(57)【要約】  【課題】  スイッチング素子のスペックを上昇させることなく、想定される各異常モードに対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止する。  【解決手段】  放電制御時には、放電電流検出抵抗Ｒ１にて検出される電流と気筒電流検出抵抗Ｒ３にて検出される電流との差が放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６にて検出され、その差が所定レベルを超えると、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１、３４から過電流検出信号が出力され、過電流が流れるおそれのあるＦＥＴがオフされる。定電流制御時には、定電流検出抵抗Ｒ２にて検出される電流と気筒電流検出抵抗Ｒ３にて検出される電流との差が定電流／気筒電流比較オペアンプ１７にて検出され、その差が所定レベルを超えると各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２、３３から過電流検出信号が出力され、過電流が流れるおそれのあるＦＥＴがオフされる。【選択図】  図１
2008061454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から電気負荷への通電経路における前記直流電源の正極から前記電気負荷の一端に至る上流側経路に設けられ、該上流側経路を導通／遮断する第１スイッチング手段と、
前記通電経路における前記電気負荷の他端と前記直流電源の電圧よりも低い基準電圧との間の下流側経路に設けられ、該下流側経路を導通／遮断する第２スイッチング手段と、
前記各スイッチング手段をオン／オフさせるための駆動信号を該各スイッチング手段へ出力することにより前記電気負荷の通電電流を予め設定した正常制御電流に制御する通電制御手段と、
を備えた電気負荷駆動装置に設けられ、前記通電経路に過電流が流れるのを防止するための過電流保護装置であって、
前記通電経路における前記基準電圧と前記直流電源の負極との間の経路又は前記上流側経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第１電流検出手段と、
前記下流側経路に設けられ、該下流側経路に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、
前記各電流検出手段により検出された各電流を比較して両者の差を検出する第１電流比較手段と、
前記第１電流比較手段により検出された前記各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に前記通電経路の異常を判定する第１異常判定手段と、
前記第１異常判定手段により前記通電経路の異常が判定されたとき、前記第１電流検出手段により検出された電流の方が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記第１スイッチング手段をオフし、前記第２電流検出手段により検出された電流の方が前記第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記第２スイッチング手段をオフする過電流保護手段と、
を備えたことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項２】
請求項１記載の過電流保護装置であって、
前記第１異常判定手段は、
前記閾値として、前記第１電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第１閾値と、前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第２閾値とを有し、
前記第１電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第１閾値を超えた場合、前記上流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定し、
前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第２閾値を超えた場合、前記下流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定する
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の過電流保護装置であって、
前記電気負荷は誘導性負荷であり、
前記誘導性負荷の前記一端と前記基準電圧との間には、カソードが前記誘導性負荷の前記一端側に接続され、アノードが前記基準電圧側に接続された消弧用ダイオードが接続されており、
前記通電制御手段は、前記誘導性負荷への通電を行う際、前記第２スイッチング手段をオンすると共に、前記第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより、前記誘導性負荷に流れる電流を前記正常制御電流に制御し、
前記第１異常判定手段は、前記通電制御手段により前記第１スイッチング手段がオンされている期間に前記判定を実行する
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項４】
請求項３記載の過電流保護装置であって、
前記電気負荷駆動装置は、
前記直流電源の電圧よりも高い所定電圧値の高電圧を発生する高電圧電源を備えると共に該高電圧電源から前記誘導性負荷の前記一端に至る高電圧経路が前記上流側経路と並列に設けられ、該高電圧経路には該高電圧経路を導通／遮断する高電圧スイッチング手段が設けられ、前記通電制御手段が、前記誘導性負荷への通電時、まず前記第２スイッチング手段をオンすると共に前記高電圧スイッチング手段をオンすることにより、前記高電圧を前記誘導性負荷に印加して該誘導性負荷に所定のピーク電流を供給し、該ピーク電流の供給後は前記高電圧スイッチをオフすると共に前記第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより前記誘導性負荷に流れる電流を前記正常制御電流に制御するよう構成されており、
当該過電流保護装置は、更に、
前記高電圧経路又は前記高電圧電源の負極と前記基準電圧との間の経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第３電流検出手段と、
前記第３電流検出手段により検出された電流と前記第２電流検出手段により検出された電流とを比較して両者の差を検出する第２電流比較手段と、
前記第２電流比較手段により検出された前記各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に前記通電経路の異常を判定する第２異常判定手段と、
を備え、
前記過電流保護手段は、前記第２異常判定手段により前記通電経路の異常が判定されたとき、前記第３電流検出手段により検出された電流の方が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記高電圧スイッチング手段をオフし、前記第２電流検出手段により検出された電流の方が前記第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は前記第２スイッチング手段をオフする
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項５】
請求項４記載の過電流保護装置であって、
前記第２異常判定手段は、
前記当該第２異常判定手段が用いる前記閾値として、前記第３電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第３閾値と、前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第４閾値とを有し、
前記第３電流検出手段により検出された電流が前記第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第３閾値を超えた場合、前記高電圧経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定し、
前記第２電流検出手段により検出された電流が前記第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が前記第４閾値を超えた場合、前記下流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定する
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の過電流保護装置であって、
前記第２異常判定手段は、前記通電制御手段により前記高電圧スイッチング手段がオンされている期間に前記判定を実行する
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載の過電流保護装置であって、
前記異常判定用の閾値は、前記正常制御電流よりも小さい値に設定されていることを特徴とする過電流保護装置。
【請求項８】
請求項１〜８いずれかに記載の過電流保護装置であって、
前記過電流保護手段は、
前記通電制御手段とは別に設けられ、オフすべき前記いずれかのスイッチング手段に対して前記通電制御手段からの駆動信号に関係なく該スイッチング手段を強制的にオフさせるためのオフ信号を出力する強制オフ手段、及び、前記通電制御手段に備えられ、オフすべき前記いずれかのスイッチング手段に対して該スイッチング手段をオフさせるための前記駆動信号を出力する通電停止手段のうち、少なくとも何れか一方を備えている
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項９】
請求項１〜８いずれかに記載の過電流保護装置であって、
前記通電制御手段は、前記第２電流検出手段により検出された電流に基づいて前記各スイッチング手段のオン／オフを制御することにより前記電気負荷への通電を制御する
ことを特徴とする過電流保護装置。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の過電流保護装置であって、
前記各電流検出手段は、
前記通電経路上に挿入されると共に該通電経路の一部を構成する抵抗と、
前記抵抗の両端の電圧を検出する電圧検出手段と、
を備え、前記電圧検出手段により検出された電圧を検出対象の電流として検出する
ことを特徴とする過電流保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源から電気負荷への通電経路に流れる過電流を防止するための過電流保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直流電源から電気負荷への通電経路において直流電源の正極から電気負荷に至る通電経路（上流側経路）と電気負荷から接地電位に至る通電経路（下流側経路）にそれぞれスイッチング素子が設けられ、これら各スイッチング素子をオン／オフ制御することで電気負荷を通電駆動する電気負荷駆動装置が知られている。特に、電気負荷として誘導性負荷を備え、非通電時は各スイッチング素子をオフし、通電時は、下流側経路に設けられたスイッチング素子をオンすると共に上流側経路に設けられたスイッチング素子をオン／オフ制御（例えばデューティ制御）することで誘導性負荷への通電を制御するよう構成された誘導性負荷駆動装置は、自動車をはじめ各種技術分野で用いられている。
【０００３】
このような誘導性負荷駆動装置の一つとして、内燃機関に燃料を噴射供給するインジェクタのコイルへの通電を制御するインジェクタ駆動装置がある。このインジェクタ駆動装置は、インジェクタのコイルへの通電時間や通電タイミングを制御することにより、内燃機関への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。そして、こうしたインジェクタ駆動装置としては、昇圧回路により電源電圧を昇圧してコンデンサを充電すると共に、コイルへの通電期間における通電開始時には、そのコンデンサ（以下、チャージコンデンサともいう）に充電しておいた高電圧のエネルギーをコイルに放電して所定の大電流（いわゆるピーク電流）を流すことにより、インジェクタを速やかに開弁させ、その後は、通電期間が終了するまでコイルに一定電流（定電流）を流して、インジェクタを開弁状態に保持するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４に、上記構成のインジェクタ駆動装置の具体的回路例を示す。図４に示すインジェクタ駆動装置は、車両に搭載されたエンジンの気筒に燃料を噴射供給するインジェクタ（図示略）のコイルＬ１と、このコイルＬ１への通電時間及び通電タイミングを制御することにより気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００とを備えている。
【０００５】
