(57)【要約】【課題】短絡時に、通電用ＦＥＴに大電流が流れてしまうことを抑制し、通電用ＦＥＴの故障をより確実に防止する。【解決手段】ＧＣＵ２１は、電源装置ＶＡ及びグロープラグ１間に配置される通電用ＦＥＴ５１を備え、通電用ＦＥＴ５１のゲートに入力される通電信号に基づいてグロープラグ１への通電・非通電が切り替えられる。ＧＣＵ２１は、グロープラグ１及び電源装置ＶＡ間の通電経路ＥＣの短絡を検知する短絡検知部６１と、電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ５１間に直列接続され、通電用ＦＥＴ５１よりも耐性が高い高耐性ＦＥＴ３１と、高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧を変更可能な電圧変更部７１とを備える。短絡検知部６１により通電経路ＥＣの短絡が検知された際には、電圧変更部７１により高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧を低減させることで、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗を増大させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラグへと電力を供給するための電源装置、及び、前記グロープラグ間に配置される通電用ＦＥＴを備え、
前記通電用ＦＥＴのゲートに入力される通電信号に基づいて、前記グロープラグへの通電・非通電が切り替えられるグロープラグの通電制御装置であって、
前記グロープラグ及び前記電源装置間の通電経路を流れる電流に基づき、前記通電経路の短絡を検知する短絡検知部と、
前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間に直列接続され、前記通電用ＦＥＴよりも耐性が高い高耐性ＦＥＴと、
前記高耐性ＦＥＴのゲート電圧を変更可能な電圧変更部とを備え、
前記短絡検知部により前記通電経路の短絡が検知された際に、前記電圧変更部により、前記高耐性ＦＥＴのゲート電圧を低減させることで、前記高耐性ＦＥＴのオン抵抗を増大させることを特徴とするグロープラグの通電制御装置。
【請求項２】
前記高耐性ＦＥＴにゲート電圧を付与するゲート電圧付与部を備え、
前記短絡検知部には、前記高耐性ＦＥＴの両端電圧に基づく検知結果出力を出力するオペアンプが設けられ、
前記電圧変更部には、前記ゲート電圧付与部の出力端子に接続されるとともに、前記検知結果出力に基づいて動作する半導体スイッチが設けられ、
前記検知結果出力に基づいて前記半導体スイッチを動作させ、前記ゲート電圧付与部から前記高耐性ＦＥＴへのゲート電圧を低減させることで、前記高耐性ＦＥＴのオン抵抗を増大させることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの通電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグの通電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関の予熱などには、発熱ヒータ（例えば、筒状の金属製チューブ内に発熱コイルが内蔵されたもの等）を有するグロープラグが一般に使用され、グロープラグは、電源装置（バッテリ）から供給される電力に基づいて発熱する。
【０００３】
従来、グロープラグの発熱を制御する通電制御装置として、電源装置からグロープラグに対する通電の可否を決定する通電信号（ＰＷＭ信号）を出力するための通電信号出力部と、当該通電信号出力部からの通電信号が入力された際にオンとなり、バッテリからの出力電圧をグロープラグへと印加可能とする通電用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とを備えたものが知られている。
【０００４】
