JP4559383B2 - グロープラグ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、グロープラグ制御装置に関する。

従来より、ディーゼル自動車に用いるグロープラグの通電制御を行う制御装置が提供されている。例えば、特許文献１の技術では、各グロープラグへ電力を供給する複数の電力供給ラインにそれぞれＦＥＴを設け、各ＦＥＴをＰＷＭ信号により制御する技術が開示されている。
特開２０００−２４９０３４公報

ところで、上記のように複数のグロープラグの通電制御を行う場合、その複数のグロープラグへ供給される総電流量は、バッテリの状態によって制限されてしまうことがある。例えば、バッテリが劣化したり、一時的或いは長時間にわたり電圧レベルが低下すると、複数のグロープラグ全体に対して供給可能となる電力が低下するため、各グロープラグへの電流が抑制され、その結果、エンジンの始動性が低下するという問題がある。

本発明は上記のような事情に基づいてなされたものであって、複数のグロープラグを制御する制御装置において、各グロープラグへの電力供給をバッテリの状態に応じて適切に制御できる構成を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、バッテリから複数のグロープラグに電力を供給する複数の電力供給ラインにそれぞれ設けられ、前記グロープラグの通電及び非通電を切り替える複数のスイッチ手段と、
前記バッテリの状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記バッテリの状態に応じて各スイッチ手段の通電タイミングを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
前記制御手段は、前記判断手段により前記所定状態でない通常時と判断された場合には、全グロープラグのうちの少なくとも複数のグロープラグからなるグロープラグ群の始動タイミングが互いに同一となるように前記複数のスイッチ手段を制御する一方、前記判断手段により前記所定状態と判断された場合には、前記始動タイミングが同一とされるグロープラグ群のうちの少なくとも１つのグロープラグの始動タイミングを異ならせるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記検出手段が、前記バッテリの状態として前記バッテリの充電状態を検出することを特徴とする。

請求項３の発明は、前記検出手段が、前記バッテリの状態として前記バッテリの電圧レベルを検出することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のグロープラグ制御装置において、
前記制御手段は、前記所定状態であると判断した場合と、前記所定状態でないと判断した場合とにおいて前記複数のスイッチ手段を制御する電圧波形は前記始動タイミングのみ異なる等しい電圧波形であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載のグロープラグ制御装置において、
前記制御手段は、前記判断手段により前記所定状態と判断された場合、前記グロープラグ群における全てのグロープラグの始動タイミングを異ならせるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載のグロープラグ制御装置において、
前記複数のグロープラグの全グロープラグによって前記グロープラグ群が構成され、
前記制御手段は、前記所定状態でない場合、前記全グロープラグの始動タイミングを同タイミングとするように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置において、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
前記制御手段は、
各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、各グロープラグの前記オン信号によるオン時間全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外の少なくともいずれかのグロープラグが前記オフ信号によるオフ時間となるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置において、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
前記制御手段は、
各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、各グロープラグの前記オン信号によるオン時間全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外のグロープラグの全てが前記オフ信号によるオフ時間となるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置において、
前記複数のグロープラグは、少なくとも、第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なる第２のプラグ群とに分けられており、
前記制御手段は、
前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
前記第１のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとし、前記第２のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとするように各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
かつ、前記バッテリが前記所定状態でない通常時には前記第１のプラグ群のオン時間と前記第２のプラグ群のオン時間とが同一とされ、
前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、前記第１のプラグ群のオフ時間の少なくとも一部の時間が、前記第２のプラグ群のオン時間に重なり、前記第２のプラグ群のオフ時間の少なくとも一部の時間が、前記第１のプラグ群のオン時間に重なるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のグロープラグ制御装置において、
前記制御手段は、前記判断手段により前記所定状態と判断された場合、前記バッテリの状態に応じて、前記第１のプラグ群のオフ時間と前記第２のプラグ群のオン時間との第１の重なり時間、及び前記第２のプラグ群のオフ時間と前記第１のプラグ群のオン時間との第２の重なり時間を変更するように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置において、
前記複数のグロープラグは、少なくとも、第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なる第２のプラグ群とに分けられており、
前記制御手段は、
前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
前記第１のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとし、前記第２のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとするように各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
かつ、前記バッテリが前記所定状態でない通常時には前記第１のプラグ群のオン時間と前記第２のプラグ群のオン時間とが同一とされ、
前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、前記第１のプラグ群のオフ時間内に前記第２のプラグ群のオン時間が設定され、前記第２のプラグ群のオフ時間内に、前記第１のプラグ群のオン時間が設定されるように記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載のグロープラグ制御装置において、
前記制御手段は、少なくとも前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を５０％とすることを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、バッテリの状態を検出する検出手段と、検出手段により検出されたバッテリの状態に応じて各スイッチ手段の通電タイミングを制御する制御手段とが設けられているため、各グロープラグへの電力供給をバッテリの状態に応じて適切に制御できるようになる。
また、バッテリの状態が所定状態である場合、通常時の始動タイミングが互いに同一とされるグロープラグ群のうちの少なくとも１つのグロープラグの始動タイミングが、そのグロープラグ群における他のグロープラグの始動タイミングと異なるようになる。従って、仮にそのグロープラグ群に対する総電流量が減少したとしても、他のグロープラグは、始動時に同時に通電されるグロープラグが減少又は無くなるため、電流が適切に確保されるようになる。一方、所定状態でない場合には、グロープラグ群が同時に始動されるため、より迅速な昇温が可能となる。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、バッテリの充電状態に応じて各グロープラグへの電力供給を適切に制御できるようになる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、バッテリの電圧レベルに応じて各グロープラグへの電力供給を適切に制御できるようになる。

