JP2010216420A - Power distribution control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を用いて低定格発熱体への通電を制御する通電制御装置に関するものであり、特に、ディーゼル燃焼機関の着火を補助するグロープラグの通電制御装置として好適なものである。 The present invention relates to an energization control apparatus that controls energization to a low-rated heating element using a semiconductor element, and is particularly suitable as an energization control apparatus for a glow plug that assists ignition of a diesel combustion engine.
従来、ディーゼル燃焼機関において、始動性向上のために気筒毎に設けたグロープラグによって、機関燃焼室内に噴射された燃料を加熱し、着火を補助する方法が広く実施されている。近年、エンジン始動時の着火性向上に加え、機関燃焼の安定性向上や燃焼排気の浄化性能向上を図るべく、エンジン始動後にもグロープラグに通電を行うアフターグロー等が行われるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel combustion engine, a method of assisting ignition by heating fuel injected into an engine combustion chamber by a glow plug provided for each cylinder for improving startability has been widely practiced. In recent years, in order to improve the stability of engine combustion and the purification performance of exhaust gas in addition to improving the ignitability at the time of starting the engine, after-glow that energizes the glow plug after the engine is started has been performed. .
このような場合、電源の負荷を低減するとともに機関の運転状況に応じて精密に加熱温度を制御すべく、従来のグローリレーの開閉による通電制御に代えて、MOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の半導体素子を用いた通電制御装置によってグロープラグへの通電制御が行われるようになっている。 In such a case, a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) is used instead of the conventional energization control by opening and closing the glow relay in order to reduce the load on the power source and to precisely control the heating temperature according to the operating condition of the engine. ), Energization control to the glow plug is performed by an energization control device using a semiconductor element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor).
図8(a)に示すような、従来のグロープラグ通電制御装置GCU6zは、半導体素子60zと、電子制御装置ECU5からの制御信号SIに従って半導体素子60zの開閉を制御する駆動制御装置DCU61zとを含み、ECU5からの制御信号SIに従ってゲートG・ソースS間にDCU61zからゲート電圧VGが印加されると、ドレインD−ソースS間が導通状態となり、グロープラグ7へ通電がなされる。DCU61zは、ECU5からの制御信号SIに従って、ゲート電圧VGの印加周期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)制御を行っている。
A conventional glow plug energization control unit GCU6z as shown in FIG. 8A includes a
グロープラグ7へのエネルギ供給において、損失を少なくすべく半導体素子60zのドレインDは、電源ラインに直結され、電源電圧BATTが直接印加されている。また、半導体素子60zとして、例えば、MOSFETを用いた場合、ドレインD−ソースS間に不可避的に寄生ダイオード601zが形成されている。このため、図8(b)に電源1Rとして示すように、電源1が逆向きの極性となるように接続されたときには、寄生ダイオード601zが準バイアスとなるので、ECU5からの通電信号SIがなくても、ドレインD−ソースS間が寄生ダイオード601zによってバイパスされ導通状態となっており、電源の逆接続がなされた瞬間に電源1Rから通電制御装置6zに逆電流が流れ、寄生ダイオード601zの過剰な自己発熱により、半導体素子60zが破壊される虞がある。
In the energy supply to the glow plug 7, the drain D of the
一方、高速昇温や常時通電のために、近年、グロープラグ7には、例えば、セラミックグロープラグでは定格7V、メタルグロープラグでは定格4.7Vといった低定格の発熱体が用いられるようになっている。
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。
On the other hand, in order to increase the temperature rapidly and always energize, the glow plug 7 has recently been used as a low-rated heating element, for example, a rating of 7V for a ceramic glow plug and a rating of 4.7V for a metal glow plug. Yes.
When a
Further, when the glow plug 7 is broken, the broken pieces of the glow plug 7 are scattered in the combustion chamber of the engine, which may cause damage to the engine as a secondary damage.
