(57)【要約】【課題】  制御装置において、複数のセンサと制御装置とを接続するワイヤハーネスの芯線数の増加を抑制しつつ、各センサからの信号を正しく受信して正確な制御動作を行う。【解決手段】  制御回路を収容する導電性の筐体（１０４）を有し、制御回路は複数のグランド電流の流出部（１４０、１４２、１４４）を有し、筐体は、制御回路からの複数のグランド電流の流出部が個別に電気的に接続され、かつ、当該筐体の所定の位置（１０６ａ、１０６ｂ）において直接又は間接に電源のグランドに電気的に接続されるよう構成されており、センサのグランドは、筐体の第１の所定箇所（１５８）にリード線を介して接続され、第１の所定箇所は、電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流に配されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサからの電気信号に基づいて制御対象を動作させる制御回路を導電性の筐体に収容した制御装置であって、
前記制御回路は複数のグランド電流の流出部を有し、
前記筐体は、前記制御回路からの複数のグランド電流の流出部が個別に電気的に接続され、かつ、当該筐体の所定の位置において直接又は間接に電源のグランドに電気的に接続されるよう構成されており、
前記センサのグランドは、前記筐体の第１の所定箇所にリード線を介して接続され、
前記第１の所定箇所は、当該第１の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流に配されている、
制御装置。
【請求項２】
センサからの電気信号に基づいて制御対象を動作させる制御回路を収容する導電性の筐体と、当該筐体を導電性の構造物に固定する導電性の取付具とを備える制御装置であって、
前記制御回路は複数のグランド電流の流出部を有し、
前記筐体は、前記制御回路からの複数のグランド電流の流出部が個別に電気的に接続され、かつ、当該筐体の所定の位置において前記取付具を介して電源のグランドに電気的に接続されるよう構成されており、
前記センサのグランドは、前記取付具の第１の所定箇所にリード線を介して接続され、
前記第１の所定箇所は、当該第１の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流に配されている、
制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載された制御装置において、
前記制御対象のグランドは、前記筐体の第２の所定箇所にリード線を介して接続され、
前記第２の所定箇所は、当該第２の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流又は最も下流に配されている、
制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載された制御装置において、
前記制御対象のグランドは、前記筐体又は前記取付具の第２の所定箇所にリード線を介して接続され、
前記第２の所定箇所は、当該第２の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流又は最も下流に配されている、
制御装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載された複数の制御装置により構成される制御システムであって、
前記複数の制御装置は、前記センサのグランドが接続された前記筐体の第１の所定箇所が互いに電気的に接続されている、
制御システム。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載された複数の制御装置により構成される制御システムであって、
前記複数の制御装置は、前記センサのグランドが接続された前記第１の所定箇所が互いに電気的に接続され、かつ、前記制御対象のグランドが接続された前記第２の箇所が互いに電気的に接続されている、
制御システム。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された制御システムにおいて、
前記制御装置は、互いに協調して動作する制御対象をそれぞれ制御するものである、
制御システム。
【請求項８】
前記制御装置は、車両に搭載され当該車両の動作を制御するものである、
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御システムは、車両に搭載され当該車両の動作を制御するものである、
請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサからの信号を受信して動作する制御装置、及び、当該制御装置を複数用いてそれぞれ異なる制御対象を互いに協調して制御する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、センサが検知した物理量の大きさ等を表わす電気信号を当該センサから制御回路へ送信するための信号線と、上記電源線から供給される電圧レベルの基準となるグランド電位を与えるグランド線と、を含んだワイヤハーネスにより接続される。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。
