JP2011191152A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用制御装置のフェイルセーフに関する。 The present invention relates to a fail safe for an automotive control device.
従来、自動車用制御装置において、機能上重要な素子の近くに配置された温度センサの情報に基づいて、CPUが制御装置の温度をモニタし、そのモニタした温度が所定の温度を超える状態が発生した時にフェイルセーフ動作に移行するのが一般的である。ここで、相互に異なる温度特性を有する2つのバイアス電圧Vin,Vbiasを用い、反転増幅器がそれらの差に対応した電圧を出力することで、2つのバイアス電圧源の相対精度で温度検出する技術がある(特許文献1参照)。 Conventionally, in a control device for an automobile, a CPU monitors the temperature of the control device based on information from a temperature sensor arranged near a functionally important element, and the monitored temperature exceeds a predetermined temperature. It is common to move to fail-safe operation when Here, there is a technique for detecting temperature with relative accuracy of two bias voltage sources by using two bias voltages Vin and Vbias having mutually different temperature characteristics and an inverting amplifier outputting a voltage corresponding to the difference between them. Yes (see Patent Document 1).
特許文献1によれば、機能上重要な特定素子のみの保護を目的に温度をモニタしており、発熱部位である負荷駆動素子は温度をモニタしていない、という課題がある。そこで、負荷駆動素子の温度をモニタするセンサを設置することが考えられるが、そうすると、コスト及び部品実装面積が増大するという課題がある。 According to Patent Document 1, there is a problem that the temperature is monitored for the purpose of protecting only a specific element that is important in terms of function, and the load driving element that is a heat generating part does not monitor the temperature. Therefore, it is conceivable to install a sensor for monitoring the temperature of the load driving element, but there is a problem that the cost and the component mounting area increase.
そこで、本発明の目的は、コストの増大を抑えつつ、負荷駆動素子の温度をモニタできる制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device that can monitor the temperature of a load driving element while suppressing an increase in cost.
上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。 In order to solve the above problems, one of the desirable embodiments of the present invention is as follows.
当該制御装置は、負荷電流をモニタする電流モニタ回路と、電流モニタ回路からの情報を所定の条件に基づいて計算し、所定の処理を行うCPUと、CPUに接続され当該CPUが行った所定の処理に関する情報に基づいて、誘導負荷を駆動する負荷駆動素子と、を備え、更に、還流ダイオードの順方向電圧降下をモニタする電圧モニタ回路を備える。 The control device calculates a load monitor of a load current, calculates information from the current monitor circuit based on a predetermined condition, performs a predetermined process, and performs a predetermined process performed by the CPU connected to the CPU. A load driving element that drives the inductive load based on information related to the processing, and a voltage monitor circuit that monitors a forward voltage drop of the free wheeling diode.
本発明によれば、コストの増大を抑えつつ、負荷駆動素子の温度をモニタできる制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus which can monitor the temperature of a load drive element can be provided, suppressing the increase in cost.
以下、図面を用いて、実施例について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、実施例1の制御装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a control device according to the first embodiment.
制御装置11は、制御装置11に電源を供給する電源31,還流ダイオード54のVfモニタ回路41,負荷電流を検出する電流検出抵抗53及び電流モニタ回路42,前記モニタ回路からの情報を取り込み所定の条件に基づいて演算処理を行うCPU21,CPU21に接続されCPU21において演算処理された情報に基づいて負荷を駆動する負荷駆動素子51、及び、負荷駆動素子51により駆動される誘導負荷52とから構成される。
The control device 11 takes in information from the
ここで、例えばオートマチックトランスミッション内に搭載されるATコントロールユニット(以下、ATCUと略す)の場合、車両がスタックするなど走行風による冷却が行われない状況下での温度が上昇したオートマチックフルードからのもらい熱、又はATCUの負荷駆動条件が変化し負荷電流が増加する、もしくは駆動負荷及び駆動素子の異常による発熱といった要因等により、制御装置の動作保証温度を超えた場合における従来のフェイルセーフ動作への移行方法について図2を用いて説明する。 Here, for example, in the case of an AT control unit (hereinafter abbreviated as “ATCU”) installed in an automatic transmission, it is received from an automatic fluid whose temperature has risen in a situation in which the vehicle is stuck or not cooled by running wind. Change to the conventional fail-safe operation when the temperature exceeds the guaranteed operating temperature of the control device due to factors such as heat, ATCU load drive conditions change and load current increases, or heat generation due to abnormalities of drive load and drive element The transition method will be described with reference to FIG.
