JPH10126963A - 車両用電源分配装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板上の回路パターンを単純化すること
により回路基板面積を小さくしたり、回路基板の製造を
容易化することができる車両用電源分配装置を提案す
る。 【解決手段】 それぞれ半導体スイッチが形成されてい
る複数の半導体スイッチチップの電源入力端を電源電圧
が印加された金属板２８に直接接続し、複数の半導体ス
イッチチップの電源出力端子２６を電気接続箱内の電源
出力用バスバーに直接接続し、各半導体スイッチチップ
の制御信号入力端２５と回路基板２３上に形成された信
号配線パターンとを接続することにより各半導体スイッ
チチップにスイッチング制御信号を与えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用電源分配装置
に関し、特に車両に搭載された複数の負荷に対応して設
けられた半導体スイッチをオンオフ制御することにより
電源部の電源を選択的に供給する場合に適用して好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の各負荷への電源供給は、図
７に示すように、バッテリ等の電源部１と負荷２との間
に電磁リレー３を設け、当該電磁リレー３を操作部４の
操作に応じてオンオフ制御することにより行われてい
る。この電磁リレー３や、ショート時の過電流から負荷
２を保護するためのヒューズ５は、電気接続箱と呼ばれ
る筐体内に収納されている。実際上車両では、電気接続
箱内に、負荷２の数に応じた多数の電磁リレー３が設け
られている。

【０００３】ところで近年、電気接続箱の小型化や高速
スイッチング制御などを実現するため、電磁リレー３に
代えて、図８に示すように、半導体スイッチ（パワーＭ
ＯＳＦＥＴ）６が用いられるようになりつつある。

【０００４】半導体スイッチ６はＥＣＵ（エレクトロコ
ントロールユニット）と呼ばれる制御部７によってオン
オフ制御される。実際上制御部７には、半導体スイッチ
６に対応する操作部４からの操作信号に加えて、他の操
作部からの操作信号やメインのＥＣＵからの制御信号等
が時分割多重信号として入力され、制御部７はこれらの
信号を総合的に監視して半導体スイッチ６を適切にオン
オフ制御する。

【０００５】ここで実際上複数の負荷に対応して設けら
れた複数の半導体スイッチには、図９に示すように、回
路基板１５に形成された回路パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３
を介して電源が導入され、電源が導出され、またスイッ
チング制御信号が入力されるようになっている。

【０００６】すなわち回路基板１５には、各半導体スイ
ッチパッケージ１１Ａ、１１Ｂ、……内に収められた各
半導体スイッチの電源入力端子（ドレイン）１２Ａ、１
２Ｂ、……に接続される電源供給ラインＰ１、各半導体
スイッチの制御信号入力端子（ゲート）１３Ａ、１３
Ｂ、……に接続される信号配線パターンＰ２及び各半導
体スイッチの電源出力端子（ソース）１４Ａ、１４Ｂ、
……に接続される電源導出ラインＰ３が形成されてい
る。また図９の場合には、各半導体スイッチパッケージ
１１Ａ、１１Ｂ、……は放熱板１０に取り付けられてお
り、これにより半導体スイッチの過熱を防止できるよう
になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図９から
も明らかなように、半導体スイッチを多数設けた場合に
は、これに伴って回路基板１５上に多数の回路パターン
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を形成しなければならず、この分回路
基板１５の基板面積を大きくせざるを得なかった。特に
電源供給ラインＰ１や電源導出ラインＰ３には大電流が
流れるため、ある程度幅広のパターンが要求されるた
め、基板面積の縮小化には限度があった。

【０００８】このため従来は、一般に回路基板１５を積
層構造として各層に各回路パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３を
割り当てて形成するようになっている。しかしながらこ
のようにすると当然回路基板１５の製造が複雑化する欠
点がある。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、回路基板上の回路パターンを単純化することにより
回路基板面積を小さくしたり、回路基板の製造を容易化
することができる車両用電源分配装置を提案しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明により成された請求項１に記載の車両用電源分
配装置は、複数の半導体スイッチを有し、当該各半導体
スイッチの電源入力端に与えられた電源を当該各半導体
スイッチのオンオフに応じて当該各半導体スイッチの電
源出力端に接続された複数の負荷に選択的に分配するよ
うになされた車両用電源分配装置において、それぞれ半
導体スイッチが形成されている複数の半導体スイッチチ
ップの電源入力端を車両に搭載された電気接続箱の電源
供給用バスバーに直接接続し、複数の半導体スイッチチ
ップの電源出力端子を電気接続箱内の電源出力用バスバ
ーに直接接続し、各半導体スイッチチップの制御信号入
力端と回路基板上に形成された信号配線パターンとを接
続することにより各半導体スイッチチップにスイッチン
グ制御信号を与えるようにした。

