JP2012172568A - グロープラグの通電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通電用ＦＥＴのオン故障時に通電用ＦＥＴへの通電を遮断する機能を安定的に動作させることができるグロープラグの通電制御装置を提供する。
【解決手段】ＧＣＵ３１は、通電用ＦＥＴ５１と、逆接保護用ＦＥＴ４１とを備え、逆接保護用ＦＥＴ４１には、前記通電用ＦＥＴに形成される寄生ダイオードに対して逆向きで、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと通電可能な寄生ダイオード４１１が形成される。ＧＣＵ３１は、逆接保護用ＦＥＴ４１のオン・オフを切替可能な切替部７１と、寄生ダイオード４１１に電流を流すことによる逆接保護用ＦＥＴ４１の発熱で電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ５１間の電気的接続を切断するヒューズ８１とを備える。通電用ＦＥＴ５１のオン故障が検知された際、逆接保護用ＦＥＴ４１をオフとし寄生ダイオード４１１に電流を流すことで、逆接保護用ＦＥＴ４１を発熱させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグの通電制御装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関の予熱などには、発熱ヒータを有するグロープラグが一般に使用され、グロープラグは、電源装置（バッテリ）から供給される電力に基づいて発熱する。

従来、グロープラグの発熱を制御する通電制御装置として、電源装置からグロープラグに対する通電の可否を決定する通電信号（ＰＷＭ信号）を出力するための通電信号出力部と、当該通電信号出力部からの通電信号が入力された際にオンとなり、バッテリからの出力電圧をグロープラグへと印加可能とする通電用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とを備えたものが知られている。

ところで、通電用ＦＥＴには、そのソース−ドレイン間と並列に寄生ダイオードが形成される。当該寄生ダイオードは、電源装置及びグロープラグ間で電流の流れる向きと逆方向であるため、電源装置が正しい極性で接続された場合であれば、寄生ダイオードに電流は流れない。ところが、電源装置を逆極性で接続してしまった場合、寄生ダイオードは、電源装置及びグロープラグ間で逆電流の流れる向きと順方向となってしまうため、グロープラグが連続通電されてしまうおそれがある。その結果、グロープラグが過熱されて故障してしまうおそれがある。

そこで、電源装置が逆極性で接続されてしまった場合におけるグロープラグへの通電を防止すべく、電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ間に、通電用ＦＥＴとはソース、ドレインの向きが逆向きとなるように逆接保護用ＦＥＴを直列的に設ける技術が知られている（例えば、特許文献１等参照）。当該技術によれば、逆接保護用ＦＥＴに形成される寄生ダイオードが通電用ＦＥＴの寄生ダイオードと逆向きである。このため、電源装置が逆接続されてしまった場合であっても、逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードが逆方向であるのでグロープラグへ通電されることを回避することができる。

ところが、上記技術では、グロープラグ及び電源装置間の短絡等により通電用ＦＥＴがオン状態のまま故障（オン故障）してしまうと、オン状態の通電用ＦＥＴと逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードとを通って大電流が流れ続けることとなってしまい、ひいては通電用ＦＥＴが過熱され、最悪の場合には通電制御装置が発火する危険性がある。そこで、通電用ＦＥＴがオン故障してしまった場合に、その通電用ＦＥＴの発熱で通電経路を切断し、通電用ＦＥＴへの通電を遮断する技術が提案されている（例えば、特許文献２等参照）。当該技術について詳述すると、通電経路の一部を構成する導通部材が半田で固定された上でバネ部材により付勢されており、通電用ＦＥＴの発熱により半田が溶融した際にバネ部材の付勢力で前記導通部材が跳ね上げられ、通電経路が切断される。

