(57)【要約】【課題】劣化による誤動作を抑制できる電子制御装置を提供すること。【解決手段】電子制御装置１０は、トランジスタ３１を備えた内部回路３０を含む半導体集積回路２０と、内部回路３０の劣化量を検出する劣化検出回路４０と、内部回路３０を冷却する冷却装置６０の駆動を制御する制御回路５０を備えている。制御回路５０は、劣化検出回路４０から劣化量を取得し、取得した劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように、冷却装置６０を制御する。このため、冷却装置６０は、劣化量に応じた冷却能力を発揮することができる。劣化量が大きいときに冷却装置６０の冷却能力を高めることで、遅延時間の増大を抑制することができる。したがって、劣化による誤動作を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタ（３１）を備えた回路部（３０）を含む半導体集積回路（２０）と、
前記回路部の劣化量を検出する劣化検出部（４０）と、
前記回路部を冷却する冷却装置を、前記劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように制御する制御部（５０）と、
を備える電子制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記劣化量に基づいて目標温度を設定するとともに、
前記回路部の温度に相関する温度を取得し、取得した温度及び前記目標温度に基づいて前記冷却装置を制御する請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記劣化検出部は、前記回路部の遅延量を検出する遅延検出部（４１）と、前記遅延量に影響を与える物理量を取得して、取得した前記物理量に基づき前記遅延量を補正し、前記劣化量として出力する補正部（４３）と、を有する請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記劣化検出部は、前記回路部の消費電流量を検出する消費電流検出部（４４）と、前記消費電流量に影響を与える物理量を取得して、取得した前記物理量に基づき前記消費電流量を補正し、前記劣化量として出力する補正部（４５）と、を有する請求項１又は請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記物理量として、前記回路部の温度に相関する温度を含む請求項３又は請求項４に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記物理量として、前記回路部に供給される電源電圧を含む請求項３〜５いずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記回路部を複数有し、
前記劣化検出部は、複数の前記回路部それぞれの劣化量を検出するように、前記回路部と同数設けられている請求項１〜６いずれか１項に記載の電子制御装置。
【請求項８】
前記冷却装置を一体的に備える請求項１〜７いずれか１項に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路は、トランジスタを備えた回路部（内部回路）を有している。トランジスタは、動作させていると次第に劣化し、遅延時間が長くなる。たとえばＭＯＳＦＥＴの場合、ホットキャリアなどの影響により、ソース−ドレイン間の抵抗が大きくなり、遅延時間が長くなる。特許文献１には、回路部の動作遅延を検出したときに、回路部に供給する電源電圧を高くする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７３１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のように、電源電圧を高くすると、消費電力が増大して回路部の温度が上昇し、回路部の動作が遅くなる。このため、遅延が生じたときに電源電圧を高くしても、遅延時間の増大を抑制できず、誤動作が生じる虞がある。
【０００５】
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、劣化による誤動作を抑制できる電子制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
本開示のひとつである電子制御装置は、
トランジスタ（３１）を備えた回路部（３０）を含む半導体集積回路（２０）と、
回路部の劣化量を検出する劣化検出部（４０）と、
回路部を冷却する冷却装置を、劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように制御する制御部（５０）と、
を備える。
【０００８】