なお、図４のインジェクタ駆動装置は、実際には、多気筒（例えば４気筒）エンジンの各気筒に燃料を噴射供給する４個の電磁ソレノイド式ユニットインジェクタと、その各インジェクタのコイル（４個）への通電時間及び通電タイミングを制御することにより、各気筒への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するものである。加えて、この種のインジェクタ駆動装置では、内燃機関の各気筒毎に設けられる複数のインジェクタを２つのグループに分ける、いわゆるコモン２系統方式が採用されている（例えば、特許文献１参照）のであるが、図４では、コイルへの通電方法及び後述する回路異常発生時の動作をわかりやすく説明するために、複数のインジェクタのうち一つのインジェクタのコイルＬ１とこのコイルＬ１を通電駆動する回路に絞って図示している。
【０００６】
インジェクタは、常閉式の電磁弁により構成されており、コイルＬ１に通電されると開弁して燃料噴射を行う。また、コイルＬ１への通電が遮断されると閉弁して燃料噴射を停止する。コイルＬ１の通電方向上流側の一端は、ＥＣＵ１００のコモン端子５１に接続され、通電方向下流側の他端は、ＥＣＵ１００のＴＷＶ端子５２に接続されている。なお、コモン端子５１には、図４に示したコイルＬ１だけでなく図示しないもう一つの（同グループの）コイルも接続されている。一方、ＴＷＶ端子５２は、図４に示したコイルＬ１のみが接続されている。
【０００７】
コイルＬ１の通電方向下流側の他端は、ＥＣＵ１００のＴＷＶ端子５２を介してＥＣＵ１００内の気筒通電用ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に「気筒ＦＥＴ」という）６３のドレインに接続されている。そして、この気筒ＦＥＴ６３のソースは、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに接続（接地）されている。このため、気筒ＦＥＴ６３を介してコイルＬ１に流れる電流（ひいてはこのコイルＬ１の通電方向下流側の他端からグランドラインに至る下流側経路を流れる電流）が、気筒電流検出抵抗Ｒ３に生じる電圧（電位差）として検出される。
【０００８】
また、ＥＣＵ１００には、上記気筒ＦＥＴ６３及び気筒電流検出抵抗Ｒ３に加えて、定電流制御用ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に「定電流制御ＦＥＴ」という）６２と、放電電流制御用ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（以下単に「放電電流制御ＦＥＴ」という）６１と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、定電流検出抵抗Ｒ２と、放電電流検出抵抗Ｒ１と、コンデンサ（チャージコンデンサ）Ｃ０とが備えられている。また、車載バッテリの電圧（電源電圧）ＶＢを昇圧してその電圧ＶＢよりも高い電圧を生成しチャージコンデンサＣ０を充電するための、インダクタＬ０、充電用トランジスタＴＲ０、逆流防止用のダイオードＤ０なども備えている。充電用トランジスタＴＲ０はｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。これら各トランジスタ（ＦＥＴ）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる周知のマイコン（マイクロコンピュータ；図４では図示略）により制御される。
【０００９】
なお、放電電流検出抵抗Ｒ１、定電流検出抵抗Ｒ２、及び気筒電流検出抵抗Ｒ３は、それぞれ挿入されている通電経路の電流値をモニタして回路の異常を検出するために設けられているものであるが、その詳細については後述する。また、図４では図示を省略（後述する図５，図６も同様）したが、上記各トランジスタ（ＦＥＴ）６１，６２，６３，ＴＲ０のゲートには、それぞれＥＣＵ１００が備える駆動回路から駆動信号が入力される。
【００１０】
チャージコンデンサＣ０を充電するための充電回路では、インダクタＬ０が、一端が電源電圧ＶＢの供給される電源ラインに接続され、他端が充電用トランジスタＴＲ０のドレインに接続されており、充電用トランジスタＴＲ０のソースとグランドラインとの間に放電電流検出抵抗Ｒ１が接続されている。更に、インダクタＬ０と充電用トランジスタＴＲ０との接続点に、逆流防止用のダイオードＤ０を介してチャージコンデンサＣ０の一端（正極側端子）が接続されている。そして、チャージコンデンサＣ０の他端（負極側端子）は、充電用トランジスタＴＲ０のソースと放電電流検出抵抗Ｒ１との接続点に接続されている。
【００１１】
この充電回路においては、充電用トランジスタＴＲ０がオン／オフされると、インダクタＬ０と充電用トランジスタＴＲ０との接続点に、電源電圧ＶＢよりも高いフライバック電圧（逆起電圧）が発生し、そのフライバック電圧によりダイオードＤ０を通じてチャージコンデンサＣ０が充電される。これにより、チャージコンデンサＣ０が電源電圧ＶＢよりも高い電圧に充電される。なお、図示しないマイコンでは、チャージコンデンサＣ０の正極側端子の電圧（充電電圧）をモニタしており、この充電電圧が予め設定された目標電圧になると、充電用トランジスタＴＲ０をオフしてチャージコンデンサＣ０の充電を止める。
【００１２】
また、ＥＣＵ１００において、放電電流制御ＦＥＴ６１は、チャージコンデンサＣ０からコモン端子５１に接続されているコイルＬ１へ放電させるために設けられている。気筒ＦＥＴ６３がオンされている状態でこの放電電流制御ＦＥＴ６１がオンされると、チャージコンデンサＣ０の正極側端子（高電圧側の端子）がコモン端子５１に接続され、チャージコンデンサＣ０の充電エネルギーがコモン端子５１を介してコイルＬ１へ供給される。
【００１３】
更に、ＥＣＵ１００において、定電流制御ＦＥＴ６２は、コモン端子５１に接続されたコイルＬ１に定電流（正常制御電流）を流すために設けられており、気筒ＦＥＴ６３がオンされている状態でこの定電流制御ＦＥＴ６２がオンされると、コイルＬ１に電源（車載バッテリ）から逆流防止用のダイオードＤ１を介して電流が流れる。そして、ダイオードＤ２は、コイルＬ１に対する定電流制御のための消弧用ダイオードであり、気筒ＦＥＴ６３がオンされている状態で定電流制御ＦＥＴ６２がオンからオフされた時に、コイルＬ１に電流を還流させるものである。
【００１４】
このように構成されたインジェクタ駆動装置における、コイルＬ１への通電（即ちこのコイルＬ１により開弁されるインジェクタの駆動）は、次のように行われる。まず、通電開始に先立って、充電用トランジスタＴＲ０がオン／オフ制御されることにより、チャージコンデンサＣ０が、充電電圧が目標電圧になるまで充電される。
【００１５】
そして、通電が開始されると、まず放電制御が行われる。即ち、気筒ＦＥＴ６３をオンさせると共に放電電流制御ＦＥＴ６１をオンさせる。これにより、チャージコンデンサＣ０に充電されていた高電圧のエネルギーが、図４に一点鎖線で示した経路にて放電され、コイルＬ１に放電電流（ピーク電流）が流れる。つまり、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１、コモン端子５１、コイルＬ１、ＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３、グランドライン、放電電流検出抵抗Ｒ１を介してチャージコンデンサＣ０に至る経路で放電電流が流れるのである。この放電電流によりインジェクタが開弁されることとなる。図２に一点鎖線で示した電流波形は、この放電制御時の電流波形を示したものである。
【００１６】
そして、放電電流が所定のピーク値に達すると、放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせて、定電流制御に移行する。定電流制御が開始されると、気筒ＦＥＴ６３は引き続きオンさせたままの状態で、定電流制御ＦＥＴ６２がオン／オフ制御されることにより、コイルＬ１の電流が所定の定電流（正常制御電流）に制御される。この定電流制御により、インジェクタが開弁状態に保持されることとなる。
【００１７】
この定電流制御時において、定電流制御ＦＥＴ６２がオンされている間は、図４に太実線で示した経路で電流が流れる。つまり、電源電圧（車載バッテリ；電圧ＶＢ）から定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、コモン端子５１、コイルＬ１、ＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３、グランドラインを介して電源に至る経路で定電流が流れるのである。一方、定電流制御時において、定電流制御ＦＥＴ６２がオフされている間は、図４に波線で示した経路で電流（還流電流）が流れる。つまり、コイルＬ１からＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３、グランドライン、ダイオードＤ２、コモン端子５１を介してコイルＬ１に至る経路で還流電流が流れるのである。
【００１８】
図２に実線で示した電流波形は、この定電流制御時において定電流制御ＦＥＴ６２がオンされているときの定電流の波形を示したものであり、図２に波線で示した電流波形は、この定電流制御時において定電流制御ＦＥＴ６２がオフされているときの還流電流の波形を示したものである。
【００１９】
ところで、このように構成されたインジェクタ駆動装置は、自動車内において、ＥＣＵ１００とコイルＬ１が車両内配線によって接続される。そのため、種々の要因により、この車両内配線が電源ラインあるいはグランドラインに短絡（ショート）するといった異常が発生するおそれがある。想定される具体的な異常モードとしては、図４に二点鎖線で示すように、コモン端子５１が電源ラインに短絡するコモン端子電源ショート、コモン端子５１がグランドラインに短絡するコモン端子ＧＮＤショート、ＴＷＶ端子５２が電源ラインに短絡するＴＷＶ端子電源ショート、ＴＷＶ端子５２がグランドラインに短絡するＴＷＶ端子ＧＮＤショートがある。そこで、上記４種類の異常モードについて、より具体的に説明する。
【００２０】
［コモン端子電源ショートについて］
コモン端子電源ショートは、より詳しくは、コイルＬ１の通電方向上流側の一端からコモン端子５１を介して放電電流制御ＦＥＴ６１のソースに至る経路全体（つまりコモン端子５１と電気的に接続されている同電位の部分全体）のどこかが電源ラインに短絡してしまうことを意味する。
【００２１】
そして、このコモン端子電源ショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、チャージコンデンサＣ０からの電流が急激に上昇し、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１、ショート発生箇所を介して電源側へ、正常な放電電流よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００２２】
一方、定電流制御時にこのコモン端子電源ショートが生じると、定電流制御ＦＥＴ６２にはほとんど電流が流れなくなり、コイルＬ１からＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに至る下流側経路に、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００２３】
［コモン端子ＧＮＤショートについて］
コモン端子ＧＮＤショートは、より詳しくは、コモン端子５１と電気的に接続されている同電位の部分全体のどこかがグランドラインに短絡してしまうことを意味する。
【００２４】
そして、このコモン端子ＧＮＤショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、チャージコンデンサＣ０からの電流が急激に上昇し、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１、ショート発生箇所を介してグランドラインへ、正常な放電電流よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００２５】
一方、定電流制御時にこのコモン端子ＧＮＤショートが生じると、気筒ＦＥＴ６３にはほとんど電流が流れず、電源ラインから定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、ショート発生箇所を介してグランドラインへ、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００２６】
［ＴＷＶ端子電源ショートについて］
ＴＷＶ端子電源ショートは、より詳しくは、コイルＬ１の通電方向下流側の他端からＴＷＶ端子５２を介して気筒ＦＥＴ６３のドレインに至る経路全体（つまりＴＷＶ端子５２と電気的に接続されている同電位の部分全体）のどこかが電源ラインに短絡してしまうことを意味する。
【００２７】