【０００７】
しかしながら、多くのセンサを用いて制御を行う場合には、センサ毎に制御装置のグランドラインを接続したのでは、制御装置に接続するワイヤハーネスの芯線数が多くなってコストが増大し、当該ワイヤハーネスを接続するために制御装置に設けるコネクタ（あるいはカプラ）も大きくなって、制御装置のサイズも増大することとなる。
【０００８】
このため、例えば自動車のエンジン制御を行う制御装置であるＥＣＵ（電子制御装置、Electronic Control Unit）では、当該制御のためにエンジン近傍に配置する各種センサのグランドはエンジン筐体に接地し、ＥＣＵのグランドはエンジン筐体と電気的に接続された車体に接地することとしている。これにより、これらセンサとＥＣＵとの間を接続するワイヤハーネスには各センサへのグランド線を含ませる必要がなくなり、ワイヤハーネスの芯線数を少なく抑えることができる。
【０００９】
ところが、エンジン筐体と車体とを介したグランドの接続は雑音の影響を受けやすく、電気信号の正確な送受信という観点から見れば、センサのグランドラインはワイヤ線等によりＥＣＵのグランドラインと直接接続されていることが望ましい。さらに、エンジン制御と協調して実行する必要のある制御、例えば、オートマチック車におけるトランスミッション制御、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム、Anti-lock Brake System）、ＶＳＡ（車両挙動安定化制御、Vehicle Stability Assist）、ＥＰＳ（電動パワーステアリング、Electric Power Steering）等の制御を行う各種のＥＣＵのグランドは、各制御の正確な協調動作を確保する上では、エンジン制御を行うＥＣＵと同一のグランドに直接接続されていることが望ましい。
【００１０】
一方、制御回路のグランドラインについて見ると、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。
【００１１】
このため、複数のセンサのグランドラインを制御装置のグランドラインに適当に接続するだけでは当該複数のセンサの信号を正しく受信することはできない。同様に、協調動作を行う制御回路のグランドラインを適当につなぎ合わせるだけでは、各制御装置における制御対象の大きなグランド電流の変動により、各制御装置のグランド電位が個別に変動して、協調動作に誤動作を生じる事態が生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の背景から、複数のセンサを接続して制御動作を行う制御装置では、当該複数のセンサと制御装置とを接続するワイヤハーネスの芯線数の増加を抑制しつつ、各センサからの信号を正しく受信して正確な制御動作を行うことのできる制御装置の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、センサからの電気信号に基づいて制御対象を動作させる制御回路を導電性の筐体に収容した制御装置であって、前記制御回路は複数のグランド電流の流出部を有している。また、前記筐体は、前記制御回路からの複数のグランド電流の流出部が個別に電気的に接続され、かつ、当該筐体の所定の位置において直接又は間接に電源のグランドに電気的に接続されるよう構成されている。さらに、前記センサのグランドは、前記筐体の第１の所定箇所にリード線を介して接続され、前記第１の所定箇所は、当該第１の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流に配されている。
また、本発明は、センサからの電気信号に基づいて制御対象を動作させる制御回路を収容する導電性の筐体と、当該筐体を導電性の構造物に固定する導電性の取付具とを備える制御装置であって、前記制御回路は複数のグランド電流の流出部を有している。また、前記筐体は、前記制御回路からの複数のグランド電流の流出部が個別に電気的に接続され、かつ、当該筐体の所定の位置において前記取付具を介して電源のグランドに電気的に接続されるよう構成されている。さらに、前記センサのグランドは、前記取付具の第１の所定箇所にリード線を介して接続され、前記第１の所定箇所は、当該第１の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流に配されている。
本発明の他の態様によると、前記制御対象のグランドは、前記筐体の第２の所定箇所にリード線を介して接続され、前記第２の所定箇所は、当該第２の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流又は最も下流に配されている。
