JP2006189990A - 制御装置の運転方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来技術は、制御装置自体に実装されている温度センサ自体が故障した場合、制御装置を正しくフェールセーフ動作へ移行させることができないという問題があった。また、制御装置に実装させる発熱が懸念される素子が複数個ある場合、各々の発熱が懸念される素子に対応した複数個の温度センサが必要になった。この場合、温度センサが複数個必要になるため、コスト，実装面積が増大するという問題があった。
【解決手段】
本発明は、制御装置に実装している発熱が懸念される素子（通常、電流制御素子）へのＣＰＵの指示電流値を計測し、かつ、前述のパラメータから消費電力を計測する手段を備え、あらかじめ取得しておいた制御装置自体の熱抵抗のパラメータをかけ合わせる事で、制御装置の温度上昇を予測することができ、制御装置自体を保護するフェールセーフ状態へ移行することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置及びその運転方法に関し、特に制御装置自身の素子故障による温度上昇、もしくはシステム異常による周囲温度上昇により、制御装置自身の動作保証温度範囲を超える恐れが発生したとき、制御装置自身をフェールセーフ動作へ移行させる技術に関する。

従来の技術は、例えば、特許文献１、制御装置自体に温度センサを実装し、その温度センサで制御装置の温度をモニタし、そのモニタした温度が所定の条件を満たしたときに、制御装置をフェール動作へ移行させるという構成であった。

特許第３３７１３８２号公報

上記従来技術は、制御装置自体に実装されている温度センサ自体が故障した場合、制御装置を正しくフェールセーフ動作へ移行させることができないという問題があった。また、制御装置に実装させる発熱が懸念される素子が複数個ある場合、各々の発熱が懸念される素子に対応した複数個の温度センサが必要になった。この場合、温度センサが複数個必要になるため、コスト，実装面積が増大するという問題があった。また、前述したように、温度センサ自体の信頼性という観点から見ると、制御装置をフェールセーフに移行させるか否かを判断，判定する温度センサが複数個存在するということは、それだけ、温度センサ自体の故障によるフェール誤検知のおそれが増大するという問題があった。

本発明は、制御装置の周囲温度を測定する手段を備え、また制御装置に実装している発熱が懸念される素子（通常、電流制御素子）へのＣＰＵの指示電流値を計測し、かつ、前述のパラメータから消費電力を計測する手段を備え、あらかじめ取得しておいた制御装置自体の熱抵抗のパラメータをかけ合わせる事で、制御装置の温度上昇を予測することができる。つまり、前述の予測した温度が制御装置自体の動作保証温度より高くなると判断した場合、例えば、発熱が懸念される素子への通電電流を低減する、もしくは、制御装置自体の電源を遮断するなど、制御装置自体を保護するフェールセーフ状態へ移行することができる。

本発明によれば、制御装置自体に温度センサを実装しなくても、制御装置の周囲温度，制御装置に実装している発熱が懸念される素子へのＣＰＵの指示電流値、そして、制御装置の熱抵抗から制御装置の温度上昇値を容易に推測することができ、なんらかの要因により、制御装置の動作保証温度を超えるような場合でも、制御装置の動作保証温度を超える前に、フェールセーフ動作へ移行することができる。

以下、本発明の実施例を図１により説明する。

制御装置１１は、制御装置１１に電源を供給する電源１８，制御装置１１の外部の周囲温度を検出する周囲温度センサ１５と、前記周囲温度センサ１５からの温度情報を取り込み、所定の条件に基づき、演算処理を行うＣＰＵ１２と、前記ＣＰＵ１２に接続され、かつ、ＣＰＵ１２において演算処理された情報によって負荷を駆動する負荷駆動素子１３，前記負荷駆動素子１３により駆動されるコイル負荷１９，前記制御装置１１に供給される電源電圧をモニタする電源電圧モニタ回路１４から構成されている。また、予め制御装置１１の熱抵抗θ［℃／Ｗ］１６を取得しておくことを特徴とする。ここで、制御装置１１は例えば内燃機関を制御するものなどが考えられる。