＜請求項５の発明＞
請求項５の発明によれば、バッテリの状態が所定状態である場合、通常時に同一タイミングで始動されるグロープラグ群において全てのグロープラグの始動タイミングが異なるようになる。従って、そのグロープラグ群の各グロープラグにそれぞれ大きな突入電流が流れたとしても、それ以外のグロープラグには影響が及びにくく、総電流量に制約があっても各グロープラグの突入電流が制限されにくくなる。一方、所定状態でない場合には、グロープラグ群が同時に始動されるため、より迅速な昇温が可能となる。

＜請求項６の発明＞
請求項６の発明によれば、全グロープラグによってグロープラグ群が構成され、所定状態でない場合、全グロープラグの始動タイミングが同タイミングとされる。従って、通常時には各グロープラグの始動タイミングを遅らせずにより迅速な昇温を実現でき、所定状態である場合には、制限される範囲内で効率的な昇温を実現できる。

＜請求項７の発明＞
請求項７の発明によれば、バッテリが所定状態である場合、各グロープラグのオン時間全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外の少なくともいずれかのグロープラグがオフ時間となるように調整される。従って、各グロープラグのオン時間が全て重なる場合と比較して総電流量が効果的に抑制されることとなる。

＜請求項８の発明＞
請求項８の発明によれば、バッテリが所定状態である場合、各グロープラグのオン時間全体にわたり、それ以外のグロープラグが全てオフ時間となるように調整される。従って、全てのグロープラグにおいてオン時間が重ならないようになり、各グロープラグの通電を、それ以外のグロープラグの影響をあまり受けずに行うことができる。

＜請求項９の発明＞
請求項９の発明によれば、複数のグロープラグが、第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なる第２のプラグ群とに分けられ、第１のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとし、第２のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとするように調整される。従って、グロープラグの数が多い場合であっても、効率的なタイミング制御が行えることとなる。また、バッテリが所定状態である場合、第１のプラグ群のオフ時間の少なくとも一部の時間が、第２のプラグ群のオン時間に重なり、第２のプラグ群のオフ時間の少なくとも一部の時間が、第１のプラグ群のオン時間に重なるように調整される。即ち、バッテリが所定状態となった場合には第１のプラグ群のオン時間と第２のプラグ群のオン時間とが少なくとも一部の時間において重ならないようになるため、バッテリの制約が課せられた条件下で各プラグ群を効率的に通電できるようになる。

＜請求項１０の発明＞
請求項１０の発明によれば、バッテリが所定状態である場合に、バッテリの状態に応じて、第１のプラグ群のオフ時間と第２のプラグ群のオン時間との第１の重なり時間と、及び第２のプラグ群のオフ時間と第１のプラグ群のオン時間との第２の重なり時間とを変更できるようになる。従って、バッテリの状態をより適切に反映した一層効率的な制御が可能となる。

＜請求項１１の発明＞
請求項１１の発明によれば、複数のグロープラグが、第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なる第２のプラグ群とに分けられ、第１のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとし、第２のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとするように調整される。従って、グロープラグの数が多い場合であっても、効率的なタイミング制御が行えることとなる。また、バッテリが所定状態である場合、第１のプラグ群のオフ時間内に第２のプラグ群のオン時間が設定され、第２のプラグ群のオフ時間内に、第１のプラグ群のオン時間が設定されるようになる。即ち、バッテリが所定状態となった場合には第１のプラグ群のオン時間と第２のプラグ群のオン時間とが重ならないようになるため、各プラグ群は他のプラグ群の通電の影響を受けにくくなり、バッテリの制約が課せられた条件下で各プラグ群を効率的に通電できるようになる。

