JP4840159B2 - 負荷駆動制御装置および負荷駆動制御システム - Google Patents

Description

本発明は、負荷を駆動する駆動トランジスタを過熱から保護するようにした負荷駆動制御装置および負荷駆動制御システムに関する。

従来より、負荷を駆動するための駆動トランジスタを過熱から防止する温度保護機能を備えた制御ユニットが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、電気回路が形成された回路基板と、回路基板に搭載されると共に負荷を駆動する駆動トランジスタと、駆動トランジスタとこの駆動トランジスタとは分断された電気回路とを電気的に接続する中断部材と、トランジスタが過熱すると誘導起動する作動部材と、を備えて構成される制御ユニットが提案されている。

このような制御ユニットでは、駆動トランジスタ上での温度が許容できない高温を超えたとき、作動部材が作動する。すなわち、作動部材が中断部材に押し付けられることで、中断部材が回路基板から離脱されるまで動かされ、駆動トランジスタと電気回路との電気的接続が中断される。このようにして、駆動トランジスタに流れる電流が停止されることで、駆動トランジスタの熱に対する保護が図られている。
特開２００５−２１７３９９号公報

しかしながら、上記従来の技術では、駆動トランジスタを過熱から保護することはできるが、駆動トランジスタに流れる電流を完全に停止させてしまうため、制御ユニット自体が機能停止してしまうという問題が生じる。すなわち、制御ユニットを用いたシステム全体の機能停止を導いてしまい、制御ユニットを用いたシステムを使用するユーザに影響を与えてしまう。

本発明は、上記点に鑑み、負荷を駆動するトランジスタの過熱によって当該トランジスタを用いたシステム全体が機能停止してしまうことを防止することができる負荷駆動制御装置および負荷駆動制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴では、まず、温度検出手段（１４）によって、スイッチング素子（１３）の温度に応じたレベルの物理量を検出する。また、保護機能手段（１５）において、温度検出手段から入力される物理量が、スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、スイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力する。そして、制御手段（２０）では、保護機能手段から異常信号が入力された場合、温度調整手段によって前記発熱部材から発せられる熱が奪われないようにすることで発熱部材そのものの温度を上昇させる。

このように、スイッチング素子が過熱状態の場合、温度調整手段によって発熱部材そのものの温度を上昇させることで発熱部材の抵抗値を上げる。これにより、発熱部材に通電させるためのスイッチング素子に流れる電流を小さくすることができる。したがって、スイッチング素子の過熱によってスイッチング素子そのものが破壊してしまうことを防止することができ、ひいては発熱部材を用いたシステム全体が機能停止してしまうことを防止することができる。

また、上記制御手段として、保護機能手段から異常信号が入力されたか否かを判定する温度判定手段（１１０）と、温度判定手段にて保護機能手段から異常信号が入力されたと判定された場合、発熱部材そのものの温度を上昇させるように温度調整手段によって発熱部材の温度を調整する温度制御手段（１３０）とを備えた構成とすることもできる。

さらに、保護機能手段は、温度検出手段から入力される物理量が、スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、駆動手段に対して、スイッチング素子に流れる電流が小さくなるようにスイッチング素子を駆動させる旨を出力するようにすることもできる。

このようにすることで、スイッチング素子に流れる電流を小さくすることができ、スイッチング素子の発熱を抑制することができる。したがって、スイッチング素子が自己の発熱によって破壊してしまうことを防止でき、ひいては負荷駆動制御装置を備えたシステム全体の停止を防止できる。

そして、制御手段として、保護機能手段から前記異常信号が入力されたか否かを判定する温度判定手段（２１０）と、温度判定手段にて異常信号が入力されたと判定された場合、異常信号が一定時間入力され続けたか否かを判定する時間監視手段（２４０）と、時間監視手段にて異常信号が一定時間入力され続けたと判定された場合、駆動手段にてスイッチング手段の駆動を停止させると共に、温度調整手段の駆動を停止する停止手段（２５０）とを備えた構成とすることもできる。これにより、システム全体を停止させて駆動手段を保護することができる。

本発明の第２の特徴では、スイッチング素子（１３）の温度に応じたレベルの物理量を検出する温度検出手段（１４）にて検出された物理量が、スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、保護機能手段（１５）にてスイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力し、制御手段（２０）にて駆動手段（１２）を介してスイッチング素子を駆動することにより発熱部材（３０）を発熱させると共に、保護機能手段から異常信号が入力された場合、温度調整手段（４０）によって発熱部材の温度を上昇させるようになっており、異常信号が一定時間入力された場合、駆動手段にてスイッチング手段の駆動を停止し、温度調整手段を通常制御することで加熱手段（８０）の温度を奪うようにすることを特徴とする。

これにより、スイッチング素子の発熱を抑制し、スイッチング素子の温度を下げることができる。このように、スイッチング素子による発熱部材の駆動が停止しても、温度調整手段により加熱手段の温度を奪い続けるようにすることができる。すなわち、暖かいエンジン冷却水が供給される加熱手段から熱を奪うことで温風を作り続けることができる。以上のようにして、スイッチング素子の駆動を停止させたとしても負荷駆動制御装置全体を停止させることはなく、温風を作り続けることができる。

このような場合、制御手段は、駆動手段にてスイッチング手段の駆動を停止させた場合、駆動継続手段（３９０）によって温度調整手段の駆動を継続し続けることができる。すなわち、継続して温度調整手段の駆動を続けることで、加熱手段から熱を奪って温風を作り続けるようにすることができる。

