JP2012059037A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＰＵボードに実装されたＣＰＵの低温時に、ＣＰＵを安定起動させる。
【解決手段】電子制御装置１は、電源ユニット３と、ＣＰＵ５を実装したＣＰＵボード６と、ＣＰＵ５の温度測定用の温度センサ７と、ＣＰＵ５の加温用のヒータ８と、を備える。ＣＰＵボード６に搭載された温度電源コントローラ１０は、ＣＰＵ５の温度測定値に基づいて、ヒータ用スイッチ１１及びＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２のオン・オフを切り換えることにより、電源ユニット３の主電源３ｂからの電力をヒータ８とＣＰＵボード電源回路１３とのいずれか一方に供給する制御を行う。また、温度電源コントローラ１０は、電子制御装置１の起動時に、ＣＰＵ５がその動作保証温度範囲の下限値を下回る低温状態である場合には、主電源３ｂからの電力が、ＣＰＵボード電源回路１３に供給されるに先立って、ヒータ８に供給されるように電力供給制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御装置に関し、特に、電子制御装置に搭載されたＣＰＵボードに電力を供給するための技術に関する。

特許文献１には、ＣＰＵが実装されたプリント基板を備えるデータ記録装置において、ＣＰＵの動作を常に安定させることを目的として、ＣＰＵ放熱用のヒートシンクにＣＰＵ加温用のヒータを設け、ＣＰＵの低温時にはヒータを駆動させてヒータからの熱をヒートシンクを介してＣＰＵに伝達させることによりＣＰＵを加温する一方、ＣＰＵの高温時にはヒータの駆動を停止すると共にＣＰＵからの熱をヒートシンクを介して空気中に放出させることが記載されている。

特開２００８−５３６４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、ＣＰＵの低温時に、ＣＰＵを駆動させつつヒータによりＣＰＵを加温する場合には、ＣＰＵの加温が十分ではない状態で（例えば、ＣＰＵの動作保証温度範囲より低温で）ＣＰＵが駆動される可能性があり、それゆえ、ＣＰＵの誤動作や不安定動作が発生し得るという問題があった。
また、特許文献１に記載のように、ＣＰＵの低温時に、ＣＰＵとヒータとを同時に駆動させる場合には、ＣＰＵが実装されたプリント基板における消費電力とヒータにおける消費電力とをカバーするために、比較的大容量の電源ユニットを用いる必要があった。

本発明は、このような実状に鑑み、比較的小容量の電源ユニットを用いて、ＣＰＵの低温時に、ＣＰＵの誤動作や不安定動作を回避しつつ、ＣＰＵを駆動させることを目的とする。

このため本発明に係る電子制御装置は、電源ユニットと、ＣＰＵを実装したＣＰＵボードと、ＣＰＵの温度を測定する温度センサと、ＣＰＵの加温用のヒータと、ＣＰＵの温度測定値に応じて、電源ユニットからの電力をＣＰＵボードとヒータとのいずれか一方に供給する電力供給先切換手段と、を含んで構成される。また、電力供給先切換手段は、ＣＰＵの低温時に、電源ユニットからの電力をＣＰＵボードに供給するに先立って、ヒータに供給する。

本発明によれば、電力供給先切換手段は、電源ユニットからの電力をＣＰＵボードとヒータとのいずれか一方に供給することにより、ＣＰＵとヒータとは同時に駆動されることがないので、電源ユニットの容量を比較的小さくすることができる。
また、本発明によれば、電力供給先切換手段は、ＣＰＵの低温時に、電源ユニットからの電力をＣＰＵボードに供給するに先立って、ヒータに供給することにより、ＣＰＵの予熱後にＣＰＵが駆動されるので、ＣＰＵが低温であることに起因したＣＰＵの誤動作や不安定動作の発生を回避することができる。

本発明の一実施形態における電子制御装置の概略構成を示すブロック図 電子制御装置の起動時の電力供給制御フローを示すフローチャート ＣＰＵボードの正面図 図３のＡ−Ａ断面図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における電子制御装置の概略構成を示す。ここで、図１における実線矢印と破線矢印とは、それぞれ、電力線（電力供給経路）と信号線（信号伝達経路）とを示す。
電子制御装置１は、外部より電力線２を介して電力が供給される電源ユニット３と、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４と、ＣＰＵ（中央処理装置）５が実装されたＣＰＵボード６と、ＣＰＵ５の温度を測定する温度センサ７と、ＣＰＵ５の加温用のヒータ８と、ハードディスク等の周辺ユニット９と、を備える。

電源ユニット３は、常時投入（常時オン）の補助電源３ａと、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４からの指示に基づいてオン・オフされる主電源３ｂと、を備える。
電源ユニット３の補助電源３ａは、電力線２ａを介して、ＣＰＵボード６上の温度電源コントローラ１０に接続されている。これにより、温度電源コントローラ１０には、補助電源３ａからの電力が常時供給される。

