(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動指令に基づきアクチュエータを駆動する駆動素子と、
負荷に流れる負荷電流に比例した電圧ＶＬを検出する負荷電流抽出手段と、
この負荷電流抽出手段により検出された電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えることを条件にそれら電圧ＶＬの大きさに応じて異なる長さのタイマ時間が可変設定される可変タイマ手段と、
この可変タイマ手段の出力によって制御され、該可変タイマ手段の出力が前記電圧ＶＬの大きさに応じて設定されたタイマ時間に達することを条件に前記駆動素子に加えられる駆動指令を遮断するゲート手段と、
を具える過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路。
【請求項２】
前記可変タイマ手段は、
前記負荷電流抽出手段にて検出される電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えるとき同電圧ＶＬの大きさに対応した電荷が充電される積分回路と、
この積分回路の出力と所定の閾値とを比較し、積分回路の出力が該閾値を超えるときタイマアップ信号を出力するコンパレータと、
を具えて構成され、
前記ゲート手段は、前記コンパレータから出力されるタイマアップ信号に基づいて前記駆動素子に加えられる駆動指令を遮断する
請求項１記載の過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路。
【請求項３】
前記可変タイマ手段は、
前記負荷電流抽出手段にて検出される電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えるとき同電圧ＶＬの大きさに対応した電荷が充電され、同検出される電圧ＶＬが予め設定された閾値以下となるときこの充電された電荷が放電される積分回路と、
この積分回路の出力と所定の第１及び第２の閾値とを比較し、積分回路の出力が第２の閾値よりも大きい第１の閾値を超えるときタイマアップ信号を出力し、同積分回路の出力が第２の閾値以下に下がるときタイマリセット信号を出力するヒステリシスコンパレータと、
を具えて構成され、
前記ゲート手段は、前記ヒステリシスコンパレータから出力される前記タイマアップ信号に基づいて前記駆動素子に加えられる駆動指令を遮断し、前記タイマリセット信号に基づいて該駆動指令の遮断を解除する
請求項１記載の過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路。
【請求項４】
前記積分回路は、その充放電にかかる時定数が
充電時定数  ＜  放電時定数
といった関係に設定される
請求項３記載の過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制御装置からの駆動指令に基づき各種アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路に関し、特に負荷の短絡等に起因する過電流から同回路を保護する機能を併せ具える過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、過電流保護機能を有するこの種のアクチュエータ駆動回路としては、例えば特開平２−３０１８０２号公報に記載の回路が知られている。
【０００３】
因みに同公報に記載の回路では、負荷の短絡に起因してその駆動素子（半導体スイッチ）に過電流が流れるような場合、負荷電圧が大きく変動することに基づいて同駆動素子に加えられる駆動指令を遮断するようにしている。こうして駆動指令が遮断されることにより駆動素子はオフとなり、ひいてはこれが破壊に至るようなことも防止されるようになる。
【０００４】
ただし、上記負荷は通常、その駆動に際して突入電流が流れるものが多く、同駆動素子のオン直後も、僅かな時間ながら、この突入電流による過電流が流れるようになる。そして、このような過電流が流れるときには上記負荷電圧も一時的に大きく変動するため、単にこの負荷電圧の変動をトリガとして上記駆動指令の遮断を行ったのでは、誤った保護が実行され、ひいては負荷が起動できなくなる懸念がある。
【０００５】
そこで同公報に記載の回路では、上記突入電流が流れる一定の時間だけ上記駆動指令の遮断を遅延するタイマ回路（遅延回路）を併せ具え、駆動指令が能動となって一定期間は、上記負荷電圧の変動があっても同駆動指令の遮断を禁止するようにしている。
【０００６】
このようにタイマ回路を設け、駆動指令が能動となって一定期間は同駆動指令の遮断を禁止することで、上記突入電流に起因する誤った保護動作は好適に回避されるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、負荷の短絡とはいっても、実際その内容は様々であり、例えば車載用内燃機関に用いられる燃料ポンプなどにあっては、配線のショートによる短絡の他にも、ごみ等による燃料搬送路の閉塞に起因して過電流状態に陥るいわゆるハーフロックと称される擬似的な短絡もある。そして、このハーフロックの場合には通常、確かに過電流状態とはなるが、上記配線のショートによる短絡の場合ほど大きな電流が流れるわけではない。
【０００８】
一方、上記配線のショートによる短絡の場合には、極力早い時期に駆動素子をオフせしめることがその破壊等を避ける上で望ましいが、上記ハーフロック等の場合には、駆動素子が破壊しない程度に極力その駆動状態を維持せしめることが上記ごみ等を流し、ひいては該ハーフロック状態から早期回復せしめる上で望ましいなど、短絡の内容に応じて、その要求される保護内容も一様ではない。特に上記燃料ポンプなどの車載用アクチュエータにあっては、このような過電流保護内容が車両の走行に直接影響を及ぼすこととなるため、それら要求される保護内容にどのように応えるかは重要な問題となっている。
