WO2021039166A1 - 制御装置 - Google Patents

Abstract

制御装置（１０）は、蓄電池（３０）とヒーター（２５）の間を繋ぐ電力供給路（６１０）と、前記電力供給路の途中に設けられ、制御信号の入力を受けて開閉動作を行うハイサイドスイッチ（２００）と、前記ヒーターへの通電が行われている状態と、前記ヒーターへの通電が行われていない状態と、を交互に切り替えるＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部（１０１）と、前記ハイサイドスイッチが閉状態となっているときに、前記蓄電池から出力される電圧の値が所定値を下回ると、前記ハイサイドスイッチに入力される前記制御信号を強制的に変化させ、前記ハイサイドスイッチを開状態に維持するように構成されたラッチ素子（３１０，３２０）と、を備える。

Description

制御装置 関連出願の相互参照

　本出願は、2019年8月26日に出願された日本国特許出願2019-153416号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

　本開示は、ヒーターの制御装置に関する。

　車両の排気配管には、排ガスの状態を検知するための種々のセンサが設けられる。このようなセンサとしては、例えば、排ガスに含まれる粒子状物質の濃度を検知するための粒子状物質検出センサが挙げられる。粒子状物質検出センサには、よく知られているように、電極間に堆積した粒子状物質を燃焼させ除去するためのヒーターが設けられる。

　また、排気配管に設けられるセンサとしては、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するための濃度センサも挙げられる。濃度センサには、よく知られているように、固体電解質層を高温の活性状態に保つためのヒーターが設けられる。

　各種のセンサに設けられるヒーターは、いずれも、電力の供給を受けて発熱する電気ヒーターとして構成される。

　ところで、ヒーターに電力を供給するための電力供給路の一部において、例えば地絡等の異常が生じると、以降はヒーターを発熱させることができなくなり、センサによる計測を正常に行うことができなくなる。そこで、下記特許文献１に記載されている装置では、ヒーターにおいて断線、短絡等の異常が生じたか否かを、ヒーターに電力を供給するための電源の出力電圧、の測定結果に基づいて判定することとしている。

特開平５－１９５８４３号公報

　ヒーターの発熱中において、ヒーターに電力を供給するための電力供給路で地絡が生じると、地絡箇所においては比較的大きな電流が流れてしまう。このため、ヒーターや制御装置等に電力を供給している蓄電池においては、短時間のうちにその出力電圧が低下する。その結果、制御装置が有するマイコンへの供給電圧が低下し、マイコンが正常に動作し得ない状態になってしまったり、マイコンがリセットされてしまったりする可能性がある。

　特許文献１に記載されている装置においては、電源の出力電圧の値をＡＤ変換により取得し、且つ、当該値を用いてソフトウェアによる演算を行う必要がある。このため、地絡などの異常が生じてから、当該異常を検知するまでには、ＡＤ変換やソフトウェアによる演算による遅延が生じると考えられる。

　しかしながら、地絡が発生すると、上記のように、短時間のうちに制御装置への供給電圧が低下してしまう。このため、制御装置が地絡の発生を検知するよりも前に、電圧低下に伴って制御装置のマイコンが正常に動作することができなくなり、適切な異常時の対応をとることができなくなってしまう可能性がある。

　本開示は、ヒーターへの電力供給路に地絡が生じた場合でも適切な対応をとることのできる制御装置、を提供することを目的とする。

　本開示に係る制御装置は、ヒーターの制御装置であって、蓄電池とヒーターとの間を繋ぐ電力供給路と、電力供給路の途中に設けられ、制御信号の入力を受けて開閉動作を行うハイサイドスイッチと、ヒーターへの通電が行われている状態と、ヒーターへの通電が行われていない状態と、を交互に切り替えるＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部と、ハイサイドスイッチが閉状態となっているときに、蓄電池から出力される電圧の値が所定値を下回ると、ハイサイドスイッチに入力される制御信号を強制的に変化させ、ハイサイドスイッチを開状態に維持するように構成されたラッチ素子と、を備える。

　ハイサイドスイッチが閉状態となっているとき、すなわち、ヒーターへの通電が行われているときに、電力供給路で地絡が発生すると、蓄電池から出力される電圧の値が所定値を下回る。上記構成の制御装置が備えるラッチ素子は、蓄電池から出力される電圧の値が所定値を下回ると、ハイサイドスイッチに入力される制御信号を強制的に変化させ、ハイサイドスイッチを開状態に維持するように構成されている。これにより、ヒーターへの電力供給を直ちに停止させ、蓄電池から出力される電圧を正常値に戻すことができる。

　ラッチ素子による上記の動作は、ＡＤ変換やソフトウェアによる演算を介することなく、ハードウェアのみによって極めて短時間のうちに行われる。これにより、蓄電池から出力される電圧の低下は最低限に抑えられるので、制御装置は、地絡発生後においても正常に動作し続けて、例えばＰＷＭ制御を中断するなど、適切な対応をとることができる。

　本開示によれば、ヒーターへの電力供給路に地絡が生じた場合でも適切な対応をとることのできる制御装置、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る制御装置、及びその制御対象であるヒーターの構成を模式的に示す図である。 図２は、蓄電池の出力電圧等の時間変化の例を示すタイムチャートである。 図３は、蓄電池の出力電圧等の時間変化の例を示すタイムチャートである。 図４は、第１実施形態に係る制御装置によっ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５は、第２実施形態に係る制御装置、及びその制御対象であるヒーターの構成を模式的に示す図である。 図６は、蓄電池の出力電圧等の時間変化の例を示すタイムチャートである。 図７は、蓄電池の出力電圧等の時間変化の例を示すタイムチャートである。 図８は、第３実施形態に係る制御装置、及びその制御対象であるヒーターの構成を模式的に示す図である。 図９は、蓄電池の出力電圧等の時間変化の例を示すタイムチャートである。 図１０は、蓄電池の出力電圧等の時間変化の例を示すタイムチャートである。 図１１は、第３実施形態に係る制御装置によっ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、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

　第１実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置１０は、不図示の車両に設けられる粒子状物質検出センサ２０を制御するための装置として構成されている。制御装置１０の説明に先立ち、粒子状物質検出センサ２０の構成について、図１を参照しながら説明する。

　粒子状物質検出センサ２０は、不図示の車両の排気配管のうち、粒子フィルタよりも下流側となる位置に設けられるセンサである。粒子状物質検出センサ２０は、当該位置における粒子状物質の濃度を検知することで、粒子フィルタによる粒子状物質の捕集が正常に行われているか否かを判定するためのものである。粒子状物質検出センサ２０は、素子部２６と、ヒーター２５と、を備えている。

　素子部２６は、例えばセラミックにより形成された板状部材の表面に、一対の電極を互いに離間させた状態で形成したものである。粒子状物質は導電性を有するので、電極間に粒子状物質が堆積すると、その堆積量に応じて、電極間の電気抵抗が低下する。電極間には所定の電圧が印加される。後述の制御装置は、電極間に流れる電流の値に基づいて、粒子状物質の濃度を取得する。粒子状物質検出センサ２０には、一対の検出端子２３、２４が設けられている。検出端子２３は、素子部２６が有する一対の電極の一方に繋がる端子である。検出端子２４は、素子部２６が有する一対の電極のもう一方に繋がる端子である。

　ヒーター２５は、素子部２６を加熱し、素子部２６に堆積した粒子状物質を燃焼させ除去するための電気ヒーターである。図１においては、ヒーター２５が１つの電気抵抗として模式的に示されている。粒子状物質検出センサ２０には、一対のヒーター用端子２１、２２が設けられている。ヒーター用端子２１は、抵抗体であるヒーター２５の一端に繋がる端子である。ヒーター用端子２１とヒーター２５との間は、配線６１４によって接続されている。ヒーター用端子２２は、抵抗体であるヒーター２５の他端に繋がる端子である。ヒーター用端子２２とヒーター２５との間は、配線６２１によって接続されている。

　尚、以上のような粒子状物質検出センサ２０の構成としては、公知の構成を採用することができる。このため、粒子状物質検出センサ２０の更なる具体的な構成については、その説明を省略する。

　制御装置１０は、粒子状物質検出センサ２０が有するヒーター２５の発熱を制御するとともに、ヒーター２５における異常時の処理をも行うように構成されている。このため、制御装置１０はヒーター２５の制御装置、ということもできる。以下に説明するような、ヒーター２５への電力供給に関連する制御装置１０の構成や、制御装置１０が行う処理については、ヒーターを有する様々なセンサの制御装置にも適用することができる。例えば、制御装置１０の制御対象であるセンサが、排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知するための濃度センサであってもよい。

