JP2018129941A - Step-up power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、昇圧電源装置に関する。特に、燃料噴射制御に適用される昇圧電源装置に関する。 The present invention relates to a boost power supply device. In particular, the present invention relates to a boost power supply device applied to fuel injection control.
従来、昇圧電源装置の一例として、特許文献１に開示されたインジェクタを駆動する駆動回路がある。インジェクタのソレノイドは、バッテリ電源ラインに接続されると共に、バッテリ電圧よりも高いエネルギーを蓄積したコンデンサに接続されている。つまり、駆動回路は、昇圧回路のトランジスタがオンオフされると、ダイオードを通じてコンデンサが充電される。これにより、コンデンサは、バッテリ電圧よりも高い電圧に充電され、バッテリ電圧よりも高いエネルギーを蓄積することができる。そして、駆動回路は、インジェクタの開弁開始時に、コンデンサから放電させることで、インジェクタの開弁応答性を向上させている。なお、また、コンデンサは、ダイオードを通してソレノイドのオフ時に発生する逆起電力エネルギーを回収することになる。 Conventionally, there is a drive circuit for driving an injector disclosed in Patent Document 1 as an example of a boost power supply device. The injector solenoid is connected to a battery power supply line and to a capacitor that stores energy higher than the battery voltage. That is, in the drive circuit, when the transistor of the booster circuit is turned on / off, the capacitor is charged through the diode. As a result, the capacitor is charged to a voltage higher than the battery voltage and can store energy higher than the battery voltage. The drive circuit improves the valve opening response of the injector by discharging from the capacitor at the start of the valve opening of the injector. In addition, the capacitor collects back electromotive force energy generated when the solenoid is turned off through the diode.
ところで、上記駆動回路は、昇圧時にコイルからダイオードを介してコンデンサに流れる充電電流として、上側電流閾値を最大値とした電流が流れることになる。また、駆動回路は、コンデンサに充電電流が流れている間、コンデンサやコンデンサに繋がる配線のインピーダンスにより、コンデンサの＋側の電圧である昇圧回路電圧が過渡的に上昇する。この過渡電圧は、コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）による影響が支配的である。 By the way, in the drive circuit, a current having a maximum upper current threshold value flows as a charging current that flows from the coil to the capacitor via the diode during boosting. In the drive circuit, while the charging current flows through the capacitor, the booster circuit voltage, which is the voltage on the + side of the capacitor, rises transiently due to the impedance of the capacitor and the wiring connected to the capacitor. This transient voltage is dominated by the ESR (equivalent series resistance) of the capacitor.
通常、昇圧回路に含まれる部品やコンデンサの耐電圧は、充電完了電圧にマージンを持たせている。しかしながら、上記過渡電圧による影響が大きい場合、耐電圧のマージンを更に大きくとる必要がある。 Usually, the withstand voltage of components and capacitors included in the booster circuit provides a margin for the charge completion voltage. However, when the influence of the transient voltage is large, it is necessary to further increase the withstand voltage margin.
本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、昇圧回路に含まれる回路部品に要求される耐電圧を下げることができる昇圧電源装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a boost power supply device that can reduce a withstand voltage required for circuit components included in the boost circuit.
上記目的を達成するために本開示は、
昇圧回路における充電されたコンデンサを放電させて、負荷を駆動する昇圧電源装置であって、
コンデンサの充電時において、コンデンサを充電する充電電流に同期した昇圧回路電圧が、昇圧回路に含まれる回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定する推定部（Ｓ１１，Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ）と、
推定部によって、回路部品の耐電圧を超えると推定された場合、回路部品の耐電圧を超えると推定される前よりも充電電流を低減させる低減部（Ｓ１２）と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present disclosure
A boost power supply device that drives a load by discharging a charged capacitor in a boost circuit,
An estimation unit (S11, S11a, S11b) for estimating whether the booster circuit voltage synchronized with the charging current for charging the capacitor exceeds the withstand voltage of the circuit components included in the booster circuit when the capacitor is charged;
And a reduction unit (S12) that reduces the charging current when it is estimated by the estimation unit to exceed a withstand voltage of the circuit component than before it is estimated to exceed the withstand voltage of the circuit component. And
このように、本開示は、昇圧回路電圧が回路部品の耐電圧を超えると推定した場合に、回路部品の耐電圧を超えると推定される前よりも充電電流を低減させる。このため、本開示は、昇圧回路電圧が回路部品の耐電圧を超えることを抑制できる。よって、本開示は、コンデンサのＥＳＲなどによって生じる過渡電圧に備えて、耐電圧が高い回路部品を用いる必要がない。つまり、本開示は、回路部品の耐電圧を超えると推定された場合に充電電流を低減させる構成を有していない場合よりも、昇圧回路に含まれる回路部品に要求される耐電圧を下げることができる。 Thus, when it is estimated that the boost circuit voltage exceeds the withstand voltage of the circuit component, the present disclosure reduces the charging current more than before it is estimated that the withstand voltage of the circuit component is exceeded. Thus, the present disclosure can suppress the boost circuit voltage from exceeding the withstand voltage of the circuit component. Therefore, the present disclosure does not require the use of a circuit component having a high withstand voltage in preparation for a transient voltage caused by ESR of the capacitor. In other words, the present disclosure lowers the withstand voltage required for the circuit components included in the booster circuit, compared to the case where the configuration that reduces the charging current when it is estimated that the withstand voltage of the circuit components is exceeded. Can do.
なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。 It should be noted that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and the technical scope of the invention It is not limited.
以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.
本実施形態では、一例として、本発明をＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００に適用した例を採用する。ＥＣＵ１００は、エンジンを備えた車両に搭載可能に構成されており、エンジンへの燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置である。つまり、ＥＣＵ１００は、昇圧回路２０における充電されたコンデンサ２５を放電させて、負荷としてのインジェクタ２００を駆動する。
In the present embodiment, as an example, an example in which the present invention is applied to an ECU (Electronic Control Unit) 100 is employed. The ECU 100 is configured to be mountable on a vehicle equipped with an engine, and is a fuel injection control device that controls fuel injection to the engine. That is, the
まず、図１を用いて、ＥＣＵ１００の構成に関して説明する。ＥＣＵ１００は、インジェクタ２００の両端が接続されている。ＥＣＵ１００は、インジェクタ駆動ＩＣ（以下、駆動回路）１０、昇圧回路２０、マイコン３０、その他の回路素子を備えている。また、ＥＣＵ１００は、その他の回路素子として、第２ダイオード４１、放電スイッチング素子４２、定電流スイッチング素子４３、第３ダイオード４４、気筒スイッチング素子４５、第２電流検出抵抗４６、プルアップ抵抗４７、サーミスタ４８を備えている。なお、本実施形態のＥＣＵ１００は、プルアップ抵抗４７、サーミスタ４８を備えていなくてもよい。各スイッチング素子２１、４２、４３、４５としてＭＯＳＦＥＴを採用している。しかしながら、各スイッチング素子２１、４２、４３、４５は、これに限定されない。
First, the configuration of the
インジェクタ２００は、一端が気筒スイッチング素子４５と第２電流検出抵抗４６を介してグランドに接続されている。気筒スイッチング素子４５は、ソースが第２電流検出抵抗４６の一端に接続され、ドレインがインジェクタ２００の一端に接続されている。第２電流検出抵抗４６は、一端が気筒スイッチング素子４５のソースに接続され、他端がグランドに接続されている。
One end of the
また、インジェクタ２００は、他端が定電流スイッチング素子４３を介してバッテリＶＢに接続されると共に、放電スイッチング素子４２を介して昇圧回路２０のコンデンサ２５に接続されている。このインジェクタの他端は、定電流スイッチング素子４３のソース及び放電スイッチング素子４２のソースに接続されており、第３ダイオード４４を介してグランドに接続されている。
The other end of the
なお、第３ダイオード４４は、アノードがグランドに接続され、カソードが定電流スイッチング素子４３のソース及び放電スイッチング素子４２のソースに接続されている。定電流スイッチング素子４３は、ドレインがバッテリＶＢに接続されている。放電スイッチング素子４２は、ドレインがコンデンサ２５の一端に接続されている。
The third diode 44 has an anode connected to the ground and a cathode connected to the source of the constant
更に、気筒スイッチング素子４５が接続される側のインジェクタの一端と、コンデンサ２５と放電スイッチング素子４２のドレインとの経路との間には、第２ダイオード４１が接続されている。第２ダイオード４１は、アノードがインジェクタ２００の他端に接続され、カソードがコンデンサ２５と放電スイッチング素子４２のドレインとの経路に接続されている。これにより、インジェクタ２００の回収電流Ｉｒは、図１の二点鎖線で示すように、インジェクタ２００の他端から、第２ダイオード４１を介してコンデンサ２５へと流れる。また、回収電流Ｉｒは、気筒スイッチング素子４５のオフ時にインジェクタ２００のソレノイドから第２ダイオード４１を介してコンデンサ２５へと流れる。
Further, a
駆動回路１０は、充電制御回路１１、ＡＮＤ回路１２、バッファ回路１３、コンパレータ１４、閾値切替回路１５、フィルタ１６を備えている。駆動回路１０は、各スイッチング素子２１、４２、４３、４５のゲートに接続されており、各スイッチング素子２１、４２、４３、４５に駆動信号を出力することによりオンオフ制御する。
The
充電制御回路１１は、フィルタ１６を介して、昇圧回路２０における第１ダイオード２４のカソードとコンデンサ２５の＋側端子との間の経路に接続されており、回路電圧Ｖｃをモニタ可能に構成されている。また、充電制御回路１１は、回路電圧Ｖｃが目標電圧に達していない場合はＡＮＤ回路に充電許可信号を出力する。なお、回路電圧Ｖｃは、昇圧回路電圧に相当する。また、回路電圧Ｖｃは、コンデンサ２５の＋端子側の電圧である。
The
