(57)【要約】      （修正有）【課題】外部機器を高速充電可能な車載用充電コネクタにおいて、車載機器と外部機器とのデータ転送の瞬断を回避でき、小型化ができる充電制御回路の提供する。【解決手段】車両用の主電源と接続され、車載機器と充電対象となる外部機器とをデータ転送可能に接続する車載用充電コネクタの充電制御回路１は、主電源からのバッテリー電圧又は車載機器からのバス電圧のいずれかを所定の電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、車載機器と外部機器とのデータ転送状態の瞬断を回避する瞬断対策回路４とを有する。瞬断対策回路は、バッテリー電圧の降下時、バス電圧をＤＣＤＣコンバータへ供給する第１のスイッチ、外部機器と接続される出力端子へ流れる出力電流を制限する補正抵抗及び補正抵抗と並列接続され第１のスイッチに直列接続されバス電圧がＤＣＤＣコンバータへ供給されている期間に補正抵抗へ電流を流す第２のスイッチを備える。【選択図】図１
2018011435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の主電源と接続され、車載機器と充電対象となる外部機器とをデータ転送可能に接続する車載用充電コネクタの充電制御回路であって、
前記主電源から入力されるバッテリー電圧又は前記車載機器から入力されるバス電圧のいずれかが供給され、前記供給された電圧を所定の電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、
前記車載機器と前記外部機器とのデータ転送を制御し、前記外部機器の充電電流を決定する出力制御コントローラと、
前記バッテリー電圧が前記所定の電圧未満へ降下した際に、前記車載機器と前記外部機器とのデータ転送状態の瞬断を回避する瞬断対策回路と、を有しており、
前記瞬断対策回路は、
前記バッテリー電圧に応じて、前記バス電圧の前記ＤＣＤＣコンバータへの供給、遮断を切り替える第１のスイッチ、
前記外部機器と接続される出力端子と前記出力制御コントローラと、の間に接続され、前記出力端子へ流れる出力電流を制限する補正抵抗、及び
前記補正抵抗と並列接続され、前記第１のスイッチに直列接続され、前記バス電圧が前記ＤＣＤＣコンバータへ供給されている期間に、前記補正抵抗へ電流を流す第２のスイッチ、を備える、
車載用充電コネクタの充電制御回路。
【請求項２】
前記瞬断対策回路は、前記バッテリー電圧が供給されるバッテリー入力端子と前記ＤＣＤＣコンバータとの間に接続される第１の逆流防止デバイスと、
前記第１のスイッチと前記ＤＣＤＣコンバータとの間に接続される第２の逆流防止デバイスと、を備える、
請求項１に記載の車載用充電コネクタの充電制御回路。
【請求項３】
前記瞬断対策回路は、前記バッテリー電圧の前記降下を示すパルスを、前記第１の逆流防止デバイスの上流で抑制する第１の抑圧デバイスと、
前記パルスを、前記第１のスイッチの上流で抑制する第２の抑圧デバイスと、を備える、
請求項２に記載の車載用充電コネクタの充電制御回路。
【請求項４】
前記第１の抑圧デバイス及び前記第２の抑圧デバイスは、アバランシェダイオードである、
請求項３に記載の車載用充電コネクタの充電制御回路。
【請求項５】
前記瞬断対策回路は、前記第２の抑圧デバイスの上流で、前記第１のスイッチを切り替える電圧値を決定する分圧回路を備える、
請求項３又は４に記載の車載用充電コネクタの充電制御回路。
【請求項６】
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、ｐＭＯＳＦＥＴである、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車載用充電コネクタの充電制御回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充電制御回路と、
前記充電制御回路の前記出力端子である、データ転送・充電用接続ポートと、
前記充電制御回路が形成される基板と、
アルミニウム製の上部ケースと、
前記データ転送・充電用接続ポートが開口する前面プレートと、下面プレートが一体形成された下部ケースと、
１又は複数の放熱シートと、を備える、
車載用充電コネクタ。
【請求項８】
前記下部ケースの前記下面プレートの上に、金属プレートが設けられ、
前記金属プレートと前記基板が設けられている、
請求項７に記載の車載用充電コネクタ。
【請求項９】
前記上部ケースは、表面に複数の円形の凹みが設けられている、
請求項８に記載の車載用充電コネクタ。
【請求項１０】
車両用の主電源と、
車載機器と、
前記主電源と電力線で接続され、前記車載機器とデータ転送・充電用ケーブルで接続され、外部機器とデータ転送・充電用ケーブルで接続される、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の車載用充電コネクタと、を備える、
外部機器への車両内データ転送・充電システム。
【請求項１１】
前記車載機器はカーナビゲーション装置であって、
音声、映像、及び／又はアプリケーションが、前記外部機器と前記カーナビゲーション装置とで連動可能である、
請求項１０に記載の外部機器への車両内データ転送・充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用充電コネクタの充電制御回路、車載用充電コネクタ、及び外部機器への車両内データ転送・充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン、デジタルオーディオプレイヤーやタブレット等の携帯機器を車内で使用する機会が増え、それに伴いこれらの携帯機器の充電が必要となっている。
