WO2021010252A1

WO2021010252A1 - リング状電源供給システム

Info

Publication number: WO2021010252A1
Application number: PCT/JP2020/026689
Authority: WO
Inventors: 禎久山田; 芳正黒川; 山下　哲弘; 清水　雅昭
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2021-01-21
Also published as: CN114080336A; JP2021017115A; EP3978317A1; US20220381809A1; EP3978317A4

Abstract

リング状電源供給システムは、リング状電源ワイヤ（ＭＬ）上に互いに離間して設けられた複数のリレー（ＲＬ）と、各リレー（ＲＬ）間にそれぞれ設けられ、リング状電源ワイヤ（ＭＬ）に断線が生じた際に、断線による電気的な変化を検出するための複数の検出部（５）と、複数の検出部（５）で検出された電気的な変化に基づいて、リング状電源ワイヤ（ＭＬ）の断線箇所を特定し、断線箇所の両側に位置するリレー（ＲＬ）を遮断させる演算処理部とを備える。

Description

リング状電源供給システム

　ここに開示された技術は、電源ハブを電源ワイヤによりリング状に接続して構成されたリング状電源供給システムに関する技術分野に属する。

　近年、車載機器の電動化が顕著であり、車両には多数の電子機器が配置される。これに伴い、各電子機器への電源供給の構成が検討されている。

　例えば、特許文献１では、異なるネットワークのＥＣＵ同士の通信を中継するゲートウェイＥＣＵを設け、全てのネットワークがスリープ状態になってから最初に送信を開始する送信対象ＥＣＵが存在するネットワークだけをウェイクアップさせる車載通信システムが開示されている。

　また、特許文献２には、車両に搭載されたバッテリ及び負荷間を接続する電源ハードワイヤをリング状に接続する技術が開示されている。

特開２０１６－２０１７４０号公報特開２０１９－９８７８３号公報

　ところで、現状では、車載機器への電源ハードワイヤは、通信ハーネスに略合致するように、電源（例えば、リレーボックス）から放射線状に配索されている。また、車両周辺の監視や自動運転等を実現するために、車両周辺部に、カメラやレーダ等の各種センサ類が配置されている。これにより、電源系統の構成が複雑になるとともに、電源ハードワイヤの総線上の長大化をきたしており、給電線抵抗等の影響により消費電力自体も大きくなるおそれがある。

　そこで、特許文献２の図３に例示されているように、平面視で車両を周回するようなリング状の電源ハードワイヤを設け、その電源ハードワイヤの周上に電源ハブを所定間隔で設置する方法がある。各電源ハブには、アクチュエータが接続されている。このように、電源ハブを介してアクチュエータに電源を供給することで、電源ハードワイヤの総線長を大幅に短縮化することができる。

　しかしながら、電源ハードワイヤをリング状に接続すると、リング状のワイヤの一部が断線した場合における電流遮断の手段が問題となる。

　ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこは、リング状電源ワイヤにおいて線路の一部が断線した場合における電流遮断手段を提供することにある。

　前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、車両を複数のゾーンに分け、各ゾーンには電子機器を接続するための電源ハブがそれぞれ設けられ、当該各ゾーンの電源ハブをリング状電源ワイヤによりリング状に接続して構成されたリング状電源供給システムを対象として、前記リング状電源供給システムは、前記リング状電源ワイヤ上に互いに離間して設けられた複数のリレーと、前記各リレー間にそれぞれ設けられ、前記リング状電源ワイヤに断線が生じた際に、断線による電気的な変化を検出するための複数の検出部と、前記複数の検出部で検出された電気的な変化に基づいて、前記リング状電源ワイヤの断線箇所を特定し、当該断線箇所の両側に位置する前記リレーを遮断させる演算処理部とを備える、という構成とした。

　この構成によると、車両を複数のゾーンに分け、各ゾーンに電子機器を接続するための電源ハブを設け、リング状電源ワイヤによりリング状に接続している。これにより、給電線の総線路長を大幅に短くすることができ、給電線の電気抵抗による電力消費も出来る限り小さくすることができる。

　さらに、リング状電源ワイヤ上に互いに離間してリレーを設け、各リレー間に、リング状電源ワイヤに断線が生じた際に、断線による電気的な変化を検出するための検出部を設けている。

　これにより、リング状電源ワイヤのうち、遮断部分以外の給電線については、バッテリからの電源供給を継続させることができる。すなわち、前述のとおり、リング状電源ワイヤによる電源系統の簡略化及び総電路長の大幅な短縮と、リング状電源ワイヤの断線対策とを両立させることができる。

