JP2020021692A - 制御装置、および制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータエレメントに過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメントの過熱を抑制することが可能な、制御装置および制御システムを提供する。【解決手段】電力が供給されることにより発熱するヒータエレメントの駆動を制御する制御装置であって、ヒータエレメントに供給される電力を制御する電力制御回路と、ヒータエレメントへの通電を遮断する遮断回路と、電力制御回路の動作と遮断回路の動作とを制御するプロセッサとを備え、プロセッサは、所定の故障検出条件に基づいてヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定し、故障が発生していると判定された場合に、遮断回路に通電を遮断させる、制御装置が、提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置、および制御システムに関する。

ヒータエレメントの駆動の制御に関する技術が、開発されている。“電気ヒータ（ヒータエレメントに該当する。）の温度と、設定温度との比較に基づき、電気ヒータへ供給される電流を制御する技術”としては、例えば特許文献１に記載の技術が挙げられる。

特開２０１４−１２８０７９号公報

例えばシーズヒータやＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータなどの、電力が供給されることにより発熱するヒータエレメントが用いられる場合、ヒータエレメントの温度が設定されている規定温度以上とならないように、サーモスタットなどの過熱防止装置がヒータエレメントに設けられることがある。過熱防止装置が設けられる場合、ヒータエレメントの温度が規定温度以上に上昇しないように保護されるので、ヒータエレメントの過熱が抑制される。

しかしながら、過熱防止装置は比較的高価であるため、ヒータエレメントに過熱防止装置を設ける場合には、コストの上昇を招いてしまう。

本発明の目的とするところは、ヒータエレメントに過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメントの過熱を抑制することが可能な、新規かつ改良された制御装置および制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一の観点によれば、電力が供給されることにより発熱するヒータエレメントの駆動を制御する制御装置であって、上記ヒータエレメントに供給される電力を制御する電力制御回路と、上記ヒータエレメントへの通電を遮断する遮断回路と、上記電力制御回路の動作と上記遮断回路の動作とを制御するプロセッサと、を備え、上記プロセッサは、所定の故障検出条件に基づいて、上記ヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定し、上記故障が発生していると判定された場合に、上記遮断回路に通電を遮断させる、制御装置が、提供される。

かかる構成では、プロセッサによりヒータエレメントの駆動に関する故障の発生が判定され、遮断回路によりヒータエレメントへの通電が遮断される。したがって、かかる構成により、ヒータエレメントに過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメントの過熱を抑制することができる。

また、上記プロセッサは、上記電力制御回路を動作させない状態であるときに、上記電力制御回路における上記ヒータエレメントへの電力の供給動作が検出された場合に、上記故障が発生していると判定してもよい。

また、上記プロセッサは、上記電力制御回路を動作させる状態であるときに、上記ヒータエレメントの過熱異常が検出された場合に、上記故障が発生していると判定してもよい。

また、上記プロセッサは、上記電力制御回路を動作させる状態であり、上記電力制御回路から上記ヒータエレメントへの電力の供給が検出されているときに、上記ヒータエレメントの温度の推定値が第１の異常判定閾値より大きい場合、または、上記電力制御回路を動作させる状態であり、上記電力制御回路から上記ヒータエレメントへの電力の供給が検出されているときに、上記推定値が上記第１の異常判定閾値以上である場合に、上記故障が発生していると判定してもよい。

また、上記プロセッサは、上記故障が発生していると判定された場合には、上記電力制御回路を動作させない状態とし、上記遮断回路に通電を遮断させた後、上記電力制御回路を動作させない状態から動作させる状態とするときに、上記遮断回路における通電の遮断を解除させてもよい。

また、上記ヒータエレメントには、温度を検出するための温度検出素子が設けられ、上記プロセッサは、上記温度検出素子を介して検出される検出温度と上記ヒータエレメントの周辺温度とに基づき上記温度検出素子の異常が検出された場合に、上記故障が発生していると判定してもよい。

また、上記プロセッサは、上記電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態となってから所定の期間が経過したときに、上記検出温度が、上記周辺温度に対応する第２の異常判定閾値より小さい場合、または、上記所定の期間が経過したときに、上記検出温度が上記第２の異常判定閾値以下である場合に、上記故障が発生していると判定してもよい。

また、上記プロセッサは、上記遮断回路に通電を遮断させた後、上記温度検出素子の異常が検出されなくなったときに、上記遮断回路における通電の遮断を解除させてもよい。

上記目的を達成するために、本発明の他の観点によれば、電力が供給されることにより発熱するヒータエレメントと、上記ヒータエレメントの駆動を制御する制御装置と、を有し、上記制御装置は、上記ヒータエレメントに供給される電力を制御する電力制御回路と、上記ヒータエレメントへの通電を遮断する遮断回路と、上記電力制御回路の動作と上記遮断回路の動作とを制御するプロセッサと、を備え、上記プロセッサは、所定の故障検出条件に基づいて、上記ヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定し、上記故障が発生していると判定された場合に、上記遮断回路に通電を遮断させる、制御システムが、提供される。

かかる制御システムは、制御装置においてヒータエレメントの駆動に関する故障の発生が判定され、ヒータエレメントへの通電が遮断される。よって、かかる制御システムにより、ヒータエレメントに過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメントの過熱を抑制することが実現される。

