JP6793490B2 - 車載コネクタ、コネクタボックス及び車両ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、車載コネクタ、コネクタボックス及び車両ネットワークシステムに関する。

近年では、車両に搭載される複数の車両電装機器を駆動する通信システムとして、スレーブが通信線を介してマスターＥＣＵと通信して各車両電装機器を駆動させる車両ネットワークシステムが用いられている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特開２０１１−１５１６２２号公報 特開２０１５−１０９６０８号公報 特開２００５−２２９５６１号公報 特開２０１４−１０８６９５号公報 特開２０１５−３３９５２号公報

ところで、各車両電装機器は、様々な機能を有しているため、これらの車両電装機器を駆動させるスレーブは、その機能ごとに異なる駆動回路を備える必要がある。したがって、車両ネットワークシステムを構築するためには、各車両電装機器に対応した個別のスレーブを用いなければならず、コストが嵩んでいた。

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、コストを極力抑えつつ車両ネットワークシステムを構築することが可能な車載コネクタ、車載コネクタを用いて車両ネットワークを容易に構築することができるコネクタボックス、及び車両ネットワークシステムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車載コネクタ、コネクタボックス及び車両ネットワークシステムは、下記（１）〜（３）を特徴としている。
（１） 車両に搭載される各種の車両電装機器ごとに設けられ、マスター電子制御ユニットと通信して前記車両電装機器を駆動させる駆動回路を有する車載コネクタであって、
前記駆動回路を構成する部品が実装される回路基板を備え、
前記回路基板は、一方の面が、共通部品を実装可能な共通実装面とされ、他方の面が、個別部品を実装可能な個別実装面とされ、部品の脚が接続される複数のパッドを有する部品搭載部を備え、
前記パッドの少なくとも一つは、接続される前記部品の脚によって導通する一対の分割パッドを有する判定用パッドとされている
ことを特徴とする車載コネクタ。
（２） （１）に記載の車載コネクタが挿抜可能な複数の差込口を有し、前記差込口に前記車載コネクタが差し込まれることで、前記車載コネクタの前記駆動回路による前記車両電装機器の駆動が可能とされる
ことを特徴とするコネクタボックス。
（３） （２）に記載のコネクタボックスを備え、前記差込口に差し込まれた前記車載コネクタが前記マスター電子制御ユニットと通信して前記車両電装機器を駆動させる
ことを特徴とする車両ネットワークシステム。

上記（１）の構成の車載コネクタでは、車両電装機器をそれぞれ駆動させる部品のうちの、電源、通信あるいはマイクロコンピュータなどの共通部品を回路基板の共通実装面に実装し、ドライバデバイスなどの個別部品を個別実装面に実装することで、回路基板の一部を共通化しつつ各車両電線機器に容易に対応させることができ、また、回路基板の一部の共通化により、コストダウンを図ることができる。更に、判定用パッドに部品の脚が接続されたか否かを、判定用パッドを構成する分割パッド同士の導通状態を検知することで検知し、その検知結果から部品搭載部における部品の搭載の有無または搭載部品の種類を判別することができる。そして、この判別結果に基づいて、駆動回路の設定を車両電装機器に応じて設定することができる。これにより、回路基板における部品搭載部を共通化することができ、さらにコストダウンを図ることができる。
上記（２）の構成のコネクタボックスでは、差込口に車載コネクタを差し込むだけで、車両電装機器を追加して容易に機能を増やすことができる。これにより、例えば、車両電装機器を追加する毎に車載コネクタをワイヤハーネスに接続する構造と比較し、車載コネクタの取り付けスペースの確保、取り付け位置の検討及び取り付け作業を不要にできる。また、機能追加を想定した部品やワイヤハーネスを装着しておく場合と比較し、部品やワイヤハーネスの付け捨てをなくしてコストダウンを図ることができる。
上記（３）の構成の車両ネットワークシステムでは、コストを抑えつつ、機能追加にも柔軟に対応することができる。

本発明によれば、コストを極力抑えつつ車両ネットワークシステムを構築することが可能な車載コネクタ、車載コネクタを用いて車両ネットワークを容易に構築することができるコネクタボックス、及び車両ネットワークシステムを提供できる。

