JP6095001B2

JP6095001B2 - インジェクタ制御装置

Info

Publication number: JP6095001B2
Application number: JP2013123991A
Authority: JP
Inventors: 圭一田中; 光彦渡部; 坂本　英之; 英之坂本
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: JP2014240648A

Description

本発明は、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の内燃機関制御装置におけるインジェクタ制御装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１には、インジェクタ電流制御を行う内燃機関制御装置が記載されている。その内燃機関制御装置は、昇圧電圧を用いてインジェクタ電流を流す。

特開２００８−１６９７６２号公報

特許文献１に開示された技術によると、バッテリー電源電圧が通常よりも低い場合、負荷ショート状態であってもインジェクタ電流がしきい値に到達せず、負荷ショートを検知する事が出来ないという問題がある。

本発明によるインジェクタ制御装置は、インジェクタの一端をバッテリー電源に接続するために第１スイッチをオンにする第１制御信号を出力し、一端をバッテリー電源から切り離して開放させるために第１スイッチをオフにする第２制御信号を出力する第１スイッチ制御部と、インジェクタの他端を接地するために第２スイッチをオンにする第３制御信号を出力し、他端を接地させずに開放させるために第２スイッチをオフにする第４制御信号を出力する第２スイッチ制御部と、インジェクタを駆動するためのインジェクタ制御信号に基づいて、一端と他端とが短絡されることによるインジェクタの負荷ショートを診断するための第１負荷ショート診断検知期間を生成する検知期間生成部と、第１負荷ショート診断検知期間において、インジェクタを流れるインジェクタ駆動電流のインジェクタ駆動電流値が第１負荷ショート検知しきい値を超過した場合、負荷ショートを検知する負荷ショート検知部と、第１負荷ショート診断検知期間以外の他の期間において、インジェクタ駆動電流値が電流診断しきい値を超過した場合、インジェクタに異常な電流が流れたことを検出するインジェクタ過電流検出部とを備え、負荷ショート検知部によって負荷ショートが検知されたとき、第１スイッチ制御部は第２制御信号を出力するとともに、第２スイッチ制御部は第４制御信号を出力し、第１負荷ショート検知しきい値は、電流診断しきい値よりも低いことを特徴とする。

本発明によれば、バッテリー電圧が低下した際でも、インジェクタの負荷ショートを検出することができる。

本発明の第１実施形態に係るインジェクタ制御装置および関連する周辺装置を表す図である。しきい値可変異常電流検知部の内部構成図である。インジェクタ制御装置のノーブースト動作を説明するタイミングチャートである。インジェクタ制御装置の通常動作を説明するタイミングチャートである。しきい値可変異常電流検知部の一変形例の内部構成図である。本発明の第２実施形態に係るインジェクタ制御装置および関連する周辺装置を表す図である。検知期間可変異常電流検知部の内部構成図である。負荷ショート発生時におけるインジェクタ制御装置のノーブースト動作を説明するタイミングチャートである。負荷ショート発生時におけるインジェクタ制御装置の通常動作を説明するタイミングチャートである。負荷ショート非発生時におけるインジェクタ制御装置の通常動作を説明するタイミングチャートである。本発明の第３実施形態に係るインジェクタ制御装置および関連する周辺装置を表す図である。従来のインジェクタ制御装置および関連する周辺装置を表す図である。従来のインジェクタ制御装置が有する異常電流検知部の内部構成図である。従来のインジェクタ制御装置における昇圧電圧の有無によるインジェクタ駆動電流の違いを説明するタイミングチャートである。従来のインジェクタ制御装置において、昇圧電圧を使わずに、バッテリー電圧のみでインジェクタを駆動する昇圧電圧無し制御を行っている場合で、かつバッテリー電圧が低下した場合の負荷ショート検出を説明するタイミングチャートである。

従来から、ガソリンや軽油等を燃料とする、自動車、オートバイ、農耕機、工機、船舶機等の内燃機関制御装置において、燃費や出力向上の目的で、気筒内に直接燃料を噴射するインジェクタが用いられている。このような気筒内直接噴射型インジェクタは、従来の方式と比べ、高圧に加圧した燃料を使用するインジェクタの開弁動作のために、多くのエネルギーを必要とする。また、制御性能（応答性）の向上や高回転（高速度制御）へ対応するために、短時間にこのエネルギーをインジェクタに供給する必要がある。

このようなインジェクタを駆動する回路は、昇圧回路を用いてバッテリー電圧よりも高い電圧を生成し、そこに接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。昇圧電圧を用いて電流を流して短時間に大電流を通電させることによりインジェクタを駆動し、高圧な筒内直接噴射を実現することができる。従来より、昇圧電圧を用いて、インジェクタコイルに電流を流す噴射動作を行うインジェクタ制御装置が知られている。これによって、インジェクタに急峻に電流を通電し、燃料の噴射をする事が可能となる。この動作を、図１２〜図１５を用いて説明する。