図2は従来技術の制御装置を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a conventional control device.
制御装置11は、制御装置11に電源を供給する電源31,還流ダイオード54,負荷電流を検出する電流検出抵抗53及び電流モニタ回路42,制御装置11の内部の温度を検出する温度センサ61,モニタ回路及び温度センサからの情報を取り込み所定の条件に基づいて演算処理を行うCPU21、及び、CPU21に接続されCPU21において演算処理された情報に基づいて負荷52を駆動する負荷駆動素子51とから構成される。
The control device 11 includes a
まず、制御装置11が正常動作している時、CPU21は温度センサ61を用いて制御装置内部温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超えていないかモニタし、動作保証温度の上限値を超えていない場合、CPU21は演算処理された制御の目標値に従い負荷を駆動する。次に制御装置の負荷駆動条件が変化し、負荷電流が増加する、もしくは制御装置の外部温度が、例えばATCUの場合、車両がスタックするなど走行風による冷却が行われない状況下での温度が上昇したオートマチックフルードからのもらい熱等で上昇した場合、制御装置内部温度が上昇し始める。このまま、制御装置内部温度が上昇し続けると、制御装置の動作保証温度の上限値に達する。この後、CPU21は制御装置内部基板温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超えた場合、フェイルセーフ動作に移行する。
First, when the control device 11 is operating normally, the
しかしながら、この時、温度センサ61は機能上重要な特定素子のみ温度をモニタしており、発熱部位である負荷駆動素子51の温度をモニタしていないため、負荷駆動条件によっては、温度をモニタしている機能上重要な特定素子が動作保証温度範囲内であっても、負荷駆動素子51の温度が動作保証温度範囲を超える可能性があった。
However, at this time, the
次に、本実施例のフェイルセーフ動作に移行する方法について説明する。 Next, a method for shifting to the fail-safe operation of this embodiment will be described.
まず、制御装置11が正常動作している時、CPU21は電流検出抵抗53及び電流モニタ回路42を用いて負荷電流をモニタし、還流ダイオード54の順方向電圧降下VfをVfモニタ回路41にてモニタする。
First, when the control device 11 is operating normally, the
次に、CPU21は、モニタした負荷電流より負荷駆動OFF時の還流ダイオード54に流れる電流を算出し、還流ダイオード54のVfと電流の相関関係より、還流ダイオード54の素子温度を算出する。
Next, the
CPU21は、還流ダイオード54の素子温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超えていないかモニタし、動作保証温度の上限値を超えていない場合、CPU21は演算処理された制御の目標値に従い負荷を駆動する。
The
次に制御装置の負荷駆動条件が変化し、負荷電流が増加する、もしくは制御装置の外部温度が、例えばATCUの場合、車両がスタックするなど走行風による冷却が行われない状況下での温度が上昇したオートマチックフルードからのもらい熱等で上昇した場合、制御装置内部温度が上昇し始める。このまま、制御装置内部温度が上昇し続けると、制御装置の動作保証温度の上限値に達する。この後、CPU21は制御装置内部基板温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超えた場合、フェイルセーフ動作に移行する。
Next, when the load driving condition of the control device changes and the load current increases, or the external temperature of the control device is, for example, ATCU, the temperature in a situation where cooling by running wind is not performed, for example, the vehicle is stuck When the temperature rises due to heat from the raised automatic fluid, the internal temperature of the control device starts to rise. If the control device internal temperature continues to rise, the upper limit value of the operation guarantee temperature of the control device is reached. Thereafter, the
本実施例において、負荷駆動OFFが継続する条件では還流ダイオード54に還流電流が流れないため、還流ダイオードのVfをモニタすることによる温度検出ができないが、負荷駆動OFFが継続する条件であっても温度検出だけを目的に、負荷が反応しない駆動Dutyにて微少な負荷電流を流すことにより、温度検出が可能であることはいうまでもない。又、ATCUは製造時に高温及び低温環境下にて特性試験を実施し、電流検出抵抗53及び電流モニタ回路42のばらつきを補正するための校正データを取得すると共に記憶媒体へ保存し、制御へ校正データを用いるのが一般的である。同様に還流ダイオード54の順方向電圧降下Vf及びVfモニタ回路41のばらつきを補正するために、校正データを制御に用いることで還流ダイオード54の素子温度の算出精度を向上させることが可能である。
In this embodiment, since the return current does not flow through the
本実施例によれば、制御装置自体に専用の温度センサを実装しなくても、制御装置の負荷駆動回路であるリニアソレノイド駆動回路部の還流ダイオードを用いることで制御装置自体の内部温度を算出することができ、例えばATCUの場合、車両がスタックするなど走行風による冷却が行われない状況下での温度が上昇したオートマチックフルードからのもらい熱、又はATCUの負荷駆動条件が変化し負荷電流が増加する、もしくは駆動負荷及び駆動素子の異常による発熱といった要因等により、制御装置が動作保証温度を超える場合にフェイルセーフ動作へ移行することができる。 According to the present embodiment, the internal temperature of the control device itself can be calculated by using the free wheel diode of the linear solenoid drive circuit unit that is the load drive circuit of the control device without mounting a dedicated temperature sensor on the control device itself. For example, in the case of ATCU, the heat received from the automatic fluid whose temperature has increased under conditions where the vehicle is stuck or not cooled by traveling wind, or the load driving condition of the ATCU changes and the load current is When the control device exceeds the operation guarantee temperature due to an increase or a factor such as heat generation due to an abnormality of the drive load and the drive element, it is possible to shift to the fail safe operation.