まず制御装置において、なんらかの要因により、前記制御装置の動作保証温度を超えた場合における従来のフェールセーフ技術について図２，図３を用いて説明する。

図２は従来の技術を用いた場合の制御装置の一実施例である。

制御装置１１は、制御装置１１に電源を供給する電源１８，制御装置１１の内部の周囲温度を検出する基板温度センサ２４と、前記基板温度センサ２４からの温度情報を取り込み、所定の条件に基づき、演算処理を行うＣＰＵ１２と、前記ＣＰＵ１２に接続され、かつ、ＣＰＵ１２において演算処理された情報によって負荷を駆動する負荷駆動素子１３，前記負荷駆動素子１３により駆動されるコイル負荷１９，前記制御装置１１に供給される電源電圧をモニタする電源電圧モニタ回路１４から構成されている。

図３は前記制御装置１１の温度が上昇した場合の制御装置内部温度と制御装置外部の温度の関係を示したグラフである。

図中の各々の要素は、前記制御装置１１の内部に接地した基板温度センサ２４にて検出した制御装置内部の基板温度ＴＰＷＢ３１，制御装置の内部素子が故障しうる温度ＴＢＲ３２，制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３，制御装置内部温度ＴＰＷＢ３１が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３超えてから温度が平衡するまでの遅延時間
ＴＤＥＬＡＹ３４を示す。

次にフェールセーフを検出するまでの動作について説明する。

まず、制御装置１１が正常動作している時、制御装置内部温度ＴＰＷＢ３１が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えていない場合、ＣＰＵ１２は演算処理された制御の目標値に従い負荷を駆動する。次に制御装置の負荷駆動条件が変化し、負荷電流１７が増加する、もしくは制御装置の外部温度が何らかの要因で上昇した場合、制御装置内部温度ＴＰＷＢ３１が上昇し始める。このまま、制御装置内部基板温度ＴＰＷＢ３１が上昇し続けると、次に制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３に達する。この時、ＣＰＵ１２は制御装置内部基板温度ＴＰＷＢ３１が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３に達したことを判断し、制御装置１１を保護するためフェールセーフへと移行する。

しかしながら、この時、制御装置内部温度ＴＰＷＢ３１が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３超えてから温度が平衡するまでの遅延時間ＴＤＥＬＡＹ３４が発生した場合、制御装置内部基板温度ＴＰＷＢ３１が引き続き上昇し、制御装置内部素子故障が生じうる温度ＴＢＲ３２にさらされる、またはＴＢＲ３２を超えることにより制御装置内部素子故障が発生するという問題があった。前記遅延時間ＴＤＥＬＡＹ３４が発生する要因としては、例えば制御装置１１の熱容量によりフェールセーフに移行しても引き続き制御装置内部基板温度ＴＰＷＢ３１が上昇し続けることによる要因、制御装置内部基板温度
ＴＰＷＢ３１が急激に上昇し、制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えてからＣＰＵ１２が温度情報を更新するまでの時間差による要因、負荷駆動素子１３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えてから制御装置１１の内部に接地した基板温度センサ２４に温度が伝わるまでの時間差による要因といった事例が考えられる。

次に、本発明を用いたフェールセーフ方法について説明する。図４は図１の構成における制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３と周囲温度センサ１５の値ＴＯＩＬ４１の関係を示したグラフである。図中の要素ΔＴ４２は負荷駆動条件及び、予め把握しておく制御装置の熱抵抗θのパラーメータにより決定される制御装置１１の温度上昇推定値である。次に、フェールセーフまでの流れを説明する。制御装置１１の温度上昇値ΔＴ［℃］は（１）式にて表される。

ΔＴ［℃］＝（Ｖ×Ｉ）［Ｗ］×θ［℃／Ｗ］ …（１）
ここで Ｖ：電源電圧モニタ値
Ｉ：負荷電流１７
θ：予め把握しておく制御装置の熱抵抗
したがって、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３の値は（２）式にて表される。

ＴＤＥＶ［℃］＝Ｔ０ＩＬ［℃］＋ΔＴ［℃］ …（２）
（２）式より、負荷駆動条件を固定とした場合、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３は制御装置の周囲温度ＴＯＩＬ４１にて決定され、一定の温度差ΔＴ４２で推移する。

図５は図１の構成における制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３と周囲温度センサ１５の値ＴＯＩＬ４１の関係を示したグラフであり、図中のΔＴ′５１は負荷駆動条件を変更した場合に予測される制御装置１１の温度上昇推定値である。

