内燃機関制御装置
【課題】電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置において、電磁負荷の駆動周期が短い場合でも、該電磁負荷の故障診断精度を向上させ、ノイズに影響されない高速制御を安定して行う。逆起エネルギーの回生回路に対しても、信頼度の高い故障診断を行う。
【解決手段】内燃機関における燃料噴射装置などの電磁負荷の駆動周期が短くなった場合でも高い故障診断精度を確保するため、診断部位の電位を調整するための電流源あるいは電圧源を設ける。加えて、ノイズのような突発的な外乱に影響されない診断精度を確保するため、診断タイミングを最適に設定したり、平均化のための判定回数を増やしたりする。更に、該昇圧回路に回生させる回路の故障診断については、該電磁負荷の駆動用スイッチ素子の入出力電圧もしくは回生電流を検出する。
【解決手段】内燃機関における燃料噴射装置などの電磁負荷の駆動周期が短くなった場合でも高い故障診断精度を確保するため、診断部位の電位を調整するための電流源あるいは電圧源を設ける。加えて、ノイズのような突発的な外乱に影響されない診断精度を確保するため、診断タイミングを最適に設定したり、平均化のための判定回数を増やしたりする。更に、該昇圧回路に回生させる回路の故障診断については、該電磁負荷の駆動用スイッチ素子の入出力電圧もしくは回生電流を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の内燃機関制御装置に関し、特に、バッテリ電圧あるいは昇圧したバッテリ電圧により駆動される、燃料噴射装置等の電磁負荷制御装置と、その駆動及び故障診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の内燃機関制御装置には、燃費や出力向上の目的で、気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）が備えられている。このような気筒内直接噴射型インジェクタは、高圧燃料を使用するため、開弁動作に多くのエネルギーを必要とする。また、制御性能（応答性）向上や高速回転（高速度制御）に対応するために、インジェクタに対する上記エネルギーの供給時間や遮断時間を短くする必要がある。つまり、電磁負荷に流れる電磁負荷電流を短時間で遮断する必要がある。燃料噴射を制御する内燃機関制御装置の従来技術の例として、特許文献１に示されているものがある。
【０００３】
電磁負荷電流を短時間で遮断し、電磁負荷に蓄積されている多くの上記エネルギーを電磁負荷から急速に移動させる（消費させる）ために、例えば、駆動回路内でツェナーダイオード効果を用いて熱エネルギーに変換する方式が考案されている。また、特許文献２に記載されているような、電磁負荷に蓄積されたエネルギーを昇圧回路に回生させる方式も提案されている。この方式には、電流回生ダイオード等の回生素子を用いて回生させる方法があり、大電流が流れる駆動回路の発熱を比較的低減させることができるため、燃料にガソリンを使用する直噴エンジンでも広く使用されている。
【０００４】
電磁負荷の駆動中または停止途中に、電磁負荷に何らかの故障（天絡、地絡、短絡、開放）が生じた場合、即座にその故障内容を検出し、診断する必要がある。しかし、従来の内燃機関制御装置では、駆動周期が短くなった場合（つまり、内燃機関の回転数が増加した場合）には、故障検出タイミング制御が上手く設定できず、診断回路は、例えば、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず、天絡が生じたという誤診断をすることがある。また、診断部位の電位を初期状態に戻すのに多大な時間を要していたため、制御性能向上の障害となる場合もある。加えて、上記診断回路はノイズのような突発的な外乱により、誤診断をする場合もある。
【０００５】
また、上記回生素子は、規定以上のエネルギーを掛けられて破壊した場合、エネルギーを回生することができなくなり、装置の発熱ひいては発火という重大事故に繋がる可能性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８７１１６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２３４７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、インジェクタ（燃料噴射装置）などの電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置において、内燃機関の回転数が高くなった場合、すなわち、電磁負荷の駆動周期が短くなった場合でも、該電磁負荷の故障診断精度を向上させること及び高速制御を安定して行うことを目的とする。加えて、ノイズに影響されない内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
更に、バッテリ電圧の昇圧回路を有する上記内燃機関制御装置において、該電磁負荷の駆動時に発生する逆起エネルギーを該昇圧回路に回生させる回路に対しても、信頼度の高い故障診断を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、内燃機関における燃料噴射装置などの電磁負荷の駆動周期が短くなった場合でも高い故障診断精度を確保するため、診断部位の電位を調整するための電流源あるいは電圧源を設けることにある。加えて、ノイズのような突発的な外乱に影響されない診断精度を確保するため、診断タイミングを最適に設定したり、平均化のための判定回数を増やしたりすることにある。
【００１０】
更に、該昇圧回路に回生させる回路の故障診断については、該電磁負荷の駆動用スイッチ素子の入出力電圧もしくは回生電流を検出することで、上述の目的を達成できる。
【００１１】
具体的には、本発明による電磁負荷制御装置の構成は、基本的には以下のようになる。
電磁負荷と、前記電磁負荷の電源と、前記電磁負荷を駆動するために少なくとも前記電源と前記電磁負荷との間及び前記電磁負荷と電源グラウンドとの間のいずれか一方に配置されたドライバ用のスイッチ素子と、前記電磁負荷と前記スイッチ素子との間の電圧異常を検出することにより回路構成の故障を診断する診断手段とを備えた電磁負荷制御装置において、電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段、前記電圧異常の検出する時間帯を設定する手段、及び前記電圧異常の確証を得るための手段のうち少なくとも一つを備える。
【発明の効果】
【００１２】
電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置において、内燃機関の駆動周期が短くなった場合でも、該電磁負荷の故障診断の信頼性、精度を保証することができる。加えて、ノイズに影響されない故障診断を保証できる。更に、逆起エネルギーを該昇圧回路に回生させる回路の故障診断を確実に行うことができるため、従来よりも安全性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による実施例１の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図２】本発明による実施例２の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図３】実施例１の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図４】本発明による実施例３の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図５】実施例３の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図６】本発明による実施例４の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図７】実施例４の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図８】本発明による実施例５の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図９】実施例５の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明による実施例６の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１１】実施例６の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１２】本発明による実施例７の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１３】実施例７の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１４】本発明による実施例８の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１５】本発明による実施例９の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１６】実施例８の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１７】実施例９の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１８】実施例１において、第１電流量調整回路１８が設けられていない回路構成を比較のために示す図である。
【図１９】実施例１において、第１電流量調整回路１８が設けられていない構成の回路における動作波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による内燃機関制御装置の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１と図３を使用して、本発明による内燃機関制御装置の第１の実施例を説明する。
【００１６】
図１は、内燃機関制御装置２の回路構成であり、バッテリ電圧１、バッテリ電圧１を昇圧する昇圧回路３、昇圧回路３と電源グランド３７との間に設置された電磁負荷５を有する。
【００１７】
また、内燃機関制御装置２には、電磁負荷５から見てバッテリ電圧側と電源グランド３７側とに、それぞれ電磁負荷用のドライバを構成するスイッチ素子（例えばＦＥＴ）、すなわちハイサイドドライバ４とロウサイドドライバ１０が設置されている。ここでは、電磁負荷５から見てバッテリ電圧側をハイサイド（上流）、電源グランド３７側をロウサイド（下流）と称する。
【００１８】
更に、内燃機関制御装置２は、マイクロプロセッサ３０、ロジック回路３１、ハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路２８、及びロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路１２を有する。また、電磁負荷５の故障診断のために、電圧検出回路１５と診断回路２５を有する。
【００１９】
昇圧回路３は、バッテリ電圧１を昇圧し、この昇圧電圧が電磁負荷５に、ハイサイドドライバ４及びロウサイドドライバ１０を介して印加される。この昇圧電圧により、インジェクタ等の電磁負荷５に流れる電流５Ａを短時間に上昇させる。すなわち、内燃機関制御装置２は、ハイサイドドライバ４とロウサイドドライバ１０を駆動させて電磁負荷５を駆動する。この過程を、以下に説明する。マイクロプロセッサ３０から出力されたコントロール信号２９は、ロジック回路３１に入力される。このコントロール信号に基づいて、ロジック回路３１は、ロジックのハイサイドドライバ駆動信号２６とロウサイドドライバ駆動信号１３をそれぞれのアナログ駆動信号生成回路２８及び１２に出力する。駆動信号生成回路２８及び１２は、入力されたロジック信号２６及び１３に基づきアナログのハイサイドドライバ駆動信号２７及びロウサイドドライバ駆動信号１１を生成する。このアナログ駆動信号２７及び１１によって、ハイサイドドライバ４とロウサイドドライバ１０が通電（オン）して、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａが流れ、電磁負荷５が駆動する。
【００２０】
この電磁負荷電流５Ａは、例えばインジェクタのような電磁負荷５の弁体を応答良く駆動（例えば開弁）するのに必要な程度の比較的大きな電流である。電磁負荷５の駆動後は、引き続き駆動後の弁体の状態を維持する程度の電流が、次のようにして所定時間、電磁負荷５に供給される。この場合には、ロウサイドドライバ駆動信号がオン状態を維持し（すなわち、ロウサイドドライバ１０がオン状態）、一方、ハイサイドドライバ駆動信号がオフ（ハイサイドドライバ４がオフ）し、更に、チョッピング駆動信号生成回路１０８を介して電磁負荷５がチョッピングされて、電磁負荷５の駆動後の状態が維持される。チョッピング駆動信号１０９は、マイクロプロセッサ３０からのコントロール信号２９に基づき、ロジック回路３１から出力される。この詳細は、図３を用いて後述する。
【００２１】
電磁負荷５の故障診断は、診断回路２５が行う。電圧検出回路１５は、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６を検出し、診断フラグ信号１４を診断回路２５に出力する。
【００２２】
例えば、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６が上昇してバッテリ電圧１に近い電圧まで達した場合、すなわちロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡検出の閾値を超えていれば、診断回路２５は、電磁負荷５が天絡したという天絡診断をする。
【００２３】
一方、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６が下降してグランドレベルの電圧まで達した場合、すなわち、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が地絡検出の閾値を下回っていれば、診断回路２５は、電磁負荷５が地絡したという地絡診断をする。
【００２４】
更に、内燃機関制御装置２は、第１電流量調整回路１８、第２電流量調整回路２０及び電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１を有する。第１電流量調整回路１８は、第１電流源１７からなる。第２電流量調整回路２０は、第２電流源１９及び第３電流源２１からなる。切り替えスイッチ１１１は、ドレイン電圧検出回路１５の出力信号に応じて第１、第２の電流量調整回路（１８、２０）の電流源１７、１９、２１を選択的に切り替え制御するためのものである。
【００２５】