ＡＮＤ回路１２には、充電制御回路１１と、コンパレータ１４の出力端が接続されている。ＡＮＤ回路１２の出力端は、バッファ回路１３を介して、昇圧スイッチング素子２１のゲートに接続されている。
The AND
コンパレータ１４は、−側の入力端が、昇圧スイッチング素子２１のソースと第１電流検出抵抗２３の一端との間の経路上に接続されており、昇圧スイッチング素子２１を流れる電流に比例した電圧値が設定される。また、コンパレータ１４は、＋側の入力端に、閾値切替回路１５が接続されている。
The
閾値切替回路１５は、マイコン３０からの閾値変更命令に応じて、コンパレータ１４における＋側の入力端の電圧を設定する。つまり、閾値切替回路は、マイコン３０からの命令に応じて、コンパレータ１４における＋側の入力端に、充電電流Ｉｃの上限値を示す上側電流閾値を設定する。なお、後程説明するが、本実施形態では、上側電流閾値として、第１電流閾値ｉＨ１と、第１電流閾値ｉＨ１よりも小さい値である第２電流閾値ｉＨ２を採用する。つまり、駆動回路１０は、充電電流Ｉｃが第１電流閾値ｉＨ１又は第２電流閾値ｉＨ２を超えないように、昇圧回路２０を制御する。なお、図３における充電電流Ｉｃの波形に記載している第１電流閾値ｉＨ１と第２電流閾値ｉＨ２は、上側電流閾値の波形に記載している第１電流閾値ｉＨ１と第２電流閾値ｉＨ２と同じ値である。
The
第１電流閾値ｉＨ１は、回路電圧Ｖｃが昇圧回路２０に含まれる回路部品の耐電圧を超えると推定（判定）される前の値に相当し、判定までに昇圧回路２０に含まれる回路部品の耐電圧を超えない設定値である。言い換えると、第１電流閾値ｉＨ１は、最初の１パルスに、回路部品の耐電圧を超えない設定値である。また、最初の１パルスとは、昇圧スイッチング素子２１への駆動信号における最初のオンとオフに相当する。以下、昇圧回路２０に含まれる回路部品を、単に回路部品とも称する。
The first current threshold value iH1 corresponds to a value before it is estimated (determined) that the circuit voltage Vc exceeds the withstand voltage of the circuit component included in the
一方、第２電流閾値ｉＨ２は、第１電流閾値ｉＨ１よりも小さい値に相当し、最悪条件において回路部品の耐電圧を超えない設定値である。この最悪条件とは、コンデンサ２５の等価直列抵抗が最大であり、且つ、コンデンサ２５に流れる電流が最大となったときである。また、コンデンサ２５に流れる充電電流Ｉｃが最大となるのは、回収電流Ｉｒとコンデンサ２５の充電が重複した時である。
On the other hand, the second current threshold iH2 corresponds to a value smaller than the first current threshold iH1, and is a set value that does not exceed the withstand voltage of the circuit component in the worst condition. The worst condition is when the equivalent series resistance of the
昇圧回路２０は、回路部品として、昇圧スイッチング素子２１、昇圧コイル２２、第１電流検出抵抗２３、第１ダイオード２４、コンデンサ２５を備えている。昇圧スイッチング素子２１は、ゲートが駆動回路１０に接続され、ソースが第１電流検出抵抗２３を介してグランドに接続され、ドレインが昇圧コイル２２を介してバッテリＶＢに接続されている。第１電流検出抵抗２３は、一端が昇圧スイッチング素子２１のソースに接続され、他端がグランドに接続されている。このように、昇圧スイッチング素子２１は、昇圧コイル２２と基準電位としてのグランドとの間の経路に、ドレインとソースが直列に接続されている。また、第１電流検出抵抗２３と昇圧スイッチング素子２１のソースとの間の経路は、駆動回路１０におけるコンパレータ１４の−側の入力端に接続されている。
The
昇圧コイル２２は、一端がバッテリＶＢに接続され、電源電圧としてのバッテリ電圧が供給されるように構成されている。また、昇圧コイル２２は、他端が昇圧スイッチング素子２１のドレインに接続されている。
The
昇圧コイル２２の他端と昇圧スイッチング素子２１のドレインとの間の経路には、第１ダイオード２４のアノードが接続されている。第１ダイオード２４は、カソードがコンデンサ２５の一端及び放電スイッチング素子４２のドレインに接続されている。第１ダイオード２４のカソードとコンデンサ２５の＋側端子との間の経路は、マイコン３０に接続されている。コンデンサ２５は、第１ダイオード２４のカソードとグランドとの間に接続されている。昇圧回路２０は、昇圧スイッチング素子２１をオンにして昇圧コイル２２に電流を流し、充電電流Ｉｃが上側電流閾値に達すると昇圧スイッチング素子２１をオンからオフに切り替えて、昇圧コイル２２から放出されるエネルギーでコンデンサ２５を充電する。
The anode of the
マイコン３０は、演算部と、プログラムやデータを記憶する記憶媒体、ＡＤ変換回路などを備えている。記憶媒体は、演算部によって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。また、記憶媒体は、演算部によって読み取り及び書き込み可能なデータを格納している。この記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。マイコン３０は、演算部がデータを参照しつつ、プログラムを実行するなどして演算処理を行う。
