JP5099041B2 - 燃料ポンプ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するための燃料ポンプの駆動を制御する燃料ポンプ制御装置に関する。

例えば車両に搭載される燃料ポンプ制御装置は、エンジン制御用の電子制御装置（ＥＣＵ）から信号入力線を通じて与えられる制御信号に基づいて、所定の電圧を燃料ポンプに印加するようになっている。このような燃料ポンプ制御装置においては、エンジンの始動性を向上させるため、エンジン始動時における燃料ポンプの応答性を高める必要がある。また、制御信号を伝送する信号入力線の異常を検出可能にしたいという要求がある。

そこで、例えば特許文献１に開示されている技術を採用することが考えられる。特許文献１記載の技術によれば、燃料ポンプ制御装置への電源供給経路にリレーを設け、その電源供給状態をＥＣＵにより制御する。燃料ポンプ制御装置は、エンジン起動時における所定期間において、自身への電源供給がなされており且つＥＣＵから与えられる制御信号が所定の電圧値であることを検出すると、燃料ポンプに対し最大の電圧を印加して駆動を開始するとともに、特定のモニタ信号をＥＣＵに送信する。ＥＣＵは、この特定のモニタ信号の有無を確認することにより、制御信号の伝送経路に異常が生じているか否かを判断する。このような構成によれば、エンジンの始動性を損なうことなく、信号入力線の異常を検出することができる。

特開２００７−２９１９８９号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術は、エンジン始動時にリレーによりＯＮするとともに、エンジン停止時にリレーによりＯＦＦするシステムとなっている。このため、電源供給経路にリレーを設ける必要があるとともに、このリレーを駆動する駆動回路などが必要となるため、構成が複雑化してしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の複雑化を抑制しつつ、エンジン始動時における燃料ポンプの起動時間を低減するとともに信号入力線の異常を検出することができる燃料ポンプ制御装置を提供することにある。

請求項１記載の手段によれば、例えばエンジンの通常運転時、制御回路は、外部から信号入力線を通じて制御信号が与えられると、この制御信号に基づいて燃料ポンプに所定の電圧が印加されるように一対の直流電源線間に燃料ポンプと直列に接続されたスイッチング素子のオンオフを制御する。一方、エンジンの始動時、外部で上記制御信号が生成されるまでの間は制御回路に対して制御信号は与えられない。電位固定手段は、このように制御信号が与えられていない期間に信号入力線の電位を所定電位に固定する。そして、制御回路は、エンジンの始動時において信号入力線の電位が所定電位である状態（電位固定状態）が第１の期間だけ継続したことを検出するとスイッチング素子をオンさせる。この第１の期間は、例えばノイズなどにより信号入力線の電位が誤って所定電位になる可能性を考慮し、このようなノイズによる誤検出を防止できる程度の期間に設定すればよい。

これにより、エンジンの始動時において外部から制御信号が与えられていない期間から燃料ポンプへの電圧印加が開始される。その後、信号入力線を通じて制御信号が与えられると、信号入力線の電位固定状態は解除され、上述した通常運転時と同様に制御信号に基づく燃料ポンプへの印加電圧の制御が行われる。

ここで、上記した信号入力線の電位固定状態が長期間、例えば外部で制御信号を生成するために必要な期間よりも十分に長い期間継続した場合には、制御信号の伝送経路つまり信号入力線に断線などの異常が生じていると考えられる。そこで、制御回路は、電位固定状態が第１の期間よりも長い第２の期間だけ継続したことを検出すると信号入力線に異常が生じていると判断する。この第２の期間は、少なくとも外部で制御信号を生成するために必要な期間よりも長い期間に設定すればよい。このような構成の燃料ポンプ制御装置によれば、構成の複雑化を抑制しつつ、エンジン始動時における燃料ポンプの起動時間を低減するとともに信号入力線の異常を検出することができる。

請求項２記載の手段によれば、制御回路は、エンジンの始動時においてスイッチング素子をオンさせた後、制御信号が与えられるまでの間は、そのオン状態を維持させる。これにより、エンジン始動時における燃料ポンプの昇圧能力を十分に高めることが可能となるため、燃料ポンプの起動時間をさらに低減することができる。

請求項３記載の手段によれば、電位固定手段は、制御信号が与えられていない期間に信号入力線の電位を一対の直流電源線のいずれかの電位に固定する。信号入力線の電位を高電位側電位に固定した場合、信号入力線の異常として高電位側直流電源線との短絡（天絡）状態を検出できる。一方、低電位側電位に固定した場合、信号入力線の異常として低電位側直流電源線との短絡（地絡）状態を検出できる。また、燃料ポンプ制御装置を、一対の直流電源線から電源供給を受けて動作するように構成すれば、燃料ポンプ制御装置への電源供給開始後、直ちに信号入力線の電位が所定電位に固定されるため、エンジン始動時における燃料ポンプの起動時間をより一層低減することができる。

