JP2014502131A - 一体化された保護電気回路を備えるコネクタシステムおよびコネクタ組立体 - Google Patents

Abstract

一体化された保護電気回路を備えるコネクタ組立体（１０）は、プラグサブ組立体（１２）とセンサコネクタサブ組立体（１４）を含む。前記センサコネクタサブ組立体は、前記プラグサブ組立体に選択的に接続可能である。回路基板（４６）は、前記センサコネクタサブ組立体内に固定される。前記回路基板は、作動スイッチ（８０）と負荷（８４）との間に電気接続された少なくとも１つの正温度係数（ＰＴＣ）（９０，９２）デバイスを含む。前記回路基板は、前記負荷への過電圧および過電流のうちの少なくとも一方に対して保護し、前記負荷スイッチの故障状態を検知し、前記プラグサブ組立体が前記センサコネクタサブ組立体に適切に接続されたかどうかを決定する回路（４４）を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、インテリジェントコネクタシステムに関する。

多くの乗り物が乗り物のシステムやコンポーネントの保護を確実にするようにかつ乗り物の乗員を保護するように構成された安全制御装置を含む。例えば、コンポーネントは、電力サージの下流にある出力回路およびデバイスを保護するために電源回路内に配置される。典型的には、システムは、下流の回路にダメージを与える場合がある過電流または過電圧の状況が生じるときには、開状態となるヒューズ、リレーおよびコネクタを含む。典型的には、公知のコネクタは、そのようなアプリケーションにおいては簡単な貫通（pass-through)接続である。電圧は、下流での使用のために出力回路へ電力を伝送するヒューズ付きリレーおよび簡易なピン接続によってコネクタ入力回路に供給される。

しかしながら、ヒューズやリレー、およびそれぞれの接続システムは、複雑性やコンポーネント数を増加するリモート接続箱（remote junction box)内に通常収容され、実装スペースの問題が生じる。
さらに、このような接続構成においては、典型的には、短絡故障は、ヒューズを飛ばし、短絡故障が直るまで（ヒューズが取り除かれて置換される場合）ヒューズを飛ばし続ける。さらに、コネクタの出力電力を利用する電子モジュールは、典型的には、個別に過電圧保護を設けなければならない。

機械的なブレーキライトスイッチは、長年の間、信頼性と利便性の混合水準で用いられてきた。例えば、典型的なブレーキライトスイッチは、絶えず摩耗する問題およびノイズの水準問題がある。乗り物に対する１つの安全性の問題が、全てのライト（特にブレーキライト）を点灯可能となるように維持する必要性にある。典型的には、ブレーキライトは、少なくとも１つのヒューズに接続される。あまりに多くの電流がヒューズを通じてブレーキライトに流れると、ヒューズが飛び、それゆえ、ブレーキライトが点灯不能となる。そのようにして、ブレーキライト回路内のヒューズが、運転者の知らないところでブレーキライトを適切に点灯させないようにしてしまう場合がある。故障すなわち点灯しないブレーキライトは安全性の問題だけがあるのではなく、交通違反切符および／または罰金などの望ましくない法的拘束に遭遇してしまうことになる場合もある。解決方法の１つとして、ブレーキライトが故障したときには、乗り物の運転者に知らせる表示ライトを備えた故障検知システムがある。しかしながら、繰り返すが、ブレーキライト回路内のヒューズは、信頼性がないことは変わりなく、多くの置換作業が必要になり続けてしまう。

過電流保護および過電圧保護、さらには故障検知能力がある本発明のコネクタ組立によってこれら課題の解決方法が提供される。本発明のコネクタ組立体は、プラグサブ組立体、前記プラグサブ組立体に選択的に接続可能なセンサコネクタサブ組立体、および前記センサコネクタサブ組立体内に固定される回路基板を含む。前記回路基板は、作動スイッチと負荷との間に電気接続された少なくとも１つの正温度係数デバイス（ＰＴＣ）を含む。前記回路基板は、前記負荷への過電圧および過電流のうちの少なくとも一方に対して保護し、前記負荷スイッチの故障状態を検知し、前記プラグサブ組立体が前記センサコネクタサブ組立体に適切に接続されたかどうかを決定する回路を含む。

本発明は、以下添付の図面を参照して例示的に説明される。

図１は、一実施形態におけるコネクタ組立体の組立分解斜視図である。 図２は、一実施形態におけるセンサコネクタサブ組立体から接続解除されたプラグサブ組立体を備えたコネクタ組立体の斜視図である。 図３は、一実施形態における完全接続状態のコネクタ組立体の斜視図である。 図４は、一実施形態におけるコネクタ組立体の回路基板組立体の概略回路図である。

図１は、一実施形態におけるコネクタ組立体１０の組立分解斜視図である。コネクタ組立体１０は、キャップ１６を備える第二サブ組立体すなわちセンサコネクタサブ組立体１４としっかりと嵌合するように構成された第一サブ組立体すなわちプラグサブ組立体１２を含む。