＜請求項１２の発明＞
請求項１２の発明によれば、少なくともバッテリが所定状態である場合、ＰＷＭ信号のデューティー比が５０％とされるため、第１のプラグ群のオン時間と第２のプラグ群のオン時間とを重ならないようにしつつ、いずれのプラグ群も通電されない空白期間を無くすことができ、より効率的な通電が可能となる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１について図面を参照しつつ説明する。
本発明の実施形態１に係るグロープラグ制御装置１を概念的に例示するブロック図である。図２は、グロープラグ制御装置１による制御の流れを例示するフローチャートである。また、図３は、第１モードに用いる設定データを概念的に例示する説明図であり、図４は、第２モードに用いる設定データを概念的に例示する説明図である。

グロープラグ制御装置１は、直流電源として構成されるバッテリ３から複数のグロープラグ３１，３２，３３，３４に電力を供給する複数の電力供給ライン４１，４２，４３，４４にそれぞれ設けられ、これらグロープラグ３１，３２，３３，３４の通電及び非通電を切り替える複数のＦＥＴ２１，２２，２３，２４（ＦＥＴ２１，２２，２３，２４は、スイッチ手段の一例に相当する）と、各ＦＥＴ２１，２２，２３，２４の通電タイミングを制御する制御装置１０とを備えている（制御装置１０は、制御手段の一例に相当する）。

本実施形態では、各ＦＥＴ２１〜２４は、直流電源であるバッテリ３と各グロープラグ３１〜３４との間に介在して、ＦＥＴ２１〜２４をそれぞれ開閉することにより、バッテリ３からグロープラグ３１〜３４へ電流を通電・遮断することができるようになっている。具体的には、ＦＥＴ２１〜２４の制御信号入力端子である各ゲート端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、それぞれ制御装置１０の出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に接続しており、制御装置１０からの各ゲート端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４へのオン信号（本実施形態ではハイレベルの信号）に応じて各ＦＥＴ２１〜２４がオン状態となるように構成されている。

更に本実施形態では、バッテリ３の状態を検出する検出手段としてセンサ５が設けられている。このセンサ５は、バッテリ３の状態としてバッテリ３の充電状態を検出する公知のＳＯＣ(Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）センサとして構成されており、バッテリ３の充電状態としてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出してその充電状態に応じたアナログ検出信号としてＡ／Ｄ変換器５０に出力する構成をなしている。

Ａ／Ｄ変換器５０は、センサ５からのバッテリ３のＳＯＣに対応したアナログ検出信号を取得し、これを変換してバッテリ３のＳＯＣに対応したデジタル検出信号として制御装置１０に出力する。

制御装置１０は、Ａ／Ｄ変換器５０からのデジタル検出信号を取得し、センサ５により検出されたバッテリ３の状態（即ち、バッテリ３のＳＯＣ）に応じて各ＦＥＴ２１，２２，２３，２４の通電タイミングを制御する構成をなしている。具体的には、制御装置１０では、センサ５によって検出されたバッテリの状態、即ちバッテリ３のＳＯＣが予め定められた所定状態であるか否かを判断し、所定状態と判断された場合、少なくともいずれかのグロープラグの通電タイミングを、通常の通電タイミングと異ならせるように複数のＦＥＴ２１〜２４を制御する。なお、詳細な制御方法は後述する。

次に、図２を参照してグロープラグ制御装置１による制御の流れを説明する。
図２に示すフローチャートに係るプログラムは、例えば、制御装置１０のＲＯＭ１２などの記憶手段に記憶されており、ＣＰＵ１１はこのプログラムに従って各種制御を行う。

図２に示すプログラムは、イグニッションスイッチＩＧ（以下、スイッチＩＧとも称する）のオンにより起動されるものであり、スイッチＩＧをオンにすると、まず、Ｓ１にてバッテリの状態を検出する。具体的にはセンサ３からの検出信号（ＳＯＣ信号）を取得する。その後、Ｓ２にて、センサ５によって検出されたバッテリ３の状態が予め定められた所定状態であるか否か、具体的にはバッテリ３のＳＯＣが予め定められた閾値を超えているか否かを判断する。この判断は、Ｓ２に基づきＣＰＵ１１によってて行われるようになっており、ＣＰＵ１１は、判断手段に相当している。

そして、Ｓ２にてバッテリ３のＳＯＣが閾値を超えていると判断される場合には、Ｓ２にてＹｅｓに進み、Ｓ３にて制御モードを第１モードに設定する。一方、Ｓ２にてバッテリ３のＳＯＣが閾値以下であると判断される場合にはＳ２にてＮｏに進み、Ｓ４にて制御モードを第２モードに設定する。そして、設定されたモードに従い、Ｓ５にて通電制御を行うこととなる。なお、通電制御は、図５、図６のようなタイミングで行われることとなるが、これについては後述する。

