JP2014165848A

JP2014165848A - Electronic control device

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Publication number: JP2014165848A
Application number: JP2013037575A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sugiyama; 泰志杉山; Ryosuke Ishida; 良介石田; Kenichi Hoshino; 堅一星野; Katsuya Koyama; 克也小山; Chihiro Sato; 千尋佐藤; Yasuhiko Okada; 泰彦岡田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: JP6034719B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a field effect transistor from failing in the presence of a counter electromotive force of an inductive load.SOLUTION: An electronic control device 100 includes: an active clamp circuit 11 disposed in a first power supply path P400 for power supply from a battery 200 to an inductive load 300, including a field effect transistor 110 adapted to switch the first power supply path P400, and configured to prevent a drain-source voltage of the field effect transistor 110 from exceeding a predetermined clamp voltage when the field effect transistor 110 interrupts the first power supply path P400; a second power supply path P410 for supplying power from between the inductive load 300 and the active clamp circuit 11 on the first power supply path P400 to another load different from the inductive load 300; and a switching element 12a adapted to switch the second power supply path P410 in response to an operational state of the active clamp circuit 11.

Description

本発明は、電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device.

従来から、インジェクタ等に用いられる誘導性負荷を、アクティブクランプ回路を伴う駆動回路により駆動する電子制御装置が知られている（特許文献１）。特許文献１の駆動回路では、ｎチャネル型の電界効果トランジスタなどのスイッチ素子を用いて誘導性負荷を流れる電流を制御しており、電界効果トランジスタのドレインとゲートとの間にツェナーダイオードを介在させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic control device that drives an inductive load used for an injector or the like by a drive circuit with an active clamp circuit is known (Patent Document 1). In the drive circuit of Patent Document 1, a current flowing through an inductive load is controlled using a switching element such as an n-channel field effect transistor, and a Zener diode is interposed between the drain and gate of the field effect transistor. ing.

特開２０１０−２３３２５２号公報JP 2010-233252 A

特許文献１のような駆動回路では、電界効果トランジスタがオンからオフに切り替わった場合、誘導性負荷において発生した逆起電力により電界効果トランジスタのドレイン電圧が所定値以上となると、ツェナーダイオードが降伏し、電界効果トランジスタのゲート電圧が上昇して、電界効果トランジスタが誘導性負荷の逆起電力を熱エネルギに変換する。誘導性負荷の逆起電力が電界効果トランジスタの許容損失よりも大きくなったとき、電界効果トランジスタが故障する虞がある。電界効果トランジスタの許容損失を向上させるため、電界効果トランジスタを大きくする必要があるが、コスト増加の懸念がある。特にツインインジェクタ等に備わる複数の誘導性負荷を、それらの誘導性負荷よりも少ない個数の電界効果トランジスタで制御する場合にあっては、コスト増加は避けられない。 In a drive circuit such as Patent Document 1, when the field effect transistor is switched from on to off, the Zener diode breaks down when the drain voltage of the field effect transistor exceeds a predetermined value due to the back electromotive force generated in the inductive load. The gate voltage of the field effect transistor increases, and the field effect transistor converts the back electromotive force of the inductive load into heat energy. When the back electromotive force of the inductive load becomes larger than the allowable loss of the field effect transistor, the field effect transistor may fail. In order to improve the allowable loss of the field effect transistor, it is necessary to enlarge the field effect transistor, but there is a concern about an increase in cost. In particular, when a plurality of inductive loads provided in a twin injector or the like are controlled by a smaller number of field effect transistors than the inductive loads, an increase in cost is inevitable.

本発明による電子制御装置は、直流電源から誘導性負荷へ電力供給を行う第１の電力供給経路に設けられ、第１の電力供給経路に対してスイッチング動作する電界効果トランジスタを備え、電界効果トランジスタが第１の電力供給経路を遮断しているときに電界効果トランジスタのドレイン−ソース間の電圧が所定のクランプ電圧を超えることを防止するアクティブクランプ回路と、第１の電力供給経路上の誘導性負荷とアクティブクランプ回路との間から誘導性負荷とは異なる他負荷に向けて電力供給するための第２の電力供給経路と、アクティブクランプ回路の動作状態に応じて、第２の電力供給経路に対してスイッチング動作を行うスイッチング素子と、を備える。 An electronic control device according to the present invention includes a field effect transistor that is provided in a first power supply path that supplies power from a DC power supply to an inductive load, and that performs a switching operation with respect to the first power supply path. Active clamp circuit for preventing the drain-source voltage of the field effect transistor from exceeding a predetermined clamp voltage when the first power supply path is interrupted, and inductivity on the first power supply path A second power supply path for supplying power from the load and the active clamp circuit to another load different from the inductive load, and a second power supply path according to the operating state of the active clamp circuit. And a switching element that performs a switching operation.

誘導性負荷の逆起電力による電界効果トランジスタの損失を抑制することで、電界効果トランジスタのサイズの増加に伴うコスト増を防止することができる。 By suppressing the loss of the field effect transistor due to the back electromotive force of the inductive load, it is possible to prevent an increase in cost due to an increase in the size of the field effect transistor.

