JP2007008261A - 通信機能付コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 可能な限り簡素に構成して小型化を達成した通信機能付コネクタを提供する。
【解決手段】 電源の供給と共に制御信号の通信を行うワイヤハーネスＷＨに接続され、負荷２に供給する電圧を調節する電子回路を備えてなるコネクタであって、前記電子回路が一つのＩＣ１４内に、ワイヤハーネスＷＨからの信号Ｓｒを受信する機能を有する通信部３０と、受信した信号Ｓｒから前記負荷２への制御信号Ｓｃを選択して取り出すデコーダー３１と、ワイヤハーネスＷＨから供給される電圧を前記制御信号Ｓｃに応じて調節して負荷２に出力する電圧調節部３２を設けたものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車に配索されるワイヤハーネスに取り付けられ、モータ等の負荷部品に対する駆動制御機能や通信機能を組み込んだ通信機能付コネクタに関するものである。

従来より、自動車の各部には負荷やセンサなどの多数の電装機器が搭載されており、その数は増大する傾向にあり、これら各部に配置された電装機器を制御するために電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit)が用いられている。近年は各電装機器の制御に加えて通信機能を備えた通信機能付コネクタを用いることによりワイヤハーネスを共通化したり、通信する信号を多重化するなどしてワイヤハーネスを簡素化する技術が考えられている。

この種の通信機能付コネクタとして、従来、特開２００４−２６８６３０号公報（特許文献１）で図４に示す電装コネクタ９０が提案されている。この電装コネクタ９０はワイヤハーネス９１を介する送受信を行う通信部９２と、この通信部９２によって受信した信号を解読することにより各種電装機器を適宜制御するマイクロコンピュータ９３とを備えている。また、９４は制御対象となっている負荷の一例としてのモータ、９５ａ〜９５ｄはモータ９４を駆動するためにブリッジ接続された４個の電界効果トランジスタ（以下、電界効果トランジスタをＭＯＳという）、９６は前記ＭＯＳ９５ａ〜９５ｄに適宜ゲート信号を出力する制御ＩＣである。

前記従来の通信機能付コネクタ９０は、コネクタ内部にマイクロコンピュータ９３を備えることにより、これまでは集中的な制御を行っていたＥＣＵの機能をコネクタ内に分散させることができると共に、信号線の多重化によってワイヤハーネスの構成も簡素になる。

ところが、前記特許文献１に示される電装コネクタ９０には、４個のＭＯＳ９５ａ〜９５ｄと、制御ＩＣ９６と、通信部９２と、マイクロコンピュータ９３とを基板上に実装する必要があるので、これが電装コネクタ９０を大型化する原因となる。とりわけ、マイクロコンピュータ９３は、これに実行させるプログラムの変更によってあらゆる情報処理を自在に行うことができるので汎用性がある反面、その構成が複雑にならざるを得ず、それだけ占領面積が大きくなる。

このため、これらの部品９２〜９６を実装する基板も大きくなり、基板が外部からの応力を受けやすくなるので、これを保護する必要がある。つまり、電装コネクタ９０が大型化することは避けられなかった。そして、コネクタ９０が大きくなればなるほど狭い車内におけるワイヤハーネスの配線が困難になるという問題があった。

特開２００４−２６８６３０号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、可能な限り簡素に構成して小型化を達成した通信機能付コネクタを提供することである。

前記課題を解決するため、本発明は、電源の供給と共に制御信号の通信を行うワイヤハーネスに接続され、負荷に供給する電圧を調節する電子回路を備えてなるコネクタであって、
前記電子回路が一つのＩＣ内に、ワイヤハーネスからの信号を受信する機能を有する通信部と、受信した信号から前記負荷への制御信号を選択して取り出すデコーダーと、前記ワイヤハーネスから供給される電圧を前記制御信号に応じて調節して負荷に出力する電圧調節部を設けていることを特徴とする通信機能付コネクタを提供している。

