JPH0795658A - 通信コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高度な放射ノイズ対策や外来ノイズ対策を不
要にし、小型化と共に十分な耐ノイズ性を確保すること
のできる通信コネクタを提供すること。 【構成】 シールドコネクタ１は、セラミックなどで形
成された回路基板１１、ＬＡＮ通信用端子１３、電源用
端子１５、回路接続用端子１７が樹脂１９でモールドさ
れ、更に樹脂２１のモールドによりコネクタハウジング
部分とともに一体形成され、その外面は全体にシールド
導体２３により覆われている。回路基板１１上には、通
信・制御用ＩＣ１１１、電源ＩＣ１１２等の回路要素が
搭載されている。ノイズの放射源であり外来ノイズに弱
い通信処理部及び演算制御部がある通信・制御用ＩＣ１
１１は、シールド導体１５で覆われたコネクタハウジン
グ内に収められている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリアル通信による分
散型の制御装置に用いられる通信コネクタに関し、例え
ば、制御機能を複数の装置に分散した分散型制御システ
ム及び複数の制御機能を連携させる自動車の総合制御シ
ステムなど、制御装置間を高速通信で接続する制御シス
テムに用いて有効な通信コネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、自動車用電子制御装置には、ワイヤハーネス削減の
観点から多重通信が導入され、その通信線には耐ノイズ
性の確保のためシールド線が多用されている。そのシー
ルド線の扱い方はノイズに関する性能、コストに大きく
影響するため、例えば特開平４−３２５３４０号にある
ように、処理方法に色々な工夫が成されている。

【０００３】特開平４−３２５３４０号に開示されてい
るワイヤーハーネスは、中間部において外被が除去され
たシールド線と中間部において外被が除去されたアース
線とを備え、シールド線の外被除去部とアース線の外被
除去部とを圧着端子で接続したものである。この提案
は、それまで端末のシールドをほぐしてアース線に接続
するものであったため、端末から離れた位置においてア
ース線に接続するシールドを持つシールド線では、端末
において大きな範囲でシールドされていないコアが発生
し、シールド効果が半減してしまうのを防止しようとす
るものである。そして、このワイヤーハーネスによれ
ば、端末においてシールド線のコアが所定位置までシー
ルドに被覆されているため、シールド効果の低下を抑制
できるというものである。

【０００４】しかしながら、このような処理でもやはり
接続部において外被が除去された部分が生じてしまい、
高速の通信を行うと、通信路から外部にノイズを放射し
てしまったり、外来ノイズの影響を通信部が受けてしま
うのである。この外部へのノイズ遮断や外来ノイズの影
響を通信部に与えないようにするためには、一般に電子
制御装置全体でのシールド処理が必要となる。この場
合、筺体サイズが大きい事もあって、かなり複雑なシー
ルド処理が必要となり、また構造や形状によって対応方
法が異なるために、特殊な技術を必要とするなど、コス
トアップの大きな要因となっている。

【０００５】そして、上記のように、高速通信を必要と
する自動車用の電子制御装置においては、特にエンジン
ルーム付近の高ノイズ環境下に置かれる場合やラジオの
アンテナ付近など放射ノイズを極端に抑制する必要があ
る場合に、シールド線の端子処理、筺体部のシールド処
理などの、特殊なノイズ対策処理が必要となる。このノ
イズ対策は、論理的な解決よりも試作品による試行錯誤
によって行われる事が多く、開発時間、費用の増大を招
く結果となっている。

【０００６】そこで、本発明は、従来のような高度な放
射ノイズ対策や外来ノイズ対策を不要にし、小型化と共
に十分な耐ノイズ性を確保することのできる通信コネク
タを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】この目的を達成
するために成された本発明の通信コネクタは、シリアル
通信による分散型の制御装置に用いられる通信用のコネ
クタであって、上記シリアル通信の信号処理部と、該信
号処理部により処理された信号を基にして演算制御を行
う演算制御部とを、シールド導体によって覆われたコネ
クタハウジング内に配設したことを特徴とする。