プラグサブ組立体１２は、嵌合端２１におけるセンサ嵌合面２０およびその反対端２４にある後部ワイヤ出口面２２を備えるメインボディ１８を含む。図示されるように、プラグサブ組立体１２は、センサ嵌合面２０から後部ワイヤ出口面２２までプラグサブ組立体１２を貫通する１つ以上のキャビティ２６を備える直列型コネクタである。各キャビティ２６は、１本のコンタクト（図示せず）を受容し、保持するように構成される。別の実施形態では、コネクタ組立体１０は非直列型の、様々な他のタイプのコネクタ組立体であってもよい。

キャップ１６は、ワイヤシール２８およびシールキャップ３０を含む。ワイヤシール２８およびシールキャップ３０は、１本以上のワイヤ（図示せず）を受容し、保持する１つ以上の開口３２を備える。図１に示されるように、プラグサブ組立体１２は１２個のキャビティ２６を備え、キャップ１６は１２個の開口３２を備える。しかしながら、任意数のキャビティ２６および開口３２が用いられてもよい。

センサコネクタサブ組立体１４は、プラグサブ組立体１２とキャップ１６との間にしっかりと実装される。センサコネクタサブ組立体１４は、上部壁３８および下部壁４０とそれぞれ一体化された横壁３６を備えるハウジング３４を含む。横壁３６、上部壁３８および下部壁４０は、内部チャンバ４２を規定する。回路基板組立体４４は、内部チャンバ４２内にしっかりと実装される。

回路基板組立体４４は、実装された部品を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）４６を含む。例えば、ＰＣＢ４６は、複数のリレー４８および１つ以上の正温度係数デバイス（ＰＴＣｓ）５０を支持する。各ＰＴＣ５０は、電子回路で過電流による故障から保護するために用いられる受動電子素子である。一般的に、各ＰＴＣ５０は、リセット可能なヒューズと同様に作動し、ブレーカーのように作動する、電流が取り除かれた後導電的状態に戻る非線形サーミスタである。回路基板組立体４４の例示的な実施形態は、図４を参照してより詳細に記載される。図４に対してさらに記載されるように、回路基板組立体４４は、従来から多くのモジュールや制御デバイスに要求された機能を単一の効率的なコネクタ組立体１０内に組み合わせる。さらに、コネクタ組立体１０は、複数の負荷の上流側に搭載されるので、遠隔的に配置されたモジュールまたは制御ユニットの必要性がなくなる。

コネクタ組立体１０が一体となるように固定するために、プラグサブ組立体１２は、キャップ１６を備えるセンサコネクタサブ組立体１４に接続する。

プラグサブ組立体１２の嵌合端２１は、外周５２に凹部が設けられている。この凹部により、回路基板組立体４４の反対端において、嵌合端２１がセンサコネクタサブ組立体１４のハウジング３４の内部チャンバ４２内に嵌合可能となる。ラッチ梁５４は、嵌合端２１の上面とラッチ梁５４の下面との間にクリアランスギャップ５６があるように、嵌合端２１の頂部上を延伸する。このような態様で、ハウジング３４の上部壁３８のプラグ縁５８は、嵌合端２１の上面とラッチ梁５４との間に把持される。プラグサブ組立体１２が矢印Ａ方向にハウジング３４内にスライドされると、ラッチ梁５４が上部壁３８のプラグ縁５８上をスライドする一方で、ハウジング３４の内部面は、嵌合端２１の外周５２を超えてスライドする。矢印Ａ方向に付勢し続けると、ラッチ梁５４は、ハウジング３４の上部壁３８から上方へ延伸する傾斜形状のラッチ歯６０と係合する。矢印Ａ方向に付勢し続けると、ラッチ梁５４は、ラッチ歯６０にしっかりとラッチ固定すなわち引っかけられる。ラッチ梁５４の先端６２は、矢印Ａ方向にさらに移動してしまわないように、上部壁３８から上方へ延伸するラッチ停止部６４によって停止される（さらに、ハウジング３４の前端がメインボディ１８の周囲のリム５５に突き当たることで、さらに移動してしまうことが防止される）。ラッチ梁５４は、プラグサブ組立体１２をセンサコネクタサブ組立体１４にしっかりとラッチ固定する。

ラッチ梁５４がプラグサブ組立体１２の上部の一部に示されるが、さらにラッチビームを用いてもよい。例えば、ラッチ梁５４は、プラグサブ組立体１２の上面に加えてまたは代えて、下側面および／または横の部分にあってもよい（ラッチ歯６０およびラッチ停止部６４も同様にハウジング３４に形成されてもよい）。さらに、ハウジング３４は、図示されるよりもラッチ歯６０の数が多くなっても少なくなってもよい。さらに、ハウジング３４は、ラッチ停止部６４の数が多くなっても少なくなってもよい。例えば、ラッチ停止部は、上部壁３８から上方に延伸する簡易な単一の棒状体であってもよい。ハウジング３４は、ラッチ停止部６４を含まなくてもよい場合もある。さらに、ラッチ機構に代えて、プラグサブ組立体１２がタブを含み、ハウジング３４がスロットを含んでもよい（その逆も然り）。プラグサブ組立体１２は、ハウジング３４にスナップ可能に固定されてもよい。さらに、ラッチ部材に代えて、プラグサブ組立体１２は、例えば圧入によってハウジング３４に固定されてもよい。換言すれば、プラグサブ組立体１２は、幅広い種類の固定用の構成（図示されず詳細には記載されていない）によってハウジング３４に固定されてもよい。

