JP2018148710A - 電気接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリからＥＣＵのリニアレギュレータに対して供給される電力を抑制できる電気接続箱を提供する。
【解決手段】バッテリ１００と、少なくともリニアレギュレータ４０を含むＥＣＵ３０との間に電気的に接続される電気接続箱１０であって、バッテリ１００とリニアレギュレータ４０との間に電気的に接続され、少なくともスイッチング素子を含むＤＣＤＣコンバータ２０を備えており、ＤＣＤＣコンバータ２０は、スイッチング素子のスイッチング動作により、バッテリ１００の電圧を所定の出力電圧に変換してリニアレギュレータ４０に出力しており、この出力電圧は、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気接続箱に関するものである。

車両に設けられた各種出力装置の制御を行う複数のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に対して、バッテリの電力を供給する電気接続箱が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−１１３５５４号公報

ＥＣＵには、出力装置の制御を行う回路であって、バッテリの電圧とは異なる電圧で動作する制御回路が設けられている。そして、ＥＣＵには、この制御回路の電源として機能するリニアレギュレータが設けられており、これにより部品点数を少なくして低コストにすることができる。しかし、リニアレギュレータは、バッテリの電圧を降圧して制御回路の動作電圧を出力する際に、バッテリの電圧と制御回路の動作電圧との差を熱として消費する。そのため、バッテリからＥＣＵのリニアレギュレータに対して供給される電力が増える、という問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、バッテリからＥＣＵのリニアレギュレータに対して供給される電力を抑制できる電気接続箱を提供することである。

［１］本発明に係る電気接続箱は、バッテリと、少なくともリニアレギュレータを含むＥＣＵとの間に電気的に接続される電気接続箱であって、前記バッテリと前記リニアレギュレータとの間に電気的に接続され、少なくともスイッチング素子を含むＤＣＤＣコンバータを備えており、前記ＤＣＤＣコンバータは、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記バッテリの電圧を所定の出力電圧に変換して前記リニアレギュレータに出力しており、前記出力電圧は、前記リニアレギュレータの最低動作電圧よりも高い電気接続箱である。

［２］上記発明において、前記出力電圧を出力する第１の端子部と、前記出力電圧と異なる電圧を出力する第２の端子部と、をさらに備えていてもよい。

［３］上記発明において、前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御部と、前記ＤＣＤＣコンバータの状態を検出する状態検出部と、をさらに備え、前記制御部は、前記状態検出部により検出された前記ＤＣＤＣコンバータの状態に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータを停止させてもよい。

本発明によれば、バッテリからＥＣＵのリニアレギュレータに対して供給される電力を抑制できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。 図２は、比較例に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。 図３は、本発明の他の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。 図４は、本発明の他の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。 図５は、本発明の他の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係る電気接続箱をモジュール化したＤＣＤＣコンバータモジュールの一例を示す概要図である。 図７は、本発明の一実施の形態に係る電気接続箱をモジュール化したＤＣＤＣコンバータモジュールの他の例を示す概要図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電気接続箱１０を利用した電源分配システムを示す概要図である。図１に示す電源分配システムは、例えば、自動車に適用されるものである。

電気接続箱１０は、自動車に搭載されて、自動車の車体を構成するパネル等に取り付けられる。電気接続箱１０は、バッテリ１００とＥＣＵ３０との間に電気的に接続されている。電気接続箱１０は、バッテリ１００と電気的に接続する入力端子１０１と、ＥＣＵ３０と電気的に接続する出力端子１０２を有している。バッテリ１００の電力は、電気接続箱１０を介して、ＥＣＵ３０へ供給される。図１では、実線矢印で示されている。バッテリ１００としては、例えば、リチウムイオン二次電池が挙げられる。

電気接続箱１０は、バッテリ１００の電圧を変換するために、ＤＣＤＣコンバータ２０を備えている。また、電気接続箱１０は、ＤＣＤＣコンバータ２０を制御するためのマイコン等のＩＣ（図示しない）を有している。

ＤＣＤＣコンバータ２０は、バッテリ１００と後述するリニアレギュレータ４０との間に電気的に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２０は、電気接続箱１０の入力端子１０１と電気的に接続する入力端子２０１と、電気接続箱１０の出力端子１０２と電気的に接続する出力端子２０２を有している。また、ＤＣＤＣコンバータ２０は、マイコン等のＩＣと電気的に接続する制御端子２０３を有している。

