(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力コンデンサを備える昇圧回路と、
前記出力コンデンサから出力される昇圧電圧を通電して第１の電磁デバイスを駆動する第１の駆動回路と、
前記第１の電磁デバイスと異なる第２の電磁デバイスの一端とグランドラインとの間に設けられた第１のスイッチをオンオフすることにより、前記昇圧回路とは異なる電源からの電圧を通電して第２の電磁デバイスを駆動する第２の駆動回路と、
前記第２の電磁デバイスの前記一端にカソードが接続され、前記第１のスイッチがオフとなったときにグランド電位となる配線ラインにアノードが接続された定電圧ダイオードと、
前記第２の電磁デバイスの前記一端と、前記出力コンデンサの前記昇圧電圧の出力端と、の間に互いに電気的に直列に設けられた回生ダイオード及び第２のスイッチと、
第２のスイッチのオンオフを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記出力コンデンサの前記出力端の電圧が所定の昇圧電圧未満のときに前記第２のスイッチをオンにするよう構成されている、
電磁デバイス駆動装置。
【請求項２】
前記第１の電磁デバイスは、内燃機関の燃料噴射弁を開閉するソレノイドアクチュエータである、
請求項１に記載の電磁デバイス駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁デバイス駆動装置を備える車両用電子制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電磁デバイス駆動装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧回路を備えた電磁デバイス駆動装置、車両用電子制御装置、及び車両に関し、特に、昇圧回路の出力コンデンサの充電時間を短縮して所定の昇圧電圧までのリカバリ時間を短縮することのできる電磁デバイス駆動装置、当該電磁デバイス駆動装置を備える車両用電子制御装置、及び上記電磁デバイス駆動装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、昇圧電源により駆動される電磁デバイスの逆起電力を当該昇圧電源の出力コンデンサへ回生する回路を備えた電磁デバイス駆動装置として、電磁デバイスである燃料噴射弁を開閉するソレノイドアクチュエータのグランド側端子に回生用ダイオードのアノードを接続し、当該ダイオードのカソードを上記出力コンデンサの電圧出力端に接続した、「内燃機関制御装置」が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、特許文献１に記載の内燃機関制御装置の一部を示す図である。制御回路２１０は、燃料噴射期間を開始するときはＴＲ２０２とＴＲ２０４をオンにすることにより昇圧回路２０１からＩＮＪ２０５へ高電圧を印加して、燃料噴射弁を素早く開弁させる。所定時間の経過後、ＴＲ２０２をオフにした後、ＴＲ２０６をオン／オフすることにより開弁状態を保持する。その後、燃料噴射期間が終了すると、ＴＲ２０６とＴＲ２０４をオフにしてＩＮＪ２０５への通電を停止する。
【０００４】
通電停止後にＩＮＪ２０５に発生する逆起電圧によりＩＮＪ２０５に流れる電流は、ダイオードＤ２０７と抵抗Ｒ２０８を介して昇圧回路２０１へ流れ込み、昇圧回路２０１に回生される。これにより、例えば、昇圧回路２０１の出力回路に設けられた昇圧電源コンデンサ（不図示）が充電される。
【０００５】
このような回生回路は、電磁デバイス（上記の例ではアクチュエータ）の逆起電力を有効活用して消費電力を低減するという効果のほか、一旦放電して出力電圧（端子電圧）が低下した昇圧回路の出力コンデンサを、昇圧回路自身で充電する一方、回生回路を通じても充電することで、出力電圧が所定の昇圧電圧まで復帰（回復）する時間を短縮するという効果も有している。
【０００６】
しなしながら、上記従来の制御装置では、出力コンデンサへの回生はソレノイドの通電が遮断される閉弁時にのみ行われることから、昇圧回路の出力電圧が回復するまでの時間の短縮には限界がある。
【０００７】