上述したように、回路基板組立体４４は、ハウジング３４の内部チャンバ４２内へ矢印Ａ’方向にスライドされる。回路基板組立体４４は、チャンネル、スロットや溝などへスライドされ、様々な固定用の構成によって内部チャンバ４２内に固定される。回路基板組立体４４が内部チャンバ４２内に一旦固定されると、キャップ１６は内部チャンバ４２内へ矢印Ａ’方向に付勢される。嵌合端２１と同様に、ワイヤシール２８の外周６６は、ハウジング３４のシール端７０の内周６８よりも小さい。ワイヤシール６６は、ハウジング３４のシール端７０にシールするように嵌合して係合するように構成される。ワイヤシール６６とシール端７０との間にはシール境界面がある。内部停止部がシール端７０の外部縁７２内に突き当たることで、キャップ１６をハウジング３４内へさらに付勢することが防がれる一方で、シールキャップ３０の主要部はシール端７０上に嵌合する。

図２は、一実施形態におけるセンサコネクタサブ組立体１４から接続解除されたプラグサブ組立体１２を備えたコネクタ組立体１０の斜視図である。図２に示されるように、キャップ１６は、ハウジング３４のシール端７０にシール固定される。コネクタ組立体１０を完全に接続するために、プラグサブ組立体１２は、上述したようにラッチ部材５４が歯６０にしっかりラッチ固定すなわち引っかかるまで、ハウジング３４へＡ方向に付勢される。

図３は、一実施形態における完全接続状態のコネクタ組立体１０の斜視図である。図３に示されるように、プラグサブ組立体１２は、センサコネクタサブ組立体１４にラッチ可能に接続される。図１に示されるように、回路基板組立体４４は、ハウジング３４内にしっかりと接続される。開口３２およびキャビティ２６内を通過する電気コンタクトまたはワイヤは、コネクタ組立体１０内で互いにまたは他のコンポーネントと接続可能である。コンタクトまたはワイヤは、例えば、回路基板組立体４４のコンポーネント程度までまたは超えるまで通過してもよい。

図１から図３を参照して以下に記載されるが、コネクタ組立体１０は、自己接続（例えばインターロック）、自己保護（例えば過電圧保護および過電流保護）および故障検知を含む複数の機能を与える。コネクタ組立体１０は、リセット可能な過電流保護および過電圧保護を与える。コネクタ組立体１０は、ブレーキライトが点灯しないことを示すような一体化された故障検知を与えてもよい。以下さらに詳述されるように、コネクタ組立体１０は、コネクタ組立体１０が適切に接続されない場合、回路出力への電力供給を防ぐインターロックを含む。コネクタ組立体１０は、コネクタ組立体１０が電気システム回路に適切に嵌合されるまで、コネクタ組立体１０出力における電力を取り除くことで、接続と接続解除の間において、安全な取り扱いが可能となる。

典型的なリセット可能な過電流保護デバイスは、電源接続のリセット可能なヒューズを用いるのに対して、コネクタ組立体１０は、ＰＴＣｓ５０を利用するので信頼性に不安があるヒューズの必要性がなくなる。

コネクタ組立体１０は、プラグサブ組立体１２およびセンサコネクタサブ組立体１４（キャップ１６を含む）を含んで図示されているが、コネクタ組立体１０は、プラグサブ組立体およびセンサコネクタサブ組立体の代わりに様々な他のサブ組立体を含んでもよい。例えば、コネクタ組立体１０は、上述した全てのコンポーネントを保持する単一のメインハウジングを含んでもよい。例えば、回路基板組立体４４は、いずれかの端部にコンタクト開口を備える単一ハウジング内に保持されてもよい。

図４は、一実施形態におけるコネクタ組立体１０の回路基板組立体４４の概略回路図である。回路基板組立体４４は、作動すなわちブレーキスイッチまたはピン８０（乗り物のブレーキに作動可能に接続される）、グランド８２、ブレーキランプ８４、インターロック表示器８６および故障表示器８８に電気接続される。

図４に示されるように、ブレーキスイッチ８０は、２つの並列なＰＴＣ９０，９２に電気接続される。２つの並列なＰＴＣ９０，９２が図示されるが、所望の電流定格に応じてそれより多いあるいは少ないＰＴＣが用いられてもよい。例えば、この回路は、唯一のＰＴＣを含むだけであってもよく、あるいは、３個、４個、それ以上のＰＴＣを含んでもよい。２つのＰＴＣ９０，９２を備える場合、電流は、両方のＰＴＣ９０，９２の間で分割される。そのようにして、２つのＰＴＣ９０，９２は、たった１つのＰＴＣが用いられた場合よりも、高電流量にすることができる。さらなる並列なＰＴＣ５０は、電流量を増加させる。