図１２は、従来のインジェクタ制御装置１１００および関連する周辺装置を表す図である。従来のインジェクタ制御装置１１００は、例えば、後述するインジェクタドライバ制御部１１と、異常電流検知部４５と、昇圧電圧無し制御部３５とを含む。図１２には、バッテリー電源１、GND２、バッテリー電源電圧VB３、昇圧電圧５、昇圧電圧５を生成する電圧昇圧制御部４、マイクロプロセッサ等、外部の制御装置より入力されるインジェクタ制御信号１０、インジェクタドライバ制御部１１、昇圧電圧側のスイッチであるVHハイサイド駆動MOS１５、VHハイサイド駆動MOS１５を駆動制御するVHハイサイド制御信号１２、VHドライバ駆動部１３、VHハイサイド駆動ゲート信号１４が示されている。

図１２には、バッテリー電圧側のスイッチであるVBハイサイド駆動MOS１９、VBハイサイド駆動MOS１９を駆動制御するVBハイサイド制御信号１６、VBドライバ駆動部１７、VBハイサイド駆動ゲート信号１８が示されている。

図１２には、アース側のスイッチであるローサイド駆動MOS２３、ローサイド駆動MOS２３を駆動制御するローサイド制御信号２０、ローサイドドライバ駆動部２１、ローサイド駆動ゲート信号２２が示されている。

図１２には、ハイサイドドライバ側への逆流を防止する保護ダイオード２４および２５、インジェクタの駆動負荷２６、インジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動電流２７、インジェクタ駆動電流２７を検出するシャント抵抗２８、シャント抵抗２８によって検出されたインジェクタ電流変換電圧２９および３０、インジェクタ電流検出部３１、インジェクタ電流検出信号３２、回生電流を昇圧電圧５に回生させるための回生ダイオード３３が示されている。

異常電流検知部４５は、インジェクタ電流検出信号３２と所定のしきい値とを比較し、異常なインジェクタ電流が流れている場合は、インジェクタ過電流検出信号３８や、負荷ショート検知信号３９を、インジェクタドライバ制御部１１へ出力する。昇圧電圧無し制御部３５は、マイコン等外部制御装置から入力される昇圧電圧無し信号３６に応じて、昇圧電圧有無制御信号３７を、インジェクタドライバ制御部１１へ出力する。昇圧電圧有無制御信号３７によって、昇圧電圧を使わずに、つまりVHハイサイド駆動MOS１９に通電させる事なく、インジェクタ電流を制御することができる。

図１３は異常電流検知部４５の内部構成図である。図１３において、比較部５７は、過電流診断しきい値生成部５４０が生成する電流診断しきい値に基づくしきい値５６と、インジェクタ電流検出信号３２とを比較して、過電流検出信号３８を出力する。負荷ショート診断検知期間生成部５８は、入力されたインジェクタ制御信号１０を用いて、インジェクタに通電を始めてから所定の時間、負荷ショートを診断するための負荷ショート検知期間信号５９を生成する。負荷ショート検知部６０は、インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショートが発生していることを検出すると、負荷ショート検知信号３９を出力する。

従来のインジェクタ制御装置の動作を、図１４、図１５のタイミングチャートを用いて説明する。図１４は昇圧電圧の有無によるインジェクタ駆動電流の違いを説明する昇圧電圧使用時及び未使用時のタイミングチャートである。タイミング１２４においてインジェクタ駆動信号１０が入力された時、昇圧電圧５は所定の正常な電圧１２７であるため、昇圧電圧有無制御信号３７はロウが入力されている。この場合、昇圧電圧を用いてインジェクタを駆動可能なので、VHハイサイド制御信号１４が出力され、インジェクタ電流は２７のようになり、１２２に示すような電流が通電される。この後、タイミング１２５で電圧昇圧制御手段４に異常が生じて、昇圧電圧５が低下して低下電圧１２８になると、昇圧電圧を用いたインジェクタの駆動が出来なくなる為、昇圧電圧有無制御信号３７はハイが入力され、昇圧電圧を使用しない状態でのインジェクタ駆動が開始される。この場合、VHハイサイド制御信号１４は出力されず、VBハイサイド制御信号が出力され、バッテリー電源電圧３でインジェクタの駆動が行われる事となる。この場合、バッテリー電源電圧３はバッテリー電源１の状態によって、上下する場合がある。

図１５は、昇圧電圧を使わずに、バッテリー電圧VB３のみでインジェクタを駆動する昇圧電圧無し制御を行っている場合で、かつバッテリー電圧VB３が低下した場合の負荷ショート検出について説明するタイミングチャートである。この時、インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショート４０が発生しているものとする。

まず、バッテリー電源電圧VB３が通常の電圧１０４の場合、インジェクタ制御信号１０が入力されると、VBハイサイド制御信号１８がハイとなり、VBハイサイド駆動MOS１９経由でインジェクタ電流が流れる。この時、負荷ショートとなっているために、ショート電流１０５が急峻に立ち上がる。

そして、負荷ショート診断検知期間生成部５８で生成された負荷ショート検知期間信号５９によって設定された検知期間１００以内に、インジェクタ電流２７（インジェクタ電流検出信号３２）がしきい値５６に到達すると、負荷ショート検知手段６０によって負荷ショートが検出されて、負荷ショート検知信号３９が出力される。