そして、このＴＷＶ端子電源ショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、チャージコンデンサＣ０からコイルＬ１への通電電流はコイルＬ１の誘導性によってすぐには上昇しない反面、ＴＷＶ端子５２から気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに流れる電流は急上昇して正常な放電電流よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００２８】
一方、定電流制御時にこのＴＷＶ端子電源ショートが生じると、定電流制御ＦＥＴ６２にはほとんど電流が流れず、ＴＷＶ端子５２から気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに至る経路に、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００２９】
［ＴＷＶ端子ＧＮＤショートについて］
ＴＷＶ端子ＧＮＤショートは、より詳しくは、ＴＷＶ端子５２と電気的に接続されている同電位の部分全体のどこかがグランドラインに短絡してしまうことを意味する。
【００３０】
そして、このＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じているときに通電が開始されると、まず放電開始時においては、気筒ＦＥＴ６３にはほとんど電流が流れず、チャージコンデンサＣ０からコイルＬ１への通電電流が通常よりも速く上昇して正常な放電電流よりも大きくなる（過電流が流れる）。
【００３１】
一方、定電流制御時にこのＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じると、やはり気筒ＦＥＴ６３にはほとんど電流が流れず、電源ラインから定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、コモン端子５１、コイルＬ１、ショート発生箇所を介してグランドラインへ、正常な定電流値（正常制御電流）よりも大きい電流（過電流）が流れる。
【００３２】
上記説明したように、上記各異常が生じると通電経路の一部に過電流が流れてしまい、その過電流が流れる通電経路やその通電経路上に設けられた各種部品（特に各ＦＥＴ６１〜６３）に、発熱や故障等の悪影響を及ぼすおそれがある。
【００３３】
そこで従来より、上記各異常が生じた場合にその異常を検出して過電流が流れるのを防止する技術が、種々提案されている。その一つとして、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３に流れる電流をモニタすると共に、それぞれに対して過電流検出閾値を設定しておき、モニタした電流がこの過電流検出閾値を超えた場合に過電流が発生（即ち異常が発生）したものと判断する方法（以下、「過電流検出閾値設定方式」ともいう）がある。
【００３４】
過電流検出閾値設定方式が採用されたインジェクタ駆動装置の概略を図５に示す。なお、図５は、図４に示したＥＣＵ１００の構成に対してインジェクタ駆動用ＩＣ１０２とマイコン１０４を追記したものである。図５に示すように、ＥＣＵ１００内のインジェクタ駆動用ＩＣ１０２内に、放電電流検出抵抗Ｒ１の両端の電圧を増幅して放電制御時の放電電流として検出する放電電流検出オペアンプ１１と、定電流検出抵抗Ｒ２の両端の電圧を増幅して定電流制御時の定電流として検出する定電流検出オペアンプ１２と、気筒電流検出抵抗Ｒ３の両端の電圧を増幅して放電制御時の放電電流あるいは定電流制御時の定電流として検出する気筒電流検出オペアンプ１３とが設けられている。
【００３５】
そして、放電電流検出オペアンプ１１の出力電圧（以下「放電電流検出値」ともいう）と、放電過電流検出閾値設定部８１ａにて予め設定されている放電過電流検出閾値とが、放電過電流検出コンパレータ８１にて比較され、放電電流検出値が放電過電流検出閾値を超えると、放電過電流検出コンパレータ８１からハイレベルの信号が放電ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように放電ＦＥＴ過電流検出信号が出力されたときは、マイコン１０４が放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせて、チャージコンデンサＣ０から放電電流制御ＦＥＴ６１を介してコイルＬ１へ至る通電経路（本発明の高電圧経路に相当）を遮断する。
【００３６】
また、定電流検出オペアンプ１２の出力電圧（以下「定電流検出値」ともいう）と、定電流過電流検出閾値設定部８２ａにて予め設定されている定電流過電流検出閾値とが、定電流過電流検出コンパレータ８２にて比較され、定電流検出値が定電流過電流検出閾値を超えると、定電流過電流検出コンパレータ８２からハイレベルの信号が定電流ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように定電流ＦＥＴ過電流検出信号が出力されたときは、マイコン１０４が定電流制御ＦＥＴ６２をオフさせて、電源ラインから定電流検出抵抗Ｒ２及び定電流制御ＦＥＴ６２を介してコイルＬ１へ至る通電経路（本発明の上流側経路に相当）を遮断する。
【００３７】
また、気筒電流検出オペアンプ１３の出力電圧（以下「気筒電流検出値」ともいう）と、気筒過電流検出閾値設定部８３ａにて予め設定されている気筒過電流検出閾値とが、気筒過電流検出コンパレータ８３にて比較され、気筒電流検出値が気筒過電流検出閾値を超えると、気筒過電流検出コンパレータ８３からハイレベルの信号が気筒ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように気筒ＦＥＴ過電流検出信号が出力されたときは、マイコン１０４が気筒ＦＥＴ６３をオフさせて、コイルＬ１から気筒電流制御ＦＥＴ６３及び気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインへ至る通電経路（本発明の下流側経路に相当）を遮断する。
【００３８】
一方、負荷や通電経路の異常を検出する方法として、上記の過電流検出閾値設定方式とは別に、各電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３に流れる電流の変化率をモニタすると共に、それぞれに対して過電流変化率を設定しておき、モニタした電流変化率がこの過電流変化率を超えた場合に異常が発生したものと判断する方法（以下、「電流変化率検出方式」ともいう）もある（例えば、特許文献２参照）。
【００３９】
電流変化率検出方式が採用されたインジェクタ駆動装置の概略を図６に示す。なお、図６は、図４に示したＥＣＵ１００の構成に対してインジェクタ駆動用ＩＣ１１２とマイコン１１４を追記したものである。図６に示すように、ＥＣＵ１００内のインジェクタ駆動用ＩＣ１１２内には、図５と同様、放電電流検出オペアンプ１１、定電流検出オペアンプ１２、及び気筒電流検出オペアンプ１３とが設けられている。
【００４０】
そして、電流変化率検出方式では、放電電流検出オペアンプ１１からの放電電流検出値が電流変化率検出回路８６に入力されてその変化率が検出される。そして、検出された電流変化率と、放電過電流変化率設定部９１ａにて予め設定されている放電過電流変化率とが、放電過電流検出コンパレータ９１にて比較され、放電電流の変化率が放電電過電流変化率を超えると、放電過電流検出コンパレータ９１からハイレベルの信号が放電ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように放電ＦＥＴ過電流検出信号が出力されると、マイコン１１４は放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせる。
【００４１】
また、定電流検出オペアンプ１２からの定電流検出値は、電流変化率検出回路８７に入力されてその変化率が検出される。そして、検出された電流変化率と定電流過電流変化率設定部９２ａにて予め設定されている定電流過電流変化率とが、定電流過電流検出コンパレータ９２にて比較され、定電流の変化率が定電流過電流変化率を超えると、定電流過電流検出コンパレータ９２からハイレベルの信号が定電流ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように定電流ＦＥＴ過電流検出信号が出力されると、マイコン１１４は定電流制御ＦＥＴ６２をオフさせる。
【００４２】
また、気筒電流検出オペアンプ１３からの気筒電流検出値は、電流変化率検出回路８８に入力されてその変化率が検出される。そして、検出された電流変化率と気筒電流過電流変化率設定部９３ａにて予め設定されている気筒電流過電流変化率とが、気筒電流過電流検出コンパレータ９３にて比較され、気筒電流の変化率が気筒電流過電流変化率を超えると、気筒電流過電流検出コンパレータ９３からハイレベルの信号が気筒ＦＥＴ過電流検出信号として出力される。このように気筒ＦＥＴ過電流検出信号が出力されると、マイコン１１４は気筒ＦＥＴ６３をオフさせる。
【特許文献１】特開２００２−１８０８７８号公報
【特許文献２】特開平１１−２１５６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４３】
しかしながら、図５に示した過電流検出閾値設定方式では、各ＦＥＴ６１，６２，６３として、過電流が流れても壊れることのないよう、過電流検出用の各閾値よりも大きいスペックのＦＥＴを用いる必要がある。そのため、正常時の電流値（正常時の放電電流値や正常時の定電流値）を許容する程度の低スペックのＦＥＴを用いる場合に比べて素子のコストが高くなるという問題がある。
【００４４】
即ち、図７に示すように、異常がない場合は、放電開始後に通電電流が上昇して所定の放電電流ピーク値に達し、その後は定電流制御に移行する。そのため、インジェクタ駆動装置に異常が生じず常に正常電流が流れるのであれば、放電電流制御ＦＥＴ６１及び気筒ＦＥＴ６３は、放電制御時のピーク値に若干のばらつき分を見越した値に十分耐えうる程度のスペックを有するものであればよく、定電流制御ＦＥＴ６２は、定電流制御時の定電流値に若干のばらつき分を見越した値に十分耐えうる程度のスペックを有するものであればよい。
【００４５】
しかしながら、実際には上述した各種異常が生じる可能性があるわけで、そのために図５の過電流検出閾値設定方式を用いると、異常発生時にはその異常モードに応じていずれかのＦＥＴに実際に過電流が流れてしまう（図７に波線で示した異常電流参照）。つまり、過電流検出閾値設定方式は、正常時の電流値よりも大きい値（正常時ならば達することのない値）に各閾値を設定する必要があり、実際の電流がその閾値を超えるまでは異常が検出されないため、異常時には必然的に過電流が流れてしまうのである。
【００４６】
そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１及び気筒ＦＥＴ６３は、図７に示すように、放電制御時の異常（過電流）を検出するための放電過電流検出閾値に若干の検出値ばらつき分を見越して、過電流が流れてもそれに耐えられるようなスペック（定格電流の下限値）を有するものを用いなければならない。定電流制御ＦＥＴ６２についても、図７に示すように、定電流制御時の異常（過電流）を検出するための定電流過電流検出閾値に若干の検出値ばらつき分を見越して、過電流が流れてもそれに耐えられるようなスペックを有するものを用いなければならない。そして、異常時に備えて高スペックのＦＥＴを用いる必要があることから、その分コストが高くなってしまうのである。
【００４７】
これに対し、図６に示した電流変化率検出方式では、異常発生時の電流の変化率をみて異常を検出するため、各ＦＥＴ６１，６２，６３に実際に過電流が流れる前に異常を検出して異常発生箇所のＦＥＴをオフさせ、通電を停止させることができる。そのため、各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックは、正常時の電流に十分耐えうるレベルのものであれば十分である。
【００４８】
しかしながら、この電流変化率検出方式では、異常モードによってはその異常を検出できない場合がある。具体的には、定電流制御時にコモン端子電源ショートが生じると、その異常を検出できない。即ち、コモン端子電源ショートが生じると定電流制御ＦＥＴ６２にはほとんど電流が流れなくなって気筒ＦＥＴ６３の電流が増大するのであるが、その電流はコイルＬ１を介して気筒ＦＥＴ６３へ流れるため、コイルＬ１の誘導性によってその増大の傾向（変化率）は正常時とほとんど変わらず、異常が検出されない。
【００４９】
また、ＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じた場合、放電制御時には放電電流制御ＦＥＴ６１の電流が増大し、定電流制御時には定電流制御ＦＥＴ６２の電流が増大するのであるが、この電流もコイルＬ１を介してグランドラインへ流れるため、やはりコイルＬ１の誘導性によってその変化率は正常時とほとんど変わらず、異常が検出されない。
【００５０】