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１は、本実施形態に係る車両ネットワークシステムを示す概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る車載コネクタの斜視図である。 図３は、本実施形態に係る車載コネクタの概略構成図である。 図４は、車載コネクタを構成する回路基板を説明する図であって、図４（ａ）から図４（ｃ）は、それぞれ回路基板の構成図である。 図５は、回路基板における部品搭載部を説明する図であって、図５（ａ）は部品が搭載されていない状態の概略平面図、図５（ｂ）は部品が搭載された状態の概略平面図である。 図６は、判定用パッドにおける部品の判定機能を説明する概略回路図である。 図７は、本実施形態に係るコネクタボックスの斜視図である。 図８は、コネクタボックスの差込口における一部を破断させた斜視図である。 図９は、車載コネクタが差し込まれたコネクタボックスの差込口における概略断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車両ネットワークシステムを示す概略構成図である。
図１に示すように、車両ネットワークシステム１は、主に、ワイヤハーネス１１と、マスターＥＣＵ１２（マスター電子制御ユニット）と、各種の車両電装機器１３と、車載コネクタ１４と、コネクタボックス１５と、接続部材１６とから構成されている。この車両ネットワークシステム１は、例えば、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＣＸＰＩ（Ｃｌｏｃｋ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などの車載通信方式によって、車載コネクタ１４をスレーブとして多重化通信を行う。なお、これらのＬＩＮやＣＸＰＩでは、スレーブとなる車載コネクタ１４を区別するために、複数種類の固有のＩＤが設定可能である。

ワイヤハーネス１１は、幹線としての電源線、通信線、ＧＮＤ（グランド線）の３種類の電線を基本とする電線束である。ワイヤハーネス１１は、車両に配索され、車両ネットワークシステム１の多重通信線を構成する。なお、ワイヤハーネス１１は、電源線、通信線、ＧＮＤの３種類に限るものではなく、信号線などの他の電線を含む形態であってもよい。

マスターＥＣＵ１２は、主制御装置として、各車両電装機器１３を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、例えば、マイクロコンピュータから構成されている。マスターＥＣＵ１２は、幹線であるワイヤハーネス１１の一端に繋げられている。車両電装機器１３は、車両に搭載される各種の電装機器である。

車載コネクタ１４は、ワイヤハーネス１１の通信線を介してマスターＥＣＵ１２と通信し、車両電装機器１３を駆動させる駆動信号を生成する駆動回路を有している。

図２は、本実施形態に係る車載コネクタの斜視図である。図３は、本実施形態に係る車載コネクタの概略構成図である。
図２及び図３に示すように、車載コネクタ１４は、ケース３０と、回路基板４０とを備えている。

ケース３０は、例えば、合成樹脂から形成されたもので、平面視略矩形状に形成されている。ケース３０は、その周囲の一部に、開口部３１を有する差込部３２を備えている。このケース３０は、その内部に収容空間３３を有している。

回路基板４０は、例えば、ガラスエポキシ等を基材とした硬質基板であり、表裏面に導体パターンが形成されている。この回路基板４０には、その表裏面に電子部品が実装されている。回路基板４０は、ケース３０よりも外形が小さい平面視略矩形状に形成されており、ケース３０の収容空間３３内に収容されている。回路基板４０は、その周囲の一部に、複数の接点４１を有するコネクタ部４２を備えている。コネクタ部４２の接点４１は、回路基板４０の縁部に沿って配列されており、ケース３０の開口部３１で露出されている。なお、回路基板４０としては、フレキシブルプリント配線板を用いてもよい。この場合、回路基板４０のコネクタ部４２は、補強板等で補強するのが好ましい。

車載コネクタ１４としては、負荷となる車両電装機器１３の機能に対応した複数タイプ及び電流定格に対応する複数種類の回路基板４０を備えたものがある。回路基板４０のタイプとしては、例えば、ハーフブリッジタイプ、ハイサイドタイプ及びローサイドタイプがあり、電流定格としては、大電流、中電流及び小電流がある。ハーフブリッジタイプが対応する車両電装機器１３としては、例えば、アウターミラー電動格納モータ、シートベルトアンカモータあるいはサンシェードモータなどがある。ハイサイドタイプが対応する車両電装機器１３としては、例えば、フォグランプ、デイタイムランニングライト、シートヒータ、ステアリングヒータ、ミラーヒータあるいはウォッシャーノズルヒータなどがある。ローサイドタイプが対応する車両電装機器１３としては、例えば、室内足元照明、室外足元照明、ドア照明、インストルメントパネル照明あるいはルーフ照明などがある。

