JP2001250660A - Control method of heater - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置からの電
力供給により発熱するセラミックヒータにおけるヒータ
制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater control method for a ceramic heater that generates heat by supplying power from a power supply device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、定電圧(電源電圧)を出力す
る電源装置からの電力供給により発熱するセラミックヒ
ータ(以下、単にヒータともいう)を備えた装置におい
ては、電源装置が出力する電源電圧に耐えられるヒータ
を用いることにより、電源電圧を直接ヒータに印加して
ヒータを動作させるよう構成されている。つまり、例え
ば、電源装置が出力する電源電圧の電圧値が高いほど、
抵抗値の大きい(許容耐電圧値が高い)ヒータを用いて
いた。2. Description of the Related Art Conventionally, in an apparatus provided with a ceramic heater (hereinafter, also simply referred to as a heater) which generates heat by power supply from a power supply apparatus which outputs a constant voltage (power supply voltage), a power supply voltage output from the power supply apparatus is conventionally used. By using a heater capable of withstanding the above, the power supply voltage is directly applied to the heater to operate the heater. That is, for example, as the voltage value of the power supply voltage output from the power supply device is higher,
A heater having a large resistance value (a high allowable withstand voltage value) has been used.
【0003】なお、セラミックヒータとしては、例え
ば、アルミナなどからなる絶縁性のセラミックス体中に
タングステン合金などからなる発熱抵抗体を埋設した構
造のものが知られている。As a ceramic heater, a heater having a structure in which a heating resistor made of a tungsten alloy or the like is embedded in an insulating ceramic body made of, for example, alumina is known.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックヒ
ータにおける抵抗値の高抵抗化には限界(上限)があ
る。つまり、セラミックヒータの抵抗値を高くするため
には、発熱抵抗体を細く、あるいはその配線パターンを
細かく形成することになるが、発熱抵抗体を細く、ある
いはその配線パターンを細かく形成するには限界があ
る。However, there is a limit (upper limit) to increasing the resistance value of the ceramic heater. In other words, in order to increase the resistance value of the ceramic heater, the heating resistor must be thinned or its wiring pattern must be formed finely. However, there is a limit to forming the heating resistor or its wiring pattern finely. There is.
【0005】ところで、現在の自動車用内燃機関に備え
られるセラミックヒータについては、車載電源装置を構
成する車載バッテリの出力電圧(例えば、12[v])
あるいは発電機(オルタネータ)の出力電圧(例えば、
14[v])に耐えられるように構成されている。この
具体例としては、例えば、自動車用内燃機関の空燃比制
御を行うために排気管に設置される酸素センサなどに備
えられ、酸素センサの検出素子を形成する固体電解質
(ジルコニアなど)を活性化させるためのセラミックヒ
ータが考えられる。[0005] With respect to ceramic heaters provided in current internal combustion engines for automobiles, the output voltage (for example, 12 [V]) of an on-vehicle battery constituting an on-vehicle power supply device is used.
Alternatively, the output voltage of the generator (alternator) (for example,
14 [v]). As a specific example, for example, a solid electrolyte (such as zirconia) which is provided in an oxygen sensor installed in an exhaust pipe for controlling an air-fuel ratio of an internal combustion engine for an automobile and forms a detection element of the oxygen sensor is activated. For example, a ceramic heater may be used.
【0006】一方で、近年、自動車に搭載された各アク
チュエータの制御精度の向上や電線の軽量化を図るため
に、自動車の車載電源装置の出力電圧を現在の電圧値よ
りも高電圧化(例えば、42[v])しようとする動き
がある。このため、高電圧化された電源電圧に対して、
現在使用されているヒータ(例えば許容耐電圧値が14
[v]のヒータ)を使用した場合には、ヒータへの通電
とともに大電流が流れて発熱抵抗体に断線が生じたり、
ヒータが破損する虞がある。つまり、大電流(突入電流
を含む)が流れることでヒータが急激に高温となり、こ
の急激な温度変化により発生する熱応力(熱衝撃)にて
セラミック体に亀裂(クラック)が生じることが考えら
れる。そして、この亀裂から酸素が侵入することで、発
熱抵抗体が急速に酸化されて、発熱抵抗体の剥離や崩壊
を招き、断線に至ってしまう。On the other hand, in recent years, in order to improve the control accuracy of each actuator mounted on an automobile and to reduce the weight of electric wires, the output voltage of an in-vehicle power supply of the automobile is increased to a voltage higher than the current voltage value (for example, , 42 [v]). For this reason, with respect to the higher power supply voltage,
The heater currently used (for example, when the allowable withstand voltage value is 14
When the [v] heater is used, a large current flows when the heater is energized, and the heating resistor is disconnected,
The heater may be damaged. That is, it is conceivable that the heater rapidly rises in temperature due to the flow of a large current (including an inrush current), and a crack (crack) occurs in the ceramic body due to thermal stress (thermal shock) generated by the rapid temperature change. . Then, when oxygen invades from the crack, the heating resistor is rapidly oxidized, and the heating resistor is separated or collapsed, resulting in disconnection.
【0007】また、セラミックヒータにおいては、印加
される電圧値が高電圧になるほどマイグレーションが起
こり易くなり、発熱抵抗体の断線が発生し易くなる。な
お、マイグレーションとは、例えば、セラミックヒータ
を構成する絶縁性セラミック基体がアルミナを主成分と
して形成される場合に、そのアルミナに含まれる不純物
(アルカリ金属やアルカリ土類金属)の陽イオンが移動
する現象のことである。このマイグレーションが発生す
ると、陽イオンがヒータの陰極端子側に集中し、時間の
経過とともに発熱抵抗体が劣化して抵抗値が高くなるこ
とがあり、それによって発熱抵抗体が断線することがあ
る。In the ceramic heater, the higher the applied voltage value, the more the migration is likely to occur, and the more easily the heating resistor is disconnected. Note that migration refers to, for example, when an insulating ceramic base constituting a ceramic heater is formed mainly of alumina, cations of impurities (alkali metal or alkaline earth metal) contained in the alumina move. It is a phenomenon. When this migration occurs, the cations concentrate on the cathode terminal side of the heater, and the heating resistor may deteriorate with time and increase in resistance value, whereby the heating resistor may be disconnected.
【0008】また、発熱抵抗体がタングステンや白金で
形成されたヒータについては、それらがイオン化して陽
極端子側から陰極端子側に移動してしまい、ヒータの陽
極端子側が細くなっていき、最終的にヒータの断線に至
ることがある。一方、従来より、ヒータの発熱量や消費
電力量を制御するため、あるいはヒータへの印加電圧実
効値を許容耐電圧以下とするための方法として、通電時
のヒータの両端電圧に基づき、ヒータの通電期間と非通
電期間との比を制御する方法が知られている。そして、
ヒータの通電期間の制御は、例えば、ヒータと直列に接
続したスイッチング手段を用いて、ヒータへの通電・非
通電を切り換えることにより実現できる。In the case of a heater in which the heating resistor is made of tungsten or platinum, they are ionized and move from the anode terminal side to the cathode terminal side, and the anode terminal side of the heater becomes thinner. In some cases, the heater may be disconnected. On the other hand, conventionally, as a method for controlling the heat generation amount and power consumption amount of the heater, or for making the effective value of the voltage applied to the heater equal to or less than an allowable withstand voltage, the heater voltage is determined based on the voltage between both ends of the heater when energized. There is known a method of controlling a ratio between an energizing period and a non-energizing period. And
The control of the energization period of the heater can be realized, for example, by switching between energization and non-energization of the heater using switching means connected in series with the heater.
【0009】ここで、このスイッチング手段としては、
例えば、半導体素子からなるスイッチング素子であるF
ETが用いられているが、FETは大電流に耐えられる
容量の大きいものほど高価になる。そして、電源電圧が
高電圧化されるとヒータおよびFETに流れる電流値が
大きくなることから、電源電圧が高電圧化されるほど高
価なFETを使用することになり、ヒータ通電期間の制
御を行うためのコストが上昇してしまう。Here, the switching means includes:
For example, F which is a switching element made of a semiconductor element
Although ET is used, FETs with higher capacities that can withstand large currents become more expensive. When the power supply voltage is increased, the current value flowing through the heater and the FET is increased. Therefore, as the power supply voltage is increased, an expensive FET is used, and the heater energization period is controlled. The cost for this rises.
【0010】そこで、本発明は、こうした問題に鑑みな
されたものであり、電源装置からの電力供給により発熱
するセラミックヒータの制御方法であって、発熱抵抗体
の断線やセラミック体における亀裂の発生などの破損を
防ぐことができ、また、ヒータの発熱量などの制御を低
コストで実現できるヒータ制御方法を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and is directed to a method of controlling a ceramic heater that generates heat by supplying power from a power supply device, such as disconnection of a heating resistor or occurrence of cracks in a ceramic body. It is an object of the present invention to provide a heater control method capable of preventing breakage of the heater and controlling the amount of heat generated by the heater at low cost.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1記載の発明は、発熱抵抗体とセラ
ミック体とからなり、電源装置からの電力供給により発
熱するセラミックヒータのヒータ制御方法であり、電源
装置から出力される電源電圧がセラミックヒータの許容
耐電圧値よりも大きい場合のヒータ制御方法であって、
セラミックヒータへの印加電圧を許容耐電圧値以下にす
るための電圧降下手段を少なくとも1つ以上セラミック
ヒータに直列接続して、その両端に電源電圧を印加する
こと、を特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a heater control of a ceramic heater which comprises a heating resistor and a ceramic body, and which generates heat by supplying power from a power supply device. And a heater control method when the power supply voltage output from the power supply device is larger than the allowable withstand voltage value of the ceramic heater,
At least one or more voltage drop means for reducing the voltage applied to the ceramic heater to an allowable withstand voltage or less is connected in series to the ceramic heater, and a power supply voltage is applied to both ends of the ceramic heater.