特許文献1には、グロープラグと蓄電池との間に通電制御用の半導体パワーMOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)を直列接続してグロープラグの通電を制御する装置において、前記蓄電池への接続が逆極性で行われたときに、その逆極性の電圧により前記パワーMOSFETをオンさせる電圧をゲートに印加させる保護回路を備えることを特徴とするグロープラグ制御装置が開示されている。 In Patent Document 1, in a device for controlling energization of a glow plug by connecting in series a semiconductor power MOS field effect transistor (MOSFET) for energization control between a glow plug and a storage battery, the connection to the storage battery is reversed. There is disclosed a glow plug control device comprising a protection circuit for applying a voltage for turning on the power MOSFET to a gate by a voltage having the opposite polarity when the polarity is applied.
特許文献2には、電源逆接続保護回路として、エミッタに入力電圧が供給されコレクタが出力端とされベースが入力端に接続されるPNP形トランジスタTと、一端がPNP形トランジスタTのエミッタ及び入力電圧を供給する直流電源に共通接続され他端がPNP形トランジスタTのベースに接続される第1抵抗器R1と、一端がPNP形トランジスタTのベース及び第1抵抗器R1の他端に共通接続され他端が指示信号の入力端とされる第2抵抗器R2と、PNP形トランジスタTのベース、第1抵抗器R1の他端及び第2抵抗器R2の一端にカソードが共通接続されアノードが接地される逆保護ダイオードとを有していることを特徴とする電源逆接続保護回路が開示されている。 In Patent Document 2, as a power supply reverse connection protection circuit, a PNP transistor T in which an input voltage is supplied to an emitter, a collector is an output terminal, and a base is connected to an input terminal, and one end is an emitter and an input of the PNP transistor T. The first resistor R1 is commonly connected to a DC power supply for supplying voltage and the other end is connected to the base of the PNP transistor T, and one end is commonly connected to the base of the PNP transistor T and the other end of the first resistor R1. The other end of the second resistor R2 is used as an instruction signal input terminal, the base of the PNP transistor T, the other end of the first resistor R1, and the one end of the second resistor R2, and the anode is connected in common. A power supply reverse connection protection circuit including a reverse protection diode that is grounded is disclosed.
特許文献3には、半導体素子を用いたスイッチング回路によって制御されるグロープラグ通電装置において、グロープラグを、シリンダヘッドに固定される円筒状の金属製ハウジング内に発熱部と、一端がスイッチング回路に接続され他端が上記発熱部に接続される通電用中軸とを保持し、上記ハウジングと上記通電用中軸との間を電気的に絶縁する絶縁部を介設した構成とし、上記スイッチング回路と上記グロープラグとの間に、電源が逆接続された場合に、逆電流を遮断するダイオードを設けるとともに、上記ダイオードに密着させて上記ダイオードから発生した熱を放散するヒートシンクを配設して、電源逆接続に対するグロープラグの破損を回避する技術が開示されている。
In
また、極寒冷地などでバッテリ電圧が低下し、エンジンが始動できなくなった場合に、他の車に搭載されたバッテリと電圧低下したバッテリとをブースタケーブルを用いて接続し、容量の低下したバッテリの充電を試みることがある。
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。
In addition, when the battery voltage drops in an extremely cold region and the engine cannot be started, the battery mounted in another vehicle is connected to the battery with the reduced voltage using a booster cable. May attempt to charge.
However, general users do not always have accurate knowledge, and there is a risk that the polarity of the battery will be connected in the opposite direction, and damage to the glow plug due to reverse power connection must be avoided reliably. I must.
