(57)【要約】  本発明は、ワイヤーハーネスの複雑化、コストの増大、仕様変更等に対応可能とする。電力供給先の複数の機器に付加された複数のスイッチに共通に接続する電力線と、前記スイッチのオン・オフを制御する制御信号を前記複数のスイッチに供給する制御部を備える。
2015163312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給先の複数の機器に付加された複数のスイッチに共通に接続する電力線と、
前記スイッチのオン・オフを制御する制御信号を前記複数のスイッチに供給する制御部を備えたワイヤーハーネスシステム。
【請求項２】
前記制御部からの前記制御信号を供給する信号線が前記複数のスイッチに共通に配設される請求項１記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項３】
前記電力線及び前記信号線の幹線が、前記複数の機器に対して一筆書きの形態で敷設されている、請求項２記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項４】
前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記制御信号を無線送信する請求項１記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項５】
前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記電力線上に前記制御信号を乗せて送信する請求項１記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項６】
電力を宛先の機器にパケットでルーティングさせる電力ルータを備えた請求項１乃至５のいずれか１項に記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項７】
共通の電力線に異なる電源電圧の第１、第２の電源を接続し、
前記第１の電源は前記電力線にダイオードを介して接続し、
前記第２の電源は前記電力線にスイッチを介して接続し、
前記スイッチをオン、オフさせる信号を生成する信号発生器を備えた請求項１乃至６のいずれか１項に記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のワイヤーハーネスシステムを備えた装置。
【請求項９】
電力供給先の複数の機器に付加された複数のスイッチに対して電力線を共通接続し、
制御部から、前記スイッチのオン・オフを制御する制御信号を前記複数のスイッチに供給し、
前記電力線からオン状態のスイッチを介して前記機器に電力が供給される、給電方法。
【請求項１０】
前記制御部からの前記制御信号を供給する信号線が前記複数のスイッチに共通に接続される請求項９記載の給電方法。
【請求項１１】
前記電力線の幹線、及び、前記信号線が複数の機器に対して一筆書きの形態で敷設されている、請求項１０記載の給電方法。
【請求項１２】
前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記制御信号を無線送信する請求項９記載の給電方法。
【請求項１３】
前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記電力線上に前記制御信号を乗せて送信する請求項９記載の給電方法。
【請求項１４】
電力ルータで電力を宛先の機器にパケットでルーティングさせる請求項９記載の給電方法。
【請求項１５】
共通の電力線に異なる電源電圧の第１、第２の電源を接続し、
前記第１の電源は前記電力線にダイオードを介して接続し、
前記第２の電源は前記電力線にスイッチを介して接続し、
前記スイッチをオン、オフさせる信号を生成する請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の給電方法。
【請求項１６】
複数の機器の各々に、給電端子からの電力供給をオン・オフするスイッチを備え、
前記複数の機器の前記給電端子を電源側で共通接続し、
前記複数の機器の前記スイッチに制御信号を送信するスイッチ制御部を備えたワイヤーハーネスシステム。
【請求項１７】
前記スイッチ制御部を、前記電源からの電力線と、前記複数の機器の前記給電端子の共通接続点と、の間に備えた請求項１６記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項１８】
前記スイッチ制御部が、スイッチを制御する制御信号を生成するスイッチ制御信号発生部と、
前記制御信号を信号線に送出する送信部と、を備えた請求項１７記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項１９】
前記機器が、前記スイッチ制御部からの制御信号を検出する受信部と、
前記電力線に接続されたヒューズとスイッチ素子の直列回路を備え、
前記受信部で受信した制御信号に基づき、前記スイッチ素子のオン・オフが制御される請求項１７又は１８記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項２０】
前記機器が蛍光灯を含む、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項２１】
電力線に挿入され、一端に入力された電力を他端から出力する第１の信号遮断器を備え、
前記電力線に前記第１の信号遮断器の一端側で接続された一つ又は複数の第１の機器と、
前記一つ又は複数の第１の機器を制御する制御信号を生成する第１のスイッチ制御部と、
