JP2012147534A - Booster and booster circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定電圧に基づいてアルミ電解コンデンサを充電することにより、アルミ電解コンデンサに所定電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧装置および昇圧回路に関する。 The present invention relates to a booster device and a booster circuit that cause an aluminum electrolytic capacitor to generate a voltage higher than a predetermined voltage by charging the aluminum electrolytic capacitor based on a predetermined voltage.
従来より、コンデンサの電圧が目標電圧になるまでコンデンサを昇圧するための昇圧回路が、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁(インジェクタ)を駆動して内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に昇圧回路が備えられたものが提案されている。
Conventionally, a booster circuit for boosting a capacitor until the voltage of the capacitor reaches a target voltage has been proposed in
この昇圧回路は、バッテリ電圧よりも高い昇圧電圧をコンデンサに発生させるための回路として動作する。そして、昇圧回路に用いられるコンデンサとしてはアルミ電解コンデンサが用いられ、アルミ電解コンデンサは回路基板に搭載される。 This booster circuit operates as a circuit for causing the capacitor to generate a boosted voltage higher than the battery voltage. An aluminum electrolytic capacitor is used as a capacitor used in the booster circuit, and the aluminum electrolytic capacitor is mounted on a circuit board.
しかしながら、上記従来の技術では、コンデンサとしてアルミ電解コンデンサが用いられているため、アルミ電解コンデンサのESRが問題となる。「ESR」はアルミ電解コンデンサの電極、電解液、誘電体等の抵抗の合計値であり、アルミ電解コンデンサの容量、耐圧、種類等によって異なっている。 However, in the above conventional technique, since an aluminum electrolytic capacitor is used as a capacitor, ESR of the aluminum electrolytic capacitor becomes a problem. “ESR” is the total value of the resistance of the electrode, electrolyte, dielectric, etc. of the aluminum electrolytic capacitor, and varies depending on the capacity, breakdown voltage, type, etc. of the aluminum electrolytic capacitor.
そして、ESRは温度によって変化する温度特性を有している。図10は、アルミ電解コンデンサのESRの温度特性を示した図である。図10の横軸はアルミ電解コンデンサの温度[℃]を示し、縦軸はESR[Ω]を示している。この図に示されるように、0℃以上では、ERSは温度に依存せずにほぼ一定値となるが、0℃を下回る低温時では温度が低くなるほどアルミ電解コンデンサのESRが上昇する。 The ESR has a temperature characteristic that varies with temperature. FIG. 10 is a diagram showing temperature characteristics of ESR of the aluminum electrolytic capacitor. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the temperature [° C.] of the aluminum electrolytic capacitor, and the vertical axis indicates ESR [Ω]. As shown in this figure, when the temperature is 0 ° C. or higher, the ERS is almost constant without depending on the temperature. However, when the temperature is lower than 0 ° C., the ESR of the aluminum electrolytic capacitor increases as the temperature decreases.
このように、昇圧回路において、アルミ電解コンデンサのESRすなわち抵抗成分が大きくなることにより、アルミ電解コンデンサの昇圧が遅れる。このため、昇圧回路を用いる燃料噴射制御装置の制御も遅れてしまうという問題がある。 As described above, in the booster circuit, the ESR, that is, the resistance component of the aluminum electrolytic capacitor increases, so that the boosting of the aluminum electrolytic capacitor is delayed. For this reason, there is a problem that the control of the fuel injection control device using the booster circuit is also delayed.
なお、上記では、燃料噴射制御装置の昇圧回路にアルミ電解コンデンサが用いられるものについて説明したが、昇圧回路の適用は燃料噴射制御装置に限られない。すなわち、回路基板にアルミ電解コンデンサを搭載した回路や装置において一般的にアルミ電解コンデンサのESRの問題が生じる。 In the above description, the aluminum electrolytic capacitor is used for the booster circuit of the fuel injection control device. However, the application of the booster circuit is not limited to the fuel injection control device. That is, in a circuit or device in which an aluminum electrolytic capacitor is mounted on a circuit board, an ESR problem of the aluminum electrolytic capacitor generally occurs.
本発明は上記点に鑑み、アルミ電解コンデンサのESRを低減することができる昇圧装置および昇圧回路を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a booster device and a booster circuit that can reduce ESR of an aluminum electrolytic capacitor.
上記目的を達成するため、発明者らは、アルミ電解コンデンサの温度を上げればESRを低減できる現象を利用することによりアルミ電解コンデンサをヒーティングできる構造を考案した。 In order to achieve the above object, the inventors have devised a structure capable of heating an aluminum electrolytic capacitor by utilizing a phenomenon that ESR can be reduced by increasing the temperature of the aluminum electrolytic capacitor.
すなわち、請求項1に記載の発明では、一面(11)を有する板状であって、所定電圧が印加される所定電圧配線(61)と所定電圧よりも低い基準電圧が印加される基準電圧配線(62)とを含む回路配線(63)が形成された回路基板(10)と、回路基板(10)の一面(11)に搭載されると共に、所定電圧配線(61)と基準電圧配線(62)との間の経路上に電気的に接続されたアルミ電解コンデンサ(20)と、を備え、所定電圧に基づいてアルミ電解コンデンサ(20)を充電することにより、アルミ電解コンデンサ(20)のうちの基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に所定電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧装置である。 That is, in the first aspect of the present invention, the plate having one surface (11), the predetermined voltage wiring (61) to which a predetermined voltage is applied, and the reference voltage wiring to which a reference voltage lower than the predetermined voltage is applied. The circuit board (10) including the circuit wiring (63) including the circuit board (62) is mounted on the one surface (11) of the circuit board (10), and the predetermined voltage wiring (61) and the reference voltage wiring (62). An aluminum electrolytic capacitor (20) electrically connected on the path between the aluminum electrolytic capacitor (20) and charging the aluminum electrolytic capacitor (20) on the basis of a predetermined voltage. This is a booster that generates a voltage higher than a predetermined voltage at a terminal opposite to the reference voltage wiring (62) side.
そして、アルミ電解コンデンサ(20)を囲む筒状とされ、当該筒状のうちの一面(11)側に回路配線(63)に電気的に接続されると共に回路基板(10)に固定される第1固定端子(31)および第2固定端子(32)を有し、第1固定端子(31)から第2固定端子(32)までの経路に流れる電流によって発熱することによりアルミ電解コンデンサ(20)を加熱する固定ケース(30)を備えていることを特徴とする。 A cylindrical shape surrounding the aluminum electrolytic capacitor (20) is provided, and the first surface (11) of the cylindrical shape is electrically connected to the circuit wiring (63) and fixed to the circuit board (10). The aluminum electrolytic capacitor (20) has one fixed terminal (31) and a second fixed terminal (32), and generates heat by a current flowing through a path from the first fixed terminal (31) to the second fixed terminal (32). It has the fixed case (30) which heats.
これによると、固定ケース(30)が発熱することによって固定ケース(30)がアルミ電解コンデンサ(20)のヒータとして機能するので、固定ケース(30)によってアルミ電解コンデンサ(20)が加熱される。これにより、アルミ電解コンデンサ(20)の温度が上昇するので、アルミ電解コンデンサ(20)のESRを低減することができる。 According to this, since the fixed case (30) functions as a heater of the aluminum electrolytic capacitor (20) when the fixed case (30) generates heat, the aluminum electrolytic capacitor (20) is heated by the fixed case (30). Thereby, since the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20) rises, ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) can be reduced.
請求項2に記載の発明では、固定ケース(30)は、第1固定端子(31)が設けられた板状の第1強度確保部(36)と、第2固定端子(32)が設けられた板状の第2強度確保部(37)と、同一面内で蛇行した蛇行形状の板状のヒータ部(35)と、を備えている。
In the invention according to
また、第1強度確保部(36)のうち第1固定端子(31)が設けられた側とは反対側にヒータ部(35)の一端部(35a)が接続されていると共に、第2強度確保部(37)のうち第2固定端子(32)が設けられた側とは反対側にヒータ部(35)の他端部(35b)が接続されている。 In addition, one end portion (35a) of the heater portion (35) is connected to the side opposite to the side on which the first fixed terminal (31) is provided in the first strength securing portion (36), and the second strength is secured. The other end part (35b) of the heater part (35) is connected to the side of the securing part (37) opposite to the side on which the second fixed terminal (32) is provided.