【0012】つまり、電源装置が出力する電源電圧を直
接1個のヒータの両端に印加するのではなく、電圧降下
手段によってヒータの許容耐電圧値以下にした電圧をヒ
ータの両端に印加するようにしてヒータを発熱させるよ
う制御するのである。これにより、許容耐電圧値よりも
大きい電圧がヒータに印加されることがなくなり、さら
にはヒータの発熱に伴い発熱抵抗体の抵抗値が変化する
(温度係数に依存)場合にも許容耐電圧値以下の電圧が
印加されるので、ヒータ温度が急激に上昇することやマ
イグレーションの発生を抑えることができ、セラミック
体における亀裂や発熱抵抗体の断線の発生を抑制するこ
とができる。That is, instead of directly applying the power supply voltage output from the power supply device to both ends of one heater, a voltage reduced by a voltage lowering means to the allowable withstand voltage value of the heater is applied to both ends of the heater. That is, the heater is controlled to generate heat. As a result, a voltage higher than the allowable withstand voltage is not applied to the heater, and even when the resistance of the heating resistor changes (depends on the temperature coefficient) due to the heat generation of the heater, the allowable withstand voltage can be reduced. Since the following voltages are applied, it is possible to suppress a rapid rise in the heater temperature and the occurrence of migration, and it is possible to suppress the occurrence of cracks in the ceramic body and disconnection of the heating resistor.
【0013】したがって、本発明(請求項1)のヒータ
制御方法によれば、電源電圧として高電圧を出力する電
源装置に対して、電源電圧よりも許容耐電圧が低いヒー
タを使用する場合においても、電圧降下手段をヒータに
直列に接続することにより、発熱抵抗体の断線やセラミ
ック体における亀裂の発生を防ぐことができ、ヒータを
正常に動作させることが可能となる。Therefore, according to the heater control method of the present invention (claim 1), even when a heater having a lower withstand voltage than the power supply voltage is used for a power supply device that outputs a high voltage as the power supply voltage. By connecting the voltage lowering means to the heater in series, disconnection of the heating resistor and occurrence of cracks in the ceramic body can be prevented, and the heater can operate normally.
【0014】そして、このようなヒータ制御方法を実現
するにあたっては、例えば、請求項2に記載のように、
電圧降下手段の1つとして抵抗素子を用い、この抵抗素
子とセラミックヒータとを直列接続して、その両端に電
源装置から出力される電源電圧を印加するとよい。In realizing such a heater control method, for example, as described in claim 2,
It is preferable to use a resistance element as one of the voltage drop means, connect the resistance element and the ceramic heater in series, and apply a power supply voltage output from the power supply device to both ends.
【0015】つまり、抵抗素子とヒータとを直列接続し
た状態で、その両端に電圧を印加した場合、ヒータに印
加される電圧は、抵抗素子およびヒータのそれぞれの抵
抗値によって定まる分圧値となり、少なくとも電源電圧
よりも低い電圧値となる。そして、ヒータに印加される
電圧値は、抵抗素子の抵抗値を変化させることで任意に
設定可能であり、ヒータの種類(許容耐電圧値)に応じ
て最適な値に設定することができる。このため、抵抗素
子については、ヒータに印加される電圧値がヒータの許
容耐電圧値以下となるように、電源電圧値およびヒータ
の抵抗値に基づいて、最適な抵抗値の抵抗素子を選択す
るとよい。That is, when a voltage is applied to both ends of the resistance element and the heater in a state where the resistance element and the heater are connected in series, the voltage applied to the heater becomes a divided voltage value determined by the respective resistance values of the resistance element and the heater. At least the voltage value is lower than the power supply voltage. The voltage value applied to the heater can be arbitrarily set by changing the resistance value of the resistance element, and can be set to an optimum value according to the type of the heater (allowable withstand voltage value). For this reason, with respect to the resistive element, if the resistive element having the optimum resistance value is selected based on the power supply voltage value and the heater resistance value so that the voltage value applied to the heater is equal to or less than the allowable withstand voltage value of the heater. Good.
【0016】また、上記のヒータ制御方法を他の方法で
実現するには、例えば、請求項3に記載のように、電圧
降下手段の1つとして前記発熱用のセラミックヒータと
は別の電圧降下用ヒータを用い、この電圧降下用ヒータ
と前記発熱用のセラミックヒータとを直列接続して、そ
の両端に電源装置から出力される電源電圧を印加すると
よい。In order to realize the above-described heater control method by another method, for example, as one of the voltage drop means, a voltage drop different from the ceramic heater for heating is used as one of the voltage drop means. It is preferable to connect a heater for voltage drop and the ceramic heater for heat generation in series, and apply a power supply voltage output from a power supply device to both ends thereof.
【0017】つまり、電圧降下用ヒータと発熱用のヒー
タとを直列接続した状態で、その両端に電圧を印加した
場合、発熱用のヒータに印加される電圧は、電圧降下用
ヒータおよび発熱用ヒータのそれぞれの抵抗値によって
定まる分圧値となり、少なくとも電源電圧よりも低い電
圧値となる。That is, when a voltage is applied to both ends of a heater for voltage drop and a heater for heat generation in series, the voltage applied to the heater for heat generation is determined by the voltage drop heater and the heater for heat generation. , And becomes a voltage value lower than at least the power supply voltage.
【0018】そして、発熱用のヒータに印加される電圧
値は、電圧降下用ヒータの個数に応じて変化するため、
発熱用のヒータの許容耐電圧値に応じて、電圧降下用ヒ
ータの個数を最適な値に設定するとよい。例えば、電源
電圧として42[v]を出力する電源装置を用いて、許
容耐電圧値が14[v]のヒータを制御する(発熱させ
る)場合には、電圧降下用ヒータを2個用意して、発熱
用ヒータを含めた合計3個のヒータを直列に接続して、
その両端に電源電圧(42[v])を印加するとよい。Since the voltage value applied to the heater for heat generation changes according to the number of heaters for voltage drop,
The number of voltage drop heaters may be set to an optimum value according to the allowable withstand voltage value of the heater for heat generation. For example, when a heater having an allowable withstand voltage value of 14 [v] is controlled (heated) using a power supply device that outputs 42 [v] as a power supply voltage, two voltage drop heaters are prepared. , A total of three heaters including the heater for heating are connected in series,
A power supply voltage (42 [v]) may be applied to both ends.
【0019】なお、この発明方法(請求項3)で用いる
電圧降下用ヒータは、単に電圧降下手段としてだけでは
なく、発熱用のヒータとして用いることで、電源装置か
ら供給される電力を無駄なく利用することができ、電力
消費の効率向上を図ることができる。特に、複数のヒー
タを備えるシステムにおいては、この発明方法を適用す
ることで、ヒータの破損を防ぎつつ、電力消費の効率向
上が実現できるため、本発明方法の効果はより大きなも
のとなる。The voltage drop heater used in the method of the present invention (claim 3) is used not only as a voltage drop means but also as a heater for heat generation, so that the power supplied from the power supply device can be used without waste. It is possible to improve the efficiency of power consumption. In particular, in a system including a plurality of heaters, by applying the method of the present invention, the efficiency of power consumption can be improved while preventing breakage of the heater, so that the effect of the method of the present invention is further enhanced.
【0020】ところで、前述したように、ヒータの発熱
量を制御するためやヒータの破損を防ぐための方法とし
て、ヒータへの通電期間を制御する方法が知られている
が、電源電圧が高電圧化されるほど通電時間の制御に用
いるスイッチング手段(例えば、FET)は高価にな
り、ヒータ制御のコストが上昇してしまう。As described above, as a method for controlling the amount of heat generated by the heater and for preventing breakage of the heater, a method of controlling the power supply period to the heater is known. As the switching time increases, the switching means (for example, FET) used for controlling the energization time becomes more expensive, and the heater control cost increases.
【0021】しかし、請求項4に記載のように、上述の
ヒータ制御方法において、電圧降下手段に加えて、セラ
ミックヒータへの通電・非通電を切り換えるスイッチン
グ手段をセラミックヒータに直列接続して、このスイッ
チング手段をオン状態にしたときのセラミックヒータの
両端電圧に基づき、スイッチング手段をDUTY制御す
るにあたり、セラミックヒータに印加される電圧実効値
がセラミックヒータの許容耐電圧値以下となるようにD
UTY比を設定するヒータ制御方法を行うことで、コス
トの上昇を抑えることができる。However, in the above-described heater control method, in addition to the voltage drop means, a switching means for switching between energization and non-energization of the ceramic heater is connected in series to the ceramic heater. In performing the DUTY control on the switching means based on the voltage between both ends of the ceramic heater when the switching means is turned on, D is set so that the effective voltage value applied to the ceramic heater is equal to or less than the allowable withstand voltage value of the ceramic heater.
By performing the heater control method for setting the UTY ratio, it is possible to suppress an increase in cost.
【0022】つまり、上述した請求項1から請求項3の
いずれかのヒータ制御方法を適用した装置においては、
抵抗素子あるいは電圧降下用ヒータなどの電圧降下手段
を用いてヒータへの印加電圧を許容耐電圧以下まで低下
させているため、ヒータに過剰な電流が流れることがな
くなる。よって、上記ヒータ制御方法であって、ヒータ
への通電・遮断を行うスイッチング手段(例えば、FE
Tなど)を用いたヒータ制御方法においては、スイッチ
ング手段についても、過剰な電流が流れることはなくな
る。That is, in the apparatus to which the heater control method according to any one of claims 1 to 3 is applied,
Since the voltage applied to the heater is reduced to a value equal to or lower than the allowable withstand voltage by using a voltage drop means such as a resistance element or a voltage drop heater, an excessive current does not flow through the heater. Therefore, in the above heater control method, a switching means (for example, FE
T) does not cause excessive current to flow through the switching means.
【0023】このため、スイッチング手段として大電流
に耐えられる大容量のものを使用する必要が無くなり、
ヒータへの通電期間の制御を行うにあたり、低価格で既
存のスイッチング手段を用いることが可能になる。そし
て、上述の請求項1から請求項4のいずれかのヒータ制
御方法は、自動車用内燃機関に備えられるセラミックヒ
ータに適用することで、その効果をより発揮することが
できる。For this reason, it is not necessary to use a switching means having a large capacity capable of withstanding a large current.
