルームランプ３９５，ストップランプ左３９６などが接続されている。また半導体スイッチング素子３６３，３６４，３６５の他端は、過電流検出回路３６１に接続され、過電流検出回路３６１の上流の他端には、電源線１２Ｅからの負荷電源遮断回路３１０の電源が供給されている。半導体スイッチング素子３６６，３６７，３６８の他端は、過電流検出回路３６２に接続され、過電流検出回路３６２の上流の他端には、電源線１２Ｄからの負荷電源遮断回路３１０の電源が供給されている。このように、車両の右側と左側で別系統としており、どちらかの系が故障しても別の系は動作するようにしている。ここで、車両の右側と左側で別系統にする理由は、ＲＩＭ２９には、ストップランプやテールランプなど左右で一対になっている負荷が多く接続されているためである。例えば、ストップランプ左３９６とストップランプ右３９３を同じ電源系統で電源供給していると、その電源系の過電流検出回路が故障して電源が供給されなくなると、ストップランプは左右どちらも消えるため、ブレーキング時点灯せず非常に危険である。本実施例のように、車両の右側と左側で別系統にすれば、どちらかは点灯しているので最悪の事態は回避できる。半導体スイッチング素子３６３および３６６は、モータを正転，逆転の両方向に駆動するＨブリッジ回路であり、その構成は後で説明する。
【００３９】
制御系電源回路３２０は、図３のＦＩＭ５の制御系電源回路１２０と構成，動作とも同じである。入力回路３５０は入力信号３８０のドア開閉スイッチ３８２や後席のパワーウィンドウスイッチ３８３などからの信号を制御回路３７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗３５１，３５２でプルアップしている。これらのスイッチは、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、入力情報を取り込む必要がないため、プルアップ抵抗３５１，３５２に供給される電源を電源遮断回路３２３で遮断するようにしている。
【００４０】
ショート検出回路３３０は、電源線１２Ｄ，電源線１２Ｅの２つのショートセンサと接続されている。
【００４１】
図６は、ループ状電源供給系とは別系統で電源供給されるＰＣＭ１０の構成である。図２の実施例のＰＣＭ１０は、電源回路７２０，制御回路７７０，入力回路７５０，出力回路７６０で構成されている。電源回路７２０は、ダイオード７２２，定電圧電源回路７２１で構成される。バッテリ３からヒューズ４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ヒューズ３６ｂを経由して供給される電源は、ダイオード７２２を経由して定電圧電源回路７２１に供給される一方、負荷駆動用の電源として出力回路７６０の半導体スイッチング素子７６１，７６５にも供給されている。定電圧電源回路７２１では、各種演算，制御処理を行う制御回路７７０などを動作させるための定電圧を発生する。入力回路７５０は入力信号７８０のクランク角センサ７８１とエアフローセンサ７８２，スロットルセンサ７８３などからの信号を制御回路７７０が取り込めるような電圧に変換している。
【００４２】
出力回路７６０は、負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子７６１と７６５、および負荷のオン，オフを行う半導体スイッチング素子７６２，７６３，７６５で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子７６５には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。一方、半導体スイッチング素子７６２，７６３，７６５には保護機能がない単純な半導体スイッチング素子を使用している。なぜなら、もし負荷とかがショートして過電流が流れても、負荷の上流にあるヒューズが溶断するため、過電流が流れ続けることはないためである。本実施例では保護機能がない半導体スイッチング素子を使用したが、当然のごとく保護機能付の半導体スイッチング素子を使用してもなんら問題はない。半導体スイッチング素子は、図示では５個しか記してないが、当然ＰＣＭ１０に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子７６２，７６３，７６４には、それぞれＰＣＭ１０に接続された負荷７９０のワーニングランプ７９２，インジェクタ７９３，ＥＧＲソレノイド７９４などが接続され、これらの負荷の上流にはヒューズ３６ｆ，３６ｇ，３６ｈが接続されている。半導体スイッチング素子７６１には、ＰＣＭ１０に接続された負荷７９０のＡＴソレノイド７９１などが接続されている。半導体スイッチング素子７６５は、スロットルモータ７９５を正転，逆転の両方向に駆動するＨブリッジ回路であり、その構成は後で説明する。
【００４３】
ＰＣＭ１０と同様にループ状電源供給系とは別系統で電源供給される図２のＡＢＳ１１，Ａ／Ｃ１６，ＳＤＭ２５，ラジオ１５の構成も、図６のＰＣＭ１０の構成とほぼ同じため説明は省略するが、当然、モジュールに接続されている入力信号，負荷は異なっている。
【００４４】
図７は、ＢＣＭ１４の電源供給回路２００から電源供給されるＤＤＭ１８の構成である。ＤＤＭ１８は、電源回路６２０，制御回路６７０，入力回路６５０，出力回路６６０，通信回路６４０，入力信号６８０の一部，負荷６９０の一部で構成されている。電源回路６２０は、定電圧電源回路６２１と電源遮断回路６２３で構成される。ＢＣＭ１４の電源供給回路２００から供給される電源は、定電圧電源回路７２１に供給される一方、負荷駆動用の電源として出力回路６６０のスイッチング素子６６３，６６４，６６５、および負荷６９１にも供給されている。定電圧電源回路６２１では、各種演算，制御処理を行う制御回路６７０などを動作させるための定電圧を発生する。入力回路６５０は入力信号６８０のモジュールに内蔵されたパワーウィンドウスイッチ６８１やドアロックスイッチ６８２などからの信号を制御回路３７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗６５１，６５２でプルアップしている。これらのスイッチは、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、入力情報を取り込む必要がないため、プルアップ抵抗６５１，６５２に供給される電源を電源遮断回路６２３で遮断するようにしている。
【００４５】
出力回路６６０は、負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行うスイッチング素子６６３，６６４，６６５、および負荷のオン，オフを行う半導体スイッチング素子６６１，６６２で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子６６１，６６２には保護機能がない単純な半導体スイッチング素子を使用している。なぜなら、もし負荷とかがショートして過電流が流れても、負荷の上流にあるＢＣＭ１４の電源供給回路２００に保護機能が付いているため、過電流が流れ続けることはないためである。本実施例では保護機能がない半導体スイッチング素子を使用したが、当然のごとく保護機能付の半導体スイッチング素子を使用してもなんら問題はない。パワーウィンドウモータ６９３，ドアロックモータ６９４，ミラーモータ６９５を駆動するスイッチング素子６６３，６６４，６６５には、リレーを使用しているが半導体スイッチング素子でも良い。半導体スイッチング素子６６１には、ＤＤＭ１８に内蔵された負荷６９０のスイッチイルミランプ６９１が接続され、半導体スイッチング素子６６２には、ドアに設置されたステップランプ６９２が接続され、これらの負荷の上流にはＢＣＭ１４の電源供給回路２００が接続されている。
【００４６】
ＰＤＭ２０の構成も、図７のＤＤＭ１８の構成とほぼ同じため説明は省略する。
【００４７】
このように、ドアに設置されたＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０および負荷の電源は、ＢＣＭ１４の保護機能を持った電源供給回路より供給しているため、電源供給線には同軸構造の線を使用する必要がなく、普通の電線を使用できる。したがって、電線の経が細くできる。また、出力回路に使用する半導体スイッチング素子には保護機能がないものでも良い。
【００４８】
図８，図９，図１０，図１１にモータを正転，逆転の両方向に駆動するＨブリッジ回路の構成を示す。まず、図８を説明する。論理回路１０５０は、制御回路からの２つの制御信号をもとに、ショート保護機能を有していない４つの半導体スイッチング素子１０１０，１０２０，１０３０，１０４０で構成されるＨブリッジの制御信号に変換している。すなわち、正転の時は、半導体スイッチング素子１０２０と半導体スイッチング素子１０３０をオンさせモータ１０６０に電流を流し、逆転の時は、半導体スイッチング素子１０１０と半導体スイッチング素子１０４０をオンさせてモータに逆電流を流すような信号に変換する。図９は、Ｈブリッジを構成する半導体スイッチング素子の上流側２個をショート保護機能を有する半導体スイッチング素子１０１０ａ，１０２０ａにしたものであり、図１０は、Ｈブリッジを構成する半導体スイッチング素子の下流側２個をショート保護機能を有する半導体スイッチング素子１０３０ａ，１０４０ａにしたものであり、図１１は、Ｈブリッジを構成する半導体スイッチング素子の上流側，下流側４個すべてをショート保護機能を有する半導体スイッチング素子１０１０ａ，１０２０ａ，１０３０ａ，１０４０ａにしたものである。図８はＨブリッジを構成する半導体スイッチング素子にショート保護機能を有していないので、別の所でショート保護機能が必要となる。図９は上流にショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を使用しているため、負荷がショートしても保護され、かつ負荷に接続された電源がグランドにショートしても保護される。しかし、負荷に接続された電源が電源側にショートすると下流側の半導体スイッチング素子が破壊する。図１０は、下流にショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を使用しているため、負荷がショートしても保護され、かつ負荷に接続された電線が電源側にショートしても保護される。しかし、負荷に接続された電線がグランドにショートすると下流側の半導体スイッチング素子が破壊する。それに対し、図１１は上流，下流ともにショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を使用しているため、負荷がショートしても保護され、かつ負荷に接続された電線がグランドにショートしても、電源側にショートしても保護される。
【００４９】
この４つのＨブリッジ回路の使い分けについて説明する。パワーバス１２から電源の供給を受けるモジュール、具体的には、図２の実施例の中のＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の上流には、２個のヒュージブルリンク４ｅ，４ｆだけしかなく、負荷がショート故障したときに出力回路にショート保護機能がないと、ループ式電源系統全体が動作不能になるため、ＦＩＭ５（図３），ＢＣＭ１４（図４），ＲＩＭ２９（図５）内のモータ駆動Ｈブリッジ回路には、図９，図１０，図１１のどれかを使う必要がある。ところが、図２の実施例の中のＰＣＭ１０ （図６）やＡＢＳ１１，Ａ／Ｃ１６などは、それぞれ機能毎かつ図６のＰＣＭ１０の負荷のように負荷毎にヒューズを有しているため、ショート保護機能を有したＨブリッジ回路でなくても、致命的な故障になることはないので、本実施例では、図８のショート保護機能を有しないＨブリッジ回路を使用している。もちろん図９，図１０，図１１のＨブリッジ回路を使用しても問題はない。同様にＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０の電源供給も、電源供給側であるＢＣＭ１４の電源供給回路２００にショート保護機能付の半導体スイッチング素子を使用しているため、図８のショート保護機能を有しないＨブリッジ回路を使用している。
【００５０】
次に図３，図４，図５，図６，図７のモジュールの出力回路内の過電流検出回路について説明する。図１２は過電流検出回路の構成を示している。２０２０は、シャント抵抗であり、上流側の一端は電源線に接続され、下流側の一端は負荷を駆動する複数の半導体スイッチング素子に接続されており、接続された負荷に流れる電流全てがこのシャント抵抗２０２０を流れるように構成されている。このシャント抵抗２０２０の両端の電位差を増幅回路２０１０により増幅して、制御回路のＡ／Ｄ変換器２０００でシャント抵抗に流れる電流、すなわち接続されている負荷に流れる電流の総和を検出するようにしている。本実施例では、この電流を検出することにより、負荷のデッドショート故障，負荷のリークショート故障，負荷デッドショート故障と出力回路の半導体スイッチング素子のデッドショート故障の複合故障などを検出し、フェールセーフ動作を行っている。
【００５１】
図１３，図１４の処理フローチャートを用いて、図３，図４，図５，図６，図７のモジュールにおける前記故障検出の方法およびフェールセーフの方法について説明する。図１３は、負荷のデッドショート故障の検出方法とフェールセーフ方法を示している。最初に、ステップ６０００にて過電流検出回路に流れる電流ＩＴを図１２のＡ／Ｄ変換器２０００で測定する。次にステップ６０１０測定した電流ＩＴが、所定の許容値以上かどうかを判定する。この所定の許容値は、この値以上流れたら、モジュールのどこかが破壊するという値以下であり、モジュールに接続された負荷全てが動作しているときの電流値以上で設定した数値である。ステップ６０１０で、電流ＩＴが許容値以下だと判定すると致命的なデッドショート故障はないと判断し、図１４のステップ６２００を実行する。ステップ６０１０で電流ＩＴが許容値以上だと判定すると、いずれかの負荷がショートしていると見なして、ステップ６０２０以降を実行する。ステップ６０２０では、現在オンしている全ての負荷をオフするため、出力回路の半導体スイッチング素子を全てオフする。ステップ６０３０では、オンしていた負荷の数ｍを算出し、ステップ６０４０では、再度電流ＩＴを測定する。ここで、半導体スイッチング素子をすべてオフしたので、半導体スイッチング素子が故障していない限りは、電流は流れなくなるはずである。それを判定するため、ステップ６０５０で再度測定した電流ＩＴ（半導体スイッチング素子をすべてオフしたときの電流）が前記許容値を超えているかどうかを比較している。ここでも、電流ＩＴが許容値以上であれば、半導体スイッチング素子が故障しており、かつ負荷もデッドショート故障をしていることになる。なぜなら、負荷が正常なら半導体スイッチング素子が故障していても電流ＩＴが許容値以上になることはないはずである。したがって、故障個所に電源供給されないようにループ式電源系統を遮断するために、まずステップ６１５０において、故障しているモジュールの負荷電源遮断回路をオフし、さらに故障した電源系に接続されているモジュールの負荷電源遮断回路をオフするために、ステップ６１６０において、故障情報を他のモジュールに多重通信により送信する。この情報を受信したモジュールは、その情報が自分の負荷電源遮断回路をオフするという情報であれば、すぐに負荷電源遮断回路をオフする。このようにすることにより、故障した電源系を遮断することができ、電流が流れ続けることを防止することができる。さらに、ステップ６１７０において、故障個所や故障の内容を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりする。この記憶された情報は、図１の診断装置１３などで読み出すことができるようになっている。故障した電源系を遮断する方法をよりわかりやすく図２の実施例で説明する。一例として、図５のＲＩＭ２９に接続されている燃料ポンプ３９２とそれを駆動する半導体スイッチング素子３６４のどちらもデッドショート故障したとする。その時、ＲＩＭ２９の過電流検出回路３６１に流れる電流により、故障を検出するとまず故障した電源系の負荷電源遮断回路３１０のリレーの接点をオフし、故障した電源系の電源線１２Ｅと正常な電源系の電源線１２Ｄを遮断する。さらに、故障した電源系の電源線１２Ｅは電源線１２Ｆと接続されているので、電源線１２Ｆが接続されている図６のＢＣＭ１４の第２の負荷電源遮断回路２１０ｂのリレーの接点をオフし、故障した電源系の電源線１２Ｆと正常な電源系の電源線１２Ｇを遮断する。このようにすると故障した電源系のみが遮断されるので、正常な電源系に接続された負荷は正常に動作する。
【００５２】
