(57)【要約】【課題】発熱効率の低下等を招くことなく、グロープラグの短絡を精度よく検出することができ、ひいてはＦＥＴの破損を効果的に防止する。【解決手段】グロープラグの制御装置１００は、ＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段１１０と、電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電・非通電を切り替えるＦＥＴ１３２を具備するスイッチング手段１３０と、グロープラグ１の通電状態を検出するプラグ状態検出手段１４０と、グロープラグ１に対する電力の供給状態を検出する供給状態検出手段１２０と、プラグ状態検出手段１４０及び供給状態検出手段１２０による検出結果に基づいて、グロープラグ１の短絡を判定する短絡判定手段１５０とを備える。ＦＥＴ１３２のドレイン及びグロープラグ１が直接的に接続され、グロープラグ１の短絡時には、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対する通電が停止される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源装置からグロープラグに対する通電可否を決定するためのＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段と、
前記電源装置に対してソースが接続されるとともに、前記ＰＷＭ信号に基づいて、前記電源装置から前記グロープラグへの通電・非通電を切り替えるＦＥＴを具備してなるスイッチング手段とを備え、
前記ＦＥＴのドレイン、及び、前記グロープラグが直接的に接続されてなるグロープラグの制御装置であって、
前記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、前記グロープラグの通電状態を検出するプラグ状態検出手段と、
前記電源装置から前記グロープラグに対して電力が供給状態にあるか、非供給状態にあるかを検出する供給状態検出手段と、
前記プラグ状態検出手段による検出結果、及び、前記供給状態検出手段による検出結果に基づいて、前記グロープラグの短絡を判定する短絡判定手段とを有するとともに、
前記短絡判定手段によって前記グロープラグが短絡していると判定された場合に、前記電源装置から前記グロープラグに対する通電を停止することを特徴とするグロープラグの制御装置。
【請求項２】
前記ＦＥＴは、ゲートに印加される電圧に基づいて、ソース及びドレイン間の通電経路を遮断・開放する切替機能のみを有することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項３】
前記供給状態検出手段は、前記ＰＷＭ信号に基づき、前記グロープラグに対して電力が供給状態にあるか、非供給状態にあるかを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項４】
前記短絡判定手段によって前記グロープラグが短絡していると判定された場合には、前記スイッチング手段によって前記電源装置から前記グロープラグに対する通電を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項５】
前記スイッチング手段は、
前記ＦＥＴのゲートに印加された電荷を開放するための電荷開放用抵抗と、
前記電荷開放用抵抗に接続され、前記ＦＥＴのゲートに対して印加される電圧を抑制する電圧抑制用抵抗と、
コレクタが前記電圧抑制用抵抗に接続されるとともに、エミッタが接地され、かつ、ベースが前記通電信号出力手段に接続されており、前記ＰＷＭ信号に基づいて、コレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放或いは遮断するトランジスタとを備えており、
前記ＦＥＴのゲートが、前記電荷開放用抵抗及び前記電圧抑制用抵抗間に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項６】
前記プラグ状態検出手段は、
前記短絡判定手段に接続される信号出力用電源装置と、
コレクタが前記短絡判定手段及び前記信号出力用電源間に接続されるとともに、エミッタが接地され、かつ、所定の電流値以上の電流が流れることで、コレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放するベースを有してなる状態検出用トランジスタと、
前記ＦＥＴ及び前記グロープラグ間、並びに、前記状態検出用トランジスタに接続されるとともに、前記グロープラグの正常時に印加される電圧値の下限値と等しい電圧が印加された際に、前記ベースに対して前記所定の電流値と等しい電流を流すことが可能な抵抗値に設定された閾値設定用抵抗とを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項７】
前記供給状態検出手段は、
抵抗とコンデンサとから形成され、入力された信号の立上り及び立下りの時間変化率を増大させるフィルタ回路を備え、
前記フィルタ回路は、前記通電信号出力手段と前記短絡判定手段の一端とに接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項８】
前記短絡判定手段は、前記プラグ状態検出手段による検出結果、及び、前記供給状態検出手段による検出結果の論理積を算出する論理積回路、或いは、前記プラグ状態検出手段による検出結果、及び、前記供給状態検出手段による検出結果の否定論理積を算出する否定論理積回路から構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のグロープラグの制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のグロープラグの制御装置と、
前記グロープラグの制御装置によって制御されるグロープラグとを備えてなる発熱システム。
【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を制御するための制御装置、並びに、当該制御装置及びグロープラグを備えてなる発熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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としては、一般に、先端部の閉じた金属製のチューブ内に、クロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）等を含有する発熱コイルを封入したシースヒータを用いるものが知られている。
【０００３】
従来、グロープラグの発熱を制御する制御装置として、電源装置（バッテリ）からグロープラグに対する通電の可否を決定する信号を出力するための通電信号出力手段と、前記信号がゲートに入力された際に、バッテリからグロープラグへの通電経路を開放するためのＦＥＴとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。当該制御装置の動作について詳述すると、キースイッチがオン位置にされることによって、シースヒータの温度がエンジンを始動させるのに十分な第１目標温度に向けて上昇するように、前記通電可否決定手段が、通電を許可する信号を出力することで、ＦＥＴの通電経路が開放され、バッテリからグロープラグに対して電力が供給される。そして、シースヒータの温度が第１目標温度に到達した後は、所定時間（例えば、１８０秒間）に亘って、前記シースヒータの温度が第２目標温度を維持するようにグロープラグ（発熱コイル）への通電を制御する。より詳しくは、通電信号出力手段は、一周期における通電を許可する信号の幅（時間）を種々変更して出力することで、ＦＥＴの通電経路の開放時間を変更する。これにより、グロープラグへの電力供給量が制御（ＰＷＭ制御）され、ひいてはシースヒータの温度が第２目標温度となるように制御される。