本発明の他の態様によると、前記制御対象のグランドは、前記取付具の第２の所定箇所にリード線を介して接続され、前記第２の所定箇所は、当該第２の所定箇所及び前記複数の流出部から前記電源のグランドに至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流又は最も下流に配されている。
本発明の他の態様は、上述した制御装置を複数用いて構成される制御システムであって、前記複数の制御装置は、前記センサのグランドが接続された前記筐体の第１の所定箇所が互いに電気的に接続されている。
本発明の他の態様によると、前記制御システムを構成する前記複数の制御装置は、前記センサのグランドが接続された前記筐体の第１の所定箇所が互いに電気的に接続され、かつ、前記制御対象のグランドが接続された前記筐体の第２の箇所が互いに電気的に接続されている。
本発明の他の態様によると、前記制御システムを構成する前記制御装置は、互いに協調して動作する制御対象をそれぞれ制御するものである。
本発明の他の態様によると、前記制御装置は、車両に搭載され当該車両の動作を制御するものである。
本発明の他の態様によると、前記制御システムは、車両に搭載され当該車両の動作を制御するものである。
【００１４】
本発明によれば、複数のセンサを接続して制御動作を行う制御装置において、当該複数のセンサと制御装置とを接続するワイヤハーネスの芯線数の増加を抑制しつつ、各センサからの信号を正しく受信して正確な制御動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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２】図１に示す制御装置におけるグランド電流経路を説明するための図である。
【図３】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。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る制御装置の変形例の構成を示す図である。
【図５】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６】本発明の第３の実施形態に係る制御システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に従う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。
【００１８】
筐体１０４は、その外側面にフランジ１０６ａ及び１０６ｂが設けられており、これらのフランジ１０６ａ、１０６ｂは、ネジ等（不図示）を用いて取付用ステー１０８に取り付けられる。取付用ステー１０８は、筐体１０４を車体１１０に取り付けるための取付具であって、当該取付用ステー１０８の所定位置において、ネジ等により車体１１０に機械的に固定される。ここで、フランジ１０６ａ、１０６ｂ、及び取付用ステー１０８は金属（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、車体１１０も金属により構成されている。したがって、筐体１０４は、車体１１０に対し、フランジ１０６ａ、１０６ｂ、及び取付用ステー１０８を介して機械的に固定されると同時に、電気的にも接続される。
【００１９】
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。
【００２０】
プリアンプ１１２は、センサ１２０ａ〜ｃからのセンサ信号を個別に増幅して処理回路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。
【００２１】
処理回路１１４は、プリアンプ１１２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回路であり、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る。
【００２２】
ここで、センサ１２０ａ〜ｃ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。
【００２３】
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、プリアンプ１１２、処理回路１１４、及びセンサ１２０ａ〜ｃ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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２つのケーブル１２６及び１２８、並びに、ＡＣＧ１２４から電源を供給するためのワイヤ線１３０が接続され、これらのケーブル１２６、１２８、及びワイヤ線１３０を回路基板１００上の電気回路に電気的に接続する。
【００２６】
ケーブル１２６は、電源回路１１６の出力電圧をセンサ１２０ａ〜ｃに供給する電源線１３２と、センサ１２０ａ〜ｃ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１３４ａ〜ｃと、を有している。