しかし、バッテリー電源電圧VB３が通常よりも低い電圧１０３となる場合（図１５においてはタイミング１０２以降）は、動作は下記のようになる。インジェクタ制御信号１０の入力によって、同様にVBハイサイド制御信号が出力され、VBハイサイド駆動MOS１９経由でインジェクタ電流が流れる。この時、負荷ショート状態となっているため、ショート電流１０６が急峻に立ち上がるが、バッテリー電源電圧VB３が低いため、配線の寄生抵抗等によってインジェクタ電流が制限され、しきい値５６に到達せず、その後はVBハイサイド制御信号がON/OFFを繰り返しながら、通常の電流制御を継続する。そのため、負荷ショート検知信号３９が出力されず、負荷ショートを検知する事が出来ない。

例えば、GND２へのショートやバッテリー電源１へのショート時には、ショートした部位の電圧が異常電圧（GND電圧やバッテリー電圧）となる為、電圧によってショートを検知し、異常状態を診断する方法がある。しかしこれとは異なり、負荷ショートは負荷の上下端のショートの為、電圧は正常値のままでショート状態となる為、永続的に異常を診断出来ない。

本発明によると、負荷ショートによる異常状態を、バッテリー電圧に関わらず、より精度よく検知可能となる。以下のとおり、図１〜１１を用いて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００および関連する周辺装置を表す図である。インジェクタ制御装置１０００は、例えば、後述するインジェクタドライバ制御部１１と、しきい値可変異常電流検知部３４と、昇圧電圧無し制御部３５とを含む。図１には、バッテリー電源１、GND２、バッテリー電源電圧３、昇圧電圧５、昇圧電圧５を生成する電圧昇圧制御部４、マイクロプロセッサ等、外部の制御装置より入力されるインジェクタ制御信号１０、インジェクタドライバ制御部１１、昇圧電圧側のスイッチであるVHハイサイド駆動MOS１５、VHハイサイド駆動MOS１５を駆動制御するVHハイサイド制御信号１２、VHドライバ駆動部１３、VHハイサイド駆動ゲート信号１４が示されている。

図１には、バッテリー電圧側のスイッチであるVBハイサイド駆動MOS１９、VBハイサイド駆動MOS１９を駆動制御するVBハイサイド制御信号１６、VBドライバ駆動部１７、VBハイサイド駆動ゲート信号１８が示されている。

図１には、アース側のスイッチであるローサイド駆動MOS２３、ローサイド駆動MOS２３を駆動制御するローサイド制御信号２０、ローサイドドライバ駆動部２１、ローサイド駆動ゲート信号２２が示されている。

図１には、ハイサイドドライバ側への逆流を防止する保護ダイオード２４および２５、インジェクタの駆動負荷２６、インジェクタを駆動するためのインジェクタ駆動電流２７、インジェクタ駆動電流２７を検出するシャント抵抗２８、シャント抵抗２８によって検出されたインジェクタ電流変換電圧２９および３０、インジェクタ電流検出部３１、インジェクタ電流検出信号３２、回生電流を昇圧電圧５に回生させるための回生ダイオード３３が示されている。

しきい値可変異常電流検知部３４は、インジェクタ電流検出信号３２と、所定のしきい値とを比較し、異常なインジェクタ電流が流れている場合は、インジェクタ過電流検出信号３８や、負荷ショート検知信号３９を、インジェクタドライバ制御部１１へ出力する。昇圧電圧無し制御部３５は、マイコン等外部制御装置から入力される昇圧電圧無し信号３６に応じて、昇圧電圧有無制御信号３７を、インジェクタドライバ制御部１１へ出力する。昇圧電圧有無制御信号３７により、昇圧電圧を使わない、つまりVHハイサイド駆動MOS１９に通電させる事なく、インジェクタ電流を制御することができる。

図２はしきい値可変異常電流検知部３４の内部構成図である。切換スイッチ５２は、負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧有り）生成部５００によって生成される負荷ショート検知しきい値５０と、負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）５１０によって生成される負荷ショート検知しきい値５１とを、昇圧電圧有無制御信号３７に応じて切り替える。切換スイッチ５５は、切換スイッチ５２によって切換出力された負荷ショート検知しきい値５３と、過電流診断しきい値生成部５４０によって生成された電流診断しきい値５４とを、負荷ショート診断検知期間信号５９に応じて切り替えて、インジェクタ駆動電流の異常を検知するしきい値５６を出力する。比較手段５７は、しきい値５６と、インジェクタ電流検出信号３２とを比較して、過電流検出信号３８を出力する。負荷ショート診断検知期間生成部５８は、入力されたインジェクタ制御信号１０を用いて、インジェクタに通電を始めてから所定の時間、負荷ショートを診断するための負荷ショート検知期間信号５９を生成する。負荷ショート検知部６０は、インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショートが発生していることを検出すると、負荷ショート検知信号３９を出力する。

図３は、昇圧電圧に何らかの異常が発生したため、昇圧電圧を使わずに（VH駆動せずに）、バッテリ電圧VB３のみでインジェクタを駆動する昇圧電圧無し制御を行っている場合のノーブースト動作について説明するタイミングチャートである。またこの時、インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショート４０が発生しているものとする。

