JP4983242B2

JP4983242B2 - 車両配線システム

Info

Publication number: JP4983242B2
Application number: JP2006341424A
Authority: JP
Inventors: 和倫阪本
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-12-19
Also published as: JP2008149952A

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリの出力電圧を、車両に搭載された複数の負荷へ供給するための車両配線システムに関する。

従来、ヘッドランプやワイパー等の車載電装機器は、単一のＥＣＵ（Electric Control Unit）によって、集中制御されていた。しかし、単一のＥＣＵで車両に搭載された車載電装機器をすべて制御しようとすると、ＥＣＵが複雑、かつ大型化するという不都合があった。そこで、車載電装機器毎に機能を限定して小型化したＥＣＵを設け、このようなＥＣＵを車両内に分散配置するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図８は、ＥＣＵを分散配置するようにした背景技術に係る車両配線システム１０１を示す概念図である。図８に示す車両１００は、ダッシュパネルＤでエンジンルームと乗員室とに区画されている。そして、車両１００のエンジンルームに、車両配線システム１０１が配設されている。図８に示す車両配線システム１０１は、車載用のバッテリ１０２、配線１０３、リレーボックス１０４、配線１０５，１０６、ＥＣＵ１０７，１０８、及びヘッドランプ１０９，１１０を備えて構成されている。

ＥＣＵ１０７，１０８は、乗員室内に配設されており、バッテリ１０２の近傍にはバッテリ１０２の電力を車両内の各負荷に分岐接続するためのリレーボックス１０４が配設されている。そして、バッテリ１０２とリレーボックス１０４とは配線１０３で接続され、リレーボックス１０４とＥＣＵ１０７とは配線１０５で接続され、リレーボックス１０４とＥＣＵ１０８とは配線１０６で接続されている。そうすると、バッテリ１０２とリレーボックス１０４とは近傍に配設されているので配線１０３は短く、リレーボックス１０４とＥＣＵ１０７，１０８とは位置が離れており、配線設置の都合上、最短距離で接続することが困難な位置関係になっているので、配線１０５，１０６は配線１０３よりかなり長くなっている。

図９は、図８に示す車両配線システム１０１の電気的構成を示す回路図である。図９に示すように、ＥＣＵ１０７は、スイッチング部２０１と、コンデンサ２０２，２０３とを備えている。スイッチング部２０１は、ＦＥＴ２０４と、ＦＥＴ２０４の動作を制御する制御回路２０５とを備えたいわゆるＩＰＤ（Intelligent Power Device）である。また、ＥＣＵ１０８は、スイッチング部２１１と、コンデンサ２１２，２１３とを備えている。スイッチング部２１１は、ＦＥＴ２１４と、ＦＥＴ２１４の動作を制御する制御回路２１５とを備えたいわゆるＩＰＤである。制御回路２０５，２１５は、負荷短絡や過熱等の異常を検出する機能を有しており、これらの異常を検出した場合にＦＥＴ２０４，２１４をオフさせる自己保護動作を行うようになっている。

また、バッテリ１０２は、配線１０３、リレーボックス１０４、及び配線１０５を介してスイッチング部２０１の電源端子２０６に接続されている。また、スイッチング部２０１のグラウンド端子２０７は、グラウンドに接続されている。さらに、電源端子２０６は、サージ吸収用のコンデンサ２０２，２０３を介してグラウンドに接続されている。

また、バッテリ１０２は、配線１０３、リレーボックス１０４、及び配線１０６を介してスイッチング部２１１の電源端子２１６に接続されている。また、スイッチング部２１１のグラウンド端子２１７は、グラウンドに接続されている。さらに、電源端子２１６は、サージ吸収用のコンデンサ２１２，２１３を介してグラウンドに接続されている。

ヘッドランプ１０９，１１０は、例えば車両の左右のヘッドランプであり、信号入力端子２０８，２１８に接続されたスイッチ１１１がオンすると、制御回路２０５，２１５によって、ＦＥＴ２０４，２１４がオンされ、電源端子２０６，２１６に印加されたバッテリ１０２の出力電圧が、出力端子２０９，２１９からヘッドランプ１０９，１１０へと供給されることにより、左右のヘッドランプが点灯するようになっている。