ところで、電源装置とグロープラグとを接続するハーネスの絶縁被膜の破損や、チューブに対する発熱コイルの接触により、電源装置とグロープラグとの間の通電経路で短絡が生じてしまうことがある。この場合には、通電用ＦＥＴに対して大電流が流れてしまい、通電用ＦＥＴが過熱されて故障してしまうおそれがある。そこで、短絡時における通電用ＦＥＴの故障を防止すべく、通電経路の電流値に基づく電圧値が基準の電圧値を上回ったときに（つまり、短絡発生時に）、通電用ＦＥＴをオフとすることで、通電用ＦＥＴに対する電流を停止する技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７４８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このような技術においては、ノイズ等の影響に伴う誤作動を防止するために、即座に通電用ＦＥＴをオフにすることはされず、ＡＳＩＣやマイコン等の制御部にて、検出された短絡や過電流が誤検出ではないことを確認する処理が行われ、誤検出でないことが判断されると通電用ＦＥＴをオフとする処理が行われる。このように短絡が実際に発生してから通電用ＦＥＴをオフとするまでにある程度の時間を要するため、短絡発生から通電用ＦＥＴのオフまでに若干の遅延時間が生じる。そのため、遅延時間の間に大電流が流れることで、通電用ＦＥＴが故障してしまうおそれがある。
【０００７】
また、短絡時において、短絡発生に対応して通電用ＦＥＴがオフとされると、ハーネス等の回路上のコイル成分によって逆起電圧が生じてしまい、非常に大きな電圧が通電用ＦＥＴに加わってしまうおそれがある。その結果、通電用ＦＥＴに対して、短絡に伴う大電流とともに大電圧が加わることとなり、通電用ＦＥＴに対して、そのエネルギー耐量を上回る非常に大きなエネルギーが瞬間的に加わってしまい、通電用ＦＥＴに故障が生じてしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、短絡時においては、通電用ＦＥＴに対して大電流が流れてしまうことを抑制し、通電用ＦＥＴの故障をより確実に防止することができるグロープラグの通電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１０】
構成１．本構成のグロープラグの通電制御装置は、グロープラグへと電力を供給するための電源装置、及び、前記グロープラグ間に配置される通電用ＦＥＴを備え、
前記通電用ＦＥＴのゲートに入力される通電信号に基づいて、前記グロープラグへの通電・非通電が切り替えられるグロープラグの通電制御装置であって、
前記グロープラグ及び前記電源装置間の通電経路を流れる電流に基づき、前記通電経路の短絡を検知する短絡検知部と、
前記電源装置及び前記通電用ＦＥＴ間に直列接続され、前記通電用ＦＥＴよりも耐性が高い高耐性ＦＥＴと、
前記高耐性ＦＥＴのゲート電圧を変更可能な電圧変更部とを備え、
前記短絡検知部により前記通電経路の短絡が検知された際に、前記電圧変更部により、前記高耐性ＦＥＴのゲート電圧を低減させることで、前記高耐性ＦＥＴのオン抵抗を増大させることを特徴とする。
【００１１】
尚、「ＦＥＴの耐性が高い」とあるのは、ＦＥＴのドレイン−ソース間に流せる許容電流が大きく、短絡により大電流が流れた際に、ＦＥＴの故障がより生じにくいことを意味する。具体的には、ＦＥＴのオン抵抗が極めて低く、アバランシェ耐性が大きいＦＥＴを指す。尚、アバランシェ耐性が大きいほど、ＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧がその定格電圧を超えてから、ＦＥＴのブレイクダウン領域まで達してＦＥＴが破壊されるまで余裕度が大きく、一般に短絡時の瞬間的な大電流に対する耐性が高い傾向にある。また、高耐性ＦＥＴは、通電用ＦＥＴよりも短絡により流れる大電流に対する耐性が高い。従って、高耐性ＦＥＴの故障をより確実に防止することができる。
【００１２】
また、「高耐性ＦＥＴのゲート電圧を低減させる」とあるのは、より正確には、高耐性ＦＥＴのソース−ゲート間の電圧（電位差）を低減させることをいう。
【００１３】
上記構成１によれば、通電経路の短絡が検知された際に、高耐性ＦＥＴのゲート電圧が低減されることで、高耐性ＦＥＴのオン抵抗が増大させられる。従って、短絡に伴い通電用ＦＥＴに流れる電流を小さくすることができる。また、通電用ＦＥＴのオン・オフの切替に伴い通電用ＦＥＴに加わるエネルギーを低減させることができる。その結果、通電用ＦＥＴの故障をより確実に防止することができる。
【００１４】
尚、通電用ＦＥＴの保護の観点では高耐性ＦＥＴによって電流を小さくする際、極限まで小さく、つまり究極的にはゼロとすることも可能である。通電用ＦＥＴをオフにするにあたって、通電用ＦＥＴに加わるエネルギー（生じる逆起電圧と当該小さくされた電流の積）を小さくすることで、通電用ＦＥＴの保護が可能となるためである。
