JP2008061454A - Overcurrent protective device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源から電気負荷への通電経路に流れる過電流を防止するための過電流保護装置に関する。 The present invention relates to an overcurrent protection device for preventing an overcurrent flowing in an energization path from a DC power supply to an electric load.
従来より、直流電源から電気負荷への通電経路において直流電源の正極から電気負荷に至る通電経路（上流側経路）と電気負荷から接地電位に至る通電経路（下流側経路）にそれぞれスイッチング素子が設けられ、これら各スイッチング素子をオン／オフ制御することで電気負荷を通電駆動する電気負荷駆動装置が知られている。特に、電気負荷として誘導性負荷を備え、非通電時は各スイッチング素子をオフし、通電時は、下流側経路に設けられたスイッチング素子をオンすると共に上流側経路に設けられたスイッチング素子をオン／オフ制御（例えばデューティ制御）することで誘導性負荷への通電を制御するよう構成された誘導性負荷駆動装置は、自動車をはじめ各種技術分野で用いられている。 Conventionally, switching elements have been provided in the energization path from the positive pole of the DC power supply to the electrical load (upstream path) and the energization path from the electrical load to the ground potential (downstream path) in the energization path from the DC power supply to the electrical load. There is also known an electric load driving device for energizing and driving an electric load by controlling on / off of each of these switching elements. In particular, an inductive load is provided as an electrical load. When no current is applied, each switching element is turned off. When electricity is supplied, the switching element provided in the downstream path is turned on and the switching element provided in the upstream path is turned on. An inductive load driving device configured to control energization to an inductive load by performing / off control (for example, duty control) is used in various technical fields including automobiles.
このような誘導性負荷駆動装置の一つとして、内燃機関に燃料を噴射供給するインジェクタのコイルへの通電を制御するインジェクタ駆動装置がある。このインジェクタ駆動装置は、インジェクタのコイルへの通電時間や通電タイミングを制御することにより、内燃機関への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。そして、こうしたインジェクタ駆動装置としては、昇圧回路により電源電圧を昇圧してコンデンサを充電すると共に、コイルへの通電期間における通電開始時には、そのコンデンサ（以下、チャージコンデンサともいう）に充電しておいた高電圧のエネルギーをコイルに放電して所定の大電流（いわゆるピーク電流）を流すことにより、インジェクタを速やかに開弁させ、その後は、通電期間が終了するまでコイルに一定電流（定電流）を流して、インジェクタを開弁状態に保持するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 As one of such inductive load driving devices, there is an injector driving device that controls energization to a coil of an injector that injects and supplies fuel to an internal combustion engine. This injector drive device controls the fuel injection amount and fuel injection timing to the internal combustion engine by controlling the energization time and the energization timing to the coil of the injector. In such an injector driving device, the capacitor is charged by boosting the power supply voltage by a booster circuit, and the capacitor (hereinafter also referred to as a charge capacitor) is charged at the start of energization during the energization period of the coil. The injector is quickly opened by discharging a high voltage energy to the coil and applying a predetermined large current (so-called peak current). After that, a constant current (constant current) is supplied to the coil until the energization period ends. It is known that the injector is kept open in a valve-open state (see, for example, Patent Document 1).
図４に、上記構成のインジェクタ駆動装置の具体的回路例を示す。図４に示すインジェクタ駆動装置は、車両に搭載されたエンジンの気筒に燃料を噴射供給するインジェクタ（図示略）のコイルＬ１と、このコイルＬ１への通電時間及び通電タイミングを制御することにより気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００とを備えている。 FIG. 4 shows a specific circuit example of the injector driving device having the above configuration. The injector drive device shown in FIG. 4 controls the coil L1 of an injector (not shown) that injects fuel into a cylinder of an engine mounted on the vehicle, and controls the energization time and energization timing of the coil L1. And an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 100 for controlling the fuel injection amount and the fuel injection timing.
なお、図４のインジェクタ駆動装置は、実際には、多気筒（例えば４気筒）エンジンの各気筒に燃料を噴射供給する４個の電磁ソレノイド式ユニットインジェクタと、その各インジェクタのコイル（４個）への通電時間及び通電タイミングを制御することにより、各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するものである。加えて、この種のインジェクタ駆動装置では、内燃機関の各気筒毎に設けられる複数のインジェクタを２つのグループに分ける、いわゆるコモン２系統方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）のであるが、図４では、コイルへの通電方法及び後述する回路異常発生時の動作をわかりやすく説明するために、複数のインジェクタのうち一つのインジェクタのコイルＬ１とこのコイルＬ１を通電駆動する回路に絞って図示している。 4 is actually four electromagnetic solenoid unit injectors for supplying fuel to each cylinder of a multi-cylinder (for example, four cylinders) engine, and coils (4) of each injector. By controlling the energization time and energization timing, the fuel injection amount and the fuel injection timing to each cylinder are controlled. In addition, this type of injector driving apparatus employs a so-called common dual system, in which a plurality of injectors provided for each cylinder of the internal combustion engine are divided into two groups (see, for example, Patent Document 1). However, in FIG. 4, in order to easily understand the method of energizing the coil and the operation when a circuit abnormality described later occurs, the coil L1 of one injector among a plurality of injectors and a circuit for energizing and driving the coil L1 are limited. Are shown.
インジェクタは、常閉式の電磁弁により構成されており、コイルＬ１に通電されると開弁して燃料噴射を行う。また、コイルＬ１への通電が遮断されると閉弁して燃料噴射を停止する。コイルＬ１の通電方向上流側の一端は、ＥＣＵ１００のコモン端子５１に接続され、通電方向下流側の他端は、ＥＣＵ１００のＴＷＶ端子５２に接続されている。なお、コモン端子５１には、図４に示したコイルＬ１だけでなく図示しないもう一つの（同グループの）コイルも接続されている。一方、ＴＷＶ端子５２は、図４に示したコイルＬ１のみが接続されている。 The injector is constituted by a normally closed electromagnetic valve, which opens to perform fuel injection when the coil L1 is energized. Further, when the power supply to the coil L1 is cut off, the valve is closed to stop fuel injection. One end of the coil L1 on the upstream side in the energizing direction is connected to the common terminal 51 of the ECU 100, and the other end on the downstream side in the energizing direction is connected to the TWV terminal 52 of the ECU 100. The common terminal 51 is connected not only to the coil L1 shown in FIG. 4 but also to another coil (in the same group) not shown. On the other hand, the TWV terminal 52 is connected only to the coil L1 shown in FIG.
コイルＬ１の通電方向下流側の他端は、ＥＣＵ１００のＴＷＶ端子５２を介してＥＣＵ１００内の気筒通電用ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に「気筒ＦＥＴ」という）６３のドレインに接続されている。そして、この気筒ＦＥＴ６３のソースは、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに接続（接地）されている。このため、気筒ＦＥＴ６３を介してコイルＬ１に流れる電流（ひいてはこのコイルＬ１の通電方向下流側の他端からグランドラインに至る下流側経路を流れる電流）が、気筒電流検出抵抗Ｒ３に生じる電圧（電位差）として検出される。 The other end of the coil L1 on the downstream side in the energization direction is connected to the drain of a cylinder energization n-channel MOSFET (hereinafter simply referred to as “cylinder FET”) 63 in the ECU 100 via a TWV terminal 52 of the ECU 100. The source of the cylinder FET 63 is connected (grounded) to the ground line via the cylinder current detection resistor R3. For this reason, the current (current flowing through the downstream path from the other end downstream of the energization direction of the coil L1 to the ground line) flowing through the coil FET 63 via the cylinder FET 63 is generated in the cylinder current detection resistor R3 (potential difference). ) Is detected.
また、ＥＣＵ１００には、上記気筒ＦＥＴ６３及び気筒電流検出抵抗Ｒ３に加えて、定電流制御用ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に「定電流制御ＦＥＴ」という）６２と、放電電流制御用ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に「放電電流制御ＦＥＴ」という）６１と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、定電流検出抵抗Ｒ２と、放電電流検出抵抗Ｒ１と、コンデンサ（チャージコンデンサ）Ｃ０とが備えられている。また、車載バッテリの電圧（電源電圧）ＶＢを昇圧してその電圧ＶＢよりも高い電圧を生成しチャージコンデンサＣ０を充電するための、インダクタＬ０、充電用トランジスタＴＲ０、逆流防止用のダイオードＤ０なども備えている。充電用トランジスタＴＲ０はｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。これら各トランジスタ（ＦＥＴ）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる周知のマイコン（マイクロコンピュータ；図４では図示略）により制御される。 In addition to the cylinder FET 63 and the cylinder current detection resistor R3, the ECU 100 also includes a constant current control p-channel MOSFET (hereinafter simply referred to as “constant current control FET”) 62 and a discharge current control n-channel MOSFET (hereinafter simply referred to as “current control resistor”). 61 (referred to as “discharge current control FET”), diodes D1 and D2, a constant current detection resistor R2, a discharge current detection resistor R1, and a capacitor (charge capacitor) C0. Further, an inductor L0, a charging transistor TR0, a backflow preventing diode D0, etc. for boosting the voltage (power supply voltage) VB of the on-vehicle battery to generate a voltage higher than the voltage VB and charging the charge capacitor C0 are also provided. I have. Charging transistor TR0 is an n-channel MOSFET. Each of these transistors (FET) is controlled by a known microcomputer (microcomputer; not shown in FIG. 4) including a CPU, ROM, RAM, and the like.
なお、放電電流検出抵抗Ｒ１、定電流検出抵抗Ｒ２、及び気筒電流検出抵抗Ｒ３は、それぞれ挿入されている通電経路の電流値をモニタして回路の異常を検出するために設けられているものであるが、その詳細については後述する。また、図４では図示を省略（後述する図５，図６も同様）したが、上記各トランジスタ（ＦＥＴ）６１，６２，６３，ＴＲ０のゲートには、それぞれＥＣＵ１００が備える駆動回路から駆動信号が入力される。 The discharge current detection resistor R1, the constant current detection resistor R2, and the cylinder current detection resistor R3 are provided for monitoring the current value of the energized path inserted therein and detecting a circuit abnormality. Details will be described later. Although not shown in FIG. 4 (the same applies to FIGS. 5 and 6 to be described later), a drive signal is supplied from a drive circuit provided in the ECU 100 to the gates of the transistors (FETs) 61, 62, 63, and TR0. Entered.
チャージコンデンサＣ０を充電するための充電回路では、インダクタＬ０が、一端が電源電圧ＶＢの供給される電源ラインに接続され、他端が充電用トランジスタＴＲ０のドレインに接続されており、充電用トランジスタＴＲ０のソースとグランドラインとの間に放電電流検出抵抗Ｒ１が接続されている。更に、インダクタＬ０と充電用トランジスタＴＲ０との接続点に、逆流防止用のダイオードＤ０を介してチャージコンデンサＣ０の一端（正極側端子）が接続されている。そして、チャージコンデンサＣ０の他端（負極側端子）は、充電用トランジスタＴＲ０のソースと放電電流検出抵抗Ｒ１との接続点に接続されている。 In the charging circuit for charging the charge capacitor C0, the inductor L0 has one end connected to the power supply line to which the power supply voltage VB is supplied and the other end connected to the drain of the charging transistor TR0. A discharge current detection resistor R1 is connected between the source and the ground line. Furthermore, one end (positive terminal) of the charge capacitor C0 is connected to a connection point between the inductor L0 and the charging transistor TR0 via a backflow preventing diode D0. The other end (negative terminal) of the charge capacitor C0 is connected to a connection point between the source of the charging transistor TR0 and the discharge current detection resistor R1.
この充電回路においては、充電用トランジスタＴＲ０がオン／オフされると、インダクタＬ０と充電用トランジスタＴＲ０との接続点に、電源電圧ＶＢよりも高いフライバック電圧（逆起電圧）が発生し、そのフライバック電圧によりダイオードＤ０を通じてチャージコンデンサＣ０が充電される。これにより、チャージコンデンサＣ０が電源電圧ＶＢよりも高い電圧に充電される。なお、図示しないマイコンでは、チャージコンデンサＣ０の正極側端子の電圧（充電電圧）をモニタしており、この充電電圧が予め設定された目標電圧になると、充電用トランジスタＴＲ０をオフしてチャージコンデンサＣ０の充電を止める。 In this charging circuit, when the charging transistor TR0 is turned on / off, a flyback voltage (back electromotive voltage) higher than the power supply voltage VB is generated at the connection point between the inductor L0 and the charging transistor TR0. The charge capacitor C0 is charged through the diode D0 by the flyback voltage. Thereby, the charge capacitor C0 is charged to a voltage higher than the power supply voltage VB. Note that a microcomputer (not shown) monitors the voltage (charge voltage) at the positive terminal of the charge capacitor C0. When the charge voltage reaches a preset target voltage, the charge transistor TR0 is turned off to charge the capacitor C0. Stop charging.
また、ＥＣＵ１００において、放電電流制御ＦＥＴ６１は、チャージコンデンサＣ０からコモン端子５１に接続されているコイルＬ１へ放電させるために設けられている。気筒ＦＥＴ６３がオンされている状態でこの放電電流制御ＦＥＴ６１がオンされると、チャージコンデンサＣ０の正極側端子（高電圧側の端子）がコモン端子５１に接続され、チャージコンデンサＣ０の充電エネルギーがコモン端子５１を介してコイルＬ１へ供給される。 Further, in the ECU 100, the discharge current control FET 61 is provided for discharging from the charge capacitor C0 to the coil L1 connected to the common terminal 51. When the discharge current control FET 61 is turned on while the cylinder FET 63 is turned on, the positive terminal (high voltage terminal) of the charge capacitor C0 is connected to the common terminal 51, and the charge energy of the charge capacitor C0 is common. It is supplied to the coil L1 through the terminal 51.
更に、ＥＣＵ１００において、定電流制御ＦＥＴ６２は、コモン端子５１に接続されたコイルＬ１に定電流（正常制御電流）を流すために設けられており、気筒ＦＥＴ６３がオンされている状態でこの定電流制御ＦＥＴ６２がオンされると、コイルＬ１に電源（車載バッテリ）から逆流防止用のダイオードＤ１を介して電流が流れる。そして、ダイオードＤ２は、コイルＬ１に対する定電流制御のための消弧用ダイオードであり、気筒ＦＥＴ６３がオンされている状態で定電流制御ＦＥＴ６２がオンからオフされた時に、コイルＬ１に電流を還流させるものである。 Further, in the ECU 100, the constant current control FET 62 is provided for flowing a constant current (normal control current) through the coil L1 connected to the common terminal 51. This constant current control FET 62 is in a state where the cylinder FET 63 is turned on. When the FET 62 is turned on, a current flows through the coil L1 from the power supply (on-vehicle battery) through the backflow prevention diode D1. The diode D2 is an arc extinguishing diode for constant current control with respect to the coil L1, and when the constant current control FET 62 is turned off from on while the cylinder FET 63 is turned on, the current flows back to the coil L1. Is.
このように構成されたインジェクタ駆動装置における、コイルＬ１への通電（即ちこのコイルＬ１により開弁されるインジェクタの駆動）は、次のように行われる。まず、通電開始に先立って、充電用トランジスタＴＲ０がオン／オフ制御されることにより、チャージコンデンサＣ０が、充電電圧が目標電圧になるまで充電される。 In the injector driving device configured as described above, energization of the coil L1 (that is, driving of the injector opened by the coil L1) is performed as follows. First, prior to the start of energization, the charging transistor TR0 is on / off controlled, whereby the charge capacitor C0 is charged until the charging voltage reaches the target voltage.
そして、通電が開始されると、まず放電制御が行われる。即ち、気筒ＦＥＴ６３をオンさせると共に放電電流制御ＦＥＴ６１をオンさせる。これにより、チャージコンデンサＣ０に充電されていた高電圧のエネルギーが、図４に一点鎖線で示した経路にて放電され、コイルＬ１に放電電流（ピーク電流）が流れる。つまり、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１、コモン端子５１、コイルＬ１、ＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３、グランドライン、放電電流検出抵抗Ｒ１を介してチャージコンデンサＣ０に至る経路で放電電流が流れるのである。この放電電流によりインジェクタが開弁されることとなる。図２に一点鎖線で示した電流波形は、この放電制御時の電流波形を示したものである。 When energization is started, discharge control is first performed. That is, the cylinder FET 63 is turned on and the discharge current control FET 61 is turned on. As a result, the high-voltage energy charged in the charge capacitor C0 is discharged along the path indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 4, and a discharge current (peak current) flows through the coil L1. In other words, the discharge is performed on the path from the charge capacitor C0 to the charge capacitor C0 via the discharge current control FET 61, the common terminal 51, the coil L1, the TWV terminal 52, the cylinder FET 63, the cylinder current detection resistor R3, the ground line, and the discharge current detection resistor R1. Current flows. This discharge current opens the injector. The current waveform shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2 shows the current waveform during this discharge control.
そして、放電電流が所定のピーク値に達すると、放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせて、定電流制御に移行する。定電流制御が開始されると、気筒ＦＥＴ６３は引き続きオンさせたままの状態で、定電流制御ＦＥＴ６２がオン／オフ制御されることにより、コイルＬ１の電流が所定の定電流（正常制御電流）に制御される。この定電流制御により、インジェクタが開弁状態に保持されることとなる。 When the discharge current reaches a predetermined peak value, the discharge current control FET 61 is turned off to shift to constant current control. When the constant current control is started, the constant current control FET 62 is controlled to be turned on / off while the cylinder FET 63 is kept on, so that the current of the coil L1 becomes a predetermined constant current (normal control current). Be controlled. By this constant current control, the injector is held in the valve open state.