請求項４記載の手段によれば、外部から与えられる制御信号は、連続的に変化するデューティを持つ信号となっている。制御回路は、制御信号のデューティに応じた電圧を燃料ポンプに印加するようにスイッチング素子のオンオフを制御する。つまり、制御回路は、連続的に変化するデューティを持つ制御信号に基づいて燃料ポンプへの印加電圧をリニア制御する。ここで、制御信号のデューティは、第１の所定値からこの第１の所定値より大きく且つ１未満の第２の所定値まで連続的に変化するものとしている。また、制御信号が与えられていない期間に信号入力線の電位が一対の直流電源線の高電位側電位に固定されるようにしている。このため、信号入力線の電位固定状態と制御信号が与えられている状態とが明確に区別され、制御回路による電位固定状態の検出が容易に行い得るようになる。従って、燃料ポンプへの印加電圧をリニア制御する方式にした場合であっても、エンジン始動時における燃料ポンプの起動時間を低減するとともに信号入力線の異常を検出することができる。

請求項５記載の手段によれば、外部から与えられる制御信号は、連続的に変化するデューティを持つ信号となっている。制御回路は、制御信号のデューティに応じた電圧を燃料ポンプに印加するようにスイッチング素子のオンオフを制御する。つまり、制御回路は、連続的に変化するデューティを持つ制御信号に基づいて燃料ポンプへの印加電圧をリニア制御する。ここで、制御信号のデューティは、０より大きい第１の所定値からこの第１の所定値より大きい第２の所定値まで連続的に変化するものとしている。また、制御信号が与えられていない期間に信号入力線の電位が一対の直流電源線の低電位側電位に固定されるようにしている。このため、信号入力線の電位固定状態と制御信号が与えられている状態とが明確に区別され、制御回路による電位固定状態の検出が容易に行い得るようになる。従って、燃料ポンプへの印加電圧をリニア制御する方式にした場合であっても、エンジン始動時における燃料ポンプの起動時間を低減するとともに信号入力線の異常を検出することができる。

本発明の一実施形態を示す燃料ポンプ制御システムの構成図 制御信号のデューティと燃料ポンプへの印加電圧との関係を示す図 信号入力線が正常である場合における各部信号および電圧の状態を示す図 信号入力線に異常が生じている場合における図３相当図

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、燃料ポンプ制御システムの構成を概略的に示している。図１に示す燃料ポンプ制御システムは、例えば車両に設けられた燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するための燃料ポンプ１の駆動を制御する燃料ポンプ制御装置２と、この燃料ポンプ制御装置２に対して燃料ポンプ１の駆動指令を与えるエンジン制御用のＥＣＵ３とを主体として構成されている。燃料ポンプ１は、両端子に印加される電圧に応じた回転速度で回転するモータを備えており、これにより、印加電圧に応じた燃料がエンジンに供給される。

燃料ポンプ制御装置２（以下ではＦＰＣ２とも称す）は、燃料ポンプ１に印加する電圧をデューティ制御する半導体集積回路４（以下ではＩＣ４と称す）とフィルタ回路５とから構成されている。ＩＣ４は、ＥＣＵ３から与えられる指令に応じて動作する制御回路６、制御回路６により駆動されるトランジスタＭ１、Ｍ２などを備えている。制御回路６には、ＥＣＵ３から信号入力線７およびＦＰＣ２の制御用端子ＳＩを通じて制御信号Ｓｉが入力される。また、制御回路６からＥＣＵ３に対し、ダイアグノーシス用端子ＤＩおよびモニタ信号線８を通じてダイアグ信号Ｄｉが出力される。

制御信号Ｓｉは、燃料ポンプ１への印加電圧の指令値を示すデューティを持つ信号である。また、ダイアグ信号Ｄｉは、ＦＰＣ２において異常が生じた場合に後述するアクティブレベルになる信号であり、ＥＣＵ３は、このダイアグ信号Ｄｉに基づいてＦＰＣ２の状態を診断する。