In controlling the power supply period to the heater, it is possible to use existing switching means at low cost. The effect of the heater control method according to any one of claims 1 to 4 can be further exerted by applying the heater control method to a ceramic heater provided in an internal combustion engine for an automobile.
【0024】前述したように、セラミックヒータは、発
熱抵抗体の配線パターンを細かく形成するには限界があ
り、セラミックヒータの高抵抗化には限界があるにも拘
わらず、近年では、車載電源装置の出力電圧を現在より
も高電圧化しようとする動きがある。このため、高抵抗
化に限界があるセラミックヒータに電力供給する車載電
源装置の出力電圧が高電圧化された場合には、セラミッ
クヒータへの印加電圧が過大となり、セラミックヒータ
の許容耐電圧を超えてしまう。As described above, the ceramic heater has a limit in forming the wiring pattern of the heating resistor finely, and although there is a limit in increasing the resistance of the ceramic heater, in recent years, there has been a limitation in the on-vehicle power supply device. There has been a movement to increase the output voltage of the device from the current level. For this reason, when the output voltage of the vehicle-mounted power supply that supplies power to the ceramic heater, which has a limit in increasing the resistance, is increased, the voltage applied to the ceramic heater becomes excessive, and exceeds the allowable withstand voltage of the ceramic heater. Would.
【0025】そこで、上述のヒータ制御方法を自動車用
内燃機関に備えられるセラミックヒータの制御方法に適
用するとよい。これにより、自動車の車載電源装置の出
力電圧が高電圧化された場合においても、許容耐電圧値
の高いセラミックヒータを新規に開発することなく、従
来より使用されているセラミックヒータを使用すること
ができる。このため、上記(請求項1から請求項4)の
ヒータ制御方法の効果をより発揮させることができる。Therefore, the above-described heater control method is preferably applied to a method for controlling a ceramic heater provided in an internal combustion engine for an automobile. As a result, even when the output voltage of the vehicle-mounted power supply device is increased, it is possible to use a conventionally used ceramic heater without newly developing a ceramic heater having a high allowable withstand voltage value. it can. For this reason, the effects of the above-described heater control method (claims 1 to 4) can be further exhibited.
【0026】とりわけ、自動車用内燃機関では、空燃比
制御を行うためにガスセンサが用いられており、このガ
スセンサは固体電解質体(例えば、ジルコニア)からな
る検出素子を備えており、さらには、固体電解質からな
る検出素子の早期活性化を図るためや確実に活性化温度
を維持するために、セラミックヒータを備えているのか
通常である。In particular, in an automobile internal combustion engine, a gas sensor is used to control the air-fuel ratio. This gas sensor has a detection element made of a solid electrolyte (for example, zirconia). It is usual to provide a ceramic heater to achieve early activation of the detecting element made of and to surely maintain the activation temperature.
【0027】そして、自動車には、例えば、V型エンジ
ンにおける左/右バンクのそれぞれの排気管にガスセン
サとして代表的な酸素センサを備えたものや、排気管に
設けられた触媒の上流側と下流側のそれぞれに酸素セン
サを備えたものなど、複数の酸素センサ(ガスセンサ)
を備えたものがある。それより、複数のガスセンサそれ
ぞれに備えられるセラミックヒータを直列接続すること
によって、自動車の車載電源装置の出力電圧が高電圧化
された場合にも、セラミックヒータ1個あたりに印加さ
れる電圧を許容耐電圧値以下に有効に抑えることができ
る。For example, an automobile is provided with a typical oxygen sensor as a gas sensor in each exhaust pipe of a left / right bank in a V-type engine, and an upstream side and a downstream side of a catalyst provided in an exhaust pipe. Multiple oxygen sensors (gas sensors), such as those with an oxygen sensor on each side
Some have. By connecting the ceramic heaters provided in each of the plurality of gas sensors in series, even if the output voltage of the vehicle-mounted power supply device is increased, the voltage applied per ceramic heater can be tolerated. It can be effectively suppressed below the voltage value.
【0028】なお、自動車用内燃機関において上記ヒー
タ制御方法を適用するにあたり、電圧降下手段として抵
抗素子を用いる場合には、車載されている既存の抵抗素
子を用いるようにしても良い。これにより、本発明のヒ
ータ制御方法を実現するにあたり、新規に抵抗素子を設
置する必要が無くなり、自動車における各機器の実装効
率を高めることができる。In applying the heater control method to an internal combustion engine for an automobile, when a resistance element is used as the voltage drop means, an existing resistance element mounted on a vehicle may be used. Accordingly, in realizing the heater control method of the present invention, it is not necessary to newly install a resistance element, and the mounting efficiency of each device in an automobile can be improved.
【0029】また、セラミックヒータに電圧降下手段と
して抵抗素子を用いる場合には、例えば、セラミックヒ
ータ内に抵抗素子を内蔵するようにしても良い。あるい
は、ガス検出素子とセラミックヒータとを1つの構造体
の内部に備えて構成されたガスセンサについては、ガス
センサの構造体内部に抵抗素子を備えるようにしてもよ
い。これにより、別体の抵抗素子とセラミックヒータと
を接続するための配線を省略することができ、配線作業
を簡略化することができる。なお、この場合、抵抗素子
を内蔵する位置は、排ガスやヒータによる温度上昇の影
響を受けない位置に設定することが望ましい。When a resistance element is used as a voltage drop means in the ceramic heater, for example, the resistance element may be built in the ceramic heater. Alternatively, for a gas sensor configured to include a gas detection element and a ceramic heater inside one structure, a resistance element may be provided inside the structure of the gas sensor. Thereby, the wiring for connecting the separate resistor element and the ceramic heater can be omitted, and the wiring work can be simplified. In this case, it is desirable to set the position where the resistance element is built in a position where the temperature is not affected by the exhaust gas or the heater.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
説明する。実施例として、自動車用内燃機関に設置され
る酸素センサに備えられたセラミックヒータのヒータ制
御装置について説明する。なお、酸素センサは、固体電
解質(ジルコニア)からなる検出素子を備え、自動車用
内燃機関の空燃比制御を行うために、排気ガス中の酸素
濃度を検出している。Embodiments of the present invention will be described below. As an embodiment, a heater control device for a ceramic heater provided in an oxygen sensor installed in an internal combustion engine for a vehicle will be described. The oxygen sensor includes a detection element made of a solid electrolyte (zirconia), and detects the oxygen concentration in the exhaust gas in order to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine for a vehicle.
【0031】また、セラミックヒータは、上記検出素子
を活性化させるために備えられており、検出素子を早期
に活性化させ、また確実に活性化温度に維持するように
加熱するためのものである。このセラミックヒータは、
例えば、アルミナを主成分とする絶縁性のセラミックス
体に、タングステン合金等からなる発熱抵抗体を埋設さ
せることで構成されている。The ceramic heater is provided for activating the detection element, and activates the detection element at an early stage and heats it so as to surely maintain the activation temperature. . This ceramic heater is
For example, a heating resistor made of a tungsten alloy or the like is embedded in an insulating ceramic body mainly composed of alumina.
【0032】そして、自動車用内燃機関におけるセラミ
ックヒータのヒータ制御装置の幾つかの実施例について
説明する。まず、第1実施例として、2個のセラミック
ヒータを備えた自動車用内燃機関のヒータ制御装置につ
いて説明する。図1(a)に第1実施例のヒータ制御装
置1の概略回路図を示す。Next, several embodiments of a heater control device for a ceramic heater in an internal combustion engine for an automobile will be described. First, as a first embodiment, a heater control device for an automotive internal combustion engine including two ceramic heaters will be described. FIG. 1A is a schematic circuit diagram of the heater control device 1 according to the first embodiment.
【0033】なお、本第1実施例のヒータ制御装置は、
V型エンジンに備えられており、酸素センサが、エンジ
ンにおける左/右バンクのそれぞれの排気管に1個ずつ
(合計2個)備えられている。そして、各酸素センサ
に、セラミックヒータが1個備えられている。The heater control device of the first embodiment is
The V-type engine is provided with one oxygen sensor (two in total) in each exhaust pipe of the left / right banks of the engine. Each oxygen sensor is provided with one ceramic heater.
【0034】図1(a)に示すように、第1実施例のヒ
ータ制御装置は、第1セラミックヒータ(以下、第1ヒ
ータという)13と第2セラミックヒータ(以下、第2
ヒータという)15とが直列に接続されており、この直
列回路に電源11が接続されて構成されている。つま
り、第1ヒータ13および第2ヒータ15からなる直列
回路と、電源11とが閉ループを形成しており、電源1
1が出力する電源電圧が第1ヒータ13および第2ヒー
タ15からなる直列回路の両端に印加されている。As shown in FIG. 1A, the heater control device of the first embodiment comprises a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a second ceramic heater (hereinafter, referred to as a second heater).
A heater 15 is connected in series, and a power supply 11 is connected to this series circuit. That is, the power supply 11 and the series circuit including the first heater 13 and the second heater 15 form a closed loop.
1 is applied to both ends of a series circuit composed of the first heater 13 and the second heater 15.
【0035】そして、第1ヒータ13および第2ヒータ
15は、同種のセラミックヒータで構成されており、そ
れぞれの抵抗値は等しい。このことから、電源11が出
力する電源電圧の半分の電圧が、第1ヒータ13および
第2ヒータ15のそれぞれに印加される。The first heater 13 and the second heater 15 are composed of the same type of ceramic heater, and have the same resistance. For this reason, half of the power supply voltage output from the power supply 11 is applied to each of the first heater 13 and the second heater 15.
【0036】また、本ヒータ制御装置では、第1ヒータ
13および第2ヒータ15として、許容耐電圧値が電源
電圧の2分の1となるセラミックヒータを備えており、
第1ヒータ13および第2ヒータ15のそれぞれには、
許容耐電圧値の電圧が印加されるように構成されてい
る。In the heater control device, the first heater 13 and the second heater 15 are provided with ceramic heaters whose allowable withstand voltage value is one half of the power supply voltage.