本発明によれば、ヒータエレメントに過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメントの過熱を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における、電力制御回路の故障の判定の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における、電力制御回路の故障の判定の他の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における、ヒータエレメントの故障の判定の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における、ヒータエレメントの故障の判定の他の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における、温度検出素子の故障の判定の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る制御装置における、温度検出素子の故障の判定の他の例を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［１］本発明の実施形態に係る制御システムの概要
本発明の実施形態に係る制御システム（以下、単に「制御システム」と示す場合がある。）は、ヒータエレメントと、ヒータエレメントの駆動を制御する制御装置とを有するシステムである。

なお、制御システムの構成は、上記に限られない。例えば、制御システムは、後述する温度検出素子などの他の構成要素を有していてもよい。また、制御システムは、後述する制御システムの適用例に応じた様々なハードウェアを有していてもよい。

［１−１］ヒータエレメント
ヒータエレメントは、電力が供給されることにより発熱する装置（素子、あるいは回路）である。ヒータエレメントとしては、例えば、シーズヒータやＰＴＣヒータなどの、電流が流れることにより発熱する任意のヒータが、挙げられる。

［１−２］制御装置
制御装置は、ヒータエレメントの駆動を制御する装置である。

制御装置は、例えば、電力制御回路と、遮断回路と、プロセッサとを備える。

なお、制御装置の構成は、上記に限られない。例えば、制御装置は、“後述する過電流判定値を示すデータなどの、故障の判定に用いるデータ”など、様々なデータを記憶する記録媒体を備えていてもよい。また、制御装置は、例えば、後述する出力状態検出回路や温度検出回路など、ヒータエレメントの駆動に関する故障の検出に係る回路を、さらに備えていてもよい。さらに、制御装置は、後述する制御装置の適用例に応じた様々なハードウェアを備えることが可能である。

［１−２−１］電力制御回路、遮断回路
電力制御回路は、ヒータエレメントに供給される電力を制御する機能を有する回路（または回路群。以下同様とする。）である。電力制御回路としては、例えばＩＰＤ（Intelligent Power Device）が挙げられる。

遮断回路は、ヒータエレメントへの通電を遮断する機能を有する回路（または回路群。以下同様とする。）である。遮断回路としては、例えばトランジスタが挙げられる。遮断回路として機能するトランジスタとしては、例えば“Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ（Junction Field-Effect Transistor）などの電界効果トランジスタ”や、“ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのバイポーラトランジスタ”が挙げられる。

遮断回路として機能するトランジスタは、オン状態のときにヒータエレメントへの通電を遮断せず、オフ状態のときにヒータエレメントへの通電を遮断する。

電力制御回路と遮断回路とのそれぞれは、電源とヒータエレメントとの間、または、ヒータエレメントと基準電位点（以下「ＧＮＤ」と示す場合がある。）との間に、設けられ、ヒータエレメントと電気的に接続される。電源としては、例えば、制御システムが有しているバッテリなどの内部電源（例えば、制御装置が備えているバッテリなど）、または、商用電源などの制御システムの外部電源が挙げられる。以下では、ヒータエレメントと電気的に接続される回路のうち、電源側に接続される回路を「ハイサイド駆動部品」と示す場合がある。また、以下では、ヒータエレメントと電気的に接続される回路のうち、基準電位点側に接続される回路を「ローサイド駆動部品」と示す場合がある。

制御装置において、電力制御回路と遮断回路とは、例えば下記の（ａ）〜（ｃ）に示すようにヒータエレメントと接続される。
（ａ）ハイサイド駆動部品：電力制御回路／ローサイド駆動部品：遮断回路
（ｂ）ハイサイド駆動部品：電力制御回路、遮断回路／ローサイド駆動部品：なし
（ｃ）ハイサイド駆動部品：なし／ローサイド駆動部品：電力制御回路、遮断回路

［１−２−２］プロセッサ
プロセッサは、電力制御回路の動作と遮断回路の動作とを制御する機能を有する回路（または回路群。以下同様とする。）である。プロセッサとしては、例えばマイクロコントローラが挙げられる。

また、プロセッサは、所定の故障検出条件に基づいて、ヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定する。プロセッサは、故障検出条件を満たしたことが検出された場合に、満たした故障検出条件に対応する故障が発生したと判定する。本発明の実施形態に係るヒータエレメントの駆動に関する故障としては、例えば下記に示す故障が挙げられる。
・電力制御回路の故障
・ヒータエレメントの過熱異常
・ヒータエレメントの温度を検出するための温度検出素子（後述する）の特性異常
・上記の組み合わせ

上記に示す故障のうち、少なくとも１つの故障が発生していると判定された場合、プロセッサは、遮断回路の動作を制御することにより遮断回路に通電を遮断させる。なお、故障が発生していると判定された場合、プロセッサは、電力制御回路の動作を制御することにより、ヒータエレメントへの電力の供給を停止させてもよい。ヒータエレメントの駆動に関する故障の判定の一例については、後述する。

電力制御回路の動作の制御の一例を説明する。プロセッサは、例えば、電力制御回路を動作させるか否かを制御する第１制御信号を電力制御回路に伝達することによって、電力制御回路の動作を制御する。第１制御信号としては、電力制御回路を動作させるか否かを信号レベル（ハイレベル／ローレベル）で表す信号が挙げられる。

