(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関用点火コイルの一次電流を通電・遮断制御するパワースイッチユニットに関するものである。【解決手段】本発明のパワースイッチユニットは、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルの一次コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、二次コイルに高電圧を発生させる。前記パワースイッチユニットは、前記一次コイルと直列に接続されたインシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタと、前記パワートランジスタのベース電極とエミッタ電極間に挿入された電流制限回路とがユニットとして一つのチップで構成されている。前記インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタは、電気抵抗が低いという特徴を有するため、内燃機関用点火コイルにおける一次側コイルに大電流を流すことができる。【選択図】図１
2009281235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルの一次コイル側に流れる電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させる内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットにおいて、
前記一次コイルと直列に接続されたインシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのベース電極とエミッタ電極間に挿入された電流制限回路と、
が一つのチップで構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。
【請求項２】
エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルの一次コイル側に流れる電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させる内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットにおいて、
前記一次コイルと直列に接続されたインシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタと、
前記パワートランジスタのベース電極とエミッタ電極間に挿入された電流制限回路と、
前記パワートランジスタのエミッタ電極と前記パワースイッチユニットの端子の間に直列に接続された前記パワートランジスタに流れる許容電流以上の電流によって溶断する抵抗体と、
が一つのチップで構成されていることを特徴とする内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。
【請求項３】
前記抵抗体の許容損失は、前記一次側を流れる電流を通電・遮断制御するパワートランジスタの許容損失より小さいことを特徴とする内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用点火コイルの一次電流を通電・遮断制御するパワースイッチユニットに関するものである。本発明は、前記パワースイッチユニット内のパワートランジスタおよびその他の回路素子から構成されているパワースイッチユニットに故障が起こった場合であっても、前記パワースイッチユニットの機能が損なわれない内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２（イ）から（ハ）は従来における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための概略図である。図２（イ）において、パワースイッチユニット２１は、導電基板２２の上部に、前記パワートランジスタ２３が載置され、ベースがベース端子２４に、エミッタがエミッタ端子２５に、コレクタがコレクタ端子２６に、導電基板２２、配線２７、２８によりそれぞれ接続されている。前記パワースイッチユニット２１は、前記パワートランジスタ２３のベース端子２４とエミッタ端子２５との間に電流制限回路３０が設けられ、パワートランジスタ２３を保護している。前記導電基板２２、前記パワートランジスタ２３、電流制限回路３０、および前記ベース端子２４、前記エミッタ端子２５、コレクタ端子２６の一部は、モールドされて、一つのチップ２１１となっている。
【０００３】
図２（ハ）において、パワートランジスタ２３は、内燃機関用点火コイルの一次コイル２９と直列に接続された状態が模式的に示されている。前記内燃機関用点火コイル２９は、図示されていない、エンジンコントロールユニットからの点火信号がベース端子２４に入力され、パワートランジスタ２３が通電し、点火信号が遮断された場合、大きな逆起電力を発生するようになっている。
【０００４】
また、特開２０００−９０１０号公報に記載されている内燃機関用点火コイルは、燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関の気筒ごとに設けられた点火プラグに対して、磁気的に結合された一次コイルと二次コイルよりなる点火コイルを２個以上並列に設け、前記複数点火コイルの高圧瑞はブレークダウン電圧をエンジンの要求二次電圧より高い値に設定した高圧ダイオードを介して結合された構成となっている。
【特許文献１】特開２０００−９０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関用点火コイルにおける通常の制御について説明する。一次コイルのインピーダンスにより、一次電流の立ち上がりのｄＩ／ｄｔ特性は、４Ａ／ｍｓ適度である。通電時間中に駆動信号がノイズにより、非常に早いオン・オフを繰り返した場合、パワートランジスタは、自動車内の配線抵抗分のインピーダンスで動作することになる。すなわち、前記パワートランジスタは、自動車内の配線抵抗を見込んで設計されている。しかし、前記パワートランジスタは、自動車の車種により前記配線抵抗にバラツキがあり、特に、低いインピーダンスでオン・オフした場合、流れる電流が大き過ぎて損傷する可能性がある。前記パワートランジスタのオンによる故障は、一次コイルが発熱し、内燃機関用点火コイルを損傷する。また、前記パワートランジスタのショート故障は、大電流が流れ、車両のエンジンヒューズが溶断し、エンジンストップの可能性がある。
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明は、パワースイッチユニット内に抵抗体を配置し、最低インピーダンスの確保と、配線抵抗の変化に対して、インピーダンスの安定化を図り、パワートランジスタの安全性を確保した内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（第１発明）
第１発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルの一次コイル側に流れる電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるものであり、前記一次コイルと直列に接続されたインシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタと、前記パワートランジスタのベース電極とエミッタ電極間に挿入された電流制限回路と、が一つのチップで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
（第２発明）
第２発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルの一次コイル側に流れる電流を通電・遮断制御し、コイル二次側に高電圧を発生させるものであり、前記一次コイルと直列に接続されたインシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタと、前記パワートランジスタのベース電極とエミッタ電極間に挿入された電流制限回路と、前記パワートランジスタのエミッタ電極と前記パワースイッチユニットの端子の間に直列に接続された前記パワートランジスタに流れる許容電流以上の電流によって溶断する抵抗体と、が一つのチップで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
