JP6270386B2 - Booster power supply device and injector drive system - Google Patents
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Description
本発明は、昇圧電源装置およびインジェクタ駆動システムに関し、例えば、車載用インジェクタに必要な高電圧を生成する昇圧電源装置およびそれを含んだインジェクタ駆動システムに関する。 The present invention relates to a booster power supply device and an injector drive system, for example, a booster power supply device that generates a high voltage required for an in-vehicle injector and an injector drive system including the same.
例えば、特許文献1には、高圧電源回路によってコンデンサを充電し、このコンデンサをトランジスタ(スイッチ)を介してインジェクタに接続することで、インジェクタのソレノイドコイルに大きな電流を印加する燃料噴射制御システムが示されている。また、特許文献2には、出力電圧の上昇期間/下降期間に応じて、出力電圧のフィードバック電圧の比較対象となるしきい値電圧を変えてスイッチング制御を行うスイッチング電源装置が示されている。
For example,
例えば、車載用のECU(Engine control unit)には、特許文献1に示されるようなインジェクタを駆動するための駆動回路が搭載される。インジェクタに対しては例えば10A等のような大きな電流を所定の期間内に印加する必要があるため、特許文献1の駆動回路では、このような要求を満たすためのコンデンサが必要とされる。この場合、ECUに大容量の電解コンデンサを搭載する必要性が生じる。
For example, a vehicle-mounted ECU (Engine control unit) is equipped with a drive circuit for driving an injector as disclosed in
近年、ECUの小型化が強く求められている。こうした中、ECUに大容量の電解コンデンサを搭載した場合、高さ方向のサイズが増大したり、あるいは、並列接続のコンデンサを用いる場合であっても広い実装面積が必要とされる。このため、ECUの小型化の要求を満たすことが困難となる恐れがあり、加えて、低コスト化も十分に図れない場合がある。 In recent years, there has been a strong demand for miniaturization of ECUs. Under these circumstances, when a large-capacity electrolytic capacitor is mounted on the ECU, the size in the height direction is increased, or a large mounting area is required even when a capacitor connected in parallel is used. For this reason, it may be difficult to satisfy the demand for miniaturization of the ECU, and in addition, the cost may not be sufficiently reduced.
本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、昇圧電源装置およびそれを含んだインジェクタ駆動システムの小型化を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above, and one of its purposes is to realize miniaturization of a boost power supply device and an injector drive system including the same.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 An outline of representative ones of the embodiments disclosed in the present application will be briefly described as follows.
本実施の形態による昇圧電源装置は、インダクタと、第1および第2スイッチと、ダイオードと、平滑用コンデンサと、インダクタ電流センサと、インダクタ電流制御部と、出力電圧制御部と、を有する。インダクタの一端(第1ノード)には、直流電圧が印加される。第1スイッチは、インダクタの他端(第2ノード)をグラウンドに接続する。ダイオードは、第2ノードと電源出力ノードとの間に、第2ノード側をアノード、電源出力ノード側をカソードとして接続される。平滑用コンデンサは、電源出力ノードとグラウンドの間に接続される。第2スイッチは、電源出力ノードの出力電源を誘導性負荷に供給する。インダクタ電流センサは、インダクタに流れるインダクタ電流の大きさを検出する。インダクタ電流制御部は、インダクタ電流センサの検出結果を用いて、第1スイッチのスイッチング制御を介してインダクタ電流を制御する。出力電圧制御部は、電源出力ノードの出力電源電圧を制御する。ここで、インダクタ電流制御部は、下限電流閾値と上限電流閾値を持つ第1閾値セットと、第1閾値セットよりも高い下限電流閾値と高い上限電流閾値を持つ第2閾値セットとが設定され、インダクタ電流が第1または第2閾値セットの下限電流閾値と上限電流閾値との間に収まるように第1スイッチをスイッチング制御する。また、第1閾値セットと第2閾値セットは、誘導性負荷で生じる負荷電流に追従するように切り替えられる。 The step-up power supply device according to the present embodiment includes an inductor, first and second switches, a diode, a smoothing capacitor, an inductor current sensor, an inductor current control unit, and an output voltage control unit. A DC voltage is applied to one end (first node) of the inductor. The first switch connects the other end (second node) of the inductor to the ground. The diode is connected between the second node and the power output node with the second node side as an anode and the power output node side as a cathode. The smoothing capacitor is connected between the power supply output node and the ground. The second switch supplies the output power of the power output node to the inductive load. The inductor current sensor detects the magnitude of the inductor current flowing through the inductor. The inductor current control unit controls the inductor current through the switching control of the first switch using the detection result of the inductor current sensor. The output voltage control unit controls the output power supply voltage of the power supply output node. Here, the inductor current control unit is set with a first threshold set having a lower limit current threshold and an upper limit current threshold, and a second threshold set having a lower limit current threshold higher than the first threshold set and a higher upper limit current threshold, The first switch is subjected to switching control so that the inductor current falls between the lower limit current threshold and the upper limit current threshold of the first or second threshold set. The first threshold set and the second threshold set are switched so as to follow the load current generated in the inductive load.
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、昇圧電源装置およびそれを含んだインジェクタ駆動システムの小型化が実現可能になる。 The effects obtained by the representative embodiments of the invention disclosed in the present application will be briefly described. This makes it possible to reduce the size of the step-up power supply device and the injector drive system including the boost power supply device.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。 In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant, and one is the other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
