JP7110613B2 - 負荷駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷駆動装置に関する。

この種の装置においては、制御部の構成を小型化、高機能化することが要求されているが、一方で発熱を抑制することが課題となっている。

特に発熱が大きいものとして、自動車などの燃料噴射装置の駆動装置がある。負荷である電磁弁の駆動においては、通電と回生電流の経路を構成するダイオードが発熱源となるので、近年これをＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いることで同期整流方式を採用している。

ところで、このように同期整流方式では、ＭＯＳＦＥＴなどの３端子素子を用いるので、ゲート端子の地絡異常を検出する方式として、ゲート端子の電位をモニタする方式が採用される。しかし、ゲート端子の電位モニタ用の端子を設けることは、駆動ＩＣのピンを増加させることとなり、コストアップにつながる問題がある。

特開２０１３－２０４４４２号公報 特開２０１３－２５１９７５号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、制御部の端子を増加させることなくゲート端子の電位モニタをすることができるようにした負荷駆動装置を提供することにある。

請求項１および請求項２に記載の負荷駆動装置は、電磁弁への給電を、通電用のゲート駆動型の第１スイッチング素子および還流用のゲート駆動型の第２スイッチング素子を制御回路によりオンオフ駆動する同期整流型の電磁弁駆動装置である。前記第１スイッチング素子は、高圧電源から給電するための高圧用スイッチング素子と、前記高圧電源よりも低圧の通常電源から給電するための通常用スイッチング素子とが設けられる。前記第２スイッチング素子には、寄生ダイオードが並列に設けられており、前記寄生ダイオードの順方向電圧は、前記第２スイッチング素子のオン時の主端子間電圧よりも大きい電圧となっている。前記制御回路は、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動したときに、前記第２スイッチング素子の端子間電圧を検出して通常オン時の電圧よりも小さく設定される閾値電圧以下のときにゲート地絡故障を判定する。請求項１に記載の負荷駆動装置において、前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動後であって、前記第１スイッチング素子のオフ後所定時間が経過した時点で実施する。請求項２に記載の負荷駆動装置において、前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動後であって、前記第１スイッチング素子のオフ後所定の還流電流レベルになった時点で実施する。

上記構成を採用することにより、第１スイッチング素子をオン駆動した後に、第２スイッチング素子をオン駆動して電磁弁に発生する還流電流を流す同期整流方式の構成で、制御回路により、第２スイッチング素子をゲートオン駆動したときに、第２スイッチング素子の端子間電圧を検出して通常オン時の電圧よりも小さく設定される閾値電圧以下のときにゲート地絡故障を判定するので、第２スイッチング素子のゲート地絡故障判定のために制御回路において端子を増設することなく実施できる。

第１実施形態を示す電気的構成図 動作の流れを示す図（その１） 動作の流れを示す図（その２） タイミングチャート 作用説明図 第２実施形態の動作の流れを示す図（その１） 動作の流れを示す図（その２） 作用説明図 第３実施形態を示す動作の流れを示す図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図５を参照して説明する。図１は内燃機関への燃料噴射を行うための負荷駆動装置１の電気的構成を示すもので、誘導性負荷である電磁弁２を駆動する。

負荷駆動装置１は、制御回路３により駆動制御され、制御回路３はマイコン４からの指令により動作する。電磁弁２の両端子は、それぞれ出力端子Ａ、Ｂに接続されている。電磁弁２の駆動系統は次のように構成される。駆動用の電源は２つ設けられる。車載バッテリの正極端子に接続される直流電源ＶＢおよび直流電源ＶＢから昇圧回路を介して昇圧した高圧電源ＶＨである。

高圧電源ＶＨは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの放電用ＭＯＳ５を介して出力端子Ａに接続される。出力端子Ｂは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの気筒ＭＯＳ６および抵抗７を直列に介してグランドに接続されている。放電ＭＯＳ５には寄生ダイオード５ａが内蔵されており、気筒ＭＯＳ６には、寄生ダイオード６ａが内蔵されている。

出力端子Ａは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの還流ＭＯＳ８を介してグランドに接続される。還流ＭＯＳ８は寄生ダイオード８ａを内蔵している。出力端子Ｂとグランドとの間にコンデンサ９が接続される。抵抗７に並列にコンデンサ１０が接続される。

