(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置であって、
前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と、
前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと、
前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する故障検出部と、
前記複数の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する駆動信号を出力する制御部と、
を備え、
前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、互いに電気的に並列に接続された複数の前記グロープラグと電気的に直列に接続され、
前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子をオフ状態にすることにより、前記オン故障が検出された半導体スイッチング素子の発熱量を増加させることを特徴とする、制御装置。
【請求項２】
電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置であって、
前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と、
前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと、
前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する故障検出部と、
前記複数の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する駆動信号を出力する制御部と、
を備え、
前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、複数の前記グロープラグのうちの互いに異なる１つとそれぞれ電気的に直列に接続され、
前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子を制御することにより、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つの発熱量を増加させることを特徴とする、制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つに対して出力する前記駆動信号の電圧を下げることにより、該半導体スイッチング素子の発熱量を増加させることを特徴とする、制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つに対して出力する前記駆動信号の周波数を上げることにより、該半導体スイッチング素子の発熱量を増加させることを特徴とする、制御装置。
【請求項５】
電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置を用いて電力の供給を制御する方法であって、
前記制御装置は、
前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と、
前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと、
を有し、
前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、互いに電気的に並列に接続された複数の前記グロープラグと電気的に直列に接続され、
前記方法は、
（ａ）前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子をオフ状態にすることにより、前記オン故障が検出された半導体スイッチング素子の発熱量を増加させる工程と、
を備えることを特徴とする、方法。
【請求項６】
電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置を用いて電力の供給を制御する方法であって、
前記制御装置は、
前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と、
前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと、
を有し、
前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、複数の前記グロープラグのうちの互いに異なる１つとそれぞれ電気的に直列に接続され、
前記方法は、
（ａ）前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子を制御することにより、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つの発熱量を増加させる工程と、
