CN101631953B - 预热塞驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供预热塞驱动装置。在电池被反连接的情况下，避免对预热塞的不必要的通电。对应于预热塞(5-1～5-n)的数目，电力用MOS型场效应晶体管(1-1～1-n)串联连接设置在车辆用电池与预热塞(5-1～5-n)之间，通过预热塞控制部(51)，能够控制其导通、非导通，另一方面，在被施加车辆用电池的正电压的电池电源连接端子(3)与接地之间，串联连接设置有反连接保护用的MOS型场效应晶体管(2)，在电池反连接时，经由MOS型场效应晶体管(2)使逆电流流入保险丝(4)，使保险丝(4)提前熔断，由此能够避免向预热塞(5-1～5-n)的通电。

Description

预热塞驱动装置
技术领域
本发明涉及主要用于柴油发动机的起动辅助的预热塞(glow plug)的驱动装置，特别涉及谋求工作的可靠性提高等的预热塞驱动装置。
背景技术
历来，作为这种驱动装置，一般构成为，例如，在车辆用的电池与预热塞之间，串联设置电力用MOS型场效应晶体管(以下，称为功率MOS FET)，通过电力用场效应晶体管的栅极电压的控制，控制电力用场效应晶体管的导通/非导通，能够控制对预热塞的通电(例如，参照专利文献1等)。
但是，在上述的现有电路中，在电池被反连接时，由于功率MOS FET的结构而使得功率MOS FET保持导通的状态不变，不能控制其工作状态，因此，特别是在预热塞是低电压规格的情况下，存在引起预热塞的异常发热的问题。
专利文献1：日本专利申请特开平6-129337号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其提供一种预热塞驱动装置，在电池被反连接的情况下，该预热塞驱动装置能够避免现有技术那样的向预热塞的不必要的通电，确保高可靠性的工作。
根据本发明的方式，提供一种预热塞驱动装置，其构成为，将与预热塞的数目对应地设置的、串联连接在预热塞与电池之间的场效应晶体管为导通状态，进行向上述预热塞的通电，其中，
在上述电池与接地之间，串联连接有反连接保护用的场效应晶体管或二极管。
发明的效果
根据本发明，在电池被反连接时，经由反连接保护用的场效应晶体管或二极管使逆电流从接地向电池流动，由此能够使设置在路径途中的保险丝熔断，因此，在反连接时能够迅速截断逆电流，避免向预热塞的通电，特别是能够可靠地避免低电压用的预热塞的过电流，起到能够确保可靠性更高的工作这样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的预热塞驱动装置的第一结构例的结构图。
图2是表示本发明的实施方式的预热塞驱动装置的第二结构例的结构图。
图3是表示本发明的实施方式的预热塞驱动装置的第三结构例的结构图。
符号的说明
1-1～1-n  电力用MOS型场效应晶体管
2  反连接保护用MOS型场效应晶体管(第一实施例)
3  电池电源连接端子
5  预热塞控制部用电源端子
6  反连接保护用二极管(第三实施例)
16a、16b  反连接保护用MOS型场效应晶体管(第三实施例)
具体实施方式
以下，一边参照图1～图3，一边对本发明的实施方式进行说明。
再有，以下说明的构件、配置并对本发明进行限定，能够在本发明的主旨的范围内进行各种改变。
首先，一边参照图1，一边对本发明的实施方式的预热塞驱动装置的第一结构例进行说明。
本发明的实施方式的预热塞驱动装置S构成为以如下部分为主要的结构要素：预热塞控制部(在图1中表示为“GCU”)51；与预热塞52-1～52-n的数目n对应地设置的电力用MOS型场效应晶体管(以下，称为“功率MOS FET”)1-1～1-n、和反连接保护用的MOS型场效应晶体管(以下，称为“反连接保护用MOS FET”)2。
