JP7086580B2 - ワイヤハーネス - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤハーネスに関する。

車両には、種々のランプ及びモータや、これらを操作するためのスイッチ装置、センサ類などの各種の負荷が、様々な箇所に分散した状態で多数搭載されている。そして、これら各種の負荷には、バッテリなどの電源から供給される電力を供給するためにワイヤハーネスが接続される（特許文献１）。

また、近年、完全自動運転を実現するために、ワイヤハーネスの断線などにより負荷に対する電源供給が遮断されないようにする要望が高まっている。そこで、図３に示すように、ワイヤハーネスＷ／Ｈを、リング状に接続することが考えられる。これにより、どの箇所でワイヤハーネスＷ／Ｈが断線しても、負荷３への電源が遮断されることがない。

しかしながら、車両に搭載された全ての負荷３をワイヤハーネスＷ／Ｈでリング状に接続すると、車体の外周とほぼ同じリングとなり配索することが難しい、という問題があった。また、図３に示すように、リング状のワイヤハーネスＷ／Ｈに１０Ａ、５Ａ、５Ａ、４０Ａ、１０Ａ、５Ａ、１０Ａ、３５Ａの負荷電流が各々流れる負荷が接続されている場合、ワイヤハーネスＷ／Ｈは、負荷電流の合計値１２０Ａを許容する必要ある。このため、ワイヤハーネスの断面積が大きくなる、という問題があった。

特開２００３－２３７４９９号公報

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、配索が容易となるワイヤハーネスを提供することを目的としている。

本発明の態様であるワイヤハーネスは、車両に搭載された電源及び負荷間を接続するワイヤハーネスであって、リング状に接続された複数のリング線と、前記リング線上に設けられ、前記リング線を分岐して、負荷又は電源に接続するための複数の分岐ユニットと、を備えたことを特徴とする。

また、前記複数のリング線は、負荷電流が高い負荷に接続される分岐ユニットが設けられるリング幹線と、前記リング幹線上に設けられた分岐ユニット及び負荷電流が低い負荷に接続される分岐ユニットが設けられるリング支線と、を含んでもよい。

また、前記リング支線は、前記リング幹線よりも断面積が小さくてもよい。

また、前記リング幹線上に設けられた複数の分岐ユニットの１つは、当該リング幹線から分岐して、前記電源に接続するための接続ユニットであってもよい。

また、前記リング幹線を構成する電線のうち、前記接続ユニット及び当該接続ユニットの隣の分岐ユニットの間の第１電線に並列に接続される第２電線をさらに備えてもよい。

また、前記複数のリング線のうち少なくとも１つに設けられる分岐ユニットには、前記リング線上の電圧を変圧する変圧部が設けられ、前記変圧された電源を前記負荷に供給し、
前記変圧部により降圧された電源を隣りの分岐ユニットに対する負荷に供給するための第３電線をさらに有してもよい。

以上説明した態様によれば、車両に大きなリング線が配索されるのを抑制し、配索が容易となる。

第１実施形態における本発明のワイヤハーネスを示す図である。 図１に示す分岐ユニットの外観図である。 従来品のワイヤハーネスを示す図である。 第２実施形態における本発明のワイヤハーネスを示す図である。 第３実施形態における本発明のワイヤハーネスを示す図である。 図５に示すワイヤハーネスを車両に搭載した一例を示す図である。 第４実施形態における本発明のワイヤハーネスを示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を、図１に基づいて説明する。同図に示すワイヤハーネスＷ／Ｈは、車両に搭載されたバッテリ（電源）２及び負荷３１１、３１２、３２１～３２３、３３１～３３３（以下、単に「負荷３」と記載することもある）間を接続して、負荷３に対してバッテリ２からの電源を供給する。

ワイヤハーネスＷ／Ｈは、リング状に接続された複数のリング線Ｒと、リング線Ｒを分岐して、負荷３又はバッテリ２に接続する複数の分岐ユニットｕ１１～ｕ１３、ｕ２１～ｕ２３、ｕ３１～ｕ３３（以下、単に「分岐ユニットｕ」と記載することもある）と、を有している。

本実施形態では、リング線Ｒは、３つ設けられている。また、本実施形態では、複数のリング線Ｒのうち１つは、負荷電流が高い負荷３１１、３１２に接続される分岐ユニットｕ１１、ｕ１２が設けられたリング幹線Ｒ１である。このリング幹線Ｒ１上には、リング幹線Ｒ１を分岐してバッテリ２に接続するための分岐ユニットｕ１３（＝接続ユニット）も設けられている。