ＤＣＤＣコンバータ２０は、少なくともスイッチング素子を有する回路で構成される。スイッチング素子には、制御端子２０３を介して、マイコン等のＩＣからスイッチング素子がオン又はオフする制御信号が入力される。ＤＣＤＣコンバータ２０は、このスイッチング素子がオン又はオフ動作（スイッチング動作）することで、バッテリ１００の電圧を、バッテリ１００の電圧と異なる電圧に直流電圧変換する。ＤＣＤＣコンバータ２０は、スイッチング素子がスイッチング動作することで、バッテリ１００の直流電圧を降圧する。本実施形態では、バッテリ１００の電圧は後述するリニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも高い場合であり、以降の説明では、ＤＣＤＣコンバータ２０を、入力電圧に対して降圧した電圧を出力する降圧型ＤＣＤＣコンバータとして説明する。スイッチング素子としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等が挙げられる。

ＤＣＤＣコンバータ２０が出力する電圧は、スイッチング素子のスイッチング動作に応じて定まる。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ２０は、スイッチング動作の周波数、スイッチング動作のデューティーサイクルに応じて、異なる電圧を出力する。これにより、後述するリニアレギュレータ４０の電力変換効率よりも、ＤＣＤＣコンバータ２０の電力変換効率を高くすることができる。なお、電力変換効率とは、入力電力に対する出力電力の比率である。ＤＣＤＣコンバータ２０が出力する電圧については後述する。

ＥＣＵ３０は、電子機器を制御するコントロールユニットである。ＥＣＵ３０は、リニアレギュレータ４０と制御回路５０とを備えている。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、センサ２００を制御するコントロールユニットであり、電気接続箱１０とセンサ２００との間に電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、電気接続箱１０の出力端子１０２と電気的に接続する入力端子３０１と、センサ２００と電気的に接続する出力端子３０２とを有している。

センサ２００は、ＥＣＵ３０により制御される電子機器である。センサ２００には、ＧＰＳユニット、ジャイロセンサ、車速センサ等が挙げられる。なお、ＥＣＵ３０が制御するのは、センサ２００に限定されず、その他の電子機器、例えば、カメラユニット、カーナビゲーション、オーディオ機器等でもよい。

リニアレギュレータ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧から、制御回路５０が動作するための電圧を生成する回路であって、半導体素子から構成される回路である。半導体素子には、ＭＯＳＦＥＴが挙げられる。リニアレギュレータ４０は、ＥＣＵ３０の入力端子３０１と制御回路５０との間に電気的に接続している。リニアレギュレータ４０には、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が入力される。図１では、実線矢印で示されている。

リニアレギュレータ４０は、回路の構成上、外部から入力される入力電圧の全範囲に対して、安定的に電圧を出力することはできず、所定の入力電圧範囲を有する。所定の入力電圧範囲とは、リニアレギュレータ４０が入力電圧に基づいて安定的に電圧を出力できる、リニアレギュレータ４０の特性の一つである。本実施形態では、リニアレギュレータ４０の入力電圧はＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧に対応するため、リニアレギュレータ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が入力電圧範囲内であると、安定的に所定の電圧を出力する。なお、入力電圧範囲とは、リニアレギュレータ４０の動作が保証される入力電圧の範囲であるため、以降では、入力電圧範囲のうち最低の電圧を最低動作電圧と称し、また、入力電圧範囲のうち最高の電圧を最高動作電圧と称して説明する。最低動作電圧及び最高動作電圧は、例えば、リニアレギュレータ４０を構成する半導体素子の耐圧や回路構成により決まる電圧である。

リニアレギュレータ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が入力電圧範囲内であると、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を制御回路５０へ出力する。これにより、リニアレギュレータ４０は、制御回路５０の電源として機能する。図１では点線矢印で示されている。リニアレギュレータ４０には、例えば、入力端子、出力端子、ＧＮＤ端子で構成される三端子レギュレータ、入出力間に必要な最低電位差が低いＬＤＯ等が挙げられる。また、以降の説明では、リニアレギュレータ４０は、固定された所定の電圧を出力する固定電圧リニアレギュレータとして説明するが、これに限定されず、所定の範囲内で可変な電圧を出力することができる可変電圧リニアレギュレータであってもよい。

