(57)【要約】  複数の電源系ラインを有する電子制御装置において、グランドラインに循環経路ができないようにした装置を提供することを目的とし、電源系ラインが複数設けられた電源と、前記電源系ラインからそれぞれ独立して前記電源が供給される複数の駆動部と、前記複数の駆動部に制御信号を出力する少なくとも１個の制御部とを備え、前記制御部において前記電源系ラインの内マイナス側ラインを一本のグランドラインで接続するように構成したものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源系ラインが複数設けられた電源と、前記電源系ラインからそれぞれ独立して前記電源が供給される複数の駆動部と、前記複数の駆動部に制御信号を出力する少なくとも１個の制御部とを備え、前記制御部において前記電源系ラインの内マイナス側ラインを一本のグランドラインで接続するように構成したことを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記制御部の前記電源系ラインの内マイナス側ラインは、前記駆動部を通ることなく共通のグランドラインにより直結され、前記制御部には前記共通のグランドラインから一本で接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記制御部には前記電源系ラインの内マイナス側ラインが電源供給用コネクタのマイナス側端子から延長された１本のグランドラインで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記制御部の前記電源系ラインの内マイナス側ラインは、前記駆動部の１つに接続されたグランドラインから延長された１本のグランドラインで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記制御部の前記電源系ラインの前記グランドラインは、複数本のグランドラインで構成したことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記制御部内および前記制御部と共通のグランドラインの両者を接続するグランドラインインピーダンスの和は、前記共通のグランドライン上の隣接点間のインピーダンスより大きくなるように配置したことを特徴とする請求項５に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記共通のグランドライン、または前記駆動部に接続されたグランドライン、またはその両方が銅バスバーまたはプリント基板またはセラミック基板で構成されていることを特徴とした請求項２または６に記載の電子制御装置。
【請求項８】
前記電源系ラインが接続されたフィルタ部を有し、このフィルタ部を介した直後に両者のグランドラインを直結する共通のグランドラインを設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の電源系ラインと、比較的電流が多い複数の駆動部と、その駆動部を制御する制御信号を出力する少なくとも１つの制御部を備えた電子制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源系ライン（プラス側とマイナス側）が少なくとも２組接続され、それぞれに対して駆動部が接続され、その駆動部に制御信号を出力する制御部は少なくとも１つを備えた従来の電子制御装置では、駆動部が制御する電流が多いとグランド（マイナス側）ラインの引き回しによってグランドライン内で電位差が生ずることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５７４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された装置では、１組の制御部（コントロールユニット）と、１組の駆動部（パワースイッチ部）とが一体化されたもので、グランドラインは、制御部で１本、駆動部で１本有し、駆動部のグランドラインは、アルミボディへ接続させているものであった。また、制御部に流れる電流と比較して駆動部には、かなり多い電流が流れるものであるため、グランドラインの引き回しによっては、制御部に電流が回り込む経路ができる可能性があった。【０００５】
さらに、駆動部を複数備え、電源系ラインも複数接続された装置においては、グランドラインが駆動部の数と制御部の数の合計で多数存在することになる。このような装置においては、グランドラインのインピーダンスの大小により、無駄な電流経路が形成され、この結果、グランド電位が変動し、これにより制御部の電圧検出精度などが悪化する可能性があった。
