(57)【要約】  電子制御装置である昇圧回路において、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流降下による電流変化により、昇圧回路周辺の信号線に電磁誘導電圧の変動による電磁誘導ノイズが発生する。  電流制御により昇圧を行う昇圧回路において、昇圧電流を保持するための目標電流値を複数備えることにより、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流降下を段階的に行う。  昇圧開始時及び昇圧停止時の電流変化により発生する電磁誘導ノイズを低減する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧電圧を生成するために昇圧用スイッチ素子、コイル、ダイオード、昇圧電圧を蓄えるために搭載するコンデンサを有し、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御する事を特徴とした電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した装置において、昇圧用スイッチ素子のＯＮ及びＯＦＦのＤｕｔｙ及び周波数を可変することで、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御する事を特徴とした電子制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載した装置において、昇圧を電流制御するための電流モニタ回路を備え、昇圧を制御するための目標電流値を複数有し、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御する事を特徴とした電子制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載した装置において、複数の目標電流値に対して電流の上限閾値と下限閾値を有し、電流が閾値を越えた場合、昇圧用スイッチ素子により即座に閾値を越えないよう電流保持制御を行う電子制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載した装置において、段階的な電流上昇における電流プロファイルを、請求項４における電流保持制御の保持時間及び、請求項３における複数の目標電流値により可変可能な電子制御装置。
【請求項６】
請求項３に記載した装置において、段階的な電流下降における電流プロファイルを、請求項４における電流保持制御の保持時間及び、請求項３における複数の目標電流値により可変可能な電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置における昇圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術としては例えば特開２０１３-２５３５３０号公報がある。【０００３】
本公報では、燃料噴射装置における昇圧コンバータにおいて，スイッチング制御により平均電流が一定となるように電流は上限値と下限値の閾値の間でＯＮ及びＯＦＦを繰り返す。また、昇圧開始から一定の平均電流を保とうとする電流値までの昇圧は段階的ではなく一度に行っている。前記により、一定に保とうとする平均電流値が高いほど昇圧開始時の電流変動が大きくなり、前記に伴い周辺の信号線に電磁誘導による電圧変動を発生させる。また、昇圧停止時においても、一定に保とうとする平均電流値が高いほど電流降下量が多くなるため、前記同様に周辺の信号線に電磁誘導による電圧変動を発生させる。前記の電圧変動は信号線にとっては意図しないため、回路誤動作の要因となる可能性が存在する。【０００４】
また、別の背景技術としては例えば特開２０１２-１５９０４９号公報がある。本公報では燃料噴射装置において、昇圧用スイッチ素子と燃料噴射開弁制御用のスイッチ素子が同時にＯＮし、燃料噴射弁に流れる電流が０から増加して、上限値に達した時点で昇圧回路のスイッチング素子を遮断した後も電源電圧の上昇等により燃料噴射開弁制御用のスイッチング素子から供給される電流により燃料噴射弁に流れる電流が増え続ける場合において、目標電流値の電流上限閾値を超えているためこの電流を抑制することができなくなるため、第２の電流上限閾値を有する事で電流を安定して保持するものである。本公報においても前述同様、昇圧開始から目標電流値に到達するまでの昇圧は目標電流値に到達するまで１度で行っているため、目標電流値が高ければ高いほど昇圧開始時及び昇圧停止時に発生する電流変動は大きくなり、周辺の信号線に及ぼす電磁誘導による電圧変動の影響が大きくなる。前記の電圧変動は信号線にとっては意図しないため、回路誤動作の要因となる可能性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３-２５３５３０号公報
【特許文献２】特開２０１２-１５９０４９号公報
【特許文献３】特開２００８−１６９７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３による燃料噴射開弁制御用の昇圧回路では、昇圧電圧を電流で制御しており、目標電圧が高くなる場合には目標電流値も比例して高くなる。また、電流が目標電流値に到達するまで昇圧用スイッチ素子をＯＮし続けることで所望の電圧値を得る。前記のため、目標電圧値を高く設定、すなわち目標電流値を高く設定した場合、昇圧回路に流れる電流の変動も大きくなるため、昇圧回路の周辺に配置された信号線へ電磁誘導による電圧変動を発生させる。前期の電圧変動は信号線には意図しない電圧変動であるため、回路誤動作を発生させる要因となる可能性が存在する。【０００７】