【０００８】上記構成を有する本発明の通信コネクタに
よれば、ノイズの放射源でありまた外来ノイズに弱い通
信処理部及び演算制御部がシールド導体で覆われたコネ
クタハウジング内に収められているため、小型化と共に
十分な耐ノイズ性を確保する事ができる。つまり、通信
処理部及び演算制御部は、外部に対して放射ノイズ源と
なる高速のパルス信号部分であり、その高速のパルス信
号部分がシールド導体によって覆われることなって外部
と遮断される。そのため高度な放射ノイズ対策を必要と
しない。また、パルス状の外来ノズルに対しても、シー
ルド導体がその影響を遮断することができる。そして、
従来のように電子制御装置全体をシールド処理するので
なく、通信処理部及び演算制御部をシールド導体で覆わ
れたコネクタハウジング内に収めればよいので、小型で
低コストに構成できる。

【０００９】このように、通信処理部と制御演算部をシ
ールドされたコネクタハウジング内部に収納することに
よって、従来のような高度な放射ノイズ対策や外来ノイ
ズ対策を不要にすることができるのである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
従って説明する。本通信コネクタの一実施例であるシー
ルドコネクタの断面構造を図１に示す。シールドコネク
タ１は、セラミックなどで形成された回路基板１１、Ｌ
ＡＮ（Local Area Network）通信用端子１３、電源用端
子１５、回路接続用端子１７が樹脂１２でモールドさ
れ、更に樹脂１６のモールドによりコネクタハウジング
部分と共に一体形成され、その外面は全体にシールド導
体１９により覆われている。

【００１１】また、回路基板１１上には、通信・制御用
ＩＣ１１１、電源ＩＣ１１２、回路配線パターン１１
３、コモンモードチョークコイル１１４などの回路要素
が搭載され、上記各端子１３，１５，１７も、はんだ付
けや溶接などにより回路配線パターン１１３と電気的に
適切に接続されている。

【００１２】図２は、通信・制御用ＩＣ１１１の内部構
成をブロック図で表したものである。制御処理を実行す
る演算制御部ＡはＣＰＵ１１１１、ＲＯＭ１１１２、Ｒ
ＡＭ１１１３、外部と信号の入出力を行うＩ／Ｏ１１１
４が内部バス１１１８で接続された構成で、この内部バ
ス１１１８には、さらにデュアルポートＲＡＭ（以下Ｄ
ＰＲＡＭと記す）１１１５が接続され、演算制御部Ａと
通信処理部Ｂとのデータの授受を行えるようにしてい
る。ＤＰＲＡＭ１１１５のもう一方のポートは、通信処
理の中心となるプロトコル制御回路１１１６に接続され
る。ここでは、マスタ／スレーブ方式、ＣＳＭＡ／ＣＤ
（carrier sense multiple access／collision detecti
on）方式、トークン（token ）など使用するＬＡＮシス
テムに好適な通信プロトコルの制御を行う。

【００１３】またプロトコル制御回路１１１６は、ＬＡ
Ｎ通信媒体（図示しない）を通して外部と信号を送受信
する通信ドライバ／レシーバ１１１７が接続されてい
る。図３には、本コネクタを使用した制御系システムの
構成例を示す。このシステム構成は、自動車のエンジン
ルームに制御アクチュエータが搭載されているパワート
レイン系制御システムを高速ＬＡＮ（Local Area Netwo
rk）２０で結んだものであり、従来は一体的に構成され
ていたパワートレイン制御装置を制御機能毎に分割した
分散型制御システムとして構成されている。

【００１４】（図示しない）エンジン上またはエンジン
ルーム内に、噴射制御装置２２、点火制御装置２３、Ｉ
／Ｏ制御装置２４、ミッション制御装置２５、スロット
ル制御装置２６及び、車室内に搭載するパワートレイン
制御装置２１で構成した分散制御系とし、アクチュエー
タがエンジンルーム内に搭載されているブレーキ制御装
置２７も取り込んで、それらを高速ＬＡＮ２０で接続し
たものである。

