(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
該回路基板に設けられた複数のバスバーと、
前記回路基板に設けられて前記バスバー間の回路を開閉するスイッチ部と、
を備えたスイッチボックスであって、
前記回路基板には、前記バスバー間を流れる電流が定格以上となった際に前記バスバー間の回路を遮断するヒューズが設けられ、
前記回路基板が、第１回路基板と、第２回路基板と、を有し、
前記スイッチ部は、前記第１回路基板に実装される電子部品により構成され、
前記ヒューズは、前記第２回路基板に実装され、
前記複数のバスバーのうちの一つのバスバーが、前記第１回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、前記第２回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、を有し、
各種の負荷へ電力を供給するメインバッテリーとサブバッテリーとを備えた車両用の電源システムにおける前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとの間に設けられる
ことを特徴とするスイッチボックス。
【請求項２】
前記第１回路基板と前記第２回路基板とが重ね合わせられる
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチボックス。
【請求項３】
回路基板と、
該回路基板に設けられた複数のバスバーと、
前記回路基板に設けられて前記バスバー間の回路を開閉するスイッチ部と、
を備えたスイッチボックスであって、
前記回路基板には、前記バスバー間を流れる電流が定格以上となった際に前記バスバー間の回路を遮断するヒューズが設けられ、
前記回路基板が、第１回路基板と、第２回路基板と、を有し、
前記スイッチ部は、前記第１回路基板に実装される電子部品により構成され、
前記ヒューズは、前記第２回路基板に実装され、
前記複数のバスバーのうちの一つのバスバーが、前記第１回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、前記第２回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、を有し、
前記ヒューズは、バックアップを要する負荷に接続される
ことを特徴とするスイッチボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両の電源システムに設けられるスイッチボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両では、始動系や装備系における電力負荷が大きくなっている。このため、メインバッテリーの他にサブバッテリーを設けて電力を補う電源システムが採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８８３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１４５２０８号公報
【特許文献３】特開２０１４−３６４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、サブバッテリーを備えた電源システムでは、メインバッテリーとサブバッテリーとの間の回路を開閉するスイッチを備えたスイッチボックスとは別に、電気回路へ定格以上の過電流の供給を防止するヒューズを備えたヒューズボックスが設けられる。このため、電線や電子部品などの部品点数が増大して重量が嵩み、また、それぞれを制御するための制御系が複雑化してしまう。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数の削減による軽量化及び制御系の簡略化が可能なスイッチボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明に係るスイッチボックスは、下記（１）乃至（３）を特徴としている。
（１）  回路基板と、
該回路基板に設けられた複数のバスバーと、
前記回路基板に設けられて前記バスバー間の回路を開閉するスイッチ部と、
を備えたスイッチボックスであって、
前記回路基板には、前記バスバー間を流れる電流が定格以上となった際に前記バスバー間の回路を遮断するヒューズが設けられ、
前記回路基板が、第１回路基板と、第２回路基板と、を有し、
前記スイッチ部は、前記第１回路基板に実装される電子部品により構成され、
前記ヒューズは、前記第２回路基板に実装され、