一般的に、ＰＴＣ９０，９２は、所定の電流量が通過することを可能にする。例えば、各ＰＴＣ９０，９２は、５Ａの電流の通過を可能とし、合わせて１０Ａの通過を可能とすることもできる。しかしながら、ＰＴＣ９０，９２を通過する電流が閾値を一旦超えると、ＰＴＣ９０，９２は、開回路となるように作動する。それゆえに、図４に図示されるように、電流が電流閾値より小さくなる際には、ＰＴＣ９０，９２を通じてブレーキスイッチ８０から負荷まで（この場合ブレーキランプ８４まで）電流が流れる。換言すれば、適正に機能すると、運転者がブレーキを踏むとき、電流は、ブレーキスイッチ８０からＰＴＣ９０，９２を通じてブレーキランプ８４まで流れる。

しかしながら、上述の特定電流閾値を超える電流がＰＴＣ９０，９２へ流れるとき、ＰＴＣ９０，９２は、回路を切り、抵抗を指数関数的に増加させる。したがって、ＰＴＣ９０，９２は、電流の流れを制限し、非常に小さい電流量のみをＰＴＣ９０，９２を通じてブレーキランプ８４まで通過可能とする。一例として、ＰＴＣ９０，９２が過電流状態によって回路を切るとき、ＰＴＣ９０，９２の抵抗が急速に１ＭΩよりも大きくなる。Ｖ＝ＩＲの関係を用いれば、１２Ｖで１ＭΩの場合は１２μＡの電流しか通過しない。このようにして、ＰＴＣ９０，９２は、ブレーキランプ８４に流れる過電流から保護する。それゆえに、負荷に対する過電流保護が可能となる。

電流が短絡閾値の電流値を一旦下回ると、ＰＴＣ９０，９２は、自動的にリセットし、電流通過を可能とし、スーパー抵抗（super-resistors）の代わりとなる。それゆえ、回路が変化する状況に順応し、自動的にリセット可能である。

過電圧になると、ツェナーダイオード９８は、単に理想的なダイオードとして前方向に電流を流すことを可能にするが、電圧が所定値（降伏電圧）を超えると電流を逆方向に流すことも可能にする特殊なダイオードである。

図４に示されるように、過電圧保護の点で、リレースイッチ１００は、通常閉位置にある（すなわち、リレースイッチ１００を通じて電流が負荷（ブレーキランプ８４）へ流れることを可能にする）。この位置において、リレーコイル１１９は、電圧を印加されておらず、それゆえに閉位置から開位置にリレースイッチ１００は移動しない。

リレースイッチ１００が閉位置にある時に、電流がＰＴＣ９０，９２を通じてブレーキスイッチ８０から流れ、その後閉じられたリレースイッチ１００を通じてブレーキランプ８４へ流れることが可能になる。同時に、ツェナーダイオード９８は、電流がツェナーダイオード９８を通じて流れることを防ぐ。代わりに、電流がＰＴＣ９０，９２からリレースイッチ１００を経てブレーキランプ８４まで流れることになる。

ツェナーダイオード９８は、ツェナーダイオード９８が所定の降伏電圧（例えば２８Ｖ）に達するまで、ツェナーダイオード９８を通過する電流をブロックし続ける。しかしながら、ツェナーダイオード９８が降伏電圧（例えば、電圧ノイズ）に一旦達すると、その後ツェナーダイオード９８が降伏し、電流がダイオード９６を通じてグランド８２まで流れることを可能にする。このようにして、電流がＰＴＣ９０，９２からリレーコイル１１９を通じて流れ、それゆえにリレーコイル１１９に電圧を印加し、磁力によってリレースイッチ１００を閉位置から開位置まで引きつけることで、電流がブレーキランプ８４へ流れることを防ぐ。このようにして、ブレーキランプ８４は、ダメージを引き起こす過電圧状態から保護される。

ツェナーダイオード９８における電圧が降伏電圧より下がると、ツェナーダイオード９８は、ツェナーダイオード９８に電流が流れることをブロックし、電流がリレーコイル１１９へ流れることが中止されるので、リレーコイル１１９にはもはや電圧が印加されないようにすることができる。リレースイッチ１００は、それから閉位置に戻り、電流がブレーキランプ８４へ流れる。このようにして、回路が自動的にリセットされ、変化する状況に順応する。

しかしながら、特に、閉位置と開位置との間のスイッチ切換の際に、リレースイッチ１００は所定量のタイムラグを有する。例えば、リレースイッチ１００が閉位置から開位置まで３〜１０ミリ秒かかる場合がある。この時間の間に、電圧ノイズによりブレーキランプ８４がダメージを受けることを防止するために、金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）１０２は、リレースイッチ１００とグランド８２までのブレーキランプ８４との間に接続される。ＭＯＶ１０２は、定格電圧を超える電圧時には、大電流を流し得る積層半導体材料（焼結粒状酸化亜鉛など）を含んでもよい。ＭＯＶ１０２は、保護された負荷（すなわち、ブレーキランプ８４）の代わりにグランド８２へサージ電流を向けることで、電圧を標準回路電圧の約３〜４倍の電圧に制限するように構成される。