The
マイコン３０は、第１ダイオード２４のカソードとコンデンサ２５の＋側端子との間の経路に接続されており、回路電圧Ｖｃをモニタ可能に構成されている。つまり、マイコン３０は、回路電圧ＶｃをＡＤ変換によりモニタする機能を備えている。
The
マイコン３０は、駆動回路１０と昇圧スイッチング素子２１のゲートとの間の経路に接続されており、昇圧スイッチング素子２１の駆動信号をモニタ可能に構成されている。つまり、マイコン３０は、昇圧スイッチング素子２１の駆動信号をモニタする機能を備えている。
The
マイコン３０は、Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）へプルアップするためのプルアップ抵抗４７と、サーミスタ４８の中点との間の経路に接続されており、ＥＣＵ１００内の温度をモニタ可能に構成されている。つまり、マイコン３０は、プルアップ抵抗４７を介したサーミスタ４８による、ＥＣＵ１００の内部温度をモニタする機能を備えている。また、上記のように、コンデンサ２５は、ＥＣＵ１００に設けられている。このため、ＥＣＵ１００の内部温度は、コンデンサ２５の搭載環境における温度とみなすことができる。
The
マイコン３０は、上記三つのモニタ結果に基づいて、回路電圧Ｖｃの上昇を判定し、駆動回路１０の閾値切替回路１５に閾値変更命令を出力する構成となっている。なお、上記のように、本実施形態では、ＥＣＵ１００内部温度をモニタする機能を備えていなくてもよい。
The
ここで、図２、図３を用いて、ＥＣＵ１００の処理動作に関して説明する。
Here, the processing operation of the
ＥＣＵ１００は、図３のタイミングｔ０に示すように、駆動回路１０からの噴射信号に応じて気筒スイッチング素子４５がオンする。また、ＥＣＵ１００は、気筒スイッチング素子４５のオンと同時に放電スイッチング素子４２が一定時間だけオンし、昇圧回路２０のコンデンサ２５の充電エネルギーがインジェクタ２００に対して放出される。これにより、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２００の開弁当初に大電流を流すことができ、インジェクタ２００の開弁応答性を向上できる。このときのインジェクタ電流をピーク電流と呼ぶ。
In the
その後、ＥＣＵ１００は、気筒スイッチング素子４５に接続された第２電流検出抵抗４６により検出されるインジェクタ電流に応じて定電流スイッチング素子４３がオンオフさせることで、インジェクタ２００を定電流駆動する。そして、ＥＣＵ１００は、タイミングｔ３で、気筒スイッチング素子４５をオフさせると共に、定電流スイッチング素子４３をオフさせ、インジェクタ２００の通電を停止する。
Thereafter, the
次に、ＥＣＵ１００における昇圧動作に関して説明する。ＥＣＵ１００は、タイミングｔ０以降に示すように、昇圧回路２０における昇圧スイッチング素子２１を繰り返しオンオフさせることでコンデンサ２５を充電する。昇圧回路２０は、インジェクタ２００のピーク電流印加時に、コンデンサ２５から失われるエネルギーを充電するために動作する。
Next, the boosting operation in the
駆動回路１０は、昇圧スイッチング素子２１をオンすると、昇圧スイッチング素子２１を介して昇圧コイル２２に駆動電流が流れる。駆動回路１０は、駆動電流を昇圧スイッチング素子２１とグランドの間にある第１電流検出抵抗２３によりモニタし、コンパレータ１４により上側電流閾値と比較する。この上側電流閾値は、閾値切替回路１５によって設定された値である。
When the
駆動回路１０は、例えばタイミングｔ１に示すように、駆動電流が上側電流閾値にまで増加したと判定すると、昇圧スイッチング素子２１をオフする。昇圧回路２０は、昇圧スイッチング素子２１のオフ時に昇圧コイル２２から放出されるエネルギーでコンデンサ２５を充電する。また、駆動回路１０は、昇圧スイッチング素子２１のオフ後、所定の時間が経過すると、例えばタイミングｔ２に示すように、昇圧スイッチング素子２１を再びオンする。駆動回路１０は、以上の動作を繰り返すことにより、昇圧スイッチング素子２１をオンオフさせ、回路電圧Ｖｃが目標電圧に達すると昇圧スイッチング素子２１のオンオフを停止する。
If the
このとき、コンデンサ２５に流れる充電電流Ｉｃは、昇圧スイッチング素子２１のオフ直後（ｔ２）は上側電流閾値となっており、昇圧スイッチング素子２１のオフ中に徐々に低下して０（ゼロ）になる。また、昇圧回路２０は、充電電流Ｉｃが流れることによりコンデンサ２５が充電され、回路電圧Ｖｃが上昇する。そして、上記のように、昇圧回路２０では、コンデンサ２５に充電電流Ｉｃが流れる間、回路部品や昇圧回路２０内の配線インピーダンスにより、回路電圧Ｖｃが充電電流Ｉｃに同期して過渡的に上昇する。特に、回路電圧Ｖｃは、例えば、図３のタイミングｔ３の二点鎖線で示すように、回収電流Ｉｒが流れるタイミングとコンデンサ２５の充電タイミングが重複した時に顕著に上昇する。
At this time, the charging current Ic flowing through the
そこで、マイコン３０は、昇圧回路２０のコンデンサ充電時に、充電電流Ｉｃに同期した回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅をモニタし、モニタした値により充電電流Ｉｃの上側電流閾値を変更するか否かを判定する。所定値Ｖｔｈ１は、第１所定値に相当し、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなせる値である。よって、マイコン３０は、電圧上昇幅が所定値Ｖｔｈ１を上回った場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなす。