直流電源ＶＢは、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴの定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２を直列に介して出力端子Ａに接続される。定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２は、ソースを共通に接続した状態である。定電流ＭＯＳ１１は寄生ダイオード１１ａを内蔵し、逆流防止ＭＯＳ１２は寄生ダイオード１２ａを内蔵している。出力端子Ｂから高圧電源ＶＨに順方向にダイオード１３が接続される。

なお、上記構成において、放電ＭＯＳ５および定電流ＭＯＳ１１は第１スイッチング素子として機能し、また、放電ＭＯＳ５は高圧用スイッチング素子、定電流ＭＯＳ１１は通常用スイッチング素子として機能し、還流ＭＯＳ８は第２スイッチング素子として機能するものである。

制御回路３には、放電ＭＯＳ５のゲートが抵抗１４を介して接続されるとともに、気筒ＭＯＳ６のゲートが抵抗１５を介して接続される。制御回路３は、放電ＭＯＳ５および気筒ＭＯＳ６を駆動して高圧電源ＶＨから電磁弁２に給電する。制御回路３には、還流ＭＯＳ８のゲートが抵抗１６を介して接続される。制御回路３は、気筒ＭＯＳ６および還流ＭＯＳ８を駆動して電磁弁２の還流電流を流す。

制御回路３には、定電流ＭＯＳ１１のゲートが抵抗１７を介して接続されるとともに、逆流防止ＭＯＳ１２のゲートが抵抗１８を介して接続される。制御回路３は、定電流ＭＯＳ１１、逆流防止ＭＯＳ１２および気筒ＭＯＳ６を駆動して直流電源ＶＢから給電する。高圧電源ＶＨから電磁弁２に給電する場合には、制御回路３により逆流防止ＭＯＳ１２がオフ状態に保持され、直流電源ＶＢ側に電流が流れないように制御される。

また、放電ＭＯＳ５のソースは、直接制御回路３に接続されるとともに、抵抗１９およびコンデンサ２０の直列回路を介して制御回路３に接続されている。さらに、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２の共通のソースは、直接制御回路３に接続されるとともに、抵抗２１およびコンデンサ２２の直列回路を介して制御回路３に接続される。さらに、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２の共通のソースは、抵抗２３およびコンデンサ２４の直列回路を介して制御回路３に接続されている。なお、上記した抵抗とコンデンサからなる３つの直列回路は、それぞれブートストラップ回路を構成していて、放電ＭＯＳ５、定電流ＭＯＳ１１のオン状態を保持するために用いられる。

また、制御回路３には、内部に故障検出回路３０が設けられている。故障検出回路３０は、故障検出用の第１コンパレータ３１、第２コンパレータ３２およびバイアス電源３３を備え、還流ＭＯＳである還流ＭＯＳ８のドレイン端子（出力端子Ａ）の検出電圧ＶＤＳを検出するように設けられている。

ここで、第１コンパレータ３１および第２コンパレータ３２には、非反転入力端子に検出電圧ＶＤＳが入力され、反転入力端子に閾値電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２がそれぞれに入力される。第１コンパレータ３１は、過電流を判定するためのもので、過電流検出電圧である閾値電圧Ｖｔｈ１との比較を実施する。第２コンパレータ３２は、ゲート地絡故障検出用の閾値電圧Ｖｔｈ２との比較を実施する。バイアス電源３３は、例えば、還流ＭＯＳ８のドレインに基準電圧Ｖｓ（例えば２．５Ｖ）を印加するものである。

次に、上記構成の作用について図２～５も参照して説明する。負荷駆動装置１の制御回路３は、マイコン４から駆動信号ＴＱが与えられると、電磁弁２に対して、燃料噴射のための通電制御を実施して開弁動作を実施する。この場合、制御回路３は、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ０で駆動信号ＴＱがオンになると、図４（ｅ）に示すように、時刻ｔ１に気筒ＭＯＳ６をオン駆動し、続いて図４（ｃ）に示すように放電ＭＯＳ５をオン駆動する。

これにより、高圧電源ＶＨから放電ＭＯＳ５、電磁弁２、気筒ＭＯＳ６および抵抗７の経路で通電路が形成され、電磁弁２に通電される。高圧電源ＶＨは、昇圧コンデンサなどに電荷が蓄積されていてこれを放電させることで電磁弁２に給電する。これにより、電磁弁２には、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ２から徐々に負荷電流Ｉｄが上昇するように流れる。また、これによって、時刻ｔ３になると電磁弁２は所定位置まで駆動された状態となる。

