CN102478794A

CN102478794A - 控制装置

Info

Publication number: CN102478794A
Application number: CN2011103717582A
Authority: CN
Inventors: 竹尾伸明; 仓内淳史
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: CN102478794B; JP5506641B2; JP2012114218A

Abstract

本发明提供一种控制装置，其处理来自检测物理值的传感器的电信号，并且输出对控制对象进行控制的电信号，该控制装置具有：与传感器和控制对象电连接的内部接地部；提供驱动传感器的电力并与内部接地部电连接的电源电路；以及对来自传感器的电信号进行运算处理并与内部接地部电连接的运算装置。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及控制装置，尤其涉及对检测物理值的传感器发出的电信号进行处理，并且输出对控制对象进行控制的电信号的控制装置。

背景技术

通常，为了防止使控制对象误动作，控制装置需要高精度的传感器输出(物理值)。控制装置通常用于这样的情况：使传感器输出成为与接地(GND)的差分输出，对该差分输出进行A/D转换，对A/D转换后的数字值进行运算处理，对控制对象进行控制。

然而，在车辆等的噪声的影响较强的环境中，噪声进入GND等而引起其电位变动，基于传感器输出的该差分输出可能会成为含有噪声影响的精度较差的输出。

因此，以往例如在车载电子设备中实施了多种噪声对策，如(i)从交流发电机导入与噪声容易进入的GND为不同系统的传感器接地(SG)和逻辑接地(LG)、(ii)用铝制壳体保护基板，以保护其不受到电磁波噪声的影响、以及(iii)灵活使用旁通电容器和螺线管等。

另外，在专利文献1中，作为噪声对策，将车载电子设备的内部GND、框体与车体电连接起来，还在车载用电子设备与电源之间设置低通滤波器。

再者，在专利文献2中，在汽车用控制装置中，控制用接地与壳体接地之间设置有静电保护元件(电阻等)。

【专利文献1】日本实开昭64-37345号公报

【专利文献2】日本特许第4005794号公报

然而，在设置与现有的GND为不同系统的SG和LG，或者使用旁通电容器和螺线管，或者使用文献1、2所公开的滤波器和静电保护元件的情况下，为了搭载这些部件，会导致控制装置的基板尺寸变大或部件数量增加，控制装置成本上升。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种控制装置，该控制装置能在抑制成本上升的同时，执行对于GND等的噪声对策，高精度地处理所输入的传感器输出。

本发明提供一种控制装置，其处理来自检测物理值的传感器的电信号，并且输出对控制对象进行控制的电信号。该控制装置具有：内部接地部，其与传感器和控制对象电连接；电源电路，其提供驱动传感器的电力，并且与内部接地部电连接；以及运算装置，其对来自传感器的电信号进行运算处理，并且与内部接地部电连接。

根据本发明，将传感器与控制对象连接到共同的内部接地部，从而能削减部件数量。另外，虽然存在来自控制对象的噪声进入内部接地部的可能性，然而由于使传感器工作的电源电路和运算装置也与内部接地部连接，因此能够在运算装置对来自传感器的电信号进行处理的过程中消除该噪声的影响。

根据本发明的一个方式，控制装置收容于1个框体内，该框体作为用于对控制装置屏蔽噪声的壳体接地来发挥作用，内部接地部具有与壳体接地直接连接的第1接地部和在电气上比该第1接地部更位于上游侧的第2接地部，控制对象与第1接地部连接，传感器以及电源电路与第2接地部连接。

根据本发明的一个方式，由于第1接地部在电气上比第2接地部更位于上游侧，因而与第1接地部连接的传感器不易受到进入第2接地部的噪声的影响。

根据本发明的一个方式，控制装置用于车辆，框体与作为车架接地来发挥作用的该车辆的车架直接连接。

根据本发明的一个方式，通过使用车架接地和壳体接地，能削减用于与GND连接的接线。另外，虽然噪声有时会进入车架接地，然而通过上述本发明一个方式的第1和第2接地部的结构，传感器不易受到该噪声的影响。