【００１５】
ところで本発明は、複数の気筒を有する多気筒のディーゼルエンジンのそれぞれの気筒に装着されるグロープラグの制御に用いることも可能である（尚、この場合、通電用ＦＥＴは各グロープラグに対応して複数設けられる）。この際には、短絡が生じたライン（配線）に接続された通電用ＦＥＴ（便宜的に「短絡ラインＦＥＴ」という）をオフとするとき、高耐性ＦＥＴにおいて電流をゼロとすることなく、電流を小さく絞るに留めておくことが有用である。すなわち、電流をゼロとすれば、オフとされる短絡ラインＦＥＴの保護は可能であるが、その一方で、短絡が生じていない正常なラインに接続されたグロープラグへの通電もカットされ、通電が再開されるまでは正常なラインのグロープラグでの発熱が維持されなくなってしまう。そこで、短絡ラインＦＥＴをオフとする際に、当該ＦＥＴが故障しない程度に電流を絞ることで、正常なラインにおけるグロープラグの発熱を維持しつつ、短絡ラインＦＥＴを破損させることなくオフとすることが可能となる。
【００１６】
尚、何らかの理由により通電用ＦＥＴがオン状態のまま故障してしまった場合には、通電用ＦＥＴが連続通電されることとなってしまうため、通電用ＦＥＴが過熱され、最悪の場合通電制御装置が発火するおそれがある。そこで、通電用ＦＥＴの故障時には高耐性ＦＥＴをオフとすることで、通電用ＦＥＴへの通電を停止し、通電用ＦＥＴの過熱を防止する機能（いわゆるフェールセーフ機能）を設けることとしてもよい。
【００１７】
構成２．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成１において、前記高耐性ＦＥＴにゲート電圧を付与するゲート電圧付与部を備え、
前記短絡検知部には、前記高耐性ＦＥＴの両端電圧に基づく検知結果出力を出力するオペアンプが設けられ、
前記電圧変更部には、前記ゲート電圧付与部の出力端子に接続されるとともに、前記検知結果出力に基づいて動作する半導体スイッチが設けられ、
前記検知結果出力に基づいて前記半導体スイッチを動作させ、前記ゲート電圧付与部から前記高耐性ＦＥＴへのゲート電圧を低減させることで、前記高耐性ＦＥＴのオン抵抗を増大させることを特徴とする。
【００１８】
上記構成２によれば、通電経路の電流に対応する高耐性ＦＥＴの両端電圧に基づいて、オペアンプにより検知結果信号（短絡又は非短絡を示す信号）が出力され、当該検知結果信号に基づいて半導体スイッチを動作させることで、高耐性ＦＥＴのオン抵抗が増大させられる。すなわち、高耐性ＦＥＴのオン抵抗を増大させる処理は、ＩＣ等の処理装置を介することなく、オペアンプの出力により半導体スイッチが切り替わることのみで実現されている。
【００１９】
従って、通電経路の短絡発生から瞬時に高耐性ＦＥＴのオン抵抗を増大させることができ、短絡に伴う大電流が通電用ＦＥＴに流れてしまう時間を極めて短いものとすることができる。そのため、大電流の流入による通電用ＦＥＴの故障をより確実に防止することができる。
【００２０】
さらに、短絡発生後、通電用ＦＥＴにおいてオン・オフの切替が行われる前の段階で、通電用ＦＥＴへと流れる電流をより確実に低減させることができる。その結果、オン・オフの切替に伴い通電用ＦＥＴに対して大きなエネルギーが加わってしまうことを一層確実に防止でき、通電用ＦＥＴの故障防止効果をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は、グロープラグの一部破断正面図であり、（ｂ）は、グロープラグ先端部の部分拡大断面図である。
【図２】ＧＣＵ等の概略構成を示すブロック図である。
【図３】別の実施形態におけるＧＣＵ等の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。通電制御装置としてのグロー制御装置（ＧＣＵ）２１は、グロープラグ１の通電を制御し、自動車のディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と称す）ＥＮの始動補助及び駆動安定性の向上等のために用いられるものである。
【００２３】
まず、ＧＣＵ２１の説明に先立って、ＧＣＵ２１によって制御されるグロープラグ１の概略構成を説明する。
【００２４】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、筒状のハウジング２と、ハウジング２に装着されたシースヒータ３とを備えている。
【００２５】
