JP2020096125A - Solenoid drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソレノイド駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a solenoid drive device.
例えば、特許文献１には、ソレノイドを有する燃料噴射弁を備える内燃機関の制御装置が開示されている。このような特許文献１に開示された制御装置は、燃料噴射弁のソレノイドを駆動することにより内燃機関を制御するものであり、昇圧回路やバッテリからソレノイドへの電力供給状態を切り替えるための複数のスイッチング素子を有している。
For example,
ところで、特許文献１に開示された制御装置は、ソレノイドから出力される逆起電流を還流するための還流経路を有している。このような還流経路には、グランドとソレノイドとの間にダイオードが設置されている。このため、還流経路を介して、逆起電流をソレノイドに還流させる場合には、逆起電流がダイオードを流れることになり、ダイオードの順方向降下電圧（Ｖｆ）の影響により損失が大きくなる。
By the way, the control device disclosed in
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ソレノイドの逆起電流をソレノイドに還流させるソレノイド駆動装置において、ダイオードの損失を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to suppress diode loss in a solenoid drive device that causes a counter electromotive current of a solenoid to flow back to the solenoid.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configurations as means for solving the above problems.
第１の発明は、ソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置であって、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路と上記ソレノイドの一端との間に配置される第１スイッチング素子と、バッテリと上記ソレノイドの一端との間に配置される第２スイッチング素子と、上記ソレノイドの他端とグランドとの間に配置される第３スイッチング素子と、上記ソレノイドの一端とグランドとの間に配置される第４スイッチング素子と、上記第１スイッチング素子、上記第２スイッチング素子、上記第３スイッチング素子及び上記第４スイッチング素子の開閉状態を制御し、還流素子を介して上記ソレノイドの逆起電流を上記ソレノイドに還流させる場合に上記第４スイッチング素子を開状態に制御する制御部とを備えるという構成を採用する。 A first invention is a solenoid drive device for driving a solenoid, comprising a first switching element arranged between a booster circuit for boosting a battery voltage and one end of the solenoid, a battery and one end of the solenoid. A second switching element arranged between them, a third switching element arranged between the other end of the solenoid and the ground, and a fourth switching element arranged between one end of the solenoid and the ground, In the case of controlling the open/closed states of the first switching element, the second switching element, the third switching element and the fourth switching element, and causing the back electromotive current of the solenoid to flow back to the solenoid via a return element, A configuration including a control unit that controls the fourth switching element to be in an open state is adopted.
第２の発明は、第１の発明において、上記制御部が、上記第４スイッチング素子が開状態から閉状態となったことを検出した後に、上記第１スイッチング素子あるいは上記第２スイッチング素子を閉状態から開状態とするという構成を採用する。 In a second aspect based on the first aspect, the control unit closes the first switching element or the second switching element after detecting that the fourth switching element has changed from the open state to the closed state. The structure is changed from the state to the open state.
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記制御部が、上記第４スイッチング素子を開状態から閉状態となったことを検出した後に、上記第１スイッチング素子または、上記第２スイッチング素子を閉状態から開状態とするという構成を採用する。 3rd invention is the said 1st or 2nd invention, Comprising: After the said control part detected that the said 4th switching element was changed from the open state to the closed state, the said 1st switching element or the said 3rd invention. 2 The configuration in which the switching element is changed from the closed state to the open state is adopted.
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記第４スイッチング素子が電界効果トランジスタであり、上記制御部が、上記第４スイッチング素子のゲート電圧に基づいて上記第４スイッチング素子が閉状態となったことを検出するという構成を採用する。 In a fourth invention according to any one of the first to third inventions, the fourth switching element is a field effect transistor, and the control unit is configured to perform the fourth switching based on a gate voltage of the fourth switching element. The configuration that detects that the element is in the closed state is adopted.
