JP7245009B2

JP7245009B2 - 演算処理装置の故障通知プログラム及びヒーターシステム

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Publication number: JP7245009B2
Application number: JP2018146595A
Authority: JP
Inventors: 孝治青野; 直宮本
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2038-08-03
Also published as: JP2020019448A

Description

本発明は演算処理装置の故障通知プログラム及びヒーターシステムに関し、例えば、ヒーターに電力を供給する電源回路を制御する電源制御回路に適用される演算処理装置の故障通知プログラム及びこの演算処理回路を含むヒーターシステムに関する。

近年、自動車のシートにヒーターを設ける例が増加している。このようなヒーターは、自動車用のシートのシートクッション材と表皮との間に設けられる。このようなヒーターをシートヒーターと称す。シートヒーターでは、着座者に対する快適性を提供するために、指定された所定の温度となるように温度制御がなされる。しかしながら、温度制御を行う回路等に不具合が生じた場合にはヒーターが過熱することがあり、温度制御を行う回路の故障を検出してヒーターの過熱を防止することが求められる。そこで回路の故障検出方法に関する技術の例が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１に記載の遊技機では、平滑回路を用いて遊戯機内で利用するクロックの異常を検出する。特許文献２に記載の装置では、ウォッチドッグタイマを用い、マイコンの正常動作中にマイコンから一定周期で出力されるウォッチドッグパルスに基づき、マイコンの動作状態を監視する。そして、特許文献２に記載の装置は、マイコンの動作が異常と判断したときは、マイコンへリセット信号を出力すると共に、充電許可・停止回路へローレベルの停止信号を出力することで、マイコンから充電許可・停止回路へ出力されている信号の内容にかかわらず充電を強制停止させる。

特開２００６－１３６６２４号公報特開２００９－２６１０９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、クロックが正常に生成されていながら装置そのものの動作に異常が生じるような不具合は検出することができない。また、特許文献２に記載の技術では、ウォッチドックタイマが正常に動作しているかどうかを検証して、ウォッチドックタイマの動作を保証しなければシステム全体としての動作を保証したことにならず、検証・確認の工数が増大する問題がある。このようなことから、特許文献１、２に記載の技術では、システムの機能安全を補償することが難しい問題がある。

本発明にかかる演算処理装置の故障通知プログラムの一態様は、プログラムを実行する演算部と、前記演算部により利用されるタイマーと、出力インタフェースと、前記演算部で実行される前記プログラムに対して割込み要求が有ったことを通知する割込みコントローラと、を少なくとも備える演算処理装置において前記プログラムの１つとして実行される故障通知プログラムであって、周期的に前記割込みコントローラに割込み要求を行うことを前記タイマーに指示する周期割込み処理と、前記割込みコントローラが前記割込み要求を受信したことに応じて発する割込み通知に基づき前記出力インタフェースから出力する信号の論理レベルを反転させる動作状態通知処理と、を行う。

本発明にかかるヒーターシステムの一態様は、ヒーターと、前記ヒーターに供給する電力を制御することで、前記ヒーターの温度を調節する温度制御回路と、を含むヒーターシステムであって、前記温度制御回路が、バッテリ電源電圧が出力されるバッテリの正極端子に一端が接続されるリレースイッチと、前記リレースイッチの他端に第１の端子が接続され、第２の端子から前記ヒーターに供給する電力を出力するスイッチングトランジスタと、記第２の端子と接地端との間に接続される帰還抵抗と、前記第２の端子の電圧をフィードバック信号として受け取り、前記フィードバック信号の値に応じてデューティー比が変化する電源制御ＰＷＭ信号を生成する演算処理装置と、前記演算処理装置が出力する動作確認パルス信号の有無を検出して、前記動作確認パルス信号がなくなったことに応じて前記リレースイッチを遮断状態とするパルス検出回路と、を有し、前記演算処理装置が、プログラムを実行する演算部と、前記演算部により利用されるタイマーと、出力インタフェースと、前記演算部で実行される前記プログラムに対して割込み要求が有ったことを通知する割込みコントローラと、を少なくとも備え、前記演算部において実行される故障通知プログラムにより、周期的に前記割込みコントローラに割込み要求を行うことを前記タイマーに指示する周期割込み処理と、前記割込みコントローラが前記割込み要求を受信したことに応じて発する割込み通知に基づき前記動作確認パルス信号の論理レベルを反転させる動作状態通知処理と、を行う。