そして、制御手段は、駆動継続手段にて温度調整手段の駆動を継続し続けるに際し、エンジン（８５）のエンジン回転数を上昇させるべく、エンジン制御手段（９０）にエンジン回転数を上昇させるアイドルアップ信号を入力し、エンジンの回転数を上昇させるようにすることもできる。これにより、加熱手段に供給されるエンジン冷却水の温度がアイドルアップ前よりも上昇するため、加熱手段による暖房能力の低下を防止することができる。

以上では、本発明を負荷駆動制御装置として把握した場合について説明したが、本発明は負荷駆動制御システムとして構成することもできる。すなわち、発熱部材（３０）と、当該発熱部材から発せられる熱を奪うことで当該発熱部材の温度を調整する温度調整手段（４０）と、電源（５０）から発熱部材への通電のオンオフを行うスイッチング素子（１３）と、当該スイッチング素子をオンまたはオフする駆動手段（１２）と、スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段（１４）と、温度検出手段にて検出されたスイッチング素子の温度が、スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、スイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力する保護機能手段（１５）と、保護機能手段から異常信号が入力された場合、温度調整手段によって前記発熱部材から発せられる熱が奪われないようにすることで発熱部材そのものの温度を上昇させる制御手段（２０）とを備えた負荷駆動制御システムとして構成することができる。

また、加熱手段を備えたシステムとして構成することもできる。この場合、制御手段に異常信号が一定時間入力された場合、駆動手段にてスイッチング手段の駆動を停止し、温度調整手段を通常制御することで加熱手段（８０）の温度を奪うようにすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される負荷駆動制御装置は、例えば車両の空調制御に用いられ、温風を作り出すＰＴＣヒータへの通電駆動のための駆動トランジスタを過熱から保護するものとして用いられる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る負荷駆動制御システムの構成図である。この図に示されるように、負荷駆動制御システムＳ１は、負荷駆動制御部１０と、ＥＣＵ２０（本発明の制御手段に相当）と、ＰＴＣヒータ３０（本発明の発熱部材に相当）と、送風モータ４０（本発明の温度調整手段に相当）と、を備えて構成されている。

このうち、負荷駆動制御部１０およびＥＣＵ２０は、電源５０から通電されることで作動するようになっており、ＰＴＣヒータ３０は、負荷駆動制御部１０を介して電源５０から通電されることで作動するようになっている。なお、さらに負荷駆動制御部１０においては、車両のイグニッションスイッチ６０がオンになったことに伴って、電源５０から通電されるようになっている。

負荷駆動制御部１０は、入力信号処理部１１と、駆動回路部１２（本発明の駆動手段に相当）と、駆動トランジスタ１３（本発明のスイッチング素子に相当）と、サーミスタ１４（本発明の温度検出手段に相当）と、保護機能部１５（本発明の保護機能手段に相当）と、を備えて構成されている。

入力信号処理部１１は、ＥＣＵ２０と負荷駆動制御部１０とのインターフェースとなるものである。すなわち、入力信号処理部１１は、ＥＣＵ２０からＰＴＣヒータ３０を駆動させるための指令信号を入力し、その指令信号に応じた入力処理信号を駆動回路部１２に出力する。

駆動回路部１２は、駆動トランジスタ１３のゲートに電気信号を入力することで、駆動トランジスタ１３を介してＰＴＣヒータ３０を駆動するものである。具体的に、駆動回路部１２は入力信号処理部１１から駆動トランジスタ１３を駆動するための入力処理信号を入力する。そして、駆動回路部１２は、入力した入力処理信号に従ってＰＴＣヒータ３０をフルオン駆動（デューティ比１００％）させる場合、駆動トランジスタ１３をフルオン駆動する駆動信号を生成して駆動トランジスタ１３に出力し、ＰＴＣヒータ３０をＰＷＭ駆動（例えばデューティ比５０％）させる場合、駆動トランジスタ１３をＰＷＭ駆動する駆動信号を生成して駆動トランジスタ１３に出力する。

また、駆動回路部１２は、駆動トランジスタ１３のソース電圧を入力することで、駆動トランジスタ１３が負荷であるＰＴＣヒータ３０に通電を行っているか否かをモニタする機能も有している。

駆動トランジスタ１３は、ＰＴＣヒータ３０に通電を行うためのものである。この駆動トランジスタ１３は、ＰＴＣヒータ３０のハイサイド側に接続されており、ゲートが駆動回路部に接続されている。そして、駆動回路部１２から駆動トランジスタ１３のゲートに駆動信号が入力されることで、駆動トランジスタ１３が駆動信号のデューティ比に従ってＰＴＣヒータ３０をスイッチング駆動するようになっている。本実施形態では、上記駆動トランジスタ１３として、例えばＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタが採用される。

サーミスタ１４は、温度により抵抗値が変動する素子である。実際には、他の抵抗と組合わされて定電圧印加される。そして、後述する保護機能部１５によって抵抗比の変化が電圧レベルに変換されて読み出される。このサーミスタ１４は、駆動トランジスタ１３の近傍に設置され、駆動トランジスタ１３の温度を検出するために用いられる。

保護機能部１５は、サーミスタ１４によって検出された駆動トランジスタ１３の温度が、駆動トランジスタ１３が正常に作動することができないであろう異常温度である場合、ＥＣＵ２０にダイアグ信号（本発明の異常信号に相当）を出力する機能を有するものである。

また、保護機能部１５は、サーミスタ１４によって検出された駆動トランジスタ１３の温度が異常温度の場合、駆動回路部１２に駆動トランジスタ１３の駆動パターンを変更する旨を出力する。なお、サーミスタ１４から入力される電圧に応じた駆動トランジスタ１３の温度が異常温度ではない場合、保護機能部１５は作動しない。