　前記リング状電源供給システムにおいて、前記検出部は、設置位置の電流、電圧及び磁束の少なくとも１つを測定する測定器であり、前記演算処理部は、前記測定器で測定された測定値の変化を基に、前記リング状電源ワイヤの断線箇所を特定する、という構成でもよい。

　前記リング状電源供給システムは、断線箇所を特定するための測定値の変化を示す波形が格納されたデータベースを有し、前記演算処理部は、前記測定器で測定された測定値を前記データベースと照合するにより前記リング状電源ワイヤの断線箇所を特定する、という構成でもよい。

　これらの構成によると、複雑な演算をすることなく、比較的簡易な構成で断線箇所を特定することができる。また、データベース照合の一致・不一致という単純な処理で断線箇所を特定できるので、断線箇所の特定のための複雑な演算を必要とせず、極めて短時間でこの特定が可能となる。

　前記リング状電源供給システムにおいて、前記電子機器は、前記リング状電源ワイヤから分岐された分岐ワイヤを介して電源供給を受けるように構成され、互いに補完関係にある前記電子機器同士が、互いに異なる分岐ワイヤに接続され、前記リレーは、少なくとも、前記互いに補完関係にある電子機器が接続された両分岐ワイヤ間の接続を遮断できる位置に設けられている。

　これにより、機能等の冗長性を確保するために複数の類似機能を実現する構成がある場合に、それらの構成への電源供給が同時に遮断されないようにすることができる。

　前記電子機器は、前記リング状電源ワイヤから分岐された分岐ワイヤを介して電源供給を受けるように構成され、前記リレーは、各前記分岐ワイヤの両側に設けられている、という構成でもよい。

　これにより、分岐ワイヤごとに、電源供給を遮断させることができる。

　以上説明したように、ここに開示された技術によると、リング状電源ワイヤによる電源系統の簡略化及び総電路長の大幅な短縮と、主給電線の断線対策とを両立させることができる。

実施形態１に係る車載ネットワークが搭載された車両の電源系統を示す構成図である。実施形態１に係る車両の電源トポロジーの一例を示すブロック図である。電装品と電源ハブとの接続構成例を示す概念図である。図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。リング状電源ハードワイヤの一部が断線した場合の動作を説明するための図である。車両の電源トポロジーの他の例を示すブロック図である。

　以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

　（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係る車載ネットワークが搭載された車両１の電源系統を示す。この車両１は、４つのサイドドアと１つのバックドアとを備える５ドア式の車両である。

　本実施形態１の電源系統では、車両１を複数（本実施形態１では６つ）のゾーンに分け、各ゾーンに電子機器Ｄを接続するための電源ハブＨＢが設けられている。以下の説明において、車両１の左前側の左フロントゾーンに配置された電源ハブＨＢを第１電源ハブＨＢ１、車両１の左前側のサイドドア近傍の左サイドゾーンに配置された電源ハブＨＢを第２電源ハブＨＢ２、車両１の左後側の左リアゾーンに配置された電源ハブＨＢを第３電源ハブＨＢ３ということがある。同様に、車両１の右前側の右フロントゾーンに配置された電源ハブＨＢを第４電源ハブＨＢ４といい、車両１の右前側のサイドドア近傍の右サイドゾーンに配置された電源ハブＨＢを第５電源ハブＨＢ５といい、車両１の右後側の右リアゾーンに配置された電源ハブＨＢを第６電源ハブＨＢ６ということがある。各電源ハブＨＢ１～ＨＢ６を区別しないときには、単に電源ハブＨＢという。尚、ゾーンの数を増減させるときには、それに応じて電源ハブＨＢの個数も増減する。