前記構成によれば、通信機能付コネクタに設けた電子回路が１つのＩＣ内に形成されているので、その占領面積を小さくすることができ、それだけ通信機能付コネクタの小型化を達成することができる。とりわけ、ワイヤハーネスからの制御信号は負荷に供給する電圧の調節を行うものであるから、通信部によって受信した多重化された信号から負荷への制御信号を選択して取り出す程度の簡単な処理を行うデコーダーだけを設けることができ、電子回路を簡単としてＩＣの大きさに小さくすることができる。
このように、通信機能付コネクタに備える電子回路のＩＣを小型でできるため、通信機能付コネクタの外形を小さくでき、狭い車内におけるワイヤハーネスの配線を容易に行うことができる。

前記電子回路を構成するＩＣは、一枚の基板に実装されることが望ましく、ＩＣを安定して取り付けることができ、電子回路に対する配線を容易かつ確実に行うことができる。また、通信機能付コネクタには必要最小限の大きさの基板を内蔵させてその占領面積を小さく抑えることができる。

前記デコーダーとは多重化した信号の中からこの通信機能付コネクタに接続された負荷に対する制御信号を取り出すものであり、例えば受信した信号に含まれる識別情報を用いて、この通信機能付コネクタに接続されている負荷に対する制御信号を選択するものである。この場合、デコーダーは、ワイヤハーネスに接続される他の負荷の中から、この通信機能付コネクタに接続された負荷を特定するための識別情報を記録する記録部と、前記受信した信号に含まれる識別情報を記録部に記録された識別情報と比較する比較回路とを備えている。

前記負荷がモータである場合、前記電圧調節部がＨブリッジ接続された電界効果トランジスタとこの電界効果トランジスタにゲート信号を出力する論理回路とからなり、前記論理回路が電界効果トランジスタをオン／オフ切換することにより前記モータの正逆回転を制御するものであることが好ましい。

前記構成によれば、モータの正逆回転を自在に制御することができるので、例えばドアミラー、パワーウィンドウなどあらゆる駆動部分に配置されたモータを自在に駆動制御することができる。

本発明の通信機能付コネクタは負荷制御用ＥＣＵと接続される第１ワイヤハーネスと、負荷側に接続される第２ワイヤハーネスとを接続するものであり、
前記ＩＣ内に、前記第２ワイヤハーネスを介してフィードバックされる負荷の駆動状態を測定する測定部と、前記負荷の識別信号を生成するエンコーダとを設け、
前記通信部が前記駆動状態の測定値に前記識別信号を加えた状態信号を、前記第１ワイヤハーネスを介して前記負荷制御用ＥＣＵに送信する機能を持たせていることが好ましい。

前記構成によれば、負荷の駆動状態を第１ワイヤハーネスを介して負荷制御用ＥＣＵにフィードバックさせ、負荷の状態をモニタしながら負荷を制御する制御信号を出力することができるので、より綿密な制御を行うことができる。

前述したように、本発明によれば、自動車に配索されるワイヤハーネスに通信機能付コネクタを接続し、該通信機能付コネクタに設ける電子回路を１つのＩＣ内に設けているため、電子回路の占領面積を小さくすることができ、その結果、通信機能付コネクタの小型化を達成することができ、該コネクタを接続したワイヤハーネスの配索スペースを小さくできる。とりわけ、前記ＩＣ内には、通信部で受信した多重信号から負荷への制御信号を選択して取り出す程度の簡単な処理を行うデコーダーと、該デコーダーで選択された制御信号に応じて電圧を調節する電圧調節部とを設けただけの構成としているので、ＩＣ内の電子回路を簡素化でき、ＩＣの大きさを小さくすることができる。
このように、通信機能付コネクタに備える電子回路のＩＣを小型化できるため、該通信機能付コネクタと接続されるワイヤハーネスの配索占有スペースを小さくできる。

ワイヤハーネスに通信機能付コネクタを介して接続される負荷がドアミラー、パワーウィンドウなどの正逆回転されるモータの場合、電圧調節部を電界効果トランジスタと、該電界効果トランジスタにゲート信号を出力する論理回路とから構成して、論理回路で電界効果トランジスタをオン／オフ切換作動させることにより、モータの正逆回転を自在に制御することができる。