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記第１スイッチング素子と上記第２スイッチング素子と共通に接続されたソレノイド側の配線の電圧に基づいて上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出するという構成を採用する。 5th invention is based on the voltage of the wiring of the solenoid side commonly connected with the said 1st switching element and the said 2nd switching element in any one of said 1st-4th invention, Comprising: A configuration of detecting that the second switching element is in the closed state is adopted.
第６の発明は、上記第１〜第４のいずれかの発明において、上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が電界効果トランジスタであり、上記制御部が、上記第１スイッチング素子のゲート端子と上記第２スイッチング素子のゲート端子とに接続された配線の電圧に基づいて上記第１スイッチング素子及び上記第２スイッチング素子が閉状態となったことを検出するという構成を採用する。 In a sixth aspect based on any one of the first to fourth aspects, the first switching element and the second switching element are field effect transistors, and the control section is a gate terminal of the first switching element. And a configuration in which the closed state of the first switching element and the second switching element is detected based on the voltage of the wiring connected to the gate terminal of the second switching element.
第７の発明は、上記第１〜第６いずれかの発明において、上記第４スイッチング素子は、上記グランドと上記ソレノイドの一端との間に接続された寄生ダイオードを有するという構成を採用する。 A seventh invention is the invention according to any one of the first to sixth inventions, wherein the fourth switching element has a parasitic diode connected between the ground and one end of the solenoid.
第８の発明は、上記第１〜第７いずれかの発明において、上記第１スイッチング素子のソース端子と上記第２スイッチング素子のソース端子との接続箇所と、上記ソレノイドの一端と上記第４スイッチング素子のドレイン端子との接続箇所との間に配置された過電流検知用抵抗器を備えるという構成を採用する。 An eighth invention is the invention according to any one of the first to seventh inventions, in which the source terminal of the first switching element and the source terminal of the second switching element are connected, one end of the solenoid and the fourth switching element. A configuration is adopted in which an overcurrent detecting resistor is provided between the drain terminal of the element and a connection point with the element.
本発明によれば、ソレノイドの逆起電流が、制御部によって開閉状態を制御可能な第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子を介してソレノイドに還流される。したがって、本発明によれば、ダイオードを介してソレノイドに逆起電流を還流する必要がなく、ダイオードを介してソレノイドに逆起電流を還流させる場合よりも、逆起電流の損失を抑制することができる。 According to the present invention, the counter electromotive current of the solenoid is circulated to the solenoid via the third switching element and the fourth switching element whose open/close state can be controlled by the control unit. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to return the counter electromotive current to the solenoid via the diode, and the loss of the counter electromotive current can be suppressed more than in the case where the counter electromotive current is returned to the solenoid via the diode. it can.
以下、図面を参照して、本発明に係るソレノイド駆動装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明では、ソレノイドを有する燃料噴射弁の駆動装置（燃料噴射弁駆動装置）に本発明を適用した例について説明する。 An embodiment of a solenoid drive device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, an example in which the present invention is applied to a drive device for a fuel injection valve having a solenoid (fuel injection valve drive device) will be described.
図１は、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓ（ソレノイド駆動装置）の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓは、燃料噴射弁のソレノイドＬを駆動する駆動装置であり、外部のバッテリから供給される電力を外部から入力される指令信号に基づいてソレノイドＬに供給することによって、燃料噴射弁を駆動する。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel injection valve drive device S (solenoid drive device) of the present embodiment. As shown in this figure, the fuel injection valve drive device S of the present embodiment is a drive device that drives the solenoid L of the fuel injection valve, and converts the electric power supplied from the external battery into a command signal input from the outside. The fuel injection valve is driven by supplying the fuel to the solenoid L based on the above.