リニアレギュレータ４０の電力変換効率は、入力電圧と出力電圧の電位差に応じて定まる。本実施形態では、リニアレギュレータ４０の電力変換効率は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧と、後述する制御回路５０の動作電圧に応じて定まる。具体的には、リニアレギュレータ４０の電力変換効率は、この電位差が大きくなるにつれて低くなる。制御回路５０が５Ｖで動作し、リニアレギュレータ４０が５Ｖの電圧を出力する場合を例として説明する。この場合において、ＤＣＤＣコンバータ２０がリニアレギュレータ４０に対して１５Ｖの電圧を出力すると、リニアレギュレータ４０において入力電圧と出力電圧との電位差は１０Ｖとなり、リニアレギュレータ４０の電力変換効率は、およそ３３％となる。電力変換されなかった残りのおよそ６７％については、リニアレギュレータ４０で熱として消費される。リニアレギュレータ４０の回路構成には、抵抗が含まれており、入力電圧を降圧する際にこの抵抗に電流が流れ、リニアレギュレータ４０は発熱する。

制御回路５０は、センサ２００を制御する制御回路である。制御回路５０は、リニアレギュレータ４０とセンサ２００との間に電気的に接続されており、センサ２００を制御するための制御信号をセンサ２００に対して出力する。また、制御回路５０は、リニアレギュレータ４０から出力される電圧を電源電圧として動作する。制御回路５０には、例えば、ＲＯＭ又はＲＡＭ等の記憶媒体を備えるＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＭＰＵ等が挙げられる。本実施形態では、制御回路５０には、センサ２００を制御するＣＰＵが用いられる構成を示すが、これに限定されない。

次に、ＤＣＤＣコンバータ２０が出力する電圧について説明する。

ＤＣＤＣコンバータ２０は、リニアレギュレータ４０の入力電圧範囲に基づいて、バッテリ１００の電圧を変換する。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ２０は、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも高い電圧を出力する。例えば、マイコン等のＩＣには、予めリニアレギュレータ４０の特性がＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されているとする。この場合に、マイコン等のＩＣは、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧をＲＯＭ又はＲＡＭから読み出し、ＤＣＤＣコンバータ２０がリニアレギュレータ４０の最低動作電圧から所定の電圧だけ高い電圧を出力するように、ＤＣＤＣコンバータ２０を制御する。これにより、リニアレギュレータ４０には、ＤＣＤＣコンバータ２０から最低動作電圧よりも所定の電圧だけ高い電圧が入力される。マイコン等のＩＣは、所定の電圧を、例えば、０．５Ｖ〜１Ｖの範囲で設定することができる。なお、この所定の電圧は０．５Ｖ〜１Ｖの範囲に限定されず、例えば、電気接続箱１０とＥＣＵ３０とを接続するケーブル等の配線抵抗が大きい場合には、この配線抵抗を考慮して所定の電圧を設定してもよい。

本実施形態に係る電気接続箱１０は、以下のような効果を奏する。ヒューズを用いた比較例に係る電気接続箱１１０を用いて説明する。

図２は、比較例に係る電気接続箱１１０を利用した電源分配システムを示す概要図である。図１に示す電源分配図とは、電気接続箱１１０が異なる以外は、同様の構成であるため、説明は省略する。

電気接続箱１１０は、バッテリ１００とＥＣＵ３０の間に電気的に接続している。電気接続箱１１０はヒューズ１２０を有している。ヒューズ１２０は、電気接続箱１１０の入力端子１０１と電気的に接続し、電気接続箱１１０の出力端子１０２と電気的に接続している。入力端子１０１における電圧と、出力端子１０２における電圧とは、それぞれバッテリ１００の電圧とほぼ同電圧となる。つまり、比較例の電気接続箱１１０を用いると、リニアレギュレータ４０には、バッテリ１００の電圧とほぼ同電圧が入力される。以降の説明では、説明の便宜上、電気接続箱１１０からヒューズ１２０を介してリニアレギュレータ４０に入力される電圧を、バッテリ１００の電圧として説明する。