又、制御装置内の温度検出箇所が複数個ある場合でも、リニアソレノイド駆動回路が制御装置に複数個あれば、温度センサを個別に準備しなくても制御装置自体の内部温度を個別に算出することができ、制御装置が動作保証温度を超える場合にフェイルセーフ動作へ移行することができる。これにより、複数の温度検出箇所に対して個別に温度センサを準備する必要がないため、コスト,部品実装面積を低減することが可能である。 Even if there are a plurality of temperature detection points in the control device, if there are a plurality of linear solenoid drive circuits in the control device, the internal temperature of the control device itself can be calculated individually without preparing temperature sensors individually. When the control device exceeds the guaranteed operating temperature, the operation can be shifted to the fail-safe operation. As a result, it is not necessary to prepare temperature sensors individually for a plurality of temperature detection locations, so that the cost and component mounting area can be reduced.
図3は、実施例2の制御装置を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a control device according to the second embodiment.
本実施例において、71は警告をユーザへ知らせる警告灯であり、72は他制御装置との通信を行うためのインターフェース回路、73は他制御装置を示す。
In the present embodiment,
本実施例は、実施例1に対し、制御装置の内部温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超える場合、ユーザ又は、通信回路を用いて他の制御装置へ警告を実施する手段を有していることを特徴とする。 The present embodiment is different from the first embodiment in that there is a means for issuing a warning to a user or another control device using a communication circuit when the internal temperature of the control device exceeds the upper limit value of the operation guarantee temperature of the control device. It is characterized by that.
制御装置内部温度が制御装置11の動作保証温度の上限値を超える場合、例えば警告灯を点灯もしくは点滅させることで、ユーザに制御装置11がフェイルセーフ動作に移行することを知らせる。警告灯は制御装置11が直接駆動してもよいが、他制御装置との通信を行うためのインターフェース回路72を経由して他制御装置73が駆動してもよい。この場合、他の制御装置は当該制御装置がフェイルセーフ動作へ移行したことを認識することが可能である。ユーザ及び他の制御装置は警告に基づき、適切な処置、例えば制御装置11の電源遮断などを実施しうる。警告の手段としては警告灯の他にアラーム等の警告音もしくは、警告灯,警告音を併用しうることはいうまでもない。
When the internal temperature of the control device exceeds the upper limit value of the operation guarantee temperature of the control device 11, for example, a warning lamp is turned on or blinked to notify the user that the control device 11 shifts to the fail-safe operation. The warning light may be directly driven by the control device 11, but the
図4は、実施例3の制御装置を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a control device according to the third embodiment.
本実施例において、81はフェイルセーフモードへ移行した情報を記憶する記憶媒体であり、82は他制御装置との通信を行うためのインターフェース回路72を利用して記憶媒体に記憶されたフェイル情報を確認することが可能なモニタ装置を示す。
In this embodiment, 81 is a storage medium for storing information that has been shifted to the fail-safe mode, and 82 is used to check fail information stored in the storage medium using an
フェイル情報は通信用インターフェースを用いて制御装置の外部にある別な記憶媒体に記憶させても問題なく、又、情報を記憶する記憶媒体81及び、通信を行うためのインターフェース回路72を用いることにより、製品の機能試験時の温度補正データを記憶媒体81に記憶させ、製品の制御に適用しても問題ないことはいうまでもない。
Fail information can be stored in another storage medium outside the control device using a communication interface, and by using a
本実施例は、実施例1に対し、制御装置の内部温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超える場合、CPU内蔵又は制御装置11内部に準備された記憶媒体を用いてフェイル情報を記憶する手段を有し、後からフェイル情報を確認することが可能な構成を特徴とする。 In this embodiment, when the internal temperature of the control device exceeds the upper limit value of the operation guarantee temperature of the control device, the failure information is stored using the storage medium built in the CPU or prepared in the control device 11 as compared with the first embodiment. It is characterized by having a means for checking the fail information later.