【００２７】
ケーブル１２８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１３６と、制御対象１２２のグランド端子に接続されたグランド線１３８と、を有している。
【００２８】
回路基板１００の外周部の一部、本実施形態では、図１における回路基板１００の図示右側の辺に、それぞれが矩形状のパターンとして構成された信号用グランド（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。
【００２９】
ＳＧ１４０は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５０を介して、プリアンプ１１２のグランドが接続されており、信号線１３４ａ〜ｃにより伝送されたセンサ信号の電圧レベルを判断する際の基準を与える。
【００３０】
ＬＧ１４２は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５２を介して処理回路１１４のグランドに接続されており、処理回路１１４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１５４を介して電源回路１１６のグランド端子も接続されている。
【００３１】
ＰＧ１４４は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５６を介して、ケーブル１２８内のグランド線１３８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１５６を介して駆動回路１１８のグランドも接続されている。
【００３２】
なお、回路基板１００上の電気回路は、図１に示す例では三つのセンサ１２０ａ〜ｃと一つの制御対象１２２を扱うものとして記載されているが、センサ及び制御対象の数は、制御回路に用いる電気部品の能力等が許容する限りにおいて、これと異なる数とすることができる。なお、複数の制御対象を制御する場合には、各制御対象のグランドラインは、例えばＰＧ１４４にまとめて接続される。
【００３３】
回路基板１００の裏面の、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４に対向する領域には、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４と同形状を持つ回路パターン（裏面パターン）がそれぞれ設けられ（不図示）、それぞれビアホール等を介してＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４と電気的に接続されている。回路基板１００及び筐体１０４は、回路基板１００がネジ等により筐体１０４に機械的に固定されたときに上記裏面パターンが筐体１０４に接触するよう構成されており、これにより、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４は、筐体１０４に対しそれぞれ電気的に直接接続される。なお、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４と筐体１０４との電気的接続は、上記のように裏面パターンと筐体１０４との接触による方法に限らず、例えば、各グランドパターン（すなわち、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４）と筐体との間に、それぞれ個別の導体を半田付けすることにより行うこともできる。
【００３４】
筐体１０４のＳＧ１４０の近傍には、筐体１０４の外側面にセンサ用グランド端子１５８が設けられており、センサ１２０ａ〜ｃのグランドがワイヤ線１６０を介して接続されている。なお、図１では、１本のワイヤ線１６０により３つのセンサ１２０ａ〜ｃのグランドがセンサ用グランド端子１５８に接続されているが、これに限らず、３つのセンサ１２０ａ〜ｃのグランドをそれぞれ個別のワイヤ線によりセンサ用グランド端子１５８に接続するものとしてもよい。
【００３５】
これにより、ＡＣＧ１２４から回路基板１００に供給された電流は、センサ１２０ａ〜ｃ、制御対象１２２、および処理回路１１４等を含む電気回路部品を通過した後、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、又はＰＧ１４４を通過し、筐体１０４、取付用ステー１０８、及び車体１１０を経て、ＡＣＧ１２４のグランド端子へ戻り、電流の循環経路が構成される。なお、以下では、プリアンプ１１２、処理回路１１４、電源回路１１６、駆動回路１１８、センサ１２０ａ〜ｃ、制御対象１２２等の回路負荷からＡＣＧ１２４のグランド端子へ向かって流れる電流を、グランド電流とも称するものとする。
【００３６】