この定電流制御時において、定電流制御ＦＥＴ６２がオンされている間は、図４に太実線で示した経路で電流が流れる。つまり、電源電圧（車載バッテリ；電圧ＶＢ）から定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、コモン端子５１、コイルＬ１、ＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３、グランドラインを介して電源に至る経路で定電流が流れるのである。一方、定電流制御時において、定電流制御ＦＥＴ６２がオフされている間は、図４に波線で示した経路で電流（還流電流）が流れる。つまり、コイルＬ１からＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３、グランドライン、ダイオードＤ２、コモン端子５１を介してコイルＬ１に至る経路で還流電流が流れるのである。 During the constant current control, while the constant current control FET 62 is on, a current flows through a path indicated by a thick solid line in FIG. That is, from the power source voltage (vehicle battery; voltage VB), the constant current detection resistor R2, the constant current control FET 62, the diode D1, the common terminal 51, the coil L1, the TWV terminal 52, the cylinder FET 63, the cylinder current detection resistor R3, and the ground line. Thus, a constant current flows along the path to the power supply. On the other hand, during the constant current control, while the constant current control FET 62 is turned off, a current (return current) flows through a path indicated by a broken line in FIG. That is, the return current flows through a path from the coil L1 to the coil L1 via the TWV terminal 52, the cylinder FET 63, the cylinder current detection resistor R3, the ground line, the diode D2, and the common terminal 51.
図２に実線で示した電流波形は、この定電流制御時において定電流制御ＦＥＴ６２がオンされているときの定電流の波形を示したものであり、図２に波線で示した電流波形は、この定電流制御時において定電流制御ＦＥＴ６２がオフされているときの還流電流の波形を示したものである。 The current waveform shown by the solid line in FIG. 2 shows the waveform of the constant current when the constant current control FET 62 is turned on during the constant current control. The current waveform shown by the broken line in FIG. The waveform of the return current when the constant current control FET 62 is turned off during the constant current control is shown.
ところで、このように構成されたインジェクタ駆動装置は、自動車内において、ＥＣＵ１００とコイルＬ１が車両内配線によって接続される。そのため、種々の要因により、この車両内配線が電源ラインあるいはグランドラインに短絡（ショート）するといった異常が発生するおそれがある。想定される具体的な異常モードとしては、図４に二点鎖線で示すように、コモン端子５１が電源ラインに短絡するコモン端子電源ショート、コモン端子５１がグランドラインに短絡するコモン端子ＧＮＤショート、ＴＷＶ端子５２が電源ラインに短絡するＴＷＶ端子電源ショート、ＴＷＶ端子５２がグランドラインに短絡するＴＷＶ端子ＧＮＤショートがある。そこで、上記４種類の異常モードについて、より具体的に説明する。 By the way, in the injector driving device configured as described above, the ECU 100 and the coil L1 are connected by the in-vehicle wiring in the automobile. For this reason, there is a possibility that an abnormality such that the in-vehicle wiring is short-circuited (short-circuited) to the power supply line or the ground line due to various factors. As a specific abnormal mode to be assumed, as shown by a two-dot chain line in FIG. 4, a common terminal power supply short circuit in which the common terminal 51 is short-circuited to the power supply line, a common terminal GND short circuit in which the common terminal 51 is short-circuited to the ground line, There is a TWV terminal power supply short circuit in which the TWV terminal 52 is short-circuited to the power supply line, and a TWV terminal GND short circuit in which the TWV terminal 52 is short-circuited to the ground line. Therefore, the four types of abnormal modes will be described more specifically.
［コモン端子電源ショートについて］
コモン端子電源ショートは、より詳しくは、コイルＬ１の通電方向上流側の一端からコモン端子５１を介して放電電流制御ＦＥＴ６１のソースに至る経路全体（つまりコモン端子５１と電気的に接続されている同電位の部分全体）のどこかが電源ラインに短絡してしまうことを意味する。
[Common terminal power supply short circuit]
More specifically, the common terminal power supply short circuit is the entire path from one end upstream of the coil L1 in the energizing direction to the source of the discharge current control FET 61 via the common terminal 51 (that is, the same electrically connected to the common terminal 51). This means that somewhere in the potential portion is short-circuited to the power line.
そして、このコモン端子電源ショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、チャージコンデンサＣ０からの電流が急激に上昇し、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１、ショート発生箇所を介して電源側へ、正常な放電電流よりも大きい電流（過電流）が流れる。 When energization is started when the common terminal power supply short-circuit occurs, first, at the start of discharge, the current from the charge capacitor C0 rapidly increases, and the discharge current control FET 61 from the charge capacitor C0 is short-circuited. A current (overcurrent) larger than the normal discharge current flows to the power supply side through the location.
一方、定電流制御時にこのコモン端子電源ショートが生じると、定電流制御ＦＥＴ６２にはほとんど電流が流れなくなり、コイルＬ１からＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに至る下流側経路に、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。 On the other hand, when this common terminal power supply short circuit occurs during constant current control, almost no current flows through the constant current control FET 62, and downstream from the coil L1 to the ground line via the TWV terminal 52, the cylinder FET 63, and the cylinder current detection resistor R3. A current (overcurrent) larger than a normal constant current value (normal control current) flows through the side path.
［コモン端子ＧＮＤショートについて］
コモン端子ＧＮＤショートは、より詳しくは、コモン端子５１と電気的に接続されている同電位の部分全体のどこかがグランドラインに短絡してしまうことを意味する。
[Common terminal GND short]
More specifically, the common terminal GND short-circuit means that some part of the entire portion of the same potential that is electrically connected to the common terminal 51 is short-circuited to the ground line.
そして、このコモン端子ＧＮＤショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、チャージコンデンサＣ０からの電流が急激に上昇し、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１、ショート発生箇所を介してグランドラインへ、正常な放電電流よりも大きい電流（過電流）が流れる。 When energization is started when the common terminal GND short-circuit occurs, first, at the start of discharge, the current from the charge capacitor C0 rapidly rises, and the discharge current control FET 61 from the charge capacitor C0 is short-circuited. A current (overcurrent) larger than the normal discharge current flows to the ground line through the location.
一方、定電流制御時にこのコモン端子ＧＮＤショートが生じると、気筒ＦＥＴ６３にはほとんど電流が流れず、電源ラインから定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、ショート発生箇所を介してグランドラインへ、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。 On the other hand, if this common terminal GND short circuit occurs during constant current control, almost no current flows through the cylinder FET 63, and the ground line from the power supply line through the constant current detection resistor R2, the constant current control FET 62, the diode D1, and the location where the short circuit occurs. A current (overcurrent) larger than a normal constant current value (normal control current) flows.
［ＴＷＶ端子電源ショートについて］
ＴＷＶ端子電源ショートは、より詳しくは、コイルＬ１の通電方向下流側の他端からＴＷＶ端子５２を介して気筒ＦＥＴ６３のドレインに至る経路全体（つまりＴＷＶ端子５２と電気的に接続されている同電位の部分全体）のどこかが電源ラインに短絡してしまうことを意味する。
[About TWV terminal power supply short]
More specifically, the TWV terminal power supply short circuit is the same potential that is electrically connected to the entire path from the other end on the downstream side in the energization direction of the coil L1 to the drain of the cylinder FET 63 via the TWV terminal 52 (ie, the same potential electrically connected to the TWV terminal 52) This means that some part of the whole part of the circuit is short-circuited to the power line.
そして、このＴＷＶ端子電源ショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、チャージコンデンサＣ０からコイルＬ１への通電電流はコイルＬ１の誘導性によってすぐには上昇しない反面、ＴＷＶ端子５２から気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに流れる電流は急上昇して正常な放電電流よりも大きい電流（過電流）が流れる。 When energization is started when the TWV terminal power supply is short-circuited, first, at the start of discharge, the energization current from the charge capacitor C0 to the coil L1 does not immediately increase due to the inductivity of the coil L1. The current flowing from the TWV terminal 52 to the ground line via the cylinder FET 63 and the cylinder current detection resistor R3 rises rapidly, and a current (overcurrent) larger than the normal discharge current flows.
一方、定電流制御時にこのＴＷＶ端子電源ショートが生じると、定電流制御ＦＥＴ６２にはほとんど電流が流れず、ＴＷＶ端子５２から気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに至る経路に、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。 On the other hand, if this TWV terminal power supply short circuit occurs during constant current control, almost no current flows through the constant current control FET 62, and the path from the TWV terminal 52 to the ground line via the cylinder FET 63 and the cylinder current detection resistor R3 is normal. Current (overcurrent) larger than a constant current value (normal control current) flows.
［ＴＷＶ端子ＧＮＤショートについて］
ＴＷＶ端子ＧＮＤショートは、より詳しくは、ＴＷＶ端子５２と電気的に接続されている同電位の部分全体のどこかがグランドラインに短絡してしまうことを意味する。
[About TWV terminal GND short]
More specifically, the TWV terminal GND short-circuit means that some part of the entire portion of the same potential that is electrically connected to the TWV terminal 52 is short-circuited to the ground line.
そして、このＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、気筒ＦＥＴ６３にはほとんど電流が流れず、チャージコンデンサＣ０からコイルＬ１への通電電流が通常よりも速く上昇して正常な放電電流よりも大きくなる（過電流が流れる）。 When energization is started when the TWV terminal GND is short-circuited, almost no current flows through the cylinder FET 63 at the start of discharge, and the energization current from the charge capacitor C0 to the coil L1 is higher than usual. Rises faster and becomes larger than the normal discharge current (overcurrent flows).
一方、定電流制御時にこのＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じると、やはり気筒ＦＥＴ６３にはほとんど電流が流れず、電源ラインから定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、コモン端子５１、コイルＬ１、ショート発生箇所を介してグランドラインへ、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。 On the other hand, when this TWV terminal GND short circuit occurs during constant current control, current hardly flows into the cylinder FET 63, and constant current detection resistor R2, constant current control FET 62, diode D1, common terminal 51, coil L1, A current (overcurrent) larger than a normal constant current value (normal control current) flows to the ground line via the short-circuit occurrence point.
上記説明したように、上記各異常が生じると通電経路の一部に過電流が流れてしまい、その過電流が流れる通電経路やその通電経路上に設けられた各種部品（特に各ＦＥＴ６１〜６３）に、発熱や故障等の悪影響を及ぼすおそれがある。 As described above, when each of the above abnormalities occurs, an overcurrent flows through a part of the energization path, and the energization path through which the overcurrent flows and various components provided on the energization path (particularly, each of the FETs 61 to 63). In addition, there is a risk of adverse effects such as heat generation and breakdown.
そこで従来より、上記各異常が生じた場合にその異常を検出して過電流が流れるのを防止する技術が、種々提案されている。その一つとして、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３に流れる電流をモニタすると共に、それぞれに対して過電流検出閾値を設定しておき、モニタした電流がこの過電流検出閾値を超えた場合に過電流が発生（即ち異常が発生）したものと判断する方法（以下、「過電流検出閾値設定方式」ともいう）がある。 Therefore, various techniques have been proposed in the past for detecting the abnormality and preventing the overcurrent from flowing when the abnormality occurs. As one of them, the current flowing through each of the current detection resistors R1 to R3 is monitored, and an overcurrent detection threshold is set for each of them. When the monitored current exceeds the overcurrent detection threshold, an overcurrent is detected. There is a method (hereinafter, also referred to as “overcurrent detection threshold value setting method”) for determining that the occurrence of the occurrence (that is, an abnormality has occurred).
過電流検出閾値設定方式が採用されたインジェクタ駆動装置の概略を図５に示す。なお、図５は、図４に示したＥＣＵ１００の構成に対してインジェクタ駆動用ＩＣ１０２とマイコン１０４を追記したものである。図５に示すように、ＥＣＵ１００内のインジェクタ駆動用ＩＣ１０２内に、放電電流検出抵抗Ｒ１の両端の電圧を増幅して放電制御時の放電電流として検出する放電電流検出オペアンプ１１と、定電流検出抵抗Ｒ２の両端の電圧を増幅して定電流制御時の定電流として検出する定電流検出オペアンプ１２と、気筒電流検出抵抗Ｒ３の両端の電圧を増幅して放電制御時の放電電流あるいは定電流制御時の定電流として検出する気筒電流検出オペアンプ１３とが設けられている。 FIG. 5 shows an outline of an injector driving device in which the overcurrent detection threshold setting method is adopted. FIG. 5 is obtained by adding an injector driving IC 102 and a microcomputer 104 to the configuration of the ECU 100 shown in FIG. As shown in FIG. 5, a discharge current detection operational amplifier 11 that amplifies the voltage at both ends of the discharge current detection resistor R1 and detects it as a discharge current at the time of discharge control in an injector driving IC 102 in the ECU 100, and a constant current detection resistor A constant current detection operational amplifier 12 that amplifies the voltage across R2 and detects it as a constant current during constant current control, and amplifies the voltage across the cylinder current detection resistor R3 to discharge current during discharge control or constant current control And a cylinder current detection operational amplifier 13 for detecting the constant current of the cylinder.
そして、放電電流検出オペアンプ１１の出力電圧（以下「放電電流検出値」ともいう）と、放電過電流検出閾値設定部８１ａにて予め設定されている放電過電流検出閾値とが、放電過電流検出コンパレータ８１にて比較され、放電電流検出値が放電過電流検出閾値を超えると、放電過電流検出コンパレータ８１からハイレベルの信号が放電ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように放電ＦＥＴ過電流検出信号が出力されたときは、マイコン１０４が放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせて、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１を介してコイルＬ１へ至る通電経路（本発明の高電圧経路に相当）を遮断する。 The output voltage of the discharge current detection operational amplifier 11 (hereinafter also referred to as “discharge current detection value”) and the discharge overcurrent detection threshold set in advance by the discharge overcurrent detection threshold setting unit 81a are the discharge overcurrent detection. When the comparison is made by the comparator 81 and the discharge current detection value exceeds the discharge overcurrent detection threshold, a high level signal is output from the discharge overcurrent detection comparator 81 as a discharge FET overcurrent detection signal. When the discharge FET overcurrent detection signal is output in this way, the microcomputer 104 turns off the discharge current control FET 61, and the energization path from the charge capacitor C0 to the coil L1 via the discharge current control FET 61 (high level of the present invention). (Corresponding to the voltage path).
また、定電流検出オペアンプ１２の出力電圧（以下「定電流検出値」ともいう）と、定電流過電流検出閾値設定部８２ａにて予め設定されている定電流過電流検出閾値とが、定電流過電流検出コンパレータ８２にて比較され、定電流検出値が定電流過電流検出閾値を超えると、定電流過電流検出コンパレータ８２からハイレベルの信号が定電流ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように定電流ＦＥＴ過電流検出信号が出力されたときは、マイコン１０４が定電流制御ＦＥＴ６２をオフさせて、電源ラインから定電流検出抵抗Ｒ２及び定電流制御ＦＥＴ６２を介してコイルＬ１へ至る通電経路（本発明の上流側経路に相当）を遮断する。 The output voltage of the constant current detection operational amplifier 12 (hereinafter also referred to as “constant current detection value”) and the constant current overcurrent detection threshold set in advance by the constant current overcurrent detection threshold setting unit 82a are the constant current. When the constant current detection value exceeds the constant current overcurrent detection threshold value as compared by the overcurrent detection comparator 82, a high level signal is output from the constant current overcurrent detection comparator 82 as a constant current FET overcurrent detection signal. When the constant current FET overcurrent detection signal is output in this way, the microcomputer 104 turns off the constant current control FET 62 and energizes from the power supply line to the coil L1 via the constant current detection resistor R2 and the constant current control FET 62. The route (corresponding to the upstream route of the present invention) is blocked.
また、気筒電流検出オペアンプ１３の出力電圧（以下「気筒電流検出値」ともいう）と、気筒過電流検出閾値設定部８３ａにて予め設定されている気筒過電流検出閾値とが、気筒過電流検出コンパレータ８３にて比較され、気筒電流検出値が気筒過電流検出閾値を超えると、気筒過電流検出コンパレータ８３からハイレベルの信号が気筒ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように気筒ＦＥＴ過電流検出信号が出力されたときは、マイコン１０４が気筒ＦＥＴ６３をオフさせて、コイルＬ１から気筒電流制御ＦＥＴ６３及び気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインへ至る通電経路（本発明の下流側経路に相当）を遮断する。 Further, the output voltage of the cylinder current detection operational amplifier 13 (hereinafter also referred to as “cylinder current detection value”) and the cylinder overcurrent detection threshold set in advance by the cylinder overcurrent detection threshold setting unit 83a are used to detect cylinder overcurrent. When the comparison is made by the comparator 83 and the cylinder current detection value exceeds the cylinder overcurrent detection threshold, a high level signal is output from the cylinder overcurrent detection comparator 83 as a cylinder FET overcurrent detection signal. When the cylinder FET overcurrent detection signal is output in this way, the microcomputer 104 turns off the cylinder FET 63, and the energization path from the coil L1 to the ground line via the cylinder current control FET 63 and the cylinder current detection resistor R3 (this Corresponding to the downstream path of the invention).
一方、負荷や通電経路の異常を検出する方法として、上記の過電流検出閾値設定方式とは別に、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３に流れる電流の変化率をモニタすると共に、それぞれに対して過電流変化率を設定しておき、モニタした電流変化率がこの過電流変化率を超えた場合に異常が発生したものと判断する方法（以下、「電流変化率検出方式」ともいう）もある（例えば、特許文献２参照）。 On the other hand, as a method of detecting an abnormality in the load or energization path, the rate of change of the current flowing through each of the current detection resistors R1 to R3 is monitored separately from the above-described overcurrent detection threshold setting method, and overcurrent is detected for each. There is also a method (hereinafter also referred to as “current change rate detection method”) in which a change rate is set and an abnormality has occurred when the monitored current change rate exceeds the overcurrent change rate (hereinafter also referred to as “current change rate detection method”), for example. , See Patent Document 2).
電流変化率検出方式が採用されたインジェクタ駆動装置の概略を図６に示す。なお、図６は、図４に示したＥＣＵ１００の構成に対してインジェクタ駆動用ＩＣ１１２とマイコン１１４を追記したものである。図６に示すように、ＥＣＵ１００内のインジェクタ駆動用ＩＣ１１２内には、図５と同様、放電電流検出オペアンプ１１、定電流検出オペアンプ１２、及び気筒電流検出オペアンプ１３とが設けられている。 FIG. 6 shows an outline of an injector driving device that employs a current change rate detection method. FIG. 6 is obtained by adding an injector driving IC 112 and a microcomputer 114 to the configuration of the ECU 100 shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the injector driving IC 112 in the ECU 100, a discharge current detection operational amplifier 11, a constant current detection operational amplifier 12, and a cylinder current detection operational amplifier 13 are provided as in FIG.