また、第1強度確保部(36)のうち第1固定端子(31)が設けられた側およびヒータ部(35)の一端部(35a)が接続された側とは異なる一端部(36a)と、第2強度確保部(37)のうち第2固定端子(32)が設けられた側およびヒータ部(35)の他端部(35b)が接続された側とは異なる一端部(37a)とが離間して対向配置されている。 Also, one end (36a) different from the side where the first fixed terminal (31) is provided in the first strength securing portion (36) and the side where the one end (35a) of the heater (35) is connected. One end portion (37a) different from the side on which the second fixed terminal (32) is provided in the second strength securing portion (37) and the side to which the other end portion (35b) of the heater portion (35) is connected. Are spaced apart from each other.
そして、第1強度確保部(36)、第2強度確保部(37)、およびヒータ部(35)により構成された板状のものが、第1強度確保部(36)の他端部(36b)と第2強度確保部(37)の他端部(37b)とが離間して対向配置されるように変形させられたことにより筒状とされており、第1固定端子(31)、第1強度確保部(36)、ヒータ部(35)、第2強度確保部(37)、および第2固定端子(32)の経路に電流が流れるように構成されていることを特徴とする。 And the plate-shaped thing comprised by the 1st strength securing part (36), the 2nd strength securing part (37), and the heater part (35) is the other end part (36b) of the 1st strength securing part (36). ) And the other end portion (37b) of the second strength securing portion (37) are deformed so as to be spaced apart from each other, thereby forming a cylindrical shape. The first fixed terminal (31), The first strength securing portion (36), the heater portion (35), the second strength securing portion (37), and the second fixed terminal (32) are configured so that current flows therethrough.
これにより、ヒータ部(35)に流れる電流の経路が長くなるので、固定ケース(30)にヒータ部(35)が形成されていないものよりも固定ケース(30)の抵抗を高くすることができる。したがって、固定ケース(30)をより発熱しやすくすることができる。 Thereby, since the path | route of the electric current which flows into a heater part (35) becomes long, resistance of a fixed case (30) can be made higher than the thing in which the heater part (35) is not formed in a fixed case (30). . Therefore, the fixed case (30) can be more easily heated.
請求項3に記載の発明では、第1固定端子(31)は、アルミ電解コンデンサ(20)のうちの基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に接続されていることを特徴とする。これによると、アルミ電解コンデンサ(20)に充電された電圧に基づいて固定ケース(30)に電流が流れるので、アルミ電解コンデンサ(20)を自発的に発熱させることができる。これにより、アルミ電解コンデンサ(20)の昇温速度を向上させることができる。 The invention according to claim 3 is characterized in that the first fixed terminal (31) is connected to a terminal of the aluminum electrolytic capacitor (20) opposite to the reference voltage wiring (62) side. . According to this, since a current flows through the fixed case (30) based on the voltage charged in the aluminum electrolytic capacitor (20), the aluminum electrolytic capacitor (20) can spontaneously generate heat. Thereby, the temperature increase rate of an aluminum electrolytic capacitor (20) can be improved.
請求項4に記載の発明では、固定ケース(30)は、アルミ電解コンデンサ(20)の温度を検出する温度検出手段を備えた制御手段(52)によって通電制御が行われるようになっており、制御手段(52)の温度検出手段によって検出された温度が基準温度以下の場合に制御手段(52)によって通電制御が行われることを特徴とする。 In the invention according to claim 4, the energization control is performed on the fixed case (30) by the control means (52) provided with the temperature detection means for detecting the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20). When the temperature detected by the temperature detection means of the control means (52) is equal to or lower than the reference temperature, the energization control is performed by the control means (52).
これによると、アルミ電解コンデンサ(20)のESRが問題となる低温時において固定ケース(30)に通電が行われるので、低温時にアルミ電解コンデンサ(20)を昇温させてアルミ電解コンデンサ(20)のESRを低減することができる。 According to this, since the energization is performed to the fixed case (30) at a low temperature when the ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) becomes a problem, the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20) is increased at a low temperature, and the aluminum electrolytic capacitor (20). ESR can be reduced.
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の発明において、第2固定端子(32)と基準電圧配線(62)との間の経路上に電気的に接続されると共に、制御手段(52)によって駆動されるスイッチング素子(69)を備えており、固定ケース(30)は、スイッチング素子(69)が制御手段(52)の温度検出手段によって検出された温度に応じたDuty比で制御手段(52)によって駆動されることにより、通電制御が行われることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the control means is configured to be electrically connected on a path between the second fixed terminal (32) and the reference voltage wiring (62). 52), the fixed case (30) is controlled with a duty ratio corresponding to the temperature detected by the temperature detecting means of the control means (52). The energization control is performed by being driven by the means (52).
これによると、アルミ電解コンデンサ(20)の温度に応じて固定ケース(30)に流す電流を制御しているので、低温時には固定ケース(30)に電流をより多く流して固定ケース(30)を発熱させることができる。これにより、アルミ電解コンデンサ(20)の昇温速度を向上させることができる。 According to this, since the current flowing through the fixed case (30) is controlled according to the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20), a larger amount of current is passed through the fixed case (30) when the temperature is low. Can generate heat. Thereby, the temperature increase rate of an aluminum electrolytic capacitor (20) can be improved.
特に、固定ケース(30)の第1固定端子(31)がアルミ電解コンデンサ(20)のうちの基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に接続されている場合、スイッチング素子(69)がDuty駆動されることでアルミ電解コンデンサ(20)の放電が繰り返される。このため、アルミ電解コンデンサ(20)を早く昇温させることができ、アルミ電解コンデンサ(20)のESRを早く低減することができる。 In particular, when the first fixed terminal (31) of the fixed case (30) is connected to the terminal of the aluminum electrolytic capacitor (20) opposite to the reference voltage wiring (62) side, the switching element (69) Is duty-driven, and the discharge of the aluminum electrolytic capacitor (20) is repeated. Therefore, the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20) can be raised quickly, and the ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) can be reduced quickly.
請求項6に記載の発明では、請求項4、5に記載の発明において、固定ケース(30)は、制御手段(52)の温度検出手段によって検出された温度が基準温度以下であることが制御手段(52)によって判定された後、一定時間が経過するまでは制御手段(52)によって強制的に通電制御が行われることを特徴とする。これにより、一定時間は固定ケース(30)に電流が流れるので、強制的に固定ケース(30)を発熱させてアルミ電解コンデンサ(20)を加熱することができる。 In the invention of claim 6, in the invention of claims 4 and 5, the fixed case (30) is controlled such that the temperature detected by the temperature detecting means of the control means (52) is not more than the reference temperature. After the determination by the means (52), the energization control is forcibly performed by the control means (52) until a predetermined time elapses. Thereby, since a current flows through the fixed case (30) for a certain time, the fixed case (30) can be forcibly heated to heat the aluminum electrolytic capacitor (20).
請求項7に記載の発明では、所定電圧は電源で生成される電源電圧であり、電源電圧に基づいてアルミ電解コンデンサ(20)が充電されるようになっており、アルミ電解コンデンサ(20)は、内燃機関への燃料噴射タイミングが到来する毎に、燃料噴射弁(40)を開弁させるためのアクチュエータへ当該アクチュエータの駆動電力として放電されるようになっていることを特徴とする。 In the invention according to claim 7, the predetermined voltage is a power supply voltage generated by a power supply, and the aluminum electrolytic capacitor (20) is charged based on the power supply voltage, and the aluminum electrolytic capacitor (20) Each time the fuel injection timing to the internal combustion engine arrives, the actuator for opening the fuel injection valve (40) is discharged as drive power for the actuator.
