(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御用端子を有し、前記制御用端子に印加される電圧に応じて電磁負荷への通電をオン／オフする第１のスイッチング素子と、
前記電磁負荷に並列接続され、前記第１のスイッチング素子のオフ期間に前記電磁負荷の通電電流を還流する第１の還流回路と、
前記第１の還流回路のオープン状態を検出する故障検出回路と、
前記第１のスイッチング素子をオンするための第１の電圧又は前記第１のスイッチング素子をオフするための第２の電圧を前記制御用端子に印加するドライバと、を備え、
前記ドライバは、
前記第１のスイッチング素子のオフ期間に、前記オープン状態が検出された場合、前記制御用端子に印加する電圧を、前記第１の電圧と前記第２の電圧との間の範囲の第３の電圧に補正する
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記故障検出回路は、
前記第１のスイッチング素子のオフ時に、前記第１のスイッチング素子と前記電磁負荷との接続点の電圧が閾値以上変化した場合に通電する半導体素子を備え、
前記ドライバは、
前記半導体素子の通電電流に基づいて、前記制御用端子に印加する電圧を、前記第３の電圧に補正する
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記故障検出回路は、
第１の制御信号に応じて前記閾値を変更するシフト回路をさらに備える
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記シフト回路は、
前記半導体素子と前記接続点とに接続され、前記第１の制御信号に応じた抵抗値に切り替え可能な抵抗である
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記故障検出回路は、
前記第１のスイッチング素子のオフ時に、前記制御用端子に印加される電圧が閾値以上変化した場合に通電する半導体素子を備え、
前記ドライバは、
前記半導体素子の通電電流に基づいて、前記制御用端子に印加する電圧を、前記第３の電圧に補正する
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記第１の還流回路に並列接続される第２の還流回路をさらに備える
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記第１の還流回路は、
第２のスイッチング素子であり、
前記第２の還流回路は、
前記第２のスイッチング素子のボディダイオードである
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記電磁負荷駆動装置の温度を測定する温度センサをさらに備え、
前記ドライバは、
測定された前記電磁負荷駆動装置の温度が所定温度以上の場合、前記第２の電圧を前記制御用端子に印加する
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記ドライバを制御するための第２の制御信号を前記ドライバに送信する制御回路をさらに備え、
前記ドライバは、
前記第１のスイッチング素子のオフ期間に、前記オープン状態が検出された場合、前記制御回路にその旨を通知し、
前記制御回路は、
前記ドライバから通知があった場合、前記ドライバの駆動を停止するための処理を行う
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記電磁負荷の通電電流を測定する電流センサをさらに備え、
前記シフト回路は、
測定された前記電磁負荷の通電電流が所定電流以下の場合、前記閾値を大きくするようにシフトする
ことを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記電磁負荷駆動装置の温度を測定する温度センサと、
測定された前記電磁負荷駆動装置の温度が所定温度以上の場合、上位システムから入力される電流指示値より小さい電流になるように、前記ドライバを制御するための第２の制御信号を前記ドライバに送信する電流制御装置と、
をさらに備えることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記電磁負荷と、
前記電磁負荷に直列接続されるコンデンサと、
前記コンデンサに並列接続される負荷に印加される電圧が参照電圧と等しくなるように、前記ドライバを制御するための第２の制御信号を前記ドライバに送信する電圧制御回路と、
をさらに備えることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の電磁負荷駆動装置であって、
前記電磁負荷の通電電流を測定する電流センサと、
測定された前記電磁負荷の通電電流が上位システムから入力される電流指示値と等しくなるように、前記ドライバを制御するための第２の制御信号を前記ドライバに送信する電流制御装置と、
をさらに備えることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される各種機器の電子制御化が進んでおり、これに伴って、電気信号を機械的運動や油圧に変換するために、モータやソレノイドなどの電動アクチュエータが広く用いられるようになっている。また、これら電動アクチュエータや、それを制御する制御装置は、車載バッテリからスイッチングレギュレータなどの電源回路で電圧値を昇圧・降圧した電力を供給される。
【０００３】
これら電動アクチュエータやスイッチングレギュレータなどでは、電磁負荷にエネルギーを供給する駆動回路を備えている。これらの駆動回路では、安全な動作を保証するために、電磁負荷や駆動回路に断線故障や短絡故障などが発生した場合、その故障状態を検出する機能が必要である。
【０００４】
例えば、駆動回路の故障状態の検出として、特許文献１では、「フライホイールダイオードとしてのショットキーバリアダイオードが何らかの原因でオープン状態に陥ったときにスイッチングレギュレータが劣化又は破壊されないように破壊防止機能を備えたスイッチングレギュレータ」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８３１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、「降圧型スイッチングレギュレータは出力端子に接続されるフライホイールダイオードが何らかの原因によりオープン状態に陥るとなると検知トランジスタがオンしてスイッチングトランジスタにＰＷＭ駆動信号が供給されるのを停止させ、スイッチングトランジスタ及びその他の回路素子が劣化又は破壊されるのを防止することができる。」と記載されている。
【０００７】
このように、従来のフライホイールダイオードのオープン状態が検知可能な回路を備えた電磁負荷駆動装置では、オープン状態を検出すると、ＰＷＭ駆動信号を停止させていた。しかし、降圧型スイッチングレギュレータを含む電磁負荷駆動装置及び、それを含むシステムでは、停止する前に安全な状態に遷移したり、データをメモリに書き込んだりする必要があり、故障検知後も継続した動作が必要である点が考慮されていなかった。
【０００８】
上記課題に鑑みて、本発明の目的は、電磁負荷の逆起電力による故障を回避しつつ、還流電流の経路がオープン状態となった後も、継続して電磁負荷を駆動することができる電磁負荷駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、制御用端子を有し、前記制御用端子に印加される電圧に応じて電磁負荷への通電をオン／オフする第１のスイッチング素子と、前記電磁負荷に並列接続され、前記第１のスイッチング素子のオフ期間に前記電磁負荷の通電電流を還流する第１の還流回路と、前記第１の還流回路のオープン状態を検出する故障検出回路と、前記第１のスイッチング素子をオンするための第１の電圧又は前記第１のスイッチング素子をオフするための第２の電圧を前記制御用端子に印加するドライバと、を備え、前記ドライバは、前記第１のスイッチング素子のオフ期間に、前記オープン状態が検出された場合、前記制御用端子に印加する電圧を、前記第１の電圧と前記第２の電圧との間の範囲の第３の電圧に補正する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電磁負荷の逆起電力による故障を回避しつつ、還流電流の経路がオープン状態となった後も、継続して電磁負荷を駆動することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電磁負荷駆動装置の回路動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態における故障検出回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における故障検出回路の構成の別の一例を示すブロック図である。
【図５】図４の構成における電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態における故障検出回路の構成の別の一例を示すブロック図である。
【図７】図６の構成における電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるプリドライバの構成の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態におけるプリドライバの構成の別の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態における電磁負荷駆動装置の別の構成である電磁負荷駆動装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の構成による電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施形態による電磁負荷駆動装置の変形例による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１２の構成による電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施形態による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】図１４の構成における電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施形態による電磁負荷駆動装置の変形例による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１８】図１７の構成における電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１９】本発明の第３の実施形態による還流回路と第二の還流回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態による還流回路と第二の還流回路の別の構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２２】図２１の構成における電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図２３】本発明の第５の実施形態による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２４】図２２の構成における電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図２５】本発明の第６の実施形態による電磁負荷駆動装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２６】図２５に示す電磁負荷駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図２７】本発明の第７の実施形態による電磁負荷駆動装置と、電磁負荷駆動装置１００Ｋを用いた車載制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２８】図２７に示す車載制御装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図２９】本発明の第８の実施形態として、本発明の電磁負荷駆動装置を降圧型スイッチングレギュレータに適用した制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３０】本発明の第９の実施形態として、本発明の車載制御装置をハイサイド駆動のリニアソレノイドドライバに適用した例を示すブロック図である
