CN103072487B

CN103072487B - 控制装置

Info

Publication number: CN103072487B
Application number: CN201210417000.2A
Authority: CN
Inventors: 竹尾伸明; 仓内淳史; 加藤敬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: CN103072487A; US20130106175A1; JP2013091456A; EP2604477A1; US9404433B2; JP5536737B2; EP2604477B1

Abstract

本发明提供一种控制装置，其无需设置附加部件而能够通过简易的结构得到精度高的传感器输出。控制装置（1）的电子控制单元（2）具备：与壳体电连接的内部地线（24），和提供用于驱动传感器的电力的电源电路（22），内部地线分为大电力用内部地线（241）和小电力用内部地线（242），大电力用内部地线设于壳体内部的车体连接部（324）侧，小电力用内部地线设于壳体内部的距车体连接部的电气距离比大电力用内部地线远的位置。控制对象的地线与小电力用内部地线连接，电源电路的地线与小电力用内部地线连接，传感器的地线与传感器安装部（325）连接，传感器安装部设于壳体外部的距车体连接部的电气距离比大电力用内部地线远的位置。

Description

控制装置

技术领域

本发明涉及控制装置。更详细地说是涉及具备电子控制单元的控制装置，所述电子控制单元对来自用于检测物理值的传感器的电信号进行处理，并且输出对控制对象进行控制的电信号。

背景技术

对于某些控制对象，对其进行电控制的电子控制单元不仅与控制对象连接，还与用于掌握所述控制对象的状态的各种传感器连接。此时，为了正确地掌握控制对象的状态，并根据该状态适当地对控制对象进行控制，自然需要精度高的传感器输出（物理值）。

而且，在电子控制单元中，不是使用模拟传感器输出本身进行基于控制程序的运算处理，而是使用对传感器输出和地线的差分输出进行A/D转换而得到的数字值进行基于控制程序的运算处理。然而，在车辆等噪声影响强烈的环境下的电子控制单元中，当噪声侵入地线时，上述差分输出产生变动，A/D转换后的传感器输出的精度恶化。因此，研究了各种各样的噪声对策（参照专利文献1、2）。

例如，在专利文献1中公开了如下技术：使设于收容车辆用的电子控制单元的壳体内的内部地线、壳体以及车体电连接，并且在电子控制单元和电源之间设置低通滤波器，来除去噪声。

另外，在专利文献2中作为噪声对策公开有如下技术：在电子控制单元用的地线和机壳地线之间设置静电保护元件。

现有技术文献

专利文献1：日本实开昭64-37345号公报

专利文献2：日本专利第4005794号公报

然而，像这些专利文献1、2的技术那样，在设有滤波器或保护元件等附加部件的情况下，相应地，基板的尺寸变大，成本上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制装置，其无需设置附加部件，能够通过简易的结构得到精度高的传感器输出。

为达成上述目的，本发明提供一种控制装置（例如，后述的控制装置1），其具备电子控制单元（例如，后述的电子控制单元2）和壳体（例如，后述的壳体3），所述电子控制单元对来自传感器（例如，后述的小电力设备群6）的电信号进行处理，并且输出对控制对象（例如，后述的大电力设备群7）进行控制的电信号，其中所述传感器用于检测物理值，所述壳体用于收容该电子控制单元，控制装置的特征在于，所述电子控制单元具备内部地线（例如，后述的内部地线24）和电源电路（例如，后述的调节器22），所述内部地线与所述壳体电连接，所述电源电路提供用于驱动所述传感器的电力，所述内部地线被分为第一内部地线（例如，后述的大电力用内部地线241）和第二内部地线（例如，后述的小电力用内部地线242），所述第一内部地线设于所述壳体内部的所述壳体与所述车体的连接部分侧，所述第二内部地线设于所述壳体内部的距所述连接部分的电气距离比所述第一内部地线距所述连接部分的电气距离远的位置，所述控制对象的地线连接于所述第一内部地线，所述电源电路的地线连接于所述第二内部地线，所述传感器的地线连接于所述壳体外部的距所述连接部分的电气距离比所述第一内部地线距所述连接部分的电气距离远的位置（例如，后述的第一安装部321的传感器安装部325）。

