JP2016171515A - Load drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、抵抗負荷へ印加する駆動電圧を制御する負荷駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a load driving device that controls a driving voltage applied to a resistance load.
特許文献１に示されるように、内燃機関の気筒毎に装着されるグロープラグと、このグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置との接続異常を検出するグロープラグ異常検出装置が知られている。
As disclosed in
駆動用電源とグロープラグとの間に第１の開閉スイッチが設けられ、異常判定用電源とグロープラグとの間に第２の開閉スイッチが設けられている。そして第１の開閉スイッチのゲート電極と駆動制御手段との間に第１の電流制御手段が設けられている。したがって第１の開閉スイッチと第２の開閉スイッチそれぞれのゲート電極に駆動電流が同時に入力されると、第１の開閉スイッチは第２の開閉スイッチに比べてゆっくりと開閉する。また、第２の開閉スイッチのグロープラグ側の端子とグロープラグとの間に、グロープラグよりも抵抗値が十分に大きい第２の電流制御手段が設けられている。 A first open / close switch is provided between the drive power supply and the glow plug, and a second open / close switch is provided between the abnormality determination power supply and the glow plug. A first current control means is provided between the gate electrode of the first open / close switch and the drive control means. Therefore, when a drive current is simultaneously input to the gate electrodes of the first open / close switch and the second open / close switch, the first open / close switch opens and closes more slowly than the second open / close switch. A second current control means having a resistance value sufficiently larger than that of the glow plug is provided between the glow plug and the terminal on the glow plug side of the second opening / closing switch.
したがってグロープラグの接続状態が正常の場合、第１の開閉スイッチの開閉タイミングにおいてグロープラグの印加電圧が時間的にゆっくりと変化する。しかしながらグロープラグの接続状態が断線異常の場合、第１の開閉スイッチの開閉タイミングにおいてグロープラグの印加電圧は時間的に早く変化する。そのため、第１の開閉スイッチの開閉タイミングの初期における印加電圧の電圧レベルを検出することで、グロープラグの接続状態が正常か、それとも断線異常かを検出することができる。 Therefore, when the connection state of the glow plug is normal, the voltage applied to the glow plug changes slowly in time at the opening / closing timing of the first opening / closing switch. However, when the connection state of the glow plug is abnormal, the voltage applied to the glow plug changes quickly in time at the opening / closing timing of the first opening / closing switch. Therefore, by detecting the voltage level of the applied voltage at the initial stage of the opening / closing timing of the first opening / closing switch, it is possible to detect whether the connection state of the glow plug is normal or disconnection abnormality.
また、グロープラグの接続状態が正常の場合、第１の開閉スイッチが完全に開状態になった際に、グロープラグの印加電圧はゼロとなる。しかしながらグロープラグの接続状態が端子間短絡異常の場合、第１の開閉スイッチが完全に開状態になった際に、グロープラグの印加電圧は電源電圧レベルとなる。そのため、第１の開閉スイッチが完全に開状態における印加電圧の電圧レベルを検出することで、グロープラグの接続状態が正常か、それとも端子間短絡異常かを検出することができる。 When the connection state of the glow plug is normal, the voltage applied to the glow plug becomes zero when the first opening / closing switch is fully opened. However, if the connection state of the glow plug is a short circuit abnormality between terminals, the voltage applied to the glow plug becomes the power supply voltage level when the first opening / closing switch is fully opened. Therefore, by detecting the voltage level of the applied voltage when the first open / close switch is completely open, it is possible to detect whether the connection state of the glow plug is normal or the short circuit between terminals is abnormal.
上記したように特許文献１に示されるグロープラグ異常検出装置は、印加電圧の時間的な変化量を制御するために２つの電流制御手段を有する。このため部品点数が多く、回路構成が複雑になる、という問題がある。
As described above, the glow plug abnormality detection device disclosed in
そこで本発明は上記問題点に鑑み、部品点数が削減され、且つ、回路構成の簡素化された負荷駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a load driving device having a reduced number of parts and a simplified circuit configuration.
上記した目的を達成するための開示された発明の１つは、抵抗負荷（２００）に印加する電圧を制御しつつ、抵抗負荷との接続状態を判定する負荷駆動装置であって、
第１電源から抵抗負荷に向かって順に直列接続された第１スイッチ（１０）および第２スイッチ（２０）と、
第１スイッチと第２スイッチそれぞれの開閉状態を制御する制御部（３０）と、
第２スイッチと抵抗負荷との接続状態を監視するためのモニタ電圧を生成する電圧生成部（４０）と、
第１スイッチと第２スイッチとの間の中点にカソード電極が接続され、第２スイッチと抵抗負荷との間の中点にアノード電極が接続される態様で、第２スイッチに並列接続されたダイオード（２１）と、
第１スイッチと、第２スイッチおよびダイオードとの間の中点をグランドに接続するグランド配線（５１）に設けられたプルダウン抵抗（５０）と、を有し
電圧生成部は、第２電源からグランドへと順に直列接続された少なくとも３つの分圧抵抗（４１〜４３）を有し、少なくとも３つの分圧抵抗によって構成される複数の中点の内の１つの第１中点（Ｍ１）が第２スイッチと抵抗負荷との間の中点に接続され、第１中点よりもグランド側の第２中点（Ｍ２）が制御部に接続されており、
少なくとも３つの分圧抵抗それぞれは、プルダウン抵抗と抵抗負荷それぞれよりも抵抗値が高く、
制御部は第２中点の電圧をモニタ電圧として検出し、第１スイッチと第２スイッチそれぞれの開閉状態とモニタ電圧の電圧レベルとに基づいて、第２スイッチと抵抗負荷との接続状態を判定する。
One of the disclosed inventions for achieving the above-described object is a load driving device that determines a connection state with a resistive load while controlling a voltage applied to the resistive load (200).