前記ステップ６０５０で再度測定した電流ＩＴが許容値以下であれば、半導体スイッチング素子は故障していないが、いずれかの負荷がデッドショートしていることになる。ステップ６０６０以降でいずれの負荷がショートしているかを判定している。ステップ６０６０では、以下の処理を何回繰り返すかの数値ｎを１に初期化する。ステップ６０７０で、ステップ６０２０でオフした負荷の１個だけをオンした後、ステップ６０７０で、その時の電流ＩＴを測定し、ステップ６０９０でその電流ＩＴが前記と同じ所定の許容値と比較する。この時電流ＩＴが許容値以上であれば、ステップ６０７０でオンした負荷がデッドショートしているということで、ステップ６１１０において、以後復帰条件が成立しない限り、その負荷をオフする。またこの時も前述したのと同じように、ステップ６１２０にて故障情報を表示したり格納する。ステップ６０９０で電流値ＩＴが許容値以下であれば、負荷はデッドショートしてないと判断し、ステップ６１００にてその負荷を駆動する半導体スイッチング素子をオンし、正常時の動作とする。これで、１個の負荷の診断が終了するが、残りの負荷を診断するため、ステップ６１３０にて前記数値ｎを１だけ増加させ、ステップ６１４０にて全部終了したかどうかを比較し、終了してなければステップ６０７０以下の処理を繰り返し、終了すれば次の処理である図１４のステップ６２００を実行する。
【００５３】
図１４は、デッドショートではなく、負荷のリークなどにより正常値以上の電流が流れるのを検出して、負荷をオフする方法の処理を示している。ステップ６２１０では、電流値ＩＴを測定する。ステップ６２２０では、電流ＩＴを測定したとき動作しているすべての負荷の正常時の最大電流値ＩＬｍａｘと最小ＩＬｍｉｎを検索し、かつ動作している負荷の数ｍを算出する。例えば、図１５には動作開始してからのランプの正常時の電流の中心値の一例を示しており、図１６には動作開始してからのモータの正常時の電流の中心値の一例を示している。このようなすべての負荷の正常時の電流データがあらかじめメモリに記憶されており、そのデータを検索し、その検索した中心値にばらつきデータを加味して、式１，式２にてすべての負荷の正常時の最大電流値ＩＬｍａｘと最小ＩＬｍｉｎを算出する。
【００５４】
ＩＬｍａｘ＝正常時の電流ｘ（１＋ばらつき） ：式１
ＩＬｍｉｎ＝正常時の電流ｘ（１−ばらつき） ：式２
ステップ６２３０では、現在オンしている負荷の正常時の電流値の最大，最小の総和ＩＴｍａｘ，ＩＴｍｉｎを式３，式４にて算出する。
【００５５】
ＩＴｍａｘ＝ΣＩＬｍａｘ＿ｎ（ｎ＝１〜ｍ） ：式３
ＩＴｍｉｎ＝ΣＩＬｍｉｎ＿ｎ（ｎ＝１〜ｍ） ：式４
例えば、図１５と図１６の２つの負荷が動作しているとすると、総和は、図１７のような電流値となる。次にステップ６２４０において、異常判定最大電流値ＩＮＧｍａｘ を式５で、異常判定最小電流値ＩＮＧｍｉｎ を式６で算出する。
【００５６】
ＩＮＧｍａｘ＝ＩＴｍａｘ＋Ａ ：式５
ＩＮＧｍｉｎ＝ＩＴｍｉｎ−Ａ ：式６
式５，式６のＡは、０以上の所定一定値である。本実施例では異常判定電流値の計算は一定値を加算して求めたが、比率計算して求めても良い。ステップ６２１０で測定した電流値ＩＴとステップ６２４０で算出した異常判定電流値をステップ６２５０で比較する。電流値ＩＴが異常判定最小電流値ＩＮＧｍｉｎ より大きくて、異常判定最大電流値ＩＮＧｍａｘ より小さければ、正常であるので処理を終了する。それ以外の時は、いずれかの負荷に異常があると判断し、異常な負荷を特定するために以下の処理を実行する。ステップ６２６０では、以下の処理を何回繰り返すかの数値ｎを１に初期化する。ステップ６２７０で現在オンしている負荷の１個だけをオフした１ｍｓ後、ステップ６２７０で、その時の電流ＩＴｎｅｗ を測定し、ステップ６２９０で、オフしたことによって変化した電流値（ＩＴ− ＩＴｎｅｗ ）が、ステップ６２２０で検索してもとめたオフした負荷の最大電流値ＩＬｍａｘ より小さく、最大電流値ＩＬｍｉｎ より大きければ、その負荷は正常であるので、ステップ６３００にてその負荷を駆動する半導体スイッチング素子をオンし、正常時の動作とする。ステップ６２９０で負荷異常と判断したら、ステップ６３１０において、以後復帰条件が成立しない限り、その負荷をオフする。またステップ６３２０にて故障情報を表示したり格納する。残りの負荷を診断するため、ステップ６３３０にて前記数値ｎを１だけ増加させ、ステップ６３４０にて全部終了したかどうかを比較し、終了してなければステップ６２７０以下の処理を繰り返す。このように、負荷および半導体スイッチング素子の両方がショート故障したときには、その電源系統を遮断するため、ループ式電源系統に影響を与えることがない。また、負荷のショートおよびレアショートを検出すれば該当する半導体スイッチング素子のみを遮断することができるので、故障個所だけを分離でき他の負荷に影響を与えないようになる。また、本実施例では半導体スイッチング素子には過温度検出遮断機能を内蔵したものを使用しているが、このように各負荷の電流を検出できるため、半導体スイッチング素子の保護機能は、その半導体スイッチング素子が破壊しない目的の為だけの、ばらつきが大きくても良い過電流制限機能があれば、十分にショート保護を行うことができ、半導体スイッチング素子の構成が簡単にできる。
【００５７】
図１８，図１９，図２０は、図２の実施例の別のモジュールＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の構成図であり、他のモジュールＰＣＭ１０，ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０は図６，図７の実施例に対して変更がない。図１８はＦＩＭ５の構成図であり、図３のＦＩＭ５の構成図の相違点のみを説明する。図３では、過電流検出回路１６１，１６２を有していたが、図１８のＦＩＭ５では、過電流検出回路を有しておらず、放熱板の温度を検出する温度検出回路１６９および周温を検出する温度センサ１８３を有している。同様に図１９および図２０のＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９も過電流検出回路を有さず、それぞれ放熱板の温度を検出する温度検出回路２０９および３６９と周温を検出する温度センサ２８４，３８３を有している。
【００５８】
図２１，図２２，図２３は温度検出回路の構成例である。図２１は３０２０〜３０５０のダイオードと、ダイオードに流す電流を制限する抵抗３０１０および抵抗３０１０とダイオード３０２０間の電圧を入力しＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３０００で構成している。Ａ／Ｄ変換器３０００は、ＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９のそれぞれのＣＰＵ１７０，２７０，３７０に内蔵されている。ダイオード３０２０〜３０４０の４個のダイオードは、図２４のような特性を有している。ダイオードに順方向に電流が流れると順方向の電圧が発生し、その電圧は温度によってほぼ直線的に変化する特性を有している。温度が低い時は順方向電圧は高く、温度が高くなると順方向電圧は低くなっている。このような特性を持っているダイオードを直列に接続してその時の電圧を測定することにより温度を検出できる。図２１の例ではダイオードを４個直列に接続しているが、これは常温である２５℃近辺の時の電圧が、Ａ／Ｄ基準電圧（５Ｖ）のほぼ半分になるようにするためである。このようにすれば、検出精度も向上し、検出範囲も広くなる。ただし、４個接続しなくても１個だけでも温度を検出できることは当然である。図２４の特性図にも示しているようにダイオードの順方向電圧は、順方向電流によっても変化する。したがって、図２１の構成の場合、温度によってダイオードの順方向電圧が変化するとダイオードに流れる順方向電流も変化するため、温度特性が直線的にならず精度が落ちることになる。図２２は、精度が落ちないように、図２１のダイオードに流す電流を制限する抵抗３０１０の代わりに、ダイオードに流す電流を一定に保つ定電流源３０６０を設けている。このようにすることにより、ダイオードに流れる電流が温度が変化しても変わらないため、より高精度で温度を検出できる。図２３はもう１つの温度検出回路の構成例である。図２３は図２５のような特性有する温度検出用抵抗体３０８０と、温度検出用抵抗体３０８０と接続される抵抗３０７０および抵抗３０７０と温度検出用抵抗体３０８０間の電圧を入力しＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３０００で構成している。温度検出用抵抗体３０８０の特性は、図２５の（ａ）のように高温になるに従って抵抗値が低くなるものと、（ｂ）のように高温になるに従って抵抗値が高くなるものが有るが、高温側で精度が必要な時は（ｂ）の特性の温度検出用抵抗体を使用し、低温側で精度が必要な時は（ａ）の特性の温度検出用抵抗体を使用する。
【００５９】
図２６はモジュールの構造の代表例である。４０１０は外部との接続を行うコネクタと一体のプラスチックケース、そのプラスチックケース４０１０の底部はアルミ製のベース４０８０でふさがれており、その上には回路を形成する銅箔のパターンが貼られたアルミ製のプリント基板４０７０が搭載されている。そのアルミ製のプリント基板４０７０には、主に発熱の大きい半導体素子４１３０〜４３２０および温度検出素子４０００が搭載されている。これら半導体素子４１３０〜４３２０は、図１８のＦＩＭ５では出力回路１６０内の半導体素子１６３〜１６８であり、図１９のＢＣＭ１４では電源供給回路２００，出力回路２６０内の半導体素子２０３〜２０４，２６３〜２６６であり、図２０のＲＩＭ２９では出力回路３６０内の半導体素子３６３〜３６８である。温度検出素子４０００は、図２１，図２２のダイオード３０２０〜３０５０であり、図２３の温度検出用抵抗体３０８０である。この温度検出素子はアルミ製のプリント基板４０７０のほぼ中央に搭載されている。プラスチックケース４０１０の天井部はプラスチック製のカバー４０２０でふさがれており、水が浸水しないようになっている。
【００６０】
４０３０はアルミ製のプリント基板４０７０に搭載されてない図１８，図１９，図２０の回路素子（例えばＣＰＵなど）が搭載されたプリント基板であり、アルミ製のプリント基板４０７０との接続はフラットケーブル４０６０で接続されている。また、アルミ製のプリント基板４０７０と端子４０５０がワイヤボンディング線４０４０で接続することにより外部との接続を行っている。このように発熱体である半導体素子をアルミ製のプリント基板４０７０に搭載し、更に外気に温度を放熱するためのアルミ製のベース４０８０と接着されているので、放熱性が良く、素子の発熱が抑えられる。また、温度検出素子４０００をアルミ製のプリント基板４０７０の中心に搭載しているので、アルミ製のプリント基板４０７０に搭載された半導体素子の発熱のほぼ平均を検出することが出来る。更に、発熱体をアルミ製のプリント基板４０７０に搭載し、その他の部品を別のプリント基板に搭載することにより、小型が可能になる。
【００６１】
図２７はモジュールの構造のもう１つ代表例である。図２６との相違点は、温度検出素子をアルミ製のプリント基板４０７０の２個所に搭載したことである。こうすることにより、より正確に温度を検出することが出来る。
【００６２】
図２８は、温度検出素子が１個の時の故障検出およびフェールセーフの処理フローである。ステップ７０１０にて、最初は正常であるのでステップ７０３０を実行し、図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ７０４０では測定した温度Ｔｆが１５０℃かどうかを判定し、１５０℃以上であれば、ステップ７０５０にて現在オンしている全ての負荷をオフするため、出力回路の半導体スイッチング素子を全てオフする。更にステップ７０６０では、故障しているモジュールの負荷電源遮断回路をオフし、さらに故障した電源系に接続されているモジュールの負荷電源遮断回路をオフするために、ステップ７０７０において、故障情報を他のモジュールに多重通信により送信する。この情報を受信したモジュールは、その情報が自分の負荷電源遮断回路をオフするという情報であれば、すぐに負荷電源遮断回路をオフする。このようにすることにより、故障した電源系を遮断することができ、電流が流れ続けることを防止することができる。さらに、ステップ７０８０において、故障個所や故障の内容を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりする。この記憶された情報は、図１の診断装置１３などで読み出すことができるようになっている。ステップ７０４０で温度Ｔｆが１５０℃以下と判定されれば、通常制御を行う。異常と判定された後にこのルーチンが実行されると、ステップ７０１０にて異常処理中とみなし、ステップ７０２０にて異常処理の解除条件が成立していなければこの処理は終了し、解除条件が成立していれば、再度ステップ７０３０以降を実行するようになっている。本実施例での解除条件はイグニッションスイッチがオフになった時としているが、これは制御内容によって当然変わるものである。このようにすることにより、一度異常を検出すると解除条件が成立するまで、電流が遮断されるようになる。どのような時に異常が検出されるかを分かりやすく説明する。まず１つ目の場合は、負荷（例えば図１８のＦＩＭ５のホーン８）がデッドショートするとホーン８を鳴らそうとして、半導体スイッチング素子１６６をオンすると非常に大きな電流が流れるため、半導体スイッチング素子は急激に発熱して高温になる。この熱が温度検出素子４０００に伝わり、１５０℃を超える。この時、ホーンの半導体スイッチング素子のみオフすれば電流は流れなくなり、発熱はなくなるが、半導体スイッチング素子もショートしていると電流を遮断できない。したがって、モジュールの負荷電源遮断回路をもオフするようにしている。もう１つの場合は、モータがロックした場合である。説明では図１８のＦＩＭ５のウォッシャモータがロックしたとして説明する。図３５を用いて説明する。モータがロックしてない時は電流も少ないため、温度上昇も少なく半導体の保証温度を超えることはないが、モータがロックすると正常時の数倍の電流が流れ、温度上昇も大きくなる。このような時、半導体の保証温度を超えた時、半導体スイッチング素子そのものの保護機能が働くような素子を本実施例では前述したように使用しているが、この保護機能を働かせるための温度検出誤差が大きいため、あるものは保護機能が働き負荷はオフするが、別のものは保護機能が働かず負荷はオフせずに駆動されつづける。このように、温度検出誤差が大きいと働きが違ってしまうという問題が派生する。そこで本発明のように、半導体スイッチング素子の保護機能と別の温度検出素子で温度を検出し電流を遮断することにより、確実に電流を遮断できるように出来る。
【００６３】
図２９は、温度検出素子が２個の時の故障検出およびフェールセーフの処理フローである。ステップ７１１０にて、最初は正常であるのでステップ７１３０を実行し、図２７の温度検出素子４０００，４００５の位置の温度Ｔｆ１，Ｔｆ２を、温度検出回路で測定する。ステップ７１４０では測定した温度Ｔｆ１またはＴｆ２が１５０℃かどうかを判定し、どちらかが１５０℃以上であれば、ステップ７１５０にて現在オンしている全ての負荷をオフするため、出力回路の半導体スイッチング素子を全てオフする。更にステップ７１６０では、故障しているモジュールの負荷電源遮断回路をオフし、さらに故障した電源系に接続されているモジュールの負荷電源遮断回路をオフするために、ステップ７１７０において、故障情報を他のモジュールに多重通信により送信する。この情報を受信したモジュールは、その情報が自分の負荷電源遮断回路をオフするという情報であれば、すぐに負荷電源遮断回路をオフする。このようにすることにより、故障した電源系を遮断することができ、電流が流れ続けることを防止することができる。さらに、ステップ７１８０において、故障個所や故障の内容を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりする。この記憶された情報は、図１の診断装置１３などで読み出すことができるようになっている。ステップ７１４０で温度Ｔｆ１，Ｔｆ２のどちらもが１５０℃以下と判定されれば、通常制御を行う。異常と判定された後にこのルーチンが実行されると、ステップ７１１０にて異常処理中とみなし、ステップ７１２０にて異常処理の解除条件が成立していなければこの処理は終了し、解除条件が成立していれば、再度ステップ７１３０以降を実行するようになっている。本実施例での解除条件はイグニッションスイッチがオフになった時としているが、これは制御内容によって当然変わるものである。
図２８，図２９による処理は、負荷や負荷駆動素子が故障した時、発火などしないようにするために必要な最低限の処理であるが、図１８，図１９，図２０のモジュール構成で図２６，図２７のような構造にした時の、故障個所を特定する方法について、以下に説明する。
【００６４】