《インジェクタ駆動システム(比較例)の構成》
図1は、本発明の比較例として検討したインジェクタ駆動システムにおいて、その概略構成例を示す回路図である。自動車に搭載されたインジェクタ17は、例えば、車載バッテリから供給される電源電圧(例えば12VのVB)を高電圧(例えば65VのVbst)に昇圧する昇圧電源回路11によって駆動される。この高電圧でインジェクタを駆動することで、瞬間的に大きいインジェクタ電流(例えば10A程度)を生成することが可能である。
<Configuration of injector drive system (comparative example)>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of an injector drive system studied as a comparative example of the present invention. The
図1に示すインジェクタ駆動システムは、バッテリ12と、インジェクタ17と、昇圧電源回路11と、スイッチ素子16,30と、逆流防止ダイオード29,31と、インジェクタ電流(Iinj)を放電するためのダイオード28と、外部通信端子21と、マイコン22を備える。昇圧電源回路11は、昇圧用インダクタ13と、スイッチング素子14と、ダイオード25と、昇圧制御部23と、平滑用コンデンサ24と、昇圧用インダクタ13に流れるインダクタ電流の大きさを検出するインダクタ電流センサ42を備える。
The injector drive system shown in FIG. 1 includes a
インジェクタ17は、インジェクタ用コイル(ソレノイドコイル)18と、スイッチ素子19と、インジェクタ用コイル18に流れるインジェクタ電流(Iinj)の大きさを検出するインジェクタ電流センサ20を備える。インジェクタ電流センサ20は、ここでは抵抗素子によって構成される。スイッチ素子19は、インジェクタ用コイル18を駆動する際に、マイコン22からの制御信号26によってオンに制御される。
The
昇圧電源回路11において、スイッチング素子14がオンの際には、昇圧用インダクタ13に電流が流れ(エネルギーが蓄積され)、スイッチング素子14がオフの際には、昇圧用インダクタ13に蓄積されたエネルギーがダイオード25を介して平滑用コンデンサ24に伝送される。これによって、平滑用コンデンサ24の一端(電源出力ノード)に高出力電圧(Vbst)が生成される。昇圧制御部23は、この昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)が所望の電圧になるようにスイッチング素子14のオン・オフを制御する。
In the step-up
マイコン22は、外部通信端子21からの信号と、インジェクタ電流センサ20で検出されたインジェクタ電流(Iinj)の大きさに基づいて、スイッチ素子19の制御信号26と、スイッチ素子16の制御信号27と、スイッチ素子30の制御信号32とをそれぞれ生成する。スイッチ素子16は、インジェクタ17を昇圧電源回路11で駆動する際にオンに制御され、スイッチ素子30は、インジェクタ17をバッテリ12で駆動する際にオンに制御される。
Based on the signal from the
図2は、図1のインジェクタ駆動システムの動作例を示す波形図である。マイコン22は、外部通信端子21からの信号(Vc)の立ち上がり動作(時刻t1)を受けて、制御信号26,27を立ち上げる。これにより、スイッチ素子16,19はオンとなり、昇圧電源回路11がインジェクタ用コイル18の駆動を開始する。インジェクタ用コイル18を駆動開始時(時刻t1)、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)の値はVmaxである。その後、インジェクタ用コイル18の駆動によりインジェクタ電流(Iinj)が上昇することで、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)の値は平滑用コンデンサ24の放電により低下していく。昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)の値が、昇圧制御部23に設定された閾値(Vth)より下回ったら、昇圧制御部23は、昇圧電源回路11による昇圧動作を開始する(時刻t2)。
FIG. 2 is a waveform diagram showing an operation example of the injector drive system of FIG. In response to the rising operation (time t1) of the signal (Vc) from the
また、昇圧制御部23は、インダクタ電流センサ42で検出されたインダクタ電流(IL)の値に基づいて、昇圧電源回路11のダイオード25を介して流れる平均出力電流(Imos)が既定の電流値になるようにスイッチング素子14のオン・オフを制御する。その後、マイコン22は、インジェクタ電流センサ20で検出されたインジェクタ電流(Iinj)が開弁電流(Imax)になったら、制御信号27によりスイッチ素子16をオフに制御する(時刻t3)。これにより、昇圧電源回路11は、インジェクタ用コイル18の駆動を停止する。なお、開弁電流(Imax)とは、インジェクタ17が燃料噴射を開始する際に弁を開くのに必要とされる電流であり、その電流値と、その電流値に達するまでの時間は、インジェクタの仕様に基づいて定められる。
Further, the
図2の時刻t3以降、昇圧電源回路11の出力電流は、インジェクタ用コイル18には供給されずに平滑用コンデンサ24の充電電流となるため、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)は上昇していく。昇圧制御部23は、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)が既定の最大値(Vmax)になったら、昇圧電源回路11による昇圧動作を停止する(時刻t5)。
After the time t3 in FIG. 2, the output current of the boost
また、時刻t3以降、インジェクタ電流(Iinj)は、ダイオード28を介した放電により低下する。マイコン22は、インジェクタ電流センサ20の検出結果に基づき、低下しているインジェクタ電流(Iinj)の値が既定の電流値(Ihold)になったら(時刻t4)、この保持電流(Ihold)を保てるように、制御信号32を介してスイッチ素子30のオン・オフを制御する。この際には、インジェクタ用コイル18は、バッテリ12から直接駆動される。
Also, after time t3, the injector current (Iinj) decreases due to the discharge through the
その後、マイコン22は、外部通信端子21からの信号(Vc)が立ち下がったら、制御信号32をオフレベルに固定し、スイッチ素子30をオフに制御する(時刻t6)。これにより、インジェクタ電流(Iinj)は、ダイオード28を介した放電によりゼロまで低下する(時刻t7)。インジェクタ電流(Iinj)がゼロになったら(時刻t7)、マイコン22は、制御信号26によりスイッチ素子19をオフに制御する。
After that, when the signal (Vc) from the
このように、インジェクタ用コイル18は、順に、昇圧電源回路11とバッテリ12によって駆動される。ここで、図1および図2に示したインジェクタの駆動方式は、前述した特許文献1の方式と異なり、時刻t1〜t3の期間で、昇圧電源回路11の平均出力電流(Imos)を用いてインジェクタ用コイル18を駆動する方式となっている。このため、平滑用コンデンサ24の容量値を削減できる可能性がある。
Thus, the
しかしながら、当該駆動方式では、次ぎのような問題が生じ得る。時刻t1〜t3の期間中、インジェクタ電流(Iinj)は昇圧電源回路11の平均出力電流(Imos)よりも高いため、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)は低下していく。また、インジェクタ電流(Iinj)が昇圧電源回路11の平均出力電流(Imos)よりも大きいほど、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)の低下は大きくなる。
However, this driving method can cause the following problems. During the period from time t1 to t3, the injector current (Iinj) is higher than the average output current (Imos) of the boost
その結果、インジェクタ用コイル18に印加される電圧が低下し、これに応じてインジェクタ電流(Iinj)の上昇率(傾き)も低下するため、既定の時間内に必要な開弁電流(Imax)に達しない可能性がある。これを防止するためには、昇圧電源回路11の出力電圧(Vbst)の低下をある程度抑制する必要があり、結局、平滑用コンデンサ24として、ある程度大容量な電解コンデンサ(例えば470μF等)が必要となってしまう。
As a result, the voltage applied to the
(実施の形態1)
《インジェクタ駆動システムの構成》
図3は、本発明の実施の形態1によるインジェクタ駆動システムにおいて、その概略構成例を示す回路図である。図3のインジェクタ駆動システムは、昇圧制御部35およびマイコン33の構成を除いて、図1の構成例と同様な構成を備えている。図3のインジェクタ駆動システムは、バッテリ12と、昇圧電源装置10aと、インジェクタ17を備える。昇圧電源装置10aは、例えば、車載用のECUに搭載される。昇圧電源装置10aは、昇圧電源回路34と、スイッチ素子16,30と、逆流防止ダイオード29,31と、インジェクタ電流(Iinj)を放電するためのダイオード28と、外部通信端子21と、マイコン33を備える。