A first switch (10) and a second switch (20) connected in series in order from the first power source toward the resistive load;
A control unit (30) for controlling the open / close state of each of the first switch and the second switch;
A voltage generator (40) for generating a monitor voltage for monitoring a connection state between the second switch and the resistive load;
A cathode electrode is connected to the midpoint between the first switch and the second switch, and an anode electrode is connected to the midpoint between the second switch and the resistive load, and is connected in parallel to the second switch. A diode (21);
And a pull-down resistor (50) provided in a ground wiring (51) for connecting a midpoint between the first switch and the second switch and the diode to the ground. The first midpoint (M1) of the plurality of midpoints having at least three voltage-dividing resistors (41 to 43) connected in series to each other and configured by at least three voltage-dividing resistors is the first 2 is connected to the midpoint between the switch and the resistive load, the second midpoint (M2) on the ground side of the first midpoint is connected to the control unit,
Each of the at least three voltage dividing resistors has a higher resistance value than the pull-down resistor and the resistive load,
The control unit detects the voltage at the second midpoint as the monitor voltage, and determines the connection state between the second switch and the resistive load based on the open / closed states of the first switch and the second switch and the voltage level of the monitor voltage. To do.
このように本発明では、分圧抵抗（４１〜４３）が抵抗負荷（２００）よりも抵抗値が高くなっている。したがって第１スイッチ（１０）が閉状態、第２スイッチ（２０）が開状態の場合、第２スイッチ（２０）と抵抗負荷（２００）との接続状態（以下、単に接続状態と示す）によってモニタ電圧は下記のように変化する。すなわち、接続状態が正常状態の場合、抵抗負荷（２００）へと電流が積極的に流れるため、モニタ電圧が低下する。これに対して接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態の場合、少なくとも３つの分圧抵抗（４１〜４３）を介して第２電源からグランドへと向かって電流が流れるため、モニタ電圧の低下が抑制される。以上により、第１スイッチ（１０）が閉状態、第２スイッチ（２０）が開状態の場合におけるモニタ電圧の電圧レベルを監視することで、接続状態が正常であるのか、それとも断線状態、若しくは、天絡状態なのかを判定することができる。 Thus, in the present invention, the resistance value of the voltage dividing resistors (41 to 43) is higher than that of the resistive load (200). Therefore, when the first switch (10) is in the closed state and the second switch (20) is in the open state, monitoring is performed according to the connection state (hereinafter simply referred to as the connection state) between the second switch (20) and the resistive load (200). The voltage changes as follows. That is, when the connection state is a normal state, the current actively flows to the resistance load (200), so that the monitor voltage decreases. On the other hand, when the connection state is a disconnection state or a power fault state, a current flows from the second power source to the ground via at least three voltage dividing resistors (41 to 43), so that the monitor voltage is lowered. Is suppressed. As described above, by monitoring the voltage level of the monitor voltage when the first switch (10) is in the closed state and the second switch (20) is in the open state, whether the connection state is normal, or the disconnection state, or It can be determined whether the power is in a power fault state.
また本発明では、分圧抵抗（４１〜４３）がプルダウン抵抗（５０）よりも抵抗値が高くなっている。したがって第１スイッチ（１０）と第２スイッチ（２０）それぞれが開状態の場合、接続状態が断線状態なのか、それとも天絡状態なのかによってモニタ電圧は下記のように変化する。すなわち接続状態が断線状態の場合、ダイオード（２１）とプルダウン抵抗（５０）とを介してグランドへと電流が積極的に流れるため、モニタ電圧が低下する。これに対して第２スイッチ（２０）と抵抗負荷（２００）とが天絡している場合、少なくとも３つの分圧抵抗（４１〜４３）を介して第２電源からグランドへと向かって電流が流れるため、モニタ電圧の低下が抑制される。 Further, in the present invention, the resistance value of the voltage dividing resistors (41 to 43) is higher than that of the pull-down resistor (50). Therefore, when each of the first switch (10) and the second switch (20) is in an open state, the monitor voltage changes as follows depending on whether the connection state is a disconnection state or a power fault state. That is, when the connection state is a disconnection state, the current actively flows to the ground via the diode (21) and the pull-down resistor (50), so that the monitor voltage is lowered. On the other hand, when the second switch (20) and the resistive load (200) are in a power fault, current flows from the second power source to the ground via at least three voltage dividing resistors (41 to 43). Since it flows, the drop in the monitor voltage is suppressed.
更に言えば、第２スイッチ（２０）と抵抗負荷（２００）との接続部位が、抵抗負荷（２００）と同程度の抵抗を介して天絡した場合においても、上記したように分圧抵抗（４１〜４３）を介して第２電源からグランへと向かって電流が流れる。そのためモニタ電圧の低下が抑制される。したがってこのような天絡も検出することができる。 Furthermore, even when the connection part of the second switch (20) and the resistive load (200) is in a fault due to a resistance similar to that of the resistive load (200), the voltage dividing resistance ( Current flows from the second power source to the ground via 41-43). As a result, a decrease in the monitor voltage is suppressed. Therefore, such a power fault can also be detected.
以上により、第１スイッチ（１０）と第２スイッチ（２０）それぞれが開状態の場合におけるモニタ電圧を監視することで、第２スイッチ（２０）と抵抗負荷（２００）との接続状態が断線状態であるのか、それとも天絡状態なのかを判定することができる。そしてこのような判定を行うために本発明の負荷駆動装置は電圧生成部の他にプルダウン抵抗（５０）を有しているに過ぎず、その回路構成が簡素となっている。 As described above, the connection state between the second switch (20) and the resistive load (200) is disconnected by monitoring the monitor voltage when each of the first switch (10) and the second switch (20) is in the open state. It is possible to determine whether this is a state of power or a power fault. In order to make such a determination, the load driving device of the present invention only has a pull-down resistor (50) in addition to the voltage generator, and the circuit configuration is simplified.
なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。 In addition, the code | symbol with the parenthesis is attached | subjected to the element as described in the claim as described in a claim, and each means for solving a subject. The reference numerals in parentheses are for simply indicating the correspondence with each component described in the embodiment, and do not necessarily indicate the element itself described in the embodiment. The description of the reference numerals with parentheses does not unnecessarily narrow the scope of the claims.
以下、本発明を抵抗負荷としてのグロープラグの駆動制御、および、グロープラグとの電気的な接続の判定に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図８に基づいて本実施形態に係る負荷駆動装置を説明する。なお、図２〜図４では煩雑となることを避けるため、制御部とともに符号の記載を省略している。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to drive control of a glow plug as a resistance load and determination of electrical connection with the glow plug will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A load driving apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4, the reference numerals are omitted together with the control unit in order to avoid complication.
負荷駆動装置１００は例えば内燃機関の気筒に設けられるグロープラグ２００の駆動を制御するものである。負荷駆動装置１００はグロープラグ２００と電源との電気的な接続を制御することで、グロープラグ２００に印加する電圧を制御する。こうすることでグロープラグ２００への通電が制御される。
The
また負荷駆動装置１００は、グロープラグ２００との電気的な接続状態を判定するものでもある。負荷駆動装置１００は、グロープラグ２００との電気的な接続状態が正常状態であるのか、断線状態であるのか、それとも天絡状態であるのかを判定する。
The
本実施形態に係る負荷駆動装置１００は車両に搭載された電子制御装置（ＥＣＵ）である。図１に示すように負荷駆動装置１００は電源と接続される電源端子１００ａと、グロープラグ２００と接続される出力端子１００ｂを有する。出力端子１００ｂにグロープラグ２００の一端が接続され、その他端がグランドに接続されている。これにより後述するスイッチ１０，２０の開閉状態を制御することで、グロープラグ２００が電源とグランドとに接続される。電源端子１００ａに接続される電源が、特許請求の範囲に記載の第１電源に相当する。
The
負荷駆動装置１００は、グロープラグ２００の駆動を制御するための構成要素として、スイッチ１０，２０と制御部３０を有する。電源端子１００ａから出力端子１００ｂに向かって第１スイッチ１０と第２スイッチ２０が順に直列接続されている。このスイッチ１０，２０それぞれの制御端子に制御部３０から駆動信号が入力される。制御部３０が駆動信号の電圧レベルをＨｉレベル若しくはＬｏレベルに変化することでスイッチ１０，２０の開閉状態が変化する。これにより電源とグロープラグ２００との電気的な接続状態が変化し、グロープラグ２００への印加電圧と通電が制御される。
The
本実施形態に係るスイッチ１０，２０それぞれはＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。したがってスイッチ１０，２０それぞれはＨｉレベルの駆動信号が入力されると閉状態になり、Ｌｏレベルの駆動信号が入力されると開状態になる。またスイッチ１０，２０それぞれはボディダイオード１１，２１を有する。第１スイッチ１０のボディダイオード１１は、そのカソード電極が電源端子１００ａに接続され、そのアノード電極が第２スイッチ２０に接続されている。そして第２スイッチ２０のボディダイオード２１は、そのカソード電極が第１スイッチ１０に接続され、そのアノード電極が出力端子１００ｂに接続されている。
Each of the
制御部３０はマイクロプロセッサである。したがって制御部３０に入出力する信号の電圧レベルは０〜５Ｖとなっている。制御部３０はグロープラグ２００に印加する電圧を制御する場合、第１スイッチ１０を閉状態に維持しつつ、第２スイッチ２０の開閉状態を変化する。制御部３０はスイッチ１０，２０の両方を閉状態にすることで電源とグロープラグ２００とを接続し、グロープラグ２００に電源電圧ＶＢを印加する。また制御部３０は第１スイッチ１０を閉状態にしつつ第２スイッチ２０を開状態にすることで電源とグロープラグ２００との接続を切り、グロープラグ２００への電源電圧ＶＢの印加を止める。
The
以上に示したように制御部３０は、第１スイッチ１０を閉状態に保ちつつ、第２スイッチ２０を開閉制御することで、グロープラグ２００に印加する電源電圧ＶＢの時間平均値を変動する。こうすることでグロープラグ２００への印加電圧と通電量が制御される。なお、後述するように制御部３０は、グロープラグ２００への印加電圧を制御している際に出力端子２００ｂとグロープラグ２００との接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態であると判定すると、両者を区別するためにスイッチ１０，２０の両方を開状態に制御する。
As described above, the
負荷駆動装置１００は、グロープラグ２００との電気的な接続状態を判定するための構成要素として、上記要素の他に、電圧生成部４０とプルダウン抵抗５０を有する。電圧生成部４０は電源からグランドに向かって順に直列接続された３つの分圧抵抗４１〜４３を有する。電源側に位置する第１分圧抵抗４１と第２分圧抵抗４２の中点Ｍ１（以下、第１中点Ｍ１と示す）が、第２スイッチ２０と出力端子１００ｂ（グロープラグ２００）との間の中点に接続されている。これに対してグランド側に位置する第２分圧抵抗４２と第３分圧抵抗４３の中点Ｍ２（以下、第２中点Ｍ２と示す）が、制御部３０に接続されている。この第２中点Ｍ２の電圧が、グロープラグ２００との接続状態を判定するためのモニタ電圧Ｖｍとして制御部３０に入力される。第１分圧抵抗４１に接続される電源が特許請求の範囲に記載の第２電源に相当する。本実施形態では上記した電源端子１００ａに接続される電源と第１分圧抵抗４１に接続される電源は同一であり、具体的に言えば車両に搭載されたバッテリである。したがって電源電圧ＶＢとは、バッテリ電圧に相当する。
The
プルダウン抵抗５０はスイッチ１０，２０の中点とグランドとを接続するグランド配線５１に設けられている。プルダウン抵抗５０はグロープラグ２００よりも抵抗値が高い。そのためスイッチ１０，２０それぞれが閉状態となった場合、プルダウン抵抗５０ではなく、グロープラグ２００へと電流が主として流れる。またプルダウン抵抗５０は分圧抵抗４１〜４３それぞれよりも抵抗値が低い。したがってスイッチ１０，２０それぞれが開状態において、グロープラグ２００との接続が断線している場合、分圧抵抗４１〜４３ではなく、第２スイッチ２０のボディダイオード２１を介してプルダウン抵抗５０へと電流が主として流れる。
The pull-