ＦＰＣ２は、車両のバッテリ９から電源の供給を受けて動作する。バッテリ９の正側端子は、イグニションスイッチ１０、ヒューズ１１を通じてＦＰＣ２の電源端子＋Ｂと接続されている。一方、バッテリ９の負側端子は、ＦＰＣ２のアース端子Ｅと接続されている。電源端子＋Ｂおよびアース端子Ｅは、ＦＰＣ２内において電源線１３およびグランド線１４（一対の直流電源線に相当）に接続されている。電源線１３はＩＣ４の電源端子１５に接続され、グランド線１４はフィルタ回路５のコイルＬ２を通じてＩＣ４のグランド端子１６に接続されている。燃料ポンプ１の一端子はＦＰＣ２の端子ＦＰ＋およびフィルタ回路５のコイルＬ１を通じてＩＣ４の出力端子１７に接続され、他端子はＦＰＣ２の端子ＦＰ−を通じてグランド線１４に接続されている。

トランジスタＭ１、Ｍ２は、いずれもＮチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴである。トランジスタＭ１（スイッチング素子に相当）は、電源線１３とグランド線１４との間に、コイルＬ１および燃料ポンプ１と直列に接続されている。トランジスタＭ２は、出力端子１７とグランド端子１６との間に接続されている。これらトランジスタＭ１、Ｍ２のゲートには、制御回路６から駆動信号が与えられる。トランジスタＭ１、Ｍ２は、この駆動信号に基づいて交互にオンするように駆動される。すなわち、駆動素子としてのトランジスタＭ１と、回生素子としてのトランジスタＭ２は、いわゆる同期整流方式で駆動される。また、トランジスタＭ１の近傍にはトランジスタＭ１の過熱状態を検出するためのダイオードＤ１が設けられている。ダイオードＤ１の端子間電圧は、制御回路６に与えられている。

フィルタ回路５は、コイルＬ１、Ｌ２およびコンデンサＣ１〜Ｃ３により構成されている。コイルＬ１は出力端子１７と端子ＦＰ＋との間に設けられ、コイルＬ２はグランド端子１６とアース端子Ｅとの間に設けられている。コンデンサＣ１は、電源端子＋Ｂとアース端子Ｅとの間に設けられている。コンデンサＣ２は、電源端子＋Ｂと端子ＦＰ＋との間に設けられている。コンデンサＣ３は、電源端子＋Ｂとグランド端子１６との間に設けられている。このような構成のフィルタ回路５により、トランジスタＭ１、Ｍ２のオンオフに伴い発生するスイッチングノイズの他の機器への影響が抑制される。

さて、ＥＣＵ３は、制御回路（図示せず）、制御信号Ｓｉ出力用のトランジスタＭ３、ダイアグ信号Ｄｉ入力用の分圧回路１８を備えている。制御回路は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器などを備えたマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御回路は、燃料ポンプ１へ印加する電圧値を指令するデューティを持つ指令信号を生成し、その指令信号に基づいてＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＭ３のオンオフを制御する。

制御回路は、バッテリ９から供給されるバッテリ電圧ＶＢを降圧して生成された電源電圧（例えば＋５Ｖ）の供給を受けて動作する。従って、上記指令信号の最大電圧値（Ｈレベル）は上記電源電圧となっている。ＦＰＣ２から与えられるダイアグ信号Ｄｉの最大電圧値（Ｈレベル）は、バッテリ電圧ＶＢ（例えば＋１３Ｖ）である。分圧回路１８は、ダイアグ信号Ｄｉを制御回路に入力可能な電圧（例えば＋５Ｖ）に変換する。制御回路は、分圧回路１８を構成する２つの抵抗素子の相互接続点から得られる分圧電圧に基づいてＦＰＣ２の故障診断を行う。

制御回路６は、抵抗Ｒ１、入力信号処理部１９、出力設定部２０、駆動部２１、デューティ判定部２２、過電圧保護部２３、過熱保護部２４、過電流検出部２５、ダイアグ判定部２６およびダイアグ出力部２７を備えている。抵抗Ｒ１は、信号入力線７を電源線１３にプルアップするものであり、電位固定手段に相当する。これにより、ＥＣＵ３のトランジスタＭ３がオフの期間には、入力信号処理部１９に与えられる制御信号Ｓｉは、電源線１３の電位（バッテリ電圧ＶＢ）に固定される。

入力信号処理部１９は、ＥＣＵ３から信号入力線７を通じて与えられる制御信号Ｓｉのデューティを所定時間毎に検出する。本実施形態におけるデューティとは、制御信号Ｓｉの１周期におけるＨレベルの期間が占める割合を％で示すオンデューティのことを意味している。入力信号処理部１９は、検出したデューティを示すデータを出力設定部２０およびデューティ判定部２２にそれぞれ出力する。