図４は、車載コネクタを構成する回路基板を説明する図であって、図４（ａ）から図４（ｃ）は、それぞれ回路基板の構成図である。
図４（ａ）に示すように、ハーフブリッジタイプの回路基板４０Ａには、ハーフブリッジドライバＩＣなどの個別部品５１が実装される。図４（ｂ）に示すように、ハイサイドタイプの回路基板４０Ｂには、インテリジェントパワーデバイスなどの個別部品５２が実装される。また、図４（ｃ）に示すように、ローサイドタイプの回路基板４０Ｃには、ＭＯＳＦＥＴなどの個別部品５３が実装される。また、図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように、回路基板４０Ａ〜４０Ｃには、マイクロコンピュータ、電源用レギュレータ及び通信用トランシーバなどの共通部品５０が実装される。

回路基板４０Ａ〜４０Ｃは、共通実装面４５と、個別実装面４６とを有している。共通実装面４５には、共通部品５０が実装され、個別実装面４６には、個別部品５１，５２，５３が実装される。回路基板４０Ａ〜４０Ｃは、例えば、一方の面である表面が共通実装面４５とされ、他方の面である裏面が個別実装面４６とされている。共通実装面４５は、共通部品５０が実装される共通の導体パターンを有し、個別実装面４６は、各個別部品５１，５２，５３が実装されるそれぞれ個別の導体パターンを有している。

図５は、回路基板における部品搭載部を説明する図であって、図５（ａ）は部品が搭載されていない状態の概略平面図、図５（ｂ）は部品が搭載された状態の概略平面図である。図６は、判定用パッドにおける部品の判定機能を説明する概略回路図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、回路基板４０Ａ〜４０Ｃは、部品搭載部６０を有している。この部品搭載部６０には、搭載する半導体などの部品Ｐの脚Ｌが接続される複数のパッド６１が設けられている。これらのパッド６１のうちの少なくとも一つは、一対の分割パッド６２ａ，６２ｂを有する判定用パッド６１Ａとされている。図６に示すように、この判定用パッド６１Ａは、一方の分割パッド６２ａがマイクロコンピュータＭＣに接続され、他方の分割パッド６２ｂがグランド（ＧＮＤ）に接続されている。

この部品搭載部６０では、部品Ｐが実装されて部品Ｐの脚Ｌが判定用パッド６１Ａに接続されると、判定用パッド６１Ａの分割パッド６２ａ，６２ｂが部品Ｐの脚Ｌを介して導通する。また、部品搭載部６０に部品Ｐが実装されていない状態では、判定用パッド６１Ａの分割パッド６２ａ，６２ｂが導通することがない。そして、マイクロコンピュータＭＣは、この判定用パッド６１Ａの分割パッド６２ａ，６２ｂの導通の有無を検知することで、部品搭載部６０に部品Ｐが搭載されているか否かを判定する。これにより、マイクロコンピュータＭＣは、部品Ｐの有無の判定結果に応じてドライバを車両電装機器１３に対応したドライバに設定する。なお、この判定用パッド６１Ａの分割パッド６２ａ，６２ｂの導通の有無を検知し、部品搭載部６０に搭載された部品Ｐの種別を判定してもよい。この場合も、マイクロコンピュータＭＣは、判定した部品Ｐの種別に応じてドライバを車両電装機器１３に対応したドライバに設定する。

図７は、本実施形態に係るコネクタボックスの斜視図である。
図７に示すように、コネクタボックス１５は、車載コネクタ１４が挿抜可能な複数の差込口７１を有するケース７２を備えている。このコネクタボックス１５は、車両の任意の場所に取り付けられる。ケース７２の差込口７１には、車載コネクタ１４が、差込部３２を向けた状態で差し込まれる。