　電源ハブＨＢは、主バッテリＢｍ（図面では、ＢＡ－Ｍと記載）と各電子機器Ｄとの電源経路の途中に配置されている。各電源ハブＨＢは、主バッテリＢｍ又は近傍の電源ハブＨＢと単独の主給電線ＭＬによりそれぞれ接続されている。具体的に、第１電源ハブＨＢ１は、主給電線ＭＬ１により主バッテリＢｍと接続されている。第２電源ハブＨＢ２は、主給電線ＭＬ２により第１電源ハブＨＢ１と接続されている。第３電源ハブＨＢ３は、主給電線ＭＬ３により第２電源ハブＨＢ２と接続されている。第４電源ハブＨＢ４は、主給電線ＭＬ４により主バッテリＢｍと接続されている。第５電源ハブＨＢ５は、主給電線ＭＬ５により第４電源ハブＨＢ４と接続されている。第６電源ハブＨＢ６は、主給電線ＭＬ６により第５電源ハブＨＢ５と接続されている。また、第３電源ハブＨＢ３と第６電源ハブＨＢ６とは、主給電線ＭＬ７により互いに接続されている。これにより、主バッテリＢｍと各電源ハブＨＢ１～ＨＢ６により、平面視で車両を周回するようなリング状の電源経路が形成される。これにより、主バッテリＢｍから供給された電源が主給電線ＭＬを介して各電源ハブＨＢに供給され、各電源ハブＨＢから電子機器Ｄに電源が供給されるようになっている。主給電線ＭＬは、リング状電源ワイヤの一例である。主給電線ＭＬを構成する電源ワイヤの構成は特に限定されず、例えば、いわゆる、電源ハードワイヤが用いられる。

　さらに、主給電線ＭＬには、主バッテリＢｍと離間した位置において、主バッテリＢｍからの電源供給が停止した場合等に電源を供給するための予備バッテリＢｓ（図面では、ＢＡ－Ｓと記載）が接続されている。予備バッテリＢｓは、半導体リレーＲＬ７を介して主給電線ＭＬに接続され、通常動作時は、主給電線ＭＬとの接続が遮断されている。尚、図１では、主バッテリＢｍが車両前方において主給電線ＭＬ１と主給電線ＭＬ４との間に接続され、予備バッテリＢｓが車両後方の主給電線ＭＬ７に接続されている例を示している。このように、主バッテリＢｍと予備バッテリＢｓとを離間して配置することで、断線耐性を高めることができる。ただし、主バッテリＢｍ及び予備バッテリＢｓの配置は、図１の構成に限定されるものではない。

　各電子機器Ｄは、常時、主バッテリＢｍから電力供給が可能な電子機器と、車両１の乗員の操作により主バッテリＢｍからの電力供給が可能になる電子機器とを含む。以下の説明において、常時、バッテリから電力供給が可能な電子機器を常時電源電子機器Ｄという。また、車両１の乗員の操作により主バッテリＢｍからの電力供給が可能になる電子機器でかつ電力消費が比較的小さい電子機器をアクセサリ電子機器Ｄという。また、車両１の乗員の操作により主バッテリＢｍからの電力供給が可能になる電子機器Ｄでかつ電力消費が比較的大きい電子機器をイグニッション電子機器Ｄという。なお、上記の各電子機器Ｄを区別しないときには、単に電子機器Ｄという。

　常時電源電子機器Ｄは、例えば、キーレス装置Ｄ２１，Ｄ５１、前方監視用のカメラ装置Ｄ１５、盗難監視用の監視カメラ装置Ｄ１２，Ｄ４２やメーター装置Ｄ２５、バーグラアラーム装置Ｄ５４、ブレーキ灯Ｄ３１等である。アクセサリ電子機器Ｄは、車両１のエンジンのオン／オフに関わらずに使用することを想定された電子機器であって、例えば、前照灯Ｄ１１，Ｄ４１、電動ミラーＤ２２，Ｄ５２、オーディオ機器Ｄ３３，Ｄ６１等である。イグニッション電子機器Ｄは、車両１のエンジンがオフの状態でも使用可能であるが、基本的には前記エンジンがオンの時に使用することを想定された電子機器であって、例えば、空調装置Ｄ２４、電動パワーステアリング装置Ｄ５５、電動パワーウィンドウＤ２３，Ｄ５３等である。尚、電子機器Ｄは、前記各装置を作動させるためのセンサ、アクチュエータ、該アクチュエータを制御するＥＣＵ等を含む概念である。

　各電源ハブＨＢには、基本的には電源経路が短い方の経路を通って主バッテリＢｍからの電力が供給されるが、主給電線ＭＬの一部が断線したときなどには、他の電源経路を通って電力が供給される。例えば、第２電源ハブＨＢ２は、基本的には、第１電源ハブＨＢ１を経由して主バッテリＢｍから電力が供給される。しかし、第１電源ハブＨＢ１と第２電源ハブＨＢ２との間の主給電線ＭＬが断線したときには、第４電源ハブＨＢ４、第５電源ハブＨＢ５、第６電源ハブＨＢ６、及び第３電源ハブＨＢ３を経由して、主バッテリＢｍから電力が供給される。

