Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
GLOW PLUG DRIVE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/108330
Kind Code:
A1
Abstract:
When a battery is reversely connected, unnecessary electrification to a glow plug is avoided. Power MOS field effect transistors (1-1 to 1-n) are provided and connected in series between a vehicle battery and glow plugs (5-1 to 5-n) depending on the number of glow plugs (5-1 to 5-n) and the conduction or out of the conduction can be controlled by a plug control portion (51). On the other hand, an MOS field effect transistor for a reverse connection protection (2) is provided and connected in series between a battery power source connecting terminal (3) to which a positive voltage of the vehicle battery is applied and ground and the reverse current is allowed to flow into a fuse (4) through the MOS field effect transistor (2) to blow the fuse (4) at an early stage in case of the battery reverse connection. This enables the electrification to the glow plugs (5-1 to 5-n) to be avoided.

Inventors:
SUGIMOTO HITOSHI (JP)
TAKASHIMA YOSHIAKI (JP)
TANAKA YUTAKA (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/053755
Publication Date:
September 12, 2008
Filing Date:
March 03, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BOSCH CORP (JP)
SUGIMOTO HITOSHI (JP)
TAKASHIMA YOSHIAKI (JP)
TANAKA YUTAKA (JP)
International Classes:
F02P19/02; F23Q7/22; H02H11/00
Foreign References:
JP2005137190A2005-05-26
JPH0566270U1993-09-03
JP2001082299A2001-03-27
JPH06129337A1994-05-10
JPH06129337A1994-05-10
Other References:
See also references of EP 2133554A4
Attorney, Agent or Firm:
ABIKO, Tsutomu (Paredoru-Nihonbashi6-3, Nihonbashi-Horidome-cho 1-chom, Chuo-ku Tokyo 12, JP)
Download PDF:
Claims:
グロープラグの数に応じて設けられ、グロープラグとバッテリとの間に直列接続されたグロープラグ駆動用の電界効果トランジスタを導通状態として、前記グロープラグへの通電がなされるよう構成されてなるグロープラグ駆動装置であって、
 前記バッテリとグランドとの間に、逆接保護用の電界効果トランジスタ又はダイオードが直列接続されてなることを特徴とするグロープラグ駆動装置。
逆接保護用の電界効果トランジスタは、そのドレイン又ソースが、グロープラグ駆動用の電界効果トランジスタのバッテリに接続されるドレイン又はソースと共に接続される一方、ソース又はドレインがグランドに接続されてなることを特徴とする請求項1記載のグロープラグ駆動装置。
逆接保護用の電界効果トランジスタは、そのドレイン、ソースの向きが、グロープラグ駆動用の電界効果トランジスタのドレイン、ソースと逆向となるように、前記グロープラグの駆動用の電界効果トランジスタとバッテリとの間に直列接続されてなることを特徴とする請求項1記載のグロープラグ駆動装置。
逆接保護用の電界効果トランジスタは、グロープラグへの通電電流に応じて、複数並列接続されたものであることを特徴とする請求項3記載のグロープラグ駆動装置。
逆接保護用のダイオードは、そのカソードが、グロープラグ駆動用の電界効果トランジスタのバッテリに接続されるドレイン又はソースと共に接続される一方、アノードがグランドに接続されてなることを特徴とする請求項1記載のグロープラグ駆動装置。
Description:
グロープラグ駆動装置

 本発明は、主としてディーゼルエンジン 始動補助に用いられるグロープラグの駆動 置に係り、特に、動作の信頼性向上等を図 たものに関する。

 従来、この種の駆動装置としては、例え 、車両用のバッテリと、グロープラグとの に、電力用MOS型電界効果トランジスタ(以下 、「パワーMOS FET」と称する)を直列に設け、 電力用電界効果トランジスタのゲート電圧の 制御により、電力用電界効果トランジスタの 導通・非導通を制御し、グロープラグへの通 電を制御可能に構成したものが一般的である (例えば、特許文献1等参照)。