つまり、図７に示すように、過電流検出閾値設定方式では、上述した４種類の異常モード全てについて異常を検出することができる反面、各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックを高くする必要があり、コストが上昇する。逆に、電流変化率検出方式では、各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックを高くする必要がなくコスト上昇は抑えられるものの、上述した４種類の異常モード全てを検出することができない。
【００５１】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、直流電源により駆動され通電方向の上流側及び下流側の各々にスイッチング素子を備えた電気負荷の駆動装置において、スイッチング素子のスペックを上昇させることなく、想定される各異常モードに対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止することが可能な過電流保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００５２】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、直流電源から電気負荷への通電経路における直流電源の正極から電気負荷の一端に至る上流側経路に設けられ、該上流側経路を導通／遮断する第１スイッチング手段と、通電経路における電気負荷の他端と直流電源の電圧よりも低い基準電圧との間の下流側経路に設けられ、該下流側経路を導通／遮断する第２スイッチング手段と、各スイッチング手段をオン／オフさせるための駆動信号を該各スイッチング手段へ出力することにより電気負荷の通電電流を予め設定した正常制御電流に制御する通電制御手段とを備えた電気負荷駆動装置に設けられ、通電経路に過電流が流れるのを防止するための過電流保護装置である。
【００５３】
そして、通電経路における基準電圧と直流電源の負極との間の経路又は上流側経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第１電流検出手段と、下流側経路に設けられて該下流側経路に流れる電流を検出する第２電流検出手段とを備えている。つまり、これら各電流検出手段によって、それぞれ該当する経路の電流を検出するのである。そして、各電流検出手段により検出された各電流が、第１電流比較手段によって比較され、この第１電流比較手段にて両者の差が検出される。
【００５４】
そして更に、第１異常判定手段が、第１電流比較手段により検出された各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に通電経路の異常を判定する。第１異常判定手段により異常が判定されたときは、過電流保護手段が、第１電流検出手段により検出された電流の方が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は第１スイッチング手段をオフし、第２電流検出手段により検出された電流の方が第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は第２スイッチング手段をオフする。
【００５５】
電気負荷駆動装置が正常ならば、第１スイッチング手段及び第２スイッチング手段が共にオンされて電気負荷への通電が行われたときに各スイッチング手段に流れる電流値は同じである。そのため、各電流検出手段により検出される検出値も同じであり、両者の差はゼロである。
【００５６】
ところが、電気負荷駆動装置に上述したような異常が生じると、各スイッチング手段に流れる電流値は異なるものとなる。即ち、例えば電気負荷の一端が電源電圧に短絡する異常（上述のコモン端子電源ショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第１スイッチング手段には電流が流れない反面、第２スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。
【００５７】
また例えば、電気負荷の一端が基準電圧に短絡する異常（上述のコモン端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、第１スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。
【００５８】
また例えば、電気負荷の他端が電源電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子電源ショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第１スイッチング手段には電流が流れない反面、第２スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。
【００５９】
また例えば、電気負荷の他端が基準電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに電気負荷への通電を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、第１スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、各電流検出手段による検出値に差が生じる。
【００６０】
つまり、正常時には各電流検出手段による検出値に差はないものの、異常が生じると各電流検出手段による検出値が異なるものとなる。そこで本発明では、第１電流比較手段によって両者の差を検出すると共に、その検出した差が所定の閾値を超えた場合に異常が発生（通電経路の異常が発生）したものと判定する。そして、異常発生と判定された場合、電流が大きい方（つまりそのまま放置しておくと電流値が上昇して過電流が流れてしまう方）の経路に設けられたスイッチング手段をオフすることで、過電流が実際に流れる前に通電を停止させるのである。
【００６１】
異常判定用の閾値は、各スイッチング手段に実際に過電流が流れてしまうことがないような値、即ち、異常発生時に各スイッチング手段に流れる電流がスイッチング手段のスペックを超えてしまう前に第１異常判定手段にて異常が判定されるような値に適宜設定すればよい。
【００６２】
従って、請求項１記載の過電流保護装置によれば、通電経路に上述したような各種異常が生じた場合に、第１電流検出手段により検出された電流と第２電流検出手段により検出された電流とを比較して、その差に基づいて異常の発生を判定することができる。しかも、異常発生時には電流値が大きい方のスイッチング手段をオフするようにしているため、異常発生時に実際に過電流が流れてしまうのを防止することができる。これにより、スイッチング手段のスペックを上昇させることなく、想定される各異常に対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止することが可能な過電流保護装置を提供することが可能となる。
【００６３】
第１異常判定手段は、具体的には、例えば請求項２に記載するような構成とすることができる。即ち、異常判定用の閾値として、第１電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第１閾値と、第２電流検出手段により検出された電流が第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第２閾値とを有する。
【００６４】
そして、第１電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第１閾値を超えた場合、上流側経路に過電流が流れるような異常（具体例としては、電気負荷の一端又は他端が基準電圧に短絡する異常）が発生したと判定する。一方、第２電流検出手段により検出された電流が第１電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第２閾値を超えた場合は、下流側経路に過電流が流れるような異常（具体例としては、電気負荷の一端又は他端が電源電圧に短絡する異常）が発生したと判定する。
【００６５】
上記構成の過電流保護装置によれば、各電流検出手段による検出値の大小に応じて異常判定用の閾値を個別に用意して異常発生の判定を行うようにしているため、異常判定の精度を向上させることができると共に、どのような異常が発生したのかをある程度特定することも可能となる。
【００６６】
ここで、電気負荷駆動装置が、例えば請求項３記載のように、電気負荷が誘導性負荷であって、誘導性負荷の一端（直流電源正極側）と基準電圧との間には、カソードが誘導性負荷の一端側に接続されてアノードが基準電圧側に接続された消弧用ダイオードが接続されており、通電制御手段が、誘導性負荷への通電を行う際、第２スイッチング手段をオンすると共に第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより誘導性負荷に流れる電流を正常制御電流に制御するよう構成されたものである場合は、第１異常判定手段は、通電制御手段により第１スイッチング手段がオンされている期間に判定を実行するとよい。
【００６７】
第２スイッチング手段をオンすると共に第１スイッチング手段をオン／オフ制御することで誘導性負荷への通電を制御しているとき、第１スイッチング手段がオフされると、誘導性負荷に蓄積されたエネルギーによって、誘導性負荷から第２スイッチング手段及び第２電流検出抵抗、消弧用ダイオードを介して再び誘導性負荷へ戻る還流経路にて還流電流が流れる。
【００６８】
そのため、何ら異常が生じていないにもかかわらず、第１スイッチング手段がオフされるたびに第１スイッチング手段には電流が流れずに第２スイッチング手段に電流が流れるという状態となって、各電流検出手段による検出値に差が生じてしまい、異常が発生したと誤判定されてしまうおそれがある。
【００６９】
そこで、第１異常判定手段が、第１スイッチング手段がオフされている期間は異常判定を行わず、第１スイッチング手段がオンされている期間に異常判定を行うようにすれば、誤判定を防止することができ、より正確に判定することができる。
【００７０】
電気負荷が誘導性負荷である電気負荷駆動装置において、更に、直流電源の電圧よりも高い所定電圧値の高電圧を発生する高電圧電源を備えると共に該高電圧電源から誘導性負荷の一端に至る高電圧経路が上流側経路と並列に設けられ、該高電圧経路には該高電圧経路を導通／遮断する高電圧スイッチング手段が設けられ、通電制御手段が、誘導性負荷への通電時、まず第２スイッチング手段をオンすると共に高電圧スイッチング手段をオンすることにより高電圧を誘導性負荷に印加して該誘導性負荷に所定のピーク電流を供給し、該ピーク電流の供給後は高電圧スイッチをオフすると共に第１スイッチング手段をオン／オフ制御することにより誘導性負荷に流れる電流を正常制御電流に制御するよう構成されたものである場合は、例えば請求項４記載のように過電流保護装置を構成するとよい。
【００７１】
即ち、高電圧経路又は高電圧電源の負極と基準電圧との間の経路に設けられ、該各経路に流れる電流を検出する第３電流検出手段と、第３電流検出手段により検出された電流と第２電流検出手段により検出された電流とを比較して両者の差を検出する第２電流比較手段と、第２電流比較手段により検出された各電流の差が予め設定された異常判定用の閾値を超えた場合に通電経路の異常を判定する第２異常判定手段とを備える。
【００７２】
そして、過電流保護手段は、第２異常判定手段により通電経路の異常が判定されたとき、第３電流検出手段により検出された電流の方が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は高電圧スイッチング手段をオフし、第２電流検出手段により検出された電流の方が第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合は第２スイッチング手段をオフする。
【００７３】
このような構成により、例えば電気負荷の一端が電源電圧に短絡する異常（上述のコモン端子電源ショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、第２スイッチング手段に流れる電流に対して高電圧スイッチング手段に流れる電流が増大していく。そのため、第２電流検出手段と第３電流検出手段の検出値に差が生じる。
【００７４】
また例えば、電気負荷の一端が基準電圧に短絡する異常（上述のコモン端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、高電圧スイッチング手段に流れる電流が増大していく。また例えば、電気負荷の他端が電源電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子電源ショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、高電圧スイッチング手段に流れる電流は誘導性負荷による誘導性によって徐々に上昇していく反面、第２スイッチング手段に流れる電流が急激に増大していく。また例えば、電気負荷の他端が基準電圧に短絡する異常（上述のＴＷＶ端子ＧＮＤショートに相当）が生じているときに高電圧電源による電気負荷へのピーク電流供給を開始すると、第２スイッチング手段には電流が流れない反面、高電圧スイッチング手段に流れる電流が徐々に増大していく。なお、正常制御電流への制御期間については、上述した請求項１と同様である。