【００１５】各制御装置２２〜２７には、制御対象とな
るアクチュエータや個別に入力されるセンサ類が接続さ
れている。また高速のパルス信号で、エンジン制御の同
期信号であるクランク角信号は専用線２８によりパワー
トレイン制御装置２１、噴射制御装置２２、点火制御装
置２３、Ｉ／Ｏ制御装置２４に分配されている。

【００１６】図４には、図１に示したシールドコネクタ
１を用いた、図３の噴射制御装置２２の構成例を示す。
噴射制御装置２２は、回路基板２２１上にシールドコネ
クタ１、噴射処理用ＩＣ２２３、図示しない燃料インジ
ェクタを駆動するパワートランジスタ２２５、消弧回路
２２７（本構成例では８気筒独立噴射用を示しているの
で、パワートランジスタ２２５及び消弧回路２２７は８
組搭載している）、図示しない燃料インジェクタ等への
接続をするコネクタ２２９からなる。

【００１７】回路基板２２１は、アルミナ等のセラミッ
ク基板または、アルミニウム等の金属をベースとしてそ
の上に樹脂の絶縁層をはさんで回路パターンを形成した
いわゆる金属ベース基板などによって形成する。噴射処
理用ＩＣ２２３は、シールドコネクタ１中のＩ／Ｏ１１
１４（図２参照）からの噴射駆動出力を、パワートラン
ジスタ２２５を駆動するのに必要なレベルまで電流増幅
をするバッファ回路、フューエルポンプ（図示しない）
駆動回路、スタータ、アイドルスイッチ（何れも図示し
ない）からの信号をＩ／Ｏ１１１４へ入力する回路から
なる。このＩＣ２２３は、回路パターンにより、シール
ドコネクタ１の回路接続用端子１７に接続される。

【００１８】消弧回路２２７は、誘導性負荷に対してト
ランジスタを保護するためのもので、いわゆる低電圧ダ
イオードによるもの、ＣＲ（コンデンサ、抵抗）直列回
路によるものなどがある。なお、パワートランジスタ２
２５は、バイポーラ型のものに限らず、いわゆるパワー
ＭＯＳ型を使っても良い。

【００１９】次に、以上のような構成においてシールド
コネクタ１が、どのように作用するのかについて説明す
る。高速ＬＡＮ２０より送信されてくる高速のパルス信
号（通信信号）は、通信・制御用ＩＣ１１１に入力され
る。ここでは、通信ドライバ／レシーバ１１１７を通し
てプロトコル制御回路１１１６に入力され、ここでこの
シールドコネクタ１が搭載されている電子制御装置（例
えば噴射制御装置２２など）に必要な信号であるか否か
が判定され、必要と判断された信号は、ＤＰＲＡＭ１１
１５内に設定された受信バッファに送られ、ＣＰＵ１１
１１により参照できるデータに返還される。

【００２０】ＣＰＵ１１１１は、ＲＯＭ１１１２に記憶
されている制御プログラムにより、デュアルポートＲＡ
Ｍ１１１５の受信データに基づいて制御演算を行い、結
果をＩ／Ｏ１１１４から、回路接続用端子１７に出力す
る。また当該電子装置からＬＡＮ送信する信号は、回路
接続用端子１７より通信・制御用ＩＣ１１１に入力さ
れ、デュアルポートＲＡＭ１１１５に設定されている送
信バッファを通じて、プロトコル制御回路１１１６にお
いてＬＡＮ通信速度に対応する高速パルス信号に変換さ
れ、通信ドライバ／レシーバ１１１７、コモンモードチ
ョークコイル１１４を経て、ＬＡＮ通信用端子１３に出
力される。なおコモンモードチョークコイル１１４は、
差動電流で駆動される高速ＬＡＮ２０を流れる電流を、
流入側・流出側で完全に一致させることで、通信ライン
からの放射ノイズを抑制するためのものである。

【００２１】以上のような信号の流れとなるため、外部
に対して放射ノイズ源となる高速のパルス信号部分は、
シールド導体１９により外部と遮断される。そのため、
噴射制御装置２２のような電子制御装置には、高度な放
射ノイズ対策を必要としない。また、パルス状の外来ノ
ズルに対しても、シールド導体１９がその影響を遮断す
ることができる。そして、従来のように電子制御装置全
体をシールド処理するのでなく、通信処理部Ｂ及び演算
制御部Ａをシールド導体１９で覆われたコネクタハウジ
ング内に収めればよいので、小型で低コストに構成でき
る。以上のようにして、高速通信機能を含む電子制御装
置を小型で低コストに構成できる。