【０００３】
ここで、車両において、車両の外部機器である携帯機器の音楽や画像等のデータをオーディオやカーナビゲーション装置（以下カーナビとする）等の車載機器へ転送するための純正ＵＳＢポートを備えた車載用コネクタが搭載されていることがある。このＵＳＢポートを用いると、車両に搭載されたオーディオやカーナビ等で、携帯機器に記憶されている曲名や付属情報を表示させたり、選曲等の操作や、携帯機器内の動画再生、さらに地図アプリ等を操作することも可能である。
【０００４】
この純正ＵＳＢポートのＵＳＢ規格は、ＵＳＢ１．１あるいは、ＵＳＢ２．０であるため、０．５［Ａ］の電流出力しか想定されない。このため、純正ＵＳＢポートからスマートフォン等の携帯機器を充電する場合、充電がゆっくりとしか進まず、充電完了するまでに非常に時間がかかってしまう。また、充電しながら携帯機器を使用する場合は、電池使用量に比べて充電量が低いので、充電切れを少し遅くする程度の効果しかない。よって、２［Ａ］前後の電流が必要とされる近年のスマートフォン等の携帯機器を急速に充電させたい場合、上述のＵＳＢポートは急速充電の用途には適さない。
【０００５】
一方、車内において上記携帯機器を急速充電する方法として、車両の主電源から電力が引かれたシガーソケット用ＵＳＢ充電器（車載用ＵＳＢシガーチャージャー）等の車両用の充電器を、携帯機器につないで充電する方法が提案されている。
【０００６】
しかし、充電用のシガーソケットチャージャー単体ではデータの転送はできず、ＡＵＸやＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などに対応した携帯機器やカーナビを使用しないとデータを転送することができない。さらに上記のＵＳＢポートで可能であった携帯機器と連動したカーナビ上の操作はできない。
【０００７】
そこで、急速充電可能であって、車載機器とデータ転送可能な、車載用充電コネクタが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、車両がアイドリングストップから復帰する際に、バッテリーから供給される電圧が急降下する場合がある。上記の車両の純正ＵＳＢポートを使って、例えば、携帯機器の音楽データを再生している場合、電圧が所定の電圧未満へ降下するとデータ転送が瞬断して、結果、音楽が止まってしまうという問題がある。
【００１０】
この瞬断対策として、ＵＳＢポートを備える車載用コネクタにコンデンサを搭載し電圧降下分を補うことで瞬断を防止することも可能であるが、大電流を必要とする急速充電を想定した場合、大容量で大型なコンデンサを必要とするため製品が大型化してしまう。
【００１１】
近年、上記したようなＵＳＢポートを備える車載用コネクタは、例えばコンソールボックスやドアなど車両内の狭いスペースに設置する要求が増えており、車載用コネクタの小型化が必要となっている。このため、車両の電圧が急降下した際の瞬断対策として、大容量コンデンサを車載用コネクタに搭載することが難しい。
【００１２】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、外部機器を高速充電可能な車載用充電コネクタにおいて、車載機器と外部機器とのデータ転送の瞬断を回避でき、小型化することができる充電制御回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
車両用の主電源と接続され、車載機器と充電対象となる外部機器とをデータ転送可能に接続する車載用充電コネクタの充電制御回路であって、
前記主電源から入力されるバッテリー電圧又は前記車載機器から入力されるバス電圧のいずれかが供給され、前記供給された電圧を所定の電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、
前記車載機器と前記外部機器とのデータ転送を制御し、前記外部機器の充電電流を決定する出力制御コントローラと、
前記バッテリー電圧が前記所定の電圧未満へ降下した際に、前記車載機器と前記外部機器とのデータ転送状態の瞬断を回避する瞬断対策回路と、を有しており、
前記瞬断対策回路は、
前記バッテリー電圧に応じて、前記バス電圧の前記ＤＣＤＣコンバータへの供給、遮断を切り替える第１のスイッチ、
前記外部機器と接続される出力端子と前記出力制御コントローラと、の間に接続され、前記出力端子へ流れる出力電流を制限する補正抵抗、及び
前記補正抵抗と並列接続され、前記第１のスイッチに直列接続され、前記バス電圧が前記ＤＣＤＣコンバータへ供給されている期間に、前記補正抵抗へ電流を流す、第２のスイッチ、を備える、
車載用充電コネクタの充電制御回路、を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
一態様によれば、外部機器を高速充電可能であって、車載機器と外部機器とのデータ転送の瞬断を回避できる、車載用充電コネクタの充電制御回路を、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る車載用充電コネクタにおける充電制御回路の説明図。
【図２】図１の充電制御回路における、通常時の電流の流れを示す図。