【０００９】
ところが、上記従来の駆動回路（負荷故障検出回路）にあっては、タイマ回路を具えるとはいえ、そのタイマ時間（遅延時間）は一定である。しかも同従来の駆動回路では、駆動指令が能動となってからこのタイマ時間に対応した一定期間が経過した後、すなわち突入電流に起因する過電流が流れて後は、同タイマ回路が作用しない構成ともなっている。このため、その後負荷に短絡が発生した場合には、その内容に拘わらず即座に駆動指令を遮断する保護動作が実行されることとなり、上記過電流の状態に応じて一様ではない保護要求には到底応えることができなかった。
【００１０】
なお従来、こうした過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路としては他に、例えば特開昭６４−６４５２３号公報に記載の回路、或いは特開平３−１０６１１４号公報に記載の回路などもある。しかし、これらの回路は何れも、上記タイマ回路（遅延回路）すら有しないものであり、上記過電流の状態に応じて一様ではない保護要求に応えることのできない実情は、これら回路の場合も同じである。
【００１１】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、上記過電流の状態に応じて一様ではない保護要求に柔軟に応えることのできる過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、この発明では、請求項１記載の構成によるように、
（ａ）負荷電流に比例した電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えることを条件にそれら電圧ＶＬの大きさに応じて異なる長さのタイマ時間が可変設定される可変タイマ手段。
（ｂ）この可変タイマ手段の出力によって制御され、該可変タイマ手段の出力が電圧ＶＬに応じて設定されたタイマ時間に達することを条件に駆動素子に加えられる駆動指令を遮断するゲート手段。
を基本的に具えることで、上記過電流の状態に応じて一様ではない保護要求に柔軟に応えるようにしている。
【００１３】
こうした構成によれば、上記可変タイマ手段に設定されるタイマ時間に応じて上記駆動指令の遮断される時期が変更されるようになる。そして、この可変タイマ手段に設定されるタイマ時間は、負荷電流に比例した電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えるとき、すなわち過電流が流れるときの同過電流の電流値に応じて可変設定される。
【００１４】
このため例えば、前述した車載用内燃機関の燃料ポンプなどにあっても、
・配線のショートによる短絡等、負荷電流として極めて大きな過電流が流れる場合には、上記可変タイマ手段に、同電流値に応じた例えば短いタイマ時間が設定される。
・他方、前記ハーフロック等、負荷電流としてこれよりも小さい過電流が流れる場合には、同可変タイマ手段に、同電流値に応じた例えば長いタイマ時間が設定される。
といった態様で、上記可変タイマ手段へのタイマ時間設定が行われるようにすれば、それぞれ
・配線のショートによる短絡等、負荷電流として極めて大きな過電流が流れる場合には、早い時期に駆動素子がオフされることとなり、その破壊等は好適に防止されるようになる。
・ハーフロック等、負荷電流としてこれよりも小さい過電流が流れる場合には、駆動素子が破壊しない程度にその駆動状態が維持される。したがって、ごみ等が流れやすくなるなど、ハーフロック等の状態から早期に回復される可能性も高くなる。そして何よりも、車載用内燃機関の燃料ポンプなどにあっては、その駆動状態が最大限維持されるようになるため、車両の走行が不要に停止されることもなくなる。
等々、過電流の状態に応じて一様ではない保護要求に柔軟に応えることができるようになる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明によるように、
（ａ１）前記可変タイマ手段は、前記検出される電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えるとき同電圧ＶＬの大きさに対応した電荷が充電される積分回路、及びこの積分回路の出力と所定の閾値とを比較し積分回路の出力が該閾値を超えるときタイマアップ信号を出力するコンパレータを具えて構成される。
（ｂ１）前記ゲート手段は、前記コンパレータから出力されるタイマアップ信号に基づいて前記駆動素子に加えられる駆動指令を遮断する。
といった構成によれば、可変タイマ手段の上記例示した態様でのタイマ時間設定が容易且つ適正に実現されるようになる。
【００１６】
すなわちこの場合、上記積分回路の出力は、上述の過電流が大きければ大きいほど早い時期に上記閾値に達するようになるため、結果として、この可変タイマ手段には、上記過電流の大きさに反比例した長さのタイマ時間が可変設定されるようになる。このように、過電流の大きさに反比例した長さのタイマ時間が可変設定されることで、同過電流の状態（大きさ）に応じて一様ではない保護要求にも柔軟に応えることができるようになることは上述した通りである。
【００１７】
一方、請求項３記載の発明によるように、
（ａ２）前記可変タイマ手段は、前記検出される電圧ＶＬが予め設定された閾値を超えるとき同電圧ＶＬの大きさに対応した電荷が充電され、同検出される電圧ＶＬが予め設定された閾値以下となるときこの充電された電荷が放電される積分回路、及びこの積分回路の出力と所定の第１及び第２の閾値とを比較し、積分回路の出力が第２の閾値よりも大きい第１の閾値を超えるときタイマアップ信号を出力し、同積分回路の出力が第２の閾値以下に下がるときタイマリセット信号を出力するヒステリシスコンパレータを具えて構成される。