一般に、センサ１２０ａ〜ｃからのグランド電流は数μＡ〜数ｍＡ程度、プリアンプ１１２からのグランド電流は数ｍＡから数十ｍＡ程度、処理回路１１４からのグランド電流は数百ｍＡから数Ａ程度であるのに対し、アクチュエータ等の制御対象１２２からのグランド電流は、さらに大きい数十Ａから数百Ａに達する。このため、筐体１０４、取付用ステー１０８、及び車体１１０は、金属等の導電性材料で構成されているといえども、数十Ａから数百Ａにも及ぶ制御対象１２２からのグランド電流が通過することにより、無視し得ない電圧降下を発生させる。
【００３７】
本実施形態における制御装置１０は、上述のとおり、グランド電流の最も少ないセンサ１２０ａ〜ｃのグランドをセンサ用グランド端子１５８にまとめて接続し、次にグランド電流の少ないプリアンプ１１２のグランド及び処理回路１１４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１２２及び駆動回路１１８のグランドをＰＧ１４４にまとめて接続する構成となっている。
【００３８】
したがって、センサ用グランド端子１５８、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、センサ用グランド端子１５８が最も小さく数μＡから数ｍＡ程度であり、ＳＧ１４０及びＬＧ１４２が次に小さく数ｍＡから数十ｍＡ程度及び数百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。
【００３９】
また、本実施形態に係る制御装置１０は、特に、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４が、それぞれ流出電流の少ない順に、筐体１０４と取付用ステー１０８と車体１１０とを介してＡＣＧ１２４へ至るグランド電流の電流経路に沿って上流から下流側へ向かって個別に配置されている。
【００４０】
このため、回路基板１００においては、ＰＧ１４４から流れ出す大きなグランド電流により、筐体１０４と取付用ステー１０８と車体１１０とを介してＡＣＧ１２４へ至る電流経路に電圧効果が生じてＰＧ１４４の電位が上がったとしても、これと同じだけセンサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０及びＬＧ１４２の電位も上昇することとなり、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４の電位変化は時間的に同位相で変化することとなる。
【００４１】
次に、図２及び図３を用いて上記の作用について説明する。
図２は、図１に示す制御装置１０における、センサ用グランド端子１５８及び各グランドパターンＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４から流れ出すグランド電流の電流経路を示した図である。
【００４２】
センサ用グランド端子１５８及びＳＧ１４０から筐体１０４へ向かって流れ出た電流は合流し、図示の黒い太線矢印で示すように筐体１０４から取付用ステー１０８に流れ出て図示下方へ流れ、車体１１０へ流れてＡＣＧ１２４のグランド端子に流入する。
【００４３】
ＳＧ１４０の次に流出電流の少ないＬＧ１４２は、図２に示すＳＧ１４０の位置Ｓ１からＡＣＧ１２４に至るグランド電流の電流経路（グランド電流経路）に沿ってＳＧ１４０よりも下流の位置Ｌ１に配置されており、ＬＧ１４２から筐体１０４を介して取付用ステー１０８へ流れ出たグランド電流は、センサ用グランド端子１５８及びＳＧ１４０からのグランド電流と合流し、太線矢印に沿って図示下方へ流れる。
【００４４】
また、流出電流の最も大きいＰＧ１４４は、グランド電流経路に沿ってＬＧ１４２よりもさらに下流の位置Ｐ１に配置されており、ＰＧ１４４から筐体１０４を介して取付用ステー１０８へ流れ出たグランド電流は、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、及びＬＧ１４２からのグランド電流と合流し、太線矢印に沿って図示下方及び左方へ流れ、車体１１０を介してＡＣＧ１２４のグランド端子へ至る。
【００４５】
このように、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４は、流出電流の少ない順に、筐体１０４及び車体１１０を介してＡＣＧ１２４のグランド端子に至るグランド電流経路に沿って上流から下流に向かって配置されている。
【００４６】
また、ＰＧ１４４から流れ出る数十Ａから数百Ａに及ぶ大きなグランド電流は、ＰＧ１４４が配されている位置Ｐ１とＡＣＧ１２４のグランド端子とを電気的に結ぶ筐体１０４、取付用ステー１０８、及び車体１１０の部分にのみ流れ、この部分においてのみ無視し得ない電圧降下を発生させる。
【００４７】
図３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３００はＡＣＧ１２４を模式的に電池として示したものであり、ブロック３０２は電気部品としてのセンサ１２０ａ〜ｃを、ブロック３０４はプリアンプ１１２を、ブロック３０６は処理回路１１４及び電源回路１１６を、ブロック３０８は駆動回路１１８と制御対象１２２を、それぞれ表わしている。また、ブロック３１０、３１２、３１４、及び３１６は、それぞれ、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４を表わしている。