図３０は、過電流が流れている負荷を特定して、その負荷の駆動を停止し、故障個所を記憶，表示する処理を表している。ステップ８０１０にて周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ８０２０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ８０３０にて、温度検出素子４０００の位置の正常時の温度上昇の予測値を算出する。正常であれば、負荷および負荷駆動素子に正常電流が流れ、その電流により負荷駆動素子である半導体スイッチング素子が発熱し、その発生した熱はアルミ基板およびアルミ製のベースによって放熱される。温度検出素子４０００の位置の温度は、負荷駆動素子の発熱量、負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との間の熱抵抗によって決まってくる。また負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との間の熱抵抗は、負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との間の熱伝導率と距離によって決まってくる。その結果として、ランプの場合の時間経過に対する電流と温度上昇の関係は、図３２のようになり、モータなどの負荷の場合の時間経過に対する電流と温度上昇の関係は、図３３のようになる。また、図３２と図３３の負荷が図３４のように同時に駆動されると、温度上昇値は個々の温度上昇値を加算した温度上昇値となる。したがって、図３２，図３３のような正常時の全負荷の温度上昇特性をメモリにテーブルデータとして記憶しておき、現在駆動している負荷の温度上昇値をテーブルデータより求め、それらを加算することにより、ステップ８０３０における温度検出素子４０００の位置の正常時の温度上昇の予測値を算出することができる。また、正常時の全負荷の温度上昇特性をメモリにテーブルデータとして記憶しておかずに、駆動している負荷の正常時の電流と負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との距離と熱伝導率より計算で求めることもできる。計算で求めるようにすると、アルミ基板に搭載している負荷駆動素子の駆動する負荷の電流が変更されたり、負荷駆動素子の位置が変更されたりした時でも、テーブルデータを記憶させるためにデータを取得する必要がなくなり、変更が容易に行えるようになる。
【００６５】
ステップ８０４０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値を超えていれば、現在オンしているいずれかの負荷が異常で過電流が流れているか、負荷駆動素子をオンしていないにもかかわらず負荷駆動素子が異常で負荷に電流を流しているかである。そこでステップ８０５０以降の処理により異常個所を特定する。まずステップ８０５０にて現在オンしている負荷の数ｍと、異常の確率の高い順に整理し順位付けをする。本実施例では、異常検出する前の最後にオンした負荷を異常確率が高い順位ｎ＝１とし、最も早くオンした負荷を異常確率が低い順位ｎ＝ｍとしている。ステップ８０６０にて繰り返し回数ｎを１に初期化し、ステップ８０７０にてｎ番目の負荷をオンし、ステップ８０８０にて所定時間待った後に、周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ８０９０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ８１００にて、温度検出素子４０００の位置の温度上昇の予測値を算出する。ステップ８１１０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値以下であれば、現在オフした負荷が異常であったということでステップ８１６０を実行し、その故障情報を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりして、故障個所を特定して処理を終了する。一方、ステップ８１１０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値を超えていた場合は、現在オフした負荷は正常で、他の負荷が異常で過電流が流れているか、負荷駆動素子をオンしていないにもかかわらず負荷駆動素子が異常で負荷に電流を流しているかである。そこでステップ８１２０ではステップ８０７０でオフした負荷を再びオンさせ、ステップ８１３０にて次の負荷を診断するため、ｎを１増加させ、そのｎが現在オンしている負荷すべてをチェックしたかどうかの判定をステップ８１４０にてｎ＞ｍかどうかを判定する。ステップ８１４０ですべてのチェックが終了していないと判断されれば、ステップ８０７０以降を繰り返し、オンしている全負荷の診断を行う。オンしている全負荷の診断ですべての負荷が正常と判断されると、ステップ８１２０において、現在オフしている負荷駆動素子が故障して異常電流が流れていると判断し、その情報を表示したり、記憶して、この処理を終了する。この時、オフしている負荷を１個ずつオンしていって故障個所を特定することも可能だが、通常の制御ではオフとなっている負荷を運転者の意図に無関係にオンすると、運転者は違和感を感じるので本実施例ではこのような処理は行わず、異常表示を行うにとどめている。異常個所を特定するには、ディーラにて行う図３６の処理を行うことにより特定できるようにしている。ステップ８０４０にて、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値以下であれば、過電流は流れていないと判断して、図３１の処理を実行する。このようにすれば、過電流が流れている個所を特定でき、遮断することができるので、連続して過電流が流れ続けることがないようにできる。
【００６６】
図３１の処理では、負荷または負荷駆動素子のオープン故障を検出する処理である。ステップ８２４０において、図３０のステップ８０２０で求めた温度上昇値Ｔｆｄがステップ８０３０で求めた温度上昇予測値から所定値βを減算した値を超えていれば、実際の温度上昇値は予想値の許容範囲内であるので異常はないと判断し、処理を終了する。ステップ８２４０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値から所定値βを減算した値以下であれば、ステップ８２５０以下の故障負荷を特定するための処理を実行する。ステップ８２５０にて現在オンしている負荷の数ｍと、異常の確率の高い順に整理し順位付けをする。本実施例では、異常検出する前の最後にオンした負荷を異常確率が高い順位ｎ＝１とし、最も早くオンした負荷を異常確率が低い順位ｎ＝ｍとしている。ステップ８２６０にて繰り返し回数ｎを１に初期化し、ステップ８２７０にてｎ番目の負荷をオンし、ステップ８２８０にて所定時間待った後に、周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ８２９０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ８３００にて、温度検出素子４０００の位置の温度上昇の予測値を算出する。ステップ８３１０において、温度上昇値Ｔｆｄと温度上昇予測値の差の絶対値が所定の値γ未満であれば、現在オフした負荷が異常であったということでステップ８３５０を実行し、その故障情報を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりして、故障個所を特定して処理を終了する。一方、ステップ８３１０において、温温度上昇値Ｔｆｄと温度上昇予測値の差の絶対値が所定の値γ以上であれば、現在オフした負荷は正常で、他の負荷が異常で電流が流れていないか、負荷駆動素子をオンしているにもかかわらず負荷駆動素子から負荷に電流を流していないかである。そこでステップ８３２０ではステップ８２７０でオフした負荷を再びオンさせ、ステップ８３３０にて次の負荷を診断するため、ｎを１増加させ、そのｎが現在オンしている負荷すべてをチェックしたかどうかの判定をステップ８３４０にてｎ＞ｍかどうかを判定する。ステップ８３４０ですべてのチェックが終了していないと判断されれば、ステップ８２７０以降を繰り返し、オンしている全負荷の診断を行う。オンしている全負荷の診断ですべての負荷が正常と判断されると、この処理を終了する。このようにすれば、オープン状態で故障した負荷を特定できる。
【００６７】
図３６では、ディラーでの診断で故障個所を特定する処理フローを表している。まずステップ９０１０にてすべての負荷をオフする。次にステップ９０２０で診断する負荷の順番ｎを１に初期化してステップ９０３０以降を実行する。ステップ９０３０ではｎ番目の負荷に電流を供給するため、対応する負荷駆動素子をオンにする。そうすると駆動される負荷によって、図３２や図３３のように電流が流れ、発熱する。そこでステップ９０４０にて温度上昇で異常を検出できる所定時間待って、周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ９０５０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ９０６０にて、温度検出素子４０００の位置の温度上昇の予測値を算出する。ステップ９０７０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値を超えていれば、現在オンした負荷が短絡状態またはレアショート状態の異常であるということでステップ９０８０を実行し、その故障情報を表示する。一方、ステップ９０７０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値以下の場合は、ステップ９１００にて温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値から所定値βを減算した値以下であれば、現在オンした負荷が開放状態の異常であるということでステップ９０９０を実行し、その故障情報を表示する。ステップ９０７０において温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値から所定値βを減算した値を超えていれば、その負荷は正常と見なされるのでステップ９１１０にて正常を表示する。ステップ９０８０，ステップ９０９０での故障表示、ステップ９１１０での正常表示の後には、次の負荷の診断を行うために、ステップ９１２０ではステップ９０３０でオフした負荷を再びオンさせ、ステップ９１２０にて次の負荷を診断するため、ｎを１増加させ、そのｎが全負荷すべてをチェックしたかどうかの判定をステップ９１３０にてｎ＞ｍかどうかを判定する。ステップ９１３０ですべてのチェックが終了していないと判断されれば、ステップ９０３０以降を繰り返し、全負荷の診断を行う。このようにすると全負荷の短絡または開放状態の異常を検出できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒューズの数が少なく、また電源供給のためのワイヤハーネスを短く、細く、あるいは本数を少なくできる効果がある。別の発明では、電源線の短絡異常の発生を未然に防止できるだけでなく短絡異常発生時の異常箇所が特定できる。更にその短絡区間を分離することができる。また別の発明では過電流検出回路を設けたので故障している負荷があればそれを切り離すことができる。また更に別の発明では車両の不作動時の電力供給装置の消費電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した自動車のシステム配置図。
【図２】本発明を適用した自動車のシステム全体図の一実施例。
【図３】図２のシステムのＦＩＭモジュール構成図。
【図４】図２のシステムのＢＣＭモジュール構成図。
【図５】図２のシステムのＲＩＭモジュール構成図。
【図６】図２のシステムのＰＣＭモジュール構成図。
【図７】図２のシステムのＤＤＭモジュール構成図。
【図８】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成１。
【図９】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成２。
【図１０】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成３。
【図１１】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成４。
【図１２】シャント抵抗による過電流検出回路構成。
【図１３】負荷と出力回路のショート検出および保護動作のアルゴリズム。
【図１４】負荷過電流検出および保護動作のアルゴリズム。
【図１５】ランプ電流特性。
【図１６】モータ電流特性。
【図１７】複数駆動時の電流特性。
【図１８】図２のシステムの別のＦＩＭモジュール構成図。
【図１９】図２のシステムの別のＢＣＭモジュール構成図。
【図２０】図２のシステムの別のＲＩＭモジュール構成図。
【図２１】温度検出回路構成１。
【図２２】温度検出回路構成２。
【図２３】温度検出回路構成３。
【図２４】図２１，図２２の温度検出回路のダイオードの特性。
【図２５】図２３の温度検出回路の温度検出素子の特性。
【図２６】モジュールの構造図１。
【図２７】モジュールの構造図２。
【図２８】図２６のモジュール構造における温度による負荷と出力回路のショート検出および保護動作のアルゴリズム。
【図２９】図２７のモジュール構造における温度による負荷と出力回路のショート検出および保護動作のアルゴリズム。
【図３０】温度による負荷過電流検出および保護動作のアルゴリズム１。
【図３１】温度による負荷過電流検出および保護動作のアルゴリズム２。
【図３２】ランプ電流による温度上昇特性。
【図３３】モータ電流による温度上昇特性。
【図３４】複数駆動時の電流による温度上昇特性。
【図３５】モータロック電流による温度上昇特性とシャットダウン温度の関係。
【図３６】診断モード時の温度による負荷の異常検出のアルゴリズム。
【符号の説明】
３…バッテリ、５…ＦＩＭ、１０…ＰＣＭ、１１…ＡＢＳ、１２Ａ〜１２Ｈ…電源線、１３…診断機、１４…ＢＣＭ、１４…ラジオ、１６…Ａ／Ｃ、１７Ａ〜１７Ｄ…コネクタ、１８…ＤＤＭ、２０…ＰＤＭ、２５…ＳＤＭ、２９…ＲＩＭ、３０…多重通信線、１００…ＦＩＭの電源供給回路、１１０…ＦＩＭの負荷電源遮断回路、１２０…ＦＩＭの制御系電源回路、１３０…ＦＩＭのショート検出回路、１４０…ＦＩＭの通信回路、１５０…ＦＩＭの入力回路、１６０…ＦＩＭの出力回路、１６９…ＦＩＭの温度検出回路、１７０…ＦＩＭの制御回路、１８０…ＦＩＭの入力信号、１８３…ＦＩＭの温度センサ、１９０…ＦＩＭの負荷、
４０００…温度検出素子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗物に搭載された複数の電気負荷に乗物に搭載された電源から電力を供給するための乗物の電源供給装置に係り、特に自動車に好適な電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、各種の電気負荷としての電装品が装備されている。そして、例えば、自動車では、バッテリや発電機などの電源装置からいくつもの電気負荷に電力を供給するため、何本もの電源線ワイヤハーネスが用いられている。そして、実際の車両に電源線（ワイヤハーネス）を配線する場合は、配線作業性や故障時の修理作業を考慮して、エンジンルーム，室内，トランクルーム，ドアなどの各エリア毎にワイヤハーネスを分割してコネクタで接続する方法が用いられている。従ってコネクタによって複数に区画されたこれらのワイヤハーネスは、バッテリなどの電源装置から未端の負荷に至るまでにいくつかのコネクタを通して電力が供給される。
【０００３】
また、このような車両の電力供給系では、一般に片側アース給電方式、すなわち、電源からの給電路の一方として、車両の車体の一部を利用する給電方式が採用されており、このため、電源線が車体に触れただけでショート（短絡異常）になってしまう。そこで、従来の車両の電力供給装置では、車両の所定の場所にヒューズボックスを設け電源装置から所定の負荷系統毎に過電流保護用のヒューズ（可溶片）を設け、電源線がショートしたとき、このヒューズの溶断により電源から切り離して保護が得られるようにしている。
【０００４】
そして、このヒューズは自動車のコンソールボックスの下や、トランクルームの中等に設けたヒューズボックスにまとめて収納されている。
【０００５】
従って従来技術では、負荷によっては、非常に長いワイヤハーネスで電源と接続されている。また電源線が短絡故障した場合、ヒューズが溶断する前に電源線が発煙しないよう、電源線の定格電流をヒューズの溶断定格電流以上にしなければならず、結果として太い電線を電源線に使用している。また、ワイヤハーネス途中のコネクタの嵌合がゆるんで接触不良となったときも、負荷への電源供給が不安定になる。また、ワイヤハーネスはトリム（内装）の内側に隠されて配線されるため、電源線の短絡異常箇所の特定や、コネクタ嵌合不十分な場所の特定が難しいという問題もある。
【０００６】
このような課題に対して、特開平９−３７４８２号公報では、電力半導体素子に直列に電源保護素子を接続した電源供給システムを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来例では、負荷や電力半導体素子（スイッチング素子）の保護が十分ではない。なぜなら、電源保護素子としてヒューズが用いられており、溶断した場合取り換える必要があり、作業性が悪い。また、電源保護素子の動作（溶断）は、それ自体の固有値として与えられており、判断能力を持たないため、回路設計に自由度がない。
【０００８】
