(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構造で浸水の検出を可能にするとともに、配線基板に搭載される回路素子の放熱が可能な車載部品を提供する。【解決手段】筐体１１と、筐体内に配置される配線基板と、配線基板に搭載される回路素子と、回路素子への電源の供給を制御するためのスイッチＳＷと、を備える車載部品であって、筐体は、自動車に搭載されたときに下側となる底面に、貫通孔が形成され、貫通孔から水が浸入したことを検出するセンサと、を更に備え、センサにより水の浸入が検出された場合に、スイッチを用いて、回路素子への電源の供給を停止するように構成される。【選択図】図１
2019104313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に配置される配線基板と、
前記配線基板に搭載される回路素子と、
前記回路素子への電源の供給を制御するためのスイッチと、
を備える車載部品であって、
前記筐体は、自動車に搭載されたときに下側となる底面に、貫通孔が形成され、
前記貫通孔から水が浸入したことを検出するセンサと、を更に備え、
前記センサにより水の浸入が検出された場合に、前記スイッチを用いて、前記回路素子への電源の供給を停止するように構成される、
車載部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スロットルボディ１２に取り付けられるＥＣＵ１６が開示されている。ＥＣＵ１６のＥＣＵケース２０には、樹脂コーティングが施された回路基板１６ａと、回路基板１６ａ及びスロットルボディ１２間に配置されるセンサ４０及びアクチュエータ４１が収容される。複数の導線２９に接続される外部接続端子３０を保持するＥＣＵカバー２２でケース２０を覆う。カバー２２および回路基板１６ａの間にゴム製のシート状シール４２が配置される。
【０００３】
このようなＥＣＵ１６によれば、ＥＣＵケース２０に回路基板１６ａをポッティングすることなく、樹脂コーティングされた回路基板１６ａとすることで、軽量、安価で小型な装置を実現できる。さらに、この回路基板１６ａを組み付けたＥＣＵケース２０に対して回路基板１６ａに対面するシート状シール４２を介してＥＣＵカバー２２を被せるので、防水効果が得られる。
【０００４】
特許文献２には、工作機械やロボットを制御する数値制御装置に関し、水位レベルを監視する監視部と、主電源オフ時に給電を行うバックアップ部と、給電を遮断する遮断回路とを有し、監視部が監視する水位レベルが所定の水位レベルを検出すると、バックアップ部の外部給電手段からの給電を遮断する数値制御装置が開示されている。
【０００５】
このような数値制御装置によれば、浸水が発生する前に給電が遮断され、電食による被害を軽減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−７２６９２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１４９０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、シール材等を用いて過度の防水構造を採用すると、回路素子の発熱に起因する熱対策が不十分になる。
【０００８】
また、特許文献２には、工作機械等のように施設内に設置された機械が水没する場合を想定した水位センサを記載しているが、短時間で浸水する可能性があり、かつ、スペースが限定される自動車に好適に搭載可能な車載部品は記載されていない。
【０００９】
そこで本発明は、簡素な構造で浸水の検出を可能にするとともに、配線基板に搭載される回路素子の放熱が可能な車載部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る車載部品は、筐体と、筐体内に配置される配線基板と、配線基板に搭載される回路素子と、回路素子への電源の供給を制御するためのスイッチと、を備える車載部品であって、筐体は、自動車に搭載されたときに下側となる底面に、貫通孔が形成され、貫通孔から水が浸入したことを検出するセンサと、を更に備え、センサにより水の浸入が検出された場合に、スイッチを用いて、回路素子への電源の供給を停止するように構成される。
【００１１】
このような車載部品によれば、自動車に搭載されたときに下側となる筐体の底面に、貫通孔が形成されるから、何ら障害物を設けない場合と比較して浸水を遅らせつつ、センサを用いてその貫通孔からの水の浸入を検出することが可能になる。また、水の浸入が検出された場合に、スイッチを用いて、回路素子への電源の供給を停止するから、回路素子が短絡（ショート）する前に、浸水を検出して電源の供給を停止することが可能になる。従って、回路素子の放熱を過度に阻害するような防水構造を採用する必要がない。
【００１２】
ただし、本発明は、防水構造の実装を妨げるものではない。たとえば、回路素子に電源を供給するためのスイッチに防水構造を採用して、遮断されたスイッチが浸水後に短絡しないようにすることが好ましい。