前記電力線に前記第１の信号遮断器の他端側で接続された一つ又は複数の第２の機器と、
前記一つ又は複数の第２の機器を制御する制御信号を生成する第２のスイッチ制御部と、
を備え、
前記第１の信号遮断器は、一端側から制御信号を受信すると、前記第１のスイッチ制御部からの制御信号であるか否かを判別し、前記第１のスイッチ制御部からの制御信号である場合、前記制御信号を通過させ他端側から出力し、前記一つ又は複数の第２の機器を制御する、ワイヤーハーネスシステム。
【請求項２２】
前記電力線に挿入され、一端に入力された電力を他端から出力する第２の信号遮断器を備え、
前記第２の信号遮断器の一端側で、前記一つ又は複数の第２の機器が前記電力線に接続され、
前記第２の信号遮断器の他端側で、前記一つ又は複数の第２の機器が前記電力線に接続され、
前記第２の信号遮断器は、一端側から制御信号を受信すると、前記第１のスイッチ制御部からの制御信号であるか否かを判別し、前記第１のスイッチ制御部からの制御信号である場合、前記制御信号を通過させないように制御することができる、請求項２１記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項２３】
前記第１及びは第２の信号遮断器の少なくとも一方は、一端側から受信した制御信号が前記第１のスイッチ制御部からの制御信号である場合、通過させ、他端から出力するか否かを、可変に設定自在としてなる、請求項２２記載のワイヤーハーネスシステム。
【請求項２４】
請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載のワイヤーハーネスシステムを備えた装置。
【請求項２５】
複数の機器の各々に、給電端子からの電力供給をオン・オフするスイッチを設け、
前記複数の機器の前記給電端子を電源側で共通接続し、
前記複数の機器の前記スイッチに制御信号を送信する、給電方法。
【請求項２６】
前記複数の機器の前記スイッチに制御信号を送信するスイッチ制御部を、前記電源からの電力線と、前記複数の機器の前記給電端子の共通接続点と、の間に設けた請求項２５記載の給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１４−０８７５５６号（２０１４年４月２１日出願）に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。本発明は、ワイヤーハーネスシステムと装置及び給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、自動車等車載のワイヤーハーネスの関連技術（広く利用されている技術）の構成（参考例）を示す図である。バッテリ（鉛２次電池）１０１は発電機１０２と充電制御系が接続される。バッテリ１０１からはケーブル１１４（ワイヤーハーネスの一部）がヒューズ・ボックス１０４及びスイッチ・ボックス１０５に延伸されている。スイッチ・ボックス１０５は、複数の電気機器への電源供給のオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）を行う。スイッチ・ボックス１０５（「リレー・ボックス」ともいう）は運転席近傍１０３に設置されている。ヒューズ・ボックス１０４は、例えば、運転席の下のフェンダに設けられる（運転席の右足の斜め上付近）。なお、スイッチ・ボックス１０５は一つの箱とは限らず操作しやすいように配置されている。スイッチ・ボックス１０５の不図示の複数のスイッチからそれぞれの電装品にケーブル１１５Ａ〜１１５Ｇが延在されている。特に制限されないが、図１では、ヘッドライト１０７、バックライト１０８、ブレーキランプ１０９、ウインカ１１０、室内灯１１３、コンソールボックス１１２、点火器１１１が図示されている。多くの既存の自動車では点火器１１１の消費電力が一番大きい。点火器１１１へのケーブル１１５Ｇは太いケーブルが利用され、ケーブル長も短くなるような配置とされる（これは軽量化対策と損失低減対策）。各部に配置された電装品にケーブル１１５（ワイヤーハーネス）が敷線される。図１のケーブル集合体（ワイヤーハーネス）１１５は、機器への給電用の銅ワイヤが使われる（重く、高価である）。ガソリン車ではバッテリ電圧はＤＣ（直流）１２Ｖであり、トラック等ではＤＣ２４Ｖを用いる。ハイブリッド車ではより高圧であり、例えば２００Ｖ以上となっている。高圧ケーブルと低圧系のケーブルは分けて使っている。このため、ワイヤーハーネスは複雑化している。図１では、車体がアースである。電池１０１（Battery）の負極は車体に接続されている。図１には、車体側の配線は図示されていない。【０００３】
ワイヤーハーネスは、車形状や機能に合わせる必要がある。車の設計変更に応じて構造や形を変えることも頻繁に発生し、設計初期から作り込むことが必要である。また、同じ車種でも車の仕様の相違にしたがってワイヤーハーネスも相違する。したがって、以下のような問題点がある。【０００４】
１）構成が複雑となり重量が重くなる。
２）コストの増大を招く。
３）仕様の異なった複数のケーブルを束ねる技術が必要になる。【０００５】
また、重量が増せば、車への取り付けに工夫が必要になる。車の燃費には悪い影響がある。【０００６】
上記問題点を解消するために各種提案がなされている。【０００７】