（ｂ２）前記ゲート手段は、前記ヒステリシスコンパレータから出力される前記タイマアップ信号に基づいて前記駆動素子に加えられる駆動指令を遮断し、前記タイマリセット信号に基づいて該駆動指令の遮断を解除する。
といった構成によれば、可変タイマ手段の上記例示した態様でのタイマ時間設定の実現に加え、上記積分回路の放電に伴って、その出力が上記第２の閾値以下に下がる都度、前記駆動素子が再駆動されるようになる。
【００１８】
すなわち、たとえ上述した配線のショートによる短絡やハーフロック等が発生した場合でも、こうして再駆動が繰り返されることにより、正常復帰される機会がそれら負荷に与えられるようになる。特に上記燃料ポンプなど、車両の走行に直接影響を与えるアクチュエータにとっては、こうした配慮が極めて大きな意味を持つようになる。
【００１９】
なおこのとき、上記積分回路にあっては、少なくとも上記放電が行われている期間、上記過電流による充電は停止されるため（同期間は負荷の駆動自体が停止されている）、その出力が一旦上記第１の閾値に達してしまえば、上記過電流の大きさには拘わらない一定の時定数にて上記第２の閾値まで下がるようになる。このため、大きな過電流によって早期に上記第１の閾値に達したからといって、前記駆動素子が再駆動されるまでの時間、すなわちオフタイマ時間が不要に短縮されることはない。
【００２０】
そして、この請求項３記載の発明の構成にあっては更に、請求項４記載の発明によるように、上記積分回路の充放電にかかる時定数が
充電時定数  ＜  放電時定数
といった関係に設定されることで、こうしたオフタイマ時間も好適に引き延ばされ、上記駆動素子のより安定した再駆動が実現されるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明にかかる過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路についてその一実施形態を示す。
【００２２】
この実施形態の回路は、例えば前述した車載用内燃機関の燃料ポンプ駆動回路にあって、その負荷に、前記配線のショートによる短絡やハーフロック等に起因する過電流が流れたとき、パワートランジスタなどからなる駆動素子を保護する回路として構成されている。
【００２３】
はじめに、図１を参照して、この実施形態にかかる回路の構成についてまず詳述する。
こうした駆動回路では通常、エンジン制御装置等の制御装置１０から駆動指令としてゲート信号ＧＳが入力されることによってパワートランジスタなどの駆動素子２がオンとなり、負荷であるポンプモータ１が駆動される。
【００２４】
しかし、上記燃料ポンプなどにあっては前述のように、配線のショートによる短絡やハーフロックと称されるごみ等による燃料搬送路の閉塞に起因して過電流状態に陥る擬似的な短絡が発生することがある。そして、このような状態が持続される場合には上記駆動素子２が破壊されることにもなりかねない。
【００２５】
また一方、これら同じような過電流状態とはいえ、上記配線のショートによる短絡の場合には、極力早い時期に駆動素子２をオフせしめることがその破壊等を避ける上で望ましいが、上記ハーフロックの場合には、駆動素子２が破壊しない程度に極力その駆動状態を維持せしめることが上記ごみ等を流し、ひいてはハーフロック状態から早期回復せしめる上で望ましいなど、短絡の内容に応じてその要求される保護内容が一様でないことも前述した。特に、上記燃料ポンプなどの車載用アクチュエータにあっては、このような過電流に対する保護内容が車両の走行に直接影響を及ぼすこととなるため、それら要求される保護内容にどのように対処するかは重要な問題となっている。
【００２６】
そこでこの実施形態の回路では、同図１に示されるように、上記駆動素子２の出力端子と接地との間にシャント抵抗３を設け、そこに発生する電圧ＶＬを通じて負荷電流を監視するとともに、コンパレータ４、充放電切替え回路５、積分回路６、及びヒステリシスコンパレータ７によって可変タイマ回路を構成し、負荷に流れる過電流の大きさに応じて異なるタイマ時間がこのタイマ回路に可変設定されるようにしている。そして、同タイマ回路に可変設定されるタイマ時間に達したとき、アンドゲート８を通じて上記駆動指令（ゲート信号）ＧＳを遮断し、上記駆動素子２に駆動信号ＤＳが加わらないようにする。
【００２７】
以下、可変タイマ回路を構成するこれら各回路について、その具体構成並びに機能を順次説明する。
まず、コンパレータ４は、上記負荷電流が過電流状態にあるか否かを監視する回路である。この回路４は、上記負荷電流に対応した電圧ＶＬが非反転入力に、また過電流状態を判定するための判定電圧Ｖｒｅｆが反転入力に加えられる比較器４１を有して構成されている。この判定結果は充放電切替え回路５に加えられる。
【００２８】
充放電切替え回路５は、このコンパレータ４による過電流状態か否かの判定結果に応じて、その後段にある積分回路６の充放電動作を切り替える回路である。この回路５は、上記コンパレータ４によって過電流状態である旨判定されている期間、すなわち
ＶＬ  ＞  Ｖｒｅｆ
である期間だけオンとなるトランジスタ５１と、同コンパレータ４によって過電流状態ではない旨判定されている期間、すなわち
ＶＬ  ≦  Ｖｒｅｆ
である期間だけオンとなるトランジスタ５２とを有して構成されている。なお、同充放電切替え回路５によれば、上記トランジスタ５１がオンとなるとき、その過電流の大きさに直接対応している上記電圧ＶＬがそのまま積分回路６に取り込まれ、コンデンサ６１に電荷が蓄積されるようになる。
【００２９】
積分回路６は、基本的にはコンデンサ６１と抵抗６２とからなるＣＲ積分回路によって構成されている。したがって、その充電時定数も基本的にはそれら素子定数に対応したＣＲ１なる時定数を持つこととなるが、上記トランジスタ５１がオンとなっているときの出力電圧の立上り方は、上記取り込まれる電圧ＶＬに応じて異なったものとなる。すなわち、上記電圧ＶＬが高いほど（過電流が大きいほど）積分回路６の出力電圧は速く立ち上がり、同電圧ＶＬが低いほど（過電流が小さいほど）積分回路６の出力電圧は緩やかに立ち上がる。
