(57)【要約】【課題】半導体スイッチング素子と並列、またはグロープラグと並列にコンデンサが配置される電力供給システムにおいて、異常の誤検知を抑制する。【解決手段】異常検知装置は、グロープラグの入力部電位を測定する測定部と、入力部電位に基づき電力供給システムの異常を検知する検知部と、を備え、検知部は、半導体スイッチング素子が電力の供給を遮断してから、コンデンサの容量および電力供給システムの内部インピーダンスに基づき定められる待機時間を経過した以降に測定された入力部電位と予め定められた閾値電位との比較結果に基づき、電力供給システムの異常を検知する。【選択図】図１
2016011634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からグロープラグに電力を供給する電力供給システムにおける異常を検知する異常検知装置であって、
前記電力供給システムは、
前記電源と前記グロープラグとの間に配置され、前記グロープラグへの電力の供給および遮断を制御する半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子と並列、または、前記グロープラグと並列に接続されたコンデンサと、
を有し、
前記異常検知装置は、
前記グロープラグの入力部の電位である入力部電位を測定する測定部と、
前記測定された入力部電位に基づき、前記電力供給システムの異常を検知する検知部と、
を備え、
前記検知部は、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから、前記コンデンサの容量および前記電力供給システムの内部インピーダンスに基づき定められる待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位と予め定められた閾値電位との比較結果に基づき、前記電力供給システムの異常を検知する、異常検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常検知装置において、
前記閾値電位は、前記電源の電位の５０％以上かつ９６％以下である、異常検知装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の異常検知装置において、
前記検知部は、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから前記待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位が、前記閾値電位以下である場合に、前記半導体スイッチング素子と前記グロープラグとの間における断線又は前記グロープラグの内部における断線の発生を特定する、異常検知装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の異常検知装置において、
前記検知部は、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから前記待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位が、前記閾値電位よりも高い場合に、前記電源と前記グロープラグとの間が短絡していることを特定する、異常検知装置。
【請求項５】
電源からグロープラグに電力を供給する電力供給システムにおける異常を検知する方法であって、
前記電力供給システムは、
前記電源と前記グロープラグとの間に配置され、前記グロープラグへの電力の供給および遮断を制御する半導体スイッチング素子と、
前記半導体スイッチング素子と並列、または、前記グロープラグと並列に接続されたコンデンサと、
を有し、
前記方法は、
（ａ）前記グロープラグの入力部の電位である入力部電位を測定する工程と、
（ｂ）前記測定された入力部電位に基づき、前記電力供給システムの異常を検知する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）において、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから、前記コンデンサの容量および前記電力供給システムの内部インピーダンスに基づき定められる待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位と予め定められた閾値電位との比較結果に基づき、前記電力供給システムの異常を検知する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグへの給電用の電力供給システムにおける異常の検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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給電を制御するために、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子を有する電力供給システムが用いられている。また、このような電力供給システムにおける短絡の発生の有無を診断する異常検知装置が提案されている。