附图说明

图1是本发明实施方式的控制装置的基本结构图。

图2是示出本发明实施方式的GND和Vcc与传感器输出的时间变化的图。

图3是示出本发明实施方式的传感器输出的A/D转换后的输出值的时间变化的图。

图4是本发明实施方式的控制装置的结构图。

图5是本发明实施方式的图4的结构的等效电路图。

图6是示出本发明实施方式的控制装置周围的GND线的连接关系的图。

标号说明

1ECU基板；2内部接地；3CPU；4电源；10框体(壳体)；22车架GND(FG)；24大电流GND；25小电流GND；30调压器

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。并且，在以下说明中设想的是将本发明的控制装置搭载于车辆的情况，而本发明的实施方式不限于此，当然也能应用于车辆以外的其他机械、设备等的控制中，这是毋庸置疑的。

图1是本发明实施方式的控制装置的基本结构图。相当于控制装置的电子控制单元(以下称之为“ECU”)的基板1在其周边部设有内部接地(以下将接地称为“GND”)2。ECU基板1的内部GND 2通过由金属等导电材料构成的接点9与将ECU基板1收容在内部的框体(壳体)10直接连接。该框体10由金属(例如铝等)等导电材料构成，作为用于对ECU屏蔽噪声的壳体接地发挥作用。框体10通过车体(未图示)与车辆内的交流发电机(未图示)电连接。

因此，ECU基板1的内部GND2能够经由接点9、框体10和车体直接与交流发电机的GND连接。其结果是，无需如以往那样使用接线将ECU基板1的GND连接到交流发电机的GND，能削减接线费用。同时能够利用经过内部GND 2→接点9→框体10→车体的热传导路径对ECU产生的热进行散热，因此能改善散热性。

ECU基板1设有相当于运算装置的中央运算处理装置(以下称为“CPU”)3和电源(以下称为“Vcc”)4。CPU 3和Vcc 4分别经由GND线5、6与内部GND 2电连接。

Vcc 4分别提供用于驱动ECU基板1内的CPU 3和外部传感器7的驱动电压(例如5V等)。图1仅示出了1个传感器7，然而实际存在各种的多个传感器，Vcc 4提供与各传感器对应的驱动电压。传感器7经由GND线(SG)8与内部GND 2电连接。

虽然没有图示出来，然而ECU是除了CPU 3之外还具有输入输出接口、存储器等的计算机。存储器能够储存用于实现各种控制的计算机程序以及执行该程序所需的数据。用于本发明的各种控制的程序以及执行该程序时使用的数据和映射表储存于存储器中。CPU 3接收从传感器7等发送来的检测信号并进行运算，向各控制对象发送控制信号。

接着，参照图2和图3说明图1的控制装置的传感器输出控制(处理)的一个实施方式。并且以下所述处理是由CPU 3执行的。图2示出内部GND 2和Vcc 4的电压与传感器7的输出Vout(电压)的时间变化。图3示出传感器7的输出Vout的A/D转换后的输出(电压)。

如图2的线10所示，原本应为零的内部GND 2的电压受到噪声影响而发生变动。此时，与内部GND 2电连接的Vcc 4的输出也会受到噪声导致的内部GND 2的电压变动的影响，按线11所示进行变动。由于传感器7由受到噪声影响的Vcc 4的电压和内部GND 2的电压驱动，因此传感器7的输出Vout也如线12所示，受到噪声的影响而发生变动。

于是，在本发明的一个实施方式中，并非直接对传感器7的输出Vout进行A/D转换，而是对输出Vout与内部GND 4的电压之差(Vout-GND电压)进行A/D转换。通过取其差分，能够消除Vout与GND电压的噪声的影响。其结果是，能获得图3的线13所示的减少或除去了噪声影响的A/D转换后的传感器输出值。

这样，根据本发明图1所例示的实施方式，将传感器7与作为控制对象的车辆连接到共同的内部GND 2，从而能削减接线等部件数量。另外，即使来自车辆的噪声进入到内部GND 2，由于使传感器7工作的Vcc 4和CPU 3与内部GND 2连接，因此能够在利用CPU 3处理来自传感器7的电信号的过程中消除该噪声的影响。

接着参照图4～图6说明本发明实施方式的控制装置的详细情况。图4是本发明实施方式的控制装置的结构图。图5是图4的结构的等效电路图。图6是示出本发明的控制装置周围的GND线的连接关系的图。