インジェクタ制御信号１０の入力によって、同様にVBハイサイド制御信号が出力され、VBハイサイド駆動MOS１９経由で電流が流れる。この時、負荷ショート状態となっているため、ショート電流１１０が急峻に立ち上がる。一方、インジェクタ制御信号１０が入力された後の所定の負荷ショート診断検知期間１１１において、しきい値５６は、切換スイッチ５５及び５６によって負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）５１が切換出力されている。よって負荷ショート診断検知期間１１１の間は、インジェクタ駆動電流の異常を検知するしきい値５６は図３に示すように電流診断しきい値５４よりも低い負荷ショート検知しきい値５１に設定されている。これにより、例えばバッテリー電源電圧３が低く、配線の寄生抵抗等によって電流が制限され、負荷ショート時に流れる電流が通常の電流診断しきい値５４に到達しない場合でも、これよりも低く設定されている負荷ショート検知しきい値５１には到達する事となり、負荷ショート検知信号３９を出力し、負荷ショートを検知する事が出来る。また負荷ショート診断検知期間１１１終了後は、しきい値５６は通常の電流診断しきい値５４に戻るので、通常の電流駆動状態においてインジェクタに流れる電流によって誤検知が発生する事はない。

インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショート４０が、しきい値可変異常電流検知部３４の負荷ショート検知部６０によって検知され、負荷ショート検知部６０によって出力された負荷ショート検知信号３９をインジェクタドライバ制御部１１が検知すると、以下の制御が行われる。すなわち、インジェクタドライバ制御部１１のVHハイサイドスイッチ制御部１１１０は、VHハイサイド駆動MOS１５をオフにするローレベルのVHハイサイド制御信号１２を出力する。インジェクタドライバ制御部１１のVBハイサイドスイッチ制御部１１２０は、VBハイサイド駆動MOS１９をオフにするローレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力する。インジェクタドライバ制御部１１のローサイドスイッチ制御部１１３０は、ローサイド駆動MOS２３をオフにするローレベルのローサイド制御信号２０を出力する。これらの制御は、次に述べる電圧昇圧制御部４による昇圧電圧を用いたインジェクタの電流制御を行う場合や、後述する第２実施形態及び第３実施形態においても同様に、インジェクタの負荷ショートがインジェクタドライバ制御部１１によって検知されると行われる。

一方、電圧昇圧制御部４による昇圧電圧を用いたインジェクタの電流制御を行う場合（通常のVH駆動の場合）は、図２におけるしきい値５６としては、切換スイッチ５５及び５６によって負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧有り）５０が切換出力されている。よって負荷ショート診断検知期間１１１の間は、しきい値５６は図４に示すように、電流診断しきい値５４よりも低いものの負荷ショート検知しきい値５１よりは高い負荷ショート検知しきい値５０に設定されている。負荷ショート検知しきい値５０は電流診断しきい値５４よりも低いので、インジェクタの負荷ショート検知は可能であり、その場合、しきい値可変異常電流検知部３４の負荷ショート検知部６０は負荷ショート検知信号３９をインジェクタドライバ制御部１１へ出力する。その一方で、この負荷ショート検知しきい値５０は、一般的にはインジェクタを駆動する電流の最大値より大きい値に予め設定されるのが常である。これによって、昇圧電圧を使う場合でも、昇圧電圧によって駆動された通常のインジェクタ電流がしきい値５６を超えてしまい、負荷ショートしていないのにも関わらず負荷ショートしていると誤検知・誤診断するような事を避ける事が出来る。

このように、負荷ショート診断検知期間の間だけは、インジェクタ駆動電流の異常を検知するしきい値５６を、電流診断しきい値５４よりも低い負荷ショート検知しきい値５１または負荷ショート検知しきい値５０に変更可能として、電源電圧が低い場合でも十分に検知可能とし、負荷ショート診断検知期間終了後は、しきい値５６を通常の電流診断しきい値５４に戻す事によって、バッテリー電圧によらず、常に負荷ショートを検知し、通常駆動時は誤検出に至らない、インジェクタ制御装置を提供可能となる。

また、昇圧電圧を使う場合と使わない場合とで、負荷ショート診断検知期間におけるしきい値５６を可変とする事によって、昇圧電圧の使用有無に関わらず、負荷ショートの場合は負荷ショートを検知し、負荷ショートしていない場合は、誤検知を防止するようなインジェクタ制御装置１０００を提供可能となる。

本実施の形態に係るインジェクタ制御装置１０００は、インジェクタドライバ制御部１１と、しきい値可変異常電流検知部３４とを有する。インジェクタドライバ制御部１１のVBハイサイドスイッチ制御部１１２０は、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０をバッテリー電源１に接続するためにVBハイサイド駆動MOS１９をオンにするハイレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力し、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０をバッテリー電源１から切り離して開放させるためにVBハイサイド駆動MOS１９をオフにするローレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力する。インジェクタドライバ制御部１１のローサイドスイッチ制御部１１３０は、インジェクタの駆動負荷２６の他端４２０を接地するためにローサイド駆動MOS２３をオンにするハイレベルのローサイド制御信号２０を出力し、インジェクタの駆動負荷２６の他端４２０を接地させずに開放させるためにローサイド駆動MOS２３をオフにするローレベルのローサイド制御信号２０を出力する。