　各電源ハブＨＢは、車両１０における常時電源電子機器Ｄ１の近傍にそれぞれ配置されている。各電源ハブＨＢは、近傍に位置する常時電源電子機器Ｄ１、アクセサリ電子機器Ｄ２、及びイグニッション電子機器Ｄ３と給電線によりそれぞれ接続されている。

　各主給電線ＭＬ及び各主給電線ＭＬと各電子機器とを接続する各給電線は、電力が供給できる電線であればよく、例えばワイヤーハーネスで構成されている。

　電源ハブＨＢは、それぞれ、ゾーン毎に設けられたゾーンＥＣＵ２０と接続されている。具体的に、電源ハブＨＢ１にはゾーンＥＣＵ２０１が接続され、電源ハブＨＢ２にはゾーンＥＣＵ２０２が接続され、電源ハブＨＢ３にはゾーンＥＣＵ２０３が接続され、電源ハブＨＢ４にはゾーンＥＣＵ２０４が接続され、電源ハブＨＢ５にはゾーンＥＣＵ２０５が接続され、電源ハブＨＢ６にはゾーンＥＣＵ２０６が接続されている。なお、上記の各ゾーンＥＣＵ２０１～２０６を区別しないときには、単にゾーンＥＣＵ２０という。

　ゾーンＥＣＵ２０は、車両１の全体の制御を統括する中央演算装置３０からの制御信号がそれぞれ入力されるように構成されている。中央演算装置３０と各ゾーンＥＣＵ２０とは通信配線（図示省略）によりそれぞれ接続されている。

　中央演算装置３０は、プロセッサとメモリとを備える。メモリは、プロセッサによって実行可能なソフトウェアであるモジュールを格納している。中央演算装置３０の機能は、例えば、プロセッサが、メモリに格納された各モジュールを実行することによって実現される。また、メモリには、後述するデータベースのデータが格納されている。なお、プロセッサ及びメモリは、それぞれ、複数個あってもかまわない。また、中央演算装置３０の機能の一部が、ハードウェア回路で実現されていてもよい。

　中央演算装置３０は、車両１のシーンに応じて作動させる電子機器Ｄを設定する。各ゾーンＥＣＵ２０は、中央演算装置３０からの制御信号を受けて、各電源ハブＨＢ（厳密には、後述する電源供給ＩＣの制御部）に対して、各電子機器Ｄへの電力の供給／遮断に関する制御信号をそれぞれ出力する。また、各ゾーンＥＣＵ２０は、各電子機器Ｄを管理及び制御する機能を有する。例えば、ゾーンＥＣＵ２０は、各種センサ（車速センサや車室内温度センサ等）からの検出結果を受信して、自機内での処理に使用したり、中央演算装置３０に情報を送信したりする。

　図２は、車両の電源トポロジーの一例を示すブロック図である。図２に示すように、主バッテリＢｍと主給電線ＭＬ１，ＭＬ４との間には、電源ハブＨＢ０が設けられている。

　各電源ハブＨＢ内には、電源供給ＩＣ４が内蔵されている。各電源供給ＩＣ４は、主給電線ＭＬを介して主バッテリＢｍと電気的に接続されている。具体的には、電源ハブＨＢ１には電源供給ＩＣ４１が内蔵され、電源ハブＨＢ２には電源供給ＩＣ４２が内蔵され、電源ハブＨＢ３には電源供給ＩＣ４３が内蔵され、電源ハブＨＢ４には電源供給ＩＣ４４が内蔵され、電源ハブＨＢ５には電源供給ＩＣ４５が内蔵され、電源ハブＨＢ６には電源供給ＩＣ４６が内蔵されている。尚、上記の各電源供給ＩＣ４１～４６を区別しないときには、単に電源供給ＩＣ４という。そして、主バッテリＢｍからの供給電力が、各電源供給ＩＣ４を介して、それぞれの電源供給ＩＣ４に接続された各電子機器Ｄに電源として供給される。