【図３】図１の充電制御回路における、イレギュラー時の電流の流れを示す図。
【図４】図２から図３へ状態が遷移する際の各配線部における電圧値を示す図。
【図５】図１の充電制御回路の第１のスイッチ及び第２のスイッチをＰｃｈＭＯＳＦＥＴで構成した図。
【図６】比較例に係る急速充電コネクタにおける充電制御回路の説明図。
【図７】比較例の充電制御回路に搭載されるコネクタと本発明の充電制御回路が搭載された車載用急速充電コネクタの大きさを比較する図。
【図８】本発明の車載用充電コネクタの分解図。
【図９】車両内の本発明の車載用充電コネクタを含む車両内データ転送・充電システムの一例を示す図。
【図１０】車両内で、車載用充電コネクタを取り付け可能な位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
＜充電制御回路＞
図１は、本発明の実施形態に係る車載用充電コネクタ１０における充電制御回路１の説明図を示す。車載用充電コネクタ１０は、例えば、車両に設けられる、車載機器と通信可能な、例えばＵＳＢ(Universal  Serial  Bus)充電コネクタ（充電器）である。
【００１８】
車載用充電コネクタ１０は、車両用の主電源２０と接続され、車載機器（カーナビゲーション装置（以下カーナビとする）やオーディオ機器等）３０と、充電対象となる外部機器５０と接続可能である。車載機器３０は操作対象となるホスト側の機器であって、ＵＳＢホストコントローラを備えているものとする。
【００１９】
車載用充電コネクタ１０には、充電制御回路１の出力端子７としてＵＳＢコネクタ１２（図８参照）が設けられ、スマートフォンやポータブルオーディオプレイヤー等の外部機器５０と、ＵＳＢケーブル（データ転送・充電用ケーブル）５１を介して、接続可能である。
【００２０】
出力端子７であるＵＳＢコネクタ（ＵＳＢポート）１２（図８参照）及びＵＳＢケーブル５１のプラグは、Ｄ（ｄａｔａ）＋／−のシリアル通信用の通信ピン、バスパワーとして５Ｖの電圧と最大５００ｍＡの電流を供給する電源ピン、及びＧＮＤピンを備えている。よって、外部機器５０と、車載用充電コネクタ１０とは、電力供給と、データ通信（データの転送、送受信）が可能である。
【００２１】
車載用充電コネクタ１０に設けられる充電制御回路１は、車両用の主電源２０からの電圧（バッテリー電圧＋Ｂ）と、車載機器３０からの電圧（バス電圧Ｖ−ＢＵＳ）とで、入力電圧が切り替え可能である。
【００２２】
ここで、カーナビ等の車載機器３０では、車両のアイドリングストップに起因する電圧急降下に対して、車載機器３０の動作停止（瞬断）と停止後の再起動を回避するため、大容量コンデンサを設けることで、電圧降下対策がなされているものとする。なお、大容量コンデンサは、後述するカーナビやオーディオ等のカーアクセサリ全体に電力を供給する副電源３２に設けられていてもよい。
【００２３】
車載用充電コネクタ１０は、主電源２０とは、電圧の受け渡しを行う電源線（充電用電力ケーブル）６１を介して接続され、車載機器３０とは、電圧及びデータ信号の受け渡し（転送、通信）を行うＵＳＢケーブル（データ転送・充電用ケーブル）３１で接続される。
【００２４】
よって、車載用充電コネクタ１０と、主電源２０とは、データ転送はなく電力のやりとりのみ行う。一方、車載用充電コネクタ１０と、車載機器３０とは、電力及びデータの送受信が可能である。
【００２５】
上記の接続関係により、スマートフォン等の外部機器５０をこの車載用充電コネクタで充電しながら、外部機器５０に保存された、あるいは外部機器５０がインターネットを介して取得している、音楽や映像等を、車両のスピーカー又はカーナビを用いて再生することが可能である。あるいは、外部機器（スマートフォン，携帯機器）５０で表示している地図等のアプリを、車載機器３０の一例であるカーナビ（カーナビゲーション装置）上で操作することができる。即ち、音声、映像、及び／又はアプリケーションが、外部機器５０と、カーナビとで連動可能である。
【００２６】
ここで、車載用充電コネクタ１０を用いて外部機器５０を充電しながら、外部機器５０と通信する（データ転送する）際、通常の状態では、より電力が大きい車両用の主電源２０から、電力（バッテリー電圧Ｂ＋）の供給を受けて、充電されている。
【００２７】
しかし、主電源２０である車両のバッテリーは、車両のアイドリングストップ（アイドルストップ）に起因して、一時的に電圧が低下することがある。詳しくは、省エネ機能である「アイドリングストップ機能」では、信号待ち等で停車するとエンジンがストップし、ブレーキペダルから足を離すとエンジンが始動する。このとき、始動のために大電流が流れ、主電源であるバッテリーの電圧が急降下して一瞬、非常に低くなる現象（過渡サージ）が発生する。
【００２８】
この過渡サージが発生すると、主電源２０からの車載用充電コネクタ１０への供給される電力（バッテリー電圧Ｂ＋）が降下し、供給電圧が５Ｖよりも小さくなると、車載用充電コネクタ１０のＵＳＢコントローラが動作停止（瞬断）してしまい、外部機器５０と車載機器３０とのデータ通信に障害を与えてしまう。
【００２９】
例えば、乗車中に音楽を再生していて、外部機器５０と車載機器３０とのデータのシリアル通信（転送）の接続が絶たれると、音楽が止まってしまう。
【００３０】
そこで、アイドリングストップの際にも、外部機器５０と車載機器３０との連動が可能なコネクタとして、本発明の車載用充電コネクタ１０は下記構成を示す。
【００３１】