本実施形態に係る分圧抵抗４１〜４３それぞれの抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は１００ｋΩ程度である。そしてプルダウン抵抗５０の抵抗値Ｒｄは１００Ω程度であり、グロープラグ２００の抵抗値Ｒｐは０．１Ω程度である。一例として示せば、第１分圧抵抗４１の抵抗値Ｒ１は１００ｋΩ、第２分圧抵抗４２の抵抗値Ｒ２は３００ｋΩ、第３分圧抵抗４３の抵抗値Ｒ３は１００ｋΩである。そしてプルダウン抵抗５０の抵抗値Ｒｄは１００Ω、グロープラグ２００の抵抗値Ｒｐは０．２Ωである。
The resistance values R1 to R3 of the
次に、本実施形態に係る負荷駆動装置１００の制御部３０によるグロープラグ２００との接続状態の判定を図２および図３に基づいて説明する。
Next, determination of the connection state with the
上記したように制御部３０は第１スイッチ１０を閉状態に維持しつつ、第２スイッチ２０の開閉状態を変化することで、グロープラグ２００への印加電圧を制御する。スイッチ１０，２０の両方を閉状態に制御（以下、第１駆動制御と示す）している際、制御部３０はグロープラグ２００との接続状態を判定しない。しかしながら制御部３０は第１スイッチ１０を閉状態、第２スイッチ２０を開状態に制御（以下、第２駆動制御と示す）している際、グロープラグ２００との接続状態が正常状態であるのか、それとも断線状態、若しくは、天絡状態であるのかを判定する。そして制御部３０は断線状態、若しくは、天絡状態であると判定すると、スイッチ１０，２０の両方を開状態に制御（以下、第３駆動制御と示す）し、グロープラグ２００との接続状態が断線状態であるのか、それとも天絡状態であるのかを判定する。
As described above, the
図２に、スイッチ１０，２０それぞれが制御部３０によって第２駆動制御されている際に流動する電流を実線矢印と破線矢印で示す。第２駆動制御において第２スイッチ２０は開状態であり、第２スイッチ２０のボディダイオード２１には逆バイアスが印加される。したがって第２スイッチ２０よりも上流側ではグロープラグ２００との接続状態によって電流の流動が変化しない。そのため図２では第２スイッチ２０よりも上流側で流れる電流の記載を省略し、第２スイッチ２０よりも下流側で流れる電流を明示している。
In FIG. 2, currents that flow when each of the
図２の（ａ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が正常状態である場合を示している。この場合、上記したようにグロープラグ２００の方が分圧抵抗４１〜４３よりも抵抗値が低いため、分圧抵抗４１〜４３にはほとんど電流が流れない。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＬｏレベルになる。電源電圧ＶＢを１３．５Ｖとし、上記した具体的な抵抗値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ０．０００６７Ｖとなる。
The (a) column of FIG. 2 shows a case where the connection state of the
図２の（ｂ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が断線状態である場合を示している。この場合、分圧抵抗４１〜４３に電流が流れるため、モニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ２．７Ｖとなる。
The column (b) of FIG. 2 shows a case where the connection state of the
図２の（ｃ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が天絡状態である場合を示している。この場合、グロープラグ２００だけではなく、分圧抵抗４１〜４３にも電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ３．４Ｖとなる。
The column (c) of FIG. 2 shows a case where the connection state of the
図２の（ｄ）欄は、グロープラグ２００の接続状態がグロープラグ２００と同程度の抵抗値を有する抵抗を介して天絡した場合を示している。この場合においても、グロープラグ２００だけではなく、分圧抵抗４１〜４３にも電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。この抵抗の抵抗値ｒを０．１Ωとして、上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ２．２５Ｖとなる。
The column (d) of FIG. 2 shows a case where the connection state of the
以上に示したように、制御部３０が第２駆動制御を行なっている際に、グロープラグ２００との接続状態が正常状態の場合、モニタ電圧ＶｍはＬｏレベルになる。また制御部３０が第２駆動制御を行なっている際に、グロープラグ２００との接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態の場合、モニタ電圧ＶｍはＨｉレベルになる。したがって制御部３０は第２駆動制御においてモニタ電圧ＶｍがＬｏレベルの場合、グロープラグ２００の接続状態が正常状態であると判定する。また制御部３０は第２駆動制御においてモニタ電圧ＶｍがＨｉレベルの場合、グロープラグ２００の接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態であると判定する。
As described above, when the
なお制御部３０は、モニタ電圧Ｖｍの電圧レベルを判定するための閾値Ｖｔｈを有している。この閾値Ｖｔｈよりもモニタ電圧Ｖｍが高い場合、制御部３０はモニタ電圧ＶｍがＨｉレベルであると判定する。これとは逆にモニタ電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈ以下の場合、制御部３０はモニタ電圧ＶｍがＬｏレベルであると判定する。閾値Ｖｔｈとしては、例えば１．０Ｖに設定される。しかしながらこの閾値Ｖｔｈの電圧レベルは一例に過ぎず、例えば０．１Ｖを採用することもできる。
The
上記したようにグロープラグ２００の接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態であると判定すると制御部３０は、スイッチ１０，２０を第３駆動制御する。
As described above, when it is determined that the connection state of the
図３に、スイッチ１０，２０それぞれが制御部３０によって第３駆動制御されている際に流動する電流を実線矢印と破線矢印で示す。第３駆動制御においてスイッチ１０，２０は開状態であり、第１スイッチ１０のボディダイオード１１には逆バイアスが印加される。したがって第１スイッチ１０よりも上流側では電流が流れない。そのため図３では第１スイッチ１０よりも下流側で流れる電流を明示している。
In FIG. 3, the current flowing when each of the
図３の（ａ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が正常状態である場合を示している。この場合、上記したようにグロープラグ２００やプルダウン抵抗５０の方が分圧抵抗４１〜４３よりも抵抗値が低いため、分圧抵抗４１〜４３にはほとんど電流が流れない。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＬｏレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ０．０００６４Ｖとなる。
The (a) column of FIG. 3 shows a case where the connection state of the
なお、上記したようにグロープラグ２００との接続状態が正常であるか否かの判定は第２駆動制御において成される。したがって制御部３０は第３駆動状態においてモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルがＬｏレベルになったとしても、接続状態が正常であるとは判定しない。後述するように第３駆動状態においてモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルがＬｏレベルになった場合、制御部３０はグロープラグ２００との接続状態が断線状態であると判定する。図３の（ａ）欄は、参考として示しているに過ぎない。