ＥＣＵ２０は、負荷駆動制御部１０を介してＰＴＣヒータ３０を駆動するものであり、送風モータ４０に送風信号を出力することで送風モータ４０を駆動する機能と、負荷駆動制御部１０を介してＰＴＣヒータ３０を駆動する機能と、駆動トランジスタ１３が異常温度の状態の場合、送風モータ４０の回転数を下げる機能と、を有している。本実施形態では、送風信号は、送風モータ４０の回転数に応じた電圧信号としてＥＣＵ２０にて生成されるようになっている。

このようなＥＣＵ２０は、例えばメモリやＣＰＵ等を備えたマイクロコンピュータ等によって構成される。また、ＥＣＵ２０は、駆動トランジスタ１３が異常温度の状態の場合、送風モータ４０の風量を下げる保護処理を行う保護プログラムを有している。この保護プログラムは、メモリに格納され、ＣＰＵによって実行される。

ＰＴＣヒータ３０は、発熱部材である。すなわち、負荷駆動制御部１０の駆動トランジスタ１３の動作に伴って電源５０から電流が入力されることにより加熱し、発熱するものである。このようなＰＴＣヒータ３０として、例えばＰＴＣ素子が２枚の電極で挟まれた構造のものが採用される。

図２は、ＰＴＣヒータ３０の温度と抵抗値との相関関係を示した図である。この図に示されるように、ＰＴＣヒータ３０の温度が上昇すると、ＰＴＣヒータ３０の抵抗値は上昇する。つまり、ＰＴＣヒータ３０の温度上昇に伴って、ＰＴＣヒータ３０に流れる電流の電流値が下がる。なお、負荷駆動制御システムＳ１が通常動作している場合、ＰＴＣヒータ３０の温度は例えば１５０℃前後である。

また、送風モータ４０は、ＰＴＣヒータ３０に風を吹き付けることにより、ＰＴＣヒータ３０の発熱に応じた温度の空気を生成するものである。具体的に、送風モータ４０は、ＰＴＣヒータ３０から発せられる熱を奪う風を起こし、この風の風量に応じてＰＴＣヒータ３０から奪う熱の量を調整することでＰＴＣヒータ３０そのものの温度を調整する。すなわち、送風モータ４０で生成される風はＰＴＣヒータ３０から発せられる熱を吸熱するために用いられる。

本実施形態では、送風モータ４０で生成される風の風量は、送風モータ４０の回転数がＥＣＵ２０から入力される送風信号に従って増減されることで調整されるようになっている。

図３は、ＰＴＣヒータ３０と送風モータ４０によって構成される送風機とを模式的に示した図である。この図に示されるように、発熱したＰＴＣヒータ３０に送風モータ４０が駆動されることで送風機４１から風が吹き付けられると、ＰＴＣヒータ３０から温風が空調ダクト７０に送風されることとなる。以上が、本実施形態に係る負荷駆動制御システムＳ１の全体構成である。

上記構成を有する負荷駆動制御システムＳ１の制御は、通常、次のように行われる。まず、ＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０にＰＴＣヒータ３０を駆動するための指令信号が出力される。この指令信号には、駆動トランジスタ１３を駆動する方法（フルオン駆動またはＰＷＭ駆動）の情報が含まれている。

そして、ＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０の入力信号処理部１１に指令信号が入力され、指令信号の内容に従った入力処理信号が入力信号処理部１１から駆動回路部１２に入力される。駆動回路部１２では、入力処理信号に含まれる駆動トランジスタ１３の駆動方法に応じた駆動信号（ゲート電圧）が生成され、この駆動信号が駆動トランジスタ１３のゲートに入力される。これにより、駆動トランジスタ１３がフルオン駆動またはＰＷＭ駆動される。駆動トランジスタ１３が駆動されると、この駆動トランジスタ１３を介して電源５０からＰＴＣヒータ３０への通電が行われることでＰＴＣヒータ３０が発熱する。

一方、ＥＣＵ２０から送風モータ４０に送風信号が入力されることで、送風モータ４０が駆動され、送風機４１から送風が行われる。このように、ＰＴＣヒータ３０および送風モータ４０が駆動されると、図３に示されるように、ＰＴＣヒータ３０の発熱によって送風機４１から送風された空気が暖められて空調ダクト７０に送風される。以上が、負荷駆動制御システムの通常制御である。

次に、上記ＥＣＵ２０において行われる保護処理について、図４を参照して説明する。図４は、保護プログラムの内容を示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ２０に電源５０の供給が開始されると、保護プログラムに従って図４に示されるフローが開始する。

ステップ１１０（本発明の温度判定手段に相当）では、駆動トランジスタ１３の温度が異常であるか否かが判定される。これは、負荷駆動制御部１０の保護機能部１５からダイアグ信号が入力されたか否かが判定されることで判定される。すなわち、サーミスタ１４から保護機能部１５に入力される電圧信号が、駆動トランジスタ１３が過熱状態であると推定される閾値を超えている場合、保護機能部１５からＥＣＵ２０にダイアグ信号が入力される。したがって、本ステップでは、上記のようにしてＥＣＵ２０にダイアグ信号が入力されたか否かが判定されることとなる。本ステップにおいて、ダイアグ信号が入力されていないと判定されるとステップ１２０に進む。

ステップ１２０では、通常制御が行われる。すなわち、上述のように、ＥＣＵ２０によって、ＰＴＣヒータ３０および送風モータ４０が駆動される制御が行われる。この後、ステップ１１０に戻り、再度、負荷駆動制御部１０にて駆動トランジスタ１３の温度が監視される。