【００１１】以上の構成において、回路基板に各半導体
スイッチに電源を供給するための電源供給パターンや各
半導体スイッチから電源を導出するための電源導出パタ
ーンを形成せずに済み、信号配線パターンのみを形成す
ればよくなることにより、回路基板の回路面積を小さく
することができると共に、信号配線パターンの自由度を
上げることができる。また同じ回路面積であれば、回路
基板上に形成できる信号配線パターンを増やすことがで
きることにより、当該回路基板上により多くの回路部品
を実装できるようになる。

【００１２】また本発明により成された請求項２に記載
の車両用電源分配装置は、請求項１の金属板に、複数の
半導体スイッチチップに加えて、各半導体スイッチに過
電流が流れたり各半導体スイッチが過熱した場合に各半
導体スイッチの制御信号入力端に各半導体スイッチをオ
フ制御するスイッチング制御信号を与える半導体スイッ
チ制御チップを搭載するようにする。

【００１３】以上の構成において、半導体スイッチ制御
チップを請求項１の金属板上に搭載するようにしたの
で、半導体スイッチチップと半導体スイッチ制御チップ
とを電気的に接続する配線パターンを回路基板上に形成
しなくても済み、一段と回路基板の回路面積を小さくす
ることができるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の具体
例を図面を参照して説明する。図１において、２０は全
体として実施の形態の車両用電源分配装置を示し、複数
の半導体スイッチがパッケージされている半導体リレー
部２１と、各半導体スイッチをオンオフするためのスイ
ッチング制御信号を形成するマイコン（マイクロコンピ
ュータ）２２等の回路部品が実装された回路基板２３
と、当該回路基板２３の下方に設けられた電気接続箱
（図示せず）とが筐体２４内に収納されている。

【００１５】ここで車両用電源分配装置２０において
は、各半導体スイッチの制御信号入力端子２５が回路基
板２３に形成された信号配線パターンを介してマイコン
２２の対応する端子に接続されている。

【００１６】これに対して車両用電源分配装置２０にお
いては、各半導体スイッチの電源出力端子２６が回路基
板２３を介さずに電気接続箱内の電源出力用バスバーに
直接接続されている。なおここで電源出力用バスバーと
は負荷に対応した電線に接続されるバスバーをいう。

【００１７】さらに車両用電源分配装置２０において
は、半導体スイッチの電源入力端が電気接続箱から導出
された電源供給用バスバー２７に電気的に接続されて電
源電圧が印加されている金属板２８に直接接続されてい
る。なおここで電源供給用バスバーとはバッテリ等の電
源部に接続されているバスバーをいう。

【００１８】これにより車両用電源分配装置２０におい
ては、回路基板２３に各半導体スイッチに電源を供給す
るための電源供給パターンや各半導体スイッチから電源
を導出するための電源導出パターンを形成せずに済み、
信号配線パターンのみを形成すればよくなることによ
り、回路基板２３の回路面積を小さくすることができる
と共に、信号配線パターンの自由度を上げることができ
る。また同じ回路面積であれば、回路基板２３上に形成
できる信号配線パターンを増やすことができることによ
り、当該回路基板２３上により多くの回路部品を実装で
きるようになる。

【００１９】実施形態の場合、この車両用電源分配装置
２０が収納された筐体２４は、図２に示すように、運転
席の足下側方に設けられたカウルサイドに設置されてい
る。

【００２０】ここで図３及び図４に、半導体リレー部２
１の詳細構成を示す。半導体リレー部２１は、金属板２
８上に各々半導体スイッチとして例えばパワーＭＯＳ
ＦＥＴが形成された複数の半導体スイッチチップ３０
Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄが直接実装されていると共
に、当該複数の半導体スイッチチップ３０Ａ〜３０Ｄの
電源入力端（ドレイン端子）が金属板２８に直接接続さ
れている。そしてパッケージ２９から導出された各半導
体スイッチチップ３０Ａ〜３０Ｄの電源出力端（ソース
端子）３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄは上述したよう
に電気接続箱内の電源出力用バスバーに直接電気的に接
続されている。

