JP5767198B2 - 複数のグランド接続部を有する制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のグランド接続部を有する制御装置に関し、特に、当該グランド接続部と電源とを接続する導電線の数を削減し得る制御装置に関する。

制御装置は、一般に、観測可能な物理量を操作量として検出し、当該操作量が目標値と一致するように制御対象に与える制御量を決定する。例えば、ヒータにより水温を制御する場合には、観測可能な物理量である水温を操作量として温度センサ等により検出し、当該水温が目標温度となるように、制御対象であるヒータに与える制御量、例えば当該ヒータへの通電電流値を決定する。従って、操作量を精度良く検出することは、精度のよい制御を行うための必須要件となる。

一般に、センサは、検出した物理量を当該物理量の大きさに応じた電圧値等に変換し、当該物理量を電気信号として制御装置に与える。ここで、当該電気信号の電圧値は、センサが、当該センサに対し与えられているグランド（接地、ＧＮＤ（Ground））電位を基準（０Ｖ）とし、このグランド電位に対する差分電圧として生成する。

一方、制御装置は、センサから受信した電気信号の電圧（信号電圧）を、例えばデジタル値に変換し、当該デジタル値を用いて演算処理を行うことにより、制御量を算出する。通常、この信号電圧は、制御装置を構成する電気回路のグランド（接地、ＧＮＤ）を基準（０Ｖ）とし、グランド電位からの差分電圧として扱われる。

したがって、センサに与えるグランドの電位と制御装置を構成する電気回路のグランドの電位とが異なる場合には、制御装置がセンサから受信する電気信号は、当該センサが検知した物理量を正しく表していないものとなり、制御動作に誤りを生ずることとなる。

このため、一般に、センサと制御回路とは、制御回路からセンサへ当該センサの動作に必要な電源を供給する電源線と、センサから制御回路へ当該センサが検知した物理量の大きさ等を表わす電気信号（センサ信号）を送信するための信号線と、制御回路とセンサのグランド電位を等しくするためのグランド線とにより接続される。当該グランド線は、通常、制御装置が備える制御回路内のグランドラインに接続され、上記電源線が供給する電圧のレベルを規定するほか、センサにより上記センサ信号を生成する際の基準電位としても用いられる。

しかしながら、制御対象に大電流が通電されるような場合には、制御回路を構成する回路基板上のグランドパターンといえども微小な電気抵抗を有することから、制御対象からグランドへ還流した大電流により電圧降下が発生してグランドパターン内（あるいはグランドライン内）に電圧分布が生じ、制御回路を構成する電気部品間のグランド電位に変動が生じ得る。その結果、センサに与えるグランド電位も変動し、センサ信号を正しく受信することができなくなって、制御動作に誤りを生ずることとなる。

また、一般に、制御を行う際には、アナログ信号であるセンサ信号をＡＤ（Analog-to-Digital）変換してデジタル信号とし、当該デジタル信号に対しＣＰＵ（Central Processor Unit）や論理回路等のデジタル回路を用いて演算を行うことで制御対象を制御するための制御量を決定する。すなわち、センサ信号を取り扱うアナログ信号系の回路と、ＡＤ変換後のデジタル信号を扱うデジタル処理系の回路と、制御対象を扱う電力系の回路とは、一続きの回路として構成される。したがって、制御の正確さの観点からは、これら各回路のグランド電位は同電位であるか、もしくは異なる電位であっても互いの電位差が一定であることが望ましい。

このため、アナログ信号系のグランドと、デジタル処理系のグランドと、電力系のグランドとを、それぞれワイヤハーネス等を介して電源のグランドに直接接続する方法が用いられることもある。この方法では、各回路のグランド電位をそれぞれ電源のグランド電位と一致させることができる。

しかしながら、上記の方法では、車両動作の高機能化に伴って制御に用いるセンサの数や制御対象の数が増加した場合にも、グランド接続を含むすべての結線をワイヤハーネスを介して行うこととなり、ワイヤハーネスの芯線数が増加してコストが増加すると共に、ワイヤ線を制御回路に接続するコネクタも大型となって、制御装置が大型化してしまうという問題を生ずる。