ＷＯ２００８／１０８３３０ ＤＥ１０２００５０４０３０８Ｂ４

しかしながら、通電用ＦＥＴにオン故障が生じたといっても、その故障状態は種々異なる。具体的には、通電用ＦＥＴがオン故障によって内部で導通状態となった際、その内部抵抗値は故障したＦＥＴごとに異なり、大きめの抵抗成分を有して導通状態（オン故障）となったり、逆に小さめの抵抗成分を有して導通状態となったりする。従って、故障状態によって通電用ＦＥＴの発熱態様にバラツキ（内部抵抗が異なってオン故障）が生じてしまい、ひいては通電用ＦＥＴにオン故障が生じてから通電が遮断される（導通部材が跳ね上げられる）までの時間にバラツキが生じてしまうおそれがある。すなわち、上記特許文献２に記載の技術では、通電を遮断する機能を安定的に動作させることができない（通電遮断機能の動作を予測できない）おそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、通電用ＦＥＴのオン故障時に通電用ＦＥＴへの通電を遮断する機能を安定的に動作させることができるグロープラグの通電制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のグロープラグの通電制御装置は、グロープラグへと電力を供給するための電源装置、及び、前記グロープラグ間に配置される通電用ＦＥＴと、
前記電源装置、及び、前記通電用ＦＥＴ間に直列接続された逆接保護用ＦＥＴとを備え、
前記通電用ＦＥＴのゲートに入力される通電信号に基づいて、前記グロープラグへの通電・非通電が切り替えられるグロープラグの通電制御装置であって、
前記逆接保護用ＦＥＴには、前記通電用ＦＥＴに形成される寄生ダイオードに対して逆向きで、前記電源装置から前記グロープラグへと通電可能な寄生ダイオードが形成されるとともに、
前記通電用ＦＥＴがオン状態で故障したことを検知する故障検知部と、
前記逆接保護用ＦＥＴのオン・オフを切替可能な切替部と、
前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間の通電経路に介在され、前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことによる前記逆接保護用ＦＥＴの発熱により前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間の電気的接続を切断する保護部とを備え、
前記故障検知部により前記通電用ＦＥＴの故障が検知された際に、前記切替部により前記逆接保護用ＦＥＴをオンからオフに切替え、前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことで、前記逆接保護用ＦＥＴを発熱させることを特徴とする。

上記構成１によれば、逆接保護用ＦＥＴが設けられるため、電源装置が逆接続されてしまった場合におけるグロープラグへの連続通電を防止することができる。

また、上記構成１によれば、故障検知部により通電用ＦＥＴのオン故障が検知された際には、逆接保護用ＦＥＴをオフとし、逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことで、逆接保護用ＦＥＴを発熱させる。そして、この逆接保護用ＦＥＴの発熱により、保護部において電源装置及び通電用ＦＥＴ間の電気的接続が切断され、通電用ＦＥＴへの通電が遮断される。すなわち、上記構成１によれば、故障状態によって発熱状態にバラツキの生じ得る通電用ＦＥＴではなく、発熱状態にバラツキの小さい、寄生ダイオードに電流を流すことによる逆接保護用ＦＥＴの発熱に基づいて、通電用ＦＥＴへの通電が遮断される。ここで、寄生ダイオードにおける電圧降下は、ｔｙｐ．値で例えば０．８Ｖ程度と安定しており、これにより発熱する逆接保護用ＦＥＴの発熱温度にも予測が立つ。従って、通電用ＦＥＴへの通電を遮断する機能を安定的に（設計、製造側の想定通りに）動作させることができる。その結果、オン故障の発生から通電を遮断するまでの時間の調節等、通電遮断機能に関する細かな設定を行うことが可能となり、通電制御装置の発火等の最悪の事態を回避できる。

尚、通電用ＦＥＴへの通電を遮断する保護部としては、例えば、後述する構成２，３を採用することができる。

構成２．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成１において、前記保護部は、前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間に直列接続され、前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことによる前記逆接保護用ＦＥＴの発熱により溶断するヒューズであることを特徴とする。

上記構成２によれば、通電用ＦＥＴへの通電を遮断する機能を容易に実現することができ、また、装置の小型化や製造コストの低減を図ることができる。

尚、逆接保護用ＦＥＴの熱をヒューズに対して効率よく伝導可能とすべく、逆接保護用ＦＥＴにヒューズを直接接触させたり、逆接保護用ＦＥＴとヒューズとを高熱伝導性の部材を介して間接的に接触させたりしてもよい。尚、前記高熱伝導性の部材は、逆接保護用ＦＥＴの発熱を考慮して、ある程度の耐熱性を有するものが好ましい。

構成３．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成１において、前記保護部は、
前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことによる前記逆接保護用ＦＥＴの発熱で溶融可能な半田により、前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間に直列接続された導電性の導通部と、
前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間の通電経路から離間する側に向けて、前記導通部に付勢する付勢部と
を備えることを特徴とする。

