JP5839881B2 - 昇圧制御回路 - Google Patents
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Description
この負荷駆動回路においては、昇圧部を構成するスイッチング素子に入力される制御入力電圧およびスイッチング素子から出力される出力電圧などを監視することにより、スイッチング素子の故障および昇圧部のショート故障またはオープン故障を検知している。
例えば、バイパススイッチがオープン故障している場合には、このバイパススイッチに並列に接続された昇圧部に常に電流が流れることになるが、昇圧部がバイパススイッチと同程度の小さな抵抗値を有する場合には、バイパススイッチが正常にオン動作している状態と同程度の電流が負荷側に流れるだけである。
しかも、この通電において電圧センサの検出誤差範囲内の降圧しか生じない虞があり、バイパススイッチが正常にオン動作している状態と、バイパススイッチがオープン故障している状態とを、適切に判別することができないという問題が生じる。
これに対して、電圧検出手段により検出された出力側電圧が昇圧されている場合には、昇圧部により昇圧可能であって、昇圧部の出力側と入力側とが短絡されていない、つまりスイッチ部がオフ状態であると判断することができる。
これにより、第1制御手段から出力される制御信号に応じてスイッチ部が正常にオン動作している状態と、スイッチ部がオープン故障している状態とを、適切に判別することができる。
さらに、昇圧部の抵抗値とスイッチ部のオン時の抵抗値とが同程度であるために、スイッチ部のオン/オフを指示する制御信号の切り換え電圧を測定しただけでは故障がわからない状況であってもオープン故障を検知することができる。
つまり、電流がスイッチ部を通っているか昇圧部を通っているかわからない状況でもオープン故障を検知することができる。
このため、電圧検出手段により検出された出力側電圧が昇圧されていない場合には、昇圧部が故障している、または、スイッチ部がショート故障して昇圧部の出力側と入力側とが短絡されることで昇圧不能になっていると判断することができる。
したがって、ショート故障検知モードの実行によって、電圧検出手段により検出された出力側電圧が昇圧されていれば、昇圧部が正常であると判断することができ、この後にオープン故障検知モードを実行することで、スイッチ部のオープン故障を的確に判別することができる。
これにより、例えば第1制御手段から出力される制御信号に応じてスイッチ部が正常にオン動作して昇圧部の出力側と入力側とが短絡されていることで昇圧不能となっている場合であっても、スイッチ部と昇圧部とによる閉回路に流れる還流電流に起因して昇圧部に過大な負荷が作用することを防止することができる。
さらに、次回の車両起動に備えて、スイッチ部の故障の有無を的確に把握することができる。
これにより、車両の所望の商品性を確保し、燃料消費を削減することができる。
本実施の形態による昇圧制御回路10は、例えば車両1に搭載され、図1に示すように、電源とされるバッテリ11と、バッテリ11と車載機器12との間の接続を断接可能な直結スイッチ13と、バッテリ11から出力される電圧を昇圧可能な昇圧回路14と、2つの第1および第2電圧センサ15,16とを備えて構成されている。
そして、バッテリ11と車載機器12との間に接続された直結スイッチ13に対して昇圧回路14は並列に接続されており、直結スイッチ13および昇圧回路14により並列回路20が形成されている。
そして、第1および第2電圧センサ15,16は、並列回路20の入力側電圧および出力側電圧を検出して、検出結果の信号を出力する。
昇圧回路14は、例えば、一端がバッテリ11の正極側端子11aおよび直結スイッチ13の入力側端子13aに接続されたリアクトル41と、このリアクトル41の他端に接続されたスイッチング素子42およびダイオード43と、直結スイッチ13の出力側端子13bに接続されると共に接地されたコンデンサ44とを備えて構成されている。
ダイオード43は、リアクトル41の他端およびスイッチング素子42のドレインから直結スイッチ13の出力側端子13bに向けて順方向となるように接続されている。
例えば、昇圧回路14の抵抗値は、車載機器12に印加される電圧(つまり、並列回路20の出力側電圧)が14〜16Vとされている場合において、昇圧回路14の抵抗において0.1〜0.2V程度の降圧が生じる抵抗値などである。