このように、昇圧装置が内燃機関に用いられるものである場合、上記のようにアルミ電解コンデンサ(20)のESRが低減されるため、アルミ電解コンデンサ(20)から燃料噴射弁(40)への放電電流は低下しないので、内燃機関の低温始動時における燃料噴射弁(40)の開弁が遅れないようにすることができる。 As described above, when the booster is used for an internal combustion engine, the ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) is reduced as described above, so that the aluminum electrolytic capacitor (20) to the fuel injection valve (40) is reduced. Since the discharge current does not decrease, the opening of the fuel injection valve (40) during the low temperature start of the internal combustion engine can be prevented from being delayed.
上記では、回路基板(10)に固定ケース(30)を設置した昇圧装置として構成されたものについて述べたが、固定ケース(30)をヒータ抵抗として機能させる昇圧回路として構成することもできる。 In the above description, the booster device is described as having the fixed case (30) installed on the circuit board (10). However, the fixed case (30) can also be configured as a booster circuit that functions as a heater resistor.
すなわち、請求項8に記載の発明では、所定電圧が印加される所定電圧配線(61)と所定電圧よりも低い基準電圧が印加される基準電圧配線(62)とを含む回路配線(63)において、所定電圧配線(61)と基準電圧配線(62)との間の経路上に電気的に接続されたアルミ電解コンデンサ(20)を備え、所定電圧に基づいてアルミ電解コンデンサ(20)を充電することにより、アルミ電解コンデンサ(20)のうちの基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に所定電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧回路であって、以下の点を特徴としている。
That is, in the invention according to
そして、第1端子(31)および第2端子(32)を有し、第1端子(31)が回路配線(63)に電気的に接続され、第1端子(31)から第2端子(32)に流れる電流によって発熱することによりアルミ電解コンデンサ(20)を加熱するヒータ抵抗(30)を備えている。 And it has the 1st terminal (31) and the 2nd terminal (32), the 1st terminal (31) is electrically connected to circuit wiring (63), and the 2nd terminal (32 from the 1st terminal (31)) ) Is provided with a heater resistor (30) that heats the aluminum electrolytic capacitor (20) by generating heat by the current flowing through it.
また、ヒータ抵抗(30)の第2端子(32)と基準電圧配線(62)との間の経路上に電気的に接続されると共に、制御手段(52)によって駆動されることで、ヒータ抵抗(30)への通電を行うスイッチング素子(69)を備えていることを特徴とする。 In addition, the heater resistance (30) is electrically connected to the path between the second terminal (32) of the heater resistance (30) and the reference voltage wiring (62), and driven by the control means (52), so that the heater resistance A switching element (69) for energizing (30) is provided.
これによると、ヒータ抵抗(30)が発熱することによってアルミ電解コンデンサ(20)が加熱されるので、アルミ電解コンデンサ(20)の温度が上昇する。したがって、アルミ電解コンデンサ(20)のESRを低減することができる。 According to this, since the aluminum electrolytic capacitor (20) is heated when the heater resistor (30) generates heat, the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20) rises. Therefore, ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) can be reduced.
請求項9に記載の発明では、第1端子(31)は、アルミ電解コンデンサ(20)のうちの基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に接続されていることを特徴とする。これによると、アルミ電解コンデンサ(20)に充電された電圧に基づいてヒータ抵抗(30)に電流が流れるので、アルミ電解コンデンサ(20)を自発的に発熱させることができる。これにより、アルミ電解コンデンサ(20)の昇温速度を向上させることができる。 The invention according to claim 9 is characterized in that the first terminal (31) is connected to a terminal of the aluminum electrolytic capacitor (20) opposite to the reference voltage wiring (62) side. According to this, since the current flows through the heater resistor (30) based on the voltage charged in the aluminum electrolytic capacitor (20), the aluminum electrolytic capacitor (20) can spontaneously generate heat. Thereby, the temperature increase rate of an aluminum electrolytic capacitor (20) can be improved.
請求項10に記載の発明では、スイッチング素子(69)は、制御手段(52)に備えられた温度検出手段によって検出されたアルミ電解コンデンサ(20)の温度が基準温度以下の場合に制御手段(52)によって駆動されることを特徴とする。
In the invention according to
これによると、アルミ電解コンデンサ(20)のESRが問題となる低温時においてスイッチング素子(69)によってヒータ抵抗(30)に通電が行われるので、低温時にアルミ電解コンデンサ(20)を昇温させてアルミ電解コンデンサ(20)のESRを低減することができる。 According to this, since the heater element (30) is energized by the switching element (69) at a low temperature when the ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) becomes a problem, the aluminum electrolytic capacitor (20) is heated at a low temperature. The ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) can be reduced.
請求項11に記載の発明では、請求項10に記載の発明において、スイッチング素子(69)は、制御手段(52)の温度検出手段によって検出されたアルミ電解コンデンサ(20)の温度に応じたDuty比で制御手段(52)によって駆動されることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, the switching element (69) has a duty according to the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20) detected by the temperature detecting means of the control means (52). Driven by the control means (52) in a ratio.
これによると、アルミ電解コンデンサ(20)の温度に応じてヒータ抵抗(30)に流す電流を制御しているので、低温時にはヒータ抵抗(30)に電流をより多く流してヒータ抵抗(30)を発熱しやすくすることができる。これにより、アルミ電解コンデンサ(20)の昇温速度を向上させることができる。 According to this, since the current flowing through the heater resistor (30) is controlled according to the temperature of the aluminum electrolytic capacitor (20), a larger amount of current is passed through the heater resistor (30) at a low temperature so that the heater resistor (30) is supplied. It can make it easy to generate heat. Thereby, the temperature increase rate of an aluminum electrolytic capacitor (20) can be improved.
請求項12に記載の発明では、請求項10、11に記載の発明では、スイッチング素子(69)は、制御手段(52)の温度検出手段によって検出されたアルミ電解コンデンサ(20)の温度が基準温度以下であることが制御手段(52)によって判定された後、一定時間が経過するまでは制御手段(52)によって強制的に駆動されることを特徴とする。これにより、一定時間は制御手段(52)によって固定ケース(30)に電流が流れるので、強制的に固定ケース(30)を発熱させてアルミ電解コンデンサ(20)を加熱することができる。
In the invention described in claim 12, in the invention described in
請求項13に記載の発明では、所定電圧は電源で生成される電源電圧であり、電源電圧に基づいてアルミ電解コンデンサ(20)が充電されるようになっており、アルミ電解コンデンサ(20)は、内燃機関への燃料噴射タイミングが到来する毎に、燃料噴射弁(40)を開弁させるためのアクチュエータへ当該アクチュエータの駆動電力として放電されるようになっていることを特徴とする。 In the invention according to claim 13, the predetermined voltage is a power supply voltage generated by a power supply, and the aluminum electrolytic capacitor (20) is charged based on the power supply voltage, and the aluminum electrolytic capacitor (20) Each time the fuel injection timing to the internal combustion engine arrives, the actuator for opening the fuel injection valve (40) is discharged as drive power for the actuator.
このように、昇圧回路が内燃機関に用いられるものである場合、上記のようにアルミ電解コンデンサ(20)のESRが低減されるため、アルミ電解コンデンサ(20)から燃料噴射弁(40)への放電電流は低下しないので、内燃機関の低温始動時における燃料噴射弁(40)の開弁が遅れないようにすることができる。 Thus, when the booster circuit is used for an internal combustion engine, the ESR of the aluminum electrolytic capacitor (20) is reduced as described above, and therefore, the aluminum electrolytic capacitor (20) to the fuel injection valve (40). Since the discharge current does not decrease, the opening of the fuel injection valve (40) during the low temperature start of the internal combustion engine can be prevented from being delayed.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る昇圧装置は電源電圧よりも高い電圧を生成する電源昇圧装置として用いられると共に、内燃機関への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に適用されるものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The booster according to the present embodiment is used as a power booster that generates a voltage higher than a power supply voltage, and is applied to a fuel injection control device that controls fuel injection to an internal combustion engine.
燃料噴射制御装置は、車両に搭載された多気筒(例えば4気筒)ディーゼルエンジンの各気筒に燃料を噴射供給する4個の燃料噴射弁(インジェクタという)を駆動する装置である。この燃料噴射制御装置は、各インジェクタに内蔵されたソレノイドのコイルへの通電時間および通電タイミングを制御し、ディーゼルエンジンの各気筒への燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する。 The fuel injection control device is a device that drives four fuel injection valves (referred to as injectors) that inject and supply fuel to each cylinder of a multi-cylinder (for example, four cylinder) diesel engine mounted on a vehicle. This fuel injection control device controls the energization time and energization timing to the solenoid coil built in each injector, and controls the fuel injection amount and fuel injection timing to each cylinder of the diesel engine.