例えば電線の本数が多くて配線も複雑となるという問題を解消し配線の簡略化を図るために、一筆書き状としたワイヤーハーネスとして、例えば特許文献１が参照される。特許文献１には、電線によって一筆書き状に接続された左右の各補機間の略中央部に配置された左右２列の端子を備える圧接コネクタの左右で共通となる前記電線については、該電線をそのまま前記圧接コネクタの端子に圧接し、前記圧接コネクタの左右で異なる前記電線については、該電線を前記圧接コネクタの左右二列の端子に圧接した状態で各端子間において回路を分断しているので、電線の本数を削減して配線の簡略化が図れるとともに、圧接コネクタを必要以上に大きくする必要がなくなって該圧接コネクタの小型化を図ることができる。特許文献１のワイヤーハーネスにおいては、電線の本数が多くて配線も複雑となり、また、配給コネクタに接続される電線の本数も多いため、該配給コネクタが大型化するという問題を解消できることになる。【０００８】
電線の線長を短くし、生産性を高めるワイヤーハーネスとして、例えば特許文献２には、幹線と複数の枝線と枝線端末側のコネクタとを備えるワイヤーハーネスにおいて、該幹線に沿って配索されるジョイント用の電線の両端末部が、該枝線の長さの範囲内で各コネクタからの導出電線の端末部にジョイント接続されたことを特徴とするワイヤーハーネスの配線構造が開示されている。【０００９】
ワイヤーハーネスの製造や管理に要するコストを低減させリレーボックスを小型化すると共にリレーボックス内の回路構造を簡素化・低コスト化することのできる車載用ワイヤーハーネスの部品接続構造として、例えば特許文献３には、電源側の回路とヘッドランプ側の回路とをリレーボックスを介して接続し、該リレーボックスに、制御装置を接続した車載用ワイヤーハーネスにおいて、該リレーボックスの同一の接続部に、それぞれ同一形状の端子を有するヘッドランプ制御デバイスとロー又はハイビームオン・オフ用のリレーとの何れか一方を選択的に接続可能としたことを特徴とする車載用ワイヤーハーネスの部品接続構造が開示されている。【００１０】
さらに、無線を用いたシステムとして、特許文献４には、車載オーディオ装置において、オーディオ信号を電送するワイヤーハーネスを必要とせず、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による搬送波による電波送信で行うので雑音の発生がなく、小信号回路の設計を行わないで済み、更にワイヤーハーネスの配索経路の検討も必要なく、これに伴いワイヤーハーネスの配索作業も必要ないので、自動車への設置が容易となり自動車組み立て作業の低減、製造コストの低減を図ることが記載されている。【００１１】
ＰＬＣ(Power Line Communication)通信に適用されるワイヤーハーネスに関して例えば特許文献５が参照される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−６３８０８号公報
【特許文献２】特開２００６−４６４０号公報
【特許文献３】特開２００９−６２００５号公報
【特許文献４】特開２０１０−１１６０６６号公報
【特許文献５】特開２０１２−１９７０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。本発明は、上記関連技術とは別の視点から、上記問題を解消するシステム、装置、及び方法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】
【００１４】
本発明の１つの側面によれば、電力供給先の複数の機器に付加された複数のスイッチに共通に接続する電力線と、前記スイッチのオン・オフを制御する制御信号を前記複数のスイッチに供給する制御部を備えたワイヤーハーネスシステム（あるいは方法）、装置が提供される。【００１５】
実施形態によれば、前記制御部からの前記制御信号を供給する信号線が前記複数のスイッチに共通に接続される構成としてもよい。【００１６】
実施形態によれば、前記電力線の幹線、及び、前記信号線の幹線が複数の機器に対してそれぞれ一筆書きの形態で敷設されている構成としてもよい。【００１７】
実施形態によれば、前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記制御信号を無線送信するようにしてもよい。【００１８】
実施形態によれば、前記制御部から、前記複数のスイッチの各々に、前記電力線上に前記制御信号を乗せて送信するようにしてもよい。【００１９】
実施形態によれば、電力を宛先の機器にパケットでルーティングさせる電力ルータを備えた構成としてもよい。【００２０】
さらに、実施形態によれば、電力供給先の複数の要素に共通に接続する電力線を備え、複数の前記要素にそれぞれ電力供給のオン、オフを切り替え制御するスイッチを備え、前記各スイッチのオン・オフを制御信号で制御する制御部を備え、前記制御部からの前記制御信号を供給する信号線が複数の前記スイッチに対して共通に接続される構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ワイヤーハーネスの複雑化、コストの増大、仕様変更等への対応を容易化している。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】関連技術の構成を例示する図である。
【図２】実施形態１を例示する図である。
【図３】実施形態１のスイッチを説明する図である。
【図４】制御信号の信号波形を説明する図である。
【図５】実施形態２を例示する図である。
【図６】実施形態２のスイッチを説明する図である。
【図７】実施形態３を例示する図である。
【図８】実施形態３のスイッチを説明する図である。
【図９】京都大学・弘原隆士氏による電力ルータの概念図である。
【図１０】実施形態４を説明する図である。
【図１１】実施形態４の電源ケーブルの電圧波形を説明する図である。
【図１２】実施形態４のスイッチを説明する図である。
【図１３】関連技術の構成を例示する図である。
【図１４】実施形態５を説明する図である。
【図１５】実施形態６を説明する図である。