在本发明中，通过将内部地线、壳体以及车体电连接，构成了共用的地线，而且将控制对象的地线连接至壳体内的内部地线中的靠近壳体与车体的连接部分的第一地线，将电源电路的地线连接至壳体内的内部地线中的距所述连接部分的电气距离比所述第一内部地线距所述连接部分的电气距离远的第二内部地线，将由所述电源电路的电力驱动的传感器的地线连接至壳体外的距上述连接部分的电气距离比所述第一内部地线距所述连接部分的电气距离远的位置。

在此，将第二内部地线以及传感器的地线与壳体的连接部分、同第一内部地线相比较，由于第一内部地线至壳体与车体的连接部分的电气距离短、阻抗低，因此容易流过更多的电流，相对地，第二内部地线以及传感器的地线与壳体的连接部分至壳体与车体的连接部分的电气距离长，难以流过电流。因此，第二内部地线、以及传感器的地线与壳体的连接部分都几乎没有电流流过而为大致相同电位。在本发明中，通过在这样的为大致相同电位的部分，连接传感器的地线和用于对其进行驱动的电源电路的地线，在对传感器的输出进行运算处理的过程中，能够消除噪声的影响。像以上那样，根据本发明，无需追加附加部件，仅通过地线的连接结构就能够除去噪声的影响，得到高精度的传感器输出。

另外，在将传感器的地线连接于壳体内的第二内部地线的情况下，也起到与上述同样的效果，但在该情况下，为了将传感器的地线导入壳体内，需要多余的连接器引脚。因此，根据本发明，与这样的将传感器的地线导入壳体内的情况相比，能够削减连接器引脚的数目，从而能够期待进一步的成本的削减。

在这种情况下，优选的是，所述控制对象经连接器（例如，后述的连接器25）而与所述电子控制单元连接，所述连接器设于壳体的比所述第二内部地线靠近第一内部地线的位置。

在本发明中，控制对象经连接器而连接于电子控制单元，所述连接器设于靠近第一内部地线的位置，由此，能够使从壳体外的控制对象经连接器流入电子控制单元的电流的大部分经第二内部地线而流向车体，因此，能够进一步降低噪声对传感器的输出的影响。

附图说明

图1为示出本发明的一个实施方式的车辆用的控制装置的基本结构的示意图。

图2为示出小电力用内部地线的电压、电源电路的输出以及传感器的输出的时间变化的图。

图3为示出上述实施方式的A/D转换后的传感器的输出的时间变化的图。

图4为示出上述实施方式的控制装置的更详细的结构的示意图。

图5为上述实施方式的控制装置的等效电路图。

标号说明

1…控制装置

2…电子控制单元

21…基板

22…调节器

23…CPU

24…内部地线

241…大电力用内部地线（第一内部地线）

242…小电力用内部地线（第二内部地线）

25…连接器

26…连接部件

3…壳体

31…壳体主体

32…安装撑条

321…第一安装部

324…车体连接部

325…传感器安装部

6…小电力设备群（传感器）

7…大电力设备群

9…车体

具体实施方式

图1为示出本发明的一个实施方式的车辆用的控制装置1的基本结构的示意图。

控制装置1构成为包括电子控制单元2和壳体3，所述电子控制单元2对来自用于检测物理值的传感器6的电信号进行处理，并且输出对控制对象7进行控制的电信号，所述壳体3用于收容所述电子控制单元2，所述控制装置1连接于车体9。

壳体3具备箱状的壳体主体31和安装撑条32，所述箱状的壳体主体31用于收容电子控制单元2，所述安装撑条32用于支撑壳体主体31。安装撑条32具备第一安装部321和第二安装部322，所述第一安装部321沿壳体主体31的图1中上方的侧部311延伸，所述第二安装部322沿壳体主体31的图1中右方的侧部312延伸。壳体主体31借助于未图示的螺栓一体地连接于安装撑条32，安装撑条32在形成于第二安装部322的端部的车体连接部324利用未图示的螺栓一体地连接于车体9。

壳体主体31由导电性的材料、更具体地说是铝等金属构成。因此，壳体主体31作为用于将收容于内部的电子控制单元2自外部的噪声屏蔽开的、所谓的外壳接地装置（case ground）而发挥功能。而且，安装撑条32也由导电性的材料、更具体地说是铝等金属构成。另外，壳体主体31在两个侧部311、312电连接于安装部321、322。而且，安装撑条32仅在形成于第二安装部322的车体连接部324与车体9电连接。