この電子制御装置によれば、劣化検出回路により、回路部の劣化量を検出することができる。また、冷却装置を制御する制御部を備えており、制御回部は、検出された劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように、冷却装置を制御する。このため、冷却装置は、劣化量に応じた冷却能力を発揮することができる。遅延時間は温度が低いほど短くなるため、劣化量が大きいときに冷却装置の冷却能力を高めることで、遅延時間の増大を抑制することができる。したがって、劣化による誤動作を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】補正部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】制御回路が実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態における電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】補正部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図６】第３実施形態における電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】補正部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図８】第４実施形態における電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】第５実施形態における電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。
【００１１】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、電子制御装置の構成について説明する。
【００１２】
図１に示す電子制御装置１０は、たとえば車両のエンジンを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）として構成されている。電子制御装置１０は、内部回路３０を有する半導体集積回路２０と、劣化検出回路４０と、制御回路５０と、冷却装置６０を備えている。
【００１３】
本実施形態では、半導体集積回路２０としてマイコンを採用している。マイコンは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。マイコンのＣＰＵが、ＲＡＭやレジスタの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラム、バスを介して取得した各種データなどに基づいて、エンジンを制御するための制御信号を生成する。
【００１４】
内部回路３０は、トランジスタ３１を有している。内部回路３０は、半導体集積回路２０内に設けられている。内部回路３０が、トランジスタを備えた回路部に相当する。内部回路３０は、半導体集積回路２０の少なくとも一部である。内部回路３０は、たとえば論理回路を含む。トランジスタ３１としては、たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することができる。
【００１５】
劣化検出回路４０は、内部回路３０の劣化量を検出し、検出結果を制御回路５０に出力する。劣化検出回路４０が、劣化検出部に相当する。本実施形態では、劣化検出回路４０が、半導体集積回路２０内に設けられている。劣化検出回路４０は、遅延検出部４１と、温度検出部４２と、補正部４３を有している。
【００１６】
遅延検出部４１は、内部回路３０の遅延量（遅延時間）を検出する。温度検出部４２は、遅延量に影響を与える物理量である温度を検出する。温度検出部４２は、内部回路３０の温度に相関する温度を検出する。本実施形態の温度検出部４２は、内部回路３０の温度を検出する。たとえば後述する冷却装置６０が水冷式の場合、内部回路３０を冷却した直後の水温が、内部回路３０の温度に相関する温度となる。
【００１７】
補正部４３は、温度検出部４２から温度を取得し、取得した温度に基づいて遅延量を補正する。遅延量は、温度が低いほど小さくなる。補正部４３は、温度と遅延量や補正量との対応関係が予め定められたマップ、関数などを用いて、遅延量を補正する。
【００１８】
制御回路５０は、冷却装置６０の駆動を制御する。制御回路５０は、劣化検出回路４０から出力された劣化量に応じた冷却能力を発揮するように、冷却装置６０を制御する。制御回路５０は、劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように、冷却装置６０を制御する。制御回路５０が、制御部に相当する。
【００１９】
制御回路５０は、劣化検出回路４０から劣化量を取得し、劣化量に基づいて目標温度を設定する。制御回路５０は、算出により目標温度を設定してもよいし、劣化量と目標温度との関係が予め定められたマップを元に、目標温度を設定してもよい。制御回路５０は、少なくとも２段階の目標温度を設定可能に構成されている。好ましくは、劣化量の変化に応じて目標温度をリニアに設定可能に構成されるとよい。制御回路５０は、劣化量が大きいほど目標温度として低い値を設定する。