このうち第２電流量調整回路２０は、電磁負荷のスイッチング素子（ロウサイドドライバ１０）側のドレイン電圧を検出して、電磁負荷駆動時のドレイン電圧を所定の電圧レベルに保つためのものである。例えば、ドレイン電圧が低い場合には、ドレイン電圧検出回路１５、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１を介して第３電流源（電源側電流源）２１をオンしてドレイン電圧を上昇させ、逆にドレイン電圧が高い場合には、第２電流源（グラウンド側電流源）１９をオンしてドレイン電圧を減少させ、最終的にドレイン電圧を一定レベルに保つ。この場合、第２電流源１９は、グランド側に接続されているが、ドレイン電圧を所定レベルに収束させるために、緩やかにドレイン電圧を下降させる仕様になっている。
【００２６】
一方、第１電流量調整回路１８に用いられる第１電流源１７は、電磁負荷５の通電を遮断した時（非駆動にした時：ハイサイド及びロウサイドドライバ４、１０をオフした時）に電磁負荷によりロウサイドドライバ１０のドレイン側に生じる逆起エネルギーによる跳ね上がり電圧を急速に減衰させる役割をなす。ひいては、この逆起エネルギーの急速減衰により、電圧検出回路１５による天絡、地絡の検出動作を行うタイミングでの天絡の誤診断を防止するようにしてある。ちなみに、天絡、地絡の検出動作を行うタイミングは、マイクロプロセッサ３０からのコントロール信号２９が立ち上がる時、すなわち、電磁負荷５の駆動開始タイミング（ハイサイド及びロウサイドドライバ４、１０をオンした時の立ち上がり）に行われる。この詳細は、図３及び図１９のタイミングチャートを用いて後述する。
【００２７】
第１電流量調整回路１８に用いる第１電流源１７は、第２電流量調整回路２０に用いる第２電流源１９と同様に、ロウサイドドライバ１０のドレイン側とグラウンド間に接続されるが、次のような相違点がある。すなわち、第２電流源１９がドレイン電圧を所定レベルに収束させる収束用シンク電流源であるのに対して、第１電流源１７が逆起エネルギー急速減衰（跳ね上がりドレイン電圧急速減衰）用であるため、その仕様が異なる。
【００２８】
また、内燃機関制御装置２には、電磁負荷５の入力信号及び出力信号を、外部からのサージやノイズのような外乱から保護するために、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（上流）７とノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９が設けられている。
【００２９】
更に内燃機関制御装置２は、逆流防止ダイオード６、及び電流回生ダイオード８を有する。逆流防止ダイオード６は、電磁負荷５のチョッピング制御時の電流の逆流を防止する。また、電流回生ダイオード８は、コントロール信号２９の立ち下がりでロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフになったとき、ロウサイドドライバ１０の逆起エネルギーによる回生電流を、昇圧回路３に回生させる。
【００３０】
次に、第１の実施例の動作を、図３のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３１】
マイクロプロセッサ３０から出力されたコントロール信号２９がオンになると、ロウサイドドライバ１０及びハイサイドドライバ４の駆動信号、すなわちロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１及びハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７がオンになり、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａが流れる。
【００３２】
電磁負荷電流５Ａは、昇圧回路３で昇圧されたバッテリ電圧１により、通電初期のピーク電流通電期間に、ピーク電流閾値１００まで短時間で上昇する。ピーク電流閾値１００は、電流を停止する値であり、予め定めてある。ピーク電流閾値１００に達した電磁負荷電流５Ａは、保持区間に遷移し、ハイサイドドライバ４がオフ（ハイサイド電流８１Ａがオフ）になった後、チョッピング駆動信号生成回路１０８によってチョッピングされる。
このときの電磁負荷上流電圧１０３の波形は、図３に示したようになる。電磁負荷の動作が終了すると、電磁負荷を初期状態に速やかに戻すために、電磁負荷電流５Ａを短い通電電流下降期間で急速に遮断する。
【００３３】
コントロール信号２９がオフになると、コントロール信号２９の立ち下がりでロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフになる。このロウサイドドライバ駆動信号１１（ゲート信号）の立ち下がりタイミング３９で、ロウサイドドライバ１０のドレイン側に、電磁負荷５による逆起エネルギーが発生する。ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、この逆起エネルギーにより、ある特定の電圧（跳ね上がり電圧３００）まで跳ね上がる。跳ね上がり電圧３００は、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９に蓄積される。同時に、跳ね上がり電圧３００は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６として電圧検出回路１５に入力される。そして、電圧検出回路１５の検出結果に従い、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１によって、第１電流量調整回路１８及び第２電流量調整回路２０が制御される。
【００３４】
このとき、図３に示すように、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４よりも高い場合、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第１電流源制御信号１６がハイ出力され、第１電流源１７がオンとなる。これにより、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９に蓄積された電荷をディスチャージし、跳ね上がり電圧３００を急激に減衰することができる。そして、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４以下になると、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１により第１電流源制御信号１６がロウ出力となり、第１電流源１７はオフになる。この第１電流源制御信号立ち下がりタイミング３３で、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第２電流源制御信号２４がハイ出力され、第２電流源１９がオンになる。これにより、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、急速に減衰するが下がり過ぎることなく一定値１０５に収束し、定常状態に達する。
【００３５】
天絡状態であるかどうかを診断するタイミングは、コントロール信号２９の立ち上がりに合わせる。コントロール信号２９の立ち上がり以外は、電磁負荷５を急速に立ち上げたり逆起エネルギーが発生したりする状態であるので、天絡の判断が困難である。この天絡検出タイミング１１６で、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４を超えていた場合、天絡状態であると判断する。
【００３６】
本実施例によれば、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が逆起エネルギーによりある特定の電圧まで跳ね上がり、ノイズ・サージ保護用コンデンサ９にチャージされても、天絡検出タイミング１１６までに、チャージされた電圧を急激に減衰することができる。
【００３７】
従って、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、天絡検出タイミング１１６の間隔が狭まった場合でも、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず天絡が生じるという誤診断をすることがなく、電磁負荷５を高精度に診断し、高速度で制御することができる。
【００３８】
また、以上の方法により、第１電流源１７による電流は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が逆起エネルギーによりある特定の電圧まで跳ね上がった場合にのみ流れるようにすることができるので、発熱を低減することができるというメリットもある。
【００３９】
なお、上記の第１、第２電流量調整回路１８、２０のうち、第１電流量調整回路１８（第１電流源１７）が設けられておらず、第２電流量調整回路２０（第２電流源１９、第３電流源２１）だけが設けられている構成、すなわち、図１８の比較図に示したような構成では、上記のような逆起エネルギー急速減衰（跳ね上がりドレイン電圧急速減衰）を期待することができない。図１８において、第１実施例と同一の符号は、第１実施例と同一或いは共通する要素を示す。すなわち、図１８の状態で、仮に電磁負荷５の通電を遮断させた場合に、その跳ね上がりドレイン電圧をドレイン電圧検出回路１５が検出して第２電流源１９をオンしたとしても、第２電流源１９は、その仕様から、ノイズ・サージ保護用コンデンサ９にチャージされた逆起エネルギーによる電圧を急速に放出することはできない。従って、図１９に示すタイミングチャートの符号３００に示すように逆起エネルギーの跳ね上がりドレイン電圧は、緩やかな減衰カーブを描いて所定のドレイン電圧に落ち着く。
【００４０】
この場合には、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、天絡検出タイミング１１６の間隔が狭まった場合には、この逆起エネルギーのドレイン電圧が天絡検出閾値を下回らない時に天絡検出タイミング１１６に入り、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず天絡が生じているとの誤診断をする可能性が高まる。
【実施例２】
【００４１】
図２に、本発明による内燃機関制御装置の第２の実施例を説明する。
【００４２】
本実施例の構成は、図１に示す第１電流源１７を、第１電流源用抵抗３２に変更したものである。第１電流源用抵抗３２は、シンク電流用抵抗としての役割を果たす。ノイズ・サージ保護用コンデンサ９にチャージされたロウサイドドライバドレイン電圧４６は、第１電流源用抵抗３２により消費されディスチャージするので、図３に示した実施例１の場合と同様に急激に減衰することができる。従って、このような構成によっても、実施例１と同様な効果を得ることが可能である。
【実施例３】
【００４３】
図４、５を使用して、本発明による内燃機関制御装置の第３の実施例を説明する。
【００４４】
本実施例の構成は、図４に示すように、実施例１（図１）において、診断回路２５とその周辺回路の位置を、電磁負荷５の下流から上流に変更したものである。前記周辺回路には、第１電流量調整回路１８、第２電流量調整回路２０、電圧検出回路１５、及び電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１が含まれる。実施例１では、電磁負荷５の故障診断は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６を検出することにより実施していた。本実施例での電磁負荷５の故障診断は、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４（ハイサイドドライバのドレイン電圧）を電圧検出回路１５で検出し、診断回路２５で診断することにより実施する。
【００４５】
本実施例での動作を、図５のタイミングチャートに示した。ハイサイドドライバドレイン電圧１１４は、ハイサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング４８で、逆起エネルギーにより、跳ね上がり電圧３００まで上昇する。このとき、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第１電流源制御信号１６がハイ出力され、第１電流源１７がオンとなり、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４は急激に減衰する。そして、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４が天絡閾値１０４以下になり、第１電流源制御信号１６がロウ出力となり第１電流源１７がオフする。一方、第１電流源制御信号立ち下がりタイミング３３で、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第２電流源制御信号２４がハイ出力され、ここでは、第２電流源１９がオンする。これにより、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４は一定値１０６に収束する。
【００４６】
以上説明したように、本実施例での動作は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６がハイサイドドライバドレイン電圧１１４に替わっている以外は、実施例１とほぼ同じである。従って、本実施例の構成によっても、実施例１と同様に、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、天絡検出タイミング１１６の間隔が狭まった場合でも、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず天絡が生じるという誤診断をすることがなく、電磁負荷５を高精度に診断し、高速度で制御することができる。
【実施例４】
【００４７】
図６、７を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第４の実施例を説明する。実施例１から３は、天絡、地絡検出のうち、天絡検出において誤診断を予防できる装置の例であったが、本実施例では、地絡検出で誤診断を予防できる装置の例である。
【００４８】
図６に示すように、本実施例における内燃機関制御装置２は、図４に示した実施例３の内燃機関制御装置２において電磁負荷５の下流に設置されているノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９、ロウサイドドライバ１０、及びロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路１２を省いた構成となっている。
【００４９】
ロジック回路３１は、マイクロプロセッサ３０から出力されたコントロール信号２９を受信し、ハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路２８にハイサイドドライバ駆動信号（ロジック）２６を出力する。ハイサイドドライバ駆動信号（ロジック）２６を受信したハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路２８は、ハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７をハイサイドドライバ４に出力する。ハイサイドドライバ４は、ハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７によって駆動し、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａを流す。電磁負荷５の故障診断は、ハイサイドドライバ４のソース電圧１１５を電圧検出回路１５で検出し診断回路２５で行う。