本発明の第１の実施の形態による電子制御装置としてのＥＣＵの概略構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of schematic structure of ECU as an electronic controller by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態による電子制御装置としてのＥＣＵの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of ECU as an electronic controller by the 1st Embodiment of this invention. 電源供給回路の回路構成例を示す。The circuit structural example of a power supply circuit is shown. 本発明の第２の実施の形態による電子制御装置としてのＥＣＵの概略構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of schematic structure of ECU as an electronic controller by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態による電子制御装置としてのＥＣＵの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of ECU as an electronic controller by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態の変形例による電子制御装置の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the electronic control apparatus by the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態の変形例による電子制御装置の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the electronic controller by the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による電子制御装置の回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the electronic control apparatus by one embodiment of this invention.

―第１の実施の形態―
図１は、本発明の第１の実施の形態による電子制御装置としてのＥＣＵの概略構成例を示すブロック図である。図１に例示されるＥＣＵ１００は、アクティブクランプ回路１１とスイッチング素子１２と電源供給回路１３と電源ＩＣ１４とマイクロコンピュータ１５とを備える。 -First embodiment-
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of an ECU as an electronic control device according to the first embodiment of the present invention. An ECU 100 illustrated in FIG. 1 includes an active clamp circuit 11, a switching element 12, a power supply circuit 13, a power supply IC 14, and a microcomputer 15.

ＥＣＵ１００は、直流電源であるバッテリ２００と、インジェクタ３００とを備える車両に用いられる。インジェクタ３００は、ソレノイドコイルのようなインダクタンスを有する誘導性負荷を用いて開閉する電磁弁を少なくとも一つ備え、バッテリ２００から流れる電流により電磁弁が開いたとき不図示のエンジンのシリンダに燃料を噴射する。以降の説明では、インジェクタ３００は、ツインインジェクタであるものとして、電磁弁３０１ａと電磁弁３０１ｂとを備えるものとする。 ECU 100 is used in a vehicle including a battery 200 that is a DC power source and an injector 300. The injector 300 includes at least one solenoid valve that opens and closes using an inductive load having an inductance such as a solenoid coil, and injects fuel into an engine cylinder (not shown) when the solenoid valve is opened by a current flowing from the battery 200. To do. In the following description, the injector 300 is assumed to be a twin injector and includes an electromagnetic valve 301a and an electromagnetic valve 301b.

アクティブクランプ回路１１は、電界効果トランジスタ１１０を備えるクランプ回路であって、バッテリ２００からインジェクタ３００の電磁弁３０１ａおよび電磁弁３０１ｂへの電力供給に用いられる第１の電力供給経路Ｐ４００に設けられる。電界効果トランジスタ１１０は、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタであって、その動作状態としてオン状態と、オフ状態と、ハーフオン状態とを有する。 The active clamp circuit 11 is a clamp circuit including a field effect transistor 110, and is provided in a first power supply path P400 used for supplying power from the battery 200 to the electromagnetic valve 301a and the electromagnetic valve 301b of the injector 300. The field effect transistor 110 is an N-channel field effect transistor, and has an on state, an off state, and a half-on state as its operation state.

電界効果トランジスタ１１０は、第１の電力供給経路Ｐ４００に対するスイッチング制御に用いられる。すなわち、インジェクタ３００の電磁弁３０１ａおよび電磁弁３０１ｂには、電界効果トランジスタ１１０がオン状態のときバッテリ２００からの電流が流れ、電界効果トランジスタ１１０がオフ状態のときバッテリ２００からの電流が流れない。 The field effect transistor 110 is used for switching control for the first power supply path P400. That is, current from battery 200 flows through electromagnetic valve 301a and electromagnetic valve 301b of injector 300 when field effect transistor 110 is on, and no current from battery 200 flows when field effect transistor 110 is off.

スイッチング素子１２は、インジェクタ３００とアクティブクランプ回路１１の電界効果トランジスタ１１０との間から電源供給回路１３への電力供給に用いられる第２の電力供給経路Ｐ４１０に設けられ、第２の電力供給経路Ｐ４１０に対するスイッチング制御に用いられる。スイッチング素子１２は、例えばトランジスタ、電界効果トランジスタなどで構成され、アクティブクランプ回路１１の動作状態に基づいて、第２の電力供給経路Ｐ４１０を開閉する。スイッチング素子１２の動作については、詳細を後述する。 The switching element 12 is provided in a second power supply path P410 used for supplying power to the power supply circuit 13 from between the injector 300 and the field effect transistor 110 of the active clamp circuit 11, and the second power supply path P410. Used for switching control. The switching element 12 is composed of, for example, a transistor or a field effect transistor, and opens and closes the second power supply path P410 based on the operating state of the active clamp circuit 11. Details of the operation of the switching element 12 will be described later.

電源供給回路１３は、第２の電力供給経路Ｐ４１０を介して供給される電力を、電源ＩＣ１４へ出力する。電源ＩＣ１４は、バッテリ２００から供給される電力と、電源供給回路１３から出力された電力とを用いて電源電圧Ｖｃｃを生成する。この電源電圧Ｖｃｃはマイクロコンピュータ１５等に供給される。マイクロコンピュータ１５は、アクティブクランプ回路１１の電界効果トランジスタ１１０のゲートに噴射信号を入力し、電界効果トランジスタ１１０を制御する。 The power supply circuit 13 outputs the power supplied via the second power supply path P410 to the power supply IC. The power supply IC 14 generates the power supply voltage Vcc using the power supplied from the battery 200 and the power output from the power supply circuit 13. This power supply voltage Vcc is supplied to the microcomputer 15 and the like. The microcomputer 15 inputs an injection signal to the gate of the field effect transistor 110 of the active clamp circuit 11 and controls the field effect transistor 110.