前記複数のバスバーのうちの一つのバスバーが、前記第１回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、前記第２回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、を有し、
各種の負荷へ電力を供給するメインバッテリーとサブバッテリーとを備えた車両用の電源システムにおける前記メインバッテリーと前記サブバッテリーとの間に設けられる
ことを特徴とするスイッチボックス。
（２）  前記第１回路基板と前記第２回路基板とが重ね合わせられる
ことを特徴とする上記（１）に記載のスイッチボックス。
（３）  回路基板と、
該回路基板に設けられた複数のバスバーと、
前記回路基板に設けられて前記バスバー間の回路を開閉するスイッチ部と、
を備えたスイッチボックスであって、
前記回路基板には、前記バスバー間を流れる電流が定格以上となった際に前記バスバー間の回路を遮断するヒューズが設けられ、
前記回路基板が、第１回路基板と、第２回路基板と、を有し、
前記スイッチ部は、前記第１回路基板に実装される電子部品により構成され、
前記ヒューズは、前記第２回路基板に実装され、
前記複数のバスバーのうちの一つのバスバーが、前記第１回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、前記第２回路基板に設けられた導体パターンに導通接続される端子と、を有し、
前記ヒューズは、バックアップを要する負荷に接続される
ことを特徴とするスイッチボックス。
【０００７】
上記（１）の構成のスイッチボックスによれば、スイッチ部によるバスバー間の回路の開閉機能と、ヒューズによるバスバー間の回路の遮断機能とを備える。これにより、回路を遮断して過電流を防ぐ別個のヒューズボックスを不要にでき、部品点数の削減による軽量化及び制御系の簡略化が可能である。
更に、上記（１）の構成のスイッチボックスでは、各種負荷への電力供給の状況に応じてスイッチ部が作動することで、メインバッテリーとサブバッテリーとの間の回路が開閉される。また、メインバッテリーとサブバッテリーとの間の回路に流れる電流が定格以上となると、ヒューズが作動することで、メインバッテリーとサブバッテリーとの間の回路が遮断され、各種負荷等が保護される。このように、一つのスイッチボックスによって、各種負荷への電力供給の状況に応じたメインバッテリーとサブバッテリーとの間の回路の開閉と、各種負荷等へ過電流が流れることを防止するためのメインバッテリーとサブバッテリーとの間の回路の遮断とを行うことができる。したがって、電源システムを簡略にでき、使用する電線や部品の量を削減して軽量にできる。
上記（２）の構成のスイッチボックスによれば、第１回路基板と第２回路基板とが、互いに重ね合わされるよう構成され、これらの回路基板の導体パターンが、複数のバスバーのうちの一つによって導通接続されるので、スイッチボックスをより一層小型化できる。
上記（３）の構成のスイッチボックスによれば、バックアップを要する負荷に対しても別個のヒューズボックスを必要としないため、部品点数の削減による軽量化及び制御系の簡略化が可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、部品点数の削減による軽量化及び制御系の簡略化が可能なスイッチボックスを提供できる。
【０００９】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係るスイッチボックスの斜視図である。
【図２】図２は、筺体内に収容される基板組立体の斜視図である。
【図３】図３は、基板組立体の分解斜視図である。
【図４】図４は、バスバーを説明する図であって、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれバスバーの斜視図である。
【図５】図５は、スイッチボックスの回路構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るスイッチボックスを用いた電源システムを示す概略構成図である。
【図７】図７は、本実施形態に係るスイッチボックスと従来のスイッチボックスとの比較を示す図で、（ａ）は本実施形態に係るスイッチボックスの概略構成図であり、（ｂ）は従来のスイッチボックスの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
図１は、本実施形態に係るスイッチボックスの斜視図である。