【００７５】
つまり、ピーク電流供給時についても、正常時には第２電流検出手段と第３電流検出手段による検出値に差はないものの、異常が生じるとこれら各電流検出手段による検出値が異なるものとなる。そこで本発明（請求項４）では、第２電流比較手段によって両者の差を検出すると共に、その検出した差が所定の閾値を超えた場合に異常が発生したものと判定する。そして、異常発生と判定された場合、電流が大きい方（つまりそのまま放置しておくと電流値が上昇して過電流が流れてしまう方）の経路に設けられたスイッチング手段をオフすることで、過電流が実際に流れる前に通電を停止させるのである。
【００７６】
第２異常判定手段が用いる異常判定用の閾値は、高電圧スイッチング手段及び第２スイッチング手段に実際に過電流（ピーク電流よりも大きい所定の大電流）が流れてしまうことがないような値に適宜設定すればよい。
【００７７】
従って、請求項４記載の過電流保護装置によれば、ピーク電流供給期間とその後の正常制御電流に制御する期間のいずれにおいても、通電経路に上述したような各種異常が生じた場合に、各スイッチング手段に過電流を流すことなくその異常を判定することができ、過電流が流れる前に該当するスイッチング手段（電流が大きい方のスイッチング手段）をオフさせて過電流を未然に防止することができる。そのため、請求項１と同様、各スイッチング手段のスペックを上昇させることなく、想定される各異常に対してその異常を検出し、過電流が実際に流れるのを未然に防止することが可能な過電流保護装置を提供することが可能となる。
【００７８】
第２異常判定手段は、具体的には、例えば請求項５に記載するような構成とすることができる。即ち、異常判定用の閾値として、第３電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第３閾値と、第２電流検出手段により検出された電流が第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合に用いられる第４閾値とを有する。
【００７９】
そして、第３電流検出手段により検出された電流が第２電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第３閾値を超えた場合、高電圧経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定し、第２電流検出手段により検出された電流が第３電流検出手段により検出された電流よりも大きい場合であって該各電流の差が第４閾値を超えた場合、下流側経路に過電流が流れるような異常が発生したと判定する
上記構成の過電流保護装置によれば、各電流検出手段による検出値の大小に応じて異常判定用の閾値を個別に用意して異常発生の判定を行うようにしているため、ピーク電流供給時についても、異常判定の精度を向上させることができると共にどのような異常が発生したのかをある程度特定することも可能となる。
【００８０】
また、請求項４又は５に記載した構成の過電流保護装置においては、請求項６記載のように、第２異常判定手段は、通電制御手段により高電圧スイッチング手段がオンされている期間に判定を実行するとよい。
【００８１】
ピーク電流の供給後に高電圧スイッチング手段がオフされると、誘導性負荷に蓄積されたエネルギーによって、誘導性負荷から第２スイッチング手段及び第２電流検出抵抗、消弧用ダイオードを介して再び誘導性負荷へ戻る還流経路にて還流電流が流れる。加えて、正常制御電流への制御期間中も第２電流検出抵抗には常時電流（正常制御電流）が流れる。そのため、高電圧スイッチング手段をオフしても引き続き第２異常判定手段を動作させ続けると、何ら異常が生じていないにもかかわらず、第２電流検出手段と第３電流検出手段による検出値に差が生じてしまい、異常が発生したと誤判定されてしまう。
【００８２】
そこで、第２異常判定手段が、高電圧スイッチング手段がオンされている期間に判定を行うようにすれば、誤判定を防止することができ、より正確に判定することができる。
また、異常判定用の閾値（請求項２においては第１閾値及び第２閾値、請求項５においては第３閾値及び第４閾値）は、上述したように、結果として各スイッチング手段に過電流が流れないような値を適宜設定すればよいが、例えば請求項７に記載のように、正常制御電流よりも小さい値に設定するのが好ましい。
【００８３】
即ち、通電経路に各種異常が生じると、上述したように各電流検出手段による検出値に差が生じるわけだが、上述したいずれの異常の場合においても、いずれか一方の電流検出手段での検出電流がほぼゼロの状態で他方の電流検出手段での検出電流は正常制御電流を超える値に増大するという現象が生じる。そのため、異常判定用の閾値を正常制御電流よりも小さい値に設定しておけば、異常が発生しても、正常制御電流を超える電流が流れてしまう前にその異常発生を検出することができるため、各スイッチング手段は、正常制御電流を流すことが可能なスペックさえ有すれば十分である。但しもちろん、請求項４記載のように高電圧電源によるピーク電流の供給を行うような電気負荷駆動装置においては、ピーク電流が流れるスイッチング手段についてはそのピーク電流を流すことが可能なスペックを有する必要がある。換言すれば、ピーク電流を超える電流を想定したスペックまでは必要ないということである。
【００８４】
また、過電流保護手段は、例えば請求項８記載のように、通電制御手段とは別に設けられた強制オフ手段と通電制御手段に備えられた通電停止手段のうち少なくとも何れか一方を備えたものとして構成するとよい。
【００８５】
強制オフ手段は、通電制御手段とは別に設けられ、オフすべきいずれかのスイッチング手段に対して通電制御手段からの駆動信号に関係なく該スイッチング手段を強制的にオフさせるためのオフ信号を出力する。通電停止手段は、通電制御手段に備えられ、オフすべきいずれかのスイッチング手段に対して該スイッチング手段をオフさせるための駆動信号を出力する。
【００８６】
通電停止手段のみを備えた構成の場合は、異常発生時、通電制御手段からの駆動信号が、それまで出力されていたスイッチング手段をオンさせるための駆動信号から、オフさせるための駆動信号に切り換わる。強制オフ手段のみを備えた構成の場合は、異常発生時、オフすべきスイッチング手段に対してオフ信号が出力されることにより、そのスイッチング手段に対して通電制御手段から駆動信号（オンさせるための信号）が出力されていても強制的にオフされる。
【００８７】
なお、より好ましくは、強制オフ手段と通電停止手段の双方を備えた過電流保護手段を構成するとよい。このようにすることで、強制オフ手段と通電停止手段のいずれか一方が故障したとしても他方によって補うことができ、過電流保護装置の信頼性が向上する。
【００８８】
また、通電制御手段が電気負荷への通電を制御するにあたり、実際の通電電流値をモニタしながら所望の電流（例えば上記ピーク電流あるいは正常制御電流）に制御する際は、例えば請求項９記載のように、通電制御手段は、第２電流検出手段により検出された電流に基づいて各スイッチング手段のオン／オフを制御することにより前記電気負荷への通電を制御するようにするとよい。
【００８９】
つまり、下流側経路に設けられてその通電電流を検出するための第２電流検出手段を、上述した異常判定のためだけでなく、通電制御手段による通常の電流制御用としても兼用するのである。このように構成することで、部品を共通化することができ、部品数の削減、ひいては装置の小型化・低コスト化が可能となる。
【００９０】
そして、上記各電流検出手段は、例えば請求項１０に記載のように、通電経路上に挿入されると共に該通電経路の一部を構成する抵抗と、その抵抗の両端の電圧を検出する電圧検出手段とを備え、この電圧検出手段により検出された電圧を検出対象の電流として検出するものとして構成するとよい。
【００９１】
つまり、第１電流検出手段を構成する抵抗は第１スイッチング手段と直列に挿入され、第２電流検出手段を構成する抵抗は第２スイッチング手段と直列に挿入される。また、請求項４記載の過電流保護装置において第３電流検出手段を構成する抵抗は、高電圧スイッチング手段と直列に挿入される。そして、これら各抵抗それぞれに対して、その両端の電圧（電位差）を検出する電圧検出手段を設け、その電圧を検出電流として検出するのである。
【００９２】
このように、各電流検出手段を抵抗と電圧検出手段とで構成することで、各電流検出手段を簡易的に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９３】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本実施形態の過電流保護機能を備えたインジェクタ駆動装置の概略構成図を示す。図１のインジェクタ駆動装置が図５に示した従来のインジェクタ駆動装置と異なるのは、ＥＣＵ１内のインジェクタ駆動用ＩＣ３の内部構成と、マイコン５の処理であり、その他の構成（コイルＬ１とその両端に接続される回路等）は図５と同じである。そのため、図５と同じ構成要素には図５と同じ符号を付し、その説明を省略する。そして、本実施形態のインジェクタ駆動装置について、主としてインジェクタ駆動用ＩＣ３の構成について説明する。
【００９４】
図１に示すように、インジェクタ駆動用ＩＣ３は、図５のインジェクタ駆動用ＩＣ１０４と同じく放電電流検出オペアンプ１１、定電流検出オペアンプ１２、及び気筒電流検出オペアンプ１３を備えている。
【００９５】
そして、放電電流検出オペアンプ１１の出力（放電電流検出値）と気筒電流検出オペアンプ１３の出力（気筒電流検出値）とが放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６により比較され、両者の差が、放電過電流検出コンパレータ２１の非反転入力端子及び放電時気筒過電流検出コンパレータ２４の反転入力端子に入力される。
【００９６】
また、定電流検出オペアンプ１２の出力（定電流検出値）と気筒電流検出オペアンプ１３の出力（気筒電流検出値）とが定電流／気筒電流比較オペアンプ１７により比較され、両者の差が、定電流過電流検出コンパレータ２２の非反転入力端子及び定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３の反転入力端子に入力される。
【００９７】
本実施形態では、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６と定電流／気筒電流比較オペアンプ１７のいずれも、入力電圧が等しい（つまり入力差がゼロの）場合に中間電圧として２．５Ｖの電圧が出力されるよう構成されている。そのため、各オペアンプ１６，１７のいずれも、反転入力端子への入力電圧よりも非反転入力端子への入力電圧の方が大きくなればなるほど出力電圧は２．５Ｖよりも大きくなる。逆に、非反転入力端子への入力電圧よりも反転入力端子への入力電圧の方が大きくなればなるほど出力電圧は２．５Ｖよりも小さくなる。
【００９８】
放電過電流検出コンパレータ２１では、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６からの出力（放電電流検出値と気筒電流検出値との差に応じた値；以下「放電時電流差出力」ともいう）と、放電過電流検出閾値生成部２１ａにて予め設定されている放電過電流検出閾値（本実施形態では３Ｖ）とが比較される。そして、放電電流検出値が気筒電流検出値よりも大きくなって放電時電流差出力が放電過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、放電過電流検出コンパレータ２１からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１を介して、放電ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。
【００９９】
放電時気筒過電流検出コンパレータ２４では、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６からの放電時電流差出力と、放電時気筒過電流検出閾値生成部２４ａにて予め設定されている放電時気筒過電流検出閾値（本実施形態では２Ｖ）とが比較される。そして、気筒電流検出値が放電電流検出値よりも大きくなって放電時電流差出力が放電時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４を介して、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。
【０１００】