図２は、ＥＣＵ１００の回路構成例を示す図である。図２に例示されるＥＣＵ１００は、アクティブクランプ回路１１と、ＮＰＮトランジスタ１２ａと、電源供給回路１３と、マイクロコンピュータ１５と、出力用ダイオード１６と、抵抗器１７とを備える。 FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the ECU 100. The ECU 100 exemplified in FIG. 2 includes an active clamp circuit 11, an NPN transistor 12 a, a power supply circuit 13, a microcomputer 15, an output diode 16, and a resistor 17.

図２において、アクティブクランプ回路１１は、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタ１１０と、ツェナーダイオード１１１と、ダイオード１１２とを備える。ＮＰＮトランジスタ１２ａは、図１に示されるスイッチング素子１２の一例である。 In FIG. 2, the active clamp circuit 11 includes an N-channel field effect transistor 110, a Zener diode 111, and a diode 112. The NPN transistor 12a is an example of the switching element 12 shown in FIG.

電界効果トランジスタ１１０のゲートは、ダイオード１１２のカソードと、マイクロコンピュータ１５とに接続している。電界効果トランジスタ１１０のドレインは、インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂと、ツェナーダイオード１１１のカソードと、ＮＰＮトランジスタ１２ａのコレクタとに接続している。電界効果トランジスタ１１０のソースは接地されている。 The gate of the field effect transistor 110 is connected to the cathode of the diode 112 and the microcomputer 15. The drain of the field effect transistor 110 is connected to the inductive loads 302a and 302b of the injector 300, the cathode of the Zener diode 111, and the collector of the NPN transistor 12a. The source of the field effect transistor 110 is grounded.

ツェナーダイオード１１１のカソードは、前述したとおり、電界効果トランジスタ１１０のドレインと、インジェクタ３００と、ＮＰＮトランジスタ１２ａのコレクタとに接続している。ツェナーダイオード１１１のアノードは、ダイオード１１２のアノードと、抵抗器１７とに接続している。ツェナーダイオード１１１のツェナー電圧Ｖｚは、バッテリ２００がインジェクタ３００に印加する電源電圧ＶＢよりも大きい。 As described above, the cathode of the Zener diode 111 is connected to the drain of the field effect transistor 110, the injector 300, and the collector of the NPN transistor 12a. The anode of the Zener diode 111 is connected to the anode of the diode 112 and the resistor 17. Zener voltage Vz of Zener diode 111 is higher than power supply voltage VB that battery 200 applies to injector 300.

ダイオード１１２のアノードは、ツェナーダイオード１１１のアノードと、抵抗器１７と接続されている。ダイオード１１２のカソードは、電界効果トランジスタ１１０のゲートと、マイクロコンピュータ１５とに接続されている。 The anode of the diode 112 is connected to the anode of the Zener diode 111 and the resistor 17. The cathode of the diode 112 is connected to the gate of the field effect transistor 110 and the microcomputer 15.

ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースは、抵抗器１７に接続されており、抵抗器１７を介してツェナーダイオード１１１のアノードとダイオード１１２のアノードとに接続している。ＮＰＮトランジスタ１２ａのコレクタは、前述したとおり、インジェクタ３００と、ツェナーダイオード１１１のカソードと、電界効果トランジスタ１１０のドレインとに接続している。ＮＰＮトランジスタ１２ａのエミッタは、出力用ダイオード１６のアノードに接続している。出力用ダイオード１６は、カソードが電源供給回路１３に接続している。 The base of the NPN transistor 12 a is connected to the resistor 17, and is connected to the anode of the Zener diode 111 and the anode of the diode 112 via the resistor 17. As described above, the collector of the NPN transistor 12a is connected to the injector 300, the cathode of the Zener diode 111, and the drain of the field effect transistor 110. The emitter of the NPN transistor 12 a is connected to the anode of the output diode 16. The output diode 16 has a cathode connected to the power supply circuit 13.

抵抗器１７は、ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースに流入する電流を制限する。ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースには、例えば、ツェナーダイオード１１１が降伏したときに電流が流れる。 Resistor 17 limits the current flowing into the base of NPN transistor 12a. A current flows through the base of the NPN transistor 12a when, for example, the Zener diode 111 breaks down.

図２を用いて、ＥＣＵ１００の動作について説明する。マイクロコンピュータ１５の制御のもと、電界効果トランジスタ１１０がオフ状態からオン状態に切り替わると、インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂに電流が流れて、不図示のシリンダの内部に燃料が噴射される。このとき、ツェナーダイオード１１１は降伏せず、ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースに電流が流れないため、ＮＰＮトランジスタ１２ａはオフである。したがって、電源供給回路１３にはバッテリ２００の電力が供給されない。 The operation of the ECU 100 will be described with reference to FIG. When the field effect transistor 110 is switched from the off state to the on state under the control of the microcomputer 15, a current flows through the inductive load 302 a and the inductive load 302 b of the injector 300, and fuel is injected into a cylinder (not shown). Be injected. At this time, the Zener diode 111 does not breakdown, and no current flows through the base of the NPN transistor 12a, so the NPN transistor 12a is off. Therefore, the power of the battery 200 is not supplied to the power supply circuit 13.