【００５０】
本実施例での動作を、図７のタイミングチャートを用いて説明する。
【００５１】
マイクロプロセッサ３０からのコントロール信号２９がオンになると、ハイサイドドライバ４の駆動信号、すなわちハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７がオンになり、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａが流れる。
【００５２】
コントロール信号２９がオフになると、ハイサイドドライバ４のゲート信号がオフになる。このハイサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング４８で、ハイサイドドライバ４のソース電圧１１５は、逆起エネルギーにより、ある特定の電圧（落込み電圧３０２）まで落ち込む。落込み電圧３０２により、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（上流）７の電荷はディスチャージされ減少する。同時に、落込み電圧３０２は、ハイサイドドライバソース電圧１１５として電圧検出回路１５に入力される。そして、電圧検出回路１５の検出結果に従い、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１によって、第１電流量調整回路１８及び第２電流量調整回路２０が制御される。
【００５３】
このとき、ハイサイドドライバソース電圧１１５が地絡閾値４４よりも低い場合、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第１電流源制御信号１６がハイ出力され、第１電流源１７がオンとなる。これにより、ハイサイドドライバソース電圧１１５は、図７に示すように急激に上昇する。そして、ハイサイドドライバソース電圧１１５が地絡閾値４４以上になると、第１電流源制御信号１６がロウ出力となり第１電流源１７はオフになる。この第１電流源制御信号立ち下がりタイミング３３で、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第２電流源制御信号２４がハイ出力され、第３電流源２１がオンになる。これにより、ハイサイドドライバソース電圧１１５は一定電圧値１０７に収束する。
【００５４】
地絡状態であるかどうかを診断するタイミングは、実施例１での天絡状態の診断と同様に、コントロール信号２９の立ち上がりに合わせる。この地絡検出タイミングで、ハイサイドドライバソース電圧１１５が地絡閾値４４を下回っていた場合、地絡状態であると判断する。
【００５５】
しかし、上述のような動作によって、ハイサイドドライバソース電圧１１５が逆起エネルギーによりある特定の電圧まで落ち込みノイズ・サージ保護用コンデンサ７をディスチャージした場合でも、前記地絡検出タイミングまでに、ディスチャージした電圧を急激に上昇させることが出来る。
【００５６】
従って、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、地絡検出タイミングの間隔が狭まった場合でも、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず地絡が生じるという誤診断をすることがなく、電磁負荷５を高精度に診断し、高速度で制御することができる。
【実施例５】
【００５７】
図８、９を用いて、本発明における内燃機関制御装置の第５の実施例を説明する。
【００５８】
本実施例の内燃機関制御装置２は、第１の実施例同様の回路構成をなすものであるが、次の点が相違する。本実施例では、図１に示す電流回生ダイオード８及びチョッピング駆動信号生成回路１０８が省略され（ただし電流回生ダイオード８及びチョッピング駆動信号生成回路１０８を設けてもよい）、また、以下に示すフィルタ時間生成回路５０、診断ウィンドウ生成回路５８、及び遅延時間可変回路３０１を有する。
【００５９】
フィルタ時間生成回路５０により、ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３には所定の遅延時間が設けられ、コントロール信号２９の立ち上がりまたは立ち下がりから遅れてハイまたはロウになる。前記遅延時間は、内燃機関制御装置２が備えられた内燃機関の高速運転に支障がない程度の時間である。前記遅延時間が設けられたロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３、つまり遅延ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３ａが、ロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路１２に入力される。このため、コントロール信号２９とロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１との間にも、前記遅延時間と同じだけの遅延時間が生じる。この遅延時間の間では、コントロール信号２９が入力されても、電磁負荷電流５Ａの制御は開始されないので、ロウサイドドライバドレイン電圧４６の電位レベル変動は発生しない。
【００６０】
また、フィルタ時間生成回路５０により生成された遅延時間は、診断ウィンドウ生成回路５８に入力される。診断ウィンドウ生成回路５８からは、遅延時間の間だけ診断ウィンドウ信号１１２が出力されて、診断回路２５に入力される。診断回路２５は、診断ウィンドウ信号１１２がオンになっている間、診断カウンタが動作し、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値または地絡閾値を超えた場合に、その超えた時間をカウントする。
【００６１】
以上のような回路構成の内燃機関制御装置２に対し、ノイズ等の外乱がロウサイドドライバドレイン電圧４６に混入した場合のタイミングチャートを図９に示す。電磁負荷５の天絡や地絡の診断は、コントロール信号２９の立ち上がりタイミング５１をトリガとして開始し、診断ウィンドウ信号１１２がオンとなっている間、クロック信号の立ち上がりに同期して行う。診断ウィンドウ信号１１２は、コントロール信号２９の立ち上がりタイミング５１でオンとなり、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち上がりタイミング５３でオフとなる。ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１は、コントロール信号２９の立ち上がりタイミング５１から、遅延時間５６だけ遅れている。すなわち、診断ウィンドウ信号１１２は、遅延時間５６の間はオンとなっている。
【００６２】
診断ウィンドウ信号１１２がオンとなっている間、診断回路２５の診断カウンタは、上述したようにロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値を超えた時間または地絡閾値を下回った時間をカウントし、天絡や地絡の診断を行う。この診断においては、前記診断カウンタのカウントアップする回数が予め定めた診断カウント数よりも少ない場合は、診断フラグ信号１４は出力されないようになっている。前記診断カウント数は、例えば、遅延時間５６の間に前記クロック信号が立ち上がる回数に等しいと予め定めることができる。
【００６３】
図９には、ロウサイドドライバドレイン電圧４６がノイズ等の混入により上昇した場合について説明してある。なお、前記診断カウント数は、１２回と予め定めたものとする。
図９に示すように、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、ノイズ等により電位変動１１３が生じる。前記診断カウンタは、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４を超えている間、クロック信号の立ち上がりに同期して初期状態５４からカウントアップする。図９では、カウントアップ（１）７４とカウントアップ（２）５５の２回カウントアップしている。このカウントアップ数は、前記診断カウント数より少ないので、診断フラグ信号１４は出力されない。このため、ノイズによる電位変動１１３を天絡と診断しないので、誤診断が起こらない。
【００６４】
もし、前記カウントアップ数が、予め定めた前記診断カウント数（本実施例の場合は１２回）以上の場合には、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち上がりタイミング５３で、診断フラグ信号１４がオンになり、天絡が生じたと診断する。
【００６５】
以上、ロウサイドドライバドレイン電圧４６がノイズ等により上昇した場合について述べた。ロウサイドドライバドレイン電圧４６が下降した場合についても同様に、診断ウィンドウ信号１１２がオンになっている間は、前記カウントアップ数と前記診断カウント数とを比較することにより、誤って地絡と診断してしまうことを防ぐことができる。上述の方法により、ノイズのような突発的な外乱により、電磁負荷５に天絡や地絡が生じたと誤診断をするのを防ぐことができる。
【００６６】
また、図８に示すように、本実施例の内燃機関制御装置２は、遅延時間可変回路３０１を有するので遅延時間５６を変えることができ、前記診断カウント数を変更して診断フラグ信号１４をオンにする条件を変えることもできる。従って、遅延時間５６や前記診断カウント数を変えることにより、さまざまな条件下でも誤診断の発生を防止することができるというメリットもある。
【実施例６】
【００６７】
図１０、１１を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第６の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の例である。
【００６８】
本実施例の内燃機関制御装置２は、第１実施例同様の回路構成をなすものであるが、次の点が相違する。本実施例では、図１に示す回生チョッピング駆動信号生成回路１０８が省略され（ただしチョッピング駆動信号生成回路１０８を設けてもよい）、また、以下に示すアクティブクランプ回路６１が設けられ、かつ電圧検出回路１５は、ロウサイドドライバ１０のゲート信号１１を検出するようにしてある。
【００６９】
アクティブクランプ回路６１は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が所定値を超えた場合に、ロウサイドドライバ１０のゲートに電流を供給して強制的に前記ゲート信号をハイとし、ロウサイドドライバ１０をオンにする。
【００７０】
診断回路２５は、電圧検出回路１５からの診断フラグ信号１４と、ロジック回路３１からのロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３とが入力され、この２つの信号を比較することにより、電流回生ダイオード８の破壊または開放状態を検知する。
【００７１】
図１１を参照して、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合について説明する。電流回生ダイオード８は、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間、破壊または開放状態に陥ったとする。通常、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電流回生ダイオード８により昇圧電圧値６３まで上昇する。しかし、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合は、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間、逆起エネルギーは昇圧回路３に回生できないため、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、昇圧電圧値６３を超えて更に上昇する。ロウサイドドライバドレイン電圧４６が予め定めた電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超えると、アクティブクランプ回路６１がオンとなる。すると、ロウサイドドライバ１０のドレインからゲートに電流が供給され、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１、すなわちロウサイドドライバ１０のゲート信号は、少なくとも後述するフィルタ時間６５の間、強制的に持ち上げられる。これにより、ロウサイドドライバ１０がオンとなり、跳ね上がった逆起エネルギーは、クランプ電圧値６４にクランプされる。
【００７２】
ここで、電流回生ダイオード８の破壊または開放状態を検知する方法を説明する。
【００７３】
跳ね上がった逆起エネルギーは、クランプ電圧値６４にクランプされている。このとき、前記ゲート信号は、上述したように電位が上昇している。電圧検出回路１５は、前記ゲート信号の電位を検出し、予め定めた電流回生ダイオード破壊検出閾値（１）６６を超えている場合には、診断フラグ信号１４をハイ出力する。前記ゲート信号が強制的に持ち上げられてから、診断フラグ信号１４がハイ出力するまでの時間をフィルタ時間６５と呼ぶ。
【００７４】
一方、図１１に示したように、前記ゲート信号がアクティブクランプ回路６１によって強制的に持ち上げられたとき、コントロール信号２９は常にロウとなっている。従って、コントロール信号２９に制御されるロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３も常にロウとなっている。
【００７５】
従って、診断回路２５は、診断フラグ信号１４がハイに、ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３がロウになっている状態を検知する。これは、ロウサイドドライバ１０の制御信号がロウになっているのにも関わらず、フィルタ時間６５の間は前記ゲート信号の浮きが発生している状態である。このことは、アクティブクランプ回路６１が動作しており、電流回生ダイオード８が破壊もしくは開放状態にあるということを意味する。以上により、電流回生ダイオード８が破壊もしくは開放状態にあるということを高精度に検知することができる。
【００７６】
更に、ロウサイドドライバ１０のゲートにノイズ等の外乱が生じた場合でも高い検出精度を保証するために、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち下がりからフィルタ時間６５内で電流回生ダイオード８の状態を検知するようにしている。
【実施例７】
【００７７】
図１２、１３を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第７の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の別の例である。検知方法として、実施例６では、ロウサイドドライバ１０のゲート信号の電圧を利用していたが、本実施例では、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６を利用する。第１、第２電流量調整回路１８、２０、及び電流回生ダイオード８の動作は、第１実施例と同様である。