本発明にかかる演算処理装置の故障通知プログラム及びヒーターシステムによれば、ヒーターの温度制御に用いる演算処理装置の故障を検出してシステムの機能安全を補償することができる。

実施の形態１にかかるヒーターシステムのブロック図である。実施の形態１にかかるパルス検出回路の回路図である。実施の形態１にかかる演算処理装置のブロック図である。実施の形態１にかかる演算処理装置で実行されるプログラムの実行順序を説明するスケジュール図である。実施の形態１にかかる動作確認パルス信号の変化を説明するタイミングチャートである。実施の形態１にかかるヒーターシステムの動作を説明するタイミングチャートである。

実施の形態１
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、それらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

図１に実施の形態１にかかるヒーターシステム１のブロック図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかるヒーターシステム１は、バッテリ１０から供給されるバッテリ電源に基づき動作する。図１に示す例では、バッテリ１０が出力するバッテリ電源の電圧値としてバッテリ電源電圧Ｖｂａｔを示した。また、ヒーターシステム１では、バッテリからの電源をスイッチＳＷとダイオードＤを介して後述する直流電圧変換回路１１及びリレースイッチ１２に供給する。スイッチＳＷは、例えば、自動車のイグニッションがオンすることに基づきオン状態となるスイッチである。また、ダイオードＤは、バッテリ１０に対して電流が逆流することを防止する逆流防止ダイオードである。

実施の形態１にかかるヒーターシステム１は、直流電圧変換回路１１（図１のＤＣ／ＤＣコンバータ）、リレースイッチ１２、スイッチングトランジスタ１３、演算処理装置１４（図１の制御ＭＣＵ）、パルス検出回路１５、帰還抵抗Ｒｆｂを用いて負荷１６に与える電力を制御する。

直流電圧変換回路１１には、スイッチＳＷ及びダイオードＤを介してバッテリ電源電圧Ｖｂａｔが供給される。なお、ダイオードＤを通過後のバッテリ電源電圧Ｖｂａｔは、バッテリ１０から出力されるバッテリ電源電圧Ｖｂａｔよりは電圧が低下するが、以下の説明では、この電圧降下した後の電圧に対してもバッテリ電源電圧Ｖｂａｔと称す。直流電圧変換回路１１は、バッテリ１０が出力するバッテリ電源電圧Ｖｂａｔを降圧して内部電源電圧ＰＷＲｉを生成する。リレースイッチ１２は、一端がバッテリ１０の正極端子に接続され、他端がスイッチングトランジスタ１３の第１の端子（例えば、ドレイン）に接続される。また、リレースイッチ１２は、バッテリ電源電圧Ｖｂａｔをスイッチングトランジスタ１３側に伝達するか否かを切り替えるスイッチのオンオフをコイルの電磁力を用いて行うためにインダクタが組み込まれている。このインダクタの一端にはダイオードＤを介してバッテリ電源電圧Ｖｂａｔが供給され、他端にはパルス検出回路１５が出力するスイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔが与えられる。

スイッチングトランジスタ１３は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。スイッチングトランジスタ１３は、第１の端子（例えば、ドレイン）がリレースイッチ１２の他端に接続され、第２の端子（例えば、ソース）が帰還抵抗Ｒｆｂを介して接地端に接続され、制御端子（例えば、ゲート）に電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭが与えられる。電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭは、演算処理装置１４から出力される信号である。また、スイッチングトランジスタ１３のソースからは負荷１６に供給するヒーター電力Ｓｕｐ＿ＰＷＲが出力される。

