JP2015060398A - 出力装置およびその診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】応答特性が異なる負荷に接続されるデジタル出力回路の診断を行うための機器コストや実装面積を削減する。【解決手段】実施形態によれば、出力装置は、第１負荷および第１負荷より応答時間が長い第２負荷に接続され、第１負荷に信号を出力する第１出力素子および第１出力素子に接続される第１遮断素子を有する第１デジタル出力回路と、第２負荷に信号を出力する第２出力素子および第２出力素子に接続される第２遮断素子を有する第２デジタル出力回路と、各遮断素子を一括して駆動させる駆動回路と、所定タイミングより第２負荷の応答時間だけ早くに第２出力素子からの信号をＯＦＦさせ、所定タイミングより第１負荷の応答時間だけ早くに各出力素子からの信号をＯＮさせ、第１および第２遮断素子からの信号をＯＦＦさせ、所定タイミングで各デジタル出力回路からの信号に基づいて各遮断素子が正常か故障かを診断する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、出力装置およびその診断方法に関する。

近年、装置の製造者・供給者に対して、国際標準の機能安全規格が国際電気標準化会議の規格ＩＥＣ６１５０８「電気・電子・プログラマブル電子安全関連系の機能安全」として纏められている。更に、特定の産業用機能安全システムにおいては、特定の用途に合わせた派生規格が定められている。例えば、安全計装システムについては、システムの設計者・インテグレータ・ユーザに対しては、国際標準のプロセス用アプリケーション規格としてＩＥＣ６１５１１が定められている。

これらの規格では、システムの設計、保守、廃棄に至るライフサイクルにおける安全を評価し、リスク軽減の要求レベルである安全度水準（SIL; Safety Integrity Level）を定量的な評価尺度として定めている。

高い安全度水準を求められる安全計装システムにおいては、デジタル出力回路の故障の検出が必要となる。システム起動時だけでなくシステム稼働中においても対象のデジタル出力回路に対する診断が必要となる。そして故障を検出した際には、システム出力を安全状態に遷移させる必要がある。

特開２０１３−５４４２７号公報

出力遮断回路を有するデジタル出力回路から制御装置（負荷）となる入力回路への接続において、制御装置の無応答時間内で出力遮断回路内の出力素子の故障診断を行っている。
しかし、制御装置の無応答時間は装置毎に異なるため、接続される制御装置の応答特性に応じてデジタル出力回路毎に診断タイミングを変えて故障診断を行う必要がある。

このため、遮断素子と出力素子の故障診断を行う為には、遮断素子と出力素子とをそれぞれ制御する必要があり、制御装置数が多くなるにつれて機器コストや部品実装面積が大きくなってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、応答特性が異なる負荷に接続されるデジタル出力回路の診断を行うための機器コストや実装面積を削減することが可能な出力装置およびその診断方法を提供することである。

実施形態によれば、出力装置は、第１負荷および前記第１負荷より信号に対する応答時間が長い第２負荷に接続される出力装置であって、前記第１負荷に信号を出力する第１出力素子および前記第１出力素子に接続される第１遮断素子を有する第１デジタル出力回路と、前記第２負荷に信号を出力する第２出力素子および前記第２出力素子に接続される第２遮断素子を有する第２デジタル出力回路と、前記第１および第２遮断素子を一括して駆動させる遮断素子用の単一の駆動回路とを備える。この出力装置は、所定タイミングより前記第２負荷の応答時間だけ早いタイミングで前記第２出力素子からの信号をＯＦＦさせ、前記所定タイミングより前記第１負荷の応答時間だけ早いタイミングで前記第１および第２出力素子からの信号をＯＮさせて前記第１および第２遮断素子からの信号をＯＦＦさせる信号制御手段と、前記所定タイミングで前記第１デジタル出力回路からの信号に基づいて前記第１遮断素子が正常か故障かを診断し、前記所定タイミングで前記第２デジタル出力回路からの信号に基づいて前記第２遮断素子が正常か故障かを診断する診断手段とをもつ。

第１の実施形態における出力装置の構成例を示す回路図。 第１の実施形態における出力装置による素子診断タイミングの全体動作を説明するための図。 第１の実施形態における出力装置による出力素子診断動作を説明するための図。 第１の実施形態における出力装置による第１出力素子と第２出力素子の診断のための手順の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態における出力装置による遮断素子診断動作を説明するための図。 第１の実施形態における出力装置による第１遮断素子と第２遮断素子の診断のための手順の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態における出力装置による各種出力信号がＯＮであるときの遮断素子診断動作を説明するための図。 第２の実施形態における出力装置の構成例を示す回路図。 第２の実施形態における出力装置による出力素子診断動作を説明するための図。 第２の実施形態における出力装置による第１出力素子と第２出力素子の診断のための手順の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態における出力装置による遮断素子診断動作を説明するための図。 第１の実施形態における出力装置による第１遮断素子と第２遮断素子の診断のための手順の一例を示すフローチャート。 従来方式の遮断・出力素子診断回路の構成例を示す図。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
実施形態の理解を容易にするために、まず、従来の出力装置のデジタル出力回路の構成について説明する。
図１３は、従来の出力装置のデジタル出力回路の構成例を示す図である。
出力装置１０は、第１デジタル出力回路３０と第２デジタル出力回路３１とを有する。出力装置１０は、これら第１デジタル出力回路３０と第２デジタル出力回路３１の診断機能を有する。