図5は、実施例4の制御装置を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a control device according to the fourth embodiment.
実施例1では制御装置11の負荷駆動回路が1回路場合について説明したが、本実施例では、複数の負荷駆動回路を用いている。 In the first embodiment, the case where the load driving circuit of the control device 11 is one circuit has been described. However, in this embodiment, a plurality of load driving circuits are used.
まず、制御装置11が正常動作している時、CPU21は電流検出抵抗53a及び53b,電流モニタ回路42a及び42bを用いてそれぞれの負荷電流をモニタし、それぞれの還流ダイオード54a及び54bの順方向電圧降下VfをVfモニタ回路41a及び42bにてモニタする。
First, when the control device 11 is operating normally, the
次に制御装置11は、モニタした負荷電流より負荷駆動OFF時の還流ダイオード54a及び54bに流れる電流を算出し、還流ダイオードのVfと還流ダイオード54a及び54bに流れる電流の相関関係より、還流ダイオード54a及び54bについてそれぞれの素子温度を算出する。
Next, the control device 11 calculates the current flowing through the
CPU21は、それぞれの還流ダイオード54a及び54bの素子温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超えていないかモニタし、動作保証温度の上限値を超えていない場合、CPU21は演算処理された制御の目標値に従いそれぞれの負荷を駆動する。次に制御装置の負荷駆動条件が変化し、誘導負荷52aまたは52bに流れる負荷電流が増加する、もしくは制御装置の外部温度が、例えばATCUの場合、車両がスタックするなど走行風による冷却が行われない状況下での温度が上昇したオートマチックフルードからのもらい熱等で上昇した場合、制御装置内部温度が上昇し始める。このまま、制御装置内部温度が上昇し続けると、制御装置の動作保証温度の上限値に達する。
The
この後、CPU21は制御装置内部基板温度が制御装置の動作保証温度の上限値を超えた場合、フェイルセーフ動作に移行する。制御装置内部基板温度を算出する場合において、複数の還流ダイオードの素子温度情報から多数決判定を用いることにより、フェイルセーフ動作の信頼性を向上させることが可能である。ここでの信頼性の向上とは、還流ダイオード54の素子異常、又はVfモニタ回路41の故障が発生時、CPU21が単数の素子温度をモニタしている場合は制御装置の温度の算出ができなくなるが、複数の素子温度をモニタしている場合は多数決判定を用いることで、還流ダイオード54の素子異常、又はVfモニタ回路41の故障を検出することが可能であり、確度の高い制御装置の温度を算出することである。
Thereafter, the
又、本実施例において、負荷駆動OFFが継続する条件では還流ダイオード54a及び54bに還流電流が流れないため、還流ダイオードのVfをモニタすることによる温度検出ができないが、負荷駆動OFFが継続する条件であっても温度検出だけを目的に、負荷が反応しない駆動Dutyにて微少な負荷電流を流すことにより、温度検出が可能であることはいうまでもない。又、ATCUは製造時に高温及び低温環境下にて特性試験を実施し、電流検出抵抗53並びに電流モニタ回路42のばらつきを補正するための校正データを取得すると共に記憶媒体へ保存し、制御へ校正データを用いるのが一般的である。同様に還流ダイオード54の順方向電圧降下Vf及びVfモニタ回路41のばらつきを補正するために、校正データを制御に用いることで還流ダイオード54の素子温度の算出精度を向上させることが可能である。
Further, in this embodiment, since the return current does not flow through the
ここでのフェイルセーフとは、複数の負荷駆動回路において、発熱が懸念される負荷駆動回路への通電電流を低減又は遮断する、もしくは制御装置自体の電源を遮断する、又はフェイルセーフ動作移行時に予め決められた負荷駆動条件に変更するなど、制御装置自体の内部温度が動作保証温度の上限値を超えないようにすることである。 The fail-safe here refers to reducing or shutting off the energization current to the load drive circuit where heat generation is a concern in a plurality of load drive circuits, or shutting off the power supply of the control device itself, or pre- It is to prevent the internal temperature of the control device itself from exceeding the upper limit value of the guaranteed operating temperature, such as changing to a predetermined load driving condition.