図１に示すように、燃料噴射弁駆動装置Ｓは、昇圧回路１と、第１半導体スイッチ２（第１スイッチング素子）と、第２半導体スイッチ３（第２スイッチング素子）と、第３半導体スイッチ４（第３スイッチング素子）と、第４半導体スイッチ５（第４スイッチング素子）と、電流検出用抵抗器６と、逆流防止ダイオード７と、制御部８と、昇圧回生ダイオード１０と、過電流検知用抵抗器１１とを備えている。
As shown in FIG. 1, the fuel injection valve driving device S includes a
昇圧回路１は、車両に搭載されたバッテリから入力される電力を所定の目標電圧に昇圧するチョッパ回路である。この昇圧回路１は、昇圧比が例えば二〜十程度であり、制御部８内の昇圧制御部８ａによって制御される。
The
第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５は、電界効果トランジスタであり、制御部８にゲート端子が接続され、制御部８によって開閉状態が制御可能とされている。本実施形態において第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５は、ＭＯＳトランジスタを用いており、図１に示すように、各々が寄生ダイオードを有している。
The first semiconductor switch 2, the second semiconductor switch 3, the third semiconductor switch 4, and the fourth semiconductor switch 5 are field-effect transistors, the gate terminals of which are connected to the
第１半導体スイッチ２は、昇圧回路１の出力端とソレノイドＬの一端（より正確にはソレノイドコイルの一端）との間に配置されている。すなわち、この第１半導体スイッチ２において、ドレイン端子は昇圧回路１の出力端に接続され、ソース端子はソレノイドＬの一端に接続され、またゲート端子は制御部８のＩｐｅａｋ制御部８ｂに接続されている。このような第１半導体スイッチ２は、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂによって開閉状態が制御される。
The first semiconductor switch 2 is arranged between the output end of the
第２半導体スイッチ３は、バッテリとソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）との間に配置されている。すなわち、この第２半導体スイッチ３において、ドレイン端子は逆流防止ダイオード７を介してバッテリに接続され、ソース端子はソレノイドＬの一端に接続され、またゲート端子は制御部８のＩｈｏｌｄ制御部８ｃに接続されている。このような第２半導体スイッチ３は、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃによって開閉状態が制御される。
The second semiconductor switch 3 is arranged between the battery and one end of the solenoid L (one end of the solenoid coil). That is, in the second semiconductor switch 3, the drain terminal is connected to the battery through the backflow prevention diode 7, the source terminal is connected to one end of the solenoid L, and the gate terminal is connected to the
第３半導体スイッチ４は、ソレノイドＬの他端（ソレノイドコイルの一端）とグランドＧとの間に配置されている。すなわち、この第３半導体スイッチ４において、ドレイン端子はソレノイドＬの他端に接続され、ソース端子は電流検出用抵抗器６を介してグランドＧに接続され、またゲート端子は制御部８のＩＮＪスイッチ制御部８ｄに接続されている。このような第３半導体スイッチ４は、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄによって開閉状態が制御される。
The third semiconductor switch 4 is arranged between the other end of the solenoid L (one end of the solenoid coil) and the ground G. That is, in the third semiconductor switch 4, the drain terminal is connected to the other end of the solenoid L, the source terminal is connected to the ground G through the current detection resistor 6, and the gate terminal is the INJ switch of the
第４半導体スイッチ５は、ソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）とグランドＧとの間に配置されている。すなわち、この第４半導体スイッチ５において、ドレイン端子はソレノイドＬの一端に接続され、ソース端子はグランドＧに接続され、ゲート端子は制御部８の還流制御部８ｅに接続されている。このような第４半導体スイッチ５は、還流制御部８ｅによって開閉状態が制御される。
The fourth semiconductor switch 5 is arranged between one end of the solenoid L (one end of the solenoid coil) and the ground G. That is, in the fourth semiconductor switch 5, the drain terminal is connected to one end of the solenoid L, the source terminal is connected to the ground G, and the gate terminal is connected to the reflux controller 8e of the
電流検出用抵抗器６は、一端が第３半導体スイッチ４のソース端子に接続され、他端がグランドＧに接続された電流検出用の抵抗器である。すなわち、電流検出用抵抗器６は、第３半導体スイッチ４を介してソレノイドＬ（ソレノイドコイル）に直列接続されており、ソレノイドＬに通電される駆動電流が流れる。このような電流検出用抵抗器６は、電流検出用抵抗器６の一端と他端との間に流れる駆動電流の大きさに応じた電圧（検出電圧）が発生する。 The current detection resistor 6 is a current detection resistor having one end connected to the source terminal of the third semiconductor switch 4 and the other end connected to the ground G. That is, the current detection resistor 6 is connected in series to the solenoid L (solenoid coil) via the third semiconductor switch 4, and the drive current supplied to the solenoid L flows. Such a current detection resistor 6 generates a voltage (detection voltage) according to the magnitude of the drive current flowing between one end and the other end of the current detection resistor 6.