　引き続き図１を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、一対のセンサ用端子１３、１４と、一対のヒーター用端子１１、１２と、電源用端子１５と、接地用端子１６と、を備えている。

　センサ用端子１３、１４は、粒子状物質検出センサ２０の素子部２６の電極に印加するための電圧を出力するとともに、素子部２６の電極間を流れる電流の測定するために設けられた端子である。センサ用端子１３は、配線を介して検出端子２３に接続される。センサ用端子１４は、配線を介して検出端子２４に接続される。

　制御装置１０の内部において、センサ用端子１３、１４は、いずれも後述のマイコン１００へと接続されている。マイコン１００は、センサ用端子１３、１４から出力される電圧の調整、及び、センサ用端子１３とセンサ用端子１４との間を流れる電流の取得等を行う。これにより、粒子状物質検出センサ２０を正常に動作させ、粒子状物質検出センサ２０による粒子状物質の濃度の測定を行う。センサ用端子１３、１４と、マイコン１００との間には、上記のような電圧の調整等を実現するために、例えば昇圧回路や電流検出回路などが設けられている。ただし、これらについては公知の構成を適宜採用し得るので、図１においてはその図示を省略している。

　ヒーター用端子１１、１２は、粒子状物質検出センサ２０のヒーター２５に供給される電力を出力するために設けられた端子である。ヒーター用端子１１は、配線６１３を介してヒーター用端子２１に接続される。ヒーター用端子１２は、配線６２２を介してヒーター用端子２２に接続される。

　電源用端子１５及び接地用端子１６は、蓄電池３０からの電力供給を受けるための端子である。電源用端子１５には蓄電池３０の正極が接続され、接地用端子１６は接地される。これにより、電源用端子１５と接地用端子１６との間に、蓄電池３０からの直流電力が供給される。蓄電池３０は、例えばリチウムイオンバッテリーであって、制御装置１０や粒子状物質検出センサ２０と共に車両に搭載されている。電源用端子１５を介して蓄電池３０から供給される電力のうち、一部は制御装置１０の動作用の電力として用いられ、他の一部はヒーター２５を発熱させるための電力として用いられる。更に、当該電力の一部は、ヒーター２５やマイコン１００とは別に設けられた回路３７０（後述）にも供給される。

　制御装置１０の内部においては、電源用端子１５とヒーター用端子１１との間が、配線６１１、ハイサイドスイッチ２００、及び配線６１２を介して接続されている。配線６１１は、電源用端子１５とハイサイドスイッチ２００との間を繋いでいる。配線６１２は、ハイサイドスイッチ２００とヒーター用端子１１との間を繋いでいる。

　配線６１１、配線６１２、配線６１３、及び配線６１４は、蓄電池３０とヒーター２５との間を繋ぐ電力供給路に該当する。以下、これらの配線を総じて「電力供給路６１０」とも称する。

　ハイサイドスイッチ２００は、電力供給路６１０の途中となる位置において開閉動作を行い、ヒーター２５への通電を切り替えるためのスイッチである。ハイサイドスイッチ２００は、半導体スイッチ２１０と、制御回路２２０と、を有している。半導体スイッチ２１０は例えばＭＯＳトランジスタであり、制御回路２２０から入力されるゲート電圧の変化に応じて電力供給路６１０の開閉を切り替えるものである。制御回路２２０は、マイコン１００から入力される制御信号に応じて、上記のゲート電圧を変化させるものである。

　本実施形態のハイサイドスイッチ２００は、制御信号として０Ｖよりも大きな所定値の電圧が入力されると、半導体スイッチ２１０が閉状態となり、制御信号として上記所定値よりも低い電圧、例えば０Ｖの電圧が入力されると、半導体スイッチ２１０が開状態となるように構成されている。尚、制御回路２２０によるゲート電圧の変化は、ソフトウェアの処理を介することなく、ハードウェアの構成のみに基づいて行われる。

　以下の説明においては、半導体スイッチ２１０が開状態となっているときのことを示して、「ハイサイドスイッチ２００が開状態となっている」のように表記することがある。同様に、半導体スイッチ２１０が閉状態となっているときのことを示して、「ハイサイドスイッチ２００が閉状態となっている」のように表記することがある。

　ハイサイドスイッチ２００には、制御信号が入力される部分である入力部２３０を有している。マイコン１００と入力部２３０との間は、配線６３１により繋がれている。マイコン１００からの制御信号は、配線６３１を介して入力部２３０へと入力され、上記の制御回路２２０へと入力される。

　マイコン１００は、不図示のＣＰＵやＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータであって、制御装置１０の全体を制御するものである。マイコン１００は、電力入力部１１０と、リセット信号入力部１２０と、ラッチ信号入力部１３０と、制御信号出力部１４０と、ヒーター電圧入力部１５０、１６０と、ヒーター電流入力部１７０と、を備えている。

　電力入力部１１０は、マイコン１００を動作させるために必要な電力が入力される部分である。電力入力部１１０には、５Ｖ電源３３０から出力される５Ｖの電圧が入力される。

　５Ｖ電源３３０は、蓄電池３０から供給される電力を、５Ｖの定電圧の電力に変換するための電源回路である。５Ｖ電源３３０は、入力部３３３と、出力部３３１と、リセット信号出力部３３２と、を有している。入力部３３３は、蓄電池３０から供給される電力が入力される部分である。入力部３３３と電力供給路６１０との間は配線６３６によって繋がれている。出力部３３１は、５Ｖの定電圧の電力を出力する部分である。出力部３３１と電力入力部１１０との間は配線によって繋がれている。

　配線６３６は途中で２つに分岐している。分岐した配線６３６のうちの一方は上記のように入力部３３３に接続されており、他方は回路３７０へと接続されている。回路３７０は、ヒーター２５やマイコン１００とは別に設けられた回路であって、その用途は特に限定されない。回路３７０は、制御装置１０の一部として設けられた回路であってもよく、制御装置１０とは別に設けられた外部の回路であってもよい。回路３７０に繋がる配線６３６は、蓄電池３０からの電力の一部を、回路３７０に向けて出力するための「電力出力路」に該当する。電力出力路である配線６３６の一端は、上記のように電力供給路６１０に接続されている。本実施形態の構成においては、電力出力路である配線６３６は、ヒーター２５とは別の回路に向けて電力を供給するための配線、ということもできる。この場合における「別の回路」には、回路３７０のみならず、５Ｖ電源３３０やマイコン１００も含まれる。

　リセット信号出力部３３２は、マイコン１００のリセット信号入力部１２０にリセット信号を出力する部分である。リセット信号出力部３３２とリセット信号入力部１２０との間は配線によって繋がれている。マイコン１００は、リセット信号入力部１２０にリセット信号が入力されると、自動的にリセットされるように構成されている。通常時においては、リセット信号出力部３３２からは５Ｖの電圧が出力されている。リセット信号とは、当該電圧を低下させる信号である。つまり、リセット信号出力部３３２から出力される電圧が、５Ｖよりも低い所定電圧まで低下すると、マイコン１００は自動的にリセットされる。

　ラッチ信号入力部１３０は、後述のフリップフロップ３２０からラッチ信号が入力される部分である。フリップフロップ３２０の動作やラッチ信号については後に説明する。

　制御信号出力部１４０は、先に述べた制御信号をハイサイドスイッチ２００へと出力する部分である。制御信号出力部１４０には、ハイサイドスイッチ２００に繋がる配線６３１の一端が接続されている。マイコン１００は、制御信号出力部１４０から制御信号を出力することで、ハイサイドスイッチ２００を開閉動作させる。

　ヒーター電圧入力部１５０は、ヒーター２５の＋側の電圧、すなわち、配線６１４側の部分における電圧を取得するための部分である。図１に示されるように、ヒーター電圧入力部１５０には配線６３４の一端が接続されている。配線６３４の他端は、配線６１２の途中に抵抗を介して接続されている。マイコン１００は、ヒーター電圧入力部１５０に入力される電圧をＡＤ変換し、当該電圧に基づいて、ヒーター２５の＋側の電圧を取得する。