ＭＯＶ１０２は、リレーコイル１１９およびリレースイッチ１００よりもずっと迅速に作動する。それゆえ、リレースイッチ１００が開きはじめ、リレースイッチ１００が開く短い時間では電流ノイズがリレースイッチ１００を通過することを防ぐほど十分に速くない場合でも、ＭＯＶ１０２が回路を切り、電流の流れは、ブレーキランプ８４から逸れ、ＭＯＶ１０２そしてグランド８２へ分路される。要するに、ＭＯＶ１０２は、リレースイッチ１００と同様の保護をブレーキランプ８４へ与えるように、ＭＯＶ１０２はかなり迅速に反応する。それゆえにリレースイッチ１００が開く短時間においても、ＭＯＶ１０２は、回路を切り、電流ノイズをグランド８２に向ける。リレースイッチ１００が開いた後で、ＭＯＶ１０２は、リセットして、電流ノイズをグランド８２にもはや向けることはない。それゆえに、ＭＯＶ１０２は、リレースイッチ１００を開くのにかかる３〜１０ミリ秒の時間枠の間の過電圧保護を与えている。

上述で説明したように、ツェナーダイオード９８における電圧が降伏電圧より下がるとツェナーダイオード９８はリレースイッチ１００を閉じるように作動するので、電流がブレーキランプ８４へ流れることが可能になる。同様に、ＰＴＣ９０，９２を流れる電流はＰＴＣ９０，９２が電流量を制限する電流閾値より下がると、電流はＰＴＣ９０，９２を通じて閉じたリレースイッチ１００を通じてブレーキランプ８４へ単に流れるようになる。

さらに、ブースターケーブルがバッテリを再起動するために用いられるか、またはケーブルヘッドが逆にされる状況において、回路基板組立体４４は、電力がグランドに提供される（グランドに電力が提供されてしまう）不適切な接続から保護する。このような状況において、電流は、グランド８２（再び、電力はこの場所に不適切に提供される）からダイオード９４（注：電流はダイオード９６によってブロックされる）まで流れることになる。電流は、その後ツェナーダイオード９８を通じて流れ、それゆえにリレーコイル１１９に電圧を印加し、次いで、リレースイッチ１００を閉位置から開位置まで移動させ、それにより、逆のバッテリ保護を与える。そのようにして、電流がブレーキランプ８４へ流れなくなる。このようにして、ブレーキランプ８４は、不適切なブースターケーブルの接続から保護される。

ブレーキライト故障検知のために、ブレーキスイッチ８０およびＰＴＣ９０，９２は、抵抗１０４，１０６へ電気接続される。コンパレータを備えるマイクロコントローラ１０８（例えば、プロセッサや積層回路など）は、例えば、抵抗１０４，１０６の間に電気接続される。抵抗１０４，１０６は、ＰＴＣ９０，９２への入力電圧の電圧分配器となる（抵抗器１１０，１１２も同様である）。ＰＴＣ９０，９２による電圧降下は、マイクロコントローラ１０８内のコンパレータへの入力として用いられる。電圧閾値を超えると、トランジスタ１１８が、以下説明されるように、オンになる。なお、トランジスタ１２４は、マイクロコントローラ１０８用の電力供給として、ツェナーダイオード１２６と連携して用いられる。

マイクロコントローラ１０８は、トランジスタ１１８を通じて故障表示器８８へも電気接続される。さらに、抵抗器１０６，１１２がグランド８２に接続された状態で、ＰＴＣ９０，９２は、抵抗器１１０，１１２および抵抗器１０４，１０６との連結を通じてマイクロコントローラ１０８にも電気接続される。このようにして、ＰＴＣ９０，９２による電圧降下は、マイクロコントローラ１０８によってその差を測定される。すなわち、ポイント１１４における電圧（電流がＰＴＣ９０，９２へ流れる前）およびポイント１１６における電圧（電流がＰＴＣ９０，９２に流れた後）は、マイクロコントローラ１０８によって測定される。そのようにして、マイクロコントローラ１０８がポイント１１４，１１６間の電流の流れ／電圧降下に違いがあることを決定すると、それからマイクロコントローラ１０８は、故障表示器８８（乗り物内の視覚シグナルまたは音シグナルに接続される）を作動させ、運転者にブレーキライトが故障したことを警告する。

例えば、マイクロコントローラ１０８は、ポイント１１４，１１６間の電位差（再度Ｖ＝ＩＲを参照のこと）を決定する。ポイント１１４，１１６における電位の差があまりに大きい場合（例えばＰＴＣ９０，９２による電圧降下が許容量よりも大きい場合）には、それからマイクロコントローラ１０８はＰＴＣ９０，９２を流れる電流量があまりに大きく、回路内に故障があることを決定する。特に、ＰＴＣ９０，９２は、短絡抵抗としても用いられる。製造工程または校正工程の間に、ＰＴＣ９０，９２（短絡抵抗として作用する）において許容される電圧降下は、マイクロコントローラ１０８内に記憶されている。マイクロコントローラ１０８が許容される電圧降下と比較して、ＰＴＣ９０，９２によって実質的に小さい電圧降下または大きい電圧降下を測定すると、コントローラ１０８は、１つ以上のブレーキライトの電球が消えていることを決定し、それから故障表示器８８をオンにする。どちらの場合においても、マイクロコントローラ１０８は、故障表示器８８に電気接続されるトランジスタ１１８をオンにすることで故障表示器８８（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や任意の他の発光デバイスなど）を作動させる。トランジスタ１１８がオフになると、トランジスタ１１８がグランド８２に接続されなくなるので、その後故障表示器８８は作動しなくなる。マイクロコントローラ１０８は、電圧降下が許容範囲内にあることを一旦決定すると、マイクロコントローラ１０８はトランジスタ１１８をオフにし、故障表示器８８は作動しなくなる。