例えば、引用文献１には、半導体スイッチング素子がオフのときの出力電圧を測定し、測定された出力電圧が電源であるバッテリの電圧と一致する場合に、短絡発生を特定する異常検知装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３８６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電力供給システムにおいて、半導体スイッチング素子と並列、またはグロープラグと並列にコンデンサが配置されることがある。例えば、半導体スイッチング素子の切り替え動作に伴う高周波のスイッチングノイズの低減等を目的として、半導体スイッチング素子と並列にコンデンサが配置されることがある。この構成では、グロープラグの断線（半導体スイッチング素子とグロープラグとの間における断線又はグロープラグ内部での断線）が発生している状態において、半導体スイッチング素子がオンからオフに切り替わった際に、コンデンサから電荷が供給されるために、半導体スイッチング素子の出力がＨｉからＬｏに変化するのに長期間を要する。それゆえ、半導体スイッチング素子がオフとなった直後に検出された電位がバッテリの電位に近い値であるために、グロープラグの断線が発生しているのにも関わらず、バッテリとグロープラグとの間の短絡（電源短絡）が発生したと誤検知するおそれがあった。このため、半導体スイッチング素子と並列、またはグロープラグと並列にコンデンサが配置される電力供給システムにおいて、グロープラグの断線と電源短絡とを正確に特定して誤検知を抑制したいという要請があった。
【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。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、電源からグロープラグに電力を供給する電力供給システムにおける異常を検知する異常検知装置が提供される。電力供給システムは、前記電源と前記グロープラグとの間に配置され、前記グロープラグへの電力の供給および遮断を制御する半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子と並列、または、前記グロープラグと並列に接続されたコンデンサと、を有し、異常検知装置は、前記グロープラグの入力部の電位である入力部電位を測定する測定部と；前記測定された入力部電位に基づき、前記電力供給システムの異常を検知する検知部と；を備え、前記検知部は、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから、前記コンデンサの容量および前記電力供給システムの内部インピーダンスに基づき定められる待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位と予め定められた閾値電位との比較結果に基づき、前記電力供給システムの異常を検知する。この形態の異常検知装置によれば、待機時間を経過した以降に測定された入力部電位と閾値電位との比較結果に基づき、電力供給システムの異常が検知されるので、電源とグロープラグとの間の短絡とグロープラグにおける断線とを正確に特定して誤検知を抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態の異常検知装置において、前記閾値電位は、前記電源の電位の５０％以上かつ９６％以下であってもよい。この形態の異常検知装置によれば、閾値電位が比較的高いので、待機時間を比較的短くできる。このため、電力供給システムの異常検知に要する時間を短縮化できる。
【０００８】
（３）上記形態の異常検知装置において、前記検知部は、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから前記待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位が、前記閾値電位以下である場合に、前記半導体スイッチング素子と前記グロープラグとの間における断線又は前記グロープラグの内部における断線の発生を特定してもよい。電源とグロープラグとの間の短絡が生じていない状態において、また、半導体スイッチング素子が電力の供給を遮断した状態において、入力部電位は、待機時間経過後には閾値電位以下となる。したがって、上記形態の異常検知装置によれば、前記半導体スイッチング素子と前記グロープラグとの間における断線又は前記グロープラグ内部における断線の発生を正確に特定できる。
【０００９】
（４）上記形態の異常検知装置において、前記検知部は、前記半導体スイッチング素子が前記電力の供給を遮断してから前記待機時間を経過した以降に測定された前記入力部電位が、前記閾値電位よりも高い場合に、前記電源と前記グロープラグとの間が短絡していることを特定してもよい。電源とグロープラグとの間の短絡が生じている状態では、半導体スイッチング素子が電力の供給を遮断した状態であっても、入力部電位は、電源電位と同じ電位となり、閾値電位よりも高くなる。したがって、上記形態の異常検知装置によれば、電源とグロープラグとの間の短絡の発生を正確に特定できる。