図８は、コネクタボックスの差込口における一部を破断させた斜視図である。図９は、車載コネクタが差し込まれたコネクタボックスの差込口における概略断面図である。
図８及び図９に示すように、コネクタボックス１５の差込口７１には、その奥側に、複数の接触片７５が一列に配置されている。これらの接触片７５は、ケース７２内に収容された配線基板７７に設けられている。接触片７５は、差込口７１に車載コネクタ１４が差し込まれると、車載コネクタ１４の回路基板４０に設けられたコネクタ部４２の各接点４１によって押圧される。これにより、接触片７５は、回路基板４０のコネクタ部４２の各接点４１に付勢されて電気的に接触される。なお、接点４１と接触片７５とが接続する極数は、例えば、電源１〜２極、ＧＮＤ１〜２極、通信１〜２極、負荷駆動用１〜１０極で最大１６極程度とされている。

コネクタボックス１５の差込口７１と反対側には、接続部材１６が接続される。接続部材１６は、差込口７１に接続された車載コネクタ１４と車両電装機器１３とを接続するワイヤハーネスなどの部材である。接続部材１６は、接続線８１と、ボックス側コネクタ８２と、機器側コネクタ８３とを備えている（図１参照）。ボックス側コネクタ８２は、コネクタボックス１５に接続されるコネクタであり、接続線８１の一端に設けられている。機器側コネクタ８３は、車両電装機器１３に接続されるコネクタであり、接続線８１の他端に設けられている。この接続部材１６は、ボックス側コネクタ８２をコネクタボックス１５に接続し、機器側コネクタ８３を車両電装機器１３に接続することで、コネクタボックス１５の配線基板７７と車両電装機器１３とを電気的に接続する。

コネクタボックス１５では、車載コネクタ１４を差込口７１に差し込むことで、車載コネクタ１４とワイヤハーネス１１の電源線、通信線及びＧＮＤ等とが接続され、さらに、車載コネクタ１４と車両電装機器１３とが接続される。これにより、ネットワークが構築されて車載コネクタ１４の駆動回路による車両電装機器１３の駆動が可能とされる。即ち、車載コネクタ１４をコネクタボックス１５の任意の差込口７１に差し込むだけで、車載コネクタ１４のワイヤハーネス１１と車両電装機器１３との接続が簡便に完了する。

なお、コネクタボックス１５と車載コネクタ１４との接続の仕方としては、車載コネクタ１４とコネクタボックス１５の差込口７１とに設けたコネクタを互いに接合させるコネクタ方式でもよく、また、コネクタボックス１５の差込口７１に車載コネクタ１４を差し込むことで、車載コネクタ１４の圧接刃がコネクタボックス１５側の電線に圧接して接続する圧接方式でもよい。

また、車両ネットワークシステム１では、コネクタボックス１５の差込口７１に車載コネクタ１４を差し込んだ際に、マスターＥＣＵ１２が、車載コネクタ１４をコネクタボックス１５に接続した際に付与されるＩＤまたは予め車載コネクタ１４に個別に付与されたＩＤを認識した場合に通信を可能とし、車載コネクタ１４のＩＤが認識できない場合にエラーを報知する。

以上、説明したように、本実施形態に係る車載コネクタ１４によれば、回路基板４０は、一方の面である表面が、共通部品５０を実装可能な共通実装面４５とされ、他方の面である裏面が、個別部品５１，５２，５３を実装可能な個別実装面４６とされている。したがって、車両電装機器１３をそれぞれ駆動させる部品のうちの、電源、通信あるいはマイクロコンピュータなどの共通部品５０を回路基板４０の共通実装面４５に実装し、ドライバデバイスなどの個別部品５１，５２，５３を個別実装面４６に実装することで、回路基板４０の一部を共通化しつつ各車両電装機器１３に容易に対応させることができ、また、回路基板４０の一部の共通化により、コストダウンを図ることができる。

しかも、判定用パッド６１Ａに部品Ｐの脚Ｌが接続されたか否かを、判定用パッド６１Ａを構成する分割パッド６２ａ，６２ｂ同士の導通状態を検知することで検知し、その検知結果から部品搭載部６０における部品Ｐの搭載の有無または搭載した部品Ｐの種類を判別することができる。そして、この判別結果に基づいて、駆動回路の設定を車両電装機器１３に応じて設定することができる。これにより、回路基板４０における部品搭載部６０を共通化することができ、さらにコストダウンを図ることができる。