ポイント１１４，１１６の間の電位差が所定の基準電圧範囲にあると、マイクロコントローラ１０８は故障表示器８８を作動させずに、回路は通常作動する。

上述したが、故障表示器８８は、視覚シグナルまたは音シグナルを発信可能に任意のデバイスである。故障表示器８８は、乗り物のダッシュボード内にあるＬＥＤであってもよい。故障表示器８８は、標準的な電球、デジタル出力器などであってもよい。さらに、故障表示器８８は、ブザー音や予め録音されたボイスメッセージなどの音シグナルを発信するスピーカーであってもよい。

さらなる例として、乗り物が複数のブレーキライトを備えてもよい。例えば、各ブレーキライト組立体は、３個の分離され区別された電球を含んでもよい。それゆえに、ドライバーがブレーキを踏むと、所定の電流量が３個の電球へ流れる。例えば、点灯時には、ブレーキ電球には２Ａの電流が流れてもよい。それゆえに、ブレーキライト組立体が３個の電球を含む場合、ドライバーがブレーキを踏むと、ブレーキライト組立体には合計６Ａの電流が流れることになる。マイクロコントローラ１０８は、ブレーキライト組立体の３個の電球を流れる通常６Ａの状態に関連づけられるＰＴＣ９０，９２における電圧を決定する。

１個の電球が故障したとしても、未だブレーキライト組立体には４Ａの電流がある。このような場合において、マイクロコントローラ１０８は、欠陥、すなわち、３個の電球のうちの２個のみが機能していることを検知する。それゆえ、マイクロコントローラ１０８は、この状態を運転者に警告するために、断続的にトランジスタ１１８を作動させて故障表示器８８を作動させてもよい。例えば、故障表示器８８は、第一の点滅速度で点滅してもよい。マイクロコントローラ１０８が３個の電球のうち１個のみが機能している（例えばブレーキライト組立体に２Ａの電流が流れる）ことを検知した場合、マイクロコントローラ１０８は、第一の点滅速度よりも速い第二の点滅速度で故障表示器８８を作動させてもよい。例えば、故障表示器８８は、２倍の点滅速度で点滅してもよい。マイクロコントローラ１０８がＰＴＣ９０，９２のポイント１１４および１１６で測定された電圧に基づいてブレーキライト組立体に電流が流れないことを検知すると、その後、マイクロコントローラ１０８は、故障表示器８８が単にオン（すなわち、リレースイッチ１００に接続された故障表示器が定常的に光や信号を発信する）となるように故障表示器８８を作動させる。

さらに、回路組立体４４は、コネクタ組立体１０（図１から図３参照）が適切に接続されているかどうかを検知するように構成される。プラグサブ組立体１２がセンサコネクタサブ組立体１４と適切に嵌合されると、インターロックピン８６がグランド８２へ接続される。一方、コネクタ組立体１０が適切に嵌合されていない場合には、インターロックピン８６は接地されることがない。それゆえ、トランジスタ１２１は、オンの状態のままであり、電流がリレーコイル１１９に流れることを可能にする。よって、リレーコイル１１９には、電圧が印加され、リレースイッチ１００を開位置へ移動させる。

図１から図４を参照する。プラグサブ組立体１２がセンサコネクタサブ組立体１４（キャップ１６を含む）と上述のように一旦適切に接続されると、インターロックピン８６（センサコネクタサブ組立体１４内にあってもよい）は、プラグサブ組立体１２内の対応構造と嵌合し、接地される。すなわち、センサコネクタサブ組立体１４内のインターロックピン８６が例えばプラグサブ組立体１２内の対応するピンと嵌合すると、インターロックピン８６がグランドとなる。

しかしながら、プラグサブ組立体１２がセンサコネクタサブ組立体１４と嵌合していないまたは不適切な嵌合であるとき、インターロックピン８６は、プラグサブ組立体１２内の対応構造と嵌合しない。それゆえ、非接続または不適切な接続状態の間にブレーキスイッチ８０が閉じられると、電流はＰＴＣ９０，９２やプルアップ抵抗１２２へ流れなくなる。グランド８２へ流れる電流がない状態では、トランジスタ１２１は、グランド８２への経路を与えるオン状態のままである。なお、トランジスタ１２１は、さらにリレーコイル１１９に接続する。よって、リレーコイル１１９にその後電圧が印加され、次いでリレースイッチ１００が開かれる。電圧が降伏電圧より小さいので、ツェナーダイオード９８は、ツェナーダイオード９８を流れる電流をブロックする。それゆえに、インターロックピン８６が嵌合しないときにはトランジスタ１２１がオンになり、電流は、ＰＴＣ９０，９２を通じてリレーコイル１１９、トランジスタ１２１そしてグランド８２まで流れるが、ツェナーダイオード９８を通じては流れない。トランジスタ１２１がオンである限り、ブレーキランプ８４への電力はないことになる。