(Embodiment 1)
《Injector drive system configuration》
FIG. 3 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of the injector drive system according to
インジェクタ17は、誘導性負荷であり、インジェクタ用コイル(ソレノイドコイル)18と、スイッチ素子19と、インジェクタ用コイル18に流れる負荷電流(すなわちインジェクタ電流(Iinj))の大きさを検出するインジェクタ電流センサ20を備える。インジェクタ電流センサ20は、ここでは抵抗素子によって構成される。スイッチ素子19は、インジェクタ用コイル18を駆動する際に、マイコン22からの制御信号26によってオンに制御される。
The
昇圧電源回路34は、昇圧用インダクタ13と、スイッチング素子(第1スイッチ)14と、ダイオード25と、平滑用コンデンサ24と、インダクタ電流センサ42と、昇圧制御部35を備える。昇圧用インダクタ13の一端(第1ノード)には、バッテリ12からの直流電圧(VB)が印加される。スイッチング素子(第1スイッチ)14は、昇圧用インダクタ13の他端(第2ノード)をグラウンド(GND)に接続する。ダイオード25は、第2ノードと電源出力ノード(Vbst)との間に、第2ノード側をアノード、電源出力ノード側をカソードとして接続される。
The step-up
平滑用コンデンサ24は、電源出力ノード(Vbst)とグラウンドGNDの間に接続される。インダクタ電流センサ42は、昇圧用インダクタ13に流れるインダクタ電流(IL)の大きさを検出する。昇圧制御部35は、インダクタ電流制御部36と、出力電圧制御部37を備え、昇圧電源回路34の電源出力ノードに生成される出力電圧(Vbst)が所望の電圧になるようにスイッチング素子14をスイッチング制御(すなわちオン・オフ制御)する。
The smoothing
昇圧電源回路34において、スイッチング素子14がオンの際には、昇圧用インダクタ13に電流が流れ(エネルギーが蓄積され)、スイッチング素子14がオフの際には、昇圧用インダクタ13に蓄積されたエネルギーがダイオード25を介して平滑用コンデンサ24に伝送される。これによって、平滑用コンデンサ24の一端(電源出力ノード)に高出力電圧(Vbst)が生成される。
In the step-up
出力電圧制御部37は、制御信号52を介してインダクタ電流制御部36に動作の開始/停止を指示することで、間接的に、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)を制御する。具体的には、出力電圧制御部37は、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)からのフィードバック電圧44が既定の上限電圧閾値(Vmax)を上回ったら、インダクタ電流制御部36に動作の停止を指示する。この場合、インダクタ電流制御部36は、スイッチング素子14の制御信号38をオフレベルに固定することで昇圧電源回路34の昇圧動作を停止する。一方、出力電圧制御部37は、フィードバック電圧44が既定の下限電圧閾値(Vth)を下回ったら、インダクタ電流制御部36に動作の開始を指示する。この場合、インダクタ電流制御部36は、制御信号38を介してスイッチング素子14のスイッチング制御を開始し、昇圧電源回路34の昇圧動作を開始する。
The output
インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流センサ42によって検出されたインダクタ電流値43を用いて、スイッチング素子14のスイッチング制御を介してインダクタ電流(IL)を制御する。この際に、インダクタ電流制御部36は、下限電流閾値および上限電流閾値を持つ閾値セットが設定され、インダクタ電流値43がこの下限電流閾値と上限電流閾値との間に収まるように、スイッチング素子14をスイッチング制御する。具体的には、インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流値43が上限電流閾値を上回ったら、制御信号38をオフレベルに駆動することでスイッチング素子14をオフに制御し、下限電流閾値を下回ったら、制御信号38をオンレベルに駆動することでスイッチング素子14をオンに制御する。インダクタ電流(IL)は、スイッチング素子14がオフの間は低下し、オンの間は上昇する。さらに、インダクタ電流制御部36には、このような閾値セットが複数設定される。なお、前述したように、インダクタ電流制御部36の全体動作は、出力電圧制御部37からの制御信号52に基づいて制御される。
The inductor
マイコン33は、外部通信端子21からの信号(Vc)と、インジェクタ電流センサ20で検出されたインジェクタ電流(Iinj)の大きさに基づいて各種制御信号を生成する。具体的には、マイコン33は、スイッチ素子19の制御信号26と、スイッチ素子16の制御信号27と、スイッチ素子30の制御信号32と、インダクタ電流制御部36の制御信号39,40と、出力電圧制御部37の制御信号41とをそれぞれ生成する。この内、制御信号39は、インジェクタ電流センサ20での検出結果に基づいて生成され、前述したインダクタ電流制御部36に設定される複数の閾値セットは、当該制御信号39に応じて切り替えられる。
The
スイッチ素子(第2スイッチ)16は、インジェクタ17を昇圧電源回路34で駆動する際に制御信号27を介してオンに制御され、電源出力ノード(Vbst)の出力電源を逆流防止ダイオード29を介してインジェクタ17に供給する。スイッチ素子30は、インジェクタ17をバッテリ12で駆動する際に制御信号32を介してオンに制御され、バッテリ12の出力電源を逆流防止ダイオード31を介してインジェクタ17に供給する。
The switch element (second switch) 16 is turned on via a
図4は、図3におけるインダクタ電流制御部の概略構成例を示すブロック図である。図4のインダクタ電流制御部36は、ヒステリシスコンパレータ51と、入力端子48,49と、閾値設定端子50,55と、閾値設定部53とを備える。インダクタ電流制御部36は、入力端子48に入力されたインダクタ電流センサ42からのインダクタ電流値43と、閾値設定部53で設定された閾値セットとを比較し、スイッチング素子14をスイッチング制御するための制御信号38を生成する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of the inductor current control unit in FIG. The inductor
この際に、閾値設定部53には、前述したように、それぞれ下限電流閾値および上限電流閾値を持つ複数の閾値セットが設定される。閾値設定部53は、閾値設定端子50に入力されたマイコン33からの制御信号(切り替え信号)39に応じて、この複数の閾値セット間の切り替えを行い、ヒステリシスコンパレータ51に出力する下限電流閾値および上限電流閾値を変更する。また、各閾値セットが持つ下限電流閾値および上限電流閾値の値自体は、閾値設定端子55に入力されたマイコン33からの制御信号40に基づいて設定される。すなわち、各閾値セットが持つ下限電流閾値および上限電流閾値は、インジェクタ17の仕様に応じて自由に設定可能となっている。
At this time, as described above, a plurality of threshold sets each having a lower limit current threshold and an upper limit current threshold are set in the
ヒステリシスコンパレータ51は、閾値設定部53から出力される下限電流閾値および上限電流閾値と、インダクタ電流センサの検出結果となるインダクタ電流値43とを比較し、その比較結果に応じてスイッチング素子(第1スイッチ)14をスイッチング制御する。具体的には、ヒステリシスコンパレータ51は、インダクタ電流値43が下限電流閾値を下回った際にはスイッチング素子14をオンに制御し、インダクタ電流値43が上限電流閾値を上回った際にはスイッチング素子14をオフに制御する。
The
また、インダクタ電流制御部36は、入力端子49に入力された出力電圧制御部37からの制御信号52により、スイッチング制御の実行有無を制御する。制御信号52によりインダクタ電流制御部36の動作の停止が指示された場合、インダクタ電流制御部36は、制御信号38をオフレベルに固定する。一方、制御信号52によりインダクタ電流制御部36の動作の開始が指示された場合、インダクタ電流制御部36は、閾値設定部53で設定された閾値セットの下限電流閾値と上限電流閾値との間に入力端子48のインダクタ電流値43が収まるように制御信号38を生成し、スイッチング素子14をスイッチング制御する。
Further, the inductor
図5は、図3における出力電圧制御部の概略構成例を示すブロック図である。図5の出力電圧制御部37は、ヒステリシスコンパレータ47と、入力端子54と、閾値設定端子46と、閾値設定部45とを備える。出力電圧制御部37は、入力端子54に入力されたフィードバック電圧44と、閾値設定部45で設定された上限電圧閾値(Vmax)および下限電圧閾値(Vth)とを比較し、インダクタ電流制御部36の動作を制御する制御信号52を生成する。上限電圧閾値(Vmax)および下限電圧閾値(Vth)の値自体は、閾値設定端子46に入力されたマイコン33からの制御信号41に基づいて設定される。すなわち、上限電圧閾値(Vmax)および下限電圧閾値(Vth)は、インジェクタ17の仕様に応じて自由に設定可能となっている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of the output voltage control unit in FIG. 3. The output
《インジェクタ駆動システムの動作》
図6は、図3のインジェクタ駆動システムの動作例を示す波形図である。マイコン33は、外部通信端子21からの信号(Vc)の立ち上がりに応じて、制御信号26,27を立ち上げる(時刻t8)。これにより、スイッチ素子16,19はオンとなり、昇圧電源回路34によるインジェクタ用コイル18の駆動が開始される。
<Operation of injector drive system>
FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation example of the injector drive system of FIG. The