【図１６】関連技術を説明する図である。
【図１７】実施形態７を説明する図である。
【図１８】実施形態８を説明する図である。
【図１９】実施形態９を説明する図である。
【図２０】実施形態１０を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１によれば、図２を参照すると、電力供給先の複数の電気機器（電装品）（１０７〜１１３）に共通に接続する電力線１２５を備え、複数の電気機器（電装品）（１０７〜１１３）に対してそれぞれ電力供給のオン、オフを切り替え制御するスイッチ部（リモートＳＷ部）１３０Ａ〜１３０Ｇを配置し、前記各スイッチ部（１３０Ａ〜１３０Ｇ）のオン・オフを制御信号で制御する制御部（制御系）１２１を備え、前記制御系１２１からの前記制御信号を供給する信号線１２６は、複数のスイッチ部（１３０Ａ〜１３０Ｇ）に対して共通に配設されている。すなわち、複数のスイッチ部（１３０Ａ〜１３０Ｇ）は、制御部（制御系）１２１に対して、信号線１２６を介して並列接続（バス接続）される。
【００２５】
運転者は運転席近傍１０３に設置された制御部（制御系）１２１を利用して運転を行う。電源１０１からは複数の電気機器（電装品）（１０７〜１１３）は、電気的に並列に接続され、それぞれのスイッチ部（１３０Ａ〜１３０Ｇ）を電装品（１０７〜１１３）のそれぞれに付設してある。スイッチ部（１３０Ａ〜１３０Ｇ）のオン、オフの制御は運転席近傍の制御系１２１から行う。なお、図２では、電装品（１０７〜１１３）として、図１と同じく、ヘッドライト１０７、バックライト１０８、ブレーキランプ１０９、ウインカ１１０、室内灯１１３、コンソールボックス１１２、点火器１１１が図示されている。
【００２６】
スイッチ部１３０の数や形式は、図１とは変わらず、制御系１２１を備えている。信号線１２６は、細くて軽量であり、制御システムも小型且つ安価である。例えば、ケーブル接続コネクタ内に納めることも可能である。図２のワイヤの長さや重量は図１に示したワイヤの長さ及び重量に比べて短くし、軽量化を実現可能としている。その結果、実施形態１によれば、ワイヤーハーネス構造の簡素化、及び、低コスト化を実現している。
【００２７】
図３は、図２のスイッチ部（リモートスイッチ部）１３０Ａ〜１３Ｇの構成の一例を示す図である。図３を参照すると、スイッチ部１３０への信号線は制御系（受信側）１３１に接続され、そこでオン／オフの信号を検出し、リレー等のスイッチ（リモートＳＷ）１３３のオン／オフ制御を行う。制御系１３１の電源は電力線から取れば良い。また、スイッチ（リモートスイッチ部）１３０は、例えば過電流で溶断するヒューズ１３２を備えている。
【００２８】
制御系１２１は、制御信号として、図４に示すように、スイッチ部１３０のアドレスとオン・オフを一つのフレーム又はパケット等のプロトコルデータ単位で送信する（プロトコルとしては、ＲＳ２３２Ｃ、ＲＳ−４２２、ＣＡＮ（Controller Area Network）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）等)。スイッチ部１３０の制御系（受信側）１３１は、制御信号に含まれるアドレスが当該スイッチ部１３０のアドレスと一致すると、オン、オフ信号を取得し、スイッチ（リモートＳＷ）１３３のオン、オフを制御する。制御信号を構成するフレーム又はパケットは、ヘッダ又はペイロードに、アドレス情報と、オン・オフ情報を含むようにしてもよい。Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等、既存のプロトコルによるエラー制御等（ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等のエラー検出等による、送信先に正しく転送されたか否かのチェック、エラー時の再送制御）を利用することで信号転送の安全性を確保することができる。
【００２９】
なお、アドレス信号とオン、オフ情報は、フレーム又はパケット等、データ転送の単位をなすプロトコルデータ単位（ＰＤＵ: Protocol Data Unit）とはせず、切り離して送信する構成としてもよい。例えば制御系１２１がアドレス信号を信号線１２６に送信し該アドレスに一致するアドレスを有するスイッチ部１３０が応答信号（レディ信号、又はＡＣＫ信号）を制御系１２１に返し、該応答信号を受け取った制御系１２１が信号線１２６に当該スイッチ部１３０のオン、オフ情報を送出し、当該スイッチ部１３０がオン、オフ情報を取得するという任意のパスプロトコルで実装するようにしてもよい。制御系１２１は、電装品が制御信号にしたがって稼動しているかモニタすることができる。なお、電装品のリモートスイッチの状態（オン・オフ）を制御系１２１でモニタし、コンソールボックス（不図示）に表示するようにしてもよい。
【００３０】
また、右折や左折時、方向指示器（ウインカーレバー）を操作してウインカーランプを点滅させるが、制御系受信部１３１に、予め定められた間隔でウインカーランプのオン／オフを繰り返すように制御し、制御系１２１には、その状態（動作状態（オン・オフ動作中））を返し、運転者に表示する。
【００３１】
信号線１２６は、同軸ケーブルやより線ケーブル、あるいは光ファイバからなり、配線先が同じであるため、電力線１２５と一緒に（束ねて）配線するようにしてもよい。
【００３２】
上記実施形態によれば、ワイヤーハーネスは大幅に簡易化し低コスト化、軽量化に貢献する。更に、信号は、直流伝送であり、位相が異ならないので、電力線はループを描いても問題は生じない。
【００３３】
＜実施形態２＞
