JP5407457B2 - 通電制御装置 - Google Patents
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Description
このような低定格グロープラグ7に、逆極性の電源1Rが接続されると、接地側から電源電圧BATTが直接印加される。このような場合には、低定格グロープラグは初期抵抗が小さく、非常に大きな逆電流が流れるので、グロープラグ7が過剰発熱し断線してしまう虞もある。
さらに、グロープラグ7の破損に至った場合には、破損したグロープラグ7の破片などがエンジンの燃焼室内に飛散し、二次的被害として、エンジンの損傷を引き起こす虞もある。
しかしながら、一般ユーザーにおいては、必ずしも正確な知識を有しているとは限らず、バッテリの極性を逆向きに接続してしまう虞があり、電源逆接続によるグロープラグの破損は確実に回避しなければならない。
しかし、低定格グロープラグを用いた場合には、正常な電源の接続状態において、グローリレーに大電流が流れるため、大きな容量のリレーを用いる必要がある。このようなグローリレーは、体格が大きく、近年の高度に集約されたエンジンルーム内に搭載が困難となる虞がある。また、コストの増大にも繋がる。
加えて、上記通電制御装置と並列にインダクタンスが存在し、該インダクタンスからの誘導起電力により電源電圧とは逆極性で高い電圧の負サージ電圧が発生しても、上記サージバイパスダイオードによって負サージ電圧がバイパスされ上記制御回路に負サージ電圧が印加されることがない。
また、上記負サージ電圧が、上記寄生ダイオードに対して逆極性となるダイオード(以下、逆バイアスダイオードと称す)の耐電圧以下の場合には、上記逆バイアスダイオードによって、上記発熱体に逆電流が流れるのが阻止されるので、上記発熱体が負サージ電圧によって破壊される虞はない。
さらに、上記逆バイアスダイオードに印加される負サージ電圧が上記閾値を超える場合には、上記負サージ保護回路によって上記半導体素子の入力端子と出力端子とが強制的に導通状態とされ、上記逆バイアスダイオードを迂回して上記入力端子と上記出力端子との間に流れるので、上記逆バイアスダイオードに高電圧の負サージ電圧が印加されないようにできる。
したがって、本発明によれば、電源ラインと接地との間に複数のインダクタンスが存在する回路であっても、電源逆接に対しても、負サージ電圧に対しても上記半導体素子及び上記発熱体のいずれも破壊される虞のない信頼性の高い誘電制御装置を実現できる。また、本発明は、僅かな回路構成の変更により実現可能であるので、通電制御装置の体格増加や製造コストの増加を招く虞がない。
図1(a)に示すように、GCU6は、本発明の要部である電源逆接続保護用ダイオードを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(以下、RBPMOSと称す)60とRBPMOS60の駆動を制御する駆動制御装置(以下、DCUと称す)61とによって構成されている。
RBPMOSのドレインDは、駆動電源BATTに接続され、ソースSは、グロープラグ出力GLを介してグロープラグ7に接続され、ゲートGは、DCU61の出力に接続されている。
DCU61には、複数のRBPMOSが設けられ、それぞれのRBPMOSによって燃焼機関の気筒毎に設けられたグロープラグ7への通電を制御している。
電源1の陰極、GCU6のGND、グロープラグ7は、図略のエンジンヘッドや車両ボディなどに接地されており、GNDを共有した状態となっている。
DCU61は例えば制御電圧+Bのデューティ比を変化させてグロープラグ7の発熱量を調整するパルス幅変調(PWM)制御を行うべく、RBPMOSのゲートGに印加されるゲート電圧VGを変化させて出力している。
このため、図2(b)に示すように、オルタネータのフィールドコイルから放出されるフィールドディケイノイズに代表される、インダクタ8、9に流れる電流が遮断されたときに放出される電源電圧(例えば12V)にくらべ遙かに高い電圧(例えば100V)の負サージ電圧が印加される。
このように高い電圧は、RBPMOS60の逆バイアスダイオード602の耐電圧VDiを遙かに超えているため、RBPMOS60の逆バイアスダイオード602が破壊される虞がある。