また、本実施形態に係るコネクタボックス１５によれば、差込口７１に車載コネクタ１４を差し込むだけで、車両電装機器１３を追加して容易に機能を増やすことができる。これにより、例えば、車両電装機器１３を追加する毎に車載コネクタをワイヤハーネスに接続する構造と比較し、車載コネクタ１４の取り付けスペースの確保、取り付け位置の検討及び取り付け作業を不要にできる。また、機能追加を想定した部品やワイヤハーネスを装着しておく場合と比較し、部品やワイヤハーネスの付け捨てをなくしてコストダウンを図ることができる。

そして、本実施形態に係る車両ネットワークシステム１によれば、コストを抑えつつ、機能追加にも柔軟に対応することができる。

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。

ここで、上述した本発明に係る車載コネクタ、コネクタボックス及び車両ネットワークシステムの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 車両に搭載される各種の車両電装機器（１３）ごとに設けられ、マスター電子制御ユニット（１２）と通信して前記車両電装機器（１３）を駆動させる駆動回路を有する車載コネクタ（１４）であって、
前記駆動回路を構成する部品が実装される回路基板（４０）を備え、
前記回路基板（４０）は、一方の面が、共通部品（５０）を実装可能な共通実装面（４５）とされ、他方の面が、個別部品（５１，５２，５３）を実装可能な個別実装面（４６）とされている
ことを特徴とする車載コネクタ。
［２］ 前記回路基板（４０）は、部品（Ｐ）の脚（Ｌ）が接続される複数のパッド（６１）を有する部品搭載部（６０）を備え、
前記パッド（６１）の少なくとも一つは、接続される前記部品（Ｐ）の脚（Ｌ）によって導通する一対の分割パッド（６２ａ，６２ｂ）を有する判定用パッド（６１Ａ）とされている
ことを特徴とする［１］に記載の車載コネクタ。
［３］ ［１］または［２］に記載の車載コネクタ（１４）が挿抜可能な複数の差込口（７１）を有し、前記差込口（７１）に前記車載コネクタ（１４）が差し込まれることで、前記車載コネクタ（１４）の前記駆動回路による前記車両電装機器（１３）の駆動が可能とされる
ことを特徴とするコネクタボックス。
［４］ ［３］に記載のコネクタボックス（１５）を備え、前記差込口（７１）に差し込まれた前記車載コネクタ（１４）が前記マスター電子制御ユニット（１２）と通信して前記車両電装機器（１３）を駆動させる
ことを特徴とする車両ネットワークシステム。

１ ：車両ネットワークシステム
１２：マスターＥＣＵ（マスター電子制御ユニット）
１３：車両電装機器
１４：車載コネクタ
１５：コネクタボックス
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ：回路基板
４５：共通実装面
４６：個別実装面
５０：共通部品
５１，５２，５３：個別部品
６０：部品搭載部
６１：パッド
６１Ａ：判定用パッド
６２ａ，６２ｂ：分割パッド
７１：差込口
Ｌ ：脚
Ｐ ：部品

Claims (3)

1. 車両に搭載される各種の車両電装機器ごとに設けられ、マスター電子制御ユニットと通信して前記車両電装機器を駆動させる駆動回路を有する車載コネクタであって、
   前記駆動回路を構成する部品が実装される回路基板を備え、
   前記回路基板は、一方の面が、共通部品を実装可能な共通実装面とされ、他方の面が、個別部品を実装可能な個別実装面とされ、部品の脚が接続される複数のパッドを有する部品搭載部を備え、
   前記パッドの少なくとも一つは、接続される前記部品の脚によって導通する一対の分割パッドを有する判定用パッドとされている、
   ことを特徴とする車載コネクタ。
2. 請求項１に記載の車載コネクタが挿抜可能な複数の差込口を有し、前記差込口に前記車載コネクタが差し込まれることで、前記車載コネクタの前記駆動回路による前記車両電装機器の駆動が可能とされる
   ことを特徴とするコネクタボックス。
3. 請求項２に記載のコネクタボックスを備え、前記差込口に差し込まれた前記車載コネクタが前記マスター電子制御ユニットと通信して前記車両電装機器を駆動させる
   ことを特徴とする車両ネットワークシステム。

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