このように構成された車両配線システム１０１では、配線１０５，１０６が長くなるために配線１０５，１０６のインダクタンスＬ１０５，Ｌ１０６を無視することができず、スイッチング部２０１，２１１が両方ともオンしている状態の等価回路は図１０のようになる。

このように構成された車両配線システム１０１において、例えばスイッチング部２０１，２１１が両方ともオンしている状態でヘッドランプ１０９が短絡故障を生じると、スイッチング部２０１の制御回路２０５によって負荷短絡が検出されて、ＦＥＴ２０４がオフされる。そうすると、インダクタンスＬ１０５とコンデンサ２０２とからなるＬＣ直列共振回路の共振が生じてスイッチング部２０１の電源電圧ＶＢが変動し、サージノイズが生じる。

図１１は、上述のようにＦＥＴ２０４がオフした場合にヘッドランプ１０９に印加される負荷電圧ＶＬと、スイッチング部２０１の電源電圧ＶＢとの変化を示すグラフである。図１１に示すように、ＦＥＴ２０４がオフすると、電源電圧ＶＢが振動し、特に電源電圧ＶＢがスイッチング部２０７の最低動作電圧を下回ると、スイッチング部２０７が誤動作してしまうという不都合があった。

そこで、コンデンサ２０２，２０３、及びコンデンサ２１２，２１３と直列に、それぞれ抵抗を接続することにより、ＬＣ直列共振回路のＱを低下させることで、電源電圧ＶＢの振動を低減するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平６−１１２９３９号公報特開２００１−３１４０９６号公報

しかしながら、コンデンサ２０２，２０３、及びコンデンサ２１２，２１３は、スイッチング部２０１，２１１を静電気やサージ電圧等から保護する目的で設けられているところ、コンデンサ２０２，２０３、及びコンデンサ２１２，２１３と直列に、それぞれ抵抗を接続すると、抵抗によってコンデンサ２０２，２０３、及びコンデンサ２１２，２１３へ流れる電流が制限されるため、静電気やサージ電圧等からの保護効果が低下してしまうという、不都合があった。また、抵抗を追加する必要があるため、コストの増大を招くと共に、抵抗の実装スペースのためにＥＣＵが大型化してしまうという不都合があった。

本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、共振を抑制するための部品を付加することなく、サージ電圧を低減することができる車両配線システムを提供することを目的とする。

本発明に係る車両配線システムは、車両のエンジンルーム内に配設されるバッテリと、前記バッテリから供給される電圧によって駆動される第１及び第２負荷と、前記バッテリに一端が接続された第１配線と、前記第１配線を第２及び第３配線に分岐させる分岐部と、車両の乗員室内に配設され、前記バッテリから前記第１配線及び前記第２配線を介して供給される電圧を受電する第１電源端子とグラウンドに接続される第１グラウンド端子とを備えると共に、前記第１電源端子により受電された電圧の前記第１負荷への供給をオンオフする第１スイッチング部と、前記第１電源端子と前記第１グラウンド端子との間に接続された第１コンデンサと、車両の乗員室内に配設され、前記バッテリから前記第１配線及び前記第３配線を介して供給される電圧を受電する第２電源端子とグラウンドに接続される第２グラウンド端子とを備えると共に、前記第２電源端子により受電された電圧の前記第２負荷への供給をオンオフする第２スイッチング部と、前記第２電源端子と前記第２グラウンド端子との間に接続された第２コンデンサとを備え、前記分岐部は、前記乗員室内における前記第１及び第２スイッチング部の近傍に設定された分岐配線領域内に設けられている。