【００４８】
また、抵抗３１８は、センサ用グランド端子１５８からのグランド電流がＳＧ１４０からのグランド電流に合流するまでの区間の筐体１０４の電気抵抗を表し、抵抗３２０は、図２における位置Ｓ１から位置Ｌ１までの区間の取付用ステー１０８の電気抵抗を表わし、抵抗３２２は、位置Ｌ１から位置Ｐ１までの区間の取付用ステー１０８の電気抵抗を表わす。さらに、抵抗３２４は、位置Ｐ１からＡＣＧ１２４に至るまでの電流経路における取付用ステー１０８及び車体１１０の電気抵抗を表わしている。
【００４９】
なお、位置Ｓ１、Ｌ１及びＰ１においてそれぞれセンサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４から流れ出たグランド電流が筐体１０４を横切る区間の電気抵抗は、当該区間の距離が短く無視できるため、抵抗３２０、３２２、３２４に含めないこととしている。
【００５０】
図３において、流出電流が最も少ないブロック３０２（センサ１２０ａ〜ｃ）が接続されたブロック３１０（センサ用グランド端子１５８）からの電流のみが通電される抵抗３１８における電圧降下、流出電流が次に少ないブロック３１２（ＳＧ１４０）からの電流が合流して通電される抵抗３２０における電圧降下、及び、流出電流が次に少ないブロック３１４（ＬＧ１４２）からの電流が合流して通電される抵抗３２２における電圧降下は、上述したとおりセンサ用グランド端子１５８からの流出電流が数μＡから数ｍＡ程度、ＳＧ１４０からの流出電流が数ｍＡから数十ｍＡ程度、ＬＧ１４２からの流出電流が数百ｍＡから数Ａ程度であることから、ほとんど無視することができ、約０Ｖとみなすことができる。
【００５１】
これに対し、ブロック３０８（ＰＧ１４４）からの流出電流が合流して通電される抵抗３２４における電圧降下Ｖｄは、ＰＧ１４４の流出電流がＬＧ１４２等の流出電流より数桁程度大きい（数十Ａから数百Ａ）ことから、無視し得ない値となる。
【００５２】
しかしながら、そのような無視し得ない電圧降下Ｖｄが生じたとしても、抵抗３１８〜３２２における電圧降下はほぼ０Ｖであるため、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４はほぼ同電位となる。その結果、Ｖｄの発生あるいは変動に起因する制御動作の異常の発生あるいは制御誤差の発生は回避される。
【００５３】
このように、本実施形態に係る制御装置１０では、センサ１２０ａ〜ｃのグランドが、ワイヤハーネスを介することなく、筐体１０４から流れ出てＡＣＧ１２４のグランド端子に至るグランド電流の電流経路に沿って最も上流に配置されたセンサ用グランド端子１５８に接続されている。
【００５４】
このため、本制御装置１０は、センサ１２０ａ〜ｃのグランド電位と回路基板１００上の各電気回路部品のグランド電位とを同じにして制御動作の異常や制御誤差の発生を回避しつつ、ワイヤハーネスを構成するケーブル１２６の芯線数を減らしてコストを低減することができると共に、ケーブル１２６の芯線数が少なくなる分、コネクタ１０２の小型化も可能となり、当該制御装置１０すなわちＥＣＵのサイズを小型化することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、センサ用グランド端子１５８は、ＳＧ１４０の近傍であって、筐体１０４及びセンサ用グランド端子１５８から流れ出るグランド電流の電流経路の最も上流の位置に配置されるものとしたが、センサ用グランド端子１５８の位置は、これに限らず、グランド電流の電流経路のうち、グランド電流の合流と共に当該電流経路を流れるグランド電流の総量が増加して無視し得ない電圧降下を生じ始める部分よりも上流に配されている限り、上記と同様の作用及び効果を奏することができる。すなわち、センサ用グランド端子１５８を配置すべき筐体１０４における所定の位置は、グランド電流の経路に沿って、グランド電流の総和が所定の値を超える位置よりも上流の位置とすることができる。なお、当該「所定の値」とは、上述の説明から明らかなように、グランド電流経路において無視し得ない所定の電圧降下を生じさせる電流値をいう。
【００５６】
さらに制御装置１０の変形例として、筐体１０４を構造物たる車体１１０に固定するための取付具である取付用ステー１０８が、制御装置１０の構成要素として含まれるものとし、センサ用グランド端子１５８を、筐体１０４の外側部ではなく、取付用ステー１０８に設けるものとすることができる。この場合、センサ用グランド端子１５８を配すべき位置は、上記と同様に、グランド電流経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流の位置となる。
【００５７】
図４は、制御装置１０の上記変形例の構成の一例を示す図である。図４に示す制御装置４０は、取付用ステー１０８を構成要素として含み、図１におけるセンサ用グランド端子１５８に代わって、取付用ステー１０８に設けられたセンサ用グランド端子４５８を含む。