一方で、特にディーゼルエンジンにおいては、１回の燃焼サイクルにおいて複数回に分けて燃料を噴射する多段噴射を行うことで燃焼性能が向上することが知られており、この場合には、所定の時間内に所望の回数の燃料噴射を行うべく、上記昇圧回路の出力コンデンサの充電時間を短縮して燃料噴射間隔を短くすることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４７４４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記背景より、昇圧回路を備えた電磁デバイス駆動装置において、当該昇圧回路の出力コンデンサの充電時間を短縮して、所定の昇圧電圧までのリカバリ時間を短縮することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の態様は、電磁デバイス駆動装置であって、出力コンデンサを備える昇圧回路と、前記出力コンデンサから出力される昇圧電圧を通電して第１の電磁デバイスを駆動する第１の駆動回路と、前記第１の電磁デバイスと異なる第２の電磁デバイスの一端とグランドラインとの間に設けられた第１のスイッチをオンオフすることにより、前記昇圧回路とは異なる電源からの電圧を通電して第２の電磁デバイスを駆動する第２の駆動回路と、前記第２の電磁デバイスの前記一端にカソードが接続され、前記第１のスイッチがオフとなったときにグランド電位となる配線ラインにアノードが接続された定電圧ダイオードと、前記第２の電磁デバイスの前記一端と、前記出力コンデンサの前記昇圧電圧の出力端と、の間に互いに電気的に直列に設けられた回生ダイオード及び第２のスイッチと、第２のスイッチのオンオフを制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記出力コンデンサの前記出力端の電圧が所定の昇圧電圧未満のときに前記第２のスイッチをオンにするよう構成されている。
本発明の他の態様によると、前記第１の電磁デバイスは、内燃機関の燃料噴射弁を開閉するソレノイドアクチュエータである。
本発明の他の態様は、前記いずれかの電磁デバイス駆動装置を備える車両用電子制御装置である。
本発明の更に他の態様は、上記いずれかの電磁デバイス駆動装置を備える車両である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁デバイス駆動装置の電気回路図である。
【図２】従来の電磁弁制御回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る電磁デバイス駆動装置は、例えば車両に搭載されて、当該車両の内燃機関の燃料噴射弁を開閉する電磁デバイスであるソレノイドアクチュエータを駆動する。ただし、本発明はこれに限らず、広く一般の電磁デバイス（又は誘導性負荷）を駆動する駆動装置に適用することができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電磁デバイス駆動装置の回路図である。
本駆動装置１０は、バッテリ（不図示）からの給電を受けて当該給電の電圧（給電電圧）VBATより大きな所定の昇圧電圧を出力する昇圧回路１００と、昇圧回路１００から出力される昇圧電圧の供給を受けて第１の電磁デバイスＬ１０２を駆動する第１制御回路１０４と、バッテリからの給電を受けて上記昇圧電圧とは異なる電圧（例えば給電電圧VBAT）により第２の電磁デバイスＬ１０６を駆動する第２制御回路１０８と、を有している。ここで、第１の電磁デバイスＬ１０２は、例えば、本駆動装置１０が搭載された車両の内燃機関の燃料噴射弁（不図示）を制御するソレノイドアクチュエータである。
【００１４】
昇圧回路１００は、一端が電圧VBATの電源ラインに接続されたコイルＬ１１０と、当該コイルＬ１１０の他端とグランドラインとの間に設けられてコイルＬ１１０への通電をオンオフするスイッチであるＴｒ１１２と、コイルＬ１１０の上記他端にアノードが接続されたダイオードＤ１１４と、コイルＬ１１０からダイオードＤ１１４を介して流れ出る電流により充電されて所定の昇圧電圧を出力する出力コンデンサＣ１１６と、ＴＲ１１２をオンオフさせて昇圧動作を制御する昇圧制御回路１１８と、を有している。
【００１５】
第１制御回路１０４は、第１の電磁デバイスＬ１０２の一端に、昇圧回路１００からの出力電圧とバッテリからの給電電圧VBATとを、それぞれＴｒ１２０及びＴｒ１２２を介して選択的に供給し、当該第１の電磁デバイスＬ１０２の他端を、Ｔｒ１２４を介してグランドラインに接続する。Ｔｒ１２０、１２２は、例えばｐチャネルＭＯＳＦＥＴであり、Ｔｒ１２４は、例えばｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。