ＣＰＵ１２は負荷駆動条件の変更を実施する場合、（１）式を用いて負荷駆動条件変更後に予測される制御装置１１の温度上昇推定値ΔＴ′５１を算出し、(２)式を用いて制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３を推定する。この時、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えると推定される場合、ＣＰＵ１２は制御装置１１の保護を目的にフェールセーフへ移行する。ここでのフェールセーフとは負荷電流１７を遮断する、または負荷駆動条件を変更しない、または制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないような負荷駆動条件に変更することである。

本発明では、制御装置内部基板温度ＴＰＷＢ３１が動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えたことを確認してからフェールセーフ動作に移行するではなく、制御装置の周囲温度ＴＯＩＬ４１及び負荷駆動条件といった制御条件から制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３を推定し、前もって制御装置１１の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えそうと予測したときにフェールセーフ動作に移行できるので、制御装置１１は動作保証温度の上限値
ＴＯＰ３３を超えることはない。また、本発明では制御装置内部の温度を検出する基板温度センサ２４を不要とすることができる。制御装置１１内に用いられる一般的な温度センサとしてサーミスタがある。この部品は比較的安価ではあるが、例えば、１２５℃を超えるような高温度領域においては、サーミスタ自体の信頼性を確保する必要があるという問題があった。

次に本発明を用いた実施例についてフローチャート図６を用いて説明する。本フローチャートは、フェールセーフを判定するフェールセーフフラグを「０」とするブロック６１，各パラメータをモニタするブロック６２，ブロック６２にてモニタしたパラメータをもとに制御装置の温度上昇値を推定するブロック６３，制御装置の温度上昇値が制御装置の動作保証温度を超えないかを判定する分岐ブロック６４，フェールセーフに移行するブロック６４ａ，フェールセーフフラグを「１」とするブロック６４ｂ，フェールセーフフラグが立っているか判定する分岐ブロックから構成される。まず、制御装置内部推定温度
ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないと推定される場合について説明する。本制御が開始されると、フェールセーフフラグＦＡＩＬ＝「０」に設定する。（ブロック６１）次に制御装置内部の温度を推定するために必要なパラメータをモニタするブロックへ進む。ここで電源電圧：Ｖ［Ｖ］，負荷電流：Ｉ［Ａ］，周囲温度：ＴＯＩＬ［℃］をモニタする。（ブロック６２）次にブロック６２にてモニタしたパラメータをもとに制御装置の温度上昇値を推定するブロックへ進む。（ブロック６３）ここでは、モニタしたパラメータを元に制御装置の温度上昇推測値ＴＤＥＶを算出する。次に制御装置の温度上昇値が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないかを判定する分岐ブロックへ進む。（ブロック６４）ここで、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないか判定する。ここでは、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないと推定される場合についての説明であるため、分岐ブロック６５へ進む。分岐ブロック６５ではフェールセーフフラグＦＡＩＬの状態を判断する。この場合、Fail＝「０」の状態であるためブロック６６へ進む。ブロック６６では警告を停止し、次にブロック６７へ進む。ブロック６７ではFail＝「０」の状態であるため、通常制御モードへ移行し、再び最初に戻る。

次に、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ33を超えると推定される場合について説明する。

本制御が開始されると、フェールセーフフラグＦＡＩＬ＝「０」に設定する。（ブロック６１）次に制御装置内部の温度を推定するために必要なパラメータをモニタするブロックへ進む。ここで電源電圧：Ｖ［Ｖ］，負荷電流：Ｉ［Ａ］，周囲温度：ＴＯＩＬ［℃］をモニタする。（ブロック６２）次にブロック６２にてモニタしたパラメータをもとに制御装置の温度上昇値を推定するブロックへ進む。（ブロック６３）ここでは、モニタしたパラメータを元に制御装置の温度上昇推測値ＴＤＥＶを算出する。次に制御装置の温度上昇値が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないかを判定する分岐ブロックへ進む。（ブロック６４）ここで、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないか判定する。ここでは、制御装置内部推定温度
ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えると推定される場合についての説明であるため、ブロック６４ａへ進む。ブロック６４ａでは制御装置１１の保護を目的にＣＰＵ１２によりフェールセーフへ移行する。フェールセーフとは負荷電流
１７を遮断する、または負荷駆動条件を変更しない、または制御装置内部推定温度TDEV43が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないような負荷駆動条件に変更する。また、制御装置に実装し発熱が懸念される負荷駆動素子個々の熱抵抗及び負荷電流を把握している制御装置の構成である場合は、各負荷駆動素子個々に負荷電流を遮断する、または負荷駆動条件を変更しない、または制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないような負荷駆動条件を負荷駆動素子個々に変更するといったことを行う。次にブロック６４ａへ進む。ブロック６４ａでは制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えると推定されているため、フェールセーフフラグFail＝「１」にする。次に分岐ブロック６５へ進む。分岐ブロック６５ではフェールセーフフラグＦＡＩＬの状態を判断する。この場合、Fail＝「１」の状態であるためブロック６５ａへ進む。ブロック６５ａではフェールセーフに移行しているため警告を開始し、再び最初に戻る。