As described above, whether or not the connection state with the
図３の（ｂ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が断線状態である場合を示している。この場合、上記したようにプルダウン抵抗５０の方が分圧抵抗４１〜４３よりも抵抗値が低いため、分圧抵抗４１〜４３にはほとんど電流が流れない。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＬｏレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ０．０１３Ｖとなる。
The column (b) of FIG. 3 shows a case where the connection state of the
図３の（ｃ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が天絡状態である場合を示している。この場合、グロープラグ２００やプルダウン抵抗５０だけではなく、分圧抵抗４１〜４３にも電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ３．４Ｖとなる。
The column (c) of FIG. 3 shows a case where the connection state of the
図３の（ｄ）欄は、グロープラグ２００の接続状態がグロープラグ２００と同程度の抵抗値を有する抵抗を介して天絡した場合を示している。この場合においても、グロープラグ２００やプルダウン抵抗５０だけではなく、分圧抵抗４１〜４３にも電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ２．２５Ｖとなる。
The column (d) of FIG. 3 shows a case where the connection state of the
以上に示したように、制御部３０が第３駆動制御を行なっている際に、グロープラグ２００との接続状態が断線状態の場合、モニタ電圧ＶｍはＬｏレベルになる。また制御部３０が第３駆動制御を行なっている際に、グロープラグ２００との接続状態が天絡状態の場合、モニタ電圧ＶｍはＨｉレベルになる。したがって制御部３０は第３駆動制御においてモニタ電圧ＶｍがＬｏレベルの場合、グロープラグ２００の接続状態が断線状態であると判定する。また制御部３０は第３駆動制御においてモニタ電圧ＶｍがＨｉレベルの場合、グロープラグ２００の接続状態が天絡状態であると判定する。
As described above, when the
なお、比較構成として、図４にプルダウン抵抗５０を有さない負荷駆動装置を例示する。この負荷駆動装置においても、第２駆動制御においては図２に示すように電流が流動する。そのためグロープラグ２００の接続状態が正常状態であるのか、それとも断線状態若しくは天絡状態であるのかを判定することができる。しかしながらこの比較構成では、以下に示すようにグロープラグ２００との接続状態が断線状態であるのか、それとも天絡状態であるのかを判定することができなくなる虞がある。
As a comparative configuration, FIG. 4 illustrates a load driving device that does not have the pull-
図４の（ａ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が正常状態である場合を示している。この場合、上記したようにグロープラグ２００の方が分圧抵抗４１〜４３よりも抵抗値が低いため、分圧抵抗４１〜４３にはほとんど電流が流れない。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＬｏレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ０．０００６７Ｖとなる。
The (a) column of FIG. 4 shows a case where the connection state of the
図４の（ｂ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が断線状態である場合を示している。この場合、グロープラグ２００へと電流が流動することができないので、分圧抵抗４１〜４３に電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ２．７Ｖとなる。
The (b) column of FIG. 4 shows a case where the connection state of the
図４の（ｃ）欄は、グロープラグ２００の接続状態が天絡状態である場合を示している。この場合、グロープラグ２００だけではなく、分圧抵抗４１〜４３にも電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ３．４Ｖとなる。
The column (c) of FIG. 4 shows a case where the connection state of the
図４の（ｄ）欄は、グロープラグ２００の接続状態がグロープラグ２００と同程度の抵抗値を有する抵抗を介して天絡した場合を示している。この場合においても、グロープラグ２００だけではなく、分圧抵抗４１〜４３にも電流が流れる。そのためモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルはＨｉレベルになる。上記した具体的な値を用いて計算すると、モニタ電圧Ｖｍはおよそ２．２５Ｖとなる。
The column (d) of FIG. 4 shows a case where the connection state of the
以上に示したように、比較構成の場合、断線時と天絡時それぞれにおいてモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルが閾値Ｖｔｈを上回るのでＨｉレベルになる。そのために断線と天絡とを区別することができなくなる。もちろん、図４の（ｂ）欄に示すようにグロープラグ２００と断線している場合のモニタ電圧Ｖｍは分圧抵抗４１〜４３の抵抗値によって定まるため、この時のモニタ電圧Ｖｍは２．７Ｖであると予め算出することができる。同様にして、図４の（ｃ）欄に示すようにグロープラグ２００に電源が直接的に接続されることで天絡している場合のモニタ電圧Ｖｍは分圧抵抗４１〜４３の抵抗値によって定まるため、この時のモニタ電圧Ｖｍは３．４Ｖであると予め算出することができる。したがって閾値Ｖｔｈの電圧レベルを予め２．７Ｖよりも大きく、３．４Ｖよりも小さく設定しておけば、図４の（ｂ）欄，（ｃ）欄に示す断線と天絡とを判別することができる。
As described above, in the case of the comparative configuration, the voltage level of the monitor voltage Vm exceeds the threshold value Vth at the time of disconnection and at the time of a power fault, and thus becomes a Hi level. For this reason, it becomes impossible to distinguish between a disconnection and a skylight. Of course, as shown in the column (b) of FIG. 4, the monitor voltage Vm when disconnected from the
しかしながら図４の（ｄ）欄に示すように、何らかの抵抗を介してグロープラグ２００が天絡した場合、モニタ電圧Ｖｍの電圧レベルが変動する。上記したように抵抗値ｒが０．１Ωの場合、モニタ電圧Ｖｍは２．２５Ｖとなり、予め設定した閾値Ｖｔｈを下回ることとなる。この結果、実際にはグロープラグ２００が天絡しているにも関わらず、断線していると制御部３０が誤判定する虞がある。