デューティ判定部２２は、入力信号処理部１９から所定時間毎に与えられるデューティが最小値から最大値に転じた後、最大値である状態が後述する期間Ｔ１だけ継続した場合、エンジンの始動時であると判断する。そして、出力設定部２０に対し、トランジスタＭ１を常時オンさせて燃料ポンプ１に連続通電するためのフルオン指令を出力する。このフルオン指令は、所定期間だけ出力された後、停止されるようになっている。

また、デューティ判定部２２は、上記したデューティが最大値である状態が後述する期間Ｔ２だけ継続した場合、制御信号Ｓｉの伝送経路である信号入力線７に例えば断線などの異常が生じていると判断する。そして、出力設定部２０およびダイアグ判定部２６に断線異常信号を出力する。なお、デューティ判定部２２によるこれらの処理の詳細については後述する。

出力設定部２０は、デューティ判定部２２からフルオン指令が与えられていない場合、制御信号Ｓｉのデューティに応じた電圧を燃料ポンプ１に印加するように駆動部２１の出力設定を行う。また、出力設定部２０は、上記フルオン指令が与えられている場合、トランジスタＭ１を連続してオンさせるとともにトランジスタＭ２を連続してオフさせるように駆動部２１の出力設定を行う。

駆動部２１は、出力設定部２０による出力設定に基づいて駆動信号を生成し、その駆動信号をトランジスタＭ１、Ｍ２の各ゲートに出力する。トランジスタＭ１、Ｍ２は、この駆動信号に基づいてオンオフされる。このようにして、ＥＣＵ３から与えられる制御信号Ｓｉに基づいて、燃料ポンプ１に印加する電圧がデューティ制御される。

また、出力設定部２０には、燃料ポンプ１の両端子間の電圧がフィードバックされている。出力設定部２０は、このフィードバック電圧に基づいて燃料ポンプ１への印加電圧が目標値（制御信号Ｓｉのデューティに応じた指令電圧値）になるようにも駆動部２１の出力設定を行う。これにより、燃料ポンプ１のモータが所望の回転速度で回転するようにフィードバック制御される。

過電圧保護部２３は、電源線１３の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）を検出する。過電圧保護部２３は、この検出電圧が所定のしきい値電圧を超えている場合には、バッテリ電圧ＶＢが過大であると判断し、駆動部２１に過電圧異常信号を出力する。駆動部２１は、過電圧異常信号が与えられると、トランジスタＭ１、Ｍ２の駆動を停止する。または、トランジスタＭ１のみオン状態とし、燃料ポンプ１のモータにエネルギーを消費させてもよい。

過熱保護部２４は、ダイオードＤ１の端子間電圧を検出する。過熱保護部２４は、ダイオードＤ１の順方向電圧の温度特性（温度が上昇すると順方向電圧が低下する特性）を利用し、この端子間電圧に基づいてトランジスタＭ１の温度変動を推定する。過熱保護部２４は、推定された温度変動が所定のしきい値を超える温度上昇である場合には、トランジスタＭ１の温度が過大に上昇していると判断し、出力設定部２０およびダイアグ判定部２６に過熱異常信号を出力する。

過電流検出部２５は、トランジスタＭ１のドレイン・ソース間電圧を検出する。過電流検出部２５は、この電圧が所定のしきい値電圧を超えている場合には、トランジスタＭ１ひいては燃料ポンプ１に流れる電流が過大であると判断し、出力設定部２０およびダイアグ判定部２６に過電流異常信号を出力する。

出力設定部２０は、過熱異常信号、過電流異常信号または断線異常信号のいずれかが与えられると、トランジスタＭ１、Ｍ２の駆動を停止するように駆動部２１の出力設定を行う。ダイアグ判定部２６は、過熱異常信号、過電流異常信号または断線異常信号のいずれかが与えられると、ＦＰＣ２に異常が生じていると判断し、その結果を示す信号をダイアグ出力部２７に出力する。これを受けてダイアグ出力部２７は、アクティブレベル（グランド線１４の電位＝０Ｖ）のダイアグ信号Ｄｉを出力する。一方、ダイアグ判定部２６に上記各異常信号のいずれも与えられていない場合、つまりＦＰＣ２が正常である場合、ダイアグ出力部２７は、非アクティブレベル（電源線１３の電位＝ＶＢ）のダイアグ信号Ｄｉを出力する。