【００３０】
他方、この積分回路６において、上記トランジスタ５２がオンとなる放電時には、上記コンデンサ６１に充電されている電荷は抵抗６２及び抵抗６３を介して放電されるようになる。すなわちこのとき、同コンデンサ６１に充電されている電荷は、Ｃ（Ｒ１＋Ｒ２）なる時定数にて、上記過電流の大きさには拘わりなく一定の速さで放電されるようになる。
【００３１】
そしてこの可変タイマ回路において、ヒステリシスコンパレータ７は、第１の閾値電圧Ｖｔｈ１と、該第１の閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい第２の閾値電圧Ｖｔｈ２との２つの閾値を有し、上記積分回路６の出力電圧とこれら第１及び第２の閾値電圧Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２との比較のもとにタイマアップ信号及びタイマリセット信号を形成する回路である。
【００３２】
すなわち同回路７は、上記第１或いは第２の閾値電圧Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２が非反転入力に、また上記積分回路６の出力電圧が反転入力に加えられる比較器７１をはじめ、同比較器７１の出力ＣＳに基づくトランジスタ７４のオン／オフ態様に応じて上記第１及び第２の閾値電圧Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２が切替え設定される分圧回路（抵抗７２、７３及び７５）を有して構成されており、上記積分回路６の充放電動作に伴って、
・積分回路６の出力電圧が上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に達したときには、その出力ＣＳが論理ハイレベルから論理ローレベルに反転されるタイマアップ信号を出力する。またこのとき、同出力ＣＳが論理ローレベルとなることに伴ってトランジスタ７４がオンとなり、比較器７１の閾値電圧が第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に切り替わる。
・他方、積分回路６の出力電圧が上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２未満に低下したときには、同出力ＣＳが論理ローレベルから論理ハイレベルに反転されるタイマリセット信号を出力する。またこのとき、同出力ＣＳが論理ハイレベルとなることに伴ってトランジスタ７４がオフとなり、比較器７１の閾値電圧が第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に切り替わる。
といった動作を繰り返し実行する。
【００３３】
ヒステリシスコンパレータ７においてこうした動作が実行されることにより、結局この可変タイマ回路にあっては、充放電切替え回路５のトランジスタ５１がオンとなって積分回路６の充電動作が開始されてから上記タイマアップ信号が出力されるまでがオンタイマ時間となり、また充放電切替え回路５のトランジスタ５２がオンとなって積分回路６の放電動作が開始されてから上記タイマリセット信号が出力されるまでがオフタイマ時間となる。そしてこのうち、オンタイマ時間のみが、上記監視される過電流の大きさに応じて可変設定されるようになる。この可変設定されるタイマ時間、すなわちオンタイマ時間に達したとき、アンドゲート８を通じてゲート信号ＧＳが遮断されるようになることは上述した通りである。
【００３４】
ここで、この可変タイマ回路において上記オンタイマ時間がどのように、またどの程度可変設定されるかについて具体的に考察してみる。
まず、上記積分回路６を構成するコンデンサ６１に電荷の蓄電がないときにはどのように上記オンタイマ時間が可変設定されるかについて考察する。
【００３５】
上記時定数ＣＲ１からなる積分回路６において、その入力電圧をＶｉｎとすると、該入力電圧Ｖｉｎが加えられたときに同回路中に流れる電流は、これをｉとすると、
ｉ＝（Ｖｉｎ×ｅ＾（−ｔ／ＣＲ１）  ）／Ｒ１                …（１）
となる。ここで、「＾（  ）」はべき乗を表す。
【００３６】
よって、同積分回路６の出力電圧は、これをＶｏｕｔとすると、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ（１−ｅ＾（−ｔ／ＣＲ１）  ）              …（２）
となり、該出力電圧Ｖｏｕｔの時間に対する変化すなわち傾きは、上記入力電圧Ｖｉｎの大きさによって左右されることがわかる。
【００３７】
そしてこのとき、同出力電圧Ｖｏｕｔがヒステリシスコンパレータ７の第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達する時間、すなわち上記オンタイマ時間は、これをＴとすると、
Ｔ＝−ＣＲ１×ｌｏｇ（１−Ｖｔｈ１／Ｖｉｎ）      …（３）
となる。なおこのとき、上記入力電圧Ｖｉｎは電圧ＶＬ（負荷の過電流量に対応した電圧）にほぼ等しいと考えられるため、同（３）式は、
Ｔ＝−ＣＲ１×ｌｏｇ（１−Ｖｔｈ１／ＶＬ）        …（３）’
として表すこともできる。
【００３８】
一方、同積分回路６において時定数Ｃ（Ｒ１＋Ｒ２）のもとに放電が行われ、上記オフタイマ時間を経た直後、すなわちコンデンサ６１にヒステリシスコンパレータ７の第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に対応した電荷ＣＶｔｈ２が蓄電されている状態から再度充電が行われたとすると、その入力電圧Ｖｉｎが加えられたときに同回路中に流れる電流ｉは、