本実施例では前記故障フラグを正常時「０」，異常時「１」としたがこれを反対に設定しても何ら問題ないということは言うまでもない。また、本実施例において制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、ユーザーまたは、通信回路を用いて他の制御装置へ警告を実施する手段を設けることで以下の効果が得られる。

前記制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、例えば警告灯を点灯もしくは点滅させることで、ユーザーに制御装置１１がフェールモードに移行することを知らせる。警告灯は制御装置１１が直接駆動することも可能であるが、他の制御装置へ通信回路を用いて点灯させることも可能である。この場合、他の制御装置は当該制御装置がフェールモードへ移行したことを認識することが可能である。ユーザー及び他の制御装置は警告に基づき、適切な処置、例えば制御装置１１の電源遮断などを実施しうる。警告の手段としては警告灯の他にアラーム等の警告音もしくは、警告灯，警告音を併用しうることはいうまでもない。

次に本発明の他の実施例を図７にて説明する。図は本発明が係わる制御装置の他の実施例である。本実施例において、７１は警告をユーザーへ知らせる警告灯であり、７２は他制御装置との通信を行うためのインターフェース回路、７３は他制御装置を示す。本発明の他の実施例について、以下、説明する。本実施例は、前述の図１の実施例に対し、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、ユーザーまたは、通信回路を用いて他の制御装置へ警告を実施する手段を有していることを特徴とする。警告灯７１は制御装置１１が駆動する場合と、他制御装置との通信を行うためのインターフェース回路７２を経由して他制御装置７２が駆動しても問題ないということはいうまでもない。

次に本発明の他の実施例を図８にて説明する。図６は本発明が係わる制御装置の他の実施例である。本実施例において、８１はフェールセーフモードへ移行した情報を記憶する記憶媒体であり、８２は他制御装置との通信を行うためのインターフェース回路７２を利用して記憶媒体に記憶されたフェール情報を確認することが可能なモニタ装置を示す。本発明の他の実施例について、以下、説明する。フェール情報は通信用インターフェースを用いて制御装置の外部にある別な記憶媒体に記憶させても問題ないことはいうまでもない。本実施例は、前述の図１の実施例に対し、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、ＣＰＵ内蔵または制御装置１１内部に準備された記憶媒体を用いてフェール情報を記憶する手段を有し、後からフェール情報を確認することが可能な構成を特徴とする。

次に本発明の他の実施例を図９にて説明する。図９は本発明が係わる制御装置の一実施例である。本実施例において、９１ａ，９１ｂは負荷駆動素子毎の熱抵抗θであり、92ａ，９２ｂは各負荷駆動素子に流れる負荷電流を示す。前述の図１の実施例では制御装置
１１全体の熱抵抗θ１６を用いた場合について説明したが、負荷駆動素子毎の予め把握しておく熱抵抗θを用いた場合における本発明の一実施例について、以下、説明する。本実施例の場合、制御装置１１の温度上昇値ΣΔＴ［℃］は（３）式にて表される。