Each of the first heater 13 and the second heater 15 includes:
It is configured such that a voltage with an allowable withstand voltage value is applied.
【0037】このため、各ヒータへの印加電圧は、許容
耐電圧値に等しくなるため、内燃機関の始動後、第1ヒ
ータ13および第2ヒータ15への通電が開始されると
同時に、ヒータに許容耐電圧値よりも大きい電圧が印加
されて大電流が継続して流れてしまうことがない。For this reason, the voltage applied to each heater is equal to the allowable withstand voltage value. Therefore, after the internal combustion engine is started, the power supply to the first heater 13 and the second heater 15 is started. A voltage larger than the allowable withstand voltage is not applied and a large current does not flow continuously.
【0038】従って、第1実施例のヒータ制御装置によ
れば、2個のヒータを直列に接続することで、1個のヒ
ータへの印加電圧をヒータの許容耐電圧値以下にするこ
とができるため、急激な温度変化により発熱抵抗体の断
線やセラミック体における亀裂(クラック)が発生する
ことや、マイグレーションにより断線が発生することを
防ぐことができ、ヒータを正常動作させて酸素センサ
(検出素子)を活性化させることができる。Therefore, according to the heater control device of the first embodiment, by connecting two heaters in series, the voltage applied to one heater can be made equal to or less than the allowable withstand voltage of the heater. Therefore, it is possible to prevent disconnection of the heating resistor or cracks (cracks) in the ceramic body due to a rapid change in temperature, and to prevent disconnection due to migration. ) Can be activated.
【0039】次に、第2実施例として、2個のセラミッ
クヒータを備え、ヒータへの通電期間の制御を行う自動
車用内燃機関のヒータ制御装置について説明する。図1
(b)に第2実施例のヒータ制御装置1の概略回路図を
示す。なお、本第2実施例のヒータ制御装置は、第1実
施例と同様に、V型エンジンに備えられており、酸素セ
ンサが、エンジンにおける左/右バンクのそれぞれの排
気管に1個ずつ(合計2個)備えられている。そして、
各酸素センサに、セラミックヒータが1個備えられてい
る。Next, as a second embodiment, a description will be given of a heater control apparatus for an internal combustion engine for an automobile, which is provided with two ceramic heaters and controls a period of current supply to the heaters. FIG.
(B) shows a schematic circuit diagram of the heater control device 1 of the second embodiment. The heater control device according to the second embodiment is provided in the V-type engine similarly to the first embodiment, and one oxygen sensor is provided for each exhaust pipe of the left / right banks of the engine ( 2 in total). And
Each oxygen sensor is provided with one ceramic heater.
【0040】図1(b)に示すように、第2実施例のヒ
ータ制御装置は、第1セラミックヒータ(以下、第1ヒ
ータという)13と第2セラミックヒータ(以下、第2
ヒータという)15とが直列に接続されており、この直
列回路に電源11と、半導体素子からなるスイッチング
素子であるnチャネルのFET17とが直列接続されて
構成されている。つまり、第1ヒータ13、第2ヒータ
15、電源11およびFET17が閉ループを形成して
おり、FET17がON状態となることで、電源11が
出力する電源電圧が、第1ヒータ13および第2ヒータ
15からなる直列回路の両端に印加される。As shown in FIG. 1B, the heater control device of the second embodiment includes a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a second ceramic heater (hereinafter, referred to as a second heater).
A heater 15) is connected in series, and a power supply 11 and an n-channel FET 17 which is a switching element made of a semiconductor element are connected in series to this series circuit. That is, the first heater 13, the second heater 15, the power supply 11 and the FET 17 form a closed loop, and when the FET 17 is turned on, the power supply voltage output from the power supply 11 changes the first heater 13 and the second heater 13. 15 is applied to both ends of the series circuit.
【0041】なお、FET17におけるON状態とはF
ET17のドレイン−ソース間に電流が流れる状態を表
し、OFF状態はFET17のドレイン−ソース間に電
流が流れない状態を表している。そして、FET17の
ON・OFF状態は、FET17のゲート17aに入力
されるFET指令信号によって決定されている。本実施
例では、FET17がnチャネル型であるから、FET
指令信号がハイレベル(一般に、電源電圧電位)になる
とFET17はON状態となり、FET指令信号がロー
レベル(一般にグランド電位)になるとFET17はO
FF状態となる。The ON state of the FET 17 means F
The OFF state indicates a state in which no current flows between the drain and the source of the FET 17, and the OFF state indicates a state in which no current flows between the drain and the source of the FET 17. The ON / OFF state of the FET 17 is determined by an FET command signal input to the gate 17a of the FET 17. In this embodiment, since the FET 17 is an n-channel type,
When the command signal goes to a high level (generally, a power supply voltage potential), the FET 17 is turned on, and when the FET command signal goes to a low level (generally, a ground potential), the FET 17 becomes O.
The state becomes the FF state.
【0042】また、FET指令信号は、電子制御装置
(ECU)から出力されている。そして、ECUは、例
えば、CPU,RAM,ROMを主要部とするマイクロ
コンピュータで構成されており、各ヒータへの印加電圧
実効値を許容耐電圧以下とするために、ヒータの通電期
間と非通電期間との比を制御している。なお、図1
(b)では、ECUの図示を省略している。The FET command signal is output from an electronic control unit (ECU). The ECU is composed of, for example, a microcomputer having a CPU, a RAM, and a ROM as main components. In order to keep the effective value of the voltage applied to each heater equal to or lower than the allowable withstand voltage, the power supply period of the heater and the power supply The ratio with the period is controlled. FIG.
In (b), the illustration of the ECU is omitted.
【0043】そして、本ヒータ制御装置では、第1ヒー
タ13および第2ヒータ15として、許容耐電圧値が1
4[v]のセラミックヒータを備えており、電源電圧と
して42[v]を出力する電源11を備えている。この
ため、FET17がON状態になると、第1ヒータ13
および第2ヒータ15は抵抗値が等しいことから、それ
ぞれの両端には許容耐電圧値より大きい電圧(21
[v])が印加される。In the present heater control device, the first heater 13 and the second heater 15 have an allowable withstand voltage value of 1
The power supply 11 includes a 4 [v] ceramic heater, and outputs a power supply voltage of 42 [v]. Therefore, when the FET 17 is turned on, the first heater 13
And the second heater 15 have the same resistance value, so that a voltage (21
[V]) is applied.
【0044】一方、FET17は、ECUから出力され
るFET指令信号に基づいて、状態(ON状態あるいは
OFF状態)が決定されており、ECUは、第1ヒータ
13および第2ヒータ15に印加される電圧の実効値が
許容定電圧値以下となるように、FET17のON状態
期間とOFF状態期間との比を制御している。ここで、
電圧21[v]がDUTY比D[%]で印加されたヒー
タ(抵抗値=R[Ω])の消費電力W1は[((21)
2 ×D/100)/R]となる。また、このヒータにお
ける直流換算電圧が14[V]となるときの消費電力W
2は[(14) 2 /R]と表すことができる。そして、
W1とW2が等しくなるのは、DUTY比D=44.4
[%]の時である。つまり、本ヒータ制御装置では、第
1ヒータ13および第2ヒータ15への通電期間と非通
電期間との比を(44:56=11:14)に制御し
て、各ヒータへの印加電圧の電圧実効値が、許容耐電圧
値以下となるように、FET17をDUTY制御してい
るのである。On the other hand, the FET 17 is output from the ECU.
State (ON state or ON state)
OFF state), and the ECU determines that the first heater
13 and the effective value of the voltage applied to the second heater 15 is
The ON state of FET 17 so that it is lower than the allowable constant voltage value
The ratio between the period and the OFF state period is controlled. here,
When the voltage 21 [v] is applied at the duty ratio D [%],
Power (resistance = R [Ω]) is represented by [((21)
Two × D / 100) / R]. In addition, this heater
Power consumption W when the DC conversion voltage becomes 14 [V]
2 is [(14) Two / R]. And
The reason why W1 and W2 are equal is that the duty ratio D = 44.4.
[%]. That is, in this heater control device,
The power supply period to the first heater 13 and the second heater 15
Control the ratio to the charging period (44:56 = 11:14)
The effective value of the voltage applied to each heater is
The duty of FET 17 is controlled so as to be less than the value.
Because
【0045】このため、各ヒータに実際に印加される電
圧値(電圧実効値)は、14[v]となり、許容耐電圧
値よりも大きくならないため、ヒータに大電流が継続し
て流れることがない。従って、第2実施例のヒータ制御
装置によれば、2個のヒータを直列に接続するととも
に、通電期間を制御することで、1個のヒータへの印加
電圧をヒータの許容耐電圧値以下にすることができる。
また、ヒータを2個直列に接続しているため、ヒータ1
個の場合に比べて、各ヒータおよびFET17に流れる
電流値が小さくなるため、比較的容量の小さいFETを
用いることができ、低コストでヒータ制御装置を実現す
ることができる。For this reason, the voltage value (effective voltage value) actually applied to each heater is 14 [v], which is not larger than the allowable withstand voltage value. Absent. Therefore, according to the heater control device of the second embodiment, the two heaters are connected in series, and the energization period is controlled so that the voltage applied to one heater is equal to or less than the allowable withstand voltage of the heater. can do.
Also, since two heaters are connected in series, the heater 1
Since the current value flowing through each heater and the FET 17 is smaller than in the case of a single device, an FET having a relatively small capacity can be used, and a heater control device can be realized at low cost.
【0046】次に、第3実施例として、1個のセラミッ
クヒータを備えた自動車用内燃機関のヒータ制御装置に
ついて説明する。図2(a)に第3実施例のヒータ制御
装置1の概略回路図を示す。図2(a)に示すように、
第3実施例のヒータ制御装置は、第1セラミックヒータ
(以下、第1ヒータという)13と電圧降下用抵抗27
とが直列に接続されており、この直列回路に電源11が
接続されて構成されている。つまり、第1ヒータ13お
よび電圧降下用抵抗27からなる直列回路と、電源11
とが閉ループを形成しており、電源11が出力する電源
電圧が第1ヒータ13および電圧降下用抵抗27からな
る直列回路の両端に印加されている。Next, as a third embodiment, a heater control device for an automotive internal combustion engine having one ceramic heater will be described. FIG. 2A is a schematic circuit diagram of the heater control device 1 according to the third embodiment. As shown in FIG.