マイクロコンピュータ１５の制御のもと、電界効果トランジスタ１１０がオン状態からオフ状態に切り替わると、インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂにおいて逆起電力が発生する。誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂにて発生する逆起電力によるサージ電圧がツェナーダイオード１１１を降伏させると、電界効果トランジスタ１１０がハーフオン状態になると共に、抵抗器１７を介してＮＰＮトランジスタ１２ａのベースに電流が流れてＮＰＮトランジスタ１２ａがオン状態となる。インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂにて発生する逆起電力は、その一部がハーフオン状態の電界効果トランジスタ１１０で熱エネルギとして消費されると共に、ＮＰＮトランジスタ１２ａおよび出力用ダイオード１６を介して電源供給回路１３に供給される。逆起電力が電源供給回路１３というインジェクタ３００以外の他負荷にも供給されることにより、ハーフオン状態の電界効果トランジスタ１１０で熱エネルギとして消費される電力が小さくなり、電界効果トランジスタ１１０の発熱を抑制することができる。 When the field effect transistor 110 is switched from the on state to the off state under the control of the microcomputer 15, back electromotive force is generated in the inductive load 302a and the inductive load 302b of the injector 300. When the surge voltage due to the back electromotive force generated in the inductive load 302a and the inductive load 302b causes the Zener diode 111 to break down, the field effect transistor 110 enters a half-on state, and the base of the NPN transistor 12a is connected via the resistor 17. Current flows to the NPN transistor 12a. A part of the back electromotive force generated in the inductive load 302a and the inductive load 302b of the injector 300 is consumed as thermal energy by the field-effect transistor 110 in the half-on state, and the NPN transistor 12a and the output diode 16 are To the power supply circuit 13. By supplying the back electromotive force to a load other than the injector 300 called the power supply circuit 13, the power consumed as thermal energy in the field effect transistor 110 in the half-on state is reduced, and the heat generation of the field effect transistor 110 is suppressed. can do.

電界効果トランジスタ１１０がハーフオン状態にある間に、サージエネルギーを吸収すると、ツェナーダイオード１１１が降伏しなくなり、サージ電圧が減少し、電界効果トランジスタ１１０がオフ状態となる。 If surge energy is absorbed while the field effect transistor 110 is in the half-on state, the Zener diode 111 does not break down, the surge voltage is reduced, and the field effect transistor 110 is turned off.

バッテリ２００の電圧ＶＢではツェナーダイオード１１１が降伏しないため、電界効果トランジスタ１１０がオン状態およびオフ状態で定常状態にあるとき、ＮＰＮトランジスタ１２ａがオフ状態となり、電源供給回路１３に電力が供給されない。 Since the Zener diode 111 does not break down at the voltage VB of the battery 200, when the field effect transistor 110 is in the steady state in the on state and the off state, the NPN transistor 12a is in the off state and no power is supplied to the power supply circuit 13.

図３は、電源供給回路１３の回路構成例を示す。図３に例示された電源供給回路１３は、電解コンデンサ１３１と、第２ツェナーダイオード１３２と、分圧抵抗器１３３および１３４と、回生用ダイオード１３５とを備える。 FIG. 3 shows a circuit configuration example of the power supply circuit 13. The power supply circuit 13 illustrated in FIG. 3 includes an electrolytic capacitor 131, a second Zener diode 132, voltage dividing resistors 133 and 134, and a regeneration diode 135.

電解コンデンサ１３１は、出力用ダイオード１６を介して供給される電力に対する容量性負荷である。電解コンデンサ１３１の正極は、出力用ダイオード１６のカソードと、第２ツェナーダイオード１３２のカソードと、分圧抵抗器１３３とに電気的に接続されている。他方で、電解コンデンサ１３１の負極は接地されている。 The electrolytic capacitor 131 is a capacitive load for the electric power supplied via the output diode 16. The positive electrode of the electrolytic capacitor 131 is electrically connected to the cathode of the output diode 16, the cathode of the second Zener diode 132, and the voltage dividing resistor 133. On the other hand, the negative electrode of the electrolytic capacitor 131 is grounded.

第２ツェナーダイオード１３２のカソードは、前述したとおり、出力用ダイオード１６のカソードと、電解コンデンサ１３１の正極と、分圧抵抗器１３３とに接続されている。他方で、第２ツェナーダイオード１３２のアノードは接地されている。第２ツェナーダイオード１３２のツェナー電圧は、図２のバッテリ２００のバッテリ電圧ＶＢ以上であり、アクティブクランプ回路１１のクランプ電圧未満である。 As described above, the cathode of the second Zener diode 132 is connected to the cathode of the output diode 16, the positive electrode of the electrolytic capacitor 131, and the voltage dividing resistor 133. On the other hand, the anode of the second Zener diode 132 is grounded. The Zener voltage of the second Zener diode 132 is not less than the battery voltage VB of the battery 200 in FIG. 2 and is less than the clamp voltage of the active clamp circuit 11.

分圧抵抗器１３３の一端は、前述したとおり、出力用ダイオード１６のカソードと、電解コンデンサ１３１の正極と、第２ツェナーダイオード１３２のカソードとに電気的に接続されている。分圧抵抗器１３３の他端は、回生用ダイオード１３５のアノードと、分圧抵抗器１３４とに電気的に接続されている。 As described above, one end of the voltage dividing resistor 133 is electrically connected to the cathode of the output diode 16, the positive electrode of the electrolytic capacitor 131, and the cathode of the second Zener diode 132. The other end of the voltage dividing resistor 133 is electrically connected to the anode of the regenerative diode 135 and the voltage dividing resistor 134.