しきい値可変異常電流検知部３４の負荷ショート検知部６０は、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０と他端４２０とが短絡されることによるインジェクタの負荷ショートを診断する負荷ショート診断検知期間１１１において、インジェクタの駆動負荷２６を流れるインジェクタ駆動電流２７のインジェクタ駆動電流値が負荷ショート検知しきい値５１を超過した場合、負荷ショート４０を検知する。負荷ショート検知部６０によって負荷ショート４０が検知されたとき、インジェクタドライバ制御部１１のVBハイサイドスイッチ制御部１１２０はローレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力するとともに、インジェクタドライバ制御部１１のローサイドスイッチ制御部１１３０はローレベルのローサイド制御信号２０を出力する。

負荷ショート検知しきい値５１は、負荷ショート診断検知期間１１１以外の他の期間においてインジェクタ駆動電流２７の過電流診断に用いられる電流診断しきい値５４よりも低い。

したがって、本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００においては、バッテリー電源１のバッテリー電圧VB３が低下した際、昇圧電圧によるインジェクタ電流２７の駆動を行わない場合でも、インジェクタの負荷ショート４０が診断および検知されるので、負荷ショート４０が検知されずにインジェクタ駆動電流２７が減衰し過ぎたり、停止したりする事を防止できる。

本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００のインジェクタドライバ制御部１１は、VHハイサイドスイッチ制御部１１１０をさらに有する。VHハイサイドスイッチ制御部１１１０は、バッテリー電源１からの供給電圧を昇圧する電圧昇圧制御部４にインジェクタの駆動負荷２６の一端４１０を接続するためにVHハイサイド駆動MOS１５をオンにするハイレベルのVHハイサイド制御信号１２を出力し、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０を電圧昇圧制御部４から切り離して開放させるためにVHハイサイド駆動MOS１５をオフにするローレベルのVHハイサイド制御信号１２を出力する。

負荷ショート診断検知期間１１１において、VBハイサイドスイッチ制御部１１２０によってローレベルのVBハイサイド制御信号１６が出力され、かつVHハイサイドスイッチ制御部１１１０によってハイレベルのVHハイサイド制御信号１２が出力されると、負荷ショート検知部６０は、インジェクタ駆動電流値が、負荷ショート検知しきい値５０を超過した場合、負荷ショート４０を検知する。負荷ショート検知部６０によって負荷ショート４０が検知されたとき、さらにVHハイサイドスイッチ制御部１１１０はローレベルのVHハイサイド制御信号１２を出力する。負荷ショート検知しきい値５０は、負荷ショート検知しきい値５１よりも高くかつ電流診断しきい値５４よりも低い。

したがって、本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００においては、昇圧電圧によるインジェクタ電流２７の駆動を行う場合でも、インジェクタの負荷ショート４０が診断および検知されるとともに、正常なインジェクタ駆動電流２７の上昇時にインジェクタの負荷ショート４０を誤検知することを防止できる。

本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００が有するしきい値可変異常電流検知部３４は、負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）生成部５１０を有している。負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）生成部５１０は、バッテリー電源電圧VB３を取得して、バッテリー電源電圧VB３に応じて負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）５１を生成することとしてもよい。具体的には、例えば、負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）生成部５１０が不図示のバッテリー制御部からバッテリー電源電圧VB３を取得してから、その取得したバッテリー電源電圧VB３に基づいて負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）５１を算出する。あるいは、図５に示すように、負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）生成部５１０が、バッテリー電源電圧VB３を抵抗分割することによって負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）５１を生成する電気回路であってもよい。

図５は、本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００が有するしきい値可変異常電流検知部３４の一変形例の内部構成図である。負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）５１が、バッテリー電源電圧VB３から電気抵抗６１及び６２による抵抗分割で生成されている。このような構成とする事により、バッテリー電源電圧VB３に応じて、自動的に負荷ショート検知しきい値５１が可変になる。バッテリー電源電圧VB３に応じて、自動的に負荷ショート検知しきい値５１が可変になると、より簡単かつ正確に、昇圧電圧を用いないでインジェクタを駆動した場合の負荷ショート４０を検知する事が可能となる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００および関連する周辺装置を表す図である。インジェクタ制御装置１０００は、例えば、後述するインジェクタドライバ制御部１１と、検知期間可変異常電流検知部４１と、昇圧電圧無し制御部３５とを含む。図６において、検知期間可変異常電流検知部４１は、インジェクタ電流検出信号３２と、所定のしきい値とを比較し、異常なインジェクタ電流が流れている場合は、インジェクタ過電流検出信号３８や、負荷ショート検知信号３９をインジェクタドライバ制御部１１へ出力する。それ以外は第１実施形態と同様である。

図７は検知期間可変異常電流検知部４１の内部構成図である。図７において、切換スイッチ５５は、負荷ショートを検知するための負荷ショート検知しきい値生成部７００が生成する負荷ショート検知しきい値７０と、過電流診断しきい値生成部５４０が生成する電流診断しきい値５４とを択一的に切り替えることによって、しきい値５６を出力する。昇圧電圧有り時の負荷ショート診断検知期間生成部７１及び昇圧電圧無し時の負荷ショート診断検知期間生成部７２によって生成された昇圧有り／無し負荷ショート診断検知期間信号７３及び７４は、切換スイッチ７５によって切換えられ、負荷ショート診断検知期間信号５９が出力される。負荷ショート診断検知期間信号５９は、切換スイッチ５５及び負荷ショート検知部６０に入力される。本実施の形態では、しきい値５６として負荷ショート検知しきい値７０が出力される場合、昇圧電圧の有無に応じて負荷ショート診断検知期間を異ならせることによって、共通の負荷ショート検知しきい値７０を用いた負荷ショート検知を行う。