【００７８】
図１２は、本実施例における内燃機関制御装置２の回路を示した図である。実施例６とは、電圧検出回路１５にロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６が入力される点が異なっている。図１３に示すタイミングチャートは、実施例６と同様である。
【００７９】
実施例６で述べたように、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合、図１３に示すように、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間は、逆起エネルギーは昇圧回路３に回生することができない。このため、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超え、クランプ電圧値６４まで跳ね上がる。
【００８０】
ここで、本実施例での、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことを検知する方法を説明する。跳ね上がったロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電圧検出回路１５によって検出される。そして、電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超えると、診断フラグ信号１４が診断回路２５に出力される。診断回路２５は、診断フラグ信号１４をハイ出力する。これにより、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことを検知することができる。
【００８１】
加えて、ロウサイドドライバ１０のゲートにノイズ等の外乱が生じた場合でも高い検出精度を保証するために、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち下がりからフィルタ時間６５内で検知する。
【００８２】
以上のような方式をとれば、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことをより高精度に検知できる。
【実施例８】
【００８３】
図１４、１６を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第８の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の別の例である。検知方法として、本実施例では、昇圧回路３とハイサイドドライバ４との間に流れる電流（以下、ハイサイド電流と称する）の逆電流の有無を調べる。
【００８４】
図１４は、本実施例における内燃機関制御装置２の回路を示した図である。実施例７と異なるのは、昇圧回路３とハイサイドドライバ４の間に電流検出抵抗８１と電流検出回路８０を設け、電流検出回路８０で検出した電流が電圧検出回路１５に入力される点である。また、第１電流量調整回路１８、第２電流量調整回路２０、第１電流源１７、第２電流源１９、第３電流源２１、及び電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１は記載を省略した。図１６に示すタイミングチャートは、実施例７と同様であるが、電流検出抵抗８１に流れるハイサイド電流８１Ａの波形が追加されている。
【００８５】
実施例６及び７で述べたように、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合、図１６に示すように、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間は、逆起エネルギーは昇圧回路３に回生することができない。このため、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超え、クランプ電圧値６４まで跳ね上がる。
【００８６】
ここで、本実施例での、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことを検知する方法を説明する。図１６に示すように、コントロール信号２９がオンになってロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオンになると、ハイサイド電流８１Ａは、上流から下流に向かって流れ、ピーク電流８４のような波形を示す。ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフとなると、通常は、電流回生ダイオード８に回生電流が流れ、電流検出抵抗８１に流れるハイサイド電流８１Ａは逆電流８５となる。
【００８７】
しかし、電流回生ダイオード８が破壊または開放となった場合は、回生電流を流すことができないため、電流検出抵抗８１には逆電流８５は流れない。図１６に示したハイサイド電流８１Ａの波形のうち、点線部は、電流回生ダイオード８が正常の場合に流れるはずの逆電流８５を示している。逆電流８５が流れないことを電流検出回路８０で検出することにより、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態であることを検知できる。
【実施例９】
【００８８】
図１５、１７を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第９の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の別の例である。検知方法として、本実施例では回生電流の有無を調べる。
【００８９】
本実施例における内燃機関制御装置を図１５に示す。内燃機関制御装置２は、図１４に示した実施例８のものと同じであるが、電流検出回路８０と電流検出抵抗８１の設置位置を変更し、電流回生ダイオード８とロウサイドドライバ１０の間に設置したものである。
電流検出抵抗８１には、回生電流８１Ｂが流れる。図１７に示すタイミングチャートも実施例８と同様であるが、ハイサイド電流８１Ａに替わって、回生電流８１Ｂの波形が記されている。
【００９０】
実施例８で説明したように、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフになると、回生電流８１Ｂは、通常、電流回生ダイオード８に流れ、電流検出抵抗８１にも流れる。
【００９１】
しかし、電流回生ダイオード８が破壊または開放となった場合、回生電流８１Ｂは、電流検出抵抗８１に流れない。図１７に示した回生電流８１Ｂの波形のうち、点線部は、電流回生ダイオード８が正常の場合に流れるはずの回生電流を示している。回生電流８１Ｂが流れないことを電流検出回路８０で検出することにより、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態であることを検知できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等において、バッテリ電圧あるいは昇圧したバッテリ電圧により、燃料噴射装置等の電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置に関する。加えて、内燃機関のような駆動周期が変化する制御装置に関して、高い診断性能が必要な装置に適用される。
【符号の説明】
【００９３】
１…バッテリ電圧、２…内燃機関制御装置、３…昇圧回路、４…ハイサイドドライバ、５…電磁負荷、５Ａ…電磁負荷電流、６…逆流防止ダイオード、７…ノイズ・サージ保護用コンデンサ（上流）、８…電流回生ダイオード、９…ノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）、１０…ロウサイドドライバ、１１…ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）、１２…ロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路、１３…ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）、１３ａ…遅延ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）、１４…診断フラグ信号、１５…電圧検出回路、１６…第１電流源制御信号、１７…第１電流源、１８…第１電流量調整回路、１９…第２電流源、２０…第２電流量調整回路、２１…第３電流源、２４…第２電流源制御信号、２５…診断回路、２６…ハイサイドドライバ駆動信号（ロジック）、２７…ハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）、２８…ハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路、２９…コントロール信号、３０…マイクロプロセッサ、３１…ロジック回路、３２…第１電流源用抵抗、３３…第１電流源制御信号立ち下がりタイミング、３７…電源グランド、３９…ロウサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング、４４…地絡閾値、４６…ロウサイドドライバドレイン電圧、４８…ハイサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング、５０…フィルタ時間生成回路、５１…コントロール信号立ち上がりタイミング、５３…ロウサイドドライバ駆動信号立ち上がりタイミング、５４…診断カウンタの初期状態、５５…カウントアップ２、５６…遅延時間、５８…診断ウィンドウ生成回路、６１…アクティブクランプ回路、６２…電流回生ダイオード破壊・開放時間、６３…昇圧電圧値、６４…クランプ電圧値、６５…フィルタ時間、６６…電流回生ダイオード破壊検出閾値１、７０…電流回生ダイオード破壊検出閾値２、７４…カウントアップ１、８０…電流検出回路、８１…電流検出抵抗、８１Ａ…ハイサイド電流、８１Ｂ…回生電流、８４…ピーク電流、８５…逆電流、１００…ピーク電流閾値、１０３…電磁負荷上流電圧、１０４…天絡閾値、１０５…ロウサイドドライバドレイン電圧の一定値、１０６…ハイサイドドライバドレイン電圧の一定値、１０７…ハイサイドドライバソース電圧の一定値、１０８…チョッピング駆動信号生成回路、１０９…チョッピング駆動信号、１１１…電流調整用駆動信号切り替えスイッチ、１１２…診断ウィンドウ信号、１１３…ノイズによる電位変動、１１４…ハイサイドドライバドレイン電圧、１１５…ハイサイドドライバソース電圧、１１６…天絡検出タイミング、３００…跳ね上がり電圧、３０１…遅延時間可変回路、３０２…落込み電圧。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の内燃機関制御装置に関し、特に、バッテリ電圧あるいは昇圧したバッテリ電圧により駆動される、燃料噴射装置等の電磁負荷制御装置と、その駆動及び故障診断に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の内燃機関制御装置には、燃費や出力向上の目的で、気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）が備えられている。このような気筒内直接噴射型インジェクタは、高圧燃料を使用するため、開弁動作に多くのエネルギーを必要とする。また、制御性能（応答性）向上や高速回転（高速度制御）に対応するために、インジェクタに対する上記エネルギーの供給時間や遮断時間を短くする必要がある。つまり、電磁負荷に流れる電磁負荷電流を短時間で遮断する必要がある。燃料噴射を制御する内燃機関制御装置の従来技術の例として、特許文献１に示されているものがある。
【０００３】
電磁負荷電流を短時間で遮断し、電磁負荷に蓄積されている多くの上記エネルギーを電磁負荷から急速に移動させる（消費させる）ために、例えば、駆動回路内でツェナーダイオード効果を用いて熱エネルギーに変換する方式が考案されている。また、特許文献２に記載されているような、電磁負荷に蓄積されたエネルギーを昇圧回路に回生させる方式も提案されている。この方式には、電流回生ダイオード等の回生素子を用いて回生させる方法があり、大電流が流れる駆動回路の発熱を比較的低減させることができるため、燃料にガソリンを使用する直噴エンジンでも広く使用されている。
【０００４】
電磁負荷の駆動中または停止途中に、電磁負荷に何らかの故障（天絡、地絡、短絡、開放）が生じた場合、即座にその故障内容を検出し、診断する必要がある。しかし、従来の内燃機関制御装置では、駆動周期が短くなった場合（つまり、内燃機関の回転数が増加した場合）には、故障検出タイミング制御が上手く設定できず、診断回路は、例えば、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず、天絡が生じたという誤診断をすることがある。また、診断部位の電位を初期状態に戻すのに多大な時間を要していたため、制御性能向上の障害となる場合もある。加えて、上記診断回路はノイズのような突発的な外乱により、誤診断をする場合もある。
【０００５】
また、上記回生素子は、規定以上のエネルギーを掛けられて破壊した場合、エネルギーを回生することができなくなり、装置の発熱ひいては発火という重大事故に繋がる可能性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８７１１６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２３４７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、インジェクタ（燃料噴射装置）などの電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置において、内燃機関の回転数が高くなった場合、すなわち、電磁負荷の駆動周期が短くなった場合でも、該電磁負荷の故障診断精度を向上させること及び高速制御を安定して行うことを目的とする。加えて、ノイズに影響されない内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
更に、バッテリ電圧の昇圧回路を有する上記内燃機関制御装置において、該電磁負荷の駆動時に発生する逆起エネルギーを該昇圧回路に回生させる回路に対しても、信頼度の高い故障診断を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、内燃機関における燃料噴射装置などの電磁負荷の駆動周期が短くなった場合でも高い故障診断精度を確保するため、診断部位の電位を調整するための電流源あるいは電圧源を設けることにある。加えて、ノイズのような突発的な外乱に影響されない診断精度を確保するため、診断タイミングを最適に設定したり、平均化のための判定回数を増やしたりすることにある。
【００１０】
更に、該昇圧回路に回生させる回路の故障診断については、該電磁負荷の駆動用スイッチ素子の入出力電圧もしくは回生電流を検出することで、上述の目的を達成できる。
【００１１】
具体的には、本発明による電磁負荷制御装置の構成は、基本的には以下のようになる。