この発明は、以上のような問題点を改良するためになされたもので、グランドラインを工夫した複数の電源系ラインを有する電子制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の電子制御装置は、電源系ラインが複数設けられた電源と、前記電源系ラインからそれぞれ独立して前記電源が供給される複数の駆動部と、前記複数の駆動部に制御信号を出力する少なくとも１個の制御部とを備え、前記制御部において前記電源系ラインの内マイナス側ラインを一本のグランドラインで接続するように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の電子制御装置によれば、電源系ラインが接続された駆動部に制御信号を出力する制御部を有し、制御部のグランドラインを１箇所で接続することにより、制御部のグランド電位レベルを固定させることができ、制御部間に無駄な循環回路を形成させることなく、制御部における電圧信号の検出精度を悪化させることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電子制御装置を示す全体回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る電子制御装置を示す全体回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る電子制御装置を示す全体回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る電子制御装置の要部構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明を実施の形態１を示す図に基づいて説明する。
図１は、この発明の要部構成を示す車両用の電子制御装置の回路図である。
図において、電子制御装置は、電源となる２個のバッテリ３ａ、３ｂを有し、このバッテリ３ａ、３ｂのコネクタ端子３ａ＋、３ａ−、３ｂ＋、３ｂ−を通して２系統の動作電源が供給されるように構成されている。
また、この電子制御装置は、２個のバッテリ３ａ、３ｂから２系統の電源がそれぞれ独立して供給される複数の駆動部１０ａ、１０ｂと、これらの駆動部１０ａ、１０ｂに制御信号を出力して制御する制御部１１とを備え、駆動部１０ａ、１０ｂの出力によってそれぞれアクチュエータ２ａ、２ｂを駆動するように構成されている。ここで、バッテリ３ａ、３ｂおよびアクチュエータ２ａ、２ｂを除いて制御ユニット１が構成されている。
また、制御部１１は、バッテリ３ａ、３ｂにそれぞれ接続された電源回路１１ａ、１１ｄと、この電源回路１１ａ、１１ｄにそれぞれ接続されたＣＰＵ（中央処理装置：Central  Processing  Unit）１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅと、このＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅに接続され、駆動部１０ａ、１０ｂに対してそれぞれ信号を入出力する入出力回路１１ｃ、１１ｆとを有しており、これらの各回路は、基本的には２系統に独立して形成されている。
【００１０】
なお、制御部１１にはバッテリ３ａ、３ｂからプラス側電源が供給され、電源回路１１ａ、１１ｄを介してそれぞれＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅ、入出力回路１１ｃ、１１ｆに定電圧が与えられている。また、バッテリ３ａ、３ｂのマイナス側は、シャーシＧＮＤ（グランド）のボディライン３ｃにより接続されている。
次に、グランドライン（マイナス側）を見ると、アクチュエータ２ａ、２ｂに大電流を流して駆動する駆動部１０ａ、１０ｂには、バッテリ３ａ、３ｂに接続されたコネクタ端子３ａ−、３ｂ−からそれぞれグランドライン（マイナス側）が接続されている。また、コネクタ端子３ａ−、３ｂ−は、グランドライン１２ｃを介して接続され、両者が共通の電位となるように設定されている。さらに、この共通のグランドライン１２ｃは、１本の制御部用グランドライン１２ｄで制御部１１のＧＮＤパターンに接続されている。
なお、制御部１１の内部において、各回路は、独立して存在しているが、グランドラインは、共通の制御部用グランドライン１２ｄの１か所のみに形成されている。
【００１１】
ここで、もし、グランドライン１２ｄを共通とせず、電源（プラス側）と同様にコネクタ端子３ａ−、３ｂ−からそれぞれ制御部１１内に接続された場合、または、全く接続されておらず、制御部１１の２系統の回路が完全独立していた場合、例えばＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅは、各部の電圧モニタをしており、それらの情報が両ＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅ間でデータ授受されると、グランド電位レベルに少しでも差異があれば、モニタされた電圧にも差異を発生してしまい、異常判定、制御性に影響を及ぼすことになる。
【００１２】
また、例えばＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅ間で互いの状態を相互にモニタするような目的で通信を行う場合、ＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅのグランド電位レベルに差異が生じると、通信波形の電圧レベルそのものに１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅで差異が生じることになり、最悪の場合通信を行えない恐れがある。具体的な例を示すと、ＣＰＵ１１ｂがＣＰＵ１１ｂのグランド電位を基準に５Ｖの波形を送信したとしても、ＣＰＵ１１ｅのグランド電位を基準にすると２．５Ｖとなるような場合、通信が正常に行えなくなる。