すなわち、制御装置においては、当該装置に接続すべき電気接続の結線数を減らして、装置を小型化すると共にコストを低減することが期待されている。

本発明は、制御回路と、電源のグランドに対し直接又は間接に電気的に接続される、前記制御回路を収容する筐体と、備える制御装置であって、前記制御回路は、当該制御回路を構成する電気部品のグランドを前記電源のグランドに接続する複数のグランド接続部を有し、前記複数のグランド接続部のうち、所定の電流値以上のグランド電流が流れ出す前記グランド接続部のみ、又は、所定の電流値未満のグランド電流が流れ出す前記グランド接続部のみが、前記筐体と電気的に接続されて前記筐体を介して前記電源のグランドに電気的に接続され、他のグランド接続部は導電線を介して前記電源のグランドに接続されている。
本発明の他の態様によると、前記所定の電流値以上のグランド電流が流れ出すグランド接続部は、前記制御回路の制御対象のグランドが接続されたグランド接続部である。
本発明の他の態様によると、前記制御回路はセンサからの信号に基づいて動作し、前記所定の電流値未満のグランド電流が流れ出すグランド接続部は、前記センサのグランドが接続されたグランド接続部である。
本発明の他の態様によると、他装置と通信するための通信器を備え、前記通信器のグランドは、前記所定の電流値未満のグランド電流が流れ出すグランド接続部に接続され、前記所定の電流値未満のグランド電流が流れ出すグランド接続部は前記筐体を介して前記電源のグランドに電気的に接続され、前記通信器は、導電線により構成される信号線と、前記グランド接続部に接続された前記筐体を含むグランドラインとにより、前記他装置との通信を行う。
本発明の他の態様によると、前記制御装置は、車両に搭載されて当該車両の動作を制御するものである。

本発明によれば、制御装置に接続すべき電気接続の結線数を減らして、制御装置の小型化とコスト低減を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 図１に示す制御装置の等価回路を示す電気回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。 図３に示す制御装置の等価回路を示す電気回路図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に従う制御装置の例として、車両に搭載され当該車両の動作を制御する制御装置を示しているが、本発明に係る制御装置は本用途に限られるものではなく、車両以外の他の機械、機器等の制御にも適用できることは言うまでもない。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
本制御装置１０は、車両に搭載され当該車両のエンジン制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）であり、制御回路を構成する電子部品が搭載された印刷回路基板である回路基板１００と、回路基板１００に配されたコネクタ１０２と、回路基板１００及びコネクタ１０２を収容する筐体１０４と、を有している。なお、回路基板１００は筐体１０４に収容されているため、筐体１０４の外部から回路基板１００を視認することはできないが、図１においては、説明のため、筐体１０４の内部に主要されている部分についても実線を用いて示している。

筐体１０４は、その外側面にフランジ１０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃが設けられている。筐体１０４及びフランジ１０６ａ〜ｃは、共に金属（例えばアルミニウム）等の導電性材料により構成されており、筐体１０４は、フランジ１０６ａ〜ｃにより車体１１０に機械的に固定されると共に、車体１１０に対し電気的に直接接続される。

回路基板１００上には、プリアンプ１１２と、処理回路１１４と、電源回路１１６と、駆動回路１１８が配され、回路基板１００上に形成された銅箔等の電気回路パターン（配線ライン）により互いに電気的に接続されて制御回路を構成している。なお、図１において回路基板１００上に示した、プリアンプ１１２、処理回路１１４、電源回路１１６、駆動回路１１８等を結ぶ線分は、回路基板１００上に形成された電気回路パターンを模式的に示したものであり、当該線分の交差部に示された黒丸は、当該交差部において電気回路パターンが互いに電気的に接続されていることを示している。また、黒丸が示されていない線分の交差部は、当該交差部を構成する電気回路パターンが電気的に接続されていないことを示しており、例えば、当該交差部では、一方の電気回路パターンが、回路基板１００に設けられたビアホール等を介して回路基板１００の裏面に逃げることで、電気的接続が回避される。

プリアンプ１１２は、センサ１２０からのセンサ信号を増幅して処理回路１１４に出力するフロントエンド回路であり、例えば、入力インピーダンスが高く低雑音の差動増幅器やフィルタ回路により構成される。