電磁負荷と、前記電磁負荷の電源と、前記電磁負荷を駆動するために少なくとも前記電源と前記電磁負荷との間及び前記電磁負荷と電源グラウンドとの間のいずれか一方に配置されたドライバ用のスイッチ素子と、前記電磁負荷と前記スイッチ素子との間の電圧異常を検出することにより回路構成の故障を診断する診断手段とを備えた電磁負荷制御装置において、電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段、前記電圧異常の検出する時間帯を設定する手段、及び前記電圧異常の確証を得るための手段のうち少なくとも一つを備える。
【発明の効果】
【００１２】
電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置において、内燃機関の駆動周期が短くなった場合でも、該電磁負荷の故障診断の信頼性、精度を保証することができる。加えて、ノイズに影響されない故障診断を保証できる。更に、逆起エネルギーを該昇圧回路に回生させる回路の故障診断を確実に行うことができるため、従来よりも安全性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による実施例１の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図２】本発明による実施例２の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図３】実施例１の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図４】本発明による実施例３の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図５】実施例３の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図６】本発明による実施例４の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図７】実施例４の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図８】本発明による実施例５の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図９】実施例５の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１０】本発明による実施例６の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１１】実施例６の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１２】本発明による実施例７の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１３】実施例７の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１４】本発明による実施例８の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１５】本発明による実施例９の内燃機関制御装置の回路構成図である。
【図１６】実施例８の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１７】実施例９の内燃機関制御装置における回路の動作波形の一例を示す図である。
【図１８】実施例１において、第１電流量調整回路１８が設けられていない回路構成を比較のために示す図である。
【図１９】実施例１において、第１電流量調整回路１８が設けられていない構成の回路における動作波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による内燃機関制御装置の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１と図３を使用して、本発明による内燃機関制御装置の第１の実施例を説明する。
【００１６】
図１は、内燃機関制御装置２の回路構成であり、バッテリ電圧１、バッテリ電圧１を昇圧する昇圧回路３、昇圧回路３と電源グランド３７との間に設置された電磁負荷５を有する。
【００１７】
また、内燃機関制御装置２には、電磁負荷５から見てバッテリ電圧側と電源グランド３７側とに、それぞれ電磁負荷用のドライバを構成するスイッチ素子（例えばＦＥＴ）、すなわちハイサイドドライバ４とロウサイドドライバ１０が設置されている。ここでは、電磁負荷５から見てバッテリ電圧側をハイサイド（上流）、電源グランド３７側をロウサイド（下流）と称する。
【００１８】
更に、内燃機関制御装置２は、マイクロプロセッサ３０、ロジック回路３１、ハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路２８、及びロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路１２を有する。また、電磁負荷５の故障診断のために、電圧検出回路１５と診断回路２５を有する。
【００１９】
昇圧回路３は、バッテリ電圧１を昇圧し、この昇圧電圧が電磁負荷５に、ハイサイドドライバ４及びロウサイドドライバ１０を介して印加される。この昇圧電圧により、インジェクタ等の電磁負荷５に流れる電流５Ａを短時間に上昇させる。すなわち、内燃機関制御装置２は、ハイサイドドライバ４とロウサイドドライバ１０を駆動させて電磁負荷５を駆動する。この過程を、以下に説明する。マイクロプロセッサ３０から出力されたコントロール信号２９は、ロジック回路３１に入力される。このコントロール信号に基づいて、ロジック回路３１は、ロジックのハイサイドドライバ駆動信号２６とロウサイドドライバ駆動信号１３をそれぞれのアナログ駆動信号生成回路２８及び１２に出力する。駆動信号生成回路２８及び１２は、入力されたロジック信号２６及び１３に基づきアナログのハイサイドドライバ駆動信号２７及びロウサイドドライバ駆動信号１１を生成する。このアナログ駆動信号２７及び１１によって、ハイサイドドライバ４とロウサイドドライバ１０が通電（オン）して、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａが流れ、電磁負荷５が駆動する。
【００２０】
この電磁負荷電流５Ａは、例えばインジェクタのような電磁負荷５の弁体を応答良く駆動（例えば開弁）するのに必要な程度の比較的大きな電流である。電磁負荷５の駆動後は、引き続き駆動後の弁体の状態を維持する程度の電流が、次のようにして所定時間、電磁負荷５に供給される。この場合には、ロウサイドドライバ駆動信号がオン状態を維持し（すなわち、ロウサイドドライバ１０がオン状態）、一方、ハイサイドドライバ駆動信号がオフ（ハイサイドドライバ４がオフ）し、更に、チョッピング駆動信号生成回路１０８を介して電磁負荷５がチョッピングされて、電磁負荷５の駆動後の状態が維持される。チョッピング駆動信号１０９は、マイクロプロセッサ３０からのコントロール信号２９に基づき、ロジック回路３１から出力される。この詳細は、図３を用いて後述する。
【００２１】
電磁負荷５の故障診断は、診断回路２５が行う。電圧検出回路１５は、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６を検出し、診断フラグ信号１４を診断回路２５に出力する。
【００２２】
例えば、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６が上昇してバッテリ電圧１に近い電圧まで達した場合、すなわちロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡検出の閾値を超えていれば、診断回路２５は、電磁負荷５が天絡したという天絡診断をする。
【００２３】
一方、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６が下降してグランドレベルの電圧まで達した場合、すなわち、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が地絡検出の閾値を下回っていれば、診断回路２５は、電磁負荷５が地絡したという地絡診断をする。
【００２４】
更に、内燃機関制御装置２は、第１電流量調整回路１８、第２電流量調整回路２０及び電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１を有する。第１電流量調整回路１８は、第１電流源１７からなる。第２電流量調整回路２０は、第２電流源１９及び第３電流源２１からなる。切り替えスイッチ１１１は、ドレイン電圧検出回路１５の出力信号に応じて第１、第２の電流量調整回路（１８、２０）の電流源１７、１９、２１を選択的に切り替え制御するためのものである。
【００２５】
このうち第２電流量調整回路２０は、電磁負荷のスイッチング素子（ロウサイドドライバ１０）側のドレイン電圧を検出して、電磁負荷駆動時のドレイン電圧を所定の電圧レベルに保つためのものである。例えば、ドレイン電圧が低い場合には、ドレイン電圧検出回路１５、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１を介して第３電流源（電源側電流源）２１をオンしてドレイン電圧を上昇させ、逆にドレイン電圧が高い場合には、第２電流源（グラウンド側電流源）１９をオンしてドレイン電圧を減少させ、最終的にドレイン電圧を一定レベルに保つ。この場合、第２電流源１９は、グランド側に接続されているが、ドレイン電圧を所定レベルに収束させるために、緩やかにドレイン電圧を下降させる仕様になっている。
【００２６】
一方、第１電流量調整回路１８に用いられる第１電流源１７は、電磁負荷５の通電を遮断した時（非駆動にした時：ハイサイド及びロウサイドドライバ４、１０をオフした時）に電磁負荷によりロウサイドドライバ１０のドレイン側に生じる逆起エネルギーによる跳ね上がり電圧を急速に減衰させる役割をなす。ひいては、この逆起エネルギーの急速減衰により、電圧検出回路１５による天絡、地絡の検出動作を行うタイミングでの天絡の誤診断を防止するようにしてある。ちなみに、天絡、地絡の検出動作を行うタイミングは、マイクロプロセッサ３０からのコントロール信号２９が立ち上がる時、すなわち、電磁負荷５の駆動開始タイミング（ハイサイド及びロウサイドドライバ４、１０をオンした時の立ち上がり）に行われる。この詳細は、図３及び図１９のタイミングチャートを用いて後述する。
【００２７】
第１電流量調整回路１８に用いる第１電流源１７は、第２電流量調整回路２０に用いる第２電流源１９と同様に、ロウサイドドライバ１０のドレイン側とグラウンド間に接続されるが、次のような相違点がある。すなわち、第２電流源１９がドレイン電圧を所定レベルに収束させる収束用シンク電流源であるのに対して、第１電流源１７が逆起エネルギー急速減衰（跳ね上がりドレイン電圧急速減衰）用であるため、その仕様が異なる。
【００２８】
また、内燃機関制御装置２には、電磁負荷５の入力信号及び出力信号を、外部からのサージやノイズのような外乱から保護するために、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（上流）７とノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９が設けられている。
【００２９】
更に内燃機関制御装置２は、逆流防止ダイオード６、及び電流回生ダイオード８を有する。逆流防止ダイオード６は、電磁負荷５のチョッピング制御時の電流の逆流を防止する。また、電流回生ダイオード８は、コントロール信号２９の立ち下がりでロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフになったとき、ロウサイドドライバ１０の逆起エネルギーによる回生電流を、昇圧回路３に回生させる。
【００３０】
次に、第１の実施例の動作を、図３のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３１】
マイクロプロセッサ３０から出力されたコントロール信号２９がオンになると、ロウサイドドライバ１０及びハイサイドドライバ４の駆動信号、すなわちロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１及びハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７がオンになり、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａが流れる。
【００３２】
電磁負荷電流５Ａは、昇圧回路３で昇圧されたバッテリ電圧１により、通電初期のピーク電流通電期間に、ピーク電流閾値１００まで短時間で上昇する。ピーク電流閾値１００は、電流を停止する値であり、予め定めてある。ピーク電流閾値１００に達した電磁負荷電流５Ａは、保持区間に遷移し、ハイサイドドライバ４がオフ（ハイサイド電流８１Ａがオフ）になった後、チョッピング駆動信号生成回路１０８によってチョッピングされる。
このときの電磁負荷上流電圧１０３の波形は、図３に示したようになる。電磁負荷の動作が終了すると、電磁負荷を初期状態に速やかに戻すために、電磁負荷電流５Ａを短い通電電流下降期間で急速に遮断する。
【００３３】
コントロール信号２９がオフになると、コントロール信号２９の立ち下がりでロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフになる。このロウサイドドライバ駆動信号１１（ゲート信号）の立ち下がりタイミング３９で、ロウサイドドライバ１０のドレイン側に、電磁負荷５による逆起エネルギーが発生する。ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、この逆起エネルギーにより、ある特定の電圧（跳ね上がり電圧３００）まで跳ね上がる。跳ね上がり電圧３００は、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９に蓄積される。同時に、跳ね上がり電圧３００は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６として電圧検出回路１５に入力される。そして、電圧検出回路１５の検出結果に従い、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１によって、第１電流量調整回路１８及び第２電流量調整回路２０が制御される。
【００３４】