さらに、前記通信機能付コネクタのＩＣ内に、負荷の駆動状態を測定する測定部と、前記負荷の識別信号を生成するエンコーダとを設け、前記通信部が前記駆動状態の測定値に前記識別信号を加えた状態信号を第１ワイヤハーネス側に送信する機能を設けた場合には、負荷の駆動状態を負荷制御用ＥＣＵにフィードバックすることができ、より綿密な制御を行うことができる。

図１〜３は本発明の通信機能付コネクタ１の第一実施例を示す図であって、図１は斜視図、図２は縦断面図、図３は内部の電子回路の構成を示す図である。

図１において、２は制御対象である正逆回転モータ（負荷）、３はモータ２に接続された一対のリード線、４はリード線３を本発明の通信機能付コネクタ１に接続される負荷２側のコネクタである。５〜７は通信機能付コネクタ１に接続されたワイヤハーネスＷＨであり、本実施例では例えば３本一組の電源線５、信号線６、グランド線７からなる。

Ｅは前記ワイヤハーネスＷＨを介して通信機能付コネクタ１に接続される負荷制御部（負荷制御用ＥＣＵ）であり、この負荷制御部Ｅは、例えば、パワーウィンドウやドアミラーの制御を行うものである。

なお、前記リード線３も２本合わせてワイヤハーネスを構成する。したがって、本明細書では前記ワイヤハーネスＷＨのことを第１ワイヤハーネスＷＨといい、一対のリード線３を束ねたものを第２ワイヤハーネスという。

本実施例の通信機能付コネクタ１は、前記リード線５〜７に接続される端子１０〜１２と、この端子１０〜１２を設けた基板１３と、この基板１３に実装されたＩＣ１４と、基板１３を内蔵した状態でこれを保護する樹脂カバー１５と、一対のメス端子１６を備える。そして、前記コネクタ４は前記通信機能付コネクタ１に着脱自在に接続される。

なお、本実施例に示す通信機能付コネクタ１は負荷２側に接続されたコネクタである例を示しているが、負荷２側に形成されるコネクタ４を通信機能付コネクタにしてもよいことはいうまでもない。

前記モータ２は例えばドアミラーの駆動用のモータであり、その一対のリード線３に印可する電圧を調整することにより、その回転方向および回転数を制御可能であり、前記コネクタ４は前記端子１６にそれぞれ着脱自在に接続される一対のオス端子１７を備える。なお、前記リード線３は端子１７に圧着されている。しかしながら、リード線３と端子１７の接続は圧着の他にも圧接刃や半田付けによって接続するものであってもよい。

一方、ワイヤハーネスＷＨを構成する電源線５は例えば車載バッテリの＋側に接続されており、グランド線７は車体のアース端子に接続されている。そして、信号線６は前記モータ２を含む各種電装機器への制御信号と各電装機器からの状態信号とを多重化した信号をやりとりするためのリード線である。なお、前記信号を電源線５などに重畳させるようにして信号線６を省略するようにしてもよい。前記端子１０〜１２は前記通信機能付コネクタ１内において、それぞれリード線５〜７に接続される圧接刃である。

前記基板１３は例えば比較的安価にて製造可能なガラスエポキシ基板であるが、その他の材料からなるものであってもよい。基板１３の大きさはＩＣ１４を実装可能であり、前記圧接刃１０〜１２およびリード線３に対して電気的な接続を行うことができる程度にできるだけ小さくして、樹脂カバー１５内に配置される。また、基板１３をフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）としてもよい。

前記ＩＣ１４は、通信線６を介してワイヤハーネスＷＨからの信号を受信し、この信号に含まれる前記モータ２を駆動するための制御信号に応じてモータ２のリード線３に適宜の電圧を供給するものである。また、ＩＣ１４に接続される電装機器を正逆回転モータ２のような電圧制御可能な負荷に限定することにより、内部の電子回路の簡素化を図っている。なお、このＩＣ１４の詳細な構成は図３を用いて後述する。