図２は、制御信号Ｓｉのデューティと、燃料ポンプ１に印加される印加電圧との関係を示している。この図２に示すように、デューティが約１０％を下回っている状態では印加電圧を最小値（０Ｖ）固定とする。つまり、燃料ポンプ１の駆動を停止する。デューティが約１０％〜約８０％の状態では、印加電圧がデューティに応じて連続的に（無段階に）変化するようになっている。すなわち、この期間においてはリニア制御方式となる。デューティが約８５％〜約９０％の状態ではトランジスタＭ１を１００％オン（常時オン）して印加電圧を最大値（＋１３Ｖ）固定とする。また、デューティが約９０％を上回っている状態は、制御信号Ｓｉが電源線１３の電位に固定されている状態（電位固定状態）と判断して印加電圧を最小値（０Ｖ）固定とする。

印加電圧を最小値にするためのデューティ付近、最大値にするためのデューティ付近、電位固定状態であると判断するためのデューティ付近には、それぞれヒステリシスが設定されている。これにより、ノイズ等の影響によるデューティの僅かな変動により、印加電圧の状態（燃料ポンプ１の駆動状態）が大きく変化してしまうことを抑制している。

本実施形態では、ＥＣＵ３において生成される制御信号Ｓｉのデューティは、０％（第１の所定値に相当）〜約９０％（第２の所定値に相当）となっている。従って、信号入力線７に０％〜約９０％のデューティを持つ信号が印加されている状態が、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられている状態に相当する。また、上述したようにＥＣＵ３において生成される制御信号Ｓｉのデューティは、約９０％を超えることがない。このため、信号入力線７に約９０％〜１００％のデューティを持つ信号が印加されている状態が、信号入力線７が電源線１３の電位に固定され、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられていない状態に相当する。

次に、本実施形態の燃料ポンプ制御システムの動作について説明する。
まず、信号入力線７が正常である場合におけるエンジン始動時の動作について図３を参照しながら説明する。図３は、このような場合における各部の信号および電圧の状態を示すものであり、上から順に制御信号Ｓｉ、燃料ポンプ１への印加電圧、ダイアグ信号Ｄｉを表している。

エンジンを始動させるためにイグニションスイッチ１０がオンされると、図示しない電源回路を介してＥＣＵ３に電源が供給されるとともに、ＦＰＣ２に対する電源供給が開始される。また、これと同時にＥＣＵ３のＣＰＵのイニシャライズが開始される。このイニシャライズ期間中、エンジンを始動する指令が与えられた場合（スタータオン）、トランジスタＭ３は、ＣＰＵによりオンオフ制御されずにオフ状態固定となる。これにより、信号入力線７（制御信号Ｓｉ）の電位は、０Ｖから電源線１３の電位とともに上昇し、バッテリ電圧ＶＢに固定される（時刻ｔ１）。

すると、デューティ判定部２２により、制御信号Ｓｉのデューティが最小値である０％から最大値である１００％に転じたと判断される。その後、デューティ判定部２２は、このデューティ＝１００％の状態（電位固定状態）が期間Ｔ１だけ継続したことを検出すると、出力設定部２０にフルオン指令を出力する（時刻ｔ２）。本実施形態における期間Ｔ１（第１の期間に相当）は、例えば１ｍｓ〜１５ｍｓに設定されている。なお、この期間Ｔ１は、これに限らずともよく、例えばノイズなどにより信号入力線７の電位が誤って電源線１３の電位になる可能性を考慮し、このようなノイズによる一時的な変化に対して誤って電位固定状態であると判断する事態を防止できる程度の期間に設定すればよい。

さて、出力設定部２０にフルオン指令が与えられることにより、トランジスタＭ１は連続してオンされる（常時オン）とともにトランジスタＭ２は連続してオフされる（常時オフ）。これにより、燃料ポンプ１への印加電圧は最大値（例えば＋１３Ｖ）となり、燃料ポンプ１が直ちに起動される。デューティ判定部２２は、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられて電位固定状態が解除される時点までの間と、後述する期間Ｔ２の終了時点のうちのいずれか早い時点まで上記フルオン指令を出力し続ける。

ここでは、時刻ｔ４において、ＥＣＵ３のＣＰＵのイニシャライズが完了し、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉの供給が開始されている。つまり、時刻ｔ４において電位固定状態が解除されているため、デューティ判定部２２は出力設定部２０へのフルオン指令の出力をこの時点で停止する。これを受けて出力設定部２０は、駆動部２１に対し制御信号Ｓｉのデューティに応じた出力設定を行う。そして、時刻ｔ４から制御信号Ｓｉの１周期分の時間が経過した時刻ｔ５において、トランジスタＭ１、Ｍ２に対し、制御信号Ｓｉのデューティに基づいたオンオフ制御が開始される。