このとき、図３に示すように、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４よりも高い場合、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第１電流源制御信号１６がハイ出力され、第１電流源１７がオンとなる。これにより、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９に蓄積された電荷をディスチャージし、跳ね上がり電圧３００を急激に減衰することができる。そして、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４以下になると、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１により第１電流源制御信号１６がロウ出力となり、第１電流源１７はオフになる。この第１電流源制御信号立ち下がりタイミング３３で、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第２電流源制御信号２４がハイ出力され、第２電流源１９がオンになる。これにより、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、急速に減衰するが下がり過ぎることなく一定値１０５に収束し、定常状態に達する。
【００３５】
天絡状態であるかどうかを診断するタイミングは、コントロール信号２９の立ち上がりに合わせる。コントロール信号２９の立ち上がり以外は、電磁負荷５を急速に立ち上げたり逆起エネルギーが発生したりする状態であるので、天絡の判断が困難である。この天絡検出タイミング１１６で、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４を超えていた場合、天絡状態であると判断する。
【００３６】
本実施例によれば、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が逆起エネルギーによりある特定の電圧まで跳ね上がり、ノイズ・サージ保護用コンデンサ９にチャージされても、天絡検出タイミング１１６までに、チャージされた電圧を急激に減衰することができる。
【００３７】
従って、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、天絡検出タイミング１１６の間隔が狭まった場合でも、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず天絡が生じるという誤診断をすることがなく、電磁負荷５を高精度に診断し、高速度で制御することができる。
【００３８】
また、以上の方法により、第１電流源１７による電流は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が逆起エネルギーによりある特定の電圧まで跳ね上がった場合にのみ流れるようにすることができるので、発熱を低減することができるというメリットもある。
【００３９】
なお、上記の第１、第２電流量調整回路１８、２０のうち、第１電流量調整回路１８（第１電流源１７）が設けられておらず、第２電流量調整回路２０（第２電流源１９、第３電流源２１）だけが設けられている構成、すなわち、図１８の比較図に示したような構成では、上記のような逆起エネルギー急速減衰（跳ね上がりドレイン電圧急速減衰）を期待することができない。図１８において、第１実施例と同一の符号は、第１実施例と同一或いは共通する要素を示す。すなわち、図１８の状態で、仮に電磁負荷５の通電を遮断させた場合に、その跳ね上がりドレイン電圧をドレイン電圧検出回路１５が検出して第２電流源１９をオンしたとしても、第２電流源１９は、その仕様から、ノイズ・サージ保護用コンデンサ９にチャージされた逆起エネルギーによる電圧を急速に放出することはできない。従って、図１９に示すタイミングチャートの符号３００に示すように逆起エネルギーの跳ね上がりドレイン電圧は、緩やかな減衰カーブを描いて所定のドレイン電圧に落ち着く。
【００４０】
この場合には、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、天絡検出タイミング１１６の間隔が狭まった場合には、この逆起エネルギーのドレイン電圧が天絡検出閾値を下回らない時に天絡検出タイミング１１６に入り、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず天絡が生じているとの誤診断をする可能性が高まる。
【実施例２】
【００４１】
図２に、本発明による内燃機関制御装置の第２の実施例を説明する。
【００４２】
本実施例の構成は、図１に示す第１電流源１７を、第１電流源用抵抗３２に変更したものである。第１電流源用抵抗３２は、シンク電流用抵抗としての役割を果たす。ノイズ・サージ保護用コンデンサ９にチャージされたロウサイドドライバドレイン電圧４６は、第１電流源用抵抗３２により消費されディスチャージするので、図３に示した実施例１の場合と同様に急激に減衰することができる。従って、このような構成によっても、実施例１と同様な効果を得ることが可能である。
【実施例３】
【００４３】
図４、５を使用して、本発明による内燃機関制御装置の第３の実施例を説明する。
【００４４】
本実施例の構成は、図４に示すように、実施例１（図１）において、診断回路２５とその周辺回路の位置を、電磁負荷５の下流から上流に変更したものである。前記周辺回路には、第１電流量調整回路１８、第２電流量調整回路２０、電圧検出回路１５、及び電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１が含まれる。実施例１では、電磁負荷５の故障診断は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６を検出することにより実施していた。本実施例での電磁負荷５の故障診断は、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４（ハイサイドドライバのドレイン電圧）を電圧検出回路１５で検出し、診断回路２５で診断することにより実施する。
【００４５】
本実施例での動作を、図５のタイミングチャートに示した。ハイサイドドライバドレイン電圧１１４は、ハイサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング４８で、逆起エネルギーにより、跳ね上がり電圧３００まで上昇する。このとき、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第１電流源制御信号１６がハイ出力され、第１電流源１７がオンとなり、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４は急激に減衰する。そして、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４が天絡閾値１０４以下になり、第１電流源制御信号１６がロウ出力となり第１電流源１７がオフする。一方、第１電流源制御信号立ち下がりタイミング３３で、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第２電流源制御信号２４がハイ出力され、ここでは、第２電流源１９がオンする。これにより、ハイサイドドライバドレイン電圧１１４は一定値１０６に収束する。
【００４６】
以上説明したように、本実施例での動作は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６がハイサイドドライバドレイン電圧１１４に替わっている以外は、実施例１とほぼ同じである。従って、本実施例の構成によっても、実施例１と同様に、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、天絡検出タイミング１１６の間隔が狭まった場合でも、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず天絡が生じるという誤診断をすることがなく、電磁負荷５を高精度に診断し、高速度で制御することができる。
【実施例４】
【００４７】
図６、７を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第４の実施例を説明する。実施例１から３は、天絡、地絡検出のうち、天絡検出において誤診断を予防できる装置の例であったが、本実施例では、地絡検出で誤診断を予防できる装置の例である。
【００４８】
図６に示すように、本実施例における内燃機関制御装置２は、図４に示した実施例３の内燃機関制御装置２において電磁負荷５の下流に設置されているノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）９、ロウサイドドライバ１０、及びロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路１２を省いた構成となっている。
【００４９】
ロジック回路３１は、マイクロプロセッサ３０から出力されたコントロール信号２９を受信し、ハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路２８にハイサイドドライバ駆動信号（ロジック）２６を出力する。ハイサイドドライバ駆動信号（ロジック）２６を受信したハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路２８は、ハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７をハイサイドドライバ４に出力する。ハイサイドドライバ４は、ハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７によって駆動し、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａを流す。電磁負荷５の故障診断は、ハイサイドドライバ４のソース電圧１１５を電圧検出回路１５で検出し診断回路２５で行う。
【００５０】
本実施例での動作を、図７のタイミングチャートを用いて説明する。
【００５１】
マイクロプロセッサ３０からのコントロール信号２９がオンになると、ハイサイドドライバ４の駆動信号、すなわちハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）２７がオンになり、電磁負荷５に電磁負荷電流５Ａが流れる。
【００５２】
コントロール信号２９がオフになると、ハイサイドドライバ４のゲート信号がオフになる。このハイサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング４８で、ハイサイドドライバ４のソース電圧１１５は、逆起エネルギーにより、ある特定の電圧（落込み電圧３０２）まで落ち込む。落込み電圧３０２により、ノイズ・サージ保護用コンデンサ（上流）７の電荷はディスチャージされ減少する。同時に、落込み電圧３０２は、ハイサイドドライバソース電圧１１５として電圧検出回路１５に入力される。そして、電圧検出回路１５の検出結果に従い、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１によって、第１電流量調整回路１８及び第２電流量調整回路２０が制御される。
【００５３】
このとき、ハイサイドドライバソース電圧１１５が地絡閾値４４よりも低い場合、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第１電流源制御信号１６がハイ出力され、第１電流源１７がオンとなる。これにより、ハイサイドドライバソース電圧１１５は、図７に示すように急激に上昇する。そして、ハイサイドドライバソース電圧１１５が地絡閾値４４以上になると、第１電流源制御信号１６がロウ出力となり第１電流源１７はオフになる。この第１電流源制御信号立ち下がりタイミング３３で、電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１から第２電流源制御信号２４がハイ出力され、第３電流源２１がオンになる。これにより、ハイサイドドライバソース電圧１１５は一定電圧値１０７に収束する。
【００５４】
地絡状態であるかどうかを診断するタイミングは、実施例１での天絡状態の診断と同様に、コントロール信号２９の立ち上がりに合わせる。この地絡検出タイミングで、ハイサイドドライバソース電圧１１５が地絡閾値４４を下回っていた場合、地絡状態であると判断する。
【００５５】
しかし、上述のような動作によって、ハイサイドドライバソース電圧１１５が逆起エネルギーによりある特定の電圧まで落ち込みノイズ・サージ保護用コンデンサ７をディスチャージした場合でも、前記地絡検出タイミングまでに、ディスチャージした電圧を急激に上昇させることが出来る。
【００５６】
従って、内燃機関の回転数が増加してコントロール信号２９の駆動周期が短くなり、地絡検出タイミングの間隔が狭まった場合でも、駆動回路及び電磁負荷は正常であるにもかかわらず地絡が生じるという誤診断をすることがなく、電磁負荷５を高精度に診断し、高速度で制御することができる。
【実施例５】
【００５７】
図８、９を用いて、本発明における内燃機関制御装置の第５の実施例を説明する。
【００５８】
本実施例の内燃機関制御装置２は、第１の実施例同様の回路構成をなすものであるが、次の点が相違する。本実施例では、図１に示す電流回生ダイオード８及びチョッピング駆動信号生成回路１０８が省略され（ただし電流回生ダイオード８及びチョッピング駆動信号生成回路１０８を設けてもよい）、また、以下に示すフィルタ時間生成回路５０、診断ウィンドウ生成回路５８、及び遅延時間可変回路３０１を有する。
【００５９】
フィルタ時間生成回路５０により、ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３には所定の遅延時間が設けられ、コントロール信号２９の立ち上がりまたは立ち下がりから遅れてハイまたはロウになる。前記遅延時間は、内燃機関制御装置２が備えられた内燃機関の高速運転に支障がない程度の時間である。前記遅延時間が設けられたロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３、つまり遅延ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３ａが、ロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路１２に入力される。このため、コントロール信号２９とロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１との間にも、前記遅延時間と同じだけの遅延時間が生じる。この遅延時間の間では、コントロール信号２９が入力されても、電磁負荷電流５Ａの制御は開始されないので、ロウサイドドライバドレイン電圧４６の電位レベル変動は発生しない。
【００６０】
また、フィルタ時間生成回路５０により生成された遅延時間は、診断ウィンドウ生成回路５８に入力される。診断ウィンドウ生成回路５８からは、遅延時間の間だけ診断ウィンドウ信号１１２が出力されて、診断回路２５に入力される。診断回路２５は、診断ウィンドウ信号１１２がオンになっている間、診断カウンタが動作し、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値または地絡閾値を超えた場合に、その超えた時間をカウントする。
【００６１】