残りの２つは、リング幹線Ｒ１上に設けられた分岐ユニットｕ１１及び負荷電流が低い負荷３２１～３２３に接続される分岐ユニットｕ２１～ｕ２３が設けられるリング支線Ｒ２と、リング幹線Ｒ１上に設けられた分岐ユニットｕ１２及び負荷電流が低い負荷３３１～３３３に接続される分岐ユニットｕ３１～ｕ３３が設けられるリング支線Ｒ３と、である。

上記負荷３１１、３１２の負荷電流は、それぞれ３５Ａ、４０Ａであり、負荷３２１～３２３の負荷電流１０Ａ、１０Ａ、５Ａ、負荷３３１～３３３の負荷電流５Ａ、１０Ａ、５Ａよりも高い。

リング線Ｒは各々、複数の電線Ｌ１１～Ｌ１３、Ｌ２１～Ｌ２４、Ｌ３１～Ｌ３４（以下、単に「電線Ｌ」と記載することもある）を有し、複数の電線Ｌの両端に設けたコネクタ（図示せず）を分岐ユニットｕに接続して、リング状に接続される。分岐ユニットｕは、例えば、図２に示すように、筐体４の２面以上に複数のコネクタＣが設けられている。筐体４には、このコネクタＣにコネクタ接続された電線Ｌ同士を接続する回路が内蔵されている。コネクタＣは、全て同じ大きさに設けられていて、電線Ｌを複数のコネクタＣのどこに接続しても、接続した電線Ｌ同士が接続できるようになっている。

次に、リング幹線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３、リング支線Ｒ２、Ｒ３を構成する電線Ｌ２１～Ｌ２４、Ｌ３１～Ｌ３４の断面積（電線径）について説明する。バッテリ２からの電流は、電線Ｌ１３を介して３５Ａの負荷３１１や、リング支線Ｒ２に接続された１０Ａ、１０Ａ、５Ａの負荷３２１～３２３に供給される。このため、電線Ｌが正常であれば、電流Ｌ１３には６０Ａ（＝３５Ａ＋１０Ａ＋１０Ａ＋５Ａ）の電流が流れる。

また、バッテリ２からの電流は、電線Ｌ１２を介して４０Ａの負荷３１２や、リング支線Ｒ２に接続された５Ａ、５Ａ、１０Ａの負荷３３１～３３３に供給される。このため、電線Ｌが正常であれば、電流Ｌ１２には６０Ａ（＝４０Ａ＋５Ａ＋５Ａ＋１０Ａ）の電流が流れる。これに対して、電線Ｌ１２、Ｌ１３の何れか一方でも断線すると、断線していない電線に断線した電線に流れていた電流が流れる。

このため、断線していない電線に１２０Ａ流れる。よって、電線Ｌ１２、Ｌ１３の断面積としては、１２０Ａが許容できる大きさが必要となる。本実施形態では、構成を簡単にするため１つのリンク線Ｒを構成する電線Ｌは同じ電線径となるように設けられている。このため、リンク幹線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３は、１２０Ａを流すことができる断面積の電線を用いる。

また、分岐ユニットｕ１１に接続されている電線Ｌ２１及びＬ２２には、電線Ｌ１３に流れる電流６０Ａから負荷３１１で消費される電流３５Ａを差し引いた電流が分かれて流れる。よって、電線Ｌ２１及びＬ２２のうち一方が断線したとしても、他方に流れる電流も電流６０Ａから電流３５Ａを差し引いた電流となる。このため、本実施形態では、リンク支線Ｒ２を構成する電線Ｌ２１～Ｌ２４は、例えば２５Ａ（＝６０Ａ－３５Ａ）を流すことができる断面積のＦＦＣを用いている。

分岐ユニットｕ１２に接続されている電線Ｌ３２及びＬ３３も同様に、電線Ｌ１２に流れる電流６０Ａから負荷３１２で消費される電流４０Ａを差し引いた電流が分かれて流れる。よって、電線Ｌ３２及びＬ３３のうち一方が断線したとしても、他方に流れる電流も電流６０Ａから電流３５Ａを差し引いた電流となる。このため、本実施形態では、リンク支線Ｒ３を構成する電線Ｌ３１～Ｌ３４は、例えば２０Ａ（＝６０Ａ－４０Ａ）を流すことができる断面積であればよい。本実施形態では、リンク支線Ｒ３を構成する電線Ｌ３１～Ｌ３４は、電線Ｌ２１～Ｌ２２と同じ、例えば２５Ａを流すことができる断面積のＦＦＣを用いている。