ハウジング２は、軸線ＣＬ１方向に貫通する軸孔４を有するとともに、その外周面には、エンジンＥＮへの取付用のねじ部５と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部６とが形成されている。
【００２６】
シースヒータ３は、チューブ７と中軸８とが軸線ＣＬ１方向に一体化されて構成されている。
【００２７】
チューブ７は、鉄（Ｆｅ）又はニッケル（Ｎｉ）を主成分とする先端部が閉じた筒状チューブであり、チューブ７の後端は、中軸８との間で環状ゴム１６により封止されている。加えて、チューブ７の内側には、チューブ７先端に接合される発熱コイル９と、発熱コイル９の後端に直列接続された制御コイル１０とが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末等の絶縁粉末１１とともに封入されている。
【００２８】
発熱コイル９は、例えば、Ｆｅ−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）系合金からなる抵抗発熱線により構成されている。一方で、制御コイル１０は、例えばＮｉを主成分とする抵抗発熱線により構成されており、自身の温度上昇に伴い抵抗値が増大するものである。発熱コイル９や制御コイル１０の発熱により、制御コイル１０の抵抗値が増大した際には、発熱コイル９に対する印加電圧が減少し、その結果、発熱コイル９の過昇温が防止される。尚、制御コイル１０を設けることなく、発熱コイル９の後端を中軸８に直接接続してもよい。
【００２９】
加えて、チューブ７には、スウェージング加工等によって、その先端部に発熱コイル９等を収容する小径部７ａが形成されるとともに、その後端側において小径部７ａよりも径の大きな大径部７ｂが形成されている。そして、この大径部７ｂが、ハウジング２の軸孔４に形成された小径部４ａに対し圧入接合されることにより、チューブ７がハウジング２の先端より突出した状態で保持されている。
【００３０】
中軸８は、自身の先端がチューブ７内に挿入され、制御コイル１０の後端に接続されるとともに、ハウジング２の軸孔４に挿通されている。中軸８の後端はハウジング２の後端から突出しており、ハウジング２の後端部においては、ゴム等からなるＯリング１２、樹脂製の絶縁ブッシュ１３、絶縁ブッシュ１３の脱落を防止するための押さえリング１４、及び、通電用のケーブル接続用のナット１５が先端側からこの順序で中軸８に嵌め込まれた構造となっている。
【００３１】
次に、本発明の特徴であるグロー制御装置（ＧＣＵ）２１について説明する。
【００３２】
図２は、グロープラグ１への通電制御を行うＧＣＵ２１等の概略構成を示すブロック図である。尚、図２では、グロープラグ１を３つ示しているが、実際にはエンジンＥＮの各気筒に対応してグロープラグ１が設けられており、所定の電圧（例えば、１２Ｖ）を出力する電源装置ＶＡから各グロープラグ１に対して分岐点ＤＰを介して電力が供給される。また、各グロープラグ１に対応して後述する通電用ＦＥＴ５１がそれぞれ設けられている。
【００３３】
ＧＣＵ２１は、電源装置ＶＡから供給される電力によって動作するものであり、自動車の電子制御装置（ＥＣＵ）９１と、所定の通信手段（例えば、ＣＡＮ等）を介して接続されている。また、ＧＣＵ２１は、高耐性ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１と、制御部（本実施形態では、ＡＳＩＣ）４１と、通電用ＦＥＴ５１と、短絡検知部６１と、電圧変更部７１と、故障処理部８１とを備えている。
【００３４】
高耐性ＦＥＴ３１は、電源装置ＶＡとグロープラグ１との間を電気的に接続する通電経路ＥＣに介在されている。具体的には、高耐性ＦＥＴ３１は、電源装置ＶＡ及び通電用ＦＥＴ５１の間に直列接続され、そのソースが通電用ＦＥＴ５１に接続され、そのドレインが電源装置ＶＡに接続されている。本実施形態において、高耐性ＦＥＴ３１は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴにより構成されており、電源装置ＶＡから各グロープラグ１へと供給される電力の分岐点ＤＰと、電源装置ＶＡとの間に１つだけ設けられている。また、故障処理部８１による後述のフェールセーフ処理がなされる場合を除いて、高耐性ＦＥＴ３１のゲートには、後述するチャージポンプ回路４３からゲート電圧が付与されており、前記フェールセーフ処理が行われる場合を除いて、高耐性ＦＥＴ３１はオンとされている。