上記構成３によれば、上記構成１と同様の作用効果が奏される。また、通電用ＦＥＴへの通電を遮断する機能を容易に実現することができる。

（ａ）は、グロープラグの構成を示す一部破断正面図であり、（ｂ）は、グロープラグ先端部の構成を示す部分拡大断面図である。 ＧＣＵ等の概略構成を示すブロック図である。 ヒューズの配置位置を説明するための図であり、（ａ）はＧＣＵを構成する基板の平面模式図であり、（ｂ）は基板等の断面模式図である。 第２実施形態における、ＧＣＵ等の概略構成を示すブロック図である。 保護部を説明するための図であり、（ａ）はＧＣＵを構成する基板の平面模式図であり、（ｂ）は基板の底面模式図であり、（ｃ）は基板等の断面模式図である。 別の実施形態におけるヒューズの配置位置を説明するための基板等の断面模式図である。 別の実施形態におけるＧＣＵ等の概略構成を示すブロック図である。

以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔第１実施形態〕
通電制御装置としてのグロー制御装置（ＧＣＵ）３１は、グロープラグ１の通電を制御し、自動車のディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と称す）ＥＮの始動補助及び駆動安定性の向上等のために用いられるものである。

まず、ＧＣＵ３１の説明に先立って、ＧＣＵ３１によって制御されるグロープラグ１の概略構成を説明する。図１（ａ）は、グロープラグ１の一部破断正面図であり、図１（ｂ）は、グロープラグ１先端部の部分拡大断面図である。尚、図１（ａ），（ｂ）においては、図の下側をグロープラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

図１（ａ）に示すように、グロープラグ１は、ハウジング２、中軸３、セラミックヒータ４、外筒５、端子ピン６等を備えている。

ハウジング２は、所定の金属材料（例えば、Ｓ４５Ｃ等の鉄系素材）によって形成されるとともに、軸線ＣＬ１方向に沿って延びる軸孔７を有している。さらに、ハウジング２の外周には、エンジンＥＮへの取付用のねじ部８と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部９とが形成されている。

また、ハウジング２の軸孔７には、金属製で丸棒状をなす前記中軸３が収容されている。さらに、当該中軸３の先端部は、金属材料（例えば、ＳＵＳ等の鉄系素材）によって形成された円筒状の接続部材１０の後端部に圧入されるとともに、接続部材１０の先端部には、セラミックヒータ４の後端部が圧入されている。これにより、中軸３とセラミックヒータ４とは接続部材１０を介して機械的かつ電気的に接続されている。

さらに、中軸３の後端部には、通電用のケーブルを接続するための金属製の端子ピン６が加締め固定されている。

併せて、前記外筒５は、所定の金属材料によって筒状に形成されており、ハウジング２の先端部に接合されている。外筒５は、セラミックヒータ４の軸線ＣＬ１方向に沿った中間部分を保持しており、セラミックヒータ４の先端部は外筒５の先端から露出した状態となっている。

加えて、図１（ｂ）に示すように、セラミックヒータ４は、軸線ＣＬ１方向に延びる丸棒状の基体２１と、その内部に埋設され、長細いＵ字状をなす発熱素子２２とを備えている。基体２１は、絶縁性セラミック（例えば、窒化珪素やアルミナ等）によって構成され、一方で、発熱素子２２は、セラミック材料を主成分とし、導電性材料（例えば、モリブデンやタングステンの珪化物、窒化物或いは炭化物など）を含む導電性セラミックにより構成されている。

また、発熱素子２２は、セラミックヒータ４の先端部に配置される発熱部２３と、当該発熱部２３から後端側に延びる一対の棒状のリード部２４，２５とを備えている。そして、一方のリード部２４の後端寄り位置には、セラミックヒータ４の外周面に露出するようにして電極取出部２６が外周方向に突設されており、電極取出部２６は、接続部材１０の内周面に接触している。また、他方のリード部２５の後端寄りの位置にも、セラミックヒータ４の外周面に露出するようにして電極取出部２７が外周方向に突設されており、電極取出部２７は、外筒５の内周面に対して接触している。

次に、本発明の特徴であるＧＣＵ３１について説明する。

図２は、グロープラグ１への通電制御を行うＧＣＵ３１等の概略構成を示すブロック図である。尚、図２では、グロープラグ１を１つのみ示しているが、実際にはエンジンＥＮの各気筒のそれぞれにグロープラグ１が設けられており、所定の電圧（例えば、１２Ｖ）を出力する電源装置ＶＡから各グロープラグ１に対して分岐点ＤＰを介して電力が供給される。また、各グロープラグ１に対応して後述する通電用ＦＥＴ５１がそれぞれ設けられている。