【００２０】
また、制御回路５０は、温度検出部４２により検出された温度を取得する。そして、検出された温度、すなわち実温度が目標温度に追従するように、たとえばＰＩ制御を実行する。制御回路５０は、ＰＩ制御を実行することにより、駆動信号として所定デューティ比のＰＷＭ信号を生成し、冷却装置６０に出力する。
【００２１】
冷却装置６０は、少なくとも内部回路３０を冷却する。本実施形態では、内部回路３０を含む半導体集積回路２０を冷却する。冷却装置６０としては、たとえば空冷式や水冷式を採用することができる。本実施形態では、空冷式の冷却装置６０（所謂送風ファン）を採用している。そして、この冷却装置６０が、電子制御装置１０（ＥＣＵ）と一体化されている。
【００２２】
電子制御装置１０は、半導体集積回路２０や制御回路５０を収容する図示しない筐体を備えている。冷却装置６０は、筐体の内部に配置されても良いし、筐体を介して内部回路３０を冷却するように、筐体の外部に配置されてもよい。冷却装置６０は、複数枚の羽根と、羽根を支持するシャフトと、シャフトを回転させるモータを有している。制御回路５０から出力される駆動信号により、モータの回転が制御される。
【００２３】
次に、図２に基づき、補正部４３が実行する処理について説明する。補正部４３は、以下に示す処理を所定周期で実行する。
【００２４】
図２に示すように、先ず補正部４３は、温度検出部４２から検出温度を取得する（ステップＳ１０）。
【００２５】
次いで、補正部４３は、遅延検出部４１から遅延量を取得する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１０，Ｓ１１の実行順は逆でも良い。
【００２６】
次いで、補正部４３は、取得した検出温度により遅延量を補正する（ステップＳ１２）。そして、一連の処理を終了する。
【００２７】
次に、図３に基づき、制御回路５０が実行する処理について説明する。制御回路５０は、イグニッションスイッチのオンにより電源電圧が供給される期間において、以下に示す処理を繰り返し実行する。
【００２８】
図３に示すように、先ず制御回路５０は、劣化検出回路４０から劣化量、具体的には補正された遅延量を取得する（ステップＳ２０）。そして、取得した劣化量に基づいて目標温度を設定する（ステップＳ２１）。制御回路５０は、劣化量が大きいほど、目標温度として低い値を設定する。
【００２９】
次いで、制御回路５０は、劣化検出回路４０の温度検出部４２から検出温度を取得する（ステップＳ２２）。そして、目標温度及び検出温度に基づいて、駆動信号を生成する（ステップＳ２３）。本実施形態では、ＰＩ制御により、駆動信号として所定デューティ比のＰＷＭ信号を生成し、冷却装置６０に出力する。
【００３０】
駆動信号の生成後、制御回路５０は、温度検出部４２から検出温度を再び取得する（ステップＳ２４）。そして、検出温度がステップＳ２１で設定した目標温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【００３１】
目標温度以下との判定により、一連の処理が終了となる。一方、目標温度以下ではないとの判定により、ステップＳ２３以降の処理を再び実行する。この場合、ステップＳ２３の処理では、ステップＳ２４で取得した検出温度を用いて駆動信号を生成する。
【００３２】
次に、上記した電子制御装置１０の効果について説明する。
【００３３】
本実施形態の電子制御装置１０によれば、劣化検出回路４０により、トランジスタ３１を含む内部回路３０の劣化量を検出することができる。また、冷却装置６０を制御する制御回路５０を備えており、制御回路５０は、検出された劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように、冷却装置６０を制御する。これにより、冷却装置６０は、劣化量に応じた冷却能力を発揮することができる。温度が低いほど遅延時間は短くなるため、劣化量が大きいときに冷却装置６０の冷却能力を高めることで、遅延時間の増大を抑制することができる。したがって、劣化による誤動作を抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、制御回路５０が、劣化量から目標温度を設定し、取得した検出温度と目標温度に基づいて、冷却装置６０を制御する。劣化量が大きいほど目標温度が低く設定され、検出温度が目標温度に追従するように制御される。したがって、劣化量が大きいほど冷却能力を高めることができる。
【００３５】