また、ステップ１１０において、負荷駆動制御部１０からＥＣＵ２０にダイアグ信号が入力されたと判定されると、ステップ１３０（本発明の温度制御手段に相当）では、送風機４１の風量すなわち送風モータ４０の回転数が低減される。具体的には、ＥＣＵ２０にて送風モータ４０の回転数を低下させた送風信号が生成され、この送風信号が送風モータ４０に入力される。これにより、送風モータ４０の回転数は、ステップ１２０で送風モータ４０が通常制御されていたときよりも下げられる。したがって、送風機４１から送風される風量が低下する。

このような送風機４１の風量低下に伴って、ＰＴＣヒータ３０に当たる風量も下がるため、ＰＴＣヒータ３０において奪われる熱の量が下がり、ＰＴＣヒータ３０そのものの温度が上昇する。上述のように、ＰＴＣヒータ３０は発熱抵抗部材であるので、ＰＴＣヒータ３０の温度が上昇すると、図３に示されるようにＰＴＣヒータ３０の抵抗値も上昇する。すなわち、ＰＴＣヒータ３０に流れる電流が低下することに伴って、駆動トランジスタ１３に流れる電流も減る。したがって、駆動トランジスタ１３の発熱が抑制され、駆動トランジスタ１３の温度を下げることができる。

この後、ステップ１１０に戻り、再度、負荷駆動制御部１０にて駆動トランジスタ１３の温度が監視される。そして、上記ステップ１３０の処理によって駆動トランジスタ１３の温度が下がり、ダイアグ信号がＥＣＵ２０に入力されなくなれば、再び通常制御が行われることとなる。

以上説明したように、本実施形態では、駆動トランジスタ１３が過熱状態の場合、ＥＣＵ２０によって送風モータ４０の回転数を下げ、ＰＴＣヒータ３０の温度を上昇させることが特徴となっている。すなわち、送風モータ４０の回転数が下がることで、ＰＴＣヒータ３０から発せられる熱が、送風モータ４０から吹き付けられる風によって奪われなくなることでＰＴＣヒータ３０の温度が上昇し、その結果、ＰＴＣヒータ３０の抵抗値が上昇する。

このようにして、ＰＴＣヒータ３０そのものの温度を上昇させてＰＴＣヒータ３０の抵抗値を上げることで、ＰＴＣヒータ３０に通電させるための駆動トランジスタ１３に流れる電流を小さくすることができる。したがって、駆動トランジスタ１３の過熱によって駆動トランジスタ１３が破壊してしまうことを防止することができる。これにより、ＰＴＣヒータ３０を用いたシステム全体が機能停止してしまうことを防止することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、ＰＴＣヒータ３０に吹き付ける風量を減らし、ＰＴＣヒータ３０の温度を上昇させて抵抗値を上げることでＰＴＣヒータ３０に流れる電流を減らし、これに伴って駆動トランジスタ１３に流れる電流も減らすことで駆動トランジスタ１３の発熱を抑制してシステム全体の停止を防止していた。

しかしながら、送風機４１の風量を下げたとしても、駆動トランジスタ１３の過熱が抑制されず、引き続きダイアグ信号がＥＣＵ２０に入力されるような場合、駆動トランジスタ１３を保護する観点からシステム全体を停止できるようにしておくことが好ましい。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、第１実施形態で示された機能に加え、システム全体を停止させる機能も有している。すなわち、ＥＣＵ２０は、駆動トランジスタ１３の異常温度の状態が継続する場合、システム全体を停止させる停止プログラムを有している。

図５は、停止プログラムの内容を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ２０に電源５０の供給が開始されると、開始する。なお、図５に示されるフローは、図４に示されるフローとは独立して実行されるようになっている。

ステップ２１０では、ステップ１１０と同様の処理がなされる。すなわち、駆動トランジスタ１３の温度が異常であるか否かが判定される。本ステップにて、駆動トランジスタ１３の温度が異常ではないと判定されるとステップ２２０に進む。

ステップ２２０では、時間Ｔ＝０が設定される。そして、ステップ２１０に戻り、引き続き、駆動トランジスタ１３の温度が監視される。

ステップ２１０において、駆動トランジスタ１３の温度が異常であると判定されると、ステップ２３０では、時間Ｔに１が足され（Ｔ＋１）、この演算の結果が新たなＴ（＝Ｔ＋１）とされる。

ステップ２４０では、時間ＴがＴ≦Ｘの条件を満たすか否かが判定される。ここで、Ｘはシステム全体を停止させるまで駆動トランジスタ１３の温度異常を監視する監視時間である。すなわち、上記ステップ２３０でカウントされた時間Ｔが監視時間Ｘを超えるか否かが判定される。なお、本ステップを実行する手段は、本発明の時間監視手段に相当する。

そして、本ステップにて時間ＴがＴ≦Ｘの条件を満たす場合、時間Ｔは監視時間Ｘに達していないと判定され、ステップ２１０に戻る。そして、駆動トランジスタ１３の温度が異常である状態が維持されると、ステップ２１０、２３０、２４０を繰り返すことにより、時間がカウントされていく。また、時間ＴがＴ≦Ｘの条件を満たさない場合、時間Ｔは監視時間Ｘを超えていると判定され、ステップ２５０に進む。

ステップ２５０では、負荷駆動制御システムＳ１が停止される。具体的には、ＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０への指令信号の出力が停止されると共に、送風モータ４０への送風信号の出力が停止される。これにより、ＰＴＣヒータ３０および送風モータ４０の駆動が停止され、システム全体が動作停止の状態となる。なお、本ステップを実行する手段は、本発明の停止手段に相当する。

この後、例えばＥＣＵ２０を動作させるメインプログラムにジャンプし、ＥＣＵ２０が再起動されるまでシステム停止が維持される。この場合、図４に示されるフローは強制終了されることとなる。