在图4中，内部收容有ECU基板1的框体(壳体)10通过由金属等导电材料构成的接点21与车架的GND(以下称为“车架接地”或“FG”)22直接连接。框体10与图2的情况同样，由金属(例如铝等)等导电材料构成，作为壳体接地发挥作用。ECU基板1由印刷布线板等电路基板构成。

在ECU基板1上，设置有彼此连接的2种GND作为内部GND。一种为大电流GND 24，另一种为小电流GND 25。如图所示，大电流GND 24配置于ECU基板1的周边部附近，经由由金属(铜镀层等)的导电材料构成的连接结构26，与作为壳体接地发挥作用的框体10直接连接。小电流GND 25配置于比ECU基板1的周边部更内侧的位置。大电流GND 24与小电流GND 25都由金属(铜镀层等)的导电材料构成。大电流GND 24的布线图案被设计为(长度/宽度)比值比小电流GND 25小。其原因在于，即使大电流流过也不会使得按照电阻值变化的发热量过大。

通过图4的各GND的配置以及它们的直接连接结构，能削减以往所使用的接线等部件的数量。具体而言，例如图6所示，能够削减用于实现车架41与ECU基板1之间的GND连接的接线(例如LG、PG等)，能将两者直接连接作为FG，其中车架41与发动机42和电池44连接。另外，与以往相同，传感器7与ECU基板1之间的GND连接通过传感器接地(SG)来进行。同时能够直接将ECU发出的热传导至框体10甚至车架41，因此能提升散热性。

返回到图4，在ECU基板1上设置有CPU 3和调压器30。CPU 3和调压器30分别经由GND线27、28与小电流GND 25电连接。调压器30经由电源线29与外部的AC发电机(ACG、交流发电机)37连接。调压器30将来自AC发电机37的供给电压(例如14V)转换为预定电压(例如5V)，经由电源线31向CPU 3和外部的小功率设备38提供该预定电压。小功率设备38是以较小的功率(电流)驱动的设备，例如可举出气压传感器或温度传感器等。小功率设备38经由GND线33与小电流GND 25电连接。小功率设备38的检测信号经由信号线35传送给CPU 3。

来自AC发电机37的供给电压(例如14V)还经由电源线29而被提供给大功率设备39。大功率设备39经由GND线34与大电流GND 24电连接。大功率设备39是以较大的功率(电流)驱动的设备，例如可举出燃料供给装置、自动变速机等。

若以等效电路图来表现图4的结构，则如图5所示的那样。在图5中，在ECU基板1内，从电气(电压)上游侧、即接近电源V的一侧，依次配置有已在图4中说明的调压器30、小电流GND 25、大电流GND 24。大电流GND 24与FG22连接。小功率设备38与调压器30和小电流GND 25电连接。大功率设备39与外部电源V和大电流GND 24电连接。

按照图5的配置，即在与FG22连接的大电流GND 24的电气(电压)上游侧配置小电流GND 25和调压器30，从而能消除对于由调压器30的输出和小电流GND 25驱动的小功率设备38的噪声影响。即，在大电流GND 24的上位配置小电流GND 25，使用小电流GND 25生成预定电压(例如5V)，从而能输出与大电流GND 24的噪声同步的小电流GND 25和预定电压(例如5V)，其结果是，能消除对由它们驱动的小功率设备38的噪声影响。

以上说明了本发明的实施方式，而本发明不限于这种实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，可进行变更而使用。

Claims

1.一种控制装置，其处理来自检测物理值的传感器的电信号，并且输出对控制对象进行控制的电信号，其中，该控制装置具有：

内部接地部，其与上述传感器和上述控制对象电连接；

电源电路，其提供驱动上述传感器的电力，并且与上述内部接地部电连接；以及

运算装置，其对来自上述传感器的电信号进行运算处理，并且与上述内部接地部电连接。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，上述控制装置收容于1个框体内，该框体作为用于对上述控制装置屏蔽噪声的壳体接地来发挥作用，上述内部接地部具有与上述壳体接地直接连接的第1接地部和在电气上比该第1接地部更位于上游侧的第2接地部，上述控制对象与上述第1接地部连接，上述传感器以及上述电源电路与上述第2接地部连接。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，上述控制装置用于车辆，上述框体与作为车架接地发挥作用的该车辆的车架直接连接。