まず、第１デジタル出力回路３０について説明する。
第１デジタル出力回路３０は、負荷としての第１制御装置５０を駆動するためのスイッチング素子として動作する第１出力素子４１のＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を有する。第１出力素子４１のソースは、ＭＰＵ２０および第１制御装置５０の入力端に接続される。ＭＰＵ２０は、第１デジタル出力回路３０の出力状態を監視する。

また、第１デジタル出力回路３０は、この回路の遮断を行うためのスイッチング素子として動作する第１遮断素子４０のＭＯＳＦＥＴを有する。第１遮断素子４０のソースは、第１遮断素子第１出力素子接続線１２３を介して第１出力素子４１のドレインと接続される。第１出力素子４１のゲートは第１出力素子４１用の駆動回路２１に接続される。

第１遮断素子４０のドレインは外部電源装置５２のプラス線１２０を介して外部電源装置５２のプラス側と接続される。第１遮断素子４０のゲートは第１遮断素子４０用の駆動回路２１に接続される。
第１出力素子４１用の駆動回路２１と第１遮断素子４０用の駆動回路２１とは、第１出力素子４１と第１遮断素子４０とを駆動するためのＭＰＵ２０と接続される。

次に、第２デジタル出力回路３１について説明する。
第２デジタル出力回路３１は、負荷としての第２制御装置５１を駆動するためのスイッチング素子として動作する第２出力素子４３のＭＯＳＦＥＴを有する。第２出力素子４３のソースは、ＭＰＵ２０および第２制御装置５１の入力端に接続される。ＭＰＵ２０は、第２デジタル出力回路３１の出力状態を監視する。

第１デジタル出力回路３０の第１出力素子４１に接続される第１制御装置５０には速い応答特性を有する、例えば時定数が小さい（ｔｃｒ１＜ｔｃｒ２）制御装置が用いられる。

また、第２デジタル出力回路３１の第２出力素子４３に接続される第２制御装置５１には第１制御装置５０より遅い応答特性を有する、例えば時定数の大きい（ｔｃｒ２＞ｔｃｒ１）制御装置が用いられる。

第２デジタル出力回路３１は、この回路の遮断を行うためのスイッチング素子として動作する第２遮断素子４２のＭＯＳＦＥＴを有する。第２遮断素子４２のソースは、第２遮断素子第２出力素子接続線１２４を介して第２出力素子４３のドレインと接続される。第２出力素子４３のゲートは第２出力素子４３用の駆動回路２１に接続される。第２遮断素子４２のゲートは第２遮断素子４２用の駆動回路２１に接続される。
第２出力素子４３用の駆動回路２１と第２遮断素子４２用の駆動回路２１とは、第２出力素子４３と第２遮断素子４２とを駆動するためのＭＰＵ２０と接続される。

また、第１制御装置５０および第２制御装置５１の出力端は、外部電源装置５２のマイナス線１２１を介して外部電源装置５２のマイナス側と接続される。また、外部電源装置５２のプラス側は、第２遮断素子４２のドレインと接続される。
上記の様に、図１３に示した従来の構成では、ＭＰＵ２０は、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２とを別々の駆動回路２１を介して駆動させる。

ＭＰＵ２０は、第１遮断素子４０を制御するための第１遮断素子制御信号１１０を第１遮断素子４０用の駆動回路２１に出力する。この駆動回路２１は、第１遮断素子４０に第１遮断信号（第１遮断素子駆動信号）１１１を出力する。

第１遮断素子４０が正常であれば、第１遮断信号１１１がＯＮ状態となると第１遮断素子４０はＯＮ状態となる。また、第１遮断素子４０が正常であれば、第１遮断信号１１１がＯＦＦ状態となると第１遮断素子４０はＯＦＦ状態となる。

ＭＰＵ２０は、第１出力素子４１を制御するための第１出力素子制御信号１０２を第１出力素子４１用の駆動回路２１に出力する。この駆動回路２１は、第１出力素子４１に第１出力信号（第１出力素子駆動信号）１０３を出力する。