【００１０】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、電力供給システムにおける異常を検知する方法や、異常検知装置と電力供給システムとを含むシステムや、さらに、グロープラグも含む着火システム等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としての異常検知装置の適用例を示す構成図である。
【図２】異常発生時の入力部電位を示す説明図である。
【図３】第１実施形態における異常検知処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】ステップＳ１２０を実行することの効果を説明するための説明図である。
【図５】第２実施形態における異常検知処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】変形例における第１の電力供給システム１００ａへの異常検知装置５０の適用例を示す構成図である。
【図７】変形例における第２の電力供給システム１００ｂへの異常検知装置５０の適用例を示す構成図である。
【図８】変形例における第３の電力供給システム１００ｃへの異常検知装置５０の適用例を示す構成図である。
【図９】変形例における電源変動周波数シフト回路の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の一実施形態としての異常検知装置の適用例を示す構成図である。第１実施形態の異常検知装置５０は、バッテリ等の電源３００からグロープラグ２００に電力を供給する電力供給システム１００に接続して用いられ、電力供給システム１００における異常を検知する。異常検知装置５０、電力供給システム１００、グロープラグ２００および電源３００は、例えば、車両に搭載される。
【００１３】
異常検知装置５０は、電力供給システム１００における後述する出力端子２７および駆動制御部４０と電気的に接続されている。異常検知装置５０は、測定部５２と、検知部５４と、閾値電位記憶部５６と、待機時間記憶部５７とを備えている。測定部５２は、グロープラグ２００の入力部の電位（以下、「入力部電位」と呼ぶ）を測定する。検知部５４は、測定された入力部電位を利用して、後述する異常検知処理を実行することにより、電力供給システム１００における異常の発生の有無、および異常の種類を特定する。検知部５４により特定される異常の種類については、後述する。本実施形態では、上述した測定部５２および検知部５４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が図示しないメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより実現される。なお、ＣＰＵの動作に代えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）がその物理的な回路構成に基づいて動作することによって、測定部５２および検知部５４が実現されてもよい。
【００１４】
閾値電位記憶部５６は、閾値電位の値を予め記憶している。待機時間記憶部５７は、待機時間の値を予め記憶している。閾値電位値および待機時間値については後述する。閾値電位記憶部５６および待機時間記憶部５７は、異常検知装置５０が有する図示しないメモリにより実現される。
【００１５】
電力供給システム１００は、半導体スイッチング素子２２と、駆動回路３０と、駆動制御部４０と、電源変動周波数シフト回路１０と、プルダウン抵抗６０と、入力端子２５と、出力端子２７とを備えている。
【００１６】
半導体スイッチング素子２２は、パワー半導体デバイスであり、本実施形態では、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）により構成されている。図１に示すように、半導体スイッチング素子２２は、電源３００とグロープラグ２００との間に接続されている。半導体スイッチング素子２２のゲート電極は、駆動回路３０に接続されている。また、半導体スイッチング素子２２のドレイン電極は入力端子２５を介して電源３００に、半導体スイッチング素子２２のソース電極は出力端子２７を介してグロープラグ２００に、それぞれ接続されている。半導体スイッチング素子２２は、駆動回路３０から入力される制御信号Ｓ１に基づき、入力端子２５から入力される電力の出力端子２７への供給および遮断を制御する。なお、図１の例では、制御信号Ｓ１は、ＨｉとＬｏとを繰り返す矩形波として表されている。電力供給システム１００では、グロープラグ２００への電力供給量の制御を、ＰＷＭ制御により実現している。具体的には、制御信号Ｓ１を調整することにより、半導体スイッチング素子２２におけるスイッチング動作のデューティ比を調整して、グロープラグ２００への供給電力量が一定となるように調整している。
【００１７】
駆動回路３０は、半導体スイッチング素子２２のゲート電極に制御信号Ｓ１を出力することにより、半導体スイッチング素子２２のオンとオフとの切り替えを制御する。
【００１８】
駆動制御部４０は、駆動回路３０からの制御信号Ｓ１の出力を制御する。具体的には、駆動制御部４０は、前述のＰＷＭ制御におけるデューティ比を決定し、そのデューティ比となるような制御信号Ｓ１の出力を、駆動回路３０に指示する。
【００１９】