【図３１】本発明の第９の実施形態として、本発明の車載制御装置をローサイド駆動のリニアソレノイドドライバに適用した例を示すブロック図である
【図３２】本発明の第１０の実施形態として、本発明の電磁負荷駆動装置をハイサイド駆動のインジェクタドライバに適用した例を示すブロック図である。
【図３３】図３２に示すインジェクタドライバの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の各実施形態では、還流電流の経路がオープン状態となった後も、継続して動作が可能な電磁負荷駆動装置の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ａの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電磁負荷駆動装置１００Ａは、直流電源の正極側ＶＢと、直流電源の負極側ＧＮＤとに接続される。電磁負荷駆動装置１００Ａは、制御信号ＩＮによって制御され、ＬＯＡＤ端子とＧＮＤの間に接続された電磁負荷１０１（誘導負荷）を電流ＩＬで駆動する。
【００１４】
電磁負荷駆動装置１００Ａは、ＮＭＯＳ（N-channel Metal Oxide Semiconductor）で構成されたスイッチング素子１と、電磁負荷１０１と並列に接続された還流回路２と、ＬＯＡＤ端子に接続され還流回路２のオープン状態を検出すると検出信号ＤＥＴにＨ（Ｈｉｇｈ  Ｌｅｖｅｌ）を出力する故障検出回路３と、制御信号ＩＮと検出信号ＤＥＴを入力としてスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥを制御するプリドライバ４と、を備えている。
【００１５】
換言すれば、スイッチング素子１は、ゲート端子（制御用端子）を有し、ゲート端子に印加される電圧に応じて電磁負荷１０１への通電をオン／オフする。還流回路２は、電磁負荷１０１に並列接続され、スイッチング素子１のオフ期間に電磁負荷１０１の通電電流を還流する。故障検出回路３は、還流回路２のオープン状態を検出する。なお、プリドライバ４は、スイッチング素子１をオンするための第１の電圧又はスイッチング素子１をオフするための第２の電圧をゲート端子に印加する。
【００１６】
還流回路２は、ショットキーバリアダイオードなど、順方向バイアスを印加することに適したダイオードが用いられる。
【００１７】
また、還流回路２はＬＯＡＤ端子または、ＧＮＤとインピーダンスＺｏｐで接続されている。なお、Ｚｏｐは本発明の動作及び効果を説明するために定義した、還流回路２及び還流回路２と配線との節点の間のインピーダンスであり、実際の基板や回路に実装される部品とは異なる。正常状態においては、インピーダンスＺｏｐによる電圧降下は、還流回路２の電圧降下と比較して小さく無視することが可能である。また、オープン状態では、Ｚｏｐ＝∞である。
【００１８】
図２は、図１の構成による電磁負荷駆動装置１００Ａの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００１９】
図２に示す正常状態では、制御信号ＩＮがＨの時、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧が印加され、ＬＯＡＤ端子は電源ＶＢからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ降下した電圧を出力し、電磁負荷１０１を流れる電流ＩＬはＩｄｒｖと等しくなる。
【００２０】
また、制御信号ＩＮがＬ（Ｌｏｗ  Ｌｅｖｅｌ）の時、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧はスイッチング素子１をオフさせるための定格電圧が印加されると、電磁負荷１０１は逆起電力を発生し、還流動作となるため、還流回路２が還流電流Ｉｆを電磁負荷１０１に出力する。ＬＯＡＤ端子はＧＮＤから還流回路２における還流電流Ｉｆで決まる電圧Ｖｆだけ降下した電圧（−Ｖｆ）を出力し、電磁負荷１０１を流れる電流ＩＬはＩｆと等しくなる。また、正常状態においては、故障検出回路３の出力である検出信号ＤＥＴはＬである。
【００２１】
次に時刻Ｔ０において、還流回路２に故障が発生し、インピーダンスＺｏｐが高くなると、還流電流ＩｆによるＬＯＡＤ端子の電圧降下は大きくなる。ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔとなると、故障検出回路３は検出信号ＤＥＴにＨを出力する。プリドライバ４は、故障検出信号ＤＥＴがＨになると、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥの電圧を上昇させる。この時、ＨＧＡＴＥ電圧は、ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の検出閾値Ｖｄｅｔと等しくなるように制御される。
【００２２】
換言すれば、プリドライバ４は、スイッチング素子１のオフ期間に、オープン状態が検出された場合、ゲート端子（制御用端子）に印加する電圧を、スイッチング素子１をオンするための第１の電圧とスイッチング素子１をオフするための第２の電圧との間の範囲の第３の電圧に補正する。
【００２３】
すなわち、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬは、ＬＯＡＤ端子電圧がＶｄｅｔになるように、還流回路２を流れる電流Ｉｆｆ（図２参照）とスイッチング素子１を流れる電流Ｉｄｒｖに分けられる。その時のスイッチング素子１のオン抵抗をＲｏｎ１とすると、Ｒｏｎ１×Ｉｄｒｖ＝ＶＢ−Ｖｄｅｔが成立するＲｏｎ１になるように、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧より低い電圧が印加される。この時、ＬＯＡＤ端子はＧＮＤより低電圧のＶｄｅｔとなるため、電磁負荷１０１が逆起電力により還流電流を発生し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費する動作は継続している。
【００２４】
次に、還流回路２に故障が発生した状態で制御信号ＩＮがＨになると、正常状態と同じ動作となる。すなわち、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧が印加されＬＯＡＤ端子は電源ＶＢからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ降下した電圧を出力する。ＬＯＡＤ端子電圧はＧＮＤより高電圧となり、再び電磁負荷１０１にエネルギーを蓄えることで、電磁負荷駆動装置１００Ａは動作を継続できる。
【００２５】
制御信号ＩＮがＬで、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時に、電磁負荷１０１に流れる還流電流ＩＬを、還流回路２に流すと、インピーダンスＺｏｐによる発熱が大きい。図１の電磁負荷駆動装置１００Ａによれば、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時に、還流電流ＩＬを、スイッチング素子１と還流回路２に分散することで、発熱も分散し、放熱に寄与する面積も大きくなる。また、故障発生後も、電磁負荷１０１はエネルギーの充放電を繰りかえすことが出来るので、電磁負荷駆動装置１００Ａの電磁負荷駆動動作を継続できる。
【００２６】
〔故障検出回路の構成〕
図３は、本発明の第１の実施形態における故障検出回路３の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す故障検出回路３は、ＮＭＯＳ３１を備える。ＮＭＯＳ３１は、ゲート端子をＧＮＤに、ソース端子をＬＯＡＤ端子に、ドレイン端子をＤＥＴ信号の出力端子としてプリドライバ４に接続している。
【００２７】
ＮＭＯＳ３１の閾値電圧をＶＴＨＮとすると、図１における還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなることで、ＬＯＡＤ端子電圧が降下し、ＧＮＤ電圧から−ＶＴＨＮシフトした電圧になると、ＮＭＯＳ３１が通電状態になり、ＮＭＯＳ３１のドレイン端子からソース端子に電流が流れる。すなわち、ＧＮＤ電圧を０Ｖとすると、図２におけるＶｄｅｔ＝−ＶＴＨＮとなり、検出信号ＤＥＴがＨになるとプリドライバ４から故障検出回路３を経由してＬＯＡＤ端子に電流が流れる状態となる。
【００２８】
換言すれば、故障検出回路３は、スイッチング素子１のオフ時に、スイッチング素子１と電磁負荷１０１との接続点（ＬＯＡＤ端子）の電圧が閾値ΔＶ以上変化した場合に通電するＮＭＯＳ３１（半導体素子）を備える。
【００２９】
また、図３では故障検出回路３の構成要素として、ＮＭＯＳ３１で説明したが、ＮＰＮトランジスタでも同じ効果が得られるし、ＬＯＡＤ端子電圧をモニタしてＧＮＤ電圧と比較することが出来ればよい。
【００３０】
〔故障検出回路の変形例１〕
図４は、本発明の第１の実施形態における故障検出回路３の構成の別の一例を示すブロック図である。図４に示す故障検出回路３は、ＮＭＯＳ３１とレベルシフト回路３２を備える。
【００３１】