上述した実施形態によれば、車両に搭載されるワイヤハーネスＷ／Ｈは、複数のリング線Ｒを備えている。これにより、車両に搭載された負荷３を１つのリング線Ｒで接続する場合に比べて、複数のリング線Ｒで接続する方が１つ１つのリング線Ｒの長さを小さくすることができ、配索が容易となる。

また、上述した実施形態によれば、複数のリング線Ｒは、負荷電流が高い負荷３１１、３１２に接続される分岐ユニットｕ１１、ｕ１２が設けられるリング幹線Ｒ１と、リング幹線Ｒ１上に設けられた分岐ユニットｕ１１、ｕ１２及び負荷電流が低い負荷３２１～３２３、３３１～３３３に接続される分岐ユニットｕ２１～ｕ２３、ｕ３１～ｕ３３が設けられるリング支線Ｒ２、Ｒ３と、を含んでいる。これにより、リング支線Ｒ２、Ｒ３の断面積をリング幹線Ｒ１よりも小さくすることができ、断面積が大きい電線Ｌが長く配索されるのを抑制することができ、より一層、配索が容易となる。

次に、上述したワイヤハーネスＷ／Ｈの効果を図３に示す従来のワイヤハーネスＷ／Ｈと比較して説明する。図３に示す従来のワイヤハーネスＷ／Ｈと、図１に示す本実施形態のワイヤハーネスＷ／Ｈと、はバッテリ２から供給する負荷３が同じものである。図３に示す従来のワイヤハーネスＷ／Ｈは、１つのリング線Ｒを設け、このリング線Ｒから分岐して全ての負荷３に電源供給している。従来品では、リング線Ｒを構成する電線Ｌを全て同じものにすると、負荷電流の合計値１２０Ａを許容するような断面積の大きい電線Ｌを車両全体に配索する必要がある。

これに対して、図１の本実施形態では、１２０Ａを許容するような大きな断面積はリング幹線Ｒ１だけでよく、リング支線Ｒ２、Ｒ３については断面積の小さいＦＦＣなどを用いることができる。よって、断面積が大きい電線Ｌが配索されるのを抑制し、配索も容易となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図４を参照して説明する。同図において、図１について上述した第１実施形態で既に説明した部分と同一部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、電線Ｌ４（第２電線）を増やした点である。

電線Ｌ４は、リング線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３のうち、バッテリ２に接続された分岐ユニットｕ１３及び分岐ユニットｕ１３の隣の分岐ユニットｕ１２間の電線Ｌ１２に並列接続されている。

次に、電線Ｌ４、リング幹線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３、リング支線Ｒ２、Ｒ３を構成する電線Ｌ２１～Ｌ２４、Ｌ３１～Ｌ３４の断面積について説明する。第２実施形態では、電線Ｌ４は、リング幹線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３よりも太い電線を用いている。バッテリ２からの電流は、電線Ｌ１３を介して３５Ａの負荷３１１や、リング支線Ｒ２に接続された１０Ａ、１０Ａ、５Ａの負荷３２１～３２３に供給される。このため、電線Ｌが正常であれば、電流Ｌ１３には６０Ａ（＝３５Ａ＋１０Ａ＋１０Ａ＋５Ａ）の電流が流れる。

また、バッテリ２からの電流は、断面積の大きい（抵抗の低い）電線Ｌ４を介して４０Ａの負荷３１２や、リング支線Ｒ２に接続された５Ａ、１０Ａ、５Ａの負荷３３１～３３３に供給される。このため、電線Ｌが正常であれば、電流Ｌ４には６０Ａ（＝４０Ａ＋５Ａ＋５Ａ＋１０Ａ）の電流が流れる。電線Ｌ１２にはほぼ電流が流れない。