　各電源供給ＩＣ４は、主給電線ＭＬ上に設けられ、電力の通電／遮断を行うための半導体リレーＲＬを備える。具体的に、電源供給ＩＣ４１は、主給電線ＭＬ１と主給電線ＭＬ２との間に設けられた半導体リレーＲＬ１を備える。電源供給ＩＣ４２は、主給電線ＭＬ２と主給電線ＭＬ３との間に設けられた半導体リレーＲＬ２を備える。電源供給ＩＣ４３は、主給電線ＭＬ３と主給電線ＭＬ７との間に設けられた半導体リレーＲＬ３を備える。電源供給ＩＣ４４は、主給電線ＭＬ４と主給電線ＭＬ５との間に設けられた半導体リレーＲＬ４を備える。電源供給ＩＣ４５は、主給電線ＭＬ５と主給電線ＭＬ６との間に設けられた半導体リレーＲＬ５を備える。電源供給ＩＣ４６は、主給電線ＭＬ６と主給電線ＭＬ７との間に設けられた半導体リレーＲＬ６を備える。また、各電源供給ＩＣ４は、ゾーンＥＣＵ２０から各電子機器Ｄへの電力の供給／遮断を設定するための制御信号を受け、各電子機器Ｄの電源への接続（オン）／遮断（オフ）を制御する制御部４９を備える。尚、説明の便宜上、電源供給ＩＣ４１～ＩＣ４６の制御部に共通の４９の符号を付しているが、各電源供給ＩＣ４１～ＩＣ４６の制御部４９が同じ構成であることを意図するものではなく、各制御部４９が互いに異なる構成であってもよい。

　図２に示すように、各主給電線ＭＬには、断線による電気的な変化を検出するための検出部５が設けられている。検出部５は、断線に起因する電気的な変化が検出できればよく、その具体的な構成は特に限定されない。検出部５として、例えば、主給電線ＭＬに流れる電流を測定するための電流計、主給電線ＭＬの電圧を測定するための電圧計、主給電線ＭＬ近傍の磁束を計測するための計測コイル等が例示される。例えば、検出部５として電流計を用いた場合、主給電線ＭＬが断線により開放状態になった場合には電流が停止し、断線により主給電線ＭＬが短絡状態になった場合には電流が急激に増加するため、その電流の変化を監視することで、主給電線ＭＬの断線を検出することができる。電圧や磁束についても、同様であり、測定値の変化を監視することで、主給電線ＭＬの断線を検出することができる。上記の電流計、電圧計、計測コイルは、測定器の一例である。

　検出部５は、主給電線ＭＬの互いに離間した位置に設けられている。具体的に、検出部５は、各リレー間にそれぞれ設けられている。図２の例では、各主給電線ＭＬに検出部５が設けられている例を示しており、主給電線ＭＬ１に検出部５１、主給電線ＭＬ２に検出部５２、主給電線ＭＬ２に検出部５３、主給電線ＭＬ４に検出部５４、主給電線ＭＬ５に検出部５５、主給電線ＭＬ６に検出部５６、主給電線ＭＬ７に検出部５７が設けられている。尚、検出部５１～５７は、同じ構成であってもよいし、互いに異なる構成であってもよい。また、各検出部５１～５７が単一のセンサであってもよいし、複数種類のセンサの組み合わせて複数種類のパラメータ（例えば、電流、電圧及び磁束）が測定できるように構成されていてもよい。尚、上記の検出部５１～５７を区別しないときには、単に検出部５という。

　半導体リレーＲＬ及び検出部５を設ける位置は、特に限定されないが、例えば、機能等の冗長性を確保するために複数の類似機能を実現する構成がある場合に、それらの構成への電源供給が同時に遮断されないように配置される。具体的に、図１に示すように、例えば、パーキングブレーキＤ２６に関わる構成（以下、単にパーキングブレーキＤ２６という）への電源供給が第２電源ハブＨＢ２を介して行われる。また、フットブレーキＤ５６に関わる構成（以下、単にフットブレーキＤ５６という）への電源供給が第５電源ハブＨＢ５を介して行われる。すなわち、パーキングブレーキＤ２６と第２電源ハブＨＢ２とが分岐給電線ＢＬ２で接続され、フットブレーキＤ５６と第５電源ハブＨＢ５とが分岐給電線ＢＬ５で接続されているとする。分岐給電線ＢＬ２及び分岐給電線ＢＬ５は、分岐ワイヤの一例である。また、パーキングブレーキＤ２６とフットブレーキＤ５６とは、車両１の制動動作において互いに補完関係にある電子機器の一例である。