車載用充電コネクタ１０の充電制御回路１は、図１を参照してＤＣＤＣコンバータ２と、ＵＳＢコントローラ（出力制御コントローラ）３に加えて、小型の瞬断対策回路４とを有する。
【００３２】
充電制御回路１は、車両用の主電源２０からの電圧と、該主電源２０の変動時（アイドリングストップの際）に電圧降下対策がされた車載機器３０からの電圧とで、入力電圧が切り替え可能である。即ち、アイドリングストップの際、主電源２０の電圧が所定の値（５Ｖ）よりも小さい値まで急降下したときに車載機器３０側から電源を供給することでＵＳＢコントローラ３の機能を維持させ、ＵＳＢ接続、詳しくは、ＵＳＢケーブルを介した車載機器３０と外部機器５０とのデータ接続状態が切れないようにする。
【００３３】
ＤＣＤＣコンバータ（レギュレータ）２は、供給電源の電圧をＵＳＢ充電用の所定の電圧である５Ｖに変換する。
【００３４】
ＵＳＢコントローラ（ＵＳＢデバイスコントローラ）３は、出力制御コントローラであって、ＵＳＢデータラインをモニタしながら、外部機器５０への充電量（充電量）を設定する。ＵＳＢコントローラ３は、ＵＳＢデータラインをモニタすることで、車載機器３０と外部機器５０とのデータ転送を制御する。充電量の設定では、接続される外部機器５０の充電プロファイルを決定して、外部機器５０への供給電流を設定する。詳しくは、外部機器５０に搭載された充電セルの充電状態や、外部機器５０の電力使用状況に応じて、外部機器５０に対して、定電流充電にするか定電圧充電にするかの充電プロファイルの設定を行い、そのプロファイルに応じて出力電流を制御する。
【００３５】
この充電制御回路１では、主電源２０から供給される電圧が所定の電圧未満へ降下（急降下）した場合に、車載機器３０から供給される電圧に電力供給元を切り替えることで、ＵＳＢコントローラ３の機能停止を防止し、通常の急速充電状態よりも少ない電流量を流すことで、車載機器３０と外部機器５０とのデータ接続状態を維持する。
【００３６】
図１を参照して、瞬断対策回路４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、補正抵抗Ｒ１と、２つの逆流防止デバイス４１，４２を備える。
【００３７】
第１のスイッチＳＷ１は、車載機器（ホスト側）３０から電圧が入力されるバス入力端子６と、ＤＣＤＣコンバータ２とに接続されている。第１のスイッチＳＷ１は、主電源２０から入力される電圧（バッテリー電圧Ｂ＋）に応じて、車載機器３０から入力される電圧（バス電圧Ｖ‐ＢＵＳ）のＤＣＤＣコンバータ２への供給、遮断を切り替える。詳しくは、主電源２０からのバッテリー電圧Ｂ＋が所定の電圧未満へ降下すると、供給される電源元を、車載機器３０にある５Ｖのバス電圧Ｖ−ＢＵＳへ切り替えることにより、出力電圧が５Ｖ以下になるのを抑える。
【００３８】
補正抵抗Ｒ１は、充電対象となる外部機器（端末）５０と接続される出力端子とＵＳＢコントローラ３と、の間に接続され、出力端子７へ流れる出力電流を制限する。出力電流を制限することで、ＵＳＢコントローラ３からの出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧ドロップを抑える。
【００３９】
上述のように、補正抵抗Ｒ１により、充電制御回路１の出力電圧Ｖｏｕｔ２を下げて、ＵＳＢコントローラ３からの出力電圧Ｖｏｕｔ１を所定の電圧（５Ｖ）に維持することで、ＵＳＢコントローラ３は、車載機器３０と外部機器５０とのデータ転送の制御を維持することができる。
【００４０】
第２のスイッチＳＷ２は、補正抵抗Ｒ１と並列接続され、第１のスイッチＳＷ１に直列接続され、車載機器３０から入力されるバス電圧ＶＢＵＳがＤＣＤＣコンバータ２へ供給されている期間に、補正抵抗Ｒ１へ電流を流す。
【００４１】
第１の逆流防止デバイス４１は、主電源２０からの電圧（バッテリー電圧Ｂ＋）が供給されるバッテリー入力端子５とＤＣＤＣコンバータ２との間に接続される。
【００４２】
第２の逆流防止デバイス４２は、第１のスイッチＳＷ１とＤＣＤＣコンバータ２との間に接続される。
【００４３】
逆流防止デバイス４１，４２はダイオードであって、ＤＣＤＣコンバータ２からの電流の逆流を防止する。
【００４４】
さらに、瞬断対策回路４は、抑圧デバイス４３，４４と、分圧回路４５と、接地抵抗Ｒ２を備えると好ましい。
【００４５】
第１の抑圧デバイス４３は、主電源２０から入力されるバッテリー電圧Ｂ＋の過渡サージを、ＤＣＤＣコンバータ２の上流で、抑制する。
【００４６】
第２の抑圧デバイス４４は、主電源２０から入力されるバッテリー電圧Ｂ＋の過渡サージを、第１のスイッチＳＷ１の上流で、抑制する。
【００４７】
抑圧デバイス４３，４４は、例えば、アバランシェダイオードである。アバランシェダイオードは、エネルギー吸収能力が高いため、過電圧スパイクおよび過渡サージを抑圧し、ＤＣＤＣコンバータ２を保護する。
【００４８】
分圧回路４５は、第２の抑圧デバイス４４の上流で、第１のスイッチＳＷ１を切り替える電圧値を決定する。
【００４９】
接地抵抗Ｒ２は、スイッチＳＷ２と、並列に設けられ、漏電による電流を流すための接地（グラウンド）と接続している。
【００５０】
ここで、充電制御回路１におけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御について説明する。
【００５１】
＜通常時＞
図２に、図１の充電制御回路１における通常時の電流の流れを示す。
【００５２】
