WO2016117299A1

WO2016117299A1 - 加熱装置

Info

Publication number: WO2016117299A1
Application number: PCT/JP2016/000132
Authority: WO
Inventors: 徹鮫島; 智行高川
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2016-07-28
Also published as: JP2016133111A

Abstract

　この加熱装置（１０）では、通電制御装置（１１０）は、統括制御装置（１２０）から送信される通電指示信号（ＳＧ１）に基づいてヒーター（ＨＴ）への電力の供給を行い、且つ、ヒーターへの電力の供給状態を示す通電状態信号（ＳＧ２）を統括制御装置に送信するように構成されている。統括制御装置は、リレー（ＲＬ１）を開状態とするための制御を行う遮断処理と、ヒーターに電力を供給するための通電指示信号を通電制御装置に送信する通電処理と、受信された通電状態信号に基づいてリレーに故障が生じているか否かを判定する判定処理と、からなる故障判定制御を行うように構成されている。これにより、ヒーターへの電力の供給を遮断するためのリレーに固着が生じた場合において、当該固着を検知することができる。

Description

加熱装置

関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年１月２２日に出願された日本特許出願２０１５－０１０４７２を基にしている。

　本開示は、内燃機関を備えた車両の一部を加熱する加熱装置に関する。

　車両には、内燃機関における始動性の向上等を目的として、車両の一部を加熱する加熱装置が備えられる。このような加熱装置としては、例えば、ディーゼルエンジンのグロープラグや、エタノール含有燃料を加熱するための装置等が知られている。

　加熱装置は、バッテリ等の電力源から電力の供給を受けて発熱するヒーターと、当該ヒーターに供給される電力の大きさを制御する通電制御部とを備えている。通電制御部は、電力源とヒーターとを繋ぐ電力供給経路の途中に設けられており、ヒーターに供給される電力の大きさをスイッチング素子の開閉動作によって制御する。また、スイッチング素子の開閉動作は、統括制御部（ＥＣＵ）から通電制御部に送信される制御信号によって制御される。

　スイッチング素子が故障したり、何らかの原因で統括制御部から異常な制御信号が通電制御部に送信されたりすると、スイッチング素子が閉状態のままとなってヒーターに電力が供給され続ける状態となってしまう可能性がある。そこで、このような場合においてヒーターへの電力の供給を遮断することを目的として、電力源と通電制御部との間には安全装置としてリレーが設けられる（下記特許文献１を参照）。リレーの開閉動作は、統括制御部によって制御される。

特開２０１０－２１６４２０号公報

　ところで、機械的な接点の切り換えによって電力経路の開閉を行うリレーにおいては、接点部分を大電流が流れることによって接点の固着が生じ、閉状態のままで動作できない（電力供給経路を遮断できない）状態となってしまうことがある。ただし、このような固着が生じても、通電制御部のスイッチング素子が正常に動作しているうちは特に問題は生じず、加熱装置は正常に動作する。

　しかしながら、リレーにおいて接点の固着が生じた後、スイッチング素子も閉状態のままとなってしまった場合には、リレーによる電力の遮断ができないため、ヒーターの温度が上昇し続けてしまうことになる。

　ここで、温度が上昇し過ぎたヒーターはやがて焼き切れてしまうので、最終的には電力の経路が遮断され、ヒーターの発熱は比較的短時間のうちに停止するようにも思われる。しかしながら、例えば、液体燃料を加熱するための加熱装置の場合、ヒーターの発熱部は液体中に配置されているため、ヒーターの温度は上昇しにくく、少なくとも短時間のうちにヒーターが焼き切れてしまうことはない。

　その結果、ヒーターによる液体燃料の加熱が長時間に亘って継続されるので、液体燃料の温度が上昇し過ぎてしまうことが懸念される。このため、直ちには問題が生じ得ないとしても、安全装置としてのリレーの固着はやはり望ましいものではなく、可能な限り早期に検出されるべきものである。

　本開示はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒーターへの電力の供給を遮断するためのリレーに固着が生じた場合において、当該固着を検知することのできる加熱装置を提供することにある。

　本開示の一態様によると、加熱装置は、内燃機関を備えた車両の一部を加熱する加熱装置であって、電力の供給を受けて発熱するヒーターと、ヒーターに電力を供給するための経路である電力供給経路と、電力供給経路の途中に設けられ、ヒーターへの電力の供給及び遮断を切り換える第１リレーと、電力供給経路のうち第１リレーとヒーターとの間となる位置に設けられ、ヒーターへの電力の供給を制御する通電制御部と、第１リレーの動作及び通電制御部の動作を制御する統括制御部と、を備える。通電制御部は、統括制御部から送信される通電指示信号に基づいてヒーターへの電力の供給を行い、且つ、ヒーターへの電力の供給状態を示す通電状態信号を統括制御部に送信するように構成されている。統括制御部は、第１リレーを開状態とするための制御を行う遮断処理と、ヒーターに電力を供給するための通電指示信号を通電制御部に送信する通電処理と、受信された通電状態信号に基づいて第１リレーに故障が生じているか否かを判定する判定処理と、からなる故障判定制御を行うように構成されている。

　このような構成の加熱装置においては、第１リレーを開状態とするための制御（遮断処理）が行われた状態で、ヒーターに電力を供給するための通電指示信号が通電制御部に送信される。「第１リレーを開状態とするための制御」とは、例えば、第１リレーを開状態とするために必要な制御信号を、統括制御部から第１リレーに送信する処理のことである。