図１に示すように、本実施形態に係るスイッチボックス１０は、直方体形状の筺体１１を有している。このスイッチボックス１０には、筺体１１の前面部１１ａに、二つの接続端子部２１Ａ，２１Ｂが露出されている。接続端子部２１Ａ，２１Ｂには、接続相手の端子部がボルトによって締結されて接続される。これらの接続端子部２１Ａ，２１Ｂには、接続相手の端子部と締結するためのボルトが挿通されるボルト挿通孔２２が形成されている。
【００１２】
また、筺体１１の前面部１１ａには、コネクタ２３が設けられており、このコネクタ２３の嵌合凹部２３ａが前面部１１ａで露出されている。このコネクタ２３には、ワイヤハーネスの制御線に設けられた相手方コネクタが嵌合されて接続される。筺体１１は、下ケース２５と上ケース２６とから構成されている。上ケース２６は、下ケース２５に対して着脱される。
【００１３】
図２は、筺体内に収容される基板組立体の斜視図である。図３は、基板組立体の分解斜視図である。
図２及び図３に示すように、スイッチボックス１０には、筺体１１内に基板組立体３０が収容されている。基板組立体３０は、第１回路基板４０と、第２回路基板６０とから構成されている。第２回路基板６０は、第１回路基板４０に重ね合わされて組み付けられている。なお、図２及び図３においては、スイッチボックス１０の内部構造が容易に把握できるよう、基板組立体３０の第２回路基板６０を透明に表している。
【００１４】
第１回路基板４０には、二つのバスバー４１，６１が実装されている。バスバー４１は、その端部がボルト挿通孔２２を有する接続端子部２１Ｂとされている。バスバー６１は、その端部がボルト挿通孔２２を有する接続端子部２１Ａとされている。
【００１５】
図４は、バスバーを説明する図であって、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれバスバーの斜視図である。
図４（ａ）に示すように、バスバー４１は、例えば、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板から形成されたもので、接続端子部２１Ｂとなる一端部以外の部分が実装部４２とされており、この実装部４２は、その両側部に、それぞれ同一方向へ向けて屈曲されて延在された複数の端子４３を有している。
【００１６】
バスバー４１は、両側部の端子４３を第１回路基板４０に形成されたスルーホールに挿し込んで第１回路基板４０の導体パターンとハンダ付けすることで、導体パターンと導通接続された状態で第１回路基板４０に固定されて第１回路基板４０に支持されている。
【００１７】
図４（ｂ）に示すように、バスバー６１は、例えば、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属板から形成されたもので、平面視長方形状に形成されている。このバスバー６１は、接続端子部２１Ａとなる一端部以外の部分が実装部６２とされており、この実装部６２は、一側部に、一方向へ向けて屈曲されて延在された複数の端子６３を有している。また、このバスバー６１は、実装部６２における他側部に、端子６３と反対方向へ向けて屈曲されて延在された複数の連結端子６４を有している。
【００１８】
このバスバー６１は、一側部側の端子６３を第１回路基板４０に形成されたスルーホールに挿し込んで第１回路基板４０の導体パターンとハンダ付けすることで、導体パターンと導通接続された状態で第１回路基板４０に固定されて支持されている。
【００１９】
図３に示すように、第１回路基板４０には、二つのバスバー４１，６１とともに、コネクタ２３も実装されている。また、第１回路基板４０には、電子部品４５が実装されている。電子部品４５は、スイッチングを行う半導体素子などである。
【００２０】
第１回路基板４０に対して重ね合わされて配置される第２回路基板６０には、半導体ヒューズなどの基板実装タイプの電子部品からなるヒューズ６５が実装されている。また、第２回路基板６０には、台座７１が固定されており、この台座７１によって第１回路基板４０に対して所定の隙間をあけて配置される。台座７１の一方は、複数の接続ピン７２を有するピンヘッダーであり、この台座７１の接続ピン７２が第１回路基板４０及び第２回路基板６０のそれぞれのスルーホールに挿し込まれて第１回路基板４０及び第２回路基板６０の導体パターンにハンダ付けされている。これにより、第１回路基板４０と第２回路基板６０の導体パターン同士が導通されて所定の信号系の回路が形成される。
【００２１】
バスバー６１は、第２回路基板６０を第１回路基板４０に対して重ね合わせて配置させることで、他側部側の連結端子６４が、第２回路基板６０のスルーホールに挿し込まれる。そして、このスルーホールに挿し込まれた連結端子６４を、第２回路基板６０の導体パターンとハンダ付けすることで、導体パターンとバスバー６１とが導通接続される。
【００２２】
図５は、スイッチボックスの回路構成を示す模式図である。