本発明の目的は、更に負荷の異常（例えばショート）に対して能動的に保護動作し、信頼性の高い電力供給装置を得るにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、負荷若しくは電力半導体素子の異常検出手段を設け、負荷若しくは電力半導体素子の異常時に当該異常検出手段が出力する電気信号に基づいて電源と電気負荷との間の電源線路に配置した電路遮断装置（例えばリレー，自己遮断スイッチ素子）を遮断するか否かを判断することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した自動車のシステム全体図であり、本発明を構成する部品の配置を示している。３はバッテリであり、バッテリの直近に配置されたヒュージブルリンク４を介して車両全体に対して電源を供給する。パワートレインコントロールモジュール（ＰＣＭ）１０は、エンジンの燃料噴射量や点火時期の制御やスロットルバルブ開度の制御及びエンジントランスミッションの制御を行う。エンジン制御用のセンサやアクチュエータが配置されたエンジンの近く（例えば吸気管外壁やサージタンクの外壁やエアクリーナ内部等）に取付けられている。ＰＣＭ１０には、エアフローメータや水温センサ，クランン角センサなどのいくつかのセンサや、インジェクタ９，点火装置，スロットルバルブを開閉するスロットルモータ３５などの電気負荷としてのアクチュエータ群が接続されている。アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用のコントロールモジュール１１は、ＡＢＳ用アクチュエータに隣接したエンジンルームの後方に装着されている。エアコンディショナーコントロールユニット（Ａ／Ｃ）１６は、Ａ／Ｃ用温度センサおよびアクチュエータの設置場所に近い助手席側のダッシュボート近辺に配置される。エアバックコントロールモジュール（ＳＤＭ）２５は、センターコンソールボックス近辺に搭載されている。ボディコントロールモジュール（ＢＣＭ）１４は、ステアリング近辺の表示デバイスやイグニッションキースイッチ２６，ハザードスイッチ２７，ウィンカスイッチ，ワイパスイッチなどが接続され、ダッシュボード近辺に設置される。各モジュールには少なくとも演算処理装置（ＣＰＵ）、および他のモジュールとの間でデータ通信を行うための通信回路（通信ＩＣ）を有している。各モジュールはそれぞれのモジュールに接続されるセンサや電気負荷等のデバイスの近くに設置されており、これにより各モジュールと接続されるデバイスとの間のハーネス長は短くなる。ＦＲＯＮＴ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ（ＦＩＭ）５はヘッドランプ１，６やターンシグナルランプ２ａ，２ｂ（左），７ａ，７ｂ（右）に隣接したエンジンルームの前方に配置されており、前記ヘッドランプ１，６やターンシグナルランプ２ａ，２ｂ，７ａ，７ｂや近くに装着されているホーン８などを駆動するように接続されている。ＤＲＩＶＥＲ ＤＯＯＲ ＭＯＤＵＬＥ（ＤＤＭ）１８，ＰＡＳＳＥＮＧＥＲ ＤＯＯＲ ＭＯＤＵＬＥ（ＰＤＭ）２０は、それぞれ運転席側，助手席側のドアに搭載されており、ドアロックモータ１９，２１，パワーウィンドウモータ，ドアロックＳＷ，パワーウィンドウＳＷ，電動ミラーモータ（以上図示せず）などが接続されている。ＲＥＡＲ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ（ＲＩＭ）２９は、テールランプ３２，３３やターンシグナルランプ３１，３４に隣接したトランクルームの前方に配置されており、前記テールランプ３２，３３やターンシグナルランプ３１，３４の他、トランクオープナ用モータ，リアデフォッガや後席のドアロックモータ２３，２８，パワーウィンドウモータ，ドアロックＳＷ，パワーウィンドウＳＷなどを駆動するように接続されている。前記ＦＩＭ５，ＲＩＭ２９，ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０にはそれぞれ他のモジュールとの間でデータの授受を行うための通信回路を有する。また、センサ，スイッチ類や外部電気負荷等のデバイスが接続されている入出力インターフェースと、更に電気負荷への制御信号を演算する演算処理装置（ＣＰＵ）を有している。
【００１１】
各モジュール間でのデータの授受を行うため、多重通信線３０が各モジュールの通信回路間を接続している。このように、各モジュールは接続されるデバイスの近いところに配置され、かつ自分に接続されていないデバイスの入力データおよび出力データは多重通信線を介して他のモジュールとの間で送受信するので、それぞれのモジュールに必要なデータを得ることができる。多重通信線３０は、コネクタ３５を介して診断装置１３に接続することができ、診断装置１３は診断に必要な情報を通信線を介して各モジュールから得ることができる。
【００１２】
バッテリ３からの電源線はヒュージブルリンク４を介してＦＩＭ５に接続し、ＦＩＭ５からＢＣＭ１４間は電源線１２Ａ，コネクタ１７Ａ，電源線１２Ｂを介して、ＢＣＭ１４からＲＩＭ２９間は電源線１２Ｃ，コネクタ１７Ｂ，電源線１２Ｄを介して、ＲＩＭ２９からＢＣＭ１４間は電源線１２Ｅ，コネクタ１７Ｃ，電源線１２Ｆを介して、ＢＣＭ１４からＦＩＭ５間は電源線１２Ｇ，コネクタ１７Ｄ，電源線１２Ｈを介して接続しており、車両内にループ状に配線されている。このように電源線を車両内にループ状に配線し、そのループ状に配線された電源線に各モジュールを接続あるいは電源線を各モジュールに接続し、電源線から各モジュールを介して電気負荷としての各種アクチュエータに電力を供給する。各モジュールはエンジンルーム，車室内，トランクルームにそれぞれ１つ配置するように構成している（本実施例では、それぞれＦＩＭ，ＢＣＭ，ＲＩＭで構成している）。実施例の構成によれば、各制御ユニット単位での電力線のインピーダンスが等価的に並列接続され、定格電流が小さい電源線を使用して電力系統を構成することができる。ドアに配置されたモジュールＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０には、ＢＣＭ１４から電源を供給する構成としている。
【００１３】
ループ状に配線された電源線は、コネクタ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄで脱着できるようになっており、電源線１２Ａ，電源線１２Ｈはエンジンルーム、電源線１２Ｂ，電源線１２Ｃ，電源線１２Ｆ，電源線１２Ｇは車室内、電源線１２Ｄ，電源線１２Ｅはトランクルームというように分離できるようになっている。
【００１４】
従って、電源線は、ループ状のみならず制御モジュールをスター状にもツリー状にも接続結線できる。例えば、コネクタ１７Ｄ，１７Ｃで接続されている電源線１２Ｈ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈをはずせば、ツリー結線となる。
【００１５】
次に図１のループ式結線の電源供給系統を適用した実施例を図２にて説明する。まず図２の実施例についてその構成を説明する。図１で説明したループ状に配線された電源線は、バッテリ３からヒュージブルリンク４ｆ，４ｅを介してＦＩＭ５の負荷電源遮断回路１１０に接続される。ヒュージブルリンク４ｆからの電源は負荷電源遮断回路１１０を経由して、電源線１２Ａに接続される。電源線１２Ａは、コネクタ１７Ａで電源線１２Ｂの一端に接続され、他端はＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０に後述のＢＣＭのモジュール側コネクタに接続される。電源線１２Ｂは負荷電源遮断回路２１０を経由して、後述のＢＣＭのモジュール側コネクタに一端が接続された電源線１２Ｃに電気的に接続され、電源線１２Ｃの他端は、コネクタ１７Ｂで電源線１２Ｄの一端に接続され、ＲＩＭ２９の負荷電源遮断回路３１０に後述のＲＩＭのモジュール側コネクタを介して接続される。電源線１２Ｄの他端はＲＩＭ２９の負荷電源遮断回路３１０を経由して、後述のＲＩＭのモジュール側コネクタに一端が接続された電源線１２Ｅに電気的に接続され、電源線１２Ｅの他端は、コネクタ１７Ｃで電源線１２Ｆの一端に接続され、電源線１２Ｆの他端はＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０に接続される。電源線１２Ｆの他端はＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０を経由して、後述するＢＣＭのモジュール側コネクタを介して電源線１２Ｇの一端に電気的に接続され、電源線１２Ｇの他端は、コネクタ１７Ｄで電源線１２Ｈの一端に接続され、他端はＦＩＭ５の負荷電源遮断回路１１０に後述するＦＩＭのモジュール側コネクタを介して接続される。一方ヒュージブルリンク４ｅからの電源はモジュールＦＩＭ５の負荷電源遮断回路１１０を経由して、後述するモジュール側コネクタを介して電源線１２Ｈの他端に電気的に接続されており、結果的に電源線１２Ａ〜１２Ｈはヒューズ４ｅ，４ｆを介して、ループ状に配線されている。このループ状に配線された電源線を総称して以後パワーバス１２と称す。
【００１６】
この電源線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈの構造の一例は、図２６に示すように、電源線３０２０を中心として、その周囲を覆う絶縁材３０３０と、この絶縁材３０３０の外周を覆う導電体３０１０、それにこの導電体３０１０の外周を覆う絶縁材３０００とで構成されている。ここでまず電源線３０２０は、通常、銅の単線、又は撚り線で作られ、電力供給用の導電線となるものである。絶縁材３０３０は、ゴムやプラスチックなどの絶縁体で作られ、電源線３０２０を絶縁する働きをする。導電体３０１０は、細い銅線を編み合わせる（以下編組線）ことにより、絶縁材３０３０の外周に層状に形成したものである。絶縁材３０００は、ゴムやプラスチックなどの絶縁体で作られ、ケーブルの保護層として機能する。前記導電体３０１０の機能は後で詳細に記すが、電源線１２Ａの導電体３０１０の一端はＦＩＭ５のショート検出回路２３０に接続され、もう一端はコネクタ１７Ａの直近で開放状態となっている。同様に電源線１２Ｂの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｃの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｄの導電体３０１０の一端はＲＩＭ２９のショート検出回路３３０に、電源線１２Ｅの導電体３０１０の一端はＲＩＭ２９のショート検出回路３３０に、電源線１２Ｆの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｇの導電体３０１０の一端はＢＣＭ１４のショート検出回路２３０に、電源線１２Ｈの導電体３０１０の一端はＦＩＭ５のショート検出回路１３０に、それぞれ接続され、全ての電源線１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈの他端はそれぞれのコネクタの直近で開放状となっている。この導電体３０１０を以後ショートセンサと称す。一方電源線３０２０は、前述したようにＦＩＭ５から出発して、電源線１２Ａ，コネクタ１７Ａ，電源線１２Ｂ，ＢＣＭ１４，電源線１２Ｃ，コネクタ１７Ｂ，電源線１２Ｄ，ＲＩＭ２９，電源線１２Ｅ，コネクタ１７Ｃ，電源線１２Ｆ，ＢＣＭ１４，電源線１２Ｇ，コネクタ１７Ｄ，電源線１２Ｈを経由し、ＦＩＭ５に戻るループ状に接続されている。
【００１７】
このようにループ状に配線された電源線１２Ａ〜１２ＨはＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の各負荷電源遮断回路１１０，２１０，３１０および、各モジュールＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の各負荷駆動回路（ドライバ回路）１６０，２６０，３６０を介して各モジュールに接続されたそれぞれの電気負荷１９０，２９０，３９０に電力を供給する。また他のモジュールＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０は、ＢＣＭ１４の負荷電源遮断回路２１０に接続される電源線のうち、電源に近い側の１２Ｂ，１２Ｇから電源供給回路２００を介して、電力が供給される。Ａ／Ｃ１６，ＳＤＭ２５，ラジオ１５は、電源線５０ｆを介してＢＣＭ１４の電源供給回路２００からバックアップ電源が供給される。
【００１８】
前述の負荷用の電源線とは別にバッテリ３からは制御系用の電源もＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９に供給される。ＦＩＭ５の制御系電源回路１２０にはヒューズ４ｂを経由して、ＢＣＭ１４の制御系電源回路２２０にはヒューズ４ｃを経由して、ＲＩＭ２９の制御系電源回路３２０にはヒューズ４ｄを経由してバッテリ３から電源が供給される。このように制御系への電源供給を別系統で行うことにより、どれか１つのモジュールが故障しても他のモジュールは動作することができる。
【００１９】
前記パワーバス１２は、ヘッドランプやストップランプ，ワーニングランプ類，パワーウィンドウ，ドアロックなどの制御、いわゆるボディ電装系、あるいは艤装系と呼ばれる電気負荷に電力を供給する。エンジンの燃料噴射量を制御するインジェクタや点火時期を制御する点火装置やスロットルバルブ開度を制御するモータ等の制御を行うエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ），エンジントランスミッションの制御を行うオートトランスミッション（ＡＴＭ），パワートレイン系のパワートレインコントロールモジュール（ＰＣＭ）には、バッテリ３からヒュージブルリンク４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ダッシュボード近辺に配置されたヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｂおよび電源線５０ｂを経由して、前述のボディ電装系の電源供給系とは別系統で電力が供給されている。ＡＢＳコントロールユニット１１には、ヒュージブルリンク４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ａおよび電源線５０ａを経由して電力が供給されている。エアバックコントロールユニットＳＤＭ２５には、ヒュージブルリンク４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｃおよび電源線５０ｃを経由して電力が供給されている。ラジオ１５には、ヒュージブルリンク４ａ，アクセサリスイッチ２６ｂ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｄおよび電源線５０ｄを経由して電力が供給されている。Ａ／Ｃユニット１６には、ヒュージブルリンク４ａ，アクセサリスイッチ２６ｂ，ヒューズボックス３６内のヒューズ３６ｅを経由してバッテリ３から電力が供給されている。このように、それぞれの別機能を持った制御系毎に別系統の電源系としているので、どれか１つの電源系が故障しても他の電源系に影響を与えることがない。
【００２０】
ＢＣＭ１４は電源供給回路２００を有し、この電源供給回路２００は電源線１２Ｂと１２Ｇに電源線２１０ｂ，２１０ｇを介して接続されている。ラジオ１５，ＳＤＭ２５，Ａ／Ｃ１６にはアクセサリスイッチ２６ｂまたはイグニッションスイッチ２６ａを介して電力が供給されているので、アクセサリスイッチ
２６ｂまたはイグニッションスイッチ２６ａがオフになると電力は供給されなくなる。その時、動作していたときのデータをバックアップするためには、イグニッションスイッチ２６ａ，アクセサリスイッチ２６ｂがオフになっても電源を供給する必要がある。そこで、ＢＣＭ１４の電源供給回路２００から電源５０ｆを介してこれらのモジュールのデータをバックアップするための電源が供給されている。このデータバックアップ用の電源を、パワーバス１２から得るようにしたのでデータバックアップ用の別の電源線およびヒューズを設ける必要がない。また、このパワーバス系統１２Ａ〜１２Ｈが故障して、バックアップデータが消去されても、ラジオ１５，ＳＤＭ２５，Ａ／Ｃ１６はアクセサリスイッチ２６ｂ，イグニッションスイッチ２６ａを介して電力が供給されると初期値で動作を始めるように構成しておけば、致命的な故障にはならない。
【００２１】
ボディ電装系のモジュールＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９，ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０をそれぞれ通信回路１４０，２４０，３４０，６４０，５４０を有しており、それぞれの通信回路間は、多重通信線３０で接続されている。それぞれのモジュールは、例えばＢＣＭ１４に入力されるイグニッションキースイッチの状態など車両全体に関連する入出力の情報を相互に送受信することにより、１つのモジュールで取込まれた入力信号によって別のモジュールに設けられた負荷を駆動制御できる。