ｉ＝（Ｖｉｎ−Ｖｔｈ２）×ｅ＾（−ｔ／ＣＲ１）  ）／Ｒ１    …（４）
となる。
【００３９】
よってこの場合、同積分回路６の出力電圧Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ（１−ｅ＾（−ｔ／ＣＲ１）  ）＋Ｖｔｈ２×ｅ＾（−ｔ／ＣＲ１）…（５）
となり、該出力電圧Ｖｏｕｔの時間に対する変化すなわち傾きも、上記入力電圧Ｖｉｎの大きさによって左右されることがわかる。
【００４０】
そしてこのとき、同出力電圧Ｖｏｕｔがヒステリシスコンパレータ７の第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達する時間、すなわちオンタイマ時間は、これをＴとすると、
Ｔ＝−ＣＲ１×ｌｏｇ｛（Ｖｉｎ−Ｖｔｈ１）／（Ｖｉｎ−Ｖｔｈ２）…（６）
となる。ここでも、上記入力電圧Ｖｉｎは電圧ＶＬにほぼ等しいと考えられるため、同（６）式は、
Ｔ＝−ＣＲ１×ｌｏｇ｛（ＶＬ−Ｖｔｈ１）／（ＶＬ−Ｖｔｈ２）…（６）’
として表されるようになる。
【００４１】
可変タイマ回路にあってはこのように、上記積分回路６を構成するコンデンサ６１への電荷蓄電の有無に拘わらず、上記電圧ＶＬ、すなわち過電流の大きさに応じてオンタイマ時間が可変設定されるようになる。
【００４２】
次に、同可変タイマ回路においてこのオンタイマ時間がどの程度可変設定されるかについて考察する。
上記コンデンサ６１に電荷の蓄電がないとき、オンタイマ時間Ｔが（３）式、若しくは（３）’式のように設定されることは上述した。
【００４３】
ここで、上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１が例えば
Ｖｔｈ１＝２．００［Ｖ］
であるとするときに、前記配線のショートによる短絡時、その流れる過電流に対応した電圧ＶＬが、例えば
ＶＬ＝１２．００［Ｖ］
であり、また前記ハーフロックによる疑似短絡時、その流れる過電流に対応した電圧ＶＬが、例えば
0003612847.tif 000002
であるとすると、前記配線のショートによる短絡時のオンタイマ時間Ｔと、前記ハーフロックによる疑似短絡時のオンタイマ時間Ｔとの比は、上記（３）’式により、
0003612847.tif 000003
となる。
【００４４】
同可変タイマ回路にあってはこのように、電圧ＶＬ（過電流の大きさ）に応じてオンタイマ時間が大幅に変化するようになる。なお、ハーフロック時この電圧ＶＬが上記閾値電圧Ｖｔｈ１よりも僅かだけ上回っているような場合、すなわち同電圧ＶＬが、
２．００  ＜  ＶＬ  ＜  ２．０１
といった範囲にある場合には、上記オンタイム時間Ｔが前記配線のショートによる短絡時の３０倍以上となるが、このような僅かな過電流状態が持続される分には上記駆動素子２が破壊されることはない。
【００４５】
一方、上記コンデンサ６１にヒステリシスコンパレータ７の第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に対応した電荷ＣＶｔｈ２が蓄電されている状態から再度充電が行われる場合、すなわち連続した充電動作が行われる場合、該オンタイマ時間Ｔは上述のように（６）式、若しくは（６）’式のように設定されるようになる。
【００４６】
ここで、上記第１及び第２の閾値電圧Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２が例えば
Ｖｔｈ１＝２．００［Ｖ］
Ｖｔｈ２＝０．５０［Ｖ］
であるとするときに、前記配線のショートによる短絡時、その流れる過電流に対応した電圧ＶＬが、ここでも例えば
ＶＬ＝１２．００［Ｖ］
であり、また前記ハーフロックによる疑似短絡時、その流れる過電流に対応した電圧ＶＬが、やはり
0003612847.tif 000004
であるとすると、前記配線のショートによる短絡時のオンタイマ時間Ｔと、前記ハーフロックによる疑似短絡時のオンタイマ時間Ｔとの比は、上記（６）’式により、
0003612847.tif 000005
となる。
【００４７】
因みに、先のコンデンサ６１に電荷の蓄電がないときのオンタイマ時間Ｔと、この第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に対応した電荷ＣＶｔｈ２が蓄電されているときのオンタイマ時間Ｔとの比は、上記
Ｖｔｈ２＝０．５０［Ｖ］
の条件において１．３倍となっている。この比を小さくしたい場合には、該第２の閾値電圧Ｖｔｈ２をより低い電圧に設定すればよく、同第２の閾値電圧Ｖｔｈ２を
Ｖｔｈ２＝０［Ｖ］
に設定することで、この比が１、すなわち同じオンタイマ時間となる。
【００４８】
何れにせよ、この可変タイマ回路によれば、上記電圧ＶＬ（過電流の大きさ）に応じてオンタイマ時間が大きく変化するようになることがわかる。
図２及び図３はそれぞれ、こうした可変タイマ回路を具える同実施形態の駆動回路の動作例を示したものであり、次に、これら図２及び図３を併せ参照して、同実施形態の回路の過電流保護動作を更に詳述する。
【００４９】
まず、図２を参照して、前記配線のショートによる短絡時と前記ハーフロック等による疑似短絡時とで、それぞれどのような保護動作がこの実施形態の回路によって行われるかについて説明する。
【００５０】
なお同図２において、図２（ａ）は、前記制御装置１０から加えられるゲート信号（駆動指令）ＧＳの推移を示し、図２（ｂ）は、前記アンドゲート８の出力である駆動信号ＤＳの推移を示している。また、図２（ｃ）は、前記負荷電流に対応した電圧ＶＬの推移を示し、図２（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、前記積分回路６の入力電圧（Ｖｉｎ）並びに出力電圧（Ｖｏｕｔ）の推移を示している。そして図２（ｆ）は、前記タイマアップ信号、或いはタイマリセット信号となる前記ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳについて、その論理レベル推移を示している。