The heater control device according to the third embodiment includes a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a voltage drop resistor 27.
Are connected in series, and a power supply 11 is connected to this series circuit. That is, a series circuit including the first heater 13 and the voltage drop resistor 27 and the power supply 11
Form a closed loop, and a power supply voltage output from the power supply 11 is applied to both ends of a series circuit including the first heater 13 and the voltage drop resistor 27.
【0047】そして、本ヒータ制御装置では、第1ヒー
タ13として、抵抗値が室温で13[Ω]、高温使用時
(700℃前後)に26[Ω]で、許容耐電圧値が14
[v]のセラミックヒータを備え、電圧降下用抵抗27
として52[Ω]の抵抗素子を備え、電源電圧として4
2[v]を出力する電源11を備えている。In the present heater control device, the resistance value of the first heater 13 is 13 [Ω] at room temperature, 26 [Ω] at high temperature use (around 700 ° C.), and the allowable withstand voltage value is 14
[V] ceramic heater, and a voltage drop resistor 27
And a resistance element of 52 [Ω].
A power supply 11 for outputting 2 [v] is provided.
【0048】このため、第1ヒータ13への通電が開始
されると、第1ヒータ13には、第1ヒータ13および
電圧降下用抵抗27のそれぞれの抵抗値によって定まる
分圧として、電圧印加開始時には8.4[v]が印加さ
れ、ヒータ温度の上昇と共にヒータ抵抗が上昇し、高温
使用時におけるヒータ抵抗値が26[Ω]となった時に
は、第1ヒータ13の許容耐電圧値に等しい電圧(14
[v])が印加される。For this reason, when energization to the first heater 13 is started, the first heater 13 is set to a voltage divided by the respective resistance values of the first heater 13 and the voltage drop resistor 27 to start applying a voltage. Sometimes, 8.4 [v] is applied, and the heater resistance rises as the heater temperature rises. When the heater resistance value at the time of high temperature use becomes 26 [Ω], it is equal to the allowable withstand voltage value of the first heater 13. Voltage (14
[V]) is applied.
【0049】よって、第1ヒータ13への印加電圧をヒ
ータの高温使用時に許容耐電圧値に等しくすることがで
きるため、内燃機関の始動後、第1ヒータ13および第
2ヒータ15への通電が開始されると同時に、ヒータに
大電流が継続して流れることがない。Therefore, since the voltage applied to the first heater 13 can be made equal to the allowable withstand voltage value when the heater is used at a high temperature, after the internal combustion engine is started, the first heater 13 and the second heater 15 are energized. At the same time as the start, a large current does not continuously flow through the heater.
【0050】ここで、前述の第1実施例や第2実施例の
ように複数のヒータを直列接続する方法においては、電
源電圧値がヒータの許容耐電圧値の整数倍であれば、ヒ
ータへの印加電圧を許容耐電圧値に等しく設定すること
ができる。これに対して、第3実施例のように電圧降下
用抵抗を用いた方法では、電圧降下用抵抗の抵抗値が任
意に設定可能であるため、電源電圧値がヒータの許容耐
電圧値の整数倍でなくとも、ヒータへの印加電圧が許容
耐電圧値となるように最適に設定することができる。Here, in the method of connecting a plurality of heaters in series as in the above-described first and second embodiments, if the power supply voltage value is an integral multiple of the allowable withstand voltage value of the heater, the heater is connected to the heater. Can be set equal to the allowable withstand voltage value. On the other hand, in the method using the voltage drop resistor as in the third embodiment, since the resistance value of the voltage drop resistor can be set arbitrarily, the power supply voltage value is an integer of the allowable withstand voltage value of the heater. Even if it is not twice, it can be set optimally so that the voltage applied to the heater has an allowable withstand voltage value.
【0051】次に、第4実施例として、1個のセラミッ
クヒータを備え、ヒータへの通電期間の制御を行う自動
車用内燃機関のヒータ制御装置について説明する。図2
(b)に第4実施例のヒータ制御装置1の概略回路図を
示す。図2(b)に示すように、第4実施例のヒータ制
御装置は、第1セラミックヒータ(以下、第1ヒータと
いう)13と電圧降下用抵抗27とが直列に接続されて
おり、この直列回路に電源11と、半導体素子からなる
スイッチング素子であるnチャネル型のFET17とが
直列接続されて構成されている。つまり、第1ヒータ1
3、電圧降下用抵抗27、電源11およびFET17が
閉ループを形成しており、FET17がON状態となる
ことで、電源11が出力する電源電圧が、第1ヒータ1
3および電圧降下用抵抗27からなる直列回路の両端に
印加される。Next, as a fourth embodiment, a description will be given of a heater control device for an internal combustion engine for a vehicle, which is provided with one ceramic heater and controls the power supply period to the heater. FIG.
(B) shows a schematic circuit diagram of the heater control device 1 of the fourth embodiment. As shown in FIG. 2B, in the heater control device of the fourth embodiment, a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a voltage drop resistor 27 are connected in series. A power supply 11 and an n-channel FET 17 which is a switching element made of a semiconductor element are connected in series to the circuit. That is, the first heater 1
3, the voltage drop resistor 27, the power supply 11 and the FET 17 form a closed loop, and when the FET 17 is turned on, the power supply voltage output from the power supply 11
3 and a voltage drop resistor 27 are applied to both ends of a series circuit.
【0052】ここで、FET17のON・OFF状態
は、ゲート17aに入力されるFET指令信号によって
決定されており、本実施例ではFET17がnチャネル
型であるから、FET指令信号がハイレベルになると、
FET17はON状態となる。また、FET指令信号
は、電子制御装置(ECU)から出力されている。そし
て、ECUは、例えば、CPU,RAM,ROMを主要
部とするマイクロコンピュータで構成されており、各ヒ
ータへの印加電圧実効値を許容耐電圧以下とするため
に、ヒータの通電期間と非通電期間との比を制御してい
る。なお、図2(b)では、ECUの図示を省略してい
る。Here, the ON / OFF state of the FET 17 is determined by the FET command signal input to the gate 17a. In this embodiment, since the FET 17 is of the n-channel type, when the FET command signal becomes high level. ,
The FET 17 is turned on. The FET command signal is output from an electronic control unit (ECU). The ECU is composed of, for example, a microcomputer having a CPU, a RAM, and a ROM as main components. In order to keep the effective value of the voltage applied to each heater equal to or lower than the allowable withstand voltage, the power supply period of the heater and the power supply The ratio with the period is controlled. In FIG. 2B, the illustration of the ECU is omitted.
【0053】そして、FET17がON状態となると、
第1ヒータ13には、第1ヒータ13および電圧降下用
抵抗27のそれぞれの抵抗値によって定まる分圧として
の電圧が印加されることになる。ここで、本ヒータ制御
装置では、第1ヒータ13として、抵抗値が室温で13
[Ω]、高温使用時(700℃前後)に26[Ω]で許
容耐電圧値が14[v]のセラミックヒータを備え、電
圧降下用抵抗27として抵抗値が26[Ω]の抵抗素子
を備え、電源電圧として42[v]を出力する電源11
を備えている。このため、FET17がON状態で、高
温使用時における第1ヒータ13には、許容耐電圧値よ
り大きい電圧(21[v])が印加される。When the FET 17 is turned on,
A voltage is applied to the first heater 13 as a divided voltage determined by the respective resistance values of the first heater 13 and the voltage drop resistor 27. Here, in the heater control device, the first heater 13 has a resistance value of 13 at room temperature.
A resistance element having a resistance value of 26 [Ω] as a voltage drop resistance 27 is provided with a ceramic heater having a resistance value of 26 [Ω] and a permissible withstand voltage value of 14 [v] when a high temperature is used (around 700 ° C.). A power supply 11 that outputs 42 [v] as a power supply voltage
It has. For this reason, a voltage (21 [v]) larger than the allowable withstand voltage value is applied to the first heater 13 when the FET 17 is in the ON state and the high temperature is used.
【0054】一方、ECUは、前述の第2実施例と同様
に、第1ヒータ13に印加される電圧の実効値が許容定
電圧値以下となるように、通電時の電圧降下用抵抗27
の両端電圧(21[v])に基づき、第1ヒータ13へ
の通電期間と非通電期間との比を(11:14)に制御
して、ヒータへの印加電圧の電圧実効値が、許容耐電圧
値以下となるように、FET17をDUTY制御してい
る。On the other hand, similarly to the above-described second embodiment, the ECU controls the voltage drop resistor 27 during energization so that the effective value of the voltage applied to the first heater 13 is equal to or less than the allowable constant voltage value.
Is controlled to (11:14) on the basis of the voltage between both ends (21 [v]) of the first heater 13 to make the effective value of the voltage applied to the heater equal to the allowable value. The DUTY control of the FET 17 is performed so as to be equal to or less than the withstand voltage value.
【0055】このため、ヒータに実際に印加される電圧
値(電圧実効値)は、14[v]以下となり、許容耐電
圧値よりも大きくならないため、ヒータに大電流が継続
して流れることがない。従って、第4実施例のヒータ制
御装置によれば、ヒータと電圧降下用抵抗を直列に接続
するとともに、通電期間を制御することで、ヒータへの
印加電圧をヒータの許容耐電圧値以下にすることができ
る。また、ヒータと抵抗素子を直列に接続しているた
め、抵抗素子を設けない場合に比べて、FET17に流
れる電流値が小さくなるため、比較的容量の小さいFE
Tを用いることができ、低コストでヒータ制御装置を実
現することができる。For this reason, the voltage value (effective voltage value) actually applied to the heater is 14 [v] or less and does not become larger than the allowable withstand voltage value, so that a large current may continuously flow through the heater. Absent. Therefore, according to the heater control device of the fourth embodiment, the voltage applied to the heater is reduced to the allowable withstand voltage value of the heater or less by connecting the heater and the resistor for voltage drop in series and controlling the energization period. be able to. Further, since the heater and the resistance element are connected in series, the value of the current flowing through the FET 17 becomes smaller as compared with the case where the resistance element is not provided.