処理回路１１４は、例えば、ＣＰＵ、ＡＤ変換器（アナログ・デジタル変換器、Analog-to-Digital Converter）、ＡＮＤ回路やＯＲ回路等の論理回路デバイス、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路により構成され、センサ１２０から受信したセンサ信号に基づいて、制御対象１２２を制御するための制御量を算出する。

ここで、センサ１２０は、制御対象１２２を制御するための操作量を検出するセンサであって、たとえば、速度センサ、加速度センサ、エンジンの回転センサ等である。また、制御対象１２２は、例えば、車両の走行等に影響を与えるブレーキ、エンジンスロットル、燃料供給配管に設けられた電磁弁等を動作させる各種のアクチュエータとすることができる。

電源回路１１６は、例えばレギュレータであり、車載発電機ＡＣＧ（オルタネータ、Alternating Current Generator）１２４から供給された電圧を所定の電圧値に変換して、処理回路１１４とセンサ１２０に電力を供給する。ここで、ＡＣＧ１２４は、エンジンの回転運動により発電する発電機により構成されており、ＡＣＧ１２４のグランド端子は車体１１０に接続されている。

駆動回路１１８は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のトランジスタを用いた電力増幅回路により構成され、ＡＣＧ１２４からの電源供給を受けて動作し、処理回路１１４から受信した制御量に基づき、制御対象１２２に与えるべき電流又は電圧値を決定して、当該決定した電流又は電圧値を持つ出力を制御対象１２２に出力する。

コネクタ１０２は、車両内の各電気機器を接続するワイヤーハーネス（不図示）を構成する３つのケーブル１２６、１２８、１３０が接続され、これらのケーブル１２６、１２８、１３０を回路基板１００上の電気回路に電気的に接続する。

ケーブル１２６は、電源回路１１６の出力電圧をセンサ１２０に供給する電源線１３２ａと、センサ１２０にグランド電位を与えるグランド線１３２ｂと、センサ１２０が検知した操作量を表わす電気信号であるセンサ信号を伝送する信号線１３２ｃと、を有している。

ケーブル１２８は、ＡＣＧ１２４から回路基板１００上の電気部品等に電力を供給する電源線１３４ａと、ＡＣＧ１２４のグランド端子が接続されたグランド線１３４ｂ及び１３４ｃと、を有している。

ケーブル１３０は、駆動回路１１８の出力を制御対象１２２に供給するための駆動電力線１３６ａと、制御対象１２２のグランド端子に接続されたグランド線１３６ｂと、を有している。

回路基板１００の外周部の一部には、信号用グランド（ＳＧ、Signal Ground）１４０と、論理回路用グランド（ＬＧ、Logic Ground）１４２と、電力用グランド（ＰＧ、Power Ground）１４４と、が設けられている。本実施形態では、図１における回路基板１００の図示上側の辺にＳＧ１４０が、図示右側の辺にＬＧ１４２が、図示下側の辺にＰＧ１４４が配されている。

ＳＧ１４０には、回路基板１００上に形成された配線ライン１５２ａを介して、ＡＣＧ１２４のグランド端子に接続されたグランド線１３４ｂが接続されている。また、ＳＧ１４０は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５０ａを介して、センサ１２０からのグランド線１３２ｂが接続されており、信号線１３２ｃが伝送するセンサ信号の電圧レベルの基準を与える。さらに、ＳＧ１４０には、回路基板１００上に形成された配線ライン１５０ｂを介して、プリアンプ１１２のグランドが接続されている。

ＬＧ１４２は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５２ｂを介して、ＡＣＧ１２４のグランド端子に接続されたグランド線１３４ｃが接続されている。また、ＬＧ１４２は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５４を介して処理回路１１４のグランドが接続されており、処理回路１１４に対しその内部動作及び出力信号に用いられるパルス信号の電圧レベル、すなわち当該パルス信号の論理値を規定する基準を与える。また、ＬＧ１４２には、回路基板１００上に形成された配線ライン１５６を介して電源回路１１６のグランドも接続されている。