ところが、特許文献1や特許文献2にあるような装置では、電源逆接続時の半導体素子の熱暴走による制御回路の破損は回避できるが、グロープラグへの逆電流の通電そのものは許容され、低定格グロープラグを用いた場合に、グロープラグの破壊に至る虞がある。また、特許文献2では通電制御用の半導体素子だけでなく、保護回路にも半導体素子を必要とし、低定格グロープラグを用いる場合、半導体素子として、大電流を制御可能なパワーデバイスを用いられるが、パワーデバイスは、比較的高価であるので製造コストが増大する虞がある。 However, in the devices as in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to avoid damage to the control circuit due to thermal runaway of the semiconductor element when the power supply is reversely connected. When the rated glow plug is used, the glow plug may be destroyed. Further, in Patent Document 2, not only a semiconductor element for energization control but also a semiconductor element is required for a protection circuit, and when a low-rated glow plug is used, a power device capable of controlling a large current is used as the semiconductor element. Since the power device is relatively expensive, the manufacturing cost may increase.
また、特許文献3の方法や、図9(a)に示すような構成によれば、低定格グロープラグを用いた場合でも、電源逆接続に対して、グロープラグの破損を回避できるが、スイッチング回路とグロープラグとの間に介装したダイオード(602z)は、大電流を流せるものでなければならない。このような大容量のダイオードは、現時点においては、比較的高価であるため、製造コストの増加を招く虞があり、エネルギ損失も大きいので、所望の発熱特性が得られない虞もある。
Further, according to the method of
さらに、従来のバッテリ電圧を定格とする通常のグロープラグにおいて、古くからなされているように、電源と制御回路との間に図9(b)に示すようなグローリレー(GRY4z)を設けて、電源の逆接続があった場合にも、直接グロープラグに逆電流が流れないようにすることによって、低定格グロープラグの破壊を阻止することも可能である。
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。
Furthermore, in a conventional glow plug rated for a conventional battery voltage, a glow relay (GRY4z) as shown in FIG. 9B is provided between the power source and the control circuit, as has been done for a long time, Even when the power supply is reversely connected, it is possible to prevent the low-rated glow plug from being destroyed by preventing the reverse current from flowing directly to the glow plug.
However, when a low-rated glow plug is used, a large capacity relay must be used because a large current flows through the glow relay in a normal power supply connection state. Such a glow relay has a large physique and may be difficult to install in a highly concentrated engine room in recent years. It also leads to an increase in cost.
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、体格を増加させることなく、簡易な構成により、比較的低コストで、電源逆接続に対してグロープラグ等の低定格発熱体の破壊を確実に阻止する通電制御装置の提供を目的とする。 Therefore, in view of such a situation, the present invention reliably prevents destruction of a low-rated heating element such as a glow plug with respect to reverse connection of a power source with a simple configuration without increasing the physique at a relatively low cost. An object is to provide an energization control device.
第1の発明では、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することを特徴とする(請求項1)。 In the first invention, a heating element that generates heat by energization, an electronic control device that transmits a control signal for controlling the amount of energization to the heating element, a semiconductor element that opens and closes according to the control signal, and the semiconductor according to the control signal In an energization control device comprising a drive control device for opening and closing an element, the semiconductor element is arranged in series with respect to a parasitic diode formed in parallel between a power input terminal and an output terminal of the semiconductor element. A diode having a reverse polarity is provided (claim 1).
第1の発明によれば、電源が逆接続され、上記寄生ダイオードが順バイアスとなった場合であっても、上記寄生ダイオードに対して逆極性となるダイオードが逆電流に対して逆バイアスとなるので、該ダイオードの耐電圧以下の電圧範囲であれば、上記寄生ダイオードに逆電流が流れるのを防止できる。したがって、電源逆接続に対して低定格グロープラグ等の低定格発熱体の破壊を阻止する通電制御装置が実現できる。また、本発明は、僅かに半導体素子の構成を変更すること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。 According to the first invention, even when the power supply is reversely connected and the parasitic diode is forward biased, the diode having the reverse polarity with respect to the parasitic diode is reverse biased with respect to the reverse current. Therefore, the reverse current can be prevented from flowing through the parasitic diode as long as the voltage is within the withstand voltage of the diode. Therefore, it is possible to realize an energization control device that prevents destruction of a low-rated heating element such as a low-rated glow plug against a reverse power connection. Moreover, since the present invention can be realized by slightly changing the configuration of the semiconductor element, there is no possibility of increasing the physique of the energization control device or increasing the manufacturing cost.