この構成によれば、第１配線を第２及び第３配線に分岐させる分岐部は、第１及び第２スイッチング部の近傍に設定された分岐配線領域内に設けられるので、第２及び第３配線を短縮することが容易となる結果、第２及び第３配線のインピーダンスを低減することが容易となる。そして、第２及び第３配線のインピーダンスが低減されていると、第１及び第２スイッチング部がオンしている状態で第１及び第２スイッチング部のうちいずれか一方がオフした場合、第１及び第２コンデンサと第１配線のインダクタンスとによる共振で生じるサージ電流が、インピーダンスが低減された第２、第３配線、及び他方のスイッチング部を介して負荷へ流されることにより、サージ電流が低減されるので、共振を抑制するための部品を付加することなく、サージ電圧を低減することができる。

また、前記バッテリは、車両のエンジンルーム内に配設され、前記第１及び第２スイッチング部は、車両の乗員室内に配設され、前記分岐配線領域は、前記乗員室内に設けられているので、エンジンルーム内のバッテリから乗員室内の分岐配線領域まで、第１配線によってバッテリの供給電圧が導かれる。そして、分岐配線領域において分岐部で、第１配線から分岐した第２及び第３配線が、第１及び第２スイッチング部にそれぞれ接続されるので、エンジンルームから乗員室までの距離の長い部分が第１配線によって配線される結果、第２及び第３配線を短くすることが容易となる。

また、第１及び第２スイッチング部のオンオフ指示を受け付ける受付部をさらに備え、前記分岐配線領域は、前記乗員室内におけるインスツルメントパネル、及びインスツルメントパネルの下部のうち、少なくとも一方に設定され、前記受付部は前記インスツルメントパネルの近傍に配設されていることが好ましい。

この構成によれば、インスツルメントパネル、及びインスツルメントパネルの下部のうち、少なくとも一方に分岐部が設けられ、この分岐部の近傍に第１及び第２スイッチング部が設けられる。そして、第１及び第２スイッチング部のオンオフ指示を受け付ける受付部が、インスツルメントパネルの近傍に設けられ、インスツルメントパネル、及びインスツルメントパネルの下部のうち少なくとも一方に分岐部が設けられ、この分岐部の近傍に第１及び第２スイッチング部が設けられていると、受付部から第１及び第２スイッチング部への配線が容易となる。

また、前記第１スイッチング部は、前記第１負荷の駆動を制御する電子制御ユニット内に配設されており、前記分岐配線領域は、前記電子制御ユニットの筐体内に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、電子制御ユニットの筐体内で、第２配線によって、分岐部と第１電源端子とが接続されるので、第２配線を短くすることが容易となる。

このような構成の車両配線システムは、第１配線を第２及び第３配線に分岐させる分岐部は、第１及び第２スイッチング部の近傍に設定された分岐配線領域内に設けられるので、第２及び第３配線を短縮することが容易となる結果、第２及び第３配線のインピーダンスを低減することが容易となる。そして、第２及び第３配線のインピーダンスが低減されていると、第１及び第２スイッチング部がオンしている状態で第１及び第２スイッチング部のうちいずれか一方がオフした場合、第１及び第２コンデンサと第１配線のインダクタンスとによる共振で生じるサージ電流が、インピーダンスが低減された第２、第３配線、及び他方のスイッチング部を介して負荷へ流されることにより、サージ電流が低減されるので、共振を抑制するための部品を付加することなく、サージ電圧を低減することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両配線システム１の構成の一例を示す説明図である。図１に示す車両配線システム１は、車載用のバッテリ２、配線３（第１配線）、リレーボックス４、配線２１（第１配線）、ヒューズボックス２０（分岐部）、配線５（第２配線）、配線６（第３配線）、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７、ＥＣＵ８、ヘッドランプ９（第１負荷）、及びヘッドランプ１０（第２負荷）を備えて構成されている。

また、車両配線システム１は、車両の車体Ｂの内部に配設されており、車体Ｂは、ダッシュパネルＤでエンジンルームと乗員室とに区画されている。そして、車体Ｂのエンジンルームに、バッテリ２、リレーボックス４、及びヘッドランプ９，１０が配設されており、車体Ｂの乗員室におけるインスツルメントパネルＰの内部にヒューズボックス２０、配線５，６、及びＥＣＵ７，８が配設されている。この場合、インスツルメントパネルＰの内部に分岐配線領域が設定されている。なお、分岐配線領域は、インスツルメントパネルＰの内部に設定される例に限られず、例えばインスツルメントパネルＰの下部領域や、乗員室内における任意に設定された領域において任意に設定された領域に設定されていてもよい。