図２に示すように、前記樹脂カバー１５は例えば基板１３を嵌入した状態で保持する下カバー１５ａと、基板１３を嵌入した状態でこれを挟み込むように保持する上カバー１５ｂとからなる。また、樹脂カバー１５の一端側１５ｃには前記コネクタ１６の嵌入部２０が形成され樹脂カバー１５の多端側１５ｄには前記リード線３の挿入部２１が形成されている。

また、２３は圧接刃１０〜１２とＩＣ１４とを連結する基板１３のパターンである。つまり、前記挿入部２１にリード線３を配置した状態で下カバー１５ａを上カバー１５ｂに押しつけることにより、圧接刃１０〜１２をリード線３の芯線に電気的に接触させ、リード線５〜７が圧接刃１０〜１２およびパターン２３を介してＩＣ１４に電気的に接続される。

このように圧接刃１０〜１２を用いてリード線５〜７を接続することにより、通信機能付コネクタ１に対するリード線５〜７の取り付けを容易に行うことができる。しかしながら、リード線５〜７との接続部の構成は種々の変形が考えられる。例えば、直接半田付けされるようにして、より確実に接続してもよい。あるいは、プレスフィット接続されていてもよい。

２４はＩＣ１４と前記端子１６とを接続する基板１３のパターンであり、本実施例では端子１６が直接的に半田付けされている。これによって、より安定した接触を保つことができると共にその構成を簡素にすることができる。

また、本実施例のＩＣ１４には放熱板２５を取り付けてある。つまり、ＩＣ１４は任意に調整された電圧をリード線３に印可することによりモータ２を駆動するものであるが、このモータ２に対する電力供給に伴って生じる熱を容易に発散させることができる。

図３はＩＣ１４の内部に形成された電子回路の構成を示す図であり、３０はワイヤハーネスＷＨの信号線６から信号Ｓｒを受信する機能と信号線６に対して信号Ｓｓを送信する機能を備えた通信部、３１は受信した信号Ｓｒからモータ２への制御信号Ｓ１を選択して取り出すデコーダー、３２は受信した制御信号Ｓｃに応じてモータ２に出力する電圧を調節する電圧調節部、３３はモータ２の駆動状態を示す状態信号Ｓａにこのモータ２の識別信号を生成して加えることにより通信部３０を用いて送信する信号Ｓｓを生成するエンコーダーである。

前記通信部３０は例えばＬＩＮ（Local Interconnect Network）やＣＡＮ（Controller
Area Network)などに準拠するシリアル通信システムの入出力ポートであって、本実施例では信号線６から信号波を受信して信号Ｓｒを出力する受信部３０ｒと、エンコーダ３３からの信号Ｓｓをシリアル信号に変換して信号線６に信号波として出力する送信部３０ｓとを備えている。なお、通信部３０が準拠する通信プロトコルはＬＩＮに限られるものではない。また、モータ２の駆動状態をモニタする必要がない場合には、送信部３０ｓを省略してさらなる簡素化を図ってもよい。

前記デコーダー３１は例えば受信した信号Ｓｒに含まれる識別情報（ノードＩＤ）を図外の記録部に記録された通信機能付コネクタ１の識別情報（ノードＩＤ）と比較することにより、多重化した信号Ｓｒの中から、この通信機能付コネクタ１に接続されたモータ２に対する制御信号Ｓｃを取り出すものである。つまり、受信した信号Ｓｒに含まれる識別情報が予め記録された識別情報と同じであれば、これに含まれる制御信号Ｓｃを電圧調節部３２に出力し、異なっていれば何もしないものである。このような動作を行う電子回路は簡単な比較回路などであって容易に形成することができる。なお、前記識別情報は通信機能付コネクタ１の製造時に任意の方法で記録してもよいが、ワイヤハーネスＷＨに最初に接続したときに順番に割り当てられるようにしてもよい。

前記電圧調節部３２は出力電圧を調節するためのゲート信号Ｇａ〜Ｇｄを生成する論理回路３５と、Ｈブリッジを形成する４個のスイッチ回路（本実施例ではＭＯＳ型の電界効果トランジスタであり、以下は単にＭＯＳという）３６ａ〜３６ｄとからなる。各ＭＯＳ３６ａ〜３６ｄは論理回路３５から出力されるゲート信号Ｇａ〜Ｇｄによってオン／オフ制御されることにより、前記電源線５とグランド線７との間に供給された電圧を正逆方向に任意に調節してモータ２に出力するものである。