また、直結スイッチ13のオン時の抵抗値は、車載機器12に印加される電圧(つまり並列回路20の出力側電圧)が14〜16Vとされている場合において、直結スイッチ13の抵抗において0.1V程度の降圧が生じる抵抗値などである。
つまり、昇圧信号のオフ(待機)時において、直結スイッチ13のオフ時と直結スイッチのオン時との出力側電圧(あるいは入力側電圧と出力側電圧との差)は略同等である。
次に、スイッチング素子42がオン(導通)状態に設定されると、リアクトル41に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル41の両端間に起電圧(誘導電圧)が発生する。
これにより、リアクトル41に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧がバッテリ11の出力電圧に重畳されて、バッテリ11の出力電圧よりも高い昇圧電圧が直結スイッチ13の入力側端子13aと出力側端子13bとの間に印加される。
また、イグニッションスイッチ32から内燃機関31以外の他の車載機器12の起動を指示する信号が出力されると、この信号に応じてアクセサリー機器35およびナビゲーション装置36および音響装置37などを起動させる。
このとき、例えば図2(A)に示すように、並列回路20の入力側と出力側との間において、昇圧回路14の抵抗値が直結スイッチ13のオン(導通)時の抵抗値よりも僅かに大きい場合には、直結スイッチ13に電流が流れる。
この場合には、例えば図2(B)に示すように、内燃機関始動装置33の駆動に伴う突入電流による電圧低下が昇圧回路14の昇圧動作によって補われる。
そして、第1および第2電圧センサ15,16から出力される並列回路20の入力側電圧および出力側電圧の検出結果に基づき、出力側電圧が昇圧されているか否かを判定する。
この場合には、例えば図3(A)に示すように、出力側電圧(V2)が入力側電圧(V1)よりも高い所定電圧(例えば、14〜16Vなど)に昇圧される。
なお、この場合には、例えば図4(A)に示すように、少なくとも直結スイッチ13のショート故障または昇圧回路14の故障が発生している。
そして、第1および第2電圧センサ15,16から出力される並列回路20の入力側電圧および出力側電圧の検出結果に基づき、出力側電圧が昇圧されているか否かを判定する。
この場合には、例えば図3(B)に示すように、並列回路20の入力側電圧(V1)および出力側電圧(V1)が同等となり、昇圧回路14に負荷がかかることになるため、低いデューティ比(例えば、スイッチング素子42のオンおよびオフに対するオンの比率)を有する制御パルスによって一定時間だけ昇圧動作の実行が指示されることが好ましい。
なお、この場合には、例えば図4(B)に示すように、並列回路20の入力側と出力側との間において、常に昇圧回路14に電流が流れることから昇圧回路14に負荷がかかる虞がある。
また、昇圧回路14の抵抗値が直結スイッチ13のオン(導通)時の抵抗値と同等あるいは僅かに大きいだけであれば、第1および第2電圧センサ15,16の検出誤差範囲内の降圧しか生じない虞がある。
これにより、ショート故障検知モードの実行によって、出力側電圧が昇圧されていれば、昇圧回路14が正常であると判断することができ、この後にオープン故障検知モードを実行することで、直結スイッチ13のオープン故障を的確に判別することができる。
そして、例えば、オープン故障検知モードの実行時において昇圧回路14の昇圧動作の実行を指示する場合には、所定の第1デューティ比よりも低い第2デューティ比(例えば、スイッチング素子42のオンおよびオフに対するオンの比率)を有する制御パルスを出力する。
そして、制御ECU34は、例えば、並列回路20の直結スイッチ13が故障したと判定した場合には、アイドリング停止による内燃機関31の停止を禁止する。ただし、制御ECU34は、直結スイッチ13がオープン故障したと判定した場合には、アイドリング停止による内燃機関31の停止を許可する。
この判定結果が「NO」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS02に進む。
そして、ステップS02においては、後述するショート故障検知の処理を実行する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS04に進み、このステップS04においては、アイドリング停止による内燃機関31の停止を禁止して、エンドに進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS05に進む。