を備えることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源からグロープラグへの電力供給の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンの着火補助等に用いられるグロープラグへの通電を制御する装置として、通電をオンオフするための半導体スイッチング素子を有する制御装置が知られている。このような制御装置において、半導体スイッチング素子の故障時の異常過熱を抑制するために、温度ヒューズが用いられることがある。特許文献１では、半導体スイッチング素子が故障して高温になるとばねエレメントが作動し、温度ヒューズの電気的接続が解除される。特許文献２では、半導体スイッチング素子の故障を検知すると逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流が流されて逆接保護用ＦＥＴが発熱し、逆接保護用ＦＥＴの発熱により温度ヒューズの電気的接続が解除される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５３０７２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の制御装置では、半導体スイッチング素子の熱を温度ヒューズに伝えるために、温度ヒューズと半導体スイッチング素子とを隣接させて配置する必要があった。このため、基板設計の自由度が制限されるという問題があった。加えて、制御装置が複数の半導体スイッチング素子を有する構成において、１つの温度ヒューズで対応しようとすると、温度ヒューズに隣接させて配置できない半導体スイッチング素子が存在するおそれがある。かかる半導体スイッチング素子がオン状態のまま故障（オン故障）して過昇温しても、温度ヒューズの昇温速度が遅いために温度ヒューズが作動するまでに長時間を要し、半導体スイッチング素子や基板が過熱して焼損するおそれがあった。また、各半導体スイッチング素子に隣接させて複数の温度ヒューズを配置した場合、コストが上昇すると共に基板の面積が増大するという問題があった。特許文献２の制御装置では、逆接保護用ＦＥＴの発熱温度と通電を遮断するまでの時間とを制御することが困難であった。このため、制御装置の製造コストを抑えつつ、温度ヒューズをより一層安定して作動させる、即ち、半導体スイッチング素子や基板が異常過熱して焼損が発生する前に電力の供給を確実に遮断する技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態によれば、制御装置が提供される。この制御装置は、電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置であって；前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と；前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと；前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する故障検出部と；前記複数の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する駆動信号を出力する制御部と；を備え；前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、互いに電気的に並列に接続された複数の前記グロープラグと電気的に直列に接続され；前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子をオフ状態にすることにより、前記オン故障が検出された半導体スイッチング素子の発熱量を増加させることを特徴とする。
本発明の他の形態によれば、制御装置が提供される。この制御装置は、電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置であって；前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と；前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと；前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する故障検出部と；前記複数の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する駆動信号を出力する制御部と；を備え；前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、複数の前記グロープラグのうちの互いに異なる１つとそれぞれ電気的に直列に接続され；前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子を制御することにより、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つの発熱量を増加させることを特徴とする。
その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、電源からグロープラグへの電力の供給を制御する制御装置が提供される。この制御装置は、前記電源及び前記グロープラグに電気的に接続され、前記グロープラグへの電力の供給をオンオフする、複数の半導体スイッチング素子と；前記複数の半導体スイッチング素子に対して電気的に共通に接続され、自身の温度上昇に応じて作動して、前記複数の半導体スイッチング素子への電力の供給を遮断する温度ヒューズと；前記複数の半導体スイッチング素子のオン故障をそれぞれ検出する故障検出部と；前記複数の半導体スイッチング素子をオンオフ制御する駆動信号を出力する制御部と；を備え；前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記複数の半導体スイッチング素子のうち、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子を制御することにより、前記オン故障が検出された半導体スイッチング素子および前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちのいずれか一方の発熱量を増加させることを特徴とする。この形態の制御装置によれば、複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、オン故障が検出された半導体スイッチング素子およびオン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちのいずれか一方の発熱量を増加させるので、かかる増加した熱によって温度ヒューズをより高温に加熱することができ、温度ヒューズをより一層安定して作動させることができる。加えて、１つの温度ヒューズで複数の半導体スイッチング素子を保護できるので、製造コストを抑えることができる。