ＮＭＯＳ３１は、ゲート端子はレベルシフト回路３２を経由してＧＮＤに、ソース端子をＬＯＡＤ端子に、ドレイン端子をＤＥＴ信号としてプリドライバ４と接続している。レベルシフト回路３２のシフト電圧をＶｓｈｔ、ＮＭＯＳ３１の閾値電圧をＶＴＨＮとすると、図４における還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなることで、ＬＯＡＤ端子電圧が降下し、ＧＮＤ電圧からＶｓｈｔ−ＶＴＨＮシフトした電圧になると、ＮＭＯＳ３１が通電状態になり、ＮＭＯＳ３１のドレイン端子からソース端子に電流が流れる。レベルシフト回路３２のシフト電圧Ｖｓｈｔは制御信号ＣＴＲＬで制御することで、故障検出回路３の検出閾値を調整することが出来る。また、検出閾値を調整することで、故障検出に対してヒステリシスを持たせることも出来る。
【００３２】
このように、故障検出回路３は、制御信号ＣＴＲＬに応じて閾値ΔＶを変更するレベルシフト回路３２を備える。
【００３３】
図５は、図４の構成における電磁負荷駆動装置１００Ａの動作の一例を示すタイミングチャートである。ＧＮＤ電圧を０Ｖとすると、図５におけるＶｄｅｔ１＝Ｖｓｈｔ−ＶＴＨＮとなり、検出信号ＤＥＴがＨになるとプリドライバ４から故障検出回路３を経由してＬＯＡＤ端子に電流が流れる状態である。
【００３４】
図４の故障検出回路３によれば、故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔを調整することが可能となり、故障状態におけるスイッチング素子１の電流値Ｉｄｒｖと、還流回路２の電流値Ｉｆの分散比率を調整することが可能になる。なお、図４においては、Ｖｓｈｔ＞０であるが、Ｖｓｈｔ＜０の場合も閾値Ｖｄｅｔをシフトすることが可能である。
【００３５】
〔故障検出回路の変形例２〕
図６は、本発明の第１の実施形態における故障検出回路３の構成の別の一例を示すブロック図である。図６に示す故障検出回路３は、ＮＭＯＳ３１と抵抗３３を備える。ＮＭＯＳ３１は、ゲート端子をＧＮＤに、ソース端子を抵抗３３を経由してＬＯＡＤ端子に、ドレイン端子をＤＥＴ信号の出力端子としてプリドライバ４と接続している。検出信号ＤＥＴがＨの時に流れる電流値をＩｄｅｔ、抵抗３３の抵抗値をＲｄｅｔ、ＮＭＯＳ３１の閾値電圧をＶＴＨＮとすると、図６における還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなることで、ＮＭＯＳ３１が通電状態となり、ＬＯＡＤ端子電圧は、ＧＮＤ電圧から−Ｉｄｅｔ×Ｒｄｅｔ−ＶＴＨＮシフトした電圧になる。抵抗３３の抵抗値を制御信号ＣＴＲＬで制御することで故障検出回路３の検出閾値を調整することが出来る。また、検出閾値を調整することで、故障検出に対してヒステリシスを持たせることが出来る。
【００３６】
このように、ＮＭＯＳ３１（半導体素子）と接続点（ＬＯＡＤ端子）とに接続され、制御信号ＣＴＲＬに応じた抵抗値に切り替え可能な抵抗３３は、レベルシフト回路を構成する。
【００３７】
図７は、図６の構成における電磁負荷駆動装置１００Ａの動作の一例を示すタイミングチャートである。ＧＮＤ電圧を０Ｖとすると、図７におけるＶｄｅｔ２＝−Ｉｄｅｔ×Ｒｄｅｔ−ＶＴＨＮとなり、検出信号ＤＥＴ＝Ｈはプリドライバ４から故障検出回路３を経由してＬＯＡＤ端子に電流が流れる状態である。
【００３８】
図６の故障検出回路３によれば、故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔを調整することが可能となることで、故障状態におけるスイッチング素子１の電流値Ｉｄｒｖと、還流回路２の電流値Ｉｆの分散比率を調整することが可能になる。
【００３９】
〔プリドライバの構成〕
図８は、本発明の第１の実施形態におけるプリドライバ４の構成の一例を示すブロック図である。図８に示すプリドライバ４は、ＰＭＯＳ（P-channel Metal Oxide Semiconductor）によるカレントミラー４１と、バッファ回路４２を備える。カレントミラー４１は、検出信号ＤＥＴの電流出力を入力して、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥへ電流を出力する。バッファ回路４２は制御信号ＩＮを入力として、制御信号ＩＮのＨレベルをスイッチング素子１をオンさせる定格電圧値に、制御信号ＩＮのＬレベルをスイッチング素子１をオフさせる定格電圧値に変換して、ゲート端子ＨＧＡＴＥに出力する。
【００４０】
図８のプリドライバの構成によれば、故障検出回路３の検出信号ＤＥＴの電流出力を用いて、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥの電圧を上昇させることが出来るため、簡易な構成で、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが大きい時に、スイッチング素子１をオンさせ、還流電流を分散することが出来る。
【００４１】
〔プリドライバの変形例〕
図９は、本発明の第１の実施形態におけるプリドライバ４の構成の別の一例を示すブロック図である。図９に示すプリドライバ４は、バッファ回路４２と、ＰＭＯＳによるカレントミラー４３と、電流から電圧に変換するための回路の一例として抵抗４４（抵抗素子）とを備える。カレントミラー４３は、図８のカレントミラー４１と同様に、検出信号ＤＥＴの電流信号を入力として、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥと、抵抗４４に電流を出力する。抵抗４４は、カレントミラー４３の出力電流を電圧に変換し、電磁負荷駆動装置１００Ａの外部に検出信号ＤＥＴ＿ＯＵＴとして出力する。
【００４２】
図９のプリドライバ４によれば、図８の構成に加えて、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなったことを、電磁負荷駆動装置１００Ａの外部に通知することで、電磁負荷駆動装置１００Ａ以外の回路も故障状態に対する動作モードに移行することが出来る。
【００４３】
（第１の実施形態による電磁負荷駆動装置の変形例１）
図１０は、本発明の第１の実施形態における電磁負荷駆動装置１００Ａの別の構成である電磁負荷駆動装置１００Ｂの一例を示すブロック図である。図１０に示す電磁負荷駆動装置１００Ｂは、ＰＭＯＳで構成されたスイッチング素子１Ｐと、電磁負荷１０１と並列に接続された還流回路２と、ＬＯＡＤ端子に接続し還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなると検出信号ＤＥＴにＨを出力する故障検出回路３と、制御信号ＩＮと検出信号ＤＥＴを入力としてスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥを制御するプリドライバ４Ｐを備える。
【００４４】
プリドライバ４Ｐはバッファ回路４２と、ＰＭＯＳによるカレントミラー４６と、ＮＭＯＳによるカレントミラー４７を備える。カレントミラー４６は、故障検出回路３の検出信号ＤＥＴの信号線と接続し、故障発生時にＤＥＴに通電する電流を入力として、カレントミラー４７に出力する。カレントミラー４７は、スイッチング素子１Ｐのゲート端子ＨＧＡＴＥと接続し、カレントミラー４６の出力電流を入力として、ＨＧＡＴＥから電流をＧＮＤに向けて流す。電磁負荷駆動装置１００Ｂの他の構成要素は、電磁負荷駆動装置１００Ａと同じである。
【００４５】
図１１は、図１０の構成による電磁負荷駆動装置１００Ｂの動作の一例を示すタイミングチャートである。図１１に示す正常状態では、制御信号ＩＮがＨの時、ＨＧＡＴＥ−ＶＢ電圧はスイッチング素子１Ｐをオンさせるための定格電圧が印加され、ＬＯＡＤ端子は電源ＶＢからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ降下した電圧（−Ｖｆ）を出力し、電磁負荷１０１を流れる電流ＩＬはＩｄｒｖと等しくなる。
【００４６】
また、制御信号ＩＮがＬの時、ＨＧＡＴＥ−ＶＢ電圧はスイッチング素子１Ｐをオフさせるための定格電圧が印加され、ＬＯＡＤ端子はＧＮＤから還流回路２における還流電流Ｉｆで決まる電圧Ｖｆだけ降下した電圧を出力し、電磁負荷１０１を流れる電流ＩＬはＩｆと等しくなる。正常状態においては、インピーダンスＺｏｐによる電圧降下はＶｆと比較して小さく、無視することが可能である。また、故障検出回路３の出力である検出信号ＤＥＴはＬである。
【００４７】
次に時刻Ｔ０において、還流回路２に故障が発生し、インピーダンスＺｏｐが高くなると、還流電流Ｉｆによる還流回路２の降下電圧は大きくなる。ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔとなると、故障検出回路３は検出信号ＤＥＴにＨを出力する。プリドライバ４Ｐは、故障検出信号ＤＥＴがＨになると、スイッチング素子１Ｐのゲート端子ＨＧＡＴＥの電圧を降下させる。この時、ＨＧＡＴＥ電圧は、ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の検出閾値Ｖｄｅｔと等しくなるように制御された電圧値となる。
【００４８】
すなわち、制御信号ＩＮがＬの時に、電磁負荷１０１の電流ＩＬは、ＬＯＡＤ端子電圧がＶｄｅｔになるように、還流回路２のＩｆｆ（図１１参照）とスイッチング素子１のＩｄｒｖに分けられる。その時のスイッチング素子１のオン抵抗をＲｏｎ１とすると、Ｒｏｎ１×Ｉｄｒｖ＝ＶＢ−Ｖｄｅｔが成立するＲｏｎ１になるように、ＨＧＡＴＥ−ＶＢ電圧はスイッチング素子１Ｐをオンさせるための定格電圧より絶対値が低い電圧が印加される。この時、ＬＯＡＤ端子はＧＮＤより低電圧のＶｄｅｔとなるため、電磁負荷１０１が逆起電力により還流電流を発生し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費する動作は継続している。
【００４９】
次に、還流回路２に故障が発生した状態で制御信号ＩＮがＨになると、正常状態と同じ動作となる。すなわち、ＨＧＡＴＥ−ＶＢ電圧はスイッチング素子１Ｐをオンさせるための定格電圧が印加されＬＯＡＤ端子は電源ＶＢからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ降下した電圧を出力する。ＬＯＡＤ端子電圧はＧＮＤより高電圧となり、再び電磁負荷１０１にエネルギーを蓄えることで、電磁負荷駆動装置１００Ｂは動作を継続できる。
【００５０】
図１０の電磁負荷駆動装置１００Ｂによれば、スイッチング素子がＮＭＯＳからＰＭＯＳに変わっても、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬを、還流回路２とスイッチング素子１に分散することで、発熱もスイッチング素子１と分散できる。また、故障発生後も、電磁負荷１０１はエネルギーの充放電を繰りかえすことが出来るので、電磁負荷駆動装置１００Ａの負荷駆動動作を継続できる。
【００５１】
（第１の実施形態による電磁負荷駆動装置の変形例２）
図１２は、本発明の第１の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ａの変形例による電磁負荷駆動装置１００Ｃの構成の一例を示すブロック図である。図１２に示す電磁負荷駆動装置１００Ｃは、直流電源の正極側ＶＢと、直流電源の負極側ＧＮＤとに接続される。電磁負荷駆動装置１００Ｃは、制御信号ＩＮによって制御され、ＬＯＡＤ端子とＶＢの間に接続された電磁負荷１０１を電流ＩＬで駆動する。