（第３発明）
第３発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、第２発明の抵抗体の許容損失が前記一次側を流れる電流を通電・遮断制御するパワートランジスタの許容損失より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自動車の車種により、配線抵抗が小さい場合であっても、パワートランジスタを正常に動作させることができ、内燃機関用点火コイルの発熱による故障、あるいは、エンジンストップというような故障を防ぐことができる。
【００１１】
本発明によれば、パワートランジスタとして、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を使用した場合であっても、配線抵抗の小さい自動車の車種に対応でき、故障の少ない内燃機関用点火コイルを得ることができる。
【００１２】
本発明によれば、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極と端子の間に許容以上の電流を流すことにより、抵抗体を溶断しているため、配線抵抗が小さい場合であっても、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）が損傷しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１発明）
第１発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、エンジンコントロールユニットから出力される点火信号に応じて、内燃機関用点火コイルの一次コイルに流れる一次電流を通電・遮断制御し、二次コイルに高電圧を発生させるパワースイッチユニットから少なくとも構成されている。前記パワースイッチユニットは、前記一次コイルと直列に接続されたインシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタと、前記パワートランジスタのベース電極とエミッタ電極間に挿入された電流制限回路とがユニットとして一つのチップで構成されている。
【００１４】
前記インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタは、電気抵抗が低いという特徴を有するため、内燃機関用点火コイルにおける一次側コイルに大電流を流すことができる。
【００１５】
（第２発明）
第２発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなるパワートランジスタのエミッタ電極と、パワースイッチユニットの端子との間に抵抗体が接続されている点で、第１発明と異なっている。自動車における配線抵抗は、車種によって異なる場合がある。前記インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）は、配線抵抗が極端に低い場合、通電時間中に駆動信号がノイズ等により、非常に早いオン／オフが発生する。前記早いオン／オフは、前記インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を損傷するおそれがある。
【００１６】
そこで、第２発明は、前記パワースイッチユニットの端子と前記インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極との間に直列に抵抗体が接続されている。前記抵抗体は、前記パワートランジスタに流れる許容電流以上の電流によって溶断するため、前記インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を損傷することがない。
【００１７】
（第３発明）
第３発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットは、前記抵抗体の許容損失を、前記一次側電流を通電・遮断制御するパワートランジスタの許容損失より小さくしている。前記抵抗体は、配線抵抗が小さく、パワースイッチユニットに電流が多く流れた場合、パワートランジスタが破壊される前に前記抵抗体が溶断することによってパワートランジスタを保護することができる。すなわち、前記抵抗体は、前記配線抵抗の変化に対して、インピーダンスの安定化が図れ、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）の安全性を確保することができる。
【実施例１】
【００１８】
図１（イ）から（ハ）は本発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための概略図である。図１（イ）において、パワースイッチユニット１１は、導電基板１２の上部に、前記パワートランジスタ１３が載置されている。前記パワートランジスタ１３は、たとえば、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）からなり、ベース電極１４がベース端子１４′に、コレクタ電極１５がコレクタ端子１５′に、エミッタ電極１６がエミッタ端子１６′に、導電基板１２、配線１７、１８によりそれぞれ接続されている。
【００１９】
前記パワースイッチユニット１１は、前記パワートランジスタ１３のベース電極１４とエミッタ電極１５との間に電流制限回路２０が設けられ、パワートランジスタ１３を保護している。さらに、パワートランジスタ１３のエミッタ電極１６とエミッタ端子１６′の間には、許容電流以上が流れることにより溶断する抵抗体２０１が接続されている。前記導電基板１２、前記パワートランジスタ１３、電流制限回路２０、抵抗体２０１、および前記ベース端子１４′、前記コレクタ端子１５′、エミッタ端子１６′の一部は、モールドされて、一つのチップ１１１となっている。
【００２０】
図１（ハ）において、パワートランジスタ１３は、内燃機関用点火コイルの一次コイル１９と直列に接続された状態が模式的に示されている。前記内燃機関用点火コイル１９は、図示されていない、エンジンコントロールユニットからの点火信号がベース端子１４′に入力され、パワートランジスタ１３が通電し、点火信号が遮断された場合、大きな逆起電力を発生するようになっている。
【００２１】
前記抵抗体２０１は、自動車の車種によって配線抵抗が小さい場合であっても、パワートランジスタ１３に流れる電流を制限することができるため、インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）を損傷することがなく、エンジンストップとなることもない。
【００２２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例における内燃機関用点火コイル、周辺回路、配線は、周知または公知のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（イ）から（ハ）は本発明における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための概略図である。（実施例１）
【図２】（イ）から（ハ）は従来における内燃機関用点火コイルのパワースイッチユニットおよび回路を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１・・・パワースイッチユニット
１２・・・導電基板
１３・・・パワートランジスタ（インシュレイテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ））
１４・・・ベース端子
１５・・・コレクタ端子
１６・・・エミッタ端子
１７、１８・・・配線
１９・・・一次コイル
２０・・・電流制限回路
２０１・・・抵抗体（ヒューズ）
【図１】
2009281235.tif 000003
【図２】
2009281235.tif 000004