電源ユニット３の主電源３ｂは、電力線２ｂを介して、ＣＰＵボード６上のヒータ用スイッチ１１に接続されている。
ヒータ用スイッチ１１には、電力線２ｃを介して、ヒータ８が接続されている。また、ヒータ用スイッチ１１は、温度電源コントローラ１０からの出力信号に応じてオン・オフされ、これにより、主電源３ｂからヒータ８への電力供給が制御される。

主電源３ｂからヒータ用スイッチ１１に至る電力線２ｂは、その途中から分岐して、ＣＰＵボード６上のＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２に接続される電力線２ｄを備える。
ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２には、電力線２ｅを介して、ＣＰＵボード６上のＣＰＵボード電源回路１３が接続されている。また、ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２は、温度電源コントローラ１０からの出力信号に応じてオン・オフされ、これにより、主電源３ｂからＣＰＵボード電源回路１３への電力供給が制御される。

ＣＰＵボード電源回路１３は、電力線２ｆを介して、ＣＰＵボード６上のＣＰＵ５及び周辺回路１４に接続されている。ここで、周辺回路１４には、ＣＰＵボード６に搭載されるＩＣ、メモリ、インターフェース等が含まれる。
また、ＣＰＵボード電源回路１３は、電力線２ｇを介して、周辺ユニット９に接続されている。これにより、電源ユニット３の主電源３ｂからＣＰＵボード６に供給される電力の一部が周辺ユニット９に供給される。

従って、ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２のオン・オフが切り換えられると、この切り換えに応じて、ＣＰＵボード電源回路１３からＣＰＵ５及び周辺回路１４への電力供給と、ＣＰＵボード電源回路１３から周辺ユニット９への電力供給とが同期して行われる。換言すれば、ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２のオン・オフ動作に応じて、ＣＰＵボード６の電源と、周辺ユニット９の電源とが、同期してオン・オフされる。

ＣＰＵ５及び周辺回路１４と周辺ユニット９との間では、信号線２０ａを介して各種信号の伝達が行われる。ここで、上述のように、ＣＰＵボード６の電源と周辺ユニット９の電源とが同期することにより、周辺ユニット９から信号線２０ａを介してＣＰＵ５及び周辺回路１４に回り込む電流を抑制することができるので、ＣＰＵ５等の動作を安定させることができる。

なお、ＣＰＵボード電源回路１３には、ＣＰＵボードの冷却用ファン（図示せず）の運転を制御するための制御回路（図示せず）が、電力線（図示せず）を介して接続されている。この制御回路は、温度センサ７にて測定されたＣＰＵ５の温度に基づいて、ＣＰＵボードの冷却用ファンの運転を制御する。

温度電源コントローラ１０は、電子制御装置１の各種制御を行うものであり、信号線２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを介して、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４，主電源３ｂ，温度センサ７，ヒータ用スイッチ１１，ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２に各別に接続されている。

温度電源コントローラ１０は、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４の指示に基づいて、主電源３ｂのオン・オフを切り換える。
また、温度電源コントローラ１０は、温度センサ７にて測定されたＣＰＵ５の温度に基づいて、ヒータ用スイッチ１１及びＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２のオン・オフを切り換える。

次に、温度電源コントローラ１０により行われる各種制御のうち、電子制御装置１の起動時の電力供給制御について、図２を用いて説明する。
図２は、電子制御装置１の起動時の電力供給制御フローを示す。
電子制御装置１の起動時に、温度電源コントローラ１０が、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４より「電源ＯＮ」の指示を受けると、温度電源コントローラ１０は、まず、ステップＳ１にて、電源ユニット３の主電源３ｂをオンする。

次に、ステップＳ２にて、ＣＰＵ５の温度測定値Ｔと所定の温度Ｔ１とを比較する。ここで、所定の温度Ｔ１とは、ＣＰＵ５の温度測定値が、ＣＰＵ５の動作保証温度範囲の下限値（例えば、０℃）を下回っているか否かを判定するための閾値である。
Ｔ≧Ｔ１の場合には、ＣＰＵ５が、その動作保証温度範囲の下限値を下回る低温状態ではないと判定して、後述するステップＳ６に進む。

一方、Ｔ＜Ｔ１の場合には、ＣＰＵ５が、その動作保証温度範囲の下限値を下回る低温状態であると判定して、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、ヒータ用スイッチ１１をオンして（すなわち、ヒータ８の電源をオンして）ヒータ８に電力を供給することにより、ＣＰＵ５の予熱を行う。なお、この際に、ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２はオフであるので、ＣＰＵボード電源回路１３への電力供給は遮断されている。