また、逆流防止ダイオード７は、カソード端子が第２半導体スイッチ３のドレイン端子に接続され、アノード端子がバッテリの出力端に接続されている。この逆流防止ダイオード７は、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が何れも開状態になった場合に、第２半導体スイッチ３を介して、または、第２半導体スイッチ３のみＯＦＦ状態（閉状態）であっても第２半導体スイッチ３の寄生ダイオードを介して、昇圧回路１の出力電流がバッテリの出力端に流入することを防止するために設けられる補助部品である。
The backflow prevention diode 7 has a cathode terminal connected to the drain terminal of the second semiconductor switch 3 and an anode terminal connected to the output terminal of the battery. This backflow prevention diode 7 is in the OFF state (closed state) via the second semiconductor switch 3 or only in the case where both the first semiconductor switch 2 and the second semiconductor switch 3 are in the open state. This is an auxiliary component provided to prevent the output current of the
制御部８は、上位制御系から入力される指令信号に基づいて昇圧回路１、第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５を制御する集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）である。この制御部８は、機能部として、昇圧制御部８ａと、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂと、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃと、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄと、還流制御部８ｅと、電流検出部８ｆと、電圧検出部８ｇとを有している。
The
昇圧制御部８ａは、昇圧回路１の動作を制御するための昇圧制御信号（ＰＷＭ信号）を生成して昇圧回路１に出力する。Ｉｐｅａｋ制御部８ｂは、第１半導体スイッチ２を制御するための第１ゲート信号を生成し、第１半導体スイッチ２のゲート端子に第１ゲート信号を出力する。Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、第２半導体スイッチ３を制御するための第２ゲート信号を生成し、第２半導体スイッチ３のゲート端子に第２ゲート信号を出力する。ＩＮＪスイッチ制御部８ｄは、第３半導体スイッチ４を制御するための第３ゲート信号を生成し、第３半導体スイッチ４のゲート端子に第３ゲート信号を出力する。還流制御部８ｅは、第４半導体スイッチ５を制御するための第４ゲート信号を生成し、第４半導体スイッチ５のゲート端子に第４ゲート信号を出力する。
The
電流検出部８ｆは、一対の入力端を備え、一方の入力端が電流検出用抵抗器６の一端に接続され、他方の入力端が電流検出用抵抗器６の他端に接続されている。すなわち、この電流検出部８ｆには、電流検出用抵抗器６で発生した検出電圧が入力される。このような電流検出部８ｆは、検出電圧に基づいて駆動電流の大きさを検出する。
The
電圧検出部８ｇは、第４半導体スイッチ５のゲート端子と接続されており、第４半導体スイッチ５のゲート電圧を検出する。電圧検出部８ｇは、第４半導体スイッチ５のゲート電圧をＩｐｅａｋ制御部８ｂ及びＩｈｏｌｄ制御部８ｃに出力する。また、図１に示すように、第１半導体スイッチ２のソース端子と第２半導体スイッチ３のソース端子とが接続され、ソレノイドＬの一端に接続された共通配線部９が設けられている。電圧検出部８ｇは、共通配線部９と接続されており、共通配線部９の電圧を検出する。電圧検出部８ｇは、共通配線部９の電圧を還流制御部８ｅに入力する。