【００２２】
ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０にはＢＣＭ１４の電源供給回路２００を介して電力が供給される。このためＤＤＭ１８の電源回路５２０，ＰＤＭの電源回路６２０はそれぞれ電源線２３，２４を介してＢＣＭ１４の電力供給回路２００に接続されている。
【００２３】
ＢＣＭ１４に接続された負荷群２９０は出力回路（ドライバ回路）２６０を介して電力の供給を受ける。
【００２４】
出力回路２６０は電源１２ｃと１２ｆに電源線２１０ｃ，２１０ｆを介して接続されている。
【００２５】
出力回路２６０は制御回路２７０の制御信号出力線群２７０ｂから制御信号を受けて負荷を駆動制御する。
【００２６】
制御回路２７０は入力回路２５０及び通信回路２４０の入力インターフェースから入力される入力信号２８０，イグニッションスイッチ信号，アクセサリスイッチ信号及び受信信号に基づいて負荷制御信号を出力回路２６０に出力する。
【００２７】
ＢＣＭモジュール１４はショート検出回路２３０を有し、電源線１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｆ，１２Ｇのショート異常を監視している。ショート検出回路２３０によって例えば電源線１２Ｆのショート異常が検出されるとその信号は制御回路２７０に入力され、出力信号線２７０ａを介して負荷電源遮断回路２１０が駆動され、ショート異常の電源線区間１２Ｆの一端が接離される。この時制御回路２７０は通信回路２４０を介して、他のモジュールにショート異常の電源線区間を特定する信号を送信する。これを受けた所定のモジュールＲＩＭ２９は、自らの制御回路３７０を介してショート異常に関与する電源線１２Ｅを切離すべく自らの負荷遮断回路３１０を制御する。これによってショート異常の区間１２Ｆと、この１２Ｆにコネクタ１７Ｃを介して接続されている電源線１２Ｅがループ状電源線路から切離され、その後は電源線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄによる幹線と、ＢＣＭモジュール１４の電源供給回路２００から配線される技線２３，２４，５０ｆとからなるツリー結線によって、各負荷に電力が供給される。
【００２８】
ＦＩＭモジュール５は、ショート検出回路１３０を有し、電源線１２Ａ，１２Ｈのショート異常を監視している。ショート検出回路１３０によって例えば電源線１２Ａのショート異常が検出されるとその信号は制御回路１７０に入力され、出力信号線１７０ａを介して負荷電源遮断回路１１０が駆動され、ショート異常の電源線区間１２Ａの一端が接離される。この時制御回路１７０は通信回路１４０を介して他のモジュールにショート異常の電源線区間を特定する信号を送信する。これを受けたＢＣＭモジュール１４の制御回路は出力信号線２７０ａを介して負荷電源遮断回路２１０を駆動し、電源線１２Ａとコネクタ１７Ａを介して接続されている電源線１２Ｂの他端を開放する。
【００２９】
この状態では各モジュールは、バッテリ３，ヒューズ４ｅ，ＦＩＭモジュール５の負荷電源遮断回路１１０，電源線１２Ｈ，１２Ｇ，ＢＣＭモジュール１４の負荷遮断回路２１０，電源線１２Ｆ，１２Ｅ，ＲＩＭモジュール２９の負荷遮断回路３１０からなる幹線と、ＢＣＭモジュール１４の電源供給回路２００から配線される技線２３，２４，５０ｆとからなるツリー結線によって負荷に電力が供給される。
【００３０】
図３，図４，図５，図６，図７は、図２の実施例のモジュールの構成図である。以降の本明細書の図面に書かれている半導体スイッチング素子の表記は、説明の便宜上、一般的にトランジスタを表すシンボルは、ショート保護機能を有しない半導体スイッチング素子を表しており、ＭＯＳＦＥＴを表すシンボルは、ショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を表している。ＦＩＭ５の構成を図３で説明する。図２の負荷電源遮断回路１１０は、第１の負荷電源遮断回路１１０ａと第２の負荷電源遮断回路１１０ｂで構成される。第１の負荷電源遮断回路１１０ａは、リレー１１１とダイオード１１３，半導体スイッチング素子１１５で構成されている。第２の負荷電源遮断回路１１０ｂも第１の負荷電源遮断回路１１０ａと同じであり、リレー１１２とダイオード１１４，半導体スイッチング素子１１６で構成されている。このリレー１１１，１１２はコイルに電流を流すと接点がオンになり、電流を遮断すると接点がオフするリレーを使っている。動作および詳細構成について第１，第２の負荷電源遮断回路１１０ａ，１１０ｂとも同じであるので、第１の負荷電源遮断回路１１０ａで説明する。制御回路１７０からの制御信号で半導体スイッチング素子１１５をオン，オフすることによりリレー１１１のコイルに流れる電流を制御し、リレー１１１の接点をオン，オフしている。ダイオード１１３がないと、バッテリ３が逆接されたとき、リレー１１１のコイルに逆電流が流れリレー１１１の接点が制御信号に無関係にオンしてしまい、負荷に正常時と逆方向に電流が流れ誤動作するが、ダイオード１１３によりリレー１１１のコイルに逆電流が流れないようにして、リレー１１１の接点がオフするようにしている。このように、ダイオード１１３を有することにより、もしバッテリ３が逆接されても、リレーはオフするため、負荷の電流経路が遮断され、負荷が動作し続けるような誤動作を防止できる。リレー１１１のコイルへの電源供給は、図２で説明した制御系の電源に接続され、リレー１１１の接点の一端は、バッテリ３とヒュージブルリンク４ｆを経由して接続され、他端はループ系電源供給系統の電源線１２Ａに接続されていると同時に、負荷に電源供給するための出力回路１６０に接続されている。このように、リレー１１１のコイルへの電源供給は制御系電源から行い、またコイルの制御信号を出力する制御回路１７０への電源供給も制御系電源から行っているので、もしパワーバス１２が故障して電源供給されなくても、リレー１１１の制御を行い、第１の負荷電源遮断回路１１０ａの遮断，接続を行うことができる。また、負荷を動作する必要がなく、電流を低減したいときなどは、リレー１１１に流す電流を遮断して、負荷へ供給される電源を遮断できるため、消費電流を少なくできる。また、逆に制御系電源が故障すると、リレー１１１への電流は遮断されて負荷電源遮断回路１１０ａが遮断され、負荷に電源が供給されないため、もし制御回路が誤動作しても、負荷はすべて停止状態となり誤動作することはなくなる。
【００３１】
出力回路１６０は、過電流検出回路１６１，１６２と負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子１６３〜１６８で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子１６３〜１６８には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。半導体スイッチング素子は、図示では６個しか記してないが、当然ＦＩＭ５に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子１６３，１６４，１６５には、それぞれＦＩＭ５に接続された負荷１９０の車両の右側に配置されたウォッシャモータ１９１，ターンランプ右７ａ，ヘッドランプ右６が接続され、半導体スイッチング素子１６６，１６７，１６８には、それぞれＦＩＭ５に接続された負荷１９０の車両の左側に配置されたホーン８，ターンランプ左２ａ，ヘッドランプ左１が接続されている。また半導体スイッチング素子１６３，１６４，１６５の他端は、過電流検出回路１６１に接続され、過電流検出回路１６１の上流の他端には、第２の負荷電源遮断回路１１０ｂから電源が供給されている。半導体スイッチング素子１６６，１６７，１６８の他端は、過電流検出回路１６２に接続され、過電流検出回路１６２の上流の他端には、第１の負荷電源遮断回路１１０ａから電源が供給されている。このように、車両の右側と左側で別系統としており、どちらかの系が故障しても別の系は動作するようにしている。ここで、車両の右側と左側で別系統にする理由は、ＦＩＭ５には、ヘッドランプやフォグランプ，クリアランスランプなど左右で一対になっている負荷が多く接続されているためである。例えば、ヘッドランプ左１とヘッドランプ右６を同じ電源系統で電源供給していると、その電源系の過電流検出回路が故障して電源が供給されなくなると、ヘッドランプは左右どちらも消えるため、夜間走行中などは非常に危険である。本実施例のように、車両の右側と左側で別系統にすれば、どちらかは点灯しているので最悪の事態は回避できる。
【００３２】
制御系電源回路１２０は、ダイオード１２２，定電圧電源回路１２１，電源遮断回路１２３で構成される。バッテリ３からヒューズ４ｂを経由して供給される制御系電源は、ダイオード１２２を経由して定電圧電源回路１２１に供給される。定電圧電源回路１２１では、各種演算，制御処理を行う制御回路１７０などを動作させるための定電圧を発生する。この電圧は、ショート検出回路１３０の電圧印加駆動回路１３１や制御回路１７０，通信回路１４０，電源遮断回路１２３に供給される。電源遮断回路１２３では、制御回路１７０の制御信号によって、定電圧電源回路１２１から供給された定電圧電源を入力回路１５０に供給したり、遮断したりする。入力回路１５０は入力信号１８０の外気温センサ１８１やブレーキ液量センサ１８２などからの信号を制御回路１７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗１５１，１５２でプルアップしている。ところが、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、ブレーキ液量センサ１８２や外気温センサ１８１の情報により警報とかを出す必要もないにも関わらず、プルアップ抵抗１５１，１５２を経由してブレーキ液量センサ１８２や外気温センサ１８１に電流が流れると、バッテリ３が放電し、バッテリ３があがってしまうことになる。そこで、必要ないときにはプルアップ抵抗に供給される電源を電源遮断回路１２３で遮断するようにしている。
【００３３】
ショート検出回路１３０は、電圧印加駆動回路１３１とプルアップ抵抗１３２，１３５とグランドへのプルダウン抵抗１３３，１３４で構成されている。電圧印加駆動回路１３１は制御回路１７０の制御信号によって、プルアップ抵抗１３２，１３５への電源供給のオン，オフを行っている。プルアップ抵抗１３２とプルダウン抵抗１３３の他端は、ＦＩＭ５の外部との接続用コネクタを介してＦＩＭ５外部で接続され、かつ電源線１２Ｈのショートセンサと接続されている。またＦＩＭ５の内部では、制御回路１７０に入力されている。同様にプルアップ抵抗１３５とプルダウン抵抗１３４の他端は、ＦＩＭ５の外部との接続用コネクタを介してＦＩＭ５外部で接続され、かつ電源線１２Ａのショートセンサと接続されている。またＦＩＭ５の内部では、制御回路１７０に入力されている。このようにプルアップ抵抗１３５とプルダウン抵抗１３４の他端を、ＦＩＭ５の外部との接続用コネクタを介してＦＩＭ５外部で接続するようにしているのは次のような理由である。前述したようにショートセンサの他端は開放状態となっているため、通常ショートセンサに電流が流れていない。そうすると接続用コネクタにも電流が流れないため接触部が酸化して接触不良になる可能性がある。そこで本実施例のような構成にすると、コネクタにはプルアップ抵抗１３５，２つの接続コネクタ，プルダウン抵抗１３４の経路で電流が流れるので、酸化を防止することができる。
【００３４】
図４はＢＣＭ１４の構成図である。図２の第１の負荷電源遮断回路２１０ａ，第２の負荷電源遮断回路２１０ｂは、図３のＦＩＭ５の第１の負荷電源遮断回路１１０ａ，第２の負荷電源遮断回路１１０ｂの構成と同じであるが、リレー２１１のコイルへの電源供給は、図２で説明した制御系の電源に接続され、リレー２１１の接点の一端は、ループ系電源供給系統の電源線１２Ｂに接続され、他端はループ系電源供給系統の電源線１２Ｃに接続されていると同時に、両端とも負荷に電源供給するための電源供給回路２００または出力回路２６０に接続されている。
出力回路２６０と電源供給回路２００は、名称は違っているが機能，構成は同じであるので、同時に説明する。過電流検出回路２６１，２６２，２０１，２０２と負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子２６３〜２６６，２０３，２０４で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子２６３〜２６６，２０３，２０４には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。半導体スイッチング素子は、図示では６個しか記してないが、当然ＢＣＭ１４に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子２６３，２６４には、それぞれＢＣＭ１４に接続された負荷２９０のルームランプ類２９３，２９４などが接続され、半導体スイッチング素子２６５，２６６には、それぞれＢＣＭ１４に接続された負荷２９０のインストルメントパネルに配置されたワーニングランプ類２９１，２９２などが接続され、半導体スイッチング素子２０３には、運転席ドアに配置されたＤＤＭ１８が、半導体スイッチング素子２０４には、助手席ドアに配置されたＰＤＭ２０が接続されている。また半導体スイッチング素子２６３，２６４の他端は、過電流検出回路２６１に接続され、過電流検出回路２６１の上流の他端には、電源線１２Ｆからの第２の負荷電源遮断回路２１０ｂの電源が供給されている。半導体スイッチング素子２６５，２６６の他端は、過電流検出回路２６２に接続され、過電流検出回路２６２の上流の他端には、電源線１２Ｃからの第１の負荷電源遮断回路２１０ａの電源が供給されている。半導体スイッチング素子２０３の他端は、過電流検出回路２０１に接続され、過電流検出回路２０１の上流の他端には、電源線１２Ｇからの第２の負荷電源遮断回路２１０ｂの電源が供給されている。半導体スイッチング素子２０４の他端は、過電流検出回路２０２に接続され、過電流検出回路２０２の上流の他端には、電源線１２Ｂからの第１の負荷電源遮断回路２１０ａの電源が供給されている。このように、車室内の前方右側と前方左側，後方右側，後方左側で別系統としており、どれかの系が故障しても別の系は動作するようにしている。
【００３５】
制御系電源回路２２０は、図３のＦＩＭ５の制御系電源回路１２０と構成，動作とも同じである。入力回路２５０は入力信号２８０の間欠ワイパボリューム２８２やワイパスイッチ２８３，ライトスイッチ２８１，イグニッションキースイッチ（図４には図示せず）などからの信号を制御回路２７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗２５１，２５２，２５３でプルアップしている。間欠ワイパボリューム２８２やワイパスイッチ２８３の入力信号によって制御する負荷は必ずイグニッションスイッチがオンになったときしか動作しないので、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、入力情報を取り込む必要がないため、プルアップ抵抗２５１，２５２に供給される電源を電源遮断回路１２３で遮断するようにしている。一方、ライトスイッチ２８１やイグニッションスイッチなどは、車両に人がいなくて、放置されている時に、突然オンされることもありそれによって、負荷を駆動しなければならないので、車両に人がいなくて、放置されている時にも常に入力状態を検出している必要がある。そのため、プルアップ抵抗２５３の電源供給は常に電源供給されている定電圧電源回路２２１の出力に接続されている。
【００３６】
ショート検出回路２３０は、電源線１２Ｂ，電源線１２Ｃ，電源線１２Ｆ，電源線１２Ｇの４つのショートセンサと接続されている。
【００３７】
図５はＲＩＭ２９の構成図である。負荷電源遮断回路３１０は、図３のＦＩＭ５の第１の負荷電源遮断回路１１０ａの構成と同じであるが、リレー３１１のコイルへの電源供給は、図２で説明した制御系の電源に接続され、リレー３１１の接点の一端は、ループ系電源供給系統の電源線１２Ｄに接続され、他端はループ系電源供給系統の電源線１２Ｅに接続されていると同時に、両端とも負荷に電源供給するための出力回路３６０に接続されている。
【００３８】