そして、電流変化率検出方式では、放電電流検出オペアンプ１１からの放電電流検出値が電流変化率検出回路８６に入力されてその変化率が検出される。そして、検出された電流変化率と、放電過電流変化率設定部９１ａにて予め設定されている放電過電流変化率とが、放電過電流検出コンパレータ９１にて比較され、放電電流の変化率が放電電過電流変化率を超えると、放電過電流検出コンパレータ９１からハイレベルの信号が放電ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように放電ＦＥＴ過電流検出信号が出力されると、マイコン１１４は放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせる。 In the current change rate detection method, the discharge current detection value from the discharge current detection operational amplifier 11 is input to the current change rate detection circuit 86 and the change rate is detected. Then, the detected current change rate and the discharge overcurrent change rate preset in the discharge overcurrent change rate setting unit 91a are compared in the discharge overcurrent detection comparator 91, and the change rate of the discharge current is determined. When the discharge overcurrent change rate is exceeded, a high level signal is output from the discharge overcurrent detection comparator 91 as a discharge FET overcurrent detection signal. When the discharge FET overcurrent detection signal is output in this way, the microcomputer 114 turns off the discharge current control FET 61.
また、定電流検出オペアンプ１２からの定電流検出値は、電流変化率検出回路８７に入力されてその変化率が検出される。そして、検出された電流変化率と定電流過電流変化率設定部９２ａにて予め設定されている定電流過電流変化率とが、定電流過電流検出コンパレータ９２にて比較され、定電流の変化率が定電流過電流変化率を超えると、定電流過電流検出コンパレータ９２からハイレベルの信号が定電流ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように定電流ＦＥＴ過電流検出信号が出力されると、マイコン１１４は定電流制御ＦＥＴ６２をオフさせる。 The constant current detection value from the constant current detection operational amplifier 12 is input to the current change rate detection circuit 87, and the change rate is detected. Then, the detected current change rate and the constant current overcurrent change rate preset by the constant current overcurrent change rate setting unit 92a are compared by the constant current overcurrent detection comparator 92, and the change in the constant current is detected. When the rate exceeds the constant current overcurrent change rate, a high level signal is output from the constant current overcurrent detection comparator 92 as a constant current FET overcurrent detection signal. When the constant current FET overcurrent detection signal is output in this way, the microcomputer 114 turns off the constant current control FET 62.
また、気筒電流検出オペアンプ１３からの気筒電流検出値は、電流変化率検出回路８８に入力されてその変化率が検出される。そして、検出された電流変化率と気筒電流過電流変化率設定部９３ａにて予め設定されている気筒電流過電流変化率とが、気筒電流過電流検出コンパレータ９３にて比較され、気筒電流の変化率が気筒電流過電流変化率を超えると、気筒電流過電流検出コンパレータ９３からハイレベルの信号が気筒ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように気筒ＦＥＴ過電流検出信号が出力されると、マイコン１１４は気筒ＦＥＴ６３をオフさせる。
しかしながら、図５に示した過電流検出閾値設定方式では、各ＦＥＴ６１，６２，６３として、過電流が流れても壊れることのないよう、過電流検出用の各閾値よりも大きいスペックのＦＥＴを用いる必要がある。そのため、正常時の電流値（正常時の放電電流値や正常時の定電流値）を許容する程度の低スペックのＦＥＴを用いる場合に比べて素子のコストが高くなるという問題がある。 However, in the overcurrent detection threshold value setting method shown in FIG. 5, each FET 61, 62, 63 uses a FET having a specification larger than each threshold value for overcurrent detection so as not to break even if an overcurrent flows. There is a need. For this reason, there is a problem that the cost of the device is higher than when a low-spec FET that allows a normal current value (a normal discharge current value or a normal constant current value) is used.
即ち、図７に示すように、異常がない場合は、放電開始後に通電電流が上昇して所定の放電電流ピーク値に達し、その後は定電流制御に移行する。そのため、インジェクタ駆動装置に異常が生じず常に正常電流が流れるのであれば、放電電流制御ＦＥＴ６１及び気筒ＦＥＴ６３は、放電制御時のピーク値に若干のばらつき分を見越した値に十分耐えうる程度のスペックを有するものであればよく、定電流制御ＦＥＴ６２は、定電流制御時の定電流値に若干のばらつき分を見越した値に十分耐えうる程度のスペックを有するものであればよい。 That is, as shown in FIG. 7, when there is no abnormality, the energization current rises after the start of discharge, reaches a predetermined discharge current peak value, and then shifts to constant current control. Therefore, if normal current always flows without any abnormality in the injector driving device, the specifications of the discharge current control FET 61 and the cylinder FET 63 can sufficiently withstand a value that allows for some variation in the peak value during discharge control. The constant current control FET 62 only needs to have specifications enough to withstand a value that allows for some variation in the constant current value during constant current control.
しかしながら、実際には上述した各種異常が生じる可能性があるわけで、そのために図５の過電流検出閾値設定方式を用いると、異常発生時にはその異常モードに応じていずれかのＦＥＴに実際に過電流が流れてしまう（図７に波線で示した異常電流参照）。つまり、過電流検出閾値設定方式は、正常時の電流値よりも大きい値（正常時ならば達することのない値）に各閾値を設定する必要があり、実際の電流がその閾値を超えるまでは異常が検出されないため、異常時には必然的に過電流が流れてしまうのである。 However, in reality, the above-mentioned various abnormalities may occur. Therefore, when the overcurrent detection threshold setting method shown in FIG. 5 is used, when an abnormality occurs, an actual overcurrent is detected in one of the FETs according to the abnormal mode. Current flows (see the abnormal current shown by the wavy line in FIG. 7). In other words, in the overcurrent detection threshold setting method, it is necessary to set each threshold to a value larger than the current value at normal time (a value that cannot be reached at normal time) until the actual current exceeds the threshold value. Since no abnormality is detected, an overcurrent inevitably flows at the time of abnormality.
そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１及び気筒ＦＥＴ６３は、図７に示すように、放電制御時の異常（過電流）を検出するための放電過電流検出閾値に若干の検出値ばらつき分を見越して、過電流が流れてもそれに耐えられるようなスペック（定格電流の下限値）を有するものを用いなければならない。定電流制御ＦＥＴ６２についても、図７に示すように、定電流制御時の異常（過電流）を検出するための定電流過電流検出閾値に若干の検出値ばらつき分を見越して、過電流が流れてもそれに耐えられるようなスペックを有するものを用いなければならない。そして、異常時に備えて高スペックのＦＥＴを用いる必要があることから、その分コストが高くなってしまうのである。 Therefore, as shown in FIG. 7, the discharge current control FET 61 and the cylinder FET 63 allow for a slight detection value variation in the discharge overcurrent detection threshold for detecting an abnormality (overcurrent) during discharge control. Must have a specification (lower limit of the rated current) that can withstand even if it flows. As for the constant current control FET 62, as shown in FIG. 7, an overcurrent flows in anticipation of a slight detection value variation in the constant current overcurrent detection threshold for detecting an abnormality (overcurrent) during constant current control. However, you must use one that has specifications that can withstand it. Further, since it is necessary to use a high-spec FET in preparation for an abnormality, the cost increases accordingly.
これに対し、図６に示した電流変化率検出方式では、異常発生時の電流の変化率をみて異常を検出するため、各ＦＥＴ６１，６２，６３に実際に過電流が流れる前に異常を検出して異常発生箇所のＦＥＴをオフさせ、通電を停止させることができる。そのため、各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックは、正常時の電流に十分耐えうるレベルのものであれば十分である。 In contrast, the current change rate detection method shown in FIG. 6 detects an abnormality before an overcurrent actually flows through each FET 61, 62, 63 in order to detect the abnormality by looking at the rate of change of the current when the abnormality occurs. Thus, it is possible to turn off the FET at the location where the abnormality has occurred and stop the energization. Therefore, it is sufficient that the specifications of the FETs 61, 62, and 63 are of a level that can sufficiently withstand a normal current.
しかしながら、この電流変化率検出方式では、異常モードによってはその異常を検出できない場合がある。具体的には、定電流制御時にコモン端子電源ショートが生じると、その異常を検出できない。即ち、コモン端子電源ショートが生じると定電流制御ＦＥＴ６２にはほとんど電流が流れなくなって気筒ＦＥＴ６３の電流が増大するのであるが、その電流はコイルＬ１を介して気筒ＦＥＴ６３へ流れるため、コイルＬ１の誘導性によってその増大の傾向（変化率）は正常時とほとんど変わらず、異常が検出されない。 However, in this current change rate detection method, the abnormality may not be detected depending on the abnormality mode. Specifically, if a common terminal power supply short circuit occurs during constant current control, the abnormality cannot be detected. That is, when a common terminal power supply short-circuit occurs, almost no current flows through the constant current control FET 62 and the current of the cylinder FET 63 increases. However, since the current flows to the cylinder FET 63 via the coil L1, the induction of the coil L1 is performed. The tendency (change rate) of the increase is almost the same as normal, and no abnormality is detected.
また、ＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じた場合、放電制御時には放電電流制御ＦＥＴ６１の電流が増大し、定電流制御時には定電流制御ＦＥＴ６２の電流が増大するのであるが、この電流もコイルＬ１を介してグランドラインへ流れるため、やはりコイルＬ１の誘導性によってその変化率は正常時とほとんど変わらず、異常が検出されない。 In addition, when a TWV terminal GND short circuit occurs, the current of the discharge current control FET 61 increases during discharge control, and the current of the constant current control FET 62 increases during constant current control. This current is also grounded via the coil L1. Since the current flows to the line, the rate of change is almost the same as that in the normal state due to the inductivity of the coil L1, and no abnormality is detected.
つまり、図７に示すように、過電流検出閾値設定方式では、上述した４種類の異常モード全てについて異常を検出することができる反面、各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックを高くする必要があり、コストが上昇する。逆に、電流変化率検出方式では、各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックを高くする必要がなくコスト上昇は抑えられるものの、上述した４種類の異常モード全てを検出することができない。 That is, as shown in FIG. 7, in the overcurrent detection threshold value setting method, it is necessary to increase the specs of the FETs 61, 62, and 63 while detecting the abnormality in all the four types of abnormal modes described above. Cost increases. On the other hand, in the current change rate detection method, it is not necessary to increase the specifications of the FETs 61, 62, 63 and the cost increase can be suppressed, but it is not possible to detect all the four types of abnormal modes described above.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、直流電源により駆動され通電方向の上流側及び下流側の各々にスイッチング素子を備えた電気負荷の駆動装置において、スイッチング素子のスペックを上昇させることなく、想定される各異常モードに対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止することが可能な過電流保護装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an electric load driving device that is driven by a DC power source and includes switching elements on the upstream side and the downstream side in the energization direction, without increasing the specifications of the switching elements. An object of the present invention is to provide an overcurrent protection device capable of detecting an abnormality for each assumed abnormal mode and preventing an overcurrent from actually flowing.
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、直流電源から電気負荷への通電経路における直流電源の正極から電気負荷の一端に至る上流側経路に設けられ、該上流側経路を導通／遮断する第１スイッチング手段と、通電経路における電気負荷の他端と直流電源の電圧よりも低い基準電圧との間の下流側経路に設けられ、該下流側経路を導通／遮断する第２スイッチング手段と、各スイッチング手段をオン／オフさせるための駆動信号を該各スイッチング手段へ出力することにより電気負荷の通電電流を予め設定した正常制御電流に制御する通電制御手段とを備えた電気負荷駆動装置に設けられ、通電経路に過電流が流れるのを防止するための過電流保護装置である。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided in an upstream path from the positive electrode of the DC power supply to one end of the electrical load in the energization path from the DC power supply to the electrical load. A first switching means for conducting / interrupting, and a second path that is provided in a downstream path between the other end of the electrical load in the energization path and a reference voltage lower than the voltage of the DC power supply, and conducts / cuts off the downstream path. Electric load comprising switching means and energization control means for controlling the energization current of the electric load to a preset normal control current by outputting a drive signal for turning on / off each switching means to each switching means The overcurrent protection device is provided in the drive device and prevents the overcurrent from flowing through the energization path.
そして、通電経路における基準電圧と直流電源の負極との間の経路又は上流側経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第１電流検出手段と、下流側経路に設けられて該下流側経路に流れる電流を検出する第２電流検出手段とを備えている。つまり、これら各電流検出手段によって、それぞれ該当する経路の電流を検出するのである。そして、各電流検出手段により検出された各電流が、第１電流比較手段によって比較され、この第１電流比較手段にて両者の差が検出される。 A first current detecting means for detecting a current flowing in each path, provided in a path between the reference voltage in the energization path and the negative electrode of the DC power supply or an upstream path; and provided in a downstream path and the downstream Second current detecting means for detecting a current flowing in the side path. That is, the current of each corresponding path is detected by each of these current detection means. Then, the currents detected by the current detection means are compared by the first current comparison means, and the difference between the two is detected by the first current comparison means.
そして更に、第１異常判定手段が、第１電流比較手段により検出された各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に通電経路の異常を判定する。第１異常判定手段により異常が判定されたときは、過電流保護手段が、第１電流検出手段により検出された電流の方が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は第１スイッチング手段をオフし、第２電流検出手段により検出された電流の方が第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は第２スイッチング手段をオフする。 Further, the first abnormality determination means determines an abnormality in the energization path when the difference between the currents detected by the first current comparison means exceeds a preset abnormality determination threshold. When an abnormality is determined by the first abnormality determination means, the overcurrent protection means is first when the current detected by the first current detection means is larger than the current detected by the second current detection means. When the switching means is turned off and the current detected by the second current detection means is larger than the current detected by the first current detection means, the second switching means is turned off.
電気負荷駆動装置が正常ならば、第１スイッチング手段及び第２スイッチング手段が共にオンされて電気負荷への通電が行われたときに各スイッチング手段に流れる電流値は同じである。そのため、各電流検出手段により検出される検出値も同じであり、両者の差はゼロである。 If the electric load driving device is normal, the current value flowing through each switching means is the same when both the first switching means and the second switching means are turned on to energize the electric load. For this reason, the detection values detected by the respective current detection means are also the same, and the difference between the two is zero.
ところが、電気負荷駆動装置に上述したような異常が生じると、各スイッチング手段に流れる電流値は異なるものとなる。即ち、例えば電気負荷の一端が電源電圧に短絡する異常（上述のコモン端子電源ショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第１スイッチング手段には電流が流れない反面、第２スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。 However, when the above-described abnormality occurs in the electric load driving device, the value of the current flowing through each switching means is different. That is, for example, if an electric current to the electric load is started when an abnormality in which one end of the electric load is short-circuited to the power supply voltage (corresponding to the above-mentioned common terminal power supply short-circuit) occurs, no current flows through the first switching means. The current flowing through the second switching means increases. Therefore, a difference occurs in the detection value by each current detection means.
また例えば、電気負荷の一端が基準電圧に短絡する異常（上述のコモン端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、第１スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。 Further, for example, if an abnormality occurs in which one end of the electric load is short-circuited to the reference voltage (corresponding to the above-mentioned common terminal GND short-circuit), if current supply to the electric load is started, no current flows through the second switching means. The current flowing through the first switching means increases. Therefore, a difference occurs in the detection value by each current detection means.
また例えば、電気負荷の他端が電源電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子電源ショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第１スイッチング手段には電流が流れない反面、第２スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。 In addition, for example, when an abnormality occurs in which the other end of the electrical load is short-circuited to the power supply voltage (corresponding to the above-described TWV terminal power supply short-circuit), current does not flow through the first switching means when energization to the electrical load is started. On the other hand, the current flowing through the second switching means increases. Therefore, a difference occurs in the detection value by each current detection means.
また例えば、電気負荷の他端が基準電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、第１スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。 In addition, for example, when an abnormality occurs in which the other end of the electric load is short-circuited to the reference voltage (corresponding to the above-described TWV terminal GND short-circuit), current does not flow to the second switching means when energization to the electric load is started. On the other hand, the current flowing through the first switching means increases. Therefore, a difference occurs in the detection value by each current detection means.
つまり、正常時には各電流検出手段による検出値に差はないものの、異常が生じると各電流検出手段による検出値が異なるものとなる。そこで本発明では、第１電流比較手段によって両者の差を検出すると共に、その検出した差が所定の閾値を超えた場合に異常が発生（通電経路の異常が発生）したものと判定する。そして、異常発生と判定された場合、電流が大きい方（つまりそのまま放置しておくと電流値が上昇して過電流が流れてしまう方）の経路に設けられたスイッチング手段をオフすることで、過電流が実際に流れる前に通電を停止させるのである。 That is, although there is no difference in the detection value by each current detection means at the normal time, the detection value by each current detection means becomes different when an abnormality occurs. Therefore, in the present invention, the difference between the two is detected by the first current comparing means, and when the detected difference exceeds a predetermined threshold, it is determined that an abnormality has occurred (an abnormality in the energization path has occurred). And when it is determined that an abnormality has occurred, by switching off the switching means provided in the path of the larger current (that is, the current value increases and the overcurrent flows if left as it is), The energization is stopped before the overcurrent actually flows.
異常判定用の閾値は、各スイッチング手段に実際に過電流が流れてしまうことがないような値、即ち、異常発生時に各スイッチング手段に流れる電流がスイッチング手段のスペックを超えてしまう前に第１異常判定手段にて異常が判定されるような値に適宜設定すればよい。 The threshold for abnormality determination is a value that does not actually cause an overcurrent to flow through each switching means, that is, first before the current flowing through each switching means exceeds the specification of the switching means when an abnormality occurs. What is necessary is just to set suitably to the value which abnormality is determined by the abnormality determination means.
