JP6158026B2

JP6158026B2 - 昇圧装置

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Publication number: JP6158026B2
Application number: JP2013210525A
Authority: JP
Inventors: 小此木　淳史; 淳史小此木; 坂本　英之; 英之坂本; 護奥田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: JP2015076928A

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に用いられる昇圧装置に関する。

一般的に、自動車用の燃料噴射装置の昇圧回路では、昇圧電流を高い精度でモニタし制御することが要求される。

電流のモニタに関し、ドライバオン時の電流値を、シャント抵抗を使用せずにモニタし、過電流検出に役立てる外部負荷駆動用のドライバ回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２９０２２２号公報

特許文献１に開示されるドライバ回路では、ドライバ温度をサーミスタでモニタし、ドライバオン時の電流値を補正している。そのため、温度変化により抵抗値が変化するシャント抵抗を使用した場合に比較して、精度よく過電流を検出することができる。

しかし、このようなドライバ回路では、元来の目的が過電流検出であるために高い精度が求められていない。そのため、特許文献１に開示される技術を燃料噴射装置の昇圧回路に適用しても、高精度で昇圧電流をモニタし制御することができない。

本発明の目的は、電流モニタ用のシャント抵抗を使用することなく、高精度で昇圧電流をモニタし制御することができる昇圧装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン／オフされることにより電圧を昇圧する昇圧回路と、前記スイッチング素子をオン／オフする昇圧回路駆動部と、を備え、前記昇圧回路駆動部は、前記スイッチング素子のオン電圧に基づいて、前記スイッチング素子をオフし、前記スイッチング素子をオフしてからの期間を示すオフ時間が第１の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオンする昇圧装置であって、前記スイッチング素子のゲート電圧を測定するゲート電圧モニタ回路と、ゲート電圧と第２の閾値を対応付けて記憶する第１のテーブルと、をさらに備え、前記昇圧回路駆動部は、前記スイッチング素子のオン電圧が、測定されたゲート電圧に対応する前記第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフするようにしたものである。

本発明によれば、電流モニタ用のシャント抵抗を使用することなく、高精度で昇圧電流をモニタし制御することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態による昇圧装置を含む燃料噴射制御装置を搭載する内燃機関システムの構成図である。本発明の第１の実施形態による昇圧装置を含む燃料噴射装置駆動回路の構成図である。本発明の第１の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路の構成を説明するための図である。本発明の第１の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路で生成される昇圧電圧の波形を説明するための図である。比較例としての昇圧回路の構成を説明するための図である。比較例としての昇圧回路で生成される昇圧電圧の波形を説明するための図である。本発明の第２の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路の構成を説明するための図である。本発明の第２の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブルの構成図である。本発明の第３の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路の構成を説明するための図である。本発明の第３の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路に用いられるテーブルの構成図である。本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路の構成を説明するための図である。本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブルを作成する処理を示すフローチャートである。本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブルに格納する閾値Ｖｄｍａｘの計算方法を説明するための図である。本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブルの構成図である。

以下、本発明の第１〜第４の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付すものとする。

（第１の実施形態）
最初に、図１を用いて、燃料噴射制御装置２７を搭載する内燃機関システムの構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による昇圧装置を含む燃料噴射制御装置２７を搭載する内燃機関システムの構成図である。

内燃機関システムは、主として、エンジン１、燃料タンク２３、ＥＣＵ９（エンジンコントロールユニット）から構成される。エンジン１は、ピストン２、吸気弁３、排気弁４を備える。

吸気は、空気流量計（ＡＦＭ）２０を通過してスロットル弁１９に入り、分岐部であるコレクタ１５より吸気管１０、吸気弁３を介してエンジン１の燃焼室２１に供給される。

燃料は、燃料タンク２３から低圧燃料ポンプ２４によってエンジン１へと供給され、さらに高圧燃料ポンプ２５によって燃料噴射に必要な圧力に高められる。高圧燃料ポンプ２５によって昇圧された燃料は、燃料噴射弁５から、エンジン１の燃焼室２１に噴射供給され、点火コイル７、点火プラグ６で点火される。燃料の圧力は、燃料圧力センサ２６によって計測される。