ＰＧ１４４は、回路基板１００上に形成された配線ライン１６０を介して、ケーブル１３０内のグランド線１３６ｂが接続されており、制御対象１２２からグランドへ還流する電流の復路を構成する。また、ＰＧ１４４には、配線ライン１６２を介して駆動回路１１８のグランドも接続されている。

また、ＰＧ１４４は、導電体で構成された導体板１６４を介して筐体１０４に電気的に接続されており、筐体１０４のフランジ１０６ｃを介して車体１１０に電気的に接続され、車体１１０を介してＡＣＧ１２４のグランド端子に接続される。ここで、導体板１６４は、例えば銅板で構成することができ、導体板１６４と筐体１０４との接続は、例えば半田付けにより行うことができる。ただし、これに限らず、ＰＧ１４４と筐体１０４との電気的接続は、例えば、回路基板１００の裏面に設けられた裏面パターンを用いて行うこともできる。このような構成の一例として、例えば、当該裏面パターンをビアホール等によりＰＧ１４４と電気的に接続しておき、回路基板１００が筐体１０４に取り付けられたときに、当該裏面パターンが筐体１０４に接触することにより、ＰＧ１４４と筐体１０４との電気的接続が行われるものとすることができる。

一般に、センサ及びプリアンプからのグランド電流は数十μＡから数十ｍＡ程度であるのに対し、処理回路からのグランド電流は、これより数桁程度大きい数百ｍＡから数Ａであり、アクチュエータ等の制御対象からのグランド電流は、さらに数桁大きい数十Ａから数百Ａに達する。

本実施形態における回路基板１００は、上述のとおり、グランド電流の少ないセンサ関連の回路のグランド及び論理回路関連のグランドをＳＧ１４０及びＬＧ１４２にそれぞれまとめて接続し、最もグランド電流の大きい制御対象関連のグランドをＰＧ１４４にまとめて接続する構成となっている。したがって、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４から筐体１０４へ流れ出るグランド電流（流出電流）の大きさは、ＳＧ１４０が最も小さく数μＡから数ｍＡ程度であり、ＬＧ１４２が次に小さく数百ｍＡから数Ａであり、ＰＧ１４４が最も大きく数十Ａから数百Ａとなる。

ＰＧ１４４から流れ出る数百Ａにも及ぶ大電流を扱う場合には、特に、当該電流の経路となっている導体における電圧降下に注意が必要となる。すなわち、ワイヤハーネスを構成するケーブルのリード線（芯線）や金属等の導電性材料で構成されている筐体１０４あるいは車体１１０であっても、僅かな電気抵抗を有しており、ＰＧ１４４から流れ出る数十Ａから数百Ａにも及ぶグランド電流が通過すれば無視し得ない電圧降下を発生させる。

上記の構成を有する制御装置１０は、制御対象１２２からの大きなグランド電流が流れ込むＰＧ１４４のみが、筐体１０４及び車体１１０を介してＡＣＧ１２４のグランド端子に電気的に接続され、ＳＧ１４０及びＬＧ１４２は、それぞれ、ワイヤハーネスを構成するケーブル１２８のグランド線１３４ｂ、１３４ｃを介してＡＣＧ１２４のグランド端子に接続される。

このため、制御装置１０は、ＰＧ１４４から筐体１０４及び車体１１０に流れ出す大きなグランド電流により、当該グランド電流の経路に沿って筐体１０４及び車体１１０に電圧降下が生じ、ＰＧ１４４の電位が変動したとしても、ＳＧ１４０及びＬＧ１４２の電位はＡＣＧ１２４のグランド端子の電位に維持され、制御動作の異常や制御誤差の発生が防止される。

なお、回路基板１００上の電気回路は、図１に示す例では一つのセンサ及び一つの制御対象を扱うものとして記載されているが、複数のセンサ及び複数の制御対象を扱うものとして構成することもできる。この場合には、例えば、複数のセンサに接続された各グランドラインはＳＧ１４０にまとめて接続され、複数の制御対象に接続された各グランドラインはＰＧ１４４に接続されるものとすることができる。また、センサの種類や当該センサにより検知される物理量、許容される検知誤差の大きさ、あるいは、当該センサに対するＡＤ変換回路の必要性の有無等によっては、当該センサのグランドラインを、ＬＧ１４２に接続することもできる。