演算処理装置１４は、例えば、プログラムを実行可能な演算部と、演算部が利用する周辺回路、外部と信号を送受信する各種インタフェースを備えるＭＣＵ（Micro Controller Unit）等の半導体装置である。実施の形態１にかかる演算処理装置１４は、スイッチングトランジスタ１３、帰還抵抗Ｒｆｂを用いて形成される電源制御回路の一部を構成する部品である。そして、演算処理装置１４は、スイッチングトランジスタ１３と帰還抵抗Ｒｆｂとを接続するノードに生成される電圧をフィードバック信号ＦＢとして取り込み、このフィードバック信号ＦＢの値に応じて電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭのデューティー比を変化させる電源制御プログラムを実行する。そして、演算処理装置１４は、この電源制御プログラムにより、ヒーター電力Ｓｕｐ＿ＰＷＲの大きさを調節し、負荷１６として設けられるヒーターの温度を、図示しない上位システムから与えられた温度指令値に応じた温度とする。

また、演算処理装置１４は、電源制御プログラムと共に故障通知プログラムを実行する。演算処理装置１４は、故障通知プログラムにより、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳを生成する。この動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳは、演算処理装置１４におけるプログラムの実行状態が正常であれば生成され続け、演算処理装置１４におけるプログラムの実行状態が停止したことに応じて論理レベルの切り替えが停止する信号である。

演算処理装置１４で実行される電源制御プログラム及び故障通知プログラムの詳細は後述する。

パルス検出回路１５は、演算処理装置１４が出力する動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの有無を検出して、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳがなくなったこと（例えば、論理レベルの変化がなくなったこと）に応じてリレースイッチ１２を遮断状態とする。より具体的には、パルス検出回路１５は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの変化がなくなったことに応じてスイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔの論理レベルをロウレベルからハイレベルに切り替える。これにより、リレースイッチ１２は導通した状態から遮断状態となる。

負荷１６は、例えば、ヒーターである。このヒーターは、例えば、自動車のシートの座面と背面との少なくとも一方において、表皮カバーの下側に設けられるものである。

続いて、パルス検出回路１５について詳細に説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかるパルス検出回路の回路図を示す。図２に示す回路は、パルス検出回路１５を実現するための回路の一例であり、その他の回路であっても構わない。

図２に示す例では、パルス検出回路１５は、平滑回路２０、抵抗Ｒ２、Ｒ３、スイッチ制御トランジスタＴｒ１を有する。パルス検出回路１５は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの交流成分を平滑して検出電圧Ｖｄｅｔを生成する。スイッチ制御トランジスタＴｒ１は、エミッタが接地され、コレクタからスイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔを出力する。また、抵抗Ｒ２は、スイッチ制御トランジスタＴｒ１のベースと平滑回路２０の出力端子との間に設けられる。抵抗Ｒ３は、スイッチ制御トランジスタＴｒ１のベースとエミッタとの間に設けられる。

平滑回路２０は、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、Ｃ２、ダイオードＤ１、Ｄ２を有する。また、平滑回路２０は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳが入力される端子を入力端子とする。抵抗Ｒ１は、この入力端子とコンデンサＣ１の一端との間に設けられる。コンデンサＣ１は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの直流成分を除去して、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの交流成分を後段の回路に伝達する。ダイオードＤ１のアノードは接地端に接続され、カソードはコンデンサＣ１の他端に接続される。ダイオードＤ２のアノードは、コンデンサＣ１の他端に接続され、カソードが平滑回路２０の出力端子となる。コンデンサＣ２は、ダイオードＤ２のカソードと接地端との間に設けられる。コンデンサＣ２は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの交流成分を平滑する平滑容量として機能する。