電源変動周波数シフト回路１０は、本実施形態では、１つのコンデンサ１１により構成されており、半導体スイッチング素子２２と並列に接続されている。より具体的には、電源変動周波数シフト回路１０を構成するコンデンサ１１は、半導体スイッチング素子２２のドレイン電極とソース電極との間と並列に配置されている。電源変動周波数シフト回路１０（コンデンサ１１）は、半導体スイッチング素子２２のスイッチング動作に起因するノイズを、低周波数側にシフトさせる。電源３００と半導体スイッチング素子２２とを接続するケーブル（ハーネス）のインダクタ成分により、半導体スイッチング素子２２のスイッチング動作時に電源電圧の急激な変動（振動）が生じる。電源変動周波数シフト回路１０は、かかる電源電圧の変動をコンデンサ１１により吸収することにより、変動（ノイズ）全体を低周波数側にシフトさせて、各周波数帯における変動のレベルを低減する。
【００２０】
プルダウン抵抗６０は、グロープラグ２００と並列に接続されており、異常が発生していない状態において、半導体スイッチング素子２２が開放状態である場合に、グロープラグ２００の入力部電位をＬｏに固定する。
【００２１】
図２は、異常発生時の入力部電位を示す説明図である。図２（Ａ）は、グロープラグ２００の断線が発生した場合の入力部電位の経時変化を示し、図２（Ｂ）は、電源３００とグロープラグ２００との間が短絡した場合の入力部電位の経時変化を示す。図２（Ａ），（Ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸は入力部電位を示す。また、図２（Ａ），（Ｂ）において、電位Ｖｂは、電源３００の出力電位（以下、「電源電位」と呼ぶ）を示す。また、図２（Ａ），（Ｂ）において、「ＯＦＦ」は、半導体スイッチング素子２２がオフであることを示し、「ＯＮ」は、半導体スイッチング素子２２がオンであることを示す。なお、上述の「グロープラグ２００の断線」とは、グロープラグ２００と半導体スイッチング素子２２との間の配線における断線、およびグロープラグ２００内部での断線を含む広い意味を有する。
【００２２】
図２（Ａ）に示すように、グロープラグ２００において断線が発生すると、半導体スイッチング素子２２がオンの場合の入力部電位は、電源電位Ｖｂとなり、オフの場合の入力部電位は、電源電位Ｖｂから次第に低減する。半導体スイッチング素子２２がオンからオフに切り替わった際に、入力部電位が電源電位Ｖｂから０Ｖ（ボルト）に瞬時に降下しないのは、半導体スイッチング素子２２がオンの際にコンデンサ１１に貯められた電荷が、半導体スイッチング素子２２がオフとなった際に徐々に放出されるためである。図２（Ａ）に示すように、半導体スイッチング素子２２がオフとなって入力部電位が電源電位Ｖｂのおよそ７０％程度まで降下した時点で、半導体スイッチング素子２２はオンとなり、入力部電位は電源電位Ｖｂに上昇する。したがって、本実施形態では、入力部電位の最低値は、電源電位Ｖｂのおよそ７０％程度である。
【００２３】
図２（Ｂ）に示すように、グロープラグ２００において、電源３００とグロープラグ２００との間の短絡（以下、「電源短絡」と呼ぶ）が発生すると、半導体スイッチング素子２２の状態（オン又はオフ）に関わらず、入力部電位は、電源電位Ｖｂで一定となる。
【００２４】
上述のように、グロープラグ２００の断線が発生した場合、半導体スイッチング素子２２がオフの際の入力部電位は比較的高いため、例えば、電源電位Ｖｂの５０％を閾値として入力部電位のＨｉとＬｏとを識別すると、グロープラグ２００の断線が生じた場合と、電源短絡が生じた場合とでいずれも入力部電位がＨｉとなるので、入力部電位によってはこれら２つの種類の異常を識別できない。そこで、本実施形態の異常検知装置５０は、後述する異常検知処理を実行することにより、電力供給システム１００における異常の発生を検知すると共に、グロープラグ２００の断線と電源短絡とを弁別して特定する。
【００２５】
Ａ２．異常検知処理：
図３は、第１実施形態における異常検知処理の手順を示すフローチャートである。ユーザが、異常検知装置５０を電力供給システム１００に接続し、異常検知装置５０が有する図示しないユーザインターフェイスから異常検知メニューを選択して実行することにより、図３に示す異常検知処理が開始される。なお、異常検知処理が開始された時点で、駆動回路３０から半導体スイッチング素子２２には、制御信号Ｓ１が出力されている。
【００２６】
検知部５４は、測定部５２による入力部電位の測定値に基づき、半導体スイッチング素子２２がオフになった直後の入力部電位がＨｉであるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。本実施形態では、ステップＳ１０５の判定は、測定部５２による入力部電位の測定値が、電源電位Ｖｂの５０％以上であるか否かを判定し、測定値が電源電位Ｖｂの５０％以上である場合にＨｉであると判定し、測定値が電源電位Ｖｂの５０％未満である場合にＬｏであると判定する。なお、電源電位Ｖｂの５０％に代えて、５０％未満の任意の値をステップＳ１０５の判定で用いる閾値としてもよい。
【００２７】
前述のステップＳ１０５において、半導体スイッチング素子２２がオフである場合の入力部電位がＨｉでない（すなわち、Ｌｏである）と判定された場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、検知部５４は、電力供給システム１００は正常状態であると判定する（ステップＳ１４０）。なお、本実施形態において正常状態とは、グロープラグ２００の断線と電源短絡とのいずれも発生していない状態を意味する。