従って、請求項１記載の過電流保護装置によれば、通電経路に上述したような各種異常が生じた場合に、第１電流検出手段により検出された電流と第２電流検出手段により検出された電流とを比較して、その差に基づいて異常の発生を判定することができる。しかも、異常発生時には電流値が大きい方のスイッチング手段をオフするようにしているため、異常発生時に実際に過電流が流れてしまうのを防止することができる。これにより、スイッチング手段のスペックを上昇させることなく、想定される各異常に対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止することが可能な過電流保護装置を提供することが可能となる。 Therefore, according to the overcurrent protection device of the first aspect, the current detected by the first current detecting means and the second current detecting means when the various abnormalities as described above occur in the energization path. The occurrence of abnormality can be determined based on the difference between the current and the current. Moreover, since the switching means having the larger current value is turned off when an abnormality occurs, it is possible to prevent an overcurrent from actually flowing when the abnormality occurs. Accordingly, there is provided an overcurrent protection device capable of detecting an abnormality with respect to each assumed abnormality and preventing the overcurrent from actually flowing without increasing the specifications of the switching means. It becomes possible.
第１異常判定手段は、具体的には、例えば請求項２に記載するような構成とすることができる。即ち、異常判定用の閾値として、第１電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第１閾値と、第２電流検出手段により検出された電流が第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第２閾値とを有する。 Specifically, the first abnormality determination means can be configured as described in claim 2, for example. That is, as a threshold value for abnormality determination, the first threshold value used when the current detected by the first current detection unit is larger than the current detected by the second current detection unit, and the second current detection unit detects the abnormality. And a second threshold value used when the current is larger than the current detected by the first current detection means.
そして、第１電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第１閾値を超えた場合、上流側経路に過電流が流れるような異常（具体例としては、電気負荷の一端又は他端が基準電圧に短絡する異常）が発生したと判定する。一方、第２電流検出手段により検出された電流が第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第２閾値を超えた場合は、下流側経路に過電流が流れるような異常（具体例としては、電気負荷の一端又は他端が電源電圧に短絡する異常）が発生したと判定する。 If the current detected by the first current detecting means is larger than the current detected by the second current detecting means and the difference between the currents exceeds the first threshold value, an overcurrent is generated in the upstream path. It is determined that an abnormality has occurred (as an example, an abnormality in which one end or the other end of the electric load is short-circuited to the reference voltage). On the other hand, when the current detected by the second current detecting means is larger than the current detected by the first current detecting means and the difference between the currents exceeds the second threshold, the downstream path It is determined that an abnormality that causes current to flow (specifically, an abnormality in which one end or the other end of the electrical load is short-circuited to the power supply voltage) has occurred.
上記構成の過電流保護装置によれば、各電流検出手段による検出値の大小に応じて異常判定用の閾値を個別に用意して異常発生の判定を行うようにしているため、異常判定の精度を向上させることができると共に、どのような異常が発生したのかをある程度特定することも可能となる。 According to the overcurrent protection device having the above-described configuration, the abnormality determination threshold is individually prepared according to the magnitude of the detection value by each current detection unit, and the occurrence of abnormality is determined. It is also possible to identify to some extent what kind of abnormality has occurred.
ここで、電気負荷駆動装置が、例えば請求項３記載のように、電気負荷が誘導性負荷であって、誘導性負荷の一端（直流電源正極側）と基準電圧との間には、カソードが誘導性負荷の一端側に接続されてアノードが基準電圧側に接続された消弧用ダイオードが接続されており、通電制御手段が、誘導性負荷への通電を行う際、第２スイッチング手段をオンすると共に第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより誘導性負荷に流れる電流を正常制御電流に制御するよう構成されたものである場合は、第１異常判定手段は、通電制御手段により第１スイッチング手段がオンされている期間に判定を実行するとよい。 Here, in the electric load driving apparatus, for example, as in claim 3, the electric load is an inductive load, and a cathode is provided between one end of the inductive load (DC power supply positive electrode side) and the reference voltage. An arc extinguishing diode is connected to one end side of the inductive load and the anode is connected to the reference voltage side. When the energization control unit energizes the inductive load, the second switching unit is turned on. In addition, when the current flowing through the inductive load is controlled to the normal control current by controlling the first switching means on / off, the first abnormality determination means is controlled by the energization control means. The determination may be performed during a period in which the switching unit is on.
第２スイッチング手段をオンすると共に第１スイッチング手段をオン／オフ制御することで誘導性負荷への通電を制御しているとき、第１スイッチング手段がオフされると、誘導性負荷に蓄積されたエネルギーによって、誘導性負荷から第２スイッチング手段及び第２電流検出抵抗、消弧用ダイオードを介して再び誘導性負荷へ戻る還流経路にて還流電流が流れる。 When energization to the inductive load is controlled by turning on / off the first switching means and turning on / off the first switching means, when the first switching means is turned off, the current is accumulated in the inductive load. The return current flows from the inductive load through the return path that returns to the inductive load through the second switching means, the second current detection resistor, and the arc extinguishing diode.
そのため、何ら異常が生じていないにもかかわらず、第１スイッチング手段がオフされるたびに第１スイッチング手段には電流が流れずに第２スイッチング手段に電流が流れるという状態となって、各電流検出手段による検出値に差が生じてしまい、異常が発生したと誤判定されてしまうおそれがある。 For this reason, every time the first switching means is turned off, no current flows through the first switching means, and no current flows through the second switching means. There is a possibility that a difference occurs in the detection value by the detection means, and it is erroneously determined that an abnormality has occurred.
そこで、第１異常判定手段が、第１スイッチング手段がオフされている期間は異常判定を行わず、第１スイッチング手段がオンされている期間に異常判定を行うようにすれば、誤判定を防止することができ、より正確に判定することができる。 Therefore, if the first abnormality determination means does not perform abnormality determination during the period when the first switching means is off, and performs abnormality determination during the period when the first switching means is on, erroneous determination is prevented. Can be determined more accurately.
電気負荷が誘導性負荷である電気負荷駆動装置において、更に、直流電源の電圧よりも高い所定電圧値の高電圧を発生する高電圧電源を備えると共に該高電圧電源から誘導性負荷の一端に至る高電圧経路が上流側経路と並列に設けられ、該高電圧経路には該高電圧経路を導通／遮断する高電圧スイッチング手段が設けられ、通電制御手段が、誘導性負荷への通電時、まず第２スイッチング手段をオンすると共に高電圧スイッチング手段をオンすることにより高電圧を誘導性負荷に印加して該誘導性負荷に所定のピーク電流を供給し、該ピーク電流の供給後は高電圧スイッチをオフすると共に第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより誘導性負荷に流れる電流を正常制御電流に制御するよう構成されたものである場合は、例えば請求項４記載のように過電流保護装置を構成するとよい。 In the electric load driving device in which the electric load is an inductive load, the electric load driving device further includes a high voltage power source that generates a high voltage having a predetermined voltage value higher than the voltage of the DC power source, and reaches from the high voltage power source to one end of the inductive load. A high voltage path is provided in parallel with the upstream path, the high voltage path is provided with high voltage switching means for conducting / cutting off the high voltage path, and when the energization control means is energized to the inductive load, By turning on the second switching means and turning on the high voltage switching means, a high voltage is applied to the inductive load to supply a predetermined peak current to the inductive load, and after the peak current is supplied, the high voltage switch When the current flowing through the inductive load is controlled to the normal control current by turning on / off the first switching means and turning on the first switching means, for example, 4. may constitute an overcurrent protection device as described.
即ち、高電圧経路又は高電圧電源の負極と基準電圧との間の経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第３電流検出手段と、第３電流検出手段により検出された電流と第２電流検出手段により検出された電流とを比較して両者の差を検出する第２電流比較手段と、第２電流比較手段により検出された各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に通電経路の異常を判定する第２異常判定手段とを備える。 That is, a third current detection unit that is provided in a high voltage path or a path between the negative electrode of the high voltage power supply and the reference voltage and detects a current flowing through each path, and a current detected by the third current detection unit A second current comparing means for comparing the current detected by the second current detecting means and detecting a difference between the two, and a difference between the respective currents detected by the second current comparing means for preset abnormality determination Second abnormality determining means for determining abnormality of the energization path when the threshold is exceeded.
そして、過電流保護手段は、第２異常判定手段により通電経路の異常が判定されたとき、第３電流検出手段により検出された電流の方が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は高電圧スイッチング手段をオフし、第２電流検出手段により検出された電流の方が第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は第２スイッチング手段をオフする。 The overcurrent protection means is configured such that the current detected by the third current detection means is larger than the current detected by the second current detection means when the abnormality of the energization path is determined by the second abnormality determination means. In this case, the high voltage switching means is turned off. If the current detected by the second current detection means is larger than the current detected by the third current detection means, the second switching means is turned off.
このような構成により、例えば電気負荷の一端が電源電圧に短絡する異常（上述のコモン端子電源ショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、第２スイッチング手段に流れる電流に対して高電圧スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、第２電流検出手段と第３電流検出手段の検出値に差が生じる。 With such a configuration, for example, when an abnormality in which one end of the electric load is short-circuited to the power supply voltage (corresponding to the above-described common terminal power supply short-circuit) occurs, 2 The current flowing through the high voltage switching means increases with respect to the current flowing through the switching means. For this reason, a difference occurs between the detection values of the second current detection means and the third current detection means.
また例えば、電気負荷の一端が基準電圧に短絡する異常（上述のコモン端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、高電圧スイッチング手段に流れる電流が増大していく。また例えば、電気負荷の他端が電源電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子電源ショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、高電圧スイッチング手段に流れる電流は誘導性負荷による誘導性によって徐々に上昇していく反面、第２スイッチング手段に流れる電流が急激に増大していく。また例えば、電気負荷の他端が基準電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、高電圧スイッチング手段に流れる電流が徐々に増大していく。なお、正常制御電流への制御期間については、上述した請求項１と同様である。 Further, for example, when the peak current supply to the electric load by the high voltage power supply is started when an abnormality in which one end of the electric load is short-circuited to the reference voltage (corresponding to the above-described common terminal GND short-circuit) occurs, the second switching means While no current flows, the current flowing through the high voltage switching means increases. In addition, for example, when the peak current supply to the electric load by the high voltage power supply is started when an abnormality in which the other end of the electric load is short-circuited to the power supply voltage (corresponding to the above-described TWV terminal power supply short-circuit) occurs, The current flowing through the second switching means gradually increases due to inductivity due to the inductive load, but the current flowing through the second switching means increases rapidly. Further, for example, when the peak current supply to the electric load by the high-voltage power supply is started when an abnormality occurs in which the other end of the electric load is short-circuited to the reference voltage (corresponding to the above-described TWV terminal GND short-circuit), the second switching means On the other hand, no current flows, but the current flowing through the high voltage switching means gradually increases. The control period for the normal control current is the same as that of the first aspect described above.
つまり、ピーク電流供給時についても、正常時には第２電流検出手段と第３電流検出手段による検出値に差はないものの、異常が生じるとこれら各電流検出手段による検出値が異なるものとなる。そこで本発明（請求項４）では、第２電流比較手段によって両者の差を検出すると共に、その検出した差が所定の閾値を超えた場合に異常が発生したものと判定する。そして、異常発生と判定された場合、電流が大きい方（つまりそのまま放置しておくと電流値が上昇して過電流が流れてしまう方）の経路に設けられたスイッチング手段をオフすることで、過電流が実際に流れる前に通電を停止させるのである。 That is, even when the peak current is supplied, there is no difference between the detection values of the second current detection means and the third current detection means when normal, but when an abnormality occurs, the detection values of these current detection means are different. Therefore, in the present invention (Claim 4), the difference between the two is detected by the second current comparing means, and it is determined that an abnormality has occurred when the detected difference exceeds a predetermined threshold. And when it is determined that an abnormality has occurred, by switching off the switching means provided in the path of the larger current (that is, the current value increases and the overcurrent flows if left as it is), The energization is stopped before the overcurrent actually flows.
第２異常判定手段が用いる異常判定用の閾値は、高電圧スイッチング手段及び第２スイッチング手段に実際に過電流（ピーク電流よりも大きい所定の大電流）が流れてしまうことがないような値に適宜設定すればよい。 The threshold value for abnormality determination used by the second abnormality determination unit is set to a value that does not actually cause an overcurrent (a predetermined large current larger than the peak current) to flow through the high voltage switching unit and the second switching unit. What is necessary is just to set suitably.
従って、請求項４記載の過電流保護装置によれば、ピーク電流供給期間とその後の正常制御電流に制御する期間のいずれにおいても、通電経路に上述したような各種異常が生じた場合に、各スイッチング手段に過電流を流すことなくその異常を判定することができ、過電流が流れる前に該当するスイッチング手段（電流が大きい方のスイッチング手段）をオフさせて過電流を未然に防止することができる。そのため、請求項１と同様、各スイッチング手段のスペックを上昇させることなく、想定される各異常に対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止することが可能な過電流保護装置を提供することが可能となる。 Therefore, according to the overcurrent protection device of the fourth aspect, when any of the above-described abnormalities occurs in the energization path in each of the peak current supply period and the subsequent control period to the normal control current, The abnormality can be determined without passing overcurrent to the switching means, and the overcurrent can be prevented by turning off the corresponding switching means (switching means having a larger current) before the overcurrent flows. it can. Therefore, as in the case of claim 1, it is possible to detect an abnormality for each assumed abnormality without increasing the specifications of each switching means and to prevent an overcurrent from actually flowing. A current protection device can be provided.
第２異常判定手段は、具体的には、例えば請求項５に記載するような構成とすることができる。即ち、異常判定用の閾値として、第３電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第３閾値と、第２電流検出手段により検出された電流が第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第４閾値とを有する。 Specifically, the second abnormality determination means can be configured as described in claim 5, for example. That is, as the threshold value for abnormality determination, the third threshold value used when the current detected by the third current detection unit is larger than the current detected by the second current detection unit, and the second current detection unit detects the abnormality. And a fourth threshold value used when the current is larger than the current detected by the third current detection means.
そして、第３電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第３閾値を超えた場合、高電圧経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定し、第２電流検出手段により検出された電流が第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第４閾値を超えた場合、下流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定する
上記構成の過電流保護装置によれば、各電流検出手段による検出値の大小に応じて異常判定用の閾値を個別に用意して異常発生の判定を行うようにしているため、ピーク電流供給時についても、異常判定の精度を向上させることができると共にどのような異常が発生したのかをある程度特定することも可能となる。
When the current detected by the third current detection unit is larger than the current detected by the second current detection unit and the difference between the currents exceeds the third threshold, an overcurrent is generated in the high voltage path. Is detected, the current detected by the second current detecting means is larger than the current detected by the third current detecting means, and the difference between the currents is set to the fourth threshold value. If it exceeds the threshold value, it is determined that an abnormality that causes an overcurrent to flow in the downstream path has occurred. Since it is prepared separately to determine the occurrence of abnormality, the accuracy of abnormality determination can be improved even during peak current supply, and it is also possible to specify what kind of abnormality has occurred to some extent And The
また、請求項４又は５に記載した構成の過電流保護装置においては、請求項６記載のように、第２異常判定手段は、通電制御手段により高電圧スイッチング手段がオンされている期間に判定を実行するとよい。 Further, in the overcurrent protection device having the configuration described in claim 4 or 5, as in claim 6, the second abnormality determination means is determined during a period in which the high voltage switching means is on by the energization control means. It is good to execute.
ピーク電流の供給後に高電圧スイッチング手段がオフされると、誘導性負荷に蓄積されたエネルギーによって、誘導性負荷から第２スイッチング手段及び第２電流検出抵抗、消弧用ダイオードを介して再び誘導性負荷へ戻る還流経路にて還流電流が流れる。加えて、正常制御電流への制御期間中も第２電流検出抵抗には常時電流（正常制御電流）が流れる。そのため、高電圧スイッチング手段をオフしても引き続き第２異常判定手段を動作させ続けると、何ら異常が生じていないにもかかわらず、第２電流検出手段と第３電流検出手段による検出値に差が生じてしまい、異常が発生したと誤判定されてしまう。 When the high voltage switching means is turned off after the supply of the peak current, the energy stored in the inductive load causes the inductive load to again become inductive via the second switching means, the second current detection resistor, and the arc extinguishing diode. A return current flows in the return path returning to the load. In addition, a current (normal control current) always flows through the second current detection resistor even during the control period to the normal control current. For this reason, if the second abnormality determination means continues to operate even if the high voltage switching means is turned off, the difference between the detection values of the second current detection means and the third current detection means will occur even though no abnormality has occurred. Occurs, and it is erroneously determined that an abnormality has occurred.
そこで、第２異常判定手段が、高電圧スイッチング手段がオンされている期間に判定を行うようにすれば、誤判定を防止することができ、より正確に判定することができる。
また、異常判定用の閾値（請求項２においては第１閾値及び第２閾値、請求項５においては第３閾値及び第４閾値）は、上述したように、結果として各スイッチング手段に過電流が流れないような値を適宜設定すればよいが、例えば請求項７に記載のように、正常制御電流よりも小さい値に設定するのが好ましい。
Therefore, if the second abnormality determination unit performs the determination during the period when the high voltage switching unit is on, erroneous determination can be prevented and determination can be made more accurately.
Further, as described above, the abnormality determination threshold values (the first threshold value and the second threshold value in claim 2 and the third threshold value and the fourth threshold value in claim 5) are as follows. A value that does not flow may be set as appropriate, but for example, it is preferable to set a value smaller than the normal control current as described in claim 7.
即ち、通電経路に各種異常が生じると、上述したように各電流検出手段による検出値に差が生じるわけだが、上述したいずれの異常の場合においても、いずれか一方の電流検出手段での検出電流がほぼゼロの状態で他方の電流検出手段での検出電流は正常制御電流を超える値に増大するという現象が生じる。そのため、異常判定用の閾値を正常制御電流よりも小さい値に設定しておけば、異常が発生しても、正常制御電流を超える電流が流れてしまう前にその異常発生を検出することができるため、各スイッチング手段は、正常制御電流を流すことが可能なスペックさえ有すれば十分である。但しもちろん、請求項４記載のように高電圧電源によるピーク電流の供給を行うような電気負荷駆動装置においては、ピーク電流が流れるスイッチング手段についてはそのピーク電流を流すことが可能なスペックを有する必要がある。換言すれば、ピーク電流を超える電流を想定したスペックまでは必要ないということである。 That is, when various abnormalities occur in the energization path, a difference occurs in the detection value by each current detection means as described above. However, in any case of the above-described abnormality, the current detected by any one of the current detection means is detected. In a state where is almost zero, the detection current of the other current detection means increases to a value exceeding the normal control current. Therefore, if the abnormality determination threshold is set to a value smaller than the normal control current, even if an abnormality occurs, the occurrence of the abnormality can be detected before the current exceeding the normal control current flows. Therefore, it is sufficient that each switching means has a specification that allows a normal control current to flow. However, as a matter of course, in the electric load driving device that supplies the peak current from the high voltage power source as described in claim 4, the switching means through which the peak current flows needs to have a specification capable of flowing the peak current. There is. In other words, it is not necessary to have a spec that assumes a current exceeding the peak current.