 しかしながら、上述の従来回路においては バッテリが逆接続された際に、パワーMOS FE Tの構造に起因して、パワーMOS FETが導通した ままとなり、その動作状態を制御できなくな るため、グロープラグが特に低電圧仕様の場 合には、グロープラグの異常発熱を招くとい う問題がある。

特開平6-129337号公報

 本発明は、上記実状に鑑みてなされたも で、バッテリが逆接続された場合に、従来 ようなグロープラグへの不要な通電を回避 、信頼性の高い動作を確保できるグロープ グ駆動装置を提供するものである。

 本発明の形態によれば、グロープラグの数 応じて設けられ、グロープラグとバッテリ の間に直列接続された電界効果トランジス を導通状態として、前記グロープラグへの 電がなされるよう構成されてなるグロープ グ駆動装置であって、
 前記バッテリとグランドとの間に、逆接保 用の電界効果トランジスタ又はダイオード 直列接続されてなるグロープラグ駆動装置 提供される。

 本発明によれば、バッテリが逆接続され 際、逆接保護用の電界効果トランジスタ又 ダイオードを介してグランドからバッテリ 逆電流を流し、それによって経路途中に設 たヒューズを溶断できるようにしたので、 接時に速やかに逆電流を断ち、グロープラ への通電を回避し、特に、低電圧用のグロ プラグの過電流を確実に回避することがで 、より信頼性の高い動作を確保できるとい 効果を奏するものである。

本発明の実施の形態におけるグロープ グ駆動装置の第1の構成例を示す構成図であ る。 本発明の実施の形態におけるグロープ グ駆動装置の第2の構成例を示す構成図であ る。 本発明の実施の形態におけるグロープ グ駆動装置の第3の構成例を示す構成図であ る。

符号の説明

1-1~1-n…電力用MOS型電界効果トランジスタ
2…逆接保護用MOS型電界効果トランジスタ(第1 の実施例)
3…バッテリ電源接続端子
5…グロープラグ制御部用電源端子
6…逆接保護用ダイオード(第3の実施例)
16a,16b…逆接保護用MOS型電界効果トランジス (第2の実施例)

 以下、本発明の実施の形態について、図1乃 至図3を参照しつつ説明する。
 なお、以下に説明する部材、配置等は本発 を限定するものではなく、本発明の趣旨の 囲内で種々改変することができるものであ 。
 最初に、本発明の実施の形態におけるグロ プラグ駆動装置の第1の構成例について、図 1を参照しつつ説明する。
 本発明の実施の形態におけるグロープラグ 動装置Sは、グロープラグ制御部(図1におい は「GCU」と表記)51と、グロープラグ52-1~52-n 数nに対応して設けられた電力用MOS型電界効 果トランジスタ(以下、「パワーMOS FET」と称 する)1-1~1-nと、逆接保護用のMOS型電界効果ト ンジスタ(以下、「逆接保護用MOS FET」と称 る)2とを主たる構成要素として構成された のとなっている。

 グロープラグ制御部51は、車両全体の動作 制御する主電子制御ユニット(図1においては 「M-ECU」と表記)101から入力されるグロープラ グ52-1~52-nへの通電を指示する制御信号に応じ て、パワーMOS FET1-1~1-nのゲート制御電圧を出 力するよう構成されてなるものである。
 このグロープラグ制御部51には、車両用バ テリ(図示せず)の出力電圧を所定の電圧変換 回路によって降圧した電圧が、GCU用電源電圧 として外部からグロープラグ制御部用電源端 子5を介して印加されるようになっている。

 パワーMOS FET1-1~1-nは、いずれもそのドレ ン(又はソース)が相互に接続されてバッテ 電源接続端子3に接続される一方、ソース(又 はドレイン)は、それぞれ対応するグロープ グ52-1~52-nの所定の電圧印加用端子(図示せず) に接続されるようになっている。なお、通常 、グロープラグ52-1~52-nは、電圧が印加される 所定の電圧印加用端子と反対側の端子は、グ ランド(車体アース)されるようになっている