【０００４】
ところで、熱応力や機械的衝撃等によって、前記発熱コイルの基端部等が前記チューブと当接した状態となってしまう、すなわち、グロープラグが短絡してしまうことがある。ここで、グロープラグが短絡してしまうと、グロープラグの抵抗値が減少してしまうため、バッテリからグロープラグに対して比較的大きな電流が流れることとなる。その結果、バッテリ及びグロープラグ間に位置するＦＥＴに対しても大電流が流れることとなってしまい、ＦＥＴが過熱・破損してしまうおそれがある。また、ＦＥＴが破損してしまうと、バッテリからグロープラグに対する通電経路が開放されたままとなってしまう。そのため、グロープラグに対して大電流が流れ続け、ひいてはグロープラグの異常過熱等の事態を招いてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、ＦＥＴの破損を招き得るグロープラグの短絡を検知する方法として、図４に示すように、ＦＥＴ２０２のドレイン及びグロープラグ２０１間にシャント抵抗２０３を配設し、当該シャント抵抗２０３の両端部の電位差をオペアンプ２０４によって増幅比較することで、グロープラグ２０１の短絡を検知する方法が考えられる。
【特許文献１】特開２００４−２３２９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、グロープラグ２０１にはバッテリＶＢから高電流が流れるため、シャント抵抗２０３の存在によって、グロープラグ２０１に印加される電圧が比較的大きく低下してしまい、発熱効率の低下や消費電力の増大等を招いてしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、印加電圧の低下を抑制すべく、シャント抵抗２０３の抵抗値を極力低く抑えることが考えられるが、この場合には、シャント抵抗２０３の両端部の電位差が小さなものとなり、また、シャント抵抗２０３の両端部の電圧はバッテリＶＢの電圧と略等しいものとなる。ここで、一般的にオペアンプ２０４は、自身を駆動させる電源の供給電圧未満の電圧しか入力することができないため、例えば、複数の抵抗２０５，２０６，２０７からなる分圧回路２０８をシャント抵抗２０３及びオペアンプ２０４間に設けるなどして、オペアンプ２０４に入力される電圧を低下させる必要がある。ところが、上述のようにシャント抵抗２０３両端部の電位差は比較的小さく、また、当該電位差には若干なりとも誤差成分が含まれている。そのため、オペアンプ２０４によって電位差を増幅したり、分圧回路２０８を経たりすると、前記誤差成分が増大されることとなってしまい、短絡の検知精度が不十分なものとなってしまうおそれがある。また、オペアンプ２０４を用いることに伴うコストの増大も懸念される。
【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、発熱効率の低下等を招くことなく、グロープラグの短絡を精度よく検出することができ、ひいてはＦＥＴの破損を効果的に防止することができるグロープラグの制御装置及び当該グロープラグの制御装置を備えた発熱システム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制御装置は、電源装置からグロープラグに対する通電可否を決定するためのＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段と、
前記電源装置に対してソースが接続されるとともに、前記ＰＷＭ信号に基づいて、前記電源装置から前記グロープラグへの通電・非通電を切り替えるＦＥＴを具備してなるスイッチング手段とを備え、
前記ＦＥＴのドレイン、及び、前記グロープラグが直接的に接続されてなるグロープラグの制御装置であって、
前記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、前記グロープラグの通電状態を検出するプラグ状態検出手段と、
前記電源装置から前記グロープラグに対して電力が供給状態にあるか、非供給状態にあるかを検出する供給状態検出手段と、
前記プラグ状態検出手段による検出結果、及び、前記供給状態検出手段による検出結果に基づいて、前記グロープラグの短絡を判定する短絡判定手段とを有するとともに、
前記短絡判定手段によって前記グロープラグが短絡していると判定された場合に、前記電源装置から前記グロープラグに対する通電を停止することを特徴とする。
【００１１】
尚、「直接的」とあるのは、ＦＥＴのドレインとグロープラグとが、ハーネス（導線）以外の別途の抵抗手段を介することなく接続されていることを意味する。また、「前記プラグ状態検出手段による検出結果」としては、グロープラグに対する通電状態に基づいて生成され、短絡判定手段に送られる信号等を挙げることができる。さらに、「前記供給状態検出手段による検出結果」としては、グロープラグに対する電力の供給状態に基づいて生成され、短絡判定手段に送られる信号等を挙げることができる。また、「短絡判定手段」としては、プラグ状態検出手段から送られる信号と供給状態検出手段から送られる信号との論理演算を行う論理回路等を挙げることができる。
【００１２】
上記構成１によれば、プラグ状態検出手段によって検出されたグロープラグの通電状態と、供給状態検出手段によって検出されたグロープラグに対する電力の供給状態とに基づいて、短絡判定手段によりグロープラグの短絡が判定される。すなわち、短絡判定手段は、グロープラグに対して電力が供給されているにも関わらず、グロープラグへの印加電圧が通常時よりも低下しているような場合等において、グロープラグが短絡しており、ＦＥＴに過熱破損のおそれがあるものと判定するようになっている。ここで、プラグ状態検出手段は、グロープラグに印加される電圧値に基づいてグロープラグの通電状態を検出するため、上述した従来技術において生じ得る測定誤差の増大という事態を発生しないものとすることができる。その結果、グロープラグの短絡を精度よく判定（検出）することができ、ひいてはグロープラグの短絡に伴うＦＥＴの破損をより確実に防止することができる。
【００１３】
また、本構成１によれば、ＦＥＴのドレイン、及び、グロープラグが直接的に接続されている。このため、ＦＥＴのドレイン及びグロープラグ間にシャント抵抗を配設する従来技術と比較して、グロープラグに対する印加電圧の低下を効果的に抑制することができる。その結果、発熱効率の低下や消費電力の増大をより確実に防止することができる。
【００１４】
構成２．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１において、前記ＦＥＴは、ゲートに印加される電圧に基づいて、ソース及びドレイン間の通電経路を遮断・開放する切替機能のみを有することを特徴とする。
【００１５】
グロープラグの短絡に伴うＦＥＴの破損を防止するために、過熱検出機能や過電流検出機能等、種々の破損防止機能を備える高機能ＦＥＴを採用することが考えられる。ところが、このような高機能ＦＥＴは、通電経路を遮断・開放する切替機能のみを有する通常のＦＥＴと比較して高価なものである。また、高機能ＦＥＴにおいては、過電流と判定するための電流閾値等が、当該ＦＥＴと一体化された半導体内で予め設定されており、変更できない構成となっていることが一般的である。そのため、高機能ＦＥＴを用いた場合には、コストの増大を招いてしまうとともに、グロープラグの使用環境や使用条件等に対応した柔軟な設計をすることができないおそれがある。
【００１６】