以上説明したように、負荷駆動制御システムＳ１において、送風機４１の風量を下げたとしても駆動トランジスタ１３の温度異常が維持される場合、システム全体を停止させて駆動トランジスタ１３の保護を図るようにすることもできる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第２実施形態では、一定条件下で負荷駆動制御システム全体を停止する制御を行っていたが、空調ユニットにメインの暖房システム、すなわちヒータコアが備えられている場合、システム全体を停止させずに送風モータ４０の駆動を続け、暖房を停止させないことが好ましい。以下、空調ユニットにヒータコアを備えた場合における負荷駆動制御システムについて説明する。

図６は、本発明の第３実施形態に係る負荷駆動制御システムの構成図である。また、図７は、空調ユニットにヒータコア８０を設置した様子を示した図である。図６に示されるように、本実施形態に係る負荷駆動制御システムは、図１に示されるシステムにヒータコア８０が設けられた構成となっている。

ヒータコア８０は、エンジン８５から供給されるエンジン冷却水によって当該ヒータコア８０を通過する風を温める機能を有するものである。当該ヒータコア８０は、図７に示されるように、送風機４１とＰＴＣヒータ３０との間に配置され、ＰＴＣヒータ３０と共に空調ダクト７０内に温風を供給するようになっている。なお、ヒータコア８０は本発明の加熱手段に相当する。

そして、ＥＣＵ２０は、第１実施形態で示された機能に加え、駆動トランジスタ１３の温度異常の状態が継続する場合、ＰＴＣヒータ３０への通電を停止させる暖房継続プログラムを有している。

図８は、本実施形態に係る暖房継続プログラムの内容を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ２０に電源５０の供給が開始されると実行される。

ステップ３１０では、暖房モードであるか否かが判定される。すなわち、車室内の操作パネルにて暖房モードが選択され、その暖房モードがＥＣＵ２０に保持されているか否かが判定される。本ステップで、暖房モードであると判定されるとステップ３２０に進み、暖房モードでないと判定されると、図８に示されるフローが再び実行される。

ステップ３２０では、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常に行われているか否かが判定される。つまり、フラグＭ＝０となっているか否かが判定される。フラグＭの数値「０」は正常、「１」は異常を示している。そして、本ステップでＰＴＣヒータ３０の駆動が正常であると判定されるとステップ３３０に進む。なお、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常でないと判定された場合、ステップ３９０に進む。この場合については後で説明する。

ステップ３３０では、ステップ１１０、２１０と同様の処理がなされる。すなわち、駆動トランジスタ１３の温度が異常であるか否かが判定される。本ステップにて、駆動トランジスタ１３の温度が異常ではないと判定されるとステップ３４０に進む。

ステップ３４０では、タイマおよびフラグがリセットされる。すなわち、時間Ｔ＝０が設定され、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常に行われていることを示すフラグＭ＝０が立てられる。

ステップ３４５では、ＰＴＣヒータ３０へ通電が行われる。具体的に、まず、ＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０の入力信号処理部１１にＰＴＣヒータ３０に通電させるための指令信号が入力され、当該指令信号が入力処理信号とされて駆動回路部１２に入力される。駆動回路部１２では、入力処理信号の内容に従って駆動信号が生成され、この駆動信号が駆動トランジスタ１３のゲートに入力される。これにより、駆動トランジスタ１３がオンし、電源５０からＰＴＣヒータ３０への通電が行われる。こうして図８に示されるフローは終了し、ステップ３１０に戻って再びフローが実行される。

また、ステップ３３０にて駆動トランジスタ１３の温度が異常であると判定された場合、ステップ３５０に進む。ステップ３５０では、ステップ１３０と同様の処理がなされる。すなわち、送風モータ４０の回転数が下げられ、送風機４１の風量が下げられる。これにより、ＰＴＣヒータ３０の温度を上げ、ＰＴＣヒータ３０の抵抗値を上げる。これに伴って、ＰＴＣヒータ３０に流れる電流量を下げ、駆動トランジスタ１３に流れる電流も下げる。こうして、駆動トランジスタの発熱を抑制し、駆動トランジスタ１３の温度を下げることができる。

ステップ３６０では、ステップ２３０と同様の処理がなされる。すなわち、時間Ｔに１が足され（Ｔ＋１）、この演算の結果が新たなＴ（＝Ｔ＋１）とされる。

ステップ３７０では、ステップ２４０と同様の処理がなされる。すなわち、時間ＴがＴ≦Ｘの条件を満たすか否かが判定される。ここで、ＸはＰＴＣヒータ３０を停止させるまで駆動トランジスタ１３の温度異常を監視する監視時間である。

そして、本ステップにて時間ＴがＴ≦Ｘの条件を満たす場合、時間Ｔは監視時間Ｘに達していないと判定され、図８に示されるフローは終了する。そして、再びフローが実行される。また、時間ＴがＴ≦Ｘの条件を満たさない場合、時間Ｔは監視時間Ｘを超えていると判定され、ステップ３８０に進む。

ステップ３８０では、ＰＴＣヒータ３０への通電が停止され、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常に行われていないことを示すフラグＭ＝１が立てられる。つまり、ＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０に駆動トランジスタ１３を停止させる指令が入力され、駆動トランジスタ１３が停止される。

このとき、ＰＴＣヒータ３０への通電は停止されるが、送風モータ４０は駆動されている。しかし、エンジン８５からエンジン冷却水がヒータコア８０に供給され続けている。したがって、ＰＴＣヒータ３０の駆動が停止しても、送風モータ４０からヒータコア８０に送風が続けられる限り、空調ダクト７０に暖かい風を送り続けることができる。