　ヒーター電圧入力部１６０は、ヒーター２５の－側の電圧、すなわち、配線６２１側の部分における電圧を取得するための部分である。図１に示されるように、ヒーター電圧入力部１６０には配線６２３の一端が接続されている。配線６２３の他端はヒーター用端子１２に接続されている。マイコン１００は、ヒーター電圧入力部１６０に入力される電圧をＡＤ変換し、当該電圧に基づいて、ヒーター２５の－側の電圧を取得する。

　ヒーター電流入力部１７０は、ヒーター２５を流れる電流を取得するための部分である。ヒーター電流入力部１７０には、配線６３５の一端が接続されている。配線６３５の他端は、電流検出回路３４０に接続さている。

　電流検出回路３４０は、ヒーター２５を流れる電流を取得するための回路である。電流検出回路３４０は、入力部３４１、３４２と、出力部３４３とを有している。

　図１に示されるように、配線６２３の途中の部分は、抵抗３４５を介して接地されている。入力部３４１は、抵抗３４５の一方側となる位置に接続されており、入力部３４２は、抵抗３４５の他方側となる位置に接続されている。電流検出回路３４０は、抵抗３４５の両端の電位差に応じた信号を出力部３４３から出力し、当該信号をヒーター電流入力部１７０に入力する。

　抵抗３４５を流れる電流の値は、ヒーター２５を流れる電流の値に等しい。マイコン１００は、ヒーター電流入力部１７０に入力される信号に基づいて、抵抗３４５の両端の電位差を取得し、当該電位差に基づいて、抵抗３４５を流れる電流の値、すなわちヒーター２５を流れる電流の値を算出することができる。

　マイコン１００は、機能的な制御ブロックとして、ＰＷＭ制御部１０１と、地絡判定部１０２と、を備えている。

　ＰＷＭ制御部１０１は、ヒーター２５への通電が行われている状態と、ヒーター２５への通電が行われていない状態と、を所定のデューティで交互に切り替える制御、すなわちＰＷＭ制御を行う部分である。本実施形態では、ＰＷＭ制御部１０１は、ハイサイドスイッチ２００を開閉動作させることによりＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭ制御部１０１は、上記のデューティでハイサイドスイッチ２００が開閉動作を行うように制御信号を生成し、当該制御信号を制御信号出力部１４０から出力する。

　尚、ＰＷＭ制御部１０１によるＰＷＭ制御は、本実施形態のようなハイサイド駆動によって行われてもよいのであるが、ローサイド駆動によって行われることとしてもよい。例えば、配線６２３の途中となる位置に、ハイサイドスイッチ２００と同様のローサイドスイッチを配置し、このローサイドスイッチを所定のデューティで開閉させることで、ＰＷＭ制御が行われることとしてもよい。この場合、通常時においては、ハイサイドスイッチ２００は常に閉状態に保たれることとなる。

　ＰＷＭ制御部１０１は、ヒーター２５の温度が所定の設定温度に保たれるように、ＰＷＭ制御におけるデューティを調整する。本実施形態では、ＰＷＭ制御は一定の周期、具体的には１００ミリ秒の周期で行われる。デューティは、それぞれの周期において、ハイサイドスイッチ２００が閉状態に保たれる期間の占める割合である。本実施形態では、デューティは２％から９８％の範囲で調整される。尚、以下では、「ミリ秒」を「ｍｓ」と表記することもある。

　よく知られているように、ヒーター２５の温度と電気抵抗との間には相関がある。ＰＷＭ制御部１０１は、ヒーター２５の電気抵抗を算出し、これに基づいてヒーター２５の温度を取得する。ヒーター２５の電気抵抗は、ヒーター２５の両端に印加される電圧と、ヒーター２５を流れる電流とに基づいて算出することができる。ヒーター２５の両端に印加される電圧は、ヒーター電圧入力部１５０、１６０のそれぞれに入力される電圧に基づいて算出される。ヒーター２５を流れる電流は、ヒーター電流入力部１７０に入力される信号に基づいて算出される。

　ＰＷＭ制御部１０１は、上記のように取得されるヒーター２５の温度が、所定の設定温度に保たれるよう、フィードバックを行いながらＰＷＭ制御におけるデューティを調整する。

　地絡判定部１０２は、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたか否かを判定する部分である。「地絡」とは、接地電位との間で短絡が生じることをいう。地絡判定部１０２による判定の方法については後に説明する。

　ところで、電力供給路６１０の途中、例えば配線６１３の途中において地絡が生じると、地絡箇所においては比較的大きな電流が流れてしまう。このため、蓄電池３０からの出力電圧が低下してしまい、５Ｖ電源３３０からマイコン１００に供給される電圧が不安定になってしまう可能性がある。このため、マイコン１００が正常に動作し得ない状態になってしまったり、リセット信号入力部１２０にリセット信号が入力され、マイコン１００がリセットされてしまったりする可能性がある。

　これを防止するための方法としては、マイコン１００が地絡を検知すると、マイコン１００がＰＷＭ制御を中断し、ハイサイドスイッチ２００を開状態に切り替える処理を行うように構成することが考えられる。しかしながら、その場合には、地絡を検知するためのＡＤ変換や、地絡を判定するためのソフトウェアによる演算のために時間を要してしまう。

　このため、マイコン１００が地絡の発生を検知するよりも前に、電圧低下に伴ってマイコン１００が正常に動作することができなくなり、適切な異常時の対応をとることができなくなってしまう可能性がある。

　そこで、本実施形態に係る制御装置１０では、マイコン１００のソフトウェアが行う処理によるのではなく、フリップフロップ３２０等のハードウェアの動作によって、地絡への対応を行うように構成されている。

　これを実現するための構成について、引き続き図１を参照しながら説明する。制御装置１０には更に、強制スイッチ４００と、比較器３１０と、フリップフロップ３２０と、を備えている。

　強制スイッチ４００は、外部から入力される信号に応じて開閉の切り替わるスイッチである。強制スイッチ４００は、配線６３１の途中と、接地部との間を繋ぐ配線の途中となる位置に設けられている。通常時においては、強制スイッチ４００は開状態に維持されている。このため、ハイサイドスイッチ２００には、マイコン１００から送信される制御信号がそのまま入力される。

　一方、強制スイッチ４００が閉状態になると、配線６３１の電位は常に接地電位となる。このため、マイコン１００から送信される制御信号は、強制的に０Ｖの信号となってハイサイドスイッチ２００に入力される。この場合、ハイサイドスイッチ２００は、マイコン１００から送信される制御信号によることなく、常に開状態に維持されることとなる。

　強制スイッチ４００には、フリップフロップ３２０から伸びる配線６３２を介して信号が入力される。当該信号が、所定電圧よりも低い「Ｌｏｗ」の状態のときには、強制スイッチ４００は開状態となる。当該信号が、所定電圧よりも高い「Ｈｉｇｈ」の状態のときには、強制スイッチ４００は閉状態となる。強制スイッチ４００は、ソフトウェアによる処理を介することなく、上記の信号の変化に基づいて機械的に動作するスイッチとして構成されている。

　尚、以下の説明においては、各部の信号が上記の「Ｌｏｗ」となってといることを示すものとして、単に「Ｌ」と表記することがある。同様に、各部の信号が上記の「Ｈｉｇｈ」となってといることを示すものとして、単に「Ｈ」と表記することがある。先に述べた制御信号も、Ｈ及びＬのいずれかの状態をとる信号となっている。制御信号がＬのときにはハイサイドスイッチ２００が開状態となり、制御信号がＨのときにはハイサイドスイッチ２００が閉状態となる。

　比較器３１０は、所謂「コンパレータ」とも称される回路素子である。比較器３１０は、入力端子３１１、３１２と、出力端子３１３とを有している。

　入力端子３１１には、配線６３６に繋がる配線の一端が接続されている。このため、入力端子３１１には、蓄電池３０の出力電圧が入力されている。入力端子３１２には、電圧源３１５が接続されている。このため、入力端子３１２には、電圧源３１５で生成された一定の第１閾電圧が入力されている。本実施形態では、当該第１閾電圧が６．８Ｖに設定されている。

　比較器３１０は、入力端子３１１に入力されている電圧が、入力端子３１２に入力されている第１閾電圧よりも高いときに、出力端子３１３からはＬの信号が出力されるように構成されている。また、比較器３１０は、入力端子３１１に入力されている電圧が、入力端子３１２に入力されている第１閾電圧よりも低くなると、出力端子３１３からはＨの信号が出力されるように構成されている。出力端子３１３からＨの信号が出力された後、入力端子３１１に入力されている電圧が上昇し、所定の第２閾電圧を超えると、出力端子３１３からは再びＬの信号が出力される。本実施形態では、上記の第２閾電圧として、６．８Ｖよりも高い７．６Ｖが設定されている。以上のような機能を有する比較器３１０の構成としては、公知の構成を採用することができる。このため、比較器３１０の具体的な構成については説明を省略する。