【００３５】
尚、本実施形態において、高耐性ＦＥＴ３１は、そのアバランシェ耐性が各通電用ＦＥＴ５１のアバランシェ耐性よりも大きなものであり、通電用ＦＥＴ５１よりも短絡時の瞬間的な大電流に対する耐性の高いものとされている。また、高耐性ＦＥＴ３１は、そのゲートに対して十分な電圧が印加されたときに、そのオン抵抗が非常に小さくなるもの（例えば、数ｍΩ程度）であり、グロープラグ１への通電時におけるエネルギーの損失抑制が図られている。
【００３６】
尚、高耐性ＦＥＴとしては、実際に短絡が生じた事態を模擬した条件でＦＥＴにかかる電圧×電流×時間が、データシート上のアバランシェエネルギーを超えないものを選定することができる。高耐性ＦＥＴの一例としては、２５℃において電流４０（Ａ）のときのアバランシェエネルギーが５００（ｍＪ）以上のものを挙げることができる。但し、高耐性ＦＥＴは、構成される回路に対応して適宜変更可能であり、上述した高耐性ＦＥＴの選定基準も一例である。
【００３７】
制御部４１は、電源装置ＶＡからグロープラグ１に対する通電を制御するものであり、通電用ＦＥＴ５１のゲートに対してグロープラグ１への通電・非通電を切り替えるための通電信号を出力する通電信号出力部４２と、電圧の昇圧機能を備えるチャージポンプ回路（ＣＰ回路）４３と、故障診断部４４と、故障信号出力部４５とを備えている。
【００３８】
通電信号出力部４２は、ＥＣＵ９１によって制御されており、通電用ＦＥＴ５１のゲートに対して接続されている。また、通電信号出力部４２は、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと通電するタイミングを表す矩形状の信号（ＰＷＭ信号）を、通電用ＦＥＴ５１のゲートに出力する。具体的には、電源装置ＶＡからグロープラグ１へと通電させる場合、Ｈｉｇｈ信号を通電用ＦＥＴ５１に対して出力する。一方で、電源装置ＶＡからグロープラグ１への通電を停止させる場合には、Ｌｏｗ信号を通電用ＦＥＴ５１に出力する。尚、通電信号出力部６２はチャージポンプ回路６３と接続されており、通電信号出力部６２から出力される信号は、チャージポンプ回路６３により昇圧されたものとなっている。
【００３９】
チャージポンプ回路４３は、抵抗７４，７５を介して高耐性ＦＥＴ３１のゲートに接続されており、所定の高電圧〔例えば、（電源装置ＶＡの出力電圧）＋１０Ｖ〕を高耐性ＦＥＴ３１のゲートへと付与する（すなわち、チャージポンプ回路４３が、本発明のゲート電圧付与部に相当する）。
【００４０】
故障診断部４４は、制御部４１に入力される各通電用ＦＥＴ５１の両端電圧（電位差）に基づいて、通電用ＦＥＴ５１が正常であるか否かを判定し、その判定結果を故障信号出力部４５に送る。例えば、故障診断部４４は、通電用ＦＥＴ５１がオフとされるタイミングであるときに、通電用ＦＥＴ５１の両端電圧が比較的大きいとき（つまり、オフタイミングであるにも関わらず通電されているとき）には、通電用ＦＥＴ５１がオン状態のまま故障していると判定し、その判定結果を故障信号出力部４５に送る。
【００４１】
故障信号出力部４５は、故障診断部４４による判定結果に基づいて、通電用ＦＥＴ５１の正常又は故障を示す判定信号を故障処理部８１に対して出力する。具体的には、通常時（通電用ＦＥＴ５１が正常であるとき）には、判定信号としてＬｏｗ信号（０Ｖ）を故障処理部８１に出力しており、故障診断部４４により通電用ＦＥＴ５１の故障と判定されたときに、判定信号としてＨｉｇｈ信号（電源装置ＶＡの出力電圧）を故障処理部８１に出力する。
【００４２】
また、制御部４１は、各通電用ＦＥＴ５１の両端電圧に基づいて各通電用ＦＥＴ５１から各グロープラグ１の発熱コイル９までの間の通電経路の短絡を検出したときに（例えば、入力電圧が予め設定された所定の閾値を超えたときに）、通電信号出力部４２から、短絡の発生した通電経路に位置する通電用ＦＥＴ５１へと出力される通電信号をＬｏｗ信号に切替え、短絡発生経路上の通電用ＦＥＴ５１をオフとする機能を備えている。当該機能により、短絡時における通電用ＦＥＴ５１の故障防止が図られている。尚、ノイズによる誤作動を防止するために、通電経路の短絡であると考えられる状態がある程度の時間継続したときに（例えば、入力電圧が前記閾値をある程度の時間に亘って継続して超えているときに）、通電用ＦＥＴ５１をオフとする処理が行われるように構成されている。そのため、通電経路において短絡が発生してから通電用ＦＥＴ５１が実際にオフとされるまでには、若干（例えば、数百μｓ程度）の遅延時間が生じることとなっている。