第１出力素子４１が正常であれば、第１出力信号１０３がＯＮ状態となると第１出力素子４１はＯＮ状態となる。また、第１出力素子４１が正常であれば、第１出力信号１０３がＯＦＦ状態となると第１出力素子４１はＯＦＦ状態となる。

ＭＰＵ２０は、第２遮断素子４２を制御するための第２遮断素子制御信号１１２を第２遮断素子４２用の駆動回路２１に出力する。この駆動回路２１は、第２遮断素子４２に第２遮断信号（第２遮断素子駆動信号）１１３を出力する。

第２遮断素子４２が正常であれば、第２遮断信号１１３がＯＮ状態となると第２遮断素子４２はＯＮ状態となる。また、第２遮断素子４２が正常であれば、第２遮断信号１１３がＯＦＦ状態となると第２遮断素子４２はＯＦＦ状態となる。

ＭＰＵ２０は、第２出力素子４３を制御するための第２出力素子制御信号１０４を第２出力素子４３用の駆動回路２１に出力する。この駆動回路２１は、第２出力素子４３に第２出力信号（第２出力素子駆動信号）１０５を出力する。

第２出力素子４３が正常であれば、第２出力信号１０５がＯＮ状態となると第２出力素子４３はＯＮ状態となる。また、第２出力素子４３が正常であれば、第２出力信号１０５がＯＦＦ状態となると第２出力素子４３はＯＦＦ状態となる。

ＭＰＵ２０は、各種素子に対する信号制御に応じた第１出力診断信号１０６および第２出力診断信号１０７に基づいて、各種素子が正常（ＯＮ／ＯＦＦ出力出来る）であるか故障（ＯＦＦ出力することが出来ない）であるかを診断する。各種素子をＯＮ出力出来るか否かの診断をＯＮ診断と呼ぶことがあり、各種素子をＯＦＦ出力出来るか否かの診断をＯＦＦ診断と呼ぶことがある。

つまり、従来の構成では、第１遮断素子４０、第２遮断素子４２の診断を行う場合、制御装置の応答特性に応じて個々に診断を行う必要がある。このため、第１遮断素子４０用の駆動回路２１と第２遮断素子４２用の駆動回路２１とがそれぞれ必要となる。

ＭＰＵ２０は、第１出力素子４１、第２出力素子４３、第１遮断素子４０および第２遮断素子４２のＯＮ診断を、制御出力中で出力がＯＮの時に一括して行う。
つまり、ＭＰＵ２０は、第１出力素子４１、第２出力素子４３のＯＦＦ診断と第１遮断素子４０および第２遮断素子４２のＯＦＦ診断と、第１出力素子４１、第２出力素子４３、第１遮断素子４０および第２遮断素子の一括ＯＮ診断により各素子のＯＮ／ＯＦＦ故障診断を行う。

（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態における出力装置のデジタル出力回路の構成例を示す図である。
ここでは、図１に示した構成のうち、図１３に示した構成と異なる構成を中心に説明する。
図１に示した構成は、図１３に示した構成と異なり、第１遮断素子４０および第２遮断素子４２のそれぞれに対して駆動回路２１を設ける代わりに、第１遮断素子４０および第２遮断素子４２に共通する１つの駆動回路２１を設ける。この駆動回路２１は、第１遮断素子４０のゲートおよび第２遮断素子４２のゲートのそれぞれに接続される。この共通する駆動回路を必要に応じて各遮断素子用の駆動回路２１と呼ぶ。

ＭＰＵ２０は、各種素子への信号を制御するための信号制御部２０ａと、この信号制御に応じた第１出力診断信号１０６および第２出力診断信号１０７に基づいて、各種素子が正常であるか故障であるかを診断するための診断部２０ｂとを有する。

また、この各遮断素子用の駆動回路２１は、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａからの遮断素子制御信号１００に応じて、第１遮断素子４０および第２遮断素子４２のそれぞれに共通の信号としての第１第２遮断信号（遮断素子駆動信号）１０１を出力する構成としている。

第１遮断素子４０と第２遮断素子４２が正常であれば、第１第２遮断信号１０１がＯＮ状態となると第１遮断素子４０と第２遮断素子４２はＯＮ状態となる。また、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２が正常であれば、第１第２遮断信号１０１がＯＦＦ状態となると第１遮断素子４０と第２遮断素子４２はＯＦＦ状態となる。

上記の様に、本実施形態では、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２は遮断素子用の一つの駆動回路２１に接続されるので、図１３に示した構成と比較して駆動回路２１の数を削減する事ができる。