　このとき、第１リレーに固着が生じておらず、第１リレーが統括制御部からの指示通りに動作して開状態となっているのであれば、通電処理が行われてもヒーターに電力は供給されない。その結果、統括制御部が受信する通電状態信号は、ヒーターに電流が流れなかったことを示す信号となる。

　一方、第１リレーに固着が生じており、第１リレーが閉状態のままとなっているのであれば、通電処理が行わると、これに伴ってヒーターに電力が供給されてしまうこととなる。その結果、統括制御部が受信する通電状態信号は、ヒーターに電流が流れたことを示す信号となる。

　このように、故障判定制御においては、第１リレーに固着が生じているか否かによって、統括制御部が受信する通電状態信号は異なるものとなる。このため、統括制御部は、受信された通電状態信号に基づいて第１リレーに故障が生じているか否かを判定する（判定処理）ことができる。

　これによれば、ヒーターへの電力の供給を遮断するためのリレーに固着が生じた場合において、当該固着を検知することのできる加熱装置が提供できる。

本開示の実施形態に係る加熱装置を模式的に示す図である。図１に示された加熱装置の動作を示すタイムチャートである。図１に示された加熱装置の動作を示すタイムチャートである。図１に示された加熱装置の動作を示すタイムチャートである。図１に示された加熱装置の動作を示すタイムチャートである。図１に示された加熱装置において実行される処理の流れを示すフローチャートである。図１に示された加熱装置において実行される処理の流れを示すフローチャートである。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　図１を参照しながら、本実施形態に係る加熱装置１０の構成について説明する。加熱装置１０は、内燃機関２００を備えた車両ＧＣに取り付けられており、車両ＧＣを構成する機器の一部を加熱するための装置となっている。

　車両ＧＣの構成について先ず説明する。図１では、車両ＧＣのうち内燃機関２００及びその周辺の構成のみが図示されている。内燃機関２００は、複数の気筒を備えた４サイクルレシプロエンジンであって、液体燃料を気筒内で燃焼させることにより駆動力を生じさせるものである。尚、それぞれの気筒の構成は略同一であるから、図１においては単一の気筒のみが内燃機関２００として図示されている。

　内燃機関２００には流路２１０が形成されている。流路２１０は、気筒を冷却するための冷却水が通る流路である。流路２１０を通る冷却水は、不図示のラジエータと内燃機関２００との間を循環している。流路２１０には水温センサ２１１が取り付けられている。水温センサ２１１は、流路２１０を通る冷却水の温度を測定するための温度センサである。水温センサ２１１によって測定された水温は、後述の統括制御装置１２０に送信される。

　内燃機関２００にはインジェクタＩＪが設けられている。インジェクタＩＪは、内燃機関２００の気筒内に液体燃料を供給するための装置である。インジェクタＩＪは、車両のＥＣＵによって開閉が制御される電磁弁である。

　インジェクタＩＪには、燃料タンク（不図示）から、フューエルポンプ（不図示）によって加圧された液体燃料が供給されている。このため、インジェクタＩＪが開状態になると、インジェクタＩＪから内燃機関２００の気筒内に液体燃料が噴射され、気筒内で燃焼する。本実施形態では、液体燃料として、ガソリンとエタノールとの混合燃料が用いられる。

　液体燃料の供給経路（配管）のうち、インジェクタＩＪの上流側部分には、加熱装置１０の一部であるヒーターＨＴと、濃度センサＤＳとが取り付けられている。ヒーターＨＴは、電力の供給を受けて発熱する電熱ヒーターである。ヒーターＨＴは、液体燃料の温度を上昇させることにより、液体燃料の揮発性を向上させ、気筒内における混合気体の燃焼性を向上させるためのものである。液体燃料におけるエタノール濃度が高い程、液体燃料の揮発性は低くなるので、ヒーターＨＴによる液体燃料の加熱が必要となる。

　濃度センサＤＳは、インジェクタＩＪに供給される液体燃料のエタノール濃度を測定するためのセンサである。濃度センサＤＳによって測定されたエタノール濃度は、後述の統括制御装置１２０に送信される。

　加熱装置１０の構成について説明する。加熱装置１０は、既に説明したヒーターＨＴの他、バッテリＢＴと、通電制御装置１１０（通電制御部）と、統括制御装置１２０（統括制御部）と、を備えている。

　バッテリＢＴは、車両ＧＣに備えられた蓄電池であって、ヒーターＨＴに電力を供給するための電力源となっている。バッテリＢＴとヒーターＨＴとは電力供給経路ＰＬ１で接続されている。また、バッテリＢＴは、通電制御装置１１０に駆動用の電力を供給するための電力源ともなっている。バッテリＢＴと通電制御装置１１０とは電力供給経路ＰＬ２で接続されている。

　通電制御装置１１０は、ヒーターＨＴへの電力の供給を制御するための制御装置であって、電力供給経路ＰＬ１の途中に設けられている。通電制御装置１１０は、スイッチング素子１１１と、制御回路１１２とを有している。

　スイッチング素子１１１は、電力供給経路ＰＬ１の開閉を切り換えるために設けられたＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。スイッチング素子１１１の開閉動作におけるデューティが調整されることにより、ヒーターＨＴに供給される電力が調整され、これによりヒーターＨＴにおける発熱量が調整される。