図２は、図１に示す制御装置１０の等価回路を示す電気回路図である。電池２００は、ＡＣＧ１２４を等価的に表した電源である。ボックス２０２は、ＡＣＧ１２４から見た負荷としての処理回路１１４及び電源回路１１６を表し、ボックス２０４は、プリアンプ１１２及びセンサ１２０を表し、ボックス２０６は、駆動回路１１８と制御対象１２２を表している。また、ボックス２０８、２１０、２１２は、それぞれ、グランド電流の通過点としてのＬＧ１４２、ＳＧ１４０、ＰＧ１４４を表している。さらに、ボックス２１４及び２１６は、それぞれケーブル１２８及び車体１１０を表している。

図２において、ボックス２１２（ＰＧ１４４）を通過したグランド電流は、ボックス２１６（車体１１０）を介して電池２００（ＡＣＧ１２４）へ流れる。このとき、ボックス２１２（ＰＢ１４４）から流れ出るグランド電流は数十Ａから数百Ａ程度であり、ボックス２１６（車体１１０）における電圧降下Ｖ_ｄは無視し得ない値となる。このため、ボックス２１２（ＰＧ１４４）の電位はＶ_ｄとなる。

一方、ボックス２０８（ＬＧ１４２）及び２１０（ＳＧ１４０）を通過したグランド電流はボックス２１４（ケーブル１２８）を介して電池２００（ＡＣＧ１２４）へ流れる。このとき、ボックス２０８（ＬＧ１４２）及び２１０（ＳＧ１４０）から流れ出るグランド電流は数Ａ程度であり、ボックス２１４（ケーブル１２８）は単なる導体として機能し、ボックス２０８（ＬＧ１４２）及び２１０（ＳＧ１４０）は電池２００（ＡＣＧ１２４）のグランド電位（０Ｖ）となる。

本実施形態では、制御対象１２２のグランド電位がＰＧ１４４と同様にＶ_ｄとなり、センサ１２０や処理回路１１４等のグランド（ＳＧ１４０、ＬＧ１４２）の電位（０Ｖ）と異なるものとなるが、ＰＧ１４４の電位変動は制御対象１２２の動作における誤差としてセンサ１２０により検知され補償され得るので、制御動作の異常や制御誤差の発生は回避することができる。

本実施形態に係る制御装置１０は、上述したように、制御回路を構成する電気部品のグランドを電源たるＡＣＧ１２４のグランドに接続する複数のグランド接続部、すなわちＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４を有し、当該複数のグランド接続部は、各グランド接続部から流れ出すグランド電流の範囲が異なっている。また、これら複数のグランド接続部のうち、所定の電流値以上のグランド電流が流れ出すグランド接続部のみ、すなわちＰＧ１４４のみが、筐体１０４と電気的に接続され、筐体１０４を介して電源、すなわちＡＣＧ１２４のグランドに電気的に接続され、他のグランド接続部であるＳＧ１４０及びＬＧ１４２は導電線、すなわちケーブル１２８のグランド線１３４ｂ及び１３４ｃを介して電源たるＡＣＧ１２４のグランドに接続されている。ここで、上記「所定の電流値」とは、上述の説明から明らかなように、筐体１０４及び又は車体１１０において無視し得ない電圧降下を発生し得る所定の電流値を意味する。