出力回路３６０は、過電流検出回路３６１，３６２と負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子３６４〜３６８で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子３６４，３６５，３６７，３６８には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。半導体スイッチング素子は、図示では６個しか記してないが、当然ＲＩＭ２９に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子３６３，３６４，３６５には、それぞれＲＩＭ２９に接続された負荷３９０の後席右側ドアのパワーウィンドウモータ３９１，トランクルーム右側に配置された燃料ポン３９２，ストップランプ右３９３などが接続され、半導体スイッチング素子３６６，３６７，３６８には、それぞれＲＩＭ２９に接続された負荷３９０の後席左側ドアのパワーウィンドウモータ３９４，トランクルーム左側に配置されたトランクルームランプ３９５，ストップランプ左３９６などが接続されている。また半導体スイッチング素子３６３，３６４，３６５の他端は、過電流検出回路３６１に接続され、過電流検出回路３６１の上流の他端には、電源線１２Ｅからの負荷電源遮断回路３１０の電源が供給されている。半導体スイッチング素子３６６，３６７，３６８の他端は、過電流検出回路３６２に接続され、過電流検出回路３６２の上流の他端には、電源線１２Ｄからの負荷電源遮断回路３１０の電源が供給されている。このように、車両の右側と左側で別系統としており、どちらかの系が故障しても別の系は動作するようにしている。ここで、車両の右側と左側で別系統にする理由は、ＲＩＭ２９には、ストップランプやテールランプなど左右で一対になっている負荷が多く接続されているためである。例えば、ストップランプ左３９６とストップランプ右３９３を同じ電源系統で電源供給していると、その電源系の過電流検出回路が故障して電源が供給されなくなると、ストップランプは左右どちらも消えるため、ブレーキング時点灯せず非常に危険である。本実施例のように、車両の右側と左側で別系統にすれば、どちらかは点灯しているので最悪の事態は回避できる。半導体スイッチング素子３６３および３６６は、モータを正転，逆転の両方向に駆動するＨブリッジ回路であり、その構成は後で説明する。
【００３９】
制御系電源回路３２０は、図３のＦＩＭ５の制御系電源回路１２０と構成，動作とも同じである。入力回路３５０は入力信号３８０のドア開閉スイッチ３８２や後席のパワーウィンドウスイッチ３８３などからの信号を制御回路３７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗３５１，３５２でプルアップしている。これらのスイッチは、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、入力情報を取り込む必要がないため、プルアップ抵抗３５１，３５２に供給される電源を電源遮断回路３２３で遮断するようにしている。
【００４０】
ショート検出回路３３０は、電源線１２Ｄ，電源線１２Ｅの２つのショートセンサと接続されている。
【００４１】
図６は、ループ状電源供給系とは別系統で電源供給されるＰＣＭ１０の構成である。図２の実施例のＰＣＭ１０は、電源回路７２０，制御回路７７０，入力回路７５０，出力回路７６０で構成されている。電源回路７２０は、ダイオード７２２，定電圧電源回路７２１で構成される。バッテリ３からヒューズ４ａ，イグニッションスイッチ２６ａ，ヒューズ３６ｂを経由して供給される電源は、ダイオード７２２を経由して定電圧電源回路７２１に供給される一方、負荷駆動用の電源として出力回路７６０の半導体スイッチング素子７６１，７６５にも供給されている。定電圧電源回路７２１では、各種演算，制御処理を行う制御回路７７０などを動作させるための定電圧を発生する。入力回路７５０は入力信号７８０のクランク角センサ７８１とエアフローセンサ７８２，スロットルセンサ７８３などからの信号を制御回路７７０が取り込めるような電圧に変換している。
【００４２】
出力回路７６０は、負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行う半導体スイッチング素子７６１と７６５、および負荷のオン，オフを行う半導体スイッチング素子７６２，７６３，７６５で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子７６５には過温度検出遮断機能を内蔵したパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、過電流が流れ素子の温度が所定温度以上になるとオフするようになっている。そのため、負荷がショートしても電流が流れ続けることがなく、ハーネスが発煙したり、ヒューズが切れたり、バッテリが過放電するようなこともない。一方、半導体スイッチング素子７６２，７６３，７６５には保護機能がない単純な半導体スイッチング素子を使用している。なぜなら、もし負荷とかがショートして過電流が流れても、負荷の上流にあるヒューズが溶断するため、過電流が流れ続けることはないためである。本実施例では保護機能がない半導体スイッチング素子を使用したが、当然のごとく保護機能付の半導体スイッチング素子を使用してもなんら問題はない。半導体スイッチング素子は、図示では５個しか記してないが、当然ＰＣＭ１０に接続された負荷に応じて増減する。半導体スイッチング素子７６２，７６３，７６４には、それぞれＰＣＭ１０に接続された負荷７９０のワーニングランプ７９２，インジェクタ７９３，ＥＧＲソレノイド７９４などが接続され、これらの負荷の上流にはヒューズ３６ｆ，３６ｇ，３６ｈが接続されている。半導体スイッチング素子７６１には、ＰＣＭ１０に接続された負荷７９０のＡＴソレノイド７９１などが接続されている。半導体スイッチング素子７６５は、スロットルモータ７９５を正転，逆転の両方向に駆動するＨブリッジ回路であり、その構成は後で説明する。
【００４３】
ＰＣＭ１０と同様にループ状電源供給系とは別系統で電源供給される図２のＡＢＳ１１，Ａ／Ｃ１６，ＳＤＭ２５，ラジオ１５の構成も、図６のＰＣＭ１０の構成とほぼ同じため説明は省略するが、当然、モジュールに接続されている入力信号，負荷は異なっている。
【００４４】
図７は、ＢＣＭ１４の電源供給回路２００から電源供給されるＤＤＭ１８の構成である。ＤＤＭ１８は、電源回路６２０，制御回路６７０，入力回路６５０，出力回路６６０，通信回路６４０，入力信号６８０の一部，負荷６９０の一部で構成されている。電源回路６２０は、定電圧電源回路６２１と電源遮断回路６２３で構成される。ＢＣＭ１４の電源供給回路２００から供給される電源は、定電圧電源回路７２１に供給される一方、負荷駆動用の電源として出力回路６６０のスイッチング素子６６３，６６４，６６５、および負荷６９１にも供給されている。定電圧電源回路６２１では、各種演算，制御処理を行う制御回路６７０などを動作させるための定電圧を発生する。入力回路６５０は入力信号６８０のモジュールに内蔵されたパワーウィンドウスイッチ６８１やドアロックスイッチ６８２などからの信号を制御回路３７０が取り込めるような電圧に変換している。そのために抵抗６５１，６５２でプルアップしている。これらのスイッチは、車両に人がいなくて、放置されているようなときには、入力情報を取り込む必要がないため、プルアップ抵抗６５１，６５２に供給される電源を電源遮断回路６２３で遮断するようにしている。
【００４５】
出力回路６６０は、負荷に対して電源を供給して駆動の制御を行うスイッチング素子６６３，６６４，６６５、および負荷のオン，オフを行う半導体スイッチング素子６６１，６６２で構成される。この実施例では、半導体スイッチング素子６６１，６６２には保護機能がない単純な半導体スイッチング素子を使用している。なぜなら、もし負荷とかがショートして過電流が流れても、負荷の上流にあるＢＣＭ１４の電源供給回路２００に保護機能が付いているため、過電流が流れ続けることはないためである。本実施例では保護機能がない半導体スイッチング素子を使用したが、当然のごとく保護機能付の半導体スイッチング素子を使用してもなんら問題はない。パワーウィンドウモータ６９３，ドアロックモータ６９４，ミラーモータ６９５を駆動するスイッチング素子６６３，６６４，６６５には、リレーを使用しているが半導体スイッチング素子でも良い。半導体スイッチング素子６６１には、ＤＤＭ１８に内蔵された負荷６９０のスイッチイルミランプ６９１が接続され、半導体スイッチング素子６６２には、ドアに設置されたステップランプ６９２が接続され、これらの負荷の上流にはＢＣＭ１４の電源供給回路２００が接続されている。
【００４６】
ＰＤＭ２０の構成も、図７のＤＤＭ１８の構成とほぼ同じため説明は省略する。
【００４７】
このように、ドアに設置されたＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０および負荷の電源は、ＢＣＭ１４の保護機能を持った電源供給回路より供給しているため、電源供給線には同軸構造の線を使用する必要がなく、普通の電線を使用できる。したがって、電線の経が細くできる。また、出力回路に使用する半導体スイッチング素子には保護機能がないものでも良い。
【００４８】
図８，図９，図１０，図１１にモータを正転，逆転の両方向に駆動するＨブリッジ回路の構成を示す。まず、図８を説明する。論理回路１０５０は、制御回路からの２つの制御信号をもとに、ショート保護機能を有していない４つの半導体スイッチング素子１０１０，１０２０，１０３０，１０４０で構成されるＨブリッジの制御信号に変換している。すなわち、正転の時は、半導体スイッチング素子１０２０と半導体スイッチング素子１０３０をオンさせモータ１０６０に電流を流し、逆転の時は、半導体スイッチング素子１０１０と半導体スイッチング素子１０４０をオンさせてモータに逆電流を流すような信号に変換する。図９は、Ｈブリッジを構成する半導体スイッチング素子の上流側２個をショート保護機能を有する半導体スイッチング素子１０１０ａ，１０２０ａにしたものであり、図１０は、Ｈブリッジを構成する半導体スイッチング素子の下流側２個をショート保護機能を有する半導体スイッチング素子１０３０ａ，１０４０ａにしたものであり、図１１は、Ｈブリッジを構成する半導体スイッチング素子の上流側，下流側４個すべてをショート保護機能を有する半導体スイッチング素子１０１０ａ，１０２０ａ，１０３０ａ，１０４０ａにしたものである。図８はＨブリッジを構成する半導体スイッチング素子にショート保護機能を有していないので、別の所でショート保護機能が必要となる。図９は上流にショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を使用しているため、負荷がショートしても保護され、かつ負荷に接続された電源がグランドにショートしても保護される。しかし、負荷に接続された電源が電源側にショートすると下流側の半導体スイッチング素子が破壊する。図１０は、下流にショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を使用しているため、負荷がショートしても保護され、かつ負荷に接続された電線が電源側にショートしても保護される。しかし、負荷に接続された電線がグランドにショートすると下流側の半導体スイッチング素子が破壊する。それに対し、図１１は上流，下流ともにショート保護機能を有している半導体スイッチング素子を使用しているため、負荷がショートしても保護され、かつ負荷に接続された電線がグランドにショートしても、電源側にショートしても保護される。
【００４９】
この４つのＨブリッジ回路の使い分けについて説明する。パワーバス１２から電源の供給を受けるモジュール、具体的には、図２の実施例の中のＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の上流には、２個のヒュージブルリンク４ｅ，４ｆだけしかなく、負荷がショート故障したときに出力回路にショート保護機能がないと、ループ式電源系統全体が動作不能になるため、ＦＩＭ５（図３），ＢＣＭ１４（図４），ＲＩＭ２９（図５）内のモータ駆動Ｈブリッジ回路には、図９，図１０，図１１のどれかを使う必要がある。ところが、図２の実施例の中のＰＣＭ１０ （図６）やＡＢＳ１１，Ａ／Ｃ１６などは、それぞれ機能毎かつ図６のＰＣＭ１０の負荷のように負荷毎にヒューズを有しているため、ショート保護機能を有したＨブリッジ回路でなくても、致命的な故障になることはないので、本実施例では、図８のショート保護機能を有しないＨブリッジ回路を使用している。もちろん図９，図１０，図１１のＨブリッジ回路を使用しても問題はない。同様にＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０の電源供給も、電源供給側であるＢＣＭ１４の電源供給回路２００にショート保護機能付の半導体スイッチング素子を使用しているため、図８のショート保護機能を有しないＨブリッジ回路を使用している。
【００５０】
次に図３，図４，図５，図６，図７のモジュールの出力回路内の過電流検出回路について説明する。図１２は過電流検出回路の構成を示している。２０２０は、シャント抵抗であり、上流側の一端は電源線に接続され、下流側の一端は負荷を駆動する複数の半導体スイッチング素子に接続されており、接続された負荷に流れる電流全てがこのシャント抵抗２０２０を流れるように構成されている。このシャント抵抗２０２０の両端の電位差を増幅回路２０１０により増幅して、制御回路のＡ／Ｄ変換器２０００でシャント抵抗に流れる電流、すなわち接続されている負荷に流れる電流の総和を検出するようにしている。本実施例では、この電流を検出することにより、負荷のデッドショート故障，負荷のリークショート故障，負荷デッドショート故障と出力回路の半導体スイッチング素子のデッドショート故障の複合故障などを検出し、フェールセーフ動作を行っている。
【００５１】
図１３，図１４の処理フローチャートを用いて、図３，図４，図５，図６，図７のモジュールにおける前記故障検出の方法およびフェールセーフの方法について説明する。図１３は、負荷のデッドショート故障の検出方法とフェールセーフ方法を示している。最初に、ステップ６０００にて過電流検出回路に流れる電流ＩＴを図１２のＡ／Ｄ変換器２０００で測定する。次にステップ６０１０測定した電流ＩＴが、所定の許容値以上かどうかを判定する。この所定の許容値は、この値以上流れたら、モジュールのどこかが破壊するという値以下であり、モジュールに接続された負荷全てが動作しているときの電流値以上で設定した数値である。ステップ６０１０で、電流ＩＴが許容値以下だと判定すると致命的なデッドショート故障はないと判断し、図１４のステップ６２００を実行する。ステップ６０１０で電流ＩＴが許容値以上だと判定すると、いずれかの負荷がショートしていると見なして、ステップ６０２０以降を実行する。ステップ６０２０では、現在オンしている全ての負荷をオフするため、出力回路の半導体スイッチング素子を全てオフする。ステップ６０３０では、オンしていた負荷の数ｍを算出し、ステップ６０４０では、再度電流ＩＴを測定する。ここで、半導体スイッチング素子をすべてオフしたので、半導体スイッチング素子が故障していない限りは、電流は流れなくなるはずである。それを判定するため、ステップ６０５０で再度測定した電流ＩＴ（半導体スイッチング素子をすべてオフしたときの電流）が前記許容値を超えているかどうかを比較している。ここでも、電流ＩＴが許容値以上であれば、半導体スイッチング素子が故障しており、かつ負荷もデッドショート故障をしていることになる。なぜなら、負荷が正常なら半導体スイッチング素子が故障していても電流ＩＴが許容値以上になることはないはずである。したがって、故障個所に電源供給されないようにループ式電源系統を遮断するために、まずステップ６１５０において、故障しているモジュールの負荷電源遮断回路をオフし、さらに故障した電源系に接続されているモジュールの負荷電源遮断回路をオフするために、ステップ６１６０において、故障情報を他のモジュールに多重通信により送信する。この情報を受信したモジュールは、その情報が自分の負荷電源遮断回路をオフするという情報であれば、すぐに負荷電源遮断回路をオフする。このようにすることにより、故障した電源系を遮断することができ、電流が流れ続けることを防止することができる。さらに、ステップ６１７０において、故障個所や故障の内容を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりする。この記憶された情報は、図１の診断装置１３などで読み出すことができるようになっている。故障した電源系を遮断する方法をよりわかりやすく図２の実施例で説明する。一例として、図５のＲＩＭ２９に接続されている燃料ポンプ３９２とそれを駆動する半導体スイッチング素子３６４のどちらもデッドショート故障したとする。その時、ＲＩＭ２９の過電流検出回路３６１に流れる電流により、故障を検出するとまず故障した電源系の負荷電源遮断回路３１０のリレーの接点をオフし、故障した電源系の電源線１２Ｅと正常な電源系の電源線１２Ｄを遮断する。さらに、故障した電源系の電源線１２Ｅは電源線１２Ｆと接続されているので、電源線１２Ｆが接続されている図６のＢＣＭ１４の第２の負荷電源遮断回路２１０ｂのリレーの接点をオフし、故障した電源系の電源線１２Ｆと正常な電源系の電源線１２Ｇを遮断する。このようにすると故障した電源系のみが遮断されるので、正常な電源系に接続された負荷は正常に動作する。
【００５２】