【００２２】なお、このようなシールドコネクタ１で
は、樹脂によるモールドが施されるため、各制御装置間
でコネクタの外観を共通化できることが低コスト化には
効果的である。そのために、通信・制御用ＩＣ１１１は
ＲＯＭ１１１２部分のみでなくＩ／Ｏ回路１１１４をユ
ニット化して、制御機能に合わせた回路構成とする事
で、回路接続用端子１４の本数を共通化する工夫をして
いる。

【００２３】本構成では、シールドコネクタ１は２重成
形によって製作したが、適当な樹脂材料を選択する事で
１重の成形による構造としてもよい。また、回路基板１
１を各端子１３，１５，１７をインサート成形したケー
スに接着し、回路基板１１と各端子１３，１５，１７を
溶接などで接続する構造としても良い。さらには、シー
ルドコネクタ１内の回路構成において、コモンモードチ
ョークコイル１１４を使用しているが、これは高速の通
信の場合に必要となるものであり、１Ｍｂｐｓ（ビット
毎秒）以下の通信速度では、通信ドライバ／レシーバ１
１１７部分の回路構成によって省略することが可能であ
る。

【００２４】なお、上記実施例では図３に示すように、
従来は一体的に構成されていたパワートレイン制御装置
を制御機能毎に分割し、ブレーキ制御システムも含めた
分散型制御システムを例に取って説明した。この分散型
にした背景や理由等について以下に補足説明をしてお
く。

【００２５】従来より、特にパワートレイン制御系で
は、排出ガス規制や燃費規制等の対策のため、多くのセ
ンサや制御アクチュエータが取り入れられ、非常に大規
模な制御システムとなっている。そして、そのための電
子制御装置の開発には多大な開発費用が必要となってい
る。さらに、電子制御装置は、搭載される車両、エンジ
ン、仕向地毎に、ソフトウェアを中心として細かく仕様
が設定されるため、多くのバリエーションを生み出し、
それらに対応して個別開発が行われることによって開発
費用の増大を助長することとなる。また車両搭載の面で
も、システムの大規模化で接続するワイヤーハーネスが
非常に大きなものとなり、重量・線径の増大から組み付
け作業が著しく悪化する等の問題が生じている。

【００２６】このような問題点を解決しようとするもの
が、本分散制御であり、周辺制御装置（図３の噴射制御
装置２２、点火制御装置２３、Ｉ／Ｏ制御装置２４、ミ
ッション制御装置２５、スロットル制御装置２６）は、
接続されている制御対象のアクチュエータや個別に入力
されるセンサ類に対する基本的な制御動作を実行する機
能を持つ。ここで基本的な制御動作とは、例えば同期タ
イミング信号に合わせて所定の時間パワートランジスタ
をＯＮさせるとか、目標指令値までモータを回転させる
とか、指示されたチャネルのトランジスタをＯＮさせる
等の比較的単純な動作を言う。

【００２７】この基本動作では、制御ロジックのような
制御演算方法等は各装置毎に同一のものとなり、必要に
応じてアクチュエータの特性を反映した制御呈するのよ
うな制御パラメータのみが可変となる。このような変更
は図１に示したＰＲＯＭ１４等を用いて対応できるの
で、同一のハードウェアを他の仕様にも転用でき、上述
した開発費用の低減につながる。また、パワートレイン
制御装置２１も、従来行っていたこのような駆動処理か
ら解放されるので、比較的簡単に制御プログラムを構成
できるようになり、ハードウェアの規模も縮小できるた
め、開発費用の低減ができる。