また、過電流保護手段は、例えば請求項８記載のように、通電制御手段とは別に設けられた強制オフ手段と通電制御手段に備えられた通電停止手段のうち少なくとも何れか一方を備えたものとして構成するとよい。 The overcurrent protection means includes at least one of a forced-off means provided separately from the energization control means and an energization stop means provided in the energization control means. It may be configured as
強制オフ手段は、通電制御手段とは別に設けられ、オフすべきいずれかのスイッチング手段に対して通電制御手段からの駆動信号に関係なく該スイッチング手段を強制的にオフさせるためのオフ信号を出力する。通電停止手段は、通電制御手段に備えられ、オフすべきいずれかのスイッチング手段に対して該スイッチング手段をオフさせるための駆動信号を出力する。 The forced off means is provided separately from the energization control means, and outputs an off signal for forcibly turning off the switching means regardless of the drive signal from the energization control means to any switching means to be turned off. To do. The energization stop means is provided in the energization control means and outputs a drive signal for turning off the switching means to any of the switching means to be turned off.
通電停止手段のみを備えた構成の場合は、異常発生時、通電制御手段からの駆動信号が、それまで出力されていたスイッチング手段をオンさせるための駆動信号から、オフさせるための駆動信号に切り換わる。強制オフ手段のみを備えた構成の場合は、異常発生時、オフすべきスイッチング手段に対してオフ信号が出力されることにより、そのスイッチング手段に対して通電制御手段から駆動信号（オンさせるための信号）が出力されていても強制的にオフされる。 In the case of a configuration including only the power supply stopping means, when an abnormality occurs, the drive signal from the power supply control means is switched from the drive signal for turning on the switching means that has been output until then to the drive signal for turning it off. Change. In the case of the configuration including only the forced off means, when an abnormality occurs, an off signal is output to the switching means to be turned off, so that a drive signal (for turning on the power supply control means to the switching means) Signal) is forcibly turned off.
なお、より好ましくは、強制オフ手段と通電停止手段の双方を備えた過電流保護手段を構成するとよい。このようにすることで、強制オフ手段と通電停止手段のいずれか一方が故障したとしても他方によって補うことができ、過電流保護装置の信頼性が向上する。 More preferably, an overcurrent protection unit including both a forced off unit and an energization stop unit may be configured. By doing so, even if one of the forced-off means and the energization stopping means fails, it can be compensated by the other, and the reliability of the overcurrent protection device is improved.
また、通電制御手段が電気負荷への通電を制御するにあたり、実際の通電電流値をモニタしながら所望の電流（例えば上記ピーク電流あるいは正常制御電流）に制御する際は、例えば請求項９記載のように、通電制御手段は、第２電流検出手段により検出された電流に基づいて各スイッチング手段のオン／オフを制御することにより前記電気負荷への通電を制御するようにするとよい。 In addition, when the energization control means controls the energization to the electric load, when controlling to a desired current (for example, the peak current or the normal control current) while monitoring the actual energization current value, for example, As described above, the energization control unit may control energization to the electric load by controlling on / off of each switching unit based on the current detected by the second current detection unit.
つまり、下流側経路に設けられてその通電電流を検出するための第２電流検出手段を、上述した異常判定のためだけでなく、通電制御手段による通常の電流制御用としても兼用するのである。このように構成することで、部品を共通化することができ、部品数の削減、ひいては装置の小型化・低コスト化が可能となる。 That is, the second current detection means provided in the downstream path for detecting the energization current is used not only for the above-described abnormality determination but also for normal current control by the energization control means. By configuring in this way, it is possible to share parts, and it is possible to reduce the number of parts, and thus reduce the size and cost of the apparatus.
そして、上記各電流検出手段は、例えば請求項１０に記載のように、通電経路上に挿入されると共に該通電経路の一部を構成する抵抗と、その抵抗の両端の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、この電圧検出手段により検出された電圧を検出対象の電流として検出するものとして構成するとよい。 And each said current detection means is a voltage detection which detects the voltage which inserts on the electricity supply path | route, and comprises a part of this electricity supply path | route, and the voltage of the both ends of that resistance, for example as described in Claim 10 And detecting the voltage detected by the voltage detecting means as a current to be detected.
つまり、第１電流検出手段を構成する抵抗は第１スイッチング手段と直列に挿入され、第２電流検出手段を構成する抵抗は第２スイッチング手段と直列に挿入される。また、請求項４記載の過電流保護装置において第３電流検出手段を構成する抵抗は、高電圧スイッチング手段と直列に挿入される。そして、これら各抵抗それぞれに対して、その両端の電圧（電位差）を検出する電圧検出手段を設け、その電圧を検出電流として検出するのである。 That is, the resistor constituting the first current detecting means is inserted in series with the first switching means, and the resistor constituting the second current detecting means is inserted in series with the second switching means. In the overcurrent protection device according to claim 4, the resistor constituting the third current detection means is inserted in series with the high voltage switching means. Each of these resistors is provided with voltage detection means for detecting the voltage (potential difference) at both ends thereof, and the voltage is detected as a detection current.
このように、各電流検出手段を抵抗と電圧検出手段とで構成することで、各電流検出手段を簡易的に構成することができる。 Thus, each current detection means can be simply configured by configuring each current detection means with a resistor and a voltage detection means.
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本実施形態の過電流保護機能を備えたインジェクタ駆動装置の概略構成図を示す。図１のインジェクタ駆動装置が図５に示した従来のインジェクタ駆動装置と異なるのは、ＥＣＵ１内のインジェクタ駆動用ＩＣ３の内部構成と、マイコン５の処理であり、その他の構成（コイルＬ１とその両端に接続される回路等）は図５と同じである。そのため、図５と同じ構成要素には図５と同じ符号を付し、その説明を省略する。そして、本実施形態のインジェクタ駆動装置について、主としてインジェクタ駆動用ＩＣ３の構成について説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, the schematic block diagram of the injector drive device provided with the overcurrent protection function of this embodiment is shown. The injector drive device of FIG. 1 is different from the conventional injector drive device shown in FIG. 5 in the internal configuration of the injector drive IC 3 in the ECU 1 and the processing of the microcomputer 5, and other configurations (coil L1 and both ends thereof). The circuit etc. connected to is the same as FIG. Therefore, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. And about the injector drive device of this embodiment, the structure of IC3 for injector drive is mainly demonstrated.
図１に示すように、インジェクタ駆動用ＩＣ３は、図５のインジェクタ駆動用ＩＣ１０４と同じく放電電流検出オペアンプ１１、定電流検出オペアンプ１２、及び気筒電流検出オペアンプ１３を備えている。 As shown in FIG. 1, the injector driving IC 3 includes a discharge current detection operational amplifier 11, a constant current detection operational amplifier 12, and a cylinder current detection operational amplifier 13, similar to the injector driving IC 104 of FIG. 5.
そして、放電電流検出オペアンプ１１の出力（放電電流検出値）と気筒電流検出オペアンプ１３の出力（気筒電流検出値）とが放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６により比較され、両者の差が、放電過電流検出コンパレータ２１の非反転入力端子及び放電時気筒過電流検出コンパレータ２４の反転入力端子に入力される。 Then, the output of the discharge current detection operational amplifier 11 (discharge current detection value) and the output of the cylinder current detection operational amplifier 13 (cylinder current detection value) are compared by the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16, and the difference between the two is determined as the discharge excess. The current detection comparator 21 inputs the non-inverting input terminal and the discharging cylinder overcurrent detection comparator 24 to the inverting input terminal.
また、定電流検出オペアンプ１２の出力（定電流検出値）と気筒電流検出オペアンプ１３の出力（気筒電流検出値）とが定電流／気筒電流比較オペアンプ１７により比較され、両者の差が、定電流過電流検出コンパレータ２２の非反転入力端子及び定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３の反転入力端子に入力される。 Further, the output (constant current detection value) of the constant current detection operational amplifier 12 and the output (cylinder current detection value) of the cylinder current detection operational amplifier 13 are compared by the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17, and the difference between the two is a constant current. It is input to the non-inverting input terminal of the overcurrent detection comparator 22 and the inverting input terminal of the cylinder overcurrent detection comparator 23 at the constant current.
本実施形態では、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６と定電流／気筒電流比較オペアンプ１７のいずれも、入力電圧が等しい（つまり入力差がゼロの）場合に中間電圧として２．５Ｖの電圧が出力されるよう構成されている。そのため、各オペアンプ１６，１７のいずれも、反転入力端子への入力電圧よりも非反転入力端子への入力電圧の方が大きくなればなるほど出力電圧は２．５Ｖよりも大きくなる。逆に、非反転入力端子への入力電圧よりも反転入力端子への入力電圧の方が大きくなればなるほど出力電圧は２．５Ｖよりも小さくなる。 In this embodiment, both the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 and the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17 output a voltage of 2.5 V as an intermediate voltage when the input voltages are equal (that is, the input difference is zero). It is configured to be. Therefore, in each of the operational amplifiers 16 and 17, the output voltage becomes larger than 2.5V as the input voltage to the non-inverting input terminal becomes larger than the input voltage to the inverting input terminal. Conversely, the output voltage becomes smaller than 2.5V as the input voltage to the inverting input terminal becomes larger than the input voltage to the non-inverting input terminal.
放電過電流検出コンパレータ２１では、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６からの出力（放電電流検出値と気筒電流検出値との差に応じた値；以下「放電時電流差出力」ともいう）と、放電過電流検出閾値生成部２１ａにて予め設定されている放電過電流検出閾値（本実施形態では３Ｖ）とが比較される。そして、放電電流検出値が気筒電流検出値よりも大きくなって放電時電流差出力が放電過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、放電過電流検出コンパレータ２１からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１を介して、放電ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。 In the discharge overcurrent detection comparator 21, an output from the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 (a value corresponding to a difference between the discharge current detection value and the cylinder current detection value; hereinafter also referred to as “discharge current difference output”), The discharge overcurrent detection threshold value generation unit 21a compares the preset discharge overcurrent detection threshold value (3 V in this embodiment). When the discharge current detection value becomes larger than the cylinder current detection value and the discharge current difference output exceeds the discharge overcurrent detection threshold (3 V), a high level signal is output from the discharge overcurrent detection comparator 21. This high-level signal is output to the microcomputer 5 or the like as a discharge FET overcurrent detection signal via the discharge FET abnormality determination mask AND gate 31.
放電時気筒過電流検出コンパレータ２４では、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６からの放電時電流差出力と、放電時気筒過電流検出閾値生成部２４ａにて予め設定されている放電時気筒過電流検出閾値（本実施形態では２Ｖ）とが比較される。そして、気筒電流検出値が放電電流検出値よりも大きくなって放電時電流差出力が放電時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４を介して、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。 In the discharge cylinder overcurrent detection comparator 24, the discharge current difference output from the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 and the discharge cylinder overcurrent detection preset by the discharge cylinder overcurrent detection threshold value generator 24a are detected. The threshold value (2 V in this embodiment) is compared. When the cylinder current detection value becomes larger than the discharge current detection value and the discharge current difference output becomes smaller than the discharge cylinder overcurrent detection threshold (2 V), a high level signal is output from the discharge cylinder overcurrent detection comparator 24. Is output. This high-level signal is output to the microcomputer 5 and the like as a cylinder FET overcurrent detection signal via the AND gate 34 for cylinder FET abnormality determination mask during discharge.
定電流過電流検出コンパレータ２２では、定電流／気筒電流比較オペアンプ１７からの出力（定電流検出値と気筒電流検出値との差に応じた値；以下「定電流時電流差出力」ともいう）と、定電流過電流検出閾値生成部２２ａにて予め設定されている定電流過電流検出閾値（本実施形態では３Ｖ）とが比較される。そして、定電流検出値が気筒電流検出値よりも大きくなって定電流時電流差出力が定電流過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、定電流過電流検出コンパレータ２２からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２を介して、定電流ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。 In the constant current overcurrent detection comparator 22, an output from the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17 (a value corresponding to a difference between the constant current detection value and the cylinder current detection value; hereinafter, also referred to as “current difference output at constant current”) Is compared with a constant current overcurrent detection threshold value (3 V in the present embodiment) preset in the constant current overcurrent detection threshold value generation unit 22a. When the constant current detection value becomes larger than the cylinder current detection value and the constant current overcurrent difference output exceeds the constant current overcurrent detection threshold (3 V), a high level signal is output from the constant current overcurrent detection comparator 22. Is done. This high level signal is output to the microcomputer 5 or the like as a constant current FET overcurrent detection signal through the AND gate 32 for constant current FET abnormality determination mask.
定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３では、定電流／気筒電流比較オペアンプ１７からの定電流時電流差出力と、定電流時気筒過電流検出閾値生成部２３ａにて予め設定されている定電流時気筒過電流検出閾値（本実施形態では２Ｖ）とが比較される。そして、気筒電流検出値が定電流検出値よりも大きくなって定電流時電流差出力が定電流時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３を介して、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。 In the constant current cylinder overcurrent detection comparator 23, the constant current current difference output from the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17 and the constant current time set in advance by the constant current cylinder overcurrent detection threshold value generator 23a. The cylinder overcurrent detection threshold value (2 V in this embodiment) is compared. When the cylinder current detection value becomes larger than the constant current detection value and the constant current current difference output becomes smaller than the constant current cylinder overcurrent detection threshold (2 V), the constant current cylinder overcurrent detection comparator 23 outputs a high level. Is output. This high level signal is output to the microcomputer 5 or the like as a cylinder FET overcurrent detection signal via the AND gate 33 for cylinder FET abnormality determination mask at constant current.
また、インジェクタ駆動用ＩＣ３には、マイコン５からの制御指令に応じて放電電流制御ＦＥＴ６１へ駆動信号を出力する放電ＦＥＴ駆動回路６と、マイコン５からの制御指令に応じて定電流制御ＦＥＴ６２へ駆動信号を出力する定電流ＦＥＴ駆動回路７と、マイコン５からの制御指令に応じて気筒ＦＥＴ６３へ駆動信号を出力する気筒ＦＥＴ駆動回路８と、マイコン５からの制御指令に応じて放電電流制御ＦＥＴ６１へ駆動信号を出力する放電ＦＥＴ駆動回路６と、充電用トランジスタＴＲ０へ駆動信号を出力することによりチャージコンデンサＣ０を充電する充電制御回路９が設けられている。 The injector driving IC 3 is driven to a discharge FET drive circuit 6 that outputs a drive signal to the discharge current control FET 61 in response to a control command from the microcomputer 5 and to a constant current control FET 62 in response to a control command from the microcomputer 5. A constant current FET drive circuit 7 that outputs a signal, a cylinder FET drive circuit 8 that outputs a drive signal to the cylinder FET 63 in response to a control command from the microcomputer 5, and a discharge current control FET 61 in response to a control command from the microcomputer 5 A discharge FET drive circuit 6 that outputs a drive signal and a charge control circuit 9 that charges the charge capacitor C0 by outputting the drive signal to the charging transistor TR0 are provided.
放電ＦＥＴ駆動回路６は、マイコン５から放電電流制御ＦＥＴ６１をオンすべき旨の制御指令が入力されると、放電電流制御ＦＥＴ６１のゲートへハイレベルの駆動信号を出力して放電電流制御ＦＥＴ６１をオンさせる。なお、詳細には、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号は、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１を介して放電電流制御ＦＥＴ６１のゲートへ入力される。そして、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１には、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号のほか、ＮＯＴゲート３６からの信号（詳細は後述）も入力される。 When a control command for turning on the discharge current control FET 61 is input from the microcomputer 5, the discharge FET drive circuit 6 outputs a high level drive signal to the gate of the discharge current control FET 61 to turn on the discharge current control FET 61. Let Specifically, the drive signal from the discharge FET drive circuit 6 is input to the gate of the discharge current control FET 61 via the discharge overcurrent protection AND gate 41. In addition to the drive signal from the discharge FET drive circuit 6, a signal (details will be described later) from the NOT gate 36 is also input to the discharge overcurrent protection AND gate 41.
そのため、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルであって、且つ、ＮＯＴゲート３６からの信号もハイレベルのときに、放電電流制御ＦＥＴ６１がオンされることとなる。逆に、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルであってもＮＯＴゲート３６からの信号がローレベル（即ち、放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１からの信号がハイレベル）ならば、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされる。 Therefore, when the drive signal from the discharge FET drive circuit 6 is at a high level and the signal from the NOT gate 36 is also at a high level, the discharge current control FET 61 is turned on. Conversely, even if the drive signal from the discharge FET drive circuit 6 is at a high level, if the signal from the NOT gate 36 is at a low level (ie, the signal from the discharge FET abnormality determination mask AND gate 31 is at a high level), The discharge current control FET 61 is turned off.
定電流ＦＥＴ駆動回路７は、マイコン５から定電流制御ＦＥＴ６２をオンすべき旨の制御指令が入力されると、定電流制御ＦＥＴ６２のゲートへローレベルの駆動信号を出力して定電流制御ＦＥＴ６２をオンさせる。なお、詳細には、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号は、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２を介して定電流制御ＦＥＴ６２のゲートへ入力される。そして、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２には、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号のほか、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２からの信号も入力される。 When a control command indicating that the constant current control FET 62 should be turned on is input from the microcomputer 5, the constant current FET drive circuit 7 outputs a low level drive signal to the gate of the constant current control FET 62 so that the constant current control FET 62 is turned on. Turn it on. In detail, the drive signal from the constant current FET drive circuit 7 is input to the gate of the constant current control FET 62 via the constant current overcurrent protection OR gate 42. In addition to the drive signal from the constant current FET drive circuit 7, the constant current overcurrent protection OR gate 42 also receives a signal from the constant current FET abnormality determination mask AND gate 32.