燃焼後の排気ガスは、排気弁４を介して排気管１１に排出される。排気管１１は、排気ガス浄化のための三元触媒１２を備えている。

ＥＣＵ９には、燃料噴射制御装置２７が内蔵され、エンジン１のクランク角度センサ１６の信号、ＡＦＭ２０の空気量信号、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１３の信号、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２２の信号、燃料圧力センサ２６の信号、水温センサ８の信号等が入力される。

ＥＣＵ９は、アクセル開度センサ２２の信号からエンジンへの要求トルクを算出するとともに、アイドル状態の判定等を行う。ＥＣＵ９は、クランク角度センサ１６の信号からエンジン回転数を演算する回転数検出部を備えている。

また、ＥＣＵ９は、エンジン１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁１９に出力する。また、ＥＣＵ９の燃料噴射制御装置２７は吸入空気量に応じた燃料量を算出して、燃料噴射弁５が燃料噴射を行う為の電流を出力し、点火プラグ６に点火信号を出力する。

排気管１１とコレクタ１５との間は、ＥＧＲ通路１８により接続されている。ＥＧＲ通路１８の途中には、ＥＧＲ弁１４が備えられている。ＥＧＲ弁１４の開度は、ＥＣＵ９によって制御され、必要に応じて、排気管１１の中の排気ガスが、吸気管１０に還流される。

次に、図２を用いて、燃料噴射装置駆動回路の構成を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態による昇圧装置を含む燃料噴射装置駆動回路の構成図である。

燃料噴射装置駆動回路は、主として、燃料噴射制御装置２７、バッテリ４１、燃料噴射弁５のコイル負荷５４から構成される。

燃料噴射制御装置２７は、図１に示したように、ＥＣＵ９に内蔵されている。燃料噴射制御装置２７は、電源ＩＣ４３、マイコン４４、ドライバＩＣ４７、燃料噴射装置駆動用昇圧回路５１Ａ（以下、昇圧回路５１Ａという。）、ハイサイドドライバ５２、ローサイドドライバ５３を備える。

バッテリ４１は、電圧Ｖ_ｂａｔをＥＣＵ９に供給する。詳細には、バッテリ４１は、電圧Ｖ_ｂａｔを電源ＩＣ４３、ドライバＩＣ４７、昇圧回路５１Ａ、ハイサイドドライバ５２等に供給する。ここで、電源ＩＣ４３は、マイコン４４、ドライバＩＣ４７等に電圧Ｖ_ｒｅｇを供給する。

ドライバＩＣ４７は、マイコン４４との通信部４９、昇圧回路駆動部５０、ドライバ駆動部４８を有する。昇圧回路駆動部５０は、昇圧回路５１Ａにスイッチング信号（ゲート信号Ｖｇ）を送る。

昇圧回路５１Ａは、スイッチング信号に基づいて、バッテリ４１から供給される電圧Ｖ_ｂａｔを昇圧し、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}をハイサイドドライバ５２に供給する。また、昇圧回路５１Ａは、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を、ドライバＩＣ４７の昇圧回路駆動部５０にフィードバックする。ドライバＩＣ４７は、フィードバックされた昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}に基づいて再びスイッチング信号を送るか否かを判断する。さらに、昇圧回路５１Ａは、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を、マイコン４４のＡ／Ｄコンバータ４５にフィードバックする。なお、昇圧回路５１Ａの詳細については、図３を用いて後述する。