分圧抵抗器１３４の一端は接地され、その他端は前述したとおり分圧抵抗器１３３と回生用ダイオード１３５のアノードとに電気的に接続されている。回生用ダイオード１３５のアノードは、分圧抵抗器１３３および１３４に電気的に接続され、そのカソードは、電源ＩＣ１４に電気的に接続されている。 One end of the voltage dividing resistor 134 is grounded, and the other end is electrically connected to the voltage dividing resistor 133 and the anode of the regenerative diode 135 as described above. The anode of the regenerative diode 135 is electrically connected to the voltage dividing resistors 133 and 134, and the cathode thereof is electrically connected to the power supply IC 14.

出力用ダイオード１６を介して電源供給回路１３に電流が入力されると、電解コンデンサ１３１が容量性負荷として動作して電荷を蓄積する。これにより、電解コンデンサ１３１に所定容量以上の電荷が蓄積されるまでは、電界効果トランジスタ１１０の発熱を抑制することができる。また、電解コンデンサ１３１に所定容量以上の電荷が蓄積されると、第２ツェナーダイオード１３２が降伏して、電界効果トランジスタ１１０の発熱を抑制する。このように、電解コンデンサ１３１に所定容量以上の電荷が蓄積された後、第２ツェナーダイオード１３２を介して電力を分散させることにより、電界効果トランジスタ１１０の発熱を抑制することができる。 When a current is input to the power supply circuit 13 via the output diode 16, the electrolytic capacitor 131 operates as a capacitive load and accumulates charges. Thus, the heat generation of the field effect transistor 110 can be suppressed until the electric charge of a predetermined capacity or more is accumulated in the electrolytic capacitor 131. In addition, when electric charge of a predetermined capacity or more is accumulated in the electrolytic capacitor 131, the second Zener diode 132 breaks down and suppresses heat generation of the field effect transistor 110. As described above, after the electric charge of a predetermined capacity or more is accumulated in the electrolytic capacitor 131, the electric power is distributed through the second Zener diode 132, whereby the heat generation of the field effect transistor 110 can be suppressed.

出力用ダイオード１６を介した電力供給が停止すると、分圧抵抗１３３および１３４と、回生用ダイオード１３５とを介して、電解コンデンサ１３１が電源ＩＣ１４に向けて放電する。 When the power supply via the output diode 16 is stopped, the electrolytic capacitor 131 is discharged toward the power supply IC 14 via the voltage dividing resistors 133 and 134 and the regenerative diode 135.

以上説明した各実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
ＥＣＵ１００は、バッテリ２００からインジェクタ３００へ電力供給を行う第１の電力供給経路Ｐ４００に設けられ、第１の電力供給経路Ｐ４００に対してスイッチング動作する電界効果トランジスタ１１０を備え、電界効果トランジスタ１１０が第１の電力供給経路Ｐ４００を遮断しているときに電界効果トランジスタ１１０のドレイン−ソース間の電圧が所定のクランプ電圧を超えることを防止するアクティブクランプ回路１１と、第１の電力供給経路Ｐ４００上のインジェクタ３００とアクティブクランプ回路１１との間からインジェクタ３００とは異なる他負荷、例えば電源供給回路１３の電解コンデンサ１３１に向けて電力供給するための第２の電力供給経路Ｐ４１０と、アクティブクランプ回路１１の動作状態に応じて、第２の電力供給経路Ｐ４１０に対してスイッチング動作を行うスイッチング素子１２と、を備える。ＥＣＵ１１０は、インジェクタ３００などの誘導性負荷の逆起電力が発生したとき、第２の電力供給経路Ｐ４１０を介して逆起電力を他負荷に分散させることで電界効果トランジスタ１１０が故障することを防止することができる。 According to each embodiment explained above, the following operation effect is produced.
The ECU 100 includes a field effect transistor 110 that is provided in a first power supply path P400 that supplies power from the battery 200 to the injector 300, and that performs a switching operation with respect to the first power supply path P400. An active clamp circuit 11 that prevents the drain-source voltage of the field effect transistor 110 from exceeding a predetermined clamp voltage when the first power supply path P400 is cut off, and the first power supply path P400. A second power supply path P410 for supplying power from the injector 300 and the active clamp circuit 11 to another load different from the injector 300, for example, the electrolytic capacitor 131 of the power supply circuit 13, and the active clamp circuit 11 Depending on the operating state, the second Comprises a switching element 12 for switching operation to the medium feed path P410, the. When the back electromotive force of the inductive load such as the injector 300 is generated, the ECU 110 prevents the field effect transistor 110 from being broken by distributing the back electromotive force to other loads via the second power supply path P410. can do.

―第２の実施の形態―
本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態による電子制御装置は、スイッチング素子１２として、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いる点が第１の実施の形態と異なる。 -Second embodiment-
A second embodiment of the present invention will be described. The electronic control device according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a p-channel MOSFET is used as the switching element 12.

図４は、本発明の第２の実施の形態による電子制御装置としてのＥＣＵの概略構成例を示すブロック図である。図４に例示されるＥＣＵ５００は、アクティブクランプ回路１１とスイッチング素子１２ｂと電源供給回路１３と電源ＩＣ１４とマイクロコンピュータ１５とを備える。第１の実施の形態と同様の構成については、その説明を省略する。 FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration example of an ECU as an electronic control device according to the second embodiment of the present invention. The ECU 500 exemplified in FIG. 4 includes an active clamp circuit 11, a switching element 12b, a power supply circuit 13, a power supply IC 14, and a microcomputer 15. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.