【００５８】
図４に示した黒い太線矢印はグランド電流経路である。センサ用グランド端子４５８は、ＰＧ１４４からの大きなグランド電流の合流部よりも上流にあり、したがって、当該ＰＧ１４４からの大きなグランド電流によりグランド電流経路に電圧降下が発生しても、センサ用グランド端子４５８と、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４との間で電位差は生じない。したがって、図１に示す制御装置１０と同様の作用及び効果を発揮することができる。
【００５９】
［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。本実施形態に係る制御装置は、複数のセンサからのセンサ信号に基づいて複数の制御対象を制御するものであり、筐体外部に、センサ用グランド端子のほか、制御対象のグランドを接続するための制御対象用グランド端子が設けられている。
【００６０】
本実施形態によれば、第１の実施形態に係る制御装置の作用及び効果に加えて、ワイヤハーネスを構成するケーブルに制御対象のグランドを回路基板のグランドに接続するグランド線を含ませる必要がなくなり、ワイヤハーネスのコストを低減することができると共に、コネクタ及び制御装置の更なる小型化を図ることができる。
【００６１】
図５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、本実施形態において、第１の実施形態に係る制御装置１０（図１）と同じ構成要素については、制御装置１０において用いた符号と同一の符号を用いるものとする。また、本実施形態において、制御装置１０において用いた符号と同一の符号により示される構成要素については、上述の制御装置１０についての説明を援用する。
本制御装置５０は、回路基板５００と筐体１０４とコネクタ５０２により構成される。
【００６２】
回路基板５００は、図１と同様の構成を有するが、制御対象５２２ａ〜ｃを制御するための電力線５３６ａ〜ｃを有するケーブル５２８と、ケーブル５２８が接続されるコネクタ５０２を有し、これらを介して駆動回路５１８が複数の制御対象５２２ａ〜ｃを制御する。また、筐体１０４の外側部（図示下側）には、制御対象用グランド端子５６４が設けられており、制御対象５２２ａ〜ｃのグランドが、ワイヤ線５６６を介して接続されている。
【００６３】
図５には、ＡＣＧ１２４のグランド端子に向かって流れるグランド電流の経路（グランド電流経路）が黒い太線矢印で示されている。
制御対象用グランド端子５６４は、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０，ＬＧ１４２、ＰＧ１４４に対し、上記グランド電流経路に沿って最も下流に配されている。より正確には、制御対象用グランド端子５６４は、当該端子から流れ出たグランド電流が、センサ用グランド端子１５８、ＳＧ１４０，ＬＧ１４２、ＰＧ１４４からのグランド電流よりも下流においてグランド電流経路に合流するよう配されている。
【００６４】
このため、制御対象用グランド端子５６４から流れ出た制御対象５２２ａ〜ｃのグランド電流により上記グランド電流経路において電圧降下が生じても、制御対象用グランド端子５６４、ＰＧ１４４、ＬＧ１４２、ＳＧ１４０、及びセンサ用グランド端子１５８は、ほぼ同電位となり、当該電圧降下に起因する制御動作の異常や制御誤差は防止される。
【００６５】
なお、図５に示す例では、制御対象用グランド端子５６４を、グランド電流経路に沿って最も下流となる、筐体１０４の図示右下の外側部に設けるものとしたが、これに限らず、制御対象用グランド端子５６４の位置は、グランド電流経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流であればよい。ここで、当該「所定の値」とは、上述の如く、グランド電流経路において所定の電圧降下を生じさせる電流値をいう。なお、制御対象用グランド端子５６４の位置を、グランド電流経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流とした場合には、制御対象用グランド端子５６４の電位と他のグランドの電位（すなわち、ＰＧ１４４、ＬＧ１４２、ＳＧ１４０、及びセンサ用グランド端子１５８の電位）との間に電位差を生ずる場合があり得るが、当該電位差により制御対象５２２ａ〜ｃに発生する制御量の誤差は、センサ１２０ａ〜ｃにより検知される物理量（操作量）と目標値との差となって現れるため、当該差を減少させようとする通常の制御動作により、上記電位差の影響は解消され得る。
【００６６】
さらに、制御装置５０の変形例として、制御装置５０がその構成要素として取付用ステー１０８を含むものとし、制御対象用グランド端子５６４を、筐体１０４の外側部ではなく、取付用ステー１０８に設けることができる。この場合の制御対象用グランド端子の位置は、グランド電流経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値となる位置より下流又は最も下流にあたる位置、例えば、図５に制御対象用グランド端子５６８として示した位置（図示点線）に設けるものとすることができる。