【００２８】そして、上記実施例のように、パワートレ
イン制御装置２１と周辺制御装置２２〜２６とを高速Ｌ
ＡＮ２０で接続することにより、従来車室内にあるパワ
ートレイン制御装置２１とエンジンルーム内にある制御
アクチュエータとを、車室を区切る隔壁を貫通させてワ
イヤーハーネスで接続していたものが、通信線と電源線
等の一部のワイヤーハーネスのみに置き換えられる。ま
た周辺制御装置２２〜２６とその制御アクチュエータは
近接して、あるいは一体的に構成されるため、その間の
接続ワイヤーハーネス量も十分に削減できる。従って、
車両組み付け上で問題となっていたワイヤーハーネスを
大幅に削減することができるのである。

【００２９】なお、図３の構成では、制御アクチュエー
タがエンジンルームに搭載され、ワイヤハーネス削減の
観点からエンジンルーム内に電子制御装置と一体的に構
成するブレーキ制御装置２７も同一のＬＡＮシステムに
接続している。これによって、パワートレインシステム
とブレーキ制御システムとの強調制御（例えば、ブレー
キ制御時のアイドルアップによるエンジンブレーキ禁止
など）が、個別通信線などのハードウェアの追加無しに
実現できるのである。

【００３０】このようなシステム構成におけるＬＡＮシ
ステムは、エンジンの高回転まで対応できること、同時
に複数の制御機能を動作させることなどのために、高速
通信が必要となる。点火ノイズなどのノイズ環境が厳し
く、ラジオへのノイズ混入を防ぐために放射ノイズ条件
も厳しい車両環境内において、このような高速通信を実
現するためには、電磁シールドが不可欠である。通信信
号処理などを含む高速信号処理部分をシールドコネクタ
１内に内蔵させることによって、電磁シールド処理が簡
単に実現できる。

【００３１】また、上記実施例では、自動車の制御シス
テムに応用した場合を示したが、自動車には限らず、例
えば工作機械でアーム側、支持台側のそれぞれの制御装
置とそれらを統括するホストコンピュータを備えるよう
な分散型の制御装置であっても同じように適用できる。
工場内には振動や高周波発生源が多くあり、上述した自
動車の場合と同じく、放射ノイズや外来ノイズの影響を
考慮する必要がある状況が生じるからである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の通信コネ
クタによれば、ノイズの放射源でありまた外来ノイズに
弱い通信処理部及び演算制御部がシールド導体で覆われ
たコネクタハウジング内に収められているため、十分な
耐ノイズ性を確保することができ、従来のように電子制
御装置全体をシールド処理するのでなく、通信処理部及
び演算制御部をシールド導体で覆われたコネクタハウジ
ング内に収めればよいので、小型で構成することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるシールドコネクタ１
の断面図である。

【図２】 本実施例の通信・制御用ＩＣ１１１の内部構
成を示すブロック図である。

【図３】 本実施例のシールドコネクタ１を使用した制
御系システムの構成例を示すブロック図である。

【図４】 図１のシールドコネクタ１を用いた、図３の
噴射制御装置２２の構成例を示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ…演算制御部、 Ｂ…通信処理部、 １…
シールドコネクタ、１１…回路基板、 １３…ＬＡ
Ｎ通信用端子、１４…回路接続用端子、１５…電源用端
子、 １７…回路接続用端子、 ２０…高速ＬＡＮ ２１…パワートレイン制御装置、 ２２…噴射制御装
置、２３…点火制御装置、 ２４…Ｉ／Ｏ制御装置、
２５…ミッション制御装置、２６…スロットル制御装
置、 ２７…ブレーキ制御装置、１１１…通信・
制御用ＩＣ、 １１３…回路配線パターン、１１４
…コモンモードチョークコイル、 １１１４…Ｉ／Ｏ
回路、１１１６…プロトコル制御回路、 １１１７
…通信ドライバ／レシーバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０５Ｋ 1/02 Ｐ (72)発明者 三好 昌弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 岸上 友久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリアル通信による分散型の制御装置に
   用いられる通信用のコネクタであって、 上記シリアル通信の信号処理部と、該信号処理部により
   処理された信号を基にして演算制御を行う演算制御部と
   を、シールド導体によって覆われたコネクタハウジング
   内に配設したことを特徴とする通信コネクタ。