ＥＣＵ５００は、ＥＣＵ１００と同様に、バッテリ２００と、インジェクタ３００とを備える車両に用いられる。スイッチング素子１２ｂは、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであって、第２の電力供給経路Ｐ４１０ｂに設けられ、第２の電力供給経路Ｐ４１０ｂに対するスイッチング制御に用いられる。スイッチング素子１２ｂは、バッテリ２００の出力と、インジェクタ３００とアクティブクランプ回路１１との間の電位との差分に基づいて、第２の電力供給経路Ｐ４１０ｂを開閉する。 ECU 500 is used in a vehicle including battery 200 and injector 300, similar to ECU 100. The switching element 12b is a p-channel MOSFET, is provided in the second power supply path P410b, and is used for switching control with respect to the second power supply path P410b. The switching element 12b opens and closes the second power supply path P410b based on the difference between the output of the battery 200 and the potential between the injector 300 and the active clamp circuit 11.

図５は、ＥＣＵ５００の回路構成例を示す図である。図５に例示されるＥＣＵ５００は、アクティブクランプ回路１１と、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂと、電源供給回路１３と、マイクロコンピュータ１５と、出力用ダイオード１６とを備える。第１の実施の形態においてＮＰＮトランジスタ１２ａのベースに接続されていた抵抗器１７は、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂをスイッチング素子１２として用いる場合には不要である。図５では、アクティブクランプ回路１１のツェナーダイオード１１１のアノードと、ダイオード１１２のアノードとには、抵抗器１７が接続されていない。 FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the ECU 500. The ECU 500 illustrated in FIG. 5 includes an active clamp circuit 11, a p-channel type MOSFET 12b, a power supply circuit 13, a microcomputer 15, and an output diode 16. The resistor 17 connected to the base of the NPN transistor 12 a in the first embodiment is not necessary when the p-channel MOSFET 12 b is used as the switching element 12. In FIG. 5, the resistor 17 is not connected to the anode of the Zener diode 111 and the anode of the diode 112 of the active clamp circuit 11.

ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのゲートは、バッテリ２００に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１２ｂのソースは、インジェクタ３００とアクティブクランプ回路１１との間に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１２ｂのドレインは、出力用ダイオード１６のアノードに接続されている。ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂは、ゲートをバッテリ２００に接続しても故障しないような耐圧を有する。 The gate of the p-channel type MOSFET 12 b is connected to the battery 200. The source of the MOSFET 12 b is connected between the injector 300 and the active clamp circuit 11. The drain of the MOSFET 12 b is connected to the anode of the output diode 16. The p-channel MOSFET 12b has a withstand voltage that does not cause a failure even when the gate is connected to the battery 200.

図５を用いて、ＥＣＵ５００の動作について説明する。マイクロコンピュータ１５の制御のもと、電界効果トランジスタ１１０がオフ状態からオン状態に切り替わると、インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂに電流が流れて、不図示のシリンダの内部に燃料が噴射される。このとき、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのゲート―ソース間電圧が略零であるため、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂはオフである。したがって、電源供給回路１３にはバッテリ２００の電力が供給されない。 The operation of ECU 500 will be described using FIG. When the field effect transistor 110 is switched from the off state to the on state under the control of the microcomputer 15, a current flows through the inductive load 302 a and the inductive load 302 b of the injector 300, and fuel is injected into a cylinder (not shown). Be injected. At this time, since the gate-source voltage of the p-channel MOSFET 12b is substantially zero, the p-channel MOSFET 12b is off. Therefore, the power of the battery 200 is not supplied to the power supply circuit 13.

マイクロコンピュータ１５の制御のもと、電界効果トランジスタ１１０がオン状態からオフ状態に切り替わると、インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂにおいて逆起電力が発生する。誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂにて発生する逆起電力によるサージ電圧がツェナーダイオード１１１を降伏させると、電界効果トランジスタ１１０がハーフオン状態になる。このとき、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのソースの電位がゲートの電位より逆起電力分だけ大きくなり、ゲート―ソース間電圧がｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂの閾値より十分大きくなり、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂがオン状態となる。インジェクタ３００の誘導性負荷３０２ａおよび誘導性負荷３０２ｂにて発生する逆起電力は、その一部がハーフオン状態の電界効果トランジスタ１１０で熱エネルギとして消費されると共に、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂおよび出力用ダイオード１６を介して電源供給回路１３に供給される。逆起電力が電源供給回路１３というインジェクタ３００以外の他負荷にも供給されることにより、ハーフオン状態の電界効果トランジスタ１１０で熱エネルギとして消費される電力が小さくなり、電界効果トランジスタ１１０の発熱を抑制することができる。 When the field effect transistor 110 is switched from the on state to the off state under the control of the microcomputer 15, back electromotive force is generated in the inductive load 302a and the inductive load 302b of the injector 300. When the surge voltage due to the back electromotive force generated in the inductive load 302a and the inductive load 302b causes the Zener diode 111 to break down, the field effect transistor 110 enters a half-on state. At this time, the source potential of the p-channel type MOSFET 12b becomes larger than the gate potential by the counter electromotive force, the gate-source voltage becomes sufficiently larger than the threshold value of the p-channel type MOSFET 12b, and the p-channel type MOSFET 12b is turned on. It becomes a state. A part of the back electromotive force generated in the inductive load 302a and inductive load 302b of the injector 300 is consumed as thermal energy by the field-effect transistor 110 in the half-on state, and the p-channel MOSFET 12b and the output diode The power is supplied to the power supply circuit 13 via 16. By supplying the back electromotive force to a load other than the injector 300 called the power supply circuit 13, the power consumed as thermal energy in the field effect transistor 110 in the half-on state is reduced, and the heat generation of the field effect transistor 110 is suppressed. can do.