　制御回路１１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入出力インターフェイス等を備えたコンピュータシステムとして構成された部分である。制御回路１１２は、統括制御装置１２０から送信される通電指示信号ＳＧ１に基づいて、スイッチング素子１１１のゲートに係る電圧を変化させ、これによりスイッチング素子１１１を開閉動作させる。通電指示信号ＳＧ１は、スイッチング素子１１１の開閉動作におけるデューティの指示値（以下、「デューティ指示値」と称する）を伝達するための信号である。例えば、デューティ指示値が０％のときには、スイッチング素子１１１が常に開状態となるような制御がなされる。また、デューティ指示値が１００％のときには、スイッチング素子１１１が常に閉状態となるような制御がなされる。

　制御回路１１２は、電力供給経路ＰＬ１を流れている電流、すなわち、ヒーターＨＴにおいて実際に流れている電流を監視している。制御回路１１２は、ヒーターＨＴの通電状態を示す信号である通電状態信号ＳＧ２を、統括制御装置１２０へと送信している。

　電力供給経路ＰＬ１のうち、バッテリＢＴとスイッチング素子１１１との間には、バッテリＢＴ側から順に、ヒューズＦＳ１と、リレーＲＬ１（第１リレー）とが設けられている。ヒューズＦＳ１は、電力供給経路ＰＬ１を流れる電流が大きくなり過ぎた際に溶断し、電力供給経路ＰＬ１を遮断する安全装置である。

　リレーＲＬ１は、機械的な動作によってヒーターＨＴへの電力の供給及び遮断を切り換える継電器である。コイルＳＬ１に電流が流れると、電磁力によってリレーＲＬ１の接点が閉じた状態となり、ヒーターＨＴに電流が流れ得る状態となる。コイルＳＬ１に電流が流れなくなると、バネ力によってリレーＲＬ１の接点が開いた状態となり、ヒーターＨＴに電流が流れない状態となる。リレーＲＬ１の状態は、統括制御装置１２０から送信される制御信号によって切り換えられる。

　通常時においては、リレーＲＬ１は常に閉じた状態とされる。スイッチング素子１１１の動作において何らかの異常が生じ、スイッチング素子１１１が開状態のままとなってしまった場合には、リレーＲＬ１を開状態に切り換えることにより、ヒーターＨＴに流れ続ける電流を遮断することが可能となっている。

　電力供給経路ＰＬ２のうち、バッテリＢＴと通電制御装置１１０との間には、バッテリＢＴ側から順に、ヒューズＦＳ２と、リレーＲＬ２（第２リレー）とが設けられている。ヒューズＦＳ１は、電力供給経路ＰＬ２を流れる電流が大きくなり過ぎた際に溶断し、電力供給経路ＰＬ２を遮断する安全装置である。

　リレーＲＬ２は、機械的な動作によって通電制御装置１１０への駆動用電力の供給及び遮断を切り換える継電器である。コイルＳＬ２に電流が流れると、電磁力によってリレーＲＬ２の接点が閉じた状態となり、通電制御装置１１０に駆動用電力が供給される。コイルＳＬ２に電流が流れなくなると、バネ力によってリレーＲＬ２の接点が開いた状態となり、通電制御装置１１０に駆動用電力が供給されない状態となる。リレーＲＬ２の状態は、統括制御装置１２０から送信される制御信号によって切り換えられる。

　通常時においては、リレーＲＬ２は常に閉じた状態とされる。運転者の操作により車両ＧＣのイグニッションスイッチ（不図示）がＯＦＦとされ、車両が停車しているときには、リレーＲＬ２は開いた状態とされる。

　統括制御装置１２０は、加熱装置１０の全体の動作を統括制御するための制御装置である。統括制御装置１２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入出力インターフェイス等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。

　既に述べたように、統括制御装置１２０には、車両ＧＣに備えられた各種センサ（水温センサ２１１、濃度センサＤＳ）の測定結果や、通電制御装置１１０からの通電状態信号ＳＧ２が入力される。また、統括制御装置１２０は、通電制御装置１１０に通電指示信号ＳＧ１を送信し、これによりヒーターＨＴの発熱量を制御する。更に、統括制御装置１２０は、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２のそれぞれの開閉動作を制御する。

　車両ＧＣのダッシュボードには、車速や燃料残量等を表示する表示部１３０が設けられている。表示部１３０には報知ランプ１３１が配置されている。報知ランプ１３１は、後に説明する故障判定制御が行われていることを、点灯により運転者に報知するためのランプである。報知ランプ１３１の点灯及び消灯の切り換えは、統括制御装置１２０によって行われる。

　図２を参照しながら、加熱装置１０の動作について説明する。同図に示された５つのタイムチャートのうち、（Ａ）には、内燃機関２００の回転数の時間変化が示されている。（Ｂ）には、通電指示信号ＳＧ１によって伝達されるデューティ指示値の時間変化（ヒーターＨＴを流れる電流の指令値の時間変化ともいえる）が示されている。（Ｃ）には、車両ＧＣのイグニッションスイッチの状態の時間変化が示されている。（Ｄ）には、リレーＲＬ１に対する制御信号の時間変化が示されている。（Ｅ）には、リレーＲＬ２に対する制御信号の時間変化が示されている。（Ｄ）及び（Ｅ）において、「ＯＮ」はリレー（ＲＬ１、ＲＬ２）を閉状態とすることを示すものであり、「ＯＦＦ」はリレー（ＲＬ１、ＲＬ２）を開状態とすることを示すものである。