【０００７】
（２）上記制御装置において、前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、互いに電気的に並列に接続された複数の前記グロープラグと電気的に直列に接続され；前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子をオフ状態にすることにより、前記オン故障が検出された半導体スイッチング素子の発熱量を増加させてもよい。この形態の制御装置によれば、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子をオフ状態にすることにより、オン故障が検出された半導体スイッチング素子に大量の電流を集中させることができるので、かかる半導体スイッチング素子の発熱量を容易に増加できる。
【０００８】
（３）上記制御装置において、前記複数の半導体スイッチング素子は、互いに電気的に並列に接続されると共に、複数の前記グロープラグのうちの１つとそれぞれ電気的に直列に接続され；前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つの発熱量を増加させてもよい。この形態の制御装置によれば、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つの発熱量を増加させるので、各グロープラグが互いに電気的に並列に接続されない構成において、温度ヒューズを安定して作動させることができる。
【０００９】
（４）上記制御装置において、前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つに対して出力する前記駆動信号の電圧を下げることにより、該半導体スイッチング素子の発熱量を増加させてもよい。この形態の制御装置によれば、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つに対して出力する駆動信号の電圧を下げることにより、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のオン抵抗を増加できるので、かかる半導体スイッチング素子の発熱量を容易に増加できる。
【００１０】
（５）上記制御装置において、前記制御部は、前記故障検出部により前記複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、前記オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つに対して出力する前記駆動信号の周波数を上げることにより、該半導体スイッチング素子の発熱量を増加させてもよい。この形態の制御装置によれば、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つに対して出力する駆動信号の周波数を上げることにより、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子のスイッチング損失を増加できるので、かかる半導体スイッチング素子の発熱量を容易に増加できる。
【００１１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、グロープラグの制御方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態としての制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】電力供給制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】電力供給制御処理の概要を説明するための模式図である。
【図４】第２実施形態としての制御装置１００ａの回路構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態の制御装置１００ａにおける電力供給制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の制御装置１００ａにおける電力供給制御処理の概要を説明するための模式図である。
【図７】第３実施形態の制御装置１００ｂにおける電力供給制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】第３実施形態の制御装置１００ｂにおける電力供給制御処理の概要を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．装置構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての制御装置の回路構成を示すブロック図である。制御装置１００は、外部のバッテリ２００からグロープラグ３００への電力の供給を制御する。グロープラグ３００は、例えば、ディーゼルエンジンの着火補助等に用いられる。図１では、制御装置１００に接続されているグロープラグ３００として、３つのグロープラグ３００を模式的に示しているが、グロープラグ３００の数は、３つに限らず他の任意の数であってもよい。各グロープラグ３００は、接地されている。制御装置１００は、電源入力端子１８１と、３つの半導体スイッチング素子１４０と、プラグ接続端子１８２と、温度ヒューズ１５０と、コントローラＩＣ１２０と、スイッチドライバ１３０とを備え、これらの各構成要素が図示しない基板上に配置された構成を有する。
【００１４】