ヒューズボックス２０と、ＥＣＵ７，８とは、分岐配線領域として設定されたインスツルメントパネルＰの内部で極力近接して配設されており、配線５によってヒューズボックス２０とＥＣＵ７とが接続され、配線６によってヒューズボックス２０とＥＣＵ８とが接続されている。

図２は、図１に示す車両配線システム１の電気的構成を示す回路図である。図２に示すように、ＥＣＵ７は、破線で示す筐体内に、スイッチング部７１（第１スイッチング部）と、コンデンサ７２，７３（第１コンデンサ）とを備えている。スイッチング部７１は、ＦＥＴ７４と、ＦＥＴ７４の動作を制御する制御回路７５とを備えたいわゆるＩＰＤである。また、ＥＣＵ８は、破線で示す筐体内に、スイッチング部８１（第２スイッチング部）と、コンデンサ８２，８３（第２コンデンサ）とを備えている。スイッチング部８１は、ＦＥＴ８４と、ＦＥＴ８４の動作を制御する制御回路８５とを備えたいわゆるＩＰＤである。制御回路７５，８５は、負荷短絡や加熱等の異常を検出する機能を有しており、これらの異常を検出した場合にＦＥＴ７４，８４をオフさせる自己保護動作を行うようになっている。スイッチング部７１，８１としては、例えば米国ｉｎｆｉｎｅｏｎ社製のＩＴＳ４２８Ｌ２等のＩＰＤを用いることができる。

ヒューズボックス２０は、ヒューズ２０１、ヒューズ２０２を備えている。配線３の一端はバッテリ２の正極に接続され、配線３の他端はリレーボックス４で分岐され、配線２１を介してヒューズボックス２０のヒューズ２０１，２０２の一端に接続されている。そして、ヒューズ２０１の他端が配線５を介してスイッチング部７１の電源端子７６に接続され、ヒューズ２０２の他端が配線６を介してスイッチング部８１の電源端子８６に接続されている。また、配線５は、ヒューズボックス２０とＥＣＵ７とを結ぶ略最短の長さに設定されており、配線６は、ヒューズボックス２０とＥＣＵ８とを結ぶ略最短の長さに設定されている結果、配線５，６は極力短くなるようにされている。

スイッチング部７１，８１のグラウンド端子７７，８７は、グラウンドに接続されている。さらに、電源端子７６は、サージ吸収用のコンデンサ７２，７３を介してグラウンドに接続され、電源端子８６は、サージ吸収用のコンデンサ８２，８３を介してグラウンドに接続されている。

ヘッドランプ９，１０は、例えば車両の左右のヘッドランプであり、信号入力端子７８，８８に接続されたスイッチ１１（受付部）がオンすると、制御回路７５，８５によって、ＦＥＴ７４，８４がオンされ、電源端子７６，８６に印加されたバッテリ２の出力電圧が、出力端子７９，８９からヘッドランプ９，１０へと供給されることにより、左右のヘッドランプが点灯するようになっている。スイッチ１１は、例えばインスツルメントパネルＰやハンドルの側部に設けられているので、ＥＣＵ７，８をインスツルメントパネルＰの内部に配設することで、図８に示す車両配線システム１０１のようにＥＣＵをエンジンルームに配設する場合よりもＥＣＵ７，８とスイッチ１１との配線を容易にすることができる。

このように構成された車両配線システム１は、配線５，６が短いために配線５，６のインダクタンスを無視することができる一方、配線２１が長くなるために配線３のインダクタンスＬが無視できなくなる。そうすると、車両配線システム１のスイッチング部７１，８１が両方ともオンしている状態の等価回路は図３のようになる。