ΣΔＴ［℃］＝ΔＴ１＋ΔＴ２＋…ΔＴｎ …（３）
ここでΔＴ１＝（Ｖ×Ｉ１）［Ｗ］×θ１［℃／Ｗ］
ΔＴ２＝（Ｖ×Ｉ２）［Ｗ］×θ２［℃／Ｗ］
：
ΔＴｎ＝（Ｖ×Ｉｎ）［Ｗ］×θｎ［℃／Ｗ］
Ｖ ：電源電圧モニタ値
ΔＴ１，ΔＴ２…ΔＴｎ：各負荷駆動素子の温度上昇推定値
Ｉ１，Ｉ２…Ｉｎ ：各負荷に流れる負荷電流
θ１，θ２…θｎ ：予め把握しておく各負荷駆動素子の熱抵抗
したがって、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３の値は（４）式にて表される。

ＴＤＥＶ［℃］＝Ｔ０ＩＬ［℃］＋ΣΔＴ［℃］ …（４）
ＣＰＵ１２は負荷駆動条件の変更を実施する場合、（３）式を用いて負荷駆動条件変更後に予測される制御装置１１の温度上昇推定値ΔＴ′５１を算出し、（４）式を用いて制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３を推定する。この時、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ43が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えると推定される場合、ＣＰＵ１２は制御装置１１の保護を目的にフェールセーフへ移行する。本発明では制御装置に実装され、発熱が懸念される複数個ある負荷駆動素子について個々の熱抵抗及び負荷電流をあらかじめ取得しておくことで、個々の負荷駆動素子についてフェールセーフ移行条件を個別に設定できるという特徴をもつ。これにより、フェールセーフは負荷電流を遮断する、または負荷駆動条件を変更しない、または制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないような負荷駆動条件を負荷駆動素子個々に変更するといったことを行う。従来の技術を用いて本発明内容によるフェールセーフを実現させるためには、各負荷駆動素子個々に対応する複数個の温度センサが必要となる。この場合コスト，部品実装面積が増大する、及び複数個の温度センサの信号がＣＰＵに入力されるため、ＣＰＵの信号処理の負荷が増大する、アナログ入力端子が不足するといった問題が発生する。また、信頼性という観点から見ると、制御装置をフェールセーフに移行させるか否かを判断，判定する温度センサが複数個存在するということは、それだけ、温度センサ自体の故障によるフェール誤検知のおそれが増大するという問題があった。

次に本発明を用いた実施例についてフローチャート図１０を用いて説明する。

本フローチャートは、フェールセーフを判定するフェールセーフフラグを「０」とするブロック１０１，各パラメータをモニタするブロック７２，ブロック１０２にてモニタしたパラメータをもとに制御装置の温度上昇値を推定するブロック１０３，制御装置の温度上昇値が制御装置の動作保証温度を超えないかを判定する分岐ブロック１０４，フェールセーフに移行するブロック１０４ａ，フェールセーフフラグを「１」とするブロック104b，フェールセーフフラグが立っているか判定する分岐ブロックから構成される。まず、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないと推定される場合について説明する。本制御が開始されると、フェールセーフフラグ
ＦＡＩＬ＝「０」に設定する。（ブロック１０１）次に制御装置内部の温度を推定するために必要なパラメータをモニタするブロックへ進む。ここで電源電圧：Ｖ［Ｖ］，負荷電流：Ｉ１＋Ｉ２＋…Ｉｎ［Ａ］，周囲温度：ＴＯＩＬ［℃］をモニタする。（ブロック
１０２）次にブロック１０２にてモニタしたパラメータをもとに制御装置の温度上昇値を推定するブロックへ進む。（ブロック１０３）ここでは、モニタしたパラメータを元に制御装置の温度上昇推測値ＴＤＥＶを算出する。次に制御装置の温度上昇値が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないかを判定する分岐ブロックへ進む。（ブロック１０４）ここで、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないか判定する。ここでは、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないと推定される場合についての説明であるため、分岐ブロック１０５へ進む。分岐ブロック１０５ではフェールセーフフラグFAILの状態を判断する。この場合、Fail＝「０」の状態であるためブロック１０６へ進む。ブロック１０６では警告を停止し、次にブロック１０７へ進む。ブロック１０７ではFail＝「０」の状態であるため、通常制御モードへ移行し、再び最初に戻る。