マイコン４４の中にある通信部４６は、Ａ／Ｄコンバータ４５のＡ／Ｄ値を基にして、ドライバＩＣ４７に対して制御信号を送る。

また、マイコン４４が有するＡ／Ｄコンバータ４５には、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の他に燃料圧力センサ２６や水温センサ８等からの信号が入力される。これにより、Ａ／Ｄコンバータ４５は、燃料圧力、エンジン冷却水の水温などをモニタすることが可能である。マイコン４４は他にも、外部負荷を駆動したり、外部からの信号をモニタしたりする入出力ポート４２を有している。

ハイサイドドライバ５２は、昇圧回路５１Ａから供給される昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}とバッテリ４１から供給されるバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔを得ることができる。ハイサイドドライバ５２は、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}により駆動するドライバ５２ａとバッテリ電圧Ｖ_ｂａｔにより駆動するドライバ５２ｂを有する。

ドライバ駆動部４８は、駆動信号（Ａ、Ｂ）をドライバ５２ａ、５２ｂへそれぞれ送る。ドライバ５２ａ、５２ｂは、駆動信号（Ａ、Ｂ）に応じて、燃料噴射弁５のコイル負荷５４へ電流を流す役割を持っている。

一方、ローサイドドライバ５３は、ドライバ駆動部４８からの駆動信号（Ｃ）に応じて、燃料噴射弁５のコイル負荷５４からの電流をグランド電位に流す役割を持っている。

次に、図３を用いて、昇圧回路５１Ａの構成を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路５１Ａの構成を説明するための図である。

昇圧回路５１Ａは、昇圧コイル６２、昇圧ドライバ６３（スイッチング素子）、昇圧ダイオード６４、サーミスタ６６を備える。本実施形態では、昇圧コイル６２の前段に電流モニタ用のシャント抵抗を設けていない。

ドライバＩＣ４７は、昇圧回路駆動部５０を備える。なお、図面を見やすくするため、図３では、図２に示した通信部４９、ドライバ駆動部４８を表示していない。

昇圧回路駆動部５０からハイレベルのゲート信号Ｖｇが供給され、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇがオンすると、昇圧ドライバ６３に流れる電流I_ＦＥＴはバッテリ４１から昇圧コイル６２、昇圧ドライバ６３を経由してＧＮＤに流れる。

図３では、電流モニタ用のシャント抵抗６１がないため、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄをモニタし、ドレイン電圧Ｖｄに基づいて電流Ｉ_ＦＥＴを検出する。

詳細には、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄを測定し、昇圧ドライバ６３がオンになっているときのドレイン電圧Ｖｄ（オン電圧）の測定値と予め記憶した昇圧ドライバ６３のオン抵抗Ｒ_ＦＥＴとから昇圧ドライバ６３に流れる電流Ｉ_ＦＥＴを計算する。

その後、昇圧回路駆動部５０は、設定した最大電流値Ｉ_Ｍａｘを検出したところで昇圧ドライバ６３をオフする。すなわち、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３に流れる電流Ｉ_ＦＥＴが所定の閾値Ｉ_Ｍａｘになったとき、ローレベルのゲート信号Ｖｇを昇圧ドライバ６３に供給する。

昇圧回路駆動部５０からローレベルのゲート信号Ｖｇが供給され、昇圧ドライバ６３がオフになると、昇圧コイル６２の逆起電力により、電流が昇圧ダイオード６４に流れる。

昇圧ドライバ６３をオフしている間は電流値Ｉ_ＦＥＴをモニタすることはできない。本実施形態では、昇圧回路駆動部５０は、ローレベルのゲート信号Ｖｇを供給している期間（昇圧ドライバ６３をオフしてからの期間）を示すオフ時間Ｔ_ＯＦＦが所定の閾値Ｔ_１になったときに、昇圧回路５１Ａにハイレベルのゲート信号Ｖｇを送る。なお、時間は、タイマなどにより計時される。

昇圧回路駆動部５０からハイレベルのゲート信号Ｖｇが供給され、設定したオフ時間Ｔ_１後、再び昇圧ドライバ６３がオンになると電流値Ｉ_ＦＥＴが増加する。その繰り返しにより昇圧ダイオード６４に電流が流し続けられ、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が生成される。