平滑回路２０では、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの切り替えが周期的に行われている状態で、ロウレベルとなるロウレベル期間に検出電圧Ｖｄｅｔが一定の電圧以上の電圧となるように抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ１、Ｃ２のパラメータが設定される。各素子のパラメータを設定値は、演算処理装置１４が動作を開始してからリレースイッチ１２が導通した状態となるまでの時間と、演算処理装置１４の異常が検出されてからリレースイッチ１２が遮断状態となるまでの時間と、をどのような時間とするかにより様々の値が考えられる。

続いて、演算処理装置１４の詳細について説明する。まず、図３に実施の形態１にかかる演算処理装置１４のブロック図を示す。なお、図３に示す例は、演算処理装置１４の一例であり、演算処理装置１４の構成として他の構成例を除外するものでは無い。

図３に示す例では、演算処理装置１４は、演算部３０、割込みコントローラ３１、タイマー４０、ＰＷＭ信号生成回路４１、デジタルアナログ変換回路４２、アナログデジタル変換回路４３、ＣＡＮインタフェース４４、汎用出力インタフェース４５、汎用入力インタフェース４６、シリアル通信インタフェース４７、内蔵ＲＡＭ４８、内蔵フラッシュＲＯＭ４９を有する。演算処理装置１４では、内蔵される各種機能ブロック（例えば、演算部３０、タイマー４０等）が内部バス３２により互いに通信可能なように接続される。

演算部３０は、プログラムを内蔵フラッシュＲＯＭ４９等から読み出して実行するプログラム実行部である。また、演算部３０は、実行するプログラム内の処理において、割込みコントローラ３１等の周辺回路のレジスタに動作に必要な設定値を書き込む周辺回路アクセスを行うことで、演算処理装置１４内の他の回路と連携してプログラムで指示された処理を実行する。

割込みコントローラ３１は、他の回路から発せられる割込み要求に応じて演算部３０に割込み通知を発する。演算部３０は、受信した割込み通知に基づきそのとき実行していた処理を一旦停止して割込み通知により指示された処理を実行する。

タイマー４０は、演算部３０から与えられる設定値に基づき所定の時間を計測する。ＰＷＭ信号生成回路４１は、タイマー４０と同様に演算部３０から与えられる設定値に基づき所定の時間を計時するが、この計時時間に基づき外部に出力する信号の論理レベルを切り替える事で電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭを生成する。つまり、演算処理装置１４では、タイマー機能を用いて電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭを生成する。また、演算処理装置１４では、ＰＷＭ信号生成回路４１に与える設定値をフィードバック信号ＦＢの値に応じて変化させることで電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭのデューティー比を変化させる。

デジタルアナログ変換回路４２は、演算処理装置１４内で生成されたデジタル値をアナログ値に変換し、当該アナログ値に対応する電圧値を有するアナログ信号を出力する。アナログデジタル変換回路４３は、外部から入力するアナログ信号の電圧値に対応するデジタイル値を演算処理装置１４に伝達する。演算処理装置１４では、フィードバック信号ＦＢはアナログデジタル変換回路４３に入力され、演算処理装置１４は、フィードバック信号ＦＢの電圧値に対応するデジタル値を用いて、例えば、電源制御プログラムを動作させる。

ＣＡＮ（Controller Area Network）インタフェース４４は、例えば、自動車内等の限られた範囲に分散して配置される部品間で情報の送受信を行うためのＣＡＮ通信規格に対応したインタフェース回路である。演算処理装置１４は、このＣＡＮインタフェースを介して、上位システムとの間の情報の送受信を行う。

汎用出力インタフェース４５は、規格化されていないデータ列を含む信号を出力するための出力インタフェース回路である。汎用入力インタフェース４６は、規格化されていないデータ列を含む信号を入力するための入力インタフェース回路である。実施の形態１にかかる演算処理装置１４では、汎用出力インタフェース４５を用いて動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳを出力する。

シリアル通信インタフェース４７は、例えば、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）規格、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に沿ったシリアルデータ通信を行うためのインタフェース回路である。