電源入力端子１８１は、外部のバッテリ２００と接続されている。電源入力端子１８１には、バッテリ２００から一定の外部電源電圧（直流電圧）が与えられる。この外部電源電圧は、基板上に形成された図示しない配線パターンを介して、コントローラＩＣ１２０および温度ヒューズ１５０に供給される。
【００１５】
半導体スイッチング素子１４０は、パワー半導体デバイスであり、表面実装型のＩＣパッケージとして構成されている。本実施形態において、半導体スイッチング素子１４０は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）により構成されている。なお、ＦＥＴに加えてバイポーラトランジスタ等の他の任意の素子により構成されていてもよい。また、スイッチドライバ１３０と一体化したＩＰＤ（Intelligent Power Device）として構成されていてもよい。
【００１６】
各半導体スイッチング素子１４０は、互いに電気的に並列に接続されると共に、互いに電気的に並列に接続された３つのグロープラグ３００と電気的に直列に接続されている。各半導体スイッチング素子１４０の出力端子は、配線パターンを介してプラグ接続端子１８２に接続されている。半導体スイッチング素子１４０は、受信する駆動信号に従ってグロープラグ３００への電力の供給をオンオフする。本実施形態において、制御装置１００は、３つの半導体スイッチング素子１４０を備えるが、３つに代えて他の任意の複数個の半導体スイッチング素子１４０を備えていてもよい。ただし、グロープラグ３００の数に対して半導体スイッチング素子１４０の数が少なすぎると、半導体スイッチング素子１４０が高温化しやすくなるため、グロープラグ３００の数を考慮して設定してもよい。
【００１７】
温度ヒューズ１５０は、受動素子を含んで構成され、自身の温度上昇に応じて作動する。温度ヒューズ１５０が作動温度以上に加熱されると、温度ヒューズ１５０内の電気的接続が切断されて、電流が遮断される。受動素子としては、例えば、受動素子の電気接点を接合しているハンダが温度上昇に応じて溶融した時に、バネ等の機械的応力を利用して電気接点が解放される構造を有するものを利用してもよい。機械的応力を発生するバネとしては、コイルバネ等を利用してもよい。なお、他の任意の受動素子を用いてもよい。
【００１８】
温度ヒューズ１５０の入力端子は、電源入力端子１８１を介して外部のバッテリ２００と接続されており、温度ヒューズ１５０の出力端子は、配線パターンを介して各半導体スイッチング素子１４０に対して電気的に共通に接続されている。このため、温度ヒューズ１５０が作動すると、各半導体スイッチング素子１４０への電力の供給が遮断される。各半導体スイッチング素子１４０への電力供給の遮断の具体的な動作については、後述する電力供給制御処理において説明する。
【００１９】
コントローラＩＣ１２０は、スイッチドライバ１３０を介して半導体スイッチング素子１４０の駆動をオンオフ制御する。コントローラＩＣ１２０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）により構成され、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティを示す駆動信号をスイッチドライバ１３０に出力する。コントローラＩＣ１２０は、故障検出部１２５を備える。
【００２０】
故障検出部１２５は、各半導体スイッチング素子１４０のオン故障を検出する。本実施形態において「オン故障」とは、半導体スイッチング素子１４０がオン状態のまま故障した状態を意味する。故障検出部１２５は、各半導体スイッチング素子１４０の出力電圧を検出し、半導体スイッチング素子１４０がオフ状態とされるタイミングであるときに出力電圧が出力されている場合、半導体スイッチング素子１４０がオン状態のまま故障していると判定する。換言すると、半導体スイッチング素子１４０がオフ状態とされるタイミングであるにも関わらず通電されている場合、半導体スイッチング素子１４０のオン故障を検出する。
【００２１】
スイッチドライバ１３０は、コントローラＩＣ１２０から出力される駆動信号に従って各半導体スイッチング素子１４０を駆動する回路を有する。スイッチドライバ１３０の入力端子は、コントローラＩＣ１２０と接続されており、スイッチドライバ１３０の出力端子は、各半導体スイッチング素子１４０に共通に接続されている。
【００２２】
本実施形態の制御装置１００は、後述する電力供給制御処理を実行することにより、半導体スイッチング素子１４０がオン故障した場合に温度ヒューズ１５０を積極的に作動させて、半導体スイッチング素子１４０の異常過熱を抑制する。
【００２３】
本実施形態において、コントローラＩＣ１２０は請求項における制御部の下位概念に相当し、バッテリ２００は請求項における電源の下位概念に相当する。
【００２４】
Ａ−２．電力供給制御処理：
図２は、電力供給制御処理の手順を示すフローチャートである。図３は、電力供給制御処理の概要を説明するための模式図である。本実施形態の制御装置１００では、外部のエンジンコントロールユニットによりグロープラグ３００の発熱が要求されると、３つの半導体スイッチング素子１４０がオンされて、バッテリ２００からグロープラグ３００に電力が供給される。この電力の供給開始と共に、図２に示す電力供給制御処理がコントローラＩＣ１２０によって開始される。
【００２５】
コントローラＩＣ１２０は、故障検出部１２５により半導体スイッチング素子１４０のうちの少なくとも１つのオン故障が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。オン故障が検出されていないと判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０５を繰り返す。他方、オン故障が検出されたと判定された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、コントローラＩＣ１２０は、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０をオフ状態にすることにより、オン故障が検出された半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させ（ステップＳ１１０）、上述のステップＳ１０５に戻る。