 逆接保護用MOS FET2は、そのソース(又はドレ イン)がグランドに接続される一方、ドレイ (又はソース)が、パワーMOS FET1-1~1-nの相互に 接続されたドレインに接続され、パワーMOS F ET1-1~1-nに対して並列接続されたものとなって いる。そして、逆接防止用MOS FET2のゲートは 、開放状態とされたものとなっている。
 なお、図1において、パワーMOS FET1-1~1-n、逆 接保護用MOS FET2のそれぞれに並列に接続され たダイオードは、トランジスタ内部に形成さ れるいわゆる寄生ダイオードである。

 一方、かかるグロープラグ駆動装置Sの外 部においては、図示されない車両用バッテリ の正極端子(図1においては「(+):Batt」と表記) 、バッテリ電源接続端子3との間には、過電 流対策としてのヒューズ4が設けられている

 上記構成において、車両用バッテリ(図示せ ず)が正常に接続された状態、すなわち、ヒ ーズ4を介してバッテリ電源接続端子3に車両 用バッテリ(図示せず)の正極端子が接続され 状態においては、車両用バッテリの正電圧 パワーMOS FET1-1~1-nに印加されることとなる
 そして、パワーMOS FET1-1~1-nは、主電子制御 ニット101からの制御信号に応じてグロープ グ制御部51によりゲート電圧が印加される とによって、導通状態とされ、グロープラ 52-1~52-nへの通電が行われることとなる。

 一方、車両用バッテリが誤接続された場 、すなわち、ヒューズ4を介してバッテリ電 源接続端子3に車両用バッテリの負極端子が 続され、車両用バッテリの正極端子がグラ ドに接続された場合、グランド側から逆接 止用MOS FET2を介してへ車両用バッテリへ逆 流が一気に流れ込むこととなる(図1において 点線矢印参照)。この場合の電流は、ヒュー 4の規定電流を越える過電流となるため、電 が流れ始めるとヒューズ4は速やかに溶断さ れて開放状態となる。したがって、パワーMOS  FET1-1~1-nは、導通状態となることは無く、車 両用バッテリの逆接続時におけるグロープラ グ52-1~52-nへの通電が確実に回避されることと なる。

 次に、本発明の実施の形態におけるグロー ラグ駆動装置の第2の構成例について、図2 参照しつつ説明する。なお、図1に示された 成要素と同一の構成要素については、同一 符号を付して、その詳細な説明を省略し、 下、異なる点を中心に説明する。
 この第2の構成例は、パワーMOS FET1-1~1-nの上 流側、すなわち、車両用バッテリ(図2におい は「BAT」と表記)11の正電圧が印加される側 、パワーMOS FET1-1~1-nとは、ソース、ドレイ が逆方向となるように逆接保護用のMOS FET 設けたものである。

 以下、具体的に説明すれば、まず、この第2 の構成例においては、主電子制御ユニット101 と車両用バッテリ11の正極端子との間に、メ ンリレー12が設けられている。
 すなわち、本発明の実施の形態におけるメ ンリレー12は、常開接点12Aと、電磁コイル12 Bとから構成されてなるもので、常開接点12A 一端と電磁コイル12Bの一端が共に車両用バ テリ11の正極に接続される一方、常開接点12A の他端は、グロープラグ制御部用電源端子5 接続されると共に、主電子制御ユニット101 開閉成信号端子13に接続されたものとなって いる。

 ここで、開閉成信号端子13は、主電子制 ユニット101において、常開接点12Aの開閉成 判定し、必要に応じて本装置全体の動作制 に供する等の目的で設けられたものである すなわち、主電子制御ユニット101において この開閉成信号端子13の電圧を判定すること によって、常開接点12Aの開閉成の判定がなさ れるようになっている。

 また、電磁コイル12Bの他端は、主電子制御 ニット101に設けられたメインリレー制御端 14に接続されている、すなわち、メインリ ー制御端子14は、図示されないイグニッショ ンキーが操作されてイグニッションオンの状 態とされると同時に、主電子制御ユニット101 を介してグランドに接続されるようになって いるものである。
 したがって、図示されないイグニッション ーがオンとされると、電磁コイル12Bが励磁 れ、常開接点12Aが閉成され、グロープラグ 御部51に車両用バッテリ11の電圧が印加され るようになっている。