インジェクタ用コイル18の駆動開始時(時刻t8)、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)の値はVmaxである。その後、インジェクタ用コイル18の駆動により、インジェクタ電流(Iinj)が0から上昇することで、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)の値は、平滑用コンデンサ24の放電により低下していく。
At the start of driving of the injector coil 18 (time t8), the value of the output voltage (Vbst) of the boost
出力電圧制御部37は、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)の値が予め設定された下限電圧閾値(Vth)より下回ったら、制御信号52を介してインダクタ電流制御部36に動作の開始を指示する(時刻t9)。これにより、インダクタ電流制御部36は、昇圧電源回路34の昇圧動作を開始し、まず、制御信号38をオンレベルに駆動する。これに応じて、スイッチング素子14はオンとなり、インダクタ電流(IL)は0から上昇する。この時、インダクタ電流制御部36に設定される閾値セットは、上限電流閾値(V3)および下限電流閾値(V2)を持つ第1閾値セットである。
When the value of the output voltage (Vbst) of the boost
インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流センサ42で検出されたインダクタ電流(IL)(インダクタ電流値43)が、上限電流閾値(V3)を上回ったら、制御信号38をオフレベルに駆動する。これにより、インダクタ電流(IL)は下がっていく。その後、インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流(IL)(インダクタ電流値43)が、下限電流閾値(V2)を下回ったら、制御信号38をオンレベルに駆動する。これにより、インダクタ電流(IL)は上昇していく。このように、インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流(IL)が第1閾値セット(V2,V3)の範囲内に収まるように、スイッチング素子14をスイッチング制御する。
When the inductor current (IL) (inductor current value 43) detected by the inductor
その後、マイコン33は、インジェクタ電流センサ20で検出されたインジェクタ電流(Iinj)が予め設定された基準値(第1基準値)V1を上回ったら、制御信号39を発生する(時刻t20)。これにより、インダクタ電流制御部36に設定される閾値セットが、第1閾値セット(V2,V3)から第2閾値セット(V4,V5)に切り替えられる。第2閾値セットの上限電流閾値(V5)は、第1閾値セットの上限電流閾値(V3)よりも高い値を持ち、第2閾値セットの下限電流閾値(V4)は、第1閾値セットの下限電流閾値(V2)よりも高い値を持つ。なお、この例では、基準値V1は(Imax/2)近辺に設定され、各閾値セットにおける上限電流閾値と下限電流閾値との差分(ΔI)は同等に設定される。
Thereafter, the
第1閾値セット(V2,V3)が第2閾値セット(V4,V5)に切り替えられたのち、インダクタ電流(IL)は、第2閾値セットの上限電流閾値(V5)まで上昇する。インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流(IL)が上限電流閾値(V5)を上回ったら、制御信号38をオフレベルに駆動する。これにより、インダクタ電流(IL)は下がっていく。その後、インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流(IL)が下限電流閾値(V4)を下回ったら、制御信号38をオンレベルに駆動する。これにより、インダクタ電流(IL)は上昇していく。このように、インダクタ電流制御部36は、インダクタ電流(IL)が第2閾値セット(V4,V5)の範囲内に収まるように、スイッチング素子14をスイッチング制御する。
After the first threshold set (V2, V3) is switched to the second threshold set (V4, V5), the inductor current (IL) rises to the upper limit current threshold (V5) of the second threshold set. When the inductor current (IL) exceeds the upper limit current threshold value (V5), the inductor
以上のように、インダクタ電流制御部36は、第1および第2閾値セットを切り替えて用いることで、インダクタ電流(IL)を階段状に上昇させる。すなわち、第1および第2閾値セットは、インジェクタ電流(Iinj)に昇圧電源回路34の平均出力電流(Imos)が追従するように切り替えられる。その結果、前述した図2の場合と比較して、昇圧電源回路34の平均出力電流(Imos)とインジェクタ電流(Iinj)との差分が小さくなる。これにより、平滑用コンデンサ24の容量値を削減しても、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)に生じるリップル電圧を抑制することができる。
As described above, the inductor
その後、マイコン33は、インジェクタ電流センサ20で検出されたインジェクタ電流(Iinj)が開弁電流(Imax)に達したら、制御信号27を介してスイッチ素子16をオフに駆動する(時刻t19)。これにより、昇圧電源回路34の出力電流は、インジェクタ用コイル18には供給されずに平滑用コンデンサ24の充電電流となるため、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)は上昇していく。出力電圧制御部37は、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)が予め定めた上限電圧閾値(Vmax)に達したら、制御信号52を介してインダクタ電流制御部36に動作の停止を指示する(時刻t15)。これにより、制御信号38はオフレベルに固定され、スイッチング素子14はオフを保つため、インダクタ電流(IL)はゼロまで低下する。
Thereafter, when the injector current (Iinj) detected by the injector
昇圧電源回路34によるインジェクタ用コイル18の駆動を停止した後(時刻t19以後)、インジェクタ電流(Iinj)は、ダイオード28を介した放電によって低下する。マイコン33は、インジェクタ電流センサ20の検出結果に基づき、低下しているインジェクタ電流(Iinj)が既定の電流値(Ihold)になったら(時刻t16)、この保持電流(Ihold)を保てるように、制御信号32を介してスイッチ素子30のオン・オフを制御する。この際には、インジェクタ用コイル18は、バッテリ12から直接駆動される。
After the drive of the
その後、マイコン22は、外部通信端子21からの信号(Vc)が立ち下がったら、制御信号32をオフレベルに固定し、スイッチ素子30をオフに制御する(時刻t17)。これにより、インジェクタ電流(Iinj)は、ダイオード28を介した放電によりゼロまで低下する(時刻t18)。インジェクタ電流(Iinj)がゼロになったら(時刻t18)、マイコン22は、制御信号26を介してスイッチ素子19をオフに制御する。
Thereafter, when the signal (Vc) from the
このように、インジェクタ用コイル18は、順に、昇圧電源回路34とバッテリ12によって駆動される。この昇圧電源回路34による駆動の際に、インダクタ電流制御部36を用いてインダクタ電流(IL)が階段状になるように上昇させることで、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)に生じるリップル電圧を抑制することができる。これにより、平滑用コンデンサ24の容量値を削減しても、インジェクタ電流(Iinj)を、既定の時間内に必要な開弁電流(Imax)まで上昇させることができる。その結果、図1の構成例で必要とされた大容量の電解コンデンサ(例えば470μF等)を小容量のセラミックコンデンサ(例えば15μF等)に置き換えることが可能になる。
Thus, the
図7は、図3のインジェクタ駆動システムにおいて、既定の時間内に既定の開弁電流(Imax)を得るのに必要な、平滑用コンデンサの容量値と、インダクタ電流(IL)を階段状に制御する際の段数との関係例を示す図である。図3および図6では、インダクタ電流(IL)を2段階で制御したが、勿論、これに限定されるものではなく、更に段数を増やすことで、理想的には、平均出力電流(Imos)とインジェクタ電流(Iinj)との差分をより小さくすることができる。 FIG. 7 shows a stepwise control of the capacitance value of the smoothing capacitor and the inductor current (IL) necessary to obtain a predetermined valve opening current (Imax) within a predetermined time in the injector drive system of FIG. It is a figure which shows the example of a relationship with the stage number at the time of doing. In FIG. 3 and FIG. 6, the inductor current (IL) is controlled in two stages, but of course, the present invention is not limited to this. Ideally, the average output current (Imos) is increased by increasing the number of stages. The difference from the injector current (Iinj) can be further reduced.