内蔵ＲＡＭ４８は、演算処理装置１４に内蔵されたＲＡＭ（Random Access Memory）である。内蔵ＲＡＭ４８は、例えば、演算部３０がプログラムに基づき実行する処理において生成される中間データ、或いは、最終データを格納する。内蔵フラッシュＲＯＭ４９は、演算処理装置１４に内蔵されたフラッシュメモリである。この内蔵フラッシュＲＯＭ４９には、例えば、演算部３０で実行されるプログラムが格納される。演算部３０は起動時に内蔵フラッシュＲＯＭ４９からプログラムをロードして処理を開始する。

実施の形態１にかかる演算処理装置１４では、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳを汎用出力インタフェース４５を用いて出力する。この動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳは、演算部３０で行われている処理が正常に実行されていることを確認するためのものであり、演算部３０で行われている処理とは独立して動作する機能ブロックの出力を用いることは適切ではない。

例えば、ＰＷＭ信号生成回路４１等のタイマーは周期的に論理レベルを切り替える事が出来るが、ＰＷＭ信号生成回路４１にこのような周期的に論理レベルが切り替わる信号を出力させる場合、演算部３０の処理が停止してもＰＷＭ信号生成回路４１が出力する信号の論理レベルを切り替え続けることが出来てしまう。そのため、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの出力ブロックとしてＰＷＭ信号生成回路４１を用いることは、適切ではない。

また、シリアル通信インタフェース４７、ＣＡＮインタフェース４４等は決められた規格に基づく信号の送受信を行うための機能ブロックで有り、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳのような規格から外れた信号を出力する機能ブロックとしては効率が悪く適切ではない。また、デジタルアナログ変換回路４２を動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳを出力する機能ブロックとして利用することも可能であるが、２値の信号を出力するためにこのような多値出力が可能な機能ブロックを利用することが非効率であり、適切ではない。

続いて、演算部３０で実行される電源制御プログラムと故障通知プログラムとを実行した場合のプロセスの実行スケジュールについて説明する。そこで、図４に実施の形態１にかかる演算処理装置１４で実行されるプログラムの実行順序を説明するスケジュール図を示す。図４に示す例では、プログラムに含まれるプロセス毎に符号を付した。また、図４に示す例では、電源制御プログラムに属するプロセスを細い実線の四角で示し、故障通知プログラムに属するプロセスを太い実線の四角で示した。

図４に示すように、演算処理装置１４の演算部３０では、１０ｍｓｅｃ周期で電源制御プログラムのプロセス（例えば、Ｐ１～Ｐ８）が実行される。また、電源制御プログラムでは、アナログデジタル変換回路４３に対して５００μｓｅｃの周期で割込み要求を要求させて、アナログデジタル変換回路４３で取得されるフィードバック信号ＦＢの値を取り込む（ＡＤＣプロセスＰ１０）。

１０ｍｓｅｃ周期で実行される電源制御プログラムでは、まずＣＡＮインタフェース４４を介して上位システムからＣＡＮ規格に基づく動作指令値を受信する（ＣＡＮプロセスＰ１）。そして、ＣＡＮプロセスＰ１で受信した動作指令値を含む複数の入力値に対する処理順序を調整する調停処理を行う（ゲートウェイプロセスＰ２）。

続いて、電源制御プログラムでは、ＡＤＣプロセスＰ１０で取得したフィードバック信号ＦＢの値の正当性を検証する診断処理を行う（診断プロセスＰ３）。そして、正当性が確認されたフィードバック信号ＦＢの値と、ＣＡＮプロセスで取得された動作指令値と、を比較して電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭのデューティー比を決定する（ヒーター制御プロセスＰ４）。その後、電源制御プログラムは、ヒーター制御プロセスＰ４で算出された電源制御ＰＷＭ信号ＣＯＮＴ＿ＰＷＭのデューティー比をＰＷＭ信号生成回路４１に設定する（ＰＷＭプロセスＰ５）。