しかしながら、インターロックピン８６が完全嵌合するときには、インターロックピン８６が接地され、トランジスタ１２１へ電流が流れない。それゆえ、トランジスタ１２１がオフに変わると、リレーコイル１１９はもはや電圧が印加されず、リレースイッチ１００が閉位置へ移動する。

それゆえ、プラグサブ組立体１２がセンサコネクタサブ組立体１４（キャップ１６を含む）に接続されるとき、インターロックピン８６は、ブレーキランプ８４にのみ電流を流すことを確実にするように構成される。コネクタ組立体１０のインターロック機構は、コネクタ組立体１０を取り扱うための自動安全装置を与える。すなわち、適切に接続されないときには、電流は、上述したようにブレーキランプ８４へ供給されない。

図示された回路組立体４４は、上述のＰＴＣ９０，９２、ツェナーダイオード９８、リレースイッチ１００、故障表示器８８の故障検知、マイクロコントローラ１０８およびインターロックピン８６の保護手段を備えるが、回路組立体４４は、これら保護手段の全てを含む必要はなく、それよりも少ない保護手段を含んでもよい。例えば、一実施形態では、過電流保護または過電圧保護検知回路、インターロック表示または単に故障表示回路のみを含むものであってもよい。さらに、回路組立体４４は、単に２つの保護手段を含むものであってもよい。

あるコネクタ組立体の実施形態は、回路短絡状態下で、コネクタ組立体１０が電力回路接続を開く（すなわち、電流を流さない）ように回路を作動させる、図４に示される回路組立体を含む。回路は、付加的作業または手作業無しで短絡回路故障が直り、その後自動的に回路が通常動作に戻るまで開いた状態である。過電圧機構は、下流の電子モジュールからの電圧保護を与えるので、個別の保護の必要性がなくなる。

例示的な実施形態において、故障検知機構は、機能しないブレーキライト用である。だが、様々な他の故障検知回路が本実施形態のコネクタシステムに用いられてもよい。コネクタ組立体１０は、機能しないブレーキライトを警告するために作動される表示ランプを含んでもよい。このモジュールは、ブレーキランプ８４のためのみの電力通過部である。電力切換は、ブレーキペダルスイッチ回路を外部貫通するようにされ、ブレーキスイッチ８０に接続される。換言すれば、ブレーキスイッチ８０は、運転者がブレーキを作動させるとき、切り替えられるライン入力であるようなブレーキペダルからの入力である。インターロックスイッチすなわちピン８６は、制御インプット、通常は外部のグランドに接続される。ゆえに、任意の理由によって、コネクタが分離され、ブレーキスイッチ８０が電力を有する場合であっても、トランジスタ１２１は、リレーコイル１１９に電圧を印加する。この電圧印加によって、リレースイッチ１００は常閉状態から常開状態まで切換され、アークから保護するために電力がブレーキランプ８４から取り除かれる。

それゆえに、実施形態は、負荷（ブレーキライトなどの）への過電流および／または過電圧から保護するように構成される高性能コネクタシステムを提供する。実施形態は、コネクタシステム内の故障を自動で検知するように構成された高性能コネクタシステムをさらに提供する。さらに、実施形態は、コネクタが適切に嵌合し接続されているかどうかを決定するように構成されるコネクタシステムを提供する。実施形態は、これら保護機構を１つ以上実施するコネクタシステムを提供してもよい。例えば、実施形態は、これら保護機構の全てを実施するコネクタシステムを提供する。

本実施形態の記載は例示的なものであって、限定的なものではないことが理解されるべきである。例えば、上述の実施形態（および／またはその態様）は互いに組み合わされてもよい。さらに、本発明の範囲を逸脱しない限り、多くの変更が、本発明の様々な実施形態の技術に特定状況または特定材料を適用するためになされてもよい。本実施形態において、寸法、材料の種類、様々な部材の採用、および様々名部材の数量および場所について規定されている傾向にあるが、決してこれら実施形態だけに限定されるものではない。当業者であれば、本実施形態を参照して、本願請求項の範囲内であれば、多くの他の実施形態や変更をすることが可能である。それゆえに、本発明の範囲は、本願請求項に含まれる全ての実施形態を含むものである。添付の特許請求の範囲では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれ「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語の平易な英語として使用されるが、意味は等しい。さらに、以下の特許請求の範囲では、「第１」、「第２」、および「第３」などの用語は単なる標識として使用されるにすぎず、これらの用語の対象に数値的な要件を課すものではない。さらに、以下に示す特許請求の範囲の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクション形式で記載されたものではない。当該限定が「手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」というフレーズを明示的に使用し、かつ、さらなる構造を欠いたまま機能（ファンクション）についての言及が当該フレーズに続かない限り、米国特許法（３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１２条の第６段落に基づいて解釈されるものではない。