The
昇圧回生ダイオード１０は、カソードを昇圧回路１の出力端に接続され、アノードは第３半導体スイッチ４のドレイン端子及びソレノイドＬの他端に接続される。過電流検知用抵抗器１１は、共通配線部９の途中部位に配置されている。より詳細には、過電流検知用抵抗器１１は、共通配線部９上であって、第１半導体スイッチ２のソース端子と第２半導体スイッチ３のソース端子との接続箇所と、ソレノイドＬの一端と第４半導体スイッチ５のドレイン端子との接続箇所との間に配置されている。このような過電流検知用抵抗器１１を設置することで、過電流検知用抵抗器１の両端の電圧差に基づいて、第４半導体スイッチ５のショート故障検知、や、インジェクタ一端側（ソレノイドＬの一端側）の地絡検知が可能となる。
The boost
本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓでは、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂ及びＩｈｏｌｄ制御部８ｃは、電圧検出部８ｇから入力される第４半導体スイッチ５のゲート電圧に基づいて、第４半導体スイッチ５が開状態から閉状態となったことを検出した後に、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態とする。
In the fuel injection valve driving device S of the present embodiment, the
図２（ａ）は、第４半導体スイッチ５を開状態から閉状態に切り替えると共に第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態とする場合における、共通配線部９と、第４半導体スイッチ５のゲート電圧と、第２半導体スイッチ３のゲート電圧との時間変化を示したタイミングチャートである。なお、図２（ａ）の説明において、第１半導体スイッチ２は常時閉状態であるものとする。また、図２（ａ）は、半導体スイッチがオフし始めた状態と半導体スイッチがオフした状態の極めて短い時間を表した図である。Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、電圧検出部８ｇから出力される第４半導体スイッチ５のゲート電圧が、第４半導体スイッチ５が閉状態となったことを示す第１基準電圧まで低下した場合には、予め定められた一定のデッドタイムが経過するのを待ってから第２半導体スイッチ３を開状態とする。なお、第１半導体スイッチ２を閉状態から開状態とする場合には、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂは、ここで説明したＩｈｏｌｄ制御部８ｃと同様の動作をする。
FIG. 2A shows the
図２（ｂ）は、第２半導体スイッチ３を開状態から閉状態に切り替えると共に第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする場合における、共通配線部９と、第４半導体スイッチ５のゲート電圧と、第２半導体スイッチ３のゲート電圧との時間変化を示したタイミングチャートである。なお、図２（ｂ）の説明において、第１半導体スイッチ２は常時閉状態であるものとする。また、図２（ｂ）は、半導体スイッチがオフし始めた状態と半導体スイッチがオフした状態の極めて短い時間を表した図である。還流制御部８ｅは、電圧検出部８ｇから入力される共通配線部９の電圧（すなわち第２半導体スイッチ３のソース電圧）が第２基準電圧まで低下した場合には、予め定められた一定のデッドタイムが経過するのを待ってから第４半導体スイッチ５を開状態とする。なお、第１半導体スイッチ２を開状態から閉状態に切り替える場合には、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂは、ここで説明したＩｈｏｌｄ制御部８ｃと同様の動作をする。
FIG. 2B shows the
次に、このように構成された燃料噴射弁駆動装置Ｓの動作について、図３を参照して説明する。 Next, the operation of the fuel injection valve driving device S thus configured will be described with reference to FIG.