【００２６】
本実施形態の制御装置１００では、例えば、図３において×印で示す半導体スイッチング素子１４０がオン故障した場合、図３において実線の矢印で示すように、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０をオフ状態にする。これにより、オン故障が検出された１つの半導体スイッチング素子１４０に電力が集中するので、かかる半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させることができる。このため、図３において白抜きの矢印で示す、オン故障が検出された半導体スイッチング素子１４０から温度ヒューズ１５０に伝達される熱量が増加する。温度ヒューズ１５０が作動温度以上に加熱されると、温度ヒューズ１５０が作動する。温度ヒューズ１５０が作動すると、各半導体スイッチング素子１４０への電力の供給が遮断される。温度ヒューズ１５０の作動は、コントローラＩＣ１２０から外部のエンジンコントロールユニットへ通知され、エンジンコントロールユニットは、所定のランプ点灯や所定のメッセージの表示等により、温度ヒューズ１５０の作動をユーザーに通知する。
【００２７】
以上説明した第１実施形態の制御装置１００によれば、複数の半導体スイッチング素子のうちの少なくとも１つのオン故障が検出された場合に、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０をオフ状態にする。これにより、オン故障が検出された半導体スイッチング素子の発熱量を増加させるので、かかる増加した熱によって温度ヒューズ１５０をより高温に加熱することができ、温度ヒューズ１５０をより一層安定して作動させることができる。即ち、半導体スイッチング素子１４０や基板が異常過熱して焼損が発生する前に電力の供給を確実に遮断することができる。加えて、１つの温度ヒューズ１５０で複数の半導体スイッチング素子１４０を保護できるので、製造コストの上昇を抑制でき、基板面積の増大を抑制でき、制御装置１００全体の構成を単純化できる。また、効率的に温度ヒューズを加熱できるので、各半導体スイッチング素子１４０と温度ヒューズ１５０とを隣接させて配置しなくてもよく、基板設計の自由度を高めることができる。
【００２８】
各半導体スイッチング素子１４０は、互いに電気的に並列に接続されると共に互いに電気的に並列に接続された３つのグロープラグ３００と電気的に直列に接続されている。このため、１つの半導体スイッチング素子１４０に大量の電流を集中させることができるので、かかる半導体スイッチング素子１４０の発熱量を容易に増加できる。
【００２９】
オン故障した半導体スイッチング素子１４０は、部品の一部が短絡した状態となるため、正常時よりもオン抵抗が増加している。このため、オン故障した半導体スイッチング素子１４０は、発熱しやすい。これは、発熱量が一般に下記式（１）で表され、抵抗値に比例するためである。
発熱量（Ｊ）＝［電流（Ａ）］２×抵抗（Ω）×時間（ｔ）  ・・・（１）
【００３０】
第１実施形態の制御装置１００では、オン故障により発熱しやすい半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させるので、効率的に温度ヒューズを加熱できる。
【００３１】
また、逆接保護用ＦＥＴの寄生ダイオードに電流が流すことで逆接保護用ＦＥＴを発熱させる構成と比較して、通電を遮断するまでの時間を制御することが容易なので、温度ヒューズをより一層安定して作動させることができる。したがって、半導体スイッチング素子１４０がオン故障した場合の安全性を向上できる。加えて、発熱量を増加させるために専用の部品や構成を用いないので、製造コストの上昇を抑制できる。
【００３２】
Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態としての制御装置１００ａの回路構成を示すブロック図である。第２実施形態の制御装置１００ａは、回路構成と電力供給制御処理とにおいて、第１実施形態の制御装置１００と異なる。その他の構成は第１実施形態の制御装置１００と同じであるので、同一の構成および同一の手順には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
【００３３】
第２実施形態の制御装置１００ａにおいて、各半導体スイッチング素子１４０は、互いに電気的に並列に接続されると共に、各グロープラグ３００のうちの互いに異なる１つとそれぞれ電気的に直列に接続されている。各半導体スイッチング素子１４０は、接続されているグロープラグ３００への電力の供給をそれぞれオンオフする。また、制御装置１００ａは、１つのスイッチドライバ１３０に代えて、３つのスイッチドライバ１３０を有する点において、第１実施形態の制御装置１００と異なる。各スイッチドライバ１３０は、各半導体スイッチング素子１４０のうちの互いに異なる１つとそれぞれ接続されており、各半導体スイッチング素子１４０を駆動する。このため、各半導体スイッチング素子１４０は、それぞれ独立して各グロープラグ３００への電力の供給をオンオフする。
【００３４】
図５は、第２実施形態の制御装置１００ａにおける電力供給制御処理の手順を示すフローチャートである。図６は、第２実施形態の制御装置１００ａにおける電力供給制御処理の概要を説明するための模式図である。第２実施形態の制御装置１００ａにおける電力供給制御処理は、オン故障が検出された半導体スイッチング素子１４０に代えて、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させる点において、第１実施形態の制御装置１００における電力供給制御処理と異なる。
