JP2021116788A

JP2021116788A - 電子制御装置

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Publication number: JP2021116788A
Application number: JP2020012589A
Authority: JP
Inventors: 仁伊藤; Hitoshi Ito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-29
Also published as: JP7310625B2

Abstract

【課題】駆動用電源の電圧が低下した状態でも、燃料ポンプを安定して駆動できる電子制御装置を提供する。【解決手段】制御ＩＣ３は、車両に搭載されるバッテリの電源電圧ＶＢを昇圧する昇圧電源部４より、燃料ポンプ構成するアクチュエータのソレノイド１８を駆動するため、ＦＥＴ１３を介してピーク電流を供給する。また、制御ＩＣ３は、ピーク電流を供給した後に、ＦＥＴ１１を介して供給している定電流が下限閾値を下回るとＦＥＴ１３をオンして昇圧電源部４より電流を供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ポンプを構成するアクチュエータを制御するため、誘導性負荷を駆動する電子制御装置に関する。

燃料噴射弁を駆動する燃料噴射制御装置として、特許文献１に記載されている構成では、通電開始タイミングにおいてコンデンサからコイルへ規定のピーク電流を流すことで、インジェクタを速やかに開弁させている。開弁後は、コンデンサからの放電を停止させると共に、通電期間が経過するまでコイルへ一定電流を供給してインジェクタを開弁状態に保持させている。コンデンサからコイルへの放電は、両者間に設けられた放電制御用のスイッチング素子をオンすることで行われ、開弁保持用の一定電流の供給は、車両の直流電源とコイルとの間に設けられた定電流制御用のスイッチング素子をオンすることで行われる。そして、燃料ポンプを構成するアクチュエータを制御するソレノイド駆動回路についても、基本的には特許文献１に開示されている構成と同様のものが使用されている。

特開２０１６−１２５４２５号公報

燃料ポンプが車両に搭載される場合、ソレノイド駆動回路の駆動用電源は車両のバッテリとなる。そのバッテリの電圧は、車両の運転状況に応じて大きく変化する。そのため、例えば図７に示すように、バッテリの電圧が通常電圧の１４Ｖ程度であれば問題ないが、図８に示すように、バッテリ電圧が低下している状態で燃料ポンプを駆動させると、アクチュエータの開状態を保持するための定電流が供給できず、燃料ポンプを駆動できなくなるおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動用電源の電圧が低下した状態でも、燃料ポンプを安定して駆動できる電子制御装置を提供することにある。

請求項１記載の電子制御装置によれば、放電制御部は、車両に搭載されるバッテリの電源電圧を昇圧する昇圧電源部より、燃料ポンプ構成するアクチュエータの誘導性負荷を駆動するためにピーク電流を供給する。定電流供給部は、放電制御部がピーク電流を供給した後に、定電流を放電制御部と協働して誘導性負荷に供給する。その際に定電流供給部は、定電流が下限閾値を下回ると放電制御部より電流を供給させる。

バッテリの電圧が低下していることで誘導性負荷に供給している定電流が下限閾値を下回ると、定電流供給部が放電制御部より電流を供給させて不足している通電エネルギーを補う。これにより、誘導性負荷に定電流を継続的に供給して、内燃機関に対する燃料の供給を継続できる。

請求項２記載の電子制御装置によれば、定電流供給部が、定電流を制御下限値と制御上限値との間に維持するように制御する際に、下限閾値を制御下限値よりも低く設定する。これにより、定電流供給部は、電流値が制御範囲を外れて低下した際に放電制御部より電流を供給させて、制御範囲内に復帰させることができる。

請求項３記載の電子制御装置によれば、定電流供給部は、定電流が上限閾値を上回ると、放電制御部からの電流供給を停止させる。これにより、放電制御部より誘導性負荷に供給している電流が過度に上昇して、電流波形に生じるオーバーシュートを抑制できる。

第１実施形態であり、燃料ポンプ駆動回路の構成を示す図制御ＩＣの処理内容を示すフローチャート各ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ状態と、ソレノイドに印加される電圧及び通電される電流の波形を示す図図３の電流波形の一部を拡大して示す図第２実施形態であり、図３に相当する電流波形の一部を拡大して示す図第３実施形態であり、図３に相当する電流波形の一部を拡大して示す図バッテリ電圧ＶＢが１４Ｖの場合に、ソレノイドに通電される電流の波形を示す図バッテリ電圧ＶＢが低下した場合に、ソレノイドに通電される電流の波形を示す図