この状態では、第１のスイッチＳＷ１はＯＦＦ、第２のスイッチＳＷ２はＯＮの状態にある。スイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ，ＯＦＦは、反対の挙動を示す。動作例を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2018011435.tif 000003
【００５４】
通常時の主電源２０からのバッテリー電圧Ｂ＋は、例えば、走行中で１２．５Ｖ〜１４．５Ｖ程度で変動して、エンジン始動時で９Ｖ〜１０Ｖ程度である。
【００５５】
よって、図２及び表１より、通常時では、車両の主電源２０からの電圧がＤＣＤＣコンバータ２に供給されている。また、ＵＳＢコントローラ３から出力端子７へ流れる電流は補正抵抗Ｒ１を通らない。
【００５６】
＜アイドリングストップからの復帰中＞
図３に、図１の充電制御回路１におけるアイドリングストップからの復帰の際の電流の流れを示す。
【００５７】
スイッチＳＷ１の制御端子には、主電源２０からのバッテリー電圧Ｂ＋が入力されており、表１に示すように、主電源２０からのバッテリー電圧Ｂ＋が所定の電圧未満に降下すると、図３に示すように、スイッチＳＷ１がＯＮになる。なお、表１における例では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ、ＯＦＦが切り替われる所定の電圧は５Ｖとする。
【００５８】
また、スイッチＳＷ２の制御端子には、スイッチＳＷ１を通った後の電圧が入力されており、表１に示すように、スイッチＳＷ１がＯＮになるとスイッチＳＷ２がＯＦＦになり、補正抵抗Ｒ１に電流を流す。
【００５９】
よって、車載機器３０からの電圧がＤＣＤＣコンバータ２に供給されている。また、ＵＳＢコントローラ３から出力端子７へ流れる電流は補正抵抗Ｒ１を通る。この制御により、出力電圧Ｖｏｕｔ１が５ＶであるＵＳＢコントローラ３の出力後に、補正抵抗Ｒ１に電流を流れるため、充電制御回路１の出力電圧Ｖｏｕｔ２は５Ｖよりも小さくなる。
【００６０】
＜補正抵抗の役割＞
車載用充電コネクタ１０において、外部機器５０側が急速充電を行っている状態で、主電源２０、からの電力の供給の瞬断（一時的な停止）が起こり、電源供給元を主電源２０から車載機器３０へと切り替えると、車載機器３０側の電源が、急速充電ができる程の電流出力を備えていないことがある。
【００６１】
供給能力がないにも関わらず外部機器５０側が電流を引こうとする為、外部機器５０の抵抗により、ＵＳＢコントローラ３の出力の電圧が下がってしまい（例えば１．０５Ｖ）、データの転送が中断してしまうという動作不具合が発生する。
【００６２】
例えば、主電源からの電圧を用いて、５［Ｖ］／２．４［Ａ］で急速充電していた場合、ＵＳＢコントローラ３の出力から見た外部機器５０側のインピーダンスは２．１Ωになっている。
【００６３】
この状態で、主電源２０からのバッテリー電圧Ｂ＋の急降下により、データ転送の瞬断回避のため、電力供給元を車載機器３０側からの電力（電圧・電流）供給へ切り替えると、出力電流に０．５Ａのリミットがかかってしまうので、外部機器５０へ供給する電圧は、０．５［Ａ］ｘ２．１［Ω］＝１．０５［Ｖ］に下がってしまう。
【００６４】
そこで、車載機器３０からの電圧を使用するときには、補正抵抗Ｒ１を通るルートに切り替わるパスを作っておく。この補正抵抗Ｒ１により、ＵＳＢコントローラ３の出力から見たインピーダンス（補正抵抗Ｒ１の分＋外部機器５０の分）を上げることで、電流が下がった時に電圧が下がることを防止する。補正抵抗Ｒ１の抵抗値は、例えば、７．９［Ω］である。
【００６５】
このように、バッテリーラインの瞬断を検知して、モバイル充電用の電源供給元を車載機器（カーナビ）３０に変更することで、充電制御回路１の動作停止を回避するとともに、車載機器３０と外部機器５０のデータ通信障害が起こらないようにすることができる。
【００６６】
＜ノイズ印加テスト＞
図４に、図２から図３へ状態が遷移する際の各配線部における電圧値を示す。
【００６７】
前提として、（１）において、アイドリングストップから復帰した時の電源パルスである過渡サージ（過渡的に発生するパルス）を模して、主電源２０からの供給されるバッテリー入力端子５に０［Ｖ］以下（最大  −１００［Ｖ］）のバッテリー電圧Ｂ＋を２ｍｓ印加する。
【００６８】
図４に示すように、（２）で、まず、抑圧デバイス４３，４４が、過渡サージである負電圧パルス（バッテリー電圧Ｂ＋の急降下を示すパルス）を−４０Ｖ以下まで抑圧する。
【００６９】
（３）で、逆流防止デバイス４１，４２が、逆電流から保護し、スイッチのＳＷ１の切り替えにより充電電圧の供給先を変更して、車載機器（カーナビ）３０からの電圧供給を受けることで、ＤＣＤＣコンバータ２の入力が５Ｖ以下になることを防ぐ（電圧Ｖｉｎ１の部分）。
【００７０】
（４）で、補正抵抗Ｒ１により電流を制限することで、ＵＳＢコントローラ３の出力電圧Ｖｏｕｔ１を、５［Ｖ］に維持する。
【００７１】
＜回路例＞
図５に、充電制御回路１の第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２をｐＭＯＳＦＥＴ(Positive  channel  Field  Effect  Transistor）（Ｔｒ１，Ｔｒ２）で構成した回路図を示す。
【００７２】