而且，在壳体主体31的图1中左方的侧部314设有连接器25，所述连接器25将传感器6及控制对象7与电子控制单元2电连接起来。

电子控制单元2为在大致矩形形状的基板21上，除了配置电源电路22和中央运算处理装置（以下，称为CPU）23以外，还配置未图示的输入输出接口和存储器等而构成的计算机。而且，在基板21设有内部地线24，所述内部地线24电连接于壳体主体31的内侧的面。

电源电路22产生用于驱动传感器6和CPU23等装置的驱动电压，并提供给它们。传感器6经连接器25借助于供电线57与电源电路22连接，CPU23借助于供电线51与电源电路22连接。

CPU23对来自传感器6的与物理值大致成比例的检测信号进行处理，并且基于预先设定的控制程序将与来自传感器6的检测信号对应的控制信号输出至控制对象7，对该控制对象7进行控制。

内部地线24被分为作为第一内部地线的大电力用内部地线241和作为第二内部地线的小电力用内部地线242，所述大电力用内部地线241与由比较大的电压驱动的装置的地线连接，所述小电力用内部地线242与由比较小的电压驱动的装置的地线连接。

其中，大电力用内部地线241以靠近壳体主体31内部的上述车体连接部324的方式设于第二安装部322侧，小电力用内部地线242设于壳体主体31内部的第一安装部321侧。即，这些内部地线241、242以如下方式设于壳体主体31的内部：从车体连接部324到小电力用内部地线242的电气距离比从车体连接部324到大电力用内部地线241的电气距离远。而且，如图1所示，大电力用内部地线241以至连接器25的电气距离短于小电力用内部地线242至连接器25的电气距离的方式设于壳体主体31内部。这些内部地线241、242均由导电性的材料、更具体地说是镀铜构成。

在本实施方式的控制装置1中，由大电力用内部地线241、小电力用内部地线242、壳体主体31、安装撑条32以及车体9形成共用的地线。

在此，大电力用内部地线241、与小电力用内部地线242以及安装撑条32的第一安装部321相比，大电力用内部地线241至安装撑条32的车体连接部324的电气距离短、阻抗低，因此，来自连接部25的电流流过得更多，相对地，小电力用内部地线242以及第一安装部321至车体连接部324的电气距离长，因而来自连接部25的电流难以流过。因此，在控制装置1中，距车体连接部324的电气距离比大电流用内部地线241距车体连接部324的电气距离远的部分，即，比图1中用粗虚线表示的部分靠上侧的部分，几乎没有来自连接器25的电流流过，而成为大致相同电位。

接下来，对各种装置的地线的连接结构进行说明。电源电路22的地线借助于GND线（接地线）52而与小电力用内部地线242电连接。控制对象7的地线经连接器25借助于GND线53而与大电力用内部地线241电连接。CPU23的地线借助于GND线54与小电力用内部地线242电连接。而且，未图示的AC发电机的地线与车体9电连接。

而且，传感器6的地线借助于GND线55而与在壳体主体31外部的距车体连接部324的电气距离比大电力用地线241距车体连接部324的电气距离远的位置、例如形成于第一安装部321的端部的传感器安装部325电连接。像上述那样，由于认为小电力用内部地线242和第一安装部321为大致相同电位，即使将传感器6的地线连接于壳体主体31外部的传感器安装部325，也能够得到与将其连接于小电力用内部地线242的情况相同的效果。

接下来，对将噪声从以上的控制装置1中的传感器6的输出中除去的处理进行说明。以下所示的处理在电子控制单元2中以CPU23为主体来执行。

图2为示出小电力用内部地线242的电压、电源电路22的输出电压以及传感器6的输出电压三者的时间变化的图。图3为示出将传感器6的输出电压通过后述的步骤进行A/D转换而得到的输出的时间变化的图。

如图2所示，第二内部地线252的电压因噪声的影响而略微变动。

与此相对，电源电路22与第二内部地线252电连接，因此，电源电路22的输出也受到该第二内部地线252的噪声的影响而变动。

另一方面，由电源电路22的输出来驱动的传感器6的地线，不是与连接有电源电路22的第二内部地线242电连接，而是与壳体外的安装撑条32的传感器安装部34电连接，但是，如上述那样，传感器安装部34与第二内部地线252为大致相同电位，因此，传感器6的输出电压也受到与电源电路22的输出电压同样的噪声的影响而变动。