上記構成により、本制御装置１０は、上記所定の電流値以上のグランド電流が流れるＰＧ１４４を除く、ＳＧ１４０とＬＧ１４２だけがそれぞれワイヤハーネスを介してＡＣＧ１２４に接続されるため、コネクタ１０２に接続されるワイヤハーネスの芯線数（導電線の数）を減らすことができ、コネクタ１０２を小型化して制御装置１０を小型化できると共に、コストを低減することができる。また、本制御装置１０では、ＰＧ１４４を導体板１６４により筐体１０４に接続するため、筐体１０４を輻射雑音に対するシールドとして利用しつつ、回路基板１００上で発生した熱を導体板１６４を介して筐体１０４へ逃がすことができる。このため本制御装置１０では、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４のすべてのグランドをワイヤハーネスを介してＡＣＧ１２４に接続する従来の構成に比べ、制御回路の対雑音性を向上させつつ放熱効率を向上させることができ、制御装置１０自体の小型化が容易となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る制御装置について説明する。
第１の実施形態に係る制御装置１０では、ＳＧ１４０（信号用グランド）及びＬＧ１４２（論理回路用グランド）をケーブル１２８を介してＡＣＧ１２４に接続し、ＰＧ１４４（電力用グランド）のみを筐体１０４に電気的に接続して車体１１０経由でＡＣＧ１２４に接続しているのに対し、本実施形態に係る制御装置は、信号用グランド及び論理回路用グランドを筐体１０４に接続して車体１１０経由でＡＣＧ１２４に接続し、電力用グランドのみをケーブル経由でＡＣＧ１２４に接続する。

また、処理回路は、他装置との通信を行う通信器としての機能を有し、当該処理回路は、自装置の論理回路用グランドと他装置の通信器のグランドとを接続する車体１１０により構成されるグランドラインと、他装置の通信器に接続された信号線とにより、他装置との通信を確立する。

本実施形態によれば、第１の実施形態に係る制御装置１０と同様にワイヤハーネスの芯線数を減らしてコスト低減と制御装置の小型化を図ることができると共に、同じ車両内に搭載された他の装置、例えば他の制御対象を制御する制御装置との間の通信を、１本の信号線のみを用いて行うことができる。

図３は、第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。なお、図３においては、第１の実施形態に係る制御装置１０（図１）の構成要素と同一の構成要素については、図１に用いた符号と同じ符号を用いて示している。

本制御装置３０は、第１の実施形態に係る制御装置１０と同様の構成を有するが、制御装置１０の回路基板１００及びコネクタ１０２に代わり、回路基板１００及びコネクタ１０２とはグランドラインの構成を異にする回路基板３００及びコネクタ３０２を有する。

コネクタ３０２には、図１に示すコネクタ１０２と異なり、ケーブル１２８に代わり、ＡＣＧ１２４から回路基板３００上の電気部品等に電力を供給する電源線３３４ａと、ＡＣＧ１２４のグランド端子が接続された１本のグランド線３３４ｂとを有するケーブル３２８が接続される。さらに、コネクタ３０２には、制御装置３０が他装置３２０と通信するための信号線３３８を有するケーブル３２６が接続されている。

回路基板３００は、信号用グランドであるＳＧ３４０と、論理回路用グランドであるＬＧ３４２と、電力用グランドであるＰＧ３４４と、と有する。また、回路基板３００上には、図１に示す処理回路１１４に代えて、処理回路１１４の機能を有すると共に他装置３２０との通信を行う通信器でもある処理回路３１４が配されている。

ＰＧ３４４は、図１に示すＰＧ１４４とは異なり、筐体１０４とは電気的に接続されておらず、回路基板３００上に形成された配線ライン３５２を介して、ＡＣＧ１２４のグランド端子に接続されたケーブル３２８のグランド線３３４ｂに接続されている。

ＬＧ３４２は、導体板３６４を介して筐体１０４に電気的に接続され、回路基板３００上に形成された配線ライン３５８によりＳＧ３４０に接続されている。

処理回路３１４は、回路基板３００上に形成された配線ライン３７０を介して、他装置３２０の通信インタフェース（不図示）に接続されたケーブル３２６の信号線３３８と接続されている。ここで、他装置３２０のグランドは、車体１１０に接続されており、これにより、グランドラインを構成する車体１１０と信号線３３８とにより、制御装置３０と他装置３２０との間で通信が確立される。

その他の構成は、図１に示す制御装置１０と同じであるので、図１についての説明を援用する。

図４は、図３に示す制御装置３０の等価回路を示す電気回路図である。電池４００は、ＡＣＧ１２４を等価的に表した電源である。ボックス４０２は、ＡＣＧ１２４から見た負荷としての処理回路３１４及び電源回路１１６を表し、ボックス４０４は、プリアンプ１１２及びセンサ１２０を表し、ボックス４０６は、駆動回路１１８と制御対象１２２を表している。また、ボックス４０８、４１０、４１２は、それぞれ、グランド電流の通過点としてのＬＧ３４２、ＳＧ３４０、ＰＧ３４４を表している。さらに、ボックス４１４及び４１６は、それぞれケーブル３２８及び車体１１０を表している。