Therefore, the
そして、マイコン３０は、昇圧スイッチング素子２１のオフ時における充電電流Ｉｃに同期した回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅を計算し、電圧上昇幅が所定値Ｖｔｈ１を上回った場合に、駆動回路１０に閾値変更命令を送信し、上側電流閾値を第１電流閾値ｉＨ１から第２電流閾値ｉＨ２に変更する。このように、ＥＣＵ１００は、上側電流閾値の切り替え処理を行う。
Then, the
なお、マイコン３０は、昇圧スイッチング素子２１のオフ時（ｔ１〜ｔ２）、すなわちコンデンサ充電時の電圧値をＡＤ変換回路にて常時モニタし、最大値と最小値の差をとることにより、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅を求める。また、マイコン３０は、昇圧スイッチング素子２１の駆動信号をモニタすることにより、昇圧スイッチング素子２１のオフタイミングを検出することができる。
The
ここで、上側電流閾値の切り替え処理に関して、図２のフローチャートを用いて説明する。駆動回路１０は、ＥＣＵ１００の電源オンや、コンデンサ２５の充電を開始すると、図２のフローチャートをスタートする。
Here, the switching process of the upper current threshold will be described with reference to the flowchart of FIG. The
ステップＳ１０では、第１電流閾値ｉＨ１にて充電制御を行う。つまり、マイコン３０は、コンデンサ２５の充電を開始すると、上側電流閾値を第１電流閾値ｉＨ１に設定する。そして、駆動回路１０は、コンデンサ２５の充電を開始すると、上側電流閾値として第１電流閾値ｉＨ１が設定された状態でコンデンサ２５の充電を行う。
In step S10, charge control is performed at the first current threshold iH1. That is, when the
ステップＳ１１では、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅≧Ｖｔｈ１であるか否かを判定する（推定部）。マイコン３０は、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅≧Ｖｔｈ１でないと判定した場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性は低いとみなしてステップＳ１３へ進む。一方、マイコン３０は、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅≧Ｖｔｈ１であると判定した場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなしてステップＳ１２へ進む。このように、マイコン３０は、コンデンサの充電時において、コンデンサ２５を充電する充電電流Ｉｃに同期した回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定すると言える。
In step S11, it is determined whether or not the voltage increase width of the circuit voltage Vc ≧ Vth1 (estimator). If the
ステップＳ１２では、第２電流閾値ｉＨ２に変更して充電制御を行う（低減部）。つまり、マイコン３０は、上側電流閾値を第１電流閾値ｉＨ１から第２電流閾値ｉＨ２に変更する。言い換えると、マイコン３０は、回路電圧Ｖｃが回路部品の耐電圧を超えると推定された場合、上側電流閾値を回路部品の耐電圧を超えると推定される前の第１電流閾値ｉＨ１よりも小さい第２電流閾値ｉＨ２に切り替える。これによって、駆動回路１０は、上側電流閾値として第２電流閾値ｉＨ２が設定された状態でコンデンサ２５の充電を行うことになる。
In step S12, the charge control is performed by changing to the second current threshold iH2 (reduction unit). That is, the
昇圧回路２０は、上側電流閾値が第１電流閾値ｉＨ１から第２電流閾値ｉＨ２に変更されると、上側電流閾値が第１電流閾値ｉＨ１の場合よりも、充電電流Ｉｃを低減することになる。つまり、マイコン３０は、回路部品の耐電圧を超えると推定された場合、回路部品の耐電圧を超えると推定される前よりも充電電流Ｉｃを低減させる。
When the upper current threshold is changed from the first current threshold iH1 to the second current threshold iH2, the
ステップＳ１３では、第１電流閾値ｉＨ１にて充電制御を行う。マイコン３０は、電圧上昇幅が所定値Ｖｔｈ１を下回った場合、上側電流閾値を第１電流閾値ｉＨ１のままとする。これによって、駆動回路１０は、上側電流閾値として第１電流閾値ｉＨ１が設定された状態でコンデンサ２５の充電を継続する。このように、マイコン３０は、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅と所定値Ｖｔｈ１と比較することで、上側電流閾値を変更するかどうかを判定する。