预热塞控制部51构成为，对应于从控制车辆整体的工作的主电子控制单元(在图1中表示为“M-ECU”)101输入的、指示向预热塞52-1～52-n的通电的控制信号，输出功率MOS FET1-1～1-n的栅极控制电压。
通过规定的电压变换电路对车辆用电池(未图示)的输出电压进行降压后的电压，作为GCU用电源电压从外部经由预热塞控制部用电源端子5被施加在该预热塞控制部51上。
功率MOS FET1-1～1-n的漏极(或源极)均相互连接并与电池电源连接端子3连接，另一方面，源极(或漏极)与各自对应的预热塞52-1～52-n的规定的电压施加用端子(未图示)连接。再有，通常，在预热塞52-1～52-n中，与被施加电压的规定的电压施加用端子为相反侧的端子被形成为接地(车体地)。
反连接保护用MOS FET2的源极(或漏极)接地，另一方面，漏极(或源极)与功率MOS FET1-1～1-n的相互连接的漏极连接，相对于功率MOS FET1-1～1-n并联连接。而且，反连接防止用MOS FET2的栅极被形成为开路状态。
此外，在图1中，与功率MOS FET1-1～1-n、反连接保护用MOS FET2的各个并联连接的二极管是在晶体管内部形成的所谓的寄生二极管。
另一方面，在该预热塞驱动装置S的外部，在未图示的车辆用电池的正极端子(在图1中表示为“(+)：Batt”)与电池电源连接端子3之间设置有作为过电流应对措施的保险丝4。
在上述结构中，在车辆用电池(未图示)被正常地连接的状态下，即，在车辆用电池(未图示)的正极端子经由保险丝4与电池电源连接端子3连接的状态下，车辆用电池的正电压被施加在功率MOSFET1-1～1-n上。
于是，功率MOS FET1-1～1-n对应于来自主电子控制单元101的控制信号通过预热塞控制部51被施加栅极电压，由此，成为导通状态，进行对预热塞52-1～52-n的通电。
另一方面，在车辆用电池被错误连接的情况下，即，在车辆用电池的负极端子经由保险丝4与电池电源连接端子3连接，车辆用电池的正极端子与地连接的情况下，逆电流从接地侧经由反连接保护用MOSFET2向车辆用电池一下子流入(在图1中参照虚线箭头)。因为此情况下的电流成为超过保险丝4的3额定电流的过电流，所以当电流开始流动时，保险丝4迅速地被熔断而成为开路状态。因此，功率MOSFET1-1～1-n不会成为导通状态，能够可靠地避免车辆用电池反连接时的向预热塞52-1～52-n的通电。
接着，一边参照图2，一边对本发明的实施方式的预热塞驱动装置的第二结构例进行说明。再有，对于与图1所示的结构要素相同的结构要素标注相同的符号，省略其详细的说明，以下，以相异点为中心进行说明。
该第二结构例在功率MOS FET1-1～1-n的上游侧，即被施加车辆用电池(在图2中表示为“BAT”)11的正电压的一侧，设置有反连接保护用的MOS FET，该反连接保护用MOS FET与功率MOS FET1-1～1-n相比，源极、漏极为反方向。
以下，具体地进行说明。首先，在该第二结构例中，在主电子控制单元101与车辆用电池11的正极端子之间，设置有主继电器12。
即，本发明的实施方式中的主继电器12由常开接点12A和电磁线圈12B构成，常开接点12A的一端与电磁线圈12B的一端均与车辆用电池11的正极连接，另一方面，常开接点12A的另一端与预热塞控制部用电源端子5连接，并且与主电子控制单元101的开闭合信号端子13连接。
此处，开闭合信号端子13是以在主电子控制单元101中对常开接点12A的开闭合进行判定，根据需要对本装置整体的工作控制提供等目的设置的。即，在主电子控制单元101中，通过判定该开闭合信号端子13的电压，进行常开接点12A的开闭合的判定。
此外，电磁线圈12B的另一端与设置在主电子控制单元101的主继电器控制端子14连接。即，主继电器控制端子14在操作未图示的点火开关(ignition key)而被形成为点火导通的状态的同时，经由主电子控制单元101接地。
从而，当未图示的点火开关被导通时，电磁线圈12B被励磁，常开接点12A被闭合，向预热塞控制部51施加车辆用电池11的电压。