以上のような回路構成の内燃機関制御装置２に対し、ノイズ等の外乱がロウサイドドライバドレイン電圧４６に混入した場合のタイミングチャートを図９に示す。電磁負荷５の天絡や地絡の診断は、コントロール信号２９の立ち上がりタイミング５１をトリガとして開始し、診断ウィンドウ信号１１２がオンとなっている間、クロック信号の立ち上がりに同期して行う。診断ウィンドウ信号１１２は、コントロール信号２９の立ち上がりタイミング５１でオンとなり、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち上がりタイミング５３でオフとなる。ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１は、コントロール信号２９の立ち上がりタイミング５１から、遅延時間５６だけ遅れている。すなわち、診断ウィンドウ信号１１２は、遅延時間５６の間はオンとなっている。
【００６２】
診断ウィンドウ信号１１２がオンとなっている間、診断回路２５の診断カウンタは、上述したようにロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値を超えた時間または地絡閾値を下回った時間をカウントし、天絡や地絡の診断を行う。この診断においては、前記診断カウンタのカウントアップする回数が予め定めた診断カウント数よりも少ない場合は、診断フラグ信号１４は出力されないようになっている。前記診断カウント数は、例えば、遅延時間５６の間に前記クロック信号が立ち上がる回数に等しいと予め定めることができる。
【００６３】
図９には、ロウサイドドライバドレイン電圧４６がノイズ等の混入により上昇した場合について説明してある。なお、前記診断カウント数は、１２回と予め定めたものとする。
図９に示すように、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、ノイズ等により電位変動１１３が生じる。前記診断カウンタは、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が天絡閾値１０４を超えている間、クロック信号の立ち上がりに同期して初期状態５４からカウントアップする。図９では、カウントアップ（１）７４とカウントアップ（２）５５の２回カウントアップしている。このカウントアップ数は、前記診断カウント数より少ないので、診断フラグ信号１４は出力されない。このため、ノイズによる電位変動１１３を天絡と診断しないので、誤診断が起こらない。
【００６４】
もし、前記カウントアップ数が、予め定めた前記診断カウント数（本実施例の場合は１２回）以上の場合には、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち上がりタイミング５３で、診断フラグ信号１４がオンになり、天絡が生じたと診断する。
【００６５】
以上、ロウサイドドライバドレイン電圧４６がノイズ等により上昇した場合について述べた。ロウサイドドライバドレイン電圧４６が下降した場合についても同様に、診断ウィンドウ信号１１２がオンになっている間は、前記カウントアップ数と前記診断カウント数とを比較することにより、誤って地絡と診断してしまうことを防ぐことができる。上述の方法により、ノイズのような突発的な外乱により、電磁負荷５に天絡や地絡が生じたと誤診断をするのを防ぐことができる。
【００６６】
また、図８に示すように、本実施例の内燃機関制御装置２は、遅延時間可変回路３０１を有するので遅延時間５６を変えることができ、前記診断カウント数を変更して診断フラグ信号１４をオンにする条件を変えることもできる。従って、遅延時間５６や前記診断カウント数を変えることにより、さまざまな条件下でも誤診断の発生を防止することができるというメリットもある。
【実施例６】
【００６７】
図１０、１１を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第６の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の例である。
【００６８】
本実施例の内燃機関制御装置２は、第１実施例同様の回路構成をなすものであるが、次の点が相違する。本実施例では、図１に示す回生チョッピング駆動信号生成回路１０８が省略され（ただしチョッピング駆動信号生成回路１０８を設けてもよい）、また、以下に示すアクティブクランプ回路６１が設けられ、かつ電圧検出回路１５は、ロウサイドドライバ１０のゲート信号１１を検出するようにしてある。
【００６９】
アクティブクランプ回路６１は、ロウサイドドライバドレイン電圧４６が所定値を超えた場合に、ロウサイドドライバ１０のゲートに電流を供給して強制的に前記ゲート信号をハイとし、ロウサイドドライバ１０をオンにする。
【００７０】
診断回路２５は、電圧検出回路１５からの診断フラグ信号１４と、ロジック回路３１からのロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３とが入力され、この２つの信号を比較することにより、電流回生ダイオード８の破壊または開放状態を検知する。
【００７１】
図１１を参照して、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合について説明する。電流回生ダイオード８は、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間、破壊または開放状態に陥ったとする。通常、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電流回生ダイオード８により昇圧電圧値６３まで上昇する。しかし、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合は、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間、逆起エネルギーは昇圧回路３に回生できないため、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、昇圧電圧値６３を超えて更に上昇する。ロウサイドドライバドレイン電圧４６が予め定めた電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超えると、アクティブクランプ回路６１がオンとなる。すると、ロウサイドドライバ１０のドレインからゲートに電流が供給され、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１、すなわちロウサイドドライバ１０のゲート信号は、少なくとも後述するフィルタ時間６５の間、強制的に持ち上げられる。これにより、ロウサイドドライバ１０がオンとなり、跳ね上がった逆起エネルギーは、クランプ電圧値６４にクランプされる。
【００７２】
ここで、電流回生ダイオード８の破壊または開放状態を検知する方法を説明する。
【００７３】
跳ね上がった逆起エネルギーは、クランプ電圧値６４にクランプされている。このとき、前記ゲート信号は、上述したように電位が上昇している。電圧検出回路１５は、前記ゲート信号の電位を検出し、予め定めた電流回生ダイオード破壊検出閾値（１）６６を超えている場合には、診断フラグ信号１４をハイ出力する。前記ゲート信号が強制的に持ち上げられてから、診断フラグ信号１４がハイ出力するまでの時間をフィルタ時間６５と呼ぶ。
【００７４】
一方、図１１に示したように、前記ゲート信号がアクティブクランプ回路６１によって強制的に持ち上げられたとき、コントロール信号２９は常にロウとなっている。従って、コントロール信号２９に制御されるロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３も常にロウとなっている。
【００７５】
従って、診断回路２５は、診断フラグ信号１４がハイに、ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）１３がロウになっている状態を検知する。これは、ロウサイドドライバ１０の制御信号がロウになっているのにも関わらず、フィルタ時間６５の間は前記ゲート信号の浮きが発生している状態である。このことは、アクティブクランプ回路６１が動作しており、電流回生ダイオード８が破壊もしくは開放状態にあるということを意味する。以上により、電流回生ダイオード８が破壊もしくは開放状態にあるということを高精度に検知することができる。
【００７６】
更に、ロウサイドドライバ１０のゲートにノイズ等の外乱が生じた場合でも高い検出精度を保証するために、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち下がりからフィルタ時間６５内で電流回生ダイオード８の状態を検知するようにしている。
【実施例７】
【００７７】
図１２、１３を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第７の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の別の例である。検知方法として、実施例６では、ロウサイドドライバ１０のゲート信号の電圧を利用していたが、本実施例では、ロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６を利用する。第１、第２電流量調整回路１８、２０、及び電流回生ダイオード８の動作は、第１実施例と同様である。
【００７８】
図１２は、本実施例における内燃機関制御装置２の回路を示した図である。実施例６とは、電圧検出回路１５にロウサイドドライバ１０のドレイン電圧４６が入力される点が異なっている。図１３に示すタイミングチャートは、実施例６と同様である。
【００７９】
実施例６で述べたように、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合、図１３に示すように、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間は、逆起エネルギーは昇圧回路３に回生することができない。このため、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超え、クランプ電圧値６４まで跳ね上がる。
【００８０】
ここで、本実施例での、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことを検知する方法を説明する。跳ね上がったロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電圧検出回路１５によって検出される。そして、電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超えると、診断フラグ信号１４が診断回路２５に出力される。診断回路２５は、診断フラグ信号１４をハイ出力する。これにより、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことを検知することができる。
【００８１】
加えて、ロウサイドドライバ１０のゲートにノイズ等の外乱が生じた場合でも高い検出精度を保証するために、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１の立ち下がりからフィルタ時間６５内で検知する。
【００８２】
以上のような方式をとれば、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことをより高精度に検知できる。
【実施例８】
【００８３】
図１４、１６を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第８の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の別の例である。検知方法として、本実施例では、昇圧回路３とハイサイドドライバ４との間に流れる電流（以下、ハイサイド電流と称する）の逆電流の有無を調べる。
【００８４】
図１４は、本実施例における内燃機関制御装置２の回路を示した図である。実施例７と異なるのは、昇圧回路３とハイサイドドライバ４の間に電流検出抵抗８１と電流検出回路８０を設け、電流検出回路８０で検出した電流が電圧検出回路１５に入力される点である。また、第１電流量調整回路１８、第２電流量調整回路２０、第１電流源１７、第２電流源１９、第３電流源２１、及び電流調整用駆動信号切り替えスイッチ１１１は記載を省略した。図１６に示すタイミングチャートは、実施例７と同様であるが、電流検出抵抗８１に流れるハイサイド電流８１Ａの波形が追加されている。
【００８５】
実施例６及び７で述べたように、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態に陥った場合、図１６に示すように、電流回生ダイオード破壊・開放時間６２の間は、逆起エネルギーは昇圧回路３に回生することができない。このため、ロウサイドドライバドレイン電圧４６は、電流回生ダイオード破壊検出閾値（２）７０を超え、クランプ電圧値６４まで跳ね上がる。
【００８６】
ここで、本実施例での、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態になったことを検知する方法を説明する。図１６に示すように、コントロール信号２９がオンになってロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオンになると、ハイサイド電流８１Ａは、上流から下流に向かって流れ、ピーク電流８４のような波形を示す。ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフとなると、通常は、電流回生ダイオード８に回生電流が流れ、電流検出抵抗８１に流れるハイサイド電流８１Ａは逆電流８５となる。
【００８７】
しかし、電流回生ダイオード８が破壊または開放となった場合は、回生電流を流すことができないため、電流検出抵抗８１には逆電流８５は流れない。図１６に示したハイサイド電流８１Ａの波形のうち、点線部は、電流回生ダイオード８が正常の場合に流れるはずの逆電流８５を示している。逆電流８５が流れないことを電流検出回路８０で検出することにより、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態であることを検知できる。
【実施例９】
【００８８】
図１５、１７を使用して、本発明における内燃機関制御装置の第９の実施例を説明する。本実施例は、電流回生ダイオードの破壊または開放状態を検知することのできる内燃機関制御装置の別の例である。検知方法として、本実施例では回生電流の有無を調べる。
【００８９】
本実施例における内燃機関制御装置を図１５に示す。内燃機関制御装置２は、図１４に示した実施例８のものと同じであるが、電流検出回路８０と電流検出抵抗８１の設置位置を変更し、電流回生ダイオード８とロウサイドドライバ１０の間に設置したものである。
電流検出抵抗８１には、回生電流８１Ｂが流れる。図１７に示すタイミングチャートも実施例８と同様であるが、ハイサイド電流８１Ａに替わって、回生電流８１Ｂの波形が記されている。
【００９０】
実施例８で説明したように、ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）１１がオフになると、回生電流８１Ｂは、通常、電流回生ダイオード８に流れ、電流検出抵抗８１にも流れる。
【００９１】