こうして、図８に示されるフローは終了し、再びフローが実行される。この場合、ＰＴＣヒータ３０の駆動状況は正常でないとしてＭ＝１のフラグが立てられている。このような状況で暖房モードが維持されている場合、図８に示されるフローがスタートしてステップ３１０からステップ３２０に進むと、ステップ３２０ではＭ＝０ではないと判定される。この場合、ステップ３９０に進む。

ステップ３９０では、送風機４１の送風量が通常制御時と同じになるように送風モータ４０が通常制御される。つまり、送風モータ４０の回転数が維持されるように、送風モータ４０が駆動される。上述のように、ＰＴＣヒータ３０の駆動状況が正常ではないので、ヒータコア８０によって温風を作り出すために、送風モータ４０の駆動が維持される。こうして図８に示されるフローは終了し、再びフローが実行される。

なお、本ステップを実行する手段は、本発明の駆動継続手段に相当する。また、本発明で言う通常制御とは、ステップ３９０においてする送風機４１の送風量が通常制御時と同じになるように送風モータ４０制御することを意味している。

以上説明したように、本実施形態では、ＰＴＣヒータ３０を駆動する駆動トランジスタ１３に温度異常が起こり、ＰＴＣヒータ３０の駆動が停止されていたとしても、送風モータ４０の駆動を通常通り行うことを特徴としている。

これにより、暖かいエンジン冷却水が供給されるヒータコア８０に風を供給し続けることができ、ヒータコア８０から空調ダクト７０に温風を供給し続けることができる。したがって、駆動トランジスタ１３の温度異常によってシステム全体を停止させることはなく、温風を作り続けることができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、ＰＴＣヒータ３０の駆動が停止された場合、エンジン８５のアイドルアップを図ることでエンジン冷却水の温度を上昇させることにより、ヒータコア８０の暖房能力の低下を防止することが特徴となっている。

図９は、本発明の第４実施形態に係る負荷駆動制御システムの構成図である。この図に示されるように、負荷駆動制御システムのＥＣＵ２０にエンジンＥＣＵ９０が車内ＬＡＮ等で接続されている。エンジンＥＣＵ９０は、エンジン８５に装着された点火プラグの点火制御等を行うものである。なお、エンジンＥＣＵ９０は、本発明のエンジン制御手段に相当する。

また、ＥＣＵ２０は、ＰＴＣヒータ３０への通電を停止させた場合、エンジン８５のエンジン回転数を上げるアイドルアップを図るアイドルアッププログラムを有している。図１０は、本実施形態に係るアイドルアッププログラムの内容を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ２０に電源５０の供給が開始されると実行される。当該アイドルアッププログラムを示すフローは、図８に示されるフローにおいて、ステップ３９０の後にステップ３９５が加えられたものとなっている。

すなわち、ＰＴＣヒータ３０を駆動する駆動トランジスタ１３に温度異常が起こり、ＰＴＣヒータ３０の駆動が停止され、ステップ３９０で送風モータ４０の駆動を通常通り行うようにされた後、ステップ３９５では、アイドルアップが行われる。

具体的には、ＥＣＵ２０からアイドルアップを指示するアイドルアップ信号がエンジンＥＣＵ９０に入力される。これに伴い、エンジンＥＣＵ９０ではエンジン８５の回転数を上げるアイドルアップが行われる。これにより、エンジン冷却水の温度がアイドルアップ前よりも上昇し、当該エンジン冷却水がヒータコア８０に供給されることとなる。したがって、ヒータコア８０に流れるエンジン冷却水の温度がアイドルアップ前よりも上昇するため、ヒータコア８０による暖房能力の低下を防止することができる。

以上説明したように、ＰＴＣヒータ３０の駆動が停止された場合、ＥＣＵ２０からエンジンＥＣＵ９０にエンジン８５の回転数を上げるようにアイドルアップの指令を出してエンジン８５のアイドルアップを図り、エンジン冷却水の温度を上昇させることで、ヒータコア８０の暖房能力の低下を防止することができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。ＰＴＣヒータ３０を駆動する駆動トランジスタ１３に温度異常が生じた場合、上記各実施形態のように、駆動トランジスタ１３の駆動停止、システム全体の停止等を行うが、本実施形態では、駆動トランジスタ１３の温度が下がり、温度異常ではなくなった場合、ＰＴＣヒータ３０への通電開始し、通常モードに戻ることが特徴となっている。

したがって、ＥＣＵ２０は、ＰＴＣヒータ３０への通電を停止させた後、駆動トランジスタ１３の温度が下がった場合、通常制御に移行する通常復帰プログラムを有している。

図１１は、本実施形態に係る通常復帰プログラムの内容を示すフローチャートである。このフローは、ＥＣＵ２０に電源５０の供給が開始されると実行される。まず、フローが開始すると、ステップ４１０では、ステップ３１０と同様の処理がなされる。すなわち、暖房モードであるか否かが判定される。暖房モードであると判定されるとステップ４１５に進み、暖房モードでないと判定されると、図１１に示されるフローが再び実行される。

ステップ４１５では、ステップ１１０と同様の処理がなされる。すなわち、駆動トランジスタ１３の温度が異常であるか否かが判定される。駆動トランジスタ１３の温度が異常ではないと判定されるとステップ４２０に進む。

ステップ４２０では、ステップ３４０と同様の処理がなされ、タイマおよびフラグがリセットされる。この後、ステップ４２３では、ステップ３４５と同様の処理がなされ、ＰＴＣヒータ３０への通電が行われる。そして、本フローは終了し、再び図１１に示されるフローが実行される。

また、ステップ４１５にて駆動トランジスタ１３の温度が異常であると判定されると、ステップ４２５に進み、ステップ３２０と同様に、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常に行われているか否かが判定される。