第2の発明では、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を設けたことを特徴とする(請求項2)。 In the second invention, a negative surge bypass diode is provided between the power input terminal of the drive control device and the ground so as to be forward biased from the ground side toward the input terminal side, and the control terminal of the semiconductor element is provided. A negative surge voltage detection circuit for detecting a negative surge voltage by comparing a voltage between the power supply line and the ground with a predetermined threshold between the power supply line and the ground, and a negative surge voltage detected by the negative surge voltage detection circuit A negative surge protection circuit is provided for forcibly conducting the connection between the input terminal and the output terminal of the semiconductor element for a predetermined period when the threshold value exceeds the threshold value (Claim 2).
第2の発明によれば、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。
According to the second invention, even if an inductance exists in parallel with the energization control device, and a negative surge voltage having a polarity opposite to the power supply voltage and a high voltage is generated by the induced electromotive force from the inductance, the surge bypass The negative surge voltage is bypassed by the diode, and no negative surge voltage is applied to the control circuit.
When the negative surge voltage is equal to or lower than the withstand voltage of a diode having a reverse polarity with respect to the parasitic diode (hereinafter referred to as a reverse bias diode), a reverse current is applied to the heating element by the reverse bias diode. Since the flow is blocked, there is no possibility that the heating element is destroyed by the negative surge voltage.
Further, when the negative surge voltage applied to the reverse bias diode exceeds the threshold value, the negative surge protection circuit forcibly brings the input terminal and the output terminal of the semiconductor element into a conductive state, and the reverse bias Since the current flows between the input terminal and the output terminal while bypassing the diode, a high negative surge voltage can be prevented from being applied to the reverse bias diode. Therefore, according to the present invention, even in a circuit in which a plurality of inductances exist between the power supply line and the ground, the semiconductor element and the heating element are protected against reverse power connection and negative surge voltage. In any case, it is possible to realize a highly reliable dielectric control device that is not likely to be destroyed. Further, since the present invention can be realized by a slight change in circuit configuration, there is no possibility of causing an increase in the physique and manufacturing cost of the energization control device.
第3の発明では、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3)。 In a third aspect of the invention, the heating element is a glow plug that assists ignition of a diesel combustion engine.
第3の発明によれば、グロープラグの速暖性向上を図るべく、低定格の発熱体を用いた場合に、電源逆接続によって該発熱体の破損を招く虞がなく、信頼性の高い通電制御装置を実現できる。 According to the third aspect of the invention, when a low-rated heating element is used in order to improve the quick warming property of the glow plug, there is no possibility of causing damage to the heating element due to reverse power connection, and highly reliable energization A control device can be realized.
第4の発明では、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4)。 In a fourth aspect of the invention, the heating element is a heating element that is provided in a combustion exhaust passage of a combustion engine and heats and activates a gas sensor that measures a specific gas component in the combustion exhaust. 4).
第4の発明によれば、ガスセンサの応答性向上を図るべく、ガスセンサの加熱・活性化用ヒータとして低定格の発熱体を用いた場合にも、電源逆接続によって該発熱体の破損を招く虞がなく、信頼性の高い通電制御装置を実現できる。 According to the fourth aspect of the invention, even when a low-rated heating element is used as a heater for heating and activating the gas sensor in order to improve the responsiveness of the gas sensor, the heating element may be damaged due to reverse power connection. Therefore, a highly reliable energization control device can be realized.