【００１３】
また、車載部品は、例えば、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）として採用することができる。たとえば、エンジン、モーター、トランスミッション、エアバッグ、パワーステアリング、パワーウィンドウ、カーエアコン、カーオーディオなどのＥＣＵとして採用することができる。特に、アンプなど大電力を要する回路素子が搭載されるＥＣＵに適用することができる。
【００１４】
また、回路素子に電源を供給するためのスイッチに防水構造を実装する一方で、熱対策を取りたい配線基板上の回路素子には同じ防水構造を実装しないようにしてもよい。
【００１５】
また、センサは、貫通孔の上方に離間して配置される二本の配線を備え、この二本の配線間の電位差に基づいて、水の浸入を検出するように構成してもよい。
【００１６】
また、センサは、貫通孔の上方に離間して配置される一本の配線を備え、この配線と筐体の底面との電位差に基づいて、水の浸入を検出するように構成してもよい。
【００１７】
また、回路素子は、配線基板に搭載される全ての回路素子への電源の供給を停止するように構成しなくてもよい。たとえば、回路素子は、パワーアンプなど大電力を要する回路素子であり、このパワー半導体素子等、大電力を要する回路素子への電源供給を少なくとも停止するように構成すればよい。
【００１８】
また、回路素子は、センサから水の浸入を検出する信号を受け取るコンピュータを備え、センサにより水の浸入が検出された場合に、コンピュータは、スイッチを用いて、コンピュータ自身への電源の供給を停止するように構成してもよい。
【００１９】
また、スイッチは、ヒューズを備えてもよく、浸水時はこのヒューズを切ることにより不可逆的に電源が供給されないように構成してもよい。
【００２０】
また、スイッチは、トランジスタを用いて構成してもよく、浸水時はこのスイッチをオフにするようにトランジスタのベースに電圧を印加する構成を採用してもよい。
【００２１】
また、貫通孔の数は複数でもよく、たとえば、筐体の底面を矩形とし、この底面の各コーナー部に少なくとも１つの貫通孔が形成されていてもよい。各コーナー部に貫通孔を形成することにより、例えば、急な下り坂の底部に水たまりがあって浸水する場合のように、自動車が傾いた場合であっても、いずれかの貫通孔からいち早く浸水を検出することが可能になる。
【００２２】
貫通孔の直径は、浸水を検出すれば十分な大きさが好ましく、浸水の速度を遅らせるためには、過大でないことが好ましい。たとえば、３ｍｍ以下が好ましい。また、配線を用いて浸水を検出する場合は、貫通孔近傍、たとえば、貫通孔から３ｍｍ以内の距離だけ離れて配線を筐体の底面に平行に設けてもよい。
【００２３】
また、本発明における筐体は、密閉されている必要はなく、少なくとも底面を備えていればよい。たとえば、熱対策等のために、全てまたは一部の側壁がなくてもよい。また、上面と底面と、これらを接続する支柱から筐体を構成してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡素な構造で浸水の検出を可能にするとともに、配線基板に搭載される回路素子の放熱が可能な車載部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＥＣＵ１０の構成図
【図２】ＥＣＵ１０の筐体１１の底面１１ａ
【図３】ＥＣＵ１０の動作フローチャート
【図４】第１実施形態の変形例に係るセンサ１４’
【図５】第２実施形態にＥＣＵ１０’
【発明を実施するための形態】
【００２６】
[第１実施形態]
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る車載用のＥＣＵ（Electrical Control Unit）１０の主要部品を模式的に示した構成図である。図２は、ＥＣＵ１０の筐体１１の底面１１ａに設けられた貫通孔Ｈ１〜Ｈ５と、センサ１４の配線１４Ｂ及び１４Ｃの位置関係を示す図である。
【００２８】
このＥＣＵ１０は、カーオーディオのスピーカーを動作等させる信号を生成するための増幅器（以下「アンプ」という）を回路素子として備えている。
【００２９】
このＥＣＵ１０は、筐体１１を備える。筐体１１は、金属からなる矩形の上面及び底面１１ａ（図２（ａ））を備える。側面の一部又は全ては、設けなくてもよく、たとえば、側面の一部を開口し、内部に搭載される配線基板等が露出してもよい。
【００３０】
筐体１１内には、図示しない多層の配線基板が設置されており、底面１１ａと平行かつ、例えば、３ｍｍ離間して、筐体１１の上面に支持固定されている。配線基板の上面又は下面には、マイコン１２、センサ素子１４Ａ、スイッチＳＷならびに図示しないアンプならびにコンデンサその他の回路素子（受動素子を含む）が搭載されている。また、配線基板には、配線パターンが形成されており、各回路素子は、電気的に接続されている。
【００３１】