【００４３】
通電用ＦＥＴ５１は、各グロープラグ１に対してそれぞれ設けられており、それぞれ並列に接続されている。また、通電用ＦＥＴ５１は、そのソースがグロープラグ１に接続され、そのドレインが高耐性ＦＥＴ３１のソースに接続されている。本実施形態では、通電用ＦＥＴ５１として、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが用いられており、通電用ＦＥＴ５１は、通電信号出力部４２からＨｉｇｈ信号が入力されてオンとなったときに、そのオン抵抗が非常に小さい（例えば、数ｍΩと）ものとされている。尚、通電経路ＥＣの短絡時に、通電用ＦＥＴ５１への通電を停止させるために、通電用ＦＥＴ５１として過電流保護機能を内蔵したＩＰＳ（インテリジェントパワースイッチ）を用いることも考えられるが、本実施形態では、コストの削減を図るべく、過電流保護機能を持たない通常のＦＥＴが通電用ＦＥＴ５１として用いられている。
【００４４】
短絡検知部６１は、通電経路ＥＣにおける短絡を検知するものであり、オペアンプ６２を備えている。
【００４５】
オペアンプ６２は、通電経路ＥＣを流れる電流に対応する高耐性ＦＥＴ３１の両端電圧を増幅して、その増幅した電圧を検知結果出力として抵抗６３を介して電圧変更部７１に入力する。具体的には、短絡検知部６１は、通電経路ＥＣで短絡が生じていない場合に、検知結果出力として比較的低い電圧を出力する。一方で、通電経路ＥＣで短絡が生じている場合に、短絡検知部６１は、検知結果出力として比較的大きな電圧を出力する。
【００４６】
電圧変更部７１は、高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧を変更するものであり、ツェナーダイオード７２と、半導体スイッチとしてトランジスタ７３とを備えている。
【００４７】
ツェナーダイオード７２は、そのアノードが高耐性ＦＥＴ３１と分岐点ＤＰとの間に接続され、そのカソードがトランジスタ７３のコレクタに接続されている。
【００４８】
トランジスタ７３は、そのエミッタがチャージポンプ回路４３から高耐性ＦＥＴ３１に対してゲート電圧を付与するための経路に接続されている。また、トランジスタ７３のベースは、オペアンプ６２の出力端子が接続されており、オペアンプ６２からの出力に基づいてトランジスタ７３のオン・オフが切替えられる。
【００４９】
具体的には、通電経路ＥＣが正常であるとき（非短絡時）には、オペアンプ６２からの出力電圧は低電圧であるため、トランジスタ７３はオフとされる。従って、チャージポンプ回路４３からの出力電圧が、高耐性ＦＥＴ３１のゲートに対してそのまま付与される。一方で、通電経路ＥＣが短絡しているときには、オペアンプ６２からの出力電圧は高電圧であるため、トランジスタ７３がオンとされる。そのため、チャージポンプ回路４３と高耐性ＦＥＴ３１のゲートとの間の経路が、ツェナーダイオード７２を介して通電経路ＥＣに接続されることとなり、その結果、高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧が低減される。すなわち、短絡検知部６１により通電経路ＥＣの短絡が検知された際には、電圧変更部７１により、高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧が低減され、その結果、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗が増大させられるようになっている。尚、トランジスタ７３がオンとされ、高耐性ＦＥＴ３１へのゲート電圧が低減されたとき、そのゲート電圧は、高耐性ＦＥＴ３１をオンとするために必要な電圧（高耐性ＦＥＴ３１の最低動作電圧）よりも大きく、正常（非短絡）時のゲート電圧よりも小さなものとなっている。
【００５０】
故障処理部８１は、通電用ＦＥＴ５１の故障時において、高耐性ＦＥＴ３１をオンからオフへと切替えるものであり、閾値出力用電源８２と、コンパレータ８３と、トランジスタ８４とを備えている。
【００５１】
閾値出力用電源８２は、電源装置ＶＡにより構成されており、電源装置ＶＡと同様の出力電圧を出力する。閾値出力用電源８２から出力された電圧は抵抗８５，８６により分圧され、その結果、予め設定された所定値〔例えば、抵抗８５，８６が同じ抵抗値を有するとき、（電源装置ＶＡの出力電圧／２）Ｖ〕の閾値電圧がコンパレータ８３に入力される。