また、論理回路３５は電流測定部を添付しモータ２の駆動状態をモータ２に流れる電流によって測定する測定部３５ａを設けており、この測定部３５ａによって測定された電流値によってモータロックなどのモータ２の異常状態を、状態信号Ｓａとして出力する機能を有する。すなわち、前記ＩＣ１４は前記第２ワイヤハーネスを介してフィードバックされる負荷の駆動状態を測定する測定部と、前記負荷の識別信号を生成するエンコーダとを設け、前記通信部が前記駆動状態の測定値に前記識別信号を加えた状態信号を、前記第１ワイヤハーネスを介して前記負荷制御部Ｅに送信する機能を有する。

上述のように構成された通信機能付コネクタ１の電子回路は、制御対象を電圧制御可能な正逆回転モータ２のような負荷に限定しているので、他の電装機器を制御する場合のように複雑な制御を一切必要としていない。したがって、通信部３０（特に、受信部３０ｒ）と簡単なデコーダ３１だけでワイヤハーネスＷＨからの制御信号Ｓｃを受信することができる。

上述の通信機能付コネクタ１では電子回路の構成を極めて簡素にすることができるので、それだけ、ＩＣ１４内の回路パターンを簡単にして、その大きさを小さくすることができる。前記ＩＣ１４をＡＳＩＣなどを用いて形成する場合には、ゲート数を少なくすることができるので、安価にて形成できると共に、その占領面積が小さくなる。そして、ＩＣ１４が小さくなればなるほど、このＩＣ１４を内蔵する通信機能付コネクタ１の大きさを小さくすることができ、この通信機能付コネクタ１を車内の狭い空間に自在に配置することができる。

本発明の実施例に係る通信機能付コネクタおよびその周辺の構成を示す図である。 前記通信機能付コネクタの縦断面図である。 前記通信機能付コネクタ内に設けた電子回路の構成を示す図である。 従来の通信機能付コネクタの構成を示す図である。

符号の説明

１ 通信機能付コネクタ
２ 負荷（モータ）
３ 第２ワイヤハーネス
１４ ＩＣ
３０ 通信部
３１ デコーダー
３２ 電圧調節部
３３ エンコーダー
３５ 論理回路
３５ａ 測定部
３６ａ〜３６ｄ 電界効果トランジスタ
Ｅ 負荷制御用ＥＣＵ
ＷＨ ワイヤハーネス（第１ワイヤハーネス）

Claims (3)

1. 電源の供給と共に制御信号の通信を行うワイヤハーネスに接続され、負荷に供給する電圧を調節する電子回路を備えてなるコネクタであって、
   前記電子回路が一つのＩＣ内に、ワイヤハーネスからの信号を受信する機能を有する通信部と、受信した信号から前記負荷への制御信号を選択して取り出すデコーダーと、前記ワイヤハーネスから供給される電圧を前記制御信号に応じて調節して負荷に出力する電圧調節部を設けていることを特徴とする通信機能付コネクタ。
2. 前記負荷がモータであり、
   前記電圧調節部がＨブリッジ接続された電界効果トランジスタとこの電界効果トランジスタにゲート信号を出力する論理回路とからなり、
   前記論理回路が電界効果トランジスタをオン／オフ切換することにより前記モータの正逆回転を制御するものである請求項１に記載の通信機能付コネクタ。
3. 負荷制御用ＥＣＵと接続される第１ワイヤハーネスと、負荷側に接続される第２ワイヤハーネスとを接続するものであり、
   前記ＩＣ内に、前記第２ワイヤハーネスを介してフィードバックされる負荷の駆動状態を測定する測定部と、前記負荷の識別信号を生成するエンコーダとを設け、
   前記通信部が前記駆動状態の測定値に前記識別信号を加えた状態信号を、前記第１ワイヤハーネスを介して前記負荷制御用ＥＣＵに送信する機能を有する請求項１または請求項２に記載の通信機能付コネクタ。

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