そのため、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルであって、且つ、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２からの信号もローレベルのときに、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２からローレベルの駆動信号が出力されて定電流制御ＦＥＴ６２がオンされることとなる。逆に、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルであっても定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２からの信号がハイレベルならば、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされる。 Therefore, when the drive signal from the constant current FET drive circuit 7 is at a low level and the signal from the constant current FET abnormality determination mask AND gate 32 is also at a low level, the constant current overcurrent protection OR gate 42. Thus, a low level drive signal is output and the constant current control FET 62 is turned on. Conversely, if the signal from the constant current FET abnormality determination mask AND gate 32 is at a high level even if the drive signal from the constant current FET drive circuit 7 is at a low level, the constant current control FET 62 is turned off.
気筒ＦＥＴ駆動回路８は、マイコン５から気筒ＦＥＴ６３をオンすべき旨の制御指令が入力されると、気筒ＦＥＴ６３のゲートへハイレベルの駆動信号を出力して気筒ＦＥＴ６３をオンさせる。なお、詳細には、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号は、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３を介して気筒ＦＥＴ６３のゲートへ入力される。そして、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３には、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号のほか、ＮＯＴゲート３７からの信号及びＮＯＴゲート３８からの信号（いずれも詳細は後述）も入力される。 When a control command to turn on the cylinder FET 63 is input from the microcomputer 5, the cylinder FET drive circuit 8 outputs a high level drive signal to the gate of the cylinder FET 63 to turn on the cylinder FET 63. Specifically, the drive signal from the cylinder FET drive circuit 8 is input to the gate of the cylinder FET 63 via the cylinder overcurrent protection AND gate 43. In addition to the drive signal from the cylinder FET drive circuit 8, the cylinder overcurrent protection AND gate 43 also receives a signal from the NOT gate 37 and a signal from the NOT gate 38 (both will be described in detail later).
そのため、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号がハイレベルであって、且つ、ＮＯＴゲート３７及びＮＯＴゲート３８からの信号がいずれもハイレベルのときに、気筒ＦＥＴ６３がオンされることとなる。逆に、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号がハイレベルであってもＮＯＴゲート３７からの信号がローレベル（即ち、放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４からの信号がハイレベル）あるいはＮＯＴゲート３８からの信号がローレベル（即ち、定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３からの信号がハイレベル）ならば、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。 Therefore, the cylinder FET 63 is turned on when the drive signal from the cylinder FET drive circuit 8 is at a high level and the signals from the NOT gate 37 and the NOT gate 38 are both at a high level. Conversely, even if the drive signal from the cylinder FET drive circuit 8 is at a high level, the signal from the NOT gate 37 is at a low level (that is, the signal from the AND gate 34 for cylinder FET abnormality determination mask during discharge) or If the signal from the NOT gate 38 is at a low level (ie, the signal from the constant-current cylinder FET abnormality determination mask AND gate 33 is at a high level), the cylinder FET 63 is turned off.
マイコン５は、コイルＬ１への通電時期・通電タイミングを制御すべく、上記各駆動回路６，７，８へ制御指令を出力する。各駆動回路６，７，８は、マイコン５からの制御指令に応じてハイレベル又はローレベルの駆動信号を出力する。コイルＬ１へ通電を行う際の各駆動回路６，７，８からの駆動信号およびコイルＬ１の通電波形の具体例を、図２に示す。 The microcomputer 5 outputs a control command to each of the drive circuits 6, 7, and 8 so as to control the energization timing and energization timing of the coil L1. Each drive circuit 6, 7, 8 outputs a high level or low level drive signal in accordance with a control command from the microcomputer 5. FIG. 2 shows a specific example of drive signals from the drive circuits 6, 7, and 8 and the energization waveform of the coil L1 when energizing the coil L1.
図２に示す通り、通電開始時（放電制御開始時）には、まず、気筒ＦＥＴ６３への駆動信号をハイレベルにして気筒ＦＥＴ６３をオンさせると共に、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号をハイレベルにして放電電流制御ＦＥＴ６１をオンさせることにより、チャージコンデンサＣ０の充電エネルギーをコイルＬ１へ供給する。つまり、コイルＬ１へ放電電流を流す。これにより、コイルＬ１への電流は図２に示すように上昇していく。なお、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号はハイレベルのまま（即ち、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされたまま）である。 As shown in FIG. 2, when energization is started (at the start of discharge control), first, the drive signal to the cylinder FET 63 is set to high level to turn on the cylinder FET 63, and the drive signal to the discharge current control FET 61 is set to high level. By turning on the discharge current control FET 61, the charging energy of the charge capacitor C0 is supplied to the coil L1. That is, a discharge current is passed through the coil L1. Thereby, the current to the coil L1 rises as shown in FIG. Note that the drive signal to the constant current control FET 62 remains at the high level (that is, the constant current control FET 62 remains off).
そして、電流値が所定のピーク値に達すると、気筒ＦＥＴ６３はオンさせたままで放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせ、放電電流の供給を停止する。これにより、コイルＬ１には、コイルＬ１に蓄積されたエネルギーによる還流電流が流れつつ、その通電電流は徐々に減少していく。 When the current value reaches a predetermined peak value, the discharge current control FET 61 is turned off while the cylinder FET 63 remains on, and the supply of the discharge current is stopped. As a result, while the return current due to the energy accumulated in the coil L1 flows through the coil L1, the energization current gradually decreases.
そして、通電電流（還流電流）が所定の値まで低下したところで、定電流制御ＦＥＴ６２へローレベルの駆動信号を出力することにより、定電流制御ＦＥＴ６２をオンさせて、定電流制御に移行する。これにより、電源ライン（電源電圧ＶＢ）から定電流制御ＦＥＴ６２を経てコイルＬ１へ電流が流れるが、定電流制御時には所定のデューティ比にて定電流制御ＦＥＴ６２がオン／オフ制御される。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２のオン期間中は電源電圧ＶＢの供給によりコイルＬ１の電流は増加し、定電流制御ＦＥＴ６２のオフ期間中はコイルＬ１の電流（還流電流）は減少することになり、定電流制御期間中はこの電流の増減が繰り返される。その結果、コイルＬ１の通電電流値はほぼ一定レベルの定電流に維持されることとなる。 When the energization current (return current) decreases to a predetermined value, a low-level drive signal is output to the constant current control FET 62 to turn on the constant current control FET 62 and shift to constant current control. As a result, a current flows from the power supply line (power supply voltage VB) to the coil L1 via the constant current control FET 62. During constant current control, the constant current control FET 62 is on / off controlled at a predetermined duty ratio. For this reason, the current of the coil L1 increases due to the supply of the power supply voltage VB during the ON period of the constant current control FET 62, and the current (return current) of the coil L1 decreases during the OFF period of the constant current control FET 62. This current increase / decrease is repeated during the current control period. As a result, the energization current value of the coil L1 is maintained at a substantially constant constant current.
なお、マイコン５は、コイルＬ１の通電電流値に応じて上記各制御指令を出力し、各ＦＥＴ６１，６２，６３をオン／オフさせるわけだが、その際、気筒電流検出抵抗Ｒ３を用いてコイルＬ１の通電電流値をモニタしている。即ち、図示しないものの、気筒電流検出抵抗Ｒ３により検出されて気筒電流検出オペアンプ１３により増幅された気筒電流検出値は、マイコン５にも入力される。マイコン５は、その入力された気筒電流検出値によってコイルＬ１の通電状態をモニタしつつ、放電制御時にはコイルＬ１の通電電流がピーク値に達するよう、また定電流制御時にはコイルＬ１の通電電流が一定レベルに維持されるよう、上記各駆動回路６，７，８へ制御指令を出力する。つまり、気筒電流検出抵抗Ｒ３は、後述する回路異常検出の目的としてだけでなく、マイコン５がコイルＬ１への通電を制御する際の通電電流モニタ機能をも兼ね備えている。 The microcomputer 5 outputs the control commands according to the energization current value of the coil L1, and turns on / off the FETs 61, 62, 63. At this time, the coil L1 is detected using the cylinder current detection resistor R3. Is monitored. That is, although not shown, the cylinder current detection value detected by the cylinder current detection resistor R3 and amplified by the cylinder current detection operational amplifier 13 is also input to the microcomputer 5. The microcomputer 5 monitors the energization state of the coil L1 based on the input cylinder current detection value so that the energization current of the coil L1 reaches a peak value during discharge control, and the energization current of the coil L1 is constant during constant current control. A control command is output to each of the drive circuits 6, 7, and 8 so that the level is maintained. That is, the cylinder current detection resistor R3 has not only the purpose of detecting a circuit abnormality to be described later, but also an energization current monitoring function when the microcomputer 5 controls the energization of the coil L1.
また、マイコン５は、充電制御回路９に対しても制御指令を出力する。充電制御回路９は、マイコン５からの制御指令に従って充電用トランジスタＴＲ０を駆動（ひいてはチャージコンデンサＣ０を充電）する。 The microcomputer 5 also outputs a control command to the charge control circuit 9. The charging control circuit 9 drives the charging transistor TR0 (and thus charges the charge capacitor C0) in accordance with a control command from the microcomputer 5.
次に、上記構成のインジェクタ駆動装置が備える過電流保護機能について説明する。まず、想定される異常モードと、異常時に過電流が流れるＦＥＴについて整理すると、表１の通りとなる。 Next, an overcurrent protection function provided in the injector driving device having the above-described configuration will be described. First, Table 1 summarizes the assumed abnormal modes and FETs in which an overcurrent flows when an abnormality occurs.
そこで本実施形態では、上記異常が発生した場合に、その異常によっていずれかのＦＥＴに過電流が流れる前に、その過電流が流れるおそれのあるＦＥＴをオフさせ、過電流が流れるのを未然に防ぐようにしている。 Therefore, in the present embodiment, when the above abnormality occurs, before the overcurrent flows to any FET due to the abnormality, the FET that may cause the overcurrent to flow is turned off to prevent the overcurrent from flowing. I try to prevent it.
まず、放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れるような異常が生じた場合、放電制御が開始されると、気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流に対して放電電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６から放電時電流差出力として出力され、この放電時電流差出力が放電過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、放電過電流検出コンパレータ２１からハイレベルの信号（即ち放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れてしまうような異常が発生したことを示す信号）が出力される。そして、このハイレベルの信号は放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１に入力される。 First, when an abnormality such that an overcurrent flows in the discharge current control FET 61 occurs, when the discharge control is started, the current flowing through the discharge current detection resistor R1 rapidly rises with respect to the current flowing through the cylinder current detection resistor R3. The difference between the two spreads. This difference is output from the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 as a discharge current difference output. When this discharge current difference output exceeds the discharge overcurrent detection threshold (3 V), the discharge overcurrent detection comparator 21 outputs a high level. A signal (that is, a signal indicating that an abnormality that causes an overcurrent to flow through the discharge current control FET 61) is output. The high level signal is input to the discharge FET abnormality determination mask AND gate 31.
放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１は、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルとなる放電制御期間中のみ放電過電流検出コンパレータ２１からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号がローレベルの場合は放電過電流検出コンパレータ２１からの出力は無効となるが、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号がハイレベルならば、放電過電流検出コンパレータ２１からのハイレベル出力は有効となり、放電ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及びＮＯＴゲート３６に入力される。 The discharge FET abnormality determination mask AND gate 31 is provided to validate the output from the discharge overcurrent detection comparator 21 only during the discharge control period in which the drive signal from the discharge FET drive circuit 6 is at a high level. It is. Therefore, when the drive signal to the discharge current control FET 61 is at a low level, the output from the discharge overcurrent detection comparator 21 becomes invalid. However, if the drive signal to the discharge current control FET 61 is at a high level, the discharge overcurrent detection comparator. The high level output from 21 becomes valid and is input to the microcomputer 5 and the NOT gate 36 as a discharge FET overcurrent detection signal.
これにより、ＮＯＴゲート３６から放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１にはローレベル信号が入力されるため、放電電流制御時であって放電ＦＥＴ駆動回路６からハイレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１からの出力はローレベルに転じる。そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされる。 As a result, since a low level signal is input from the NOT gate 36 to the discharge overcurrent protection AND gate 41, a high level drive signal is output from the discharge FET drive circuit 6 during the discharge current control. Nevertheless, the output from the discharge overcurrent protection AND gate 41 turns to a low level. Therefore, the discharge current control FET 61 is turned off.
ここで、放電過電流検出コンパレータ２１の反転入力端子に入力される放電過電流検出閾値（３Ｖ）は、異常発生によって放電電流制御ＦＥＴ６１の電流値が急上昇してもその値が放電電流制御ＦＥＴ６１のスペック（正常な放電電流・ピーク電流に耐えうる程度のスペック）を超える前に放電過電流検出コンパレータ２１の出力がハイレベルとなるように設定されている。よって、放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れてしまうような異常が発生したとしても、放電電流制御ＦＥＴ６１の電流が実際に過電流となってしまう前に、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされる。これにより、放電電流制御ＦＥＴ６１は過電流から保護されることとなる。 Here, the discharge overcurrent detection threshold value (3 V) input to the inverting input terminal of the discharge overcurrent detection comparator 21 is the value of the discharge current control FET 61 even if the current value of the discharge current control FET 61 suddenly increases due to the occurrence of an abnormality. The output of the discharge overcurrent detection comparator 21 is set to a high level before exceeding the spec (spec that can withstand normal discharge current / peak current). Therefore, even if an abnormality that causes an overcurrent to flow in the discharge current control FET 61 occurs, the discharge current control FET 61 is turned off before the current of the discharge current control FET 61 actually becomes an overcurrent. As a result, the discharge current control FET 61 is protected from overcurrent.
次に、気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れるような異常が生じた場合、放電制御が開始されると、放電電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流に対して気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６から放電時電流差出力として出力され、両者の差が大きくなって放電時電流差出力が中間電圧である２．５Ｖから減少していき、放電時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からハイレベルの信号（即ち気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れてしまうような異常が発生したことを示す信号）が出力される。そして、このハイレベルの信号は放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４に入力される。 Next, when an abnormality occurs such that an overcurrent flows through the cylinder FET 63, when the discharge control is started, the current flowing through the cylinder current detection resistor R3 rapidly increases with respect to the current flowing through the discharge current detection resistor R1. , The difference between the two widens. This difference is output from the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 as a discharge current difference output. The difference between the two increases, and the discharge current difference output decreases from the intermediate voltage of 2.5 V. When it becomes smaller than the overcurrent detection threshold value (2 V), a high level signal (that is, a signal indicating that an abnormality that would cause an overcurrent to flow through the cylinder FET 63) is output from the cylinder overcurrent detection comparator 24 during discharge. . The high level signal is input to the cylinder FET abnormality determination mask AND gate 34 during discharge.
放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４は、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルとなる放電制御期間中のみ放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号がハイレベルならば、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からのハイレベル出力は有効となり、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及びＮＯＴゲート３７に入力される。 The discharge cylinder FET abnormality determination mask AND gate 34 is provided to validate the output from the discharge cylinder overcurrent detection comparator 24 only during the discharge control period in which the drive signal from the discharge FET drive circuit 6 is at a high level. It is what has been. Therefore, if the drive signal to the discharge current control FET 61 is at a high level, the high level output from the cylinder overcurrent detection comparator 24 at the time of discharge is valid and is input to the microcomputer 5 and the NOT gate 37 as a cylinder FET overcurrent detection signal. .
これにより、ＮＯＴゲート３７から気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３にはローレベル信号が入力されるため、放電電流制御時であって気筒ＦＥＴ駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３からの出力はローレベルに転じる。そのため、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。 As a result, since a low level signal is input from the NOT gate 37 to the cylinder overcurrent protection AND gate 43, a high level drive signal is output from the cylinder FET drive circuit 8 during discharge current control. Nevertheless, the output from the cylinder overcurrent protection AND gate 43 turns to a low level. Therefore, the cylinder FET 63 is turned off.
ここで、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４の非反転入力端子に入力される放電時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）は、異常発生によって気筒ＦＥＴ６３の電流値が急上昇してもその値が気筒ＦＥＴ６３のスペック（正常な放電電流・ピーク電流に耐えうる程度のスペック）を超える前に放電時気筒過電流検出コンパレータ２４の出力がハイレベルとなるように設定されている。よって、気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れてしまうような異常が発生したとしても、気筒ＦＥＴ６３の電流が実際に過電流となってしまう前に、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。これにより、気筒ＦＥＴ６３は過電流から保護されることとなる。 Here, the discharge cylinder overcurrent detection threshold (2 V) input to the non-inverting input terminal of the discharge cylinder overcurrent detection comparator 24 is the cylinder FET 63 even if the current value of the cylinder FET 63 rapidly increases due to the occurrence of an abnormality. The output of the cylinder overcurrent detection comparator 24 at the time of discharge is set to a high level before exceeding the specification (spec that can withstand normal discharge current / peak current). Therefore, even if an abnormality that causes an overcurrent to flow in the cylinder FET 63 occurs, the cylinder FET 63 is turned off before the current in the cylinder FET 63 actually becomes an overcurrent. As a result, the cylinder FET 63 is protected from overcurrent.
次に、定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れるような異常が生じた場合、定電流制御が開始されると、気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流に対して定電流検出抵抗Ｒ２に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は定電流／気筒電流比較オペアンプ１７から定電流時電流差出力として出力され、この定電流時電流差出力が定電流過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、定電流過電流検出コンパレータ２２からハイレベルの信号（即ち定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れてしまうような異常が発生したことを示す信号）が出力される。そして、このハイレベルの信号は定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２に入力される。 Next, when an abnormality occurs such that an overcurrent flows in the constant current control FET 62, when the constant current control is started, the current flowing through the constant current detection resistor R2 rapidly increases with respect to the current flowing through the cylinder current detection resistor R3. The difference between the two will widen. This difference is output from the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17 as a current difference output during constant current. When the current difference output during constant current exceeds a constant current overcurrent detection threshold (3 V), the constant current overcurrent detection comparator 22 is output. To a high level signal (that is, a signal indicating that an abnormality has occurred such that an overcurrent flows through the constant current control FET 62). The high level signal is input to the AND gate 32 for constant current FET abnormality determination mask.