　電力供給路６１０において地絡が生じていない通常時においては、電力供給路６１０の電圧、すなわち入力端子３１１に入力されている電圧の値は、６．８Ｖよりも十分に高い値となっている。このため、通常時においては、比較器３１０の出力端子３１３からはＬの信号が出力されている。

　フリップフロップ３２０は、Ｄ端子３２１と、Ｑ端子３２２と、ＣＫ端子３２３と、ＣＬＲ端子３２４と、を有する回路素子である。Ｄ端子３２１には、配線６３３の一端が接続されている。配線６３３の他端は、配線６３１に接続されている。このため、Ｄ端子３２１には、制御信号出力部１４０から出力される制御信号が入力される。

　ＣＫ端子３２３には、比較器３１０の出力端子３１３から伸びる配線が接続されている。このため、ＣＫ端子３２３には、出力端子３１３から出力されるＨ又はＬの信号が入力される。

　Ｑ端子３２２には、先に説明した配線６３２の一端が接続されている。配線６３２のうち、Ｑ端子３２２側の端部の近傍は２つに分岐しており、その一方がＱ端子３２２に接続され、他方がマイコン１００のラッチ信号入力部１３０に接続されている。Ｑ端子３２２は、強制スイッチ４００に向けてラッチ信号を出力する部分である。ラッチ信号は、制御信号出力部１４０から出力される制御信号と同様に、Ｈ又はＬの状態をとり得る信号となっている。先に述べたように、ラッチ信号がＬの状態のときには強制スイッチ４００は開状態となり、ラッチ信号がＨの状態のときには強制スイッチ４００は閉状態となる。

　フリップフロップ３２０の動作仕様について説明する。フリップフロップ３２０は、ＣＫ端子３２３に入力される信号がＬからＨへと変化した時点で、その時点におけるＤ端子３２１への入力信号と同じ信号を、Ｑ端子３２２から出力し続けるように構成されている。Ｑ端子３２２から出力される信号の状態が次に変化するのは、ＣＫ端子３２３に入力される信号が、再びＬからＨへと変化した時点である。

　例えば、ＣＫ端子３２３に入力される信号がＬからＨへと変化した時点において、Ｄ端子３２１にＨの信号が入力されていた場合には、以降はＱ端子３２２からＨの信号が出力される。その後、ＣＫ端子３２３に入力される信号が再びＬからＨへと変化するまでの間は、Ｄ端子３２１に入力される信号の状態に拘らず、Ｑ端子３２２からはＨの信号が出力され続ける。

　同様に、ＣＫ端子３２３に入力される信号がＬからＨへと変化した時点において、Ｄ端子３２１にＬの信号が入力されていた場合には、以降はＱ端子３２２からＬの信号が出力される。その後、ＣＫ端子３２３に入力される信号が再びＬからＨへと変化するまでの間は、Ｄ端子３２１に入力される信号の状態に拘らず、Ｑ端子３２２からはＬの信号が出力され続ける。

　ＣＬＲ端子３２４は、ラッチクリア信号の入力を受ける部分である。ＣＬＲ端子３２４にラッチクリア信号が入力されると、その時点において、Ｑ端子３２２から出力される信号が強制的にＬとされる。ＣＬＲ端子３２４には、通常時においては、Ｈの信号が入力されている。ラッチクリア信号は、当該信号を所定の時間幅においてＬに変化させる信号となっている。尚、本実施形態ではラッチクリア信号を使用しないので、ＣＬＲ端子３２４に繋がる配線は図示されていない。

　電力供給路６１０の途中において地絡が生じた際における、フリップフロップ３２０等の動作について、図２を参照しながら説明する。図２（Ａ）に示されるのは、蓄電池３０からの出力電圧の変化である。蓄電池３０からの出力電圧とは、電源用端子１５に入力される電圧のことである。

　図２（Ｂ）に示されるのは、マイコン１００の制御信号出力部１４０から出力される制御信号の時間変化である。尚、この制御信号は、実際にハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号とは異なる場合がある。例えば、強制スイッチ４００が閉状態になっているときには、制御信号出力部１４０から出力される制御信号の状態によることなく、ハイサイドスイッチ２００に到達する制御信号はＬのままとなる。

　図２（Ｃ）に示されるのは、ヒーター２５の両端に印加される印加電圧の時間変化である。図２（Ｄ）に示されるのは、比較器３１０の出力端子３１３から出力される信号の時間変化である。図２（Ｅ）に示されるのは、フリップフロップ３２０のＱ端子３２２から出力されるラッチ信号の時間変化である。

　図２（Ｆ）に示されるのは、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号の時間変化である。先に述べたように、当該制御信号は、制御信号出力部１４０から出力される制御信号とは異なる場合がある。図２（Ｇ）に示されるのは、地絡判定部１０２の判定結果の時間変化である。

　図２に示される例では、時刻ｔ３１０に、電力供給路６１０の途中において地絡が生じている。時刻ｔ３１０は、制御信号がＨとなっており、ヒーター２５への通電が行われているタイミングの時刻である。

　図２（Ｂ）に示されるように、地絡が生じる時刻ｔ３１０よりも前の期間においては、マイコン１００から出力信号が送信されている。先に述べたように、本実施形態では１００ｍｓの周期でＰＷＭ制御が行われている。当該周期の始期となるべきタイミング、すなわち、制御信号がＬからＨへと切り替えられるべきタイミングが、図２では時刻ｔ１００、ｔ３００、ｔ５００、ｔ７００として示されている。また、各周期において、制御信号がＨからＬへと切り替えられるべきタイミングが、図２では時刻ｔ２００、ｔ３００、ｔ６００として示されている。尚、図２（Ｂ）に示される例では、ＰＷＭ制御のデューティは概ね５０％となっている。

　地絡が生じる時刻ｔ３１０よりも前の期間においては、強制スイッチ４００は開状態となっている。このため、図２（Ｆ）に示されるように、当該期間においてハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号は、図２（Ｂ）に示される制御信号と一致している。

　図２（Ａ）に示されるように、時刻ｔ３１０以降は、地絡の発生に伴い、蓄電池３０からの出力電圧が低下し始める。その後の時刻ｔ３２０には、この出力電圧が、第１閾電圧である６．８Ｖを下回っている。

　図２（Ｄ）に示されるように、蓄電池３０の出力電圧が第１閾電圧を下回った時刻ｔ３２０には、比較器３１０の出力端子３１３から出力される信号がＬからＨへと変化する。つまり、フリップフロップ３２０のＣＫ端子３２３に入力される信号が、ＬからＨへと変化する。

　時刻ｔ３２０においては、フリップフロップ３２０のＤ端子３２１に入力される信号は、制御信号出力部１４０から出力される制御信号と同じＨとなっている。このため、時刻ｔ３２０では、フリップフロップ３２０のＱ端子３２２から出力されるラッチ信号が、ＬからＨに切り替わる。

　ラッチ信号がＨに切り替わると、当該信号により、強制スイッチ４００が閉状態に切り替えられる。このため、図２（Ｆ）に示されるように、時刻ｔ３２０以降においては、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号がＬのままとなる。これにより、時刻ｔ３２０以降においてハイサイドスイッチ２００は開状態に維持される。

　ハイサイドスイッチ２００が開状態になると、以降は地絡の影響を受けなくなることにより、蓄電池３０の出力電圧は上昇し始める。図２（Ａ）に示されるように、時刻ｔ３２０の後の時刻ｔ３３０においては、当該出力電圧が、第２閾電圧である７．６Ｖを上回っている。

　図２（Ｄ）に示されるように、蓄電池３０の出力電圧が第２閾電圧を上回った時刻ｔ３３０には、比較器３１０の出力端子３１３から出力される信号がＨからＬへと変化する。一方、図２（Ｅ）に示されるように、フリップフロップ３２０のＱ端子３２２から出力されるラッチ信号は、時刻ｔ３３０以降においてもＨのままで維持される。