図6は、実施例5の制御装置を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a control device according to the fifth embodiment.
本実施例は、実施例4に実施例2を組み合わせた形態である。 The present embodiment is a form in which the second embodiment is combined with the fourth embodiment.
図7は、実施例6の制御装置を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a control device according to the sixth embodiment.
本実施例は、実施例4に実施例3を組み合わせた形態である。 The present embodiment is a form in which the third embodiment is combined with the fourth embodiment.
上記実施例によれば、制御装置自体に専用の温度センサを実装しなくても、制御装置の負荷駆動回路であるリニアソレノイド駆動回路部の還流ダイオードを用いることで制御装置自体の内部温度を算出することができ、例えばオートマチックトランスミッション内に搭載されるATCUの場合、車両がスタックするなど走行風による冷却が行われない状況下での温度が上昇したオートマチックフルードからのもらい熱、又はATCUの負荷駆動条件が変化し負荷電流が増加する、もしくは駆動負荷及び駆動素子の異常による発熱といった要因等により、制御装置が動作保証温度を超える場合にフェイルセーフ動作へ移行することができる。 According to the above embodiment, the internal temperature of the control device itself can be calculated by using the free wheel diode of the linear solenoid drive circuit unit that is the load drive circuit of the control device without mounting a dedicated temperature sensor on the control device itself. For example, in the case of an ATCU mounted in an automatic transmission, heat received from an automatic fluid whose temperature has increased under conditions where cooling by running wind is not performed, such as when a vehicle is stuck, or load driving of an ATCU When the control device exceeds the operation guarantee temperature due to factors such as a change in conditions and an increase in load current, or heat generation due to an abnormality in the drive load and drive element, it is possible to shift to a fail-safe operation.
又、制御装置内の温度検出箇所が複数個ある場合でも、リニアソレノイド駆動回路が制御装置に複数個あれば、温度センサを個別に準備しなくても制御装置自体の内部温度を個別に算出することができ、制御装置が動作保証温度を超える場合にフェイルセーフ動作へ移行することができる。これにより、複数の温度検出箇所に対して個別に温度センサを準備する必要がないため、コスト,部品実装面積を低減することが可能である。 Even if there are a plurality of temperature detection points in the control device, if there are a plurality of linear solenoid drive circuits in the control device, the internal temperature of the control device itself can be calculated individually without preparing temperature sensors individually. When the control device exceeds the guaranteed operating temperature, the operation can be shifted to the fail-safe operation. As a result, it is not necessary to prepare temperature sensors individually for a plurality of temperature detection locations, so that the cost and component mounting area can be reduced.
11 制御装置
21 CPU
31 電源
41a,41b Vfモニタ回路
42a,42b 電流モニタ回路
51a,51b 負荷駆動素子
52a,52b 誘導負荷
61 温度センサ
71 警告灯
72 通信用インターフェース回路
73 他制御装置
81 記憶媒体
82 モニタ装置
11
31
Claims (10)
前記電流モニタ回路からの情報を所定の条件に基づいて計算し、所定の処理を行うCPUと、
前記CPUに接続され当該CPUが行った所定の処理に関する情報に基づいて、誘導負荷を駆動する負荷駆動素子と、を備え、更に、
還流ダイオードの順方向電圧降下をモニタする電圧モニタ回路を備える、制御装置。 A current monitor circuit for monitoring the load current;
CPU that calculates information from the current monitor circuit based on a predetermined condition, and performs a predetermined process;
A load driving element that is connected to the CPU and drives an inductive load based on information related to a predetermined process performed by the CPU; and
A control device comprising a voltage monitor circuit for monitoring a forward voltage drop of the freewheeling diode.
前記負荷駆動素子毎に前記電流モニタ回路、及び、前記電圧モニタ回路を備える、請求項1記載の制御装置。 A plurality of the load driving elements;
The control device according to claim 1, comprising the current monitor circuit and the voltage monitor circuit for each load driving element.
前記CPUは、フェイルセーフモードへ移行する時、前記フェイル情報を参照する、請求項5記載の制御装置。 It further comprises storage means for storing fail information,
The control device according to claim 5, wherein the CPU refers to the fail information when shifting to the fail-safe mode.
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