そして、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常に行われていると判定された場合、ステップ４３０、４３５、４４０、４４５が実行される。これらステップ４３０、４３５、４４０、４４５は、ステップ３５０、３６０、３７０、３８０と同様の処理である。また、ＰＴＣヒータ３０の駆動が正常に行われていないと判定された場合、ステップ４５０、４５５が実行される。これらステップ４５０、４５５はステップ３９０、３９５と同様の処理である。そして、図１１に示されるフローは終了し、再びフローが実行される。

このようなフローにおいて、駆動トランジスタ１３の温度が下がり、温度異常ではなくなった場合、ステップ４１５では駆動トランジスタ１３の温度が異常ではないと判定され、ステップ４２０に進む。これにより、ＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０に駆動トランジスタ１３を駆動する指令が出され、駆動トランジスタ１３の駆動が再開される。こうして、駆動トランジスタ１３の温度異常が起こったとしても、その後に温度異常でなくなった場合に駆動トランジスタ１３を通常制御することができる。

以上説明したように、駆動トランジスタ１３に温度異常が発生し、当該駆動トランジスタ１３の駆動が停止されてＰＴＣヒータ３０への通電が停止されても、駆動トランジスタ１３の温度が下がり、温度異常でなくなった場合、駆動トランジスタ１３を通常制御に復帰させることができる。

このように、システムとして安全上問題ない場合、上記のようにＰＴＣヒータ３０への通電を復帰させることができる。なお、上記第３、第４実施形態のように最終処置としてシステムの停止、ＰＴＣヒータ３０への通電停止の場合、ＰＴＣヒータ３０への通電を復帰させない考えを採用しても良い。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、負荷駆動制御システムＳ１を車両の空調制御に用いるものとして説明したが、例えば暖房器具等の他の負荷駆動制御に用いても構わない。また、上記各実施形態では、負荷駆動制御システムＳ１について説明したが、負荷駆動制御システムＳ１のうち一部の構成部分（サーミスタ１４、保護機能部１５、ＥＣＵ２０）で構成した負荷駆動制御装置を負荷駆動制御に用いることもできる。

上記各実施形態では、駆動トランジスタ１３としてＰｃｈ型ＭＯＳトランジスタを採用しているが、Ｎｃｈ型のものや、バイポーラ型等のトランジスタを採用しても構わない。また、駆動トランジスタ１３はＰＴＣヒータ３０のハイサイド側に接続されているが、ローサイド側に接続されても構わない。

上記各実施形態では、負荷としてのＰＴＣヒータ３０は１つであるが、多数の負荷を制御するようにしても構わない。この場合、各負荷に対応した駆動トランジスタ１３を用意すれば良い。

上記各実施形態では、ＥＣＵ２０と負荷駆動制御部１０が別体となっているが、例えば負荷駆動制御部１０をＥＣＵ２０内部に作り込む等によって一体化しても構わない。

上記実施形態では、ＰＴＣヒータ３０の温度を下げる手段として送風モータ４０を採用しているが、例えばＰＴＣヒータ３０から発せられる熱を吸熱する素子等を用いても構わない。

上記各実施形態では、駆動トランジスタ１３とサーミスタ１４が別体となっているが、例えば感温素子を内蔵した駆動トランジスタ１３を採用しても構わない。この場合、駆動トランジスタ１３から発せられる熱の温度をより精度良く検出することができる。

また、送風機４１の風量が最低値の状態で駆動トランジスタ１３の過熱が継続して起こる場合、駆動トランジスタ１３からＰＴＣヒータ３０への通電方法を低電力消費にシフトする方法を組み合わせても効果的である。

具体的には、ＰＴＣヒータへの通電をリニア制御からパルス制御へ切り替える方法、駆動トランジスタ１３に印加するゲート電圧を下げる方法、ＰＷＭ周波数を下げる方法、ＰＷＭ駆動の通電デューティ比を下げる方法等がある。これらの方法は、これらの方法を示す指令信号がＥＣＵ２０から負荷駆動制御部１０に入力されることで実行される。このよう駆動トランジスタ１３に流れる電流を小さくすることで、駆動トランジスタ１３の発熱を抑制することができ、システム全体を停止させることなく駆動トランジスタ１３を過熱から保護することができる。

なお、各図中に示したステップは、機能を実現するための手段に対応するものであり、上記図４、図５、図８、図１０、図１１に示したフローチャートの各ステップをハードウェアとして構成することもできる。

本発明の第１実施形態に係る負荷駆動制御システムの構成図である。 ＰＴＣヒータの温度と抵抗値との相関関係を示した図である。 ＰＴＣヒータと送風モータとを模式的に示した図である。 保護プログラムの内容を示すフローチャートである。 第２実施形態において、停止プログラムの内容を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る負荷駆動制御システムの構成図である。 第３実施形態において、空調ユニットにヒータコアを設置した様子を示した図である。 第３実施形態に係る暖房継続プログラムの内容を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る負荷駆動制御システムの構成図である。 第４実施形態に係るアイドルアッププログラムの内容を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る通常復帰プログラムの内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…負荷駆動制御部、１２…駆動回路部、１３…駆動トランジスタ、１４…サーミスタ、１５…保護機能部、２０…ＥＣＵ、３０…ＰＴＣヒータ、４０…送風モータ、５０…電源、８０…ヒータコア、８５…エンジン、９０…エンジンＥＣＵ、１１０…温度判定手段、１３０…温度制御手段、２４０…時間監視手段、２５０…停止手段。

Claims (9)