【００５２】
コンパレータ８３は、一方の入力端子が故障信号出力部４５の出力端子と接続され、他方の入力端子が閾値出力用電源８２に接続されている。そして、コンパレータ８３は、その出力端子が抵抗８７を介してトランジスタ８４のベースに接続されており、故障信号出力部４５からの出力電圧と閾値出力用電源８２から入力された閾値電圧とを比較して、比較した結果に対する信号をトランジスタ８４のベースに対して入力する。
【００５３】
トランジスタ８４は、そのコレクタがチャージポンプ回路４３及び高耐性ＦＥＴ３１のゲート間に接続されるとともに、そのエミッタが接地されている。通電用ＦＥＴ５１が正常であるときには、故障信号出力部４５からＬｏｗ信号（０Ｖ）が出力されるため、コンパレータ８３からの出力信号はＬｏｗ信号となり、トランジスタ８４はオフとされる。一方で、通電用ＦＥＴ５１に故障が生じているときには、故障信号出力部４５からＨｉｇｈ信号（電源装置ＶＡの出力電圧）が出力されるため、コンパレータ８３からの出力信号はＨｉｇｈ信号となり、トランジスタ８４はオンとされる。トランジスタ８４がオンとされると、高耐性ＦＥＴ３１のゲートが接地されることとなるため、高耐性ＦＥＴ３１がオフとなり、ひいては各通電用ＦＥＴ５１に対する通電が停止される。すなわち、故障対応部８１は、通電用ＦＥＴ５１の故障を検知した際に、高耐性ＦＥＴ３１をオフとし、通電用ＦＥＴ５１への通電を停止するフェールセーフ機能を実現するものである。
【００５４】
次いで、上述したＧＣＵ２１の動作について説明する。
【００５５】
まず、通電経路ＥＣが正常であるとき（非短絡時）には、高耐性ＦＥＴ３１のゲートに対して、チャージポンプ回路４３からの出力電圧がそのまま付与され、高耐性ＦＥＴ３１は抵抗が非常に小さい状態でオンとされている。
【００５６】
この状態において、通電経路ＥＣに短絡が生じたときには、オペアンプ６２からの出力電圧が増大し、トランジスタ７３がオンとなる。これにより、高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧が低減され、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗が増大させられる。その結果、各通電用ＦＥＴ５１を流れる電流が低減される。
【００５７】
そして、短絡発生から若干の遅延時間が経過した後、制御部４１により、短絡が発生した通電経路に位置する通電用ＦＥＴ５１がオフとされる。このとき、各通電用ＦＥＴ５１に流れる電流は既に小さなものとなっているため、オンからオフへの切替に伴い通電用ＦＥＴ５１に大きなエネルギーが加わってしまうことが防止される。
【００５８】
通電用ＦＥＴ５１をオフとすることにより、高耐性ＦＥＴ３１の両端電圧が正常時の数値に戻れば、オペアンプ６２からの出力電圧が低減する。これにより、トランジスタ７３がオフとされ、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗が正常時の数値に戻される。つまり、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗を増大させる措置は、一時的に行われるように構成されており、グロープラグ１への投入電力が長期間に亘って低下してしまうという事態が生じないようにされている。
【００５９】
一方で、何らかの理由により通電用ＦＥＴ５１に故障が生じてしまった場合には、故障処理部８１によるフェールセーフ処理が行われることで、高耐性ＦＥＴ３１がオフとされ、その結果、各通電用ＦＥＴ５１への通電が停止される。
【００６０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、通電経路ＥＣの短絡が検知された際に、高耐性ＦＥＴ３１のゲート電圧が低減されることで、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗が増大させられる。従って、短絡に伴い通電用ＦＥＴ５１に流れる電流を小さくすることができる。また、通電用ＦＥＴ５１のオン・オフの切替に伴い通電用ＦＥＴ５１に加わるエネルギーを低減させることができる。その結果、通電用ＦＥＴ５１の故障をより確実に防止することができる。
【００６１】