T can be used, and a heater control device can be realized at low cost.
【0056】次に、第5実施例として、2個のセラミッ
クヒータを備え、ヒータへの通電期間の制御を行う自動
車用内燃機関のヒータ制御装置について説明する。図2
(c)に第5実施例のヒータ制御装置1の概略回路図を
示す。なお、本第5実施例のヒータ制御装置は、V型エ
ンジンに備えられており、酸素センサがエンジンにおけ
る左/右バンクのそれぞれの排気管に1個ずつ(合計2
個)備えられている。そして、各酸素センサに、セラミ
ックヒータが1個備えられている。Next, as a fifth embodiment, a description will be given of a heater control apparatus for an internal combustion engine for an automobile, which is provided with two ceramic heaters and controls the power supply period to the heaters. FIG.
(C) shows a schematic circuit diagram of the heater control device 1 of the fifth embodiment. The heater control device of the fifth embodiment is provided in a V-type engine, and one oxygen sensor is provided for each of the exhaust pipes of the left / right banks of the engine (two in total).
) Are provided. Each oxygen sensor is provided with one ceramic heater.
【0057】図2(c)に示すように、第5実施例のヒ
ータ制御装置は、第1セラミックヒータ(以下、第1ヒ
ータという)13、第2セラミックヒータ(以下、第2
ヒータという)15、および電圧降下用抵抗27とが直
列に接続されており、この直列回路に電源11と、半導
体素子からなるスイッチング素子であるnチャネルのF
ET17とが直列接続されて構成されている。つまり、
第1ヒータ13、第2ヒータ15、電圧降下用抵抗2
7、電源11およびFET17が閉ループを形成してお
り、FET17がON状態となることで、電源11が出
力する電源電圧が第1ヒータ13、第2ヒータ15およ
び電圧降下用抵抗27からなる直列回路の両端に印加さ
れる。As shown in FIG. 2C, the heater control device of the fifth embodiment includes a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a second ceramic heater (hereinafter, referred to as a second heater).
A heater 15) and a voltage drop resistor 27 are connected in series, and a power supply 11 and an n-channel F which is a switching element made of a semiconductor element are connected to this series circuit.
ET17 is connected in series. That is,
First heater 13, second heater 15, voltage drop resistor 2
7, the power supply 11 and the FET 17 form a closed loop, and when the FET 17 is turned on, the power supply voltage output from the power supply 11 is a series circuit including the first heater 13, the second heater 15, and the voltage drop resistor 27. Is applied to both ends.
【0058】ここで、本ヒータ制御装置では、第1ヒー
タ13および第2ヒータ15として抵抗値が室温で13
[Ω]、高温使用時(700℃前後)に26[Ω]で許
容耐電圧値が14[v]のセラミックヒータを備え、電
圧降下用抵抗27として抵抗値が26[Ω]の抵抗素子
を備え、電源電圧として42[v]を出力する電源11
を備えている。このため、FET17がON状態になる
と、第1ヒータ13および第2ヒータ15には、電圧印
加開始時には、それぞれ10.5[v]が印加され、高
温使用時にはそれぞれ許容耐電圧値に等しい電圧(14
[v])が印加される。Here, in the present heater control device, the first heater 13 and the second heater 15 have resistance values of 13 at room temperature.
A resistance element having a resistance value of 26 [Ω] as a voltage drop resistance 27 is provided with a ceramic heater having a resistance value of 26 [Ω] and a permissible withstand voltage value of 14 [v] when a high temperature is used (around 700 ° C.). A power supply 11 that outputs 42 [v] as a power supply voltage
It has. For this reason, when the FET 17 is turned on, 10.5 [v] is applied to the first heater 13 and the second heater 15 at the start of voltage application, respectively, and at the time of high temperature use, a voltage (equal to the allowable withstand voltage value) is applied. 14
[V]) is applied.
【0059】また、第5実施例のヒータ制御装置は、F
ET指令信号に基づいて動作するFET17が備えられ
ており、第4実施例と同様に、FET指令信号を出力す
るECUが、ヒータへの通電期間を制御可能に構成され
ている。なお、図2(c)では、ECUの図示を省略し
ている。Further, the heater control device of the fifth embodiment is
An FET 17 that operates based on the ET command signal is provided, and the ECU that outputs the FET command signal is configured to be able to control the power supply period to the heater, as in the fourth embodiment. In FIG. 2C, the illustration of the ECU is omitted.
【0060】そして、FET17がON状態となると
き、各ヒータには、それぞれ許容耐電圧値に等しい電圧
(14[v])以下が印加されることから、ECUは、
ヒータへの通電期間と非通電期間との比を(1:0)に
するように、FET17をDUTY制御する。つまり、
第5実施例では、常時通電するように、FET17をD
UTY制御している。When the FET 17 is turned on, a voltage equal to or less than the allowable withstand voltage (14 [v]) is applied to each heater.
The DUTY control of the FET 17 is performed so that the ratio between the current supply period to the heater and the non-current supply period is (1: 0). That is,
In the fifth embodiment, the FET 17 is set to D
UTY control.
【0061】従って、第5実施例のヒータ制御装置によ
れば、第4実施例と同様に、ヒータへの印加電圧をヒー
タの許容耐電圧値以下にすることができるため、急激な
温度変化によりヒータの断線や亀裂(クラック)が発生
することや、マイグレーションにより断線が発生するこ
とを防ぐことができる。Therefore, according to the heater control device of the fifth embodiment, the voltage applied to the heater can be made equal to or less than the allowable withstand voltage value of the heater, as in the fourth embodiment. It is possible to prevent disconnection and cracks (cracks) of the heater and disconnection due to migration.
【0062】さらに、第5実施例のヒータ制御装置で
は、ヒータを2個備えており、各ヒータは、単に電圧降
下手段としてだけではなく発熱用のヒータとしても使用
可能であるため、電源装置から供給される電力を無駄な
く利用することができる。なお、本実施例では、通電時
における各ヒータへの印加電圧が許容耐電圧値以下であ
るため、常時通電してDUTY比が100%となるよう
にFET17をDUTY制御しているが、各ヒータへの
印加電圧が許容耐電圧値を超える場合には、印加電圧実
効値が許容耐電圧値以下となるようにDUTY制御を行
うことで、ヒータの破損を防ぐことができる。Further, the heater control device of the fifth embodiment is provided with two heaters, and each heater can be used not only as a voltage drop means but also as a heater for heat generation. The supplied electric power can be used without waste. In the present embodiment, since the voltage applied to each heater at the time of energization is equal to or lower than the allowable withstand voltage, the FET 17 is duty-controlled so that the duty ratio becomes 100% by always energizing. If the voltage applied to the heater exceeds the allowable withstand voltage, the DUTY control is performed so that the effective value of the applied voltage becomes equal to or less than the allowable withstand voltage, thereby preventing the heater from being damaged.
【0063】次に、第6実施例として、1個のセラミッ
クヒータを備え、実際にヒータへ印加される電圧を検出
して、ヒータへの通電期間の制御を行う自動車用内燃機
関のヒータ制御装置について説明する。図3(a)に第
6実施例のヒータ制御装置1の概略回路図を示す。Next, as a sixth embodiment, a heater control apparatus for an internal combustion engine for an automobile which includes one ceramic heater, detects the voltage actually applied to the heater, and controls the power supply period to the heater. Will be described. FIG. 3A is a schematic circuit diagram of the heater control device 1 according to the sixth embodiment.
【0064】図3(a)に示すように、第6実施例のヒ
ータ制御装置は、第1セラミックヒータ(以下、第1ヒ
ータという)13と電圧降下用抵抗27とが直列に接続
されており、この直列回路に電源11と、半導体素子か
らなるスイッチング素子であるFET17とが直列接続
されている。つまり、第1ヒータ13、電圧降下用抵抗
27、電源11およびFET17が閉ループを形成して
おり、FET17がON状態となることで、電源11が
出力する電源電圧が第1ヒータ13および電圧降下用抵
抗27からなる直列回路の両端に印加される。As shown in FIG. 3A, in the heater control device of the sixth embodiment, a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a voltage drop resistor 27 are connected in series. A power supply 11 and an FET 17 which is a switching element made of a semiconductor element are connected in series to this series circuit. That is, the first heater 13, the voltage drop resistor 27, the power supply 11 and the FET 17 form a closed loop, and when the FET 17 is turned on, the power supply voltage output from the power supply 11 becomes the first heater 13 and the voltage drop The voltage is applied to both ends of the series circuit including the resistor 27.
【0065】また、第6実施例のヒータ制御装置には、
電圧降下用抵抗27の両端電圧を測定するための電圧計
23と、マイクロコンピュータからなる電子制御装置
(ECU)21とが備えられており、電圧計23が検出
した電圧値は、ECU21に入力される。The heater control device according to the sixth embodiment includes:
A voltmeter 23 for measuring the voltage across the voltage drop resistor 27 and an electronic control unit (ECU) 21 including a microcomputer are provided. The voltage value detected by the voltmeter 23 is input to the ECU 21. You.
【0066】そして、ECU21では、内燃機関の始動
時や発電機の影響により変動することがある電源電圧値
を検出し、検出された電源電圧値から、電圧計23で検
出した電圧降下用抵抗27の両端電圧値を差し引くこと
で、第1ヒータ13に印加されている電圧値(瞬時値)
を算出する処理を行う。すると、ECU21では、算出
した電圧値(瞬時値)に基づいて、ヒータへの通電期間
と非通電期間との比から第1ヒータ13への印加電圧の
実効値を算出する。そして、この印加電圧実効値が第1
ヒータ13の許容耐電圧値よりも大きくならないよう
に、FET17のON・OFF状態を制御することで、
ヒータへの通電期間を制御している。The ECU 21 detects a power supply voltage value that may fluctuate at the time of starting the internal combustion engine or the influence of the generator, and detects the voltage drop resistor 27 detected by the voltmeter 23 from the detected power supply voltage value. The voltage value (instantaneous value) applied to the first heater 13 by subtracting the voltage value at both ends of
Is calculated. Then, based on the calculated voltage value (instantaneous value), the ECU 21 calculates the effective value of the voltage applied to the first heater 13 from the ratio of the current supply period to the heater and the non-current supply period. The effective value of the applied voltage is the first
By controlling the ON / OFF state of the FET 17 so as not to exceed the allowable withstand voltage value of the heater 13,
The power supply period to the heater is controlled.