図２は、第１の実施形態における出力装置による素子診断タイミングの全体動作を説明するための図である。
図２では、第１出力素子４１、第２出力素子４３、第１遮断素子４０、第２遮断素子４２のそれぞれをＯＦＦ診断するためのタイミングを示している。
まず、第１出力素子４１と第２出力素子４３をＯＦＦ診断するための各種信号の制御について説明する。
第１出力素子４１と第２出力素子４３をＯＦＦ診断するための所定のタイミングの前では、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、第１第２遮断信号１０１をＯＮ状態としている。

第１第２遮断信号１０１をＯＮ状態とするには、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａから第１第２遮断信号１０１をＯＮ状態にするための遮断素子駆動信号１００を各遮断素子用の駆動回路２１に出力する。すると、この駆動回路２１は、ＯＮ状態とした遮断素子駆動信号１０１を第１遮断素子４０および第２遮断素子４２に出力する。第１第２遮断信号１０１をＯＦＦ状態にする場合は、ＯＮ／ＯＦＦが異なる他は同様である。

第１出力素子４１と第２出力素子４３をＯＦＦ診断するための所定のタイミングになると、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、第１第２遮断信号１０１をＯＮした状態で、第１制御装置５０、第２制御装置５１の応答時間内で第１出力信号１０３と第２出力信号１０５とをそれぞれＯＦＦ状態にするための信号出力を行う。

第１出力信号１０３をＯＦＦ状態にするには、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａから第１出力信号１０３をＯＦＦ状態にするための出力素子制御信号１０２を第１出力素子４１用の駆動回路２１に出力する。すると、この駆動回路２１は、ＯＦＦ状態とした第１出力信号１０３を第１出力素子４１に出力する。第１出力信号１０３をＯＮ状態にする場合の信号出力は、ＯＮ／ＯＦＦが異なる他は同様である。

第２出力信号１０５をＯＦＦ状態にするには、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａから第２出力信号１０５をＯＦＦ状態にするための出力素子制御信号１０４を第２出力素子４３用の駆動回路２１に出力する。すると、この駆動回路２１からＯＦＦ状態にした第２出力信号１０５を第２出力素子４３に出力する。第２出力信号１０５をＯＮ状態にする場合の信号出力は、ＯＮ／ＯＦＦが異なる他は同様である。

ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、このように第１出力信号１０３をＯＦＦさせた時間に第１出力診断信号１０６の電圧のレベルを判断することで、第１出力素子４１のＯＦＦ診断を行う。
また、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第２出力信号１０５をＯＦＦさせた時間に第２出力診断信号１０７の電圧のレベルを判断することで、第２出力素子４３のＯＦＦ診断を行う。

次に、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２のＯＦＦ診断のための各種信号の制御について説明する。
第１遮断素子４０と第２遮断素子４２をＯＦＦ診断するための所定のタイミングの前では、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、第１出力信号１０３および第２出力信号１０５について、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。

第１遮断素子４０や第２遮断素子４２をＯＦＦ診断するための所定のタイミングになると、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、第１出力信号１０３や第２出力信号１０５をＯＮ状態にするための信号出力を行う。また、このタイミングでは、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、第１第２遮断信号１０１を第１制御装置５０、第２制御装置５１の応答時間内でＯＦＦ状態にするための信号出力を行う。

ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１第２遮断信号１０１をＯＦＦした時間に第１出力診断信号１０６の電圧レベルを判断することで第１遮断素子４０のＯＦＦ診断を行う。また、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、このように第１第２遮断信号１０１をＯＦＦした時間に第２出力診断信号１０７の電圧レベルを判断することで第２遮断素子４２のＯＦＦ診断を行う。

図３は、第１の実施形態における出力装置による出力素子ＯＦＦ診断動作を説明するための図である。
図３では、第１出力素子４１および第２出力素子４３のＯＦＦ診断を時間経過に合わせて示している。
第１出力素子４１と第２出力素子４３のＯＦＦ診断は、第１出力素子４１を第１制御装置５０に接続して、第２出力素子４３を第２制御装置５１に接続した状態で行われる。このため、第１制御装置５０、第２制御装置５１の応答特性に合わせた診断時間を設け、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、この診断時間に第１出力素子４１と第２出力素子４３のＯＦＦ診断を行う。

図４は、第１の実施形態における出力装置による第１出力素子４１と第２出力素子４３のＯＦＦ診断のための手順の一例を示すフローチャートである。
ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、初期状態では、第１出力素子４１と第２出力素子４３をＯＦＦ診断するタイミングとしての診断判定点（検出点）ｔ０より時間ｔｃｒ２だけ早い時刻ｔ２より前では、第１第２遮断信号１０１をＯＮ出力し、第１出力信号１０３、第２出力信号１０５について、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる（Ｓ１）。