　この場合、半導体リレーＲＬは、少なくとも、第２電源ハブＨＢ２と第５電源ハブＨＢ５との間の電源供給経路を互いに分離することができる位置に設けられる。具体的には、半導体リレーＲＬは、第２電源ハブＨＢ２から図２の図面左回りの電源経路である主給電線ＭＬ２，ＭＬ１，ＭＬ４，ＭＬ５のいずれか１つの給電線（以下、第１給電線という）上と、第２電源ハブＨＢ２から図２の図面右回りの電源経路である主給電線ＭＬ３，ＭＬ７，ＭＬ６のいずれか１つの給電線（以下、第２給電線という）上に設けられる。そして、検出部５は、少なくとも第１給電線に設けられた半導体リレーＲＬと第２給電線に設けられた半導体リレーＲＬとの間に設けられる。具体的には、半導体リレーＲＬは、断線箇所として特定された検出部５から見て、図面右回りの電源経路と、図面左回りの電源経路との少なくとも２箇所に設けられ、断線箇所を主給電線ＭＬから分離可能に構成される。尚、本実施形態の図１では、断線箇所を主給電線ＭＬから分離し、かつ、冗長性を確保するための構成のうち少なくとも一方には電源が供給されるように構成された例を示している。具体的な内容は、後述する図５を用いた動作説明において説明する。

　検出部５１～５７での検出結果は、中央演算装置３０に集約される。詳細は後述するが、中央演算装置３０では、主給電線ＭＬに断線が発生した場合に、各検出部５１～５７からの測定結果に基づいて主給電線ＭＬの断線箇所が特定される。中央演算装置３０における断線箇所の特定方法（電流値の時間的な変化の検出方法）は、特に限定されないが、例えば、中央演算装置３０が各検出部５の電圧波形を観測し、前述のメモリなどに予め記憶した波形変化のデータベースを参照し、測定結果とデータベースの波形とを照合することにより断線箇所を特定するようにしてもよい。また、断線箇所の特定をハード的な回路で実現してもよい。例えば、各検出部５の測定電流結果を、それぞれ、所定の電流値を超えた場合に反転するように構成された比較器に入力させ、それらの比較器の出力の中で最も早くに反転したものについてフラグが立つような回路により実現することができる。なお、データベースは、中央演算装置３０のメモリ以外の場所に格納されていてもよい。

　さらに、中央演算装置３０は、主給電線ＭＬの断線箇所が特定されると、主給電線ＭＬ上において、断線が検出された検出部５の両側に位置する半導体リレーＲＬを遮断させる。尚、中央演算装置３０が各半導体リレーＲＬを遮断させる方法は、特に限定されない。例えば、図２に示すように、中央演算装置３０から各電源ハブＨＢに設けられた電源供給ＩＣ４の制御部４９を介して半導体リレーＲＬをオン／オフさせるようにしてもよいし、中央演算装置３０から直接各半導体リレーＲＬをオン／オフさせるようにしてもよい。

　また、図２に示すように、各給電線には、過電流が流れた際に、電力を遮断するためのヒューズＦが設けられている。

　図３は、車両左側のゾーン（左フロントゾーン、左サイドゾーン、左リアゾーン）、すなわち電源ハブＨＢ１～ＨＢ３が配置されたゾーンの電源トポロジーについて、より具体的に記載したものである。尚、図３では、電子機器Ｄのうち、スマートアクチュエータを二重線で示している。また、図３では、信号線を細線で示し、給電線を太線で示している。

　各電源ハブＨＢは、車両１内での通信網を形成するためのハブを兼ねていてもよい。図３の例では、中央演算装置３０と各ゾーンＥＣＵ２０とを接続する通信幹線６２が、各電源ハブＨＢ間を接続する主給電線ＭＬに沿って平面視で車両１を周回するようにリング状に配索され、基幹ネットワークを構成している。そして、電源ハブＨＢは、主バッテリＢｍへの接続のための電源ポート（図示省略）と、基幹ネットワークに接続するための通信ポート（図示省略）とを備えている。電源ポートと通信ポートは、別々に設けられていてもよいし、単一のポートで電源ポートと通信ポートを兼ねるようにしてもよい。具体的構成の図示は省略するが、図３では、電源ポートと通信ポートとが共通化され、スマートコネクタＳＣや電子機器Ｄから延びるケーブルの先端に設けられたコネクタＣを差し込むことで、主給電線ＭＬと通信幹線６２の両方に接続できるように構成されている例を示している。スマートコネクタＳＣは、例えば、アナログ／デジタル変換回路やドライバ回路等が内蔵され、電子機器Ｄとしてのアクチュエータに駆動信号を送信する機能を有していたり、電子機器Ｄとしてのセンサからの入力信号をゾーンＥＣＵ２０に伝達したりする機能を有する。

　図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図であり、換言すると、電源ハブＨＢ間を接続する基幹ハーネス６０の断面構造の一例を示している。本実施形態では、電源ハブＨＢ間の通信は、イーサネット（登録商標）等のシリアル通信方式で行われているものとする。