したがって、このような構成の２つのＣＰＵ１１ｂ、ＣＰＵ１１ｅを有した制御部１１においては、グランド電位レベルを単一にしておくことが望まれることになる。
【００１３】
また、もし、共通のグランドライン１２ｃがなく、電源（プラス側）ラインと同様にそれぞれのグランドライン１２ａ，１２ｂが制御部１１へ接続されているとすると、この状態で駆動部１０ａに大電流を流して制御を開始した場合、電流の帰還ルートを見ると、駆動部１０ａのグランドライン１２ａを通り、大半はコネクタ端子３ａ−を介してバッテリ３ａへ戻ることになる。しかしながら、インピーダンスの関係上、帰還電流の一部は、制御部１１のグランドラインを通り、本来想定していない無駄な循環経路を通ってコネクタ端子３ａ−を通してバッテリ３ａへ戻ることになる。
この場合、制御部１１のグランドライン１２ａ，１２ｂに電流が流れることになり、前述したような制御部１１内のグランド電位レベルの差異を発生させることになる。
また、制御部１１がプリント基板等で形成され、大きな電流を流すことを想定していない場合には、製品としての耐久性にも影響を及ぼすことになる。
【００１４】
以上のような循環経路により、例えば制御部１１のグランドライン１２ａ，１２ｂの電位がアクチュエータ２ａ、２ｂの駆動に沿って変動し、その結果、各回路の判断ミス、エラーを引き起こす可能性があるが、共通のグランドライン１２ｃを接続するとともにこの共通のグランドライン１２ｃからグランドライン１２ｄを接続して１本のグランドラインで制御部１１に接続し、かつ、制御部１１内のグランドも共通化することにより問題を解決することができる。
【００１５】
また、制御部用グランドライン１２ｄの接続のみならず、グランドライン１２ｆ、又は１２ｇのように1本のグランドラインで制御部１１に接続されていても同様な効果を奏する。なお、グランドライン１２ｆは、１方のコネクタ端子３ｂ−から直接接続されたもので、グランドライン１２ｇは、１方の駆動部１０ａのグランドライン１２ａから接続されたものである。
【００１６】
さらに、ここで１本のグランドライン１２ｄで制御部１１に接続するように構成したが、文字通りの１本ではなく、複数のグランドラインを隣接して接続したものも含まれる。この隣接した複数本のグランドラインについては、図１に示すように、グランドライン１２ｂから延出した２本のライン１２ｅにおいて、制御部１１を経由するグランドラインのインピーダンスをＺ１、グランドライン１２ｂ上のインピーダンスをＺ２と定義すると、駆動電流がライン１２ｅへ流入して制御部１１のグランド電位レベルを変動させないためには、
Ｚ２≪Ｚ１
となるようなグランドラインの構成にしなければならない。
【００１７】
すなわち、複数のグランドラインを採用する場合、上記インピーダンスの関係となるように互いに隣接して配置することにより設置可能である。つまり隣接させてインピーダンスを微小に抑えたグランドラインは、１箇所での接続とみなすことが可能である。なお、上述では、グランドライン１２ｂから延出した複数のラインで説明したが、共通のグランドライン１２ｃから延出しても同様であり、さらに、グランドライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、銅バスバー、プリント基板またはセラミック基板を用いてインピーダンスを小さくすることが可能である。
【００１８】
以上のように、少なくとも２個のバッテリ３ａ、３ｂと、これらのバッテリ３ａ、３ｂの電源系コネクタ端子を介して電源が供給され、それぞれ外部のアクチュエータ２ａ、２ｂを駆動する駆動部１０ａ，１０ｂと、これら駆動部１０ａ，１０ｂに制御信号を出力して制御する制御部１１とを備え、制御部１１のグランドラインを1箇所で共有するように構成したことによって、制御部１１内を通った循環電流経路をなくすことができ、その結果、例えばアナログ電圧検出の精度を悪化するような問題を回避することができる。
【００１９】
また、制御部１１に２個以上のＣＰＵを有し、これらのＣＰＵ間を通信してデータの授受を行い、制御信号に反映させるような構成であれば、データの入力誤差を抑制することが可能となり、故障判定、制御信号精度を悪化させることが抑制されることになる。なお、この電子制御装置においては、電源系コネクタ端子を２組以上、駆動部を２組以上、制御部を１組以上としても適用することができ、例えば複数のバッテリ３ａ，３ｂの電圧に差異がある場合であっても適用することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る電子制御装置の全体回路図を示すものである。
上述の実施の形態１においては、２個のバッテリ３ａ、３ｂを並行に設けた電子制御装置について説明したが、図２に示す実施の形態２においては、電源となるバッテリ３ａを１個のみとし、このバッテリ３ａに２組のコネクタ端子３ａ＋、３ａ−、３ｂ＋、３ｂ−を接続して２系統の電源ラインを形成し、それぞれ制御ユニット１に電源を供給するように構成されている。ここで、制御ユニット１には、ノイズを抑制するために、コネクタ端子３ａ＋、３ａ−、３ｂ＋、３ｂ−の直後にそれぞれフィルタ部１３ａ、１３ｂが挿入されている。また、このようなフィルタ部１３ａ、１３ｂのグランド側は、グランドライン１２ｃにより共通に接続され、両者のグランドラインが直結されている。