そして、ステップS05においては、後述するオープン故障検知の処理を実行する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS07に進み、このステップS07においては、アイドリング停止による内燃機関31の停止を許可して、エンドに進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS08に進み、このステップS08においては、直結スイッチ13および昇圧回路14は正常であると判断して、エンドに進む。
先ず、例えば図6に示すステップS11においては、直結スイッチ13のオフ(遮断)を指示する。
次に、ステップS12においては、昇圧回路14の昇圧動作の実行を指示する。
次に、ステップS13においては、第1および第2電圧センサ15,16から出力される並列回路20の入力側電圧および出力側電圧の検出結果を取得する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS15に進み、このステップS15においては、直結スイッチ13のショート故障は無く、昇圧回路14は正常であると判断して、リターンに進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS16に進み、このステップS16においては、直結スイッチ13はショート故障または昇圧回路14は故障していると判断して、リターンに進む。
先ず、例えば図7に示すステップS21においては、直結スイッチ13のオン(導通)を指示する。
次に、ステップS22においては、昇圧回路14の昇圧動作の実行を指示する。
次に、ステップS23においては、第1および第2電圧センサ15,16から出力される並列回路20の入力側電圧および出力側電圧の検出結果を取得する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS25に進み、このステップS25においては、直結スイッチ13はオープン故障していると判断して、リターンに進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS26に進み、このステップS26においては、直結スイッチ13はオープン故障していないと判断して、リターンに進む。
これに対して、第1および第2電圧センサ15,16により検出された入力側電圧および出力側電圧に基づき、出力側電圧が昇圧されている場合には、昇圧回路14による昇圧動作の実行が可能であって、昇圧回路14の出力側と入力側とが短絡されていない、つまり直結スイッチ13がオフ状態であると判断することができる。
これにより、制御ECU34から出力される制御パルスに応じて直結スイッチ13が正常にオン動作している状態と、直結スイッチ13がオープン故障している状態とを、適切に判別することができる。
さらに、昇圧回路14の抵抗値と直結スイッチ13のオン時の抵抗値とが同程度であるために、直結スイッチ13のオン/オフを指示する制御信号の切り換え電圧を測定しただけでは故障がわからない状況であってもオープン故障を検知することができる。
つまり、電流が直結スイッチ13を通っているか昇圧回路14を通っているかわからない状況でもオープン故障を検知することができる。
このため、第1および第2電圧センサ15,16により検出された入力側電圧および出力側電圧に基づき、出力側電圧が昇圧されていない場合には、昇圧回路14が故障している、または、直結スイッチ13がショート故障して昇圧回路14の出力側と入力側とが短絡されることで昇圧不能になっていると判断することができる。
したがって、ショート故障検知モードの実行によって、出力側電圧が昇圧されていれば、昇圧回路14が正常であると判断することができ、この後にオープン故障検知モードを実行することで、直結スイッチ13のオープン故障を的確に判別することができる。
これにより、例えば制御ECU34から出力される制御パルスに応じて直結スイッチ13が正常にオン動作して昇圧回路14の出力側と入力側とが短絡されていることで昇圧不能となっている場合であっても、直結スイッチ13と昇圧回路14とによる閉回路に流れる還流電流に起因して昇圧回路14に過大な負荷が作用することを防止することができる。
さらに、次回の車両1の起動に備えて、直結スイッチ13の故障の有無を的確に把握することができる。