定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２は、ＮＯＴゲート３５との協働により、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルとなる定電流制御期間中のみ定電流過電流検出コンパレータ２２からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号がハイレベルの場合は定電流過電流検出コンパレータ２２からの出力は無効となるが、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号がローレベルならば、定電流過電流検出コンパレータ２２からのハイレベル出力は有効となり、定電流ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及び定電流過電流保護用ＯＲゲート４２に入力される。 The AND gate 32 for constant current FET abnormality determination mask is operated from the constant current overcurrent detection comparator 22 only in the constant current control period in which the drive signal from the constant current FET drive circuit 7 is at a low level in cooperation with the NOT gate 35. This is provided to enable the output of. Therefore, when the drive signal to the constant current control FET 62 is at a high level, the output from the constant current overcurrent detection comparator 22 is invalid. However, if the drive signal to the constant current control FET 62 is at a low level, the constant current overcurrent is The high level output from the detection comparator 22 becomes valid and is input to the microcomputer 5 and the constant current overcurrent protection OR gate 42 as a constant current FET overcurrent detection signal.
これにより、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２にはハイレベル信号が入力されるため、定電流制御時であって定電流ＦＥＴ駆動回路７からローレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２からの出力はハイレベルに転じる。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされる。 As a result, since a high level signal is input to the constant current overcurrent protection OR gate 42, a low level drive signal is output from the constant current FET drive circuit 7 during constant current control. In other words, the output from the constant current overcurrent protection OR gate 42 turns to a high level. Therefore, the constant current control FET 62 is turned off.
ここで、定電流過電流検出コンパレータ２２の反転入力端子に入力される定電流過電流検出閾値（３Ｖ）は、異常発生によって定電流制御ＦＥＴ６２の電流値が急上昇してもその値が定電流制御ＦＥＴ６２のスペック（正常制御電流に耐えうる程度のスペック）を超える前に定電流過電流検出コンパレータ２２の出力がハイレベルとなるように設定されている。よって、定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れてしまうような異常が発生したとしても、定電流制御ＦＥＴ６２の電流が実際に過電流となってしまう前に、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされる。これにより、定電流制御ＦＥＴ６２は過電流から保護されることとなる。 Here, the constant current overcurrent detection threshold value (3 V) input to the inverting input terminal of the constant current overcurrent detection comparator 22 is constant current control even if the current value of the constant current control FET 62 suddenly increases due to occurrence of an abnormality. The output of the constant current overcurrent detection comparator 22 is set to a high level before exceeding the specification of the FET 62 (spec that can withstand normal control current). Therefore, even if an abnormality that causes an overcurrent to flow through the constant current control FET 62 occurs, the constant current control FET 62 is turned off before the current of the constant current control FET 62 actually becomes an overcurrent. Thereby, the constant current control FET 62 is protected from overcurrent.
また、定電流制御時に気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れるような異常が生じた場合、定電流制御が開始されると、定電流検出抵抗Ｒ２に流れる電流に対して気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は定電流／気筒電流比較オペアンプ１７から定電流時電流差出力として出力され、両者の差が大きくなって定電流時電流差出力が中間電圧である２．５Ｖから減少していき、定電流時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からハイレベルの信号が出力される。そして、このハイレベルの信号は定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３に入力される。 In addition, when an abnormality occurs such that an overcurrent flows through the cylinder FET 63 during the constant current control, when the constant current control is started, the current flowing through the cylinder current detection resistor R3 is greater than the current flowing through the constant current detection resistor R2. Soaring, the difference between the two widens. This difference is output from the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17 as a current difference output at constant current, and the difference between the two increases and the current difference output at constant current decreases from an intermediate voltage of 2.5 V. When the current-cylinder overcurrent detection threshold value (2 V) becomes smaller, a high-level signal is output from the constant-current cylinder overcurrent detection comparator 23. The high level signal is inputted to the AND gate 33 for cylinder FET abnormality determination mask at constant current.
定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３は、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２と同様、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルとなる定電流制御期間中のみ定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号がローハイレベルならば、定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からのハイレベル出力は有効となり、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及びＮＯＴゲート３８に入力される。 The constant current cylinder FET abnormality determination mask AND gate 33, like the constant current FET abnormality determination mask AND gate 32, has a constant current only during a constant current control period in which the drive signal from the constant current FET drive circuit 7 is at a low level. This is provided to validate the output from the hour cylinder overcurrent detection comparator 23. Therefore, if the drive signal to the constant current control FET 62 is at a low high level, the high level output from the cylinder overcurrent detection comparator 23 at the time of constant current is valid and is input to the microcomputer 5 and the NOT gate 38 as a cylinder FET overcurrent detection signal. The
これにより、ＮＯＴゲート３８から気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３にはローレベル信号が入力されるため、定電流制御時であって気筒ＦＥＴ駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３からの出力はローレベルに転じる。そのため、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。 As a result, since a low level signal is input from the NOT gate 38 to the cylinder overcurrent protection AND gate 43, a high level drive signal is output from the cylinder FET drive circuit 8 during constant current control. Nevertheless, the output from the cylinder overcurrent protection AND gate 43 turns to a low level. Therefore, the cylinder FET 63 is turned off.
このように、本実施形態では、表１に示した各異常モードのうちいずれかの異常が発生した場合、各過電流検出コンパレータ２１〜２４のいずれかにおいてハイレベル信号が出力される。そして、放電過電流検出コンパレータ２１及び放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からのハイレベル信号は、放電電流制御時（放電電流制御ＦＥＴ６１へハイレベル信号が出力されている時）に有効となってそれぞれ過電流検出信号として出力される。また、定電流過電流検出コンパレータ２２及び定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からのハイレベル信号は、定電流制御時であって定電流制御ＦＥＴ６２へローレベル信号が出力されている時に有効となってそれぞれ過電流検出信号として出力される。そして、この過電流検出信号により、異常によって電流が増大しつつあるＦＥＴがオフされ、過電流が未然に防止される。 As described above, in this embodiment, when any abnormality occurs in each of the abnormality modes shown in Table 1, a high level signal is output from any of the overcurrent detection comparators 21 to 24. The high level signals from the discharge overcurrent detection comparator 21 and the discharge cylinder overcurrent detection comparator 24 become effective during discharge current control (when a high level signal is output to the discharge current control FET 61), respectively. Output as an overcurrent detection signal. The high level signals from the constant current overcurrent detection comparator 22 and the constant current cylinder overcurrent detection comparator 23 are effective when the constant current control is being performed and the low level signal is output to the constant current control FET 62. Are output as overcurrent detection signals. The overcurrent detection signal turns off the FET whose current is increasing due to an abnormality, thereby preventing the overcurrent.
なお、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４は、異常発生により一旦ハイレベルの過電流検出信号が出力されると、その後は入力信号に関係なくそのハイレベルの過電流検出信号の出力を継続するように構成されている。そのため、異常発生により過電流が流れるおそれのあるＦＥＴは、異常発生後は継続してオフされる。 Each of the abnormality determination mask AND gates 31 to 34 once outputs a high-level overcurrent detection signal due to the occurrence of an abnormality, then continues to output the high-level overcurrent detection signal regardless of the input signal. Is configured to do. For this reason, FETs that may cause overcurrent to flow due to the occurrence of an abnormality are continuously turned off after the occurrence of the abnormality.
このように、本実施形態のインジェクタ駆動装置では、インジェクタ駆動用ＩＣ３単独で、異常発生時に過電流防止対象のＦＥＴをオフさせることが可能であるが、これに加えて、異常発生時にマイコン５から制御指令によっても、過電流防止対象のＦＥＴをオフさせるようにしている。例えば、放電制御時に放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れるような異常が発生した場合、ＮＯＴゲート３６から放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１へローレベル信号が入力されることにより、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされることになるのだが、これに加えて、マイコン５が、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号をローレベルにするよう制御指令を出力するのである。 As described above, in the injector driving device of the present embodiment, the injector driving IC 3 alone can turn off the FET to be prevented from overcurrent when an abnormality occurs, but in addition to this, from the microcomputer 5 when an abnormality occurs, The FET for overcurrent prevention is also turned off by the control command. For example, when an abnormality occurs in which overcurrent flows in the discharge current control FET 61 during discharge control, a low level signal is input from the NOT gate 36 to the discharge overcurrent protection AND gate 41, so that the discharge current control FET 61 is In addition to this, the microcomputer 5 outputs a control command so that the drive signal from the discharge FET drive circuit 6 is at a low level.
即ち、上述したように各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４からの各過電流検出信号は、マイコン５にも入力される。そして、マイコン５においても、その入力された過電流検出信号に基づいてどのような異常が生じたか、さらにはどのＦＥＴに過電流が流れるおそれがあるかを判断し、過電流が流れるおそれのあるＦＥＴをオフさせるための制御指令を出力する。 That is, as described above, each overcurrent detection signal from each abnormality determination mask AND gate 31 to 34 is also input to the microcomputer 5. The microcomputer 5 also determines what abnormality has occurred based on the input overcurrent detection signal, and further, to which FETs there is a risk of overcurrent flowing, and there is a risk of overcurrent flowing. A control command for turning off the FET is output.
図３に、マイコン５が実行する過電流保護処理のフローチャートを示す。この過電流保護処理が開始されると、まず、放電制御が開始されたか否かが判断され（Ｓ１１０）、放電制御が開始されると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、異常が検出されたか否か、即ち、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４のいずれかからハイレベルの過電流検出信号が入力されたか否かが判断される（Ｓ１２０）。 FIG. 3 shows a flowchart of overcurrent protection processing executed by the microcomputer 5. When the overcurrent protection process is started, it is first determined whether or not the discharge control is started (S110). When the discharge control is started (S110: YES), whether or not an abnormality is detected, that is, Then, it is determined whether or not a high-level overcurrent detection signal is input from any one of the abnormality determination mask AND gates 31 to 34 (S120).
このとき、異常が生じていた場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、その異常モードに応じて、過電流が流れるおそれのある過電流防止対象のＦＥＴをオフさせるための制御指令が出力される（Ｓ１３０）。例えば、コモン端子ＧＮＤショートの発生によって放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１から放電ＦＥＴ過電流検出信号（ハイレベル信号）が入力された場合、マイコン５は、放電ＦＥＴ駆動回路６に対し、放電電流制御ＦＥＴ６１へローレベルの駆動信号を出力させるための制御指令を出力する。 At this time, if an abnormality has occurred (S120: YES), a control command for turning off the overcurrent prevention target FET that may cause an overcurrent is output according to the abnormality mode (S130). For example, when a discharge FET overcurrent detection signal (high level signal) is input from the discharge FET abnormality determination mask AND gate 31 due to occurrence of a common terminal GND short-circuit, the microcomputer 5 sends a discharge current to the discharge FET drive circuit 6. A control command for causing the control FET 61 to output a low-level drive signal is output.
その後、所定の異常検出処理を実行して（Ｓ１４０）、本過電流保護処理を終了する。なお、異常検出処理は、例えば、車両の運転者に対する視覚的或いは聴覚的な警告の発信や、ダイアグ記録などが行われる。 Thereafter, a predetermined abnormality detection process is executed (S140), and this overcurrent protection process is terminated. Note that the abnormality detection processing includes, for example, transmission of a visual or audible warning to the driver of the vehicle or diagnosis recording.
一方、Ｓ１２０の判断処理において異常が検出されなければ、放電制御が終了したか否かが判断される（Ｓ１５０）。そして、放電制御期間中であれば再びＳ１２０に戻るが、放電制御が終了した場合、定電流制御ＦＥＴ６２がオンされているか否か、即ち定電流ＦＥＴ駆動回路７に対して定電流制御ＦＥＴ６２をオンすべき旨の制御指令を出力しているか否かが判断される（Ｓ１６０）。 On the other hand, if no abnormality is detected in the determination process of S120, it is determined whether or not the discharge control is completed (S150). If it is during the discharge control period, the process returns to S120 again. However, when the discharge control is finished, whether or not the constant current control FET 62 is turned on, that is, the constant current control FET 62 is turned on with respect to the constant current FET drive circuit 7. It is determined whether or not a control command to the effect is output (S160).
ここで、定電流制御ＦＥＴ６２がオンされていなければ（Ｓ１６０：ＮＯ）、定電流制御が終了したか否かが判断され（Ｓ１８０）、定電流制御が終了したならば（Ｓ１８０：ＹＥＳ）そのまま一旦本処理を終了するが、まだ定電流制御が継続中であれば（Ｓ１８０：ＮＯ）、再びＳ１６０に戻る。 Here, if the constant current control FET 62 is not turned on (S160: NO), it is determined whether or not the constant current control is finished (S180). If the constant current control is finished (S180: YES), it is temporarily once as it is. This process is terminated, but if the constant current control is still ongoing (S180: NO), the process returns to S160 again.
Ｓ１６０の判断処理において定電流制御ＦＥＴ６２がオンされている場合、異常が検出されたか否か、即ち、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４のいずれかからハイレベルの過電流検出信号が入力されたか否かが判断される（Ｓ１７０）。このとき、異常が生じていなければＳ１８０に進むが、異常が生じていれば、Ｓ１３０に進み、上述した通り、過電流防止対象のＦＥＴをオフさせるための制御指令が出力される。 When the constant current control FET 62 is turned on in the determination process of S160, whether or not an abnormality is detected, that is, a high-level overcurrent detection signal is input from any one of the abnormality determination mask AND gates 31 to 34. It is determined whether or not (S170). At this time, if no abnormality has occurred, the process proceeds to S180, but if an abnormality has occurred, the process proceeds to S130, and a control command for turning off the overcurrent prevention target FET is output as described above.
以上説明したように、本実施形態のインジェクタ駆動装置では、放電制御時には、放電電流検出抵抗Ｒ１による検出値（放電電流制御ＦＥＴ６１の通電電流）と気筒電流検出抵抗Ｒ３の検出値（気筒ＦＥＴ６３の通電電流）とが比較され、両者の差が所定レベルを超えたとき、即ち放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６からの放電時電流差出力が２Ｖを下回るか或いは３Ｖを超えたとき、それぞれ対応する過電流検出信号が出力されて、過電流防止対象のＦＥＴがオフされる。 As described above, in the injector driving device of the present embodiment, at the time of discharge control, a detection value by the discharge current detection resistor R1 (energization current of the discharge current control FET 61) and a detection value of the cylinder current detection resistor R3 (energization of the cylinder FET 63). Current) and the difference between the two exceeds a predetermined level, that is, when the discharge current difference output from the discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 falls below 2V or exceeds 3V, the corresponding excess A current detection signal is output, and the overcurrent prevention target FET is turned off.
つまり、通電電流が実際に過電流に達したことをもって異常の発生を検出するのではなく、通電電流が正常レベルに保持されている間に、負荷（コイルＬ１）の上流側と下流側の電流差に基づいて、異常を検出するようにしている。そのため、過電流に備えて各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックを必要以上に高く必要がなく、正常時の電流に耐えうる程度のスペックで十分である。しかも、表１に示したいずれの異常モードに対しても、異常発生時には通電電流に差が生じるため、いずれの異常モードも検出することが可能である。 That is, the occurrence of an abnormality is not detected when the energization current actually reaches an overcurrent, but the current on the upstream side and the downstream side of the load (coil L1) while the energization current is maintained at a normal level. An abnormality is detected based on the difference. Therefore, the specifications of the FETs 61, 62, and 63 need not be higher than necessary in preparation for overcurrent, and a specification that can withstand a normal current is sufficient. In addition, for any of the abnormal modes shown in Table 1, since a difference occurs in the energized current when an abnormality occurs, any abnormal mode can be detected.
また、単に電流差が生じたことのみをもって無条件に異常と判定するのではなく、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４を備えることにより、真に異常と判定すべき場合にのみ異常判定（過電流検出信号の出力）を行うようにしている。即ち、放電過電流検出コンパレータ２１及び放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からの出力信号は放電ＦＥＴ駆動回路６からハイレベルの駆動信号が出力されて放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１からハイレベルの駆動信号が出力されているときに有効となり、定電流過電流検出コンパレータ２２及び定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からの出力信号は定電流ＦＥＴ駆動回路７からローレベルの駆動信号が出力されて定電流過電流保護用ＯＲゲート４２からローレベルの駆動信号が出力されているときに有効となる。そのため、放電制御期間および定電流制御期間のそれぞれにおいて適切な異常判定を行うことができる。 Also, it is not determined that an abnormality is unconditionally based only on the occurrence of a current difference, but by providing each abnormality determination mask AND gates 31 to 34, an abnormality determination (only when an abnormality is determined to be true) Output of overcurrent detection signal). In other words, the output signals from the discharge overcurrent detection comparator 21 and the cylinder overcurrent detection comparator 24 at the time of discharge are driven to a high level from the discharge overcurrent protection AND gate 41 as a high level drive signal is output from the discharge FET drive circuit 6. The signal becomes effective when a signal is output, and the output signals from the constant current overcurrent detection comparator 22 and the constant current cylinder overcurrent detection comparator 23 are constant when the constant current FET drive circuit 7 outputs a low level drive signal. This is effective when a low level drive signal is output from the current overcurrent protection OR gate 42. Therefore, appropriate abnormality determination can be performed in each of the discharge control period and the constant current control period.
また、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４のいずれかで異常が判定されとき（つまりハイレベル信号が出力されたとき）、過電流防止対象のＦＥＴに対し、インジェクタ駆動用ＩＣ３自身がそのＦＥＴをオフさせるよう動作するのに加え、マイコン５からも、そのＦＥＴをオフさせるための制御指令が出力される。そのため、異常発生時の各ＦＥＴ６１〜６３の保護（オフ）をより確実に行うことができる。 Further, when an abnormality is determined by any one of the abnormality determination mask AND gates 31 to 34 (that is, when a high level signal is output), the injector driving IC 3 itself has the FET for the overcurrent prevention target FET. In addition, the microcomputer 5 outputs a control command for turning off the FET. Therefore, the FETs 61 to 63 can be protected (off) more reliably when an abnormality occurs.