なお、このとき図４（ｄ）に示すように、制御回路３は、定電流ＭＯＳ１１もオン駆動している。この場合、高圧電源ＶＨから正常に給電動作が行われる場合には、定電流ＭＯＳ１１がオン状態となっても、出力端子Ａは高圧電源ＶＨに近い電位となっているので、直流電源ＶＢ側から給電されることはなく、逆流防止ＭＯＳ１２によって直流電源ＶＢ側に逆流することも阻止されている。

放電ＭＯＳ５のオン状態では、出力端子Ａの電位は、ほぼ高圧電源ＶＨの電圧まで引き上げられた状態であるから、図４（ｈ）に示すように、基準電位Ｖｓを大幅に上回る高い電圧となっている。

制御回路３は、放電ＭＯＳ５のオン期間Ｔｏｎ１が経過して時刻ｔ３になると、放電ＭＯＳ５をオフさせる。これにより、電磁弁２に流れていた負荷電流Ｉｄは、高圧電源ＶＨからの給電が停止する。電磁弁２は誘導性であるから、放電ＭＯＳ５がオフした後は、オフ状態の還流ＭＯＳ８のダイオード８ａを介してグランド側から負荷電流Ｉｄが流れるようになる。負荷電流Ｉｄがダイオード８ａに流れる期間中においては、出力端子Ａの検出電圧ＶＤＳは、グランドレベルからダイオード８ａの順方向電圧Ｖｆ（＝０．７Ｖ）だけ下がった電位となる。

制御回路３は、放電ＭＯＳ５のオフ後、デッドタイムＴｘを経た後の時刻ｔ４に、図４（ｇ）に示すように、還流ＭＯＳ８をオン駆動する。これにより、図５に点線で経路を示しているように、グランドから還流ＭＯＳ８、電磁弁２、気筒ＭＯＳ６および抵抗７を介して電流経路が形成される。これによって、電磁弁２には、図４（ｂ）にも示すように、電磁弁２に継続的に負荷電流Ｉｄが還流電流として流れるようになる。

このとき、出力端子Ａの検出電圧ＶＤＳすなわち還流ＭＯＳ８のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、グランドレベルからオン状態の還流ＭＯＳ８の電圧すなわちドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓだけ下がった負の電圧となる。オン状態の還流ＭＯＳ８のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、オン抵抗Ｒｏｎに負荷電流Ｉｄを乗じた値となるので、検出電圧ＶＤＳは例えば－０．１～－０．３Ｖ程度のレベルとなる。

なお、後述するように、還流電流が流れるときに、還流ＭＯＳ８がオフ状態のままである場合には、図５に破線で経路を示すように、グランドから還流ＭＯＳ８の寄生ダイオード８ａ、電磁弁２、気筒ＭＯＳ６および抵抗７を介して電流経路が形成される。これによって、電磁弁２には、電磁弁２に継続的に負荷電流Ｉｄが還流電流として流れる。また、このとき、寄生ダイオード８ａでの電圧降下が順方向電圧Ｖｆである－０．７Ｖ程度となるので、検出電圧ＶＤＳから得られるドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓはグランドレベルから順方向電圧Ｖｆだけ低下した負の値となる。

この後、電磁弁２の負荷電流Ｉｄは徐々に低下し、所定の時間Ｔｐ１が経過すると、制御回路３は、図４（ｇ）に示すように、時刻ｔ５で還流ＭＯＳ８をオフ駆動する。続いて、制御回路３は、図４（ｄ）、（ｆ）に示すように、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２をオン駆動すると、デッドタイムＴｘを経た後の時刻ｔ６にともにオン状態となる。

これにより、直流電源ＶＢから定電流ＭＯＳ１１、逆流防止ＭＯＳ１２、電磁弁２、気筒ＭＯＳ６および抵抗７の経路で通電路が形成され、電磁弁２に通電される。直流電源ＶＢによる電磁弁２への通電で、図４（ｂ）に示すように、下降していた負荷電流Ｉｄが時刻ｔ６から再び上昇する。このとき、電磁弁２は、高圧電源ＶＨにより駆動された位置を保持するように通電された状態となる。