【００１６】
Ｔｒ１２０〜１２４のオンオフは、燃料噴射弁を開閉するアクチュエータである第１の電磁デバイスＬ１０２の動作を制御するための噴射制御回路１２６により制御される。噴射制御回路１２６は、燃料噴射弁を開くときに、Ｔｒ１２２をオフのままＴｒ１２０及びＴｒ１２４をオンにして、昇圧回路１００からの出力電圧（昇圧電圧）により第１の電磁デバイスＬ１０２に大電流を流して即座に噴射弁を開弁し、その後はＴｒ１２０をオフにしてＴｒ１２２を繰り返しオンオフして噴射弁の開弁状態を維持する。その後、所定の燃料噴射時間が経過すると、噴射制御回路１２６は、Ｔｒ１２２及びＴｒ１２４をオフにして第１の電磁デバイスＬ１０２への通電を遮断する。
【００１７】
なお、ダイオードＤ１２８は、Ｔｒ１２２をオンオフして開弁状態を維持する際に、Ｔｒ１２２をオフにした瞬間に第１の電磁デバイスＬ１０２に逆起電流が流れるようにするためのフライホイールダイオードである。
【００１８】
第２制御回路１０８は、第２の電磁デバイスＬ１０６の一端を、上記昇圧回路（昇圧電源）１００とは異なる他の電源、例えばバッテリ（給電電圧VBAT）の電源ラインに接続し、当該第２の電磁デバイスＬ１０６の他端をＴｒ１３０を介してグランドラインに接続する。また、第２制御回路１０８は、プッシュプル回路を構成するＴｒ１３２、Ｔｒ１３４を介してＴｒ１３０をオンオフする負荷制御回路１３６を備える。ここで、Ｔｒ１３０は、第１のスイッチに対応する。
【００１９】
また、回生ダイオードＤ１４０のアノードと第２の電磁デバイスＬ１０６との接続点（図示Ａ点）と、第１のスイッチであるＴｒ１３０がオフするときにグランド電位となるＴｒ１３０のゲートライン（図示Ｃ点）との間には、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）Ｄ１４２が設けられている。
【００２０】
さらに、第２制御回路１０８内部の、第２の電磁デバイスＬ１０６と第１のスイッチであるＴｒ１３０との接続点（図示Ａ点）と、昇圧回路１００の出力コンデンサＣ１１６の、第１の電磁デバイスＬ１０２へ給電する側の端部につながるライン（図示Ｂ点）と、の間には、第２の電磁デバイスＬ１０６の逆起電力を出力コンデンサＣ１１６へ回生するための回生ダイオードＤ１４０（図示Ａ点にアノード、図示Ｂ点にカソードが接続される）と、図示Ａ点からのダイオードＤ１４０への通電をオンオフするスイッチ回路ＳＷ１５０と、が設けられている。
【００２１】
ここで、当該スイッチ回路ＳＷ１５０は、回生制御回路１５２により制御される。回生制御回路１５２は、２つの抵抗Ｒ１５４、Ｒ１５６により構成される分圧回路により図示Ｂ点に印加される電圧（Ｂ点電圧）を測定し、当該測定されたＢ点電圧が所定の閾値電圧未満のときはスイッチ回路ＳＷ１５０をオンにし（すなわち、図示の点Ａからスイッチ回路ＳＷ１５０のアノードへの通電をオンにし）、Ｂ点電圧が当該閾値電圧以上であるときは、スイッチ回路ＳＷ１５０をオフにする。ここで、上記閾値電圧は、例えば、昇圧回路１００が出力すべき所定の昇圧電圧（規定昇圧電圧）に等しい値とすることができる。
【００２２】
これにより、回生制御回路１５２は、昇圧回路１００の出力コンデンサＣ１１６の電荷が第１の電磁デバイスＬ１０２へ向かって放電されて、出力コンデンサＣ１１６の端子間電圧（従って、図示Ｂ点における昇圧回路１００の出力電圧）が規定昇圧電圧未満となったときに、スイッチ回路ＳＷ１５０をオンにして、第２の電磁デバイスＬ１０６に発生する逆起電力を、ダイオードＤ１４０を介して出力コンデンサＣ１１６に回生することができる。
【００２３】
なお、スイッチ回路ＳＷ１５０は、第２のスイッチに対応し、例えばＴｒ１１２のようにゲート電圧が制御されることでソース・ドレイン間がオンオフされるＭＯＳＦＥＴや、ソリッドステートリレーで構成されるものとすることができる。また、回生制御回路１５２は、例えば、コンパレータ等を用いて構成されるデジタル回路、マイクロコンピュータ、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成されるものとすることができる。
【００２４】