具体例を挙げると、プロセッサは、例えばヒータを起動させる操作が検出された場合など、ヒータの起動のトリガが検出された場合に、電力制御回路を動作させるための第１制御信号を、電力制御回路に伝達する。また、プロセッサは、ヒータを停止させる操作が検出された場合など、ヒータの停止のトリガが検出された場合に、電力制御回路を動作させないための第１制御信号を、電力制御回路に伝達する。ヒータを起動させる操作およびヒータを起動させない操作それぞれとしては、ボタンなどの操作デバイスに対する操作、音声による操作、ジェスチャによる操作、視線による操作などの、任意の操作が挙げられる。

また、故障が発生していると判定された場合、プロセッサは、電力制御回路を動作させないための第１制御信号を、電力制御回路に伝達してもよい。

なお、第１制御信号は、上記に示す例に限られず、電力制御回路を動作させるか否かを制御することが可能な任意の信号であってもよい。

遮断回路の動作の制御の一例を説明する。プロセッサは、例えば、遮断回路に通電を遮断させるか否かを制御する第２制御信号（遮断回路を動作させるか否かを制御する第２制御信号）を遮断回路に伝達することによって、遮断回路の動作を制御する。第２制御信号としては、例えば“遮断回路を構成するトランジスタのオン状態／オフ状態を制御する信号”が挙げられる。

遮断回路がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである場合を例に挙げると、プロセッサは、当該ＭＯＳＦＥＴをオン状態にさせる信号レベルの信号を、第２制御信号として当該ＭＯＳＦＥＴの制御端子に印加することによって、遮断回路に通電を遮断させない。また、遮断回路がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである場合、プロセッサは、当該ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にさせる信号レベルの信号を、第２制御信号として当該ＭＯＳＦＥＴの制御端子に印加することによって、遮断回路に通電を遮断させる。なお、“遮断回路がＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴであるときに、遮断回路に通電を遮断させる場合”、プロセッサは、当該ＭＯＳＦＥＴの制御端子に対する信号の印加を停止してもよい。

なお、第２制御信号は、上記に示す例に限られず、遮断回路を動作させるか否かを制御することが可能な任意の信号であってもよい。

［１−３］制御システムについてのまとめ
上記のように、制御システムでは、制御装置がヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定する。そして、故障が発生していると判定された場合に、制御装置がヒータエレメントへの通電を遮断させる。“制御装置が、ヒータエレメントの駆動に関する故障の発生の判定結果に応じて、ヒータエレメントへの通電を選択的に遮断させること”によって、ヒータエレメントに過熱防止装置が設けられていなくとも、ヒータエレメントの温度が規定温度以上に上昇しないように保護することができる。

よって、上記のようにヒータエレメントの駆動を制御する制御装置を有することによって、制御システムでは、“ヒータエレメントに過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメントの過熱を抑制すること”が実現される。

［２］本発明の実施形態に係る制御システムの動作の一例
以下、制御システムの構成の一例を説明しつつ、制御システムの動作の一例を説明する。

以下では、制御装置において、電力制御回路がハイサイド駆動部品であり、遮断回路がローサイド駆動部品である場合を、例に挙げる。なお、上述したように、電力制御回路、遮断回路それぞれとヒータエレメントとの接続関係は、以下に示す例に限られない。

図１は、本発明の実施形態に係る制御システム１０００の構成の一例を示すブロック図である。制御システム１０００は、例えば、ヒータエレメント１００と、制御装置２００と、温度検出素子３００とを有する。

［２−１］ヒータエレメント１００、温度検出素子３００
ヒータエレメント１００は、上述したように、電力が供給されることにより発熱する装置（素子、あるいは回路）である。

温度検出素子３００は、温度を検出するための素子（または回路）であり、ヒータエレメント１００の温度を検出することが可能な位置に配置される。温度検出素子３００としては、例えば、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ、ＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタなどの、任意のサーミスタが、挙げられる。なお、温度検出素子３００は、サーミスタに限られず、温度を検出することが可能な任意の素子（または回路）であってもよい。

なお、本発明の実施形態に係る制御システムは、温度検出素子３００を有さない構成であってもよい。温度検出素子３００を有さない構成であっても、制御装置２００は、後述する第１の例に係る故障判定または後述する第２の例に係る故障判定によって、ヒータエレメント１００の駆動に関する故障の発生を判定して、ヒータエレメント１００の過熱を抑制することが可能である。

［２−２］制御装置２００
制御装置２００は、上述したように、ヒータエレメント１００の駆動を制御する装置である。

制御装置２００は、例えば、ハイサイド駆動部品２０２と、出力状態検出回路２０４と、ローサイド駆動部品２０６と、温度検出回路２０８と、プロセッサ２１０とを備える。

ハイサイド駆動部品２０２は、電力制御回路である（上記（ａ）に示す構成に該当する。）。なお、上述したように、ハイサイド駆動部品２０２は、電力制御回路および遮断回路であってもよい（上記（ｂ）に示す構成に該当する。）。また、上述したように、制御装置２００は、ハイサイド駆動部品２０２を備えていなくてもよい（上記（ｃ）に示す構成に該当する。）。

ハイサイド駆動部品２０２は、プロセッサ２１０と電気的に接続される。ハイサイド駆動部品２０２が電力制御回路である場合、ハイサイド駆動部品２０２には、プロセッサ２１０から第１制御信号が伝達される（図１に示す“信号１”）。また、ハイサイド駆動部品２０２が電力制御回路である場合、ハイサイド駆動部品２０２は、ヒータエレメント１００へ供給している電力を示す信号を、プロセッサ２１０へ伝達する（図１に示す“信号３”）。ヒータエレメント１００へ供給している電力を示す信号としては、例えばヒータエレメント１００へ供給している電流値を示すヒータ通電電流信号が挙げられる。