【００２８】
これに対して、ステップＳ１０５において、半導体スイッチング素子２２がオフである場合の入力部電位がＨｉであると判定されると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、検知部５４は、半導体スイッチング素子２２のスイッチング動作におけるオフ期間が待機時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。待機期間とは、半導体スイッチング素子２２がオフとなってから入力部電位が所定の割合まで降下するのに要する時間である。前述の「所定の割合」は、本実施形態では、７５％に設定されている。待機時間は、コンデンサ１１の容量と、電力供給システム１００の内部インピーダンスとに基づき定められる。具体的には、例えば、コンデンサ１１の容量が２．２μＦ（マイクロファラッド）であり、電力供給システム１００の内部インピーダンスが４０ｋΩ（キロオーム）である場合には、およそ２５．３ｍｓｅｃ（ミリ秒）となる。
【００２９】
ここで、上述したとおり、半導体スイッチング素子２２のスイッチング動作のデューティ比は、調整され得る。例えば、比較的低温の温度環境下では、比較的高温の環境下と比べて、グロープラグ２００を所定の温度に昇温するためにデューティ比が増加され得る。このため、オフ期間は、短縮されて、待機時間よりも短くなる可能性がある。駆動制御部４０は、電源３００の出力電圧（電源電位Ｖｂ）と、グロープラグ２００の入力部電位とに基づきデューティ比を算出し、そのデューティ比に基づきオフ期間を決定する。
【００３０】
前述のステップＳ１１０において、オフ期間が待機時間以上であると判定されると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、検知部５４は、待機時間経過後の入力部電位が、閾値電位よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１１５）。本実施形態では、待機時間経過直後に測定部５２により測定された入力部電位が、閾値電位よりも高いか否かが判定される。また、本実施形態では、閾値電位は、電源電位Ｖｂの７５％の電位に設定されている。換言すると、閾値電位は、半導体スイッチング素子２２とグロープラグ２００との間における断線又はグロープラグ２００の内部における断線が発生した状態において、半導体スイッチング素子２２が電力の供給を遮断してから待機時間が経過したときの入力部電位であって、コンデンサ１１の容量および電力供給システム１００の内部インピーダンスに基づき定められる入力部電位に設定されている。
【００３１】
前述のステップＳ１１５において、待機時間経過後の入力部電位が閾値電位よりも低いと判定されると（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、検知部５４は、グロープラグ２００の断線の発生を特定する（ステップＳ１３０）。図２（Ａ）に示すように、グロープラグ２００の断線が発生している場合、入力部電位は、待機時間ｔ１経過後には電源電位Ｖｂの７５％の電位よりも低い電位まで降下している。これに対して、電源短絡が発生した場合、図２（Ｂ）に示すように、待機時間ｔ１経過後であっても、入力部電位は電源電位Ｖｂのままである。したがって、待機時間ｔ１経過後における入力部電位が閾値電位（電源電位Ｖｂの７５％の電位）よりも低いことを特定することにより、グロープラグ２００の断線の発生を正確に特定できる。
【００３２】
前述のステップＳ１１０において、オフ期間が待機時間以上でないと判定された場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、またはステップＳ１１５において、待機時間経過後の入力部電位が閾値電位よりも低くないと判定されると（ステップＳ１１５：ＮＯ）、検知部５４は、駆動制御部４０を制御して、半導体スイッチング素子２２をオフのままにするように制御する（ステップＳ１２０）。
【００３３】
検知部５４は、待機時間経過後の入力部電位が、閾値電位よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２５）。このステップＳ１２５は、前述のステップＳ１１５と同じ処理であるので、詳細な説明を省略する。なお、前述のステップＳ１１５が実行された後にステップＳ１２５が実行される場合には、ステップＳ１１５において閾値電位との比較対象となった入力部電位とは異なるタイミングで測定された入力部電位に基づき、閾値電位との比較が行なわれる。前述のステップＳ１２５において、待機時間経過後の入力部電位が閾値電位よりも低いと判定されると（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、検知部５４は、前述のステップＳ１３０（グロープラグ２００の断線の特定）を実行する。これに対して、ステップＳ１２５において、待機時間経過後の入力部電位が閾値電位よりも低くないと判定されると（ステップＳ１２５：ＮＯ）、検知部５４は、電源短絡の発生を特定する（ステップＳ１３５）。