【００２１】また金属板２８上には、各半導体スイッチ
チップ３０Ａ〜３０Ｄの半導体スイッチ（パワーＭＯＳ
ＦＥＴ）に過電流が流れたり各半導体スイッチチップ
３０Ａ〜３０Ｄが過熱した場合に各半導体スイッチの制
御信号入力端（ゲート端子）に半導体スイッチをオフ制
御するための制御信号を出力する半導体スイッチ制御チ
ップ３２が絶縁基板を搭載されている。半導体スイッチ
制御チップ３２内には、各半導体スイッチに対応した論
理制御回路が形成されている。従って、半導体スイッチ
チップ３０Ａ〜３０Ｄと半導体スイッチ制御チップ３２
は複数（図３の場合、４個）のインテリジェントパワー
スイッチ（ＩＰＳ）を形成する。

【００２２】半導体スイッチ制御チップ３２内の各論理
制御回路はそれぞれスイッチング信号入力端子３３Ａ、
３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ及びダイアグ信号出力端子３４
Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄに接続されていると共に、
これらの端子３３Ａ〜３３Ｄ及び３４Ａ〜３４Ｄがパッ
ケージ２９から導出されている。そしてこれら各端子３
３Ａ〜３３Ｄ及び３４Ａ〜３４Ｄが回路基板２３に形成
された信号配線パターンを介してマイコン２２に電気的
に接続されている。

【００２３】ここで車両用電源分配装置２０の概略的な
回路構成を、図５に示す。すなわちバッテリ等の電源部
４０からの電源が電気接続箱４０内に配索された電源供
給用バスバーを介して半導体リレー２１に導入される。
また半導体リレー２１の出力電源は電気接続箱４１内に
配索された電源出力用バスバー及びハーネスを介して各
負荷４２Ａ〜４２Ｄに供給される。

【００２４】また各負荷４２Ａ〜４２Ｄのそれぞれに対
応した操作スイッチ４３Ａ〜４３Ｄの操作に応じた操作
信号が回路基板２３に形成された信号配線パターンを介
してマイコン２２に入力され、マイコン２２は当該操作
信号やメインのマイコンからの制御信号等に基づいてス
イッチング制御信号を形成し、これを回路基板２３に形
成された信号配線パターンを介して半導体リレー２１に
送出する。また半導体リレー２１からマイコン２２には
ダイアグ信号が送出される。

【００２５】ここで半導体リレー２１内の回路構成を、
図６に示す。この実施形態の場合には、半導体スイッチ
回路としてインテリジェントパワースイッチが用いられ
ているため、半導体スイッチとてのパワーＭＯＳ ＦＥ
Ｔ４４Ａ、……に加えて、各パワーＭＯＳ ＦＥＴ４４
Ａ、……を過電流や過熱（この実施形態の場合、過電流
のみ）による破損を防ぐために、各パワーＭＯＳ ＦＥ
Ｔ４４Ａにそれぞれ対応して論理制御回路４５Ａ、４５
Ｂ、４５Ｃ、４５Ｄが設けられている。なおここでは説
明を簡略化するため、１つのパワーＭＯＳ ＦＥＴ４４
Ａの制御のみについて説明する。

【００２６】論理制御回路４５Ａには、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ４４Ａの電源出力ラインに設けられた例えば磁性
体コアと感磁素子とからなる電流検出部４６により得ら
れたパワーＭＯＳ ＦＥＴ４４Ａから流出される電流の
大きさに応じた電流検出電圧が入力される。論理制御回
路４５Ａはこの電流検出電圧をパワーＭＯＳ ＦＥＴ４
４Ａの定格電流に対応した基準電圧と比較し、電流検出
電圧が基準電圧よりも大きい場合にはたとえマイコン２
２からパワーＭＯＳ ＦＥＴ４４Ａをオン動作させるこ
とを示す論理値のスイッチング制御信号が入力されてい
る場合でもパワーＭＯＳ ＦＥＴ４４Ａのゲートにオフ
制御信号を出力するようになされている。