次に、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ33を超えると推定される場合について説明する。

本制御が開始されると、フェールセーフフラグＦＡＩＬ＝「０」に設定する。（ブロック１０１）次に制御装置内部の温度を推定するために必要なパラメータをモニタするブロックへ進む。ここで電源電圧：Ｖ［Ｖ］,負荷電流：Ｉ［Ａ］,周囲温度：ＴＯＩＬ［℃］をモニタする。（ブロック１０２）次にブロック１０２にてモニタしたパラメータをもとに制御装置の温度上昇値を推定するブロックへ進む。（ブロック１０３）ここでは、モニタしたパラメータを元に制御装置の温度上昇推測値ＴＤＥＶを算出する。次に制御装置の温度上昇値が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないかを判定する分岐ブロックへ進む。（ブロック１０４）ここで、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないか判定する。ここでは、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えると推定される場合についての説明であるため、ブロック１０４ａへ進む。ブロック１０４ａでは制御装置１１の保護を目的にＣＰＵ１２によりフェールセーフへ移行する。フェールセーフとは負荷電流１７を遮断する、または負荷駆動条件を変更しない、または制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないような負荷駆動条件に変更する。また、制御装置に実装し発熱が懸念される負荷駆動素子個々の熱抵抗及び負荷電流を把握している制御装置の構成である場合は、各負荷駆動素子個々に負荷電流を遮断する、または負荷駆動条件を変更しない、または制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えないような負荷駆動条件を負荷駆動素子個々に変更するといったことを行う。次にブロック１０４ａへ進む。ブロック１０４ａでは制御装置内部推定温度TDEV43が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超えると推定されているため、フェールセーフフラグFail＝「１」にする。次に分岐ブロック１０５へ進む。分岐ブロック１０５ではフェールセーフフラグＦＡＩＬの状態を判断する。この場合、Fail＝「１」の状態であるためブロック１０５ａへ進む。ブロック１０５ａではフェールセーフに移行しているため警告を開始し、再び最初に戻る。

本実施例では前記故障フラグを正常時「０」，異常時「１」としたがこれを反対に設定しても何ら問題ないということは言うまでもない。また、本実施例において制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、ユーザーまたは、通信回路を用いて他の制御装置へ警告を実施する手段を設けることで以下の効果が得られる。

前記制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、例えば警告灯を点灯もしくは点滅させることで、ユーザーに制御装置１１がフェールモードに移行することを知らせる。警告灯は制御装置１１が直接駆動することも可能であるが、他の制御装置へ通信回路を用いて点灯させることも可能である。この場合、他の制御装置は当該制御装置がフェールモードへ移行したことを認識することが可能である。ユーザー及び他の制御装置は警告に基づき、適切な処置、例えば制御装置１１の電源遮断などを実施しうる。警告の手段としては警告灯の他にアラーム等の警告音もしくは、警告灯，警告音を併用しうることはいうまでもない。

次に本発明の他の実施例を図１１にて説明する。図１１は本発明が係わる制御装置の他の実施例である。本発明の他の実施例について、以下、説明する。本実施例は、前述の図９の実施例に対し、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、ユーザーまたは、通信回路を用いて他の制御装置へ警告を実施する手段を有していることを特徴とする。本実施例においても、図７の実施例と同等の効果を得ることが可能なことは言うまでもない。

次に本発明の他の実施例を図１２にて説明する。図１２は本発明が係わる制御装置の他の実施例である。本発明の他の実施例について、以下、説明する。本実施例は、前述の図９の実施例に対し、制御装置内部推定温度ＴＤＥＶ４３が制御装置の動作保証温度の上限値ＴＯＰ３３を超える場合、ＣＰＵ内蔵または制御装置１１内部に準備された記憶媒体を用いてフェール情報を記憶する手段を有し、後からフェール情報の確認することが可能な構成を特徴とする。本実施例においても、図８の実施例と同等の効果を得ることが可能なことは言うまでもない。

本発明は制御装置が高温環境で使用される製品で、制御装置の自己発熱を含めた内部温度が制御装置の動作保証温度の上限を超える可能性があり、フェールセーフへの移行が必要となる製品において産業上の利用可能性が高い。

本発明に係わる制御装置の一実施例を示す構成図である。 従来の技術に係わる制御装置の一実施例を示す構成図である。 従来の技術に係わる制御装置の一実施例を示すグラフである。 本発明に係わる制御装置の一実施例を示すグラフである。 本発明に係わる制御装置の一実施例を示すグラフである。 本発明に係わる制御装置の一実施例を示すフローチャートである。 本発明に係わる制御装置の他の実施例を示す構成図である。 本発明に係わる制御装置の他の実施例を示す構成図である。 本発明に係わる制御装置の他の実施例を示す構成図である。 本発明に係わる制御装置の他の実施例を示すフローチャートである。 本発明に係わる制御装置の他の実施例を示す構成図である。 本発明に係わる制御装置の他の実施例を示す構成図である。