In step S13, charge control is performed at the first current threshold iH1. When the voltage increase width is less than the predetermined value Vth1, the
ステップＳ１４では、回路電圧Ｖｃが目標電圧に到達しているか否かを判定する。充電制御回路１１は、回路電圧Ｖｃが目標電圧に到達しているか否かを判定して、到達していると判定した場合はステップＳ１５へ進み、到達していないと判定した場合はステップＳ１１へ戻る。そして、ステップＳ１５では、到達していると判定した場合は、充電許可信号を停止する。充電制御回路１１は、ＡＮＤ回路１２へ出力している充電許可信号を停止する。これによって、駆動回路１０は、コンデンサ２５への充電を停止させ、昇圧処理を終了させる。
In step S14, it is determined whether or not the circuit voltage Vc has reached the target voltage. The
このように、ＥＣＵ１００は、第１電流閾値ｉＨ１のままだと最悪条件の際に、耐電圧を超える可能性あるかどうかを判定し、越える可能性ある場合は第２電流閾値ｉＨ２に切り替える制御を行う。また、ＥＣＵ１００は、第１電流閾値ｉＨ１を設定せずに、第２電流閾値ｉＨ２で固定すると、回路電圧Ｖｃが耐電圧を超える可能性が低いが、昇圧能力を確保できない。このため、ＥＣＵ１００は、第２電流閾値ｉＨ２に固定せずに、電圧上昇幅が所定値Ｖｔｈ１に達するまでは、第１電流閾値ｉＨ１を設定し、充電電流Ｉｃを高くしておく。
As described above, the
以上のように、ＥＣＵ１００は、回路電圧Ｖｃが回路部品の耐電圧を超えると推定した場合に、回路部品の耐電圧を超えると推定される前よりも充電電流を低減させる。このため、ＥＵＣ１００は、回路電圧Ｖｃが回路部品の耐電圧を超えることを抑制できる。よって、ＥＣＵ１００は、コンデンサ２５のＥＳＲなどによって生じる過渡電圧に備えて、耐電圧が高い回路部品を用いる必要がない。つまり、ＥＣＵ１００は、回路部品の耐電圧を超えると推定された場合に充電電流Ｉｃを低減させる構成を有していない場合よりも、回路部品に要求される耐電圧を下げることができる。
As described above, when the
ＥＣＵ１００は、回路部品に要求される耐電圧を下げることができるため、耐電圧が高い回路部品を用いる場合よりも、体格を小さくすることができる。また、ＥＣＵ１００は、耐電圧が高い回路部品を用いる場合よりも、回路部品のコストダウンが期待できる。更に、ＥＣＵ１００は、耐電圧が高い回路部品を用いる場合よりも、電圧変動により、回路のエミッションノイズが大きくなることを抑制できる。
The
また、マイコン３０は、エンジンの回転数を取得可能に構成されていてもよい。この場合、マイコン３０は、コンデンサ２５の充電開始時の回路電圧Ｖｃが低電圧閾値以下で、且つ、エンジンの回転数が所定の回転数閾値以上の場合、第１電流閾値ｉＨ１から第２電流閾値ｉＨ２への変更を禁止してもよい。なお、低電圧閾値は、第３所定値に相当し、回路電圧Ｖｃの変動よりも昇圧能力の確保を優先させるべき状況とみなせる値である。
The
通常、充電電流Ｉｃを低くすると充電にかかる時間が長くなる。このため、エンジン高回転時は、インジェクタ２００の噴射で失ったエネルギーを、次の噴射までに充電することができない。これは、コンデンサ２５の充電開始時に、回路電圧Ｖｃが十分高い値である場合は問題ない。しかしながら、回路電圧Ｖｃが低い場合は、インジェクタ２００の噴射に必要な回路電圧ｖｃを確保できない可能性がある。このため、ＥＣＵ１００は、上記のように第１電流閾値ｉＨ１から第２電流閾値ｉＨ２への変更を禁止することで、インジェクタ２００の噴射に必要な回路電圧ｖｃを確保しやすくなり好ましい。
Usually, when the charging current Ic is lowered, the time required for charging becomes longer. For this reason, at the time of high engine rotation, the energy lost by the injection of the
なお、本実施形態では、昇圧電源装置をＥＣＵ１００に適用した例を採用している。しかしながら、本発明は、これに限定されず、同様の構成及び動作をする装置であれば適用できる。
In the present embodiment, an example in which the boosting power supply device is applied to the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本発明のその他の形態として、第２実施形態〜第４実施形態に関して説明する。上記実施形態及び第２実施形態〜第４実施形態は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Below, 2nd Embodiment-4th Embodiment are described as another form of this invention. The above embodiment and the second to fourth embodiments can be carried out independently, but can also be carried out in combination as appropriate. The present invention is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented by various combinations.