本発明の通電制御装置は、ディーゼル燃焼機関の着火を補助するグロープラグや、燃焼排気中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサを加熱活性化するヒータ等の低定格発熱体の通電制御を行うものであり、電源が逆向きの極性となるように接続された場合にも、逆電流に流れるのを阻止し、低定格発熱体の破壊を回避するものである。 The energization control device of the present invention controls energization of a low rated heating element such as a glow plug for assisting ignition of a diesel combustion engine or a heater for heating and activating a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas component in combustion exhaust. Even when the power source is connected to have a reverse polarity, the reverse current is prevented from flowing and the destruction of the low-rated heating element is avoided.
本発明の第1の実施形態における通電制御装置として、ディーゼル燃焼機関の燃焼室内の混合気を加熱し着火を補助するグロープラグ7の通電制御を行うグロープラグ通電制御装置(以下、GCUと称す)6を例として説明する。
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。
As a power supply control device in the first embodiment of the present invention, a glow plug power supply control device (hereinafter referred to as GCU) that controls power supply of a glow plug 7 that heats an air-fuel mixture in a combustion chamber of a diesel combustion engine and assists ignition. 6 will be described as an example.
As shown in FIG. 1A, the
The drain D of the RBPMOS is connected to the drive power supply BATT, the source S is connected to the glow plug 7 via the glow plug output GL, and the gate G is connected to the output of the
The
GCU6の駆動電電圧端子BATTは、ヒューズ2(例えば80A)を介して電源1の陽極に接続され駆動用電圧として電源電圧(例えばDC12V)が入力されている。GCU6の制御電圧端子+Bは、ヒューズ3(例えば20A)及びリレー4を介して電源1の陽極に接続され、制御用電圧として電源電圧(例えばDC12V)が入力されている。
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。
The drive voltage terminal BATT of the
The cathode of the power source 1, the GND of the
ECU5の制御電圧端子+Bは、ヒューズ3及びリレー4を介して電源1に接続されており、外部のキー操作により始動命令がなされるとリレー出力RYがONとなり、リレー4の電磁コイルが励磁され、リレー4が閉じられGCU6への通電が開始される。図略の燃焼機関の運転状況に応じてECU5から制御信号SIがDCU61へ発信され、DCU61はRBPMOS60を開閉制御している。
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。
The control voltage terminal + B of the
DCU61 for example by changing the duty ratio of the control voltage + B to perform a pulse width modulation (PWM) control for adjusting the heating value of the glow plug 7, by changing the gate voltage V G applied to the gate G of RBPMOS output is doing.
図1(b)に、逆接続電源1Rとして示すように電源1の極性が逆に接続され、RBPMOS60の寄生ダイオード601が順バイアスとなった場合であっても、寄生ダイオード601に対して逆極性となるダイオード602が逆電流に対して逆バイアスとなるので、逆接続電源R1の電圧がダイオード602の耐電圧VDi以下の電圧範囲であれば、寄生ダイオード601に逆電流が流れるのを防止できる。
As shown in FIG. 1B, the polarity of the power supply 1 is reversely connected as shown as the reverse
本発明の第1の実施形態におけるGCU6を実際の車両に搭載した場合、車両には、図2(a)に示すように、運転開始後の電力供給を担うオルタネータや、過給器ノズルを可変するモータ、ラジエータファン用モータ、フューエルポンプ用モータ、エアコン用ブロワモータ、オイルコントロールバルブ用ソレノイド等の大電流が流れるインダクタンス8や、燃料噴射弁駆動回路、ディーゼルスロットルを駆動するソレノイド、スワールコントロールバルブ、EGRクーラバイパスバルブ、排気絞りバルブ等のGCU6の制御系電源ラインで駆動されるインダクタ9等がグロープラグ7と並列に接続された状態となっている。
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。
When the
For this reason, as shown in FIG. 2B, a power supply voltage (for example, 12 V) released when the current flowing through the
Since such a high voltage far exceeds the withstand voltage V Di of the
Further, since a negative surge voltage is applied to
そこで、第1の実施形態におけるGCU6と同様の構成に加えて、図3(a)に示すように、従来の制御回路のサージ保護として一般的に行われている方法として+BとGNDとの間に、GNDから+Bに向かう方向が順バイアスとなるように、バイパス用ダイオード62を設けたGCU6aについて説明する。