第１のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ１のゲート端子には、主電源２０からのバッテリー電圧Ｂ＋が入力されている。ＰｃｈＦＥＴの特性により、第１のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ１は、バッテリー電圧Ｂ＋がＨの場合でＯＦＦを維持し、バッテリー電圧Ｂ＋がＬになると、ＯＮに切り替わる。
【００７３】
第２のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ２のゲート端子には、第１のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ１直後の電圧が入力されている。よって、通常時、第１のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ１がＯＦＦの場合は、接地抵抗Ｒ２により０Ｖが印加されるため、第２のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ２はＯＮ状態にある。ＯＮ状態であると、電流は、補正抵抗Ｒ１に迂回せずに第２のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ２が設けられた経路を流れる。また、バッテリー電圧Ｂ＋がＬになると、第１のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ１がＯＮになり、５Ｖの電圧が印加されるため、第２のｐＭＯＳＦＥＴＴｒ２はＯＦＦに切り替わる。
【００７４】
ｐＭＯＳＦＥＴであるＴｒ１，Ｔｒ２によるこの挙動は上述の表１のＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦと対応している。
【００７５】
このように、充電制御回路において瞬断対策することで、充電電流が１．０［Ａ］を超える急速充電中に、過渡サージによるサージが印加されても、急速ではない充電状態にして、通信状態は維持することができる。
【００７６】
＜比較例＞
図６に、比較例に係る車載用充電コネクタ１０における充電制御回路１の説明図を示す。比較例の充電制御回路では、過渡サージ（バッテリー電圧Ｂ＋の急降下）による瞬断対策として、コンデンサを配置しているものとする。
【００７７】
詳しくは、比較例では、車載用充電コネクタの充電制御回路９０の電源ラインにコンデンサＣ１を配置し、過渡サージによる瞬断が起こった場合の電力不足をコンデンサに蓄えられたエネルギーで補充するようにしている。
【００７８】
また、比較例では、車載機器３０と、充電制御回路９０とはデータ線３１Ｘで接続され、データのやりとりのみ行い、電力のやりとりは行っていない。
【００７９】
このように、コンデンサＣ１によって瞬断対策を行うと、回路を単純にすることができる。
【００８０】
しかしながら、電力不足を補うためのコンデンサＣ１は、使用する製品で流れる電流量に比例して大きなものが必要になり、急速充電器のような大電流を使用する製品の場合、５０００μＦ程度のコンデンサが必要となる。そのため、コンデンサの分、急速充電器である車載用充電コネクタの製品サイズが大きくなってしまう。
【００８１】
図７は、本発明の充電制御回路１を適用する小型の車載用充電コネクタ１０と、比較例の充電制御回路で用いられるコンデンサＣ１の大きさを比較する比較図である。
【００８２】
車載用充電コネクタ１０のような大電流を扱う製品の場合、電解コンデンサの容量が５０００μＦ程度にもなる。この容量では、直径Φ１６ｍｍｘ４０ｍｍのコンデンサの為、製品サイズに大きく影響が出てしまう。
【００８３】
車載用充電コネクタの車両内の搭載スペースの制限のため、あるいは搭載場所の自由度を高めるために、製品サイズを小型化しようとする、例えば、（幅）４５．０ｍｍｘ（奥行）５６．２ｍｍｘ（高さ）３２．０ｍｍとすると、所望の特性が得られる電解コンデンサは挿入できない。
【００８４】
そこで、本発明では、スペースが必要な大型の電解コンデンサに代えて、電解コンデンサよりも小さな部品によって、この瞬断に対する対策を実施した。
【００８５】
よって、本発明では、コンデンサを使用せず、小型の抵抗とスイッチを使用して電源の供給元を切替える構成のため、回路面積を小さくすることができる。
【００８６】
しかし、図１の本発明の充電制御回路１は、図６の充電制御回路９０を比較すると、素子数が多い分、回路がやや複雑で、電流が定常的にスイッチを通る為、発熱要因となるおそれがある。
【００８７】
そのため、小型化した車載用充電コネクタについて、放熱することで、発熱量を抑制できるように、図８のように構成した。
【００８８】
＜車載用充電コネクタ＞
図８は、本発明の車載用充電コネクタ（コネクタモジュール）１０の全体図及び分解図を示す。車載用充電コネクタ１０は、車両用の主電源２０と接続され、車載機器３０と充電対象となる外部機器５０とをデータ転送可能に接続する。
【００８９】
車載用充電コネクタ１０は、プリント基板１１と、ＵＳＢコネクタ１２と、電源接続コネクタ１３と、ナビ接続コネクタ１４と、音声用ジャック１５と、前面ケース１６と、上部ケース１７と、放熱シート１８ａ〜１８ｄと、金属プレート１９とを備える。
【００９０】
プリント基板１１には、上述の充電制御回路１が搭載されている。なお、プリント基板１１には、上述の充電制御回路１の他にも、ノイズ対策回路として小型のコンデンサやＥＳＤ等が搭載されている。
【００９１】
