JP5699739B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents
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Description
制御信号が入力される制御入力端子を備え、前記制御信号の状態に応じて負荷への通電路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に前記制御信号を出力可能な制御部と、
前記通電路を流れる駆動電流の状態を検出する電流状態検出部と、
装置内の所定位置の温度状態を検出する温度状態検出部と、
前記電流状態検出部での検出結果と前記温度状態検出部での検出結果とに基づき、複数の異常種別のいずれかが生じているか否かを判断する判断部と、
を備え、
前記制御部は、
前記判断部によって前記複数の異常種別のいずれかが生じていると判断され、且つその異常の継続が設定された監視時間に達する場合に、前記温度状態検出部による検出部位に対する保護動作を行い、
更に、前記監視時間を、前記判断部によって判断された異常種別に応じた時間に設定可能とされており、
前記電流状態検出部が所定の過電流状態を検出し、且つ前記温度状態検出部が所定の過熱状態を検出した場合に前記監視時間を第1の時間に設定し、
前記電流状態検出部が前記過電流状態を検出せず、前記温度状態検出部が前記過熱状態を検出した場合に前記監視時間を前記第1の時間よりも長い第2の時間に設定することを特徴とする。
また、請求項2の負荷駆動装置は、
制御信号が入力される制御入力端子を備え、前記制御信号の状態に応じて負荷への通電路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に前記制御信号を出力可能な制御部と、
前記通電路を流れる駆動電流の状態を検出する電流状態検出部と、
装置内の所定位置の温度状態を検出する温度状態検出部と、
前記電流状態検出部での検出結果と前記温度状態検出部での検出結果とに基づき、複数の異常種別のいずれかが生じているか否かを判断する判断部と、
前記負荷に印加される電圧を検出する負荷電圧検出手段と、
を備え、
前記制御部は、
前記判断部によって前記複数の異常種別のいずれかが生じていると判断され、且つその異常の継続が設定された監視時間に達する場合に、前記温度状態検出部による検出部位に対する保護動作を行い、
更に、前記監視時間を、前記判断部によって判断された異常種別に応じた時間に設定可能とされており、
前記電流状態検出部が所定の第1過電流状態を検出し、且つ前記温度状態検出部が所定の過熱状態を検出した場合に前記監視時間を第1の時間に設定し、
前記電流状態検出部が所定の第2過電流状態を検出し、且つ前記負荷電圧検出手段によって検出される負荷電圧が所定の短絡閾値以下となる場合に、前記監視時間を前記第1の時間よりも短い時間に設定することを特徴とする。
この構成によれば、電流状態検出部及び温度状態検出部での検出結果によって異常種別をより正確に把握することができ、保護動作を行うための監視期間を異常種別に応じて適切に設定することができる。これにより、温度状態検出部による検出部位に対し、把握された異常種別に適した保護動作を行うことができる。
この構成によれば、電流状態検出部及び温度状態検出部のいずれによっても異常が検出されているときには(即ち、相対的に異常の度合いが大きいときには)、より早く保護動作に移行することができ、保護を強化することができる。一方、電流状態検出部が異常を検出せず、温度状態検出部のみが異常を検出しているときには(即ち、両方で異常が検出されている場合と比較して相対的に異常の度合いが小さいときには)、相対的に保護動作を遅らせて、負荷の動作を優先させることができる。
この構成によれば、電流状態検出部及び温度状態検出部のいずれによっても異常が検出されているときには、より早期に保護動作に移行することができ、保護を強化することができる。また、電流状態検出部が異常を検出し且つ負荷電圧検出手段によって短絡状態が検出されたときには、第1の時間よりも更に短時間で保護動作に移行することができ、保護を一層強化することができる。
この構成によれば、電流の影響を受け易く温度破壊が懸念される部品の温度をモニタリングすることで、当該部品が温度破壊に達するまでの余裕を考慮した適切な保護動作を行うことができる。
この構成では、負荷電流や回生電流に依存しない部品の温度をも考慮して保護動作を行うことができる。特に、負荷電流や回生電流以外の要因で部品温度が上昇したときにも保護動作を行うことができるため、装置全体をより多面的に保護することができる。
この構成では、駆動電流の異常状態がより大きくなるときほどより早期に保護動作に移行することができ、保護の強化を図ることができる。逆に、駆動電流の異常状態の程度がより小さい場合には、相対的に遅めに保護動作に移行させ、負荷の駆動を優先させることができる。
この構成では、駆動電流の大きさに応じて監視時間を連続的に増減することができ、監視時間をより細かく適切に設定することができる。