定電流過電流検出コンパレータ２２では、定電流／気筒電流比較オペアンプ１７からの出力（定電流検出値と気筒電流検出値との差に応じた値；以下「定電流時電流差出力」ともいう）と、定電流過電流検出閾値生成部２２ａにて予め設定されている定電流過電流検出閾値（本実施形態では３Ｖ）とが比較される。そして、定電流検出値が気筒電流検出値よりも大きくなって定電流時電流差出力が定電流過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、定電流過電流検出コンパレータ２２からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２を介して、定電流ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。
【０１０１】
定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３では、定電流／気筒電流比較オペアンプ１７からの定電流時電流差出力と、定電流時気筒過電流検出閾値生成部２３ａにて予め設定されている定電流時気筒過電流検出閾値（本実施形態では２Ｖ）とが比較される。そして、気筒電流検出値が定電流検出値よりも大きくなって定電流時電流差出力が定電流時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からハイレベルの信号が出力される。このハイレベルの信号は、定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３を介して、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５等へ出力される。
【０１０２】
また、インジェクタ駆動用ＩＣ３には、マイコン５からの制御指令に応じて放電電流制御ＦＥＴ６１へ駆動信号を出力する放電ＦＥＴ駆動回路６と、マイコン５からの制御指令に応じて定電流制御ＦＥＴ６２へ駆動信号を出力する定電流ＦＥＴ駆動回路７と、マイコン５からの制御指令に応じて気筒ＦＥＴ６３へ駆動信号を出力する気筒ＦＥＴ駆動回路８と、マイコン５からの制御指令に応じて放電電流制御ＦＥＴ６１へ駆動信号を出力する放電ＦＥＴ駆動回路６と、充電用トランジスタＴＲ０へ駆動信号を出力することによりチャージコンデンサＣ０を充電する充電制御回路９が設けられている。
【０１０３】
放電ＦＥＴ駆動回路６は、マイコン５から放電電流制御ＦＥＴ６１をオンすべき旨の制御指令が入力されると、放電電流制御ＦＥＴ６１のゲートへハイレベルの駆動信号を出力して放電電流制御ＦＥＴ６１をオンさせる。なお、詳細には、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号は、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１を介して放電電流制御ＦＥＴ６１のゲートへ入力される。そして、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１には、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号のほか、ＮＯＴゲート３６からの信号（詳細は後述）も入力される。
【０１０４】
そのため、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルであって、且つ、ＮＯＴゲート３６からの信号もハイレベルのときに、放電電流制御ＦＥＴ６１がオンされることとなる。逆に、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルであってもＮＯＴゲート３６からの信号がローレベル（即ち、放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１からの信号がハイレベル）ならば、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされる。
【０１０５】
定電流ＦＥＴ駆動回路７は、マイコン５から定電流制御ＦＥＴ６２をオンすべき旨の制御指令が入力されると、定電流制御ＦＥＴ６２のゲートへローレベルの駆動信号を出力して定電流制御ＦＥＴ６２をオンさせる。なお、詳細には、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号は、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２を介して定電流制御ＦＥＴ６２のゲートへ入力される。そして、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２には、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号のほか、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２からの信号も入力される。
【０１０６】
そのため、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルであって、且つ、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２からの信号もローレベルのときに、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２からローレベルの駆動信号が出力されて定電流制御ＦＥＴ６２がオンされることとなる。逆に、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルであっても定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２からの信号がハイレベルならば、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされる。
【０１０７】
気筒ＦＥＴ駆動回路８は、マイコン５から気筒ＦＥＴ６３をオンすべき旨の制御指令が入力されると、気筒ＦＥＴ６３のゲートへハイレベルの駆動信号を出力して気筒ＦＥＴ６３をオンさせる。なお、詳細には、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号は、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３を介して気筒ＦＥＴ６３のゲートへ入力される。そして、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３には、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号のほか、ＮＯＴゲート３７からの信号及びＮＯＴゲート３８からの信号（いずれも詳細は後述）も入力される。
【０１０８】
そのため、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号がハイレベルであって、且つ、ＮＯＴゲート３７及びＮＯＴゲート３８からの信号がいずれもハイレベルのときに、気筒ＦＥＴ６３がオンされることとなる。逆に、気筒ＦＥＴ駆動回路８からの駆動信号がハイレベルであってもＮＯＴゲート３７からの信号がローレベル（即ち、放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４からの信号がハイレベル）あるいはＮＯＴゲート３８からの信号がローレベル（即ち、定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３からの信号がハイレベル）ならば、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。
【０１０９】
マイコン５は、コイルＬ１への通電時期・通電タイミングを制御すべく、上記各駆動回路６，７，８へ制御指令を出力する。各駆動回路６，７，８は、マイコン５からの制御指令に応じてハイレベル又はローレベルの駆動信号を出力する。コイルＬ１へ通電を行う際の各駆動回路６，７，８からの駆動信号およびコイルＬ１の通電波形の具体例を、図２に示す。
【０１１０】
図２に示す通り、通電開始時（放電制御開始時）には、まず、気筒ＦＥＴ６３への駆動信号をハイレベルにして気筒ＦＥＴ６３をオンさせると共に、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号をハイレベルにして放電電流制御ＦＥＴ６１をオンさせることにより、チャージコンデンサＣ０の充電エネルギーをコイルＬ１へ供給する。つまり、コイルＬ１へ放電電流を流す。これにより、コイルＬ１への電流は図２に示すように上昇していく。なお、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号はハイレベルのまま（即ち、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされたまま）である。
【０１１１】
そして、電流値が所定のピーク値に達すると、気筒ＦＥＴ６３はオンさせたままで放電電流制御ＦＥＴ６１をオフさせ、放電電流の供給を停止する。これにより、コイルＬ１には、コイルＬ１に蓄積されたエネルギーによる還流電流が流れつつ、その通電電流は徐々に減少していく。
【０１１２】
そして、通電電流（還流電流）が所定の値まで低下したところで、定電流制御ＦＥＴ６２へローレベルの駆動信号を出力することにより、定電流制御ＦＥＴ６２をオンさせて、定電流制御に移行する。これにより、電源ライン（電源電圧ＶＢ）から定電流制御ＦＥＴ６２を経てコイルＬ１へ電流が流れるが、定電流制御時には所定のデューティ比にて定電流制御ＦＥＴ６２がオン／オフ制御される。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２のオン期間中は電源電圧ＶＢの供給によりコイルＬ１の電流は増加し、定電流制御ＦＥＴ６２のオフ期間中はコイルＬ１の電流（還流電流）は減少することになり、定電流制御期間中はこの電流の増減が繰り返される。その結果、コイルＬ１の通電電流値はほぼ一定レベルの定電流に維持されることとなる。
【０１１３】
なお、マイコン５は、コイルＬ１の通電電流値に応じて上記各制御指令を出力し、各ＦＥＴ６１，６２，６３をオン／オフさせるわけだが、その際、気筒電流検出抵抗Ｒ３を用いてコイルＬ１の通電電流値をモニタしている。即ち、図示しないものの、気筒電流検出抵抗Ｒ３により検出されて気筒電流検出オペアンプ１３により増幅された気筒電流検出値は、マイコン５にも入力される。マイコン５は、その入力された気筒電流検出値によってコイルＬ１の通電状態をモニタしつつ、放電制御時にはコイルＬ１の通電電流がピーク値に達するよう、また定電流制御時にはコイルＬ１の通電電流が一定レベルに維持されるよう、上記各駆動回路６，７，８へ制御指令を出力する。つまり、気筒電流検出抵抗Ｒ３は、後述する回路異常検出の目的としてだけでなく、マイコン５がコイルＬ１への通電を制御する際の通電電流モニタ機能をも兼ね備えている。
【０１１４】
また、マイコン５は、充電制御回路９に対しても制御指令を出力する。充電制御回路９は、マイコン５からの制御指令に従って充電用トランジスタＴＲ０を駆動（ひいてはチャージコンデンサＣ０を充電）する。
【０１１５】
次に、上記構成のインジェクタ駆動装置が備える過電流保護機能について説明する。まず、想定される異常モードと、異常時に過電流が流れるＦＥＴについて整理すると、表１の通りとなる。
【０１１６】
【表１】
2008061454.tif 000003
即ち、コモン端子電源ショートが生じると、放電制御時には放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れ、定電流制御時には気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れる。コモン端子ＧＮＤショートが生じると、放電制御時には放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れ、定電流制御時には定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れる。ＴＷＶ端子電源ショートが生じると、放電制御時及び定電流制御時のいずれにおいても気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れる。ＴＷＶ端子ＧＮＤショートが生じると、放電制御時には放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れ、定電流制御時には定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れる。
【０１１７】
そこで本実施形態では、上記異常が発生した場合に、その異常によっていずれかのＦＥＴに過電流が流れる前に、その過電流が流れるおそれのあるＦＥＴをオフさせ、過電流が流れるのを未然に防ぐようにしている。
【０１１８】