Ｓ３、Ｓ４にて設定される制御モードは、グロープラグ３１〜３４の通電制御をどのように行うかを特定するモードである。第１モードの設定データは、図３にて概念的に示すように各グロープラグ３１〜３４の通電開始タイミングを全て同一タイミングとするものであり、Ｓ３にて第１モードに設定される場合にはこのような設定データが採用される。なお、図３に示す時間Ａ１は、ここでは所定の基準時間からの経過時間であり、第１モードでは基準時間からＡ１経過したタイミングで全てのＦＥＴ２１〜２４に同一の制御信号が送信されるようになっている。なお、ここでは基準時間を設け、その基準時間から始動までのタイミングＡ１を全グロープラグ３１〜３４に対して設定することにより、全グロープラグ３１〜３４の始動タイミングを同一とする例を示したが、全グロープラグ３１〜３４の始動タイミングを同一としうる構成であればタイミング設定方法はこれに限定されない。

図５は、バッテリ３のＳＯＣが閾値を超える場合にＦＥＴ２１〜２４に与える制御信号を示すタイミングチャートである。制御装置１０は、バッテリ３のＳＯＣが閾値を超えている場合（即ち、バッテリ３が所定状態でない場合）、図５のように制御信号を出力し、全グロープラグ３１〜３４（グロープラグ３１〜３４はグロープラグ群に相当する）の始動タイミングが同タイミングとなるようにＦＥＴ２１〜２４を制御することとなる。

一方、第２モードの場合、いずれかのグロープラグの通電タイミングを、図５のような通常時（即ち、バッテリ３が所定状態（ＳＯＣが閾値以下）でない場合）の通電タイミングと異ならせるようにすれば全グロープラグに流れる総電流量を調整できるようになる。例えば、本実施形態のグロープラグ３１〜３４（グロープラグ群）のように、通常時の始動タイミングが互いに同一とされるような構成においては、バッテリ３が所定状態（ＳＯＣが閾値以下）となった場合にそのグロープラグ３１〜３４（グロープラグ群）のうちの少なくとも１つのグロープラグの始動タイミングを、当該グロープラグ群（グロープラグ３１〜３４）の他のグロープラグの始動タイミングと異ならせるようにＦＥＴ２１〜２４を制御すれば電流が集中する始動時の総電流量を効果的に抑制できるようになる。

図４、図６では、その具体例を示しており、ここでは、通常時に始動タイミングが同一とされるグロープラグ群（グロープラグ３１〜３４）において、バッテリ３のＳＯＣが閾値以下の場合、全てのグロープラグ３１〜３４の始動タイミングを異ならせるようにしている。即ち、１気筒目のグロープラグ３１の始動タイミングがＢ１の場合、２気筒目のグロープラグ３２の始動タイミングはそのＢ１よりも遅れた時間Ｂ２とされ、３気筒目のグロープラグ３３の始動タイミングは、それらＢ１、Ｂ２より遅れたＢ３とされている。また、４気筒目のグロープラグ３４の始動タイミングは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３よりも遅れたＢ４とされている。なお、ここでのＢ１〜Ｂ４は、基準時間からの経過時間を示すものであり、例えばスイッチＩＧのオン時などを基準時間とすることができる。また、ここでは基準時間を設けてその基準時間からの遅れ時間を設定することにより各グロープラグ３１〜３４の始動タイミングを設定する例を示したが、各グロープラグ３１〜３４の始動タイミングを異ならせうる構成であればタイミングの設定方法はこれに限定されない。

図６は、バッテリ３のＳＯＣが閾値以下の場合にＦＥＴ２１〜２４に与える制御信号を示すタイミングチャートである。制御装置１０は、ＣＰＵ１１によりバッテリ３のＳＯＣが閾値以下（即ち、バッテリ３が所定状態である）と判断された場合、図４のような第２モード用の設定データに従い、通常時の始動タイミングが互いに同一とされるグロープラグ３１〜３４（グロープラグ群）のうちの少なくとも１つのグロープラグの始動タイミングを、当該グロープラグ群の他のグロープラグの始動タイミングと異ならせるようにＦＥＴ２１〜２４を制御する。本実施形態では、図６のように、グロープラグ群（グロープラグ３１〜３４）における全てのグロープラグの始動タイミングを異ならせる例を示しており、この方法によれば始動時の総電流量を効果的に抑制できる。