一方で、上述のような高機能ＦＥＴほどの様々な機能は備えていないものの、ＦＥＴの過熱を検出するとともに、過熱検出時にはＦＥＴへの通電を停止することができる過熱遮断機能付きＦＥＴが知られている。しかしながら、このような過熱遮断機能付きＦＥＴは、上述の高機能ＦＥＴと比較して設計の自由度を多少高めることができるものの、一般的にＦＥＴがオンとされたときの内部抵抗が比較的大きなものである。そのため、ＦＥＴを介して印加されるグロープラグへの印加電圧に損失が生じてしまい、発熱効率の低下や消費電力の増大等の不具合を招いてしまうおそれがある。
【００１７】
この点、上記構成２によれば、ＦＥＴとして、ソース（電源装置接続側）とドレイン（グロープラグ接続側）の通電経路を遮断・開放する切替機能のみを備えるものが用いられる。このため、コストの増大を抑制することができるとともに、グロープラグの制御装置を比較的高い自由度の元で設計することができ、ひいてはグロープラグの使用環境や使用条件等に対応した制御装置を比較的容易に製造することができる。
【００１８】
また、一般的に切替機能のみを有するＦＥＴは、過熱遮断機能付きＦＥＴと比較して、ＦＥＴがオンとされたときの内部抵抗が小さい。そのため、グロープラグへの印加電圧の損失を抑制することができ、ひいては発熱効率の低下や消費電力の増大等の不具合をより一層確実に抑制することができる。
【００１９】
構成３．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１又は２において、前記供給状態検出手段は、前記ＰＷＭ信号に基づき、前記グロープラグに対して電力が供給状態にあるか、非供給状態にあるかを検出することを特徴とする。
【００２０】
上記構成３によれば、前記供給状態検出手段は、前記ＰＷＭ信号に基づいて、電源装置からグロープラグへの電力の供給状態を検出するように構成されている。すなわち、グロープラグに対する電力の供給状態を出力する別途の手段を設けることなく、グロープラグに対する電力の供給状態を検出することができる。その結果、コストの増大を一層抑制することができるとともに、装置の複雑化を防止することができる。
【００２１】
構成４．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記短絡判定手段によって前記グロープラグが短絡していると判定された場合には、前記スイッチング手段によって前記電源装置から前記グロープラグに対する通電を停止することを特徴とする。
【００２２】
上記構成４によれば、グロープラグの短絡時には、スイッチング手段によって、グロープラグへの通電が停止される。従って、グロープラグ短絡時において、グロープラグへの通電を停止させるための別途の手段を設ける必要がなく、製造コストの増大や装置の複雑化を一層抑制することができる。
【００２３】
構成５．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記スイッチング手段は、
前記ＦＥＴのゲートに印加された電荷を開放するための電荷開放用抵抗と、
前記電荷開放用抵抗に接続され、前記ＦＥＴのゲートに対して印加される電圧を抑制する電圧抑制用抵抗と、
コレクタが前記電圧抑制用抵抗に接続されるとともに、エミッタが接地され、かつ、ベースが前記通電信号出力手段に接続されており、前記ＰＷＭ信号に基づいて、コレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放或いは遮断するトランジスタとを備えており、
前記ＦＥＴのゲートが、前記電荷開放用抵抗及び前記電圧抑制用抵抗間に接続されていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成５によれば、スイッチング手段は、電荷開放用抵抗と、電圧抑制用抵抗と、トランジスタとを備えて構成されている。ここで、電荷開放用抵抗を設けることで、ＦＥＴのゲートに印加された電荷を速やかに開放（放出）することができ、ひいてはコレクタ及びエミッタ間の通電経路を速やかに遮断することができる。これにより、グロープラグの発熱をより正確に制御することができる。また、上記構成４のように、スイッチング手段（特にＦＥＴ）によって、グロープラグの短絡が検出された際のグロープラグへの通電を停止させる場合には、グロープラグへの通電を比較的素早く停止させることができる。その結果、ＦＥＴに過電流が流れてしまう時間を極力短いものとすることができ、ＦＥＴの破損をより確実に防止することができる。
【００２５】
また、電圧抑制用抵抗によって、電源装置からＦＥＴのゲートに印加される電圧を、ＦＥＴのゲートに印加可能な電圧（許容電圧）以下の電圧に抑制することができる。これにより、ＦＥＴのゲートに過電圧が印加されることに伴う、ＦＥＴの破損等を防止することができる。また、電源装置と異なる別途の電力供給手段を設けることなく、ＦＥＴの通電経路を開放・遮断することができるため、装置の複雑化や製造コストの増大等を効果的に抑制することができる。
【００２６】
さらに、電荷開放用抵抗及び電圧抑制用抵抗によって、ＦＥＴのゲートに印加されるゲート信号の立上り及び立下りの時間変化率を比較的緩やかなものとすることができる。これにより、信号の立上りや立下りが急峻な場合に生じ得る電磁ノイズの発生を抑制することができ、装置の誤作動等の不具合をより確実に防止することができる。
【００２７】
構成６．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記プラグ状態検出手段は、
前記短絡判定手段に接続される信号出力用電源装置と、
コレクタが前記短絡判定手段及び前記信号出力用電源間に接続されるとともに、エミッタが接地され、かつ、所定の電流値以上の電流が流れることで、コレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放するベースを有してなる状態検出用トランジスタと、
前記ＦＥＴ及び前記グロープラグ間、並びに、前記状態検出用トランジスタに接続されるとともに、前記グロープラグの正常時に印加される電圧値の下限値と等しい電圧が印加された際に、前記ベースに対して前記所定の電流値と等しい電流を流すことが可能な抵抗値に設定された閾値設定用抵抗とを備えることを特徴とする。
【００２８】
尚、「前記グロープラグの正常時に印加される電圧値の下限値」とは、グロープラグが短絡しているか否かを判定するための閾値電圧を意味する。
【００２９】
上記構成６のように、プラグ状態検出手段を、信号出力用電源装置、状態検出用トランジスタ、及び、閾値設定用抵抗を具備して構成されることとしてもよい。本構成６のプラグ状態検出手段の動作について詳述すると、グロープラグに印加される電圧が正常時の電圧である場合には、前記状態検出用トランジスタのコレクタ（信号出力用電源装置側）及びエミッタ（接地側）間の通電経路が開放される。そのため、信号出力用電源装置から短絡判定手段に対しては比較的低電圧のプラグ状態信号（Ｌｏｗ信号）が送られる。一方で、グロープラグに印加される電圧が正常時の電圧未満である場合、すなわち、グロープラグが短絡している場合には、前記状態検出用トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路が遮断される。そのため、信号出力用電源装置から短絡判定手段に対して比較的高電圧のプラグ状態信号が（Ｈｉｇｈ信号）が送られる。すなわち、グロープラグが正常状態であるか、短絡状態であるか等を示す信号が、短絡判定手段に対して出力されることとなる。
【００３０】