本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓで燃料噴射弁を閉弁状態から開弁状態に駆動する場合、制御部８は、図３に示すように、駆動開始時の初期期間Ｔ１において昇圧回路１が生成する昇圧電圧をソレノイドＬに供給し、上記初期期間Ｔ１後の保持期間Ｔ２においてはバッテリ電圧をソレノイドＬに供給させる。
When the fuel injection valve drive device S of the present embodiment drives the fuel injection valve from the closed state to the open state, the
すなわち、初期期間Ｔ１では、Ｉｐｅａｋ制御部８ｂが第１ゲート信号を第１半導体スイッチ２に出力することによって昇圧回路１が生成する昇圧電圧をソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）に供給すると共に、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄが第３半導体スイッチ４に第３ゲート信号を出力することによって、電流検出用抵抗器６を介してソレノイドＬの他端（ソレノイドコイルの他端）からグランドＧに電流が流れる。
That is, in the initial period T1, the boost voltage generated by the
この結果、初期期間Ｔ１では、高い電圧の昇圧電力がソレノイドＬに供給され、よってピーク状の立ち上がり電流がソレノイドＬに流れる。このようなピーク状の立ち上がり電流は、燃料噴射弁の開弁動作を高速化するものである。 As a result, in the initial period T1, a high voltage boosted power is supplied to the solenoid L, so that a peak rising current flows through the solenoid L. Such a peak-shaped rising current accelerates the valve opening operation of the fuel injection valve.
そして、保持期間Ｔ２では、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃが第２ゲート信号を第２半導体スイッチ３に出力することによってバッテリ電力をソレノイドＬの一端（ソレノイドコイルの一端）に供給すると共に、ＩＮＪスイッチ制御部８ｄが第３半導体スイッチ４に第３ゲート信号を出力することによって、電流検出用抵抗器６を介してソレノイドＬの他端（ソレノイドコイルの他端）からグランドＧに電流が流れる。
Then, in the holding period T2, the
この結果、保持期間Ｔ２では、電圧のバッテリ電圧がソレノイドＬに供給される。ここで、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、所定のデューティ比のＰＷＭ信号を第２ゲート信号として第２半導体スイッチ３に供給するので、バッテリ電圧はソレノイドＬに対して断続的に供給される。また、上記デューティ比は電流検出部８ｆが検出した駆動電流の大きさに基づいて設定される。すなわち、Ｉｈｏｌｄ制御部８ｃは、電流検出部８ｆが検出した駆動電流の大きさに基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を設定することにより駆動電流の大きさが所定の目標値を維持するように制御する。
As a result, in the holding period T2, the battery voltage of the voltage is supplied to the solenoid L. Here, since the
この結果、所定の目標値を維持する保持電流がソレノイドＬに供給され、以て燃料噴射弁の開弁状態が保持される。また、保持期間Ｔ２において上記デューティ比を２段階に変更することによって、保持電流を段階的に変化させることが可能である。 As a result, the holding current that maintains the predetermined target value is supplied to the solenoid L, and thus the valve open state of the fuel injection valve is held. Further, the holding current can be changed stepwise by changing the duty ratio in two steps during the holding period T2.
また、初期期間Ｔ１及び保持期間Ｔ２において、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３がいずれも閉状態である期間（すなわち第１ゲート信号及び第２ゲート信号がいずれも半導体スイッチが閉となる電圧以下である期間）において、第４半導体スイッチ５が開状態とされる。なお、第３半導体スイッチ４は開状態が維持される。この結果、ソレノイドＬで発生する逆起電流が、グランドＧ、第４半導体スイッチ５と第４半導体スイッチ５の寄生ダイオード、ソレノイドＬ第３半導体スイッチ４、電流検出用抵抗器６を介してグランドＧに流れる。 In addition, in the initial period T1 and the holding period T2, a period in which both the first semiconductor switch 2 and the second semiconductor switch 3 are in the closed state (that is, the semiconductor switch is closed in both the first gate signal and the second gate signal). The fourth semiconductor switch 5 is opened during the period when the voltage is equal to or lower than the voltage. The open state of the third semiconductor switch 4 is maintained. As a result, the counter electromotive current generated in the solenoid L passes through the ground G, the fourth semiconductor switch 5 and the parasitic diode of the fourth semiconductor switch 5, the solenoid L, the third semiconductor switch 4, and the current detection resistor 6, and the ground G. Flow to.