電界効果トランジスタ１１０がハーフオン状態にある間に、ある程度サージエネルギーを吸収すると、ツェナーダイオード１１１が降伏しなくなり、サージ電圧が減少し、電界効果トランジスタ１１０がオフ状態となる。 If the surge energy is absorbed to some extent while the field effect transistor 110 is in the half-on state, the Zener diode 111 does not breakdown, the surge voltage is reduced, and the field effect transistor 110 is turned off.

電界効果トランジスタ１１０がオン状態およびオフ状態で定常状態にあるとき、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのゲート―ソース間電圧が零であるため、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂがオフ状態となり、電源供給回路１３に電力が供給されない。 When the field effect transistor 110 is in the steady state in the on state and the off state, the gate-source voltage of the p-channel type MOSFET 12b is zero, so that the p-channel type MOSFET 12b is turned off, and the power supply circuit 13 is powered. Is not supplied.

以上説明した第２の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
ＥＣＵ５００は、スイッチング素子として、ＮＰＮトランジスタ１２ａの代わりにｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂを用いることで、抵抗器１７が不要となる。また、ＮＰＮトランジスタ１２ａのスイッチング動作はバッテリ２００の電圧ＶＢの変動による影響を受けるが、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのスイッチング動作はバッテリ２００の電圧ＶＢの変動による影響を受けない。なぜなら、バッテリ２００の電圧ＶＢの変動により、ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースに流入する電流は変化するのに対して、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂのドレイン側クランプ電圧は、バッテリ電圧に依存せず変化しないからである。 According to 2nd Embodiment described above, there exists the following effect.
The ECU 500 uses the p-channel MOSFET 12b as a switching element instead of the NPN transistor 12a, thereby eliminating the resistor 17. Further, the switching operation of the NPN transistor 12a is affected by the fluctuation of the voltage VB of the battery 200, but the switching operation of the p-channel type MOSFET 12b is not affected by the fluctuation of the voltage VB of the battery 200. This is because the current flowing into the base of the NPN transistor 12a changes due to the fluctuation of the voltage VB of the battery 200, whereas the drain side clamp voltage of the p-channel MOSFET 12b does not change regardless of the battery voltage. .

以上の実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
〔１〕図２および図５のツェナーダイオード１１１は、複数個のツェナーダイオードが直列に接続された直列回路に置き換えて、ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースまたはｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのソースを、その直列回路のｍ段目のツェナーダイオードのアノードまたはカソードに接続することにしてもよい。 The above-described embodiment can be modified as follows.
[1] The Zener diode 111 in FIGS. 2 and 5 is replaced with a series circuit in which a plurality of Zener diodes are connected in series, and the base of the NPN transistor 12a or the source of the p-channel type MOSFET 12b is replaced by the series circuit. It may be connected to the anode or cathode of the m-th Zener diode.

図６は、図２のツェナーダイオード１１１を、複数個のツェナーダイオードが直列に接続された直列回路１１１ａに置き換えたＥＣＵ１００ａの回路構成を示す図である。ＮＰＮトランジスタ１２ａのベースの接続先を変更可能にすることで、他負荷に供給する電圧を制御することができる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of the ECU 100a in which the Zener diode 111 in FIG. 2 is replaced with a series circuit 111a in which a plurality of Zener diodes are connected in series. By making it possible to change the connection destination of the base of the NPN transistor 12a, it is possible to control the voltage supplied to other loads.

図７は、図５のツェナーダイオード１１１を、複数個のツェナーダイオードが直列に接続された直列回路１１１ａに置き換えたＥＣＵ５００ａの回路構成を示す図である。ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１２ｂのソースの接続先を変更可能にすることで、他負荷に供給する電圧を制御することができる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration of the ECU 500a in which the Zener diode 111 in FIG. 5 is replaced with a series circuit 111a in which a plurality of Zener diodes are connected in series. By making it possible to change the connection destination of the source of the p-channel type MOSFET 12b, it is possible to control the voltage supplied to other loads.

〔２〕スイッチング素子１２を用いて、複数の第２の電力供給経路Ｐ４１０を同時に制御することにしてもよい。図８には、スイッチング素子１２の一例であるＮＰＮトランジスタ１２ａを用いて、二つの第２の電力供給経路Ｐ４１０を同時に制御する場合の回路構成例が図示されている。図８には、一つのＮＰＮトランジスタ１２ａと、二つのインジェクタ３００と、二つのインジェクタ３００の各々に対応する二つのアクティブクランプ回路１１と、二つの抵抗器１７とが図示されている。図８では、二つのインジェクタ３００の各々とそれぞれに対応するアクティブクランプ回路１１との間に、二つの第２の電力供給経路Ｐ４１０がそれぞれ接続されている。二つの第２の電力供給経路Ｐ４１０の各々には、ダイオード２０が設けられている。ダイオード２０は、カソードがＮＰＮトランジスタ１２ａに接続されている。このダイオード２０により、一方の第２の電力供給経路Ｐ４１０から他方の第２の電力供給経路に向けて電流が逆流することを予防することができる。複数個の第２の電力供給経路Ｐ４１０を一つのスイッチング素子１２で制御することにより、電子制御装置の省スペース化を図ることができる。 [2] Using the switching element 12, a plurality of second power supply paths P410 may be controlled simultaneously. FIG. 8 illustrates a circuit configuration example in the case where two second power supply paths P410 are simultaneously controlled using an NPN transistor 12a which is an example of the switching element 12. FIG. 8 shows one NPN transistor 12 a, two injectors 300, two active clamp circuits 11 corresponding to each of the two injectors 300, and two resistors 17. In FIG. 8, two second power supply paths P <b> 410 are connected between each of the two injectors 300 and the corresponding active clamp circuit 11. A diode 20 is provided in each of the two second power supply paths P410. The diode 20 has a cathode connected to the NPN transistor 12a. The diode 20 can prevent a current from flowing backward from one second power supply path P410 to the other second power supply path. By controlling the plurality of second power supply paths P410 with one switching element 12, it is possible to save the space of the electronic control device.