この構成では、所定位置の温度異常状態の程度がより大きくなるときほどより早期に保護動作に移行することができ、保護の強化を図ることができる。逆に、温度異常状態の程度がより小さい場合には、相対的に遅めに保護動作に移行させ、負荷の駆動を優先させることができる。
この構成によれば、保護動作の対象となった検出部位を、復帰条件が成立した適切な時期に復帰させることが可能となり、復帰させるべき条件が整ったときには負荷動作の抑制を極力抑えることができる。
以下、本発明の負荷駆動装置を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
(負荷駆動システムの概要)
まず、図1、図2等を参照し、負荷駆動装置の概要について説明する。
図1は、第1実施形態に係る負荷駆動装置を用いた燃料ポンプ制御システムを概略的に例示するブロック図である。図2は、第1実施形態に係る負荷駆動装置で用いられる保護回路部の内部構成を概略的に例示するブロック図である。
なお、過電流保護回路15は、「電流状態検出部」の一例に相当し、通電路20を流れる駆動電流の状態を検出するように機能する。
本実施例では、過熱保護回路16によってスイッチ素子SW1に内蔵された温度モニタ用ダイオード7の電圧を検出しており、この電圧を比較器107により、符号102に示す第1の駆動MOS過熱検出用しきい値Tmos1と比較している。温度モニタ用ダイオード7の電圧がしきい値Tmos1よりも低くなった場合には、比較器からLレベル信号(過熱検出信号)が出力される。また、温度モニタ用ダイオード7の電圧を、比較器108により、符号103に示す第1の駆動MOS過熱検出用しきい値Tmos2と比較している。温度モニタ用ダイオード7の電圧がしきい値Tmos2よりも大きくなった場合には、比較器108からHレベル信号(過熱解除検出信号)が出力される。
次に、負荷保護装置2による保護動作について説明する。
図3に示すように、負荷駆動装置2では、t10で駆動を開始した後のPWM制御中に、ポンプロックなどにより、通電路20を流れる駆動電流が過電流検出しきい値電流IL1以上となった場合(図3の時間t11参照)、過電流保護回路15によってこの状態が検出され、過電流検出信号が出力される。更に、ダイオード7による温度検知により、スイッチ素子SW(駆動用MOS)の温度が過熱しきい値Tmos1以上になったと判定されたとき(図3の時間t12参照)、過熱保護回路16によってこの状態が検出され、過熱検出信号が出力される。保護回路部23は、過電流検出信号及び過熱検出信号が共に検出された時点(図3では時間t12)から、監視時間tL1後(図3では時間t13)にPWM信号を停止する信号を信号処理回路11に与える。その後、スイッチ素子SW(駆動用MOS)の温度が過熱解除しきい値Tmos2以下となったとき(図3では時間t14)、PWM信号の停止が解除され、FP出力(負荷3への出力)が定常動作に復帰する。これにより、再び負荷3が駆動される。
また、本実施形態では、保護回路部23、信号処理回路11、駆動回路14が「制御部」の一例に相当し、スイッチ素子SW1に制御信号を出力するように機能し、具体的には、判断部によって複数の異常種別のいずれかが生じていると判断され、且つその異常の継続が設定された監視時間に達する場合に、温度状態検出部による検出部位に対する保護動作を行うように機能する。また、監視時間を、判断部によって判断された異常種別に応じた時間に設定するようにも機能する。
本実施形態に係る負荷駆動装置2には、電流状態検出部での検出結果と温度状態検出部での検出結果とに基づき、複数の異常種別のいずれかが生じているか否かを判断する判断部が設けられている。そして、制御部は、この判断部によって複数の異常種別のいずれかが生じていると判断され、且つその異常の継続が設定された監視時間に達する場合に、温度状態検出部による検出部位に対する保護動作を行っている。更に、前記監視時間は、判断部によって判断された異常種別に応じた時間に設定可能とされている。
この構成によれば、電流状態検出部及び温度状態検出部での検出結果によって異常種別をより正確に把握することができ、保護動作を行うための監視期間を異常種別に応じて適切に設定することができる。これにより、温度状態検出部による検出部位に対し、把握された異常種別に適した保護動作を行うことができる。
この構成によれば、電流状態検出部及び温度状態検出部のいずれによっても異常が検出されているときには(即ち、相対的に異常の度合いが大きいときには)、より早く保護動作に移行することができ、保護を強化することができる。一方、電流状態検出部が異常を検出せず、温度状態検出部のみが異常を検出しているときには(即ち、両方で異常が検出されている場合と比較して相対的に異常の度合いが小さいときには)、相対的に保護動作を遅らせて、負荷の動作を優先させることができる。
この構成によれば、電流状態検出部及び温度状態検出部のいずれによっても異常が検出されているときには、より早期に保護動作に移行することができ、保護を強化することができる。また、電流状態検出部が異常を検出し且つ負荷電圧検出手段によって短絡状態が検出されたときには、第1の時間よりも更に短時間で保護動作に移行することができ、保護を一層強化することができる。