出力状態検出回路２０４は、ハイサイド駆動部品２０２およびヒータエレメント１００それぞれと電気的に接続され、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作を検出する。出力状態検出回路２０４としては、例えば、電圧検出回路や、電流検出回路が挙げられる。

出力状態検出回路２０４は、プロセッサ２１０と電気的に接続され、電力の供給動作の検出結果を示す信号を、プロセッサ２１０へ伝達する（図１に示す“信号２”）。電力の供給動作の検出結果を示す信号としては、“ハイサイド駆動部品２０２からヒータエレメント１００へと電力が出力されているか否かを信号レベルで示す信号”が挙げられる。

ローサイド駆動部品２０６は、遮断回路である（上記（ａ）に示す構成に該当する。）。なお、上述したように、ローサイド駆動部品２０６は、電力制御回路および遮断回路であってもよい（上記（ｃ）に示す構成に該当する。）。また、上述したように、制御装置２００は、ローサイド駆動部品２０６を備えていなくてもよい（上記（ｂ）に示す構成に該当する。）。

ローサイド駆動部品２０６は、プロセッサ２１０と電気的に接続される。ローサイド駆動部品２０６が遮断回路である場合、ローサイド駆動部品２０６には、プロセッサ２１０から第２制御信号が伝達される（図１に示す“信号６”）。

温度検出回路２０８は、温度検出素子３００と電気的に接続され、温度検出素子３００を介してヒータエレメント１００の温度を検出する。例えば温度検出素子３００がサーミスタである場合、サーミスタは、温度の変化に応じて抵抗値が変化する。この場合、温度検出回路２０８は、温度の変化に対応する電圧を検出することによって、ヒータエレメント１００の温度を検出する。温度検出回路２０８の構成は、特に限定されない。以下では、温度検出素子３００を介して温度検出回路２０８が検出するヒータエレメント１００の温度を、「検出温度」と示す場合がある。

温度検出回路２０８は、プロセッサ２１０と電気的に接続され、検出温度を示す信号を、プロセッサ２１０へ伝達する（図１に示す“信号５”）。検出温度を示す信号としては、例えば検出温度を数値で示す信号が挙げられる。

プロセッサ２１０は、第１制御信号（図１に示す“信号１”）をハイサイド駆動部品２０２に伝達することによって電力制御回路の動作を制御し、第２制御信号（図１に示す“信号６”）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって遮断回路の動作を制御する。

図１に示すように、プロセッサ２１０には、出力状態検出回路２０４から信号２が伝達され、ハイサイド駆動部品２０２から信号３が伝達され、温度検出回路２０８から信号５が伝達される。また、図１に示すように、プロセッサ２１０には、信号４が制御装置２００の外部装置から伝達される。“信号４”は、後述するヒータエレメント１００の周辺温度を示す信号である。周辺温度を示す信号としては、例えば周辺温度を数値で示す信号が挙げられる。

また、プロセッサ２１０は、例えば下記の（１）〜（４）に示す例のように、所定の故障検出条件に基づいてヒータエレメント１００の駆動に関する故障の発生を判定する。プロセッサ２１０は、例えば設定されている期間ごとに、判定に係る処理を行う。設定されている期間は、予め設定されている固定の期間であってもよいし、制御システム１０００の使用者などの操作などにより変更可能な可変の期間であってもよい。

そして、プロセッサ２１０は、故障が発生していると判定された場合には、第２制御信号を伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

（１）故障判定の第１の例：電力制御回路の故障
プロセッサ２１０は、“電力制御回路を動作させない状態であるときに、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出された場合”（故障検出条件を満たした場合の一例）に、電力制御回路に故障が発生していると判定する。

ここで、“電力制御回路を動作させない状態であるときに、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出された場合”とは、“プロセッサ２１０が電力制御回路の動作を停止させているにも関わらず、電力制御回路が電力をヒータエレメント１００に供給している場合”に該当する。この場合、電力制御回路では、電力の供給が常にオン状態となっている故障（いわゆるＯＮ異常）が生じている可能性が高い。

電力制御回路においてＯＮ異常が生じた場合にはヒータエレメント１００に対して電力が供給され続けるので、ヒータエレメント１００の温度が規定温度以上に上昇する可能性、すなわち、ヒータエレメント１００の過熱異常を引き起こす可能性が高まる。

そこで、プロセッサ２１０は、“電力制御回路を動作させない状態であるときに、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出された場合”に故障が発生していると判定して、遮断回路に通電を遮断させる。遮断回路に通電を遮断させることにより、電力制御回路においてＯＮ異常が生じた場合であっても、ヒータエレメント１００の過熱異常を引き起こす可能性はない。

したがって、制御システム１０００では、“ヒータエレメント１００に過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメント１００の過熱を抑制すること”が実現される。

図２は、本発明の実施形態に係る制御装置２００における、電力制御回路の故障の判定の一例を説明するための説明図である。

ここで、“ＯＦＦを示す信号１”は、電力制御回路を動作させない状態とさせる第１制御信号に該当し、また、“ＯＮを示す信号１”は、電力制御回路を動作させる状態とさせる第１制御信号に該当する。“ＯＦＦを示す信号２”は、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出されていないことを示し、“ＯＮを示す信号２”は、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出されていることを示す。“ＯＦＦを示す信号３”は、電力制御回路がヒータエレメント１００へ供給している電流値が０（ゼロ）であることを示す。“ＯＦＦを示す信号６”は、遮断回路に通電を遮断させる第２制御信号に該当し、“ＯＮを示す信号６”は、遮断回路に通電を遮断させない第２制御信号に該当する。以下、他の図においても同様である。