【００３５】
図５に示すフローにおいて、故障検出部１２５により半導体スイッチング素子１４０のうちの少なくとも１つのオン故障が検出されたと判定された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、コントローラＩＣ１２０は、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の電圧を下げることにより、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させる（ステップＳ１１０ａ）。
【００３６】
第２実施形態の制御装置１００ａでは、図６において×印で示す半導体スイッチング素子１４０がオン故障した場合、図６において実線の矢印で示すように、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の電圧を下げる。本実施形態では、オン故障が検出されていない各半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の電圧を、いずれも同じ電圧まで下げる。駆動信号の電圧は、閾値電圧（スレッショルド電圧）よりも下げるのが好ましい。本実施形態では、半導体スイッチング素子１４０の閾値電圧よりも僅かに低い程度に、駆動信号の電圧を下げる。例えば、半導体スイッチング素子１４０の閾値電圧が５Ｖであれば、通常時には閾値電圧よりも十分高い値（８Ｖ等）が駆動信号の電圧値として設定されているところ、４Ｖ程度に駆動信号の電圧を下げる。本実施形態では、図示しない抵抗分圧回路を用いて分圧することにより駆動信号の電圧を下げるが、レギュレータ等の他の任意の方式により駆動信号の電圧を下げてもよい。
【００３７】
半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の電圧が下げられると、かかる半導体スイッチング素子１４０は、流すことができるキャリアの量が制限されるため、オン抵抗が増加する。半導体スイッチング素子１４０のオン抵抗が増加すると、電力の損失が大きくなるため、上記式（１）により、かかる半導体スイッチング素子１４０の発熱量が増加する。このため、図６において白抜きの矢印で示す、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０から温度ヒューズ１５０に伝達される熱量が増加する。温度ヒューズ１５０が作動温度以上に加熱されると、温度ヒューズ１５０が作動し、各半導体スイッチング素子１４０への電力の供給が遮断される。
【００３８】
以上説明した第２実施形態の制御装置１００ａは、第１実施形態の制御装置１００と同様な効果を奏する。加えて、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子の発熱量を増加させるので、各グロープラグ３００が互いに電気的に並列に接続されない構成において、温度ヒューズ１５０を安定して作動させることができる。また、駆動信号の電圧を下げることにより、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０のオン抵抗を増加できるので、かかる半導体スイッチング素子１４０の発熱量を容易に増加できる。また、駆動信号の電圧を閾値電圧よりも僅かに低い程度に下げるので、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０の発熱量を効率的に増加できる。
【００３９】
また、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させるので、全ての半導体スイッチング素子１４０と温度ヒューズ１５０とを隣接させて配置しなくてもよく、基板設計の自由度を高めることができる。また、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させるので、温度ヒューズ１５０を効率的に加熱できる。
【００４０】
Ｃ．第３実施形態：
第３実施形態の制御装置１００ｂは、電力供給制御処理において、第２実施形態の制御装置１００ａと異なる。回路構成を含めその他の構成は第２実施形態の制御装置１００ａと同じであるので、同一の構成および同一の手順には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
【００４１】
図７は、第３実施形態の制御装置１００ｂにおける電力供給制御処理の手順を示すフローチャートである。図８は、第３実施形態の制御装置１００ｂにおける電力供給制御処理の概要を説明するための模式図である。第３実施形態の制御装置１００ｂにおける電力供給制御処理は、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の電圧を下げる点に代えて、駆動信号の周波数を上げる点において、第２実施形態の制御装置１００ａにおける電力供給制御処理と異なる。
【００４２】
図７に示すフローにおいて、故障検出部１２５により半導体スイッチング素子１４０のうちの少なくとも１つのオン故障が検出されたと判定された場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、コントローラＩＣ１２０は、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の周波数を上げることにより、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させる（ステップＳ１１０ｂ）。
【００４３】