前記ステップ６０５０で再度測定した電流ＩＴが許容値以下であれば、半導体スイッチング素子は故障していないが、いずれかの負荷がデッドショートしていることになる。ステップ６０６０以降でいずれの負荷がショートしているかを判定している。ステップ６０６０では、以下の処理を何回繰り返すかの数値ｎを１に初期化する。ステップ６０７０で、ステップ６０２０でオフした負荷の１個だけをオンした後、ステップ６０７０で、その時の電流ＩＴを測定し、ステップ６０９０でその電流ＩＴが前記と同じ所定の許容値と比較する。この時電流ＩＴが許容値以上であれば、ステップ６０７０でオンした負荷がデッドショートしているということで、ステップ６１１０において、以後復帰条件が成立しない限り、その負荷をオフする。またこの時も前述したのと同じように、ステップ６１２０にて故障情報を表示したり格納する。ステップ６０９０で電流値ＩＴが許容値以下であれば、負荷はデッドショートしてないと判断し、ステップ６１００にてその負荷を駆動する半導体スイッチング素子をオンし、正常時の動作とする。これで、１個の負荷の診断が終了するが、残りの負荷を診断するため、ステップ６１３０にて前記数値ｎを１だけ増加させ、ステップ６１４０にて全部終了したかどうかを比較し、終了してなければステップ６０７０以下の処理を繰り返し、終了すれば次の処理である図１４のステップ６２００を実行する。
【００５３】
図１４は、デッドショートではなく、負荷のリークなどにより正常値以上の電流が流れるのを検出して、負荷をオフする方法の処理を示している。ステップ６２１０では、電流値ＩＴを測定する。ステップ６２２０では、電流ＩＴを測定したとき動作しているすべての負荷の正常時の最大電流値ＩＬｍａｘと最小ＩＬｍｉｎを検索し、かつ動作している負荷の数ｍを算出する。例えば、図１５には動作開始してからのランプの正常時の電流の中心値の一例を示しており、図１６には動作開始してからのモータの正常時の電流の中心値の一例を示している。このようなすべての負荷の正常時の電流データがあらかじめメモリに記憶されており、そのデータを検索し、その検索した中心値にばらつきデータを加味して、式１，式２にてすべての負荷の正常時の最大電流値ＩＬｍａｘと最小ＩＬｍｉｎを算出する。
【００５４】
ＩＬｍａｘ＝正常時の電流ｘ（１＋ばらつき） ：式１
ＩＬｍｉｎ＝正常時の電流ｘ（１−ばらつき） ：式２
ステップ６２３０では、現在オンしている負荷の正常時の電流値の最大，最小の総和ＩＴｍａｘ，ＩＴｍｉｎを式３，式４にて算出する。
【００５５】
ＩＴｍａｘ＝ΣＩＬｍａｘ＿ｎ（ｎ＝１〜ｍ） ：式３
ＩＴｍｉｎ＝ΣＩＬｍｉｎ＿ｎ（ｎ＝１〜ｍ） ：式４
例えば、図１５と図１６の２つの負荷が動作しているとすると、総和は、図１７のような電流値となる。次にステップ６２４０において、異常判定最大電流値ＩＮＧｍａｘ を式５で、異常判定最小電流値ＩＮＧｍｉｎ を式６で算出する。
【００５６】
ＩＮＧｍａｘ＝ＩＴｍａｘ＋Ａ ：式５
ＩＮＧｍｉｎ＝ＩＴｍｉｎ−Ａ ：式６
式５，式６のＡは、０以上の所定一定値である。本実施例では異常判定電流値の計算は一定値を加算して求めたが、比率計算して求めても良い。ステップ６２１０で測定した電流値ＩＴとステップ６２４０で算出した異常判定電流値をステップ６２５０で比較する。電流値ＩＴが異常判定最小電流値ＩＮＧｍｉｎ より大きくて、異常判定最大電流値ＩＮＧｍａｘ より小さければ、正常であるので処理を終了する。それ以外の時は、いずれかの負荷に異常があると判断し、異常な負荷を特定するために以下の処理を実行する。ステップ６２６０では、以下の処理を何回繰り返すかの数値ｎを１に初期化する。ステップ６２７０で現在オンしている負荷の１個だけをオフした１ｍｓ後、ステップ６２７０で、その時の電流ＩＴｎｅｗ を測定し、ステップ６２９０で、オフしたことによって変化した電流値（ＩＴ− ＩＴｎｅｗ ）が、ステップ６２２０で検索してもとめたオフした負荷の最大電流値ＩＬｍａｘ より小さく、最大電流値ＩＬｍｉｎ より大きければ、その負荷は正常であるので、ステップ６３００にてその負荷を駆動する半導体スイッチング素子をオンし、正常時の動作とする。ステップ６２９０で負荷異常と判断したら、ステップ６３１０において、以後復帰条件が成立しない限り、その負荷をオフする。またステップ６３２０にて故障情報を表示したり格納する。残りの負荷を診断するため、ステップ６３３０にて前記数値ｎを１だけ増加させ、ステップ６３４０にて全部終了したかどうかを比較し、終了してなければステップ６２７０以下の処理を繰り返す。このように、負荷および半導体スイッチング素子の両方がショート故障したときには、その電源系統を遮断するため、ループ式電源系統に影響を与えることがない。また、負荷のショートおよびレアショートを検出すれば該当する半導体スイッチング素子のみを遮断することができるので、故障個所だけを分離でき他の負荷に影響を与えないようになる。また、本実施例では半導体スイッチング素子には過温度検出遮断機能を内蔵したものを使用しているが、このように各負荷の電流を検出できるため、半導体スイッチング素子の保護機能は、その半導体スイッチング素子が破壊しない目的の為だけの、ばらつきが大きくても良い過電流制限機能があれば、十分にショート保護を行うことができ、半導体スイッチング素子の構成が簡単にできる。
【００５７】
図１８，図１９，図２０は、図２の実施例の別のモジュールＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９の構成図であり、他のモジュールＰＣＭ１０，ＤＤＭ１８，ＰＤＭ２０は図６，図７の実施例に対して変更がない。図１８はＦＩＭ５の構成図であり、図３のＦＩＭ５の構成図の相違点のみを説明する。図３では、過電流検出回路１６１，１６２を有していたが、図１８のＦＩＭ５では、過電流検出回路を有しておらず、放熱板の温度を検出する温度検出回路１６９および周温を検出する温度センサ１８３を有している。同様に図１９および図２０のＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９も過電流検出回路を有さず、それぞれ放熱板の温度を検出する温度検出回路２０９および３６９と周温を検出する温度センサ２８４，３８３を有している。
【００５８】
図２１，図２２，図２３は温度検出回路の構成例である。図２１は３０２０〜３０５０のダイオードと、ダイオードに流す電流を制限する抵抗３０１０および抵抗３０１０とダイオード３０２０間の電圧を入力しＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３０００で構成している。Ａ／Ｄ変換器３０００は、ＦＩＭ５，ＢＣＭ１４，ＲＩＭ２９のそれぞれのＣＰＵ１７０，２７０，３７０に内蔵されている。ダイオード３０２０〜３０４０の４個のダイオードは、図２４のような特性を有している。ダイオードに順方向に電流が流れると順方向の電圧が発生し、その電圧は温度によってほぼ直線的に変化する特性を有している。温度が低い時は順方向電圧は高く、温度が高くなると順方向電圧は低くなっている。このような特性を持っているダイオードを直列に接続してその時の電圧を測定することにより温度を検出できる。図２１の例ではダイオードを４個直列に接続しているが、これは常温である２５℃近辺の時の電圧が、Ａ／Ｄ基準電圧（５Ｖ）のほぼ半分になるようにするためである。このようにすれば、検出精度も向上し、検出範囲も広くなる。ただし、４個接続しなくても１個だけでも温度を検出できることは当然である。図２４の特性図にも示しているようにダイオードの順方向電圧は、順方向電流によっても変化する。したがって、図２１の構成の場合、温度によってダイオードの順方向電圧が変化するとダイオードに流れる順方向電流も変化するため、温度特性が直線的にならず精度が落ちることになる。図２２は、精度が落ちないように、図２１のダイオードに流す電流を制限する抵抗３０１０の代わりに、ダイオードに流す電流を一定に保つ定電流源３０６０を設けている。このようにすることにより、ダイオードに流れる電流が温度が変化しても変わらないため、より高精度で温度を検出できる。図２３はもう１つの温度検出回路の構成例である。図２３は図２５のような特性有する温度検出用抵抗体３０８０と、温度検出用抵抗体３０８０と接続される抵抗３０７０および抵抗３０７０と温度検出用抵抗体３０８０間の電圧を入力しＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３０００で構成している。温度検出用抵抗体３０８０の特性は、図２５の（ａ）のように高温になるに従って抵抗値が低くなるものと、（ｂ）のように高温になるに従って抵抗値が高くなるものが有るが、高温側で精度が必要な時は（ｂ）の特性の温度検出用抵抗体を使用し、低温側で精度が必要な時は（ａ）の特性の温度検出用抵抗体を使用する。
【００５９】
図２６はモジュールの構造の代表例である。４０１０は外部との接続を行うコネクタと一体のプラスチックケース、そのプラスチックケース４０１０の底部はアルミ製のベース４０８０でふさがれており、その上には回路を形成する銅箔のパターンが貼られたアルミ製のプリント基板４０７０が搭載されている。そのアルミ製のプリント基板４０７０には、主に発熱の大きい半導体素子４１３０〜４３２０および温度検出素子４０００が搭載されている。これら半導体素子４１３０〜４３２０は、図１８のＦＩＭ５では出力回路１６０内の半導体素子１６３〜１６８であり、図１９のＢＣＭ１４では電源供給回路２００，出力回路２６０内の半導体素子２０３〜２０４，２６３〜２６６であり、図２０のＲＩＭ２９では出力回路３６０内の半導体素子３６３〜３６８である。温度検出素子４０００は、図２１，図２２のダイオード３０２０〜３０５０であり、図２３の温度検出用抵抗体３０８０である。この温度検出素子はアルミ製のプリント基板４０７０のほぼ中央に搭載されている。プラスチックケース４０１０の天井部はプラスチック製のカバー４０２０でふさがれており、水が浸水しないようになっている。
【００６０】
４０３０はアルミ製のプリント基板４０７０に搭載されてない図１８，図１９，図２０の回路素子（例えばＣＰＵなど）が搭載されたプリント基板であり、アルミ製のプリント基板４０７０との接続はフラットケーブル４０６０で接続されている。また、アルミ製のプリント基板４０７０と端子４０５０がワイヤボンディング線４０４０で接続することにより外部との接続を行っている。このように発熱体である半導体素子をアルミ製のプリント基板４０７０に搭載し、更に外気に温度を放熱するためのアルミ製のベース４０８０と接着されているので、放熱性が良く、素子の発熱が抑えられる。また、温度検出素子４０００をアルミ製のプリント基板４０７０の中心に搭載しているので、アルミ製のプリント基板４０７０に搭載された半導体素子の発熱のほぼ平均を検出することが出来る。更に、発熱体をアルミ製のプリント基板４０７０に搭載し、その他の部品を別のプリント基板に搭載することにより、小型が可能になる。
【００６１】
図２７はモジュールの構造のもう１つ代表例である。図２６との相違点は、温度検出素子をアルミ製のプリント基板４０７０の２個所に搭載したことである。こうすることにより、より正確に温度を検出することが出来る。
【００６２】
図２８は、温度検出素子が１個の時の故障検出およびフェールセーフの処理フローである。ステップ７０１０にて、最初は正常であるのでステップ７０３０を実行し、図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ７０４０では測定した温度Ｔｆが１５０℃かどうかを判定し、１５０℃以上であれば、ステップ７０５０にて現在オンしている全ての負荷をオフするため、出力回路の半導体スイッチング素子を全てオフする。更にステップ７０６０では、故障しているモジュールの負荷電源遮断回路をオフし、さらに故障した電源系に接続されているモジュールの負荷電源遮断回路をオフするために、ステップ７０７０において、故障情報を他のモジュールに多重通信により送信する。この情報を受信したモジュールは、その情報が自分の負荷電源遮断回路をオフするという情報であれば、すぐに負荷電源遮断回路をオフする。このようにすることにより、故障した電源系を遮断することができ、電流が流れ続けることを防止することができる。さらに、ステップ７０８０において、故障個所や故障の内容を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりする。この記憶された情報は、図１の診断装置１３などで読み出すことができるようになっている。ステップ７０４０で温度Ｔｆが１５０℃以下と判定されれば、通常制御を行う。異常と判定された後にこのルーチンが実行されると、ステップ７０１０にて異常処理中とみなし、ステップ７０２０にて異常処理の解除条件が成立していなければこの処理は終了し、解除条件が成立していれば、再度ステップ７０３０以降を実行するようになっている。本実施例での解除条件はイグニッションスイッチがオフになった時としているが、これは制御内容によって当然変わるものである。このようにすることにより、一度異常を検出すると解除条件が成立するまで、電流が遮断されるようになる。どのような時に異常が検出されるかを分かりやすく説明する。まず１つ目の場合は、負荷（例えば図１８のＦＩＭ５のホーン８）がデッドショートするとホーン８を鳴らそうとして、半導体スイッチング素子１６６をオンすると非常に大きな電流が流れるため、半導体スイッチング素子は急激に発熱して高温になる。この熱が温度検出素子４０００に伝わり、１５０℃を超える。この時、ホーンの半導体スイッチング素子のみオフすれば電流は流れなくなり、発熱はなくなるが、半導体スイッチング素子もショートしていると電流を遮断できない。したがって、モジュールの負荷電源遮断回路をもオフするようにしている。もう１つの場合は、モータがロックした場合である。説明では図１８のＦＩＭ５のウォッシャモータがロックしたとして説明する。図３５を用いて説明する。モータがロックしてない時は電流も少ないため、温度上昇も少なく半導体の保証温度を超えることはないが、モータがロックすると正常時の数倍の電流が流れ、温度上昇も大きくなる。このような時、半導体の保証温度を超えた時、半導体スイッチング素子そのものの保護機能が働くような素子を本実施例では前述したように使用しているが、この保護機能を働かせるための温度検出誤差が大きいため、あるものは保護機能が働き負荷はオフするが、別のものは保護機能が働かず負荷はオフせずに駆動されつづける。このように、温度検出誤差が大きいと働きが違ってしまうという問題が派生する。そこで本発明のように、半導体スイッチング素子の保護機能と別の温度検出素子で温度を検出し電流を遮断することにより、確実に電流を遮断できるように出来る。
【００６３】
図２９は、温度検出素子が２個の時の故障検出およびフェールセーフの処理フローである。ステップ７１１０にて、最初は正常であるのでステップ７１３０を実行し、図２７の温度検出素子４０００，４００５の位置の温度Ｔｆ１，Ｔｆ２を、温度検出回路で測定する。ステップ７１４０では測定した温度Ｔｆ１またはＴｆ２が１５０℃かどうかを判定し、どちらかが１５０℃以上であれば、ステップ７１５０にて現在オンしている全ての負荷をオフするため、出力回路の半導体スイッチング素子を全てオフする。更にステップ７１６０では、故障しているモジュールの負荷電源遮断回路をオフし、さらに故障した電源系に接続されているモジュールの負荷電源遮断回路をオフするために、ステップ７１７０において、故障情報を他のモジュールに多重通信により送信する。この情報を受信したモジュールは、その情報が自分の負荷電源遮断回路をオフするという情報であれば、すぐに負荷電源遮断回路をオフする。このようにすることにより、故障した電源系を遮断することができ、電流が流れ続けることを防止することができる。さらに、ステップ７１８０において、故障個所や故障の内容を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりする。この記憶された情報は、図１の診断装置１３などで読み出すことができるようになっている。ステップ７１４０で温度Ｔｆ１，Ｔｆ２のどちらもが１５０℃以下と判定されれば、通常制御を行う。異常と判定された後にこのルーチンが実行されると、ステップ７１１０にて異常処理中とみなし、ステップ７１２０にて異常処理の解除条件が成立していなければこの処理は終了し、解除条件が成立していれば、再度ステップ７１３０以降を実行するようになっている。本実施例での解除条件はイグニッションスイッチがオフになった時としているが、これは制御内容によって当然変わるものである。
図２８，図２９による処理は、負荷や負荷駆動素子が故障した時、発火などしないようにするために必要な最低限の処理であるが、図１８，図１９，図２０のモジュール構成で図２６，図２７のような構造にした時の、故障個所を特定する方法について、以下に説明する。
【００６４】