次に、図４を用いて、昇圧回路５１Ａで生成される昇圧電圧の波形を説明する。図４は、本発明の第１の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路５１Ａで生成される昇圧電圧の波形を説明するための図である。

昇圧回路駆動部５０は、シャント抵抗の両端電圧をモニタする代わりに昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄをモニタし、図４の斜線部分をモニタすることになる。これにより、昇圧ドライバ６３がオンのときの電流Ｉ_ＦＥＴの波形は、図６を用いて後述するシャント抵抗に流れる電流Ｉ_ｓと同じであるが、オフ時は電流Ｉ_ＦＥＴをモニタすることができない。そのため、最小電流Ｉ_Ｍｉｎを検知することができないため、以下に示すように、昇圧ドライバ６３のオフ時間Ｔ_ＯＦＦを使用して昇圧動作を行う。

図４に示すように、ゲート信号Ｖｇがオン（ハイレベル）のときに、昇圧ドライバ６３はオンする。ゲート信号Ｖｇがオンになったとき、昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄが０Ｖ付近に低下し、電流Ｉ_ＦＥＴが増大する。なお、図４では、電流Ｉ_Ｍａｘに対応するオン電圧Ｖｄ（昇圧ドライバ６３のソース・ドレイン間電圧）をＶｄｍａｘと表す。

電流Ｉ_ＦＥＴが設定した電流Ｉ_Ｍａｘに到達すると、昇圧ドライバ６３のゲート信号Ｖｇをオフ（ローレベル）にする。そのとき昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄは昇圧電圧相当に達し、電流が昇圧ダイオード６４側に流れる。一方、昇圧ドライバ６３に流れる電流Ｉ_ＦＥＴは０になる。

昇圧ドライバ６３のオフ時間Ｔ_ＯＦＦが設定した閾値Ｔ_１に到達したときに再び昇圧ドライバ６３をオンする。このようにして、図４に示す動作が繰り返される。この動作は昇圧電圧が設定値に達するまで行われる。

以上説明したように、本実施形態によれば、電流モニタ用のシャント抵抗を使用することなく、高精度で昇圧電流をモニタし制御することができる。また、シャント抵抗６１を削除することで、製造コストを削減することができる。

（第１の実施形態の変形例）
昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄが閾値Ｖｄｍａｘになったときに、ローレベルのゲート信号Ｖｇを昇圧ドライバ６３に供給し、昇圧ドライバ６３をオフにしてもよい。

また、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３をオンしてからの期間を示すオン時間が所定の閾値Ｔ_２になったときに、ハイレベルのゲート信号Ｖｇを昇圧ドライバ６３に供給し、昇圧ドライバ６３をオンにしてもよい。

（比較例）
次に、図５を用いて、比較例としての昇圧回路５１Ｐの構成を詳細に説明する。図５は、比較例としての昇圧回路５１Ｐの構成を説明するための図である。

図５では、図３と比較して、昇圧回路５１Ｐは、電流モニタ用のシャント抵抗６１を備えている。

昇圧回路駆動部５０からハイレベルのゲート信号Ｖｇが供給され、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇがオンすると、電流Ｉ_ｓはバッテリ４１からシャント抵抗６１、昇圧コイル６２、昇圧ドライバ６３を経由してＧＮＤに流れる。昇圧回路駆動部５０は、このときの電流Ｉ_ｓをシャント抵抗６１の両端電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて検出し、設定した最大電流値を検出したところで昇圧ドライバ６３をオフする。

昇圧回路駆動部５０からローレベルのゲート信号Ｖｇが供給され、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇがオフになると、昇圧コイル６２の逆起電力により、電流Iが昇圧ダイオード６４に流れる。