【0067】ここで、前述の第2実施例、第4実施例、
第5実施例のヒータ制御装置においてもヒータへの通電
期間の制御が行われているが、これらの制御は、ヒータ
の両端電圧の理論値に基づいて、ヒータへの印加電圧実
効値が許容耐電圧値以下となるように予め定められたD
UTY比でFETを動作させることで実行される。この
ため、ノイズなどの影響により電圧値の変動が発生した
場合には、ヒータの発熱量が目標値から外れてしまい、
制御精度を低下させてしまう虞がある。なお、ヒータの
両端電圧の理論値は、ヒータの抵抗値、電圧降下用抵抗
の抵抗値、および電源電圧の各理論値に基づいて算出す
ることができる。Here, the above-described second and fourth embodiments,
In the heater control device of the fifth embodiment, the control of the power supply period to the heater is also performed. However, in these controls, the effective value of the voltage applied to the heater is controlled based on the theoretical value of the voltage across the heater. D which is predetermined to be equal to or less than the voltage value
This is performed by operating the FET at the UTY ratio. Therefore, when the voltage value fluctuates due to the influence of noise or the like, the heat value of the heater deviates from the target value, and
Control accuracy may be reduced. The theoretical value of the voltage between both ends of the heater can be calculated based on the theoretical value of the resistance value of the heater, the resistance value of the voltage drop resistor, and the theoretical value of the power supply voltage.
【0068】これに対して、第6実施例では、第1ヒー
タ13に実際に印加された印加電圧(実効値)を算出し
て、この算出結果をフィードバックしてヒータへの通電
期間を制御することから、電源電圧の電圧変動が発生し
た場合でも、その電圧変動による誤差を抑えることがで
き、より高精度なヒータ通電制御が可能となる。On the other hand, in the sixth embodiment, the applied voltage (effective value) actually applied to the first heater 13 is calculated, and the calculation result is fed back to control the power supply period to the heater. Therefore, even when a voltage fluctuation of the power supply voltage occurs, an error due to the voltage fluctuation can be suppressed, and more accurate heater energization control can be performed.
【0069】このため、ヒータに実際に印加される電圧
値(電圧実効値)は、許容耐電圧値よりも大きくならな
いため、ヒータに大電流が継続して流れることがない。
従って、第6実施例のヒータ制御装置によれば、ヒータ
と電圧降下用抵抗を直列に接続するとともに、検出した
ヒータへの印加電圧に基づいて、ヒータへの通電期間を
制御することで、ヒータへの印加電圧をヒータの許容耐
電圧値以下にすることができる。For this reason, since the voltage value (effective voltage value) actually applied to the heater does not become larger than the allowable withstand voltage value, a large current does not continuously flow through the heater.
Therefore, according to the heater control device of the sixth embodiment, the heater and the voltage-dropping resistor are connected in series, and the heater energization period is controlled based on the detected voltage applied to the heater. The voltage applied to the heater can be made equal to or less than the allowable withstand voltage value of the heater.
【0070】また、本第6実施例では、電圧計23で検
出した電圧値と電圧降下用抵抗27の抵抗値から、電圧
降下用抵抗27に流れる電流値を算出することができ、
これにより、第1ヒータ13に流れている電流値を知る
ことができる。よって、第1ヒータ13の印加電圧と電
流値が算出可能となることから、これらの値と、ヒータ
通電時間と非通電時間との比から、第1ヒータ13での
消費電力(発熱量)を算出することが可能となる。In the sixth embodiment, the current value flowing through the voltage drop resistor 27 can be calculated from the voltage value detected by the voltmeter 23 and the resistance value of the voltage drop resistor 27.
Thus, the value of the current flowing through the first heater 13 can be known. Therefore, since the applied voltage and current value of the first heater 13 can be calculated, the power consumption (heat generation amount) of the first heater 13 can be calculated from these values and the ratio between the heater energizing time and the non-energizing time. It can be calculated.
【0071】よって、第6実施例のヒータ制御装置によ
れば、ヒータの発熱量をフィードバック制御し、例え
ば、酸素センサの測定対象となる排ガスの温度や流速等
に関する情報と合わせて処理することで、固体電解質か
らなる検出素子の活性化温度の制御をより精度良く実施
することが可能となる。Therefore, according to the heater control apparatus of the sixth embodiment, the calorific value of the heater is feedback-controlled, and is processed in accordance with, for example, information on the temperature and flow rate of the exhaust gas to be measured by the oxygen sensor. In addition, it is possible to more accurately control the activation temperature of the detection element made of the solid electrolyte.
【0072】次に、第7実施例として、2個のセラミッ
クヒータを備え、実際にヒータへ印加される電圧を検出
して、ヒータへの通電期間の制御を行う自動車用内燃機
関のヒータ制御装置について説明する。図3(b)に第
7実施例のヒータ制御装置1の概略回路図を示す。Next, as a seventh embodiment, a heater control device for an internal combustion engine for an automobile, which comprises two ceramic heaters, detects the voltage actually applied to the heaters, and controls the duration of energization to the heaters Will be described. FIG. 3B is a schematic circuit diagram of the heater control device 1 according to the seventh embodiment.
【0073】なお、本第7実施例のヒータ制御装置は、
V型エンジンに備えられており、酸素センサがエンジン
における左/右バンクのそれぞれの排気管に1個ずつ
(合計2個)備えられている。そして、各酸素センサに
セラミックヒータが1個備えられている。The heater control device of the seventh embodiment is
The engine is provided in a V-type engine, and one oxygen sensor is provided in each of the exhaust pipes of the left / right banks of the engine (two in total). Each oxygen sensor is provided with one ceramic heater.
【0074】図3(b)に示すように、第7実施例のヒ
ータ制御装置は、第1セラミックヒータ(以下、第1ヒ
ータという)13、第2セラミックヒータ(以下、第2
ヒータという)15、および電圧降下用抵抗27とが直
列に接続されており、この直列回路に電源11と、半導
体素子からなるスイッチング素子であるnチャネルのF
ET17とが直列接続されている。つまり、第1ヒータ
13、第2ヒータ15、電圧降下用抵抗27、電源11
およびFET17が閉ループを形成しており、FET1
7がON状態となることで、電源11が出力する電源電
圧が第1ヒータ13、第2ヒータ15、および電圧降下
用抵抗27からなる直列回路の両端に印加される。As shown in FIG. 3B, the heater control device of the seventh embodiment comprises a first ceramic heater (hereinafter, referred to as a first heater) 13 and a second ceramic heater (hereinafter, referred to as a second heater).
A heater 15) and a voltage drop resistor 27 are connected in series, and a power supply 11 and an n-channel F which is a switching element made of a semiconductor element are connected to this series circuit.
ET17 is connected in series. That is, the first heater 13, the second heater 15, the voltage drop resistor 27, and the power supply 11
And FET17 form a closed loop, and FET1
When the switch 7 is turned on, the power supply voltage output from the power supply 11 is applied to both ends of the series circuit including the first heater 13, the second heater 15, and the voltage drop resistor 27.
【0075】また、第7実施例のヒータ制御装置には、
第2ヒータ15あるいは電圧降下用抵抗27の両端電圧
を測定するための電圧計23と、電圧計23の電圧検出
対象を切り換えるための切換スイッチ25と、マイクロ
コンピュータからなる電子制御装置(ECU)21を備
えており、電圧計23にて検出した電圧値は、ECU2
1に入力される。The heater control device according to the seventh embodiment includes:
A voltmeter 23 for measuring the voltage across the second heater 15 or the voltage drop resistor 27, a changeover switch 25 for switching the voltage detection target of the voltmeter 23, and an electronic control unit (ECU) 21 including a microcomputer The voltage value detected by the voltmeter 23 is calculated by the ECU 2
1 is input.
【0076】ここで、切換スイッチ25は、第1ヒータ
13と第2ヒータ15との接続点と接続された端子p1
と、第2ヒータ15と電圧降下用抵抗27との接続点と
接続された端子p2と、電圧降下用抵抗27とFET1
7との接続点と接続された端子p3と、を備えている。
そして、切換スイッチ25は、ECU21からの切換指
令信号に基づいて、第2ヒータ15の両端電圧を検出す
る際には端子p1と端子p2とを短絡し、電圧降下用抵
抗27の両端電圧を検出する際には端子p2と端子p3
とを短絡するように動作する。Here, the changeover switch 25 is connected to the terminal p1 connected to the connection point between the first heater 13 and the second heater 15.
A terminal p2 connected to a connection point between the second heater 15 and the voltage dropping resistor 27; a voltage dropping resistor 27;
7 and a terminal p3 connected to the connection point.
When detecting the voltage across the second heater 15 based on the switching command signal from the ECU 21, the switch 25 short-circuits the terminals p 1 and p 2 and detects the voltage across the voltage drop resistor 27. When the terminal p2 and the terminal p3
And short circuit.
【0077】また、電圧計23は、第2ヒータ15と電
圧降下用抵抗27との接続点と、切換スイッチ25の端
子p2との間に設けられる。そして、ECU21は、切
換指令信号を制御して切換スイッチ25を動作させて、
一定周期ごとに、第2ヒータ15および電圧降下用抵抗
27のそれぞれの両端電圧を検出する。すると、ECU
21では、上述したように変動する電源電圧値を検出
し、検出された電源電圧値から、検出した第2ヒータ1
5および電圧降下用抵抗27の両端電圧値の和を差し引
くことで、第1ヒータ13に印加されている電圧値(瞬
時値)を算出する。The voltmeter 23 is provided between a connection point between the second heater 15 and the voltage drop resistor 27 and a terminal p2 of the changeover switch 25. Then, the ECU 21 controls the changeover command signal to operate the changeover switch 25,
The voltage across each of the second heater 15 and the voltage drop resistor 27 is detected at regular intervals. Then, ECU
In 21, the power supply voltage value that fluctuates as described above is detected, and the detected second heater 1 is detected based on the detected power supply voltage value.