このように構成された車両配線システム１において、例えばスイッチング部７１，８１が両方ともオンしている状態でヘッドランプ９が短絡故障を生じると、スイッチング部７１の制御回路７５によって負荷短絡が検出されて、ＦＥＴ７４がオフされる。そうすると、インダクタンスＬとコンデンサ７２，７３とからなるＬＣ直列共振回路で共振が生じるが、スイッチング部７１の電源端子７６は、配線５，６、及びヘッドランプ１０を介してグラウンドに接続されており、配線５，６は極力短くされてインピーダンスが低減されているので、共振により生じたサージ電流Ｉが配線５，６、及びヘッドランプ１０を介してグラウンドへ流れる結果、図４に示すように、図１１に示す背景技術の場合よりもスイッチング部７１の信号入力端子７８や配線５，６に生じるサージ電圧を抑制することができる。

この場合、共振によるサージ電圧が生じるのは、必ずしも制御回路７５によって負荷短絡が検出されて制御回路７５の保護動作によりＦＥＴ７４がオフされる場合に限られず、スイッチ１１がオフされる等、ユーザの操作指示に応じてＦＥＴ７４がオフされる場合にもサージ電圧が生じるおそれがある。しかしながら、スイッチング部７１，８１のようなＩＰＤの中には、通常のオンオフ動作よりも、保護動作によるＦＥＴ７４のオフ動作を急峻に行うようにされているものがあり、このようなＩＰＤをスイッチング部７１，８１として用いた場合には、保護動作を行う際は、通常動作時よりもＦＥＴ７４が急峻にオフされるために、サージ電圧が増大するおそれがある。

このように、通常のオンオフ動作よりも、保護動作を急峻に行うようにされたＩＰＤをスイッチング部７１，８１として用いた場合であっても、図１に示す車両配線システム１によれば、サージ電圧を抑制することができる。

なお、図５に示す車両配線システム１ａのように、ＥＣＵ７ａの筐体内に例えば接続端子５０を備え、接続端子５０によって配線２１，５，６が接続される構成としてもよい。この場合、接続端子５０が分岐部の一例に相当している。また、ＥＣＵ７ａの筐体内に分岐配線領域が設定されている。また、接続端子５０と配線５，６とは、ヒューズ５１，５２を介して接続される構成であってもよい。車両配線システム１ａの等価回路図も、車両配線システム１と同様、図３で示されるので、図１１に示す背景技術の場合よりもスイッチング部７１の信号入力端子７８や配線５，６に生じるサージ電圧を抑制することができる。

この場合、配線５，６は、極力短いことが望ましい。図６、図７は、上述のように構成された車両配線システム１ａにおいて、配線５，６の長さの合計が配線３の略２／３の長さである場合に電源端子７６に印加されるサージ電圧を示す波形図である。図６は、ＦＥＴ７４がオフした場合におけるサージ電圧と、ヘッドランプ９に印加される負荷電圧とを示し、図７は、ＦＥＴ８４がオフした場合におけるサージ電圧と、ヘッドランプ１０に印加される負荷電圧とを示している。

図６、図７に示すように、車両配線システム１ａにおいて、ＦＥＴ７４がオフした場合、及びＦＥＴ８４がオフした場合のいずれであっても電源端子７６に印加される電源電圧がスイッチング部７１の最低動作電圧を下回ることがないので、ＦＥＴ７４のスイッチング時に生じるサージ電圧によりスイッチング部７１が誤動作するおそれを低減することができる。

なお、スイッチング部７１，８１によって駆動される負荷は、ヘッドランプに限らないが、上述したようにサージ電圧の低減効果を得るためには、ＦＥＴ７４，８４のうちいずれか一方のＦＥＴがオフしてサージが発生した際に、他方のＦＥＴがオンしている必要がある。従って、スイッチング部７１，８１によって駆動される負荷は、例えば左側ヘッドライトと右側ヘッドライト、左側テールランプと右側テールランプ、あるいは左側ストップランプと右側ストップランプのように、スイッチング部７１，８１の各負荷が、同時にオンオフされるようになっていることが望ましい。

