JPWO2015163312A1 - ワイヤーハーネスシステムと装置と給電方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、日本国特許出願:特願2014−087556号(2014年4月21日出願)に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。本発明は、ワイヤーハーネスシステムと装置及び給電方法に関する。
2)コストの増大を招く。
3)仕様の異なった複数のケーブルを束ねる技術が必要になる。
本発明の実施形態1によれば、図2を参照すると、電力供給先の複数の電気機器(電装品)(107〜113)に共通に接続する電力線125を備え、複数の電気機器(電装品)(107〜113)に対してそれぞれ電力供給のオン、オフを切り替え制御するスイッチ部(リモートSW部)130A〜130Gを配置し、前記各スイッチ部(130A〜130G)のオン・オフを制御信号で制御する制御部(制御系)121を備え、前記制御系121からの前記制御信号を供給する信号線126は、複数のスイッチ部(130A〜130G)に対して共通に配設されている。すなわち、複数のスイッチ部(130A〜130G)は、制御部(制御系)121に対して、信号線126を介して並列接続(バス接続)される。
図5は、実施形態2の構成を示す図である。図2を参照して説明した実施形態1との相違点は、制御系121’が、スイッチ部130’A−Gに供給する制御信号の伝送形態として、図2の有線方式の代わりに無線を利用している点である。特に制限されないが、図4のアドレスとオン・オフの設定を少なくとも送信することができれば、任意の無線システムを用いてもよい。特に制限されないが、Bluetooth等が用いられる。
図7は、実施形態3の構成を例示する図である。電力線に電力の他にコンピュータ通信信号を乗せる規格(例えばPLC(Power-Line Communication:電力線搬送通信))を利用している。PLC技術として、IEEE SA(Standard Association)のIEEE1901規格に準拠してもよい。制御部(制御系)121”は、PLCモデムを内蔵し、PLC信号を、電力線125”に送出する。スイッチ部130”A〜130”GはPLCモデムを備え、電力線125”に伝送された信号(データ)を復調し、電力供給をオン、オフする。この実施形態では、前記実施形態1の信号線(制御信号を送信する信号線)は無くなる。また、実施形態2のように、無線ではないので、混信等が少なく、信頼性が向上する。更に、信号線が無くなるため、図2に示したシステムは、より単純な構成となるとともに、信頼性も向上する。
現在、電力エネルギーの効率的な利用のために、複数の大学や企業グループが電力ルータの開発を行っている。参考例として、ネットで入手できる例の写しとして、図9に示す(京大・引原隆士教授の研究から)。図9に示されている基本的な考え方は電話回線のクロスバー交換器と同じで有り、二つの基本的なアイデアからなっている。
1)様々な入力信号を複数の配送先に転送するスイッチ群を構成する
2)パケット通信の考え方を電力輸送にも適用する
上記実施形態1乃至3によれば、電力は半導体素子で高速にスイッチングを行わず、制御信号に応じてスイッチのオン/オフ制御を行うために、技術的には、その実装を著しく容易化する。更に、自動車応用では鉛電池の電圧は12V(乗用車)か24V(トラック)のため、電圧が低い。このため、家庭用の交流電源に比べても電圧が低く、試作を行える段階である(実験装置を作り、動作確認を既に行い、改良を重ねている段階である)。したがって、直ぐに車に搭載して試験を行う段階に到達している。また、学会等で提案されているシステムに比較して安価で信頼性が高い。これは既存の技術の組み合わせとその改良で済むためである。そして、原価的には、大量生産すれば、現在と同等と考えている。電力ルータのコストは、ワイヤーハーネスが安価になることによって吸収できるものと思料される。
図13は、関連技術を説明する図である。電源と機器1〜機器4の間にスイッチ1〜スイッチ4が接続されている。
図14は、実施形態5を説明する図である。図14において、不図示のスイッチ(電気スイッチ)は、複数の機器310(機器1〜4)の各々に設けられている。なお、図14では、複数の機器310として、4台の機器が図示されているが、機器310の個数は4に制限されるものでないことは勿論である。複数の機器310のスイッチに信号を送信することで、オン・オフを制御する。例えば機器310に応じて異なった信号でオン・オフを制御する。信号を送信する装置はどこに設置してもよい。1つの装置で、複数のスイッチのオン・オフを制御するようにしてもよい。
図15(A)は、実施形態6を説明する図である。複数の機器のスイッチのオン・オフを制御するマルチスイッチコントローラ(MSC)300を二つの要素で構成している。マルチスイッチコントローラ(MSC)300は、図14のマルチスイッチコントローラ(MSC)300として適用可能であるが、図14の例に制限されるものでないことは勿論である。
図16は、関連技術を説明する図である。配線母線からスイッチ群を介して各蛍光灯へ電力配線が接続されている。