　尚、後に説明する図３乃至図５においても、図２と同様に５つのタイムチャートが示されている。それぞれの図において（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）により示されるものは、上記の図２の各タイムチャートで示されるもの（内燃機関２００の回転数等）と同じである。

　図２では、リレーＲＬ１が正常に機能しているかどうかを判定するための制御（後述の故障判定制御）が行われない場合における、加熱装置１０の動作の流れが示されている。後に説明する故障判定制御は、図２に示される制御の内容を一部変更するものである。従って、図２を参照しながら、故障判定制御が行われない場合の制御（以下、「通常制御」と称する）について先ず説明することとする。

　時刻ｔ０において、運転者の操作によってイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮとされると、統括制御装置１２０の制御により、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２が何れも閉状態に切り換えられる。また、統括制御装置１２０は、通電制御装置１１０に対する通電指示信号ＳＧ１の送信を開始する。これによりスイッチング素子１１１の開閉動作が開始され、ヒーターＨＴに電流が流れ始める。尚、通常制御において、時刻ｔ０以降に送信される通電指示信号ＳＧ１に対応するデューティ指示値を「デューティＤ２０」と表記することとする。

　時刻ｔ０以降では、通電によりヒーターＨＴに電流が流れるので、インジェクタＩＪの上流側における液体燃料の温度は次第に上昇していく。その後、液体燃料の温度が十分な高さまで上昇すると（時刻ｔ１０）、内燃機関２００が備えるスターターモーター（不図示）の回転が開始される。続いて、インジェクタＩＪからの燃料の噴射が開始され、内燃機関２００が動作し始める。

　時刻ｔ１０の後の時刻ｔ２０になると、統括制御装置１２０は通電指示信号ＳＧ１を変化させる。具体的には、デューティ指示値をデューティＤ２０から（これよりも小さな）デューティＤ１０に変化させる。これにより、ヒーターＨＴに流れる電流の値は小さくなり、ヒーターＨＴの発熱量が抑制される。このように、初期には大電流を流してその後は電流を抑制することで、ヒーターＨＴの温度変化の立ち上がりを迅速なものとしている。

　時刻ｔ２０の後の時刻ｔ３０には、始動時における暖機（液体燃料の温度上昇）が十分なものとなっている。このため、時刻ｔ３０においてはヒーターＨＴへの通電が停止される。つまり、統括制御装置１２０が通電指示信号ＳＧ１のデューティ指示値を０にし、これによりスイッチング素子１１１が開状態のままとなる。

　このとき、リレーＲＬ１は直ちには開状態に切り換えられず、閉状態のままとされる。リレーＲＬ１は、ヒーターＨＴへの通電が停止された時刻ｔ３０から所定期間が経過した時刻ｔ４０において、閉状態から開状態に切り換えられる。このように、リレーＲＬ１を開状態とするタイミングを遅らせることにより、リレーＲＬ１の接点に大電流が流れて接点の固着が生じてしまうことを防止している。

　尚、ヒーターＨＴへの通電が行われている期間（時刻ｔ０から時刻ｔ３０までの期間）において実行される上記制御のことを、以下では「始動時加熱制御」とも称する。

　その後、運転者の操作によってイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦとされると（時刻ｔ５０）、内燃機関２００の動作は停止し、車両ＧＣは停車した状態となる。

　ところで、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２は、機械的な接点の切り換えによって電力経路の開閉を行うものである。このようなリレーにおいては、接点部分を大電流が流れることによって接点の固着が生じ、閉状態のままで動作できない（電力供給経路を遮断できない）状態となってしまうことがある。

　リレーＲＬ１に固着が生じると、スイッチング素子１１１が閉状態のままとなってしまった場合において、ヒーターＨＴへの電力供給を遮断することができない。特に、本実施形態においてはヒーターＨＴの発熱部が液体燃料中に配置されている。このため、ヒーターＨＴが焼き切れてしまうことはなく、液体燃料の温度が上昇し続けてしまうことになる。

　このような現象を防止するために、加熱装置１０では、リレーＲＬ１が正常に機能しているかどうか（固着が生じていないかどうか）を判定するための制御、すなわち故障判定制御が行われる。

　故障判定制御の内容について、図３を参照しながら説明する。図３では、始動時加熱制御が終了した時刻ｔ３０の後に故障判定制御が行われる場合のタイムチャートが示されている。尚、加熱装置１０では、車両ＧＣが停車した時刻ｔ５０の後にも故障判定制御が行われるのであるが、これについては後述する。

　時刻ｔ３０までの期間における加熱装置１０の動作は、図２に基づいて説明した動作と同一である。故障判定制御は、時刻ｔ３０の後の時刻ｔ４０から開始される。

　時刻ｔ４０になると、統括制御装置１２０は、リレーＲＬ１を開状態に切り換えるための制御信号を送信する（コイルＳＬ１の電流を０とする）。このとき、リレーＲＬ１に固着が生じていないのであれば、リレーＲＬ１は開状態に切り換わる。仮に、リレーＲＬ１に固着が生じていれば、制御信号に応じて動作することができないため、リレーＲＬ１は閉状態のままとなる。

　このように、リレーＲＬ１を開状態とするために統括制御装置１２０が行う処理のことを、以下では「遮断処理」と称する。遮断処理は、故障判定制御のうち最初に行われる処理である。