そこで本発明の目的は、昇圧開始時および昇圧停止時に発生する急激な電流変動によって生じる電磁誘導による電圧変動低減と周辺回路への影響低減を行う事とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、例えば昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御することで達成できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に依れば、昇圧開始時および昇圧停止時に発生する急激な電流変動によって生じる電磁誘導による電圧変動低減と周辺回路への影響低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】昇圧電圧生成の回路ブロック図
【図２】昇圧電圧生成の電圧、電流波形
【図３】請求項２による昇圧を段階的に行った場合の昇圧電流波形
【図４】請求項３における昇圧回路構成
【図５】請求項３による昇圧を段階的に行った場合の昇圧電流波形
【図６】段階的な電流上昇及び電流下降の電流プロファイル
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明にかかる一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１を用いて、本実施形態による燃料噴射装置駆動回路１０の昇圧回路の構成について説明する。昇圧ドライバ１のゲート電圧ＶｇがＯＮすると、電流Ｉはバッテリ２からシャント抵抗３、昇圧コイル４、昇圧ドライバ１を経由してＧＮＤに流れる。このときの電流がシャント抵抗３の両端電圧としてドライバＩＣ９内部の昇圧回路駆動部５に含まれる電圧モニタ１２で検出し、設定したＭａｘ電流閾値を検出したところで昇圧ゲート制御回路１１により昇圧ドライバ１をＯＦＦする。そのとき、昇圧コイル４の逆起電力により、電流Ｉが昇圧ダイオード６に流れる。ダイオードに流した電流を一時的に蓄える役割を果たしているのが昇圧コンデンサ７である。次に、シャント抵抗３を流れる電流が小さくなったところで再び昇圧ドライバ１をＯＮし、電流値が増加する。その繰り返しにより昇圧ダイオード６に電流を流し続け、その電流を昇圧コンデンサ７に蓄えることで昇圧電圧を生成している。また、昇圧電圧をモニタする回路８を昇圧回路に備えておき、電圧が低い場合は昇圧を行い、電圧が所定の値に達したときは昇圧を停止させるために昇圧電圧をモニタしている。昇圧動作の波形を図に表したものが図２である。昇圧ドライバ１をＯＮするためのゲート信号がＶｇであり、これがＯＮになったとき、昇圧ドライバ１のドレイン電圧Ｖｄが０Ｖ付近に低下し、電流Ｉが増大する。目標電流値に対して電流Ｉが設定したＭａｘ電流に到達すると、昇圧ドライバ１のゲート信号ＶｇをＯＦＦにする。そのときＶｄは昇圧電圧相当に達し、電流Ｉが昇圧ダイオード６側に流れ、昇圧コンデンサ７に蓄えられるが、電流値自体は時間と共に低下していく。設定したＭｉｎ電流に到達したときに再び昇圧ドライバ１をＯＮするため、この動作を繰り返すことで図２の動作が行われる。この動作は昇圧電圧が設定値に達するまで行われる。なお、図の斜線部は実際に昇圧ダイオード６を流れる電流であり、昇圧に使用される電流である。この動作を行うと、図２の昇圧電圧のような波形となる。燃料駆動弁への噴射が始まると、燃料噴射電流のピーク電流に達するまで昇圧電圧が低下する。ピーク電流に到達後、昇圧電圧は使われないため、昇圧回路のスイッチング駆動により昇圧電圧が少しずつ回復していく。ＶｇがＯＦＦのときは昇圧コンデンサに電流が流れるため昇圧電圧が上昇、ＶｇがＯＮのときは昇圧コンデンサに電流が入らないため上昇しない(自然放電が行われるため若干低下) 。その繰り返しにより昇圧電圧が所定の値になるまでＶｇスイッチングによる昇圧が行われる。
【００１３】
本実施例は、燃料噴射弁の燃料噴射電流がピーク電流に到達する際の昇圧コイルの昇圧電流上昇、及び昇圧電圧が所定の値に到達した後の昇圧コイルの昇圧電流の降下時に、複数の目標電流値で段階的に電流上昇及び電流降下を行い、電流の変動を緩和することで、電流変動によって生じる電磁誘導により発生する昇圧回路周辺の電圧変動を低減する事を目的とする。
【００１４】
図３は本発明の請求項１、２の実施例として説明する図である。図３は昇圧用スイッチ素子のＯＮ及びＯＦＦのＤｕｔｙ及び周波数を可変する事で、昇圧開始時の電流上昇について段階的に制御を行った例である。図３に示す電流の傾きＴは回路の特性によって決まるため、目標電流値制御は昇圧用スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ時間を制御する事、すなわち昇圧用スイッチ素子のＤｕｔｙとＣｙｃｌｅで制御可能である。例えば最終的な目標電流値Ｎまで段階的に昇圧を行う場合、１段目の目標電流まで昇圧を行うためにはＤｕｔｙ＿Ａ１及びＣｙｃｌｅ＿Ａ１により目標電流値Aまで電流値上昇させ、Ｄｕｔｙ＿Ａ２及びＣｙｃｌｅ＿Ａ２により目標電流値Ａの一定時間保持を行えばよい。前記と同様に２段目の昇圧をＤｕｔｙ＿Ｂ１及びＣｙｃｌｅ＿Ｂ１、Ｎ段目の昇圧をＤｕｔｙ＿Ｎ１及びＣｙｃｌｅ＿Ｎ１と昇圧用スイッチ素子のＤｕｔｙとＣｙｃｌｅを複数回可変させることで、昇圧開始時の段階的な電流上昇が可能となる。昇圧停止時の段階的な電流下降においても前記と同様に昇圧用スイッチ素子のＤｕｔｙとＣｙｃｌｅを複数回可変させることで、段階的な電流下降を実現する。