（第２実施形態）
図４、図５を用いて、第２実施形態のＥＣＵに関して説明する。本実施形態のＥＣＵは、第１実施形態のＥＣＵ１００と同様の構成を有している。このため、本実施形態のＥＣＵは、第１実施形態のＥＣＵ１００と同じ符号を用いる。また、本実施形態のＥＣＵ１００の処理において、第１実施形態のＥＣＵ１００と同じ処理には、同じステップ番号を採用して説明を省略する。つまり、図４において、図２と同じステップ番号の処理は、図２の説明を参照できる。
(Second Embodiment)
The ECU according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The ECU of this embodiment has the same configuration as the
本実施形態のＥＣＵ１００は、上側電流閾値を変更するか否かを判定するための情報、すなわち、回路電圧Ｖｃが回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定するための情報が第１実施形態のＥＣＵ１００と異なる。本実施形態のＥＣＵ１００は、図５に示すように、回路電圧Ｖｃが所定値Ｖｔｈ２を上回るかどうかで上側電流閾値の変更を行うかどうかを判定する。
The
所定値Ｖｔｈ２は、第２所定値に相当し、０Ｖを基準にした値である。また、所定値Ｖｔｈ２は、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなせる値である。よって、マイコン３０は、回路電圧Ｖｃが所定値Ｖｔｈ２を上回った場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなす。
The predetermined value Vth2 corresponds to the second predetermined value and is a value based on 0V. The predetermined value Vth2 is a value that can be considered that the circuit voltage Vc may exceed the withstand voltage of the circuit component. Therefore, the
ここで、上側電流閾値の切り替え処理に関して、図４のフローチャートを用いて説明する。駆動回路１０は、ＥＣＵ１００の電源オンや、コンデンサ２５の充電を開始すると、図４のフローチャートをスタートする。
Here, the switching process of the upper current threshold will be described with reference to the flowchart of FIG. The
そして、ステップＳ１１ａでは、回路電圧Ｖｃ≧Ｖｔｈ２であるか否かを判定する（推定部）。マイコン３０は、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅≧Ｖｔｈ２でないと判定した場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性は低いとみなしてステップＳ１３へ進む。一方、マイコン３０は、回路電圧Ｖｃの電圧上昇幅≧Ｖｔｈ２であると判定した場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなしてステップＳ１２へ進む。このように、マイコン３０は、コンデンサの充電時において、コンデンサ２５を充電する充電電流Ｉｃに同期した回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定すると言える。本実施形態のＥＣＵ１００は、上記実施形態のＥＣＵ１００と同様の効果を奏することができる。
In step S11a, it is determined whether or not circuit voltage Vc ≧ Vth2 is satisfied (estimator). If the
（第３実施形態）
図６を用いて、第３実施形態のＥＣＵに関して説明する。本実施形態のＥＣＵは、第１実施形態のＥＣＵ１００と同様の構成を有している。このため、本実施形態のＥＣＵは、第１実施形態のＥＣＵ１００と同じ符号を用いる。また、本実施形態のＥＣＵ１００の処理において、第１実施形態のＥＣＵ１００と同じ処理には、同じステップ番号を採用して説明を省略する。つまり、図６において、図２と同じステップ番号の処理は、図２の説明を参照できる。
(Third embodiment)
The ECU of the third embodiment will be described with reference to FIG. The ECU of this embodiment has the same configuration as the
本実施形態のＥＣＵ１００は、上側電流閾値を変更するか否かを判定するための情報、すなわち、回路電圧Ｖｃが回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定するための情報が第１実施形態のＥＣＵ１００と異なる。本実施形態のＥＣＵ１００は、ＥＣＵ１００の内部温度が所定温度Ｔｔｈを下回るかどうかで上側電流閾値の変更を行うかどうかを判定する。
The
通常、昇圧回路２０において、回路電圧Ｖｃの上昇幅は、コンデンサ２５のＥＳＲの影響が支配的となる。このＥＳＲは、低温時に値が大きくなる。このため、一般的に、低温時は、回路電圧Ｖｃの上昇が大きくなる。
Normally, in the
所定温度Ｔｔｈは、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなせる値である。よって、マイコン３０は、ＥＣＵ１００の内部温度が所定温度Ｔｔｈを下回った場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなす。
The predetermined temperature Tth is a value that can be considered that the circuit voltage Vc may exceed the withstand voltage of the circuit components. Therefore, the
ここで、上側電流閾値の切り替え処理に関して、図６のフローチャートを用いて説明する。駆動回路１０は、ＥＣＵ１００の電源オンや、コンデンサ２５の充電を開始すると、図４のフローチャートをスタートする。
Here, the switching process of the upper current threshold will be described with reference to the flowchart of FIG. The
そして、ステップＳ１１ｂでは、ＥＣＵ１００の内部温度≦Ｔｔｈであるか否かを判定する（推定部）。マイコン３０は、ＥＣＵ１００の内部温度≦Ｔｔｈでないと判定した場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性は低いとみなしてステップＳ１３へ進む。一方、マイコン３０は、ＥＣＵ１００の内部温度≦Ｔｔｈであると判定した場合、回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超える可能性があるとみなしてステップＳ１２へ進む。このように、マイコン３０は、コンデンサの充電時において、コンデンサ２５を充電する充電電流Ｉｃに同期した回路電圧Ｖｃが、回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定すると言える。本実施形態のＥＣＵ１００は、上記実施形態のＥＣＵ１００と同様の効果を奏することができる。
In step S11b, it is determined whether or not the internal temperature of
（第４実施形態）
図７を用いて、第４実施形態のＥＣＵ１１０に関して説明する。ＥＣＵ１１０は、第１実施形態のＥＣＵ１００と同じ構成には、同じ符号を採用して説明を省略する。ＥＣＵ１１０は、電流低減スイッチング素子２６、電流低減用抵抗２７を備える点がＥＣＵ１１０と異なる。
(Fourth embodiment)
The