本発明による電子制御装置は、インジェクタ３００以外の誘導性負荷に対しても、上記と同様の動作を行うことができる。すなわち、上記のインジェクタ３００を他の誘導性負荷に置き換えた場合であっても、上記と同様の動作を行うことができる。 The electronic control device according to the present invention can perform the same operation as described above for inductive loads other than the injector 300. That is, even when the injector 300 is replaced with another inductive load, the same operation as described above can be performed.

以上で説明した各実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。 Each embodiment and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents as long as the features of the invention are not impaired.

１１アクティブクランプ回路
１２スイッチング素子
１２ａＮＰＮトランジスタ
１２ｂｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ
１３電源供給回路
１５マイクロコンピュータ
２０ダイオード
１００，１００ａ，５００，５００ａＥＣＵ
１１０電界効果トランジスタ
１１１ツェナーダイオード
１１１ａ直列回路
３００インジェクタ
Ｐ４００第１の電力供給経路
Ｐ４１０，Ｐ４１０ｂ第２の電力供給経路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Active clamp circuit 12 Switching element 12a NPN transistor 12b p channel type MOSFET
13 Power Supply Circuit 15 Microcomputer 20 Diode 100, 100a, 500, 500a ECU
110 Field Effect Transistor 111 Zener Diode 111a Series Circuit 300 Injector P400 First Power Supply Path P410, P410b Second Power Supply Path

Claims

A field effect transistor is provided in a first power supply path for supplying power from a DC power source to the inductive load, and performs a switching operation with respect to the first power supply path, and the field effect transistor includes the first power supply. An active clamp circuit for preventing a drain-source voltage of the field effect transistor from exceeding a predetermined clamp voltage when the supply path is cut off;
A second power supply path for supplying power from between the inductive load on the first power supply path and the active clamp circuit to another load different from the inductive load;
A switching element that performs a switching operation on the second power supply path according to an operation state of the active clamp circuit;
An electronic control device comprising:

The electronic control device according to claim 1.
The switching element is an NPN transistor,
The base of the NPN transistor is electrically connected to the drain of the field effect transistor through at least a resistor.

The electronic control device according to claim 2,
The active clamp circuit further includes a first Zener diode having a cathode electrically connected to a drain of the field effect transistor and an anode electrically connected to a gate of the field effect transistor;
The base of the NPN transistor is electrically connected to the drain of the field effect transistor through the first Zener diode and the resistor.

The electronic control device according to claim 3.
In the active clamp circuit, a plurality of second Zener diodes are connected in series between the drain and gate of the field effect transistor,
The base of the NPN transistor is electrically connected to the drain of the field effect transistor through at least one of the plurality of second Zener diodes and the resistor.

The electronic control device according to claim 1.
The switching element is a p-channel type MOSFET,
A source of the MOSFET is electrically connected to a drain of the field effect transistor;
The electronic control device according to claim 1, wherein the gate of the MOSFET is electrically connected to the source of the MOSFET with the inductive load interposed therebetween.

The electronic control device according to claim 2,
In the active clamp circuit, a plurality of third Zener diodes are connected in series between the drain and gate of the field effect transistor,
The gate of the MOSFET is electrically connected to the source of the MOSFET via the inductive load and a part of the plurality of third Zener diodes. apparatus.

The electronic control device according to any one of claims 1 to 6,
An anode of a first diode is connected to the switching element on the second power supply path;
An electronic control device, wherein a capacitor, a cathode of a fourth Zener diode whose anode is grounded, and a power supply circuit for supplying power to the other load are connected in parallel to the cathode of the first diode.

The electronic control device according to any one of claims 1 to 6,
The electronic control apparatus according to claim 1, wherein the first power supply path is a path for supplying power from the DC power source to a plurality of inductive loads connected in parallel.

The electronic control device according to claim 8.
The electronic control device, wherein the plurality of inductive loads are electromagnetic valves of a twin injector.

The electronic control device according to any one of claims 1 to 6,
When a plurality of the first power supply paths are provided in parallel,
A plurality of the active clamp circuits are provided so as to correspond to each of the plurality of first power supply paths,
The second power supply path includes a plurality of inductive loads provided on each of the plurality of first power supply paths, and a plurality of each provided on each of the plurality of first power supply paths. Provided from each of the active clamp circuits to the other load,
The switching element performs a switching operation on a plurality of the second power supply paths according to an operation state of the plurality of active clamp circuits,
Each of the plurality of second power supply paths includes a plurality of diodes upstream of the switching element, and joins between each of the plurality of diodes and the switching element. Electronic control device.