次に、ステップＳ４にて、ＣＰＵ５の温度測定値Ｔと所定の温度Ｔ１とを比較する。
Ｔ＜Ｔ１の場合には、ＣＰＵ５の低温状態が継続していると判定して、ステップＳ３に戻る。
一方、Ｔ≧Ｔ１の場合には、ＣＰＵ５の低温状態が解消したと判定して、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ヒータ用スイッチ１１をオフして（すなわち、ヒータ８の電源をオフして）ヒータ８への電力供給を遮断することにより、ＣＰＵ５の予熱を終了する。
この後、ステップＳ６にて、ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２をオンして（すなわち、ＣＰＵボード６の電源をオンして）ＣＰＵボード電源回路１３に電力を供給する。これにより、ＣＰＵ５，周辺回路１４，周辺ユニット９が同期して起動する。

このようにして、ＣＰＵ５の低温時に、電源ユニット３の主電源３ｂからの電力は、ＣＰＵボード電源回路１３に供給されるに先立って、ヒータ８に供給される。
なお、温度電源コントローラ１０、ヒータ用スイッチ１１、及びＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２により、本発明における「電力供給先切換手段」の機能が実現される。
また、電子制御装置１がアクチュエータ等の外部装置の起動を制御する場合には、ＣＰＵ５の起動に同期して外部装置が起動されるように、外部装置への電力供給制御を行うことが可能である。この場合には、例えば、ＣＰＵ５に信号線を介して接続される外部装置用の制御ボードを予め設け、この制御ボードにて、ＣＰＵ５の起動と外部装置の起動とが同期するように、外部装置への電力供給を行う。この場合には、ＣＰＵ５の電源と外部装置の電源とが同期することにより、外部装置から信号線を介してＣＰＵ５に回り込む電流を抑制することができるので、ＣＰＵ５の動作を安定させることができる。

次に、本実施形態における温度センサ７及びヒータ８が搭載されたＣＰＵボード６の一例を、図３及び図４を用いて説明する。
図３は、ＣＰＵボード６の概略構成を示す。また、図４は、図３のＡ−Ａ断面を示す。
ＣＰＵボード６の上面には、２つのＣＰＵ５が載置され、２つのＣＰＵ５の間のＣＰＵボード６の上面には、温度センサ７が載置されている。温度センサ７は、信号線２０ｄを介して、ＣＰＵボード６上の温度電源コントローラ１０に接続されている。なお、本実施形態では、温度センサ７は、ＣＰＵボード６の温度を測定することによりＣＰＵ５の温度を間接的に測定しているが、ＣＰＵ５の温度測定方法はこれに限らず、例えば、温度センサ７は、ＣＰＵ５の温度を直接測定するようにしてもよい。

２つのＣＰＵ５には、双方の上面を覆うように、伝熱シート３１を介して、金属製（例えば、アルミ製）のヒートシンク３２が載置されている。ここで、ヒートシンク３２は、伝熱シート３１を介してＣＰＵ５の上面に面接触している。
ヒートシンク３２は、矩形底部３２ａと、その上面に並行に立設された複数の放熱フィン３２ｂとを備える。

ヒートシンク３２は、Ｌ字型断面を有する一対の固定部材３３により挟持されて、固定部材３３を介して、ＣＰＵボード６に固定されている。ここで、ヒートシンク３２の複数の放熱フィン３２ｂのうち最も外側に位置する放熱フィン３２ｂと固定部材３３との間には、シート状のヒータ８が介装されている。すなわち、ヒータ８は、ヒートシンク３２に搭載されている。

ヒータ８は、電力線２ｃを介して、ＣＰＵボード６上のヒータ用スイッチ１１に接続されている。
ヒータ用スイッチ１１がオンされると、ヒータ８が発熱し、この熱が、ヒートシンク３２及び伝熱シート３１を介して、ＣＰＵ５に伝達され、これにより、ＣＰＵ５が加温される。

一方、ヒータ用スイッチ１１がオフされると、ヒータ８は発熱しないので、ヒートシンク３２は、ＣＰＵ５用の放熱板として機能して、ＣＰＵ５が冷却される。
本実施形態によれば、電子制御装置１は、電源ユニット３と、ＣＰＵ５を実装したＣＰＵボード６と、ＣＰＵ５の温度を測定する温度センサ７と、ＣＰＵ５の加温用のヒータ８と、ＣＰＵ５の温度測定値に応じて、電源ユニット３の主電源３ｂからの電力をＣＰＵボード電源回路１３とヒータ８とのいずれか一方に供給する電力供給先切換手段（温度電源コントローラ１０，ヒータ用スイッチ１１，ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２）と、を含んで構成される。そして、電力供給先切換手段（温度電源コントローラ１０，ヒータ用スイッチ１１，ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２）は、ＣＰＵ５の低温時に、電源ユニット３の主電源３ｂからの電力をＣＰＵボード電源回路１３に供給するに先立って、ヒータ８に供給する。これにより、ＣＰＵ５とヒータ８とは同時に駆動されることがないので、電源ユニット３の容量を比較的小さくすることができる。また、ＣＰＵ５の予熱後にＣＰＵ５が駆動されるので、ＣＰＵ５が低温であることに起因したＣＰＵ５の誤動作や不安定動作の発生を回避することができる。