この構成によれば、電流の影響を受け易く温度破壊が懸念される部品の温度をモニタリングすることで、当該部品が温度破壊に達するまでの余裕を考慮した適切な保護動作を行うことができる。
この構成によれば、保護動作の対象となった検出部位を、復帰条件が成立した適切な時期に復帰させることが可能となり、復帰させるべき条件が整ったときには負荷動作の抑制を極力抑えることができる。
次に第1実施形態の変更例1について説明する。
図9は、第1実施形態の変更例1に係る負荷駆動装置を用いた燃料ポンプ制御システムを概略的に例示するブロック図である。図10は、図9の負荷駆動装置における過熱状態を検出したときの保護動作を説明するタイミングチャートである。図11は、雰囲気温度上昇時における時間経過に応じた制御IC温度の上昇曲線を示すグラフである。この負荷駆動装置は、第1実施形態の特徴を全て含み、更に構成を負荷している。よって第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
次に第1実施形態の変更例2について説明する。
図12は、第1実施形態の変更例2に係る負荷駆動装置を用いた燃料ポンプ制御システムを概略的に例示するブロック図である。この負荷駆動装置は、第1実施形態の特徴を全て含み、更に構成を付加している。よって第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
次に第1実施形態の変更例3について説明する。
図13は、第1実施形態の変更例3に係る負荷駆動装置を用いた燃料ポンプ制御システムを概略的に例示するブロック図である。この負荷駆動装置は、第1実施形態の特徴を全て含み、更に構成を付加している。よって第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
次に第1実施形態の変更例4について説明する。
図14は、第1実施形態の変更例4に係る負荷駆動装置を用いた燃料ポンプ制御システムを概略的に例示するブロック図である。この負荷駆動装置は、第1実施形態の特徴を全て含み、更に構成を付加している。よって第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図15は、負荷電流に依存する各部品の温度について、所定の異常状態が発生したときの時間経過に応じた温度上昇曲線を示すグラフである。図16は、負荷電流に依存しない部品の温度について、所定の異常状態が発生したときの時間経過に応じた温度上昇曲線を示すグラフである。図17は、図1の負荷駆動装置に関し、駆動電流が流れる場合および回生電流が流れる場合についての電流経路を説明する説明図である。図18は、図1の負荷駆動装置の部品実装例1について説明する説明図である。図19は、図1の負荷駆動装置の部品実装例2について説明する説明図である。図20は、横軸に経過時間をとり、縦軸に負荷電流をとった座標系における破壊領域と各保護動作の領域との関係を示すグラフである。図20は、横軸に経過時間をとり、縦軸に負荷電流をとった座標系において、複数の閾値を用いて保護動作を行う場合の各保護動作の領域と、破壊領域との関係を示すグラフである。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
この構成では、駆動電流の異常状態がより大きくなるときほどより早期に保護動作に移行することができ、保護の強化を図ることができる。逆に、駆動電流の異常状態の程度がより小さい場合には、相対的に遅めに保護動作に移行させ、負荷の駆動を優先させることができる。なお、このように複数の電流閾値を用いて監視時間を設定する場合、破壊領域と監視時間との関係は例えば図21のようになる。
この構成では、駆動電流の大きさに応じて監視時間を連続的に増減することができ、監視時間をより細かく適切に設定することができる。この場合、破壊領域と監視時間との関係は例えば図22のようになる。
この構成では、所定位置の温度異常状態の程度がより大きくなるときほどより早期に保護動作に移行することができ、保護の強化を図ることができる。逆に、温度異常状態の程度がより小さい場合には、相対的に遅めに保護動作に移行させ、負荷の駆動を優先させることができる。
2…負荷駆動装置
11…信号処理回路(制御部)
14…駆動回路(制御部)
15…過電流検出回路(電流状態検出部、負荷電圧検出手段)
16…過熱保護回路(温度状態検出部)
23…保護回路部(判断部、制御部)
SW1,SW2…スイッチ素子
Claims (9)
- 制御信号が入力される制御入力端子を備え、前記制御信号の状態に応じて負荷への通電路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に前記制御信号を出力可能な制御部と、
前記通電路を流れる駆動電流の状態を検出する電流状態検出部と、
装置内の所定位置の温度状態を検出する温度状態検出部と、