例えば、インダクタ電流(IL)を3段階で制御する際には、図6に示した第1基準値(V1)に加えて第2基準値を設け、図6に示した第1および第2閾値セットに加えて更に第3閾値セットを設ければよい。この場合、第2基準値(例えば(2/3)×Imax)は第1基準値(例えば(1/3)×Imax)よりも大きく、第3閾値セットの上限電流閾値は、第2閾値セットの上限電流閾値(V5)よりも高い値を持ち、第3閾値セットの下限電流閾値は、第2閾値セットの下限電流閾値(V4)よりも高い値を持つ。 For example, when the inductor current (IL) is controlled in three stages, a second reference value is provided in addition to the first reference value (V1) shown in FIG. 6, and the first and second threshold values shown in FIG. A third threshold set may be provided in addition to the set. In this case, the second reference value (for example, (2/3) × Imax) is larger than the first reference value (for example, (1/3) × Imax), and the upper limit current threshold of the third threshold set is the second threshold set. The lower limit current threshold of the third threshold set has a value higher than the lower limit current threshold (V4) of the second threshold set.
図7において、例えば、開弁電流(Imax)を一定とした場合、平滑用コンデンサ24の容量値を小さくするほど必要な段数が増える。言い換えれば、段数を増やすほど、平滑用コンデンサ24の容量値を小さくできる。また、平滑用コンデンサ24の容量値を一定とした場合、開弁電流(Imax)が大きくなるほど、必要な段数が増える。言い換えれば、段数を増やすことで、より大きい開弁電流(Imax)に対応することができる。
In FIG. 7, for example, when the valve opening current (Imax) is constant, the number of necessary stages increases as the capacitance value of the smoothing
《インダクタ電流制御部の詳細》
図8は、図4のインダクタ電流制御部周りの詳細な構成例を示す回路ブロック図である。図4のインダクタ電流制御部36は、例えば、図8のような回路で構成される。図8のインダクタ電流制御部36は、コンパレータ72a,72bと、セットリセットフリップフロップ73と、閾値設定部53を備える。閾値設定部53は、閾値電圧生成部70と、セレクタ71a,71bを備える。また、ここでは、併せて、マイコン33によって構成される負荷電流判定部の機能の一例も示されている。マイコン33は、(n−1)個のコンパレータ74[1]〜74[n−1]およびデコード部75を持つ負荷電流判定部を備える。
<Details of inductor current control unit>
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a detailed configuration example around the inductor current control unit of FIG. The inductor
コンパレータ72aは、入力端子48に入力されたインダクタ電流値43とセレクタ71aから出力された上限電流閾値とを比較し、インダクタ電流値43が大きい場合に‘H’レベルを出力する。コンパレータ72bは、入力端子48に入力されたインダクタ電流値43とセレクタ71bから出力された下限電流閾値とを比較し、インダクタ電流値43が小さい場合に‘H’レベルを出力する。なお、インダクタ電流値43は、実際には、電流値に応じた電圧値であり、上限電流閾値および下限電流閾値も電圧値である。
The
セットリセットフリップフロップ73は、コンパレータ72aの出力をセット(S)入力とし、コンパレータ72bの出力をリセット(R)入力として動作し、スイッチング素子14をスイッチング制御するための制御信号38を出力する。また、セットリセットフリップフロップ73は、入力端子49を介して出力電圧制御部37から入力された制御信号52をイネーブル信号(EN)として動作し、イネーブル信号(EN)がオフレベルの場合には、制御信号38をオフレベルに固定する。
The set-reset flip-
閾値電圧生成部70は、n個の閾値セット(例えばn=3の場合は第1〜第3閾値セット)にそれぞれ含まれる上限電流閾値(IthH[1]〜IthH[n])および下限電流閾値(IthL[1]〜IthL[n])を予め生成する。閾値電圧生成部70は、例えば、複数チャネルのディジタルアナログ変換器や、あるいは多段の抵抗分圧回路と各抵抗分圧ノードを選択するスイッチからなる抵抗分圧器等を代表に、様々な回路方式で実現される。各上限電流閾値および各下限電流閾値の電圧値は、マイコン33から閾値設定端子55を介して入力される制御信号40に基づいて定められる。例えば、ディジタルアナログ変換器を用いる場合には、閾値設定端子55より、そのディジタル値が指示され、抵抗分圧器を用いる場合には、スイッチの選択方法が指示される。
The threshold
マイコン33は、(n−1)個のコンパレータ74[1]〜74[n−1]を用いて、インジェクタ電流(Iinj)と、予め定めた(n−1)個の基準値(Iref[1]〜Iref[n−1])とをそれぞれ比較する。例えば、n=3の場合は、第1および第2基準値が設定される。なお、インジェクタ電流(Iinj)は、実際には、電流値に応じた電圧値であり、基準値も電圧値である。デコード部75は、(n−1)個のコンパレータ74[1]〜74[n−1]の比較結果に応じて、n個の閾値セットを切り替えるための(n−1)個の切り替え信号を、制御信号39として閾値設定端子50に出力する。例えばn=3の場合は、第1および第2切り替え信号が出力される。
The
セレクタ71aは、前述したn個の上限電流閾値(IthH[1]〜IthH[n])の中のいずれかを選択して出力する。セレクタ71bは、前述したn個の下限電流閾値(IthL[1]〜IthL[n])の中のいずれかを選択して出力する。この際の選択は、閾値設定端子50から入力された制御信号39(すなわち切り替え信号)に基づいて行われる。セレクタ71a,71bは、例えば、最初に第1閾値セットに対応する上限電流閾値(IthH[1])および下限電流閾値(IthL[1])をそれぞれ選択している状態で、第1切り替え信号が入力された場合、第2閾値セットに対応する上限電流閾値(IthH[2])および下限電流閾値(IthL[2])をそれぞれ選択する。
The
なお、インダクタ電流制御部36は、特に、図8の構成例に限定されるものではなく、同様の機能を実現できれば、その他の回路方式を用いてもよい。例えば、図6の時刻t8〜時刻19の期間に比べて十分に高速に電圧設定が可能な可変電圧源を用い、当該可変電圧源を上限電流閾値の設定用に2セット、下限電流閾値の設定用に2セット設け、各セットを交互に切り替えるような方式であってもよい。この方式では、例えば、2セット目の可変電圧源で上限電流閾値および下限電流閾値を出力している間に、1セット目の可変電圧源の上限電流閾値および下限電流閾値を変更し、切り替え信号に応じて、2セット目を1セット目に切り替えるような動作が行われる。また、場合によっては、図8の閾値設定部53の機能自体を、マイコン33内のディジタルアナログ変換器に持たせることも可能である。ここでは、図4のインダクタ電流制御部36を例に説明を行ったが、図5の出力電圧制御部に関しても同様である。
The inductor
以上、本実施の形態1による昇圧電源装置およびそれを含んだインジェクタ駆動システムを用いることで、代表的には、平滑用コンデンサの容量値の削減に伴い小型化または低コスト化が実現可能になる。また、図3のように、負荷をインジェクタ17とした場合、インジェクタ17内には予めインジェクタ電流センサ20が備わっているため、これをそまま利用することができ、部品追加等の観点からも、小型化または低コスト化が可能になる。
As described above, by using the boost power supply device according to the first embodiment and the injector drive system including the boost power supply device, it is typically possible to realize downsizing or cost reduction along with the reduction of the capacitance value of the smoothing capacitor. . In addition, as shown in FIG. 3, when the load is the
ただし、本実施の形態1の昇圧電源装置は、必ずしもインジェクタ17を負荷とするものに限定されるものではなく、予めインダクタンス値や負荷電流値といった仕様がある程度判明している誘導性負荷であれば同様に適用することが可能である。すなわち、本実施の形態1の昇圧電源装置は、負荷急変時のリップル電圧を抑制する技術でもあり、負荷急変時にどの程度の電流値からどの程度の電流値に変動するといった負荷急変の具体的な状況が予めある程度判明していれば、これに基づいて、前述した各閾値セットやその切り替え時の基準値を定めることができる。また、本実施の形態1の昇圧電源装置は、負荷電流の立ち上がり期間に限らず、場合によっては、同様にして立ち下がり期間に適用することも可能である。