また、本実施形態によれば、電子制御装置１は、ＣＰＵボード６に接続される周辺ユニット９を更に含んで構成され、電源ユニット３の主電源３ｂからＣＰＵボード電源回路１３に供給される電力の一部が周辺ユニット９に供給される。これにより、ＣＰＵ５の電源と周辺ユニット９の電源とが同期するので、例えば、周辺ユニット９から信号線２０ａを介してＣＰＵ５に回り込む電流を抑制することができ、従って、ＣＰＵ５の動作を安定させることができる。

また、本実施形態によれば、温度センサ７は、ＣＰＵボード６の温度を測定することによりＣＰＵ５の温度を間接的に測定するので、温度センサ７がＣＰＵ５の温度を直接測定する場合に比べて、温度センサ７の設置場所の選択の自由度を高めることができる。
また、本実施形態によれば、ヒータ８は、ＣＰＵ５に接触させて配置されるヒートシンク３２に搭載されるので、比較的コンパクトな構成でＣＰＵ５の予熱を行うことができる。

また、本実施形態によれば、電源ユニット３は、主電源３ｂと補助電源３ａとを備え、温度電源コントローラ１０は、補助電源３ａより常時供給される電力で切換動作して、主電源３ｂより供給される電力を、ＣＰＵボード電源回路１３とヒータ８とのいずれか一方に供給する。これにより、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４が「電源ＯＦＦ」である場合に温度電源コントローラ１０が待機状態になるので、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４が「電源ＯＦＦ」から「電源ＯＮ」に切り換わると、直ちに、電子制御装置１の起動時の電力供給制御フローを開始することができる。

また、本実施形態によれば、電力供給先切換手段（温度電源コントローラ１０，ヒータ用スイッチ１１，ＣＰＵボード電源回路用スイッチ１２）は、ＣＰＵボードに搭載されるので、比較的コンパクトな構成で電子制御装置１の起動時の電力供給先の切換を行うことができる。

１ 電子制御装置
２，２ａ〜２ｇ 電力線
３ 電源ユニット
３ａ 補助電源
３ｂ 主電源
４ 電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
５ ＣＰＵ
６ ＣＰＵボード
７ 温度センサ
８ ヒータ
９ 周辺ユニット
１０ 温度電源コントローラ
１１ ヒータ用スイッチ
１２ ＣＰＵボード電源回路用スイッチ
１３ ＣＰＵボード電源回路
１４ 周辺回路
２０ａ〜２０ｆ 信号線
３１ 伝熱シート
３２ ヒートシンク
３２ａ 矩形底部
３２ｂ 放熱フィン
３３ 固定部材

Claims (6)

1. 電源ユニットと、
   ＣＰＵを実装したＣＰＵボードと、
   前記ＣＰＵの温度を測定する温度センサと、
   前記ＣＰＵの加温用のヒータと、
   前記ＣＰＵの温度測定値に応じて、前記電源ユニットからの電力を前記ＣＰＵボードと前記ヒータとのいずれか一方に供給する電力供給先切換手段と、
   を含んで構成され、
   前記電力供給先切換手段は、前記ＣＰＵの低温時に、前記電源ユニットからの電力を前記ＣＰＵボードに供給するに先立って、前記ヒータに供給することを特徴とする電子制御装置。
2. 前記ＣＰＵボードに接続される周辺ユニットを更に含んで構成され、前記電源ユニットから前記ＣＰＵボードに供給される電力の一部が前記周辺ユニットに供給されることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記温度センサは、前記ＣＰＵボードの温度を測定することにより前記ＣＰＵの温度を間接的に測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記ヒータは、前記ＣＰＵに接触させて配置されるヒートシンクに搭載されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電子制御装置。
5. 前記電源ユニットは、主電源と補助電源とを備え、
   前記電力供給先切換手段は、前記補助電源より常時供給される電力で切換動作して、前記主電源より供給される電力を、前記ＣＰＵボードと前記ヒータとのいずれか一方に供給することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電子制御装置。
6. 前記電力供給先切換手段は、前記ＣＰＵボードに搭載されることを特徴とする請求項５に記載の電子制御装置。

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