　尚、図２を参照しながら説明した通常制御においても、始動時加熱制御が終わった後の時刻ｔ４０にはリレーＲＬ１が開状態とされる。つまり、本実施形態では、図２の場合と同じ処理を、故障判定制御の一部（遮断処理）として利用している。

　遮断処理が実行された後、統括制御装置１２０は通電指示信号ＳＧ１を変化させ、デューティ指示値を０からデューティＤ０５に変更する。デューティＤ０５は、始動時加熱制御の実行時（通常時）におけるデューティＤ１０よりも小さな値となっている。このため、仮にリレーＲＬ１が閉状態となっていた場合には、ヒーターＨＴには通常時よりも小さな電流が流れることになる。一方、リレーＲＬ１が正常に動作し開状態となっていた場合には、通電指示信号ＳＧ１の変化に拘らずヒーターＨＴには電流は流れない。

　このように、ヒーターＨＴに電力を供給するための通電指示信号ＳＧ１を通電制御装置１１０に送信する処理のことを、以下では「通電処理」と称する。

　通電処理は所定期間継続される。時刻ｔ４０の後の時刻ｔ４５には、通電指示信号ＳＧ１のデューティ指示値が再び０とされ、これにより通電処理が終了する。

　統括制御装置１２０は、通電処理が行われている期間（時刻ｔ４０から時刻ｔ４５までの期間）においてヒーターＨＴに電流が流れたかどうかを、当該期間において受信された通電状態信号ＳＧ２に基づいて判定する。ヒーターＨＴに電流が流れなかった場合には、リレーＲＬ１に固着は生じていないということであるから、統括制御装置１２０はリレーＲＬ１が正常であると判定する。一方、ヒーターＨＴに電流が流れた場合には、時刻ｔ４０以降もリレーＲＬ１は閉状態のままであったということであるから、統括制御装置１２０はリレーＲＬ１に固着が生じている（リレーＲＬ１が異常である）と判定する。

　このように、受信された通電状態信号ＳＧ２に基づいてリレーＲＬ１に故障（固着）が生じているか否かを判定する処理を、以下では「判定処理」と称する。

　以上のように、故障判定制御においては、リレーＲＬ１に固着が生じているか否かによって、統括制御装置１２０が受信する通電状態信号ＳＧ２が異なるものとなる。これにより、リレーＲＬ１に故障が生じているか否かを判定することが可能となっている。

　尚、以上のような故障判定制御は、始動時加熱制御が完了した直後のみならず、様々なタイミングで実行することができる。本実施形態では、車両ＧＣが停車した時刻ｔ５０の後にも故障判定制御が再度行われる。

　図４には、車両ＧＣが停車した時刻ｔ５０の後に故障判定制御が行われる場合のタイムチャートが示されている。図４に示される処理のうち、時刻ｔ５０までの期間における加熱装置１０の動作は、図２に基づいて説明した動作と同一である。

　図４に示されるように、時刻ｔ５０以降において故障判定制御が行われる場合には、車両ＧＣのイグニッションスイッチがＯＦＦとされた時刻ｔ５０以降も、リレーＲＬ２は閉状態（ＯＮ）のままとされる。これにより、通電制御装置１１０には、車両ＧＣの停車後も引き続き駆動用電力が供給される。

　時刻ｔ５０においては、リレーＲＬ１は（当初から）開状態となっており、時刻ｔ５０以降においても引き続き開状態のままで維持される。時刻ｔ５０以降に実行される故障判定制御においては、リレーＲＬ１を開状態のままで維持することが遮断処理に該当する。

　時刻ｔ５０において、統括制御装置１２０は通電指示信号ＳＧ１を変化させ、デューティ指示値を０からデューティＤ０５に変更する。デューティＤ０５は、図３（Ｂ）の時刻ｔ４０以降におけるデューティ指示値と同じ値である。デューティ指示値をデューティＤ０５に維持している状態、すなわち通電処理は、時刻ｔ５０から、所定期間が経過した時刻ｔ５５まで継続される。時刻ｔ５５には、通電指示信号ＳＧ１のデューティ指示値が再び０とされ、これにより通電処理が終了する。

　統括制御装置１２０は、通電処理が行われている期間（時刻ｔ５０から時刻ｔ５５までの期間）においてヒーターＨＴに電流が流れたかどうかを、当該期間において受信された通電状態信号ＳＧ２に基づいて判定する。ヒーターＨＴに電流が流れなかった場合には、リレーＲＬ１に固着は生じていないということであるから、統括制御装置１２０はリレーＲＬ１が正常であると判定する。一方、ヒーターＨＴに電流が流れた場合には、時刻ｔ４０以降もリレーＲＬ１は閉状態のままであったということであるから、統括制御装置１２０はリレーＲＬ１に固着が生じていると判定する（判定処理）。

　故障判定制御は、始動時加熱制御が開始される前に実行されてもよい。図５には、始動時加熱制御が開始される直前に故障判定制御が行われる場合のタイムチャートが示されている。

　図５に示される例においては、運転者の操作によってイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮとされた時刻ｔ０以降においても、リレーＲＬ１は開状態のままとされる。時刻ｔ０よりも後であり、時刻ｔ１０よりも前の時刻ｔ５において、リレーＲＬ１は閉状態に切り換えられる。この例における故障判定制御は、リレーＲＬ１が開状態となっている時刻ｔ０から時刻ｔ５までの期間において行われる。時刻ｔ０から時刻ｔ５までの期間に、リレーＲＬ１を開状態のままで維持することが、この例における遮断処理に該当する。