比較例では、リニアレギュレータ４０には、バッテリ１００の電圧が入力される。そのため、リニアレギュレータ４０において入力電圧と出力電圧の電位差は大きくなり、リニアレギュレータ４０の電力変換効率は、本実施形態に係るリニアレギュレータ４０の電力変換効率に比べて低くなる。つまり、比較例におけるリニアレギュレータ４０での発熱量は、本実施形態におけるリニアレギュレータ４０での発熱量よりも大きくなり、リニアレギュレータ４０の温度上昇を招くおそれがある。また、比較例においてバッテリ１００がリニアレギュレータ４０に対して供給する電力は、本実施形態においてバッテリ１００がリニアレギュレータ４０に対して供給する電力よりも大きくなる。

以降では、具体的な数値を用いて説明する。例えば、バッテリ１００の電圧が１２Ｖ、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が７Ｖ、ＤＣＤＣコンバータ２０の電力変換効率が９０％、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧が６Ｖ、リニアレギュレータ４０の出力電圧が５Ｖ、制御回路５０が５Ｖの動作電圧で平均０．５Ａの電流が流れるものとする。なお、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧は、マイコン等のＩＣにより制御された電圧であって、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも１Ｖ高い電圧である。

この場合において、比較例では、リニアレギュレータ４０は、２．５Ｗの電力を制御回路５０に対して供給する。リニアレギュレータ４０には、バッテリ１００から１２Ｖの電圧が入力されており、リニアレギュレータ４０の電力変換効率はおよそ４１％となる。つまり、比較例では、バッテリ１００はリニアレギュレータ４０に対しておよそ６．１Ｗの電力を供給する。

これに対して、本実施形態においても、リニアレギュレータ４０は、２．５Ｗの電力を制御回路５０に対して供給する。リニアレギュレータ４０には、ＤＣＤＣコンバータ２０から７Ｖの電圧が入力されており、リニアレギュレータ４０の電力変換効率はおよそ７１％となる。ＤＣＤＣコンバータ２０は、リニアレギュレータ４０に対しておよそ３．５Ｗの電力を供給する。

ＤＣＤＣコンバータ２０とリニアレギュレータ４０とでは、電力変換方式が異なるため、ＤＣＤＣコンバータ２０は、リニアレギュレータ４０とは異なり、入力電圧と出力電圧の電位差が大きくとも高い電力変換効率を維持する特性を有する。上述の例では、ＤＣＤＣコンバータ２０は、バッテリ１００の１２Ｖの入力電圧に対して、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧６Ｖよりも高い７Ｖの電圧を出力する。このように入力電圧と出力電圧の電位差が５Ｖであったとしても、ＤＣＤＣコンバータ２０は、およそ９０％の高い電力効率で、１２Ｖの電圧を７Ｖの電圧に変換する。つまり、本実施形態では、バッテリ１００は、リニアレギュレータ４０に対しておよそ３．９Ｗの電力を供給し、比較例と比べて、バッテリ１００がリニアレギュレータ４０に対して供給する電力を、およそ２．２Ｗ抑制することができる。

以上のように、本実施形態では、電気接続箱１０はバッテリと、リニアレギュレータ４０を含むＥＣＵ３０との間に電気的に接続されている。また、電気接続箱１０は、バッテリ１００とリニアレギュレータ４０との間に電気的に接続され、スイッチング素子から構成されるＤＣＤＣコンバータ２０を備えている。スイッチング素子は、マイコン等のＩＣにより制御されてスイッチング動作を行う。ＤＣＤＣコンバータ２０は、スイッチング素子のスイッチング動作により、バッテリ１００の電圧を所定の出力電圧に変換してリニアレギュレータ４０に出力する。そして、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧は、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも高い電圧である。これにより、リニアレギュレータ４０において入力電圧と出力電圧との電位差を小さくすることができ、リニアレギュレータ４０の電力変換効率を高くすることができる。また、ＤＣＤＣコンバータ２０は、バッテリ１００から入力される電圧と、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧に基づく出力電圧との電位差が大きくても高い電力変換効率を維持する特性を有する。その結果、バッテリ１００がリニアレギュレータ４０に対して供給する電力を抑制することができる。

本実施形態における「電気接続箱１０」は本発明における「電気接続箱」の一例に相当し、本実施形態における「ＤＣＤＣコンバータ２０」は本発明における「ＤＣＤＣコンバータ」の一例に相当し、本実施形態における「ＥＣＵ３０」は本発明における「ＥＣＵ」の一例に相当し、本実施形態における「リニアレギュレータ４０」は本発明における「リニアレギュレータ」の一例に相当し、本実施形態における「バッテリ１００」は本発明における「バッテリ」の一例に相当する。