そして、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、前述した時刻ｔ２を計時すると（Ｓ２）、第２出力素子４３のＯＦＦ診断のために、第２出力素子４３用の駆動回路２１を介して、応答特性の遅い第２制御装置５１側の第２出力素子４３の駆動信号としての第２出力信号１０５をＯＦＦ状態にするための信号出力を行う（Ｓ３）。

ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ１だけ早い時刻ｔ１より前では、第１出力信号１０３について、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。

次に、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、前述した時刻ｔ１を計時すると（Ｓ４）、第１出力素子４１のＯＦＦ診断のために、応答性の速い第１制御装置５０側の第１出力素子４１の駆動信号としての第１出力信号１０３をＯＦＦ状態にするための信号出力を行う（Ｓ５）。

そして、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、診断判定点ｔ０の時刻を計時すると（Ｓ６）、で第１出力素子４１からの第１出力診断信号１０６と第２出力素子４３からの第２出力診断信号１０７とを入力する（Ｓ７）。診断判定点ｔ０以後は、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１第２遮断信号１０１をＯＮ状態を継続して出力させるとともに、第１出力信号１０３、第２出力信号１０５について、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。

ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１出力診断信号１０６の電圧レベルがＬＯＷレベルであれば（Ｓ８のＹＥＳ）、第１出力素子４１は正常と判断し（Ｓ９）、この電圧レベルがＨＩＧＨ（ＨＩ）レベルであれば（Ｓ８のＮＯ）、第１出力素子４１は故障と判断する（Ｓ１０）。このようにして第１出力素子４１のＯＦＦ診断が行える。

同様に、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第２出力診断信号１０７の電圧レベルがＬＯＷレベルであれば第２出力素子４３は正常と判断し、この電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば第２出力素子４３は故障と判断する。このようにして第２出力素子４３のＯＦＦ診断が行える。

図５は、第１の実施形態における出力装置による遮断素子ＯＦＦ診断動作を説明するための図である。図６は、第１の実施形態における出力装置による第１遮断素子と第２遮断素子のＯＦＦ診断のための手順の一例を示すフローチャートである。図７は、第１の実施形態における出力装置による、各種出力信号がＯＮであるときの遮断素子診断動作を説明するための図である。
図５、図７では、第１遮断素子４０および第２遮断素子４２のＯＦＦ診断を時間経過に合わせて示している。
本実施形態では、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２とを一括して制御する。第１第２遮断信号１０１、第１出力信号１０３、第２出力信号１０５の制御の一例を図７を参照して説明する。診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ１だけ早い時刻ｔ１より前では、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、図７に示すように第１出力信号１０３、第２出力信号１０５について直前の制御のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。この状態で、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、各遮断素子のＯＦＦ診断タイミングを応答特性の速い第１制御装置５０にあわせて、図７に示すように、診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ１だけ早い時刻ｔ１に第１出力信号１０３、第２出力信号１０５をＯＮさせるとともに第１第２遮断信号１０１をＯＦＦさせる。この場合、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２とは同じ動作となる。

このため、第２出力素子４３を応答特性の遅い第２制御装置５１と接続していた場合、前述のように応答特性の速い第１制御装置５０にあわせて時刻ｔ２より遅い時刻ｔ１に第２出力信号１０５をＯＮとして第１第２遮断信号１０１をＯＦＦさせると、図７に示すように、診断判定点ｔ０での第２出力診断信号１０７の電圧レベルは、ＬＯＷレベルとＨＩＧＨレベルとの中間レベル（不定）を示してしまう。この場合、診断部２０ｂによる第１遮断素子４０と第２遮断素子４２の故障診断が行えない。

次に、第１第２遮断信号１０１の制御のもう１つの例を説明する。診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ２だけ早い時刻ｔ２より前では、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、第１出力信号１０３、第２出力信号１０５について直前の制御のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。この状態で、各遮断素子のＯＦＦ診断タイミングを応答特性が遅い第２制御装置５１にあわせて、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ２だけ早い時刻ｔ２に第１出力信号１０３、第２出力信号１０５をＯＮさせるとともに第１第２遮断信号１０１をＯＦＦさせる。しかし、このような制御とすると、第１第２遮断信号１０１がＯＦＦ状態となる時間が長くなるので、応答性が速い第１制御装置５０は第１出力素子４１のＯＦＦを検出して誤動作する場合がある。

そこで、本実施形態では、第１または第２の出力信号をＯＦＦからＯＮにするときは出力先の第１または第２の制御装置の応答時間が速い特性、および第１または第２の出力信号をＯＮからＯＦＦにするときは出力先の第１または第２の制御装置の応答時間が遅い特性を用いて、各遮断素子のＯＦＦ診断を行う。

図５に示すように、本実施形態では、診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ２だけ早い時刻ｔ２に第２出力信号１０５をＯＦＦとする。この時刻ｔ２は第１第２遮断信号１０１をＯＦＦにする時刻ｔ１より前で、第２制御装置５１の応答時間分だけ早い時刻である。