昇圧回路駆動部５０は、シャント抵抗６１を流れる電流Ｉ_ｓが閾値Ｉ_Ｍａｘより小さい閾値Ｉ_Ｍｉｎになったとき、昇圧回路５１にハイレベルのゲート信号Ｖｇを送る。昇圧回路駆動部５０からハイレベルのゲート信号Ｖｇが供給され、再び昇圧ドライバ６３がオンになると、電流値Ｉ_ｓが増加する。その繰り返しにより昇圧ダイオード６４に電流Ｉ_ｓが流し続けられ、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}が生成される。

次に、図６を用いて、比較例としての昇圧回路５１Ｐで生成される昇圧電圧の波形を説明する。図６は、比較例としての昇圧回路５１Ｐで生成される昇圧電圧の波形を説明するための図である。

図６に示すように、ゲート信号Ｖｇがオン（ハイレベル）のときに、昇圧ドライバ６３はオンする。ゲート信号Ｖｇがオンになったとき、昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄが０Ｖ付近に低下し、電流Ｉ_ｓが増大する。

電流Ｉ_ｓが設定した電流Ｉ_Ｍａｘに到達すると、昇圧ドライバ６３のゲート信号Ｖｇをオフ（ローレベル）にする。そのとき昇圧ドライバ６３のドレイン電圧Ｖｄは昇圧電圧相当に達し、電流Ｉ_ｓが昇圧ダイオード６４側に流れるが、電流値自体は時間と共に低下していく。

電流Ｉ_ｓが設定した電流Ｉ_Ｍｉｎ（０＜Ｉ_Ｍｉｎ＜Ｉ_Ｍａｘ）に到達したときに再び昇圧ドライバ６３をオンする。このようにして、図６に示す動作が繰り返される。この動作は昇圧電圧が設定値に達するまで行われる。なお、図６の斜線部は実際に昇圧ダイオード６４に流れる電流であり、昇圧に使用される電流である。

（第２の実施形態）
次に、図７〜図８を用いて、昇圧回路５１Ｂの構成を説明する。図７は、本発明の第２の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路５１Ｂの構成を説明するための図である。図８は、本発明の第２の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブル１０１Ａの構成図である。

ここで、昇圧ドライバ６３にはＦＥＴが使われることが多く、オン電圧Ｖｄはゲート電圧Ｖｇにより変動することが知られている。昇圧電流値Ｉの精度は、燃料噴射後の昇圧電圧復帰時間や昇圧回路使用部品の温度上昇を安定させるのに重要である。本実施形態では、以下で説明するように、ゲート電圧Ｖｇの測定値に基づいて、昇圧ドライバ６３をオフするトリガーとなる閾値Ｖｄｍａｘを補正するようになっている。

図７では、図３と比較して、ドライバＩＣ４７は、モニタ部６７、テーブル１０１Ａを備える。モニタ部６７は、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇをモニタするゲート電圧モニタ回路６５を有する。

図８に示すように、テーブル１０１Ａは、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇとオン電圧の閾値Ｖｄｍａｘを対応づけて記憶する。

昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄはゲート電圧Ｖｇが低いほど大きく、ゲート電圧Ｖｇが高いほど小さい。本実施形態では、この特性からゲート電圧Ｖｇに対する電流値Ｉ_Ｍａｘ相当のＶｄｍａｘをテーブル１０１ＡとしてドライバＩＣ４７に格納している。なお、テーブル１０１Ａを、マイコン４４に備えてもよい。

昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇをゲート電圧モニタ回路６５から取得する。昇圧回路駆動部５０は、取得したゲート電圧Ｖｇに対応する閾値Ｖｄｍａｘをテーブル１０１Ａから取得する。つまり、昇圧回路駆動部５０は、テーブル１０１Ａを用いて、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇに応じて閾値Ｖｄｍａｘを補正する。

昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄがゲート電圧Ｖｇに対応する閾値Ｖｄｍａｘになったときに、ローレベルのゲート信号Ｖｇを昇圧ドライバ６３に供給し、昇圧ドライバ６３をオフにする。