次に、電線Ｌ１２が断線した場合について考えてみる。電線Ｌ１２が断線したとしても、電線Ｌ４に６０Ａが流れるため、電線Ｌ１３に流れる電流は６０Ａのままにすることができる。また、電線Ｌ４が断線したとしても、電線Ｌ１２に６０Ａが流れるため、同様に電線Ｌ１３に流れる電流は６０Ａのままにすることができる。一方、電線Ｌ１３が断線すると、電線Ｌ４に１２０Ａが流れる。よって、電線Ｌ４としては、１２０Ａが許容できる断面積のものを用い、電線Ｌ１１～Ｌ１３については、６０Ａが許容できる断面積のものを用いている。

上述した実施形態によれば、電線Ｌ４が、リング幹線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３のうち、分岐ユニットｕ１３及び当該分岐ユニットｕ１３の隣の分岐ユニットｕ１２間の電線Ｌ１２に並列に接続される。これにより、リング幹線Ｒ１に断面積の大きい電線Ｌ４を追加するだけで、リング幹線Ｒ１を構成する電線Ｌ１１～Ｌ１３の断面積を小さくすることができる。

なお、上述した実施形態によれば、電線Ｌ４は、電線Ｌ１２に並列接続していたが、これに限ったものではない。電線Ｌ４は、電線Ｌ１２に代えて電線Ｌ１３に並列接続されていてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図５を参照して説明する。同図において、図４について上述した第２実施形態で既に説明した部分と同一部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。第２実施形態では、分岐ユニットｕ２１、ｕ２３間に接続されていた電線Ｌ２４を第３実施形態では、分岐ユニットｕ２１、ｕ３１間に接続している。また、第２実施形態では、分岐ユニットｕ３１、ｕ３２間に接続されていた電線Ｌ３１を第３実施形態では、分岐ユニットｕ２３、ｕ３２間に接続している。

これにより、第３実施形態では、リング幹線Ｒ１の一部、電線Ｌ２１、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ３３からなるリング支線Ｒ４と、リング幹線Ｒ１の一部である電線Ｌ１１、Ｌ３２、Ｌ３１、Ｌ２３、Ｌ２２からなるリング支線Ｒ５と、設けることができる。

リング支線Ｒ４には、リング幹線Ｒ１上に設けられた分岐ユニットｕ１１～ｕ１３及び負荷電流が低い負荷３２１、３３１、３３３に接続される分岐ユニットｕ２１、ｕ３１、ｕ３３が設けられている。リング支線Ｒ５には、リング幹線Ｒ１上に設けられた分岐ユニットｕ１１～ｕ１３及び負荷電流が低い負荷３２２、３２３、３３２が接続される分岐ユニットｕ２２、ｕ２３、ｕ３２が設けられている。

第１、第２実施形態では、リング幹線Ｒ１よりも上側に配置される分岐ユニットｕ２１、ｕ３１と下側に配置される分岐ユニットｕ２３、ｕ３２とを電線Ｌ２４、Ｌ３１で接続している。このため、電線Ｌ２４、Ｌ３１としては、リング幹線Ｒ１を跨ぐような長いものが必要となっていた。しかしながら、第３実施形態では、リング支線Ｒ４、Ｒ５を構成する電線Ｌ２４、Ｌ３１が、リング幹線Ｒ１を跨がないので、電線Ｌ２４、L３１を短くすることができる。

次に、上述した図５に示すワイヤハーネスＷ／Ｈを車両に配索したときの例について図６を参照して説明する。図６に示すように、ワイヤハーネスＷ／Ｈは、リング幹線Ｒ１１、Ｒ１２と、複数のリング支線Ｒ４～Ｒ７と、を備えている。リング幹線Ｒ１１上にはバッテリユニットＢＵが設けられている。バッテリユニットＢＵは、図５の分岐ユニットｕ１３に相当するものであって、図示しないバッテリなどが内蔵されている。

また、リング幹線Ｒ１１には、車両の右前、左前、右後ろ、左後ろにそれぞれ配置された分岐ユニットｕ_ＲＦ、ｕ_ＬＦ、ｕ_ＲＲ、ｕ_ＬＲが設けられている。これにより、リング幹線Ｒ１１上には、車両の客室を囲むように配置される。また、リング幹線Ｒ１２上には、車両の前中央に配置された２つの分岐ユニットｕ_ＣＦが設けられている。これにより、リング幹線Ｒ１２は、リング幹線Ｒ１１よりも前側に配置される。

