JP5151783B2 - 昇圧電源装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、電源電圧の変動やノイズ、発熱を効果的に低減可能な昇圧電源装置の提供を目的としている。
このため、例えば、昇圧能力よりも電源電圧の低下抑制を優先すべき状況が発生したと判定した場合に、変更手段に駆動電流の増加範囲を縮小させるようにすれば、電源電圧の過度の低下(具体的には、その電源電圧を作動用電源としている装置が作動不能になるような低下)を防ぐことができる。また、昇圧能力が低くても良い状況になればなるほど、変更手段に駆動電流の増加範囲を小さくさせるようにしたり、昇圧能力が低くても良い状況になったと判定した場合に、変更手段に駆動電流の増加範囲を縮小させるようにすれば、電源電圧の必要以上の変動やノイズの発生を防止することができる。
そこで、請求項1の昇圧電源装置では、前提装置において、電源電圧が所定値以下に低下したと判定した場合に、変更手段に駆動電流の増加範囲を縮小させる変更制御手段を設けている。
また、変更手段は、請求項2に記載のように構成することもできる。
まず、請求項3,4の昇圧電源装置は、請求項2の昇圧電源装置において、充電制御手段は、駆動電流に比例した電圧である駆動電流相当電圧と、充電電流に比例した電圧である充電電流相当電圧とを出力する電流検出手段を備えていると共に、駆動電流相当電圧と上側電流閾値iHに相当する上側閾値電圧ViHとを大小比較することで、駆動電流が上側電流閾値iHにまで増加したか否かを判定し、充電電流相当電圧と下側電流閾値iLに相当する下側閾値電圧ViLとを大小比較することで、充電電流が下側電流閾値iLにまで減少したか否かを判定するようになっている。
尚、前述した請求項2,3,4に記載の構成は、参考発明1〜3の各々に対しても適用することができるものである。
このため、例えば、昇圧能力よりもスイッチング素子の発熱抑制を優先すべき状況が発生したと判定した場合に、変更手段に駆動電流のピーク値を低下させるようにすれば、スイッチング素子の過熱を防止することができる。
まず、参考発明6の昇圧電源装置では、参考発明4又は5の昇圧電源装置において、コイルの他端(電源電圧側とは反対側の端)とスイッチング素子のコイル側の出力端子とを結ぶ電流経路にアノードが接続されたダイオードを備えると共に、コンデンサは、そのダイオードのカソードと基準電位との間の経路に直列に接続されている。
このような参考発明6の昇圧電源装置によれば、上側電流閾値iHが駆動電流のピーク値となり、そのピーク値を正確に可変制御できるため有利である。
まず、参考発明7,8の昇圧電源装置は、参考発明6の昇圧電源装置において、充電制御手段は、駆動電流に比例した電圧である駆動電流相当電圧と、充電電流に比例した電圧である充電電流相当電圧とを出力する電流検出手段を備えていると共に、駆動電流相当電圧と上側電流閾値iHに相当する上側閾値電圧ViHとを大小比較することで、駆動電流が上側電流閾値iHにまで増加したか否かを判定し、充電電流相当電圧と下側電流閾値iLに相当する下側閾値電圧ViLとを大小比較することで、充電電流が下側電流閾値iLにまで減少したか否かを判定するようになっている。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の昇圧電源装置1の構成を表す構成図である。
そして、駆動回路14は、アンド回路13の出力がハイならばFET3をオンさせ、アンド回路13の出力がローならばFET3をオフさせる。
図2に示すように、閾値切替回路15は、当該昇圧電源装置1を備えたエンジン制御装置内でバッテリ電圧VBから生成される一定電圧VPとグランドラインとの間に直列に接続された4つの抵抗21,22,23,24と、切替スイッチ25,26,27と、レジスタ28,29とを備えている。
具体的には、閾値切替回路15のレジスタ28に、抵抗21の抵抗22側の端部を示す上側閾値切替情報を書き込むことにより、閾値切替回路15から上側閾値電圧ViHとして第1上側電流閾値iH1に相当する第1上側閾値電圧ViH1が出力されるようにする。更に、閾値切替回路15のレジスタ29に、抵抗24のグランドライン側の端部を示す下側閾値切替情報を書き込むことにより、閾値切替回路15から下側閾値電圧ViLとして第1下側電流閾値iL1に相当する第1下側閾値電圧ViL1が出力されるようにする。