【００５２】
電磁負荷駆動装置１００Ｃは、ＮＭＯＳで構成されたスイッチング素子１と、電磁負荷１０１と並列に接続された還流回路２と、ＬＯＡＤ端子に接続され還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなると検出信号ＤＥＴにＨを出力する故障検出回路３Ｌと、制御信号ＩＮと検出信号ＤＥＴを入力としてスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥを制御するプリドライバ４Ｌと、を備えている。
【００５３】
故障検出回路３Ｌは、ＰＭＯＳ３１Ｌを備える。ＰＭＯＳ３１Ｌは、ゲート端子をＶＢに、ソース端子をＬＯＡＤ端子に、ドレイン端子をＤＥＴ信号の出力端子としてプリドライバ４Ｌと接続している。
【００５４】
ＰＭＯＳ３１Ｌの閾値電圧をＶＴＨＰとすると、図１２における還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなることで、ＬＯＡＤ端子電圧が上昇し、ＶＢ電圧からＶＴＨＰ上昇した電圧になると、ＰＭＯＳ３１Ｌが通電状態になり、ＰＭＯＳ３１Ｌのソース端子からドレイン端子に電流が流れる。すなわち、Ｖｄｅｔ＝ＶＢ＋ＶＴＨＰとなり、検出信号ＤＥＴ＝ＨはＬＯＡＤ端子から故障検出回路３Ｌを経由してプリドライバ４Ｌに電流が流れる状態である。
【００５５】
プリドライバ４Ｌは、ＮＭＯＳによるカレントミラー４７と、ＰＭＯＳによるカレントミラー４６と、バッファ回路４２を備える。カレントミラー４７は、検出信号ＤＥＴの電流出力を入力して、カレントミラー４６へ電流を出力する。カレントミラー４６は、カレントミラー４７の出力電流を受けて、スイッチング素子１のゲート端子ＬＧＡＴＥへ出力する。バッファ回路４２は制御信号ＩＮを入力として、制御信号ＩＮのＨレベルをスイッチング素子１のオンさせる定格電圧に、制御信号のＬレベルをスイッチング素子１をオフさせる定格電圧値に、それぞれ変換して、ゲート端子ＬＧＡＴＥに出力する。
【００５６】
プリドライバ４Ｌの構成によれば、故障検出回路３Ｌの検出信号ＤＥＴの電流出力を用いて、スイッチング素子１のゲート端子ＬＧＡＴＥの電圧を上昇させるため、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時に、スイッチング素子１をオンさせ、還流電流を分散することが出来る。
【００５７】
図１３は、図１２の構成による電磁負荷駆動装置１００Ｃの動作の一例を示すタイミングチャートである。図１３に示す正常状態では、制御信号ＩＮがＨの時、ＬＧＡＴＥ−ＧＮＤ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧が印加され、ＬＯＡＤ端子はＧＮＤからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ上昇した電圧を出力し、電磁負荷１０１を流れる電流ＩＬはＩｄｒｖと等しくなる。
【００５８】
また、制御信号ＩＮがＬの時、ＬＧＡＴＥ−ＧＮＤ電圧はスイッチング素子１をオフさせるための定格電圧が印加され、ＬＯＡＤ端子はＶＢから還流回路２における還流電流Ｉｆで決まる電圧Ｖｆだけ上昇した電圧を出力し、電磁負荷１０１を流れる電流ＩＬはＩｆと等しくなる。正常状態においては、インピーダンスＺｏｐによる電圧はＶｆと比較して小さく、無視することが可能である。また、故障検出回路３Ｌの出力である検出信号ＤＥＴはＬである。
【００５９】
次に時刻Ｔ０において、還流回路２に故障が発生し、インピーダンスＺｏｐが高くなると、還流電流Ｉｆによる還流回路２の電圧上昇は大きくなる。ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３Ｌの閾値ＶＢ＋Ｖｄｅｔとなると、故障検出回路３Ｌは検出信号ＤＥＴにＨを出力する。プリドライバ４Ｌは、故障検出信号ＤＥＴがＨになると、スイッチング素子１のゲート端子ＬＧＡＴＥの電圧を上昇させる。この時、ＨＧＡＴＥ電圧は、ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３Ｌの検出閾値ＶＢ＋Ｖｄｅｔと等しくなるように制御された電圧値となる。
【００６０】
すなわち、制御信号ＩＮ＝Ｌの時に、電磁負荷１０１の電流ＩＬは、ＬＯＡＤ端子電圧がＶｄｅｔになるように、還流回路２のＩｆｆとスイッチング素子１のＩｄｒｖに分けられる。その時のスイッチング素子１のオン抵抗をＲｏｎ１とすると、Ｒｏｎ１×Ｉｄｒｖ＝ＶＢ＋Ｖｄｅｔが成立するＲｏｎ１になるように、ＬＧＡＴＥ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧より低い電圧が印加される。この時、ＬＯＡＤ端子はＶＢより高電圧となるため、電磁負荷１０１が逆起電力による還流電流を発生し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費する動作を継続している。
【００６１】
次に、還流回路２に故障が発生した状態で制御信号ＩＮがＨになると、正常状態と同じ動作となる。すなわち、ＬＧＡＴＥ−ＧＮＤ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧が印加されＬＯＡＤ端子はＧＮＤからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ上昇した電圧を出力する。ＬＯＡＤ端子電圧はＶＢより低電圧となり、再び電磁負荷１０１にエネルギーを蓄えることで、電磁負荷駆動装置１００Ｃは動作を継続できる。
【００６２】
図１２の電磁負荷駆動装置１００Ｃによれば、電磁負荷１０１の接続が電源ＶＢとＬＯＡＤ端子の間に変わっても、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬを、還流回路２とスイッチング素子１に電流ＩＬを分散することで、発熱もスイッチング素子１と分散できる。また、故障発生後も、電磁負荷１０１はエネルギーの充放電を繰りかえすことが出来るので、電磁負荷駆動装置１００Ａの負荷駆動動作を継続できる。また、故障検出回路３Ｌは、図４及び図６と同様にゲート端子のレベルシフト回路やソース端子の抵抗により閾値を調整することが可能である。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、電磁負荷１０１の逆起電力による故障を回避しつつ、還流電流の経路がオープン状態となった後も、継続して電磁負荷１０１を駆動することができる。
【００６４】
詳細には、本発明の第１の実施形態によれば、電磁負荷駆動装置１００Ａから１００Ｃにおいて、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなったとき、スイッチング素子１またはスイッチング素子１Ｐのゲート電圧をオンさせるための定格電圧より絶対値の低い電圧を印加することで、スイッチング素子の種類や電磁負荷の接続位置によらず、電磁負荷駆動の動作を継続出来る。また、閾値を調整することで故障状態の検出感度を調整することが出来る。
【００６５】
（第２の実施形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｄの構成の一例を示すブロック図である。図１４に示す電磁負荷駆動装置１００Ｄは、直流電源の正極側ＶＢと、直流電源の負極側ＧＮＤとに接続される。電磁負荷駆動装置１００Ｄは、制御信号ＩＮによって制御され、ＬＯＡＤ端子とＧＮＤの間に接続された電磁負荷１０１を電流ＩＬで駆動する。
【００６６】
電磁負荷駆動装置１００Ｄは、ＮＭＯＳで構成されたスイッチング素子１と、電磁負荷１０１と並列に接続された還流回路２と、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥに接続され還流回路２のオープン状態を検出すると検出信号ＤＥＴにＨを出力する故障検出回路３と、制御信号ＩＮと検出信号ＤＥＴを入力としてスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥを制御するプリドライバ４を備えている。
【００６７】
図１５は、図１４の構成における電磁負荷駆動装置１００Ｄの動作の一例を示すタイミングチャートである。図１５に示す正常状態では、図２と同じ動作であるため、説明を省略する。
【００６８】
時刻Ｔ０において、還流回路２に故障が発生し、インピーダンスＺｏｐが高くなると、還流電流Ｉｆによる還流回路２の電圧降下は大きくなる。制御信号がＬの時は、スイッチング素子１をオフするための定格電圧をＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤに印加するため、ＬＯＡＤ端子の電圧が降下すると、ＨＧＡＴＥの電圧も降下する。ＨＧＡＴＥの電圧が故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔとなると、故障検出回路３は検出信号ＤＥＴにＨを出力する。プリドライバ４は、故障検出信号ＤＥＴがＨになると、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥの電圧を上昇させる。この時、ＨＧＡＴＥ電圧は、ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の検出閾値Ｖｄｅｔと等しくなるように制御された電圧値となる。
【００６９】
すなわち、制御信号ＩＮ＝Ｌの時に、電磁負荷１０１の電流ＩＬは、ＨＧＡＴＥ端子電圧がＶｄｅｔになるように、還流回路２のＩｆｆ３とスイッチング素子１のＩｄｒｖに分けられる。その時のスイッチング素子１のオン抵抗をＲｏｎ１とすると、Ｒｏｎ１×Ｉｄｒｖ＝ＶＢ−Ｖｄｅｔが成立するＲｏｎ１になるように、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ端子電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧より低い電圧が印加される。この時、ＨＧＡＴＥとＬＯＡＤ端子はＧＮＤより低電圧となるため、電磁負荷１０１が逆起電力により還流電流を発生し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費する動作は継続している。
【００７０】
次に、還流回路２に故障が発生した状態で制御信号ＩＮがＨになると、正常状態と同じ動作となる。すなわち、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ端子電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧が印加されＬＯＡＤ端子はＶＢからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ降下した電圧を出力し、電磁負荷１０１は電流Ｉｄｒｖと等しい電流ＩＬで駆動され、再びエネルギーを蓄えることで、電磁負荷駆動装置１００Ｄは動作を継続できる。
【００７１】