また、DCU61にもGNDから+Bに向かって逆向きに負サージ電圧が印加されるのでDCU61も破壊される虞がある。
図3(b)に示すように、制御電圧系のインダクタンス9から発生する負サージ電圧は、ダイオード62をバイパスとしてDCU61に侵入することなく流れるのでDCU61が損傷される虞はなくなる。
ところが、このようなバイパス用ダイオード62を設けても、駆動電源系のインダクタンス8から発生する負サージ電圧は、接地側からグロープラグ7を介して、RBPMOS60の逆バイアスダイオード602に印加され、逆バイアスダイオード602の耐電圧VDiを遙かに超えているため、逆バイアスダイオード602が破壊される虞がある。従来の逆バイアスダイオードを含まないMOS60zであれば、このような問題は発生しないが、従来のMOS60zでは、電源逆接に対してグロープラグ7の保護ができない。
S100で、始動開始されると、S101において、TDC62によってRPBMOS60に印加される電圧のモニタが開始され、S102において、閾値Vrefを超える負サージ電圧VSRGが検出されると、S103において、ゲート電圧VGが印加され、RBPMOS60が強制的にONとなる。S102において負サージ電圧VSRGが閾値Vref以下の場合には、S104においてDCU61よって通常の通電制御がなされ、S105において、運転状況が判断され、運転終了の場合には、S106の通電停止となる。
近年、ガスセンサの加熱活性化用ヒータにも高温化、即暖化が求められ、その通電制御に半導体素子を用いたスイッチング回路が利用され、本発明の通電制御装置を用いることにより、電源逆接と負サージ電圧からガスセンサの加熱活性化用ヒータ及びスイッチング回路を保護することが可能となる。
上記実施形態の説明においては、低定格発熱体としてグロープラグを用いた通電制御装置について説明したが、上記実施形態の低定格発熱体をガスセンサ加熱活性化用ヒータに置き換えて適用し得るものである。
また、本発明の通電制御装置は、発熱体としてグロープラグ及びガスセンサ加熱用ヒータのみならず、その他の車載用のヒータの駆動全般に対し、電源逆接続と負サージ電圧からスイッチング用の半導体素子の保護と発熱体の保護とを同時に行うことができる通電制御装置として適宜採用可能である。
1、2 ヒューズ
4 リレー
5 電子制御蔵置(ECU)
6 制御装置(GCU)
60 逆バイアスダイオード付MOS(RBPMOS)
601 寄生ダイオード
602 逆バイアスダイオード(寄生ダイオードに対して逆極性となるダイオード)
61 駆動制御装置(DCU、駆動制御装置)
7 グロープラグ(低定格発熱体)
+B 制御電圧入力端子
BATT 駆動電圧入力端子
RY リレー出力
D ドレイン(入力端子)
G ゲート(制御端子)
S ソース(出力端子)
GL グロープラグ出力端子
GND 接地端子
Claims (3)
- 通電により発熱する発熱体と、該発熱体への通電量を制御する制御信号を発信する電子制御装置と、該制御信号に従って開閉する半導体素子と、上記制御信号に従って該半導体素子を開閉駆動する駆動制御装置とからなる通電制御装置において、
上記半導体素子は、該半導体素子の電源入力端子と出力端子との間に並列に形成された寄生ダイオードに対して直列に配設され逆極性となるダイオードを具備し、
上記駆動制御装置の電源入力端子と接地との間に接地側から入力端子側に向かって順バイアスとなるように負サージバイパス用ダイオードを設けるとともに、
上記半導体素子の制御端子と接地との間に、電源ラインと接地との間の電圧と所定の閾値とを比較し負サージ電圧を検出する負サージ電圧検出回路と、
該負サージ電圧検出回路で検出された負サージ電圧が上記閾値を超えたときに所定期間だけ上記半導体素子の入力端子と出力端子との間を強制的に導通せしめる負サージ保護回路とを設けたことを特徴とする通電制御装置。 - 上記発熱体は、ディーゼル燃焼機関の着火を補助するグロープラグであることを特徴とする請求項1に記載の通電制御装置。
- 上記発熱体は、燃焼機関の燃焼排気流路に設けられ、燃焼排気中の特定ガス成分を測定するガスセンサを加熱活性化する発熱体であることを特徴とする請求項1に記載の通電制御装置。
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