However, the step-up power supply apparatus according to the first embodiment is not necessarily limited to the one having the
なお、特に限定はされないが、図3において、昇圧電源回路34の出力電圧(Vbst)は例えば65V程度である。これは、開弁電流(Imax:例えば10A程度)およびその立ち上がり時間(Δt:例えば数百μs)と、インジェクタ用コイルのインダクタンス値(L:例えばmHオーダ)から、Vbst=L・(Imax/Δt)の関係で定められる。また、昇圧用インダクタ13のインダクタンス値は、例えばμHオーダである。
Although not particularly limited, in FIG. 3, the output voltage (Vbst) of the boost
(実施の形態2)
《インジェクタ駆動システムの構成および動作(変形例)》
図9は、本発明の実施の形態2によるインジェクタ駆動システムにおいて、その概略構成例を示す回路図である。図9のインジェクタ駆動システムは、図3の構成例と比較して、昇圧制御部62およびマイコン58の構成が異なる点と、更にタイマ回路57が追加された点が異なっている。以降、図3と異なる点に着目して説明を行う。図9のインジェクタ駆動システムは、バッテリ12と、昇圧電源装置10bと、インジェクタ17を備える。昇圧電源装置10bは、昇圧電源回路63と、スイッチ素子16,30と、逆流防止ダイオード29,31と、インジェクタ電流(Iinj)を放電するためのダイオード28と、外部通信端子21と、マイコン58と、タイマ回路57を備える。
(Embodiment 2)
<< Configuration and operation of injector drive system (modification) >>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a schematic configuration example of the injector drive system according to the second embodiment of the present invention. The injector drive system of FIG. 9 is different from the configuration example of FIG. 3 in that the configuration of the
マイコン58は、外部通信端子21からの信号(Vc)と、タイマ回路57からの制御信号56と、インジェクタ電流センサ20からのインジェクタ電流値(Iinj)に基づいて、各種制御信号を生成する。具体的には、マイコン58は、スイッチ素子19の制御信号26と、スイッチ素子16の制御信号27と、スイッチ素子30の制御信号32と、インダクタ電流制御部36の制御信号40,59と、出力電圧制御部37の制御信号41を生成する。
The
さらに、マイコン58は、インジェクタ17の仕様に応じて、予め設定信号60を介しタイマ回路57の設定時間(カウント設定値)を定める。マイコン58は、外部通信端子21からの信号(Vc)を受けて、制御信号56を介してタイマ回路57を起動し、タイマ回路57は、前述した設定時間に達した際に、制御信号56を介してマイコン58に通知する。この通知を受けて、マイコン58は、インダクタ電流制御部36に向けて制御信号59を出力する。
Further, the
昇圧電源回路63は、昇圧制御部62を含めて回路構成自体は、図3の昇圧電源回路34と同様である。ただし、図9の昇圧制御部62では、マイコン58からインダクタ電流制御部36に向けて、図3の制御信号39の代わりに図9の制御信号59が送信されている。制御信号59は、図3の制御信号39の場合と同様に、インダクタ電流制御部36に対して各閾値セットの切り替えを指示するための信号(第3切り替え信号)である。すなわち、各閾値セットの切り替え信号は、図3の場合にはインジェクタ電流(Iinj)の基準値に基づいて生成されたのに対して、図9の場合にはタイマ回路57の設定時間に基づいて生成される。
The circuit configuration itself of the boosting
なお、ここでは、マイコン58の外部にタイマ回路57を設け、マイコン58およびタイマ回路57からなるタイマ部によって、各閾値セットの切り替え信号を生成したが、勿論、マイコン58内にタイマ回路57を搭載することも可能である。
Here, a
図10は、図9のインジェクタ駆動システムの一部の動作例を示す波形図である。マイコン58は、外部通信端子21からの信号(Vc)の立ち上がりを受けて、スイッチ素子16,19をオンに駆動する(時刻t21)。これにより、図6の場合と同様に、昇圧電源回路63は、インジェクタ用コイル18の駆動を開始し、その中で、インダクタ電流制御部36も動作を開始する。
FIG. 10 is a waveform diagram showing an operation example of a part of the injector drive system of FIG. In response to the rise of the signal (Vc) from the
タイマ回路57は、外部通信端子21からの信号(Vc)の立ち上がり(時刻t21)を起点として動作を開始し、既定の設定時間(T1)に達したら、制御信号56としてパルスを出力する。マイコン58は、このパルスを受けて制御信号59(第3切り替え信号)を生成する。インダクタ電流制御部36は、この制御信号59を受けて、閾値セットを切り替える。この例では、図6の場合と同様に、第1閾値セット(V2,V3)から第2閾値セット(V4,V5)への切り替えが行われている。
The
このように、インダクタ電流制御部36によってインダクタ電流(IL)を階段状に上昇させることで、昇圧電源回路63の出力電圧(Vbst)に生じるリップル電圧を抑制できる。これにより、実施の形態1の場合と同様に、平滑用コンデンサ24の容量値を削減しても、インジェクタ電流(Iinj)を、既定時間内に必要な開弁電流(Imax)まで上昇させることができる。
As described above, the inductor
本実施の形態2の方式は、実施の形態1の方式と異なり、インジェクタ電流センサ20が存在しない場合であっても適用可能である。すなわち、負荷電流センサを含まない誘導性負荷に対しても適用可能である。なお、ここでは、タイマ回路57で1個の設定時間を定めたが、勿論、実施の形態1の場合と同様にして、2以上の設定時間を定め、3以上の閾値セットに対応することも可能である。
Unlike the method of the first embodiment, the method of the second embodiment can be applied even when the injector
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易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、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の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。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
10a,10b 昇圧電源装置
11,34,63 昇圧電源回路
12 バッテリ
13 昇圧用インダクタ
14 スイッチング素子
16,19,30 スイッチ素子
17 インジェクタ
18 インジェクタ用コイル(ソレノイドコイル)
20 インジェクタ電流センサ
21 外部通信端子
22,33,58 マイコン
23,35,62 昇圧制御部
24 平滑用コンデンサ
25,28 ダイオード
26,27,32,38〜41,52,56,59 制御信号
29,31 逆流防止ダイオード
36 インダクタ電流制御部
37 出力電圧制御部
42 インダクタ電流センサ
43 インダクタ電流値
44 フィードバック電圧
45,53 閾値設定部
46,50,55 閾値設定端子
47,51 ヒステリシスコンパレータ
48,49,54 入力端子
57 タイマ回路
60 設定信号
70 閾値電圧生成部
71a,71b セレクタ
72a,72b,74[1]〜74[n−1] コンパレータ
73 セットリセットフリップフロップ
75 デコード部
10a, 10b Boosting
20 Injector
Claims (9)
前記第2ノードをグラウンドに接続する第1スイッチと、
前記第2ノードと電源出力ノードとの間に、前記第2ノード側をアノード、前記電源出力ノード側をカソードとして接続されるダイオードと、
前記電源出力ノードと前記グラウンドとの間に接続される平滑用コンデンサと、
前記電源出力ノードの出力電源を誘導性負荷に供給する第2スイッチと、
前記インダクタに流れるインダクタ電流の大きさを検出するインダクタ電流センサと、
前記インダクタ電流センサの検出結果を用いて、前記第1スイッチのスイッチング制御を介して前記インダクタ電流を制御するインダクタ電流制御部と、
前記電源出力ノードの出力電源電圧を制御する出力電圧制御部と、
を有し、前記インダクタ電流で前記誘導性負荷を駆動する昇圧電源装置であって、
前記インダクタ電流制御部は、
下限電流閾値および上限電流閾値を持つ第1閾値セットと、前記第1閾値セットの下限電流閾値よりも高い下限電流閾値と前記第1閾値セットの上限電流閾値よりも高い上限電流閾値を持つ第2閾値セットと、が設定され、切り替え信号に応じて、前記第1閾値セットの下限電流閾値および上限電流閾値か、あるいは前記第2閾値セットの下限電流閾値および上限電流閾値を出力する閾値設定部と、