また、分岐部に接続されるスイッチング部は、複数であればよく、スイッチング部７１，８１の二つに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る車両配線システムの構成の一例を示す説明図である。図１に示す車両配線システムの電気的構成を示す回路図である。図２に示す車両配線システムの等価回路図である。図３に示す車両配線システムにおけるサージ電圧の一例を示す説明図である。図２に示す車両配線システムの変形例を示す回路図である。図５に示す車両配線システムにおけるサージ電圧の一例を示す説明図である。図５に示す車両配線システムにおけるサージ電圧の一例を示す説明図である。背景技術に係る車両配線システムを示す概念図である。図８に示す車両配線システムの回路図である。図９に示す車両配線システムの等価回路図である。図１０に示す車両配線システムにおけるサージ電圧の一例を示す説明図である。

１，１ａ車両配線システム
２バッテリ
３，５，６配線
４リレーボックス
９，１０ヘッドランプ
１１スイッチ
２０ヒューズボックス
４１，４２，５１ヒューズ
５０接続端子
７１，８１スイッチング部
７２，７３，８２，８３コンデンサ
７４，８４ＦＥＴ
７５，８５制御回路
７６，８６電源端子
７７，８７グラウンド端子
７８，８８信号入力端子
７９，８９出力端子
Ｐインスツルメントパネル

Claims

車両のエンジンルーム内に配設されるバッテリと、
前記バッテリから供給される電圧によって駆動される第１及び第２負荷と、
前記バッテリに一端が接続された第１配線と、
前記第１配線を第２及び第３配線に分岐させる分岐部と、
車両の乗員室内に配設され、前記バッテリから前記第１配線及び前記第２配線を介して供給される電圧を受電する第１電源端子とグラウンドに接続される第１グラウンド端子とを備えると共に、前記第１電源端子により受電された電圧の前記第１負荷への供給をオンオフする第１スイッチング部と、
前記第１電源端子と前記第１グラウンド端子との間に接続された第１コンデンサと、
車両の乗員室内に配設され、前記バッテリから前記第１配線及び前記第３配線を介して供給される電圧を受電する第２電源端子とグラウンドに接続される第２グラウンド端子とを備えると共に、前記第２電源端子により受電された電圧の前記第２負荷への供給をオンオフする第２スイッチング部と、
前記第２電源端子と前記第２グラウンド端子との間に接続された第２コンデンサとを備え、
前記分岐部は、前記乗員室内における前記第１及び第２スイッチング部の近傍に設定された分岐配線領域内に設けられていること
を特徴とする車両配線システム。
第１及び第２スイッチング部のオンオフ指示を受け付ける受付部をさらに備え、
前記分岐配線領域は、前記乗員室内におけるインスツルメントパネル、及びインスツルメントパネルの下部のうち、少なくとも一方に設定され、
前記受付部は前記インスツルメントパネルの近傍に配設されていること
を特徴とする請求項１記載の車両配線システム。
前記第１スイッチング部は、前記第１負荷の駆動を制御する電子制御ユニット内に配設されており、
前記分岐配線領域は、前記電子制御ユニットの筐体内に設けられていること
を特徴とする請求項１または２記載の車両配線システム。
車両のエンジンルーム内に配設されるバッテリと、乗員室内に分散配置され、前記バッテリから電源供給される複数のＥＣＵとを備えて構成される車両配線システムにおいて、
前記バッテリとＥＣＵとの間において、前記乗員室内にヒューズボックスを設け、そのヒューズボックスで分岐して前記乗員室内の各ＥＣＵへ電源供給することで、前記バッテリから各ＥＣＵまでの配線のインダクタンスを主にバッテリからヒューズボックスの間で持たせ、前記ヒューズボックスから各ＥＣＵまでの配線のインダクタンスを相対的に小さくすることで、前記ＥＣＵ内のスイッチング素子と並列に設けられるサージ吸収用のコンデンサと前記配線のインダクタンスとによる共振を抑えることを特徴とする車両配線システム。