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。
Therefore, in addition to the same configuration as the
As shown in FIG. 3B, since the negative surge voltage generated from the inductance 9 of the control voltage system flows without entering the
However, even if such a
そこで、本発明の第2の実施形態におけるGCU6bについて説明する。本実施形態においては、図4に示すように、上記第1の実施形態と同様の構成に加えて、DCU61とRBPMOS60のゲートGとの間に、電源ラインと接地GNDとの間の電圧Vと所定の閾値Vrefとを比較し負サージ電圧VSRGを検出する負サージ電圧検出回路(以下、DTCと称す)63と、DTC63で検出された負サージ電圧VSRGが閾値Vrefを超えたときに所定期間TだけRBPMOSのドレインD−ソースS間を強制的に導通せしめる負サージ保護回路(以下、PRCと称す)64を設けた。
Therefore, the GCU 6b in the second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, in addition to the same configuration as in the first embodiment, the voltage V between the power supply line and the ground GND is between the
図5(a)に示すように、負サージ電圧VSRGが発生したときに、閾値Vrefを超えると本図(c)に示すように、DTC63からゲート電圧VGが一定時間印加され、本図(d)に示すようにRBPMOS60が一定期間強制的にONとなり、ドレインD−ソースS間が導通状態となり、負サージ電流は、逆バイアスダイオード602を流れることなく、ドレインD−ソースS間をバイパスして一定時間流れ、負サージ電圧VSRGが閾値Vref以下に戻るとRBPMOS60はOFFとなる。このとき、負サージ電圧VSRGは、逆バイアスダイオード602の耐電圧VDiよりも低くなっているので、逆バイアスダイオード602が破壊されることなくエネルギを吸収し、本図(b)に示すようにもとのバッテリ電圧に戻る。負サージ電圧VSRGが流れる時間は瞬間的(例えば数十ms程度)であるので、これによって低定格グロープラグが異常発熱することはない。
As shown in FIG. 5 (a), when a negative surge voltage V SRG is generated, as shown in exceeds the threshold value V ref the figure (c), the gate voltage V G is applied a predetermined time from DTC63, the As shown in FIG. 4D, the
また、上記実施形態においては、負サージ電圧VSRGが閾値Vref以上となった時に一定期間、一定電圧のゲート電圧VGを印加したが、図6(b)に示すように負サージ電圧VSRGが閾値Vrefとなるまで、図6(c)に示すように、ゲート電圧VGをパルスで印加し、図6(d)に示すように、RBPMOS60をスイッチングするように制御としても良い。
In the embodiment described above, a period of time when a negative surge voltage V SRG is greater than or equal to the threshold value V ref, has been applied to the gate voltage V G of a constant voltage, a negative surge voltage V as shown in FIG. 6 (b) Control may be performed so that the gate voltage V G is applied in pulses as shown in FIG. 6C and the
図7に本発明の第2の実施形態におけるGCU6bに用いられる制御フローチャートを示す。
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。
FIG. 7 shows a control flowchart used for the GCU 6b in the second embodiment of the present invention.
In S100, when it is initiated starting at S101, is started monitoring the voltage applied to RPBMOS60 by TDC62, in S102, when a negative surge voltage V SRG exceeding the threshold V ref is detected, in S103, the gate voltage V G is applied, RBPMOS60 is forced ON. When the negative surge voltage V SRG is equal to or lower than the threshold value V ref in S102, normal energization control is performed by the
本発明は、ディーゼル燃焼機関の着火を補助する低定格グロープラグの通電制御装置として好適なものであるが、グロープラグに代えて、燃焼排気中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサのセンサ素子を加熱活性化させる発熱体を用いることにより、ガスセンサ加熱用ヒータの通電制御にも採用し得るものである。
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。
The present invention is suitable as an energization control device for a low-rated glow plug that assists ignition of a diesel combustion engine, but instead of a glow plug, a sensor element of a gas sensor that detects the concentration of a specific gas component in combustion exhaust gas By using a heating element that heats and activates the gas sensor, it can also be used for energization control of the heater for gas sensor heating.