また、電源制御プログラムでは、ヒーター制御プロセスＰ４で算出されたデューティー比と、診断プロセスＰ３における診断結果と、の出力順序を調整する調停処理を行う（ゲートウェイプロセスＰ６）。そして、ゲートウェイプロセスＰ６で決定された順にＣＡＮインタフェース４４が送信対象データを上位システムに通知する（ＣＡＮプロセスＰ７）。また、電源制御プログラムでは、診断プロセスＰ３で生成された診断結果をフラッシュメモリに書き込む（データフラッシュプロセスＰ８）。

上記電源制御プログラムに対して、故障通知プログラムは、１ｍｓｅｃ周期で割込みコントローラ３１に割込み要求を行うことをタイマーに指示する周期割込み処理を行う（リレープロセスＰ１１）。また、演算部３０は、リレープロセスＰ１１に基づき汎用出力インタフェース４５から出力する動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルをハイレベルとする。また、演算部３０は、リレープロセスＰ１１に基づきタイマー４０に５００μｓｅｃの時間を設定する。そして、タイマー４０から５００μｓｅｃが経過したことに基づき割込み要求が発せられたことに応じて割込みコントローラ３１が演算部３０に割込み通知を行う。そして演算部３０がこの割込み通知に基づき汎用出力インタフェース４５から出力する動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルをハイレベルからロウレベルに切り替える（タイマプロセスＰ１２）。

このように、実施の形態１にかかる演算処理装置１４では、電源制御プログラムを実行している期間中に故障通知プログラムに基づく割込み処理を発生させることで、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの周期的な切り替えを実施する。そのため、演算処理装置１４で故障が発生して演算部３０が停止することで割込み処理が正しく処理出来ない状態となると、演算処理装置１４は動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの切り替えを停止することになる。

そこで、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの変化について説明する。図５に実施の形態１にかかる動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの変化を説明するタイミングチャートを示す。図５に示すように、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳは、演算処理装置１４が正しく動作している期間においては、演算部３０が汎用出力インタフェース４５を構成するポートに対してＯＮ、又は、ＯＦＦを指示する命令を周期的に出力するため、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳは、パルスが連続するクロック信号となる。一方、図５に示すように演算処理装置１４で故障が発生すると演算部３０が動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルを切り替える事が出来なくなり、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳは、一定の電圧が維持される状態となる。

続いて、実施の形態１にかかるヒーターシステム１の動作について説明する。図６に実施の形態１にかかるヒーターシステムの動作を説明するタイミングチャートを示す。図６に示す例では、タイミングＴ１でヒーターシステム１が動作を開始し、タイミングＴ２で演算処理装置１４に故障が発生した例を示すものである。

図６に示すように、タイミングＴ１でヒーターシステム１が動作を開始する前は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳがロウレベルを維持しているため、スイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔはハイレベルとなり、リレースイッチ１２は遮断状態となる。

そして、タイミングＴ１で演算処理装置１４が動作を開始すると、演算処理装置１４は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの周期的な切り替えを開始する。これにより、検出電圧Ｖｄｅｔの電圧が上昇し、スイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔがロウレベルに切り替えられる。これにより、リレースイッチ１２は導通した状態とり、スイッチングトランジスタ１３を含む電源回路が負荷１６にヒーター電力Ｓｕｐ＿ＰＷＲの供給を開始する。

その後、タイミングＴ２で演算処理装置１４に故障が発生すると演算処理装置１４は、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの切り替えを停止する。これにより、パルス検出回路１５内の検出電圧Ｖｄｅｔの電圧が低下する。そして、検出電圧Ｖｄｅｔの電圧がスイッチ制御トランジスタＴｒ１の閾値電圧を下回る（タイミングＴ３）と、スイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔの電圧が上昇する。そして。スイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔの電圧が上昇したことに伴いリレースイッチ１２が遮断状態に切り替えられる。これにより、スイッチングトランジスタ１３及び負荷１６に対するバッテリ１０からの電力供給が停止される。