図５は、実施形態２の構成を示す図である。図２を参照して説明した実施形態１との相違点は、制御系１２１’が、スイッチ部１３０’Ａ−Ｇに供給する制御信号の伝送形態として、図２の有線方式の代わりに無線を利用している点である。特に制限されないが、図４のアドレスとオン・オフの設定を少なくとも送信することができれば、任意の無線システムを用いてもよい。特に制限されないが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等が用いられる。
【００３４】
図６は、図５のスイッチ部１３０’の構成を示す図である。図３のスイッチ部１３０との相違点は、制御系受信部１３１’が無線信号を受信する構成に変更されている点である。制御系受信部１３１’は制御系１２１’から無線送信された制御信号を受信するアンテナ、ＲＦ部、ベースバンド部を備え、ベースバンド復調回路の出力に基づき、リモートスイッチ１３３のオン、オフを制御する。更に、図２での説明のようにリモートＳＷ部と制御部が互いに交信をして、送信先に正しい信号が送られたかどうかのチェックを行うような機能を付け加えることも行う。
【００３５】
＜実施形態３＞
図７は、実施形態３の構成を例示する図である。電力線に電力の他にコンピュータ通信信号を乗せる規格（例えばＰＬＣ（Power-Line Communication：電力線搬送通信））を利用している。ＰＬＣ技術として、ＩＥＥＥ  ＳＡ(Standard Association)のＩＥＥＥ１９０１規格に準拠してもよい。制御部（制御系）１２１”は、ＰＬＣモデムを内蔵し、ＰＬＣ信号を、電力線１２５”に送出する。スイッチ部１３０”Ａ〜１３０”ＧはＰＬＣモデムを備え、電力線１２５”に伝送された信号（データ）を復調し、電力供給をオン、オフする。この実施形態では、前記実施形態１の信号線（制御信号を送信する信号線）は無くなる。また、実施形態２のように、無線ではないので、混信等が少なく、信頼性が向上する。更に、信号線が無くなるため、図２に示したシステムは、より単純な構成となるとともに、信頼性も向上する。
【００３６】
図８は、図７のスイッチ部１３０”の構成を示す図である。制御系受信部１３１’は電力線のＰＬＣ信号を復調して制御信号を抽出し、リモートスイッチ１３３のオン、オフを制御する。
【００３７】
＜電力ルータの概念ついて＞
現在、電力エネルギーの効率的な利用のために、複数の大学や企業グループが電力ルータの開発を行っている。参考例として、ネットで入手できる例の写しとして、図９に示す（京大・引原隆士教授の研究から）。図９に示されている基本的な考え方は電話回線のクロスバー交換器と同じで有り、二つの基本的なアイデアからなっている。
１）様々な入力信号を複数の配送先に転送するスイッチ群を構成する
２）パケット通信の考え方を電力輸送にも適用する
【００３８】
上記の例では、電力ユーザと発電業者が電力網に接続されていて、ユーザは好みや使用目的に応じて異なった発電業者から電力を購入できるような電力システムを想定している。しかし、この目的を達成するために大幅に電力回線数を増やさないことが重要であり、これを目指した技術開発が電力ルータの基本的なコンセプトである。つまり、ユーザ数をｎとし、電力発生業者数をｍとすれば、回線数はｍ×ｎ必要になるが、クロスバースイッチとパケット通信のアイデアで電力網の回線数を節約する。したがって、この考え方を利用することで、ワイヤーハーネスの構造を大幅に単純にすることが可能と思料される。電力ルータについては各種提案がなされているが、民生用には利用されてはいないというのが実情である。これは、複数の電圧や周波数の異なった電源を接続する事を目指しているため、図９に示すように、電力パケットを構成していることによるものと思料される。すなわち、高電圧・大電流のスイッチングを高い周波数で行うことを予定しているため、スイッチング素子への要求仕様が厳しく、高価になる。京大・引原氏等のグループでは電力パケットの長さは２５０μs (micro second)程度である。これは数ｋＨｚ以上でスイッチングを行うことに該当する。電圧は数１００ＶからＡＣ６．６ｋＶを想定していると思料される。さらに、電流も大きいことから、スイッチング素子としてはＩＧＢＴ（insulated Gate Bipolar Transistor）やｐｏｗｅｒ  ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が利用される。しかし、要求仕様が高い。これは電力ルータの考え方を商用電力網に応用しようとしたためである（このようなアイデアを試すには、余りに電圧が高く、扱う電力が大きかったためであると思料される）。
【００３９】
＜実施形態４＞
上記実施形態１乃至３によれば、電力は半導体素子で高速にスイッチングを行わず、制御信号に応じてスイッチのオン／オフ制御を行うために、技術的には、その実装を著しく容易化する。更に、自動車応用では鉛電池の電圧は１２Ｖ（乗用車）か２４Ｖ（トラック）のため、電圧が低い。このため、家庭用の交流電源に比べても電圧が低く、試作を行える段階である（実験装置を作り、動作確認を既に行い、改良を重ねている段階である）。したがって、直ぐに車に搭載して試験を行う段階に到達している。また、学会等で提案されているシステムに比較して安価で信頼性が高い。これは既存の技術の組み合わせとその改良で済むためである。そして、原価的には、大量生産すれば、現在と同等と考えている。電力ルータのコストは、ワイヤーハーネスが安価になることによって吸収できるものと思料される。
【００４０】
異なった電圧の電源を電力ルータで組み合わせて一本の電源ケーブルで給配電するシステムの開発研究が行われているが、自動車でもハイブリッド車や燃料電池車、電気自動車などでは複数の異なった電圧電源を利用することが想定されている。