以上のような本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、制御部８は、第１半導体スイッチ２、第２半導体スイッチ３、第３半導体スイッチ４及び第４半導体スイッチ５の開閉状態を制御し、第３半導体スイッチ４（還流素子）及びグランドＧを介してソレノイドＬの逆起電流をソレノイドＬに還流させる場合、及び昇圧回生ダイオード１０（還流素子）及び昇圧回路１、バッテリ及びグランドＧを介してソレノイドＬに還流させる場合、第４半導体スイッチ５を開状態に制御している。つまり、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、ソレノイドＬの逆起電流が、制御部８によって開閉状態を制御可能な第４半導体スイッチ５を介してソレノイドＬに還流される。したがって、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓによれば、本実施形態では寄生ダイオードを介してソレノイドＬに逆起電流を還流する時間を少なくすることができ、ダイオードのみでソレノイドＬに逆起電流を還流させる場合よりも、逆起電流によるダイオードの損失を抑制することができる。なお、本実施形態では寄生ダイオードを用いているが、第４半導体スイッチ５に並列に接続されるダイオードを使用した場合であっても同様である。
In the fuel injection valve driving device S of the present embodiment as described above, the
また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、制御部８は、第４半導体スイッチ５が開状態から閉状態となったことを検出した後に、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を閉状態から開状態としている。
In addition, in the fuel injection valve driving device S of the present embodiment, the
また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、第４半導体スイッチ５が電界効果トランジスタであり、制御部８が、第４半導体スイッチ５のゲート電圧に基づいて第４半導体スイッチ５が開状態から閉状態となったことを検出している。第４半導体スイッチ５のゲート電圧は、第４半導体スイッチ５の開閉状態を直接的に支配している。このため、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓによれば、確実に第４半導体スイッチ５の開閉状態を検出することが可能となる。
Further, in the fuel injection valve driving device S of the present embodiment, the fourth semiconductor switch 5 is a field effect transistor, and the
また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、制御部８は、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉状態となったことを検出した後に、第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする。このため、第１半導体スイッチ２あるいは第２半導体スイッチ３を開状態から閉状態に切り替えると共に第４半導体スイッチ５を閉状態から開状態とする場合に、昇圧回路１あるいはバッテリからグランドＧに貫通電流が流れることを防止することができる。
Further, in the fuel injection valve driving device S of the present embodiment, the
また、本実施形態の燃料噴射弁駆動装置Ｓにおいては、第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が電界効果トランジスタであり、制御部８が、第１半導体スイッチ２のソース端子と第２半導体スイッチ３のソース端子とに接続された共通配線部９の電圧に基づいて第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉状態となったことを検出する。共通配線部９の電圧は、第１半導体スイッチ２と第２半導体スイッチ３との両方が閉状態となった場合に低くなる。このため、このような共通配線部９の電圧に基づくことによって、第１半導体スイッチ２と第２半導体スイッチ３との両方が確実に閉状態であることを検出することができる。
Further, in the fuel injection valve driving device S of the present embodiment, the first semiconductor switch 2 and the second semiconductor switch 3 are field effect transistors, and the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部品の組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments. The combination of each component shown in the above-described embodiment is an example, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、本発明のソレノイド駆動装置を燃料噴射弁駆動装置Ｓに適用した例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ソレノイドを有する他の装置の駆動装置に適用することが可能である。 For example, in the above embodiment, the example in which the solenoid drive device of the present invention is applied to the fuel injection valve drive device S has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a drive device of another device having a solenoid.