上記説明より、実施の形態１にかかるヒーターシステム１では、演算部３０で実行されている電源制御プログラムに対して周期的に割り込み処理を発生させる故障通知プログラムを用いる。そして、当該故障通知プログラムにより汎用出力インタフェース４５から出力される動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの切り替えを行わせることで、演算部３０で行われている処理の停止に基づき動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳの論理レベルの切り替えが停止される。これにより、実施の形態１にかかるヒーターシステム１では、演算処理装置１４の故障を外部から観測できる。

また、実施の形態１にかかるヒーターシステム１では、動作確認パルス信号ＤＥＴ＿ＰＬＳのパルスの有無に基づきスイッチ制御信号Ｓ＿ｃｏｎｔの論理レベルを切り替えるパルス検出回路１５を用いることで、ウォッチドッグタイマ等を用いることなくリレースイッチ１２を遮断状態に切り替えることができる。また、このパルス検出回路１５は、アナログ回路で構成されるものであるため、パルス検出回路１５に対して動作中に信頼性診断を行うことなく、ヒーターシステム１の機能安全を補償することができる。

また、実施の形態１にかかるヒーターシステム１によると、演算処理装置１４で故障が発生して、ＰＷＭ信号生成回路４１は動作していながら演算部３０で実行されている電源制御プログラムの動作が停止するような故障モードが発生した場合においても安全性を高めることができる。例えば、ＰＷＭ信号生成回路４１が動作を継続していながら、演算部３０の電源制御プログラムに起因する処理が停止してしまった場合、負荷１６に電力が無制御状態で供給され続ける。このような場合、負荷１６として設けられるヒーターが過熱する場合がある。このような場合、負荷１６に付随して設けられるサーモスタットにより検出した温度に基づく機能安全処理により電力を停止する処理が行われる。しかしながら、サーモスタットにより検出された温度による制御が行われる時点では負荷１６となるヒーターが過熱状態であることが考えられる。

しかしながら、実施の形態１にかかるヒーターシステム１を用いた場合、サーモスタットにより検出される温度が上昇する前に、無制御状態で負荷１６となるヒーターへの電力供給が行われている状態を検出して、当該検出結果に基づき負荷１６への電力供給を停止することができる。つまり、実施の形態１にかかるヒーターシステム１を用いることで、ヒーターが過熱するより前に不具合に起因した電力供給の停止処理を実行することができる。言い換えると、実施の形態１にかかるヒーターシステム１を用いることで、サーモスタットを用いた機能安全よりもより早い段階での機能安全処理を実行して、ヒーターシステム１の安全性を高めることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ヒーターシステム
１０バッテリ
１１直流電圧変換回路
１２リレースイッチ
１３スイッチングトランジスタ
１４演算処理装置
１５パルス検出回路
１６負荷
２０平滑回路
３０演算部
３１割込みコントローラ
３２内部バス
４０タイマー
４１ＰＷＭ信号生成回路
４２デジタルアナログ変換回路
４３アナログデジタル変換回路
４４ＣＡＮインタフェース
４５汎用出力インタフェース
４６汎用入力インタフェース
４７シリアル通信インタフェース
４８内蔵ＲＡＭ
４９内蔵フラッシュＲＯＭ
Ｖｂａｔバッテリ電源電圧
ＰＷＲｉ降圧電源電圧
ＣＯＮＴ＿ＰＷＭ電源制御ＰＷＭ信号
ＦＢフィードバック信号
ＤＥＴ＿ＰＬＳ動作確認パルス信号
Ｓ＿ｃｏｎｔスイッチ制御信号
Ｓｕｐ＿ＰＷＲヒーター電力
Ｖｄｅｔ検出電圧
Ｒｆｂ帰還抵抗
Ｒ１抵抗
Ｒ２抵抗
Ｒ３抵抗
Ｃ１コンデンサ
Ｃ２コンデンサ
Ｄ１ダイオード
Ｄ２ダイオード
Ｔｒ１スイッチ制御トランジスタ