配線基板の上面側には、アンプなど大電力で動作する回路素子で発生する熱を放熱するためのヒートシンクが設けられ、筐体１１の上面から効率的に放熱できるように設計されている。
【００３２】
スイッチＳＷは、例えば、トランジスタから構成される。バッテリー電源Ｂ＋から供給される、たとえば、１２Ｖの電源は、スイッチＳＷを介して、配線基板に搭載される能動素子である各種回路素子に直接または間接に供給される。マイコン１２及びセンサ素子１４Ａには、スイッチＳＷ及び５Ｖの電圧を生成する電源回路を介して５Ｖ電源が供給される。アンプには、スイッチＳＷを介して１２Ｖ電源が供給される。このため、スイッチＳＷが遮断されると、ＥＣＵ１０の配線基板に搭載される能動素子である回路素子が動作することはない。
【００３３】
このスイッチＳＷには、防水構造１３が実装されている。このため、仮にＥＣＵ１０が浸水しても、スイッチＳＷは短絡しない。防水構造１３としては、種々のものを採用することができるが、本実施形態においては、スイッチＳＷを構成するトランジスタを樹脂でコーティングする防水構造１３が実装されている。
【００３４】
図１に示されるように、スイッチＳＷのベースは、配線基板上に形成されるパターン配線１６を介してマイコン１２と電気的に接続されており、マイコン１２からの制御信号に応じてスイッチＳＷのオン／オフを切り替えることができる。本実施形態においては、平常時は、スイッチＳＷはオンされ各回路素子に電源が供給され、マイコン１２から制御信号がベースに供給された場合に、スイッチＳＷがオフして、電源の供給が遮断されるように、構成されている。
【００３５】
センサ１４は、ＥＣＵ１０への水の浸入を検出する。センサ１４は、配線基板上に搭載されるセンサ素子１４Ａと、このセンサ素子１４Ａの２つの端子にそれぞれ接続される二本の配線１４Ｂ及び配線１４Ｃから構成される。センサ素子１４Ａは、配線１４Ｂ及び配線１４Ｃに、所定の電位差を有する電位が与えられている。たとえば、配線１４Ｂには、グランドポテンシャル、配線１４Ｃには、ＶＤＤが与えられている。また、センサ素子１４Ａは、配線１４Ｂと配線１４Ｃの電位差を検出する素子（例えば、センスアンプ）を搭載しており、両者の電位差がほぼゼロになることを検出すると、水の浸入を検出する検出信号を配線基板上に形成されるパターン配線２０を介してマイコン１２に供給するように構成されている。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、筐体１１の底面１１ａは、例えば、矩形に構成されている。そして底面１１ａの周辺部に沿って、所定の間隔をおいて、底面１１ａを貫通する例えば５つの貫通孔Ｈ１〜Ｈ５が形成されている。本実施形態においては、底面１１ａを構成する各辺の近傍に少なくとも一つの貫通孔が設けられるように、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５が形成されている。各貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の直径は、例えば、３ｍｍ以下である（図面では、わかりやすくするために、拡大して図示している）。
【００３７】
また、底面１１ａから、例えば、上面方向に１ｍｍ離間して、底面１１ａと平行に二つの配線１４Ｂ及び１４Ｃが底面１１ａの周辺部に沿って、周辺部を一周するように配設されている。
【００３８】
配線１４Ｃは、底面１１ａの各辺に平行に、かつ、図２（ａ）における貫通孔Ｈ４の周辺の領域ＡＲの拡大図である図２（ｂ）に示されるように、上面視において各貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の外周または外縁を通過するように設けられる。配線１４Ｃは、進行方向が変更している箇所において、底面１１ａに固定支持されている不図示の絶縁体の支柱によって、底面１１ａと所定距離（例えば１ｍｍ）離間するように支持されている。
【００３９】
また、配線１４Ｂは、底面１１ａの各辺に平行に、かつ、図２（ｂ）に示されるように、上面視において各貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の内周または内縁を通過するように設けられる。図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、配線１４Ｂは、配線１４Ｃと平行に、かつ、各貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の直径に相当する３ｍｍ以下だけ離間して配置されている。配線１４Ｂは、進行方向が変更している箇所において、底面１１ａに固定支持されている不図示の絶縁体の支柱によって、底面１１ａと所定距離（例えば１ｍｍ）離間するように支持されている。
【００４０】