ＧＣＵ３１は、電源装置ＶＡから供給される電力によって動作するものであり、自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）９１と、所定の通信手段（例えば、ＣＡＮ等）を介して接続されている。また、ＧＣＵ３１は、逆接保護用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４１と、通電用ＦＥＴ５１と、制御部（本実施形態では、ＡＳＩＣ）６１と、切替部７１と、保護部としてのヒューズ８１とを備えている。

逆接保護用ＦＥＴ４１は、電源装置ＶＡが逆極性で接続された際における通電用ＦＥＴ５１の過熱故障を防止するためのものである。逆接保護用ＦＥＴ４１は、電源装置ＶＡとグロープラグ１との間を電気的に接続する通電経路に介在されており、具体的には、そのドレインが通電用ＦＥＴ５１に接続され、そのソースが電源装置ＶＡに接続されている。すなわち、逆接保護用ＦＥＴ４１は、そのソース、ドレインが通電用ＦＥＴ５１のソース、ドレインと逆向きとなるように配置されている。また、本実施形態において、逆接保護用ＦＥＴ４１は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴにより構成されており、電源装置ＶＡから各グロープラグ１へと供給される電力の分岐点ＤＰと、電源装置ＶＡとの間に１つだけ設けられている。尚、本実施形態における逆接保護用ＦＥＴ４１は、オン抵抗が非常に小さいもの（例えば、数ｍΩ）である。

加えて、逆接保護用ＦＥＴ４１には、当該逆接保護用ＦＥＴ４１のソース−ドレイン間と並列に寄生ダイオード４１１が形成されており、寄生ダイオード４１１は、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと電流の流れる向きと順方向となっている。但し、寄生ダイオード４１１に電流が流れる際の電圧降下は、逆接保護用ＦＥＴ４１のオン抵抗に電流が流れる際の電圧降下よりも非常に大きい。従って、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと電流が流れている状態において、逆接保護用ＦＥＴ４１がオフとされない限り、寄生ダイオード４１１には電流はほとんど流れないようになっている。

通電用ＦＥＴ５１は、各グロープラグ１に対してそれぞれ設けられており、ドレインが逆接保護用ＦＥＴ４１のドレインに接続され、ソースがグロープラグ１に接続されている。本実施形態では、通電用ＦＥＴ５１として、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが用いられており、通電用ＦＥＴ５１は、そのオン抵抗が非常に小さい（例えば、数ｍΩ）ものとされている。

また、通電用ＦＥＴ５１には、当該通電用ＦＥＴ５１のソース−ドレイン間と並列に寄生ダイオード５１１が形成されており、当該寄生ダイオード５１１は、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと電流の流れる向きと逆方向となっている。

制御部６１は、電源装置ＶＡからグロープラグ１に対する通電を制御するものであり、通電用ＦＥＴ５１のゲートに対してグロープラグ１への通電・非通電を切り替えるための信号を出力する通電信号出力部６２と、電圧の昇圧機能を備えるチャージポンプ回路（ＣＰ回路）６３と、故障検知部６４とを備えたＡＳＩＣである。尚、この制御部６１にはＧＣＵ３１内にて動作用の電力が電源装置ＶＡから供給されている。

通電信号出力部６２は、ＥＣＵ９１によって制御されており、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと通電するタイミングを表す矩形状の通電信号（ＰＷＭ信号）を通電用ＦＥＴ５１のゲートに対して入力する。具体的には、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと通電させる場合、Ｈｉｇｈ信号を通電用ＦＥＴ５１に対して出力する。一方で、電源装置ＶＡからグロープラグ１への通電を停止させる場合には、Ｌｏｗ信号を通電用ＦＥＴ５１に出力する。尚、通電信号出力部６２はチャージポンプ回路６３と接続されており、通電信号出力部６２から出力される通電信号は、チャージポンプ回路６３により昇圧されたものとなっている。