図1は、本実施形態に係る昇圧電源装置の外観図である。この図に示されるように、昇圧電源装置は、回路基板10と、アルミ電解コンデンサ20と、固定ケース30と、備えている。
FIG. 1 is an external view of a boost power supply device according to this embodiment. As shown in this figure, the boost power supply device includes a
回路基板10は一面11を有する板状であって、車載バッテリからバッテリ電圧である電源電圧が印加される電源電圧配線と、電源電圧よりも低い基準電圧が印加される基準電圧配線と、を含む回路配線が形成されている。本実施形態では、基準電圧はグランドである。もちろん、基準電圧はグランド以外の電圧に設定されていても良い。
The
アルミ電解コンデンサ20は極性のある2つの端子を備えた円柱状の電解コンデンサである。図1に示されるように、アルミ電解コンデンサ20は回路基板10の一面11に搭載されると共に、電源電圧配線と基準電圧配線との間の経路上に電気的に接続されている。
The aluminum
そして、アルミ電解コンデンサ20は電源電圧に基づいて充電されることにより、アルミ電解コンデンサ20のうちの基準電圧配線側とは反対側の端子に所定電圧よりも高い電圧を発生させる。アルミ電解コンデンサ20に充電された電圧は、内燃機関の電磁弁の開弁制御に使用される。
The aluminum
固定ケース30は、アルミ電解コンデンサ20の振動を防止すると共にアルミ電解コンデンサ20を回路基板10に固定するケースである。図1に示されるように、固定ケース30は筒状になっている。そして、固定ケース30の中空部にアルミ電解コンデンサ20が配置されている。つまり、固定ケース30がアルミ電解コンデンサ20を囲んでいる。
The fixed
また、筒状の固定ケース30のうちの回路基板10の一面11側には、第1固定端子31および第2固定端子32が設けられている。これら第1固定端子31および第2固定端子32は、回路基板10に設けられた回路配線に電気的に接続されると共に回路基板10に固定されている。そして、固定ケース30は、第1固定端子31から第2固定端子32までの経路に流れる電流によって発熱することによりアルミ電解コンデンサ20を加熱するヒータ抵抗としての役割も果たす。このような固定ケース30は、例えばステンレス鋼(SUS)やタングステン等の金属材料で形成されている。
A first fixed
具体的に、固定ケース30の形状について、図2および図3を参照して説明する。図2は、回路基板10の上方部から回路基板10側を見たときの固定ケース30の端面の図である。また、図3は、固定ケース30の展開図である。
Specifically, the shape of the fixed
上述のように、固定ケース30は筒状であるが、これは1枚の金属板の端33aと端33bとが図2に示されるように離間して対向配置されるように折り曲げられて変形させられたことで筒状となっている。このような筒状の固定ケース30を展開すると、図3に示されるように、固定ケース30は強度確保部34とヒータ部35とを備えた構成となっている。
As described above, the fixed
強度確保部34は、固定ケース30のうちの回路基板10側の部分であり、アルミ電解コンデンサ20の耐振動用として機能する部分である。この強度確保部34は、四角形状の板状の第1強度確保部36と、四角形状の板状の第2強度確保部37と、を備えている。
The
第1強度確保部36は第1固定端子31と第3固定端子38とを備え、第2強度確保部37は第2固定端子32と第4固定端子39とを備えている。第3固定端子38および第4固定端子39は回路基板10の一面11に接触することで第1固定端子31および第2固定端子32に対して固定ケース30のバランスをとるための端子であり、回路配線63には電気的に接続されていない。
The first
ヒータ部35は、同一面内で蛇行した蛇行形状の板状の部分であり、固定ケース30において最も発熱する部分である。このヒータ部35の一端部35aは四角形状の第1強度確保部36のうち第1固定端子31が設けられた側(辺)とは反対側に接続されていると共に、ヒータ部35の他端部35bは第2強度確保部37のうち四角形状の第2固定端子32が設けられた側(辺)とは反対側に接続されている。
The
さらに、ヒータ部35の一端部35aは第1強度確保部36のうち一端部36aとは反対側の他端部36b側に接続され、ヒータ部35の他端部35bは第2強度確保部37のうち一端部37aとは反対側の他端部37b側に接続されている。
Further, one
また、四角形状の第1強度確保部36のうち第1固定端子31および第3固定端子38が設けられた側(辺)およびヒータ部35の一端部35aが接続された側(辺)とは異なる一端部36aと、第2強度確保部37のうち第2固定端子32および第4固定端子39が設けられた側(辺)およびヒータ部35の他端部35bが接続された側(辺)とは異なる一端部37aとが離間して対向配置されている。第1強度確保部36と第2強度確保部37とは直接電気的に接続されていないが、ヒータ部35を介して電気的に接続されている。この状態が、図3に示される平面図である。
Also, the side (side) on which the first fixed
そして、図3に示される第1強度確保部36、第2強度確保部37、およびヒータ部35により構成された板状のものが、第1強度確保部36の他端部36bと第2強度確保部37の他端部37bとが離間して対向配置されるようにプレス機等で四角柱状の筒状に変形させられている。また、ヒータ部35のうち、図3に示される4箇所の「★」印の部分が図2に示されるように固定ケース30の内側に折り曲げられている。この「★」印の部分は、アルミ電解コンデンサ20を押さえ付けるための固定用ばね機構として機能する。
The plate-like member constituted by the first
このような構成では、第1固定端子31から、第1強度確保部36、ヒータ部35、および第2強度確保部37を介して、第2固定端子32に至るまでの経路に電流が流れる
なお、上述のように、ヒータ部35の一部が固定用ばね機構としてアルミ電解コンデンサ20に接触しているが、アルミ電解コンデンサ20は一般的に絶縁被膜によってコーティングされているので、電気的な不具合は生じない。
In such a configuration, a current flows in a path from the first fixed
次に、上記の固定ケース30が用いられる昇圧電源装置が燃料噴射制御装置に適用された場合の燃料噴射制御装置の回路構成について、図4を参照して説明する。なお、図4では、4個のインジェクタ40のうちの1つを示している。以下では、この1つのインジェクタ40の駆動について説明する。
Next, a circuit configuration of the fuel injection control device when the boosting power supply device using the fixed
まず、燃料噴射制御装置50には、昇圧電源装置としての昇圧回路60が設けられている。昇圧回路60は、いわゆるDC−DCコンバータである。この昇圧回路60には、電源電圧としての車載バッテリのバッテリ電圧(図4のVB)が供給される電源配線51に接続された電源電圧配線61と、電源電圧よりも低い基準電圧が印加される基準電圧配線62と、を含む回路配線63が形成されている。
First, the fuel
また、昇圧回路60に設けられたコイル64の一端に電源電圧配線61を介してバッテリ電圧(図4のVB)が供給され、そのコイル64の他端と基準電圧配線62との間の経路に、スイッチング素子65が接続されている。スイッチング素子65としてはMOSFETが用いられており、スイッチング素子65のドレインがコイル64の他端に接続されている。
Further, a battery voltage (VB in FIG. 4) is supplied to one end of a
そして、コイル64の他端とスイッチング素子65のドレインとを結ぶ電流経路にダイオード66のアノードが接続されており、そのダイオード66のカソードと基準電圧配線62との間の経路上に、充電用のアルミ電解コンデンサ20が直列に接続されている。さらに、スイッチング素子65のソースと、アルミ電解コンデンサ20のダイオード66側とは反対側の端子とが、電流検出用の抵抗67を介して基準電圧配線62に接続されている。
The anode of the
また、昇圧回路60には充電制御回路68が設けられている。この充電制御回路68は、図示しないマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)または論理回路からなる処理部と、スイッチング素子65の制御に使用する情報を処理部に取り込ませたり、処理部からの指令に応じてスイッチング素子65を駆動したりするためのアナログ回路と、の組み合わせで構成されている。
The