本実施の形態に係るインジェクタ制御装置１０００の動作を図８、図９、図１０のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図８、図９のタイミングチャートでは、インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショート４０が発生している場合について説明している。

電圧昇圧制御部４から得られる昇圧電圧に何らかの異常が発生し、昇圧電圧を使わずに、バッテリー電圧VB３のみでインジェクタを駆動する昇圧電圧無し制御を行っている場合のインジェクタ制御装置１０００のノーブースト動作について、図８のタイミングチャートを用いて説明する。またこの時、インジェクタの上下端４１０及び４２０が短絡する負荷ショート４０が発生しているものとする。

図８において、インジェクタ制御信号１０が入力されると、インジェクタに電流を通電するために、VBハイサイド制御信号、及びローサイド制御信号２２がハイとなり、VBハイサイドMOS１９を経由して、インジェクタ電流が通電される。しかし、インジェクタの駆動負荷２６の上下端が短絡する負荷ショート４０が発生している為、インジェクタ電流１３１は急峻に立ち上がる。しかし、バッテリー電源電圧VB３によって駆動されている為、後述する図９のタイミングチャートに示す昇圧電圧を用いた電流駆動時の電流立ち上がり１３０に比べれば、その立ち上がり時間は遅くなる。負荷ショート診断検知期間７４は、後述する昇圧電圧を用いた場合の検知期間７３に比べて長い時間に設定されている為、負荷ショート４０が発生しているときのインジェクタ駆動電流は負荷ショート診断検知期間７４の期間内に負荷ショート検知しきい値７０に到達する事が出来る。そして、比較部５７で比較され、負荷ショート検知信号３９が出力される事となる。

図９は、負荷ショート発生時に通常の昇圧電圧を用いてインジェクタ電流の駆動をした場合（VH駆動の場合）のインジェクタ制御装置１０００の動作（通常の昇圧動作）を説明するタイミングチャートである。まず、インジェクタ制御信号１０が入力されると、インジェクタに電流を通電するために、VHハイサイド制御信号１４、及びローサイド制御信号２２がハイとなり、VHハイサイドMOS１５を経由して、インジェクタ電流が通電される。しかし、インジェクタの駆動負荷２６の上下端が短絡する負荷ショート４０が発生している為、インジェクタ電流１３０は急峻に立ち上がる。しかし、電圧昇圧制御部４から得られる昇圧電圧によって駆動されている為、図８のタイミングチャートに示すバッテリー電源電圧VB３を用いた電流駆動時の電流立ち上がり１３０に比べれば、その立ち上がり時間は早くなる。したがって、上述したバッテリー電源電圧VB３を用いた場合の検知期間７４に比べて短い時間に設定されている負荷ショート診断検知期間７３の期間内に、負荷ショート４０が発生しているときのインジェクタ駆動電流は負荷ショート検知しきい値７０に到達する。そして、比較手段５７で比較され、負荷ショート検知信号３９が出力される事となる。

なお、負荷ショート４０が発生してしないときの通常の昇圧動作（VH駆動時）においては、図１０に示すとおり、インジェクタ電流の傾きはゆるやかとなることで、インジェクタ電流のピークが、バッテリー電源電圧VB３を用いた場合の負荷ショート検知期間７４よりも短い負荷ショート検知時間７３にかからないことから、負荷ショート検知しきい値７０以上にインジェクタ電流のピークがあった場合でも負荷ショート検知はしないため誤検知とはならない。このように、負荷ショート診断検知期間を昇圧電圧の有無によって切り替える事により、昇圧電圧が無い場合でも負荷ショートを検知する事が可能となる。

本実施の形態に係るインジェクタ制御装置１０００は、インジェクタドライバ制御部１１と、検知期間可変異常電流検知部４１とを有する。インジェクタドライバ制御部１１のVBハイサイドスイッチ制御部１１２０は、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０をバッテリー電源１に接続するためにVBハイサイド駆動MOS１９をオンにするハイレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力し、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０をバッテリー電源１から切り離して開放させるためにVBハイサイド駆動MOS１９をオフにするローレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力する。インジェクタドライバ制御部１１のローサイドスイッチ制御部１１３０は、インジェクタの駆動負荷２６の他端４２０を接地するためにローサイド駆動MOS２３をオンにするハイレベルのローサイド制御信号２０を出力し、インジェクタの駆動負荷２６の他端４２０を接地させずに開放させるためにローサイド駆動MOS２３をオフにするローレベルのローサイド制御信号２０を出力する。

検知期間可変異常電流検知部４１の負荷ショート検知部６０は、インジェクタの駆動負荷２６の一端４１０と他端４２０とが短絡されることによるインジェクタの負荷ショートを診断する負荷ショート診断検知期間７４において、インジェクタの駆動負荷２６を流れるインジェクタ駆動電流２７のインジェクタ駆動電流値が負荷ショート検知しきい値７０を超過した場合、負荷ショートを検知する。負荷ショート検知部６０によって負荷ショートが検知されたとき、インジェクタドライバ制御部１１のVBハイサイドスイッチ制御部１１２０はローレベルのVBハイサイド制御信号１６を出力するとともに、インジェクタドライバ制御部１１のローサイドスイッチ制御部１１３０はローレベルのローサイド制御信号２０を出力する。