以上説明したように、本実施形態によれば、電流モニタ用のシャント抵抗を使用することなく、高精度で昇圧電流をモニタし制御することができる。

（第３の実施形態）
次に、図９〜図１０を用いて、昇圧回路５１Ｃの構成を説明する。図９は、本発明の第３の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路５１Ｃの構成を説明するための図である。図１０は、本発明の第３の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路５１Ｃに用いられるテーブル１０１Ｂの構成図である。

ここで、昇圧ドライバ６３にはＦＥＴが使われることが多く、オン電圧Ｖｄは温度により変動することが知られている。本実施形態では、以下で説明するように、温度Ｔの測定値に基づいて、昇圧ドライバ６３をオフするトリガーとなる閾値Ｖｄｍａｘを補正するようになっている。

図９では、図７と比較して、モニタ部６７は、ゲート電圧モニタ回路６５の代わりにサーミスタ電圧モニタ回路６８を備える。サーミスタ電圧モニタ回路６８は、昇圧ドライバ６３の近傍に設置されたサーミスタ６６の電圧Ｖｓに基づいて温度Ｔをモニタする。また、ドライバＩＣ４７は、テーブル１０１Ａの代わりにテーブル１０１Ｂを備える。なお、サーミスタ６６及びサーミスタ電圧モニタ回路６８は、温度を測定する温度測定部として機能する。

図１０に示すように、テーブル１０１Ｂは、昇圧ドライバ６３の近傍の温度Ｔとオン電圧の閾値Ｖｄｍａｘを対応づけて記憶する。

昇圧ドライバ６３のオン電圧は温度Ｔが低いほど小さく、温度Ｔが高いほど大きい。この特性からサーミスタ６６からの出力信号に基づいてサーミスタ電圧モニタ回路６８によって測定された温度値Ｔに対する電流Ｉ_Ｍａｘ値相当のＶｄｍａｘをテーブル１０１ＢとしてドライバＩＣ４７に格納している。なお、テーブル１０１Ｂを、マイコン４４に備えてもよい。

図９に示すように、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３の近傍の温度Ｔをサーミスタ電圧モニタ回路６８から取得する。昇圧回路駆動部５０は、取得した温度Ｔに対応する閾値Ｖｄｍａｘをテーブル１０１Ｂから取得する。つまり、昇圧回路駆動部５０は、テーブル１０１Ｂを用いて、昇圧ドライバ６３の近傍の温度Ｔに応じて閾値Ｖｄｍａｘを補正する。

昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄが温度Ｔに対応する閾値Ｖｄｍａｘになったときに、ローレベルのゲート信号Ｖｇを昇圧ドライバ６３に供給し、昇圧ドライバ６３をオフにする。

（第４の実施形態）
次に、図１１〜図１４を用いて、本発明の第４の実施形態による昇圧回路５１Ｄの構成を説明する。

本実施形態では、以下で説明するように、ゲート電圧Ｖｇの測定値及び温度Ｔの測定値に基づいて、昇圧ドライバ６３をオフするトリガーとなる閾値Ｖｄｍａｘを補正するようになっている。

最初に、図１１を用いて、昇圧回路５１Ｄの構成を説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられる昇圧回路５１Ｄの構成を説明するための図である。

図１１では、モニタ部６７は、ゲート電圧モニタ回路６５とサーミスタ電圧モニタ回路６８を備える。また、ドライバＩＣ４７は、テーブル１０１Ｃを備える。なお、テーブル１０１Ｃの詳細は、図１４を用いて後述する。

次に、図１２〜図１４を用いて、テーブル１０１Ｃを作成する処理を説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブル１０１Ｃを作成する処理を示すフローチャートである。図１３は、本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブル１０１Ｃに格納する閾値Ｖｄｍａｘの計算方法を説明するための図である。図１４は、本発明の第４の実施形態による昇圧装置に用いられるテーブル１０１Ｃの構成図である。