1. 駆動手段（１２）にてスイッチング素子（１３）をオンオフさせて駆動することにより電源（５０）から発熱部材（３０）への通電を行うと共に、前記発熱部材から発せられる熱を温度調整手段（４０）によって奪うことで当該発熱部材そのものの温度を調整する負荷駆動制御装置であって、
   前記スイッチング素子の温度に応じたレベルの物理量を検出する温度検出手段（１４）と、
   前記温度検出手段にて検出された前記物理量が、前記スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、前記スイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力する保護機能手段（１５）と、
   前記駆動手段を介して前記スイッチング素子を駆動することにより前記発熱部材を発熱させると共に、前記保護機能手段から前記異常信号が入力された場合、前記温度調整手段によって前記発熱部材の温度を上昇させる制御手段（２０）とを備えていることを特徴とする負荷駆動制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記保護機能手段から前記異常信号が入力されたか否かを判定する温度判定手段（１１０）と、
   前記温度判定手段にて、前記保護機能手段から前記異常信号が入力されたと判定された場合、前記発熱部材そのものの温度を上昇させるように前記温度調整手段によって前記発熱部材の温度を調整する温度制御手段（１３０）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動制御装置。
3. 前記保護機能手段は、前記温度検出手段から入力される前記物理量が、前記スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、前記駆動手段に対して、前記スイッチング素子に流れる電流が小さくなるように前記スイッチング素子を駆動させる旨を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の負荷駆動制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記保護機能手段から前記異常信号が入力されたか否かを判定する温度判定手段（２１０）と、
   前記温度判定手段にて前記異常信号が入力されたと判定された場合、前記異常信号が一定時間入力され続けたか否かを判定する時間監視手段（２４０）と、
   前記時間監視手段にて前記異常信号が一定時間入力され続けたと判定された場合、前記駆動手段にて前記スイッチング手段の駆動を停止させると共に、前記温度調整手段の駆動を停止する停止手段（２５０）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動制御装置。
5. 駆動手段（１２）にてスイッチング素子（１３）をオンオフさせて駆動することにより電源（５０）から発熱部材（３０）への通電を行い、エンジン（８５）から供給されるエンジン冷却水によって加熱される加熱手段（８０）から発せられる熱および前記発熱部材から発せられる熱を温度調整手段（４０）によって奪うことで当該発熱部材そのものの温度を調整する負荷駆動制御装置であって、
   前記スイッチング素子の温度に応じたレベルの物理量を検出する温度検出手段（１４）と、
   前記温度検出手段にて検出された前記物理量が、前記スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、前記スイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力する保護機能手段（１５）と、
   前記駆動手段を介して前記スイッチング素子を駆動することにより前記発熱部材を発熱させると共に、前記保護機能手段から前記異常信号が入力された場合、前記温度調整手段によって前記発熱部材の温度を上昇させるようになっており、前記異常信号が一定時間入力された場合、前記駆動手段にて前記スイッチング手段の駆動を停止させると共に、前記温度調整手段を通常制御する制御手段（２０）とを備えていることを特徴とする負荷駆動制御装置。
6. 前記制御手段は、前記駆動手段にて前記スイッチング手段の駆動を停止させた場合、駆動継続手段（３９０）にて前記温度調整手段の駆動を継続し続けることを特徴とする請求項５に記載の負荷駆動制御装置。
7. 前記制御手段は、前記駆動継続手段にて前記温度調整手段の駆動を継続し続けるに際し、前記エンジンのエンジン回転数を上昇させるべく、エンジン制御手段（９０）に前記エンジン回転数を上昇させるアイドルアップ信号を入力し、前記エンジンの回転数を上昇させるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の負荷駆動制御装置。
8. 電流が流れることで発熱する発熱部材（３０）と、
   前記発熱部材から発せられる熱を奪うことで当該発熱部材そのものの温度を調整する温度調整手段（４０）と、
   電源（５０）から前記発熱部材への通電のオンオフを行うスイッチング素子（１３）と、
   前記スイッチング素子をオンまたはオフすることで前記電源から前記発熱部材への通電を行う駆動手段（１２）と、
   前記スイッチング素子の温度に応じたレベルの物理量を検出する温度検出手段（１４）と、
   前記温度検出手段にて検出された前記物理量が、前記スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、前記スイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力する保護機能手段（１５）と、
   前記駆動手段を介して前記スイッチング素子を駆動することにより前記発熱部材を発熱させると共に、前記保護機能手段から前記異常信号が入力された場合、前記温度調整手段によって前記発熱部材そのものの温度を上昇させる制御手段（２０）とを備えていることを特徴とする負荷駆動制御システム。
9. 電流が流れることで発熱する発熱部材（３０）と、
   エンジン（８５）から供給されるエンジン冷却水によって加熱される加熱手段（８０）と、
   前記発熱部材および前記加熱手段から発せられる熱を奪うことで当該発熱部材および前記加熱手段そのものの温度を調整する温度調整手段（４０）と、
   電源（５０）から前記発熱部材への通電のオンオフを行うスイッチング素子（１３）と、
   前記スイッチング素子をオンまたはオフすることで前記電源から前記発熱部材への通電を行う駆動手段（１２）と、
   前記スイッチング素子の温度に応じたレベルの物理量を検出する温度検出手段（１４）と、
   前記温度検出手段にて検出された前記物理量が、前記スイッチング素子が過熱状態であると推定される値を超える場合、前記スイッチング素子が過熱状態であることを示す異常信号を出力する保護機能手段（１５）と、
   前記駆動手段を介して前記スイッチング素子を駆動することにより前記発熱部材を発熱させると共に、前記保護機能手段から前記異常信号が入力された場合、前記温度調整手段によって前記発熱部材の温度を上昇させるようになっており、前記異常信号が一定時間入力された場合、前記駆動手段にて前記スイッチング手段の駆動を停止させると共に、前記温度調整手段を通常制御する制御手段（２０）とを備えていることを特徴とする負荷駆動制御システム。

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