負荷ショート検知しきい値７０は、負荷ショート診断検知期間７４以外の他の期間においてインジェクタ駆動電流２７の過電流診断に用いられる電流診断しきい値５４よりも低い。

したがって、本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００においては、バッテリー電源１のバッテリー電圧VB３が低下した際、昇圧電圧によるインジェクタ電流の駆動を行わない場合でも、インジェクタの負荷ショートが診断および検知されるので、負荷ショートが検知されずにインジェクタ駆動電流が減衰し過ぎたり、停止したりする事を防止できる。

VBハイサイドスイッチ制御部１１２０によってローレベルのVBハイサイド制御信号１６が出力され、かつVHハイサイドスイッチ制御部１１１０によってハイレベルのVHハイサイド制御信号１２が出力されると、負荷ショート検知部６０は、負荷ショート診断検知期間７３において、インジェクタ駆動電流値が負荷ショート検知しきい値７０を超過した場合、負荷ショート４０を検知する。負荷ショート検知部６０によって負荷ショート４０が検知されたとき、さらにVHハイサイドスイッチ制御部１１１０はローレベルのVHハイサイド制御信号１２を出力する。負荷ショート診断検知期間７３は、負荷ショート診断検知期間７４よりも短い。

本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００が有する検知期間可変異常電流検知部４１は、第１実施形態におけるしきい値可変異常電流検知部３４が有する負荷ショート検知しきい値生成部５１０と同様に、負荷ショート検知しきい値生成部７００を有している。第１実施形態の負荷ショート検知しきい値生成部５１０と同様に、負荷ショート検知しきい値生成部７００は、バッテリー電源電圧VB３を取得して、バッテリー電源電圧VB３に応じて負荷ショート検知しきい値７０を生成することとしてもよい。第１実施形態の負荷ショート検知しきい値生成部５１０と同様に、負荷ショート検知しきい値生成部７００が、バッテリー電源電圧VB３を抵抗分割することによって負荷ショート検知しきい値７０を生成する電気回路であってもよい。

＜第３実施形態＞
図１１は、本発明の第３実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００および関連する周辺装置を表す図である。インジェクタ制御装置１０００は、例えば、後述するインジェクタドライバ制御部１１と、しきい値可変異常電流検知部３４と、昇圧電圧無し制御部３５とを含む。図１１において、電圧昇圧制御部４は無く、インジェクタの駆動負荷２６はバッテリー電源電圧３のみで駆動される。駆動負荷２６の下端は、電圧クランプ部４３によって、所定の電圧に電圧クランプされる。

このように昇圧電圧を用いない構成においても、第１実施形態と同様にしきい値可変異常電流検知部３４を用いて、負荷ショート診断検知期間１１１の間は、インジェクタ電流の異常を検知するしきい値５６を、バッテリー電源電圧VB３が低い場合でも十分に検知可能となるように低く負荷ショート検知しきい値５１に設定すればよい。負荷ショート診断検知期間１１１終了後は、しきい値５６を通常の電流診断しきい値５４に戻す事によって、バッテリー電圧によらず、常に負荷ショートを検知し、通常駆動時は誤検出に至らない、インジェクタ制御装置１０００を提供可能となる。

本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００が有するしきい値可変異常電流検知部３４は、第１実施形態と同様に、負荷ショート検知しきい値生成部５１０を有している。第１実施形態と同様に、負荷ショート検知しきい値生成部５１０は、バッテリー電源電圧VB３を取得して、バッテリー電源電圧VB３に応じて負荷ショート検知しきい値５１を生成することとしてもよい。第１実施形態と同様に、負荷ショート検知しきい値生成部５１０が、バッテリー電源電圧VB３を抵抗分割することによって負荷ショート検知しきい値５１を生成する電気回路であってもよい。

本実施形態に係るインジェクタ制御装置１０００のように昇圧電圧を用いない構成においても、第２実施形態と同様に検知期間可変異常電流検知部４１を用いて、負荷ショート診断検知期間生成部７２によって生成された昇圧無し負荷ショート診断検知期間信号７４の間は、インジェクタ電流の異常を検知するしきい値５６を、バッテリー電源電圧VB３が低い場合でも十分に検知可能となるように低く負荷ショート検知しきい値７０に設定することとしてもよい。負荷ショート診断検知期間７４終了後は、しきい値５６を通常の電流診断しきい値５４に戻す事によって、バッテリー電圧によらず、常に負荷ショートを検知し、通常駆動時は誤検出に至らない、インジェクタ制御装置１０００を提供可能となる。