リング支線Ｒ４は、リング幹線Ｒ１１上に設けられた右前、右後ろに配置された分岐ユニットｕ_ＲＦ、ｕ_ＲＲと、車両の右側面（右ドア部分）に配置された分岐ユニットｕ_Ｒと、が接続されている。これにより、リング支線Ｒ４は、車両の右側面エリアに配置することができる。リング支線Ｒ５には、リング幹線Ｒ１１上に設けられた左前、左後ろに配置された分岐ユニットｕ_ＬＦ、ｕ_ＬＲと、車両の左側面（左ドア部分）に配置された分岐ユニットｕ_Ｌと、が設けられている。これにより、リング支線Ｒ５には、車両の左側面エリアに配置することができる。

リング支線Ｒ６には、リング幹線Ｒ１２上に設けられた前中央に配置された分岐ユニットｕ_ＣＦと、車両の前側に配置された分岐ユニットｕ_Ｆと、が接続されている。これにより、リング支線Ｒ６は、車両の前に配置することができる。リング支線Ｒ７には、リング幹線Ｒ１１上に設けられた右後ろ、左後ろに配置された分岐ユニットｕ_ＲＲ、ｕ_ＬＲと、車両の後ろに配置された分岐ユニットｕ_Ｒと、が設けられている。これにより、リング支線Ｒ７には、車両の後ろエリアに配置することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図６を参照して説明する。第４実施形態では、第１実施形態と同様にワイヤハーネスＷ／Ｈは、複数のリング線Ｒを有している。リング線Ｒは、高圧のバッテリからの電源を供給する電線である。分岐ユニットｕには、リング線Ｒから分岐し、リング線Ｒから供給される高圧をＣＰＵ２０（負荷）用の低圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０が内蔵されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって降圧された電源は、その分岐ユニットｕに内蔵されたＣＰＵ（負荷）２０に供給される。

また、リング線Ｒ上の全て分岐ユニットｕ間には、電線Ｌ５（第３電線）が接続される。この電線Ｌ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって変換された電圧を隣の分岐ユニットｕに対するＣＰＵ２０に供給する。電線Ｌ５は、リング状に接続されている。

これにより、分岐ユニットｕ内のＤＣ／ＤＣコンバータ１０が故障したとしても、電線Ｌ５を介してＣＰＵ２０には、隣の分岐ユニットｕのＤＣ／ＤＣコンバータ１０から電源が供給されるため、ＣＰＵ２０の電源供給を継続することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ バッテリ（電源）
３ 負荷
１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変圧部）
２０ ＣＰＵ（負荷）
３１１、３１２、３２１～３２３、３３１～３３３ 負荷
Ｌ１２ 電線（第１電線）
Ｌ４ 電線（第２電線）
Ｌ５ 電線（第３電線）
Ｒ リング線
Ｒ１ リング幹線
Ｒ２、Ｒ３ リング支線
ｕ 分岐ユニット
ｕ１１、ｕ１２、ｕ２１～ｕ２３、ｕ３１～ｕ３３ 分岐ユニット
ｕ１３ 分岐ユニット（接続ユニット）
Ｗ／Ｈ ワイヤハーネス

Claims (5)

1. 車両に搭載された電源及び負荷間を接続するワイヤハーネスであって、
   リング状に接続された複数のリング線と、
   前記リング線上に設けられ、前記リング線を分岐して、負荷又は電源に接続するための複数の分岐ユニットと、を備え、
   前記複数のリング線は、負荷電流が高い負荷に接続される分岐ユニットが設けられるリング幹線と、前記リング幹線上に設けられた分岐ユニット及び負荷電流が低い負荷に接続される分岐ユニットが設けられるリング支線と、を含むことを特徴とするワイヤハーネス。
2. 前記リング支線は、前記リング幹線よりも断面積が小さいことを特徴とする請求項１に記載のワイヤハーネス。
3. 前記リング幹線上に設けられた複数の分岐ユニットの１つは、当該リング幹線から分岐して、前記電源に接続するための接続ユニットであることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤハーネス。
4. 前記リング幹線を構成する電線のうち、前記接続ユニット及び当該接続ユニットの隣の分岐ユニット間の第１電線に並列に接続される第２電線をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のワイヤハーネス。
5. 前記複数のリング線のうち少なくとも１つに設けられる分岐ユニットには、前記リング線上の電圧を変圧する変圧部が設けられ、前記変圧された電源を前記負荷に供給し、
   前記変圧部により降圧された電源を隣りの分岐ユニットに対する負荷に供給するための第３電線をさらに有することを特徴とする請求項１～４何れか１項に記載のワイヤハーネス。

Images