　以上のように、ハイサイドスイッチ２００が閉状態となっているときに、蓄電池３０から出力される電圧の値が所定値（本実施形態では６．８Ｖ）を下回ると、比較器３１０及びフリップフロップ３２０の作用によって強制スイッチ４００が閉状態となり、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が強制的にＬに変化する。

　その結果、ハイサイドスイッチ２００が開状態に維持される。ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号を強制的に変化させる比較器３１０及びフリップフロップ３２０は、本実施形態における「ラッチ素子」に該当する。

　これらのラッチ素子は、ＡＤ変換やソフトウェアによる演算を介することなく、上記の動作をハードウェアのみにより実現するものであるから、ハイサイドスイッチ２００の状態を、地絡が生じてから短時間のうちに開状態へと切り替えることができる。

　図２の例のように、ヒーター２５への通電が行われているタイミングで地絡が生じると、蓄電池３０からの出力電圧の変化速度は、３．５Ｖ／μ秒程度である。このような出力電圧の変化を、従来のようにＡＤ変換によって取得しようとすると、５ｍｓ程度かかってしまうのが一般的である。このため、出力電圧の低下を検知するよりも前に、出力電圧が大きく低下し、マイコン１００がリセットされてしまう可能性が高い。

　これに対し、本実施形態では上記のように、ＡＤ変換やソフトウェアによる演算を介することなく、極めて短時間のうちにハイサイドスイッチ２００を開状態に切り替えることができる。これにより、蓄電池３０から出力される電圧の低下は最低限に抑えられるので、マイコン１００を含む制御装置１０は、地絡発生後においても正常に動作し続けることができる。

　ラッチ信号は、先に述べたように、マイコン１００のラッチ信号入力部１３０にも入力されている。ラッチ信号がＨになるのは、電力供給路６１０の途中において地絡が生じているときである。このため、マイコン１００の地絡判定部１０２は、このラッチ信号の状態に基づいて、電力供給路６１０の途中において地絡が生じているか否かを判定することができる。

　ただし、マイコン１００によるラッチ信号の取得には、ＡＤ変換のために時間を要する。また、ラッチ信号に基づく判定には、ソフトウェアによる演算処理のためにさらに時間を要する。このため、地絡判定部１０２による判定処理を、時間軸に沿って連続的に行うことは難しい。

　そこで、本実施形態では、予め設定された特定のタイミングでマイコン１００がラッチ信号を取得し、ラッチ信号に基づく地絡の判定を地絡判定部１０２が行うこととしている。ラッチ信号を取得するタイミングとしては、ヒーター２５への通電が開始されてから１ｍｓが経過したタイミング、及び、ヒーター２５への通電が開始されてか９９ｍｓが経過したタイミングが設定されている。デューティは２％から９８％の範囲で調整される本実施形態において、前者はヒーター２５への通電が必ず行われているタイミングであり、後者はヒーター２５への通電が必ず停止されているタイミングである。

　図２の例では、時刻ｔ３００から９９ｍｓが経過したタイミングである時刻ｔ４９０において、マイコン１００によるラッチ信号の取得、及び、ラッチ信号に基づく地絡の判定が行われている。

　地絡判定部１０２は、上記のように取得されたラッチ信号がＨになったことを以って、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号がラッチ素子により強制的に変化させられたことを検知する。本実施形態の地絡判定部１０２は、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が強制的にＬへと変化させられると、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたと判定する。

　時刻ｔ４９０において、地絡判定部１０２により地絡が生じたとの判定がなされると、以降は、ＰＷＭ制御部１０１はＰＷＭ制御を中断する。図２（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ４９０以降においては、制御信号出力部１４０から制御信号が出力されなくなる。これにより、地絡発生個所からの電流の漏出を最低限に抑え、過電流に伴う更なる故障の発生等を防止することができる。

　このように、本実施形態に係る制御装置１０は、地絡が発生した後も引き続き正常に動作し続けることができるので、ＰＷＭ制御を中断する等、適切な対応を確実にとることができる。適切な対応として、ヒーター２５に異常が発生した履歴を記録したり、当該異常を外部に報知するなどの対応をとることとしてもよい。

　電力供給路６１０の途中において、図２とは異なるタイミングで地絡が生じた場合ついて、図３を参照しながら説明する。図３の（Ａ）乃至（Ｇ）のそれぞれに示される対象は、図２の（Ａ）乃至（Ｇ）に示される対象と同じである。図３に示される例では、地絡の発生するタイミングが時刻ｔ２１０となっている。図３（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ２１０は、制御信号がＬとなっており、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングの時刻である。

　時刻ｔ２１０において地絡が発生しても、その時点では、ハイサイドスイッチ２００は開状態となっている。このため、蓄電池３０からの出力電圧は、時刻ｔ２１０の時点では低下しない。蓄電池３０からの出力電圧が地絡に伴って低下し始めるのは、時刻ｔ２１０の後、制御信号が最初にＨに切り替わる時刻である時刻ｔ３００からとなっている。時刻ｔ３００の後の時刻ｔ３１１には、出力電圧が、第１閾電圧である６．８Ｖを下回っている。

　図３（Ｄ）に示されるように、蓄電池３０の出力電圧が第１閾電圧を下回った時刻ｔ３１１には、比較器３１０の出力端子３１３から出力される信号がＬからＨへと変化する。

　時刻ｔ３１１においては、フリップフロップ３２０のＤ端子３２１に入力される信号は、制御信号出力部１４０から出力される制御信号と同じＨとなっている。このため、時刻ｔ３１１では、フリップフロップ３２０のＱ端子３２２から出力されるラッチ信号が、ＬからＨに切り替わる。

　ラッチ信号がＨに切り替わると、当該信号により、強制スイッチ４００が閉状態に切り替えられる。このため、図３（Ｆ）に示されるように、時刻ｔ３１１以降においては、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号がＬのままとなる。これにより、時刻ｔ３１１以降においてハイサイドスイッチ２００は開状態に維持される。

　ハイサイドスイッチ２００が開状態になると、蓄電池３０の出力電圧は上昇し始める。図３（Ａ）に示されるように、時刻ｔ３１１の後の時刻ｔ３２１においては、当該出力電圧が、第２閾電圧である７．６Ｖを上回っている。

　図３（Ｄ）に示されるように、蓄電池３０の出力電圧が第２閾電圧を上回った時刻ｔ３２１には、比較器３１０の出力端子３１３から出力される信号がＨからＬへと変化する。一方、図３（Ｅ）に示されるように、フリップフロップ３２０のＱ端子３２２から出力されるラッチ信号は、時刻ｔ３２１以降においてもＨのままで維持される。

　図３の例では、時刻ｔ３００から１ｍｓが経過したタイミングである時刻ｔ３３１において、マイコン１００によるラッチ信号の取得、及び、ラッチ信号に基づく地絡の判定が行われている。

　時刻ｔ３３１において、地絡判定部１０２により地絡が生じたとの判定がなされると、以降は、ＰＷＭ制御部１０１はＰＷＭ制御を中断する。図３（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ３３１以降においては、制御信号出力部１４０から制御信号が出力されなくなる。

　以上のように、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングで地絡が生じた場合でも、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が、ラッチ素子により強制的にＬへと変化させられる。これにより、マイコン１００を含む制御装置１０は、地絡発生後においても正常に動作し続けることができる。

　尚、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングで地絡が生じた場合には、時刻ｔ３００においてハイサイドスイッチ２００が開状態に変化しても、ハイサイドスイッチ２００の抵抗値は直ちに最小値とはならない。その影響により、蓄電池３０の出力電圧の低下速度は、図２の場合に比べて小さくなっており、０．１６Ｖ／μ秒程度となっている。ただし、このように出力電圧の低下速度が違っていても、ラッチ素子は図２の場合と同様に動作する。

　地絡の判定などを行うために、マイコン１００によって実行される処理の流れについて、図４を参照しながら説明する。図４に示される一連の処理は、ＰＷＭ制御の周期が経過する毎に、マイコン１００によって繰り返し実行されるものである。

　当該処理の最初のステップＳ０１では、ヒーター２５への通電をＯＮとする処理、具体的には、制御信号出力部１４０から出力される制御信号をＨとする処理が行われる。

　ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、ステップＳ０１の処理が行われた時点から１ｍｓが経過したか否かが判定される。１ｍｓが経過していなければ、ステップＳ０２の処理が繰り返し実行される。１ｍｓが経過していればステップＳ０３に移行する。