図１２に示すように、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇをオンする（ステップＳ１０１）。次に、昇圧回路駆動部５０は、定電流源を用いて昇圧コイル６２、昇圧ドライバ６３に既知の電流Ｉ_１を流す（ステップＳ１０２）。その後、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄ１を測定する（ステップＳ１０３）。

昇圧回路駆動部５０は、定電流源を用いて昇圧コイル６２、昇圧ドライバ６３に電流Ｉ_１と異なる既知の電流Ｉ_２を流す（ステップＳ１０４）。昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄ２を測定する（ステップＳ１０５）。

昇圧回路駆動部５０は、２つの既知の電流Ｉ_１、Ｉ_２と測定されたオン電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２よりテーブルを作成し（ステップＳ１０６）、作成したテーブルをマイコン４４もしくはドライバＩＣ４７に格納する。

詳細には、ゲート電圧Ｖｇ、温度Ｔが一定の下、昇圧ドライバ６３に流れる電流Ｉ_ＦＥＴとドレイン電圧Ｖｄとの間には、図１３に示すように、線形近似の関係が成立する。昇圧回路駆動部５０は、図１３に示す２点（Ｉ_１，Ｖｄ１）、（Ｉ_２，Ｖｄ２）から、回帰係数（直線Ｌの傾き）を求め、所定の閾値Ｉ_Ｍａｘに対応するＶｄｍａｘを計算する。

昇圧回路駆動部５０は、サーミスタ電圧モニタ回路６８から温度Ｔを取得し、取得した温度Ｔと計算したＶｄｍａｘとを対応づけてテーブル１０１Ｃに記憶する。この動作を、ゲート電圧Ｖｇを変化させながら（例えば、Ｖｇ＝Ｘ、Ｙ、・・・）、及び温度Ｔを変動させながら（Ｔ＝Ａ３、Ｃ３、・・・）繰り返すことにより、昇圧回路駆動部５０はテーブル１０１Ｃを作成する。

このようにして、テーブル１０１Ｃは、図１４に示すように、温度Ｔ及びゲート電圧Ｖｇの組合せと、オン電圧Ｖｄｍａｘとを対応付けて記憶する。

図１１に示すように、昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のゲート電圧Ｖｇをゲート電圧モニタ回路６５から取得し、昇圧ドライバ６３の近傍の温度Ｔをサーミスタ電圧モニタ回路６８から取得する。

昇圧回路駆動部５０は、取得したゲート電圧Ｖｇ及び温度Ｔに対応する閾値Ｖｄｍａｘをテーブル１０１Ｃから取得する。つまり、昇圧回路駆動部５０は、テーブル１０１Ａを用いて、ゲート電圧Ｖｇ及び温度の組合せに応じて閾値Ｖｄｍａｘを補正する。

昇圧回路駆動部５０は、昇圧ドライバ６３のオン電圧Ｖｄがゲート電圧Ｖｇ及び温度の組合せに対応する閾値Ｖｄｍａｘになったときに、ローレベルのゲート信号Ｖｇを昇圧ドライバ６３に供給し、昇圧ドライバ６３をオフにする。

以上説明したように、本実施形態によれば、電流モニタ用のシャント抵抗を使用することなく、高精度で昇圧電流をモニタし制御することができる。また、昇圧ドライバ６３をオフするトリガーとなる閾値Ｖｄｍａｘを補正（校正）することにより精度の高い電流検出が可能となる。

本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

上記第２の実施形態において、ゲート電圧Ｖｇの代わりとして、バッテリ電圧のようなゲート電圧を生成している電圧源をモニタしてもよい。

上記第第１〜第４の実施形態において、昇圧回路５１（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ）、ハイサイドドライバ５２、ローサイドドライバ５３は、ドライバＩＣ４７の内部、外部のどちらに配置してもよい。また、ドライバＩＣ４７をドライバもしくはプリドライバどちらの役割で使用してもよい。