 一方、この第2の構成例においては、グロ ープラグ52-1~52-nの所定の電圧印加用端子(図 せず)とパワーMOS FET1-1~1-nのソースとの間に それぞれ電流検出用抵抗器15-1~15-nが直列接 されている。そして、その両端の電圧降下 、後述するようにグロープラグ制御部51に いて検出され、グロープラグ52-1~52-nの電流 異常値となった場合の検出が可能となって る。

 そして、パワーMOS FET1-1~1-nのドレインと、 ッテリ電源接続端子3との間には、並列接続 された2つの逆接保護用のMOS FET16a,16bが直列 続されて設けられている。
 すなわち、逆接保護用のMOS FET16a,16bは、ソ ス同士が相互に接続されてバッテリ電源接 端子3に接続される一方、ドレイン同士が接 続されると共に、パワーMOS FET1-1~1-nのドレイ ンに接続されている。

 したがって、バッテリ電源接続端子3とグロ ープラグ52-1~52-nの所定の電圧印加用端子との 間において、パワーMOS FET1-1~1-nと逆接保護用 のMOS FET16a,16bは、互いに逆方向で直列接続さ れて設けられたものとなっている。
 そして、これらパワーMOS FET1-1~1-n及び逆接 護用のMOS FET16a,16bのゲート電圧は、共にグ ープラグ制御部51によって制御されるよう なっている(詳細は後述)。

 なお、図2において、パワーMOS FET1-1~1-n及 び逆接保護用のMOS FET16a,16bのソース・ドレイ ン間におけるそれぞれのダイオード17-1~17-n、 18a,18bは、トランジスタ内部に形成されるい ゆる寄生ダイオードである。

 この第2の構成例においては、グロープラグ 制御部51の構成例が併せて示されており、以 、説明すれば、グロープラグ制御部51は、 ロープラグ主制御部(図2においては「M-GCU」 表記)51Aと、昇圧回路(図2においては「BOOST と表記)51Bと、異常検出部(図2においては「AB N-DET」と表記)51Cとから構成されたものとなっ ている。
 グロープラグ主制御部51Aは、主電子制御ユ ット101から入力されるグロープラグ52-1~52-n の通電を指示する制御信号に応じて、昇圧 路51Bを動作状態とする一方、異常検出部51C より、グロープラグ52-1~52-nに流れる電流が 常であるとする所定の信号が出力された場 には、昇圧回路51Bの動作を停止させ、パワ MOS FET1-1~1-nをオフ状態としてグロープラグ5 2-1~52-nへの通電が遮断されるよう構成されて るものである。

 昇圧回路51Bは、上述のように、グロープラ 主制御部51Aによる制御に応じて、パワーMOS FET1-1~1-n及び逆接保護用のMOS FET16a,16bをオン オフとするために必要なゲート電圧を出力 るよう構成されてなるものである。
 そして、異常検出部51Cは、電流検出用抵抗 15-1~15-nにおける電圧降下の大きさに基づい グロープラグ52-1~52-nにおける異常電流の発 の有無を判定し、異常電流が生じていると 定された場合には、所定の信号をグロープ グ主制御部51Aへ出力するよう構成されてな ものである。

 次に、かかる構成における動作について説 する。
 まず、車両用バッテリ11が正常な状態に接 された場合にあっては、主電子制御ユニッ 101を介してメインリレー12へ電源供給がなさ れると、その常開接点12Aが閉成され、それに よってグロープラグ制御部51へも電源供給が され、グロープラグ制御部51が主電子制御 ニット101と共に動作可能な状態となる。