【００４１】
図１０は、実施形態４の構成を示す図である。複数の異なった電圧電源を接続する。図１０の例では、ＤＣ１２Ｖの電源１０１Ａと、ＤＣ２４Ｖの電源１０１Ｂが、共通に電源ケーブル（電力線）２０５に接続されている。電圧の低い方の電源１０１Ａはダイオード２０３を介して電源ケーブル２０５に接続され、電圧の高い電源１０１Ｂは高速スイッチ部２０４を介して電源ケーブル２０５に接続されている。電源ケーブル２０５は負荷（例えば、図２のスイッチ部１３０Ａ〜１３０Ｆを介して各部１０７〜１１３）に接続される。高速スイッチ部２０４はＩＧＢＴやｐｏｗｅｒ  ＭＯＳＦＥＴが用いられる。トリガー信号発生器を備えた制御部２０１Ｂからのトリガー信号によって高速でオン、オフを繰り返す。
【００４２】
図１１は、図１０の電源ケーブル２０５の電圧波形を模式的に示す図である。２４Ｖ電源１０１Ｂに接続されている高速スイッチ部２０４がオン状態になると、１２Ｖ電源１０１Ａとに電源ケーブル（電力線）２０５間に接続されているダイオード１０３はオフし（カソード端子が２４Ｖ、アノード端子が１２Ｖの逆方向バイアス）、電源ケーブル２０５の電圧は２４Ｖになる。一方、高速スイッチ部２０４がオフすると、ダイオード２０３がオン状態（順方向バイアス）になり、電源ケーブルの電圧は１２Ｖになる。図１１では、２４Ｖの期間はｔ１、１２Vの期間はｔ２である。制御部２から出るトリガー信号によって、図１１で示されるような矩形波状の電圧の波形が得られる。特に制限されないが、図１１の期間ｔ１及びｔ２は、例えば２５０μｓ（micro second）程度としてもよい。
【００４３】
図１２は、ワイヤーハーネスの接続先である負荷の構成を示す図である。図１２を参照すると、電力線（電源線）２０５と、リモートスイッチ部１３０の間に、高速でスイッチングを行う高速スイッチ部１３４を備える。図１０の制御部２のトリガー信号発生器からのトリガー信号によって、高速スイッチ部１３４が、高速スイッチ部２０４と順位相で同期してオン、オフを行う。高速スイッチ部１３４に接続されている負荷には、２４Ｖの電源電圧が印加されている状態になる。ここで、リモートスイッチ部１３０にオン信号が入来すると、負荷に２４Ｖが印加され、機器が動作する。この信号は、実施形態１のように信号線から取っても良いし、実施形態２のように無線や、あるいは実施形態３のようにＰＬＣを利用してもよい。
【００４４】
実施形態４では、次の２５０マイクロ秒の期間は２４Ｖ電源から切り離される。この期間の電力を供給するためにコンデンサが並列に接続されている。時間が２５０マイクロ秒と十分に短いので大きな静電容量は不要である。
【００４５】
図１２において、高速スイッチ部１３４のオン、オフ制御を、２４Ｖ電源１０１Ｂに接続されている高速スイッチ部２０４のオン／オフとは逆位相でオン／オフ制御すると、負荷には１２Ｖ電源電圧が印加されている状態になる。つまり、位相を制御することによって負荷にかかる電圧を制御することができる。リモートスイッチ部１３０で実際の負荷のオン／オフ制御を行う。
【００４６】
なお、図１の車載ワイヤーハーネスに関して説明した前記問題と同様な問題は、航空機、船舶、電車、住宅、ロボットにも該当する。航空機では多数の電装品が実装される。特に、フライ・バイ・ワイヤーと言われる制御系が多用されるようになってきている。このため、電力を利用した飛行機の制御が広く行われるに到っている。飛行機で利用する部品では軽量化が大きな課題である。軽量化のために、前述した実施形態の手法が有効である。特に、飛行機は大型であるため、その効果は大きい。船舶についても同じことがいえる。特に、防衛艦船では電線の長さが通常の船舶に比べて例えば１０倍以上長い。このため、前記実施形態の手法が有効である。更に、堪航性と抗堪性が重要視される。これは損傷、被弾時に艦船の残存能力、継戦能力の確保を意味する。このため、複数の配線が必要になる。ただし、ケーブル本数が減れば、その分、新たに配線することができる。したがって、上記能力の向上を可能としている。
【００４７】
電車では、複数の車両が一つの列車として接続されて運転されるために、車掌がドアなどのオン／オフを一カ所で制御する。このため、長いケーブルが必要になる。したがって、前記実施形態の手法は極めて有効になる。
【００４８】
住宅についても同様のことがいえる。これは、一般に、部屋のスイッチとランプなどが離れているためと思料される。ＰＬＣのように、オン／オフ信号が電力線に乗せると、スイッチとランプを離した状態で配線できる。このため、前記実施形態は有効である。
【００４９】
ロボットに関して、例えば人型ロボットでは、手や足の動きを人間に似せて動かすために、多くのアクチュエータが必要とされる。このため、それぞれのアクチュエータの制御線だけでも、例えば腕の太さ程度となる。数多くの制御線の束を細くするために、一般に、細い線が利用される。ただし、これにも限度がある。
【００５０】
前記実施形態によれば、制御線と電力線が各々１本、あるいは、電力線が１本でシステムを構築可能としている。このため、本発明によれば、軽量、且つ、複雑な動きのできるロボットの実現に貢献することができる。
【００５１】
＜関連技術の例＞
図１３は、関連技術を説明する図である。電源と機器１〜機器４の間にスイッチ１〜スイッチ４が接続されている。
【００５２】
＜実施形態５＞
図１４は、実施形態５を説明する図である。図１４において、不図示のスイッチ（電気スイッチ）は、複数の機器３１０（機器１〜４）の各々に設けられている。なお、図１４では、複数の機器３１０として、４台の機器が図示されているが、機器３１０の個数は４に制限されるものでないことは勿論である。複数の機器３１０のスイッチに信号を送信することで、オン・オフを制御する。例えば機器３１０に応じて異なった信号でオン・オフを制御する。信号を送信する装置はどこに設置してもよい。１つの装置で、複数のスイッチのオン・オフを制御するようにしてもよい。