ボックス４１２（ＰＧ３４４）を通過したグランド電流は、ボックス４１４（ケーブル３２８）を介して電池４００（ＡＣＧ１２４）へ流れる。このとき、ボックス４１２（ＰＢ３４４）から流れ出るグランド電流は数十Ａから数百Ａ程度であり、ボックス４１４（ケーブル３２８）における電圧降下Ｖ_ｅは無視し得ない値となる。このため、ボックス４１２（ＰＧ３４４）の電位はＶ_ｅとなる。

一方、ボックス４０８（ＬＧ３４２）及び４１０（ＳＧ３４０）を通過したグランド電流はボックス４１６（ケーブル１２８）を介して電池４００（ＡＣＧ１２４）へ流れる。このとき、ボックス４０８（ＬＧ３４２）及び４１０（ＳＧ３４０）から流れ出るグランド電流は数Ａ程度であり、ボックス４１６（車体１１０）は単なる導体として機能し、ボックス４０８（ＬＧ３４２）及び４１０（ＳＧ３４０）は電池４００（ＡＣＧ１２４）のグランド電位（０Ｖ）となる。

すなわち、制御装置３０においても、第１の実施形態に係る制御装置１０と同様に、制御対象１２２のグランドが接続されたグランドパターン、すなわち、ＰＧ３４４の電位（Ｖ_ｅ）のみが、他のグランドパターンＳＧ１４０及びＬＧ１４２の電位（０Ｖ）と異なるものとなるが、ＰＧ３４４の電位変動は制御対象１２２の動作における誤差としてセンサ１２０により検知され補償され得るので、制御動作の異常や制御誤差の発生は回避することができる。

なお、本実施形態においては、ＰＧ３４４をグランド線３３４ｂによりＡＣＧ１２４のグランド端子に接続するものとしたが、上記のとおりＰＧ３４４の電位変動に起因する制御動作の異常や制御誤差の発生は回避し得るものであるので、ＰＧ３４４の接続先をＡＣＧ１２４以外、例えば、ＡＣＧ１２４のグランドが接続されたエンジン本体の金属部分（エンジングランド）に接続するものとしてもよい。

本実施形態に係る制御装置３０は、制御回路を構成する電気部品のグランドを電源たるＡＣＧ１２４のグランドに接続する複数のグランド接続部、すなわちＳＧ３４０、ＬＧ３４２、ＰＧ３４４を有し、当該複数のグランド接続部は、各グランド接続部から流れ出すグランド電流の範囲が異なっている。また、これら複数のグランド接続部のうち、所定の電流値未満のグランド電流が流れ出すグランド接続部のみ、すなわちＳＧ３４０及びＬＧ３４２のみが、筐体１０４と電気的に接続され、筐体１０４を介して電源、すなわちＡＣＧ１２４のグランドに電気的に接続され、他のグランド接続部であるＰＧ３４４は導電線、すなわちケーブル３２８のグランド線３３４ｂを介して電源たるＡＣＧ１２４のグランドに接続されている。ここで、上記「所定の電流値」とは、上述の説明から明らかなように、筐体１０４及び又は車体１１０において無視し得ない電圧降下を発生させない所定の電流値を意味する。