なお、配線１４Ｂと配線１４Ｃの距離は、変更可能である。例えば、図２（ｃ）に示されるように、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の外径よりも小さくてもよい。また、逆に、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５から侵入する水を検出できる範囲で、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の外径より大きくてもよい。
【００４１】
また、配線１４Ｂ及び配線１４Ｃは、様々な方法で支持することが可能である。例えば、１ｍｍ程度の厚さを有する絶縁性の支持材を底面１１ａの貫通孔Ｈ１〜Ｈ５間に貼りつけ、この支持材に、配線１４Ｂ及び配線１４Ｃを、接着固定させてもよい。
【００４２】
以下、図面を用いて本実施形態に係るＥＣＵ１０の動作方法について説明する。図３は、ＥＣＵ１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
まずマイコン１２は、センサ素子１４Ａからパターン配線２０を介して受け取る信号を定期的にチェックする（ステップＳ１）。
【００４４】
そして、センサ素子１４Ａから受け取る信号に基づいて、浸水の有無を判断する（ステップＳ２）。
【００４５】
ステップＳ２において、浸水が無い（「ＮＯ」）の場合は、ステップＳ１及びステップＳ２が、所定間隔で繰り返し実行される。
【００４６】
ＥＣＵ１０が搭載される自動車が、何らかの理由により浸水した場合は、筐体１１の底面１１ａに形成されるいずれかの貫通孔Ｈ１〜Ｈ５から水が浸入する。
【００４７】
水が浸入すると、配線１４Ｂ及び配線１４Ｃが短絡し、電位差がなくなる。このため、センサ素子１４Ａは、水の浸入を検出する検出信号をマイコン１２に供給する。
【００４８】
この場合、ステップＳ２においてマイコン１２は、浸水有り（「ＹＥＳ」）と判断する。
【００４９】
マイコン１２は、スイッチＳＷに対し、スイッチＳＷを遮断するための信号を、パターン配線１６を介して供給する。これに応じて、スイッチＳＷは遮断される（ステップＳ３）。
【００５０】
その結果、バッテリー電源Ｂ＋からの電源の供給が停止される（ステップＳ４）。このため、マイコン１２及びアンプを含め、ＥＣＵ１０内の回路素子（能動素子）への電源供給がストップし、マイコン１２が復帰しないので、再度通電されることはない。このため、たとえばアンプが短絡して他のデバイスへ悪影響を及ぶすことを回避することができる。
【００５１】
また、スイッチＳＷには防水構造１３が実装されているので、スイッチＳＷが遮断された後に、浸水の影響でスイッチＳＷが短絡し、再度通電されることがない。
【００５２】
以上述べたように、本実施形態に係るＥＣＵ１０によれば、自動車に搭載されたときに下側となる筐体の底面１１ａに、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５が形成されるから、何ら障害物を設けない場合と比較して、浸水を遅らせつつ、センサ１４を用いてその貫通孔Ｈ１〜Ｈ５からの浸水又は被水を検出することが可能になる。また、スイッチＳＷを用いて、電源供給を停止するから、アンプなどが短絡する前に、電源供給を停止することが可能になる。このため、回路素子の放熱を過度に阻害するような防水構造を採用する必要がない。
【００５３】
また、大電力を要するパワー半導体素子であるアンプ等が搭載されるＥＣＵの場合、動作補償温度や、アンプ周辺の隙間を設けなければならないことから、自ずと自動車内の搭載場所が限定され、座席シートの下や、ラゲッジスペースなどに搭載せざるを得ないが、本実施形態に係るＥＣＵ１０であれば、簡素な構造で好適に浸水や被水を検出することができるから、こうした場所に好適に搭載することができる。
【００５４】
なお、スイッチＳＷとしては、電源を喪失してもスイッチＳＷの遮断状態を維持するものが好ましく、例えば、スイッチＳＷとしてヒューズを設け、浸水時にヒューズが不可逆に切断することで、電源供給を遮断するような構成を採用してもよい。
【００５５】
また、配線１４Ｂにはグランドポテンシャルが与えられていればよいので、必ずしもセンサ素子１４Ａと接続されていなくてもよい。たとえば、底面１１ａをグランドとして機能させ、底面１１ａと配線１４Ｂを電気的に接続する構成としてもよい。
【００５６】
また、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の数や配置は、適宜変更可能である。例えば、底面１１ａの４つの角部にそれぞれ貫通孔を設けるようにしてもよい。
【００５７】
図４は、第１実施形態の変形例に係るセンサ１４’を説明するための図である。第１実施形態と同様の機能を発揮する部分については説明を省略又は簡略化する。
【００５８】
本変形例に係るセンサ１４’は、配線１４Ｂ及び配線１４Ｃの替りに、配線１４Ｄ及び配線１４Ｅを備える。そして、配線１４Ｅは、センサ１４’と筐体１１の底面１１ａを接続し、底面１１ａにグランドポテンシャルを与える。一方で、配線１４Ｄには、所定の電位ΔＶが印加される。
【００５９】