さらに、昇圧回路60には、上述の固定ケース30がヒータ抵抗として組み込まれている。具体的には、固定ケース30の第1固定端子31が、回路配線63を介してダイオード66のカソード、すなわちアルミ電解コンデンサ20のうちの基準電圧配線62側とは反対側の端子に接続されている。一方、固定ケース30の第2固定端子32と基準電圧配線62との間の経路上にはスイッチング素子69が接続されている。スイッチング素子69は、燃料噴射制御装置50に備えられたマイコン52によって駆動されることで、固定ケース30への通電を行う。これにより、固定ケース30は第1固定端子31から第2固定端子32に流れる電流によって発熱するようになっている。以上が、昇圧回路60の構成である。このような昇圧回路60は、図1に示される回路基板10に作り込まれている。
Furthermore, the above-described fixed
そして、燃料噴射制御装置50には、インジェクタ40のコイル41の一端(高電圧側)が接続される端子53aと、コイル41の他端(低電圧側)が接続される端子53bと、が設けられている。電源配線51と端子53aとの間にはスイッチング素子54aと逆流防止用のダイオード55aとが直列接続されている。ダイオード55aのアノードはスイッチング素子54aに接続され、カソードは端子53aに接続されている。また、端子53aとグランドとの間の経路上には、アノードがグランドに接続されると共にカソードが端子53aに接続されたダイオード55bが設けられている。なお、燃料噴射制御装置50のグランドは昇圧回路60の基準電源配線51に接続されている。
The fuel
そして、昇圧回路60のうちのアルミ電解コンデンサ20の正極側端子(ダイオード66側の端子)と燃料噴射制御装置50の端子53aとの間にスイッチング素子54bが接続されている。
A switching
一方、昇圧回路60のうちのアルミ電解コンデンサ20の正極側端子(ダイオード66側の端子)と燃料噴射制御装置50の端子53bとの間には、端子53bにアノードが接続されると共にカソードがアルミ電解コンデンサ20の正極側端子(ダイオード66側の端子)に接続されたダイオード55cが設けられている。また、燃料噴射制御装置50の端子53bとグランドとの間の経路上に、スイッチング素子54cと電流検出用の抵抗56とが直列接続されている。
On the other hand, between the positive electrode side terminal (terminal on the
さらに、燃料噴射制御装置50には駆動制御回路57とマイコン52とが設けられている。駆動制御回路57は、スイッチング素子54a、54b、54cと昇圧回路60の充電制御回路68を制御する回路である。また、マイコン52は、CPU、ROM、RAM等を備え、ROM等に記憶されたプログラムに従って動作する制御回路である。ここで、マイコン52は、エンジン回転数(NE)、アクセル開度(ACC)、エンジン水温(THW)等の各種センサにて検出されるエンジンの運転情報に基づいて、気筒毎に噴射指令信号を生成して駆動制御回路57に出力する。
Further, the fuel
さらに、マイコン52は、アルミ電解コンデンサ20の温度を検出するための図示しない温度検出手段を備えている。ここで、温度検出手段とは、燃料噴射制御装置50に設けられた温度センサの信号に基づいてアルミ電解コンデンサ20の温度を直接的に取得する手段や、外部から入力される吸気温度等の信号等に基づいてアルミ電解コンデンサ20の温度を推定することによりアルミ電解コンデンサ20の温度を間接的に取得する手段である。
Further, the
上記の燃料噴射制御装置50は例えば図1に示される回路基板10に作り込まれてECUとして構成されている。つまり、昇圧回路60はECUに内蔵されている。なお、スイッチング素子54a、54b、54cとしてはMOSFETが用いられている。また、燃料噴射制御装置50の端子53aは、各気筒のインジェクタ40のコイル41について共通の端子となっており、各インジェクタ40のコイル41がそれぞれ接続されている。さらに、端子53bおよびスイッチング素子54cは、各インジェクタ40のコイル41毎にそれぞれ設けられている。このスイッチング素子54cは、いわゆる気筒選択スイッチである。
The fuel
そして、燃料噴射制御装置50の端子53aおよび端子53bに接続されたインジェクタ40は、開弁用のアクチュエータとしてソレノイドを備えた周知のソレノイド式インジェクタである。つまり、インジェクタ40では、内蔵されたソレノイドのコイル41に通電されると、そのソレノイドにより弁体が開弁位置に移動して、当該インジェクタ40が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。また、コイル41への通電が停止されると、弁体が閉弁位置に戻って、当該インジェクタ40が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。
The
続いて、上記の燃料噴射制御装置50および昇圧回路60の作動について説明する。なお、以下では、第1気筒に関してのみ説明する。
Next, the operation of the fuel
まず、燃料噴射の開始前では、駆動制御回路57により昇圧回路60の充電制御回路68に対する充電許可信号がアクティブレベルとされ、昇圧回路60のアルミ電解コンデンサのコンデンサ電圧VCが目標充電電圧になるまで充電される。なお、アクティブレベルは例えばハイレベルの信号であり、非アクティブレベルは例えばローレベルの信号である。
First, before the start of fuel injection, the
具体的には、昇圧回路60の充電制御回路68によりスイッチング素子65をオンされる。これに伴い、抵抗67に生じる電圧により、スイッチング素子65を介してコイル64に流れている電流Imが充電制御回路68に検出される。そして、充電制御回路68によって電流Imが所定の閾値まで増加したと判定されると、スイッチング素子65がオフされる。
Specifically, the switching
また、スイッチング素子65がオフのときに抵抗67に生じる電圧により、コイル64からアルミ電解コンデンサ20に流れる電流Imが充電制御回路68に検出される。そして、充電制御回路68によって電流Imが所定の閾値まで減少したと判定されると、スイッチング素子65がオンされる。
Further, the current Im flowing from the
このようにスイッチング素子65が繰り返しオン/オフされることによりアルミ電解コンデンサ20が電源電圧に基づいて段階的に充電される。そして、アルミ電解コンデンサ20に充電されたコンデンサ電圧VCが目標充電電圧に達したことが充電制御回路68によって検出されるか、あるいは駆動制御回路57からの充電許可信号が非アクティブレベルになると、充電制御回路68によりスイッチング素子65がオフの状態とされる。
As described above, the switching
次に、燃料噴射制御装置50では、マイコン52から駆動制御回路57に第1気筒の噴射指令信号が入力される。そして、駆動制御回路57によりスイッチング素子54cがオンされ、それと同時にスイッチング素子54bもオンされる。
Next, in the fuel
これにより、コンデンサ電圧VCが、コイル41への通電経路をなす端子53aに印加され、アルミ電解コンデンサ20に充電されていたエネルギーがコイル41に放出される。こうして、コイル41への通電が開始される。このとき、コイル41には、アルミ電解コンデンサ20の放電により、インジェクタ40を速やかに開弁させるための大電流I(ピーク電流)が流れる。また、アルミ電解コンデンサ20の放電に際し、高電位となる端子53a側から電源配線51側への回り込みは、ダイオード55aによって防止される。
As a result, the capacitor voltage VC is applied to the terminal 53 a that forms the energization path to the
図5は、コイル41に流れる電流Iと、アルミ電解コンデンサ20からの放出電荷と、インジェクタ40の開弁タイミングと、をそれぞれ時間に対して示した図である。この図に示されるように、アルミ電解コンデンサ20の放電によって放出電荷が上昇すると共に、コイル41に流れる電流Iが上昇する。コイル41に流れる電流Iは、アルミ電解コンデンサ20の放電電流に相当する。
FIG. 5 is a diagram showing the current I flowing through the
そして、駆動制御回路57では、スイッチング素子54bがオンされた後、コイル41に流れる電流Iが抵抗56に生じる電圧により検出され、この電流Iがピーク電流の目標電流値(所定の放電電流検出閾値)Ipになるとスイッチング素子54bがオフされる。また、図5に示されるように、アルミ電解コンデンサ20からの放出電荷がインジェクタ40の開弁に必要な電荷に達すると、インジェクタ40が開弁される。なお、「開弁に必要な電荷」は、インジェクタ40の開弁に必要な「エネルギー」に対応している。
In the
スイッチング素子54bがオフされた後は、抵抗56に生じる電圧により検出されるコイル41の電流Iが、上記目標電流値Ipよりも小さい一定電流となるように、スイッチング素子54aのオン/オフ制御が行われる。
After the