制御回路３は、直流電源ＶＢによる電磁弁２への通電を一定時間Ｔｏｎ２だけ実施した時刻ｔ７になると、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２をオフさせる。これにより、電磁弁２に流れていた負荷電流Ｉｄは、直流電源ＶＢからの給電が停止する。電磁弁２の誘導性により、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２がオフした後は、図５中に破線で示す経路すなわち、オフ状態の還流ＭＯＳ８のダイオード８ａを介してグランド側から負荷電流Ｉｄが流れるようになる。負荷電流Ｉｄがダイオード８ａに流れる期間中においては、出力端子Ａの検出電圧ＶＤＳは、グランドレベルからダイオード８ａの順方向電圧Ｖｆだけ下がった負の電位となる。

制御回路３は、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２のオフ後、デッドタイムＴｘを経た後の時刻ｔ１０に、図４（ｇ）に示すように、還流ＭＯＳ８をオン駆動する。これにより、電磁弁２に流れていた負荷電流Ｉｄは、グランドから還流ＭＯＳ８、電磁弁２、気筒ＭＯＳ６および抵抗７を介して電流経路が形成されるので、図４（ｂ）に示すように、継続的に負荷電流Ｉｄが流れる。

このとき、出力端子Ａの検出電圧ＶＤＳは、グランドレベルからオン状態の還流ＭＯＳ８の電圧すなわちドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓだけ下がった負の電位となる。オン状態の還流ＭＯＳ８のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、オン抵抗Ｒｏｎに負荷電流Ｉｄを乗じた値となるので、例えば－０．１～－０．３Ｖ程度のレベルとなる。

以下、同様にして、制御回路３は、時刻ｔ３からｔ１０までの制御動作を繰り返し、例えば直流電源ＶＢから電磁弁２への給電を３回繰り返すことによって、電磁弁２への定電流通電を実施する。これにより、電磁弁２の開弁状態は、通電期間中保持されるようになる。

また、図４に示しているように、更にこの後小さい負荷電流Ｉｄを流し続ける場合には、上記と同様にして直流電源ＶＢから短時間の通断電を繰り返すことで所定レベルの電流を保持するように制御される。

さて、上記のようにして、制御回路３は、電磁弁２に対して通電制御を行う際に、ダイアグ検出処理として、図２に示す放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実行し、還流ＭＯＳ８に過電流が流れているか否かの判定を行う。制御回路３は、この放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を所定時間間隔で実施する。

そして、制御回路３は、放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理の実施で、還流ＭＯＳオン時処理へ移行する処理になると、次に、図３に示す還流ＭＯＳオン時処理を実施する。この還流ＭＯＳオン時処理では、制御回路３は、還流ＭＯＳ８がゲート地絡故障状態であるか否かを判定する。

制御回路３は、上記した制御動作を時刻ｔ０で開始すると、ダイアグ検出処理として、まず図２の放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実施する。なお、以下の説明においては、図４のタイミングチャートで示す制御期間についても（ｔ１－ｔ２の期間）などとして参考に示す。

制御回路３は、ステップＳ１で、定電流ＭＯＳ１１がオン状態であるか否かを判断し、ＮＯの場合にはステップＳ２に進んで放電ＭＯＳ５がオン状態であるか否かを判断する。定電流ＭＯＳ１１および放電ＭＯＳ５のいずれもオフ状態の場合（ｔ０－ｔ２期間）には、ステップＳ３に進み、次回以降も引き続き放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実施する。

燃料噴射の動作が開始されると、最初に放電ＭＯＳ５がオンされるので、制御回路３は、ステップＳ２でＹＥＳとなってステップＳ４に移行し、検出電圧ＶＤＳを検出する。ここでは、放電ＭＯＳ５がオン動作したときに、出力端子Ａの電位が急に上昇することで、還流ＭＯＳ８が一時的にセルフターンオンすることがあり、これによって過電流が流れることがある。

制御回路３は、この状態が発生したときに、オン状態の還流ＭＯＳ８を大電流が流れてドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが大きくなる状態を検出するために、ステップＳ４で検出電圧ＶＤＳを検出する（ｔ２－ｔ３期間）。制御回路３は、ステップＳ５に進むと、検出した検出電圧ＶＤＳが閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるか否かを判断する。閾値電圧Ｖｔｈ１は過電流が流れた状態を判定するレベルに設定されており、ここでＮＯの場合には、制御回路３は、過電流が流れていないとしてステップＳ６に移行する。また、制御回路３は、ステップＳ５でＹＥＳの場合には、ステップＳ７に移行して過電流検出状態を判定して処理を終了する。