チャージポンプ回路６３は、所定のトランジスタ６５１やダイオード６５２，６５３等を有するドライブ回路６５を介して逆接保護用ＦＥＴ４１のゲートに接続されており、所定の高電圧〔例えば、（電源装置ＶＡの出力電圧）＋１０Ｖ〕を逆接保護用ＦＥＴ４１のゲートへと出力する。尚、チャージポンプ回路６３は、エンジンキー（図示せず）がオンとされているときに動作し、エンジンキーがオンのときには、故障検知部６４により通電用ＦＥＴ５１の故障が検知された場合を除いて、チャージポンプ回路６３及びドライブ回路６５により逆接保護用ＦＥＴ４１はオンとされる。一方で、エンジンキーがオフ状態のときは、チャージポンプ回路６３からの出力はオフとされており、その結果、逆接保護用ＦＥＴ４１はオフとされている。このように、チャージポンプ回路６３（制御部６１）は、エンジンキーのオンと連動して起動するので、電源装置ＶＡが逆極性で接続されたときは、エンジンキーがオフ状態であるときと同様に、逆接保護用ＦＥＴ４１はオフとされる。従って、電源装置ＶＡが逆極性で接続されたとき、逆電流の流れる方向に対して通電用ＦＥＴ５１の寄生ダイオード５１１は順方向となっているが、逆接保護用ＦＥＴ４１はオフであり、かつ、その寄生ダイオード４１１は逆電流の流れる向きに対して逆方向となっている。その結果、通電用ＦＥＴ５１の寄生ダイオード５１１に電流が流れてしまうことが防止され、ひいては通電用ＦＥＴ５１の過熱故障が防止されるようになっている。

故障検知部６４は、制御部６１に入力される各通電用ＦＥＴ５１の両端電圧に基づいて、通電用ＦＥＴ５１がオン状態で故障していないか否かを判定し、その判定結果をＥＣＵ９１に対して出力する。具体的には、故障検知部６４は、通電用ＦＥＴ５１がオフとされるタイミングであるときに、通電用ＦＥＴ５１の両端電圧が比較的大きいとき（つまり、オフタイミングであるにも関わらず通電されているとき）には、通電用ＦＥＴ５１がオン状態のまま故障している（オン故障）と判定し、故障信号をＥＣＵ９１に送る。尚、ＥＣＵ９１は、通常時には、制御部６１に対して通電許可信号を出力しているが、故障信号を受信したときには、通電許可信号の出力を停止する。

切替部７１は、スイッチング部７２と、信号検出部７３とを備えている。

スイッチング部７２は、トランジスタ等を備えており、逆接保護用ＦＥＴ４１とチャージポンプ回路６３との間に介在されている。スイッチング部７２により、チャージポンプ回路６３から逆接保護用ＦＥＴ４１に対するゲート電圧のオン・オフが切替可能とされている。

信号検出部７３には、ＥＣＵ９１から通電許可信号が出力されているか否かを検出し、検出結果信号をスイッチング部７２に出力する。具体的には、ＥＣＵ９１から通電許可信号が出力されているとき（通常時）には、信号検出部７３は、検出結果信号としてスイッチング部７２をオンとする信号を出力する。つまり、通電用ＦＥＴ５１が正常であるときには、逆接保護用ＦＥＴ４１とチャージポンプ回路６３との間が電気的に接続され、逆接保護用ＦＥＴ４１はオンとされる。

一方で、ＥＣＵ９１から通電許可信号が出力されていないとき（故障時）には、信号検出部７３は、検知結果信号としてスイッチング部７２をオフとする信号を出力する。つまり、通電用ＦＥＴ５１にオン故障が生じているときには、逆接保護用ＦＥＴ４１とチャージポンプ回路６３との電気的接続が切断され、逆接保護用ＦＥＴ４１はオフとされる。その結果、逆接保護用ＦＥＴ４１の寄生ダイオード４１１に対して電流が流れることとなる。尚、エンジンキーがオンのときでグロープラグ１に通電しない場合にも、ＥＣＵ９１からの通電許可信号は停止されるが、この場合、通電用ＦＥＴ５１が正常であれば、通電用ＦＥＴ５１はオフとなっている。そのため、電源装置ＶＡ及びグロープラグ１間で電流は流れず、逆接保護用ＦＥＴ４１が発熱することはない。

ヒューズ８１は、電源装置ＶＡ及び逆接保護用ＦＥＴ４１間に直列接続されており、図３（ａ），（ｂ）に示すように、逆接保護用ＦＥＴ４１や通電用ＦＥＴ５１が配置された基板ＣＢに固定されている〔尚、制御部６１や切替部７１、ハーネス等は基板ＣＢ上に設けられているが、図３（ａ），（ｂ）では、便宜上これらの図示を省略している〕。また、本実施形態において、ヒューズ８１は、逆接保護用ＦＥＴ４１上に配置されており、耐熱性及び熱伝導性の双方に優れる接着剤ＡＤを介して逆接保護用ＦＥＴ４１に接触している。これにより、逆接保護用ＦＥＴ４１の熱がヒューズ８１に対して効率よく伝導されるようになっている。尚、ヒューズ８１は、通常使用時における逆接保護用ＦＥＴ４１や通電用ＦＥＴ５１の発熱（例えば、最高で１７５℃程度となる）によっては溶断しない一方で、寄生ダイオード４１１に電流を流すことにより逆接保護用ＦＥＴ４１を発熱させた際には、その発熱（例えば、３００℃程度となる）によって溶断するように、その溶断設定温度が所定の温度（例えば、２００℃〜２５０℃）に設定されている。