上記構成により、本制御装置３０は、上記所定の電流値未満のグランド電流が流れるＳＧ３４０及びＬＧ３４２を除く、ＰＧ３４４だけがワイヤハーネスを介してＡＣＧ１２４に接続されるため、第１の実施形態に係る制御装置１０と同様に、コネクタ３０２に接続されるワイヤハーネスの芯線数（導電線の数）を減らすことができ、コネクタ３０２を小型化して制御装置３０を小型化できると共に、コストを低減することができる。また、本制御装置３０では、ＬＧ３４２を導体板３６４により筐体１０４に接続するため、筐体１０４を輻射雑音に対するシールドとして利用しつつ、回路基板３００上で発生した熱を導体板３６４を介して筐体１０４へ逃がすことができる。このため本制御装置３０では、ＳＧ３４０、ＬＧ３４２、ＰＧ３４４のすべてのグランドをワイヤハーネスを介してＡＣＧ１２４に接続する従来の構成に比べ、制御回路の対雑音性を向上させつつ放熱効率を向上することができ、制御装置３０自体の小型化が容易となる。さらに、本制御装置３０では、同じ車両内に搭載された他の装置との通信を、１本の信号線のみを用いて行うことができ、通信に伴うワイヤハーネスの芯線数の増加を最低限に抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る制御装置は、制御回路を構成する電気部品のグランドを電源のグランドに接続する複数のグランド接続部を有し、当該複数のグランド接続部は、各グランド接続部から流れ出すグランド電流の範囲が異なっている。そして、これら複数のグランド接続部のうち、所定の電流値以上のグランド電流が流れ出すグランド接続部のみ、又は、所定の電流値未満のグランド電流が流れ出す前記グランド接続部のみが、前記筐体と電気的に接続されて前記筐体を介して前記電源のグランドに電気的に接続され、他のグランド接続部は導電線を介して前記電源のグランドに接続されている。

上記構成により、本制御装置は、当該制御装置に接続されるワイヤハーネスの芯線数（導電線の数）を減らすことができ、ワイヤハーネスが接続されるコネクタを小型化して制御装置を小型化できると共に、コストを低減することができる。また、いずれかのグランド接続部と筐体とを接続することにより、筐体を輻射雑音に対するシールドとして利用しつつ、当該接続部を介して回路基板の熱を逃がして放熱効率を向上させることができるので、制御回路の対雑音性が向上すると共に、制御装置の小型化が容易となる。

１０、３０・・・制御装置、１００、３００・・・回路基板、１０２、３０２・・・コネクタ、１０４・・・筐体、１１０・・・車体、１１２・・・プリアンプ、１１４・・・処理回路、１１６・・・電源回路、１１８・・・駆動回路、１２０・・・センサ、１２２・・・制御対象、１２４・・・ＡＣＧ、１４０、３４０・・・信号用グランド（ＳＧ）、１４２、３４２・・・論理回路用グランド（ＬＧ）、１４４、３４４・・・電力用グランド（ＰＧ）、１２６、１２８、１３０、３２６、３２８・・・ケーブル。

Claims (5)

1. 制御回路と、電源のグランドに対し直接又は間接に電気的に接続される、前記制御回路を収容する筐体と、備える制御装置であって、
   前記制御回路は、当該制御回路を構成する電気部品のグランドを前記電源のグランドに接続する複数のグランド接続部を有し、
   前記複数のグランド接続部のうち、所定の電流値未満のグランド電流が流れ出す前記グランド接続部が、前記筐体と直流的に接続されて前記筐体を介して前記電源のグランドに直流的に接続され、他のグランド接続部は、直流的には前記筺体を介することなく、前記制御装置の外部に設けられた導電線を介して前記電源のグランドに直流的に接続される、
   制御装置。
2. 請求項１に記載された制御装置において、
   前記他のグランド接続部には、前記制御回路の制御対象のグランドが接続されたグランド接続部が含まれる、
   制御装置。
3. 請求項１又は２に記載された制御装置において、
   前記制御回路はセンサからの信号に基づいて動作し、
   前記所定の電流値未満のグランド電流が流れ出すグランド接続部は、前記センサのグランドが接続されたグランド接続部である、
   制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された制御装置において、
   他装置と通信するための通信器を備え、
   前記通信器のグランドは、前記所定の電流値未満のグランド電流が流れ出すグランド接続部に接続され、
   前記通信器は、
   前記制御装置の外部に設けられた導電線により構成される信号線と、前記グランド接続部に接続された前記筐体を含むグランドラインとにより、前記他装置との通信を行う、
   制御装置。
5. 前記制御装置は、車両に搭載されて当該車両の動作を制御するものである、
   請求項１ないし４に記載の制御装置。

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