（第１実施形態）
本実施形態の燃料ポンプ駆動回路は、車両に搭載された内燃機関，例えば多気筒ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンに燃料を供給する燃料ポンプを駆動するため、燃料ポンプを構成するアクチュエータのソレノイドを駆動する。

図１に示すように、電子制御装置に相当する燃料ポンプ駆動回路１は、マイクロコンピュータ２と、制御ＩＣ３と、昇圧電源部４とを備えている。マイコン２は、制御ＩＣ３に燃料ポンプ駆動信号を出力する。また、マイコン２は、制御ＩＣ３に対して各種制御に用いる閾値等を設定する信号を出力する。ＶＢは、車両に搭載されるバッテリの電源端子であり、電源端子ＶＢとグランドとの間には、コンデンサ５が接続されている。

昇圧電源部４において、電源端子ＶＢとグランドとの間には、インダクタ７，ダイオード８及びコンデンサ９の直列回路が接続されている。インダクタ７及びダイオード８の共通接続点には、昇圧用スイッチであるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１０が接続されている。ダイオード８及びコンデンサ９の共通接続点は昇圧電源部４の出力端子であり、昇圧電源端子ＶＢｏｏｓｔとなっている。尚、以下では、バッテリ電圧をＶＢ，昇圧電圧をＶＢｏｏｓｔとも記載する。

電源端子ＶＢｏｏｓｔとグランドとの間には、放電スイッチであるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１１及び逆方向のダイオード１２の直列回路が接続されている。電源端子ＶＢとＦＥＴ１１のソースとの間には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１３及びダイオード１４の直列回路が接続されている。

また、電源端子ＶＢｏｏｓｔとグランドとの間には、逆方向のダイオード１５，ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１６及び抵抗素子１７の直列回路が接続されている。そして、ＦＥＴ１１のソースとＦＥＴ１６のドレインとの間には、抵抗素子１８Ｒ及びコイル１８Ｌの直列回路のシンボルで示すソレノイド１８が接続されている。ソレノイド１８は誘導性負荷に対応する。ＦＥＴ１６は、電源側のＦＥＴ１１，１３が故障した際に、ソレノイド１８への通電を停止させるために使用される。また、駆動制御の対象となるソレノイドが複数ある際には、駆動対象を選択するためにも用いられる。

各ＦＥＴ１０，１１，１３及び１６のゲートには、制御ＩＣ３によりゲート駆動信号が出力される。制御ＩＣ３は、電源端子ＶＢｏｏｓｔの電圧を図示しない検出用抵抗素子を介して検出しており、昇圧電源部４の昇圧電圧が、例えば５０Ｖ程度の目標電圧となるようにＦＥＴ１０のスイッチングを制御する。また、制御ＩＣ３は、ＦＥＴ１６がオンしている期間に、抵抗素子１７の端子電圧をＡ／Ｄ変換して読み込むことで、ソレノイド１８に通電される電流の値を検出する。尚、制御ＩＣ３及びＦＥＴ１１は放電制御部に相当し、制御ＩＣ３及びＦＥＴ１３は定電流制御部に相当する。

次に、本実施形態の作用について説明する。図２に示すように、制御ＩＣ３は、マイコン２より燃料ポンプの駆動信号ＯＮが入力されると（Ｓ１）、下流スイッチに対応するＦＥＴ１６、及び放電スイッチに対応するＦＥＴ１１をＯＮにする（Ｓ２，Ｓ３）。これにより、図３に示すように、ソレノイド１８に昇圧電圧ＶＢｏｏｓｔが印加され、通電される電流量が上昇する。

続いて、制御ＩＣ３は、マイコン２より燃料ポンプの駆動信号ＯＦＦが入力されるか否かを判断する（Ｓ４）。駆動信号ＯＦＦが入力されると（ＹＥＳ）、ＦＥＴ１１，１６をＯＦＦにして（Ｓ５，Ｓ６）処理を終了する。駆動信号ＯＦＦが入力されなければ（ＮＯ）、ソレノイド１８に通電している電流がピーク電流閾値に到達したか否かを判断する（Ｓ７）。ピーク電流閾値に到達していなければ（ＮＯ）ステップＳ４に戻る。以下で単に「電流」と記載したものは、ソレノイド１８に通電される電流を意味する。