【００５３】
図１４の例では、複数の機器３１０のスイッチのオン・オフを制御するマルチスイッチコントローラ（multi-switch controller:  MSC）３００が、給電線（電力線）を通じて、複数の機器３１０のスイッチのオン・オフを制御する。あるいは、光ファイバ、銅ケーブル（細い信号線）、無線等でスイッチのオン・オフを制御する信号を伝送してもよい。図１４によれば、配線が短くなり、構成が簡素化する。なお、本実施形態は車両、航空機等へ適用して好適とされる。
【００５４】
＜実施形態６＞
図１５（Ａ）は、実施形態６を説明する図である。複数の機器のスイッチのオン・オフを制御するマルチスイッチコントローラ（ＭＳＣ）３００を二つの要素で構成している。マルチスイッチコントローラ（ＭＳＣ）３００は、図１４のマルチスイッチコントローラ（ＭＳＣ）３００として適用可能であるが、図１４の例に制限されるものでないことは勿論である。
【００５５】
図１５（Ａ）を参照すると、マルチスイッチコントローラ（ＭＳＣ）３００は、スイッチ制御信号発生器３０１とＯＮ／ＯＦＦ信号送付器３０２を備えている。スイッチ制御信号発生器３０１は、それぞれの機器を制御するための信号を発生する。スイッチ制御信号発生器３０１は切り替えスイッチを備え、制御対象の機器を選択可能とされる（全ての機器を制御対象としたり、複数の機器を同時にオン・オフする等、を選択可能）。スイッチ制御信号発生器３０１で発生したスイッチ制御信号をＯＮ／ＯＦＦ信号送付器３０２を介して信号線上に送信する。
【００５６】
図１５（Ｂ）に示すように、信号線上のオン・オフ信号を機器側の制御系受信部３１２（電力線から電源で駆動される）で受け取り、制御信号を抽出してリモートスイッチをオン・オフする。なお、機器側の電力線にはヒューズ３１３、リモートスイッチ３１４が直列に接続される。なお、制御系受信部３１２は、信号線ではなく、電力線に送信された信号を抽出する構成としてもよい。なお、図１５（Ｂ）は、図８と同一構成である。本実施形態は車両、航空機等へ適用して好適とされる。
【００５７】
＜関連技術の別の例＞
図１６は、関連技術を説明する図である。配線母線からスイッチ群を介して各蛍光灯へ電力配線が接続されている。
【００５８】
＜実施形態７＞
図１７は、実施形態７を説明する図である。蛍光灯（蛍光灯信号遮断器）３２０の給電端子に共通に配線母線を接続し、配線母線にスイッチ制御部３３０からのオン・オフ制御信号を供給し、各蛍光灯内のスイッチを個別にオン・オフ制御する。図１７の実施形態７によれば、図１６との対比から明らかなように、ケーブル長を特段に短縮している。スイッチ制御３３０から配線母線への配線ケーブルはオン・オフ制御信号のみが流れるため、断面の細いケーブルを用いることができる。ケーブルコストや配線コストを低減することができる。なお、制御信号の混信を回避するため、スイッチ制御部３３０への配線に同軸ケーブルや２重同軸ケーブルを用いるようにしてもよい。２重同軸ケーブルでは、中心線と内側シールド線に制御信号を流し、外側シールド層を、航空機、車両等の機体に接続する。このため、他の電源線と共通電位となり、実効的なアース線となる。これにより、オン・オフ制御信号等の他との間の相互干渉、混信を回避し、安定性、安全性を向上する。本実施形態は車両、航空機等へ適用して好適とされる。
【００５９】
＜実施形態８＞
図１８は、実施形態８を説明する図である。図１８を参照すると、給電母線には、信号遮断器４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄが接続されている。通常、信号遮断器４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄは導通状態とされる（交流、直流電力を伝達する）。信号遮断器４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄでは、制御信号を受信してから、どのブロックあての制御信号であるかを判別し、当該制御信号を通すか、阻止するかを決定する。ブロックＡ、Ｂ、Ｃには、スイッチ４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃが配設されている。スイッチ４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０ＣそれぞれブロックＡ、Ｂ、Ｃ内の機器Ａ１、Ａ２、機器Ｂ１、Ｂ２、機器Ｃ１、Ｃ２の制御を行う。制御は、機器のオン・オフだけに制限されるものでなく、例えば機器に流れる電流量を調節することで、光度を可変制御するようにしてもよいことは勿論である。
【００６０】
ブロックＡのスイッチ４２０Ａは、マスタスイッチとして機能し、スイッチ４２０Ａからの制御信号は、信号遮断器４００Ｂ〜４００Ｄを通過可能に構成される。例えば、信号遮断器４００Ｂは信号遮断状態であっても、スイッチ４２０Ａからの制御信号を受信する受信部を備え、当該受信部でスイッチ４２０Ａからの制御信号を検出すると、当該制御信号をブロックＢ側に伝達する。信号遮断器４００Ｃ、４００Ｄも同様な構成とされる。かかる構成により、ブロックＡのスイッチ４２０Ａから、ブロックＢ、Ｃ等の機器を制御することを可能としている。
【００６１】
＜実施形態９＞