プロセッサ２１０は、例えば図２のＡに示すように“ＯＦＦを示す信号１（第１制御信号）を電力制御回路に伝達しているときに、ＯＮを示す信号２が検出された場合”に、電力制御回路に故障が発生していると判定する。“ＯＦＦを示す信号１を電力制御回路に伝達しているときに、ＯＮを示す信号２が検出された場合”は、“電力制御回路を動作させない状態であるときに、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出された場合”の一例に該当する。

そして、プロセッサ２１０は、図２のＢに示すように、ＯＦＦを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

図３は、本発明の実施形態に係る制御装置２００における、電力制御回路の故障の判定の他の例を説明するための説明図である。

プロセッサ２１０は、例えば図３のＡに示すように“ＯＦＦを示す信号１（第１制御信号）を電力制御回路に伝達しているときに、信号３が示す電流値が過電流判定値より大きい場合”（または、“ＯＦＦを示す信号１を電力制御回路に伝達しているときに、信号３が示す電流値が過電流判定値以上である場合”。以下、同様とする。）に、電力制御回路に故障が発生していると判定する。過電流判定値としては、例えば、予め設定されている固定値、または、制御システム１０００の使用者などの操作などにより変更可能な可変値が挙げられる。“ＯＦＦを示す信号１を電力制御回路に伝達しているときに、信号３が示す電流値が過電流判定値より大きい場合”は、“電力制御回路を動作させない状態であるときに、電力制御回路におけるヒータエレメント１００への電力の供給動作が検出された場合”の他の例に該当する。

そして、プロセッサ２１０は、図３のＢに示すように、ＯＦＦを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

プロセッサ２１０は、例えば図２のＡ、図３のＡに示すように電力制御回路に故障が発生していると判定して、遮断回路に通電を遮断させる。

なお、電力制御回路に故障が発生していると判定された場合の処理は、上記に示す例に限られない。例えば、プロセッサ２１０は、遮断回路に通電を遮断させた後に、遮断回路における通電の遮断を自動的に解除させることも可能である。ここで、遮断回路における通電の遮断の自動的な解除は、“ヒータエレメント１００を過熱から保護している状態から、ヒータエレメント１００を駆動させる状態への自動的な復帰”に該当する。

一例を挙げると、プロセッサ２１０は、ＯＦＦを示す信号１（第１制御信号）を電力制御回路に伝達し続けることにより、電力制御回路を動作させない状態を維持する。そして、プロセッサ２１０は、“遮断回路に通電を遮断させた後、電力制御回路を動作させない状態から動作させる状態とするとき”に、遮断回路における通電の遮断を解除させる。

電力制御回路を動作させない状態から動作させる状態とするときとしては、例えば、ヒータを起動させる操作が検出されたときなどの、ヒータエレメント１００を過熱から保護している状態においてヒータの起動のトリガが検出されたときが、挙げられる。プロセッサ２１０は、ＯＮを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路における通電の遮断を解除させる。

遮断回路における通電の遮断の自動的な解除が行われた後、プロセッサ２１０は、第１の例に係る故障判定を再度行い、判定結果に応じて遮断回路に通電を遮断させる。よって、遮断回路における通電の遮断の自動的な解除が行われる場合であっても、制御システム１０００では、“ヒータエレメント１００に過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメント１００の過熱を抑制すること”が実現される。

（２）故障判定の第２の例：ヒータエレメント１００の過熱異常
プロセッサ２１０は、“電力制御回路を動作させる状態であるときに、ヒータエレメント１００の過熱異常が検出された場合”に、ヒータエレメント１００に故障が発生していると判定する。

ここで、“電力制御回路を動作させる状態であるときに、ヒータエレメント１００の過熱異常が検出された場合”には、ヒータエレメント１００においてショート故障が発生している可能性が高い。

ヒータエレメント１００においてショート故障が発生している場合には、電力制御回路がヒータエレメント１００に対して電力を供給することによって、ヒータエレメント１００の過熱異常がさらに進む可能性が高まる。

そこで、プロセッサ２１０は、“電力制御回路を動作させる状態であるときに、ヒータエレメント１００の過熱異常が検出された場合”に故障が発生していると判定して、遮断回路に通電を遮断させる。遮断回路に通電を遮断させることにより、ヒータエレメント１００の過熱異常がさらに進む可能性はない。

したがって、制御システム１０００では、“ヒータエレメント１００に過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメント１００の過熱を抑制すること”が実現される。

図４は、本発明の実施形態に係る制御装置２００における、ヒータエレメント１００の故障の判定の一例を説明するための説明図である。

ここで、“ヒータエレメント１００の推定温度”とは、ヒータエレメント１００の温度の推定値である。“ヒータエレメント１００の推定温度”は、例えば、電力制御回路がヒータエレメント１００に対して出力する電圧、電流、電力の供給期間、ヒータエレメント１００の発熱係数、およびヒータエレメント１００の放熱係数を用いて演算を行うことによって、求めることが可能である。なお、ヒータエレメント１００の推定温度は、ヒータエレメント１００の温度を推定することが可能な任意のアルゴリズムにより求められてもよく、推定方法は特に限定されない。ヒータエレメント１００の温度を推定する処理は、例えば、プロセッサ２１０が行ってもよいし、電力制御回路が行ってもよい。また、プロセッサ２１０は、制御装置２００の外部装置において求められたヒータエレメント１００の推定温度に基づき故障の判定を行うことも可能である。以下、他の図においても同様である。