また、S120にて、バッテリ電圧VBが電流閾値切替電圧VTH以下であると判定した場合には、S150に移行する。
具体的には、閾値切替回路15のレジスタ28に、抵抗22の抵抗23側の端部を示す上側閾値切替情報を書き込むことにより、閾値切替回路15から上側閾値電圧ViHとして第2上側電流閾値iH2に相当する第2上側閾値電圧ViH2が出力されるようにする。更に、閾値切替回路15のレジスタ29に、抵抗23の抵抗24側の端部を示す下側閾値切替情報を書き込むことにより、閾値切替回路15から下側閾値電圧ViLとして第2下側電流閾値iL2に相当する第2下側閾値電圧ViL2が出力されるようにする。
次に、以上のような第1実施形態の昇圧電源装置1の作用及び効果について説明する。
(3)FET3がオンした後、そのFET3を介してコイル2に流れる駆動電流Isが上側電流閾値iHにまで増加すると、比較器12の出力がハイからローになって、FET3がオフすると共に、閾値切替回路15から比較器12への閾値電圧Vithが、下側電流閾値iLに相当する下側閾値電圧ViLとなる。更に、FET3がオフしたことにより、コイル2からエネルギーが放出されてコンデンサ5が充電される。
また、図1におけるフィルタ回路10は、エンジン制御装置の内部や他の装置へのバッテリ電圧VBがFET3のオン/オフによって過度に変動しないように設けられているが、本実施形態の昇圧電源装置1によれば、そのフィルタ回路10のインダクタ8やコンデンサ9として、定数が大きいものを用いなくても、バッテリ電圧VBがリセット電圧を下回ってしまうことを回避することが可能となり、延いては、エンジン制御装置の小型化とコスト低減とを達成することができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の昇圧電源装置について説明する。尚、符号は、第1実施形態と同じものを用いる。
また、S220にて、エンジン回転数が電流閾値切替回転数RPMTH以下ではないと判定した場合には、S230に移行して、図3のS130と同様に、上側電流閾値iHを第1上側電流閾値iH1に設定すると共に、下側電流閾値iLを第1下側電流閾値iL1に設定する。
次に、以上のような第2実施形態の昇圧電源装置1の作用及び効果について説明する。
一方、図6のS220では、エンジン回転数が電流閾値切替回転数RPMTH以下であり、且つ、エンジン制御処理で設定されたインジェクタの駆動間隔が所定値以上であるか否かを判定し、その両方について肯定判定した場合に、S250へ進むようにしても良い。そして、そのように変形すれば、参考発明3の昇圧電源装置について述べた効果を得ることができる。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の昇圧電源装置について説明する。尚、符号は、第1実施形態と同じものを用いる。
図9に示すように、CPU17が電流閾値切替処理を開始すると、まずS310にて、異常判定温度TPTHを、TPTHHとTPTHLのうち、高い方のTPTHHに初期設定する。尚、異常判定温度TPTHは、電流閾値を切り替えるか否かを決める温度の閾値である。
また、S320にて、検出した温度が異常判定温度TPTH以上であると判定した場合には、S350に移行する。
次に、以上のような第3実施形態の昇圧電源装置1の作用及び効果について説明する。
一方、上記第3実施形態では、下側電流閾値iLを第1下側電流閾値iL1(=0A)に固定しているため、図2に示した閾値切替回路15における切替スイッチ26とレジスタ29は削除することができる。その場合、切替スイッチ27に下側閾値電圧ViLを入力させるラインを、グランドラインに接続しておけば良く、更に図9のS315は削除することができる。
[第4実施形態]
上記各実施形態において、閾値切替回路15は、図11に示す閾値切替回路51に置き換えることもできる。
また、このような閾値切替回路51によれば、上側閾値電圧ViHと下側閾値電圧ViLとの各々を、2通りではなく、任意の値に細かく変更することができる。例えば、D/A変換器52,53として、8ビットで可変範囲が1VのD/A変換器を用いたならば、1V/256=約3.9mVの分解能で電圧を変更することができる。