まず、放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れるような異常が生じた場合、放電制御が開始されると、気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流に対して放電電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６から放電時電流差出力として出力され、この放電時電流差出力が放電過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、放電過電流検出コンパレータ２１からハイレベルの信号（即ち放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れてしまうような異常が発生したことを示す信号）が出力される。そして、このハイレベルの信号は放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１に入力される。
【０１１９】
放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１は、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルとなる放電制御期間中のみ放電過電流検出コンパレータ２１からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号がローレベルの場合は放電過電流検出コンパレータ２１からの出力は無効となるが、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号がハイレベルならば、放電過電流検出コンパレータ２１からのハイレベル出力は有効となり、放電ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及びＮＯＴゲート３６に入力される。
【０１２０】
これにより、ＮＯＴゲート３６から放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１にはローレベル信号が入力されるため、放電電流制御時であって放電ＦＥＴ駆動回路６からハイレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１からの出力はローレベルに転じる。そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされる。
【０１２１】
ここで、放電過電流検出コンパレータ２１の反転入力端子に入力される放電過電流検出閾値（３Ｖ）は、異常発生によって放電電流制御ＦＥＴ６１の電流値が急上昇してもその値が放電電流制御ＦＥＴ６１のスペック（正常な放電電流・ピーク電流に耐えうる程度のスペック）を超える前に放電過電流検出コンパレータ２１の出力がハイレベルとなるように設定されている。よって、放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れてしまうような異常が発生したとしても、放電電流制御ＦＥＴ６１の電流が実際に過電流となってしまう前に、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされる。これにより、放電電流制御ＦＥＴ６１は過電流から保護されることとなる。
【０１２２】
次に、気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れるような異常が生じた場合、放電制御が開始されると、放電電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流に対して気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６から放電時電流差出力として出力され、両者の差が大きくなって放電時電流差出力が中間電圧である２．５Ｖから減少していき、放電時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からハイレベルの信号（即ち気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れてしまうような異常が発生したことを示す信号）が出力される。そして、このハイレベルの信号は放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４に入力される。
【０１２３】
放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３４は、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号がハイレベルとなる放電制御期間中のみ放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、放電電流制御ＦＥＴ６１への駆動信号がハイレベルならば、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からのハイレベル出力は有効となり、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及びＮＯＴゲート３７に入力される。
【０１２４】
これにより、ＮＯＴゲート３７から気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３にはローレベル信号が入力されるため、放電電流制御時であって気筒ＦＥＴ駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３からの出力はローレベルに転じる。そのため、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。
【０１２５】
ここで、放電時気筒過電流検出コンパレータ２４の非反転入力端子に入力される放電時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）は、異常発生によって気筒ＦＥＴ６３の電流値が急上昇してもその値が気筒ＦＥＴ６３のスペック（正常な放電電流・ピーク電流に耐えうる程度のスペック）を超える前に放電時気筒過電流検出コンパレータ２４の出力がハイレベルとなるように設定されている。よって、気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れてしまうような異常が発生したとしても、気筒ＦＥＴ６３の電流が実際に過電流となってしまう前に、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。これにより、気筒ＦＥＴ６３は過電流から保護されることとなる。
【０１２６】
次に、定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れるような異常が生じた場合、定電流制御が開始されると、気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流に対して定電流検出抵抗Ｒ２に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は定電流／気筒電流比較オペアンプ１７から定電流時電流差出力として出力され、この定電流時電流差出力が定電流過電流検出閾値（３Ｖ）を超えると、定電流過電流検出コンパレータ２２からハイレベルの信号（即ち定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れてしまうような異常が発生したことを示す信号）が出力される。そして、このハイレベルの信号は定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２に入力される。
【０１２７】
定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２は、ＮＯＴゲート３５との協働により、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルとなる定電流制御期間中のみ定電流過電流検出コンパレータ２２からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号がハイレベルの場合は定電流過電流検出コンパレータ２２からの出力は無効となるが、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号がローレベルならば、定電流過電流検出コンパレータ２２からのハイレベル出力は有効となり、定電流ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及び定電流過電流保護用ＯＲゲート４２に入力される。
【０１２８】
これにより、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２にはハイレベル信号が入力されるため、定電流制御時であって定電流ＦＥＴ駆動回路７からローレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２からの出力はハイレベルに転じる。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされる。
【０１２９】
ここで、定電流過電流検出コンパレータ２２の反転入力端子に入力される定電流過電流検出閾値（３Ｖ）は、異常発生によって定電流制御ＦＥＴ６２の電流値が急上昇してもその値が定電流制御ＦＥＴ６２のスペック（正常制御電流に耐えうる程度のスペック）を超える前に定電流過電流検出コンパレータ２２の出力がハイレベルとなるように設定されている。よって、定電流制御ＦＥＴ６２に過電流が流れてしまうような異常が発生したとしても、定電流制御ＦＥＴ６２の電流が実際に過電流となってしまう前に、定電流制御ＦＥＴ６２はオフされる。これにより、定電流制御ＦＥＴ６２は過電流から保護されることとなる。
【０１３０】
また、定電流制御時に気筒ＦＥＴ６３に過電流が流れるような異常が生じた場合、定電流制御が開始されると、定電流検出抵抗Ｒ２に流れる電流に対して気筒電流検出抵抗Ｒ３に流れる電流が急上昇していき、両者の差が広がる。この差は定電流／気筒電流比較オペアンプ１７から定電流時電流差出力として出力され、両者の差が大きくなって定電流時電流差出力が中間電圧である２．５Ｖから減少していき、定電流時気筒過電流検出閾値（２Ｖ）より小さくなると、定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からハイレベルの信号が出力される。そして、このハイレベルの信号は定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３に入力される。
【０１３１】
定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３３は、定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３２と同様、定電流ＦＥＴ駆動回路７からの駆動信号がローレベルとなる定電流制御期間中のみ定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からの出力を有効とするために備えられているものである。そのため、定電流制御ＦＥＴ６２への駆動信号がローハイレベルならば、定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からのハイレベル出力は有効となり、気筒ＦＥＴ過電流検出信号としてマイコン５及びＮＯＴゲート３８に入力される。
【０１３２】
これにより、ＮＯＴゲート３８から気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３にはローレベル信号が入力されるため、定電流制御時であって気筒ＦＥＴ駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力されているにもかかわらず、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３からの出力はローレベルに転じる。そのため、気筒ＦＥＴ６３はオフされる。
【０１３３】
このように、本実施形態では、表１に示した各異常モードのうちいずれかの異常が発生した場合、各過電流検出コンパレータ２１〜２４のいずれかにおいてハイレベル信号が出力される。そして、放電過電流検出コンパレータ２１及び放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からのハイレベル信号は、放電電流制御時（放電電流制御ＦＥＴ６１へハイレベル信号が出力されている時）に有効となってそれぞれ過電流検出信号として出力される。また、定電流過電流検出コンパレータ２２及び定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からのハイレベル信号は、定電流制御時であって定電流制御ＦＥＴ６２へローレベル信号が出力されている時に有効となってそれぞれ過電流検出信号として出力される。そして、この過電流検出信号により、異常によって電流が増大しつつあるＦＥＴがオフされ、過電流が未然に防止される。