ところで、劣化の程度が同じでも、温度が高いほど遅延時間は長くなる。このように、遅延時間は温度の影響を受ける。これに対し、本実施形態では、劣化検出回路４０が、内部回路３０の遅延量を検出する遅延検出部４１と、取得した温度に基づいて遅延量を補正する補正部４３を有している。したがって、温度による影響を低減して、内部回路３０（トランジスタ３１）の劣化量を検出することができる。すなわち、劣化量を精度良く検出することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、冷却装置６０が電子制御装置１０に一体化されている。これにより、内部回路３０を効果的に冷却し、ひいては劣化による誤動作を抑制することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子制御装置１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態では、劣化検出回路４０が、遅延検出部４１に代えて、内部回路３０の消費電流量を検出する消費電流検出部４４を備えている。補正部４５は、消費電流検出部４４にて検出された消費電流量を補正する。消費電流量は、温度が低いほど小さくなる。補正部４５は、温度と消費電流量や補正量との対応関係が予め定められたマップ、関数などを用いて、消費電流量を補正する。
【００３９】
図５に示すように、補正部４５は、温度検出部４２から検出温度を取得する（ステップＳ３０）。次いで、補正部４５は、消費電流検出部４４から消費電流量を取得する（ステップＳ３１）。なお、ステップＳ３０，Ｓ３１の実行順は逆でも良い。
【００４０】
次いで、補正部４５は、取得した検出温度により消費電流量を補正する（ステップＳ３２）。このように、補正された消費電流量が、劣化量とされる。そして、この劣化量を用いて、先行実施形態（図３参照）同様に、制御回路５０が処理を実行する。
【００４１】
ところで、消費電流量は、遅延量に相関をもつパラメータであり、遅延量が増大すると消費電流量も増大する。したがって、本実施形態に示す劣化検出回路４０によっても、トランジスタ３１を含む内部回路３０の劣化量を検出することができる。先行実施形態同様、制御回路５０は、検出された劣化量が大きいほど冷却能力が高くなるように、冷却装置６０を制御する。したがって、劣化による誤動作を抑制することができる。
【００４２】
また、劣化の程度が同じでも、温度が高いほど消費電流量は大きくなる。このように、消費電流量は温度の影響を受ける。本実施形態では、劣化検出回路４０が、内部回路３０の消費電流量を検出する消費電流検出部４４と、取得した温度に基づいて消費電流量を補正する補正部４５を有している。したがって、温度による影響を低減して、内部回路３０（トランジスタ３１）の劣化量を検出することができる。すなわち、劣化量を精度良く検出することができる。
【００４３】
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子制御装置１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００４４】
図６に示すように、本実施形態では、劣化検出回路４０が、内部回路３０に供給される電源電圧を検出する電圧検出部４６をさらに備えている。
【００４５】
図７に示すように、補正部４３は、電圧検出部４６から検出電圧（電源電圧）を取得する（ステップＳ４０）。次いで、補正部４３は、遅延検出部４１から遅延量を取得する（ステップＳ４１）。ステップＳ４０，Ｓ４１の実行順は逆でも良い。そして、補正部４３は、取得した検出電圧により遅延量を補正する（ステップＳ４２）。
【００４６】
ここで、ＣＭＯＳ回路の遅延時間Ｔｐｄと電源電圧Ｖｄｄとの間には、下記式に示す関係が成立する。なお、Ｃは出力容量、ＶＴはトランジスタのしきい値電圧、αは定数（α＝１．３〜１．５）である。
【００４７】
（式１）Ｔｐｄ∝（Ｃ・Ｖｄｄ）／（Ｖｄｄ−ＶＴ）α
このように、遅延時間Ｔｐｄは、電源電圧Ｖｄｄの影響を受ける。これに対し、本実施形態では、電源電圧に基づいて遅延量を補正する。したがって、電源電圧による影響を低減して、内部回路３０（トランジスタ３１）の劣化量を検出することができる。
【００４８】
ところで、しきい値電圧ＶＴには温度依存性がある。たとえば１０℃の温度変化で２４ｍＶの差が生じる。したがって、検出温度及び電源電圧に基づいて、遅延量を補正するとよい。これによれば、劣化量をさらに精度良く検出することが可能となる。
【００４９】
なお、第２実施形態に示したように、消費電流量は、遅延量に相関をもつパラメータであり、遅延量同様に電源電圧の影響を受ける。したがって、電源電圧に基づいて消費電流量を補正し、劣化量としてもよい。さらには、検出温度及び電源電圧に基づいて、消費電流量を補正し、劣化量としてもよい。遅延量を補正する場合と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
（第４実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子制御装置１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００５１】