However, as shown in the column (d) of FIG. 4, when the
これに対して上記したように本実施形態に係る負荷駆動装置１００は、プルダウン抵抗５０をスイッチ１０，２０の中点とグランドとの間に接続している。これにより図３（ｂ）欄に示すように、第３駆動制御においてグロープラグ２００が断線している場合、分圧抵抗４１〜４３にほとんど電流が流れなくなる。したがって比較構成とは異なり、モニタ電圧Ｖｍの電圧レベルが０．０１３Ｖと大きく低下する。このために閾値Ｖｔｈとして例えば１Ｖや０．１Ｖを採用することができる。これにより、上記した比較構成とは異なり、グロープラグ２００と同程度の抵抗値を有する抵抗を介してグロープラグ２００が天絡した結果、モニタ電圧Ｖｍの電圧レベルが低下したとしても、グロープラグ２００の断線と天絡とを検出することができる。
On the other hand, as described above, the
以上に示したように、断線と天絡の判定を行うために負荷駆動装置１００は電圧生成部４０の他にプルダウン抵抗５０を有しているに過ぎない。そのため負荷駆動装置１００は部品点数が少なく、回路構成が簡素となっている。
As described above, the
なお、図５に第１〜第３駆動制御とグロープラグ２００との接続状態に対するモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルの対応関係を示す。図５に記載の第１天絡状態は、図２の（ｃ）欄および図３の（ｃ）欄に示すようにグロープラグ２００に電源が直接的に接続された状態を示している。そして図５に記載の第２天絡状態は、図２の（ｄ）欄および図３の（ｄ）欄に示すようにグロープラグ２００に何らかの抵抗を介して電源が間接的に接続された状態を示している。
FIG. 5 shows the correspondence relationship between the voltage level of the monitor voltage Vm with respect to the connection state between the first to third drive controls and the
図５に示すように第１駆動制御においては、グロープラグ２００との接続状態に依らずにモニタ電圧ＶｍはＨｉレベルとなる。しかしながら第２駆動制御においては、グロープラグ２００の接続状態が正常状態の場合にモニタ電圧ＶｍはＬｏレベルとなり、断線状態、若しくは、天絡状態の場合にモニタ電圧ＶｍはＨｉレベルとなる。そして第３駆動制御においては、グロープラグ２００の接続状態が正常状態、若しくは、断線状態の場合にモニタ電圧ＶｍはＬｏレベルとなり、天絡状態の場合にモニタ電圧ＶｍはＨｉレベルとなる。
As shown in FIG. 5, in the first drive control, the monitor voltage Vm becomes the Hi level regardless of the connection state with the
最後に、図６〜図８に示すタイミングチャートに基づいて、グロープラグ２００の駆動を制御している際にグロープラグ２００との接続に断線若しくは天絡が生じた場合のスイッチ１０，２０の駆動信号とモニタ電圧Ｖｍの振る舞いを説明する。なお図６〜図８では時間ｔ０〜ｔ３を明示しており、時間ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３それぞれの時間間隔が異なっている。しかしながらこれらの時間間隔の長短には何ら意味はなく、グロープラグ２００との接続状態の判定、および、駆動制御の切り換えにこれだけの時間を要することを示しているわけではない。
Finally, based on the timing charts shown in FIGS. 6 to 8, when the drive of the
図６はグロープラグ２００の駆動を制御している最中に断線が生じた場合を示している。時間ｔ０〜ｔ１において制御部３０は、第１スイッチ１０にＨｉレベルの駆動信号を入力してしつつ、第２スイッチ２０の駆動信号の電圧レベルをＨｉレベルとＬｏレベルに変動させている。すなわち制御部３０は第１駆動制御と第２駆動制御を繰り返している。これにより制御部３０はグロープラグ２００への印加電圧と通電を制御している。
FIG. 6 shows a case where a disconnection occurs during the control of the drive of the
しかしながらスイッチ１０，２０を第２駆動制御している際のモニタ電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈを超えた場合、制御部３０はグロープラグ２００に断線若しくは天絡が生じたと判定する。図６では時間ｔ１において断線が発生し、モニタ電圧Ｖｍが変動したことを示している。制御部３０はグロープラグ２００との接続に断線若しくは天絡が発生していると判定すると、時間ｔ２においてスイッチ１０，２０それぞれを開状態に制御（第３駆動制御）する。
However, when the monitor voltage Vm during the second drive control of the
上記したように制御部３０はスイッチ１０，２０を第３駆動制御している際のモニタ電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈを下回った場合、グロープラグ２００に断線が生じていると判定する。図６では制御部３０が時間ｔ３においてこのモニタ電圧Ｖｍの変動を検出し終えたことを示している。
As described above, the
図７はグロープラグ２００の駆動を制御している最中に天絡が生じた場合を示している。制御部３０は時間ｔ０〜ｔ１において第１駆動制御と第２駆動制御を繰り返すことで、グロープラグ２００への印加電圧と通電が制御している。
FIG. 7 shows a case where a power fault occurs while controlling the driving of the
しかしながら第２駆動制御している際のモニタ電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈを超えた場合、制御部３０はグロープラグ２００に断線若しくは天絡が生じたと判定する。図７では時間ｔ１において天絡が発生し、モニタ電圧が変動したことを示している。制御部３０はグロープラグ２００との接続に断線若しくは天絡が発生していると判定すると、時間ｔ２においてスイッチ１０，２０を第３駆動制御する。
However, when the monitor voltage Vm during the second drive control exceeds the threshold value Vth, the
上記したように制御部３０はスイッチ１０，２０を第３駆動制御している際のモニタ電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈを上回った場合、グロープラグ２００に天絡が生じていると判定する。図７では制御部３０が時間ｔ３においてこのモニタ電圧Ｖｍの変動を検出し終えたことを示している。
As described above, the
図８はグロープラグ２００の駆動を制御している最中に抵抗を介して天絡が生じた場合を示している。この場合、抵抗を介して天絡しているために、天絡発生時のモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルは図７とは異なる。しかしながらスイッチ１０，２０へ入力される駆動信号およびモニタ電圧Ｖｍの振る舞いは図７と同様である。したがってその説明を省略する。
FIG. 8 shows a case where a power fault occurs via a resistor while controlling the driving of the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本実施形態では、負荷駆動装置１００が抵抗負荷としてのグロープラグ２００の駆動とその接続の判定を行う例を示した。しかしながら負荷駆動装置１００が駆動と接続の判定を行う抵抗負荷としては上記例に限定されない。