電流がピーク電流閾値に到達すると（Ｓ７；ＹＥＳ）ＦＥＴ１１をＯＦＦにして（Ｓ８）、ステップＳ４と同様の判断を行う（Ｓ９）。ＦＥＴ１１をＯＦＦにすることでソレノイド電流の通電量は低下し、ピーク電流の通電が終了する。ステップＳ９において、駆動信号ＯＦＦが入力されれば（ＹＥＳ）ステップＳ６に移行し、駆動信号ＯＦＦが入力されなければ（ＮＯ）、電流が定電流下限値を下回ったか否かを判断する（Ｓ１０）。

図４に示すように、「定電流下限値」は、ソレノイド１８にピーク電流を通電した後に、ピーク電流よりも低い値の定電流を通電するための制御に、後出する定電流上限値と共に用いられる。すなわち、定電流制御期間では、定電流下限値から定電流上限値の範囲内で、ソレノイド１８に定電流を通電するように制御が行われる。

ステップＳ１０において、電流が定電流下限値を下回らなければ（ＮＯ）ステップＳ９に戻り、定電流下限値を下回れば（ＹＥＳ）定電流スイッチに対応するＦＥＴ１３をＯＮにする（Ｓ１１）。これにより、ソレノイド１８には電圧ＶＢが印加されて、定電流制御期間における電流が上昇する。それから、ステップＳ４と同様の判断を行う（Ｓ１２）。ここで、駆動信号ＯＦＦが入力されれば（ＹＥＳ）ＦＥＴ１３をＯＦＦにしてから（Ｓ１３）ステップＳ６に移行し、駆動信号ＯＦＦが入力されなければ（ＮＯ）電流が下限閾値を下回ったか否かを判断する（Ｓ１４）。

ここで、「下限閾値」は図４に示すように、定電流下限値よりも低い値に設定される。前述したように、バッテリ電圧ＶＢが１４Ｖ程度に維持されている状態では、定電流制御期間における電流を、定電流下限値から定電流上限値の範囲内に問題なく維持できる。しかしながら特に、車両のエンジンを最初に始動する際等に電圧ＶＢが８Ｖ程度に低下していると、定電流制御期間における電流を上記の範囲内に維持できなくなる。

そこで、本実施形態では、定電流下限値よりも低い下限閾値を設定し、電流が下限閾値を下回らなければ（Ｓ１４；ＮＯ）、前述した定電流上限値を上回ったか否かを判断する（Ｓ１９）。定電流上限値を上回らなければ（ＮＯ）ステップＳ１２に戻り、定電流上限値を上回れば（ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３をＯＦＦにしてから（Ｓ２０）ステップＳ９に移行する。ＦＥＴ１３をＯＦＦにすることで、定電流制御期間における電流は減少に転じる。

一方、ステップＳ１４において、電流が下限閾値を下回ると（ＹＥＳ）ＦＥＴ１１をＯＮにする（Ｓ１５）。これにより、昇圧電源部４により昇圧された電圧ＶＢｏｏｓｔをソレノイド１８に印加して電流を供給し、不足している通電エネルギーを補う。そして、ステップＳ４と同様の判断を行い（Ｓ１６）、駆動信号ＯＦＦが入力されれば（ＹＥＳ）ＦＥＴ１１，１３をＯＦＦにしてから（Ｓ１７，Ｓ１８）ステップＳ６に移行する。駆動信号ＯＦＦが入力されなければ（ＮＯ）、電流が前述した定電流上限値を上回ったか否かを判断する（Ｓ２１）。

ここで、ステップＳ１５にてＦＥＴ１１をＯＮにしたことで上昇した電流が前述した定電流上限値を上回れば（ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３をＯＦＦにする（Ｓ２２）。そして、ステップＳ４と同様の判断を行い（Ｓ２３）、駆動信号ＯＦＦが入力されなければ（ＮＯ）電流が上限閾値を上回ったか否かを判断する（Ｓ２５）。

上限閾値は、図３及び図４に示すように、例えば定電流上限値よりも高い値に設定される。この時点ではＦＥＴ１１のＯＮ状態が継続しているので、電流は定電流上限値を超えて上昇する場合がある。そこで、電流が上限閾値を上回ると（ＹＥＳ）、ＦＥＴ１１をＯＦＦにして（Ｓ２６）ステップＳ９に移行し、上限閾値を上回らなければ（ＮＯ）ステップＳ２３に戻る。ここで、駆動信号ＯＦＦが入力されれば（ＹＥＳ）、ＦＥＴ１１をＯＦＦにしてから（Ｓ２４）ステップＳ６に移行する。尚、上述した制御ＩＣ３による処理は、ハードウェア若しくはソフトウェア，又はハードウェアとソフトウェアとの協働により実現しても良い。