【００２７】またパワーＭＯＳ ＦＥＴ４４Ａをオン動
作させるためには電源電圧よりも高い電圧をゲートに与
える必要があるためチャージポンプ回路４７が設けられ
ており、当該チャージポンプ回路４７によって昇圧した
電圧をトランジスタ４８Ａを介してパワーＭＯＳ ＦＥ
Ｔ４４Ａのゲートに与えるようになっている。

【００２８】かくして以上の構成によれば、それぞれ半
導体スイッチが形成されている複数の半導体スイッチチ
ップ３０Ａ〜３０Ｄの電源入力端を電源電圧が印加され
た金属板２８に直接接続し、複数の半導体スイッチチッ
プ３０Ａ〜３０Ｄの電源出力端子２６を電気接続箱内の
電源出力用バスバーに直接接続し、各半導体スイッチチ
ップ３０Ａ〜３０Ｄの制御信号入力端２５と回路基板２
３上に形成された信号配線パターンとを接続することに
より各半導体スイッチチップ３０Ａ〜３０Ｄにスイッチ
ング制御信号を与えるようにしたことにより、回路基板
２３上の回路パターンを単純化することができ、この結
果回路基板２３の基板面積を小さくしたり、回路基板２
３の製造を容易化することができるようになる。

【００２９】

【発明の効果】上述したように請求項１に記載の発明に
よれば、回路基板に各半導体スイッチに電源を供給する
ための電源供給パターンや各半導体スイッチから電源を
導出するための電源導出パターンを形成せずに済み、信
号配線パターンのみを形成すればよくなることにより、
回路基板の回路面積を小さくすることができる車両用電
源分配装置を実現できる。

【００３０】また請求項２に記載の発明によれば、半導
体スイッチチップと半導体スイッチ制御チップとを電気
的に接続する配線パターンを回路基板上の形成しなくて
も済むことにより、一段と回路基板の回路面積を小さく
することができる車両用電源分配装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の車両用電源分配装置の全体構成を
示す斜視図である。

【図２】車両用電源分配装置が設置される位置を示す車
室内の斜視図である。

【図３】半導体リレー部の詳細構成を示す部品接続図で
ある。

【図４】半導体リレー部の詳細構成を示す部品接続図で
ある。

【図５】車両用電源分配装置の概略的回路構成を示す接
続図である。

【図６】半導体リレーの回路構成の説明に供する接続図
である。

【図７】従来の車両の電源供給の説明に供する接続図で
ある。

【図８】従来の車両の電源供給の説明に供する接続図で
ある。

【図９】従来の半導体スイッチに接続される回路基板の
説明に供する斜視図である。

【符号の説明】

２３ 回路基板 ２５ 制御信号入力端子 ２６ 電源出力端子 ２８ 金属板 ３０Ａ〜３０Ｄ 半導体スイッチチップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体スイッチを有し、当該各半
   導体スイッチの電源入力端に与えられた電源を当該各半
   導体スイッチのオンオフに応じて当該各半導体スイッチ
   の電源出力端に接続された複数の負荷に選択的に分配す
   るようになされた車両用電源分配装置において、 それぞれ前記半導体スイッチが形成されている複数の半
   導体スイッチチップの電源入力端を車両に搭載された電
   気接続箱の電源供給用バスバーに直接接続し、 前記複数の半導体スイッチチップの電源出力端子を前記
   電気接続箱内の電源出力用バスバーに直接接続し、 前記各半導体スイッチチップの制御信号入力端と回路基
   板上に形成された信号配線パターンとを接続することに
   より、前記各半導体スイッチチップにスイッチング制御
   信号を与えるようにしたことを特徴とする車両用電源分
   配装置。
2. 【請求項２】 前記金属板には、前記複数の半導体スイ
   ッチチップに加えて、前記各半導体スイッチに過電流が
   流れたり前記各半導体スイッチが過熱した場合に前記各
   半導体スイッチの制御信号入力端に前記各半導体スイッ
   チをオフ制御するスイッチング制御信号を与える半導体
   スイッチ制御チップが搭載されていることを特徴とする
   請求項１に記載の車両用電源分配装置。