In the present embodiment, an example is shown in which the
本実施形態では、スイッチ１０，２０それぞれがＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例を示した。しかしながらスイッチ１０，２０としては上記例に限定されず、例えばＩＧＢＴなどを採用することができる。またスイッチ１０，２０それぞれがボディダイオード１１，２１を有さない場合、第２スイッチ２０には、電源に対して逆接続されたダイオードが第２スイッチ２０に対して並列接続される。このダイオードのカソード電極が第１スイッチに接続され、そのアノード電極が出力端子１００ｂに接続される。
In the present embodiment, an example in which each of the
本実施形態では、電圧生成部４０が３つの分圧抵抗４１〜４３を有する例を示した。しかしながら電圧生成部４０は４つ以上の分圧抵抗を有してもよい。この場合、４つ以上の分圧抵抗によって構成される複数の中点の内の１つが第２スイッチ２０と出力端子１００ｂとの間の中点に接続され、その中点よりもグランド側の中点が制御部３０に接続される。
In this embodiment, the
本実施形態では、第１分圧抵抗４１の抵抗値Ｒ１は１００ｋΩ、第２分圧抵抗４２の抵抗値Ｒ２は３００ｋΩ、第３分圧抵抗４３の抵抗値Ｒ３は１００ｋΩである例を示した。またプルダウン抵抗５０の抵抗値Ｒｄは１００Ω、グロープラグ２００の抵抗値Ｒｐは０．２Ωである例を示した。しかしながらこれらの抵抗値は一例に過ぎず、下記に示す抵抗値の関係を満たせばよい。すなわち、分圧抵抗４１〜４３の抵抗値Ｒ１〜Ｒ３は、プルダウン抵抗５０の抵抗値Ｒｄよりも数百〜数千倍抵抗値が高く、抵抗値Ｒｄは、グロープラグ２００の抵抗値Ｒｐよりも数千〜数万倍抵抗値が高ければよい。
In the present embodiment, an example is shown in which the resistance value R1 of the first
上記の抵抗値の関係性が満たされれば、第１駆動制御においてプルダウン抵抗５０ではなくグロープラグ２００に主として電流が流動する。これによりグロープラグ２００の駆動を制御する際の電流損失が抑制される。また第３駆動制御においてグロープラグ２００との接続が断線している場合、分圧抵抗４１〜４３ではなくプルダウン抵抗５０に主として電流が流動する。そしてこの際のモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルが０．１Ｖよりも低くなる。
If the relationship between the resistance values is satisfied, current flows mainly through the
本実施形態では、制御部３０がモニタ電圧Ｖｍの電圧レベルを判定するための閾値Ｖｔｈを１つ有する例を示した。しかしながら制御部３０は第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２を有しても良い。第１閾値Ｖｔｈ１の電圧レベルは第２閾値Ｖｔｈ２の電圧レベル以下であり、モニタ電圧ＶｍがＬｏレベルか否かを判定するのに用いられる。これに対して第２閾値Ｖｔｈ２は、モニタ電圧ＶｍがＨｉレベルか否かを判定するのに用いられる。この変形例の場合、モニタ電圧Ｖｍが第１閾値Ｖｔｈ１以下の場合、制御部３０はモニタ電圧ＶｍがＬｏレベルであると判定する。そしてモニタ電圧Ｖｍが第２閾値Ｖｔｈ２以上の場合、制御部３０はモニタ電圧ＶｍがＨｉレベルであると判定する。第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２が特許請求の範囲に記載の第１所定値と第２所定値に相当する。
In this embodiment, the example which has one threshold value Vth for the
１０…第１スイッチ
２０…第２スイッチ
３０…制御部
４０…電圧生成部
４１…第１分圧抵抗
４２…第２分圧抵抗
４３…第３分圧抵抗
５０…プルダウン抵抗
１００…負荷駆動装置
２００…グロープラグ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第１電源から前記抵抗負荷に向かって順に直列接続された第１スイッチ（１０）および第２スイッチ（２０）と、
前記第１スイッチと前記第２スイッチそれぞれの開閉状態を制御する制御部（３０）と、
前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態を監視するためのモニタ電圧を生成する電圧生成部（４０）と、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間の中点にカソード電極が接続され、前記第２スイッチと前記抵抗負荷との間の中点にアノード電極が接続される態様で、前記第２スイッチに並列接続されたダイオード（２１）と、
前記第１スイッチと、前記第２スイッチおよび前記ダイオードとの間の中点をグランドに接続するグランド配線（５１）に設けられたプルダウン抵抗（５０）と、を有し
前記電圧生成部は、第２電源から前記グランドへと順に直列接続された少なくとも３つの分圧抵抗（４１〜４３）を有し、少なくとも３つの前記分圧抵抗によって構成される複数の中点の内の１つの第１中点（Ｍ１）が前記第２スイッチと前記抵抗負荷との間の中点に接続され、前記第１中点よりも前記グランド側の第２中点（Ｍ２）が前記制御部に接続されており、
少なくとも３つの前記分圧抵抗それぞれは、前記プルダウン抵抗と前記抵抗負荷それぞれよりも抵抗値が高く、
前記制御部は前記第２中点の電圧を前記モニタ電圧として検出し、前記第１スイッチと前記第２スイッチそれぞれの開閉状態と前記モニタ電圧の電圧レベルとに基づいて、前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態を判定する負荷駆動装置。 A load driving device that determines a connection state with the resistive load while controlling a voltage applied to the resistive load (200),
A first switch (10) and a second switch (20) connected in series from a first power source toward the resistive load;
A control unit (30) for controlling an open / close state of each of the first switch and the second switch;
A voltage generator (40) for generating a monitor voltage for monitoring a connection state between the second switch and the resistive load;
A cathode electrode is connected to a midpoint between the first switch and the second switch, and an anode electrode is connected to a midpoint between the second switch and the resistance load. A diode (21) connected in parallel to