制御について時刻ｔ２より前の時点から改めて説明する。まず、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、時刻ｔ２より前では、各種駆動回路２１を介して、第１第２遮断信号１０１をＯＮ状態とし、第１出力信号１０３、第２出力信号１０５について、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる（Ｓ２１）。
ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、時刻ｔ２を計時すると（Ｓ２２）、第２出力信号１０５をＯＦＦ状態にするための信号出力を行う（Ｓ２３）。

ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、時刻ｔ１より前では、第１出力信号１０３について、時刻ｔ２より前と同様に、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。
次に、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、時刻ｔ１を計時すると（Ｓ２４）、第１第２遮断信号１０１をＯＦＦ状態にするための信号出力を行うとともに（Ｓ２５）、第１出力信号１０３および第２出力信号１０５をＯＮ状態にするための信号出力を行う（Ｓ２６）。

ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、診断判定点ｔ０を計時すると（Ｓ２７）、第１出力診断信号１０６と第２出力診断信号１０７を入力する（Ｓ２８）。診断判定点ｔ０以後は、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１第２遮断信号１０１をＯＮ状態にするための信号出力を行うとともに、第１出力信号１０３、第２出力信号１０５について、直前の制御出力時のＯＮ又はＯＦＦ状態を継続して出力させる。

ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１出力診断信号１０６の電圧レベルがＬＯＷレベルであれば（Ｓ２９のＹＥＳ）、第１遮断素子４０は正常と判断し（Ｓ３０）、この電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば（Ｓ２９のＮＯ）、第１遮断素子４０は故障と判断する（Ｓ３１）。

また、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第２出力診断信号１０７の電圧レベルがＬＯＷレベルであれば第２遮断素子４２は正常と判断し、この電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば第２遮断素子４２は故障と判断する。

前述したように、従来では第１遮断素子４０や第２遮断素子４２のＯＦＦ診断のための所定のタイミングで第１出力信号１０３や第２出力信号１０５を一律のタイミングでＯＮ状態にしていた。これに対し、本実施形態では、ＭＰＵ２０は各制御装置の応答特性にあわせて、第１出力信号１０３や第２出力信号１０５を個別のタイミングでＯＦＦ状態にするための信号出力を行う。

具体的には、ＭＰＵ２０は、各種出力信号のうち、応答特性の遅い第２制御装置５１に関わる第２出力信号１０５を、診断判定点ｔ０より第２制御装置５１の応答時間だけ早いタイミングでＯＦＦ状態にした後、この第２出力信号１０５を応答特性の速い第１制御装置５０の応答時間に合わせた早いタイミングでＯＮ状態にする。これにより、応答特性の遅い第２制御装置５１に関わる出力信号の電圧レベルが診断判定点ｔ０において中間レベルになってしまうことを防止できる。

また、ＭＰＵ２０は、各種出力信号のうち、応答特性の速い制御装置に関わる出力信号を、この制御装置の応答時間だけ早いタイミングにＯＮ状態にする。これにより、第１第２遮断信号１０１を不必要に早いタイミングでＯＦＦ状態にする必要がなくなる。よって、第１第２遮断信号１０１がＯＦＦ状態となる時間が長くなることに起因して、応答性が速い第１制御装置５０が第１出力素子４１のＯＦＦを検出して誤動作することを防止できる。

よって、各種遮断素子用の駆動回路２１を共通の１つの回路とした場合でも、第１遮断素子４０や第２遮断素子４２の診断判定点ｔ０における第１出力診断信号１０６と第２出力診断信号１０７の電圧レベルに基づいて第１遮断素子４０や第２遮断素子４２のＯＦＦ診断を正しく行うことができる。

つまり、各制御装置の応答特性に応じた各遮断素子を一括して診断するための時間を確保することが可能となり、各デジタル出力回路の負荷の応答特性に応じて各遮断素子を一括して診断することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態における出力装置の機能のうち図１に示した機能と同一の機能には同一の符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる機能について主に述べる。
図８は、第２の実施形態における出力装置の構成例を示す回路図である。
出力装置１０の第１デジタル出力回路３０と第２デジタル出力回路３１と、各種駆動回路２１との接続については図１に示した構成と同じである。
図８に示した構成はいわゆるシンク駆動の制御装置を負荷とする構成である。図１に示した構成と異なる点として、第１遮断素子４０および第２遮断素子４２のソースは、外部電源装置マイナス線１２１を介して外部電源装置５２のマイナス側に接続される。
外部電源装置５２のプラス側は、外部電源装置プラス線１２０を介して第１制御装置５０および第２制御装置５１の入力端に接続される。