　時刻ｔ０において、統括制御装置１２０は通電指示信号ＳＧ１を変化させ、デューティ指示値を０からデューティＤ０５に変更する。デューティＤ０５は、図３（Ｂ）の時刻ｔ４０以降におけるデューティ指示値と同じ値である。デューティ指示値をデューティＤ０５に維持している状態、すなわち通電処理は、時刻ｔ０から時刻ｔ５まで継続される。時刻ｔ５には、通電指示信号ＳＧ１のデューティ指示値がデューティＤ２０とされ、以降は図２に基づいて説明した始動時加熱制御が行われる。

　統括制御装置１２０は、通電処理が行われている期間（時刻ｔ０から時刻ｔ５までの期間）においてヒーターＨＴに電流が流れたかどうかを、当該期間において受信された通電状態信号ＳＧ２に基づいて判定する。ヒーターＨＴに電流が流れなかった場合には、リレーＲＬ１に固着は生じていないということであるから、統括制御装置１２０はリレーＲＬ１が正常であると判定する。一方、ヒーターＨＴに電流が流れた場合には、時刻ｔ０以降もリレーＲＬ１は閉状態のままであったということであるから、統括制御装置１２０はリレーＲＬ１に固着が生じていると判定する（判定処理）。

　尚、このように始動時加熱制御の直前に故障判定制御が行われる場合には、ヒーターＨＴへの最初の通電が行われる前に、リレーＲＬ１の動作確認を確実に行うことができる。ただし、始動時加熱制御の開始タイミングが遅れてしまうので、それに伴って車両ＧＣの始動完了のタイミングも遅くなってしまい、運転者に違和感を与えてしまうことが懸念される。このため、本実施形態のように、始動時加熱制御が完了した後、及び車両ＧＣが停車した後に故障判定制御が行われる方が望ましい。

　車両ＧＣの始動時において実行される具体的な処理（図３を参照しながら説明した故障判定制御を含む）の流れについて、図６を参照しながら説明する。図６に示される一連の処理は、統括制御装置１２０、及び通電制御装置１１０の制御回路１１２によって実行される。

　最初のステップＳ０１では、イグニッションスイッチがＯＮであるか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＮであれば、ステップＳ０２に移行する。イグニッションスイッチがＯＦＦであれば、車両ＧＣは停車したままの状態であるから、図１に示される一連の処理を終了する。

　ステップＳ０２では、流路２１０を通る冷却水の水温（水温センサ２１１の測定結果）が統括制御装置１２０により取得される。

　ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、液体燃料のエタノール濃度（濃度センサＤＳの測定結果）が統括制御装置１２０により取得される。尚、エタノール濃度は、このように濃度センサＤＳにより直接測定されてもよいのであるが、過去の運転中における空燃比センサの測定結果等に基づいて算出されてもよい。

　ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、測定された水温が所定の第１閾値以下であり、且つ測定されたエタノール濃度が所定の第２閾値以上であるかどうかが判定される。このような条件が満たされているときには、液体燃料への着火が比較的行われにくいため、ヒーターＨＴによる加熱が必要とされる。この場合、ステップＳ０５に移行する。

　一方、測定された水温が第１閾値を超えているか、又は測定されたエタノール濃度が第２閾値未満であるような場合には、液体燃料への着火が比較的行われやすいため、ヒーターＨＴによる加熱は不要である。この場合、図６に示される一連の処理を終了する。その後、起動時加熱処理を行うことなく内燃機関２００の始動が行われる。

　ステップＳ０５では、禁止フラグの値が０であるか否かが判定される。禁止フラグとは、統括制御装置１２０の記憶装置（メモリ）に設けられた情報の格納場所である。禁止フラグの値は通常時は０になっている。禁止フラグの値が１であるときには、ヒーターＨＴに電力が供給されるような通電指示信号ＳＧ１の送信が禁止される。すなわち、デューティ指示値が０よりも大きくなるような通電指示信号ＳＧ１の送信が禁止される。禁止フラグの値の変更については後述する。

　禁止フラグの値が０である場合にはステップＳ０６に移行する。禁止フラグの値が１である場合には、ヒーターＨＴへの通電が禁止されているということであるから、図６に示される一連の処理を終了する。その後、起動時加熱処理を行うことなく内燃機関２００の始動が行われる。

　ステップＳ０６では、これまでに説明したものと同様の方法（図３の時刻ｔ０以降）により始動時加熱制御が開始される。

　ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、ヒーターＨＴへの通電が行われたという履歴情報が、統括制御装置１２０の記憶装置に記憶される。

　ステップＳ０７に続くステップＳ０８では、これまでに説明したものと同様の方法（図３の時刻ｔ３０）により始動時加熱制御を終了する。尚、始動時加熱制御を終了するタイミングは、加熱対象（本実施形態では液体燃料）が必要とする熱量等に応じて適宜設定される。

　ステップＳ０８に続くステップＳ０９では、報知ランプ１３１の点灯が行われる。既に述べたように、報知ランプ１３１は、故障判定制御が行われていることを運転者に報知するためのランプである。

　ステップＳ０９に続くステップＳ１０以降の処理が、故障判定制御（図３における時刻ｔ４０から時刻ｔ４５までの期間に行われる制御）に該当する。ステップＳ１０では遮断処理が行われ、ステップＳ１０に続くステップＳ１１では通電処理が行われる。遮断処理及び通電処理の詳細は、図３を参照しながら既に述べたとおりであるから、ここでは説明を省略する。

　ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、通電処理が行われている間に通電制御装置１１０から送信される通電状態信号ＳＧ２が、統括制御装置１２０によって受信される。

　ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、受信された通電状態信号ＳＧ２が、ヒーターＨＴに電流が流れたことを示すものであるか否かが判定される。すなわち、通電処理が行われている間に、ヒーターＨＴに電流が流れたか否かが判定される。ヒーターＨＴに電流が流れたと判定された場合には、ステップＳ１４に移行する。

　ステップＳ１４に移行したということは、リレーＲＬ１が閉状態のままになっているということである。このため、統括制御装置１２０は、リレーＲＬ１に固着が生じている（リレーＲＬ１が異常である）と判定する。

　ステップＳ１４に続くステップＳ１６では、禁止フラグの値が１に書き換えられる。つまり、リレーＲＬ１に固着が生じているので、以降においてはヒーターＨＴに電力を供給することが禁止された状態となる。禁止フラグの値が１に書き換えられた後は、ステップＳ１７に移行する。

　ステップＳ１３において、ヒーターＨＴに電流が流れなかったと判定された場合には、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５に移行したということは、リレーＲＬ１が開状態になっているということである。このため、統括制御装置１２０は、リレーＲＬ１に固着は生じておらず、リレーＲＬ１が正常に機能していると判定する。その後、ステップＳ１７に移行する。

　ステップＳ１７では、報知ランプ１３１の消灯が行われる。これにより、故障判定制御が終了したことが運転者に報知される。

　続いて、車両ＧＣの停車時において実行される具体的な処理（図４を参照しながら説明した故障判定制御を含む）の流れについて、図７を参照しながら説明する。図７に示される一連の処理は、統括制御装置１２０、及び通電制御装置１１０の制御回路１１２によって実行される。

　最初のステップＳ２１では、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り換えられたか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＦＦであれば、ステップＳ２２に移行する。イグニッションスイッチがＯＮであれば、車両ＧＣを停車させるための操作がなされていないということであるから、図７に示される一連の処理を終了する。

　ステップＳ２２では、内燃機関２００を停止させる。ステップＳ２２に続くステップＳ２３では、車両ＧＣが始動されてから現時点までの間に、ヒーターＨＴへの通電が行われたかどうかが判定される。かかる判定は、統括制御装置１２０の記憶装置に記憶された履歴情報（ステップＳ０７において記憶される情報）を参照することにより行われる。ヒーターＨＴへの通電が行われていれば、ステップＳ２４に移行する。ヒーターＨＴへの通電が一度も行われていないのであれば、リレーＲＬ１は一度も閉状態に切り換えられなかったということである。この場合、リレーＲＬ１に固着が生じている可能性はないため、故障判定制御を行うことなく、図７に示された一連の処理を終了する。

　ステップＳ２４では、禁止フラグの値が０であるか否かが判定される。禁止フラグの値が０である場合にはステップＳ２５に移行する。禁止フラグの値が１である場合には、ヒーターＨＴへの通電が禁止されているということであるから、故障判定制御を行うことなく、図７に示される一連の処理を終了する。

　ステップＳ２４に続くステップＳ２５では、報知ランプ１３１の点灯が行われる。既に述べたように、報知ランプ１３１は、故障判定制御が行われていることを運転者に報知するためのランプである。

　ステップＳ２５に続くステップＳ２６では、故障判定制御（図４における時刻ｔ５０から時刻ｔ５５までの期間に行われる制御）が行われる。故障判定制御の詳細は、図４を参照しながら既に述べたとおりであるから、ここでは説明を省略する。

　ステップＳ２６に続くステップＳ２７では、リレーＲＬ２が閉状態から開状態に切り換えられる。これにより、通電制御装置１１０への駆動用電力の供給が停止され、通電制御装置１１０はシャットダウンされる。

　ステップＳ２８では、報知ランプ１３１の消灯が行われる。これにより、故障判定制御が終了したことが運転者に報知される。

　ところで、ステップＳ２６の故障判定制御が実行されている途中の時点において、運転者の操作によって再びイグニッションスイッチがＯＮとされる場合が考えられる。この場合、故障判定制御が完了するのを待ってから車両ＧＣの始動を行ってもよいのであるが、車両ＧＣの始動タイミングが遅くなってしまうので、運転者に対し違和感を与えてしまうことが懸念される。

　そこで、ステップＳ２６（故障判定制御）の途中において、イグニッションスイッチがＯＮとされたことが検知された場合には、その時点において直ちに故障判定制御が中断され、車両ＧＣの始動が開始されることとすればよい。

　その場合、統括制御装置１２０は、イグニッションスイッチがＯＮとされたことを検知すると、ヒーターＨＴへの電力の供給を停止するための（デューティ指示値が０の）通電指示信号ＳＧ１を通電制御装置１１０に送信する。その後、所定期間が経過した後に、統括制御装置１２０は、リレーＲＬ１を閉状態に切り換えるための制御信号を送信する。以降は、図２の時刻ｔ０以降に示されたものと同じ動作が行われる。

　このような方法であれば、運転者に違和感を与えることなく、車両ＧＣの再始動を行うことができる。また、リレーＲＬ１が閉状態に切り換えられるときには、リレーＲＬ１の通電が確実に停止した状態となっているので、リレーＲＬ１に瞬間的な大電流が流れて固着が生じるようなことが防止される。