次いで、上述したＧＣＵ３１の動作について説明する。

まず、通電用ＦＥＴ５１が正常であるときには、スイッチング部７２はオンとされており、逆接保護用ＦＥＴ４１もオンとされている。

この状態において、通電用ＦＥＴ５１にオン故障が生じると、故障検知部６４により通電用ＦＥＴ５１のオン故障が検知されて、ＥＣＵ９１に故障信号が出力される。故障信号を受信したＥＣＵ９１は、通電許可信号の出力を停止し、その結果、スイッチング部７２ひいては逆接保護用ＦＥＴ４１がオフとされる。逆接保護用ＦＥＴ４１がオフとされることで、逆接保護用ＦＥＴ４１の寄生ダイオード４１１に電流が流れることとなり、逆接保護用ＦＥＴ４１が発熱する。そして、逆接保護用ＦＥＴ４１がヒューズ８１の溶断設定温度を上回る高温に加熱されると、逆接保護用ＦＥＴ４１上に配置されたヒューズ８１が溶断される。その結果、電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ５１間の電気的接続が切断され、通電用ＦＥＴ５１への通電が停止される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、逆接保護用ＦＥＴ４１が設けられているため、電源装置ＶＡが逆接続されてしまった場合におけるグロープラグ１の連続通電を防止することができる。

また、故障検知部６４により通電用ＦＥＴ５１のオン故障が検知された際には、逆接保護用ＦＥＴ４１をオフとすることで、寄生ダイオード４１１に電流を流して逆接保護用ＦＥＴ４１を発熱させ、この逆接保護用ＦＥＴ４１の発熱によりヒューズ８１を溶断し、ひいては通電用ＦＥＴ５１への通電を遮断する。すなわち、故障状態によって発熱状態にバラツキの生じ得る通電用ＦＥＴ５１ではなく、発熱状態にバラツキの小さい、寄生ダイオード４１１に電流を流すことによる逆接保護用ＦＥＴ４１の発熱に基づいて、通電用ＦＥＴ５１への通電が遮断される。従って、通電用ＦＥＴ５１への通電を遮断する機能を安定的に（設計・製造側での想定通りに）動作させることができる。その結果、オン故障の発生から通電を遮断するまでの時間の調節等、通電遮断機能に関する細かな設定を行うことが可能となり、ＧＣＵ３１の発火等の最悪の事態を回避できる。

加えて、本実施形態において、ヒューズ８１は、熱伝導性に優れる接着剤ＡＤを介して逆接保護用ＦＥＴ４１に接触しているため、ヒューズ８１に対して逆接保護用ＦＥＴ４１の熱を効率よく伝導することができる。従って、通電用ＦＥＴ５１にオン故障が生じた際に、ヒューズ８１を速やかに溶断することができ、ひいては通電用ＦＥＴ５１への通電を迅速に遮断することができる。

ところで、発熱コイルを有するメタルグロープラグにおいては、通電用ＦＥＴのオン故障に伴う連続通電により発熱コイルが比較的早く断線し、オン故障の発生から比較的早期に通電用ＦＥＴへの通電が遮断されることがある。これに対して、本実施形態のような、セラミックヒータ４を有するセラミックグロープラグにおいては、グロープラグ１の断線等は生じにくく、通電用ＦＥＴ５１に対して長期間に亘って電流が流れてしまいやすい（すなわち、通電用ＦＥＴ５１が過熱されてしまいやすい）。従って、オン故障の発生時に通電用ＦＥＴ５１への通電を迅速に遮断可能な上記ＧＣＵ３１は、通電用ＦＥＴ５１への長期間の通電が懸念されるセラミックグロープラグの通電制御に用いる場合に特に有効である。
〔第２実施形態〕
次いで、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１実施形態では、保護部としてヒューズ８１が用いられているが、本第２実施形態では、保護部１０１として、図４、及び、図５（ａ）〜（ｃ）〔尚、図５（ａ）〜（ｃ）では、図３と同様に、図示の便宜上、制御部６１等の図示を省略している〕に示すように、導通部１０２と付勢部１０３とを備えてなる機構が用いられている。