具体的には、コイル41の電流Iが図5に示される下側閾値IcL以下になるとスイッチング素子54aがオンされ、コイル41の電流Iが上側閾値IcH以上になるとスイッチング素子54aがオフされる、という制御が行われる。したがって、コイル41の電流Iがピーク電流の目標電流値Ipから低下して下側閾値IcL以下になると、スイッチング素子54aのオン/オフが繰り返されて、コイル41の電流Iの平均値が、上側閾値IcHと下側閾値IcLとのほぼ中間の一定電流に制御される。
Specifically, when the current I of the
このような定電流制御により、スイッチング素子54bがオフされた後は、電源配線51からスイッチング素子54aおよびダイオード55aを介して、コイル41に一定電流が流れ、この一定電流により、インジェクタ40が開弁状態に保持される。なお、スイッチング素子54aのオフ時にコイル41に流れる電流は、そのダイオード55bを介して還流される。
After the
この後、マイコン52からの噴射指令信号が非アクティブレベルになると、駆動制御回路57によりスイッチング素子54cがオフされると共に、スイッチング素子54aのオン/オフ制御(定電流制御)が終了して、スイッチング素子54aもオフ状態に保持される。これにより、コイル41への通電が停止されてインジェクタ40が閉弁し、当該インジェクタ40による燃料噴射が終了する。アルミ電解コンデンサ20は、上記のような燃料噴射制御において、内燃機関への燃料噴射タイミングが到来する毎に、インジェクタ40を開弁させるためのアクチュエータつまりソレノイドへ当該ソレノイドの駆動電力として放電される。
Thereafter, when the injection command signal from the
また、噴射指令信号が非アクティブレベルになってスイッチング素子54cおよびスイッチング素子54aがオフされると、コイル41にフライバックエネルギーが発生するが、そのフライバックエネルギーは、ダイオード55cを通じてアルミ電解コンデンサ20へ電流の形で回収される。
Further, when the injection command signal becomes an inactive level and the switching
なお、駆動制御回路57から出力される噴射指令信号がアクティブレベルになっている間は、充電制御回路68への充電許可信号が非アクティブレベルとされ、昇圧回路60によるアルミ電解コンデンサ20の充電動作が禁止される。そして、噴射指令信号が非アクティブレベルになると、充電許可信号がアクティブレベルに戻され、昇圧回路60によるアルミ電解コンデンサ20の充電動作が再開される。第1気筒以外のインジェクタ40についても、上記と同様の手順で駆動される。以上が、燃料噴射制御装置50および昇圧回路60の通常の動作である。
Note that while the injection command signal output from the
上記のように動作する燃料噴射制御装置50および昇圧回路60において、アルミ電解コンデンサ20のESRすなわち抵抗成分により、低温時ではインジェクタ40の開弁タイミングが遅れてしまう。これについて、図6を参照して説明する。図6は、図5と同様に、コイル41に流れる電流Iと、アルミ電解コンデンサ20からの放出電荷と、インジェクタ40の開弁タイミングと、をそれぞれ時間に対して示した図である。
In the fuel
まず、アルミ電解コンデンサ20の放電によりアルミ電解コンデンサ20からコイル41に電荷が放出されると、コイル41に流れる電流Iの上昇速度(つまり時定数)はアルミ電解コンデンサ20のESR(抵抗成分)とコイル41のリアクトル分とで決まる。この場合、時定数はリアクトル分に比例し、抵抗成分に反比例する。
First, when electric charges are discharged from the aluminum
上述のように、アルミ電解コンデンサ20のESR(抵抗成分)は低温時に大きくなる。したがって、アルミ電解コンデンサ20の放電時にアルミ電解コンデンサ20のESR(抵抗成分)が大きい場合、図6の破線に示されるように、コイル41に流れる電流Iの上昇速度が遅くなる。また、アルミ電解コンデンサ20からの放出電荷の上昇も遅くなる。このため、アルミ電解コンデンサ20からの放出電荷がインジェクタ40の開弁に必要な電荷に達するまでの時間も遅れる。この結果、アルミ電解コンデンサ20のESRが問題とならない場合よりもインジェクタ40の開弁タイミングが遅れてしまう。
As described above, the ESR (resistance component) of the aluminum
そこで、燃料噴射制御装置50のマイコン52により、ヒータ抵抗として機能する固定ケース30の加熱制御が行われる。この加熱制御について、図7および図8を参照して説明する。図7は、マイコン52の加熱制御の内容を示したフローチャートである。このフローチャートは、車両のイグニッションがオンされるとスタートする。
Therefore, the
図7において、ステップ70では、燃料噴射制御装置50であるECUの内部温度Taが検出される。続いて、ステップ71では、ステップ70で検出されたECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaO以下である否かが判定される。ヒータ駆動許可温度TaOは、固定ケース30に対して通電制御を行うか否かを判定するための基準温度であり、基準温度以下の温度ではアルミ電解コンデンサ20のESRが問題になる。本実施形態では、ヒータ駆動許可温度TaOは例えば0℃に設定されている。
In FIG. 7, in
そして、ECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaO以下ではない、すなわちECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaOよりも高い場合、ステップ72に進む。ステップ72では、ECU内部温度Taはアルミ電解コンデンサ20のESRが問題とならない温度であり、アルミ電解コンデンサ20を加熱する必要がないので、「ヒータ駆動=OFF」とされる。つまり、固定ケース30に対する通電制御は行われない。
If the ECU internal temperature Ta is not lower than the heater drive permission temperature TaO, that is, if the ECU internal temperature Ta is higher than the heater drive permission temperature TaO, the routine proceeds to step 72. In
なお、ステップ73で説明するが、本実施形態では固定ケース30に接続されたスイッチング素子69はDuty駆動されるので、ステップ71における「ヒータ駆動=OFF」とは、スイッチング素子69のDutyが0%に設定されることである。
As will be described in step 73, in this embodiment, the switching
この後、ステップ70に戻り、ECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaOよりも高い状態が続く限り、ステップ70、ステップ71、およびステップ72が繰り返される。
Thereafter, the process returns to step 70, and step 70,
一方、ステップ71においてECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaO以下の場合、ステップ73に進む。ステップ73では、ヒータ駆動Dutyの設定が行われる。
On the other hand, if the ECU internal temperature Ta is equal to or lower than the heater drive permission temperature TaO in
図8は、ECU内部温度Taに対する駆動Dutyを示した図である。駆動Dutyは、固定ケース30に接続されたスイッチング素子69を駆動するためのDuty比であり、アルミ電解コンデンサ20の温度に応じたDuty比である。図8に示されるように、ECU内部温度Taが低くなるほど駆動Dutyが高くなるように設定されている。これは、図10に示されるアルミ電解コンデンサ20のESRの特性に対応している。
FIG. 8 is a diagram showing the drive duty with respect to the ECU internal temperature Ta. The drive duty is a duty ratio for driving the switching
したがって、ステップ73では、図8に示される関係に基づいて、ECU内部温度Taに対する駆動Dutyが設定される。 Therefore, in step 73, the drive duty for the ECU internal temperature Ta is set based on the relationship shown in FIG.