前記閾値設定部から出力される前記下限電流閾値および前記上限電流閾値と、前記インダクタ電流センサの検出結果とを比較し、前記インダクタ電流の大きさが前記下限電流閾値を下回った際には前記第1スイッチをオンに制御し、前記インダクタ電流の大きさが前記上限電流閾値を上回った際には前記第1スイッチをオフに制御するヒステリシスコンパレータと、
を有し、
前記切り替え信号は、前記誘導性負荷で生じる負荷電流に追従するように前記第1閾値セットと前記第2閾値セットを切り替える信号である、
昇圧電源装置。 An inductor having first and second nodes, to which a DC voltage is applied to the first node;
A first switch connecting the second node to ground;
A diode connected between the second node and a power output node with the second node side as an anode and the power output node side as a cathode;
A smoothing capacitor connected between the power supply output node and the ground;
A second switch for supplying an output power of the power output node to an inductive load;
An inductor current sensor for detecting the magnitude of the inductor current flowing through the inductor;
An inductor current control unit configured to control the inductor current through switching control of the first switch using a detection result of the inductor current sensor;
An output voltage control unit for controlling an output power supply voltage of the power supply output node;
Have a, a step-up power supply apparatus for driving the inductive load in the inductor current,
The inductor current control unit includes:
A first threshold set having a lower limit current threshold and an upper limit current threshold; a lower limit current threshold higher than the lower limit current threshold of the first threshold set; and a second upper limit current threshold higher than the upper limit current threshold of the first threshold set . A threshold setting unit configured to output a lower limit current threshold and an upper limit current threshold of the first threshold set or a lower limit current threshold and an upper limit current threshold of the second threshold set according to a switching signal. ,
The lower limit current threshold and the upper limit current threshold output from the threshold setting unit are compared with the detection result of the inductor current sensor, and when the magnitude of the inductor current falls below the lower limit current threshold, A hysteresis comparator that controls one switch to be turned on, and controls the first switch to be turned off when the magnitude of the inductor current exceeds the upper limit current threshold;
Have
The switching signal is a signal for switching between the first threshold set and the second threshold set so as to follow a load current generated in the inductive load.
Boost power supply.
前記誘導性負荷は、液体燃料を噴射するインジェクタであり、
前記インジェクタは、
前記負荷電流に応じて前記液体燃料の噴射を制御するコイルと、
前記負荷電流の大きさを検出する負荷電流センサと、
を備える、
昇圧電源装置。 The boost power supply device according to claim 1,
The inductive load is an injector that injects liquid fuel;
The injector is
A coil for controlling the injection of the liquid fuel according to the load current;
A load current sensor for detecting the magnitude of the load current;
Comprising
Boost power supply.
前記負荷電流センサによって検出された前記負荷電流の大きさが、第1基準値を上回った際に第1切り替え信号を出力する負荷電流判定部をさらに有し、
前記閾値設定部は、前記第1切り替え信号を受けた際に、出力する前記下限電流閾値および前記上限電流閾値を前記第1閾値セットから前記第2閾値セットに切り替える、
昇圧電源装置。 The boost power supply device according to claim 2,
A load current determination unit that outputs a first switching signal when the magnitude of the load current detected by the load current sensor exceeds a first reference value;
The threshold setting unit switches the lower limit current threshold and the upper limit current threshold to be output when the first switching signal is received, from the first threshold set to the second threshold set;
Boost power supply.
前記負荷電流判定部は、さらに、前記負荷電流センサによって検出された前記負荷電流の大きさが、前記第1基準値よりも大きい第2基準値を上回った際に第2切り替え信号を出力し、
前記閾値設定部は、さらに、前記第2閾値セットよりも高い下限電流閾値および高い上限電流閾値を持つ第3閾値セットが設定され、前記第2切り替え信号を受けた際に、出力する前記下限電流閾値および前記上限電流閾値を前記第2閾値セットから前記第3閾値セットに切り替える、
昇圧電源装置。 The boost power supply device according to claim 3,
The load current determination unit further outputs a second switching signal when the magnitude of the load current detected by the load current sensor exceeds a second reference value larger than the first reference value,
The threshold setting unit is further configured to output a lower limit current when a third threshold set having a lower limit current threshold and a higher upper limit current threshold higher than the second threshold set is set and the second switching signal is received. Switching the threshold and the upper limit current threshold from the second threshold set to the third threshold set;
Boost power supply.