【００５１】
さていま、ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ハイレベルにあるとするときに、図２（ａ）に示される態様で、時刻ｔ１１に制御装置１０からゲート信号ＧＳの印加が開始されたとすると、同時刻ｔ１１にアンドゲート８でのアンド条件が成立し、図２（ｂ）に示される態様で、駆動信号ＤＳが前記駆動素子２に加えられる。駆動素子２は、こうして駆動信号ＤＳが加えられることによりオンとなり、同時刻ｔ１１をもって、負荷であるモータ１の駆動を開始する。
【００５２】
ここで、モータ１には通常、その駆動の開始に際して突入電流が流れるため、負荷電圧ＶＬにもこのとき、図２（ｃ）に示される態様で、この突入電流に起因する電圧変動が生じるようになる。そして、該変動した電圧ＶＬが前記判定電圧Ｖｒｅｆを超えれば、前記コンパレータ４によって過電流状態である旨判定され、この電圧ＶＬが判定電圧Ｖｒｅｆを超えている期間だけ前記充放電切替え回路５のトランジスタ５１がオンとなる。このため、積分回路６においても、図２（ｄ）に示される態様で入力電圧が生じるようになるが、その後すぐに放電動作に切り替えられるようになるため、その出力電圧は、図２（ｅ）に示される態様で、即座に減衰する。すなわち同実施形態の回路にあって、こうした突入電流に起因して生じる過電流は好適に無視される。
【００５３】
ところがその後、時刻ｔ１２に、何らかの原因により、前記配線のショートによる短絡が発生したとすると、その大きな過電流によって、上記電圧ＶＬは、図２（ｃ）に示される態様で急激に増大する。
【００５４】
そして、このような過電流が生じた場合、同実施形態の回路にあっては上述のように、
・コンパレータ４によって、過電流が生じている旨、すなわち同電圧ＶＬが前記判定電圧Ｖｒｅｆを超えている旨判定される。
・その結果、充放電切替え回路５のトランジスタ５１がオンとなる。
といった過程を経て、図２（ｄ）に示される態様で、上記電圧ＶＬが積分回路６に入力され、且つ該積分回路６からは、図２（ｅ）に示される態様で、その充電電圧が出力されるようになる。
【００５５】
なおこのとき、同積分回路６の出力電圧が、先の（２）式によるように、その入力電圧である上記電圧ＶＬのレベル（過電流の大きさ）に応じて推移し、且つ先の（３）式或いは（３）’式に基づき求まる時間にてヒステリシスコンパレータ７の第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達するようになることも上述した。ここでの例では、上記時刻ｔ１２に過電流が検出されてのち、時刻ｔ１３に、同積分回路６の出力電圧が上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達するとしている。すなわちこの場合、上記オンタイマ時間は、図２（ｅ）にも併せ示されるように、（時刻ｔ１３−時刻ｔ１２）に対応した短い時間となる。
【００５６】
こうして時刻ｔ１３に上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達すると、同実施形態の回路にあっては、図２（ｆ）に示される態様で、ヒステリシスコンパレータ７からタイマアップ信号が出力される。すなわち、同ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ハイレベルから論理ローレベルに反転する。
【００５７】
これにより、アンドゲート８にあってはそのアンド条件が否成立となり、前記ゲート信号ＧＳが保持されているにも拘わらず、図２（ｂ）に示される態様で、駆動素子２に加えられる駆動信号ＤＳが遮断されるようになる。すなわち、図２（ｃ）に示される態様で駆動素子２への通電が停止されて、その保護が図られるようになる。
【００５８】
一方、こうしてタイマアップ信号が出力されることにより、ヒステリシスコンパレータ７にあっては、トランジスタ７４がオンとなり、その閾値が、上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１からこれよりも電圧の低い第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に変更される。同実施形態の回路において、これら第１及び第２の閾値電圧Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２の関係は、図２（ｅ）に示される通りであるとする。そして、
・コンパレータ４によって、上記電圧ＶＬが判定電圧Ｖｒｅｆ以下である旨判定される（この時点では駆動素子２への通電が停止されている）。
・その結果、充放電切替え回路５のトランジスタ５２がオンとなる。
といった過程を経て、同図２（ｅ）に示される態様で、積分回路６の放電動作が開始され、その出力電圧が、該変更された第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下となったとき、図２（ｆ）に示される態様で、同ヒステリシスコンパレータ７からタイマリセット信号が出力される。すなわち、ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ローレベルから再び論理ハイレベルに反転する。ここでの例では、上記時刻ｔ１３に積分回路６の放電動作が開始されてのち、時刻ｔ１４に、その出力電圧が第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下となり、こうした論理レベル反転が行われるとしている。
【００５９】
こうしてヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ハイレベルとなれば、その閾値としても再び上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１が選ばれるようになり、またアンドゲート８にあっても、上記保持されているゲート信号ＧＳとのアンド条件が再び成立し、図２（ｂ）に示される態様で、駆動信号ＤＳの遮断が解除されるようになる。
【００６０】
そして、もしも、（時刻ｔ１４−時刻ｔ１３）といった時間に相当するオフタイマ時間が経過する間に、上述した配線のショート等による短絡状態から正常状態に復帰されていれば、図２（ｃ）に示される態様で、駆動素子２によるモータ１の駆動が再開される。
【００６１】
他方、その後の時刻ｔ１５に、前述したごみ等による燃料搬送路の閉塞等に起因してハーフロックが発生したとすると、過電流とはいえ先の配線ショート時よりは小さい電流によって、上記電圧ＶＬは、図２（ｃ）に示される態様でやや増大する。
【００６２】
そして、このような過電流が生じた場合も、同実施形態の回路にあっては、
・コンパレータ４によって、過電流が生じている旨、すなわち同電圧ＶＬが前記判定電圧Ｖｒｅｆを超えている旨判定される。
・その結果、充放電切替え回路５のトランジスタ５１がオンとなる。
といった過程を経て、図２（ｄ）に示される態様で上記電圧ＶＬが積分回路６に入力され、且つ該積分回路６からは、図２（ｅ）に示される態様でその充電電圧が出力されるようになる。
【００６３】
そしてこのときも、同積分回路６の出力電圧は、先の（２）式によるように、その入力電圧である上記電圧ＶＬのレベル（過電流の大きさ）に応じて推移し、且つ先の（３）式或いは（３）’式に基づき求まる時間にてヒステリシスコンパレータ７の第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達するようになる。
【００６４】
すなわち、比較的過電流の小さいハーフロック状態にあっては、積分回路６の出力電圧は、同図２（ｅ）に示されるように、比較的緩やかに立ち上がるようになり、より長いオンタイマ時間を経て上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達する。ここでの例では、上記時刻ｔ１５に過電流が検出されてのち、時刻ｔ１６に、同積分回路６の出力電圧が上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達するとしている。すなわちこの場合、上記オンタイマ時間は、（時刻ｔ１６−時刻ｔ１５）に対応した比較的長い時間となる。
【００６５】
そして、こうして積分回路６の出力電圧が第１の閾値電圧Ｖｔｈ１に到達したのちは、上記同様、
・図２（ｆ）に示される態様で、ヒステリシスコンパレータ７からタイマアップ信号が出力される。すなわち、同ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ハイレベルから論理ローレベルに反転する。
・これにより、アンドゲート８にあってはそのアンド条件が否成立となり、前記ゲート信号ＧＳが保持されているにも拘わらず、図２（ｂ）に示される態様で、駆動素子２に加えられる駆動信号ＤＳが遮断される。
・一方、こうしてタイマアップ信号が出力されることにより、ヒステリシスコンパレータ７にあっては、トランジスタ７４がオンとなり、その閾値が、上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１から上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に変更される。
・充放電切替え回路５のトランジスタ５２がオンとなることに基づき積分回路６の放電動作が開始され、その出力電圧が上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下となったとき、図２（ｆ）に示される態様で、ヒステリシスコンパレータ７からタイマリセット信号が出力される。すなわち、ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ハイレベルに復帰する。
といった一連の動作が実行されるようになる。ここでの例では、上記時刻ｔ１６に積分回路６の放電動作が開始されてのち、時刻ｔ１７にその出力電圧が第２の閾値電圧Ｖｔｈ２以下となり、こうした論理レベル反転が行われるとしている。
【００６６】
そして、こうしてヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳが論理ハイレベルとなれば、やはり同様に、その閾値としても再度上記第１の閾値電圧Ｖｔｈ１が選ばれ、またアンドゲート８にあっても、上記保持されているゲート信号ＧＳとのアンド条件が再度成立して、駆動信号ＤＳの遮断が解除されるようになる。
【００６７】
このように、同実施形態の回路にあっては、過電流の大きさに応じて異なる長さのオンタイマ時間が可変設定されるようになる。このため、前述した
・配線のショートによる短絡等のように、大きな過電流が流れる場合には、駆動素子２の破壊等を避けるため、極力早い時期にこれをオフさせたい。
・ハーフロックによる擬似的な短絡など、過電流が比較的小さい場合には、ごみ等が流れ、ひいては該ハーフロック状態から早期に回復されるよう、駆動素子２が破壊しない程度に極力その駆動状態を維持したい。
等々、短絡の内容に応じて一様でない保護要求にも好適に対処することができるようになる。
【００６８】
次に、図３を参照して、モータ１の高負荷動作中に上記ハーフロック等が発生し、しかもその後、正常復帰されずに配線のショートや該ハーフロック等が繰り返されるような場合、同実施形態の回路の主に上記可変タイマ回路がどのような挙動を示すかについて参考までに説明する。