図５に示すように、スイッチボックス１０は、一端が接続端子部２１Ｂとされたバスバー４１と、一端が接続端子部２１Ａとされたバスバー４１との間に、第１回路基板４０に実装された半導体素子であるＭＯＳＦＥＴなどの電子部品４５によってスイッチ部ＳＷが設けられている。これにより、接続端子部２１Ａ，２１Ｂの間の回路がスイッチ部ＳＷによって開閉可能とされている。
【００２３】
このスイッチボックス１０は、例えば、自動車等の車両の電源システムに組み込まれて使用される。スイッチボックス１０には、コネクタ２３に接続された制御線を介して、電源システムを制御する制御部から送信される制御信号によってスイッチ部ＳＷ及びヒューズ６５が制御される。
【００２４】
次に、上記のスイッチボックス１０を、車両の電源システムに用いる場合について説明する。
図６は、本実施形態に係るスイッチボックスを用いた電源システムを示す概略構成図である。
【００２５】
図６に示すように、この電源システム１００は、メインバッテリー１０１、オルタネータ１０３、スタータ１０４及び負荷１０５Ａ，１０５Ｃを備えており、オルタネータ１０３、スタータ１０４及び負荷１０５Ａ，１０５Ｃは、メインバッテリー１０１に接続されている。また、電源システム１００は、セカンドバッテリー１０６を備えている。
【００２６】
オルタネータ１０３は、車両のエンジンによって回転されることで発電する。オルタネータ１０３が発電して得られた電力はメインバッテリー１０１及びセカンドバッテリー１０６に蓄電される。スタータ１０４は、メインバッテリー１０１の電力によって回転し、その回転力によってエンジンを始動させる。
【００２７】
負荷１０５Ａは、例えば、オーディオ装置やナビゲーション装置などである。負荷１０５Ｃは、例えば、ドアロックやエマージェンシーコール（ｅコール）であり、この負荷１０５Ｃは、バックアップを要するバックアップ対象負荷である。この負荷１０５Ｃは、それぞれメインバッテリー１０１及びセカンドバッテリー１０６に接続されている。セカンドバッテリー１０６は、バックアップ対象負荷である負荷１０５Ｃ用の予備バッテリーである。
【００２８】
この電源システム１００では、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間に、スイッチ部ＳＷ及びヒューズ６５を備えた本実施形態に係るスイッチボックス１０が設けられており、メインバッテリー１０１が接続端子部２１Ａに接続され、セカンドバッテリー１０６が接続端子部２１Ｂに接続されている。このスイッチボックス１０のスイッチ部ＳＷ及びヒューズ６５は、制御部１１１によって制御される。
【００２９】
そして、この電源システム１００では、制御部１１１によってスイッチボックス１０のスイッチ部ＳＷがＯＮにされることで、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との双方向で電流が流される。また、この電源システム１００では、メインバッテリー１０１の失陥時及び車両の駐車時に、制御部１１１によってスイッチボックス１０のスイッチ部ＳＷがＯＦＦにされる。この状態で、負荷１０５Ｃは、セカンドバッテリー１０６からの電力によって駆動可能とされている。
【００３０】
また、この電源システム１００では、スイッチボックス１０のスイッチ部ＳＷがＯＮの状態において、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路に流れる電流が定格以上の過電流となると、スイッチボックス１０の第２回路基板６０に設けられたヒューズ６５が作動し、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路が遮断される。これにより、電源システム１００の電気回路への定格以上の過電流の供給が防止され、電源システム１００の損傷が防がれる。
【００３１】
図７（ｂ）に示すように、従来は、バックアップを要するバックアップ対象負荷Ｃ（負荷Ｃ１〜Ｃ４）に接続されるヒューズがスイッチボックス１０’の外部に設置されている。つまり、これらのヒューズを保持するためのヒューズボックスが必要となり、部品点数が増加することになる。
これに対し、本実施形態に係る電源システム１００では、各負荷Ｃ１〜Ｃ４に接続されるヒューズが第２回路基板６０に設置されており、この第２回路基板６０はスイッチボックス１０を構成する。つまり、スイッチボックス１０がヒューズボックスとしての機能も兼ねることにより、別体のヒューズボックスを不要とし、部品点数を削減できる。
【００３２】