ＵＳＢコネクタ（データ転送・充電用接続ポート、ＵＳＢポート）１２は、外部機器５０と接続されたＵＳＢケーブル５１のプラグが差し込まれる端子であって、外部機器５０からのデータを転送し、外部機器５０に対して、充電電圧を送る。ＵＳＢコネクタ１２は、充電制御回路１の出力端子７に相当する。
【００９２】
電源接続コネクタ１３は、主電源２０に接続された電力線６１（図１，図９参照）と接続するための端子であって、充電制御回路１のバッテリー入力端子５に相当する。
【００９３】
ナビ接続コネクタ１４は、車載機器（カーナビ等）３０に接続されたＵＳＢケーブル３１と接続するための端子であって、充電制御回路１の第２の入力端子６に相当する。なお、電源接続コネクタ１３と、ナビ接続コネクタ１４とをコンビネーションコネクタとして構成してもよい。
【００９４】
音声用ジャック１５は必要に応じて、外部機器５０やその他のオーディオプレイヤーや、マイクなどと接続されたＡＵＸ（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ）ケーブルのプラグが挿入される音声入出力用端子である。
【００９５】
前面ケース（下部ケース）１６は、ＵＳＢコネクタ１２と音声用ジャック１５に対応する部分が開口する前面プレートと、下面プレートとが一体形成されている。
【００９６】
上部ケース１７は、前面ケース１６と嵌合して、この車載用充電コネクタ１０の外形部となる。ここで、放熱効果を高める目的で、上部ケース１７は、アルミニウム製であると好ましい。
【００９７】
上部ケース１７は、上記のようにコンデンサを設けずに回路を小型化したことで起こりやすくなる回路の電子素子の発熱に対してより放熱効果を高めるように、表面に複数の丸状の凹み１７Ｃが設けられている。複数の丸状の凹み１７Ｃを列状に設けることで、上部ケース１７の表面積が大きくなるため、放熱部分が多くなり、放熱効果が向上する。
【００９８】
なお、本例では複数の円形の凹み１７Ｃを形成することによって、表面積を大きくしているが、溝を形成したり、異なる形の凹みを形成したりすることで、表面積を大きくしてもよい。上部ケース１７の表面を加工する場合は、外部からのノイズがケース内部の回路に影響しないように、またアルミニウムによる放熱効果を確保するように、上部ケース１７を貫通させない凹みや溝とする方が好ましい。
【００９９】
放熱シート１８ａ〜１８ｄも、プリント基板１１上に取り付けられる電子素子から発生する熱を、外側へ放熱するために設けられる。放熱シート１８ａ〜１８ｄは、例えば、熱伝導性ゴム（パッキン）である。
【０１００】
放熱シート１８ａ、１８ｂは、プリント基板１１の下面に実装されるＵＳＢコントローラと、バッテリーラインの逆流防止用ダイオードに貼り付けられてプリント基板１１の下面からの熱を吸収する。
【０１０１】
金属プレート１９は、下面側の放熱シート１８ａ、１８ｂと、前面ケース１６の下面プレートとの間に挟まれて配置される。金属プレート１９は例えば、アルミニウムであり、プリント基板１１の熱を吸収し、外側へ放熱する効果がある。
【０１０２】
また、放熱シート１８ｃ、１８ｄは、ＤＣＤＣコンバータ２及び該ＤＣＤＣコンバータ２の周辺部品の上面に貼りつけられて、プリント基板１１の下面からの熱を吸収する。ＤＣＤＣコンバータ２及び該ＤＣＤＣコンバータ２の周辺部品は、供給電源の電圧をＵＳＢ充電用の所定の電圧の５Ｖに変換する回路であって、電圧変換効率によって発熱する。その発熱分を緩和するために設けられる。
【０１０３】
ここで、充電制御回路１において、熱が上がりやすい、ＤＣＤＣコンバータ２と、ＵＳＢコントローラ３のＩＣについて、雰囲気温度＋２５℃、＋７０℃で、電圧を印加して、温度の評価をした。表２はスペック、表３は充電電流２．４Ａの飽和温度測定結果、表４は充電電流２．７Ａの飽和温度測定結果を示す。
【０１０４】
詳しくは、表２の最大許容ジャンクション温度（Tjmax）は、データシートに記載されたジャンクション温度であり、許容温度（Tj）は、上記最大許容ジャンクション温度（Tjmax）から２０％マージンを取った、スペック温度である。
【０１０５】
【表２】
2018011435.tif 000004
【０１０６】
【表３】
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【０１０７】
【表４】
2018011435.tif 000006
【０１０８】
表３を参照して、ＵＳＢの急速充電の仕様である充電電流２．４Ａで充電すると、ＤＣＤＣコンバータ２、ＵＳＢコントローラ３を構成するＩＣの温度は、表２で示すＩＣの許容温度（Ｔｊ）の範囲内である。
【０１０９】
さらに、表４を参照して、充電電流２．７Ａで充電しても、ＩＣの温度は、表２で示すＩＣの許容温度（Ｔｊ）の範囲内である。そのため小型化に伴って発生しうる発熱の問題を、上述のような放熱構成にすることで、解消することができる。
【０１１０】
さらに、表３、表４を参照して、複数の放熱構造を設けた車載用充電コネクタ１０では、高温環境下（＋７０℃）に於いても、表２のスペック範囲内であるため、充電電流２．４Ａ、充電電流２．７Ａで急速充電を行える熱設計となっている。
【０１１１】
＜車両内データ転送・充電システム＞
図９に、車両内の本発明の車載用充電コネクタ１０を含む車両内データ転送・充電システム１０００の一例を示す図である。なお、車両１００は、アイドルストップ機能付きの車両であるとする。
【０１１２】