しかし、電流回生ダイオード８が破壊または開放となった場合、回生電流８１Ｂは、電流検出抵抗８１に流れない。図１７に示した回生電流８１Ｂの波形のうち、点線部は、電流回生ダイオード８が正常の場合に流れるはずの回生電流を示している。回生電流８１Ｂが流れないことを電流検出回路８０で検出することにより、電流回生ダイオード８が破壊または開放状態であることを検知できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等において、バッテリ電圧あるいは昇圧したバッテリ電圧により、燃料噴射装置等の電磁負荷を駆動する内燃機関制御装置に関する。加えて、内燃機関のような駆動周期が変化する制御装置に関して、高い診断性能が必要な装置に適用される。
【符号の説明】
【００９３】
１…バッテリ電圧、２…内燃機関制御装置、３…昇圧回路、４…ハイサイドドライバ、５…電磁負荷、５Ａ…電磁負荷電流、６…逆流防止ダイオード、７…ノイズ・サージ保護用コンデンサ（上流）、８…電流回生ダイオード、９…ノイズ・サージ保護用コンデンサ（下流）、１０…ロウサイドドライバ、１１…ロウサイドドライバ駆動信号（アナログ）、１２…ロウサイドドライバ用の駆動信号生成回路、１３…ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）、１３ａ…遅延ロウサイドドライバ駆動信号（ロジック）、１４…診断フラグ信号、１５…電圧検出回路、１６…第１電流源制御信号、１７…第１電流源、１８…第１電流量調整回路、１９…第２電流源、２０…第２電流量調整回路、２１…第３電流源、２４…第２電流源制御信号、２５…診断回路、２６…ハイサイドドライバ駆動信号（ロジック）、２７…ハイサイドドライバ駆動信号（アナログ）、２８…ハイサイドドライバ用の駆動信号生成回路、２９…コントロール信号、３０…マイクロプロセッサ、３１…ロジック回路、３２…第１電流源用抵抗、３３…第１電流源制御信号立ち下がりタイミング、３７…電源グランド、３９…ロウサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング、４４…地絡閾値、４６…ロウサイドドライバドレイン電圧、４８…ハイサイドドライバゲート信号立ち下がりタイミング、５０…フィルタ時間生成回路、５１…コントロール信号立ち上がりタイミング、５３…ロウサイドドライバ駆動信号立ち上がりタイミング、５４…診断カウンタの初期状態、５５…カウントアップ２、５６…遅延時間、５８…診断ウィンドウ生成回路、６１…アクティブクランプ回路、６２…電流回生ダイオード破壊・開放時間、６３…昇圧電圧値、６４…クランプ電圧値、６５…フィルタ時間、６６…電流回生ダイオード破壊検出閾値１、７０…電流回生ダイオード破壊検出閾値２、７４…カウントアップ１、８０…電流検出回路、８１…電流検出抵抗、８１Ａ…ハイサイド電流、８１Ｂ…回生電流、８４…ピーク電流、８５…逆電流、１００…ピーク電流閾値、１０３…電磁負荷上流電圧、１０４…天絡閾値、１０５…ロウサイドドライバドレイン電圧の一定値、１０６…ハイサイドドライバドレイン電圧の一定値、１０７…ハイサイドドライバソース電圧の一定値、１０８…チョッピング駆動信号生成回路、１０９…チョッピング駆動信号、１１１…電流調整用駆動信号切り替えスイッチ、１１２…診断ウィンドウ信号、１１３…ノイズによる電位変動、１１４…ハイサイドドライバドレイン電圧、１１５…ハイサイドドライバソース電圧、１１６…天絡検出タイミング、３００…跳ね上がり電圧、３０１…遅延時間可変回路、３０２…落込み電圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁負荷と、前記電磁負荷の電源と、前記電磁負荷を駆動するために少なくとも前記電源と前記電磁負荷との間及び前記電磁負荷と電源グラウンドとの間のいずれか一方に配置されたドライバ用のスイッチ素子と、前記電磁負荷と前記スイッチ素子との間の電圧異常を検出することにより回路構成の故障を診断する診断手段と、を備えた電磁負荷制御装置において、
電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段、前記電圧異常の検出する時間帯を設定する手段、及び前記電圧異常の確証を得るための手段のうち少なくとも一つ、を備えることを特徴とする電磁負荷制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常の検出タイミングを、電磁負荷遮断と電磁負荷の通電とが繰り返される電磁負荷の通電開始タイミングに合わせて設定してあり、かつ電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段として電流量調節手段が設けられている電磁負荷制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常の検出タイミングを、前記スイッチ素子を駆動させるための制御信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングで行うように設定され、かつ電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段として電流量調節手段が設けられている電磁負荷制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記逆起エネルギーの急速減衰手段は、前記逆起エネルギーにより跳ね上がり電圧が生じる箇所と電源グラウンドとの間に設置される電流量調節手段であり、この電流量調節手段は、前記電磁負荷と前記スイッチ素子との間の電圧検出信号に応じて作動するように設定してある電磁負荷制御装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに１項に記載の電磁負荷制御装置において、
前記逆起エネルギーにより跳ね上がり電圧が生じる箇所と電源グラウンドとの間に、前記電磁負荷に流れる電流が所定のレベルに保つように収束させる電流源と並列に前記電流量調節手段が設置されている電磁負荷制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記スイッチ素子のゲートに入力される駆動信号を、マイクロコンピュータの制御信号より所定時間だけ遅延させる遅延手段を設け、この所定時間の遅延範囲を前記電圧異常検出するための時間帯として設定している電磁負荷制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記スイッチ素子のゲートに入力される駆動信号を、マイクロコンピュータの制御信号より所定時間だけ遅延させる遅延手段を設け、この所定時間の遅延範囲を前記電圧異常検出するための時間帯として設定し、
前記電圧異常の確証を得るための手段は、前記時間帯で検出される異常電圧値が所定時間以上継続するか否か判定する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常の確証を得るための手段は、異常電圧値が検出された時に前記スイッチ素子の制御信号がオフ状態を保っているか否か判別する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常を検出する手段は、電磁負荷回路の天絡、地絡、及び電磁負荷の通電を遮断した時の逆起エネルギーを回生させる回生ダイオードの破壊或いは開放のうち少なくとも一つに基づく電圧異常を検出する電磁負荷制御装置。
【請求項１０】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記電磁負荷の回路に、電磁負荷の通電を遮断した時の逆起エネルギーを回生させる回生ダイオードを備え、前記電圧異常を検出する手段は、前記回生ダイオードの破壊或いは開放に基づく電圧異常を検出し、前記電圧異常の確証を得るための手段は、前記電圧異常が検出された時に前記回生ダイオードに電流が流れているか否かを判別する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項１１】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記電磁負荷の回路に、電磁負荷の通電を遮断した時の逆起エネルギーを回生させる回生ダイオードを備え、前記電圧異常を検出する手段は、前記回生ダイオードの破壊或いは開放に基づく電圧異常を検出し、前記電圧異常の確証を得るための手段は、異常電圧値が検出された時に前記スイッチ素子の制御信号がオフ状態を保っているか否か判別する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、前記回生ダイオードの破壊或いは開放に基づく電圧異常電圧を検出する手段は、前記電圧異常が所定閾値を超えるとこれをクランプして前記電磁負荷のスイッチング素子のゲートをオンさせるクランプ回路と、このクランプにより前記スイッチング素子が通電した時のゲート電位を検出する検出回路とから構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項１】
電磁負荷と、前記電磁負荷の電源と、前記電磁負荷を駆動するために少なくとも前記電源と前記電磁負荷との間及び前記電磁負荷と電源グラウンドとの間のいずれか一方に配置されたドライバ用のスイッチ素子と、前記電磁負荷と前記スイッチ素子との間の電圧異常を検出することにより回路構成の故障を診断する診断手段と、を備えた電磁負荷制御装置において、
電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段、前記電圧異常の検出する時間帯を設定する手段、及び前記電圧異常の確証を得るための手段のうち少なくとも一つ、を備えることを特徴とする電磁負荷制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常の検出タイミングを、電磁負荷遮断と電磁負荷の通電とが繰り返される電磁負荷の通電開始タイミングに合わせて設定してあり、かつ電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段として電流量調節手段が設けられている電磁負荷制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常の検出タイミングを、前記スイッチ素子を駆動させるための制御信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングで行うように設定され、かつ電磁負荷遮断時に生じる逆起エネルギーを急速に減衰させる手段として電流量調節手段が設けられている電磁負荷制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記逆起エネルギーの急速減衰手段は、前記逆起エネルギーにより跳ね上がり電圧が生じる箇所と電源グラウンドとの間に設置される電流量調節手段であり、この電流量調節手段は、前記電磁負荷と前記スイッチ素子との間の電圧検出信号に応じて作動するように設定してある電磁負荷制御装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに１項に記載の電磁負荷制御装置において、
前記逆起エネルギーにより跳ね上がり電圧が生じる箇所と電源グラウンドとの間に、前記電磁負荷に流れる電流が所定のレベルに保つように収束させる電流源と並列に前記電流量調節手段が設置されている電磁負荷制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電磁負荷制御装置において、
前記スイッチ素子のゲートに入力される駆動信号を、マイクロコンピュータの制御信号より所定時間だけ遅延させる遅延手段を設け、この所定時間の遅延範囲を前記電圧異常検出するための時間帯として設定している電磁負荷制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記スイッチ素子のゲートに入力される駆動信号を、マイクロコンピュータの制御信号より所定時間だけ遅延させる遅延手段を設け、この所定時間の遅延範囲を前記電圧異常検出するための時間帯として設定し、
前記電圧異常の確証を得るための手段は、前記時間帯で検出される異常電圧値が所定時間以上継続するか否か判定する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常の確証を得るための手段は、異常電圧値が検出された時に前記スイッチ素子の制御信号がオフ状態を保っているか否か判別する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の電磁負荷制御装置において、
前記電圧異常を検出する手段は、電磁負荷回路の天絡、地絡、及び電磁負荷の通電を遮断した時の逆起エネルギーを回生させる回生ダイオードの破壊或いは開放のうち少なくとも一つに基づく電圧異常を検出する電磁負荷制御装置。
【請求項１０】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記電磁負荷の回路に、電磁負荷の通電を遮断した時の逆起エネルギーを回生させる回生ダイオードを備え、前記電圧異常を検出する手段は、前記回生ダイオードの破壊或いは開放に基づく電圧異常を検出し、前記電圧異常の確証を得るための手段は、前記電圧異常が検出された時に前記回生ダイオードに電流が流れているか否かを判別する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項１１】
請求項１記載の電磁負荷制御装置において、
前記電磁負荷の回路に、電磁負荷の通電を遮断した時の逆起エネルギーを回生させる回生ダイオードを備え、前記電圧異常を検出する手段は、前記回生ダイオードの破壊或いは開放に基づく電圧異常を検出し、前記電圧異常の確証を得るための手段は、異常電圧値が検出された時に前記スイッチ素子の制御信号がオフ状態を保っているか否か判別する手段により構成されている電磁負荷制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、前記回生ダイオードの破壊或いは開放に基づく電圧異常電圧を検出する手段は、前記電圧異常が所定閾値を超えるとこれをクランプして前記電磁負荷のスイッチング素子のゲートをオンさせるクランプ回路と、このクランプにより前記スイッチング素子が通電した時のゲート電位を検出する検出回路とから構成されている電磁負荷制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−２３３２５２（Ｐ２０１０−２３３２５２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３２９５（Ｐ２０１０−１４３２９５）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【分割の表示】特願２００８−１１５８４（Ｐ２００８−１１５８４）の分割
【原出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【分割の表示】特願２００８−１１５８４（Ｐ２００８−１１５８４）の分割
【原出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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