本明細書の記載は、最も好適な実施形態を含めて、本発明の様々な実施形態を開示し、さらに当業者が、任意のデバイスやシステムを製造および使用および任意に組み合わされた方法を実施することを含めて、本発明の様々な実施形態を実施するために具体例を用いている。本発明の様々な実施形態による特許の範囲は、請求項の記載によって規定され、当業者にとって起こりうる他の例を含んでもよい。そのような他の具体例は、その具体例が請求項の文言通りと異ならない構造的要素を備えるのであれば、または、その具体例が請求項の文言と実質的に異ならない均等要素であれば、請求項の範囲内にあることが意図されている。

１０・・・コネクタ組立体
１２・・・プラグサブ組立体
１４・・・センサコネクタサブ組立体
４４・・・回路（回路基板組立体）
４６・・・回路基板
８０・・・作動スイッチ（ブレーキスイッチ）
８２・・・グランド
８４・・・負荷（ブレーキランプ）
８６・・・インターロックピン
８８・・・故障表示器
９０，９２・・・正温度係数デバイス（ＰＴＣ）
９８・・・ツェナーダイオード
１００・・・リレースイッチ
１０２・・・金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）
１０８・・・マイクロコントローラ
１１９・・・リレーコイル
１２１・・・トランジスタ

Claims (12)

1. 一体化された保護電気回路を備えるコネクタ組立体（１０）であって、
   前記コネクタ組立体は、
   プラグサブ組立体（１２）と、
   前記プラグサブ組立体に選択的に接続可能なセンサコネクタサブ組立体（１４）と、
   前記センサコネクタサブ組立体内に固定される回路基板（４６）を含み、
   前記回路基板は、作動スイッチ（８０）と負荷（８４）との間に電気接続された少なくとも１つの正温度係数デバイス（ＰＴＣ）（９０，９２）を含み、
   前記回路基板は、前記負荷への過電圧および過電流のうちの少なくとも一方に対して保護し、前記負荷の故障状態を検知し、前記プラグサブ組立体が前記センサコネクタサブ組立体に適切に接続されたかどうかを決定する回路（４４）を含むコネクタ組立体。
2. 前記作動スイッチは、ブレーキペダルに作動するように接続されたブレーキスイッチ（８０）を含み、
   前記負荷は、ブレーキランプ（８４）を含む請求項１記載のコネクタ組立体。
3. 前記回路基板は、
   前記少なくとも１つのＰＴＣと前記負荷との間に接続されるリレースイッチ（１００）と、
   リレーコイル（１１９）に接続されるツェナーダイオード（９８）をさらに含み、
   前記少なくとも１つのＰＴＣは、前記少なくとも１つのＰＴＣにおける電流が電流閾値を超える場合に、電流が前記リレースイッチへ流れることを制限し、
   前記ツェナーダイオードは、前記ツェナーダイオードが降伏電圧とされることで、電流が前記リレーコイルまで流れることを可能にするように構成され、これにより前記リレーコイルに電圧を印加して前記リレースイッチを閉位置から開位置まで移動させる請求項１記載のコネクタ組立体。
4. 前記リレースイッチと前記負荷との間に電気接続される金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）（１０２）をさらに含む請求項１記載のコネクタ組立体。
5. 前記回路基板は、前記少なくとも１つのＰＴＣの両端に電気接続されると共に故障表示器（８８）に電気接続されるマイクロコントローラ（１０８）をさらに含む請求項１記載のコネクタ組立体。
6. 前記マイクロコントローラは、前記故障表示器を作動させるべきか決定するために、前記少なくとも１つのＰＴＣにおける電位差をさらに監視する請求項５記載のコネクタ組立体。
7. 前記故障表示器は、１つ以上の視覚または音の表示器を含む請求項５記載のコネクタ組立体。
8. 前記回路は、インターロックピン（８６）を備えるインターロック回路を含み、
   前記回路は、前記プラグサブ組立体が前記センサコネクタサブ組立体と不適切に嵌合する場合に、電流が前記負荷へ流れることを防止する請求項１記載のコネクタ組立体。
9. 前記インターロックピンに電気接続されるトランジスタ（１２１）をさらに含み、
   前記プラグサブ組立体が前記センサコネクタサブ組立体に適切に接続されていない場合、前記トランジスタがオンになり、グランド（８２）に接続され、
   前記プラグサブ組立体が前記センサコネクタサブ組立体に適切に接続されている場合、前記トランジスタがオフになり、グランド（８２）に接続されない請求項８記載のコネクタ組立体。
10. 前記少なくとも１つのＰＴＣは、並列に接続される少なくとも２つのＰＴＣを含む請求項１記載のコネクタ組立体。
11. 過電流保護または過電圧保護が、手作業なしで自動的にリセット可能である請求項１記載のコネクタ組立体。
12. 前記回路基板は、逆のバッテリ保護をさらに与える請求項１記載のコネクタ組立体。

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