【００３４】
図４は、ステップＳ１２０を実行することの効果を説明するための説明図である。図４（Ａ）は、デューティ比が大きい場合の入力部電位の経時変化を示し、図４（Ｂ）は、ステップＳ１２０実行後の入力部電位の経時変化を示す。
【００３５】
図４（Ａ）の例では、デューティ比が高いために、半導体スイッチング素子２２のオフ期間は、短い。このため、半導体スイッチング素子２２がオフとなってから、待機時間ｔ１を経過するよりも前の時間ｔ２経過後にオフからオンに切り替わっている。このため、待機時間ｔ１経過直後の入力部電位は、電源電位Ｖｂとなっており、前述のステップＳ１１５のように、このときの入力部電位と閾値電位とを比較しても、図２（Ｂ）に示す電源短絡が発生した場合と識別できない。
【００３６】
これに対して、図４（Ｂ）に示すように、ステップＳ１２０が実行されると、半導体スイッチング素子２２はオフのままとなるため、グロープラグ２００の断線が発生している場合、入力部電位は、前述の時間ｔ２の経過後においても降下を続ける。したがって、待機時間ｔ１経過後の入力部電位は、閾値電位（電源電位Ｖｂの７５％の電位）よりも低くなる。このため、その後にステップＳ１２５が実行された際に、入力部電位と閾値電位とを比較することにより、グロープラグ２００の断線の発生を正確に特定することができる。なお、前述のステップＳ１１５において、待機時間経過後の入力部電位が、閾値電位よりも低くないと判定された場合には、ステップＳ１２５において、同様の判定を行なうのは、判定の確実性を向上させるためである。すなわち、ステップＳ１１５において、閾値電位との比較対象となる入力部電位が測定待機時間ｔ１の経過とほぼ同じタイミングで測定した電位であった等の理由により、本来、グロープラグ２００の断線が発生しているのにも関わらず、入力部電位が閾値電位以上となるおそれもある。そこで、ステップＳ１２５を実行し、さらに遅いタイミングで測定した入力部電位を比較対象として判定することにより、異常原因特定の精度を向上させている。
【００３７】
なお、グロープラグ２００の断線が発生している場合には、もともとグロープラグ２００に電流が流れないので、半導体スイッチング素子２２をオフのままとすることが電力供給システム１００およびグロープラグ２００に与える影響は少ない。また、電源短絡が発生している場合には、半導体スイッチング素子２２がオンでもオフでもグロープラグ２００に通電されるので、半導体スイッチング素子２２をオフのままとすることが電力供給システム１００およびグロープラグ２００に与える影響は少ない。
【００３８】
以上説明した第１実施形態の異常検知装置５０によれば、待機時間経過後における入力部電位と、閾値電位との比較結果に基づき、グロープラグ２００の断線の発生および電源短絡の発生を特定している。待機時間は、グロープラグ２００の断線が発生している場合に、閾値電位まで降下するのに要する時間として、コンデンサ１１の容量と電力供給システム１００の内部インピーダンスとに基づき定められる固定値である。このため、この待機時間経過後の入力部電位と閾値電位とを比較することにより、グロープラグ２００の断線の発生と電源短絡の発生とをそれぞれ確実に特定できる。したがって、半導体スイッチング素子２２と並列に接続されたコンデンサ１１を備える電力供給システム１００において、異常の誤検知を抑制できる。
【００３９】
加えて、ステップＳ１１５において待機時間経過後における入力部電位が閾値電位よりも低くないと判定された場合に、同様の処理をステップＳ１２５として実行し、さらに遅いタイミングで測定した入力部電位を比較対象として閾値電位と比較するので、異常原因特定の精度を向上できる。
【００４０】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態における異常検知処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態の異常検知装置は、異常検知処理の手順において第１実施形態の異常検知装置５０と異なり、その装置構成は、第１実施形態の異常検知装置５０の装置構成と同じである。
【００４１】
第２実施形態における異常検知処理は、ステップＳ１１０およびＳ１１５を省略する点において、第１実施形態における異常検知処理と異なり、他の手順は、第１実施形態の異常検知処理と同じである。
【００４２】
図５に示すように、第２実施形態の異常検知処理では、前述のステップＳ１０５において、半導体スイッチング素子２２がオフである場合の入力部電位がＨｉであると判定されると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、前述のステップＳ１２０が実行され、半導体スイッチング素子２２はオフの状態に維持される。その後、待機時間経過後の入力部電位と閾値電位とが比較され（ステップＳ１２５）、グロープラグ２００の断線の特定（ステップＳ１３０）または電源短絡の特定（ステップＳ１３５）が実行される。
【００４３】
以上の構成を有する第２実施形態の異常検知装置は、第１実施形態の異常検知装置５０と同様な効果を有する。加えて、電源短絡が発生している場合に、入力部電位と閾値電位との比較を２回行なわずに済み、異常検知処理の時間を短縮できる。
【００４４】
Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
各実施形態において異常検知装置５０が用いられる電力供給システムは、図１に示す電力供給システム１００であったが、図１に示す電力供給システム１００に代えて、他の構成を有する電力供給システムを採用してもよい。図６は、変形例における第１の電力供給システム１００ａへの異常検知装置５０の適用例を示す構成図である。図７は、変形例における第２の電力供給システム１００ｂへの異常検知装置５０の適用例を示す構成図である。図８は、変形例における第３の電力供給システム１００ｃへの異常検知装置５０の適用例を示す構成図である。
【００４５】
図６に示す変形例における第１の電力供給システム１００ａは、電源変動周波数シフト回路１０に代えて、電源変動周波数シフト回路１０ａを備えている点において、図１に示す第１実施形態の電力供給システム１００と異なる。第１の電力供給システム１００ａにおけるその他の構成は、電力供給システム１００と同じであるので、同じ構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図６に示すように、電源変動周波数シフト回路１０ａは、コンデンサ１１により構成され、グロープラグ２００と並列に接続されている。
【００４６】
図７に示す変形例における第２の電力システム１００ｂは、グロープラグ２００およびプルダウン抵抗６０の配置位置において、図１に示す第１実施形態の電力供給システム１００と異なる。第２の電力供給システム１００ｂにおけるその他の構成は、電力供給システム１００と同じであるので、同じ構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
図７に示すように、第２の電力供給システム１００ｂでは、グロープラグ２００は、電源３００と半導体スイッチング素子２２との間に配置されている。具体的には、グロープラグ２００は、電源３００と入力端子２５とに接続されており、電源３００とグロープラグ２００と半導体スイッチング素子２２とは直列接続されている。プルダウン抵抗６０は、グロープラグ２００と並列に接続されている。半導体スイッチング素子２２のソース電極は、接地されている。
【００４８】
図８に示す変形例における第３の電力供給システム１００ｃは、電源変動周波数シフト回路１０に代えて電源変動周波数シフト回路１０ｂを備えている点において、上述の第２の電力供給システム１００ｂと異なる。第３の電力システム１００ｃにおけるその他の構成は、第２の電力供給システム１００ｂと同じであるので、同じ構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図８に示すように、第３の電力供給システム１００ｃでは、電源変動周波数シフト回路１０ｂは、コンデンサ１１により構成され、グロープラグ２００と並列に接続されている。
【００４９】
以上説明した変形例における３つの電力供給システム１００ａ，１００ｂ，１００ｃに、各実施形態の異常検知装置５０を用いた場合にも、グロープラグ２００の断線と電源短絡とを正確に特定して誤検知を抑制できるなど、各実施形態の電力供給システム１００に異常検知装置５０を用いた場合と同様な効果を奏する。
【００５０】
Ｃ２．変形例２：
各実施形態および変形例では、電源変動周波数シフト回路１０，１０ａ，１０ｂは、コンデンサ１１により構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、変形例における電源変動周波数シフト回路の構成を示す説明図である。図９に示す変形例における電源変動周波数シフト回路１０ａは、コンデンサ１１ａと、コンデンサ１１ａに直列に接続されている抵抗器１２ａとを備えている。この電源変動周波数シフト回路１０ａを備える電力供給システムに、各実施形態の異常検知装置５０を用いた場合にも、グロープラグ２００の断線と電源短絡とを正確に特定して誤検知を抑制できるなど、各実施形態の電力供給システム１００に異常検知装置５０を用いた場合と同様な効果を奏する。
【００５１】
Ｃ３．変形例３：
各実施形態では、閾値電位は、電源電位Ｖｂの７５％の電位に設定されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。電源電位Ｖｂの５０％以上かつ９６％以下の任意の値を、閾値電圧に設定してもよい。閾値電圧を電源電位Ｖｂの７５％よりも高く設定することにより、待機時間をより短くすることができ、異常検知処理に要する時間を短縮できる。換言すると、閾値電位を、半導体スイッチング素子２２とグロープラグ２００との間における断線又はグロープラグ２００の内部における断線が発生した状態において、半導体スイッチング素子２２が電力の供給を遮断してから待機時間が経過したときの入力部電位であって、コンデンサ１１の容量および電力供給システム１００の内部インピーダンスに基づき定められる入力部電位よりも高い電位に設定してもよい。なお、検知部５４（図示しないＣＰＵ）による電位の測定精度を考慮すると、電源電位Ｖｂの５０％以上かつ９５％以下の任意の値を採用することがより好ましい。さらに好ましくは、電源電位Ｖｂの５０％以上かつ９０％以下の任意の値を採用してもよい。閾値電圧の上限値を、電源電位Ｖｂの９０％とすることにより、例えば、閾値電圧を電源電位Ｖｂの９６％に設定する構成に比べて、入力部電位の電源電位Ｖｂからの降下を確実に検出することができる。このため、グロープラグ２００の断線と電源短絡とを正確に特定して誤検知を抑制することと、待機時間の短縮化とを両立し得る。