【０１３４】
なお、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４は、異常発生により一旦ハイレベルの過電流検出信号が出力されると、その後は入力信号に関係なくそのハイレベルの過電流検出信号の出力を継続するように構成されている。そのため、異常発生により過電流が流れるおそれのあるＦＥＴは、異常発生後は継続してオフされる。
【０１３５】
このように、本実施形態のインジェクタ駆動装置では、インジェクタ駆動用ＩＣ３単独で、異常発生時に過電流防止対象のＦＥＴをオフさせることが可能であるが、これに加えて、異常発生時にマイコン５から制御指令によっても、過電流防止対象のＦＥＴをオフさせるようにしている。例えば、放電制御時に放電電流制御ＦＥＴ６１に過電流が流れるような異常が発生した場合、ＮＯＴゲート３６から放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１へローレベル信号が入力されることにより、放電電流制御ＦＥＴ６１はオフされることになるのだが、これに加えて、マイコン５が、放電ＦＥＴ駆動回路６からの駆動信号をローレベルにするよう制御指令を出力するのである。
【０１３６】
即ち、上述したように各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４からの各過電流検出信号は、マイコン５にも入力される。そして、マイコン５においても、その入力された過電流検出信号に基づいてどのような異常が生じたか、さらにはどのＦＥＴに過電流が流れるおそれがあるかを判断し、過電流が流れるおそれのあるＦＥＴをオフさせるための制御指令を出力する。
【０１３７】
図３に、マイコン５が実行する過電流保護処理のフローチャートを示す。この過電流保護処理が開始されると、まず、放電制御が開始されたか否かが判断され（Ｓ１１０）、放電制御が開始されると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、異常が検出されたか否か、即ち、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４のいずれかからハイレベルの過電流検出信号が入力されたか否かが判断される（Ｓ１２０）。
【０１３８】
このとき、異常が生じていた場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、その異常モードに応じて、過電流が流れるおそれのある過電流防止対象のＦＥＴをオフさせるための制御指令が出力される（Ｓ１３０）。例えば、コモン端子ＧＮＤショートの発生によって放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１から放電ＦＥＴ過電流検出信号（ハイレベル信号）が入力された場合、マイコン５は、放電ＦＥＴ駆動回路６に対し、放電電流制御ＦＥＴ６１へローレベルの駆動信号を出力させるための制御指令を出力する。
【０１３９】
その後、所定の異常検出処理を実行して（Ｓ１４０）、本過電流保護処理を終了する。なお、異常検出処理は、例えば、車両の運転者に対する視覚的或いは聴覚的な警告の発信や、ダイアグ記録などが行われる。
【０１４０】
一方、Ｓ１２０の判断処理において異常が検出されなければ、放電制御が終了したか否かが判断される（Ｓ１５０）。そして、放電制御期間中であれば再びＳ１２０に戻るが、放電制御が終了した場合、定電流制御ＦＥＴ６２がオンされているか否か、即ち定電流ＦＥＴ駆動回路７に対して定電流制御ＦＥＴ６２をオンすべき旨の制御指令を出力しているか否かが判断される（Ｓ１６０）。
【０１４１】
ここで、定電流制御ＦＥＴ６２がオンされていなければ（Ｓ１６０：ＮＯ）、定電流制御が終了したか否かが判断され（Ｓ１８０）、定電流制御が終了したならば（Ｓ１８０：ＹＥＳ）そのまま一旦本処理を終了するが、まだ定電流制御が継続中であれば（Ｓ１８０：ＮＯ）、再びＳ１６０に戻る。
【０１４２】
Ｓ１６０の判断処理において定電流制御ＦＥＴ６２がオンされている場合、異常が検出されたか否か、即ち、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４のいずれかからハイレベルの過電流検出信号が入力されたか否かが判断される（Ｓ１７０）。このとき、異常が生じていなければＳ１８０に進むが、異常が生じていれば、Ｓ１３０に進み、上述した通り、過電流防止対象のＦＥＴをオフさせるための制御指令が出力される。
【０１４３】
以上説明したように、本実施形態のインジェクタ駆動装置では、放電制御時には、放電電流検出抵抗Ｒ１による検出値（放電電流制御ＦＥＴ６１の通電電流）と気筒電流検出抵抗Ｒ３の検出値（気筒ＦＥＴ６３の通電電流）とが比較され、両者の差が所定レベルを超えたとき、即ち放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６からの放電時電流差出力が２Ｖを下回るか或いは３Ｖを超えたとき、それぞれ対応する過電流検出信号が出力されて、過電流防止対象のＦＥＴがオフされる。
【０１４４】
つまり、通電電流が実際に過電流に達したことをもって異常の発生を検出するのではなく、通電電流が正常レベルに保持されている間に、負荷（コイルＬ１）の上流側と下流側の電流差に基づいて、異常を検出するようにしている。そのため、過電流に備えて各ＦＥＴ６１，６２，６３のスペックを必要以上に高く必要がなく、正常時の電流に耐えうる程度のスペックで十分である。しかも、表１に示したいずれの異常モードに対しても、異常発生時には通電電流に差が生じるため、いずれの異常モードも検出することが可能である。
【０１４５】
また、単に電流差が生じたことのみをもって無条件に異常と判定するのではなく、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４を備えることにより、真に異常と判定すべき場合にのみ異常判定（過電流検出信号の出力）を行うようにしている。即ち、放電過電流検出コンパレータ２１及び放電時気筒過電流検出コンパレータ２４からの出力信号は放電ＦＥＴ駆動回路６からハイレベルの駆動信号が出力されて放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１からハイレベルの駆動信号が出力されているときに有効となり、定電流過電流検出コンパレータ２２及び定電流時気筒過電流検出コンパレータ２３からの出力信号は定電流ＦＥＴ駆動回路７からローレベルの駆動信号が出力されて定電流過電流保護用ＯＲゲート４２からローレベルの駆動信号が出力されているときに有効となる。そのため、放電制御期間および定電流制御期間のそれぞれにおいて適切な異常判定を行うことができる。
【０１４６】
また、各異常判定マスク用ＡＮＤゲート３１〜３４のいずれかで異常が判定されとき（つまりハイレベル信号が出力されたとき）、過電流防止対象のＦＥＴに対し、インジェクタ駆動用ＩＣ３自身がそのＦＥＴをオフさせるよう動作するのに加え、マイコン５からも、そのＦＥＴをオフさせるための制御指令が出力される。そのため、異常発生時の各ＦＥＴ６１〜６３の保護（オフ）をより確実に行うことができる。
【０１４７】
なお、本実施形態において、放電電流制御ＦＥＴ６１は本発明の高電圧スイッチング手段に相当し、定電流制御ＦＥＴ６２は本発明の第１スイッチング手段に相当し、気筒ＦＥＴ６３は本発明の第２スイッチング手段に相当し、放電電流／気筒電流比較オペアンプ１６は本発明の第２電流比較手段に相当し、定電流／気筒電流比較オペアンプ１７は本発明の第１電流比較手段に相当する。
【０１４８】
また、マイコン５は本発明の通電制御手段として機能すると共に本発明の過電流保護手段（通電停止手段）としても機能する。また、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２、気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３はいずれも本発明の過電流保護手段（強制オフ手段）に相当する。
【０１４９】
尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、通電開始時にまず放電制御を行って放電電流を流し、その後定電流制御に移行して電流値を一定レベルに保持するよう構成されたインジェクタ駆動装置を例に挙げて説明したが、このような構成に限らず、例えば放電制御は行わずに定電流制御のみを行うような回路に対しても本発明を適用可能である。
【０１５０】
具体的には、電源ライン（電源電圧ＶＢ）から定電流検出抵抗Ｒ２、定電流制御ＦＥＴ６２、ダイオードＤ１、コモン端子５１、コイルＬ１、ＴＷＶ端子５２、気筒ＦＥＴ６３、気筒電流検出抵抗Ｒ３を介してグランドラインに至るような構成のみを備えた回路に対しても、定電流検出抵抗Ｒ２と気筒電流検出抵抗Ｒ３との検出値の差に基づいて、上記実施形態と全く同じように異常の検出及び過電流保護を行うことができる。
【０１５１】
また、上記実施形態では、異常発生時にインジェクタ駆動用ＩＣ３単独で過電流保護対象のＦＥＴをオフさせることができるよう、放電過電流保護用ＡＮＤゲート４１、定電流過電流保護用ＯＲゲート４２、及び気筒過電流保護用ＡＮＤゲート４３を備えたが、異常発生時にマイコン５からの制御指令により過電流保護対象のＦＥＴをオフさせることができれば、これら各ゲート４１，４２，４３は必ずしも備える必要はない。ただ、より信頼性を高め、且つ異常時により迅速な過電流保護を行うためには、これら各ゲート４１，４２，４３を備えた構成が好ましい。
【０１５２】
更に、上記実施形態では、誘導性負荷としてのコイルＬ１を通電駆動する回路を対象としてその異常を検出し、異常発生時には過電流保護対象のＦＥＴをオフさせるようにしたが、コイルＬ１はあくまでも一例であり、誘導性負荷以外の他の負荷を通電駆動する回路に対しても本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本実施形態の過電流保護機能を備えたインジェクタ駆動装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】コイルＬ１への通電波形及び各ＦＥＴの状態を示すグラフである。
【図３】過電流保護処理を示すフローチャートである。
【図４】インジェクタ駆動装置の概略構成を示す構成図である。
【図５】従来の過電流保護機能（過電流検出閾値設定方式）を備えたインジェクタ駆動装置の概略構成を示す構成図である。
【図６】従来の過電流保護機能（電流変化率検出方式）を備えたインジェクタ駆動装置の概略構成を示す構成図である。
【図７】異常発生時の電流値とＦＥＴの定格との関係を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１…ＥＣＵ、３…インジェクタ駆動用ＩＣ、５…マイコン、６…放電ＦＥＴ駆動回路、７…定電流ＦＥＴ駆動回路、８…気筒ＦＥＴ駆動回路、９…充電制御回路、１１…放電電流検出オペアンプ、１２…定電流検出オペアンプ、１３…気筒電流検出オペアンプ、１６…放電電流／気筒電流比較オペアンプ、１７…定電流／気筒電流比較オペアンプ、２１…放電過電流検出コンパレータ、２１ａ…放電過電流検出閾値生成部、２２…定電流過電流検出コンパレータ、２２ａ…定電流過電流検出閾値生成部、２３…定電流時気筒過電流検出コンパレータ、２３ａ…定電流時気筒過電流検出閾値生成部、２４…放電時気筒過電流検出コンパレータ、２４ａ…放電時気筒過電流検出閾値生成部、３１…放電ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３２…定電流ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３３…定電流時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３４…放電時気筒ＦＥＴ異常判定マスク用ＡＮＤゲート、３５，３６，３７，３８…ＮＯＴゲート、４１…放電過電流保護用ＡＮＤゲート、４２…定電流過電流保護用ＯＲゲート、４３…気筒過電流保護用ＡＮＤゲート、５１…コモン端子、５２…ＴＷＶ端子、６１…放電電流制御ＦＥＴ、６２…定電流制御ＦＥＴ、６３…気筒ＦＥＴ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ０…ダイオード、Ｃ０…チャージコンデンサ、Ｌ１…コイル、Ｌ０…インダクタ、Ｒ１…放電電流検出抵抗、Ｒ２…定電流検出抵抗、Ｒ３…気筒電流検出抵抗、ＴＲ０…充電用トランジスタ
【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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【図７】
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