また、閾値設定用抵抗の抵抗値を変更することで、グロープラグが短絡していると判定する際の閾値電圧を任意に設定することができる。例えば、発熱コイルの極先端部分の外周面とチューブの内周面とが当接した場合等、グロープラグに対する印加電圧の低下がそれほど大きなものとはならない場合には、ＦＥＴに対して過電流が流れるおそれは比較的少ない。そこで、閾値設定用抵抗の抵抗値を変更することで、閾値電圧を若干低めに設定し、上述のような場合において、グロープラグに短絡が生じていないものと判定するように構成することができる。このように、閾値設定用抵抗の抵抗値を変更することのみによって、閾値電圧を変更することができるため、比較的容易に短絡の判定条件を厳しくしたり、甘くしたりすることができる。
【００３１】
但し、閾値設定用抵抗の抵抗値が極端に大きすぎたり、小さすぎたりする場合には、コレクタ及びエミッタ間の通電経路が常時遮断状態となったり、常時開放状態となったりしてしまうおそれがある。従って、閾値設定用抵抗の抵抗値としては、正常時（非短絡時）にグロープラグに印加される電圧、短絡時にグロープラグに印加される電圧、状態検出用トランジスタの通電経路を開放可能なベース電流等を勘案して適値の抵抗値を採用する必要がある。
【００３２】
構成７．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記供給状態検出手段は、
抵抗とコンデンサとから形成され、入力された信号の立上り及び立下りの時間変化率を増大させるフィルタ回路を備え、
前記フィルタ回路は、前記通電信号出力手段と前記短絡判定手段の一端とに接続されることを特徴とする。
【００３３】
上記構成７によれば、供給状態検出手段は、通電信号出力手段と短絡判定手段の一端とに接続されるフィルタ回路を備えている。そのため、供給状態検出手段は、前記通電信号出力手段から出力されるＰＷＭ信号の立上り及び立下りの時間変化率を比較的緩やかなものとした信号（電力供給状態信号）を、グロープラグへの電力の供給状態を示す検出結果として短絡判定手段に送ることができる。これにより、前記検出結果として、一般的に立上り及び立下りが比較的急峻であるＰＷＭ信号をそのまま送る場合に生じ得る電磁ノイズの発生を抑制することができ、装置の誤作動等をより一層確実に防止することができる。
【００３４】
また、上記構成５及び構成６を採用すると、ＦＥＴのゲート信号が立上り及び立下りの比較的緩やかな信号となるが、この場合には、当該ゲート信号と、プラグ状態検出手段から送られるグロープラグの通電状態の検出結果を示す信号（プラグ状態信号）との間で、信号の立上り及び立下りのタイミングにずれが生じ得る。ここで、供給状態検出手段から、前記ＰＷＭ信号をそのまま短絡判定手段に送ると、供給状態検出手段及びプラグ状態検出手段から短絡判定手段へと送られる両信号について、短絡判定手段により認識されるタイミングにずれが生じてしまい、ひいては短絡の判定精度が低下してしまうおそれがある。
【００３５】
この点、本構成７では、短絡判定手段に対して、供給状態検出手段から、立上り及び立下りの時間変化率が比較的緩やかなものとなった信号を送ることができるため、供給状態検出手段及びプラグ状態検出手段から短絡判定手段へと送られる両信号について、短絡判定手段により認識されるタイミングを略等しいものとすることができる。その結果、グロープラグの短絡判定を一層精度よく行うことができる。
【００３６】
構成８．本構成のグロープラグの制御装置は、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記短絡判定手段は、前記プラグ状態検出手段による検出結果、及び、前記供給状態検出手段による検出結果の論理積を算出する論理積回路、或いは、前記プラグ状態検出手段による検出結果、及び、前記供給状態検出手段による検出結果の否定論理積を算出する否定論理積回路から構成されていることを特徴とする。
【００３７】
上記構成８によれば、短絡判定手段が、論理積回路又は否定論理積回路から構成されている。従って、コストの増大や装置の複雑化を招くことなく、短絡判定手段を比較的容易に実現することができる。
【００３８】
構成９．上記構成１乃至８のいずれかに記載のグロープラグの制御装置と、
前記グロープラグの制御装置によって制御されるグロープラグとを備えてなる発熱システム。
【００３９】
上記構成９のように、上記技術思想をグロープラグを備える発熱システムに具現化することとしてもよい。この場合には、基本的に上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明のグロープラグの制御装置１００によって通電制御されるグロープラグ１の構成について説明する。図１（ａ）は、シースヒータを具備してなるグロープラグの一例を示す一部破断正面図であり、図１（ｂ）はグロープラグ先端部の断面図である。
【００４１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２に装着されたシースヒータ３とを備えている。
【００４２】
主体金具２は、軸線Ｃ１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、ディーゼルエンジン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。
【００４３】
シースヒータ３は、チューブ７と中軸８とが軸線Ｃ１方向に一体化されて構成されている。
【００４４】
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、前記チューブ７の後端は、中軸８との間で環状ゴム１７により封止されている。
【００４５】
加えて、前記チューブ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、当該発熱コイル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。但し、発熱コイル９は、その先端においてチューブ７と導通しているが、発熱コイル９及び制御コイル１０の外周面とチューブ７の内周面とは、絶縁粉末１１の介在により絶縁された状態となっている。
【００４６】
前記発熱コイル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、発熱コイル９の材質よりも電気比抵抗の温度係数が大きい材質、例えばコバルト（Ｃｏ）−Ｎｉ−Ｆｅ系合金等に代表されるＣｏ又はＮｉを主成分とする抵抗発熱線により構成されている。これにより、制御コイル１０は、自身の発熱及び発熱コイル９からの発熱を受けることにより電気抵抗値を増大させ、発熱コイル９に対する電力供給量を制御する。従って、通電初期においては発熱コイル９には比較的大きな電力供給がなされ、発熱コイル９の温度は急速に上昇する。すると、その発熱により制御コイル１０が加熱されて電気抵抗値が増大し、発熱コイル９への電力供給が減少する。これにより、シースヒータ３の昇温特性は、通電初期に急速昇温した後、以降は制御コイル１０の働きにより電力供給が抑制されて温度が飽和する形となる。つまり、制御コイル１０の存在により、急速昇温性を高めつつ発熱コイル９の温度の過昇（オーバーシュート）も生じにくくすることができるようになっている。
【００４７】
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よりも径の大きい大径部７ｂが形成されている。そして、この大径部７ｂが、主体金具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が主体金具２の先端より突出した状態で保持される。
【００４８】
中軸８は、自身の先端がチューブ７内に挿入され、前記制御コイル１０の後端と電気的に接続されるとともに、主体金具２の軸孔４に挿通されている。中軸８の後端は主体金具２の後端から突出しており、この主体金具２の後端部においては、ゴム製等のＯリング１２、樹脂製等の絶縁ブッシュ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。