上記の構成を有する電磁デバイス駆動装置１０は、第１のスイッチであるＴｒ１３０がオフすることにより第２の電磁デバイスＬ１０６に逆起電力が発生したときに、図示Ｂ点の電圧が所定の閾値電圧未満（例えば、昇圧回路１００が出力すべき規定昇圧電圧未満）であることによりスイッチ回路ＳＷ１５０がスイッチＳＷ１５０をオンに設定していれば、上記逆起電力をスイッチ回路ＳＷ１５０及び回生ダイオードＤ１４０を介して昇圧回路１００の出力コンデンサＣ１１６へ回生する。
【００２５】
ここで、上記のように、第２の電磁デバイスＬ１０６は、燃料噴射弁を開閉する第１の電磁デバイスＬ１０２とは異なるデバイスであるので、燃料噴射期間の最後にのみオフされる第１の電磁デバイスＬ１０２よりも高い頻度で第２の電磁デバイスＬ１０６がオンオフされ得る。その結果、燃料噴射期間の最後にのみ昇圧回路の出力コンデンサへエネルギが回生される従来の制御装置に比べて、出力コンデンサＣ１１６へのエネルギ回生頻度を高めて所定の昇圧電圧への復帰時間を短縮することができる。
【００２６】
また、本電磁デバイス駆動装置１０では、回生ダイオードＤ１４０のアノード側（図示Ａ点）と、回生時にグランド電位となる配線ライン（図示Ｃ点）との間にツェナーダイオードＤ１４２が設けられているため、Ｔｒ１３０がオフすることにより第２の電磁デバイスＬ１０６に発生する逆起電力による電圧は、ツェナーダイオードＤ１４２の降伏電圧まで素早く低減される。このため、第２の電磁デバイスＬ１０６の発生磁界を素早く低減して当該電磁デバイスＬ１０６の良好な動特性（例えば、オフ時の遅延時間等）を確保することができる。
【００２７】
ここで、ツェナーダイオードＤ１４２の降伏電圧は、本来、出力コンデンサＣ１１６が規定昇圧電圧以上に充電されないように（すなわち、過充電されないように）、ダイオードＤ１４０を介して図示Ｂ点に印加されるＡ点電圧が当該規定昇圧電圧以上とならないような値に設定することが望ましい。しかしながら、ツェナーダイオードＤ１４２の降伏電圧を規定昇圧電圧と同じ値としたのでは、第２の電磁デバイスＬ１０６に生じた逆起電力は、Ａ点電圧が規定昇圧電圧まで下降したときから回生されることとなるので、時間的に減衰していく当該逆起電力により出力コンデンサＣ１１６を規定昇圧電圧近くまで充電することはできない。また、Ａ点電圧が下降して規定昇圧電圧となるまでの間、ツェナーダイオードＤ１４２を介してグランドに流れ込むＬ１０６の逆起電力は、回生に用いられることなく無駄に消費される。
【００２８】
一方で、ツェナーダイオードＤ１４２の降伏電圧を規定昇圧電圧より高く設定した場合には、上記逆起電力の大きさによっては出力コンデンサＣ１１６を規定昇圧電圧以上に過充電してしまう危険が生じ得る。
【００２９】
本電磁デバイス駆動装置１０では、回生制御回路１５２が、昇圧回路１００の出力電圧（図示Ｂ点の電圧）に応じて、当該出力電圧が所定の閾値未満（例えば、規定昇圧電圧値未満）のときにスイッチ回路ＳＷ１５０をオンにするので、ツェナーダイオードＤ１４２の降伏電圧を規定昇圧電圧より高く設定しても、出力コンデンサＣ１１６が過充電されることはない。このため、ツェナーダイオードＤ１４２の降伏電圧を規定昇圧電圧値以上の値に設定することができるので、電磁デバイスＬ１０６に生じた逆起電力のうちツェナーダイオードＤ１４２を介してグランドへ無駄に流れ込む電力を低減して、回生効率（Ｌ１０６の逆起電力（エネルギ）の総量に対する回生される電力（エネルギ）の比）を向上することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、回生ダイオードＤ１４０のアノード側にスイッチ回路ＳＷ１５０を挿入する構成としたが、これに限らず、ダイオードＤ１４０のカソード側にスイッチ回路ＳＷ１５０を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・電磁デバイス駆動装置、１００・・・昇圧回路、Ｌ１０２・・・第１の電磁出バイス、１０４・・・第１制御回路、Ｌ１０６・・・第２の電磁デバイス、１０８・・・第２制御回路、Ｌ１１０・・・コイル、Ｔｒ１１２、Ｔｒ１２０、Ｔｒ１２２、Ｔｒ１２４、Ｔｒ１３０、Ｔｒ１３２、Ｔｒ１３４・・・トランジスタ、Ｄ１１４、Ｄ１２８、Ｄ１４０・・・ダイオード、Ｃ１１６・・・出力コンデンサ、１１８・・・昇圧制御回路、１２６・・・噴射制御回路、１３６・・・負荷制御回路、ＳＷ１５０・・・スイッチ回路、１５２・・・回生制御回路、Ｒ１５４、Ｒ１５６・・・抵抗。
【図１】
0006502838.tif 000002
【図２】
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