導通部１０２は、耐熱性に優れた導電性の金属板（例えば、銅板等）により形成されている。また、導通部１０２は、基板ＣＢ上に配置された所定の半田１０４により基板ＣＢの背面に固定されることで、電源装置ＶＡ及び逆接保護用ＦＥＴ４１間の通電経路に介在されている。尚、半田１０４は、通常使用時における逆接保護用ＦＥＴ４１や通電用ＦＥＴ５１の発熱によっては溶融しない一方で、寄生ダイオード４１１に電流を流すことにより逆接保護用ＦＥＴ４１を発熱させた際には、その発熱により溶融するように構成材料や配置位置、容積等が設定されている。

付勢部１０３は、所定のバネ部材により構成されており、一端が基板ＣＢに形成された孔部ＨＯを通して導通部１０２に接触しており、他端が基板ＣＢの取付けられる筐体ＣＡに固定されている。また、付勢部１０３は、導通部１０２と筐体ＣＡとの間において長手方向に沿って圧縮された状態で設けられており、電源装置ＶＡ及び逆接保護用ＦＥＴ４１間の通電経路から離間する側に向けて導通部１０２に付勢している。

このような保護部１０１を有するＧＣＵ３１において、通電用ＦＥＴ５１にオン故障が生じると、上記第１実施形態と同様に、逆接保護用ＦＥＴ４１がオフとされ、寄生ダイオード４１１に電流が流される。これにより、逆接保護用ＦＥＴ４１が高温となるため、半田１０４が溶融して、導通部１０２が基板ＣＢに対して非固定の状態となり、付勢部１０３からの付勢力により導通部１０２が基板ＣＢから切り離される。その結果、電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ５１間の電気的接続が切断され、通電用ＦＥＴ５１への通電が停止される。

以上、本第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、寄生ダイオード４１１に電流を流すことによる逆接保護用ＦＥＴ４１の発熱に基づいて通電用ＦＥＴ５１への通電が遮断されるため、通電用ＦＥＴ５１への通電を遮断する機能を安定的に動作させることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記第１実施形態において、ヒューズ８１は、逆接保護用ＦＥＴ４１上に配置されているが、ヒューズ８１の配置位置は、寄生ダイオード４１１に電流を流すことによる逆接保護用ＦＥＴ４１の発熱により溶断可能な位置である限り、特に限定されるものではない。また、ヒューズ８１を基板ＣＢに固定することなく、例えば、図６に示すように、筐体ＣＡにヒューズ８１を固定することとしてもよい。この場合には、ヒューズ８１に対して逆接保護用ＦＥＴ４１の熱を効率よく伝導するために、筐体ＣＡに基板ＣＢを取付けた状態において、逆接保護用ＦＥＴ４１上にヒューズ８１が配置されるように構成してもよい。また、ヒューズ８１と逆接保護用ＦＥＴ４１との間に良熱伝導性の熱伝導シート等を介在させてもよい。

（ｂ）上記第２実施形態において、導通部１０２は基板ＣＢ上に配置されているが、寄生ダイオード４１１に電流を流すことによる逆接保護用ＦＥＴ４１の発熱により導通部１０２を固定する半田１０４が溶融可能であれば、導通部１０２の配設位置は特に限定されるものではない。従って、例えば、筐体ＣＡのうちの逆接保護用ＦＥＴ４１上に位置する部位に半田１０４を介して導通部１０２を配置してもよい。また、上記第２実施形態において、付勢部１０３は、基板ＣＢに形成された孔部ＨＯを通して導通部１０２に付勢するように構成されているが、付勢部１０３の構成はこれに限定されるものではなく、電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ５１間の通電経路から離間する側に向けて導通部１０２に付勢するものであればよい。さらに、導通部１０２として金属板が用いられているが、例えば、導通部１０２としてシャント抵抗を用いてもよい。

（ｃ）上記実施形態において、ヒューズ８１や保護部１０１は、電源装置ＶＡ及び逆接保護用ＦＥＴ４１間に設けられているが、ヒューズ８１や保護部１０１を逆接保護用ＦＥＴ４１と分岐点ＤＰとの間に設けることとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、逆接保護用ＦＥＴ４１が１つだけ設けられているが、グロープラグ１の数の増加に対応して電流容量の増加を図るべく、逆接保護用ＦＥＴ４１を並列に複数設けることとしてもよい。この場合において、通電用ＦＥＴ５１にオン故障が生じた際には、逆接保護用ＦＥＴ４１が全てオフとされる。