【００４９】
次に、本発明の特徴であるグロープラグの制御装置１００について説明する。
【００５０】
図２に示すように、グロープラグの制御装置１００は、通電信号出力手段１１０と、供給状態出力手段１２０と、スイッチング手段１３０と、プラグ状態検出手段１４０と、短絡判定手段１５０と、ＣＰＵを備えるＥＣＵ（電子制御ユニット）１６０とを備えている。
【００５１】
通電信号出力手段１１０は、前記ＥＣＵ１６０によって制御されており、所定の出力電圧（例えば、１２Ｖ）を有する電源装置（バッテリ）ＶＢからグロープラグ１へと通電するタイミングを表すＰＷＭ信号を、前記供給状態出力手段１２０や前記スイッチング手段１３０に対して出力している。通電信号出力手段１１０の動作について詳述すると、当該通電信号出力手段１１０は、電源電圧ＶＢからグロープラグ１へと通電させる場合には、ＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号をスイッチング手段１３０等に出力する。一方で、電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電を停止させる場合には、通電信号出力手段１１０は、ＰＷＭ信号としてＬｏｗ信号をスイッチング手段１３０等に出力する。尚、前記シースヒータ３の温度制御においては、一周期中のＨｉｇｈ信号の幅を変更することでグロープラグ１への通電量を制御する、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が行われるようになっている。また、本実施形態において、ＰＷＭ信号は、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号への立上り、及び、Ｈｉｇｈ信号からＬｏｗ信号への立下りが比較的急峻な矩形信号となっている（図３参照）。
【００５２】
さらに、前記供給状態検出手段１２０は、フィルタ回路１２２を備える。フィルタ回路１２２は、通電信号出力手段１１０及び短絡判定手段１５０のそれぞれ一端に接続され、フィルタ用第１抵抗１２４と、フィルタ用第２抵抗１２６と、フィルタ用コンデンサ１２８とによって構成されている。
【００５３】
前記フィルタ用第１抵抗１２４は所定の抵抗値（例えば、１ｋΩ）を有するものであり、所定の抵抗値（例えば、１ｋΩ）を有する前記フィルタ用第２抵抗１２６に対して直列的に接続されている。また、前記フィルタ用コンデンサ１２８は、所定の静電容量（例えば、０．０１μＦ）を有するものであり、自身の一端側が両フィルタ用抵抗１２４，１２６間に接続され、他端側が接地されている。また、前記フィルタ用第１抵抗１２４は、前記通電信号出力手段１１０及びスイッチング手段１３０間に接続されているとともに、前記フィルタ用第２抵抗１２６は、前記短絡判定手段１５０の一端に接続されている。
【００５４】
供給状態検出手段１２０の動作について説明すると、供給状態検出手段１２０は、前記通電信号出力手段１１０から出力されるＰＷＭ信号を得ることで、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給状態にあるか、非供給状態にあるかを検出するようになっている。すなわち、ＰＷＭ信号がＨｉｇｈ信号であれば、電力が供給状態にあると検出し、ＰＷＭ信号がＬｏｗ信号であれば、電力が非供給状態であると検出する。また、供給状態検出手段１２０は、前記フィルタ回路１２２によって前記ＰＷＭ信号のＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号への立上り、及び、Ｈｉｇｈ信号からＬｏｗ信号への立下りを比較的なだらかなものとした、台形波形の電力供給状態信号を生成し（図３参照）、当該電力供給状態信号を短絡判定手段１５０に対して送るようになっている。つまり、供給状態検出手段１２０は、短絡判定手段１５０に対して、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給状態にある場合には、電力供給状態信号としてＨｉｇｈ信号を出力し、非供給状態にある場合には、電力供給状態信号としてＬｏｗ信号を出力するようになっている。
【００５５】
加えて、前記スイッチング手段１３０は、ＦＥＴ（電界効果コンデンサ）１３２と、トランジスタ１３４と、電荷開放用抵抗１３６と、電圧抑制用抵抗１３８とを備えている。
【００５６】
前記ＦＥＴ１３２は、ソースが電源装置ＶＢに接続されるとともに、ドレインがグロープラグ１に対して直接的に接続されている〔尚、「直接的」とあるのは、ＦＥＴ１３２のドレインとグロープラグ１とが、ハーネス（導線）以外の別途の抵抗手段を介することなく接続されていることを意味する〕。また、ＦＥＴ１３２のゲートは、前記電荷開放用抵抗１３６及び電圧抑制用抵抗１３８間に接続されており、当該ゲートに所定値以上の電圧が印加された際に、ソース及びドレイン間の通電経路が開放される。尚、本実施形態におけるＦＥＴ１３２は、過熱遮断機能や過電流検出機能等の自身の破損を防止するための破損防止機能を備えておらず、ゲートに印加される電圧に基づいて、ソース及びドレイン間の通電経路を開放・遮断する（通電をオン又はオフする）切替機能のみを有するものである。
【００５７】
また、トランジスタ１３４は、コレクタが前記電圧抑制用抵抗１３８に接続されるとともに、エミッタが接地されている。また、当該トランジスタ１３４のベースは、前記通電信号出力手段１１０に接続されており、前記通電信号出力手段１１０よりＨｉｇｈ信号が入力されると、コレクタ及びエミッタ間の前記通電経路が開放されるようになっている。尚、前記トランジスタ１３４の通電経路が開放されることにより、電源装置ＶＢから前記電荷開放用抵抗１３６を介して前記ＦＥＴ１３２のゲートに対して電圧が印加され、前記ＦＥＴ１３２のソース及びドレイン間の通電経路が開放される。そして、ＦＥＴ１３２の前記通電経路が開放されることで、電源装置ＶＢからグロープラグ１へと電流が流れる。また、本実施形態において、トランジスタ１３４には、ベースに入る電流を制限するためのベース抵抗ＢＲと、ベースに印加される電圧を抑制するためのベース−エミッタ間抵抗ＢＥとが接続されている。
【００５８】
加えて、前記電荷開放用抵抗１３６は、所定の抵抗値（例えば、１ｋΩ）を有するものであり、一端側が電源装置ＶＢに対して接続されており、他端側が前記電圧抑制用抵抗１３８に接続されている。当該電荷開放用抵抗１３６は、前記ＦＥＴ１３２のゲートに溜まった電荷を速やかに放出するためのものである。すなわち、電荷開放用抵抗１３６によって、ＦＥＴ１３２の通電経路を瞬時に遮断できるようになっている。
【００５９】
さらに、前記電圧抑制用抵抗１３８は、所定の抵抗値（例えば、５１０Ω）を有しており、一端側が前記電荷開放用抵抗１３６に接続され、他端側がトランジスタ１３４のコレクタに接続されている。当該電圧抑制用抵抗１３８は、電源装置ＶＢからＦＥＴ１３２のゲートに印加される電圧が所定の許容電圧以下となるように、電源装置ＶＢからの高電圧を分圧するものである。
【００６０】
加えて、前記電荷開放用抵抗１３６及び電圧抑制用抵抗１３８によって、ＦＥＴ１３２のゲートに入力されるゲート信号の立上り及び立下りの時間変化率を比較的緩やかものとすることができるようになっている（図３参照）。これにより、ゲート信号及び前記電力供給状態信号の立上り及び立下りの時間変化率を略等しいものとすることができる。ひいては、供給状態検出手段１２０及びプラグ状態検出手段１４０から短絡判定手段１５０へと送られる電力供給状態信号及び後述するプラグ状態信号について、短絡判定手段１５０により認識されるタイミングを略等しいものとすることができるようになっている。
【００６１】