【００１５】
図４、図５は本発明の請求項３、４の実施例として説明する図である。図４では図１に対し、昇圧電流閾値（複数）１４を備えた図であり、前記に伴い図２に示すＭａｘ電流値、目標電流値及びＭｉｎ電流値を複数備えたものである。昇圧の基本動作としては前述の燃料噴射装置駆動回路１０の昇圧回路と同様であるが、請求項１に示す電子制御装置に昇圧電流閾値（複数）１４を備えることで、図２に示す昇圧開始時及び昇圧停止時に発生する電流上昇及び電流降下において、最終的な目標電流に到達するまでの電流変動を複数回にわけて段階的に制御を行う。昇圧を段階的に行った場合の昇圧電流波形を図に表したものが図５である。燃料駆動弁への噴射が開始されるタイミングで昇圧動作が開始する。電圧モニタ１２より検出した電圧と昇圧電流閾値（複数）１４の目標電流値１にあらかじめ設定された情報を元に、目標電流値１の電流を保持するため、電流の上限閾値及び下限閾値が閾値を超えた場合は閾値を越えないよう昇圧ゲート制御回路１１により昇圧ドライバ１のスイッチ素子をＯＮ及びＯＦＦ制御する。目標値電流１の電流を一定期間保持したのち、前記と同様の方法により目標値電流２、目標値電流３と段階的に昇圧を行い、最終的な目標電流値Ｎまで昇圧を行う。昇圧停止時においても、昇圧開始時の電流上昇と同様に複数目標電流値を用いることで、昇圧による電流保持と電圧降下を繰り返し行い、段階的に電流下降を行う。
【００１６】
図６は本発明の請求項５、６の実施例である。前記の段階的な電流上昇及び電流下降の電流上昇時及び電流下降時の電流プロファイルの決定は、目標電流値の保持時間、目標電流値の閾値、目標電流の設定数により決める事が可能である。電流上昇時及び電流下降時の代表的な電流プロファイル例として図６に挙げる。Ｔは回路性能による傾き、ｙは電流を示し、ｍは昇圧制御を行っている時点での制御回数を示し、Ａは電流下降開始直前における目標電流値とした場合、電流上昇時がｙ=Ｔ×ｍ2 、ｙ=Ｔ×ｍ及びｙ=Ｔ×√ｍ 、電流下降時がｙ＝Ａ-Ｔ×ｍ2 、ｙ=Ａ-Ｔ×ｍ及びｙ=Ａ-Ｔ×√ｍ等が考えられる。
【符号の説明】
【００１７】
１…昇圧ドライバ
２…バッテリ
３…シャント抵抗
４…昇圧コイル
５…昇圧回路駆動部
６…昇圧ダイオード
７…昇圧コンデンサ
８…昇圧電圧をモニタする回路
９…ドライバＩＣ
１０…燃料噴射装置駆動回路
１１…昇圧ゲート制御回路
１２…電圧モニタ
１４…昇圧電流閾値テーブル（複数）
１５…カウンタ回路
１６…時間閾値テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月7日(2016.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧電圧を生成するために昇圧用スイッチ素子、コイル、ダイオード、昇圧電圧を蓄えるために搭載するコンデンサを有し、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御する事を特徴とした電子制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した電子制御装置において、前記昇圧用スイッチ素子のＯＮ及びＯＦＦのＤｕｔｙ及び周波数を可変することで、昇圧開始時の電流上昇及び昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御する事を特徴とした電子制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載した電子制御装置において、昇圧を電流制御するための電流モニタ回路を備え、昇圧を制御するための目標電流値を複数有し、昇圧開始時の電流上昇又は昇圧停止時の電流下降の電流値を段階的に制御する事を特徴とした電子制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載した電子制御装置において、複数の前記目標電流値に対して電流の上限閾値と下限閾値を有し、電流が閾値を越えた場合、前記昇圧用スイッチ素子により即座に閾値を越えないよう電流保持制御を行う電子制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載した電子制御装置において、段階的な電流上昇における電流プロファイルを、前記電流保持制御の保持時間及び、複数の前記目標電流値により可変可能な電子制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載した電子制御装置において、段階的な電流下降における電流プロファイルを、前記電流保持制御の保持時間及び、複数の前記目標電流値により可変可能な電子制御装置。
【国際調査報告】
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