電流低減スイッチング素子２６は、ソースが電流低減用抵抗２７を介してグランドに接続され、ドレインが第１ダイオード２４とコンデンサ２５との間の経路に接続されている。つまり、電流低減スイッチング素子２６は、コンデンサ２５と並列に設けられている。また、電流低減スイッチング素子２６は、駆動回路１０に接続されている。
The current reduction switching element 26 has a source connected to the ground via a current reduction resistor 27, and a drain connected to a path between the
駆動回路１０は、電流低減スイッチング素子２６に対して、駆動信号を出力することによりオンオフ制御する。駆動回路１０は、充電電流Ｉｃを低減させる場合に、電流低減スイッチング素子２６をオンさせる（低減部）。これにより、昇圧回路２０は、昇圧コイル２２からコンデンサ２５に流れる充電電流Ｉｃが電流低減スイッチング素子２６の方にも分散して流れる。つまり、充電電流Ｉｃは、電流低減スイッチング素子２６を介してグランドに流れる。
The
ＥＣＵ１１０は、このようにして充電電流Ｉｃを低減させることができる。このため、ＥＣＵ１１０は、ＥＣＵ１０同様の効果を奏することができる。
１０…インジェクタ駆動ＩＣ、１１…充電制御回路、１２…ＡＮＤ回路、１３…バッファ回路、１４…コンパレータ、１５…閾値切替回路、１６…フィルタ、２０…昇圧回路、２１…昇圧スイッチング素子、２２…昇圧コイル、２３…第１電流検出抵抗、２４…第１ダイオード、２５…コンデンサ、２６…電流低減スイッチング素子、２７…電流低減用抵抗、３０…演算部、４１…第２ダイオード、４２…放電スイッチング素子、４３…定電流スイッチング素子、４４…第３ダイオード、４５…気筒スイッチング素子、４６…第２電流検出抵抗、４７…プルアップ抵抗、４８…サーミスタ、１００…ＥＣＵ、２００…インジェクタ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記コンデンサの充電時において、前記コンデンサを充電する充電電流に同期した昇圧回路電圧が、前記昇圧回路に含まれる回路部品の耐電圧を超えるか否かを推定する推定部（Ｓ１１，Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ）と、
前記推定部によって、前記回路部品の耐電圧を超えると推定された場合、前記回路部品の耐電圧を超えると推定される前よりも前記充電電流を低減させる低減部（Ｓ１２）と、を備えている昇圧電源装置。 A boost power supply device that drives a load by discharging a charged capacitor in a boost circuit,
An estimation unit (S11, S11a, S11b) that estimates whether or not a booster circuit voltage synchronized with a charging current for charging the capacitor exceeds a withstand voltage of a circuit component included in the booster circuit when the capacitor is charged. When,
A reduction unit (S12) that reduces the charging current when it is estimated by the estimation unit to exceed a withstand voltage of the circuit component than before it is estimated to exceed the withstand voltage of the circuit component; Boost power supply.
前記低減部は、前記コンデンサの充電開始時の前記昇圧回路電圧が第３所定値以下で、且つ、前記エンジンの回転数が所定の回転数閾値以上の場合、前記充電電流の低減を禁止する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の昇圧電源装置。 The fuel injection to the engine is controlled by driving the injection valve as the load,
The reduction unit prohibits reduction of the charging current when the booster circuit voltage at the start of charging of the capacitor is equal to or lower than a third predetermined value and the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed threshold. Item 4. The step-up power supply device according to any one of Items 1 to 3.
前記低減部は、前記回路部品の耐電圧を超えると推定された場合、前記上側電流閾値を前記回路部品の耐電圧を超えると推定される前の値（ｉＨ１）よりも小さい値（ｉＨ２）に切り替えることで前記充電電流を低減させる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の昇圧電源装置。 The step-up circuit includes a coil (22) and a step-up switching element (21) connected in series to the coil. The step-up switching element is turned on to pass a current through the coil, and the charging current is an upper current threshold value. The step-up switching element is switched from on to off when the voltage reaches, and the capacitor is charged with energy released from the coil,
When the reduction unit is estimated to exceed the withstand voltage of the circuit component, the upper current threshold value is set to a value (iH2) smaller than the previous value (iH1) estimated to exceed the withstand voltage of the circuit component. The step-up power supply device according to claim 1, wherein the charging current is reduced by switching.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017021505A JP2018129941A (en) | 2017-02-08 | 2017-02-08 | Step-up power supply device |
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|---|---|---|---|---|
| JP2022511854A (en) * | 2018-12-20 | 2022-02-01 | ヴィテスコ テクノロジーズ ゲー・エム・ベー・ハー | Power supply network and hybrid vehicles |
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2017
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