　図４に示すように、基幹ハーネス６０は、主給電線ＭＬと、撚り線状の通信幹線６２と、断線検知用ハーネス６３とにより構成されている。断線検知用ハーネス６３は、主給電線ＭＬよりも脆弱に形成されている。例えば、断線検知用ハーネス６３は、主給電線ＭＬよりも脆弱な材料を用いて形成されている。また、主給電線ＭＬ及び通信幹線６２は、それぞれの芯線ＭＬａ，６２ａを被覆材ＭＬｂ，６２ｂで覆うようにし、断線検知用ハーネス６３は被覆材を用いないようにすることで、断線検知用ハーネス６３が脆弱となるようにしてもよい。また、例えば、断線検知用ハーネス６３を主給電線ＭＬよりも細い径で形成するようにしてもよい。このように、断線検知用ハーネス６３を主給電線ＭＬよりも脆弱にすることで、外部からの衝撃に対して断線検知用ハーネス６３の方が主給電線ＭＬよりも切断されやすくなる。これにより、各電源ハブＨＢ間において、主給電線ＭＬが断線した場所や主給電線ＭＬの断線の恐れのある場所をより確実に検出することができる。断線検知用ハーネス６３の断線の検出方法は、特に限定されないが、例えば、微弱な電流を流してその電流をモニタしてもよいし、従来から知られている物理的な手段を用いて検出するようにしてもよい。

　次に、主給電線ＭＬ（リング状電源ワイヤ）の一部が断線した場合の動作について説明する。本実施形態では、図５に示すように、第４電源ハブＨＢ４と第５電源ハブＨＢ５との間を接続する主給電線ＭＬ５が断線し、地絡したものとして説明する。また、検出部５は電流計であるものとする。

　主給電線ＭＬ５が地絡すると、主給電線ＭＬはリング状に接続されているので、すべての検出部５において測定される電流値が急激に増加する。これにより、中央演算装置３０では、主給電線ＭＬにおいて断線（地絡）が発生したことが検出される。さらに、電流の時間的な変化を見た場合には、断線箇所に近い場所から順に検出部５の電流が急激に変化する。中央演算装置３０は、例えば、検出部５の電流値の時間的変化をモニタしており、電流値の急激な変化が最初に起こった検出部５（ここでは、検出部５５）の近傍で断線が発生したことを特定する。

　中央演算装置３０は、主給電線ＭＬの断線箇所を検出部５５の周辺と特定した後、断線箇所の両側に位置する半導体リレーＲＬを遮断させる。ここでは、中央演算装置３０は、検出部５５の両側に位置する半導体リレーＲＬである、第４電源ハブＨＢ４の半導体リレーＲＬ４及び第５電源ハブＨＢ５の半導体リレーＲＬ５を遮断させる。これにより、主給電線ＭＬ５を主バッテリＢｍに接続された主給電線ＭＬ１～ＭＬ４，ＭＬ６，ＭＬ７から分離させることができる。

　尚、図１において、断線箇所が、主給電線ＭＬ１，ＭＬ４のいずれかであった場合、中央演算装置３０は、第１電源ハブＨＢ１の半導体リレーＲＬ１及び第４電源ハブＨＢ４の半導体リレーＲＬ４を遮断させる。そうすると、主バッテリＢｍから主給電線ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ５～ＭＬ７に電源が供給されなくなるので、中央演算装置３０は、予備バッテリＢｓと主給電線ＭＬ７との間に設けられたリレーＲＬ７をオンさせる。これにより、予備バッテリＢｓから主給電線ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ５～ＭＬ７に電源が供給される。

　ここで、本実施形態１のように、車両１に複数の電子機器Ｄが搭載されている場合、従来は、複数の配線及びリレーにより主バッテリＢｍと各電子機器Ｄとを接続していた。このため、従来は、電子機器Ｄの数が増加する度に、車両の電源系統が複雑化していた。

　これに対して、本実施形態１によると、車両を複数のゾーンに分け、各ゾーンに電子機器を接続するための電源ハブＨＢを設け、主バッテリＢｍと各電源ハブＨＢをリング状の主給電線ＭＬにより接続している。これにより、電源系統の構成を簡単にすることができる。さらに、主バッテリＢｍと各電子機器Ｄとを直接接続する場合と比較して給電線を短くすることができ、給電線の電気抵抗による電力消費も出来る限り小さくすることができる。