プラグ状態検出手段１４０は、状態検出用トランジスタ１４２と、閾値設定用抵抗１４４と、信号出力用電源装置１４６とを備える。
【００６２】
状態検出用トランジスタ１４２は、エミッタが接地されており、コレクタが前記信号出力用電源装置１４６に接続されている。また、当該状態検出用トランジスタ１４２のベースは、閾値設定用抵抗１４４に接続されており、当該ベースに対して所定の電流値（「閾値電流」という）以上の電流が入った際に、コレクタ及びエミッタ間の通電経路が開放されるようになっている。
【００６３】
また、前記閾値設定用抵抗１４４は、状態検出用トランジスタ１４２のベースに入る電流を制限可能なベース抵抗１４４１と、ベースに印加される電圧を抑制可能なベース−エミッタ間抵抗１４４２と、閾値調整用抵抗１４４３とから構成されている。前記閾値調整用抵抗１４４３は、一端側が前記ＦＥＴ１３２及びグロープラグ１間に接続されるとともに、他端側が前記ベース抵抗１４４１を介して前記状態検出用トランジスタ１４２のベースに接続されている。ここで、当該閾値調整用抵抗１４４３の抵抗値は、グロープラグ１の正常時（非短絡時）に印加される電圧値の下限値と等しい電圧が印加された際に、ベースに対して前記閾値電流と等しい電流を流すことが可能な抵抗値に設定されている。尚、「グロープラグ１の正常時（非短絡時）に印加される電圧値の下限値」とは、グロープラグ１が短絡しているか否かを判定するための閾値電圧であり、グロープラグ１の使用条件やＦＥＴ１３２の耐電流性能等に基づいて任意に設定可能なものである。また、当該閾値電圧は、閾値調整用抵抗１４４３の抵抗値を種々変更し、ベース抵抗１４４１及びベース−エミッタ間抵抗１４４２との分圧比を変更することで、種々変更することができるようになっている。
【００６４】
さらに、信号出力用電源装置１４６は、供給電圧を安定させるためのプルアップ抵抗ＰＲを介して、状態検出用トランジスタ１４２のコレクタと、短絡判定手段１５０とに接続されている。ここで、グロープラグ１に印加された電圧が前記閾値電圧以上である場合には、コレクタ（信号出力用電源装置１４６側）及びエミッタ（接地側）間の通電経路が開放され、短絡判定手段１５０にプラグ状態信号としてＬｏｗ信号が出力される。一方で、グロープラグ１に印加された電圧が前記閾値電圧未満である場合には、コレクタ及びエミッタ間の通電経路が遮断され、短絡判定手段１５０にプラグ状態信号としてＨｉｇｈ信号が出力される。すなわち、本実施形態においては、プラグ状態信号がＬｏｗ信号であれば、グロープラグ１は正常（非短絡）状態であり、プラグ状態信号がＨｉｇｈ信号であれば、グロープラグ１は短絡状態であるか、電源電圧ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給されていない状態である。
【００６５】
加えて、前記短絡判定手段１５０は、供給電力の安定化を図るためのコンデンサＣＯを介して、所定の電源装置ＶＤＤ１からの供給電力によって作動するものである。本実施形態において、当該短絡判定手段１５０は、論理積回路（ＡＮＤ回路）により構成されており、前記電力供給状態信号及びプラグ状態信号の論理積を前記ＥＣＵ１６０に対して出力するようになっている。例えば、電力供給状態信号としてＨｉｇｈ信号が入力された場合（つまり、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給されている場合）であって、プラグ状態信号としてＨｉｇｈ信号が入力された場合（つまり、グロープラグ１が短絡状態、或いは、グロープラグ１に対して電力が供給されていない場合）には、グロープラグ１は短絡しているものと判断され、ＥＣＵ１６０に対して、グロープラグ１が短絡状態であり、ＦＥＴ１３２に過熱破損のおそれがあることを示すＨｉｇｈ信号が出力される。一方で、電力供給状態信号及びプラグ状態信号の少なくとも一方がＬｏｗ信号である場合（つまり、グロープラグ１が正常状態、或いは、グロープラグ１に対して電力が非供給状態である場合）には、ＥＣＵ１６０に対して、ＦＥＴ１３２に過熱破損のおそれがないことを示すＬｏｗ信号が出力される。尚、短絡判定手段１５０及びＥＣＵ１６０間の抵抗ＲＴは、ＥＣＵ１６０に対して入力される電流値を抑制するためのものである。
【００６６】
また、ＥＣＵ１６０は、所定の電源装置ＶＤＤ２からの供給電力によって作動するものである。当該ＥＣＵ１６０は、前記短絡判定手段１５０からＨｉｇｈ信号が入力された場合に、前記通電信号出力手段１１０から出力されているＰＷＭ信号のＨｉｇｈ信号をＬｏｗ信号へと変更するように設定されている。尚、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ信号がＬｏｗ信号に変更されると、ＦＥＴ１３２の通電経路が遮断され、電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電が停止される。すなわち、本実施形態において、グロープラグ１が短絡状態であると判定された場合には、スイッチング手段１３０によって電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電が停止されるようになっている。
【００６７】
次いで、上述したグロープラグの制御装置１００の動作について、グロープラグ１が正常である場合と、グロープラグ１に短絡が生じている場合とに場合分けして説明する。尚、通電信号出力手段１１０から出力されるＰＷＭ信号がＬｏｗ信号である場合には、供給状態検出手段１２０によって出力される電力供給状態信号もＬｏｗ信号であるため、短絡判定手段１５０からＥＣＵ１６０に対して必ずＬｏｗ信号が出力される。すなわち、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給されていない場合には、ＦＥＴ１３２に対して過電流が流れるといった事態が生じ得ず、また、過電流の流入によるＦＥＴ１３２の過熱破損のおそれがない。そのため、通電信号出力手段１１０からＬｏｗ信号が出力されている場合には、グロープラグ１が正常であるか短絡しているかに関わらず、短絡判定手段１５０からＥＣＵ１６０に対して、ＦＥＴ１３２は過熱破損が生じ得ない状態であることを示すＬｏｗ信号が出力される。従って、以降の説明においては、通電信号出力手段１１０からＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号が出力されている場合について説明する。
【００６８】
まず、グロープラグ１が正常である場合のグロープラグの制御装置１００の動作について説明する。
【００６９】
図３（ａ）に示すように、通電信号出力手段１１０からＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号が出力されると、供給状態検出手段１２０（フィルタ回路１２２）を経て、短絡判定手段１５０に対し電力供給状態信号としてＨｉｇｈ信号が出力される。このとき、前記ＰＷＭ信号は矩形波形であるが、前記フィルタ回路１２２によって、電力供給状態信号は台形波形とされる。
【００７０】
一方で、スイッチング手段１３０においては、トランジスタ１３４のベースにＨｉｇｈ信号が入力されることで、ＦＥＴ１３２にゲート信号が入力され、ＦＥＴ１３２のソース及びドレイン間の通電経路が開放される。これにより、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給されることとなる。尚、ゲート信号は、前記電荷開放用抵抗１３６及び電圧抑制用抵抗１３８によって、台形波形とされる。
【００７１】