因此，在电子控制单元2中，为了将噪声的影响从传感器6的输出电压中消除，而使用将传感器6的输出电压和第二内部地线252的电压的差分进行A/D转换而得到的数字值。由此，如图3所示，能够得到噪声的影响被除去的精度高的传感器6的输出（A/D转换后）。

接下来，参照图4和图5对上述实施方式的控制装置1的更详细的结构进行说明。另外，在以下的说明中，对于与参照图1说明的部分相同的结构或者下位概念化的结构，标注相同的标号并省略重复的说明。

图4为示出控制装置1的更详细的结构的示意图。

如图4所示，安装撑条32具备第一安装部321、第二安装部322以及第三安装部323，所述第一安装部321沿箱状的壳体主体31的图4中上方的侧311延伸，所述第二安装部322沿图4中右方的侧部312延伸，所述第三安装部323沿图4中下方的侧部313延伸。壳体主体31在三个侧部311、312、313与安装部321、322、323电连接。而且，壳体主体31在侧部311、313借助于螺栓315、316而紧固于安装部321、323。

内部地线24分为大电力用内部地线241和小电力用内部地线242。小电力用内部地线242沿图4中上下方向设于基板21的内侧。与此相对，大电力用内部地线241沿基板21的周缘部进行设置。更具体地说，大电力用内部地线241沿壳体主体31的侧部312、313以如下方式设于基板21的周缘部：从更靠近车体连接部324的第二安装部322和第三安装部323侧包围设于基板21的内侧的小电力用内部地线242。所述大电力用内部地线241和小电力用内部地线242以小电力用内部地线242比大电力用内部地线241靠电气上游侧的方式电连接在基板21上。而且，想定在大电力用内部地线241流过比小电力用内部地线242大的电流流动，因而发热量变大，大电力用内部地线241的配线图案更具体地说是长和宽的比设计得较小。

像以上那样构成的内部地线24借助于由导电性的材料（更具体地说是镀铜）构成的带状的连接部件26在基板21的周缘部与壳体主体31的内侧电连接。

在电子控制单元2经连接器25而电连接有小电力设备群6和大电力设备群7，所述小电力设备群6由以比较小的电力来驱动的多个小电力设备构成，所述大电力设备群7由以比较大的电力来驱动的多个大电力设备构成。

更具体地说，小电力设备群6由检测大气压的值的大气压传感器、检测外部气体的温度值的温度传感器等多个传感器构成。构成小电力设备群6的各种传感器经连接器25借助于信号线59与CPU23连接。与由各种传感器检测到的物理值大致成比例的检测信号经信号线59而被发送到CPU23。

更具体地说，大电力设备群7由燃料喷射器和自动变速器等成为电子控制单元2的控制对象的各种装置构成。构成大电力设备群7的各种装置经连接器25借助于未图示的信号线与CPU23连接。从CPU23发送的控制信号经所述信号线而被输入到各种装置。

在电子控制单元2的基板21，设有CPU23和作为电源电路的调节器22。

调节器22经连接器25借助于供电线56而与设于壳体主体31的外部的AC发电机（以下，称为「ACG」）8连接。调节器22将从ACG8供给的电压（例如，14V）转换成预定的电压（例如，5V）。调节器22借助于供电线51而与CPU23连接，借助于供电线57经连接器25而与小电力设备群6连接。来自调节器22的驱动电压经这些供电线51、57而被供给至CPU23和小电力设备群6。而且，大电力设备群7经连接器25借助于供电线58而与ACG8连接。来自ACG8的驱动电压经该供电线58而被供给至大电力设备群7。

接下来，对如以上构成的控制装置1的各种装置的地线的连接结构进行说明。

调节器22的地线借助于GND线52而与小电力用内部地线242电连接。CPU23的地线借助于GND线54而与小电力用内部地线242电连接。ACG8的地线与车体9电连接。大电力设备群7的地线经调节器25借助于GND线53而与大电力用内部地线241电连接。而且，构成小电力设备群6的各传感器的地线借助于GND线55而与形成于第一安装部321的端部的传感器安装部325电连接。