第３実施形態の制御装置１００ｂでは、図８において×印で示す半導体スイッチング素子１４０がオン故障した場合、図８において実線の矢印で示すように、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の周波数を上げる。駆動信号の周波数は、通常時の周波数よりも２倍以上に上げるのが好ましく、５倍以上に上げるのがより好ましく、１０倍以上に上げるのがさらに好ましい。本実施形態では、通常時の周波数よりも１０倍上げる。例えば、通常時には駆動信号の周波数として４０Ｈｚが設定されているところ、４００Ｈｚに上げる。
【００４４】
半導体スイッチング素子１４０に対して出力する駆動信号の周波数が上げられると、半導体スイッチング素子１４０のオンオフの切り替えの回数が増えることにより、スイッチング損失が増加する。このため、かかる半導体スイッチング素子１４０の発熱量が増加する。それゆえ、図８において白抜きの矢印で示す、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０から温度ヒューズ１５０に伝達される熱量が増加する。温度ヒューズ１５０が作動温度以上に加熱されると、温度ヒューズ１５０が作動し、各半導体スイッチング素子１４０への電力の供給が遮断される。
【００４５】
以上説明した第３実施形態の制御装置１００ｂは、第２実施形態の制御装置１００ａと同様な効果を奏する。また、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０のスイッチング損失を増加できるので、かかる半導体スイッチング素子１４０の発熱量を容易に増加できる。また、駆動信号の周波数を通常時よりも１０倍上げるので、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０の発熱量を効率的に増加できる。加えて、分圧回路を省略できるので、制御装置１００ｂの全体の構成を単純化でき、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４６】
Ｄ．変形例：
Ｄ−１．変形例１：
第１実施形態の制御装置１００では、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０をオフ状態にしていたが、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０のうちの一部のみをオフ状態にしてもよい。また、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０をオフ状態にしていたが、完全にオフ状態にしなくてもよい。オン状態の期間を短くすることで、かかる半導体スイッチング素子１４０に流れる電流量を少なくし、故障が検出された半導体スイッチング素子１４０の発熱量を上げてもよい。このような構成によっても、第１実施形態の制御装置１００と同様な効果を奏する。
【００４７】
Ｄ−２．変形例２：
第２，第３実施形態の制御装置１００ａ，１００ｂでは、オン故障が検出されていない全ての半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させていたが、オン故障が検出されていない半導体スイッチング素子１４０のうちの少なくとも１つの発熱量を増加させてもよい。例えば、温度ヒューズ１５０に最も近接する半導体スイッチング素子１４０の発熱量を増加させてもよい。かかる構成によっても、第２，第３実施形態の制御装置１００ａ，１００ｂと同様な効果を奏する。かかる構成においては、第２実施形態の制御装置１００ａの一部の分圧回路を省略してもよいので、製造コストの上昇を抑制できる。
【００４８】
Ｄ−３．変形例３：
第２実施形態の制御装置１００ａでは、半導体スイッチング素子１４０の閾値電圧よりも僅かに低い程度に駆動信号の電圧を下げていたが、駆動信号の電圧を、通常時の電圧よりも低い他の任意の値に設定してもよく、例えば、閾値電圧よりも大きい値に設定してもよい。同様に、第３実施形態の制御装置１００ｂにおいて、駆動信号の周波数を、通常時の周波数よりも高い他の任意の値に設定してもよい。このような構成によっても、第２，第３実施形態の制御装置１００ａ，１００ｂと同様な効果を奏する。
【００４９】
Ｄ−４．変形例４：
第２実施形態の制御装置１００ａでは、オン故障が検出されていない複数の半導体スイッチング素子１４０に対して、出力する駆動信号の電圧を一律に下げていたが、駆動信号の電圧の下げ幅を半導体スイッチング素子１４０毎に異ならせてもよい。同様に、第３実施形態の制御装置１００ｂにおいて、駆動信号の周波数の上げ幅を半導体スイッチング素子１４０毎に異ならせてもよい。このような構成によっても、第２，第３実施形態の制御装置１００ａ，１００ｂと同様な効果を奏する。
【００５０】
Ｄ−５．変形例５：
第２，第３実施形態の制御装置１００ａ，１００ｂの回路構成は、第１実施形態の制御装置１００の回路構成と同様であってもよい。かかる構成によっても、第２，第３実施形態の制御装置１００ａ，１００ｂと同様な効果を奏する。
【００５１】
本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態および変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００…制御装置
１００ａ…制御装置
１００ｂ…制御装置
１２０…コントローラＩＣ
１２５…故障検出部
１３０…スイッチドライバ
１４０…半導体スイッチング素子
１５０…温度ヒューズ
１８１…電源入力端子
１８２…プラグ接続端子
２００…バッテリ
３００…グロープラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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