プラグ状態検出手段１４０においては、グロープラグ１に印加された電圧に対応した電流が、前記状態検出用トランジスタ１４２のベースに対して流れ込むこととなる。ここで、グロープラグ１は正常であるため、グロープラグ１は比較的高抵抗である。そのため、グロープラグ１に印加される電圧値は、前記閾値電圧以上の比較的大きなものとなり、状態検出用トランジスタ１４２のベースに対して前記閾値電流以上の電流が流れ込む。これにより、状態検出用トランジスタ１４２のコレクタ及びエミッタ間の通電経路が開放される。その結果、信号出力用電源装置１４６から短絡判定手段１５０に対して印加される電圧が低下するため、短絡判定手段１５０に対して、プラグ状態信号としてＬｏｗ信号が出力される。
【００７２】
そして、短絡判定手段１５０においては、供給状態検出手段１２０から出力された電力供給状態信号としてのＨｉｇｈ信号と、プラグ状態検出手段１４０から出力されたプラグ状態信号としてのＬｏｗ信号との論理積であるＬｏｗ信号がＥＣＵ１６０に対して出力されることとなる。すなわち、短絡判定手段１５０によって、グロープラグ１に短絡が生じておらず、ＦＥＴ１３２に過熱破損のおそれがないないものと判定される。
【００７３】
次いで、グロープラグ１に短絡が生じている場合における、グロープラグの制御装置１００の動作について説明する。
【００７４】
図３（ｂ）に示すように、通電信号出力手段１１０からＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号が出力されると、供給状態検出手段１２０によって、電力供給状態信号としてＨｉｇｈ信号が短絡判定手段１５０に出力される。
【００７５】
一方で、スイッチング手段１３０においては、トランジスタ１３４のベースにＨｉｇｈ信号が入力されることで、ＦＥＴ１３２にゲート信号が入力され、ＦＥＴ１３２のソース及びドレイン間の通電経路が開放される。これにより、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給されることとなる
プラグ状態検出手段１４０においては、グロープラグ１に印加される電圧に基づく電流が、前記状態検出用トランジスタ１４２のベースに対して流れ込むこととなる。ここで、グロープラグ１には短絡が生じているため、グロープラグ１は比較的低抵抗である。そのため、グロープラグ１に印加される電圧値は前記閾値電圧以下の比較的小さなものとなり、状態検出用トランジスタ１４２のベースに対しては前記閾値電流未満の電流が流れ込む。これにより、状態検出用トランジスタ１４２のコレクタ及びエミッタ間の通電経路が遮断されたままとなる。その結果、信号出力用電源装置１４６から短絡判定手段１５０に対して印加される電圧はほとんど低下しないため、短絡判定手段１５０に対し、プラグ状態信号としてＨｉｇｈ信号が出力される。
【００７６】
そして、短絡判定手段１５０においては、供給状態検出手段１２０から出力された電力供給状態信号としてのＨｉｇｈ信号と、プラグ状態検出手段１４０から出力されたプラグ状態信号としてのＨｉｇｈ信号との論理積であるＨｉｇｈ信号がＥＣＵ１６０に対して出力される。すなわち、短絡判定手段１５０によって、グロープラグ１に短絡が生じており、ＦＥＴ１３２に過熱破損のおそれがあるものと判定される。
【００７７】
さらに、Ｈｉｇｈ信号が入力されたＥＣＵ１６０は、通電信号出力手段１１０から出力されているＰＷＭ信号をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へと変更し、電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電を停止する。その結果、ＦＥＴ１３２に過電流が流れてしまうことを防止でき、ＦＥＴ１３２の過熱破損を防止できるようになっている。
【００７８】
以上詳述したように、本実施形態のグロープラグの制御装置１００によれば、プラグ状態検出手段１４０が、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいてグロープラグ１の通電状態を検出するため、シャント抵抗やオペアンプ等を用い、シャント抵抗両端部の電位差により短絡を検出する従来技術において生じ得る、測定誤差の増大という事態を発生しないものとすることができる。その結果、グロープラグ１の短絡を精度よく判定（検出）することができ、ひいてはグロープラグ１の短絡に伴うＦＥＴ１３２の破損をより確実に防止することができる。
【００７９】
また、ＦＥＴ１３２のドレイン、及び、グロープラグ１が直接的に接続されているため、ＦＥＴ１３２のドレイン及びグロープラグ１間にシャント抵抗を配設する従来技術と比較して、グロープラグ１に対する印加電圧の低下を効果的に抑制することができる。これにより、発熱効率の低下や消費電力の増大をより確実に防止することができる。
【００８０】
さらに、本実施形態によれば、ＦＥＴ１３２として、ソース（電源装置ＶＢ接続側）とドレイン（グロープラグ１接続側）の通電経路を開放・遮断する切替機能のみを備えたものが用いられる。このため、コストの増大を抑制することができるとともに、グロープラグの制御装置１００を比較的高い自由度の元で設計することができ、ひいてはグロープラグ１の使用環境や使用条件等に対応した制御装置１００を比較的容易に製造することができる。
【００８１】
また、切替機能のみを有するＦＥＴ１３２は、過熱遮断機能付きＦＥＴと比較して、ＦＥＴ１３２がオンとされたときの内部抵抗が一般的に小さい。そのため、グロープラグ１への印加電圧の損失を抑制することができ、ひいては発熱効率の低下や消費電力の増大等の不具合をより一層確実に抑制することができる。
【００８２】
加えて、前記供給状態検出手段１２０は、前記ＰＷＭ信号に基づいて、グロープラグ１への電力の供給状態を検出するように構成されている。従って、グロープラグ１への電力の供給状態を出力する別途の手段を設けることなく、グロープラグ１への電力の供給状態を検出することができる。その結果、コストの増大を一層抑制することができるとともに、装置の複雑化を防止することができる。
【００８３】
併せて、グロープラグ１の短絡時には、スイッチング手段１３０によって、グロープラグ１への通電が停止される。従って、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対する通電を停止させるための別途の手段を設ける必要がないため、製造コストの増大や装置の複雑化を一層抑制することができる。
【００８４】
また、前記電荷開放用抵抗１３６を設けることで、ＦＥＴ１３２のゲートに印加された電荷を速やかに開放（放出）することができ、ひいてはコレクタ及びエミッタ間の通電経路を速やかに遮断することができる。これにより、グロープラグ１の発熱をより正確に制御することができる。また、ＦＥＴ１３２に過電流が流れてしまう時間を極力短いものとすることができるため、ＦＥＴ１３２の破損をより確実に防止することができる。
【００８５】
さらに、前記電圧抑制用抵抗１３８によって、電源装置ＶＢからＦＥＴ１３２のゲートに印加される電圧を、ＦＥＴ１３２のゲートに印加可能な電圧（許容電圧）以下の電圧に抑制することができる。これにより、ＦＥＴ１３２のゲートに過電圧が印加されることに伴う、ＦＥＴ１３２の破損等を防止することができる。また、電源装置ＶＢと異なる別途の電力供給手段を設けることなく、ＦＥＴ１３２の通電経路を開放・遮断することができるため、装置の複雑化や製造コストの増大等を効果的に抑制することができる。
【００８６】
加えて、電荷開放用抵抗１３６及び電圧抑制用抵抗１３８によって、ＦＥＴ１３２のゲートに印加されるゲート信号の立上り及び立下りの時間変化率を比較的緩やかなものとすることができる。これにより、立上りや立下りが急峻な場合に生じ得る電磁ノイズの発生を抑制することができ、装置の誤作動等の不具合をより確実に防止することができる。
【００８７】