以上に説明した電気接続箱１０が備えるＤＣＤＣコンバータ２０の種類等の仕様は、用途に応じて適宜設定される。また、リニアレギュレータ４０が出力する電圧に応じて、すなわち、制御回路５０の動作電圧に応じてＤＣＤＣコンバータ２０が出力する電圧を適宜調整することができる。

２系統の電力を必要とするＥＣＵ７０に対して、２系統の電力を供給する電気接続箱６０の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の他の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。

本実施形態の電気接続箱６０は、図３に示すように、ＥＣＵ７０に対して２系統の電力を供給する。この電気接続箱６０は、ＤＣＤＣコンバータ２０のほかに、ヒューズ２２０を備えている。電気接続箱６０の入力端子６０１は、上述した実施形態の入力端子１０１に対応し、電気接続箱６０の出力端子６０２は、上述した実施形態の出力端子１０２に対応するため、説明は省略する。ヒューズ２２０は電気接続箱６０の入力端子６０１及び出力端子６０３と電気的に接続している。

電気接続箱６０では、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧は、出力端子６０２から出力されて、ＥＣＵ７０の入力端子７０１を介して、ＥＣＵ７０のリニアレギュレータ４０に入力される。また、バッテリ１００の電圧は、出力端子６０３から出力されて、ＥＣＵ７０の入力端子７０２を介して、ＥＣＵ７０の駆動回路８０に入力される。図３では、実線矢印で示されている。

ＥＣＵ７０は、リニアレギュレータ４０と制御回路５０のほかに、駆動回路８０を備えている。ＥＣＵ７０は、電気接続箱６０とモータ２１０との間に電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は、電気接続箱６０の出力端子６０２と電気的に接続する入力端子７０１、電気接続箱６０の出力端子６０３と電気的に接続する入力端子７０２、及びモータ２１０と電気的に接続する出力端子７０３とを有する。

制御回路５０は、上述した実施形態とは異なり、駆動回路８０を制御する制御回路である。制御回路５０は、リニアレギュレータ４０と駆動回路８０との間に電気的に接続されており、駆動回路８０を制御するための制御信号を駆動回路８０に対して出力する。制御回路５０には、上述した実施形態と同様に、リニアレギュレータ４０から出力される電圧が入力される。

駆動回路８０は、モータ２１０を駆動する回路である。駆動回路８０は、モータ２１０と電気的に接続されており、制御回路５０から出力される制御信号に応じて、モータ２１０を駆動する駆動信号を出力する。また、駆動回路８０は、バッテリ１００の電圧と同電圧で動作する半導体から構成されており、駆動回路８０には、バッテリ１００の電圧が電気接続箱６０のヒューズ２２０を介して入力される。駆動回路８０には、例えば、ＩＧＢＴで構成されるインバータ回路が挙げられる。

モータ２１０は、バッテリ１００の電力により駆動するモータであり、車両用部品の駆動源となる。モータ２１０は、駆動回路８０から出力される駆動信号により駆動する。

以上のように、本実施形態では、電気接続箱６０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が出力される出力端子６０２だけでなく、バッテリ１００の電圧が出力される出力端子６０３と備えている。そのため、制御回路５０の動作電圧と駆動回路８０の動作電圧が異なる場合であっても、リニアレギュレータ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧を電源として動作し、駆動回路８０は、バッテリ１００の電圧を電源として動作することができる。例えば、上述した実施形態において使用した具体的な数値を用いると、電気接続箱６０は、リニアレギュレータ４０に対して７Ｖの電源として機能するとともに、駆動回路８０に対して１２Ｖの電源として機能する。これにより、リニアレギュレータ４０の入力電圧と出力電圧の電位差を小さくし、バッテリ１００が制御回路５０に対して供給する電力を抑制するとともに、駆動回路８０へ電圧を供給することができる。

また、本実施形態のように、車両に搭載される電源分配システムでは、バッテリ１００を複数搭載することは困難である。例えば、ＥＣＵ７０を動作させるために、制御回路５０の動作電圧に対応する５Ｖのバッテリと、駆動回路８０の動作電圧に対応する１２Ｖのバッテリそれぞれを搭載することは困難とされている。しかし、本実施形態の電気接続箱６０を用いることで、車両に複数のバッテリを搭載することを要することなく、バッテリ１００がリニアレギュレータ４０に対して供給する電力を抑制することができる。