また、図６に示すように、制御装置１０は、各ＦＥＴ２１〜２４に対し、始動後一定期間出力されるプリグロー信号Ｐ１〜Ｐ４の後に、オン信号Ｓ１とオフ信号Ｓ２とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなしており、バッテリ３のＳＯＣが閾値以下（所定状態）の場合、各グロープラグのオン信号Ｓ１によるオン時間Ｔ１において、そのオン時間とされるグロープラグ以外のいずれかのグロープラグがオフ信号Ｓ２によるオフ時間Ｔ２となるようにＦＥＴ２１〜２４を制御している。即ち、通常時には、図５のように全てグロープラグ３１〜３４のオン時間Ｔ１が重なるようにされていたが、バッテリ３のＳＯＣが低下しているときには、図６のように、各グロープラグのオン時間Ｔ１全体にわたり、少なくともいずれかのグロープラグがオフ時間Ｔ２となるように調整されている。図６の例では、１気筒目或いは３気筒目のオン時間Ｔ１全体に亘って、２気筒目及び４気筒目がオフ時間Ｔ２となっており、同様に、２気筒目或いは４気筒目のオン時間Ｔ１全体に亘って２気筒目及び４気筒目がオフ時間Ｔ２となっている。これにより、ＰＷＭ制御の際にも総電流量が抑制されることとなる。

バッテリ３のＳＯＣが閾値以下となる所定状態において上記のような制御がなされると、図７のように、突入電流が大きい時間帯（各グロープラグの始動直後）が各グロープラグごとずらされ、通常時（即ち、図５のように各グロープラグ３１〜３４を同時に始動させる場合）に図８の破線のような変化をなしていた全グロープラグ３１〜３４の総電流量が、図８の実線のように変化することとなる。また、予熱期間後のＰＷＭ制御の際にも総電流量が効果的に抑えられることとなる。

なお、バッテリ３のＳＯＣが閾値以下（所定状態）の場合、図６の方法に代えて、図９のようにしてもよい。図９の例では、各グロープラグのオン信号Ｓ１によるオン時間Ｔ１全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外のグロープラグの全てがオフ信号Ｓ２によるオフ時間Ｔ２となるようにＦＥＴ２１〜２４を制御している。このようにすると、オン時間Ｔ２が全てのグロープラグにおいて重ならないようになり、各グロープラグの通電を、それ以外のグロープラグの影響をあまり受けずに行うことができる。

また、所定状態を更に細分化してもよい。例えば、バッテリ３の状態が第１の状態である場合、各グロープラグのオン信号Ｓ１によるオン時間Ｔ１において、そのオン時間とされるグロープラグ以外のいずれかのグロープラグがオフ信号Ｓ２によるオフ時間Ｔ２となるように各スイッチ手段（ＦＥＴ２１〜２４）を制御し、バッテリ３の状態が第２の状態である場合に、各グロープラグのオン信号Ｓ１によるオン時間Ｔ１全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外のグロープラグの全てがオフ信号Ｓ２によるオフ時間Ｔ２となるように各スイッチ手段（ＦＥＴ２１〜２４）を制御するようにしてもよい。

具体的には、バッテリ３のＳＯＣが予め定められた第１のＳＯＣ範囲（例えば５０％〜７０％）である場合、図６のような制御方法、即ち、各グロープラグのオン信号Ｓ１によるオン時間Ｔ１において、そのオン時間とされるグロープラグ以外のいずれかのグロープラグがオフ信号Ｓ２によるオフ時間Ｔ２となるように各スイッチ手段（ＦＥＴ２１〜２４）を制御し、バッテリ３のＳＯＣが第１の範囲よりも低い第２のＳＯＣ範囲（例えば５０％未満）である場合に、図９のような制御方法、即ち、各グロープラグのオン信号Ｓ１によるオン時間Ｔ１全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外のグロープラグの全てがオフ信号Ｓ２によるオフ時間Ｔ２となるように各スイッチ手段（ＦＥＴ２１〜２４）を制御するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態の構成によれば、バッテリ３の状態を検出するセンサ５と、センサ５により検出されたバッテリ３の状態に応じて各ＦＥＴ２１〜２４の通電タイミングを制御する制御装置１０とが設けられているため、各グロープラグ３１〜３４への電力供給をバッテリ３の状態に応じて適切に制御できるようになる。

また、検出手段がバッテリ３の充電状態を検出する構成をなしているため、バッテリ３の充電状態に応じて各グロープラグ３１〜３４への電力供給を適切に制御できるようになる。特に、バッテリ劣化時などＳＯＣが低下した際に効率的に制御できることとなる。

また、バッテリ３の状態が所定状態である場合、通常時の始動タイミングが互いに同一とされるグロープラグ群のうちの少なくとも１つのグロープラグの始動タイミングが、そのグロープラグ群における他のグロープラグの始動タイミングと異なるように制御される。従って、仮にそのグロープラグ群に対する総電流量が減少したとしても、他のグロープラグは、始動時に同時に通電されるグロープラグが減少又は無くなるため、電流が適切に確保されるようになる。一方、所定状態でない場合には、グロープラグ群が同時に始動されるため、より迅速な昇温が可能となる。