ここで、故障検出回路３は、例えば、スイッチング素子１のオフ時に、ゲート端子（制御用端子）に印加される電圧が閾値ΔＶ以上変化した場合に通電する半導体素子を備える。プリドライバ４は、半導体素子の通電電流に基づいて、スイッチング素子１のゲート端子（制御用端子）に印加する電圧を、前記第３の電圧に補正する。
【００７２】
図１４の電磁負荷駆動装置１００Ｄによれば、故障検出回路３がＬＯＡＤ端子と接続することが困難な構成であっても、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時に、還流電流ＩＬを、スイッチング素子１と還流回路２に分散することで、発熱も分散し、放熱に寄与する面積も大きくなる。また、故障発生後も、電磁負荷１０１はエネルギーの充放電を繰りかえすことが出来るので、電磁負荷駆動装置１００Ｄの負荷駆動動作を継続できる。故障検出回路３がＬＯＡＤ端子と接続することが困難な構成の一例としては、故障検出回路３とプリドライバ４が集積回路で構成され、スイッチング素子１と還流回路２がそれぞれ個別の部品で構成された場合などである。
【００７３】
（第２の実施形態による電磁負荷駆動装置の変形例）
図１６は、本発明の第２の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｄの変形例による電磁負荷駆動装置１００Ｅの構成の一例を示すブロック図である。電磁負荷駆動装置１００Ｅは、ＮＭＯＳで構成されたスイッチング素子１と、電磁負荷１０１と並列に接続された還流回路２と、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥにカソードを接続し、ＧＮＤにアノードを接続したダイオード３６を故障検出回路３として、制御信号ＩＮを入力としてスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥを制御するバッファ回路４２をプリドライバ４として、備えている。
【００７４】
図１６の構成における電磁負荷駆動装置１００Ｅの動作の一例を図１５のタイミングチャートを用いて説明する。正常状態及び、故障状態における制御信号ＩＮがＨの状態は図１４の構成における電磁負荷駆動装置１００Ｄの動作の一例と同じであるため説明を省略する。
【００７５】
時刻Ｔ０において還流回路２に故障が発生し、インピーダンスＺｏｐが高くなると、還流電流Ｉｆによる還流回路２の電圧降下は大きくなる。制御信号がＬの時は、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥは、スイッチング素子１をオフするための定格電圧を印加するため、ＬＯＡＤ端子と同電位になっており、ＬＯＡＤ端子の電圧が降下すると、ＨＧＡＴＥの電圧も降下する。ＨＧＡＴＥとＧＮＤの電圧がダイオード３６の順方向電圧Ｖｆｄ３６となると、ＧＮＤからＨＧＡＴＥに電流Ｉｆｄ３６が流れるため、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥの電圧を上昇させる。この時、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧は、ＨＧＡＴＥ−ＧＮＤ電圧がダイオード３６の順方向電圧Ｖｆｄ３６と等しくなるように制御された電圧値となる。すなわち、図１５におけるＶｄｅｔ＝−Ｖｆｄ３６となるように動作する。
【００７６】
換言すれば、故障検出回路３は、スイッチング素子１のオフ時に、スイッチング素子１のゲート端子（制御用端子）に印加される電圧が閾値ΔＶ以上変化した場合に通電するダイオード３６（半導体素子）を備える。プリドライバ４は、ダイオード３６の通電電流に基づいて、スイッチング素子１のゲート端子に印加する電圧を、前記第３の電圧に補正する。
【００７７】
図１６の電磁負荷駆動装置１００Ｅによれば、故障検出回路３及び故障検出回路３の検出信号ＤＥＴによるプリドライバ４の制御が困難な構成であっても、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時に、還流電流ＩＬを、スイッチング素子１と還流回路２に分散することで、発熱も分散し、放熱に寄与する面積も大きくなる。また、故障発生後も、電磁負荷１０１はエネルギーの充放電を繰りかえすことが出来るので、電磁負荷駆動装置１００Ｄの負荷駆動動作を継続できる。
【００７８】
故障検出回路３及び故障検出回路３の検出信号ＤＥＴによるプリドライバ４の制御が困難な構成の一例としては、バッファ回路４２と、スイッチング素子１と、還流回路２がそれぞれ個別の部品で構成された場合などである。このような場合であっても電磁負荷駆動装置１００Ｄを、少ない追加部品で実現できる。
【００７９】
（第３の実施形態）
図１７は、本発明の第３の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｆの構成の一例を示すブロック図である。図１７に示す電磁負荷駆動装置１００Ｆは、直流電源の正極側ＶＢと、直流電源の負極側ＧＮＤとに接続される。電磁負荷駆動装置１００Ｆは、制御信号ＩＮによって制御され、ＬＯＡＤ端子とＧＮＤの間に接続された電磁負荷１０１を電流ＩＬで駆動する。
【００８０】
電磁負荷駆動装置１００Ｆは、ＮＭＯＳで構成されたスイッチング素子１と、電磁負荷１０１と並列に接続された還流回路２と、還流回路２と並列に接続された第二の還流回路５と、ＬＯＡＤ端子に接続し還流回路２のオープン状態を検出すると検出信号ＤＥＴにＨを出力する故障検出回路３と、制御信号ＩＮと検出信号ＤＥＴを入力としてスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥを制御するプリドライバ４と、を備えている。第二の還流回路５は、還流回路２に比べて電流が流れにくい特性であり、正常状態では電流は流れない。
【００８１】
図１８は、図１７の構成における電磁負荷駆動装置１００Ｆの動作の一例を示すタイミングチャートである。図１８に示す正常状態では、第二の還流回路５の電流Ｉｄ＝０となり、図２のタイミングチャートと同じ動作になるため説明を省略する。
【００８２】
次に時刻Ｔ０において、還流回路２に故障が発生し、インピーダンスＺｏｐが高くなると、還流電流ＩｆによるＬＯＡＤ端子の電圧降下は大きくなり、第二の還流回路５にも電流Ｉｄｆ（図１８参照）が流れる。ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔとなると、故障検出回路３は検出信号ＤＥＴにＨを出力する。プリドライバ４は、故障検出信号ＤＥＴがＨになると、スイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥの電圧を上昇させる。この時、ＨＧＡＴＥ電圧は、ＬＯＡＤ端子電圧が故障検出回路３の検出閾値Ｖｄｅｔと等しくなるように制御される。
【００８３】
すなわち、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬは、ＬＯＡＤ端子電圧がＶｄｅｔになるように、還流回路２を流れる電流Ｉｆｆ（図１８参照）と、第二の還流回路５を流れる電流Ｉｄｆと、スイッチング素子１を流れる電流Ｉｄｒｖに分けられる。その時のスイッチング素子１のオン抵抗をＲｏｎ１とすると、Ｒｏｎ１×Ｉｄｒｖ＝ＶＢ−Ｖｄｅｔが成立するＲｏｎ１になるように、ＨＧＡＴＥ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧より低い電圧が印加される。この時、ＬＯＡＤ端子はＧＮＤより低電圧のＶｄｅｔとなるため、電磁負荷１０１が逆起電力により還流電流を発生し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費する動作は継続している。
【００８４】
次に、還流回路２に故障が発生した状態で制御信号ＩＮがＨになると、正常状態と同じ動作となる。すなわち、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧はスイッチング素子１をオンさせるための定格電圧が印加されＬＯＡＤ端子は電源ＶＢからスイッチング素子１のオン抵抗と駆動電流Ｉｄｒｖの積による電圧だけ降下した電圧を出力する。ＬＯＡＤ端子電圧はＧＮＤより高電圧となり、再び電磁負荷１０１にエネルギーを蓄えることで、電磁負荷駆動装置１００Ｆは動作を継続できる。
【００８５】
図１９は、本発明の第３の実施形態による還流回路２と第二の還流回路５の構成の一例を示すブロック図である。図１９に示す電磁負荷駆動装置１００Ｆは、スイッチング素子１と、故障検出回路３と、プリドライバ４が、同一のＩＣ１５０に集積化され、還流回路２は、ショットキーバリアダイオード２１からなり、第二の還流回路５は、ＰＮダイオード５１からなる。
【００８６】
図１８に示すように、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなった場合、第二の還流回路５により電流を流すことが出来る。しかし、図１９に示す第二の還流回路５であるＰＮダイオード５１は、ＩＣ１５０が基板実装前に静電気による電荷を放電する素子であり、ショットキーバリアダイオード２１に比べて順方向電圧は大きいため、発熱も大きくなる。また、静電気による電荷の放電は短期間の現象のため、第二の還流回路５は大電流を常時通電可能な素子サイズや配線幅に満たない可能性もある。そのため、還流電流ＩＬをスイッチング素子１と、還流回路２と、第二の還流回路５と、に分散することで効果がある。
【００８７】
〔還流回路と第二の還流回路の変形例〕
図２０は、本発明の第３の実施形態による還流回路２と第二の還流回路５の別の構成の一例を示すブロック図である。図２０に示す還流回路２はＮＭＯＳによるスイッチング素子２２からなり、第二の還流回路５は、スイッチング素子２２のボディダイオードからなる。図２０に示す電磁負荷駆動装置１００Ｆはスイッチング素子１と、故障検出回路３と、プリドライバ４と、スイッチング素子２２と、スイッチング素子２２のボディダイオード５２が、同一のＩＣ１５１に集積化されている。
【００８８】
図２０に示す電磁負荷駆動装置１００Ｆにおいては、第二の還流回路であるボディダイオード５２は、還流回路であるスイッチング素子２２の寄生素子である。スイッチング素子２２の配線との接続点が故障することによりインピーダンスＺｏｐが高くなると、第二の還流回路５２も同じようにインピーダンスＺｏｐが高くなるため、第１の実施形態と同様にスイッチング素子１による発熱の分散による効果が得られる。
【００８９】
また、スイッチング素子２２のゲート端子ＬＧＡＴＥが、スイッチング素子２２をオフにする電圧に固着した場合も、スイッチング素子１とボディダイオード５２で電流を分散して動作を継続することが可能である。
【００９０】
本実施形態の電磁負荷駆動装置によれば、第二の還流回路を備えた構成であっても、還流電流ＩＬを、スイッチング素子１に電流ＩＬを分散することで、発熱も分散し、放熱に寄与する面積も大きくなる。また、故障発生後も、電磁負荷１０１へのエネルギーの充放電を繰りかえすことが出来るので、電磁負荷駆動装置１００Ｆの動作を継続できる。
【００９１】
（第４の実施形態）