【００６７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る制御システムについて説明する。
図６は、本実施形態に係る制御システムの構成を示す図である。
【００６８】
本制御システム６０は、図１に示す第１の実施形態に係る制御装置１０により構成される複数の制御装置６０１〜６０４を備え、制御装置６０２〜６０４が備えるセンサ用グランド端子６１２〜６１４が、ワイヤ線６２１〜６２３を介して制御装置６０１のセンサ用グランド端子６１１に接続されている。
【００６９】
本実施形態における制御装置６０１〜６０４は、例えば、エンジン制御用の一つのＥＣＵと、当該ＥＣＵと協調して動作する（すなわち、協調制御を行う）各種の個別のＥＣＵとすることができる。なお、当該協調して動作するＥＣＵとしては、オートマチック車におけるトランスミッション制御、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム、Anti-lock Brake System）、ＶＳＡ（車両挙動安定化制御、Vehicle Stability Assist）、ＥＰＳ（電動パワーステアリング、Electric Power Steering）等の制御を行うＥＣＵを含むことができる。
【００７０】
ここで、「協調して動作する」とは、各制御装置が、他の制御装置の動作状態や動作条件に基づいて、自装置の動作状態あるいは動作条件を動的に決定して制御動作を行うことをいう。このような協調動作（あるいは協調制御）においては、当該（制御）動作を正確に行うために、一の制御装置で受信される一のセンサの操作量と、他の制御装置において受信されるセンサの操作量との相対的な関係が維持されるように、各制御装置においてセンサ信号が正確に受信される必要がある。
【００７１】
本実施形態によれば、各制御装置６０１〜６０４のセンサ用グランド端子６１１〜６１４を電気的に互いに接続することにより、制御装置６０１〜６０４に接続された全てのセンサのグランド電位を同電位とすることができるので、各センサで検出される操作量の基準が一定となり、制御装置６０１〜６０４による協調制御を正確に動作させることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、制御装置６０１〜６０４は第１の実施形態に係る制御装置１０に従うものとしたが、これに限らず、第１の実施形態に係る制御装置１０の変形例である制御装置４０（図４）や、第２の実施形態に係る制御装置５０（図５）を用いて、本実施形態と同様の制御システムを構成することもできる。
【００７３】
また、第２の実施形態に係る制御装置５０を用いて図６に示す制御システムを構成する場合には、互いのセンサ用グランド端子を接続するだけでなく、制御対象用グランド端子を互いに接続しておくこともできる。これにより、複数の制御装置がそれぞれ制御する複数の制御対象のグランド電位、すなわち動作基準電圧を同じとして、各制御対象の動作量の相対的な関係を維持することができ、さらに正確な協調制御を行うことができる。
【００７４】
以上、説明したように、第１及び第２の実施形態に係る制御装置は、その筐体等から流れ出て電源のグランド端子に至るグランド電流の経路に沿ってグランド電流の総和が所定の値を超える位置より上流の位置に、センサのグランド端子が接続される。これにより、本制御装置は、センサ信号の適正な受信状態を確保しつつ、ワイヤハーネスからセンサ用のグランド線を削除してコストダウンを図ることができると共に、ワイヤハーネスを接続するコネクタを小型化して制御装置の小型化を図ることができる。
【００７５】
また、当該制御装置を複数用いて制御システムを構成する場合には、各制御装置のセンサ用グランド端子を互いに接続して全てのセンサの動作基準電位を同じとすることができ、これら制御装置に正確な協調制御を行わせることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０、４０、５０・・・制御装置、６０・・・制御システム、１００、５００・・・回路基板、１０２、５０２・・・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、１２０ａ〜ｃ・・・センサ、１２２、５２２ａ〜ｃ・・・制御対象、１２４・・・ＡＣＧ、１４０・・・信号用グランド（ＳＧ）、１４２・・・論理回路用グランド（ＬＧ）、１４４・・・電力用グランド（ＰＧ）、１５８、４５８・・・センサ用グランド端子、５６４、５６８・・・制御対象用グランド端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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