【００５２】
Ｃ４．変形例４：
各実施形態および変形例の電力供給システム１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃにおいて、半導体スイッチング素子２２と駆動回路３０との間に補正回路を配置してもよい。補正回路とは、駆動回路３０から出力された制御信号Ｓ１を、立ち上がり時間及び立ち下がり時間の少なくとも一方が短くなるように補正して、半導体スイッチング素子２２のゲート電極に出力する回路を意味する。このような補正回路を用いることにより、半導体スイッチング素子２２における消費電力を低減させて半導体スイッチング素子２２の発熱量を減らすことができる。このため、エンジン室近傍等の高温環境下に電力供給システム１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃが設置された場合においても、半導体スイッチング素子２２の動作が不安定となることを抑制できる。なお、このような補正回路を用いる場合、半導体スイッチング素子２２の動作に伴う電源電圧の変動が生じ得るが、各実施形態および変形例では、電源変動周波数シフト回路１０を備えているので、電源電圧の変動による、電源３００に接続された他の装置（例えば、ＦＭラジオやＥＣＵ（Electronic Control Unit）等）への影響を抑制できる。
【００５３】
Ｃ５．変形例５：
各実施形態および変形例では、電力供給システム１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃに接続されるグロープラグ２００の数は１つであったが、任意の数にしてもよい。互いに並列接続した複数のグロープラグ２００を、半導体スイッチング素子２２に接続する構成においては、異常検知装置５０を用いることにより、電力供給システム１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃと、各グロープラグ２００とを接続するケーブル（ハーネス）がすべて切断した場合と、電源３００と各グロープラグ２００との間がすべて短絡した場合とを、弁別して特定できる。
【００５４】
Ｃ６．変形例６：
各実施形態では、異常検知処理の開始契機は、ユーザが図示しないユーザインターフェイスから異常検知メニューを選択して実行することであったが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、グロープラグ２００の動作期間を除く他の期間において定期的に、異常検知処理が実行されてもよい。グロープラグ２００の動作期間とは、例えば、グロープラグ２００がディーゼルエンジンに用いられている構成では、かかるディーゼルエンジンの始動時が該当する。また、例えば、排気ガス内における煤の燃焼を燃焼させるためのフィルタ（ＤＰＦ）が搭載された車両にグロープラグ２００が用いられている構成では、かかるフィルタを昇温させるためにグロープラグが動作する期間が該当する。
【００５５】
Ｃ７．変形例７：
各実施形態では、ステップＳ１１５において入力部電位を測定するのは、待機時間経過直後であったが、待機時間経過直後に限らず、待機時間経過の後であって半導体スイッチング素子２２が次にオンするまでの任意のタイミングとしてもよい。
【００５６】
Ｃ８．変形例８：
各実施形態および変形例では、半導体スイッチング素子２２は、ＭＯＳ−ＦＥＴにより構成されていたが、ＭＯＳ−ＦＥＴに代えて、バイポーラトランジスタや、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など、任意の素子（パワーデバイス）を用いてもよい。
【００５７】
本発明は、上述の実施形態や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、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】
【００５８】
１０…電源変動周波数シフト回路
１０ａ…変形例における電源変動周波数シフト回路
１１，１１ａ…コンデンサ
１２ａ…抵抗器
２２…半導体スイッチング素子
２５…入力端子
２７…出力端子
３０…駆動回路
４０…駆動制御部
５０…異常検知装置
５２…測定部
５４…検知部
５６…閾値電位記憶部
５７…待機時間記憶部
６０…プルダウン抵抗
１００…電力供給システム
１００ａ…変形例における第１の電力供給システム
１００ｂ…変形例における第２の電力供給システム
１００ｃ…変形例における第３の電力供給システム
２００…グロープラグ
３００…電源
ｔ１…待機時間
Ｓ１…制御信号
ｔ２…時間
Ｖｂ…電源電位
【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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【図９】
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