 そして、グロープラグ52-1~52-nへの通電にあ って、主電子制御ユニット101からは、最初 、逆接保護用のMOS FET16a,16bをオンとする制 信号が出力され、グロープラグ主制御部51A より昇圧回路51Bが動作状態とされて、逆接 護用のMOS FET16a,16bをオンとゲート電圧が逆 保護用のMOS FET16a,16bのゲートへ出力される
 次いで、パワーMOS FET1-1~1-nをオンとする制 信号が主電子制御ユニット101から出力され ことにより、同様にグロープラグ主制御部5 1A及び昇圧回路51Bの動作により、パワーMOS FE T1-1~1-nがオン状態とされることとなる。
 それによって、グロープラグ52-1~52-nへの通 電流は、車両バッテリ11から逆接保護用のMO S FET16a,16b及びパワーMOS FET1-1~1-nを介して流 込み、通常の通電状態となる。

 一方、車両用バッテリ11が誤接続された 合、すなわち、バッテリ電源接続端子3に車 用バッテリ11の負極端子が接続され、車両 バッテリ11の正極端子がグランドに接続され た場合、グランド側からグロープラグ52-1~52-n へ逆電流が流れ込もうとする。この場合、図 示されないイグニッションキーが未だオン状 態とされていないため、パワーMOS FET1-1~1-nは オフ状態であるが、その寄生ダイオード17-1~1 7-nは、逆電流が流れる方向に対して順方向と なるため、グランド側からグロープラグ52-1~5 2-n、電流検出用抵抗器15-1~15-n、寄生ダイオー ド17-1~17-n、そして、逆接保護用のMOS FET16a,16b へ至る電流経路が形成される。

 しかし、逆接保護用のMOS FET16a,16bもオフ 態にあり、その寄生ダイオード18a,18bは、先 の寄生ダイオード17-1~17-nの場合と異なり、逆 電流の方向に対して逆方向、すなわち、グラ ンド側にカソードが位置し、バッテリ電源接 続端子3側にアノードが位置する状態である め、結局、逆電流は、逆接保護用のMOS FET16a ,16bと、その寄生ダイオード18a,18bにより阻止 れるため、グロープラグ52-1~52-nへの逆電流 よる通電は回避されることとなる。

 なお、図2に示された構成例においては、2 の逆接防止用のMOS FET16a,16bを並列接続して けたが、この逆接防止用のMOS FETの数は、車 両用バッテリ11の大きさによって定まる逆電 の大きさに応じて定められるべきものであ て、必ずしも2つ並列接続して設けた構成に 限定されるものではない。
 したがって、1つのMOS FETで十分の電流容量 確保することができる場合には、逆接保護 のMOS FETは1つで済むが、1つでは電流容量を 確保できない場合には、1つのMOS FETに許容さ れる電流の大きさに応じて複数並列接続して 設けた構成とすることとなる。

 次に、本発明の実施の形態におけるグロー ラグ駆動装置の第3の構成例について、図3 参照しつつ説明する。なお、図1に示された 成要素と同一の構成要素については、同一 符号を付して、その詳細な説明を省略し、 下、異なる点を中心に説明する。
 この第3の構成例は、図1に示された第1の構 例における逆接保護用MOS FET2に代えて、逆 保護用ダイオード6が設けられた構成を有す るものである。
 すなわち、逆接保護用ダイオード6は、アノ ードがグランドに接続される一方、カソード は、パワーMOS FET1-1~1-nの相互に接続されたド レインに接続され、パワーMOS FET1-1~1-nに対し て並列接続されたものとなっている。

 かかる構成において、車両用バッテリが 接続された場合、グランド側から逆接保護 ダイオード6を介して車両用バッテリへ逆電 流が一気に流れ込み(図3において点線矢印参 )、ヒューズ4の規定電流を超えることで、 ューズ4が速やかに溶断されるため、パワーM OS FET1-1~1-nへの通電が回避される点は、先の 1に示された第1の構成例と同様である。

 本発明に係るグロープラグ駆動装置は、 にディーセルエンジンの始動補助に用いら るグロープラグの逆接電流を速やかに断つ とができるので、特に、低電圧用のグロー ラグの駆動に適している。