具体的には、バッテリ３の状態が所定状態である場合、通常時に同一タイミングで始動されるグロープラグ群における全てのグロープラグの始動タイミングが異なるように制御される。従って、そのグロープラグ群の各グロープラグにそれぞれ大きな突入電流が流れたとしても、それ以外のグロープラグには影響が及びにくく、総電流量に制約があっても各グロープラグの突入電流が制限されにくくなる。一方、所定状態でない場合には、グロープラグ群が同時に始動されるため、より迅速な昇温が可能となる。

また、グロープラグ群（即ち、通常時に同一タイミングで始動されるグロープラグからなる群）は全グロープラグによって構成され、所定状態でない通常時には、全グロープラグの始動タイミングが同タイミングとされる。従って、通常時には各グロープラグの始動タイミングを遅らせずにより迅速な昇温を実現でき、所定状態の場合には、制限される範囲内で効率的な昇温を実現できる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について説明する。なお、実施形態２は、各グロープラグのタイミングの制御のみが実施形態１と異なり、全体構成及びフローチャートは図１及び図２と同一のものを採用している。よって、全体構成及びフローチャートについては図１、図２を参照して説明することとする。なお、実施形態２では、実施形態１と同様に、センサ５が検出手段として機能しており、制御装置１０が制御手段として機能している。また、実施形態１と同様に、ＣＰＵ１１が判断手段の一例に相当しており、ＦＥＴ２１，２２，２３，２４がスイッチ手段の一例に相当している。

実施形態２では、図１に示すグロープラグ３１〜３４が、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なるグロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群とに分けられている。

制御装置１０は、第１のプラグ群における各グロープラグ３１，３３のオン時間を互いに同一のタイミングとし、第２のプラグ群における各グロープラグ３２，３４のオン時間を互いに同一のタイミングとするようにＦＥＴ２１〜２４に対してオン信号Ｓ１とオフ信号Ｓ２とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は、バッテリ３のＳＯＣが閾値を超える場合（バッテリ３が所定状態でない通常時）には、図５と同様に、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群のオン時間とグロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群のオン時間とが同一とされる。

一方、ＣＰＵ１１によりバッテリ３のＳＯＣが閾値以下の場合（バッテリ３が所定状態の場合）、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群のオフ時間Ｔ２の少なくとも一部の時間が、第２のプラグ群３８のオン時間Ｔ１に重なり、グロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群のオフ時間Ｔ２の少なくとも一部の時間が、第１のプラグ群３７のオン時間Ｔ１に重なるようにＦＥＴ２１〜２４を制御する。

この構成によれば、グロープラグの数が多い場合であっても、効率的なタイミング制御が行えることとなる。また、バッテリが所定状態である場合、第１のプラグ群のオン時間と第２のプラグ群のオン時間とが少なくとも一部の時間において重ならないようになり、バッテリの制約が課せられた条件下で各プラグ群を効率的に通電できるようになる。

制御装置１０は、ＣＰＵ１１により所定状態と判断された場合、バッテリ３の状態に応じて、第１のプラグ群のオフ時間と第２のプラグ群のオン時間との第１の重なり時間Ｔ３、及び第２のプラグ群のオフ時間と第１のプラグ群のオン時間との第２の重なり時間Ｔ４を変更するようにＦＥＴ２１〜２４を制御するようにしてもよい。例えば、バッテリ３のＳＯＣが予め定められた第１のＳＯＣ範囲（例えば５０％〜７０％）である場合、第１の重なり時間Ｔ３及び第２の重なり時間がそれぞれ第１の所定時間及び第２の所定時間となるように各スイッチ手段（ＦＥＴ２１〜２４）を制御し、バッテリ３のＳＯＣが第１の範囲よりも低い第２のＳＯＣ範囲（例えば５０％未満）である場合に、第１の重なり時間Ｔ３が第１の所定時間よりも長く、第２の重なり時間Ｔ４が第２の所定時間よりも長くなるように調整するようにしてもよい。

このようにすれば、バッテリが所定状態である場合に、バッテリの状態に応じて、第１の重なり時間Ｔ３及び第２の重なり時間Ｔ４を変更できるようになるため、バッテリの状態をより適切に反映した一層効率的な制御が可能となる。

また、図１１のようにしてもよい。図１１は、図１０と同様に、グロープラグ３１〜３４が、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なるグロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群とに分けられている。また、図１０と同様に、制御装置１０は、第１のプラグ群における各グロープラグ３１，３３のオン時間を互いに同一のタイミングとし、第２のプラグ群における各グロープラグ３２，３４のオン時間を互いに同一のタイミングとするようにＦＥＴ２１〜２４に対してオン信号Ｓ１とオフ信号Ｓ２とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力するように構成されている。