符号の説明

１１…制御装置、１２…ＣＰＵ、１３…負荷駆動素子、１４…電源電圧モニタ回路、
１５…周囲温度センサ、１６…制御装置の熱抵抗θ、１７…負荷電流、１８…電源、１９…負荷。

Claims (15)

1. 内蔵する負荷駆動素子を駆動して、外部機器の制御を行う制御装置の運転方法において、
   前記負荷駆動素子の熱抵抗パラメータを記憶し、
   前記装置の外部温度と前記負荷駆動素子への通電電流とに基づいて、前記装置の運転モードをフェールセーフモードへ切換えることを特徴とする制御装置の運転方法。
2. 請求項１において、
   前記フェールセーフモードには、前記負荷駆動素子の通電電流を少なくすること、または、制御装置の電源を遮断することが含まれることを特徴とする制御装置の運転方法。
3. 請求項１において、
   前記切換えは、前記装置の外部温度と前記負荷駆動素子への通電電流とに基づいて制御装置の温度を予想し、予想された温度が所定の温度を超えた場合に行われることを特徴とする制御装置の運転方法。
4. 請求項１において、
   前記フェールセーフモードへ切換えられたことを外部に告知することを特徴とする制御装置の運転方法。
5. 請求項２において、
   前記負荷駆動素子は複数個存在し、
   これら複数個の負荷駆動素子の熱抵抗パラメータを個々に記憶し、
   これら複数個の負荷駆動素子の通電電流の少なくとも一方を少なくすることを特徴とする制御装置の運転方法。
6. 機器の動作を制御する制御装置において、前記制御装置は、制御装置外部の温度を検出するセンサからの温度情報を所定の条件に基づき計算し、所定の処理を行うＣＰＵと、前記ＣＰＵに接続されＣＰＵにて所定の処理を行われた情報に基づき負荷を駆動する負荷駆動素子から構成され、かつ、予め前記制御装置の熱抵抗のパラメータを取得しておくことを特徴とする制御装置。
7. 請求項６において、制御装置自体に温度センサを実装していないことを特徴とする制御装置。
8. 請求項６において、制御装置外部の温度，負荷駆動条件、予め把握しておく制御装置の熱抵抗のパラーメータから、前記制御装置の上昇温度を推定し所定以上の温度に達すると判定したとき、制御装置をフェールセーフ動作へ移行させることを特徴とする制御装置。
9. 請求項８においてフェールセーフモードへ移行する際、同時にユーザーにランプ，ブザー等で警告しうる手段を有することを特徴とする制御装置。
10. 請求項８においてフェールセーフモードへ移行する時、フェール情報を記憶する手段を有し、あとからフェール情報を確認することが可能な構成を特徴とする制御装置。
11. 機器の動作を制御する制御装置において、前記制御装置は、制御装置外部の温度を検出するセンサ、前記センサからの温度情報を所定の条件に基づき計算し、所定の処理を行うＣＰＵと、前記ＣＰＵに接続されＣＰＵにて所定の処理を行われた情報に基づき負荷を駆動する複数の負荷駆動素子から構成され、かつ、予め前記複数の負荷駆動素子の熱抵抗パラメータを取得しておくことを特徴とする制御装置。
12. 請求項１１において、制御装置自体に温度センサを実装していないことを特徴とする制御装置。
13. 請求項１１において、複数の負荷駆動素子の上昇温度を推定し、所定以上の温度に達すると判定したとき、前記複数の負荷駆動素子をフェールセーフ動作へ移行させることを特徴とする制御装置。
14. 請求項１３においてフェールセーフモードへ移行する際、同時にユーザーにランプ，ブザー等で警告しうる手段を有することを特徴とする制御装置。
15. 請求項１３においてフェールセーフモードへ移行する時、フェール情報を記憶する手段を有し、あとからフェール情報を確認することが可能な構成を特徴とする制御装置。
    
    

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