また、共通配線部９の電圧が低くなっている（第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉じている）ことを検出してから、第４半導体スイッチ５を開状態としているが、第１半導体スイッチ２のゲート電圧及び第２半導体スイッチのゲート電圧が半導体スイッチが閉となる電圧以下より低くなっている（第１半導体スイッチ２及び第２半導体スイッチ３が閉じている）ことを検出してから、第４半導体スイッチ５を開状態としてもよい。
Further, the fourth semiconductor switch 5 is opened after detecting that the voltage of the
例えば、上記実施形態の図４のＴ２期間において、ソレノイドに接続される弁の跳ね返りにより、弁が閉じることを防止する比較的大きい電流と弁が開状態を保持するための必要な比較的小さい電流を切り替えているが、ソレノイドに接続される弁の跳ね返りにより弁が閉じることを防止する比較的大きい電流の一種類の電流であってもよい。 For example, in the period T2 in FIG. 4 of the above-described embodiment, a relatively large current for preventing the valve from closing due to the rebound of the valve connected to the solenoid and a relatively small current necessary for the valve to maintain the open state. However, it may be one kind of relatively large current that prevents the valve from closing due to the rebound of the valve connected to the solenoid.
１……昇圧回路、２……第１半導体スイッチ（第１スイッチング素子）、３……第２半導体スイッチ（第２スイッチング素子）、４……第３半導体スイッチ（第３スイッチング素子）、５……第４半導体スイッチ（第４スイッチング素子）、６……電流検出用抵抗器、７……逆流防止ダイオード、８……制御部、Ｇ……グランド、Ｌ……ソレノイド、Ｓ……燃料噴射弁駆動装置（ソレノイド駆動装置）、１０……昇圧回生ダイオード、１１……過電流検知用抵抗 1... Booster circuit, 2... 1st semiconductor switch (1st switching element), 3... 2nd semiconductor switch (2nd switching element), 4... 3rd semiconductor switch (3rd switching element), 5... ... 4th semiconductor switch (4th switching element), 6 ... current detection resistor, 7 ... backflow prevention diode, 8 ... control unit, G ... ground, L ... solenoid, S ... fuel injection valve Drive device (solenoid drive device), 10... Step-up regenerative diode, 11... Overcurrent detection resistor
Claims (8)
バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路と前記ソレノイドの一端との間に配置される第１スイッチング素子と、
バッテリと前記ソレノイドの一端との間に配置される第２スイッチング素子と、
前記ソレノイドの他端とグランドとの間に配置される第３スイッチング素子と、
前記ソレノイドの一端とグランドとの間に配置される第４スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子の開閉状態を制御し、還流素子を介して前記ソレノイドの逆起電流を前記ソレノイドに還流させる場合に前記第４スイッチング素子を開状態に制御する制御部と
を備えることを特徴とするソレノイド駆動装置。 A solenoid drive device for driving a solenoid,
A first switching element arranged between a booster circuit for boosting a battery voltage and one end of the solenoid;
A second switching element disposed between the battery and one end of the solenoid;
A third switching element arranged between the other end of the solenoid and the ground;
A fourth switching element arranged between one end of the solenoid and the ground;
When controlling the open/closed states of the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element, and causing the back electromotive current of the solenoid to flow back to the solenoid via a return element, And a controller that controls the fourth switching element to be in an open state.
ことを特徴とする請求項１または２記載のソレノイド駆動装置。 The control unit changes the first switching element or the second switching element from the closed state to the open state after detecting that the fourth switching element has changed from the open state to the closed state. The solenoid drive device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。 The fourth switching element is a field effect transistor, and the control unit detects that the fourth switching element is in a closed state based on a gate voltage of the fourth switching element. The solenoid drive device according to any one of 1 to 3.
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。 The closed state of the first switching element and the second switching element is detected based on the voltage of the wiring on the solenoid side commonly connected to the first switching element and the second switching element. The solenoid drive device according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。 The first switching element and the second switching element are field effect transistors, and the control unit is based on the voltage of the wiring connected to the gate terminal of the first switching element and the gate terminal of the second switching element. The solenoid drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the solenoid drive device detects that the first switching element and the second switching element are in a closed state.
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