前記出力電圧制御部は、下限電圧閾値および上限電圧閾値が設定され、前記出力電源電圧が前記下限電圧閾値を下回った際に前記インダクタ電流制御部に動作の開始を指示し、前記出力電源電圧が前記上限電圧閾値を上回った際に前記インダクタ電流制御部に動作の停止を指示する、昇圧電源装置。 The boost power supply device according to claim 1,
The output voltage control unit sets a lower limit voltage threshold value and an upper limit voltage threshold value, and instructs the inductor current control unit to start an operation when the output power supply voltage falls below the lower limit voltage threshold value. A step-up power supply apparatus that instructs the inductor current control unit to stop operation when the upper limit voltage threshold is exceeded.
さらに、タイマ部を備え、
前記タイマ部は、前記誘導性負荷に前記出力電源の供給を開始する際の開始信号を受けて起動され、前記負荷電流の仕様に基づいて予め定められた設定時間に達した際に第3切り替え信号を出力し、
前記閾値設定部は、前記第3切り替え信号を受けた際に、出力する前記下限電流閾値および前記上限電流閾値を前記第1閾値セットから前記第2閾値セットに切り替える、
昇圧電源装置。 The boost power supply device according to claim 1,
In addition, it has a timer part,
The timer unit is activated in response to a start signal when starting the supply of the output power to the inductive load, and the third switching is performed when a predetermined time set based on the specification of the load current is reached. Output signal,
The threshold setting unit switches the lower limit current threshold and the upper limit current threshold to be output when the third switching signal is received, from the first threshold set to the second threshold set;
Boost power supply.
前記第2ノードをグラウンドに接続する第1スイッチと、
前記第2ノードと電源出力ノードとの間に、前記第2ノード側をアノード、前記電源出力ノード側をカソードとして接続されるダイオードと、
前記電源出力ノードと前記グラウンドとの間に接続される平滑用コンデンサと、
インジェクタ電流に応じて液体燃料の噴射を制御するコイルおよび前記インジェクタ電流の大きさを検出するインジェクタ電流センサを含んだインジェクタと、
前記電源出力ノードの出力電源電流を前記インジェクタの前記コイルに供給する第2スイッチと、
前記インダクタに流れるインダクタ電流の大きさを検出するインダクタ電流センサと、
前記インダクタ電流センサの検出結果を用いて、前記第1スイッチのスイッチング制御を介して前記インダクタ電流を制御するインダクタ電流制御部と、
前記電源出力ノードの出力電源電圧を制御する出力電圧制御部と、
前記インジェクタ電流センサによって検出された前記インジェクタ電流の大きさが、第1基準値を上回った際に第1切り替え信号を出力する負荷電流判定部と、
を有し、前記インダクタ電流で前記インジェクタを駆動するインジェクタ駆動システムであって、
前記インダクタ電流制御部は、
下限電流閾値および上限電流閾値を持つ第1閾値セットと、前記第1閾値セットの下限電流閾値よりも高い下限電流閾値と前記第1閾値セットの上限電流閾値よりも高い上限電流閾値を持つ第2閾値セットと、が設定され、前記第1閾値セットの下限電流閾値および上限電流閾値か、あるいは前記第2閾値セットの下限電流閾値および上限電流閾値を出力する閾値設定部と、
前記閾値設定部から出力される前記下限電流閾値および前記上限電流閾値と、前記インダクタ電流センサの検出結果とを比較し、前記インダクタ電流の大きさが前記下限電流閾値を下回った際には前記第1スイッチをオンに制御し、前記インダクタ電流の大きさが前記上限電流閾値を上回った際には前記第1スイッチをオフに制御するヒステリシスコンパレータと、
を有し、
前記閾値設定部は、前記第1切り替え信号を受けた際に、出力する前記下限電流閾値および前記上限電流閾値を前記第1閾値セットから前記第2閾値セットに切り替える、
インジェクタ駆動システム。 An inductor having first and second nodes, to which a DC voltage is applied to the first node;
A first switch connecting the second node to ground;
A diode connected between the second node and a power output node with the second node side as an anode and the power output node side as a cathode;
A smoothing capacitor connected between the power supply output node and the ground;
An injector including a coil for controlling injection of liquid fuel in accordance with an injector current and an injector current sensor for detecting the magnitude of the injector current;
A second switch for supplying an output power supply current of the power supply output node to the coil of the injector;
An inductor current sensor for detecting the magnitude of the inductor current flowing through the inductor;
An inductor current control unit configured to control the inductor current through switching control of the first switch using a detection result of the inductor current sensor;
An output voltage control unit for controlling an output power supply voltage of the power supply output node;
A load current determination unit that outputs a first switching signal when the magnitude of the injector current detected by the injector current sensor exceeds a first reference value;
Have a, a injector drive system for driving the injector in the inductor current,
The inductor current control unit includes:
A first threshold set having a lower limit current threshold and an upper limit current threshold; a lower limit current threshold higher than the lower limit current threshold of the first threshold set; and a second upper limit current threshold higher than the upper limit current threshold of the first threshold set . A threshold setting unit configured to output a lower limit current threshold and an upper limit current threshold of the first threshold set, or a lower limit current threshold and an upper limit current threshold of the second threshold set;
The lower limit current threshold and the upper limit current threshold output from the threshold setting unit are compared with the detection result of the inductor current sensor, and when the magnitude of the inductor current falls below the lower limit current threshold, A hysteresis comparator that controls one switch to be turned on, and controls the first switch to be turned off when the magnitude of the inductor current exceeds the upper limit current threshold;
Have
The threshold setting unit switches the lower limit current threshold and the upper limit current threshold to be output when the first switching signal is received, from the first threshold set to the second threshold set;
Injector drive system.
前記負荷電流判定部は、さらに、前記インジェクタ電流センサによって検出された前記インジェクタ電流の大きさが、前記第1基準値よりも大きい第2基準値を上回った際に第2切り替え信号を出力し、
前記閾値設定部は、さらに、前記第2閾値セットよりも高い下限電流閾値および高い上限電流閾値を持つ第3閾値セットが設定され、前記第2切り替え信号を受けた際に、出力する前記下限電流閾値および前記上限電流閾値を前記第2閾値セットから前記第3閾値セットに切り替える、
インジェクタ駆動システム。 Injector drive system according to claim 7,
The load current determination unit further outputs a second switching signal when the magnitude of the injector current detected by the injector current sensor exceeds a second reference value larger than the first reference value,
The threshold setting unit is further configured to output a lower limit current when a third threshold set having a lower limit current threshold and a higher upper limit current threshold higher than the second threshold set is set and the second switching signal is received. Switching the threshold and the upper limit current threshold from the second threshold set to the third threshold set;
Injector drive system.
前記出力電圧制御部は、下限電圧閾値および上限電圧閾値が設定され、前記出力電源電圧が前記下限電圧閾値を下回った際に前記インダクタ電流制御部に動作の開始を指示し、前記出力電源電圧が前記上限電圧閾値を上回った際に前記インダクタ電流制御部に動作の停止を指示する、インジェクタ駆動システム。 Injector drive system according to claim 7,
The output voltage control unit sets a lower limit voltage threshold value and an upper limit voltage threshold value, and instructs the inductor current control unit to start an operation when the output power supply voltage falls below the lower limit voltage threshold value. An injector drive system that instructs the inductor current control unit to stop operation when the upper limit voltage threshold is exceeded.
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