第１制御装置５０の出力端は第１出力素子４１のドレインおよびＭＰＵ２０に接続される。つまり、第１出力診断信号１０６は第１制御装置５０から出力される。
第２制御装置５１の出力端は第２出力素子４３のドレインおよびＭＰＵ２０に接続される。つまり、第２出力診断信号１０７は第２制御装置５１から出力される。

第１出力素子４１のソースは、第１遮断素子第１出力素子接続線１２３を介して第１遮断素子４０のドレインに接続される。つまり、第１出力素子４１と第１遮断素子４０との接続関係が図１に示した構成と逆になっている。

第２出力素子４３のソースは、第２遮断素子第２出力素子接続線１２４を介して第２遮断素子４２のドレインに接続される。つまり、第２出力素子４３と第２遮断素子４２との接続関係が図１に示した構成と逆になっている。

図９は、第２の実施形態における出力装置による出力素子診断動作を説明するための図である。
図９では、第１出力素子４１と第２出力素子４３のＯＦＦ診断を時間経過に合わせて示している。
第１の実施形態と同様に、第１デジタル出力回路３０の第１出力素子４１に接続される第１制御装置５０には応答性の速い、例えば時定数の小さい（ｔｃｒ１＜ｔｃｒ２）制御装置が用いられる。また、第２デジタル出力回路３１の第２出力素子４３に接続される第２制御装置５１には応答性の遅い、例えば時定数の大きい（ｔｃｒ２＞ｔｃｒ１）制御装置が用いられる。

図１０は、第２の実施形態における出力装置による第１出力素子と第２出力素子のＯＦＦ診断のための手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第１の実施形態で説明したＳ１からＳ５までの、診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ２だけ早い時刻ｔ２を計時したときや診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ１だけ早い時刻ｔ１を計時したときの各種信号の制御がなされる（Ｓ４１〜Ｓ４５）。

そして、ＭＰＵ２０の信号制御部２０ａは、診断判定点ｔ０の時刻を計時すると（Ｓ４６）、第１制御装置５０からの第１出力診断信号１０６の電圧レベルと第２制御装置５１からの第２出力診断信号１０７を入力する（Ｓ４７）。

ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１出力診断信号１０６の電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば（Ｓ４８のＹＥＳ）、第１出力素子４１は正常と判断し（Ｓ４９）、この電圧レベルがＬＯＷレベルであれば（Ｓ４８のＮＯ）、第１出力素子４１は故障と判断する（Ｓ５０）。

同様に、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第２出力診断信号１０７の電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば第２出力素子４３は正常と判断し、この電圧レベルがＬＯＷレベルであれば第２出力素子４３は故障と判断する。

図１１は、第１の実施形態における出力装置による遮断素子診断動作を説明するための図である。
図１１では、第１遮断素子４０と第２遮断素子４２のＯＦＦ診断を時間経過に合わせて示している。
図１２は、第１の実施形態における出力装置による第１遮断素子と第２遮断素子のＯＦＦ診断のための手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第１の実施形態で説明したＳ２１からＳ２６までの、診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ２だけ早い時刻ｔ２を計時したときや診断判定点ｔ０より時間ｔｃｒ１だけ早い時刻ｔ１を計時したときの各種信号の制御がなされる（Ｓ６１〜Ｓ６６）。

次に、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、診断判定点ｔ０を計時すると（Ｓ６７）、第１出力診断信号１０６と第２出力診断信号１０７を入力する（Ｓ６８）。
ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第１出力診断信号１０６の電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば（Ｓ６９のＹＥＳ）、第１遮断素子４０は正常と判断し（Ｓ７０）、この電圧レベルがＬＯＷレベルであれば（Ｓ６９のＮＯ）、第１遮断素子４０は故障と判断する（Ｓ７１）。

同様に、ＭＰＵ２０の診断部２０ｂは、第２出力診断信号１０７の電圧レベルがＨＩＧＨレベルであれば第２遮断素子４２は正常と判断し、この電圧レベルがＬＯＷレベルであれば第２遮断素子４２は故障と判断する（Ｓ７１）。
このように、第２の実施形態では、シンク駆動を用いた構成でも第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が上記実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
さらに、各実施形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から上記の各実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。なお、各実施形態におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上記の各実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
また、各実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…出力装置、２０…ＭＰＵ、２１…駆動回路、３０…第１デジタル出力回路、３１…第２デジタル出力回路、４０…第１遮断素子、４１…第１出力素子、４２…第２遮断素子、４３…第２出力素子、５０…第１制御装置、５１…第２制御装置、５２…外部電源装置、１００…遮断素子制御信号、１０１…遮断素子駆動信号、１０２…第１出力素子制御信号、１０３…第１出力素子駆動信号、１０４…第２出力素子制御信号、１０５…第２出力素子駆動信号、１０６…第１出力診断信号、１０７…第２出力診断信号、１１０…第１遮断素子制御信号、１１１…第１遮断素子駆動信号、１１２…第２遮断素子制御信号、１１３…第２遮断素子駆動信号、１２０…外部電源プラス線、１２１…外部電源マイナス線、１２３…第１遮断素子第１出力素子接続線、１２４…第２遮断素子第２出力素子接続線。