The voltage value (instantaneous value) applied to the first heater 13 is calculated by subtracting the sum of 5 and the voltage value across the voltage drop resistor 27.
【0078】さらに、ECU21では、算出あるいは検
出した電圧値(瞬時値)に基づいて、ヒータへの通電時
間と非通電時間との比から第1ヒータ13および第2ヒ
ータ15への印加電圧の実効値を算出する。そして、算
出した印加電圧実効値がそれぞれのヒータの許容耐電圧
値よりも大きくならないように、FET17のON・O
FF状態を制御することで、ヒータへの通電期間を制御
している。Further, the ECU 21 determines the effective voltage applied to the first heater 13 and the second heater 15 based on the calculated or detected voltage value (instantaneous value) based on the ratio of the energizing time to the heater and the non-energizing time. Calculate the value. The ON / O of the FET 17 is controlled so that the calculated effective value of the applied voltage does not become larger than the allowable withstand voltage value of each heater.
By controlling the FF state, the power supply period to the heater is controlled.
【0079】このため、本ヒータ制御装置は、第6実施
例と同様に、ヒータに実際に印加された印加電圧(実効
値)を算出して、この算出結果をフィードバックしてヒ
ータへの通電期間を制御することから、電源電圧の電圧
変動が発生した場合でも、その電圧変動による誤差を抑
えることができ、より高精度なヒータ通電制御が可能と
なる。よって、ヒータに大電流が継続して流れることが
ない。For this reason, the present heater control device calculates the applied voltage (effective value) actually applied to the heater and feeds back the calculated result to supply the power to the heater in the same manner as in the sixth embodiment. , It is possible to suppress an error due to the fluctuation in the power supply voltage even when the power supply voltage fluctuates, and more accurate heater energization control becomes possible. Therefore, a large current does not continuously flow through the heater.
【0080】また、本第7実施例は、第6実施例と同様
に、第1ヒータ13,第2ヒータ15のそれぞれの印加
電圧と電流値が算出可能となることから、第1ヒータ1
3および第2ヒータ15のそれぞれでの消費電力(発熱
量)が算出可能となる。よって、第7実施例のヒータ制
御装置によれば、ヒータの発熱量をフィードバック制御
し、例えば、酸素センサの測定対象となる排ガスの温度
や流速等に関する情報と合わせて処理することで、固体
電解質からなる検出素子の活性化温度の制御が、より精
度良く実施可能となる。In the seventh embodiment, similarly to the sixth embodiment, the applied voltage and current value of each of the first heater 13 and the second heater 15 can be calculated.
The power consumption (calorific value) of each of the third and second heaters 15 can be calculated. Therefore, according to the heater control device of the seventh embodiment, the calorific value of the heater is feedback-controlled, for example, by processing it together with information on the temperature, flow rate, etc. of the exhaust gas to be measured by the oxygen sensor. It is possible to control the activation temperature of the detection element composed of a more accurate control.
【0081】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、酸素センサに備えられるセラミックヒータについて
説明したが、用途は酸素センサに限定することはなく、
例えば、他のガスセンサにも適用することができ、更に
は、セラミックヒータからなるグロープラグないしグロ
ーシステムのヒータ制御に、本発明方法を適用しても良
い。The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments.
Various embodiments can be adopted. For example, in the above embodiment, the ceramic heater provided in the oxygen sensor has been described, but the application is not limited to the oxygen sensor.
For example, the present invention can be applied to other gas sensors, and further, the method of the present invention may be applied to heater control of a glow plug or a glow system including a ceramic heater.
【0082】また、自動車用内燃機関において上記ヒー
タ制御方法を適用するにあたり、電圧降下手段として抵
抗素子を用いる場合には、車載されている既存の抵抗素
子を用いるようにしても良い。これにより、本発明のヒ
ータ制御方法を実現するにあたり、新規に抵抗素子を設
置する必要が無くなり、自動車における各機器の実装効
率を高めることができる。In applying the above-described heater control method to an internal combustion engine for an automobile, when a resistance element is used as the voltage drop means, an existing resistance element mounted on a vehicle may be used. Accordingly, in realizing the heater control method of the present invention, it is not necessary to newly install a resistance element, and the mounting efficiency of each device in an automobile can be improved.
【図1】 (a)は第1実施例のヒータ制御装置の概略
回路図であり、(b)は第2実施例のヒータ制御装置の
概略回路図である。FIG. 1A is a schematic circuit diagram of a heater control device of a first embodiment, and FIG. 1B is a schematic circuit diagram of a heater control device of a second embodiment.
【図2】 (a)は第3実施例のヒータ制御装置の概略
回路図であり、(b)は第4実施例のヒータ制御装置の
概略回路図であり、(c)は第5実施例のヒータ制御装
置の概略回路図である。2A is a schematic circuit diagram of a heater control device according to a third embodiment, FIG. 2B is a schematic circuit diagram of a heater control device according to a fourth embodiment, and FIG. FIG. 2 is a schematic circuit diagram of the heater control device of FIG.
【図3】 (a)は第6実施例のヒータ制御装置の概略
回路図であり、(b)は第7実施例のヒータ制御装置の
概略回路図である。FIG. 3A is a schematic circuit diagram of a heater control device according to a sixth embodiment, and FIG. 3B is a schematic circuit diagram of a heater control device according to a seventh embodiment.
1…ヒータ制御装置、11…電源、13…第1ヒータ、
15…第2ヒータ、17…FET、21…電子制御装置
(ECU)、23…電圧計、25…切換スイッチ、27
…電圧降下用抵抗。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heater control device, 11 ... Power supply, 13 ... First heater
15: second heater, 17: FET, 21: electronic control unit (ECU), 23: voltmeter, 25: changeover switch, 27
... Resistor for voltage drop.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 功 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Fターム(参考) 3K058 AA22 AA45 BA00 CA02 CA03 CA46 CB09 CB14 CB19 CB22 CD02 CE04 CE13 CE19 CE26 CE28 3K092 PP15 QA05 QB02 RF03 RF11 RF17 RF27 UA20 UC07 VV08 VV18 VV28 VV31 VV34 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Isao Matsuoka 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term in Japan Special Ceramics Co., Ltd. 3K058 AA22 AA45 BA00 CA02 CA03 CA46 CB09 CB14 CB19 CB22 CD02 CE04 CE13 CE19 CE26 CE28 3K092 PP15 QA05 QB02 RF03 RF11 RF17 RF27 UA20 UC07 VV08 VV18 VV28 VV31 VV34
Claims (6)
電源装置からの電力供給により発熱するセラミックヒー
タのヒータ制御方法であり、前記電源装置から出力され
る電源電圧が前記セラミックヒータの許容耐電圧値より
も大きい場合のヒータ制御方法であって、 前記セラミックヒータへの印加電圧を前記許容耐電圧値
以下にするための電圧降下手段を少なくとも1つ以上該
セラミックヒータに直列接続して、その両端に前記電源
電圧を印加すること、を特徴とするヒータ制御方法。1. A heating resistor and a ceramic body,
A heater control method for a ceramic heater that generates heat by power supply from a power supply device, wherein the power supply voltage output from the power supply device is higher than an allowable withstand voltage value of the ceramic heater, Heater control, wherein at least one voltage drop means for reducing the voltage applied to the heater to the allowable withstand voltage value or less is connected in series to the ceramic heater, and the power supply voltage is applied to both ends of the ceramic heater. Method.
を用い、 該抵抗素子と前記セラミックヒータとを直列接続して、
その両端に前記電源電圧を印加すること、を特徴とする
請求項1に記載のヒータ制御方法。2. A resistance element is used as one of the voltage drop means, and the resistance element and the ceramic heater are connected in series.
2. The heater control method according to claim 1, wherein the power supply voltage is applied to both ends of the heater.
用のセラミックヒータとは別の電圧降下用ヒータを用
い、 該電圧降下用ヒータと前記発熱用のセラミックヒータと
を直列接続して、その両端に前記電源電圧を印加するこ
と、を特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒー
タ制御方法。3. A voltage drop heater different from the heat-generating ceramic heater is used as one of the voltage drop means, and the voltage drop heater and the heat-generating ceramic heater are connected in series. The heater control method according to claim 1, wherein the power supply voltage is applied to both ends.
ックヒータへの通電・非通電を切り換えるスイッチング
手段を該セラミックヒータに直列接続して、 該スイッチング手段をオン状態にしたときの前記セラミ
ックヒータの両端電圧に基づき、該スイッチング手段を
DUTY制御するにあたり、前記セラミックヒータに印
加される電圧実効値が該セラミックヒータの許容耐電圧
値以下となるようにDUTY比を設定すること、を特徴
とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のヒータ
制御方法。4. In addition to said voltage drop means, a switching means for switching between energization and non-energization of said ceramic heater is connected in series to said ceramic heater, and said ceramic heater when said switching means is turned on. When the duty ratio of the switching means is controlled based on the voltage at both ends, a duty ratio is set so that an effective voltage value applied to the ceramic heater is equal to or less than an allowable withstand voltage value of the ceramic heater. The heater control method according to any one of claims 1 to 3.
えられた車載用電源装置の出力電圧であること、を特徴
とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のヒータ
制御方法。5. The heater control method according to claim 1, wherein the power supply voltage is an output voltage of a vehicle-mounted power supply device provided in a vehicle internal combustion engine.
機関に設置されるガスセンサに備えられていること、を
特徴とする請求項5に記載のヒータ制御方法。6. The heater control method according to claim 5, wherein the ceramic heater is provided in a gas sensor installed in an automobile internal combustion engine.
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