このＰＷＭ信号は、バッテリ３のＳＯＣが閾値を超える場合（バッテリ３が所定状態でない通常時）には、図５のように、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群のオン時間とグロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群のオン時間とが同一とされる。

一方、ＣＰＵ１１によりバッテリ３のＳＯＣが閾値以下と判断された場合（バッテリ３が所定状態の場合）、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群のオフ時間Ｔ２のオフ時間内にグロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群のオン時間Ｔ１が設定され、グロープラグ３２，３４からなる第２のプラグ群のオフ時間内に、グロープラグ３１，３３からなる第１のプラグ群のオン時間Ｔ１が設定されるように記ＦＥＴ２１〜２４を制御する。

この構成の場合、バッテリ３が所定状態となった場合には第１のプラグ群のオン時間と第２のプラグ群のオン時間とが重ならないようになるため、各プラグ群は他のプラグ群の通電の影響を受けにくくなり、バッテリの制約が課せられた条件下で各プラグ群を効率的に通電できるようになる。また、図１１に示すように、制御装置１０は、少なくともＣＰＵ１１によりバッテリ３が所定状態であると判断された場合、ＰＷＭ信号のデューティー比を５０％とするようにしている。このようにすれば、バッテリ３が所定状態である場合に第１のプラグ群のオン時間と第２のプラグ群のオン時間とを重ならないようにしつつ、いずれのプラグ群も通電されない空白期間を無くすことができ、より効率的な通電が可能となる。なお、本実施形態では、通常時もバッテリ３が所定状態である場合でもデューティ比を５０％としているが、通常時は５０％を超える値、或いは５０％に満たない値としておき、バッテリ３が所定状態である場合にデューティー比を５０％に設定するようにしてもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１、２では、センサ５により、バッテリの状態としてバッテリの充電状態を検出していたが、センサ５をバッテリ３の電圧を検出する電圧センサ（例えば公知の直流電圧計等）として構成してもよい。この構成によれば、バッテリの電圧に応じて各グロープラグへの電力供給を適切に制御できるようになる。なお、バッテリの充電状態を検出するセンサと、バッテリの電圧を検出するセンサとを共に設け、充電状態及び電圧に基づいてバッテリの状態を総合的に判断するようにしてもよい。
（２）上記実施形態では、センサ５としてＳＯＣセンサを例示したが、バッテリの劣化状態を検出するＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）センサによって検出手段を構成してもよい。
（３）上記実施形態では、主としてデューティー比が一定である例を示したが、上記構成に加え、バッテリが所定状態の場合に、デューティー比を変更するようにしてもよい。このように、バッテリの状態に応じてデューティー比を変更する構成は上記いずれの実施形態でも採用できる。例えば、バッテリが所定状態（ＳＯＣが閾値以下となった場合等）となったときには、デューティ比を通用時よりも低く設定するようにしてもよい。このようにすれば、総電流量を効果的に抑えることができる。また、バッテリの状態に応じてデューティ比を段階的に変更するようにしてもよい。例えば、バッテリ３のＳＯＣが予め定められた第１のＳＯＣ範囲（例えば６０％〜８０％）よりも大きい場合（例えば、ＳＯＣ８０％を超える値）の場合、第１のデューティ比（例えば５０％）とし、ＳＯＣが第１のＳＯＣ範囲（例えば５０％〜７０％）である場合、デューティー比を第２のデューティ比（例えば４０％）とし、バッテリ３のＳＯＣが第１の範囲よりも低い第２のＳＯＣ範囲（例えば６０％未満）である場合には、デューティー比を第３のデューティー比とするようにしてもよい。このようにすれば、ＳＯＣが低下するにつれ段階的に総電流量を抑制できるようになる。

本発明の実施形態１に係るグロープラグ制御装置を概念的に例示するブロック図 実施形態１におけるグロープラグの通電制御の流れを例示するフローチャート 第１モードに用いる設定データを概念的に例示する説明図 第２モードに用いる設定データを概念的に例示する説明図 通常時にＦＥＴ２１〜２４に出力する信号を例示するタイミングチャート バッテリの状態が所定状態のときにＦＥＴ２１〜２４に出力する信号を例示するタイミングチャート バッテリが所定状態のときの各グロープラグの電流の変化を説明する説明図 バッテリが所定状態のときの総電流の変化を説明する説明図 バッテリの状態が所定状態のときにＦＥＴ２１〜２４に出力する信号について、図６とは異なる例を示すタイミングチャート 実施形態２において、バッテリの状態が所定状態のときにＦＥＴ２１〜２４に出力する信号を例示するタイミングチャート 図１０の別例を示すタイミングチャート