（ｅ）上記実施形態において、逆接保護用ＦＥＴ４１はＮチャンネルＭＯＳＦＥＴにより構成されているが、逆接保護用ＦＥＴ４１をＰチャンネルＭＯＳＦＥＴにより構成することとしてもよい。また、この場合には、ドライブ回路を設けなくてもよく、図７に示すように、通常時に、逆接保護用ＦＥＴ４１のゲートが接地され、通電用ＦＥＴ５１にオン故障が生じたときに、逆接保護用ＦＥＴ４１のゲートが電源装置ＶＡと接続されるようにスイッチング部７２を動作させればよい。

（ｆ）上記実施形態において、ＧＣＵ３１は、セラミックヒータ４を有するセラミックグロープラグの通電を制御するように構成されているが、ＧＣＵ３１による制御の対象は、これに限定されるものではない。例えば、各部材の寸法やセラミックヒータの組成等は、ＧＣＵ３１で制御しやすいものに適宜変更可能である。また、グロープラグとしてもセラミックグロープラグに限定されるものではない。従って、ＧＣＵ３１が、発熱コイルを有するメタルグロープラグの通電を制御するように構成してもよい。

（ｇ）上記実施形態では、ＧＣＵ３１及びＥＣＵ９１が個別に設けられているが、ＥＣＵ９１が、ＧＣＵ３１の機能を有するように構成し、ＥＣＵ９１の有するＧＣＵの機能によりグロープラグ１の通電制御を行うこととしてもよい。

（ｈ）上記実施形態では、制御部６１がＡＳＩＣにより構成されているが、制御部６１をマイクロコンピュータ（マイコン）により構成することとしてもよい。また、この場合には、通電用ＦＥＴ５１のオン故障を検知した際に、ＥＣＵ９１や信号検出部７３を介することなく、制御部６１によりスイッチング部７２のオン・オフを直接切替えることで、逆接保護用ＦＥＴ４１のオン・オフを切替えてもよい。尚、一般にマイコンには、チャージポンプ回路が内蔵されていない。従って、逆説保護用ＦＥＴ４１や通電用ＦＥＴ５１に、駆動用のチャージポンプ回路が不要のＰチャンネルＦＥＴを用いてもよい。また、チャージポンプ回路を別途設けて、逆接保護用ＦＥＴ４１や通電用ＦＥＴ５１にＮチャンネルＦＥＴを用いてもよい。

１…グロープラグ、３１…ＧＣＵ（通電制御装置）、４１…逆接保護用ＦＥＴ、４１１…寄生ダイオード、５１…通電用ＦＥＴ、６４…故障検知部、７１…切替部、８１…ヒューズ（保護部）、１０１…保護部、１０２…導通部、１０３…付勢部、１０４…半田、ＶＡ…電源装置。

Claims (3)

1. グロープラグへと電力を供給するための電源装置、及び、前記グロープラグ間に配置される通電用ＦＥＴと、
   前記電源装置、及び、前記通電用ＦＥＴ間に直列接続された逆接保護用ＦＥＴとを備え、
   前記通電用ＦＥＴのゲートに入力される通電信号に基づいて、前記グロープラグへの通電・非通電が切り替えられるグロープラグの通電制御装置であって、
   前記逆接保護用ＦＥＴには、前記通電用ＦＥＴに形成される寄生ダイオードに対して逆向きで、前記電源装置から前記グロープラグへと通電可能な寄生ダイオードが形成されるとともに、
   前記通電用ＦＥＴがオン状態で故障したことを検知する故障検知部と、
   前記逆接保護用ＦＥＴのオン・オフを切替可能な切替部と、
   前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間の通電経路に介在され、前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことによる前記逆接保護用ＦＥＴの発熱により前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間の電気的接続を切断する保護部とを備え、
   前記故障検知部により前記通電用ＦＥＴの故障が検知された際に、前記切替部により前記逆接保護用ＦＥＴをオンからオフに切替え、前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことで、前記逆接保護用ＦＥＴを発熱させることを特徴とするグロープラグの通電制御装置。
2. 前記保護部は、前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間に直列接続され、前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことによる前記逆接保護用ＦＥＴの発熱により溶断するヒューズであることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの通電制御装置。
3. 前記保護部は、
   前記逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流すことによる前記逆接保護用ＦＥＴの発熱で溶融可能な半田により、前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間に直列接続された導電性の導通部と、
   前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間の通電経路から離間する側に向けて、前記導通部に付勢する付勢部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの通電制御装置。

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