プロセッサ２１０は、例えば図４のＡに示すように“ＯＮを示す信号１（第１制御信号）を電力制御回路に伝達し、かつＯＮを示す信号２が検出されているときに、信号３が示す電流値が過電流判定値より大きい場合”（または、“ＯＮを示す信号１を電力制御回路に伝達し、かつＯＮを示す信号２が検出されているときに、信号３が示す電流値が過電流判定値以上である場合”。以下、同様とする。）に、ヒータエレメント１００に故障が発生していると判定する。“ＯＮを示す信号１を電力制御回路に伝達し、かつＯＮを示す信号２が検出されているときに、信号３が示す電流値が過電流判定値より大きい場合”は、“電力制御回路を動作させる状態であるときに、ヒータエレメント１００の過熱異常が検出された場合”の一例に該当する。図４に示す例において判定されるヒータエレメント１００の故障は、例えば、ヒータエレメント１００において生じる故障のうちの、デットショート故障とよばれる故障に該当する。

そして、プロセッサ２１０は、図４のＢに示すように、ＯＦＦを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

図５は、本発明の実施形態に係る制御装置２００における、ヒータエレメント１００の故障の判定の他の例を説明するための説明図である。

プロセッサ２１０は、例えば図４のＡに示すように“ＯＮを示す信号１（第１制御信号）を電力制御回路に伝達し、かつＯＮを示す信号２が検出されているときに、ヒータエレメント１００の推定温度が過熱判定値より大きい場合”（または、“ＯＮを示す信号１（第１制御信号）を電力制御回路に伝達し、かつＯＮを示す信号２が検出されているときに、ヒータエレメント１００の推定温度が過熱判定値以上である場合”。以下、同様とする。）に、ヒータエレメント１００に故障が発生していると判定する。過熱判定値（第１の異常判定閾値）としては、例えば、予め設定されている固定値、または、制御システム１０００の使用者などの操作などにより変更可能な可変値が挙げられる。“ＯＮを示す信号１を電力制御回路に伝達し、かつＯＮを示す信号２が検出されているときに、ヒータエレメント１００の推定温度が過熱判定値より大きい場合”は、“電力制御回路を動作させる状態であるときに、ヒータエレメント１００の過熱異常が検出された場合”の一例に該当する。図５に示す例において判定されるヒータエレメント１００の故障は、例えば、ヒータエレメント１００において生じる故障のうちの、レアショート故障とよばれる故障に該当する。

そして、プロセッサ２１０は、図５のＢに示すように、ＯＦＦを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

プロセッサ２１０は、例えば図４のＡ、図５のＡに示すようにヒータエレメント１００に故障が発生していると判定して、遮断回路に通電を遮断させる。

なお、ヒータエレメント１００に故障が発生していると判定された場合の処理は、上記に示す例に限られない。例えば、プロセッサ２１０は、上記（１）に示す第１の例に係る故障判定と同様に、遮断回路に通電を遮断させた後に、遮断回路における通電の遮断を自動的に解除させることも可能である。

遮断回路における通電の遮断の自動的な解除が行われた後、プロセッサ２１０は、第２の例に係る故障判定を再度行い、判定結果に応じて遮断回路に通電を遮断させる。よって、遮断回路における通電の遮断の自動的な解除が行われる場合であっても、制御システム１０００では、“ヒータエレメント１００に過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメント１００の過熱を抑制すること”が実現される。

（３）故障判定の第３の例：温度検出素子３００の特性異常
プロセッサ２１０は、“温度検出素子３００を介して検出される検出温度とヒータエレメント１００の周辺温度とに基づき、温度検出素子３００の異常が検出された場合”（故障検出条件を満たした場合の一例）に、温度検出素子３００に故障が発生していると判定する。

ヒータエレメント１００の周辺温度は、例えば、“ヒータエレメント１００の周辺に設けられる温度センサであって、温度検出素子３００とは別体の温度センサ”によって、計測される。上記温度センサの種類は特に限定されない。プロセッサ２１０は、上記温度センサにより計測された温度を示すデータを、制御装置２００の外部装置から取得し、取得されたデータが示す温度を、周辺温度として故障の判定に用いる。

ここで、検出温度と周辺温度とが大きく異なっている場合、温度検出素子３００が故障している可能性がある。温度検出素子３００が故障している場合には、ヒータエレメント１００の温度を正常に計測することができないことから、ヒータエレメント１００の温度が規定温度以上に上昇する可能性、すなわち、ヒータエレメント１００の過熱異常を引き起こす可能性が高まる。

そこで、プロセッサ２１０は、“温度検出素子３００を介して検出される検出温度とヒータエレメント１００の周辺温度とに基づき、温度検出素子３００の異常が検出された場合”に故障が発生していると判定して、遮断回路に通電を遮断させる。遮断回路に通電を遮断させることにより、温度検出素子３００が故障している場合であっても、ヒータエレメント１００の過熱異常を引き起こす可能性はない。

したがって、制御システム１０００では、“ヒータエレメント１００に過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメント１００の過熱を抑制すること”が実現される。