続いて、ステップ74では、「ヒータ駆動=ON」とされる。すなわち、ステップ73で設定されたアルミ電解コンデンサ20の温度に応じた駆動Dutyによってスイッチング素子69が駆動される。このようにして、固定ケース30に対する通電制御が行われる。
Subsequently, in step 74, “heater driving = ON” is set. That is, the switching
このように、アルミ電解コンデンサ20のESRが問題となる低温時においてスイッチング素子69によって固定ケース30に通電制御が行われ、低温時に固定ケース30によってアルミ電解コンデンサ20が加熱・昇温される。そして、アルミ電解コンデンサ20の温度が上昇すれば、アルミ電解コンデンサ20のESRは低減される。
Thus, the energization control is performed on the fixed
この場合、上述のように、固定ケース30の第1固定端子31はアルミ電解コンデンサ20のうちの基準電圧配線62側とは反対側の端子に接続されているので、固定ケース30にはアルミ電解コンデンサ20に充電されたコンデンサ電圧に基づく放電電流が流れる。このため、アルミ電解コンデンサ20に「放電」という仕事を行わせてアルミ電解コンデンサ20を自発的に発熱させることができる。これにより、アルミ電解コンデンサ20の昇温速度が向上する。
In this case, as described above, the first fixed
この後、ステップ70に戻り、ECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaO以下の状態が続く限り、ステップ70、ステップ71、ステップ73、およびステップ74が繰り返される。
Thereafter, the process returns to Step 70, and
以上のように、低温時において固定ケース30をヒータとして機能させることにより、アルミ電解コンデンサ20のESRが低減される。このため、アルミ電解コンデンサ20からインジェクタ40への放電電流は低下しないので、図6に示されるように、内燃機関の低温始動時にアルミ電解コンデンサ20のESRが原因となるインジェクタ40の開弁タイミングの遅れは起こらず、実線波形で示される通常のタイミングでインジェクタ40を開弁させることができる。
As described above, the ESR of the aluminum
以上説明したように、本実施形態では、昇圧電源装置に備えられたアルミ電解コンデンサ20を回路基板10に固定するための固定ケース30に対して通電制御が行われるように構成したことが特徴となっている。
As described above, the present embodiment is characterized in that the energization control is performed on the fixed
これにより、固定ケース30を発熱させてアルミ電解コンデンサ20を加熱することができる。これにより、アルミ電解コンデンサ20の温度が上昇するので、アルミ電解コンデンサ20のESRを低減することができる。すなわち、低温でのESR特性が良好なアルミ電解コンデンサを使用する必要はなく、固定ケース30の通電制御によって既存のアルミ電解コンデンサ20のESRを低減することができる。
Thereby, the aluminum
この場合、アルミ電解コンデンサ20の温度に応じたDuty比によってスイッチング素子69を駆動しているので、アルミ電解コンデンサ20の温度が低いほど固定ケース30に電流をより多く流して固定ケース30を発熱させることができる。これにより、アルミ電解コンデンサ20の昇温速度を向上させることができる。
In this case, since the switching
また、固定ケース30をアルミ電解コンデンサ20に接続しているので、スイッチング素子69がDuty駆動されることでアルミ電解コンデンサ20の放電が繰り返される。このため、アルミ電解コンデンサ20を早く昇温させることができ、アルミ電解コンデンサ20のESRを早く低減することができる。つまり、従来のように、低温時にアルミ電解コンデンサ20の充放電回数を増やす等の過度な制御動作をさせてアルミ電解コンデンサ20の自己発熱による昇温を実施する必要はない。また、インジェクタ40の開弁タイミングが遅れることを懸念してアルミ電解コンデンサ20が一定温度に達するまでの昇温期間に噴射頻度の制限を設けるという必要もない。
Further, since the fixed
さらに、本実施形態では、固定ケース30の材料として高抵抗率のステンレス鋼(SUS)を採用していると共に蛇行形状のヒータ部35を設けているので、固定ケース30にヒータ部35が形成されていないものよりも固定ケース30の抵抗が高くなり、固定ケース30をより発熱しやすくすることができる。
Further, in the present embodiment, since the high resistance stainless steel (SUS) is adopted as the material of the fixed
そして、固定ケース30の通電制御によってアルミ電解コンデンサ20のESRの問題が早期に解消されるので、「低温域ですぐに使用したい」という回路に対して特に有効である。
And since the problem of ESR of the aluminum
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、電源電圧配線61が特許請求の範囲の「所定電圧配線」に対応し、固定ケース30が特許請求の範囲の「ヒータ抵抗」に対応する。また、固定ケース30の第1固定端子31が特許請求の範囲の「第1端子」に対応し、固定ケース30の第2固定端子32が特許請求の範囲の「第2端子」に対応する。さらに、マイコン52が特許請求の範囲の「制御手段」に対応する。
As for the correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims, the power
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。例えば、従来では、固定ケース30の材料として黄銅条(DC2600R)が用いられていたが、上記第1実施形態のように固定ケース30の材料としてステンレス鋼(SUS)を用いるだけでも高抵抗が得られる。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. For example, in the past, brass strip (DC2600R) was used as the material of the fixed
したがって、図9に示されるように、固定ケース30にヒータ部35が設けられていなくても、固定ケース30がステンレス鋼(SUS)で形成されていることだけでも固定ケース30を発熱しやすくすることができる。なお、図9に示されるように、本実施形態に係る固定ケース30においても、アルミ電解コンデンサ20を押さえ付けるためのばね部30aは複数形成されている。図9に示される「★」印は、図3に示される「★」印に対応している。
Therefore, as shown in FIG. 9, even if the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された燃料噴射制御装置50や昇圧電源装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、昇圧電源装置はバッテリ電圧を昇圧するものとして構成されているが、所定電圧に基づいてアルミ電解コンデンサ20を充電することで所定電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧装置として構成されていても良い。もちろん、昇圧電源装置(昇圧装置)や昇圧回路60は、燃料噴射制御装置50に限らず、昇圧された電圧を使用する他の装置に適用しても良い。
(Other embodiments)
The configurations of the fuel
また、固定ケース30に接続されたスイッチング素子69を駆動する制御手段はマイコン52に限られず、他の制御回路がスイッチング素子69を駆動しても良い。
Further, the control means for driving the switching
また、固定ケース30に対する通電制御では、アルミ電解コンデンサ20を昇温させるために、図7に示されるステップ71においてECU内部温度Taがヒータ駆動許可温度TaO以下であると判定された場合は、判定後、一定時間が経過するまではマイコン52によってスイッチング素子69を強制的に駆動させることにより、強制的に固定ケース30に通電制御を行っても良い。これにより、一定時間は固定ケース30に電流が流れるので、固定ケース30を確実に発熱させてアルミ電解コンデンサ20を早期に加熱することができる。
Further, in the energization control for the fixed
そして、固定ケース30に通電させるスイッチング素子69に対する制御は、Duty駆動に限らず、常に電流を流す制御でも良い。もちろん、Duty駆動は、図8に示される関係に限定されず、他の関係を用いても良い。
And control with respect to the switching
さらに、固定ケース30の高抵抗化を図る手段として、上述のように、ヒータ部35を設ける手段やステンレス鋼(SUS)を採用することの他に、例えば固定ケース30を構成する金属板に複数の貫通孔を設けることによっても高抵抗化を図ることができる。例えば、図9に示される固定ケース30のうち、第1固定端子31等が設けられた側とは反対側に複数の貫通項を設けることができる。
Furthermore, as means for increasing the resistance of the fixed
また、上記各実施形態では、固定ケース30は四角柱状の筒状として構成されていたが、四角柱状に限らず、円柱状の筒状でも良いし、四角柱状以外の多角柱状の筒状でも良い。
Further, in each of the embodiments described above, the fixed
10 回路基板
11 回路配線の一面
20 アルミ電解コンデンサ
30 固定ケース(ヒータ抵抗)
31 第1固定端子
32 第2固定端子
35 ヒータ部
36 第1強度確保部
37 第2強度確保部
40 インジェクタ(燃料噴射弁)
52 マイコン(制御手段)
61 電源電圧配線(所定電圧配線)
62 基準電圧配線
63 回路配線
10
31 1st fixed
52 Microcomputer (control means)
61 Power supply voltage wiring (predetermined voltage wiring)
62
Claims (13)
前記回路基板(10)の一面(11)に搭載されると共に、前記所定電圧配線(61)と前記基準電圧配線(62)との間の経路上に電気的に接続されたアルミ電解コンデンサ(20)と、を備え、
前記所定電圧に基づいて前記アルミ電解コンデンサ(20)を充電することにより、前記アルミ電解コンデンサ(20)のうちの前記基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に前記所定電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧装置であって、
前記アルミ電解コンデンサ(20)を囲む筒状とされ、当該筒状のうちの前記一面(11)側に前記回路配線(63)に電気的に接続されると共に前記回路基板(10)に固定される第1固定端子(31)および第2固定端子(32)を有し、前記第1固定端子(31)から前記第2固定端子(32)までの経路に流れる電流によって発熱することにより前記アルミ電解コンデンサ(20)を加熱する固定ケース(30)を備えていることを特徴とする昇圧装置。 A circuit wiring (63) having a plate shape having one surface (11) and including a predetermined voltage wiring (61) to which a predetermined voltage is applied and a reference voltage wiring (62) to which a reference voltage lower than the predetermined voltage is applied. ) Formed on the circuit board (10),
An aluminum electrolytic capacitor (20) mounted on one surface (11) of the circuit board (10) and electrically connected on a path between the predetermined voltage wiring (61) and the reference voltage wiring (62). ) And
By charging the aluminum electrolytic capacitor (20) based on the predetermined voltage, a terminal of the aluminum electrolytic capacitor (20) opposite to the reference voltage wiring (62) side is higher than the predetermined voltage. A booster for generating a voltage,
The cylindrical shape surrounding the aluminum electrolytic capacitor (20) is electrically connected to the circuit wiring (63) and fixed to the circuit board (10) on the one surface (11) side of the cylindrical shape. The first fixed terminal (31) and the second fixed terminal (32), and the aluminum is generated by generating heat by a current flowing through the path from the first fixed terminal (31) to the second fixed terminal (32). A booster comprising a fixed case (30) for heating the electrolytic capacitor (20).