また、昇圧回路としては、トランスの一次側コイルのバッテリ電圧側とは反対側とグランド電位との間を断続させるスイッチング素子を繰り返しオン/オフさせて、トランスの二次側コイルに発生する高電圧によりコンデンサを充電するものでも良い。
Claims (4)
- 一端に電源電圧が供給されるコイルと、
前記コイルの他端と前記電源電圧よりも低い基準電位との間の経路上に、2つの出力端子が直列に接続され、オンすることで前記コイルに駆動電流を流すスイッチング素子と、
前記スイッチング素子がオンからオフされたときに前記コイルから放出されるエネルギーにより充電されるコンデンサと、
前記スイッチング素子をオン/オフさせることで前記コンデンサの充電電圧を前記電源電圧よりも高い目標電圧にする充電制御手段と、
を備えると共に、前記コンデンサの充電電荷は、車両のエンジンへの燃料噴射タイミングが到来する毎に、燃料噴射弁を開弁させるためのアクチュエータへ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昇圧電源装置において、
前記スイッチング素子のオン時における前記駆動電流の増加範囲を変更する変更手段を備え、
更に、前記電源電圧が所定値以下に低下したと判定した場合に、前記変更手段に前記駆動電流の増加範囲を縮小させる変更制御手段を備えていること、
を特徴とする昇圧電源装置。 - 請求項1に記載の昇圧電源装置において、
前記コイルの他端と前記スイッチング素子の該コイル側の出力端子とを結ぶ電流経路にアノードが接続されたダイオードを備えると共に、
前記コンデンサは、前記ダイオードのカソードと前記基準電位との間の経路に直列に接続されており、
更に、前記充電制御手段は、前記スイッチング素子をオンしてから前記駆動電流が上側電流閾値にまで増加したと判定すると前記スイッチング素子をオフし、その後、前記コイルから前記ダイオードを介して前記コンデンサに流れる充電電流が下側電流閾値にまで減少したと判定すると前記スイッチング素子をオンする、という動作を繰り返すことにより、前記スイッチング素子をオン/オフさせるようになっており、
前記変更手段は、前記上側電流閾値と前記下側電流閾値との両方又は一方を変更することにより、前記駆動電流の増加範囲を変更するようになっていること、
を特徴とする昇圧電源装置。 - 請求項2に記載の昇圧電源装置において、
前記充電制御手段は、前記駆動電流に比例した電圧である駆動電流相当電圧と、前記充電電流に比例した電圧である充電電流相当電圧とを出力する電流検出手段を備えていると共に、前記駆動電流相当電圧と前記上側電流閾値に相当する上側閾値電圧とを大小比較することで、前記駆動電流が前記上側電流閾値にまで増加したか否かを判定し、前記充電電流相当電圧と前記下側電流閾値に相当する下側閾値電圧とを大小比較することで、前記充電電流が前記下側電流閾値にまで減少したか否かを判定するようになっており、
更に、前記変更手段は、
前記上側閾値電圧と前記下側閾値電圧との両方又は一方を変更するようになっていると共に、その変更対象の電圧を可変出力するための手段として、
一定電圧と前記基準電位との間に直列に接続された複数の抵抗と、
前記各抵抗の端部のうちの何れか一つを選択し、その選択した端部の電圧を前記変更対象の電圧として出力する選択手段とを備えていること、
を特徴とする昇圧電源装置。 - 請求項2に記載の昇圧電源装置において、
前記充電制御手段は、前記駆動電流に比例した電圧である駆動電流相当電圧と、前記充電電流に比例した電圧である充電電流相当電圧とを出力する電流検出手段を備えていると共に、前記駆動電流相当電圧と前記上側電流閾値に相当する上側閾値電圧とを大小比較することで、前記駆動電流が前記上側電流閾値にまで増加したか否かを判定し、前記充電電流相当電圧と前記下側電流閾値に相当する下側閾値電圧とを大小比較することで、前記充電電流が前記下側電流閾値にまで減少したか否かを判定するようになっており、
更に、前記変更手段は、
前記上側閾値電圧と前記下側閾値電圧との両方又は一方を変更するようになっていると共に、その変更対象の電圧を可変出力するための手段として、D/A変換器を備えていること、
を特徴とする昇圧電源装置。
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