以上のように本実施形態によれば、制御ＩＣ３は、車両に搭載されるバッテリの電源電圧ＶＢを昇圧する昇圧電源部４より、燃料ポンプ構成するアクチュエータのソレノイド１８を駆動するため、ＦＥＴ１３を介してピーク電流を供給する。また、制御ＩＣ３は、ピーク電流を供給した後に、ＦＥＴ１１を介して供給している定電流が下限閾値を下回るとＦＥＴ１３をオンして昇圧電源部４より電流を供給する。これにより、バッテリの電圧ＶＢが低下していることで定電流が下限閾値を下回ると、ＦＥＴ１３より電流を供給させて不足している通電エネルギーを補うことができ、ソレノイド１８に定電流を継続的に供給して、エンジンに対する燃料の供給を継続できる。

具体的には、制御ＩＣ３は、定電流を制御下限値と制御上限値との間に維持するように制御し、下限閾値を制御下限値よりも低く設定する。これにより、制御ＩＣ３は、電流値が制御範囲を外れて低下した際にＦＥＴ１３を介して電流を供給させて、電流値を制御範囲内に復帰させることができる。

また、制御ＩＣ３は、定電流が制御上限値よりも高い値に設定された上限閾値を上回ると、ＦＥＴ１３を介して行っている電流供給を停止させる。これにより、ソレノイド１８に供給している電流が過度に上昇して、電流波形に生じるオーバーシュートを抑制できる。
（第２実施形態）

以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図５に示すように、第２実施形態は、上限閾値が定電流上限値と同じ値に設定されている。したがって、ＦＥＴ１３がターンＯＦＦするタイミングは、ＦＥＴ１１のターンＯＦＦと同じタイミングになる。これにより、制御ＩＣ３の処理が簡単になり、上限閾値を設定するための内部レジスタが不要になる。
（第３実施形態）

図６に示すように、第３実施形態は、上限閾値が定電流上限値よりも低い値に設定されている。したがって、ＦＥＴ１３がターンＯＦＦするタイミングは、ＦＥＴ１１のターンＯＦＦよりも速いタイミングになる。これにより、ソレノイド電流の波形に生じるオーバーシュートを一層抑制できる。
（その他の実施形態）
上限値及び下限値，上限閾値及び下限閾値は、固定値として制御ＩＣ３に予め設定されていても良い。
駆動対象とするソレノイドが単一であれば、ＦＥＴ１６を削除しても良い。
各スイッチを構成する素子はＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等でも良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は燃料ポンプ駆動回路、２はマイクロコンピュータ、３は制御ＩＣ、４は昇圧電源部、１０，１１及び１３はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、１８はソレノイドを示す。

Claims

車両の内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプを駆動するため、前記を燃料ポンプ構成するアクチュエータの誘導性負荷（１８）を駆動する電子制御装置であって、
バッテリの電源電圧を昇圧する昇圧電源部（４）と、
この昇圧電源部より前記誘導性負荷を駆動するための電流を供給する放電制御部（３，１３）と、
この放電制御部より前記誘導性負荷にピーク電流を供給した後に、前記ピーク電流よりも電流値が低い定電流を、前記放電制御部と協働して前記誘導性負荷に供給する定電流供給部（３，１１）とを備え、
前記定電流供給部は、前記誘導性負荷に供給している定電流が下限閾値を下回ると、前記放電制御部より電流を供給させる電子制御装置。
前記定電流供給部は、前記定電流を、制御下限値と制御上限値との間に維持するように制御しており、
前記下限閾値は、前記制御下限値よりも低く設定されている請求項１記載の電子制御装置。
前記定電流供給部は、前記誘導性負荷に供給している定電流が上限閾値を上回ると、前記放電制御部からの電流供給を停止させる請求項２記載の電子制御装置。
前記上限閾値は、前記制御上限値よりも低く設定されている請求項３記載の電子制御装置。
前記上限閾値は、前記制御上限値に等しく設定されている請求項３記載の電子制御装置。
前記上限閾値は、前記制御上限値よりも高く設定されている請求項３記載の電子制御装置。