Claims (4)

1. 第１負荷および前記第１負荷より信号に対する応答時間が長い第２負荷に接続される出力装置であって、
   前記第１負荷に信号を出力する第１出力素子および前記第１出力素子に接続される第１遮断素子を有する第１デジタル出力回路と、
   前記第２負荷に信号を出力する第２出力素子および前記第２出力素子に接続される第２遮断素子を有する第２デジタル出力回路と、
   前記第１および第２遮断素子を一括して駆動させる遮断素子用の単一の駆動回路と、
   所定タイミングより前記第２負荷の応答時間だけ早いタイミングで前記第２出力素子からの信号をＯＦＦさせ、前記所定タイミングより前記第１負荷の応答時間だけ早いタイミングで前記第１および第２出力素子からの信号をＯＮさせて前記第１および第２遮断素子からの信号をＯＦＦさせる信号制御手段と、
   前記所定タイミングで前記第１デジタル出力回路からの信号に基づいて前記第１遮断素子が正常か故障かを診断し、前記所定タイミングで前記第２デジタル出力回路からの信号に基づいて前記第２遮断素子が正常か故障かを診断する診断手段と
   を備えたことを特徴とする出力装置。
2. 前記第１および第２遮断素子と前記第１および第２出力素子とは電界効果トランジスタであって、
   前記駆動回路が前記第１および第２遮断素子のゲートに接続され、
   前記第１遮断素子のソースが前記第１出力素子のドレインに接続され、
   前記第２遮断素子のソースが前記第２出力素子のドレインに接続され、
   前記第１負荷は、
   入力端が前記第１出力素子のソースに接続されて、出力端が前記第１および第２遮断素子のドレインに接続されて、
   前記第２負荷は、
   入力端が前記第２出力素子のソースに接続されて、出力端が前記第１および第２遮断素子のドレインに接続されて、
   前記診断手段は、
   前記所定タイミングで前記第１出力素子からの信号に基づいて前記第１遮断素子が正常か故障かを診断し、前記第２出力素子からの信号に基づいて前記第２遮断素子が正常か故障かを診断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の出力装置。
3. 前記第１および第２遮断素子と前記第１および第２出力素子とは電界効果トランジスタであって、
   前記駆動回路が前記第１および第２遮断素子のゲートに接続され、
   前記第１出力素子のソースが前記第１遮断素子のドレインに接続され、
   前記第２出力素子のソースが前記第２遮断素子のドレインに接続され、
   前記第１負荷は、
   入力端が前記第１および第２遮断素子のソースに接続されて、出力端が前記第１出力素子のドレインに接続されて、
   前記第２負荷は、
   入力端が前記第１および第２遮断素子のソースに接続されて、出力端が前記第２出力素子のドレインに接続されて、
   前記診断手段は、
   前記所定タイミングで前記第１負荷からの信号に基づいて前記第１遮断素子が正常か故障かを診断し、前記所定タイミングで前記第２負荷からの信号に基づいて前記第２遮断素子が正常か故障かを診断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の出力装置。
4. 第１負荷および前記第１負荷より信号に対する応答時間が長い第２負荷に接続される出力装置であって、前記第１負荷に信号を出力する第１出力素子および前記第１出力素子に接続される第１遮断素子を有する第１デジタル出力回路と、前記第２負荷に信号を出力する第２出力素子および前記第２出力素子に接続される第２遮断素子を有する第２デジタル出力回路と、前記第１および第２遮断素子を一括して駆動させる遮断素子用の単一の駆動回路とを有する出力装置の診断方法であって、
   信号制御手段により、所定タイミングより前記第２負荷の応答時間だけ早いタイミングで前記第２出力素子からの信号をＯＦＦさせ、前記所定タイミングより前記第１負荷の応答時間だけ早いタイミングで前記第１および第２出力素子からの信号をＯＮさせて前記第１および第２遮断素子からの信号をＯＦＦさせ、
   診断手段により、前記所定タイミングで前記第１デジタル出力回路からの信号に基づいて前記第１遮断素子が正常か故障かを診断し、前記所定タイミングで前記第２デジタル出力回路からの信号に基づいて前記第２遮断素子が正常か故障かを診断する
   ことを特徴とする出力装置の診断方法。

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