これにより、燃料ポンプ１のモータがデューティに応じた回転速度で回転し、燃料タンクに貯留されている燃料が目標流量でもってエンジンに供給される。このように、エンジン始動時における時刻ｔ２〜時刻ｔ５までの間、燃料ポンプ１に対して最大の電圧が印加される状態が継続される。なお、この最大電圧を印加する状態は、時刻ｔ２〜時刻ｔ５の間に解除してもよいし、時刻ｔ５より後まで継続させてもよい。

ＦＰＣ２からＥＣＵ３に出力されるダイアグ信号Ｄｉは、時刻ｔ１〜時刻ｔ３までの間、アクティブレベル（Ｌレベル）固定であり、その後、非アクティブレベル（Ｈレベル）に転じている。これは、ＦＰＣ２への電源供給開始からダイアグ判定部２６、ダイアグ出力部２７による信号処理時間等により、ダイアグ信号Ｄｉが本来の値となるまでに遅延が生じることおよび判定処理を確実に実施する時間を確保するためである。

しかし、このダイアグ信号Ｄｉがアクティブレベル固定の期間は、ＥＣＵ３のＣＰＵがイニシャライズ中であり、ダイアグ信号Ｄｉに基づく故障診断は行われない。そして、ＣＰＵのイニシャライズが完了した時点（時刻ｔ４）では、ダイアグ信号Ｄｉは本来の値（この場合、非アクティブレベル）となっている。従って、ＦＰＣ２の起動直後において、上記したようにダイアグ信号Ｄｉがアクティブレベルに固定されたとしても、ＥＣＵ３によるＦＰＣ２の診断動作に影響はない。

デューティ判定部２２は、制御信号Ｓｉのデューティが０％から１００％に転じたと判断した時点（時刻ｔ１）から期間Ｔ２が経過する時点（時刻ｔ６）まで、電位固定状態が継続した場合、信号入力線７に異常が発生したと判断する。ここでは、時刻ｔ４以降、ＥＣＵ３から正常に制御信号Ｓｉが与えられている状態であり、デューティが約９０％〜１００％である状態（電位固定状態）ではない。このため、デューティ判定部２２は、信号入力線７が正常であると判断し、ダイアグ出力部２７から出力されるダイアグ信号Ｄｉは非アクティブレベル（Ｈレベル）に維持される。

本実施形態において、上記した期間Ｔ２（第２の期間に相当）は、例えば１００ｍｓ〜２ｓに設定されている。なお、期間Ｔ２は、これに限らずともよく、ＥＣＵ３において制御信号Ｓｉを生成するために要する時間を考慮し、少なくともＥＣＵ３からＦＰＣ２に対して制御信号Ｓｉの供給が開始されるまでに必要な期間よりも長い期間に設定すればよい。

続いて、信号入力線７に例えば断線などの異常が生じている場合におけるエンジン始動時の動作について図４を参照しながら説明する。図４は、このような場合における各部の信号および電圧の状態を示す図３相当図である。このような場合も、図３に示した信号入力線７が正常である場合と同様、エンジンを始動させるためにイグニションスイッチ１０がオンされた後、ＥＣＵ３およびＦＰＣ２への電源供給が開始される。そして、ＥＣＵ３のＣＰＵがイニシャライズされている期間中に、トランジスタＭ１が連続してオンされるとともにトランジスタＭ２が連続してオフされて燃料ポンプ１に最大の電圧が印加され、燃料ポンプ１が直ちに起動される。

前述したように、デューティ判定部２２は、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられて電位固定状態が解除される時点までの間と、期間Ｔ２の終了時点のうちのいずれか早い時点までフルオン指令を出力し続ける。ここでは、期間Ｔ２の終了時点（時刻ｔ６）以降も電位固定状態が継続し、ＦＰＣ２に対する制御信号Ｓｉの供給が開始されていない。従って、デューティ判定部２２は、期間Ｔ２の終了時点までフルオン指令を出力し続ける。このような場合には、エンジン始動時における時刻ｔ２〜時刻ｔ６までの間、燃料ポンプ１に対して最大の電圧が印加される状態が継続される。