另一方面，在该第二结构例中，在预热塞52-1～52-n的规定的电压施加用端子(未图示)与功率MOS FET1-1～1-n的源极之间，分别串联连接有电流检测用电阻器15-1～15-n。于是，其两端的电压降低如后所述那样在预热塞控制部51被检测出，能够进行预热塞52-1～52-n的电流成为异常值的情况下的检测。
此外，在功率MOS FET1-1～1-n的漏极与电池电源连接端子3之间，串联连接设置有并联连接的2个反连接保护用的MOS FET16a、16b。
即，反连接保护用的MOS FET16a、16b的源极彼此相互连接并与电池电源连接端子3连接，另一方面，漏极彼此连接并与功率MOSFET1-1～1-n的漏极连接。
因此，在电池电源连接端子3与预热塞52-1～52-n的规定的电压施加用端子之间，功率MOS FET1-1～1-n与反连接保护用的MOS FET16a、16b相互以相反方向串联连接而设置。
于是，这些功率MOS FET1-1～1-n和反连接保护用的MOS FET16a、16b的栅极电压均通过预热塞控制部51被控制(详细情况在后面叙述)。
再有，在图2中，功率MOS FET1-1～1-n和反连接保护用的MOSFET16a、16b的源极/漏极之间的各自的二极管17-1～17-n，18a、18b是在晶体管内部形成的所谓的寄生二极管。
在该第二结构例中，一并表示了预热塞控制部51的结构例，以下进行说明，预热塞控制部51由预热塞主控制部(在图2中表示为“M-GCU”)51A、升压电路(在图2中表示为“BOOST”)51B、和异常检测部(在图2中表示为“ABN-DET”)51C构成。
预热塞主控制部51A构成为，对应于从主电子控制单元101输入的指示向预热塞52-1～52-n的通电的控制信号，使升压电路51B为工作状态，另一方面，在通过异常检测部51C输出作为在预热塞52-1～52-n流动的电流是异常的规定的信号的情况下，使升压电路51B的工作停止，使功率MOS FET1-1～1-n为断开状态，切断向预热塞52-1～52-n的通电。
如上所述，升压电路51B构成为，为了对应于预热塞主控制部51A进行的控制，使功率MOS FET1-1～1-n和反连接保护用的MOS FET16a、16b导通/断开，输出必要的栅极电压。
而且，异常检测部51C构成为，基于电流检测用电阻器15-1～15-n的电压降低的大小判定预热塞52-1～52-n中的异常电流的产生的有无，在判定异常电流产生的情况下，向预热塞主控制部51A输出规定的信号。
接着，对上述结构的工作进行说明。
首先，在车辆用电池11在正常的状态下被连接的情况下，当经由主电子控制单元101向主继电器12进行电源供给时，其常开接点12A闭合，由此还向预热塞控制部51进行电源供给，预热塞控制部51成为能够与主电子控制单元101一起进行工作的状态。
然后，在进行向预热塞52-1～52-n的通电时，最开始从主电子控制单元101输出用于使反连接保护用的MOS FET16a、16b导通的控制信号，通过预热塞主控制部51A使升压电路51B成为工作状态，当使反连接保护用的MOS FET16a、16b导通时，栅极电压向反连接保护用的MOSFET16a、16b的栅极输出。
接着，通过用于使功率MOS FET1-1～1-n导通的控制信号从主电子控制单元101被输出，同样地通过预热塞主控制部51A和升压电路51B的工作，使功率MOS FET1-1～1-n为导通状态。
由此，向预热塞52-1～52-n的通电电流从车辆电池11经由反连接保护用的MOS FET16a、16b和功率MOS FET1-1～1-n流入，成为通常的通电状态。
另一方面，在车辆用电池11被错误连接的情况下，即，在车辆用电池11的负极端子与电池电源连接端子3连接，车辆用电池11的正极端子接地的情况下，假设要从接地侧向预热塞52-1～52-n流入逆电流。在此情况下，因为还没有使未图示的点火开关成为导通状态，所以虽然功率MOS FET1-1～1-n是断开状态，但是其寄生二极管17-1～17-n相对于逆电流流动的方向为正方向，因此形成从接地侧经预热塞52-1～52-n、电流检测用电阻器15-1～15-n、寄生二极管17-1～17-n，然后到反连接保护用的MOS FET16a、16b的电流路径。