なお、本実施形態において、放電電流制御ＦＥＴ６１は本発明の高電圧スイッチング手段に相当し、定電流制御ＦＥＴ６２は本発明の第１スイッチング手段に相当し、気筒ＦＥＴ６３は本発明の第２スイッチング手段に相当し、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６は本発明の第２電流比較手段に相当し、定電流／気筒電流比較オペアンプ１７は本発明の第１電流比較手段に相当する。 In this embodiment, the discharge current control FET 61 corresponds to the high voltage switching means of the present invention, the constant current control FET 62 corresponds to the first switching means of the present invention, and the cylinder FET 63 corresponds to the second switching means of the present invention. The discharge current / cylinder current comparison operational amplifier 16 corresponds to the second current comparison means of the present invention, and the constant current / cylinder current comparison operational amplifier 17 corresponds to the first current comparison means of the present invention.
また、マイコン５は本発明の通電制御手段として機能すると共に本発明の過電流保護手段（通電停止手段）としても機能する。また、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３はいずれも本発明の過電流保護手段（強制オフ手段）に相当する。 The microcomputer 5 functions as an energization control unit of the present invention and also functions as an overcurrent protection unit (energization stop unit) of the present invention. Further, the discharge overcurrent protection AND gate 41, the constant current overcurrent protection OR gate 42, and the cylinder overcurrent protection AND gate 43 all correspond to the overcurrent protection means (forced off means) of the present invention.
尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、通電開始時にまず放電制御を行って放電電流を流し、その後定電流制御に移行して電流値を一定レベルに保持するよう構成されたインジェクタ駆動装置を例に挙げて説明したが、このような構成に限らず、例えば放電制御は行わずに定電流制御のみを行うような回路に対しても本発明を適用可能である。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an injector driving device configured to perform discharge control at the start of energization, flow a discharge current first, and then shift to constant current control to hold the current value at a constant level will be described as an example. However, the present invention can be applied not only to such a configuration but also to a circuit that performs only constant current control without performing discharge control, for example.
具体的には、電源ライン（電源電圧ＶＢ）から定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、コモン端子５１、コイルＬ１、ＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに至るような構成のみを備えた回路に対しても、定電流検出抵抗Ｒ２と気筒電流検出抵抗Ｒ３との検出値の差に基づいて、上記実施形態と全く同じように異常の検出及び過電流保護を行うことができる。 Specifically, from the power supply line (power supply voltage VB), the constant current detection resistor R2, the constant current control FET 62, the diode D1, the common terminal 51, the coil L1, the TWV terminal 52, the cylinder FET 63, and the cylinder current detection resistor R3 are grounded. Even for a circuit having only a configuration that reaches the line, based on the difference between the detection values of the constant current detection resistor R2 and the cylinder current detection resistor R3, the abnormality detection and overload are performed in exactly the same manner as in the above embodiment. Current protection can be performed.
また、上記実施形態では、異常発生時にインジェクタ駆動用ＩＣ３単独で過電流保護対象のＦＥＴをオフさせることができるよう、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２、及び気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３を備えたが、異常発生時にマイコン５からの制御指令により過電流保護対象のＦＥＴをオフさせることができれば、これら各ゲート４１，４２，４３は必ずしも備える必要はない。ただ、より信頼性を高め、且つ異常時により迅速な過電流保護を行うためには、これら各ゲート４１，４２，４３を備えた構成が好ましい。 In the embodiment, the discharge overcurrent protection AND gate 41, the constant current overcurrent protection OR gate 42, and the overcurrent protection FET can be turned off by the injector driving IC 3 alone when an abnormality occurs. Although the cylinder overcurrent protection AND gate 43 is provided, these gates 41, 42, and 43 are not necessarily provided if the FET for overcurrent protection can be turned off by a control command from the microcomputer 5 when an abnormality occurs. . However, in order to further improve the reliability and perform quicker overcurrent protection in the event of an abnormality, a configuration including these gates 41, 42, and 43 is preferable.
更に、上記実施形態では、誘導性負荷としてのコイルＬ１を通電駆動する回路を対象としてその異常を検出し、異常発生時には過電流保護対象のＦＥＴをオフさせるようにしたが、コイルＬ１はあくまでも一例であり、誘導性負荷以外の他の負荷を通電駆動する回路に対しても本発明を適用可能である。 Furthermore, in the above-described embodiment, the abnormality is detected for the circuit that energizes and drives the coil L1 as the inductive load, and the FET that is the overcurrent protection target is turned off when the abnormality occurs, but the coil L1 is merely an example. Therefore, the present invention can also be applied to a circuit that drives a load other than the inductive load.
１…ＥＣＵ、３…インジェクタ駆動用ＩＣ、５…マイコン、６…放電ＦＥＴ駆動回路、７…定電流ＦＥＴ駆動回路、８…気筒ＦＥＴ駆動回路、９…充電制御回路、１１…放電電流検出オペアンプ、１２…定電流検出オペアンプ、１３…気筒電流検出オペアンプ、１６…放電電流／気筒電流比較オペアンプ、１７…定電流／気筒電流比較オペアンプ、２１…放電過電流検出コンパレータ、２１ａ…放電過電流検出閾値生成部、２２…定電流過電流検出コンパレータ、２２ａ…定電流過電流検出閾値生成部、２３…定電流時気筒過電流検出コンパレータ、２３ａ…定電流時気筒過電流検出閾値生成部、２４…放電時気筒過電流検出コンパレータ、２４ａ…放電時気筒過電流検出閾値生成部、３１…放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３２…定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３３…定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３４…放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３５，３６，３７，３８…ＮＯＴゲート、４１…放電過電流保護用ＡＮＤゲート、４２…定電流過電流保護用ＯＲゲート、４３…気筒過電流保護用ＡＮＤゲート、５１…コモン端子、５２…ＴＷＶ端子、６１…放電電流制御ＦＥＴ、６２…定電流制御ＦＥＴ、６３…気筒ＦＥＴ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ０…ダイオード、Ｃ０…チャージコンデンサ、Ｌ１…コイル、Ｌ０…インダクタ、Ｒ１…放電電流検出抵抗、Ｒ２…定電流検出抵抗、Ｒ３…気筒電流検出抵抗、ＴＲ０…充電用トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... ECU, 3 ... Injector drive IC, 5 ... Microcomputer, 6 ... Discharge FET drive circuit, 7 ... Constant current FET drive circuit, 8 ... Cylinder FET drive circuit, 9 ... Charge control circuit, 11 ... Discharge current detection operational amplifier, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Constant current detection operational amplifier, 13 ... Cylinder current detection operational amplifier, 16 ... Discharge current / cylinder current comparison operational amplifier, 17 ... Constant current / cylinder current comparison operational amplifier, 21 ... Discharge overcurrent detection comparator, 21a ... Discharge overcurrent detection threshold value generation , 22 ... constant current overcurrent detection comparator, 22a ... constant current overcurrent detection threshold value generation unit, 23 ... constant current cylinder overcurrent detection comparator, 23a ... constant current cylinder overcurrent detection threshold value generation unit, 24 ... discharge Cylinder overcurrent detection comparator, 24a ... discharge cylinder overcurrent detection threshold value generation unit, 31 ... discharge FET abnormality determination mask AND gate, 32 AND gate for constant current FET abnormality determination mask, 33... AND gate for cylinder FET abnormality determination mask at constant current, 34... AND gate for cylinder FET abnormality determination mask at discharge, 35, 36, 37, 38. AND gate for discharge overcurrent protection, 42 ... OR gate for constant current overcurrent protection, 43 ... AND gate for cylinder overcurrent protection, 51 ... Common terminal, 52 ... TWV terminal, 61 ... Discharge current control FET, 62 ... Constant current Control FET, 63 ... Cylinder FET, D1, D2, D0 ... Diode, C0 ... Charge capacitor, L1 ... Coil, L0 ... Inductor, R1 ... Discharge current detection resistor, R2 ... Constant current detection resistor, R3 ... Cylinder current detection resistor, TR0 ... charging transistor
Claims (10)
前記通電経路における前記電気負荷の他端と前記直流電源の電圧よりも低い基準電圧との間の下流側経路に設けられ、該下流側経路を導通／遮断する第２スイッチング手段と、
前記各スイッチング手段をオン／オフさせるための駆動信号を該各スイッチング手段へ出力することにより前記電気負荷の通電電流を予め設定した正常制御電流に制御する通電制御手段と、
を備えた電気負荷駆動装置に設けられ、前記通電経路に過電流が流れるのを防止するための過電流保護装置であって、
前記通電経路における前記基準電圧と前記直流電源の負極との間の経路又は前記上流側経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第１電流検出手段と、
前記下流側経路に設けられ、該下流側経路に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、
前記各電流検出手段により検出された各電流を比較して両者の差を検出する第１電流比較手段と、
前記第１電流比較手段により検出された前記各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に前記通電経路の異常を判定する第１異常判定手段と、
前記第１異常判定手段により前記通電経路の異常が判定されたとき、前記第１電流検出手段により検出された電流の方が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記第１スイッチング手段をオフし、前記第２電流検出手段により検出された電流の方が前記第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記第２スイッチング手段をオフする過電流保護手段と、
を備えたことを特徴とする過電流保護装置。 A first switching means provided on an upstream path from a positive electrode of the DC power supply to one end of the electrical load in a current-carrying path from the DC power supply to the electrical load, and conducting / blocking the upstream path;
A second switching means provided in a downstream path between the other end of the electrical load in the energization path and a reference voltage lower than the voltage of the DC power supply, and conducting / cutting off the downstream path;
Energization control means for controlling the energization current of the electric load to a preset normal control current by outputting a drive signal for turning on / off the switching means to the switching means;
An overload protection device for preventing overcurrent from flowing in the energization path,
A first current detection unit that is provided in a path between the reference voltage and the negative electrode of the DC power supply in the energization path or the upstream path, and detects a current flowing through each path;
Second current detection means provided in the downstream path for detecting a current flowing in the downstream path;
First current comparing means for comparing each current detected by each current detecting means to detect a difference between the two,
First abnormality determination means for determining an abnormality in the energization path when a difference between the currents detected by the first current comparison means exceeds a preset abnormality determination threshold;
When the abnormality of the energization path is determined by the first abnormality determination unit, the current detected by the first current detection unit is greater than the current detected by the second current detection unit. Overcurrent protection means for turning off the first switching means and turning off the second switching means when the current detected by the second current detection means is greater than the current detected by the first current detection means; ,
An overcurrent protection device comprising:
前記第１異常判定手段は、
前記閾値として、前記第１電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第１閾値と、前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第２閾値とを有し、
前記第１電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第１閾値を超えた場合、前記上流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定し、
前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第２閾値を超えた場合、前記下流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定する
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 1,
The first abnormality determination means includes
As the threshold value, a first threshold value used when the current detected by the first current detection unit is larger than the current detected by the second current detection unit, and the current detected by the second current detection unit And a second threshold value used when the current is larger than the current detected by the first current detection means,
When the current detected by the first current detection means is larger than the current detected by the second current detection means, and the difference between the currents exceeds the first threshold, the upstream path It is determined that an abnormality that causes overcurrent flow has occurred,
When the current detected by the second current detection means is larger than the current detected by the first current detection means, and the difference between the currents exceeds the second threshold, the downstream path An overcurrent protection device, characterized by determining that an abnormality that causes an overcurrent to flow has occurred.
前記電気負荷は誘導性負荷であり、
前記誘導性負荷の前記一端と前記基準電圧との間には、カソードが前記誘導性負荷の前記一端側に接続され、アノードが前記基準電圧側に接続された消弧用ダイオードが接続されており、
前記通電制御手段は、前記誘導性負荷への通電を行う際、前記第２スイッチング手段をオンすると共に、前記第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより、前記誘導性負荷に流れる電流を前記正常制御電流に制御し、
前記第１異常判定手段は、前記通電制御手段により前記第１スイッチング手段がオンされている期間に前記判定を実行する
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 1 or 2,
The electrical load is an inductive load;
Between the one end of the inductive load and the reference voltage, an arc-extinguishing diode having a cathode connected to the one end side of the inductive load and an anode connected to the reference voltage side is connected. ,
The energization control means turns on the second switching means when energizing the inductive load, and controls on / off of the first switching means, thereby controlling the current flowing through the inductive load. Control to normal control current,
The overcurrent protection device, wherein the first abnormality determination unit performs the determination during a period in which the first switching unit is turned on by the energization control unit.
前記電気負荷駆動装置は、
前記直流電源の電圧よりも高い所定電圧値の高電圧を発生する高電圧電源を備えると共に該高電圧電源から前記誘導性負荷の前記一端に至る高電圧経路が前記上流側経路と並列に設けられ、該高電圧経路には該高電圧経路を導通／遮断する高電圧スイッチング手段が設けられ、前記通電制御手段が、前記誘導性負荷への通電時、まず前記第２スイッチング手段をオンすると共に前記高電圧スイッチング手段をオンすることにより、前記高電圧を前記誘導性負荷に印加して該誘導性負荷に所定のピーク電流を供給し、該ピーク電流の供給後は前記高電圧スイッチをオフすると共に前記第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより前記誘導性負荷に流れる電流を前記正常制御電流に制御するよう構成されており、
当該過電流保護装置は、更に、
前記高電圧経路又は前記高電圧電源の負極と前記基準電圧との間の経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第３電流検出手段と、
前記第３電流検出手段により検出された電流と前記第２電流検出手段により検出された電流とを比較して両者の差を検出する第２電流比較手段と、
前記第２電流比較手段により検出された前記各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に前記通電経路の異常を判定する第２異常判定手段と、
を備え、
前記過電流保護手段は、前記第２異常判定手段により前記通電経路の異常が判定されたとき、前記第３電流検出手段により検出された電流の方が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記高電圧スイッチング手段をオフし、前記第２電流検出手段により検出された電流の方が前記第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記第２スイッチング手段をオフする
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 3,
The electric load driving device comprises:
A high voltage power supply that generates a high voltage having a predetermined voltage value higher than the voltage of the DC power supply is provided, and a high voltage path from the high voltage power supply to the one end of the inductive load is provided in parallel with the upstream path. The high voltage path is provided with high voltage switching means for conducting / cutting off the high voltage path, and the energization control means first turns on the second switching means when energizing the inductive load and By turning on the high voltage switching means, the high voltage is applied to the inductive load to supply a predetermined peak current to the inductive load, and after the peak current is supplied, the high voltage switch is turned off. The current flowing through the inductive load is controlled to the normal control current by on / off controlling the first switching means,
The overcurrent protection device further includes:
A third current detection means provided in a path between the high voltage path or the negative electrode of the high voltage power supply and the reference voltage, and detecting a current flowing through each path;
A second current comparing means for comparing the current detected by the third current detecting means and the current detected by the second current detecting means to detect a difference between the two,
Second abnormality determination means for determining an abnormality in the energization path when a difference between the currents detected by the second current comparison means exceeds a preset abnormality determination threshold;
With
In the overcurrent protection unit, when the abnormality of the energization path is determined by the second abnormality determination unit, the current detected by the third current detection unit is the current detected by the second current detection unit. The high voltage switching means is turned off, and when the current detected by the second current detection means is larger than the current detected by the third current detection means, the second switching means is turned off. An overcurrent protection device characterized by being turned off.
前記第２異常判定手段は、
前記当該第２異常判定手段が用いる前記閾値として、前記第３電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第３閾値と、前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第４閾値とを有し、
前記第３電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第３閾値を超えた場合、前記高電圧経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定し、
前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第４閾値を超えた場合、前記下流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定する
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 4,
The second abnormality determination means includes
As the threshold value used by the second abnormality determination means, a third threshold value used when the current detected by the third current detection means is larger than the current detected by the second current detection means, A fourth threshold value used when the current detected by the second current detection means is larger than the current detected by the third current detection means;
When the current detected by the third current detecting means is larger than the current detected by the second current detecting means, and the difference between the currents exceeds the third threshold, the high voltage path It is determined that an abnormality that causes overcurrent flow has occurred,
When the current detected by the second current detection means is larger than the current detected by the third current detection means, and the difference between the currents exceeds the fourth threshold, the downstream path An overcurrent protection device, characterized by determining that an abnormality that causes an overcurrent to flow has occurred.
前記第２異常判定手段は、前記通電制御手段により前記高電圧スイッチング手段がオンされている期間に前記判定を実行する
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 4 or 5,
The overcurrent protection device, wherein the second abnormality determination unit performs the determination during a period in which the high voltage switching unit is turned on by the energization control unit.
前記異常判定用の閾値は、前記正常制御電流よりも小さい値に設定されていることを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to any one of claims 1 to 6,
The overcurrent protection device, wherein the abnormality determination threshold is set to a value smaller than the normal control current.
前記過電流保護手段は、
前記通電制御手段とは別に設けられ、オフすべき前記いずれかのスイッチング手段に対して前記通電制御手段からの駆動信号に関係なく該スイッチング手段を強制的にオフさせるためのオフ信号を出力する強制オフ手段、及び、前記通電制御手段に備えられ、オフすべき前記いずれかのスイッチング手段に対して該スイッチング手段をオフさせるための前記駆動信号を出力する通電停止手段のうち、少なくとも何れか一方を備えている
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 1,
The overcurrent protection means includes
Forced to be provided separately from the energization control means and to output an off signal for forcibly turning off the switching means regardless of the drive signal from the energization control means to any of the switching means to be turned off At least one of an off unit and an energization stop unit provided in the energization control unit and outputting the drive signal for turning off the switching unit with respect to any of the switching units to be turned off. An overcurrent protection device characterized by comprising:
前記通電制御手段は、前記第２電流検出手段により検出された電流に基づいて前記各スイッチング手段のオン／オフを制御することにより前記電気負荷への通電を制御する
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 1,
The energization control unit controls energization to the electric load by controlling on / off of each switching unit based on the current detected by the second current detection unit. apparatus.
前記各電流検出手段は、
前記通電経路上に挿入されると共に該通電経路の一部を構成する抵抗と、
前記抵抗の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出された電圧を検出対象の電流として検出する
ことを特徴とする過電流保護装置。 The overcurrent protection device according to claim 1,
Each of the current detection means includes
A resistor inserted on the energization path and constituting a part of the energization path;
Voltage detecting means for detecting the voltage across the resistor;
An overcurrent protection device comprising: detecting a voltage detected by the voltage detection means as a current to be detected.
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2006
- 2006-09-01 JP JP2006237888A patent/JP2008061454A/en active Pending
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