図２１は、本発明の第４の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｇの構成の一例を示すブロック図である。図２１に示す電磁負荷駆動装置１００Ｇは、図１で説明した、スイッチング素子１と、還流回路２と、故障検出回路３と、プリドライバ４に加え、過温度検出回路６と反転論理回路６１と、ＡＮＤ論理回路６２を備える。
【００９２】
過温度検出回路６（温度センサ）は、電磁負荷駆動装置１００Ｇ全体、または、スイッチング素子１や還流回路２の発熱源の温度を測定し、一定以上の温度を測定すると、過温度として検出信号ＤＥＴ＿ＯＶＴにＨを出力する。過温度検出回路６で過温度を検出すると、ＤＥＴ＿ＯＶＴは、反転論理回路６１とＡＮＤ論理回路６２を経由し、プリドライバ４の入力である制御信号ＩＮ０を制御信号ＩＮに関わらずＬに固定する。他の構成要素は、プリドライバ４の入力が制御信号ＩＮから、ＡＮＤ論理回路６２を経由した制御信号ＩＮ０に置き換わったこと以外は、図１と同じであるため説明を省略する。
【００９３】
図２２は、図２１の構成における電磁負荷駆動装置１００Ｇの動作の一例を示すタイミングチャートである。図２２におけるタイミングチャートのうち、時刻Ｔ１までの動作は図２のタイミングチャート同じであるため説明を省略する。
【００９４】
時刻Ｔ１において、過温度検出回路６が過温度を検出し、検出信号ＤＥＴ＿ＯＶＴにＨを出力すると、プリドライバ４の入力である制御信号ＩＮ０をＬに固定するため、制御信号ＩＮに関わらずスイッチング素子１がオンする定格電圧を印加出来ない。電磁負荷駆動装置１００Ｆは還流動作を継続し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費することで、スイッチング素子１が駆動する電流Ｉｄｒｖは減少し、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧は低下する。
【００９５】
換言すれば、プリドライバ４は、測定された電磁負荷駆動装置１００Ｇの温度が所定温度以上の場合、スイッチング素子１をオフするための第２の電圧を制御用端子に印加する。
【００９６】
時刻Ｔ２において、ＬＯＡＤ端子電圧が上昇して故障検出回路の閾値Ｖｄｅｔ以上となると、検出信号ＤＥＴがＬとなり、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧は低下し、スイッチング素子１はオフとなる。時刻Ｔ２以降は、還流回路２によって電磁負荷１０１のエネルギーを消費し、時刻Ｔ３において、電磁負荷１０１の電流ＩＬは０Ａとなり電磁負荷駆動装置１００Ｇは停止する。
【００９７】
図２１の電磁負荷駆動装置１００Ｇによれば、故障状態において、還流電流による発熱をスイッチング素子１と還流回路２に分散し、放熱面積の増加により温度上昇を抑制した電磁負荷駆動装置１００Ｇにおいて、更に、過温度検出回路により保護することで、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い状態においても電磁負荷駆動装置１００Ｇを安全な範囲で動作を継続することが出来る。
【００９８】
（第５の実施形態）
図２３は、本発明の第５の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｈの構成の一例を示すブロック図である。図２３に示す電磁負荷駆動装置１００Ｈは、直流電源の正極側ＶＢと、直流電源の負極側ＧＮＤとに接続される。電磁負荷駆動装置１００Ｈは、制御回路１０２が出力する制御信号ＩＮによって制御され、ＬＯＡＤ端子とＧＮＤの間に接続された電磁負荷１０１を電流ＩＬで駆動する。
【００９９】
換言すれば、電磁負荷駆動装置１００Ｈは、プリドライバ４を制御するための制御信号ＩＮをプリドライバ４に送信する制御回路１０２をさらに備える。
【０１００】
電磁負荷駆動装置１００Ｈは、図１で説明した、スイッチング素子１と、還流回路２と、故障検出回路３と、図９で説明したプリドライバ４を備える。プリドライバ４は、検出信号ＤＥＴがＨになるとＤＥＴ＿ＯＵＴをＨにして制御回路１０２に出力する。本実施形態では図９に示すプリドライバのバッファ回路４５によりＤＥＴがＨになると、ＤＥＴ＿ＯＵＴはＨの状態を保持する。
【０１０１】
換言すれば、プリドライバ４は、スイッチング素子１のオフ期間に、オープン状態が検出された場合、制御回路１０２にその旨を通知する。
【０１０２】
図２４は、図２３の構成における電磁負荷駆動装置１００Ｈの動作の一例を示すタイミングチャートである。図２４におけるタイミングチャートのうち、時刻Ｔ１までの動作で、図２のタイミングチャートと同じ部分は説明を省略する。
【０１０３】
時刻Ｔ０において、故障検出回路３が還流回路２のインピーダンスＺｏｐの故障を検出し、ＤＥＴにＨを出力すると、プリドライバ４はバッファ回路４５でラッチしてＤＥＴ＿ＯＵＴをＨにして制御回路１０２に出力する。制御回路１０２はＤＥＴ＿ＯＵＴがＨになると、電磁負荷駆動装置１００Ｈ及び、電磁負荷駆動装置１００Ｈを含むシステムの停止準備期間に入る。停止準備期間のシステム動作の一例としてはシステム状態のメモリへの書き込みや、電源の停止シーケンスなどである。停止準備期間中は、還流電流をスイッチング素子１と還流回路２に分散して、電磁負荷駆動装置１００Ｈの動作を継続する。
【０１０４】
換言すれば、制御回路１０２は、プリドライバ４から通知があった場合、プリドライバ４の駆動を停止するための処理を行う。
【０１０５】
時刻Ｔ１において、停止準備の終了信号または、一定期間の終了により、停止準備期間が終了すると、制御回路１０２は制御信号ＩＮをＬに固定し、停止移行期間になる。停止移行期間では、電磁負荷駆動装置１００Ｈは還流動作を継続し、電磁負荷１０１に蓄えられたエネルギーを消費することで、スイッチング素子１が駆動する電流Ｉｄｒｖは減少し、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧は低下する。
【０１０６】
時刻Ｔ２において、ＬＯＡＤ端子電圧上昇して故障検出回路の閾値Ｖｄｅｔ以上となると、検出信号ＤＥＴはＬとなり、ＨＧＡＴＥ−ＬＯＡＤ電圧は低下し、スイッチング素子１はオフとなる。時刻Ｔ２以降は、還流回路２によって電磁負荷１０１のエネルギーを消費し、時刻Ｔ３において、電磁負荷１０１の電流ＩＬが０Ａとなり電磁負荷駆動装置１００Ｈは停止する。
【０１０７】
図２３の電磁負荷駆動装置１００Ｈによれば、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い故障状態においても、還流回路２の発熱をスイッチング素子１に分散し、放熱面積の増加により温度上昇を抑制した電磁負荷駆動装置１００Ｈにおいて、故障状態発生後もシステムが安全な状態で停止するまで動作を継続することが出来る。
【０１０８】
（第６の実施形態）
第１の実施形態から第５の実施形態によれば、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くなると、制御信号ＩＮがＬの時、スイッチング素子１と還流回路２に電流を分散することで、電磁負荷駆動装置の動作を継続することが出来た。しかし、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが小さければ、制御信号ＩＮがＬの期間は、スイッチング素子１はオフしているが、インピーダンスＺｏｐが大きくなると還流電流により発熱が発生するため、スイッチング素子１の負荷が大きくなる。
【０１０９】
図２５は、本発明の第６の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｊの構成の一例を示すブロック図である。図２５に示す電磁負荷駆動装置１００Ｊは、スイッチング素子１と、還流回路２と、故障検出回路３と、プリドライバ４と、電流検出回路７を備える。
【０１１０】
電流検出回路７（電流センサ）は、電流測定素子７１と、電流検出用閾値７２と、コンパレータ７３と、を備え、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬを測定し、電流検出用閾値７２以上の電流値であれば、ＤＥＴ＿ＣＵＲにＨを出力する。電流測定素子７１は、ホール素子やシャント抵抗等、電流が測定できる素子であればよい。また、図２５に示すようにＬＯＡＤ端子で電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬを測定しても良いし、スイッチング素子１電流Ｉｄｒｖを測定しても良い。故障検出回路３は、図４及び図６で示したようにＣＴＲＬ端子により閾値を変更でき、ＣＴＲＬ端子はＤＥＴ＿ＣＵＲと接続している。
【０１１１】
図２６は、図２５に示す電磁負荷駆動装置１００Ｊの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【０１１２】
時刻Ｔ０において、還流回路２のインピーダンスＺｏｐの故障が発生した時、負荷電流ＩＬは電流検出用閾値７２以上であるため、ＤＥＴ＿ＣＵＲにＨを出力しており、動作は図２のタイミングチャートと同じであるため、説明を省略する。
【０１１３】
時刻Ｔ１において、還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高い時に、負荷電流ＩＬが電流検出用閾値７２以下になると、ＤＥＴ＿ＣＵＲにＬを出力し、故障検出回路３はＣＴＲＬ端子の制御により、検出閾値をＶｄｅｔからＶｄｅｔ４（図２６参照）に変更する。
【０１１４】
換言すれば、レベルシフト回路３２、３３は、測定された電磁負荷１０１の通電電流が所定電流以下の場合、閾値ΔＶを大きくするようにシフトする。
【０１１５】
電流Ｉｆが還流回路２とインピーダンスＺｏｐによって降下する電圧より、Ｖｄｅｔ４が低い電圧のため、故障検出回路３の検出信号ＤＥＴはＬとなり、正常状態と同様の動作となる。但し、ＬＯＡＤ端子電圧は、還流回路２のインピーダンスＺｏｐの影響で、正常時の電圧より低い電圧となる。
【０１１６】
還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高くても、電流ＩＬが小さければ、還流回路２における発熱量も小さい。そのため、スイッチング素子１によって電流や発熱を分散する必要が無い。
【０１１７】
図２５の電磁負荷駆動装置１００Ｊによれば、電磁負荷１０１の電流ＩＬが小さい場合、故障検出回路３の閾値を変更して、故障状態を検出しないことで、スイッチング素子１の負荷を低減することが可能である。変更した故障検出回路３の閾値Ｖｄｅｔ４は、還流回路２が完全にオープン状態でインピーダンスＺｏｐが∞の時、ＬＯＡＤ端子電圧が低下し、スイッチング素子１の最大定格電圧以上となり、素子を破壊することを防止するための閾値である。これにより、電磁負荷駆動装置１００Ｊを保護出来る。
【０１１８】
また、Ｖｄｅｔ４を設けず、スイッチング素子１に別のクランプ回路で保護を実施することで、電磁負荷１０１の電流ＩＬが小さい時は、故障検出回路３の検出信号ＤＥＴをマスクすることでも同様の効果が得られる。
【０１１９】