【００６９】
なお同図３においても、図３（ａ）は、制御装置１０から加えられるゲート信号（駆動指令）ＧＳの推移を示し、図３（ｂ）は、アンドゲート８の出力である駆動信号ＤＳの推移を示している。また、図３（ｃ）は、前記負荷電流に対応した電圧ＶＬの推移を示し、図３（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ、前記積分回路６の入力電圧（Ｖｉｎ）並びに出力電圧（Ｖｏｕｔ）の推移を示している。そして、図３（ｆ）も同じく、前記タイマアップ信号、或いはタイマリセット信号となる前記ヒステリシスコンパレータ７の出力ＣＳについて、その論理レベル推移を示している。
【００７０】
さてここでは、同図３に示されるように、時刻ｔ２１に、負荷であるモータ１の駆動が開始された後、同モータ１の高負荷状態での駆動が維持され、時刻ｔ２２にハーフロック状態に陥ることをまず想定している。
【００７１】
例えばノイズ等による誤動作を防止するために積分回路を具える通常のタイマ回路によっても、一見、上記実施形態の回路と同等の動作が実現されるかのように思われる。しかし、該通常のタイマ回路にあっては、このような高負荷状態が維持されることでその充電（積分）レベルがある程度のレベルに達してしまい、その後上記ハーフロック等に陥ったような場合には、該状態から回復するための十分なオンタイマ時間を確保することができないことがある。
【００７２】
この点、同実施形態の回路にあっては上述のように、コンパレータ４において前記判定電圧Ｖｒｅｆを超える負荷電圧ＶＬが検出されることを条件に積分回路６の充電動作が開始されることから、たとえこのような高負荷状態が維持される場合であれ、電圧ＶＬがこの判定電圧Ｖｒｅｆを超えない以上、該積分回路６において充電動作が行われることはない。
【００７３】
このため、こうした高負荷状態が維持されるなかで、時刻ｔ２２にハーフロック状態に陥ったとしても、図３（ｅ）に示されるように、そのときの過電流の大きさに応じた、十分なオンタイマ時間（時刻ｔ２３−時刻ｔ２２）が確保されるようになる。
【００７４】
一方、同図３に時刻ｔ２３以降の信号推移として示されるように、こうした保護動作にも拘わらず、その後も配線のショートやハーフロック等の検出が繰り返されるような場合であれ、同実施形態の回路によれば、前記一定のオフタイマ時間（時刻ｔ２４−時刻ｔ２３、或いは時刻ｔ２６−時刻ｔ２５）を経ない限り、次の給電が開始されることはない。そして、そのときどきに可変設定されるオンタイマ時間（時刻ｔ２５−時刻ｔ２４、或いは時刻ｔ２７−時刻ｔ２６）も、常にそのときの過電流の大きさに応じた、すなわち上記一様ではない保護要求に応えうる適切な時間となる。
【００７５】
以上説明したように、同実施形態にかかる過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路によれば、
（イ）過電流の大きさに応じて異なる長さのオンタイマ時間が可変設定される。このため例えば、
・配線のショートによる短絡等のように、大きな過電流が流れる場合には、駆動素子２の破壊等を避けるため、極力早い時期にこれをオフさせたい。
・ハーフロックによる擬似的な短絡など、過電流が比較的小さい場合には、ごみ等が流れ、ひいては該ハーフロック状態から早期に回復されるよう、駆動素子２が破壊しない程度に極力その駆動状態を維持したい。
等々、短絡の内容に応じて一様でない保護要求にも好適に対処することができるようになる。
（ロ）また、オフタイマ時間については、それらオンタイマ時間によらない一定の時間に設定されるようにしたことで、駆動素子２が再駆動されるまでの時間が不要に短縮されることもなくなる。
（ハ）さらには、積分回路６の充放電にかかる時定数を
充電時定数ＣＲ１  ＜  放電時定数Ｃ（Ｒ１＋Ｒ２）
といった関係に設定したことで、こうしたオフタイマ時間も好適に引き延ばされ、上記駆動素子２のより安定した再駆動が実現されるようにもなる。
等々、多くの優れた効果が奏せられるようになる。
【００７６】
なお、上記実施形態の駆動回路では、車載用内燃機関の燃料ポンプを駆動する回路にこの発明にかかる回路を適用した場合について示したが、複数種の異なる過電流状態が予想されるアクチュエータでさえあれば、各種ソレノイド駆動回路等、車載用か否かを問わず、他のアクチュエータを駆動する回路についても同様にこの発明の回路を適用することができる。
【００７７】
また、同実施形態の回路では、上記車載用アクチュエータの駆動回路を想定したことから、オフタイマ時間の経過後はタイマ回路が一旦リセットされ、それらアクチュエータが再起動される構成とした。しかし、再起動を要しないアクチュエータにこの発明の駆動回路が適用される場合には、少なくとも同タイマ回路が自動的にリセットされることのない構成、すなわち前述のように可変設定されるオンタイマ時間の経過をもって、駆動素子へのそれ以降の通電を停止する構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる過電流保護機能を有するアクチュエータ駆動回路の一実施形態を示す回路図。
【図２】同実施形態の回路の過電流保護動作例を示すタイムチャート。
【図３】同実施形態の回路の過電流保護動作例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…アクチュエータ（モータ）、２…駆動素子、３…シャント抵抗、４…コンパレータ、５…充放電切替え回路、６…積分回路、７…ヒステリシスコンパレータ、８…アンドゲート、１０…制御装置、４１、７１…比較器、５１、５２、７４…トランジスタ、６１…コンデンサ、６２、６３、７２、７３、７５…抵抗。
【図１】
0003612847.tif 000006
【図２】
0003612847.tif 000007
【図３】
0003612847.tif 000008