符号の説明

１…グロープラグ制御装置
３…バッテリ
５…センサ（検出手段）
１０…制御装置（制御手段）
１１…ＣＰＵ（判断手段）
２１，２２，２３，２４…ＦＥＴ（スイッチ手段）
３１，３２，３３，３４…グロープラグ
４１，４２，４３，４４…電力供給ライン
Ｔ１…オン時間
Ｔ２…オフ時間
Ｔ３…第１の重なり時間
Ｔ４…第２の重なり時間

Claims (12)

1. バッテリから複数のグロープラグに電力を供給する複数の電力供給ラインにそれぞれ設けられ、前記グロープラグの通電及び非通電を切り替える複数のスイッチ手段と、
   前記バッテリの状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記バッテリの状態に応じて各スイッチ手段の通電タイミングを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
   前記制御手段は、前記判断手段により前記所定状態でない通常時と判断された場合には、全グロープラグのうちの少なくとも複数のグロープラグからなるグロープラグ群の始動タイミングが互いに同一となるように前記複数のスイッチ手段を制御する一方、前記判断手段により前記所定状態と判断された場合には、前記始動タイミングが同一とされるグロープラグ群のうちの少なくとも１つのグロープラグの始動タイミングを異ならせるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とするグロープラグ制御装置。
2. 前記検出手段は、前記バッテリの状態として前記バッテリの充電状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ制御装置。
3. 前記検出手段は、前記バッテリの状態として前記バッテリの電圧レベルを検出することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記所定状態であると判断した場合と、前記所定状態でないと判断した場合とにおいて前記複数のスイッチ手段を制御する電圧波形は前記始動タイミングのみ異なる等しい電圧波形であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のグロープラグ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記判断手段により前記所定状態と判断された場合、前記グロープラグ群における全てのグロープラグの始動タイミングを異ならせるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ制御装置。
6. 前記複数のグロープラグの全グロープラグによって前記グロープラグ群が構成され、
   前記制御手段は、前記所定状態でない場合、前記全グロープラグの始動タイミングを同タイミングとするように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のグロープラグ制御装置。
7. 前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
   前記制御手段は、
   各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
   前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、各グロープラグの前記オン信号によるオン時間全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外の少なくともいずれかのグロープラグが前記オフ信号によるオフ時間となるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置。
8. 前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
   前記制御手段は、
   各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
   前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、各グロープラグの前記オン信号によるオン時間全体にわたり、そのオン時間とされるグロープラグ以外のグロープラグの全てが前記オフ信号によるオフ時間となるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置。
9. 前記複数のグロープラグは、少なくとも、第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なる第２のプラグ群とに分けられており、
   前記制御手段は、
   前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
   前記第１のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとし、前記第２のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとするように各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
   かつ、前記バッテリが前記所定状態でない通常時には前記第１のプラグ群のオン時間と前記第２のプラグ群のオン時間とが同一とされ、
   前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、前記第１のプラグ群のオフ時間の少なくとも一部の時間が、前記第２のプラグ群のオン時間に重なり、前記第２のプラグ群のオフ時間の少なくとも一部の時間が、前記第１のプラグ群のオン時間に重なるように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置。
10. 前記制御手段は、前記判断手段により前記所定状態と判断された場合、前記バッテリの状態に応じて、前記第１のプラグ群のオフ時間と前記第２のプラグ群のオン時間との第１の重なり時間、及び前記第２のプラグ群のオフ時間と前記第１のプラグ群のオン時間との第２の重なり時間を変更するように前記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項９に記載のグロープラグ制御装置。
11. 前記複数のグロープラグは、少なくとも、第１のプラグ群と、その第１のプラグ群とは異なる第２のプラグ群とに分けられており、
    前記制御手段は、
    前記検出手段によって検出された前記バッテリの状態が予め定められた所定状態であるか否かを判断する判断手段を備え、
    前記第１のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとし、前記第２のプラグ群における各グロープラグのオン時間を互いに同一のタイミングとするように各スイッチ手段に対してオン信号とオフ信号とを交互に繰り返すＰＷＭ信号を出力する構成をなし、
    かつ、前記バッテリが前記所定状態でない通常時には前記第１のプラグ群のオン時間と前記第２のプラグ群のオン時間とが同一とされ、
    前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、前記第１のプラグ群のオフ時間内に前記第２のプラグ群のオン時間が設定され、前記第２のプラグ群のオフ時間内に、前記第１のプラグ群のオン時間が設定されるように記複数のスイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のグロープラグ制御装置。
12. 前記制御手段は、少なくとも前記判断手段により前記バッテリが前記所定状態であると判断された場合、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を５０％とすることを特徴とする請求項１１に記載のグロープラグ制御装置。

Images