車両内データ転送・充電システム１０００は、メインバッテリーである主電源２０、車載装置の一例であるカーナビ３０、車載用充電コネクタ１０に加えて、サブバッテリである副電源３２を備えている。副電源３２は、主電源２０の変動時の瞬断対策がされた車載機器用の副電源であって、瞬断対策として、例えば大型のコンデンサが設けられているものとする。なお、副電源３２は、車載機器３０内に一体形成されていてもよい。
【０１１３】
外部端末５０と車載用充電コネクタ１０、カーナビ３０と車載用充電コネクタ１０とは、ＵＳＢケーブル（データ転送・充電用ケーブル）５１，３１で接続される。
【０１１４】
メインバッテリー（主電源）２０と車載用充電コネクタ１０、及びメインバッテリー２０とサブバッテリ３２とは、電力線６１，６２で接続される。電力線６１，６２はデータ転送機能を備えていなくてもよい。
【０１１５】
この構成により、システム１０００において、アイドリングストップが発生しても外部機器５０からのデータ転送状態を中断することなく、外部機器５０とカーナビ３０との接続状態を維持できる。
【０１１６】
またシステムはさらに、スピーカー１５３，１５４やオーディオ操作部１１２を備えていてもよい。カーナビ３０、スピーカー１５３，１５４、オーディオ操作部１１２は、副電源３２と、電力線６３，６４，６５によって接続されている。
【０１１７】
カーナビ３０とスピーカー１５３，１５４、オーディオ操作部１１２とスピーカー１５３，１５４とは、データ転送ケーブル３３，１５５，１５６で接続される。データ転送ケーブル３３，１５５，１５６は充電機能を備えていなくてよい。
【０１１８】
この構成により、車両１００でアイドリングストップが発生しても外部機器５０からのデータ転送状態を中断することなく、外部機器５０に内蔵された音楽を、スピーカー１５３，１５４から出力することができる。
【０１１９】
図１０に、車両内で、急速充電コネクタを取り付け可能な位置を示す説明図を示す。図１０に示すように、車載用充電コネクタ１０は車両１００の、ダッシュボード１１０やコンソール１４０やドア１５１，１５２に取り付けることができる。
【０１２０】
あるいは、車載用充電コネクタ１０は、車両１０の前方中央部における中央パネル１１３のカーナビ３０の近傍、オーディオ操作部１１２や、中央パネル１１３の下部の荷物空間（カップホルダ付近）１１４に設けてもよい。あるいは、助手席の前のグローブボックス１１５の内部に取り付けてもよい。
【０１２１】
また、車載用充電コネクタ１０は、車両に取り付ける際、車両の内装内部、即ち乗員空間の外部に埋め込んで取り付けることができる。
【０１２２】
よって、車載用充電コネクタ１０は、乗員空間における邪魔にならずに設けることができる。
【０１２３】
なお、図１０の車両の配置は一例であって、異なるデザインの車に対しても、車載用充電コネクタ１０を備えることができる。例えば、図示しないがドア１５１，１５２のスピーカー１５３，１５４から離間した部分に設けてもよい。
【０１２４】
いずれの部分に取り付けるとしても、アルミニウム製の車載用充電コネクタ１０の上部１７ケースからの放熱可能にするように、車載用充電コネクタ１０の上部について、他の部材と密着させないようにすると好ましい。
【０１２５】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  充電制御回路
２  ＤＣＤＣコンバータ
３  ＵＳＢコントローラ（出力制御コントローラ）
４  瞬断対策回路
ＳＷ１  第１のスイッチ
ＳＷ２  第２のスイッチ
Ｒ１  補正抵抗
Ｒ２  接地抵抗
４１  第１の逆流防止デバイス
４２  第２の逆流防止デバイス
４３  第１の抑圧デバイス
４４  第２の抑圧デバイス
４５  分圧回路
Ｒ３  分圧抵抗
Ｒ４  分圧抵抗
５  バッテリー入力端子
６  バス入力端子
７  出力端子
１０  ＵＳＢ充電コネクタ（車載用充電コネクタ）
１１  基板
１２  ＵＳＢコネクタ（ＵＳＢポート、データ転送・充電用接続ポート）
１３  電源接続コネクタ
１４  ナビ接続コネクタ
１５  音声用ジャック
１６  前面ケース（下部ケース）
１７  上部ケース
１７Ｃ  円状の凹み
１８  放熱シート
１９  金属ケース
２０  主電源（メインバッテリー）
３０  車載機器（カーナビゲーション装置）
３１  ＵＳＢケーブル（データ転送・充電用ケーブル）
３２  副電源
３３  データ転送用ケーブル
５０  外部機器（スマートフォン等）
５１  ＵＳＢケーブル（データ転送・充電用ケーブル）
６１，６２，６３，６４，６５  電力線
１００  車両
１１２  オーディオ操作部
１５３，１５４  スピーカー
１０００  車両内データ転送・充電システム
Ｂ＋  バッテリー電圧
Ｖ‐ＢＵＳ  バス電圧
【図１】
2018011435.tif 000007
【図２】
2018011435.tif 000008
【図３】
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【図４】
2018011435.tif 000010
【図５】
2018011435.tif 000011
【図６】
2018011435.tif 000012
【図７】
2018011435.tif 000013
【図８】
2018011435.tif 000014
【図９】
2018011435.tif 000015
【図１０】
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