図４（ａ）に示されるように、配線１４Ｄは、底面１１ａの各辺に平行に、かつ、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５の中心を通過するように、底面１１ａの周辺部を一周する。
【００６０】
図４（ｂ）は、貫通孔Ｈ４を含むＡ−Ａ’断面を示している。この図に示されるように、配線基板１７は、筐体１１の底面１１ａと平行に、離間して配置されている。この配線基板１７の表面には、例えば複数のはんだ１７Ｓや、図示しない回路素子が設けられている。
【００６１】
また、配線基板１７と底面１１ａの間には、配線１４Ｄが、底面１１ａに平行に配設されている。配線１４Ｄには、電位ΔＶが印加されているため、グランドポテンシャルが与えられている底面１１ａの下面との電位差はΔＶである。
【００６２】
また、はんだ１７Ｓの底面１１ａ側先端と底面１１ａとの距離をｈとしたときに、配線１４Ｄと底面１１ａの距離は、その半分未満である（ｈ／２）未満となるように配線１４Ｄは設けられる。具体的には、ｈ＝３ｍｍ又はそれ以下であり、配線１４Ｄと底面１１ａの距離は、１．５ｍｍ未満（例えば、１ｍｍ）となる。
【００６３】
このようなセンサ１４’によれば、貫通孔Ｈ４等から水が浸入したときに、底面１１ａと配線１４Ｄが短絡することにより配線１４Ｄの電位が低下することを検出してスイッチＳＷを切ることができるから、配線基板１７又は配線基板１７上のはんだ１７Ｓまで水が到達する前に、電源供給を遮断することが可能になる。
【００６４】
また、貫通孔Ｈ１〜Ｈ５上に配置する配線を一本にすることができるので、より簡素な構成で浸水の検出が可能になる。なお、底面１１ａにグランドポテンシャルを与えるための手段は、様々な方法を用いることが可能であり、配線１４Ｅを用いてセンサ１４’と接続しなくてもよい。また、底面１１ａに加える電位をグランドポテンシャル以外にすることも可能である。
【００６５】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略又は簡略化し、異なる点を中心に説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００６６】
図５（ａ）は、第２の実施形態に係るＥＣＵ１０’を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面を示している。
【００６７】
このＥＣＵ１０’は、センサとして、レーザー２４及びレーザー２４から出射され、底面１１ａで反射したレーザー光Ｌを検出する水滴センサ２６を備えている。
【００６８】
レーザー２４は、マイコン１２からの命令に基づいてレーザー光Ｌを出射する。水滴センサ２６は、底面１１ａで反射したレーザー光Ｌを検出する位置に設けられている。
【００６９】
浸水時に貫通孔Ｈ１’から水が浸入すると、レーザー光Ｌが屈折するため、水滴センサ２６により検出される光量が減少する。水滴センサ２６は、検出する光量が所定の閾値以下になると、配線基板１７’に形成されたパターン配線２８を介してマイコン１２に水が浸入したことを検出する信号を送る。
【００７０】
マイコン１２は、水滴センサ２６から信号を受け取ると、スイッチＳＷを遮断させる。このため、バッテリー電源Ｂ＋から配線基板１７’上の回路素子（能動素子）への電源供給が遮断される。
【００７１】
本実施形態に係るＥＣＵ１０’によっても、筐体の底面１１ａに設けられた貫通孔Ｈ１’から水が浸入したときに、いち早く浸水を検出し、電源供給を遮断することができる。このため、回路素子の放熱を過度に阻害するような防水構造を採用する必要がない。なお、レーザー２４や、水滴センサ２６は、ワイパーを駆動するためのレインセンサと同様のものを用いることができる。
【００７２】
なお、本明細書において、「部」や「手段」とは、単に物理的構成を意味するものではなく、その「部」等が行う機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの「部」等や、装置が行う処理が２つ以上の物理的構成や装置により実行されても、２つ以上の「部」等や、装置が行う処理が１つの物理的手段や装置により実行されてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１…筐体、１１ａ…底面、１２…マイコン、１３…防水構造、１４…センサ、１４Ａ…センサ素子、１４Ｂ…配線、１４Ｃ…配線、１４Ｄ…配線、１４Ｅ…配線、１６…パターン配線、１７…配線基板、２０…パターン配線、２４…レーザー、２６…水滴センサ、２８…パターン配線、Ｈ１-Ｈ５…貫通孔、Ｌ…レーザー光、ＳＷ…スイッチ
【図１】
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【図２】
2019104313.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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