図６は、本発明の実施形態に係る制御装置２００における、温度検出素子３００の故障の判定の一例を説明するための説明図である。

ここで、“信号４”は周辺温度を示す信号であり、図６では、周辺温度が「常温」である例を示している。周辺温度が常温とは、例えば“周辺温度が、設計段階などにおいて想定されている正常温度範囲内であること”を意味する。“信号５”は検出温度を示す信号であり、図６では、検出温度を、周辺温度に対する相対的な温度で表している。以下、他の図においても同様である。

図６に示す“周辺温度＋ａ”（ａは、例えば“設計段階などおいて設定される定数”。）は、周辺温度に対応する第１判定閾値（第３の異常判定閾値）である。また、図６に示す“周辺温度−ａ”は、周辺温度に対応する第２判定閾値（第２の異常判定閾値）である。なお、周辺温度に対応する第１判定閾値および第２判定閾値それぞれの例は、図６に示す例に限られない。例えば、第１判定閾値および第２判定閾値それぞれは、予め設定されている固定値、または制御システム１０００の使用者などの操作などにより変更可能な可変値であってもよい。以下、他の図においても同様である。

図６に示す“Ｔ１”は、“電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態としたときに、温度検出素子３００の温度が周辺温度となるまでの期間”（例えば［秒］で表される期間）である。期間Ｔ１としては、例えば設計段階などおいて設定される固定の期間が挙げられる。なお、期間Ｔ１は、制御システム１０００の使用者などの操作などにより変更可能な可変の期間であってもよい。以下、他の図においても同様である。

プロセッサ２１０は、例えば図６のＡに示すように“電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態となってから所定の期間Ｔ１が経過したときに、検出温度が周辺温度に対応する第１判定閾値より大きい場合”（または、“所定の期間Ｔ１が経過したときに、第１判定閾値以上である場合”。以下、同様とする。）に、温度検出素子３００に故障が発生していると判定する。“電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態となってから所定の期間Ｔ１が経過したときに、検出温度が周辺温度に対応する第１判定閾値より大きい場合”は、“温度検出素子３００を介して検出される検出温度とヒータエレメント１００の周辺温度とに基づき、温度検出素子３００の異常が検出された場合”の一例に該当する。

そして、プロセッサ２１０は、図６のＢに示すように、ＯＦＦを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

図７は、本発明の実施形態に係る制御装置２００における、温度検出素子３００の故障の判定の他の例を説明するための説明図である。

プロセッサ２１０は、例えば図７のＡに示すように“電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態となってから所定の期間Ｔ１が経過したときに、検出温度が周辺温度に対応する第２判定閾値より小さい場合”（または、“所定の期間Ｔ１が経過したときに、第２判定閾値以下である場合”。以下、同様とする。）に、温度検出素子３００に故障が発生していると判定する。“電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態となってから所定の期間Ｔ１が経過したときに、検出温度が周辺温度に対応する第２判定閾値より小さい場合”は、“温度検出素子３００を介して検出される検出温度とヒータエレメント１００の周辺温度とに基づき、温度検出素子３００の異常が検出された場合”の他の例に該当する。

そして、プロセッサ２１０は、図７のＢに示すように、ＯＦＦを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路に通電を遮断させる。

なお、温度検出素子３００に故障が発生していると判定された場合の処理は、上記に示す例に限られない。例えば、プロセッサ２１０は、遮断回路に通電を遮断させた後に、遮断回路における通電の遮断を自動的に解除させることも可能である。

一例を挙げると、プロセッサ２１０は、“遮断回路に通電を遮断させた後、温度検出素子３００の異常が検出されなくなったとき”に、遮断回路における通電の遮断を解除させる。温度検出素子３００の異常は、例えば図６、図７を参照して説明したように、検出温度と、第１判定閾値、第２判定閾値それぞれとの比較によって、検出される。プロセッサ２１０は、ＯＮを示す信号６（第２制御信号）をローサイド駆動部品２０６に伝達することによって、遮断回路における通電の遮断を解除させる。

遮断回路における通電の遮断の自動的な解除が行われた後、プロセッサ２１０は、第３の例に係る故障判定を再度行い、判定結果に応じて遮断回路に通電を遮断させる。よって、遮断回路における通電の遮断の自動的な解除が行われる場合であっても、制御システム１０００では、“ヒータエレメント１００に過熱防止装置を設けることなく、ヒータエレメント１００の過熱を抑制すること”が実現される。

（４）故障判定の第４の例
プロセッサ２１０は、上記（１）に示す第１の例に係る故障判定〜上記（３）に示す第３の例に係る故障判定のうちの、２つ以上の故障判定を行うことによって、ヒータエレメント１００の駆動に関する故障の発生を判定してもよい。プロセッサ２１０は、例えばいずれかの故障判定により故障が発生していると判定された場合に、ヒータエレメント１００の駆動に関する故障が発生していると判定する。

制御装置２００は、例えば図１に示す構成によって、ヒータエレメント１００の駆動を制御して、ヒータエレメント１００の過熱を抑制する。

なお、制御装置２００の構成は、図１に示す例に限られない。

例えば、制御装置２００は、出力状態検出回路２０４を備えていなくてもよい。出力状態検出回路２０４を備えていない場合であっても、制御装置２００は、上記（１）に示す第１の例に係る故障判定〜上記（３）に示す第３の例に係る故障判定のいずれかによって、ヒータエレメント１００の駆動に関する故障の発生を判定して、ヒータエレメント１００の過熱を抑制することが可能である。なお、出力状態検出回路２０４は、制御装置２００の外部回路であってもよい。