上記第第１〜第４の実施形態では、昇圧回路５１は昇圧電圧を燃料噴射弁５のコイル負荷５４に印加しているが、負荷であれば何でもよい。

１…エンジン
２…ピストン
３…吸気弁
４…排気弁
５…燃料噴射弁
６…点火プラグ
７…点火コイル
８…水温センサ
９…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０…吸気管
１１…排気管
１２…三元触媒
１３…酸素センサ
１４…ＥＧＲ弁
１５…コレクタ
１６…クランク角センサ
１８…ＥＧＲ通路
１９…スロットル弁
２０…ＡＦＭ
２１…燃焼室
２２…アクセル開度センサ
２３…燃料タンク
２４…低圧燃料ポンプ
２５…高圧燃料ポンプ
２６…燃料圧力センサ
２７…燃料噴射制御装置
４１…バッテリ
４２…マイコンの入出力ポート
４３…電源ＩＣ
４４…マイコン
４５…Ａ／Ｄコンバータ
４６…マイコン内部の通信部
４７…ドライバＩＣ（もしくはプリドライバ）
４８…ドライバ駆動部
４９…ドライバＩＣ内部の通信部
５０…昇圧回路駆動部
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ…昇圧回路
５２…ハイサイドドライバ
５３…ローサイドドライバ
５４…コイル負荷
６１…シャント抵抗
６２…昇圧コイル
６３…昇圧ドライバ
６４…昇圧ダイオード
６５…ゲート電圧モニタ回路
６６…サーミスタ
６７…モニタ部
６８…サーミスタ電圧モニタ回路
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ…テーブル

Claims

スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン／オフされることにより電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記スイッチング素子をオン／オフする昇圧回路駆動部と、を備え、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子をオフしてからの期間を示すオフ時間が第１の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオンし、
前記スイッチング素子のオン電圧が第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフする昇圧装置であって、
前記スイッチング素子のゲート電圧を測定するゲート電圧モニタ回路と、
ゲート電圧と第２の閾値を対応付けて記憶する第１のテーブルと、をさらに備え、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子のオン電圧が、測定されたゲート電圧に対応する前記第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフする
ことを特徴とする昇圧装置。
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン／オフされることにより電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記スイッチング素子をオン／オフする昇圧回路駆動部と、を備え、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子をオフしてからの期間を示すオフ時間が第１の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオンし、
前記スイッチング素子のオン電圧が第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフする昇圧装置であって、
温度を測定する温度測定部と、
温度と第２の閾値を対応付けて記憶する第２のテーブルと、をさらに備え、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子のオン電圧が、測定された温度に対応する前記第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフする
ことを特徴とする昇圧装置。
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン／オフされることにより電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記スイッチング素子をオン／オフする昇圧回路駆動部と、を備え、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子をオフしてからの期間を示すオフ時間が第１の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオンし、
前記スイッチング素子のオン電圧が第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフする昇圧装置であって、
前記スイッチング素子のゲート電圧を測定するゲート電圧モニタ回路と、
温度を測定する温度測定部と、
温度及びゲート電圧の組合せと、第２の閾値とを対応付けて記憶する第３のテーブルと、をさらに備え、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子のオン電圧が、測定された温度及び測定されたゲート電圧の組合せに対応する前記第２の閾値になったときに、前記スイッチング素子をオフする
ことを特徴とする昇圧装置。
前記請求項３に記載の昇圧装置であって、
前記昇圧回路駆動部は、
前記スイッチング素子に第１の電流値の電流を流したときの前記スイッチング素子のオン電圧を示す第１のオン電圧を測定し、
前記スイッチング素子に第２の電流値の電流を流したときの前記スイッチング素子のオン電圧を示す第２のオン電圧を測定し、
前記第１及び第２の電流値と前記第１及び前記第２のオン電圧とに基づいて、前記第２の閾値を計算し、
測定された温度及び測定された前記ゲート電圧の組合せと、計算された前記第２の閾値とを対応付けて前記第３のテーブルに記憶する
ことを特徴とする昇圧装置。