　ステップＳ０３に移行したということは、ヒーター２５への通電が開始されてから１ｍｓが経過したタイミング、すなわち、ラッチ信号を取得するタイミングになったということである。そこで、ステップＳ０３では、Ｑ端子３２２からラッチ信号入力部１３０に入力されているラッチ信号の状態が取得されるとともに、当該ラッチ信号がＨであるか否かが判定される。ラッチ信号がＬであれば、ステップＳ０４に移行する。

　ステップＳ０４では、ＰＷＭ制御における現在の周期において、ヒーター２５への通電をＯＮとすべき期間が終了したか否かが判定される。当該期間は、ＰＷＭ制御のデューティに応じて定まる期間である。ヒーター２５への通電をＯＮとすべき期間が未だ終了していなければ、ステップＳ０４の処理が繰り返し実行される。ヒーター２５への通電をＯＮとすべき期間が終了していればステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５では、ヒーター２５への通電をＯＦＦとする処理、具体的には、制御信号出力部１４０から出力される制御信号をＬとする処理が行われる。

　ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、ステップＳ０１の処理が行われた時点から９９ｍｓが経過したか否かが判定される。９９ｍｓが経過していなければ、ステップＳ０６の処理が繰り返し実行される。９９ｍｓが経過していればステップＳ０７に移行する。

　ステップＳ０７に移行したということは、ヒーター２５への通電が開始されてから９９ｍｓが経過したタイミング、すなわち、再びラッチ信号を取得するタイミングになったということである。そこで、ステップＳ０７では、Ｑ端子３２２からラッチ信号入力部１３０に入力されているラッチ信号の状態が取得されるとともに、当該ラッチ信号がＨであるか否かが判定される。ラッチ信号がＬであれば、ステップＳ０８に移行する。

　ステップＳ０８では、ＰＷＭ制御における現在の周期において、ヒーター２５への通電をＯＦＦとすべき期間が終了したか否かが判定される。当該期間は、ＰＷＭ制御のデューティに応じて定まる期間である。ヒーター２５への通電をＯＦＦとすべき期間が未だ終了していなければ、ステップＳ０８の処理が繰り返し実行される。ヒーター２５への通電をＯＦＦとすべき期間が終了していれば、図４に示される一連の処理を終了する。その後は、ＰＷＭ制御における次の周期が開始され、図４に示される一連の処理が再び実行されることとなる。

　尚、以上に説明した処理のうち、ステップＳ０２、Ｓ０３、Ｓ０６、Ｓ０７を除く処理は、いずれもＰＷＭ制御部１０１によって実行される処理である。ステップＳ０２、Ｓ０３、Ｓ０６、Ｓ０７の処理は、地絡判定部１０２によって実行される処理である。

　ステップＳ０３又はステップＳ０７において、取得されたラッチ信号の状態がＨであった場合には、ステップＳ０９に移行する。ステップＳ０９に移行したということは、先に述べたように、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が強制的にＬへと変化させられているということである。このため、ステップＳ０９では、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたとの判定が地絡判定部１０２によってなされる。

　ステップＳ０９に続くステップＳ１０では、ＰＷＭ制御部１０１によるＰＷＭ制御が中断される。図４に示される一連の処理はこの時点で中断されると共に、以降の周期でも実行されなくなる。これにより、ヒーター２５への通電が中断される。また、粒子状物質検出センサ２０による粒子状物質の検知も中断される。

　第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　図５に示されるように、本実施形態に係る制御装置１０では、電力出力路である配線６３６の途中となる位置に、ダイオード３６１とコンデンサ３６２とが設けられている。ダイオード３６１は、配線６３６の途中となる位置において、蓄電池３０から回路３７０へと向かう方向が順方向となるように配置されている。コンデンサ３６２は、配線６３６のうちダイオード３６１よりも回路３７０側となる位置と、接地部との間を繋ぐ配線の途中となる位置に配置されている。

　このような構成においては、電力供給路６１０の途中において地絡が生じ、蓄電池３０の出力電圧が低下し始めても、回路３７０等に供給される電圧は、出力電圧と同じ速度では低下せず、出力電圧よりもゆっくりと低下する。これは、地絡箇所から漏出する電流が１０Ａ程度であるのに比べて、回路３７０等で消費される電流が数十ｍＡ程度と小さくなっているからである。

　ダイオード３６１が逆バイアスとなるので、回路３７０側から蓄電池３０側へと流れる電流は抑制される。また、コンデンサ３６２に蓄えられていた電力が回路３７０等へと供給される。これにより、蓄電池３０の出力電圧と、回路３７０等に供給される電圧との差が保たれる。

　例えば、ダイオード３６１よりも回路３７０側の部分で消費される電流を２０ｍＡとし、コンデンサ３６２の容量を４．７μＦとし、蓄電池３０の出力電圧が地絡により１０Ｖから０Ｖへと瞬時に低下したと仮定する。この場合、回路３７０等に供給される電圧が１０Ｖから６Ｖまで低下するのに要する時間は７７６μ秒となる。一方、地絡が発生してから、ラッチ素子の動作によりハイサイドスイッチ２００が開状態となるまでに要する期間は、概ね４～４０μ秒程度であり、上記の７７６μ秒に比べて短い。このため、本実施形態の構成によれば、回路３７０等の動作が電圧低下により不安定となってしまうような事態を、より確実に防止することが可能となる。

　このように、電力出力路である配線６３６のうち、ダイオード３６１やコンデンサ３６２よりも回路３７０側となる部分においては、上記のような地絡の発生時における電圧の変化速度が、ダイオード３６１等によって抑制されることとなる。ダイオード３６１及びコンデンサ３６２は、電圧の変化速度を抑制するように設けられた「抑制回路３６０」として機能する。

　図６には、本実施形態における蓄電池３０の出力電圧の時間変化等が、図２と同様の方法にて描かれている。図６には、図２の場合と同様に、ヒーター２５への通電が行われているタイミングである時刻ｔ３１０において、地絡が発生した場合における各部の時間変化が示されている。図６の（Ａ）乃至（Ｇ）に示されるタイムチャートは、図２の（Ａ）乃至（Ｇ）に示されるタイムチャートと同一である。

　図６（Ｈ）に示されるのは、５Ｖ電源３３０の入力部３３３に入力される電圧、の時間変化である。図６（Ｉ）に示されるのは、５Ｖ電源３３０の出力部３３１から出力される電圧、の時間変化である。図６（Ｊ）に示されるのは、５Ｖ電源３３０のリセット信号出力部３３２から出力されるリセット信号、の時間変化である。

　図６（Ｈ）、図６（Ｉ）、図６（Ｊ）では、仮に、抑制回路３６０が設けられていないとした場合、すなわち、第１実施形態と同じ構成とした場合における時間変化を示す線が、それぞれ一点鎖線で示されている。図６（Ｈ）に示されるように、本実施形態では、抑制回路３６０が設けられていない場合に比べて、入力部３３３に入力される電圧の時間変化が緩やかとなっている。これにより、図６（Ｉ）に示されるような出力部３３１から出力される電圧、及び、図６（Ｊ）に示されるようなリセット信号の時間変化は、いずれも検知できない程度に小さく抑えられている。

　図７には、本実施形態における蓄電池３０の出力電圧の時間変化等が、図３と同様の方法にて描かれている。図７には、図３の場合と同様に、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングである時刻ｔ２１０において、地絡が発生した場合における各部の時間変化が示されている。図７の（Ａ）乃至（Ｇ）に示されるタイムチャートは、図３の（Ａ）乃至（Ｇ）に示されるタイムチャートと同一である。

　図７（Ｈ）に示されるのは、５Ｖ電源３３０の入力部３３３に入力される電圧、の時間変化である。図７（Ｉ）に示されるのは、５Ｖ電源３３０の出力部３３１から出力される電圧、の時間変化である。図７（Ｊ）に示されるのは、５Ｖ電源３３０のリセット信号出力部３３２から出力されるリセット信号、の時間変化である。

　図７（Ｈ）、図７（Ｉ）、図７（Ｊ）でも、図６と同様に、仮に、抑制回路３６０が設けられていないとした場合における時間変化を示す線が、それぞれ一点鎖線で示されている。図７の例でも、抑制回路３６０が設けられていない場合に比べて、入力部３３３に入力される電圧の時間変化が緩やかとなっている。これにより、出力部３３１から出力される電圧、及び、リセット信号の時間変化は、いずれも検知できない程度に小さく抑えられている。