これにより、車両1の所望の商品性を確保し、燃料消費を削減することができる。
11 バッテリ(電源)
13 直結スイッチ(スイッチ部)
14 昇圧回路(昇圧部)
15 第1電圧センサ(電圧検出手段)
16 第2電圧センサ(電圧検出手段)
20 並列回路
34 制御ECU(第1制御手段、第2制御手段、故障判定手段)
Claims (7)
- 電源に対してオン/オフ可能なスイッチ部と前記電源から出力される電圧を昇圧可能な昇圧部とを並列に接続して成る並列回路を備える昇圧制御回路であって、
前記並列回路の入力側電圧および出力側電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチ部のオン/オフを指示する制御信号を出力して前記スイッチ部を制御する第1制御手段と、
前記スイッチ部のオフ時に前記電圧検出手段により検出される前記入力側電圧よりも高く、かつ該入力側電圧との判別を可能とした所定電圧を生じさせる前記昇圧部の昇圧動作を指示する制御信号を出力して前記昇圧部を制御する第2制御手段と、
前記スイッチ部の故障の有無を判定する故障判定手段と、を備え、
前記故障判定手段は、前記スイッチ部のオンを指示する前記制御信号が前記第1制御手段から出力され、かつ前記昇圧部の昇圧動作を指示する前記制御信号が前記第2制御手段から出力されたときに、前記電圧検出手段により検出された前記出力側電圧が昇圧されている場合、前記スイッチ部はオープン故障であると判定するオープン故障検知モードを有することを特徴とする昇圧制御回路。 - 前記昇圧部の抵抗値と、前記スイッチ部のオン時の抵抗値とは、前記並列回路の出力電圧が14〜16Vである場合に0.1V程度の降圧が生じる抵抗値として同等であることを特徴とする請求項1に記載の昇圧制御回路。
- 前記故障判定手段は、前記スイッチ部のオフを指示する前記制御信号が前記第1制御手段から出力され、かつ前記昇圧部の昇圧動作を指示する前記制御信号が前記第2制御手段から出力されたときに、前記電圧検出手段により検出された前記出力側電圧が昇圧されていない場合、前記昇圧部は故障または前記スイッチ部はショート故障であると判定するショート故障検知モードを有し、
前記ショート故障検知モードを前記オープン故障検知モードの実行に先立って実行することを特徴とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の昇圧制御回路。 - 前記昇圧部は、
スイッチング素子を備え、該スイッチング素子を第1デューティ比にてオン動作させることで入力電圧を昇圧し、
前記オープン故障検知モードにおいて、前記スイッチ部のオンを指示する前記制御信号が前記第1制御手段から出力され、かつ前記昇圧部の昇圧動作を指示する前記制御信号が前記第2制御手段から出力されたときに、前記スイッチング素子を前記第1デューティ比よりも低い第2デューティ比でオン動作させることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1つに記載の昇圧制御回路。 - 走行駆動源である内燃機関と、該内燃機関の始動を指示するイグニッションスイッチと、車載機器と、該車載機器に電力を供給する前記電源を成すバッテリと、を備える車両に搭載された前記昇圧制御回路であって、
前記昇圧部は、前記バッテリから出力される電圧を昇圧して前記車載機器に電力を供給し、
前記故障判定手段は、前記イグニッションスイッチがオンからオフに変化したときに前記スイッチ部の故障判定を実行することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載の昇圧制御回路。 - 前記車両は、停止条件が成立したことに応じて前記内燃機関を一時的に停止し、復帰条件が成立したことに応じて前記停止した内燃機関を始動するアイドリング停止手段を備え、
前記故障判定手段は、前記スイッチ部が故障したと判定した場合には、前記アイドリング停止手段による前記内燃機関の停止を禁止することを特徴とする請求項5に記載の昇圧制御回路。 - 前記故障判定手段は、前記スイッチ部がオープン故障したと判定した場合には、前記アイドリング停止手段による前記内燃機関の停止を許可することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の昇圧制御回路。
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