図17は、実施形態7を説明する図である。蛍光灯(蛍光灯信号遮断器)320の給電端子に共通に配線母線を接続し、配線母線にスイッチ制御部330からのオン・オフ制御信号を供給し、各蛍光灯内のスイッチを個別にオン・オフ制御する。図17の実施形態7によれば、図16との対比から明らかなように、ケーブル長を特段に短縮している。スイッチ制御330から配線母線への配線ケーブルはオン・オフ制御信号のみが流れるため、断面の細いケーブルを用いることができる。ケーブルコストや配線コストを低減することができる。なお、制御信号の混信を回避するため、スイッチ制御部330への配線に同軸ケーブルや2重同軸ケーブルを用いるようにしてもよい。2重同軸ケーブルでは、中心線と内側シールド線に制御信号を流し、外側シールド層を、航空機、車両等の機体に接続する。このため、他の電源線と共通電位となり、実効的なアース線となる。これにより、オン・オフ制御信号等の他との間の相互干渉、混信を回避し、安定性、安全性を向上する。本実施形態は車両、航空機等へ適用して好適とされる。
図18は、実施形態8を説明する図である。図18を参照すると、給電母線には、信号遮断器400B、400C、400Dが接続されている。通常、信号遮断器400B、400C、400Dは導通状態とされる(交流、直流電力を伝達する)。信号遮断器400B、400C、400Dでは、制御信号を受信してから、どのブロックあての制御信号であるかを判別し、当該制御信号を通すか、阻止するかを決定する。ブロックA、B、Cには、スイッチ420A、420B、420Cが配設されている。スイッチ420A、420B、420CそれぞれブロックA、B、C内の機器A1、A2、機器B1、B2、機器C1、C2の制御を行う。制御は、機器のオン・オフだけに制限されるものでなく、例えば機器に流れる電流量を調節することで、光度を可変制御するようにしてもよいことは勿論である。
図19は、実施形態9を説明する図である。図19は、図18の信号遮断器400Bの一例を説明する図である。なお、図18の信号遮断器400B、400C、400Dは、図19の構成に制限されるものでない。
図20は、実施形態10を説明する図である。図20は、図18の変形例である。本実施形態では、スイッチ421Aからの制御信号に対して、例えばブロックAの機器A1、A2、ブロックBの機器B1、B2は動作するが、ブロックCの機器C1、C2は動作しない構成とされる。すなわち、信号遮断器401Cは、スイッチ421Aからの制御信号を通さない構成とされている。これは、信号遮断器401Cの制御信号受信機(図19の432)、及び、機器の制御系受信部(図15(B)の312)に、スイッチ420Aからの制御信号を通過させない(遮断する)機能を実装することで可能である。この機能は、ソフトウェア制御、あるいはさらに認証機能を付加することによっても可能である。信号遮断器の制御信号受信機、及び機器の制御信号受信機において、スイッチ420Aからの制御信号の通過の有無を動的に選択するようにしてもよい。
102 発電機&充電器
114、115A〜115D ケーブル
103 運転席近傍
104 ヒューズ・ボックス
105 スイッチ・ボックス
106 車体各部
107 ヘッドライト
108 バックライト
109 ブレーキランプ
110 ウインカ
111 点火器
112 コンソールボックス
113 室内灯
121、121’、121” 制御系
124、125 電力線(電源ケーブル)
126 信号線
130A〜130G、130’A〜130’G 130”A〜130”G スイッチ部(リモートSW)
131、131’、131”、312 制御系受信部
132、313 ヒューズ、
133、314 スイッチ(リモートスイッチ)
134 高速スイッチ
140 電力貯蔵部(コンデンサ)
201 制御部1
202 制御部2
203 ダイオード
204 高速スイッチ部
205 電力線(電源ケーブル)
300 MSC
301 スイッチ制御信号発生器
302 ON/OFF信号送付器
311 機器
320 蛍光灯(信号遮断器)
330 スイッチ制御部
400、400A〜400D、401C 信号遮断器
420A スイッチ(マスタスイッチ)
420B〜420C スイッチ
421A セミマスタスイッチ
431 フェライトインダクタ
432 制御信号受信機
433 コントローラ
434 制御信号発生部
Claims (26)
- 電力供給先の複数の機器に付加された複数のスイッチに共通に接続する電力線と、
前記スイッチのオン・オフを制御する制御信号を前記複数のスイッチに供給する制御部を備えたワイヤーハーネスシステム。 - 前記制御部からの前記制御信号を供給する信号線が前記複数のスイッチに共通に配設される請求項1記載のワイヤーハーネスシステム。
- 前記電力線及び前記信号線の幹線が、前記複数の機器に対して一筆書きの形態で敷設されている、請求項2記載のワイヤーハーネスシステム。
- 前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記制御信号を無線送信する請求項1記載のワイヤーハーネスシステム。
- 前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記電力線上に前記制御信号を乗せて送信する請求項1記載のワイヤーハーネスシステム。