前記第1強度確保部(36)のうち前記第1固定端子(31)が設けられた側とは反対側に前記ヒータ部(35)の一端部(35a)が接続されていると共に、前記第2強度確保部(37)のうち前記第2固定端子(32)が設けられた側とは反対側に前記ヒータ部(35)の他端部(35b)が接続され、
前記第1強度確保部(36)のうち前記第1固定端子(31)が設けられた側および前記ヒータ部(35)の一端部(35a)が接続された側とは異なる一端部(36a)と、前記第2強度確保部(37)のうち前記第2固定端子(32)が設けられた側および前記ヒータ部(35)の他端部(35b)が接続された側とは異なる一端部(37a)とが離間して対向配置されており、
前記第1強度確保部(36)、前記第2強度確保部(37)、および前記ヒータ部(35)により構成された板状のものが、前記第1強度確保部(36)の他端部(36b)と前記第2強度確保部(37)の他端部(37b)とが離間して対向配置されるように変形させられたことにより筒状とされており、
前記第1固定端子(31)、前記第1強度確保部(36)、前記ヒータ部(35)、前記第2強度確保部(37)、および前記第2固定端子(32)の経路に電流が流れるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の昇圧装置。 The fixed case (30) includes a plate-like first strength securing part (36) provided with the first fixed terminal (31) and a plate-like second provided with the second fixed terminal (32). A strength securing part (37) and a meandering plate-like heater part (35) meandering in the same plane;
One end portion (35a) of the heater portion (35) is connected to the opposite side of the first strength securing portion (36) to the side on which the first fixed terminal (31) is provided, The other end part (35b) of the heater part (35) is connected to the side opposite to the side where the second fixed terminal (32) is provided in the two strength securing part (37),
One end portion (36a) different from the side where the first fixed terminal (31) is provided in the first strength securing portion (36) and the side where the one end portion (35a) of the heater portion (35) is connected. And one end of the second strength securing portion (37) that is different from the side on which the second fixed terminal (32) is provided and the side to which the other end (35b) of the heater (35) is connected. (37a) are spaced apart from each other,
A plate-like member constituted by the first strength securing portion (36), the second strength securing portion (37), and the heater portion (35) is the other end of the first strength securing portion (36). (36b) and the other end portion (37b) of the second strength securing portion (37) are deformed so as to be spaced apart and arranged in a cylindrical shape,
Current flows in the path of the first fixed terminal (31), the first strength securing part (36), the heater part (35), the second strength securing part (37), and the second fixed terminal (32). The boosting device according to claim 1, wherein the boosting device is configured to flow.
前記固定ケース(30)は、前記スイッチング素子(69)が前記制御手段(52)の前記温度検出手段によって検出された温度に応じたDuty比で前記制御手段(52)によって駆動されることにより、通電制御が行われることを特徴とする請求項4に記載の昇圧装置。 A switching element (69) that is electrically connected to a path between the second fixed terminal (32) and the reference voltage wiring (62) and is driven by the control means (52) is provided. ,
The fixed case (30) is driven by the control means (52) at a duty ratio corresponding to the temperature detected by the temperature detection means of the control means (52) by the switching element (69). The boosting device according to claim 4, wherein energization control is performed.
前記アルミ電解コンデンサ(20)は、内燃機関への燃料噴射タイミングが到来する毎に、燃料噴射弁(40)を開弁させるためのアクチュエータへ当該アクチュエータの駆動電力として放電されるようになっていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の昇圧装置。 The predetermined voltage is a power supply voltage generated by a power supply, and the aluminum electrolytic capacitor (20) is charged based on the power supply voltage,
The aluminum electrolytic capacitor (20) is discharged as drive power of the actuator to the actuator for opening the fuel injection valve (40) every time the fuel injection timing to the internal combustion engine arrives. The booster according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記所定電圧に基づいて前記アルミ電解コンデンサ(20)を充電することにより、前記アルミ電解コンデンサ(20)のうちの前記基準電圧配線(62)側とは反対側の端子に前記所定電圧よりも高い電圧を発生させる昇圧回路であって、
第1端子(31)および第2端子(32)を有し、前記第1端子(31)が前記回路配線(63)に電気的に接続され、前記第1端子(31)から前記第2端子(32)に流れる電流によって発熱することにより前記アルミ電解コンデンサ(20)を加熱するヒータ抵抗(30)と、
前記ヒータ抵抗(30)の前記第2端子(32)と前記基準電圧配線(62)との間の経路上に電気的に接続されると共に、制御手段(52)によって駆動されることで、前記ヒータ抵抗(30)への通電を行うスイッチング素子(69)と、を備えていることを特徴とする昇圧回路。 In a circuit wiring (63) including a predetermined voltage wiring (61) to which a predetermined voltage is applied and a reference voltage wiring (62) to which a reference voltage lower than the predetermined voltage is applied, the predetermined voltage wiring (61) and the An aluminum electrolytic capacitor (20) electrically connected on a path between the reference voltage wiring (62) and
By charging the aluminum electrolytic capacitor (20) based on the predetermined voltage, a terminal of the aluminum electrolytic capacitor (20) opposite to the reference voltage wiring (62) side is higher than the predetermined voltage. A booster circuit for generating a voltage,
A first terminal (31) and a second terminal (32), wherein the first terminal (31) is electrically connected to the circuit wiring (63), and the first terminal (31) to the second terminal A heater resistor (30) for heating the aluminum electrolytic capacitor (20) by generating heat due to the current flowing in (32);
By being electrically connected on the path between the second terminal (32) of the heater resistor (30) and the reference voltage wiring (62) and being driven by the control means (52), And a switching element (69) for energizing the heater resistor (30).
前記アルミ電解コンデンサ(20)は、内燃機関への燃料噴射タイミングが到来する毎に、燃料噴射弁(40)を開弁させるためのアクチュエータへ当該アクチュエータの駆動電力として放電されるようになっていることを特徴とする請求項8ないし12のいずれか1つに記載の昇圧回路。 The predetermined voltage is a power supply voltage generated by a power supply, and the aluminum electrolytic capacitor (20) is charged based on the power supply voltage,
The aluminum electrolytic capacitor (20) is discharged as drive power of the actuator to the actuator for opening the fuel injection valve (40) every time the fuel injection timing to the internal combustion engine arrives. The step-up circuit according to claim 8, wherein
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JP2014214693A (en) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 株式会社デンソー | Injector driving device |
JP2015056949A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 株式会社デンソー | Step-up power-supply device |
AT15439U1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-09-15 | Tridonic Gmbh & Co Kg | Electric ballast with extreme temperature protection |
JP2018143022A (en) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | ダイキン工業株式会社 | Power conversion device |
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