但是，因为反连接保护用的MOS FET16a、16b也是断开状态，其寄生二极管18a、18b与之前的寄生二极管17-1～17-n的情况不同，相对于逆电流的方向为反方向，即，成为阴极(cathode)位于接地侧，阳极(anode)位于电池电源连接端子3一侧的状态，结果是，逆电流被反连接保护用的MOS FET16a、16b及其寄生二极管18a、18b阻止，所以能够避免向预热塞52-1～52-n的逆电流引起的通电。
再有，在图2所示的结构例中，并联连接设置有2个反连接防止用的MOS FET16a、16b，但是该反连接防止用的MOS FET的数目应该对应于由车辆用电池11的大小决定的逆电流的大小来决定，并不限定于并联连接设置2个的结构。
因此，在利用1个MOS FET能够确保充分的电流容量的情况下，反连接保护用的MOS FET利用1个即可，但是在利用1个不能确保电流容量的情况下，采用对应于1个MOS FET所容许的电流的大小并联连接设置多个的结构。
接着，一边参照图3，一边对本发明的实施方式的预热塞驱动装置的第三结构例进行说明。再有，对于与图1所示的结构要素相同的结构要素，标注相同的符号，省略其详细的说明，以下，以相异点为中心进行说明。
该第三结构例具有代替图1所示的第一结构例中的反连接保护用MOS FET2，设置有反连接保护用二极管6的结构。
即，反连接保护用二极管6构成为，其阳极接地，另一方面，阴极与功率MOS FET1-1～1-n的相互连接的漏极连接，相对于功率MOSFET1-1～1-n并联连接。
在上述的结构中，在车辆用电池被错误连接的情况下，逆电流从接地侧经由反连接保护用二极管6向车辆用电池一下子流入(在图3中参照虚线箭头)，因为该逆电流超过保险丝4的额定电流，保险丝4被迅速熔断，所以能够避免向功率MOS FET1-1～1-n的通电这一点，与之前的图1所示的第一结构例相同。
产业上的可利用性
本发明的预热塞驱动装置因为能够迅速断开主要用于柴油发动机的起动辅助的预热塞的反连接电流，所以特别是适于低电压用的预热塞的驱动。

Claims (5)

1.一种预热塞驱动装置，其构成为，使对应于预热塞的数目设置的、串联连接在预热塞与电池之间的预热塞驱动用的场效应晶体管为导通状态，进行向所述预热塞的通电，该预热塞驱动装置的特征在于，
在所述电池与接地之间串联连接有反连接保护用的场效应晶体管或二极管，
在所述电池被反接时，能够使设置在逆电流路径途中的保险丝熔断。
2.如权利要求1所述的预热塞驱动装置，其特征在于，
反连接保护用的场效应晶体管的漏极或源极、与预热塞驱动用的场效应晶体管的和电池连接的漏极或源极一起连接，另一方面，该反连接保护用的场效应晶体管的源极或漏极接地。
3.如权利要求1所述的预热塞驱动装置，其特征在于，
反连接保护用的二极管的阴极与预热塞驱动用的场效应晶体管的和电池连接的漏极或源极一起连接，另一方面，该反连接保护用的二极管的阳极接地。
4.一种预热塞驱动装置，其构成为，使对应于预热塞的数目设置的、串联连接在预热塞与电池之间的预热塞驱动用的场效应晶体管为导通状态，进行向所述预热塞的通电，该预热塞驱动装置的特征在于，
在所述电池与接地之间串联连接有反连接保护用的场效应晶体管，
反连接保护用的场效应晶体管以其漏极、源极的朝向与预热塞驱动用的场效应晶体管漏极、源极成为反向的方式，串联连接在所述预热塞的驱动用的场效应晶体管与电池之间。
5.如权利要求4所述的预热塞驱动装置，其特征在于，
反连接保护用的场效应晶体管对应于向预热塞的通电电流，并联连接有多个。
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