本実施形態における「出力端子６０２」は本発明における「第１の端子部」の一例に相当し、本実施形態における「出力端子６０３」は本発明における「第２の端子部」の一例に相当する。

複数のＥＣＵ３０、ＥＣＵ７０に対して電力を供給するとともに、ＡＣＣ電源、ＩＧ電源として機能する電気接続箱８００の一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の他の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。

本実施形態の電気接続箱８００は、図４に示すように、ＥＣＵ３０、ＥＣＵ７０に対して電力を供給するとともに、ＡＣＣ電源（アクセサリー電源）、ＩＧ電源（イグニッション電源）としても機能する。ＥＣＵ３０とＥＣＵ７０に対する電力供給については、上述した２つの実施形態と同様であるため、説明は省略する。

電気接続箱８００は、ＡＣＣ電源として機能するために、入力端子８０２と出力端子８０６とを有する。入力端子８０２と出力端子８０６との間にはヒューズ２３０が電気的に接続されている。入力端子８０２には、バッテリ１００の電圧がＡＣＣＳＷ５０１を介して入力される。そして、バッテリ１００の電圧は、ヒューズ２３０を介して、出力端子８０６から出力される。なお、ＡＣＣＳＷ５０１は、バッテリ１００と入力端子８０２との間の電気的な接続をオン又はオフするスイッチである。ＡＣＣＳＷ５０１には、例えば、リレー等が挙げられる。

電気接続箱８００は、ＩＧ電源として機能するために、入力端子８０３と出力端子８０７とを有する。入力端子８０３と出力端子８０７との間にはヒューズ２４０が電気的に接続されている。入力端子８０３には、後述するＡＬＴ５０２で発電された電圧が入力される。そして、ＡＬＴ５０２で発電された電圧は、ヒューズ２４０を介して、出力端子８０７から出力される。なお、ＡＬＴ５０２は、バッテリ１００の電圧で動作する発電機（オルタネーター）であって、例えば、エンジン駆動の車両においては、エンジンの回転数に応じて発電する発電機である。

このように、電気接続箱８００は、複数のＥＣＵに電力を供給するだけでなく、ＡＣＣ電源及びＩＧ電源として機能する。これにより、電気接続箱８００に電気的に接続された様々な装置について、それぞれの装置が異なる動作電圧で動作する場合又はそれぞれの装置が異なる機能を有している場合であっても、それぞれの装置に応じてバッテリ１００の電力を分配することができる。

ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０と過電圧検出装置２６０を備える電気接続箱６００の一例について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の他の形態に係る電気接続箱を利用した電源分配システムを示す概要図である。図５に示す電気接続箱６００は、図３に示す電気接続箱６０と比べて、ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０と過電圧検出装置２６０を備えている以外は同様の構成である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。

ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の動作を制御する装置であって、ＤＣＤＣコンバータ２０の制御端子２０３と電気的に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０は、ＤＣＤＣコンバータ２０のスイッチング動作を制御することで、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧を制御する。スイッチング動作の制御には、例えば、スイッチング速度、デューティーサイクルを変更することが挙げられる。

また、ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０は、後述する過電圧検出装置２６０からの異常検出信号に応じて、ＤＣＤＣコンバータ２０の動作を停止させる。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０は、スイッチング動作を停止させるような制御信号を出力する。これにより、ＤＣＤＣコンバータ２０からの電圧出力が停止し、リニアレギュレータ４０への電圧供給は停止される。ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０には、マイコン等のＩＣが挙げられる。

過電圧検出装置２６０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が過電圧なることを防ぐために設ける検出装置であって、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力端子６０２と電気的に接続されている。過電圧検出装置２６０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧を検出するとともに、検出した電圧が所定の閾値を超えるか否かを判断することで、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が過電圧であるか否かを判断する。例えば、ＤＣＤＣコンバータ２０が所定の閾値を超えるような電圧を出力すると、過電圧検出装置２６０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の状態を異常状態として判断し、異常検出信号をＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０に出力する。なお、所定の閾値としては、例えば、リニアレギュレータ４０の最高動作電圧に設定してもよい。