図８に示すように、本実施形態では、電子制御装置１０が、複数の内部回路３０を備えている。また、内部回路３０と同数の劣化検出回路４０を備えている。図８では、半導体集積回路２０に２つの内部回路３０と２つの劣化検出回路４０が設けられている。それ以外の構成は、第１実施形態又は第２実施形態と同じであるが、図８では一部簡略化して図示している。
【００５２】
制御回路５０は、複数の劣化検出回路４０から劣化量を取得し、目標温度を設定する。制御回路５０は、たとえば取得した劣化量のうち、最も大きい劣化量に基づいて目標温度を設定する。また、検出温度として、最も劣化量が大きい内部回路３０の温度を取得する。すなわち、
これによれば、内部回路３０ごとに劣化検出回路４０が設けられているため、局所的な劣化を精度良く検出することができる。また、最も大きい劣化量に基づいて、冷却装置６０を制御するため、すべての内部回路３０について、劣化による誤動作を抑制することができる。
【００５３】
特に本実施形態では、複数の内部回路３０が、共通の半導体集積回路２０に設けられている。複数の内部回路３０は、機能ブロックごとに分けられている。このような構成では、機能ごとに劣化量が異なる。しかしながら、内部回路３０ごとに劣化量を検出することができるため、半導体集積回路２０に局所的な劣化が生じても、誤動作を抑制することができる。
【００５４】
複数の内部回路３０及び複数の劣化検出回路４０が、共通の半導体集積回路２０に設けられる例を示したが、これに限定されない。内部回路３０及び劣化検出回路４０が設けられた半導体集積回路２０を複数備えてもよい。たとえば複数のマイコンを備えた構成にも適用できる。また、第３実施形態に記載の構成との組み合わせも可能である。
【００５５】
（第５実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電子制御装置１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００５６】
先行実施形態では、冷却装置６０が電子制御装置１０に一体化された例を示した。これに対し、本実施形態では、図９に示すように、冷却装置１６０が電子制御装置１０とは離れて設けられている。冷却装置１６０は、電子制御装置１０に対して機械的に固定されていない。このように、電子制御装置１０は、冷却装置１６０を備えていない。それ以外の構成は、先行実施形態（たとえば第１実施形態）と同じである。
【００５７】
このような構成においても、冷却装置１６０は、制御回路５０からの駆動信号により制御される。したがって、先行実施形態に記載の構成を組み合わせることにより、同様の効果を奏することができる。
【００５８】
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
【００５９】
内部回路３０の劣化量を検出する劣化検出回路４０が、内部回路３０と共通の半導体集積回路２０内に設けられる例を示したが、これに限定されない。
【００６０】
劣化量に基づく冷却装置６０（１６０）の制御は、上記例に限定されない。取得した劣化量と予め設定されたしきい値とを比較し、劣化量が閾値を上回る場合に、閾値以下よりも冷却能力が高くなるように、冷却装置６０を制御してもよい。
【００６１】
半導体集積回路２０としてマイコンの例を示したが、これに限定されない。
【００６２】
遅延量を、遅延量に影響を与える物理量で補正して劣化量とする例を示したが、これに限定されない。補正しない遅延量を劣化量としてもよい。たとえば温度によって遅延量を補正しない構成においては、温度検出部４２を劣化検出回路４０の外に設けてもよい。同じく、消費電流量を、消費電流量に影響を与える物理量で補正して劣化量とする例を示したが、これに限定されない。補正しない消費電流量を劣化量としてもよい。温度によって消費電流量を補正しない構成においては、温度検出部４２を劣化検出回路４０の外に設けてもよい。
【００６３】
劣化量として遅延量又は消費電流量の例を示したが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００６４】
１０…電子制御装置、
２０…半導体集積回路、
３０…内部回路、
３１…トランジスタ、
４０…劣化検出回路、
４１…遅延検出部、
４２…温度検出部、
４３，４５…補正部、
４４…消費電流検出部、
４６…電圧検出部、
５０…制御回路、
６０，１６０…冷却装置
【図１】
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【図２】
2019134108.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019134108.tif 000008
【図７】
2019134108.tif 000009
【図８】
2019134108.tif 000010
【図９】
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