前記電流状態検出部での検出結果と前記温度状態検出部での検出結果とに基づき、複数の異常種別のいずれかが生じているか否かを判断する判断部と、
を備え、
前記制御部は、
前記判断部によって前記複数の異常種別のいずれかが生じていると判断され、且つその異常の継続が設定された監視時間に達する場合に、前記温度状態検出部による検出部位に対する保護動作を行い、
更に、前記監視時間を、前記判断部によって判断された異常種別に応じた時間に設定可能とされており、
前記電流状態検出部が所定の過電流状態を検出し、且つ前記温度状態検出部が所定の過熱状態を検出した場合に前記監視時間を第1の時間に設定し、
前記電流状態検出部が前記過電流状態を検出せず、前記温度状態検出部が前記過熱状態を検出した場合に前記監視時間を前記第1の時間よりも長い第2の時間に設定することを特徴とする負荷駆動装置。 - 制御信号が入力される制御入力端子を備え、前記制御信号の状態に応じて負荷への通電路を通電状態と非通電状態とに切り替えるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に前記制御信号を出力可能な制御部と、
前記通電路を流れる駆動電流の状態を検出する電流状態検出部と、
装置内の所定位置の温度状態を検出する温度状態検出部と、
前記電流状態検出部での検出結果と前記温度状態検出部での検出結果とに基づき、複数の異常種別のいずれかが生じているか否かを判断する判断部と、
前記負荷に印加される電圧を検出する負荷電圧検出手段と、
を備え、
前記制御部は、
前記判断部によって前記複数の異常種別のいずれかが生じていると判断され、且つその異常の継続が設定された監視時間に達する場合に、前記温度状態検出部による検出部位に対する保護動作を行い、
更に、前記監視時間を、前記判断部によって判断された異常種別に応じた時間に設定可能とされており、
前記電流状態検出部が所定の第1過電流状態を検出し、且つ前記温度状態検出部が所定の過熱状態を検出した場合に前記監視時間を第1の時間に設定し、
前記電流状態検出部が所定の第2過電流状態を検出し、且つ前記負荷電圧検出手段によって検出される負荷電圧が所定の短絡閾値以下となる場合に、前記監視時間を前記第1の時間よりも短い時間に設定することを特徴とする負荷駆動装置。 - 前記負荷に印加される電圧を検出する負荷電圧検出手段を備え、
前記制御部は、
前記電流状態検出部が所定の第1過電流状態を検出し、且つ前記温度状態検出部が所定の過熱状態を検出した場合に前記監視時間を第1の時間に設定し、
前記電流状態検出部が所定の第2過電流状態を検出し、且つ前記負荷電圧検出手段によって検出される負荷電圧が所定の短絡閾値以下となる場合に、前記監視時間を前記第1の時間よりも短い時間に設定することを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。 - 前記温度状態検出部は、前記負荷へ供給される負荷電流又は前記負荷からの回生電流が流れる部品の温度を検出する第1温度検出部を備え、少なくとも前記第1温度検出部で検出される温度が閾値に達した場合に過熱状態とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記温度状態検出部は、前記負荷電流及び前記回生電流に依存しない部品の温度を検出する第2温度検出部を備え、
前記制御部は、前記第1温度検出部及び前記第2温度検出部の少なくともいずれかで検出される温度が閾値に達した場合に過熱状態とすることを特徴とする請求項4に記載の負荷駆動装置。 - 前記電流状態検出部又は前記制御部には、複数の電流閾値が予め設定されており、
前記制御部は、前記電流状態検出部の検出結果に基づき、前記通電路を流れる前記駆動電流が前記複数の電流閾値の内の高い電流閾値に達するほど前記監視時間を短く設定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。 - 前記制御部は、電流値と監視時間との対応関係を定めた演算式に基づき、前記電流状態検出部によって検出される前記駆動電流が大きくなるほど前記監視時間を短くするように前記監視時間を設定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
- 前記温度状態検出部又は前記制御部には、複数の温度閾値が予め設定されており、
前記制御部は、前記温度状態検出部の検出結果に基づき、前記所定位置の温度が前記複数の温度閾値の内の高い温度閾値に達するほど前記監視時間を短く設定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。 - 前記制御部は、前記温度状態検出部による検出部位に対する前記保護動作を行った後、所定の復帰条件が成立したときに前記保護動作を解除することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
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