Claims

プログラムを実行する演算部と、前記演算部により利用されるタイマーと、出力インタフェースと、前記演算部で実行される前記プログラムに対して割込み要求が有ったことを通知する割込みコントローラと、を少なくとも備える演算処理装置において前記プログラムの１つとして実行される故障通知プログラムであって、
周期的に前記割込みコントローラに割込み要求を行うことを前記タイマーに指示する周期割込み処理と、
前記割込みコントローラが前記割込み要求を受信したことに応じて発する割込み通知に基づき前記出力インタフェースから出力する動作確認パルス信号の論理レベルを反転させる動作状態通知処理と、を行い、
前記演算処理装置が生成する電源制御ＰＷＭ信号の供給先であるスイッチング電源回路への電源供給経路に設けられるリレースイッチの動作を制御するパルス検出回路に前記動作確認パルス信号を与え、
前記動作確認パルス信号の論理レベルの反転がなくなったことに応じて前記パルス検出回路に前記リレースイッチを遮断状態に制御させる故障通知プログラム。
前記演算処理装置は、前記スイッチング電源回路に対して前記電源制御ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成回路を更に有し、
前記演算部で実行する前記プログラムには、前記ＰＷＭ信号生成回路を他の処理とは独立して動作させながら、前記スイッチング電源回路からのフィードバック信号の値に応じた前記電源制御ＰＷＭ信号のデューティー比の指定を前記ＰＷＭ信号生成回路に行う電源制御プログラムが含まれ、
前記故障通知プログラムは、前記電源制御プログラムと共に前記演算部で実行される請求項１に記載の故障通知プログラム。
ヒーターと、
前記ヒーターに供給する電力を制御することで、前記ヒーターの温度を調節する温度制御回路と、を含むヒーターシステムであって、
前記温度制御回路が、
バッテリ電源電圧が出力されるバッテリの正極端子に一端が接続されるリレースイッチと、
前記リレースイッチの他端に第１の端子が接続され、第２の端子から前記ヒーターに供給する電力を出力するスイッチングトランジスタと、
前記第２の端子と接地端との間に接続される帰還抵抗と、
前記第２の端子の電圧をフィードバック信号として受け取り、前記フィードバック信号の値に応じてデューティー比が変化する電源制御ＰＷＭ信号を生成して、前記スイッチングトランジスタのゲートに前記電源制御ＰＷＭ信号を与える演算処理装置と、
前記演算処理装置が出力する動作確認パルス信号の有無を検出して、前記動作確認パルス信号がなくなったことに応じて前記リレースイッチを遮断状態とするパルス検出回路と、を有し、
前記演算処理装置が、プログラムを実行する演算部と、前記演算部により利用されるタイマーと、出力インタフェースと、前記演算部で実行される前記プログラムに対して割込み要求が有ったことを通知する割込みコントローラと、を少なくとも備え、
前記演算部において実行される故障通知プログラムにより、
周期的に前記割込みコントローラに割込み要求を行うことを前記タイマーに指示する周期割込み処理と、
前記割込みコントローラが前記割込み要求を受信したことに応じて発する割込み通知に基づき前記動作確認パルス信号の論理レベルを反転させる動作状態通知処理と、
を行うヒーターシステム。
前記演算部では、前記電源制御ＰＷＭ信号を生成する電源制御プログラムが、前記故障通知プログラムと共に実行される請求項３に記載のヒーターシステム。
前記パルス検出回路は、
前記動作確認パルス信号の交流成分を平滑して検出電圧を生成する平滑回路と、
前記検出電圧の電圧レベルが予め設定した閾値電圧以下となったことに応じて前記リレースイッチを遮断状態とするスイッチ制御信号を出力するスイッチ制御トランジスタと、
を有する請求項３又は４に記載のヒーターシステム。
前記演算処理装置は、前記バッテリから出力されるバッテリ電圧を降圧して生成される内部電源電圧に基づき動作する請求項３乃至５のいずれか１項に記載のヒーターシステム。