In recent years, heaters for heat activation of gas sensors are also required to have a high temperature and immediate warming, and switching circuits using semiconductor elements are used for energization control. By using the energization control device of the present invention, It becomes possible to protect the heater for heating activation of the gas sensor and the switching circuit from a negative surge voltage.
In the description of the above embodiment, the energization control device using a glow plug as the low rated heating element has been described. However, the low rated heating element of the above embodiment can be applied by replacing it with a gas sensor heating activation heater. .
The energization control device of the present invention is not limited to a glow plug and a heater for heating a gas sensor as a heating element, but also for driving other on-vehicle heaters in general. It can be suitably employed as an energization control device capable of simultaneously performing protection and heating element protection.
1 電源
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
1 Power supply 1, 2
6 Control unit (GCU)
60 MOS with reverse bias diode (RBPMOS)
601
61 Drive control unit (DCU, drive control unit)
7 Glow plug (low rated heating element)
+ B Control voltage input terminal BATT Drive voltage input terminal RY Relay output D Drain (input terminal)
G Gate (control terminal)
S source (output terminal)
GL Glow plug output terminal GND Ground terminal
Claims (4)
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することを特徴とする通電制御装置。 A heating element that generates heat when energized, an electronic control device that transmits a control signal that controls the amount of current supplied to the heating element, a semiconductor element that opens and closes according to the control signal, and a drive that opens and closes the semiconductor element according to the control signal In the energization control device comprising the control device,
The semiconductor element includes a diode having a reverse polarity and disposed in series with respect to a parasitic diode formed in parallel between a power input terminal and an output terminal of the semiconductor element. .
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請求項1に記載の通電制御装置。 While providing a negative surge bypass diode between the power input terminal of the drive control device and the ground so as to be forward biased from the ground side toward the input terminal side,
A negative surge voltage detection circuit for detecting a negative surge voltage by comparing a voltage between a power supply line and the ground with a predetermined threshold between the control terminal of the semiconductor element and the ground;
Provided is a negative surge protection circuit for forcibly connecting the input terminal and the output terminal of the semiconductor element for a predetermined period when the negative surge voltage detected by the negative surge voltage detection circuit exceeds the threshold value. The energization control apparatus according to claim 1.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014064344A (en) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2015033242A (en) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor drive control device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06129337A (en) * | 1992-10-12 | 1994-05-10 | Nippondenso Co Ltd | Glow plug control unit |
JPH0715009A (en) * | 1993-01-14 | 1995-01-17 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Vertical mos field-effect transistor |
JP2001238348A (en) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Nissan Motor Co Ltd | Protection circuit for power supply with inductive load |
JP2007303288A (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Denso Corp | Glow plug energization device |
WO2008069145A1 (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-12 | Sanken Electric Co., Ltd. | Insulating-gate fet and its manufacturing method |
JP2009064883A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device |
-
2009
- 2009-03-18 JP JP2009066094A patent/JP5407457B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06129337A (en) * | 1992-10-12 | 1994-05-10 | Nippondenso Co Ltd | Glow plug control unit |
JPH0715009A (en) * | 1993-01-14 | 1995-01-17 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Vertical mos field-effect transistor |
JP2001238348A (en) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Nissan Motor Co Ltd | Protection circuit for power supply with inductive load |
JP2007303288A (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Denso Corp | Glow plug energization device |
WO2008069145A1 (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-12 | Sanken Electric Co., Ltd. | Insulating-gate fet and its manufacturing method |
JP2009064883A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014064344A (en) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2015033242A (en) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor drive control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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