以上のように、本実施形態では、電気接続箱６００は、ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０と、過電圧検出装置２６０とを備える。そして、過電圧検出装置２６０によりＤＣＤＣコンバータ２０の状態が異常状態として判断されると、ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０はＤＣＤＣコンバータ２０の動作を停止させる。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が過電圧であると、ＤＣＤＣコンバータ２０はＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０により動作を停止する。そのため、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧が過電圧であると、ＤＣＤＣコンバータ２０はヒューズとして機能する。これにより、リニアレギュレータ４０に対して過電圧が入力されるのを防ぐことができる。その結果、ＥＣＵ７０を過電圧から保護することができる。

本実施形態における「ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０」は本発明における「制御部」の一例に相当し、本実施形態における「過電圧検出装置２６０」は本発明における「状態検出部」の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、電気接続箱６００は、過電圧検出装置２６０の代わりに又は過電圧検出装置２６０とともに、過電流検出装置を備えてもよい。過電流検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ２０が過電流状態になるのを防ぐために設ける検出装置であって、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力端子６０２と電気的に接続されている。過電流検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電流を検出するとともに、検出した電流が所定の閾値を超えるか否かを判断することで、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電流が過電流であるか否かを判断する。例えば、ＤＣＤＣコンバータ２０が所定の閾値を超えるような電流を出力すると、過電流検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ２０の状態を異常状態として判断し、異常検出信号をＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０に出力してもよい。

また、例えば、電気接続箱６００は、過電圧検出装置２６０の代わりに又は過電圧検出装置２６０とともに、温度検出装置を備えてもよい。温度検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ２０の温度上昇を防ぐために設ける検出装置であって、ＤＣＤＣコンバータ２０の近傍に設けられる。温度検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ２０の温度を検出するとともに、検出した温度が所定の温度の範囲外であるか否かを判断することで、ＤＣＤＣコンバータ２０の温度が異常温度であるか否かを判断する。例えば、ＤＣＤＣコンバータ２０の温度が上昇した結果、ＤＣＤＣコンバータ２０の温度が所定の温度の範囲外に達すると、温度検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ２０の状態を異常状態として判断し、異常検出信号をＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０に出力してもよい。

さらに、ＤＣＤＣコンバータ２０の状態を検出することに限られず、車両の状態に応じてＤＣＤＣコンバータ２０の動作を制御してもよい。例えば、過電圧検出装置２６０の代わりに又は過電圧検出装置２６０とともに、暗電流検出装置を備えてもよい。暗電流検出装置は、車両が停止している際にバッテリの容量が不十分になるのを防ぐための検出装置であって、車両が停止している際にも流れている暗電流を検出する。暗電流検出装置は、検出した暗電流が所定の閾値を超えるか否かを判断することで、バッテリ１００の容量が十分であるか否かを判断する。例えば、暗電流検出装置は、検出した暗電流が所定の閾値を超えると、バッテリ１００の状態を容量不十分の状態として判断し、異常検出信号をＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０に出力してもよい。

また、例えば、ＤＣＤＣコンバータ２０はスイッチング動作によりノイズの発生源になり得るため、ＤＣＤＣコンバータ２０を金属ケースやシールド金具シールドしてもよい。これにより、ＥＣＵ等の電子機器に対するノイズへの影響を軽減することができる。

上述した図１に示すＤＣＤＣコンバータ２０をモジュール化したモジュール３００について、図６を用いて説明する。図６は本発明の一実施の形態に係る電気接続箱をモジュール化したＤＣＤＣコンバータモジュールの一例を示す概要図である。

モジュール９００は、ＤＣＤＣコンバータ２０が実装された基板（ＰＣＢ基板）を内蔵するモジュールである。モジュール９００は、電気接続箱１０に脱着可能なモジュールであって、バッテリ１００と電気的に接続する入力端子９０１、ＥＣＵ３０と電気的に接続する出力端子９０２、及びＧＮＤ端子９０３の３つの外部端子を備えている。これにより、ヒューズの入力端子、出力端子、及びＧＮＤ端子の３端子と同じ構成にすることができ、ヒューズの置き換えとしてモジュール９００を利用することができる。そのため、電気接続箱１０の設計自由度を向上させることができる。

入力端子９０１は、ＤＣＤＣコンバータ２０の入力端子２０１（図１参照）と電気的に接続されており、出力端子９０２は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力端子２０２（図１参照）と電気的に接続されている。