デューティ判定部２２は、制御信号Ｓｉのデューティが０％から１００％に転じたと判断した時点（時刻ｔ１）から期間Ｔ２が経過する時点（時刻ｔ６）まで、電位固定状態が継続した場合、信号入力線７に異常が発生したと判断する。ここでは、期間Ｔ２の終了時点（時刻ｔ６）においても電位固定状態が継続されている。このため、デューティ判定部２２は、信号入力線７に例えば断線などの異常が生じていると判断する。その後、所定の信号処理時間経過後、ダイアグ出力部２７から出力されるダイアグ信号Ｄｉがアクティブレベル（Ｌレベル）に転じる（時刻ｔ７）。ＥＣＵ３は、このアクティブレベルのダイアグ信号Ｄｉを受けることにより、ＦＰＣ２に異常が生じていると診断し、所定の異常対応処理、例えばダイアグコードを記憶して、ユーザに警告するといった処理を実行する。

以上説明したように、本実施形態の燃料ポンプ制御装置２は、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられるまでの間に信号入力線７の電位を電源線１３の電位に固定する抵抗Ｒ１と、この電位固定状態が期間Ｔ１だけ継続したことを検出すると燃料ポンプ１に最大電圧を印加する制御回路６とを備えている。これにより、エンジンの始動時においてＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられていない期間から燃料ポンプ１への電圧印加が開始され、燃料ポンプ１が直ちに起動される。また、制御回路６は、信号入力線７の電位固定状態が期間Ｔ２だけ継続したことを検出すると信号入力線７に異常が生じていると判断する。このような構成の燃料ポンプ制御装置２によれば、構成の複雑化を抑制しつつ、エンジン始動時における燃料ポンプ１の起動時間を低減するとともに信号入力線７の異常を検出できる。

制御回路６は、エンジンの始動時においてフルオン指令を出力した後、ＥＣＵ３から制御信号Ｓｉが与えられて電位固定状態が解除される時点までの間と期間Ｔ２の終了時点のうちのいずれか早い時点までこのフルオン指令を出力し続けるようにした。これにより、エンジン始動時における燃料ポンプ１の昇圧能力を十分に高めることが可能となるため、燃料ポンプ１の起動時間をさらに低減することができる。

制御信号Ｓｉが与えられていない期間に信号入力線７の電位を燃料ポンプ制御装置２への電源供給用の電源線１３の電位に固定するようにしたので、燃料ポンプ制御装置２への電源供給開始後、直ちに信号入力線７の電位が固定される。これにより、エンジン始動時における燃料ポンプ１の起動時間をより一層低減することができる。また、このような構成によれば、信号入力線７の異常としてバッテリ９の正側端子と同電位のライン（例えば電源線１３）との短絡（天絡）状態を検出できる。

制御回路６は、連続的に変化するデューティを持つ制御信号Ｓｉに基づいて燃料ポンプ１への印加電圧をリニア制御するようにした。また、ＥＣＵ３において生成される制御信号Ｓｉのデューティは０％〜約９０％としている。このため、信号入力線７の電位固定状態と制御信号Ｓｉが与えられている状態とが明確に区別され、制御回路６による電位固定状態の検出が容易に行い得るようになる。従って、燃料ポンプ１への印加電圧をリニア制御する方式にした場合であっても、エンジン始動時における燃料ポンプ１の起動時間を低減するとともに信号入力線７の異常を検出できる。

このようにリニア制御方式を採用することにより、制御回路６が搭載されたＩＣ４を共通化できるという効果が得られる。すなわち、一般に燃料ポンプ１に対する印加電圧値は数種類の切替が可能であればよい。ただし、この数種類の電圧値は、例えば燃料ポンプ１が搭載される車両の種類に応じて変更される。従って、本実施形態のようにリニア制御方式を採用すれば、制御回路６により様々な印加電圧値を実現できるため、共通のＩＣ４を用いて、搭載される様々な種類の車両に対応することが可能となる。

上記説明では、エンジン始動時における信号入力線７の異常検出について述べたが、本実施形態によれば、エンジン始動後における信号入力線７の異常検出についても同様に可能である。ただし、その場合、異常時の対応として燃料ポンプ１の駆動を停止するとエンジン停止に至るため、燃料ポンプ１に対し所定の電圧値を印加する状態（１００％通電＝フルオン状態も含む）に制御するとともにダイアグ信号Ｄｉにより異常を報知するということも可能である。

なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
駆動素子であるトランジスタＭ１を燃料ポンプ１よりも高電位側に接続して駆動するハイサイド駆動方式を採用したが、駆動素子を燃料ポンプよりも低電位側に接続するローサイド駆動方式を採用してもよい。回生素子としてパワーＭＯＳＦＥＴであるトランジスタＭ２を用いたが、これに替えてダイオードを用いてもよい。駆動素子として、例えばＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの他のスイッチング素子を用いてもよい。過電圧保護部２３、過熱保護部２４、過電流保護部２５などのＦＰＣ２における各異常を検出するための構成は、必要に応じて設ければよい。電位固定手段として信号入力線７の電位を電源線１３の電位にプルアップする抵抗を用いたが、グランド線１４の電位にプルダウンする抵抗を用いてもよい。このような構成によれば、信号入力線７の異常としてバッテリ９の負側端子と同電位のライン（例えばグランド線１４）との短絡（地絡）状態を検出できる。ただし、その場合には、ＥＣＵ３における制御信号Ｓｉの出力段の構成、入力信号処理部１９におけるデューティ検出処理、デューティ判定部２２における電位固定状態の判定処理等を適宜変更する必要がある。また、電位固定手段は、信号入力線７の電位を電源線１３、グランド線１４以外の電位に固定する手段でもよい。

ＥＣＵ３において生成される制御信号Ｓｉのデューティは０％〜約９０％に限らず、第１の所定値からこの第１の所定値より大きく且つ１００％未満の第２の所定値まで連続的に変化するものであればよい。また、制御信号Ｓｉのデューティは、０％より大きい第１の所定値からこの第１の所定値より大きい第２の所定値まで連続的に変化するものでもよい。
信号入力線７の電位が０Ｖのときにダイアグ信号Ｄｉをアクティブレベル（Ｌレベル）に変化させるように制御回路６を構成すれば、ＥＣＵ２において、出力する制御信号Ｓｉのデューティと入力されるダイアグ信号Ｄｉのレベルとに基づいて信号入力線７の地絡状態も検出可能なシステムを構成できる。また、この場合、制御信号Ｓｉのデューティの下限値を０％を超える値に設定すれば、信号入力線７の地絡状態を確実に検出することができる。
制御信号Ｓｉのデューティは、連続的に変化するものに限らず、多段階に変化するものでもよい。つまり、制御信号Ｓｉに基づく燃料ポンプ１への印加電圧の制御は、リニア制御方式に限られない。ただし、各デューティと電位固定状態とを区別可能なものとする必要がある。また、制御信号Ｓｉは、燃料ポンプ１への印加電圧の指令を示すデューティを持つ信号に限らず、電位固定状態と区別可能な状態の変化により燃料ポンプ１への印加電圧の指令を示す信号であればよい。

図面中、１は燃料ポンプ、２は燃料ポンプ制御装置、６は制御回路、７は信号入力線、１３は電源線（直流電源線）、１４はグランド線（直流電源線）、Ｍ１はトランジスタ（スイッチング素子）、Ｒ１は抵抗（電位固定手段）を示す。

Claims (5)

1. 燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するための燃料ポンプの駆動を制御する燃料ポンプ制御装置であって、
   一対の直流電源線間に前記燃料ポンプと直列に接続されたスイッチング素子と、
   外部から信号入力線を通じて与えられる制御信号に基づいて前記スイッチング素子をオンオフさせることにより前記燃料ポンプに印加する電圧を制御する制御回路と、
   前記制御信号が与えられていない期間に前記信号入力線の電位を所定電位に固定する電位固定手段とを備え、
   前記制御回路は、前記エンジンの始動時において前記信号入力線の電位が前記所定電位である状態が第１の期間だけ継続したことを検出すると前記スイッチング素子をオンさせ、前記信号入力線の電位が前記所定電位である状態が前記第１の期間よりも長い第２の期間だけ継続したことを検出すると前記信号入力線に異常が生じていると判断することを特徴とする燃料ポンプ制御装置。
2. 前記制御回路は、前記エンジンの始動時において前記スイッチング素子をオンさせた後、前記制御信号が与えられるまでの間は、そのオン状態を維持させることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ制御装置。
3. 前記所定電位は、前記一対の直流電源線のいずれかの電位であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料ポンプ制御装置。
4. 前記所定電位が前記一対の直流電源線の高電位側電位である場合、
   前記制御信号は、第１の所定値からこの第１の所定値より大きく且つ１未満の第２の所定値まで連続的に変化するデューティを持つ信号であり、
   前記制御回路は、前記デューティに応じた電圧を前記燃料ポンプに印加するように前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする請求項３記載の燃料ポンプ制御装置。
5. 前記所定電位が前記一対の直流電源線の低電位側電位である場合、
   前記制御信号は、０より大きい第１の所定値からこの第１の所定値より大きい第２の所定値まで連続的に変化するデューティを持つ信号であり、
   前記制御回路は、前記デューティに応じた電圧を前記燃料ポンプに印加するように前記スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする請求項３記載の燃料ポンプ制御装置。

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