A pull-down resistor (50) provided in a ground wiring (51) for connecting a midpoint between the first switch and the second switch and the diode to the ground; One first middle of a plurality of midpoints having at least three voltage dividing resistors (41 to 43) connected in series from two power sources to the ground and configured by at least three voltage dividing resistors The point (M1) is connected to the midpoint between the second switch and the resistive load, and the second midpoint (M2) on the ground side with respect to the first midpoint is connected to the control unit. ,
Each of the at least three voltage dividing resistors has a higher resistance value than each of the pull-down resistor and the resistive load,
The control unit detects the voltage at the second middle point as the monitor voltage, and based on the open / closed states of the first switch and the second switch and the voltage level of the monitor voltage, A load driving device for determining a connection state with a resistive load.
前記モニタ電圧の電圧レベルを監視するための第１所定値、および、電圧レベルが前記第１所定値以上の第２所定値を有し、
前記第１スイッチを閉状態、前記第２スイッチを開状態に制御している際に、
前記モニタ電圧が前記第１所定値以下の場合、前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態が正常状態であると判定し、
前記モニタ電圧が前記第２所定値以上の場合、前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態であると判定する請求項１に記載の負荷駆動装置。 The controller is
A first predetermined value for monitoring a voltage level of the monitor voltage, and a second predetermined value having a voltage level equal to or higher than the first predetermined value;
When controlling the first switch to the closed state and the second switch to the open state,
When the monitor voltage is less than or equal to the first predetermined value, it is determined that the connection state between the second switch and the resistance load is a normal state;
2. The load driving device according to claim 1, wherein when the monitor voltage is equal to or greater than the second predetermined value, the connection state between the second switch and the resistive load is determined to be a disconnected state or a power fault state.
前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態が断線状態、若しくは、天絡状態であると判定すると、前記第１スイッチと前記第２スイッチそれぞれを開状態に制御し、
前記第１スイッチと前記第２スイッチそれぞれを開状態に制御している際に、
前記モニタ電圧が前記第１所定値以下の場合、前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態が断線状態であると判定する請求項２に記載の負荷駆動装置。 The controller is
When it is determined that the connection state between the second switch and the resistive load is a disconnected state or a power fault state, the first switch and the second switch are controlled to be opened,
When controlling each of the first switch and the second switch to an open state,
3. The load driving device according to claim 2, wherein when the monitor voltage is equal to or less than the first predetermined value, it is determined that a connection state between the second switch and the resistance load is a disconnected state.
前記第１スイッチと前記第２スイッチそれぞれを開状態に制御している際に、
前記モニタ電圧が前記第２所定値以上の場合、前記第２スイッチと前記抵抗負荷との接続状態が天絡状態であると判定する請求項３に記載の負荷駆動装置。 The controller is
When controlling each of the first switch and the second switch to an open state,
4. The load driving device according to claim 3, wherein when the monitor voltage is equal to or greater than the second predetermined value, the connection state between the second switch and the resistance load is determined to be a power supply state.
前記プルダウン抵抗は、前記抵抗負荷よりも数千〜数万倍抵抗値が高い請求項１〜５いずれか１項に記載の負荷駆動装置。 Each of the at least three voltage dividing resistors has a resistance value several hundred to several thousand times higher than the pull-down resistor,
The load driving device according to claim 1, wherein the pull-down resistor has a resistance value that is several thousand to several tens of thousands times higher than the resistance load.
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- 2015-03-13 JP JP2015051071A patent/JP2016171515A/en active Pending
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