図１９は、実施形態９を説明する図である。図１９は、図１８の信号遮断器４００Ｂの一例を説明する図である。なお、図１８の信号遮断器４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄは、図１９の構成に制限されるものでない。
【００６２】
図１９を参照すると、給電母線に挿入されたフェライトインダクタ（フェライトコア）４３１は、高周波成分に対して高抵抗値を示し、電力は通すが、信号は遮断する。給電母線とフェライトインダクタ４３１の一端の接続点に接続された制御信号受信機４３２と、制御信号受信機４３２の出力を入力するコントローラ（例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)）４３３を備え、制御信号を伝達する場合、給電母線とフェライトインダクタ４３１の他端の接続点に制御信号を印加する制御信号発生部４３４を備えている。制御信号受信機４３２は、制御信号を受信すると、該制御信号をコントローラ４３３に受け渡す。コントローラ４３３では、該制御信号がスイッチ４２０Ａからの制御信号であると判別すると、制御信号発生部４３４に指示して、該制御信号と同じ制御信号を発生させ、給電母線とフェライトインダクタ４３１の他端に出力する。コントローラ４３３では、該制御信号がスイッチ４２０Ａからの制御信号でなければ、制御信号発生部４３４に対する指示は行わない。各ブロックの機器（例えば機器Ｂ１、Ｂ２）はスイッチ４２０Ａからの制御信号でオン・オフ制御可能に構成されている。
【００６３】
なお、制御信号を送信する信号線を電力線とは別に設ける場合、当該信号配線に小型フェライトインダクタを挿入すればよい。なお、スイッチ４２０Ａから機器に対する制御を無線で行う場合、給電母線に挿入された信号遮断器は不要である。
【００６４】
＜実施形態１０＞
図２０は、実施形態１０を説明する図である。図２０は、図１８の変形例である。本実施形態では、スイッチ４２１Ａからの制御信号に対して、例えばブロックＡの機器Ａ１、Ａ２、ブロックＢの機器Ｂ１、Ｂ２は動作するが、ブロックＣの機器Ｃ１、Ｃ２は動作しない構成とされる。すなわち、信号遮断器４０１Ｃは、スイッチ４２１Ａからの制御信号を通さない構成とされている。これは、信号遮断器４０１Ｃの制御信号受信機（図１９の４３２）、及び、機器の制御系受信部（図１５（B）の３１２）に、スイッチ４２０Ａからの制御信号を通過させない（遮断する）機能を実装することで可能である。この機能は、ソフトウェア制御、あるいはさらに認証機能を付加することによっても可能である。信号遮断器の制御信号受信機、及び機器の制御信号受信機において、スイッチ４２０Ａからの制御信号の通過の有無を動的に選択するようにしてもよい。
【００６５】
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６６】
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ  電源（バッテリ）
１０２  発電機＆充電器
１１４、１１５Ａ〜１１５Ｄ  ケーブル
１０３  運転席近傍
１０４  ヒューズ・ボックス
１０５  スイッチ・ボックス
１０６  車体各部
１０７  ヘッドライト
１０８  バックライト
１０９  ブレーキランプ
１１０  ウインカ
１１１  点火器
１１２  コンソールボックス
１１３  室内灯
１２１、１２１’、１２１”  制御系
１２４、１２５  電力線（電源ケーブル）
１２６  信号線  
１３０Ａ〜１３０Ｇ、１３０’Ａ〜１３０’Ｇ  １３０”Ａ〜１３０”Ｇ  スイッチ部（リモートＳＷ）
１３１、１３１’、１３１”、３１２  制御系受信部
１３２、３１３  ヒューズ、
１３３、３１４  スイッチ（リモートスイッチ）
１３４  高速スイッチ
１４０  電力貯蔵部（コンデンサ）
２０１  制御部１
２０２  制御部２
２０３  ダイオード
２０４  高速スイッチ部
２０５  電力線（電源ケーブル）
３００  ＭＳＣ
３０１  スイッチ制御信号発生器
３０２  ＯＮ／ＯＦＦ信号送付器
３１１  機器
３２０  蛍光灯（信号遮断器）
３３０  スイッチ制御部
４００、４００Ａ〜４００Ｄ、４０１Ｃ  信号遮断器
４２０Ａ    スイッチ（マスタスイッチ）
４２０Ｂ〜４２０Ｃ  スイッチ
４２１Ａ  セミマスタスイッチ
４３１  フェライトインダクタ
４３２  制御信号受信機
４３３  コントローラ
４３４  制御信号発生部
【図１】
2015163312.tif 000003
【図２】
2015163312.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015163312.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015163312.tif 000011
【図１０】
2015163312.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2015163312.tif 000014
【図１３】
2015163312.tif 000015
【図１４】
2015163312.tif 000016
【図１５】
2015163312.tif 000017
【図１６】
2015163312.tif 000018
【図１７】
2015163312.tif 000019
【図１８】
2015163312.tif 000020
【図１９】
2015163312.tif 000021
【図２０】
2015163312.tif 000022
【国際調査報告】
2015163312.tif 000023
2015163312.tif 000024
2015163312.tif 000025
2015163312.tif 000026