１バッテリー電源、３バッテリー電圧VB、４電圧昇圧制御部、
１１インジェクタドライバ制御部、
１２ VHハイサイド制御信号、１５ VHハイサイド駆動MOS、
１６ VBハイサイド制御信号、１９ VBハイサイド駆動MOS、
２０ローサイド制御信号、２３ローサイド駆動MOS、
２６インジェクタの駆動負荷、２７インジェクタ駆動電流、
３４しきい値可変異常電流検知部、
４０負荷ショート、４１検知期間可変異常電流検知部、
５０、５１、７０負荷ショート検知しきい値、
５４電流診断しきい値、５８負荷ショート診断検知期間生成部、
６０負荷ショート検知部、６１、６２電気抵抗
７１負荷ショート診断検知期間（昇圧電圧有り）生成部、
７２負荷ショート診断検知期間（昇圧電圧無し）生成部、
７３負荷ショート診断検知期間（昇圧電圧有り）信号、
７４負荷ショート診断検知期間（昇圧電圧無し）信号、
１１１負荷ショート診断検知期間、
４１０インジェクタの駆動負荷の一端、４２０インジェクタの駆動負荷の他端、
５００負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧有り）生成部、
５１０負荷ショート検知しきい値（昇圧電圧無し）生成部、
５４０過電流診断しきい値生成部、７００負荷ショート検知しきい値生成部、
１０００インジェクタ制御装置、
１１１０ VHハイサイドスイッチ制御部、１１２０ VBハイサイドスイッチ制御部、
１１３０ローサイドスイッチ制御部

Claims

インジェクタの一端をバッテリー電源に接続するために第１スイッチをオンにする第１制御信号を出力し、前記一端を前記バッテリー電源から切り離して開放させるために前記第１スイッチをオフにする第２制御信号を出力する第１スイッチ制御部と、
前記インジェクタの他端を接地するために第２スイッチをオンにする第３制御信号を出力し、前記他端を接地させずに開放させるために前記第２スイッチをオフにする第４制御信号を出力する第２スイッチ制御部と、
前記インジェクタを駆動するためのインジェクタ制御信号に基づいて、前記一端と前記他端とが短絡されることによる前記インジェクタの負荷ショートを診断するための第１負荷ショート診断検知期間を生成する検知期間生成部と、
前記第１負荷ショート診断検知期間において、前記インジェクタを流れるインジェクタ駆動電流のインジェクタ駆動電流値が第１負荷ショート検知しきい値を超過した場合、前記負荷ショートを検知する負荷ショート検知部と、
前記第１負荷ショート診断検知期間以外の他の期間において、前記インジェクタ駆動電流値が電流診断しきい値を超過した場合、前記インジェクタに異常な電流が流れたことを検出するインジェクタ過電流検出部とを備え、
前記負荷ショート検知部によって前記負荷ショートが検知されたとき、前記第１スイッチ制御部は前記第２制御信号を出力するとともに、前記第２スイッチ制御部は前記第４制御信号を出力し、
前記第１負荷ショート検知しきい値は、前記電流診断しきい値よりも低いことを特徴とするインジェクタ制御装置。
請求項１に記載のインジェクタ制御装置において、
前記バッテリー電源からの供給電圧を昇圧する電圧昇圧制御部に前記一端を接続するために第３スイッチをオンにする第５制御信号を出力し、前記一端を前記電圧昇圧制御部から切り離して開放させるために前記第３スイッチをオフにする第６制御信号を出力する第３スイッチ制御部をさらに備え、
前記第１負荷ショート診断検知期間において、前記第１スイッチ制御部によって前記第２制御信号が出力され、かつ前記第３スイッチ制御部によって前記第５制御信号が出力されると、前記負荷ショート検知部は、前記インジェクタ駆動電流値が、第２負荷ショート検知しきい値を超過した場合、前記負荷ショートを検知し、
前記負荷ショート検知部によって前記負荷ショートが検知されたとき、さらに前記第３スイッチ制御部は前記第６制御信号を出力し、
前記第２負荷ショート検知しきい値は、前記第１負荷ショート検知しきい値よりも高くかつ前記電流診断しきい値よりも低いことを特徴とするインジェクタ制御装置。
請求項１に記載のインジェクタ制御装置において、
前記バッテリー電源からの供給電圧を昇圧する電圧昇圧制御部に前記一端を接続するために第３スイッチをオンにする第５制御信号を出力し、前記一端を前記電圧昇圧制御部から切り離して開放させるために前記第３スイッチをオフにする第６制御信号を出力する第３スイッチ制御部をさらに備え、
前記第１スイッチ制御部によって前記第２制御信号が出力され、かつ前記第３スイッチ制御部によって前記第５制御信号が出力されると、前記負荷ショート検知部は、第２負荷ショート診断検知期間において、前記インジェクタ駆動電流値が前記第１負荷ショート検知しきい値を超過した場合、前記負荷ショートを検知し、
前記負荷ショート検知部によって前記負荷ショートが検知されたとき、さらに前記第３スイッチ制御部は前記第６制御信号を出力し、
前記第２負荷ショート診断検知期間は、前記第１負荷ショート診断検知期間よりも短いことを特徴とするインジェクタ制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインジェクタ制御装置において、
前記バッテリー電源のバッテリー電源電圧に応じて前記第１負荷ショート検知しきい値を生成する負荷ショート検知しきい値生成部をさらに備えることを特徴とするインジェクタ制御装置。
請求項４に記載のインジェクタ制御装置において、
前記負荷ショート検知しきい値生成部は、前記バッテリー電源電圧を抵抗分割することによって前記第１負荷ショート検知しきい値を生成する電気回路であることを特徴とするインジェクタ制御装置。