　第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態及び第２実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態及び第２実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

　図８に示されるように、本実施形態に係る制御装置１０は、マイコン１００の構成においてのみ第２実施形態と異なっている。尚、本実施形態では、第２実施形態で説明したような抑制回路３６０を備えているのであるが、第１実施形態と同様に、抑制回路３６０を備えていない構成としてもよい。

　本実施形態では、マイコン１００にクリア信号出力部１８０が設けられている。クリア信号出力部１８０と、フリップフロップ３２０のＣＬＲ端子３２４との間は、配線により接続されている。クリア信号出力部１８０は、ＣＬＲ端子３２４に向けてラッチクリア信号を送信する部分である。

　マイコン１００は更に、機能的な制御ブロックとして、ラッチ解除部１０３を備えている。ラッチ解除部１０３は、クリア信号出力部１８０から、ラッチクリア信号を送信するための処理を行う部分である。

　ところで、フリップフロップ３２０のＱ端子３２２から、ラッチ信号としてＨが出力されている状態は、ハイサイドスイッチ２００に入力されている制御信号を強制的にＬへと変化させている状態である。当該状態を、以下では「ラッチ状態」とも称する。また、Ｑ端子３２２からラッチ信号としてＬが出力されている状態は、ハイサイドスイッチ２００に入力されている制御信号を強制的にＬへと変化させてはいない状態である。当該状態を、以下では「ラッチ解除状態」とも称する。

　先に述べたように、ＣＬＲ端子３２４にラッチクリア信号が入力されると、その時点において、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号が強制的にＨからＬとされる。これにより、ラッチ素子の状態は、上記のラッチ状態からラッチ解除状態へと切り替わる。ラッチ解除部１０３は、ラッチ素子の状態を、ラッチ状態からラッチ解除状態へと切り替える処理を行う部分、ということができる。

　本実施形態に係る制御装置１０により実行される処理について、図９を参照しながら説明する。図９には、本実施形態における蓄電池３０の出力電圧の時間変化等が、図２と同様の方法にて描かれている。図９には、図２の場合と同様に、ヒーター２５への通電が行われているタイミングである時刻ｔ３１０において、地絡が発生した場合における各部の時間変化が示されている。

　図９（Ｋ）には、ＣＬＲ端子３２４に入力されるラッチクリア信号の時間変化が示されている。本実施形態では、ヒーター２５への通電が開始されてから９９ｍｓが経過したタイミングで、ＣＬＲ端子３２４にラッチクリア信号が毎回入力される。このようなラッチクリア信号の入力は、ＰＷＭ制御が行われている期間において、ラッチ状態となっているか否かに拘らず繰り返し行われる。図９の例においては、ＣＬＲ端子３２４にラッチクリア信号が入力される時刻が、時刻ｔ９０、時刻ｔ２９０、時刻ｔ４９０、及び時刻ｔ６９０となっている。

　先に述べたように、本実施形態では、ＰＷＭ制御は１００ｍｓの周期で行われており、ＰＷＭ制御のデューティは２％から９８％の範囲で調整される。このため、ヒーター２５への通電が開始されてから９９ｍｓが経過したタイミングは、常に、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングとなっている。このように、本実施形態のラッチ解除部１０３は、ＰＷＭ制御が行われており、且つ、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングで、ラッチ状態からラッチ解除状態へと切り替える処理を行うように構成されている。

　ところで、電力供給路６１０の電圧がノイズなどの影響により変動すると、実際には地絡が生じていないにも拘らず、ラッチ素子がラッチ状態となり、ハイサイドスイッチ２００が開状態に切り替えられてしまう可能性がある。そこで、本実施形態に係る制御装置１０は、このようなノイズ等に伴う誤動作を防止するために、ラッチ状態になっても、引き続きＰＷＭ制御の継続を試みることとしている。

　図９（Ｅ）に示されるように、時刻ｔ３１０において地絡が生じると、図２を参照しながら説明した場合と同様に、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号が時刻ｔ３２０においてＨとなる。しかしながら、その後の時刻ｔ４９０においては、ＣＬＲ端子３２４からラッチクリア信号が出力されるので、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号はＬに戻される。

　仮に、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号が、地絡ではなくノイズ等に起因してＨとなっていた場合には、以降は、ＰＷＭ制御が正常に継続されることとなる。

　ただし、図９の例では、電力供給路６１０の途中において実際に地絡が生じている。このため、時刻ｔ５００において制御信号がＨになると、蓄電池３０の出力電圧が再び低下し、時刻ｔ５１０において６．８Ｖを下回る。時刻ｔ５１０においては、ラッチ素子はラッチ状態となり、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号は再びＨとなっている。

　ハイサイドスイッチ２００は強制的に開状態とされるので、蓄電池３０の出力電圧は上昇し始める。図９（Ａ）に示されるように、時刻ｔ５１０の後の時刻ｔ５２０においては、当該出力電圧が７．６Ｖを上回っている。

　図９（Ｌ）に示されるのは、異常カウンタの計測値の時間変化である。「異常カウンタ」とは、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号がＨとされた回数を計測するためのカウンタである。「Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号がＨとされた回数」とは、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が、ラッチ信号により強制的にＬへと変化させられた回数、ということができる。本実施形態の地絡判定部１０２は、異常カウンタの値が２になったときに、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたと判定するように構成されている。

　図９の例では、地絡が発生した後、最初にラッチ信号の取得が行われるタイミングが、図２の場合と同様に時刻ｔ４９０となっている。時刻ｔ４９０におけるラッチ信号はＨとなっているので、この時点で、異常カウンタの値が０から１となる。異常カウンタの値は、未だ２になっていないので、この時点では地絡が生じたとの判定は行われない。

　ラッチ信号の取得が次に行われるタイミングは、時刻ｔ５００から１ｍｓが経過した時刻ｔ５３０である。時刻ｔ５３０におけるラッチ信号はＨとなっているので、この時点で、異常カウンタの値が１から２となる。異常カウンタの値が２になったので、この時点で、地絡が生じたとの判定が地絡判定部１０２によって行われる。

　上記の判定に伴い、以降は、ＰＷＭ制御部１０１はＰＷＭ制御を中断する。図９（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ５３０以降においては、制御信号出力部１４０から制御信号が出力されなくなる。これにより、地絡発生個所からの電流の漏出を最低限に抑え、過電流に伴う更なる故障の発生等を防止することができる。

　以上のように、本実施形態の地絡判定部１０２は、ラッチ素子による、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号の強制的なＬへの変化が、連続して所定回数繰り返されたときに、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたと判定するように構成されている。尚、上記の「所定回数」は、本実施形態のように２回でもよく、それとは異なる回数でもよい。また、上記における「連続して所定回数繰り返されたとき」とは、制御信号の強制的なＬへの変化が、ラッチ解除状態を間に挟んで、所定回数繰り返されたときのことを意味する。

　このような構成により、ノイズ等の影響による誤動作を最低限に抑制しながらも、地絡の発生時においては、ハイサイドスイッチ２００を確実に開状態に切り替えることができる。

　図１０には、本実施形態における蓄電池３０の出力電圧の時間変化等が、図３と同様の方法にて描かれている。図１０には、図３の場合と同様に、ヒーター２５への通電が行われていないタイミングである時刻ｔ２１０において、地絡が発生した場合における各部の時間変化が示されている。図１０の（Ａ）乃至（Ｌ）のそれぞれに示される対象は、図９の（Ａ）乃至（Ｌ）に示される対象と同じである。

　図１０（Ｅ）に示されるように、時刻ｔ２１０において地絡が生じると、図３を参照しながら説明した場合と同様に、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号が時刻ｔ３１１においてＨとなる。しかしながら、その後の時刻ｔ４９０においては、ＣＬＲ端子３２４からラッチクリア信号が出力されるので、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号はＬに戻される。

　仮に、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号が、地絡ではなくノイズ等に起因してＨとなっていた場合には、以降は、ＰＷＭ制御が正常に継続されることとなる。

　ただし、図１０の例では、電力供給路６１０の途中において実際に地絡が生じている。このため、時刻ｔ５００において制御信号がＨになると、蓄電池３０の出力電圧が再び低下し、時刻ｔ５１１において６．８Ｖを下回る。時刻ｔ５１１においては、ラッチ素子はラッチ状態となり、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号は再びＨとなっている。