図３０は、過電流が流れている負荷を特定して、その負荷の駆動を停止し、故障個所を記憶，表示する処理を表している。ステップ８０１０にて周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ８０２０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ８０３０にて、温度検出素子４０００の位置の正常時の温度上昇の予測値を算出する。正常であれば、負荷および負荷駆動素子に正常電流が流れ、その電流により負荷駆動素子である半導体スイッチング素子が発熱し、その発生した熱はアルミ基板およびアルミ製のベースによって放熱される。温度検出素子４０００の位置の温度は、負荷駆動素子の発熱量、負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との間の熱抵抗によって決まってくる。また負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との間の熱抵抗は、負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との間の熱伝導率と距離によって決まってくる。その結果として、ランプの場合の時間経過に対する電流と温度上昇の関係は、図３２のようになり、モータなどの負荷の場合の時間経過に対する電流と温度上昇の関係は、図３３のようになる。また、図３２と図３３の負荷が図３４のように同時に駆動されると、温度上昇値は個々の温度上昇値を加算した温度上昇値となる。したがって、図３２，図３３のような正常時の全負荷の温度上昇特性をメモリにテーブルデータとして記憶しておき、現在駆動している負荷の温度上昇値をテーブルデータより求め、それらを加算することにより、ステップ８０３０における温度検出素子４０００の位置の正常時の温度上昇の予測値を算出することができる。また、正常時の全負荷の温度上昇特性をメモリにテーブルデータとして記憶しておかずに、駆動している負荷の正常時の電流と負荷駆動素子と温度検出素子４０００の位置との距離と熱伝導率より計算で求めることもできる。計算で求めるようにすると、アルミ基板に搭載している負荷駆動素子の駆動する負荷の電流が変更されたり、負荷駆動素子の位置が変更されたりした時でも、テーブルデータを記憶させるためにデータを取得する必要がなくなり、変更が容易に行えるようになる。
【００６５】
ステップ８０４０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値を超えていれば、現在オンしているいずれかの負荷が異常で過電流が流れているか、負荷駆動素子をオンしていないにもかかわらず負荷駆動素子が異常で負荷に電流を流しているかである。そこでステップ８０５０以降の処理により異常個所を特定する。まずステップ８０５０にて現在オンしている負荷の数ｍと、異常の確率の高い順に整理し順位付けをする。本実施例では、異常検出する前の最後にオンした負荷を異常確率が高い順位ｎ＝１とし、最も早くオンした負荷を異常確率が低い順位ｎ＝ｍとしている。ステップ８０６０にて繰り返し回数ｎを１に初期化し、ステップ８０７０にてｎ番目の負荷をオンし、ステップ８０８０にて所定時間待った後に、周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ８０９０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ８１００にて、温度検出素子４０００の位置の温度上昇の予測値を算出する。ステップ８１１０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値以下であれば、現在オフした負荷が異常であったということでステップ８１６０を実行し、その故障情報を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりして、故障個所を特定して処理を終了する。一方、ステップ８１１０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値を超えていた場合は、現在オフした負荷は正常で、他の負荷が異常で過電流が流れているか、負荷駆動素子をオンしていないにもかかわらず負荷駆動素子が異常で負荷に電流を流しているかである。そこでステップ８１２０ではステップ８０７０でオフした負荷を再びオンさせ、ステップ８１３０にて次の負荷を診断するため、ｎを１増加させ、そのｎが現在オンしている負荷すべてをチェックしたかどうかの判定をステップ８１４０にてｎ＞ｍかどうかを判定する。ステップ８１４０ですべてのチェックが終了していないと判断されれば、ステップ８０７０以降を繰り返し、オンしている全負荷の診断を行う。オンしている全負荷の診断ですべての負荷が正常と判断されると、ステップ８１２０において、現在オフしている負荷駆動素子が故障して異常電流が流れていると判断し、その情報を表示したり、記憶して、この処理を終了する。この時、オフしている負荷を１個ずつオンしていって故障個所を特定することも可能だが、通常の制御ではオフとなっている負荷を運転者の意図に無関係にオンすると、運転者は違和感を感じるので本実施例ではこのような処理は行わず、異常表示を行うにとどめている。異常個所を特定するには、ディーラにて行う図３６の処理を行うことにより特定できるようにしている。ステップ８０４０にて、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値以下であれば、過電流は流れていないと判断して、図３１の処理を実行する。このようにすれば、過電流が流れている個所を特定でき、遮断することができるので、連続して過電流が流れ続けることがないようにできる。
【００６６】
図３１の処理では、負荷または負荷駆動素子のオープン故障を検出する処理である。ステップ８２４０において、図３０のステップ８０２０で求めた温度上昇値Ｔｆｄがステップ８０３０で求めた温度上昇予測値から所定値βを減算した値を超えていれば、実際の温度上昇値は予想値の許容範囲内であるので異常はないと判断し、処理を終了する。ステップ８２４０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値から所定値βを減算した値以下であれば、ステップ８２５０以下の故障負荷を特定するための処理を実行する。ステップ８２５０にて現在オンしている負荷の数ｍと、異常の確率の高い順に整理し順位付けをする。本実施例では、異常検出する前の最後にオンした負荷を異常確率が高い順位ｎ＝１とし、最も早くオンした負荷を異常確率が低い順位ｎ＝ｍとしている。ステップ８２６０にて繰り返し回数ｎを１に初期化し、ステップ８２７０にてｎ番目の負荷をオンし、ステップ８２８０にて所定時間待った後に、周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ８２９０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ８３００にて、温度検出素子４０００の位置の温度上昇の予測値を算出する。ステップ８３１０において、温度上昇値Ｔｆｄと温度上昇予測値の差の絶対値が所定の値γ未満であれば、現在オフした負荷が異常であったということでステップ８３５０を実行し、その故障情報を表示したり、ディーラーでのサービス情報として記憶したりして、故障個所を特定して処理を終了する。一方、ステップ８３１０において、温温度上昇値Ｔｆｄと温度上昇予測値の差の絶対値が所定の値γ以上であれば、現在オフした負荷は正常で、他の負荷が異常で電流が流れていないか、負荷駆動素子をオンしているにもかかわらず負荷駆動素子から負荷に電流を流していないかである。そこでステップ８３２０ではステップ８２７０でオフした負荷を再びオンさせ、ステップ８３３０にて次の負荷を診断するため、ｎを１増加させ、そのｎが現在オンしている負荷すべてをチェックしたかどうかの判定をステップ８３４０にてｎ＞ｍかどうかを判定する。ステップ８３４０ですべてのチェックが終了していないと判断されれば、ステップ８２７０以降を繰り返し、オンしている全負荷の診断を行う。オンしている全負荷の診断ですべての負荷が正常と判断されると、この処理を終了する。このようにすれば、オープン状態で故障した負荷を特定できる。
【００６７】
図３６では、ディラーでの診断で故障個所を特定する処理フローを表している。まずステップ９０１０にてすべての負荷をオフする。次にステップ９０２０で診断する負荷の順番ｎを１に初期化してステップ９０３０以降を実行する。ステップ９０３０ではｎ番目の負荷に電流を供給するため、対応する負荷駆動素子をオンにする。そうすると駆動される負荷によって、図３２や図３３のように電流が流れ、発熱する。そこでステップ９０４０にて温度上昇で異常を検出できる所定時間待って、周囲温度Ｔａと図２６の温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆを、図２１または図２２または図２３の温度検出回路で測定する。ステップ９０５０では、周囲温度Ｔａと温度検出素子４０００の位置の温度Ｔｆにより、温度検出素子４０００の位置の温度上昇値Ｔｆｄ＝Ｔｆ−Ｔａを算出する。次にステップ９０６０にて、温度検出素子４０００の位置の温度上昇の予測値を算出する。ステップ９０７０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値を超えていれば、現在オンした負荷が短絡状態またはレアショート状態の異常であるということでステップ９０８０を実行し、その故障情報を表示する。一方、ステップ９０７０において、温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値に所定値αを加算した値以下の場合は、ステップ９１００にて温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値から所定値βを減算した値以下であれば、現在オンした負荷が開放状態の異常であるということでステップ９０９０を実行し、その故障情報を表示する。ステップ９０７０において温度上昇値Ｔｆｄが温度上昇予測値から所定値βを減算した値を超えていれば、その負荷は正常と見なされるのでステップ９１１０にて正常を表示する。ステップ９０８０，ステップ９０９０での故障表示、ステップ９１１０での正常表示の後には、次の負荷の診断を行うために、ステップ９１２０ではステップ９０３０でオフした負荷を再びオンさせ、ステップ９１２０にて次の負荷を診断するため、ｎを１増加させ、そのｎが全負荷すべてをチェックしたかどうかの判定をステップ９１３０にてｎ＞ｍかどうかを判定する。ステップ９１３０ですべてのチェックが終了していないと判断されれば、ステップ９０３０以降を繰り返し、全負荷の診断を行う。このようにすると全負荷の短絡または開放状態の異常を検出できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒューズの数が少なく、また電源供給のためのワイヤハーネスを短く、細く、あるいは本数を少なくできる効果がある。別の発明では、電源線の短絡異常の発生を未然に防止できるだけでなく短絡異常発生時の異常箇所が特定できる。更にその短絡区間を分離することができる。また別の発明では過電流検出回路を設けたので故障している負荷があればそれを切り離すことができる。また更に別の発明では車両の不作動時の電力供給装置の消費電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した自動車のシステム配置図。
【図２】本発明を適用した自動車のシステム全体図の一実施例。
【図３】図２のシステムのＦＩＭモジュール構成図。
【図４】図２のシステムのＢＣＭモジュール構成図。
【図５】図２のシステムのＲＩＭモジュール構成図。
【図６】図２のシステムのＰＣＭモジュール構成図。
【図７】図２のシステムのＤＤＭモジュール構成図。
【図８】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成１。
【図９】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成２。
【図１０】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成３。
【図１１】モータ駆動Ｈブリッジ回路構成４。
【図１２】シャント抵抗による過電流検出回路構成。
【図１３】負荷と出力回路のショート検出および保護動作のアルゴリズム。
【図１４】負荷過電流検出および保護動作のアルゴリズム。
【図１５】ランプ電流特性。
【図１６】モータ電流特性。
【図１７】複数駆動時の電流特性。
【図１８】図２のシステムの別のＦＩＭモジュール構成図。
【図１９】図２のシステムの別のＢＣＭモジュール構成図。
【図２０】図２のシステムの別のＲＩＭモジュール構成図。
【図２１】温度検出回路構成１。
【図２２】温度検出回路構成２。
【図２３】温度検出回路構成３。
【図２４】図２１，図２２の温度検出回路のダイオードの特性。
【図２５】図２３の温度検出回路の温度検出素子の特性。
【図２６】モジュールの構造図１。
【図２７】モジュールの構造図２。
【図２８】図２６のモジュール構造における温度による負荷と出力回路のショート検出および保護動作のアルゴリズム。
【図２９】図２７のモジュール構造における温度による負荷と出力回路のショート検出および保護動作のアルゴリズム。
【図３０】温度による負荷過電流検出および保護動作のアルゴリズム１。
【図３１】温度による負荷過電流検出および保護動作のアルゴリズム２。
【図３２】ランプ電流による温度上昇特性。
【図３３】モータ電流による温度上昇特性。
【図３４】複数駆動時の電流による温度上昇特性。
【図３５】モータロック電流による温度上昇特性とシャットダウン温度の関係。
【図３６】診断モード時の温度による負荷の異常検出のアルゴリズム。
【符号の説明】
３…バッテリ、５…ＦＩＭ、１０…ＰＣＭ、１１…ＡＢＳ、１２Ａ〜１２Ｈ…電源線、１３…診断機、１４…ＢＣＭ、１４…ラジオ、１６…Ａ／Ｃ、１７Ａ〜１７Ｄ…コネクタ、１８…ＤＤＭ、２０…ＰＤＭ、２５…ＳＤＭ、２９…ＲＩＭ、３０…多重通信線、１００…ＦＩＭの電源供給回路、１１０…ＦＩＭの負荷電源遮断回路、１２０…ＦＩＭの制御系電源回路、１３０…ＦＩＭのショート検出回路、１４０…ＦＩＭの通信回路、１５０…ＦＩＭの入力回路、１６０…ＦＩＭの出力回路、１６９…ＦＩＭの温度検出回路、１７０…ＦＩＭの制御回路、１８０…ＦＩＭの入力信号、１８３…ＦＩＭの温度センサ、１９０…ＦＩＭの負荷、
４０００…温度検出素子。
Claims (8)
- 他の車両用負荷制御装置の電力供給線とループ接続を構成して電力が供給される車両用負荷制御装置であって、
車両に搭載された複数の負荷への電力の供給状態を制御する複数の電力半導体素子と、
この電力半導体素子に供給する電源を遮断する負荷電源遮断回路と、
前記電力半導体素子の発熱を放熱する熱伝導体と、
前記熱伝導体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度に関連して前記電力半導体素子及び前記負荷電源遮断回路の動作状態を制御する制御手段を備え、
前記複数の電力半導体素子は、第１の電力供給線に接続された第１の電力半導体素子群と、第２の電力供給線に接続された第２の電力半導体素子群に分かれており、
前記負荷電源遮断回路は、前記第１の電力供給線と前記第２の電力供給線の電気的接続を遮断する構成であり、
前記温度検出手段で検出された温度が所定の温度を超えた場合に、前記複数の電力半導体素子及び前記負荷電源遮断回路を遮断し、
前記第１または第２の電源線を介して直接接続された他の負荷制御装置に対して、当該電源線との電気的接続の遮断を要求する故障情報を送信することを特徴とする車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記電力半導体素子若しくは前記負荷電源遮断回路を遮断する温度は、前記電力半導体素子の保証温度とする車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記半導体素子若しくは前記負荷電源遮断回路を遮断する温度は、前記電力半導体素子に流れる電流によって決定する車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記電力半導体素子若しくは前記負荷電源遮断回路を遮断する温度は、前記電力半導体素子に流れる電流と当該電力半導体素子と温度検出手段との設置距離によって決定することを特徴とする車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記電力半導体素子若しくは前記負荷電源遮断回路を遮断する温度は、前記電力半導体素子に流れる電流と前記電力半導体素子と温度検出手段との設置距離と周囲温度によって決定することを特徴とする車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記電力半導体素子若しくは前記負荷電源遮断回路を遮断した時には、異常状態を表示することを特徴とする車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記電力半導体素子若しくは前記負荷電源遮断回路を遮断する温度は、
あらかじめ記憶された負荷ごとのテーブルデータの総和で求めることを特徴とする車両用負荷制御装置。 - 請求項１において、
前記故障情報の通信は、多重通信方式で行われることを特徴とする車両用負荷制御装置。
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