- 電力を宛先の機器にパケットでルーティングさせる電力ルータを備えた請求項1乃至5のいずれか1項に記載のワイヤーハーネスシステム。
- 共通の電力線に異なる電源電圧の第1、第2の電源を接続し、
前記第1の電源は前記電力線にダイオードを介して接続し、
前記第2の電源は前記電力線にスイッチを介して接続し、
前記スイッチをオン、オフさせる信号を生成する信号発生器を備えた請求項1乃至6のいずれか1項に記載のワイヤーハーネスシステム。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のワイヤーハーネスシステムを備えた装置。
- 電力供給先の複数の機器に付加された複数のスイッチに対して電力線を共通接続し、
制御部から、前記スイッチのオン・オフを制御する制御信号を前記複数のスイッチに供給し、
前記電力線からオン状態のスイッチを介して前記機器に電力が供給される、給電方法。 - 前記制御部からの前記制御信号を供給する信号線が前記複数のスイッチに共通に接続される請求項9記載の給電方法。
- 前記電力線の幹線、及び、前記信号線が複数の機器に対して一筆書きの形態で敷設されている、請求項10記載の給電方法。
- 前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記制御信号を無線送信する請求項9記載の給電方法。
- 前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記電力線上に前記制御信号を乗せて送信する請求項9記載の給電方法。
- 電力ルータで電力を宛先の機器にパケットでルーティングさせる請求項9記載の給電方法。
- 共通の電力線に異なる電源電圧の第1、第2の電源を接続し、
前記第1の電源は前記電力線にダイオードを介して接続し、
前記第2の電源は前記電力線にスイッチを介して接続し、
前記スイッチをオン、オフさせる信号を生成する請求項9乃至14のいずれか1項に記載の給電方法。 - 複数の機器の各々に、給電端子からの電力供給をオン・オフするスイッチを備え、
前記複数の機器の前記給電端子を電源側で共通接続し、
前記複数の機器の前記スイッチに制御信号を送信するスイッチ制御部を備えたワイヤーハーネスシステム。 - 前記スイッチ制御部を、前記電源からの電力線と、前記複数の機器の前記給電端子の共通接続点と、の間に備えた請求項16記載のワイヤーハーネスシステム。
- 前記スイッチ制御部が、スイッチを制御する制御信号を生成するスイッチ制御信号発生部と、
前記制御信号を信号線に送出する送信部と、を備えた請求項17記載のワイヤーハーネスシステム。 - 前記機器が、前記スイッチ制御部からの制御信号を検出する受信部と、
前記電力線に接続されたヒューズとスイッチ素子の直列回路を備え、
前記受信部で受信した制御信号に基づき、前記スイッチ素子のオン・オフが制御される請求項17又は18記載のワイヤーハーネスシステム。 - 前記機器が蛍光灯を含む、請求項16乃至19のいずれか1項に記載のワイヤーハーネスシステム。
- 電力線に挿入され、一端に入力された電力を他端から出力する第1の信号遮断器を備え、
前記電力線に前記第1の信号遮断器の一端側で接続された一つ又は複数の第1の機器と、
前記一つ又は複数の第1の機器を制御する制御信号を生成する第1のスイッチ制御部と、
前記電力線に前記第1の信号遮断器の他端側で接続された一つ又は複数の第2の機器と、
前記一つ又は複数の第2の機器を制御する制御信号を生成する第2のスイッチ制御部と、
を備え、
前記第1の信号遮断器は、一端側から制御信号を受信すると、前記第1のスイッチ制御部からの制御信号であるか否かを判別し、前記第1のスイッチ制御部からの制御信号である場合、前記制御信号を通過させ他端側から出力し、前記一つ又は複数の第2の機器を制御する、ワイヤーハーネスシステム。 - 前記電力線に挿入され、一端に入力された電力を他端から出力する第2の信号遮断器を備え、
前記第2の信号遮断器の一端側で、前記一つ又は複数の第2の機器が前記電力線に接続され、
前記第2の信号遮断器の他端側で、前記一つ又は複数の第2の機器が前記電力線に接続され、
前記第2の信号遮断器は、一端側から制御信号を受信すると、前記第1のスイッチ制御部からの制御信号であるか否かを判別し、前記第1のスイッチ制御部からの制御信号である場合、前記制御信号を通過させないように制御することができる、請求項21記載のワイヤーハーネスシステム。 - 前記第1及びは第2の信号遮断器の少なくとも一方は、一端側から受信した制御信号が前記第1のスイッチ制御部からの制御信号である場合、通過させ、他端から出力するか否かを、可変に設定自在としてなる、請求項22記載のワイヤーハーネスシステム。
- 請求項16乃至23のいずれか1項に記載のワイヤーハーネスシステムを備えた装置。
- 複数の機器の各々に、給電端子からの電力供給をオン・オフするスイッチを設け、
前記複数の機器の前記給電端子を電源側で共通接続し、
前記複数の機器の前記スイッチに制御信号を送信する、給電方法。 - 前記複数の機器の前記スイッチに制御信号を送信するスイッチ制御部を、前記電源からの電力線と、前記複数の機器の前記給電端子の共通接続点と、の間に設けた請求項25記載の給電方法。
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