また、図２５では電流検出回路７のコンパレータ７３で、電流測定回路７１で測定した電流値と閾値７２を比較したが、測定した電流値以外でも、電流フィードバックを有するシステムであれば、指示電流値を比較対象としても良い。
【０１２０】
（第７の実施形態）
図２７は、本発明の第７の実施形態による電磁負荷駆動装置１００Ｋと、電磁負荷駆動装置１００Ｋを用いた車載制御装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図２７に示す車載制御装置２００は、電磁負荷駆動装置１００Ｋと、電磁負荷１０１と、電流制御装置１０３を備える。
【０１２１】
電磁負荷駆動装置１００Ｋは、図２５の電磁負荷駆動装置１００Ｊと、図２１で説明した過温度検出回路６（温度センサ）を備え、過温度検出回路６は、過温度状態を検出するとＤＥＴ＿ＯＶＴをＨにして上位システム１０４に出力する。電流検出回路７は電流検出信号ＤＥＴ＿ＣＵＲに加え、電流測定装置７１の電流測定結果ＣＵＲＭＯＮを電流制御装置１０３に出力する。
【０１２２】
電流制御装置１０３は、上位システム１０４から車載制御装置２００に対する電流指示値と、電磁負荷１０１の電流ＩＬの電流測定値ＣＵＲＭＯＮを入力として、電流指示値と電流測定値ＣＵＲＭＯＮが等しくなるように、電磁負荷駆動装置１００Ｋに制御信号ＩＮを出力する。
【０１２３】
換言すれば、電流制御装置１０３は、測定された電磁負荷１０１の通電電流が上位システム１０４から入力される電流指示値と等しくなるように、プリドライバ４を制御するための制御信号ＩＮをプリドライバ４に送信する。
【０１２４】
上位システム１０４は、例えば、車載制御装置２００がリニアソレノイドドライバであれば、所望の油圧に制御するための電流値を出力する。本実施形態で説明していない構成要素は他の実施形態で説明した同符号の構成要素と同じであるため説明を省略する。
【０１２５】
図２８は、図２７に示す車載制御装置２００の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【０１２６】
時刻Ｔ０において、還流回路２のインピーダンスＺｏｐの故障が発生した時、負荷電流ＩＬは電流検出用閾値７２以上であるため、ＤＥＴ＿ＣＵＲはＨを出力しており、動作は図２のタイミングチャートと同じであるため、説明を省略する。
【０１２７】
時刻Ｔ２において、温度上昇により過温度検出回路６が検出信号ＤＥＴ＿ＯＶＴにＨを出力すると、上位システム１０４は電流指示値を低い電流値に変更し、電流制御装置１０３によって制御信号ＩＮがＨの期間が短くなり、電磁負荷１０１に流れる電流値ＩＬは減少する。
【０１２８】
換言すれば、電流制御装置１０３は、測定された電磁負荷駆動装置１００Ｋの温度が所定温度以上の場合、上位システム１０４から入力される電流指示値より小さい電流になるように、プリドライバ４を制御するための制御信号ＩＮをプリドライバ４に送信する。
【０１２９】
時刻Ｔ３において、電磁負荷１０１に流れる電流値ＩＬが電流検出回路７の閾値７２以下となりＤＥＴ＿ＣＵＲにＬを出力すると、故障検出回路３の閾値がＶｄｅｔからＶｄｅｔ４に変更され、検出信号ＤＥＴはＬとなり、スイッチング素子１による還流電流の分散は無くなる。
【０１３０】
図２７の車載制御装置２００によれば、第４の実施形態で説明した過温度検出による保護方法に加え、電流を制限することでさらに電磁負荷駆動装置の動作を継続することが可能である。また、過温度検出回路６は、本実施形態で説明した過温度検出の閾値より高温の第二の過温度検出閾値を持ち、時刻Ｔ２以降で第二の過温度検出閾値以上となった場合、電流指示値を０Ａにして停止することで、更なる保護の強化も可能である。
【０１３１】
（第８の実施形態）
図２９は、本発明の第８の実施形態として、本発明の電磁負荷駆動装置１００Ｋを降圧型スイッチングレギュレータ３００に適用した制御装置の一例を示すブロック図である。
【０１３２】
図２９に示すスイッチングレギュレータ３００は、本発明で説明した電磁負荷駆動装置１００Ｋと、電磁負荷１０１と、平滑化容量１０６（コンデンサ、キャパシタ）と、出力電圧ＶＤＣと参照電圧ＶＲＥＦを入力として、出力電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＲＥＦと等電圧になるように電磁負荷駆動装置１００Ａに制御信号ＩＮを出力する電圧制御回路１０５を備える。出力電圧ＶＤＣの端子は、スイッチングレギュレータの負荷１０７に接続される。
【０１３３】
換言すれば、スイッチングレギュレータ３００（電磁負荷駆動装置）は、電磁負荷１０１と、電磁負荷１０１に直列接続される平滑化容量１０６（コンデンサ）と、電圧制御回路１０５を備える。ここで、電圧制御回路１０５は、平滑化容量１０６に並列接続される負荷１０７に印加される電圧ＶＤＣが参照電圧ＶＲＥＦと等しくなるように、プリドライバ４を制御するための制御信号ＩＮをプリドライバ４に送信する。
【０１３４】
スイッチングレギュレータ３００を車載電子制御ユニットに搭載した一例として、負荷１０７は、例えば、マイコンやアクチュエータの制御回路など、車載電子制御装置の電子回路が含まれる。
【０１３５】
また、電磁負荷駆動装置１００Ｋは、本発明で説明した電磁負荷駆動装置のうち、電磁負荷１０１がＶＢと接続した１００Ｃを除くすべての構成が適用可能である。
【０１３６】
図２９の降圧型スイッチングレギュレータ３００によれば、電磁負荷駆動装置１００Ｋの還流回路２のインピーダンスＺｏｐが故障状態により高くなった場合、故障状態を検出した後もＶＤＣに所望の電圧を供給し続けることが可能である。また、電磁負荷駆動装置１００Ｋが、故障検出信号ＤＥＴ＿ＯＵＴまたは、過温度検出信号ＤＥＴ＿ＯＶＴを出力した時、負荷１０７を低消費電流の動作に切替えるなどの制御により、ＶＤＣに所望の電圧の供給する期間をさらに継続することで、車両を安全に停止するまで、車載電子システムを動作させることが出来る。
【０１３７】
（第９の実施形態）
図３０は、本発明の第９の実施形態として、本発明の車載制御装置２００をハイサイド駆動のリニアソレノイドドライバ３０１に適用した例を示すブロック図である。
【０１３８】
図３０に示すリニアソレノイドドライバ３０１は、車載制御装置２００と、上位システム１０４と、車載制御装置２００のＬＯＡＤ端子とＧＮＤの間に挿入された電磁負荷１０１と、容量１０６（コンデンサ、キャパシタ）を備える。リニアソレノイドドライバ３０１をＡＴＣＵ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）に適用した場合、上位システム１０４は、例えばＡＴＣＵ搭載のマイコンであり、車両の走行状態を各種センサや通信で検知した結果を入力として、車両の走行状態にあった変速段となるように油圧を制御するために最適な電流指示値を演算し、出力する。車載制御装置２００は、上位システム１０４から電流指示値を入力し、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬを電流指示値と等しくなるように制御する。
【０１３９】
また、電磁負荷１０１をＶＢと接続した場合のリニアソレノイドドライバ３０２を図３１に示す。図３１に示す車載制御装置２００は、図３０の電磁負荷駆動装置１００Ｋに変わって、第１の実施形態で説明した電磁負荷駆動装置１００Ｃに過温度検出回路６と電流検出回路７を追加した電磁負荷駆動装置１００Ｌにより構成される。
【０１４０】
換言すれば、車載制御装置２００（電磁負荷駆動装置）は、電磁負荷の通電電流を測定する電流検出回路７（電流センサ）と、電磁負荷駆動装置１００Ｌの温度を測定する過温度検出回路６（温度センサ）と、電流制御装置１０３をさらに備える。電流制御装置１０３は、測定された電磁負荷１０１の通電電流が上位システム１０４から入力される電流指示値に対応する電流になるように、プリドライバ４を制御するための制御信号ＩＮをプリドライバ４に送信する。
【０１４１】
また、電流制御装置１０３は、測定された電磁負荷駆動装置１００Ｌの温度が所定温度以上の場合、測定された電磁負荷１０１の通電電流が電流指示値に対応する電流より小さくなるように、制御信号ＩＮを前記ドライバに送信する。
【０１４２】
本実施形態のハイサイド駆動のリニアソレノイドドライバ３０１及びローサイド駆動のリニアソレノイドドライバ３０２によれば、車載制御装置２００の還流回路２のインピーダンスＺｏｐが以上状態により高くなった場合、故障状態を検出した後も電磁負荷１０１に所望の電流ＩＬを供給し続けることで所望の変速段に制御することが可能である。
【０１４３】
なお、車載制御装置２００（電磁負荷駆動装置）は、電流検出回路７（電流センサ）、過温度検出回路６（温度センサ）のいずれかのみを備えるようにしてもよい。
【０１４４】
（第１０の実施形態）
図３２は、本発明の第１０の実施形態として、本発明の電磁負荷駆動装置１００Ｋをハイサイド駆動のインジェクタドライバ３０３に適用した例を示すブロック図である。
【０１４５】
図３２に示すインジェクタドライバ３０３は、電磁負荷駆動装置１００Ｋと、電磁負荷（インジェクタ）１０１と、電磁負荷駆動装置１００ＫのＬＯＡＤ端子と接続した逆流阻止ダイオード１１０と、帰還ダイオード１１１と、直流電源の正極側ＶＢより高電位の電源ＶＨから電源を供給されるスイッチング素子１１２と、電磁負荷１０１とＧＮＤの間に挿入されたスイッチング素子１１３と、スイッチング素子１１２に流れる電流を測定する抵抗素子１１４と、スイッチング素子１１３に流れる電流を測定する抵抗素子１１５と、噴射パルス信号を入力としてインジェクタドライバを制御するインジェクタドライバ制御回路１１６を備える。
【０１４６】
電磁負荷駆動装置１００Ｋは、本発明で説明した電磁負荷駆動装置のうち、電磁負荷１０１がＶＢと接続した１００Ｃを除くすべての構成が適用可能である。
図３３は、図３２に示すインジェクタドライバの動作の一例を示すタイミングチャートである。
【０１４７】
時刻Ｔ０において、スイッチング素子１１２のゲート端子ＨＧＡＴＥＨと、スイッチング素子１１３のゲート端子ＬＧＡＴＥをＨにして、それぞれのスイッチング素子を通電状態にすると、時刻Ｔ１において、電源ＶＨにより電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬはピーク電流ＩＰとなる。
【０１４８】
時刻Ｔ１において、噴射弁がほぼ開弁状態になると、スイッチング素子１１２のゲート端子ＨＧＡＴＥＨと、スイッチング素子１１３のゲート端子ＬＧＡＴＥをＬにして、それぞれのスイッチング素子を非通電状態なると、電磁負荷駆動装置１００Ｋの還流回路２と、帰還ダイオード１１１を経由して還流電流が流れる。
【０１４９】
時刻Ｔ２において、スイッチング素子１１３のゲート端子ＬＧＡＴＥをＨにすると、電磁負荷駆動装置１００Ｋの還流回路２と、スイッチング素子１１３を経由して還流電流が流れる。
【０１５０】
時刻Ｔ３から時刻Ｔ４において、電磁負荷駆動装置１００Ｋのスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥのＨとＬを制御してインジェクタドライバ３０３は電磁負荷１０１の電流ＩＬを一定値に保持する。この期間は、電磁負荷駆動装置１００Ｋにおいて、電源ＶＢから電磁負荷１０１へのエネルギーの供給と、還流回路２による還流電流の供給を繰り返す。