　ハイサイドスイッチ２００は強制的に開状態とされるので、蓄電池３０の出力電圧は上昇し始める。図１０（Ａ）に示されるように、時刻ｔ５１１の後の時刻ｔ５２１においては、当該出力電圧が７．６Ｖを上回っている。

　図１０の例では、地絡が発生した後、最初にラッチ信号の取得が行われるタイミングが、図３の場合と同様に時刻ｔ３３１となっている。時刻ｔ３３１におけるラッチ信号はＨとなっているので、この時点で、異常カウンタの値が０から１となる。異常カウンタの値は、未だ２になっていないので、この時点では地絡が生じたとの判定は行われない。

　ラッチ信号の取得が次に行われるタイミングは、時刻ｔ５００から１ｍｓが経過した時刻ｔ５３１である。時刻ｔ５３１におけるラッチ信号はＨとなっているので、この時点で、異常カウンタの値が１から２となる。異常カウンタの値が２になったので、この時点で、地絡が生じたとの判定が地絡判定部１０２によって行われる。

　上記の判定に伴い、以降は、ＰＷＭ制御部１０１はＰＷＭ制御を中断する。図１０（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ５３１以降においては、制御信号出力部１４０から制御信号が出力されなくなる。これにより、地絡発生個所からの電流の漏出を最低限に抑え、過電流に伴う更なる故障の発生等を防止することができる。

　地絡の判定などを行うために、本実施形態のマイコン１００によって実行される処理の流れについて、図１１を参照しながら説明する。図１１に示される一連の処理は、ＰＷＭ制御の周期が経過する毎に、マイコン１００によって繰り返し実行されるものである。当該処理は、図４に示される一連の処理に替えて実行される。

　図１１に示される一連の処理のうち、ステップＳ０１からステップＳ０８までの処理は、図４に示されるステップＳ０１からステップＳ０８までの処理と同じである。

　本実施形態では、ステップＳ０７の処理が終了し、ステップＳ０８に移行する前に、ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理が行われる。ステップＳ１２では、クリア信号出力部１８０からラッチクリア信号を送信する処理が、ラッチ解除部１０３によって行われる。この処理が行われる時点においては、先のステップＳ０５の処理により、ヒーター２５への通電が行われていない状態となっている。ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、ステップＳ０３及びステップＳ０７におけるそれぞれの判定結果がどちらもＮＯであったかどうかが判定される。どちらもＮＯであった場合、すなわち、ヒーターＯＮから１ｍｓ経過時と９９ｍｓ経過時のどちらにおいても、Ｑ端子３２２から出力されるラッチ信号がＬであった場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、異常カウンタの値をリセットして０に戻す処理が行われる。その後、ステップＳ０８に移行する。

　ステップＳ０３において、取得されたラッチ信号の状態がＨであった場合には、本実施形態ではステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１に移行したということは、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が強制的にＬへと変化させられているということである。このため、ステップＳ２１では、異常カウンタの値に１が加算される。

　ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、異常カウンタの値が所定値以上であるか否かが判定される。本実施形態では、所定値として２が設定されている。異常カウンタの値が所定値未満である場合には、地絡が生じたとの判定を行うことなくステップＳ０４に移行する。

　ステップＳ２２において、異常カウンタの値が所定値以上であった場合には、ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたとの判定が地絡判定部１０２によってなされる。

　ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、ＰＷＭ制御部１０１によるＰＷＭ制御が中断される。図１１に示される一連の処理はこの時点で中断されると共に、以降の周期でも実行されなくなる。これにより、ヒーター２５への通電が中断される。また、粒子状物質検出センサ２０による粒子状物質の検知も中断される。

　ステップＳ０７において、取得されたラッチ信号の状態がＨであった場合には、本実施形態ではステップＳ２９に移行する。ステップＳ２９では、クリア信号出力部１８０からラッチクリア信号を送信する処理が、ラッチ解除部１０３によって行われる。この処理が行われる時点においては、先のステップＳ０５の処理により、ヒーター２５への通電が行われていない状態となっている。ステップＳ２９の後はステップＳ３０に移行する。

　ステップＳ３０では、ステップＳ０３における判定結果がＮＯであったかどうかが判定される。すなわち、ヒーターＯＮから１ｍｓ経過後のＱ端子３２２から出力されるラッチ信号がＬであったかどうかが判定される。ラッチ信号がＨであった場合は、すでに異常カウンタの値に１が加算されているので、次に述べるステップＳ３１を経ることなくステップＳ３２に移行する。ラッチ信号がＬであった場合にはステップＳ３１へ移行する。

　ステップＳ３１に移行したということは、ハイサイドスイッチ２００に入力される制御信号が強制的にＬへと変化させられていたということである。このため、ステップＳ３１では、異常カウンタの値に１が加算される。

　ステップＳ３１に続くステップＳ３２では、異常カウンタの値が所定値以上であるか否かが判定される。本実施形態では、所定値として２が設定されている。異常カウンタの値が所定値未満である場合には、地絡が生じたとの判定を行うことなくステップＳ０８に移行する。

　ステップＳ３２において、異常カウンタの値が所定値以上であった場合には、ステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３では、電力供給路６１０の途中において地絡が生じたとの判定が地絡判定部１０２によってなされる。

　ステップＳ３３に続くステップＳ３４では、ＰＷＭ制御部１０１によるＰＷＭ制御が中断される。図１１に示される一連の処理はこの時点で中断されると共に、以降の周期でも実行されなくなる。これにより、ヒーター２５への通電が中断される。また、粒子状物質検出センサ２０による粒子状物質の検知も中断される。

　以上、具体例を参照しつつ本実施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。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。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、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。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

　本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

Claims (9)

1. 　ヒーター（２５）の制御装置（１０）であって、
   　蓄電池（３０）と前記ヒーターとの間を繋ぐ電力供給路（６１０）と、
   　前記電力供給路の途中に設けられ、制御信号の入力を受けて開閉動作を行うハイサイドスイッチ（２００）と、
   　前記ヒーターへの通電が行われている状態と、前記ヒーターへの通電が行われていない状態と、を交互に切り替えるＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部（１０１）と、
   　前記ハイサイドスイッチが閉状態となっているときに、前記蓄電池から出力される電圧の値が所定値を下回ると、前記ハイサイドスイッチに入力される前記制御信号を強制的に変化させ、前記ハイサイドスイッチを開状態に維持するように構成されたラッチ素子（３１０，３２０）と、を備える制御装置。
2. 　前記電力供給路の途中において地絡が生じたか否かを判定する地絡判定部（１０２）を更に備える、請求項１に記載の制御装置。
3. 　前記地絡判定部は、
   　前記ラッチ素子により、前記ハイサイドスイッチに入力される前記制御信号が強制的に変化させられると、前記電力供給路の途中において地絡が生じたと判定する、請求項２に記載の制御装置。
4. 　前記ラッチ素子が、前記ハイサイドスイッチに入力される前記制御信号を強制的に変化させている状態をラッチ状態とし、
   　前記ラッチ素子が、前記ハイサイドスイッチに入力される前記制御信号を強制的に変化させていない状態をラッチ解除状態としたときに、
   　前記ラッチ素子を、前記ラッチ状態から前記ラッチ解除状態へと切り替えるラッチ解除部（１０３）を更に備える、請求項１に記載の制御装置。
5. 　前記ラッチ解除部は、
   　前記ＰＷＭ制御が行われており、且つ、前記ヒーターへの通電が行われていないタイミングで、前記ラッチ状態から前記ラッチ解除状態へと切り替える、請求項４に記載の制御装置。
6. 　前記電力供給路の途中において地絡が生じたか否かを判定する地絡判定部を更に備える、請求項４又は５に記載の制御装置。
7. 　前記地絡判定部は、
   　前記ラッチ素子による、前記ハイサイドスイッチに入力される前記制御信号の強制的な変化が、連続して所定回数繰り返されたときに、前記電力供給路の途中において地絡が生じたと判定する、請求項６に記載の制御装置。
8. 　前記地絡判定部により地絡が生じたと判定された場合には、前記ＰＷＭ制御部は、前記ＰＷＭ制御を中断する、請求項２，３，６，７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 　前記電力供給路には、前記ヒーターとは別の回路に向けて電力を出力するための電力出力路の一端が接続されており、
   　前記電力供給路で地絡が発生した際の、前記電力出力路における電圧の変化速度を抑制するように、ダイオード（３６１）とコンデンサ（３６２）とを有する抑制回路（３６０）が設けられている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御装置。

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