併せて、閾値調整用抵抗１４４３の抵抗値を変更することのみにより、閾値電圧を変更することができるため、比較的容易にグロープラグ１の短絡の判定条件を厳しくしたり、甘くしたりすることができる。
【００８８】
また、供給状態検出手段１２０は、通電信号出力手段１１０と短絡判定手段１５０の一端とに接続されるフィルタ回路１２２を備えている。そのため、前記通電信号出力手段１１０から出力されるＰＷＭ信号の立上り及び立下りの時間変化率を比較的緩やかなものとした電圧供給状態信号を短絡判定手段に送ることができる。これにより、立上り及び立下りが比較的急峻であるＰＷＭ信号をそのまま送る場合に生じ得る電磁ノイズの発生を抑制することができ、装置の誤作動等をより一層確実に防止することができる。
【００８９】
さらに、前記ＦＥＴ１３２のゲート信号が立上り及び立下りの比較的緩やかな信号となるため、当該ゲート信号と、プラグ状態検出手段１４０から送られるプラグ状態信号との間で、信号の立上り及び立下りのタイミングにずれが生じ得るが、上述の通りフィルタ回路１２２によって、立上り及び立下りの時間変化率が比較的緩やかな電力供給状態信号を送ることができる。そのため、供給状態検出手段１２０及びプラグ状態検出手段１４０から短絡判定手段１５０へと入力される両信号について、短絡判定手段１５０により認識されるタイミングを略等しいものとすることができる。その結果、グロープラグ１の短絡判定をより精度よく行うことができる。
【００９０】
加えて、短絡判定手段１５０が、論理積回路から構成されている。従って、コストの増大や装置の複雑化を招くことなく、比較的容易に短絡判定手段１５０を実現することができる。
【００９１】
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。
【００９２】
（ａ）上記実施形態では、前記供給状態検出手段１２０は、前記通電信号出力手段１１０の出力するＰＷＭ信号に基づいて、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対する電力の供給・非供給を検出するように構成されているが、ＰＷＭ信号に基づくことなく、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対する電力の供給・非供給を検出するように構成することとしてもよい。従って、例えば、電源装置ＶＢ及びグロープラグ１間の電流を検出する手段によって、供給状態検出手段１２０を実現することとしてもよい。
【００９３】
（ｂ）上記実施形態では、供給状態出力手段１２０は、フィルタ回路１２２を具備しているが、フィルタ回路１２２を具備しないこととしてもよい。すなわち、通電信号出力手段１１０からのＰＷＭ信号をそのまま短絡判定手段１５０に送ることとしてもよい。
【００９４】
（ｃ）上記実施形態では、短絡判定手段１５０は論理積回路によって構成されるとともに、ＥＣＵ１６０は、Ｈｉｇｈ信号が入力されたときに電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電を停止するようになっている。これに対して、短絡判定手段１５０を、否定論理積回路によって構成するとともに、ＥＣＵ１６０は、Ｌｏｗ信号が入力されたときに電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電を停止するように構成することとしてもよい。
【００９５】
（ｄ）上記実施形態では、グロープラグ１に対する電力が非供給状態であっても、短絡判定手段１５０は、ＦＥＴ１３２に過熱破損のおそれがあるか否かを判定することとなっているが、グロープラグ１に対して電力が供給されているときだけ、ＦＥＴ１３２に過熱破損のおそれがあるか否かを判定することとしてもよい。従って、例えば、電源装置ＶＢからグロープラグ１へと電力が供給されているときだけ、短絡判定手段１５０に対して、プラグ状態検出手段１４０からのプラグ状態信号が入力される装置を用いることとしてもよい。また、短絡判定手段１５０を、グロープラグ１に対して電力が供給されているときのみ、入力されたプラグ状態信号に基づいてグロープラグ１が短絡しているか否かの判定をするように構成することとしてもよい。
【００９６】
（ｅ）プラグ状態検出手段１４０の構成は本実施形態における構成に限定されるものではなく、グロープラグ１に印加される電圧等に基づいて、グロープラグ１の通電状態を検出できるものであればよい。但し、プラグ状態検出手段１４０は、電源装置ＶＢ及びグロープラグ１間にハーネス以外の別途の抵抗手段（例えば、シャント抵抗等）を介することなく、グロープラグ１の通電状態を検出できるものに限られる。
【００９７】
（ｆ）上記実施形態においては、グロープラグ１の短絡時に、スイッチング手段１３０によって電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電が停止されるように構成されているが、グロープラグ１の短絡時において、電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電を停止する手段はこれに限られるものでない。従って、例えば、電源装置ＶＢ及びグロープラグ１間や、通電信号出力手段１１０及びトランジスタ１３４間等に両者間の通電経路を開閉可能な手段を設け、グロープラグ１の短絡時に当該手段により前記通電経路を閉鎖することで、電源装置ＶＢからグロープラグ１への通電を停止するように構成することとしてもよい。
【００９８】
（ｇ）上記実施形態では、トランジスタ１３４に対して、ベース抵抗ＢＲやベース−エミッタ間抵抗ＢＥが接続されているが、ベース抵抗ＢＲやベース−エミッタ間抵抗ＢＥを設けないこととしてもよい。
【００９９】
（ｈ）本実施形態においては、プラグ状態検出手段１４０を構成する閾値設定用抵抗１４４は固定抵抗とされているが、これに限定されるものではない。例えば、ＦＥＴ１３２とグロープラグ１とを直接的に接続した場合であっても、両者間のハーネスの長さによっては、両者の間にある程度の抵抗が介在することがあり得る。そこで、この抵抗の抵抗値がどの程度のものであるかを取得し、当該抵抗値を加味した上で自身の抵抗値を変更可能な可変抵抗によって閾値設定用抵抗１４４を構成することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】（ａ）は、本実施形態の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】グロープラグ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、グロープラグが正常状態であるときの各信号を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、グロープラグが短絡状態であるときの各信号を示すタイミングチャートである。
【図４】従来技術におけるグロープラグの短絡検知装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…グロープラグ、１００…グロープラグの制御装置、１１０…通電信号出力手段、１２０…供給状態検出手段、１２２…フィルタ回路、１２４…フィルタ用第１抵抗、１２６…フィルタ用第２抵抗、１２８…フィルタ用コンデンサ、１３０…スイッチング手段、１３２…ＦＥＴ、１３４…トランジスタ、１３６…電荷開放用抵抗、１３８…電圧抑制用抵抗、１４０…プラグ状態検出手段、１４２…状態検出用トランジスタ、１４４…閾値設定用抵抗、１４６…信号出力用電源装置、１５０…短絡判定手段、ＶＢ…電源装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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