特に本実施形態においては、高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗を増大させる処理は、オペアンプ６２の出力によりトランジスタ７３が切り替わることのみで実現されているため、短絡発生から瞬時に高耐性ＦＥＴ３１のオン抵抗を増大させることができる。そのため、短絡に伴う大電流が通電用ＦＥＴ５１に流れてしまう時間を極めて短いものとすることができ、通電用ＦＥＴ５１の故障を効果的に防止することができる。
【００６２】
また、短絡発生時に、高耐性ＦＥＴ３１はオフとされることなく、高耐性ＦＥＴ３１により電流が絞られるように構成されている。従って、短絡が発生した通電経路上の通電用ＦＥＴ５１をオフとする際に、当該通電用ＦＥＴ５１の破損を防止しつつ、短絡が生じていない正常な通電経路に接続されたグロープラグ１の発熱を維持することができる。
【００６３】
加えて、高耐性ＦＥＴ３１は、通電用ＦＥＴ５１よりも短絡により流れる大電流に対する耐性が高い。従って、高耐性ＦＥＴ３１の故障をより確実に防止することができる。
【００６４】
加えて、通電用ＦＥＴ５１が万が一故障してしまったとしても、その場合には、故障処理部８１等により高耐性ＦＥＴ３１がオフとされることで、通電用ＦＥＴ５１への通電が停止される。従って、通電用ＦＥＴ５１がオン状態のままで故障してしまったとき等において、通電用ＦＥＴ５１の連続通電を防止でき、その過熱をより確実に防止することができる。
【００６５】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００６６】
（ａ）上記実施形態では、高耐性ＦＥＴ３１としてＮチャンネルのＦＥＴが用いられているが、ＰチャンネルのＦＥＴを用いることとしてもよい。この場合には、図３に示すように、通電経路ＥＣが正常であるとき（非短絡時）には、高耐性ＦＥＴ１０１のゲートが接地され（つまり、ゲート電圧付与部は接地部となる）、通電経路ＥＣに短絡が生じたときに、トランジスタ１０２をオンとすることで、高耐性ＦＥＴ１０１のゲート電圧を低減させることとしてもよい。また、高耐性ＦＥＴ１０１としてＰチャンネルのＦＥＴを用いる場合のフェールセーフ機能は、通電用ＦＥＴ５１に故障が生じた際に故障処理部１０３のトランジスタ１０４がオフとされ、高耐性ＦＥＴ１０１のゲートが電源装置ＶＡと接続されることで、高耐性ＦＥＴ１０１をオフとする構成により実現することができる。
【００６７】
（ｂ）上記実施形態では、半導体スイッチとしてトランジスタ７３が用いられているが、半導体スイッチとして、例えば、ＦＥＴを用いることとしてもよい。
【００６８】
（ｃ）上記実施形態において、ＧＣＵ２１は、発熱コイル９を有するグロープラグ１（メタルグロープラグ）の通電を制御するように構成されているが、ＧＣＵ２１による制御の対象は、これに限定されるものではない。例えば、各部材の寸法やコイルの組成等は、ＧＣＵ２１で制御しやすいものに適宜変更可能である。また、グロープラグとしてもメタルグロープラグに限定されるものではない。従って、ＧＣＵ２１が、セラミックヒータを有するセラミックグロープラグの通電を制御するように構成することとしてもよい。
【００６９】
（ｄ）上記実施形態では、ＧＣＵ２１及びＥＣＵ９１が個別に設けられているが、ＥＣＵ９１が、前記ＧＣＵ２１の機能を有するように構成し、ＥＣＵ９１の有するＧＣＵの機能によりグロープラグ１の通電制御を行うこととしてもよい。
【００７０】
（ｅ）上記実施形態では、制御部４１がＡＳＩＣにより構成されているが、制御部４１をマイクロコンピュータ（マイコン）により構成することとしてもよい。また、この場合には、マイコンの外部にチャージポンプ回路を設けることとしてもよい。尚、通電用ＦＥＴ５１をＰチャンネルＦＥＴにより構成する場合には、チャージポンプ回路を設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…グロープラグ、２１…ＧＣＵ（通電制御装置）、３１…高耐性ＦＥＴ、４３…チャージポンプ回路（ゲート電圧付与部）、５１…通電用ＦＥＴ、６１…短絡検知部、７１…電圧変更部、７３…トランジスタ（半導体スイッチ）、ＶＡ…電源装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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