以上、説明したように、本実施形態に係るスイッチボックスによれば、スイッチ部ＳＷによるバスバー４１，６１間の回路の開閉機能と、ヒューズ６５によるバスバー４１，６１間の回路の遮断機能とを備える。これにより、回路を遮断して過電流を防ぐ別個のヒューズボックスを不要にでき、部品点数の削減による軽量化及び制御系の簡略化が可能である。
【００３３】
そして、このスイッチボックス１０を車両用の電源システム１００におけるメインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間に設ければ、各種負荷１０５Ａ，１０５Ｃへの電力供給の状況に応じてスイッチ部ＳＷが作動することで、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路が開閉される。また、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路に流れる電流が定格以上となると、ヒューズ６５が作動することで、メインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路が遮断され、各種負荷１０５Ａ，１０５Ｃ等が保護される。
【００３４】
このように、一つのスイッチボックス１０によって、各種負荷１０５Ａ，１０５Ｃへの電力供給の状況に応じたメインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路の開閉と、各種負荷１０５Ａ，１０５Ｃ等へ過電流が流れることを防止するためのメインバッテリー１０１とセカンドバッテリー１０６との間の回路の遮断とを行うことができる。したがって、電源システム１００を簡略にでき、使用する電線や部品の量を削減して軽量にできる。
【００３５】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００３６】
ここで、上述した本発明に係るスイッチボックスの実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）乃至（４）に簡潔に纏めて列記する。
（１）  回路基板（第１回路基板４０，第２回路基板６０）と、
該回路基板（第１回路基板４０，第２回路基板６０）に設けられた複数のバスバー（４１，６１）と、
前記回路基板（第１回路基板４０，第２回路基板６０）に設けられて前記バスバー（４１，６１）間の回路を開閉するスイッチ部（ＳＷ）と、
を備えたスイッチボックス（１０）であって、
前記回路基板（第１回路基板４０，第２回路基板６０）には、前記バスバー（４１，６１）間を流れる電流が定格以上となった際に前記バスバー（４１，６１）間の回路を遮断するヒューズ（６５）が設けられ、
前記回路基板（第１回路基板４０，第２回路基板６０）が、第１回路基板（４０）と、第２回路基板（６０）と、を有し、
前記スイッチ部（ＳＷ）は、前記第１回路基板（４０）に実装される電子部品により構成され、
前記ヒューズ（６５）は、前記第２回路基板（６０）に実装され、
前記複数のバスバー（４１，６１）のうちの一つのバスバーが、前記第１回路基板（４０）に設けられた導体パターンに導通接続される端子（６３）と、前記第２回路基板（６０）に設けられた導体パターンに導通接続される端子（６４）と、を有する
ことを特徴とするスイッチボックス。
（２）  各種の負荷（１０５Ａ，１０５Ｃ）へ電力を供給するメインバッテリー（１０１）とサブバッテリー（セカンドバッテリー１０６）とを備えた車両用の電源システム（１００）における前記メインバッテリー（１０１）と前記サブバッテリー（セカンドバッテリー１０６）との間に設けられる
ことを特徴とする上記（１）に記載のスイッチボックス。
（３）  前記第１回路基板（４０）と前記第２回路基板（６０）とが重ね合わせられる
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のスイッチボックス。
（４）  前記ヒューズ（６５）は、バックアップを要する負荷（Ｃ）に接続される
ことを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のスイッチボックス。
【符号の説明】
【００３７】
１０  スイッチボックス
４０  第１回路基板（回路基板）
４１，６１  バスバー
６０  第２回路基板（回路基板）
６５  ヒューズ
１００  電源システム
１０１  メインバッテリー
１０５Ａ，１０５Ｃ  負荷
１０６  セカンドバッテリー（サブバッテリー）
ＳＷ  スイッチ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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