　さらに、主給電線ＭＬ上に互いに離間して半導体リレーＲＬを設け、各半導体リレーＲＬ間に、主給電線ＭＬに断線が生じた際に、断線による電気的な変化を検出するための検出部５を設けている。そして、中央演算装置３０が、検出部５で検出された電気的な変化に基づいて、主給電線ＭＬの断線箇所を特定し、その断線箇所の両側に位置する半導体リレーＲＬを遮断させるように構成されている。

　これにより、主給電線ＭＬのうち、遮断部分以外の給電線については、主バッテリからの電源供給を継続させることができる。すなわち、前述のとおり、主給電線ＭＬをリング状にして電源系統の構成を簡単にすることによる総電路長の大幅な短縮と、主給電線ＭＬの断線対策とを両立させることができる。

　（実施形態２）
　以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

　本実施形態２に係る車載ネットワークでは、予備バッテリＢｓによる電源供給方法が前記実施形態１と異なる。具体的には、図６に示すように、本実施形態２に係る車載ネットワークでは、冗長性を確保するための構成について、予備バッテリＢｓから個別に電源を供給可能に構成している点で、前記実施形態１と異なる。これにより、冗長性を確保するための構成について、同時に電源供給が停止されるのを避けることができる。図６の例では、予備バッテリＢｓが前照灯Ｄ１１，Ｄ４１及びブレーキ灯Ｄ３１に接続されている。これにより、夜間等において、主給電線ＭＬの一部に断線が生じて緊急停車する場合にも、周りの車両等に対して停車することを報知することができる。

　尚、ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更、代用が可能である。また、前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

　ここに開示された技術は、バッテリから供給される電力により作動する複数の電子機器を有する車両の車載ネットワークシステムとして有用である。

　１　車両
　５　検出部
　３０　中央演算装置（演算処理部）
　ＢＬ２　分岐給電線（分岐ワイヤ）
　ＢＬ５　分岐給電線（分岐ワイヤ）
　ＭＬ　主給電線（リング状電源ワイヤ）
　ＨＢ　電源ハブ
　ＲＬ　半導体リレー（リレー）

Claims

　車両を複数のゾーンに分け、各ゾーンには電子機器を接続するための電源ハブがそれぞれ設けられ、当該各ゾーンの電源ハブをリング状電源ワイヤによりリング状に接続して構成されたリング状電源供給システムであって、
　前記リング状電源供給システムは、
　前記リング状電源ワイヤ上に互いに離間して設けられた複数のリレーと、
　前記各リレー間にそれぞれ設けられ、前記リング状電源ワイヤに断線が生じた際に、断線による電気的な変化を検出するための複数の検出部と、
　前記複数の検出部で検出された電気的な変化に基づいて、前記リング状電源ワイヤの断線箇所を特定し、当該断線箇所の両側に位置する前記リレーを遮断させる演算処理部とを備える
ことを特徴とするリング状電源供給システム。
　請求項１記載のリング状電源供給システムにおいて、
　前記検出部は、設置位置の電流、電圧及び磁束の少なくとも１つを測定する測定器であり、
　前記演算処理部は、前記測定器で測定された測定値の変化を基に、前記リング状電源ワイヤの断線箇所を特定する
ことを特徴とするリング状電源供給システム。
　請求項２記載のリング状電源供給システムにおいて、
　前記リング状電源供給システムは、断線箇所を特定するための測定値の変化を示す波形が格納されたデータベースを有し、
　前記演算処理部は、前記測定器で測定された測定値を前記データベースと照合するにより前記リング状電源ワイヤの断線箇所を特定する
ことを特徴とするリング状電源供給システム。
　請求項１～３のいずれか１つに記載のリング状電源供給システムにおいて、
　前記電子機器は、前記リング状電源ワイヤから分岐された分岐ワイヤを介して電源供給を受けるように構成され、
　互いに補完関係にある前記電子機器同士が、互いに異なる分岐ワイヤに接続され、
　前記リレーは、少なくとも、前記互いに補完関係にある電子機器が接続された両分岐ワイヤ間の接続を遮断できる位置に設けられている
ことを特徴とするリング状電源供給システム。
　請求項１～３のいずれか１つに記載のリング状電源供給システムにおいて、
　前記電子機器は、前記リング状電源ワイヤから分岐された分岐ワイヤを介して電源供給を受けるように構成され、
　前記リレーは、各前記分岐ワイヤの両側に設けられている
ことを特徴とするリング状電源供給システム。