【００２１】
また、制御部１１のグランドライン１２ｄは、共通のグランドライン１２ｃから１箇所で接続されている。なお、ＣＰＵ１１ｂは、１個のみで構成され、各駆動部１０ａ、１０ｂに対し、それぞれ独立した入出力信号が供給されるように構成されている。
その他の構成は、図１と同等であり、同等部分には同一符号を付して、説明を省略する。
【００２２】
以上のように、電源系コネクタ端子３ａ＋、３ａ−、３ｂ＋、３ｂ−の付近にフィルタ部１３ａ、１３ｂを設けた場合、共通のグランドライン１２ｃは、フィルタ部１３ａ、１３ｂを出た近傍で接続することが望ましく、このように構成することによって、制御部１１で発生したノイズをフィルタ部１３ａ、１３ｂで抑制することができ、この電子制御装置のＥＭＣ（Electromagnetic  Compatibility：電磁環境適合）特性を悪化させることなく、上述したように制御部１１のグランド電位レベルを安定に維持させることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る電子制御装置の全体回路図を示すものである。
図３において、電子制御装置は、１個のバッテリ３ａにコネクタ端子３ａ＋、３ａ−、３ｂ＋、３ｂ−が接続されて２系統の電源ラインが形成され、これらの電源が制御ユニット１に供給されるように構成されている。また、電子制御装置の制御ユニット１には、２つの３相インバータ１０ｃ、１０ｄが設けられ、この２つの３相インバータ１０ｃ、１０ｄにアクチュエータに相当するパワーステアリング用のモータ２ｃ、２ｄがそれぞれ独立して接続されている。さらに、制御ユニット１には、３相インバータ１０ｃ、１０ｄの前段に電源リレー１０ｅ、１０ｆおよび平滑用の電解コンデンサ１０ｇ、１０ｈが設けられている。また、３相インバータ１０ｃ、１０ｄは、図４に示すようにアームＦＥＴ（Field  Effect  Transistor：電界効果トランジスタ）１４ａ、１４ｂ、モータリレーＦＥＴ１４ｃのスイッチング素子、電流検出抵抗１４ｄによって構成されており、モータ２ｃ、２ｄに電流が流れる際に発生する電圧を検出してフィードバック制御をするものである。
その他基本的な構成は、図１、図２と同様であり、同等部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
このような構成のもとで、モータ２ｃ、２ｄには、５０Ａ以上の大電流が流れ、その駆動部（３相インバータ１０ｃ、１０ｄ）に流れる電流は、制御部１１に流れる電流と比較してかなり大きいものであり、グランドラインの引き回しによっては、制御部１１に電流が回り込む経路ができる可能性がある。このため、グランドラインの接続構成は、非常に重要となる。
すなわち、この実施の形態３においては、実施の形態２と同様、フィルタ部１３ａ、１３ｂの下流で共通のグランドライン１２ｃにより制御部１１のグランドライン１２ｄを接続することによって、制御部１１のグランド電位レベルが固定され、制御部１１のグランド電位を安定化させることができる。なお、３相インバータ１０ｃ、１０ｄに接続されたグランドライン１２ａまたは１２ｂから制御部１１のグランドラインを接続する場合、電流変動の大きいインバータグランドライン１２ｈ、１２ｉから制御部グランドを接続するべきではなく、できるだけフィルタ部１３ａ、１３ｂに近い場所から接続することが望ましい。
【００２５】
なお、以上の実施の形態においては、１個または２個のバッテリにより、２個のアクチュエータを駆動する場合について説明したが、バッテリは、３個以上としてもよく、アクチュエータも２個に限定されるものではない。
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合せたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１：制御ユニット、    ２ａ、２ｂ：アクチュエータ、    
２ｃ、２ｄ：モータ、    ３ａ、３ｂ：バッテリ、    
３ａ＋、３ａ−、３ｂ＋、３ｂ−：コネクタ端子、
３ｃ：ボディライン、    １０ａ、１０ｂ：駆動部、    
１１：制御部、    １１ａ、１１ｄ：電源回路、    
１１ｂ、１１ｅ：ＣＰＵ、    １１ｃ、１１ｆ：入出力回路、    
１２ａ、１２ｂ：グランドライン、    １２ｃ：共通のグランドライン、
１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ：制御部用グランドライン、
１３ａ、１３ｂ：フィルタ部、    １０ｃ、１０ｄ：３相インバータ、
１０ｅ、１０ｆ：電源リレー、    １０ｇ、１０ｈ：電解コンデンサ、
１４ａ、１４ｂ：アームＦＥＴ、    １４ｃ：モータリレーＦＥＴ、
１４ｄ：電流検出抵抗、    １２ｈ、１２ｉ：インバータグランドライン  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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