出力端子９０２は、入力端子９０１とＧＮＤ端子９０３の間に設けられており、出力端子９０２と入力端子９０１との間の距離と、出力端子９０２とＧＮＤ端子９０３との間の距離は、ともに距離ｄ１である。すなわち、入力端子９０１とＧＮＤ端子９０３は、出力端子９０２を基準として対称の位置に設けられている。

しかし、モジュール９００では、電気接続箱１０に取り付ける際に、入力端子９０１とＧＮＤ端子９０３の誤挿入の恐れがある。そこで、図７に示すモジュール９１０のように、出力端子９１２の設置位置を変更する構成としてもよい。図７は本発明の一実施の形態に係る電気接続箱をモジュール化したＤＣＤＣコンバータモジュールのその他の例を示す概要図である。

図７に示すモジュール９１０では、出力端子９１２は、入力端子９０１から距離ｄ２、ＧＮＤ端子９０３から距離ｄ３（ｄ３＞ｄ２）の位置に設けられている。すなわち、入力端子９０１とＧＮＤ端子９０３は、出力端子９１２を基準として非対称の位置に設けられている。これにより、電気接続箱１０に取り付ける際に、入力端子９０１とＧＮＤ端子９０３の誤挿入を防止することができる。

また、図５に示すＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０と過電圧検出装置２６０とを備える電気接続箱６００では、上述した実施形態で説明したように、ＤＣＤＣコンバータ２０が所定の閾値を超えるような電流を出力すると、ＤＣＤＣコンバータ制御装置２５０は、過電圧検出装置２６０からの異常検出信号により、ＤＣＤＣコンバータ２０の動作を停止させる。例えば、電気接続箱６００を図６に示すようにモジュール化した際には、上述した所定の閾値に応じて、モジュール９００を配色してもよい。配色によりモジュールごとの電流容量を識別することができ、モジュールを選択し易くなる。これにより、電気接続箱６００に適切な電流容量のモジュール９００を装着することができる。また、モジュール９００に配色することに代えて又は配色するとともに、モジュール９００に上述した所定の閾値を印字してもよい。

上述した全ての実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ２０を降圧型ＤＣＤＣコンバータとして説明したが、これに限定されず、例えば、バッテリ１００の電圧がリニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも低い場合には、ＤＣＤＣコンバータ２０に昇圧型ＤＣＤＣコンバータを用いてもよい。昇圧型ＤＣＤＣコンバータは、スイッチング素子がスイッチング動作することで、バッテリ１００の直流電圧を昇圧する。これにより、ＤＣＤＣコンバータ２０は、リニアレギュレータ４０の最低動作電圧よりも高い電圧を、リニアレギュレータ４０に対して出力することができる。また、昇圧型ＤＣＤＣコンバータは、降圧型ＤＣＤＣコンバータと同様に、高い電力変換効率を維持する特性を有する。そのため、昇圧型ＤＣＤＣコンバータを用いる場合であっても、バッテリ１００からリニアレギュレータ４０に対して供給する電力を抑制することができる。

１０…電気接続箱
２０…ＤＣＤＣコンバータ
２０１…入力端子
２０２…出力端子
２０３…制御端子
３０…ＥＣＵ
３０１…入力端子
３０２…出力端子
４０…リニアレギュレータ
５０…制御回路
１００…バッテリ
２００…センサ

Claims (3)

1. バッテリと、少なくともリニアレギュレータを含むＥＣＵとの間に電気的に接続される電気接続箱であって、
   前記バッテリと前記リニアレギュレータとの間に電気的に接続され、少なくともスイッチング素子を含むＤＣＤＣコンバータを備えており、
   前記ＤＣＤＣコンバータは、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記バッテリの電圧を所定の出力電圧に変換して前記リニアレギュレータに出力しており、
   前記出力電圧は、前記リニアレギュレータの最低動作電圧よりも高い電気接続箱。
2. 請求項１に記載の電気接続箱であって、
   前記出力電圧を出力する第１の端子部と、
   前記出力電圧と異なる電圧を出力する第２の端子部と、をさらに備える電気接続箱。
3. 請求項１又は２に記載の電気接続箱であって、
   前記ＤＣＤＣコンバータを制御する制御部と、
   前記ＤＣＤＣコンバータの状態を検出する状態検出部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記状態検出部により検出された前記ＤＣＤＣコンバータの状態に基づいて、前記ＤＣＤＣコンバータを停止させる電気接続箱。

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