根据像以上那样构成的控制装置1，来自连接器25的电流的大部分流过控制装置1中的阻抗较低的大电力用内部地线241侧，即，图4中比用粗虚线表示的部分靠下侧的部分。与此相对，控制装置1中的、距车体连接部324的电气距离比大电力用内部地线241距车体连接部324的电气距离远的部分，即，图4中比用粗虚线表示的部分靠上侧的部分几乎没有来自连接器25的电流流过而为大致相同电位。

图5为作为等效电路图而示出控制装置1的图。

如图5所示，调节器22、小电力用内部地线242、安装撑条32的第一安装部321、大电力用内部地线241以及车体9，从上游侧以该顺序电连接于与车体9连接的ACG8。

相对地，由多个传感器构成的小电力设备群6电连接于调节器22和第一安装部321，作为控制对象的大电力设备群7电连接于调节器22和大电力用内部地线241。在此，像上述的那样，连接有调节器22的地线的小电力用内部地线242和连接有小电力设备群6的地线的第一安装部321，分别设于壳体主体31的内侧和外侧，但是，在实质上为大致相同电位。这样，在控制装置1中，将小电力用内部地线242配置成比大电力用内部地线241靠上游侧，并使第一安装部321和小电力用内部地线242成为大致相同电位，由此，能够消除噪声对由调节器22的输出和小电力用内部地线242驱动的小电力设备群6的影响。

根据本实施方式的控制装置1，能够起到以下的效果。

（1）在本实施方式的控制装置1中，在成为这样的大致相同电位的小电力用内部地线242和第一安装部321，分别连接小电力设备群6的地线和用于对其进行驱动的调节器22的地线，由此，在连接于小电力用内部地线242的CPU23，在由CPU23对传感器的输出进行运算处理的过程中，能够消除噪声的影响。如上所述，根据本发明，无需添加附加部件，能够仅通过地线的连接结构除去噪声的影响，获得高精度的传感器输出。

另外，在小电力设备群6的地线与壳体主体31内的小电力用内部地线242连接的情况下，也能够起到与上述同样的效果，但在这种情况下，为了将小电力设备群6的地线导入壳体主体31内，需要多余的连接器引脚。因此，根据本实施方式的控制装置1，与将小电力设备群6的地线导入壳体主体31内的情况相比，能够使连接器引脚的数量削减掉相当于传感器的数量的数量，因而能够期待进一步的成本的削减。

而且，内部地线24与壳体主体31的内侧的面电连接，由此，形成了经过内部地线24和壳体主体31的热传导路径，因此，能够提高壳体主体31内部的散热性。

（2）此外，大电力设备群7经设于靠近大电力用内部地线241的位置的连接器25而与电子控制单元2连接，由此，能够使从壳体主体31的外部的大电力设备群7经连接器25而流入电子控制单元2的电流的大部分，经大电力用内部地线241而流入车体9，因此，能够进一步降低噪声对小电力设备群的输出的影响。

另外，本发明不限于上述的实施方式，也可以是各种各样的变形。

Claims

1.一种控制装置，其具备电子控制单元和壳体，

所述电子控制单元对来自传感器的电信号进行处理，并且输出对控制对象进行控制的电信号，其中所述传感器用于检测物理值，

所述壳体用于收容该电子控制单元，

所述控制装置的特征在于，

所述电子控制单元具备内部地线和电源电路，所述内部地线与所述壳体电连接，所述电源电路提供用于驱动所述传感器的电力，

所述内部地线被分为第一内部地线和第二内部地线，所述第一内部地线设于所述壳体内部的所述壳体与车体的连接部分侧，所述第二内部地线设于所述壳体内部的距所述连接部分的电气距离比所述第一内部地线距所述连接部分的电气距离远的位置，

所述控制对象的地线连接于所述第一内部地线，

所述电源电路的地线连接于所述第二内部地线，

所述传感器的地线连接于所述壳体外部的距所述连接部分的电气距离比所述第一内部地线距所述连接部分的电气距离远的位置。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述控制对象经连接器而与所述电子控制单元连接，所述连接器设于壳体的离第一内部地线比离所述第二内部地线近的位置。