また、例えば、制御装置２００は、温度検出回路２０８を備えていなくてもよい。温度検出回路２０８を備えていない場合であっても、制御装置２００は、上記（１）に示す第１の例に係る故障判定または上記（２）に示す第２の例に係る故障判定によって、ヒータエレメント１００の駆動に関する故障の発生を判定して、ヒータエレメント１００の過熱を抑制することが可能である。なお、温度検出回路２０８は、制御装置２００の外部回路であってもよい。

［３］本発明の実施形態に係る制御システムにより奏される効果の一例
本発明の実施形態に係る制御システムが用いられることによって、例えば下記に示す効果が奏される。なお、本発明の実施形態に係る制御システムにより奏される効果が、下記に示す効果に限られないことは、言うまでもない。
・制御装置によってヒータエレメントの駆動に関する故障の発生が検出され、ヒータエレメントへの通電が遮断されるので、ヒータエレメントに過熱防止装置が設ける必要がなくなる。よって、本発明の実施形態に係る制御システムが用いられることによって、システムコストを低減することができる。

［４］本発明の実施形態に係る制御システムの適用例
以上、本発明の実施形態に係る制御システムについて説明したが、本発明の実施形態に係る制御システムは、例えば、“自動車、飛行機、船、電車などの任意の乗り物に設けられるシステム”など、ヒータエレメントを設けることが可能な様々なシステムに適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る制御システムが自動車に適用される場合を例に挙げると、ヒータエレメントは、自動車のハンドル部分やシート部分などに配置される。制御システムが自動車に適用される場合、制御装置としては、例えばヒータエレメントの制御用のＩＣ（Integrated Circuit）が挙げられる。また、制御装置は、例えば統合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）やボディ系ＥＣＵ、情報系ＥＣＵなどの、コンピュータであってもよい。さらに、例えば自動車が備える複数のＥＣＵによって制御装置の機能が実現されていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ ヒータエレメント、２００ 制御装置、 ２０２ ハイサイド駆動部品、２０４ 出力状態検出回路、２０６ ローサイド駆動部品、２０８ 温度検出回路、２１０ プロセッサ、３００ 温度検出素子、１０００ 制御システム

Claims (9)

1. 電力が供給されることにより発熱するヒータエレメントの駆動を制御する制御装置であって、
   前記ヒータエレメントに供給される電力を制御する電力制御回路と、
   前記ヒータエレメントへの通電を遮断する遮断回路と、
   前記電力制御回路の動作と前記遮断回路の動作とを制御するプロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、
   所定の故障検出条件に基づいて、前記ヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定し、
   前記故障が発生していると判定された場合に、前記遮断回路に通電を遮断させる、制御装置。
2. 前記プロセッサは、前記電力制御回路を動作させない状態であるときに、前記電力制御回路における前記ヒータエレメントへの電力の供給動作が検出された場合に、前記故障が発生していると判定する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記プロセッサは、前記電力制御回路を動作させる状態であるときに、前記ヒータエレメントの過熱異常が検出された場合に、前記故障が発生していると判定する、請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記プロセッサは、
   前記電力制御回路を動作させる状態であり、前記電力制御回路から前記ヒータエレメントへの電力の供給が検出されているときに、前記ヒータエレメントの温度の推定値が第１の異常判定閾値より大きい場合、または、
   前記電力制御回路を動作させる状態であり、前記電力制御回路から前記ヒータエレメントへの電力の供給が検出されているときに、前記推定値が前記第１の異常判定閾値以上である場合に、
   前記故障が発生していると判定する、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記プロセッサは、
   前記故障が発生していると判定された場合には、前記電力制御回路を動作させない状態とし、
   前記遮断回路に通電を遮断させた後、前記電力制御回路を動作させない状態から動作させる状態とするときに、前記遮断回路における通電の遮断を解除させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記ヒータエレメントには、温度を検出するための温度検出素子が設けられ、
   前記プロセッサは、前記温度検出素子を介して検出される検出温度と前記ヒータエレメントの周辺温度とに基づき前記温度検出素子の異常が検出された場合に、前記故障が発生していると判定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記プロセッサは、
   前記電力制御回路を動作させる状態から動作させない状態となってから所定の期間が経過したときに、前記検出温度が、前記周辺温度に対応する第２の異常判定閾値より小さい場合、または、
   前記所定の期間が経過したときに、前記検出温度が前記第２の異常判定閾値以下である場合に、前記故障が発生していると判定する、請求項６に記載の制御装置。
8. 前記プロセッサは、前記遮断回路に通電を遮断させた後、前記温度検出素子の異常が検出されなくなったときに、前記遮断回路における通電の遮断を解除させる、請求項６または７に記載の制御装置。
9. 電力が供給されることにより発熱するヒータエレメントと、
   前記ヒータエレメントの駆動を制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記ヒータエレメントに供給される電力を制御する電力制御回路と、
   前記ヒータエレメントへの通電を遮断する遮断回路と、
   前記電力制御回路の動作と前記遮断回路の動作とを制御するプロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、
   所定の故障検出条件に基づいて、前記ヒータエレメントの駆動に関する故障の発生を判定し、
   前記故障が発生していると判定された場合に、前記遮断回路に通電を遮断させる、制御システム。
   
   

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