【０１５１】
時刻Ｔ５において、電磁負荷駆動装置１００Ｋの還流回路２のインピーダンスＺｏｐが高インピーダンスになった後について説明する。
【０１５２】
時刻Ｔ６において、正常状態と同様に、スイッチング素子１１２のゲート端子ＨＧＡＴＥと、スイッチング素子１１３のゲート端子ＬＧＡＴＥがともにＨになり、電磁負荷１０１の電流ＩＬに通電される。
【０１５３】
時刻Ｔ７において、スイッチング素子１１２のゲート端子ＨＧＡＴＥＨと、スイッチング素子１１３のゲート端子ＬＧＡＴＥをＬになると、インピーダンスＺｏｐによりＬＯＡＤ端子電圧が降下し、電磁負荷駆動装置１００Ｋの故障検出回路３が検出信号ＤＥＴにＨを出力するため、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬは、電磁負荷駆動装置１００Ｋのスイッチング素子１と還流回路２により供給され、帰還ダイオード１１１に流れる。
【０１５４】
時刻Ｔ８において、スイッチング素子１１３のゲート端子ＬＧＡＴＥがＨになると、電磁負荷１０１に流れる電流ＩＬは、電磁負荷駆動装置１００Ｋのスイッチング素子１と還流回路２により供給され、スイッチング素子１１３に流れる。
【０１５５】
時刻Ｔ９から時刻Ｔ１０の期間において、電磁負荷駆動装置１００Ｋのスイッチング素子１のゲート端子ＨＧＡＴＥがＨで無い期間は、還流電流が電磁負荷駆動装置１００Ｋのスイッチング素子１と還流回路２により供給され、スイッチング素子１１３に流れる。
【０１５６】
図３２のインジェクタドライバ３０３によれば、電磁負荷駆動装置１００Ｋの還流回路２のインピーダンスＺｏｐが故障状態により高くなった場合、故障状態を検出した後もインジェクタ電流の制御を継続することで、噴射弁の開弁制御を継続することが出来る。
【０１５７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１５８】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。例えば、本発明では、第２の実施形態以降では、スイッチング素子１はＮＭＯＳによる構成だが、ＰＭＯＳでも同様の効果が得られる。また、第２の実施形態から第８の実施形態まで電磁負荷はＧＮＤと接続しているが、ＶＢと接続する場合についても、同様の効果が得られる。
【０１５９】
また、本発明では、電流入力に対して電流出力を得る回路を全てカレントミラーで記載しているが、電流入力に対して電流出力を得る回路であれば、カレントミラー以外でも同様の効果が得られる。
【０１６０】
また、負荷駆動装置に記載の各構成要素は、全て同じ半導体チップに形成された集積回路でも、それぞれの構成要素が複数の部品に分割されていても良く限定されるものでは無い。
【０１６１】
また、タイミングチャートに示した信号極性は、一例であり、これに限定するものではない。また、上記の各構成、は、それらの一部又は全部を、例えばひとつの集積回路で実現してもよいし、複数の集積回路で実現しても良い。
【０１６２】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
【０１６３】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
【０１６４】
（１）電磁負荷への通電をオン・オフ制御するスイッチ素子と、前記スイッチ素子のオフ時に前記電磁負荷の通電電流を還流する還流回路と、前記還流回路が高インピーダンス状態の異常を検出する異常検出回路と、を備え、前記異常検出回路によって異常が検出されたときに、前記スイッチ素子の制御用端子への印加電圧を、前記異常検出回路によって異常が検出されていないときの前記スイッチ素子のオン時よりも低い電圧に制御して、前記電磁負荷の駆動動作を継続する電磁負荷駆動装置。
【０１６５】
（２）電磁負荷への通電をオン・オフ制御するスイッチ素子と、前記スイッチ素子のオフ時に前記電磁負荷の通電電流を還流する還流回路と、前記電磁負荷の通電電流が一定値以下であれば電流検出信号を出力する電流検出回路と、を備え、前記電流検出信号が出力されたときに、前記スイッチ素子の制御用端子への印加電圧を、前記電流検出信号が出力されていないときの前記スイッチ素子のオン時よりも低い電圧に制御して、前記電磁負荷の駆動動作を継続する電磁負荷駆動装置。
【０１６６】
（３）（１）に記載の電磁負荷駆動装置において、前記電磁負荷駆動装置は、前記スイッチ素子の制御用端子への印加電圧を制御するプリドライバを備え、前記プリドライバは、前記還流回路の異常が発生したときに、前記スイッチ素子の制御用端子への印加電圧を、前記異常検出回路によって異常が検出されていないときの前記スイッチ素子のオン時よりも低い電圧に制御して、前記電磁負荷の還流電流または通電エネルギーを分散させることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１６７】
（４）（１）または（２）いずれか一項に記載の電磁負荷駆動装置において、前記制御用端子はゲート端子であり、前記スイッチ素子の完全なオン時よりも低い電圧は、前記スイッチ素子の完全なオン時よりも絶対値が低いゲート‐ソース間電圧であり、前記電磁負荷が逆起電力の発生を維持することができる電圧であることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１６８】
（５）（１）に記載の電磁負荷駆動装置において、前記異常検出回路は検出閾値を変更できることを特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１６９】
（６）（１）に記載の電磁負荷駆動装置において、前記異常検出回路は、前記スイッチング素子と前記電磁負荷との節点の電圧で異常を判定すること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１７０】
（７）（１）に記載の電磁負荷駆動装置において、前記異常検出回路は、前記スイッチング素子の制御用端子の電圧で故障を判定すること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１７１】
（８）（１）に記載の電磁負荷駆動装置において、前記異常検出回路から異常検出信号が出力されると、前記電磁負荷の通電電流を減少させること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１７２】
（９）（１）乃至（７）いずれか一項に記載の電磁負荷駆動装置において、前記還流回路と並列に第二の還流回路を備えること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１７３】
（１０）（１）乃至（９）いずれか一項に記載の電磁負荷駆動装置において、前記電磁負荷駆動装置、前記スイッチング素子、または前記還流回路の温度が所定以上のときに過温度検出信号を出力する過温度検出回路を備え、前記過温度検出信号が出力されると、前記電磁負荷への通電を停止すること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１７４】
（１１）（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の電磁負荷駆動装置において、前記電磁負荷の出力電圧と定められた参照電圧とを入力として前記スイッチング素子のオンとオフを制御する信号を出力する電圧制御回路を備え、前記参照電圧と前記出力電圧とを等しくするように制御すること、を特徴とする電磁負荷駆動装置
（１２）（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の電磁負荷駆動装置において、前記電磁負荷の通電電流を測定する電流測定回路と、上位システムからの電流指示値と前記電流測定回路が測定した電流値を入力として前記スイッチング素子のオンとオフを制御する信号を出力する電流制御回路と、を備え、前記電流指示値と前記電磁負荷の通電電流が等しくなるように制御すること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【０１７５】
（１３）（１０）に記載の電磁負荷駆動装置において、前記過温度検出回路の過温度検出信号が出力されると、前記電磁負荷の通電電流を減少させること、を特徴とする電磁負荷駆動装置。
【符号の説明】
【０１７６】
１…スイッチング素子
２…還流回路
３…故障検出回路
４…プリドライバ
５…第二の還流回路
６…過温度検出回路
７…電流検出回路
１００Ａ〜１００Ｌ…電磁負荷駆動装置
１０１…電磁負荷
１０２…制御回路
１０３…電流制御装置
１０４…上位システム
１０５…電圧制御回路
１０６…平滑化容量
１０７…負荷
２００…車載制御装置
３００…スイッチングレギュレータ
３０１…ハイサイド駆動リニアソレノイドドライバ
３０２…ローサイド駆動リニアソレノイドドライバ
３０３…インジェクタドライバ
【図１】
0006527788.tif 000002
【図２】
0006527788.tif 000003
【図３】
0006527788.tif 000004
【図４】
0006527788.tif 000005
【図５】
0006527788.tif 000006
【図６】
0006527788.tif 000007
【図７】
0006527788.tif 000008
【図８】
0006527788.tif 000009
【図９】
0006527788.tif 000010
【図１０】
0006527788.tif 000011
【図１１】
0006527788.tif 000012
【図１２】
0006527788.tif 000013
【図１３】
0006527788.tif 000014
【図１４】
0006527788.tif 000015
【図１５】
0006527788.tif 000016
【図１６】
0006527788.tif 000017
【図１７】
0006527788.tif 000018
【図１８】
0006527788.tif 000019
【図１９】
0006527788.tif 000020
【図２０】
0006527788.tif 000021
【図２１】
0006527788.tif 000022
【図２２】
0006527788.tif 000023
【図２３】
0006527788.tif 000024
【図２４】
0006527788.tif 000025
【図２５】
0006527788.tif 000026
【図２６】
0006527788.tif 000027
【図２７】
0006527788.tif 000028
【図２８】
0006527788.tif 000029
【図２９】
0006527788.tif 000030
【図３０】
0006527788.tif 000031
【図３１】
0006527788.tif 000032
【図３２】
0006527788.tif 000033
【図３３】
0006527788.tif 000034