　尚、以上においては、ヒーターＨＴの加熱対象が液体燃料である例について説明したが、本開示の実施態様としてはこのようなものに限定されない。ヒーターＨＴの加熱対象としては、内燃機関２００の冷却水であってもよく、内燃機関２００の気筒であってもよい。また、空燃比センサの固体電解質層であってもよい。

　以上、具体例を参照しつつ本開示の実施の形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　内燃機関（２００）を備えた車両（ＧＣ）の一部を加熱する加熱装置（１０）であって、
　電力の供給を受けて発熱するヒーター（ＨＴ）と、
　前記ヒーターに電力を供給するための経路である電力供給経路（ＰＬ１）と、
　前記電力供給経路の途中に設けられ、前記ヒーターへの電力の供給及び遮断を切り換える第１リレー（ＲＬ１）と、
　前記電力供給経路のうち前記第１リレーと前記ヒーターとの間となる位置に設けられ、前記ヒーターへの電力の供給を制御する通電制御部（１１０）と、
　前記第１リレーの動作及び前記通電制御部の動作を制御する統括制御部（１２０）と、を備え、
　前記通電制御部は、
　前記統括制御部から送信される通電指示信号（ＳＧ１）に基づいて前記ヒーターへの電力の供給を行い、且つ、前記ヒーターへの電力の供給状態を示す通電状態信号（ＳＧ２）を前記統括制御部に送信するように構成されており、
　前記統括制御部は、
　前記第１リレーを開状態とするための制御を行う遮断処理と、
　前記ヒーターに電力を供給するための前記通電指示信号を前記通電制御部に送信する通電処理と、
　受信された前記通電状態信号に基づいて前記第１リレーに故障が生じているか否かを判定する判定処理と、
　からなる故障判定制御を行うように構成されている加熱装置。
　前記統括制御部は、前記遮断処理を行ったにも拘らず、前記ヒーターに電流が流れていることを示す前記通電状態信号が受信された場合には、前記第１リレーに故障が生じていると判定する、請求項１に記載の加熱装置。
　前記統括制御部は、前記通電処理においては、前記ヒーターに流れる電流が、通常時において前記ヒーターに流れる電流よりも小さくなるように、前記通電指示信号の送信を行う、請求項２に記載の加熱装置。
　前記統括制御部は、前記内燃機関の始動時には、前記内燃機関に供給される液体燃料を前記ヒーターにより加熱する始動時加熱制御を行うように構成されており、
　前記故障判定制御は、前記始動時加熱制御が終了した後に行われる、請求項２に記載の加熱装置。
　前記始動時加熱制御を終了する際において、前記統括制御部は、前記ヒーターへの電力の供給を停止するための前記通電指示信号を前記通電制御部に送信し、所定期間が経過した後に前記故障判定制御を行う、請求項４に記載の加熱装置。
　前記統括制御部は、前記内燃機関の始動時には、前記内燃機関に供給される液体燃料を前記ヒーターにより加熱する始動時加熱制御を行うように構成されており、
　前記故障判定制御は、前記始動時加熱制御が開始される前に行われる、請求項２に記載の加熱装置。
　前記統括制御部は、前記故障判定制御を、前記車両が停車して前記内燃機関が停止した後に行う、請求項２に記載の加熱装置。
　前記統括制御部は、前記内燃機関が停止した後、前記内燃機関を再び始動させるための操作が運転者によりなされた場合には、前記故障判定制御を中断する、請求項７に記載の加熱装置。
　前記故障判定制御を中断した後、前記内燃機関の始動が行われる前において、前記統括制御部は、前記ヒーターへの電力の供給を停止するための前記通電指示信号を前記通電制御部に送信してから、所定期間が経過した後に、前記第１リレーを閉状態とするための制御を行う、請求項８に記載の加熱装置。
　前記通電制御部に対する駆動用電力の供給及び遮断を切り換える第２リレー（ＲＬ２）を更に備えており、
　前記統括制御部は、
　前記内燃機関が停止した際においても前記第２リレーを開状態とするための制御を行わず、前記故障判定制御が終了するまでの間、前記第２リレーを閉状態のまま維持する、請求項７に記載の加熱装置。
　前記統括制御部は、前記内燃機関が始動してから停止するまでの間において、前記ヒーターへの電力の供給が一度も行われていない場合には、前記内燃機関が停止した後において、前記故障判定制御を行わない、請求項７に記載の加熱装置。
　前記ヒーターは、前記内燃機関に供給される液体燃料を加熱するものであって、
　前記内燃機関に供給される冷却水の温度を取得する温度取得部（２１１）と、
　前記内燃機関に供給される燃料のエタノール濃度を取得する濃度取得部（ＤＳ）と、を更に備え、
　前記冷却水の温度が所定の第１閾値以下であり、且つ、前記エタノール濃度が所定の第２閾値以上である場合にのみ、前記故障判定制御を行う、請求項２に記載の加熱装置。
　前記故障判定制御が行われていることを運転者に報知する報知部（１３１）を更に備えている、請求項２に記載の加熱装置。
　前記故障判定制御において、前記第１リレーに故障が生じているとの判定がなされた場合には、前記統括制御部では、前記ヒーターに電力を供給するための前記通電指示信号の送信が禁止される、請求項２に記載の加熱装置。