制御回路３は、ステップＳ６で放電ＭＯＳ５がオフ状態になったか否かを判断する。放電ＭＯＳ５のオン状態が継続している場合には、制御回路３は、ステップＳ６でＮＯと判断し、ステップＳ３を経て終了する。

この後、制御回路３は、繰り返し放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実施し（ｔ２－ｔ３期間）、放電ＭＯＳ５がオフするまで、上記した過電流の検出処理を実行する。そして、放電ＭＯＳ５がオフすると、制御回路３は、ステップＳ６でＹＥＳと判断し、ステップＳ８に移行する。制御回路３は、ここで、地絡回数カウンタＸに「０」をセットし、ステップＳ３を経て処理を終了する。

この後、制御回路３は、デッドタイムＴｘを経てから、還流ＭＯＳ８をオンして還流電流を流す。この期間（ｔ４－ｔ５期間）中は、制御回路３は、放電ＭＯＳ５および定電流ＭＯＳ１１がいずれもオフ状態であるから、放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を定期的に実施しても、過電流の検出処理を行うことなく、ステップＳ１～Ｓ３を経て処理を終了する。

次に、制御回路３は、還流ＭＯＳ８をオフさせてデッドタイムＴｘ（ｔ５－ｔ６期間）を経た後に、定電流ＭＯＳ１１および逆流防止ＭＯＳ１２をオンさせる（ｔ６－ｔ７期間）。このとき、制御回路３は、放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実施すると、ステップＳ１でＹＥＳとなり、ステップＳ９に移行する。制御回路３は、このステップＳ９で検出電圧ＶＤＳを検出し、次のステップＳ１０で閾値電圧Ｖｔｈ１と比較する。

この場合も、放電ＭＯＳ５の場合と同様に、定電流ＭＯＳ１１がオン状態になったときに、還流ＭＯＳ８が一時的にセルフターンオンすることで過電流が流れてしまう不具合の有無を判定する。制御回路３は、検出電圧ＶＤＳが閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるか否かを判断する。制御回路３は、ステップＳ１０でＮＯの場合には、ステップＳ１１に移行する。また、制御回路３は、ステップＳ１０でＹＥＳの場合には、ステップＳ７に移行して過電流検出を判定して処理を終了する。

制御回路３は、ステップＳ１１で定電流ＭＯＳ１１がオフ状態になったか否かを判断する。定電流ＭＯＳ１１のオン状態が継続している場合には、制御回路３は、ステップＳ１１でＮＯと判断し、ステップＳ３を経て終了する。

この後、制御回路３は、繰り返し放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実施し、定電流ＭＯＳ１１がオフするまで（ｔ６－ｔ７期間）、上記した過電流の検出処理を実行する。そして、定電流ＭＯＳ１１がオフすると、制御回路３は、ステップＳ１１でＹＥＳと判断し、ステップＳ１２に移行する。制御回路３は、ここで、還流ＭＯＳオン処理へ移行する設定を実施する。

この後、制御回路３は、還流ＭＯＳ８をオンして還流電流を流す。この期間中は、制御回路３は、図３に示す還流ＭＯＳオン時処理を実行する。制御回路３は、まず、ステップＰ１で、還流ＭＯＳ８がオン状態になるのを待機する。還流ＭＯＳ８がオン状態になると（時刻ｔ８）、制御回路３は、ステップＰ２に進み検出電圧ＶＤＳを検出し、次のステップＰ３で検出電圧ＶＤＳが閾値電圧Ｖｔｈ２以上であるか否かを判断する。なお、ここでは、制御回路３は、還流ＭＯＳ８がオンしてから所定時間待機して確実にオン状態となったときに検出電圧ＶＤＳを検出するようにしている。

前述のように、還流電流が流れるときに、還流ＭＯＳ８がオン状態にあるときは、還流ＭＯＳ８の内部を流れることで、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは電流値にオン抵抗を乗じた値となり、検出電圧ＶＤＳは－０．１～－０．３Ｖの範囲が一般的である。これに対して、制御回路３によるオン駆動制御をしているが還流ＭＯＳ８がオンしていない状態つまりゲート地絡故障が発生している状態では、還流電流が寄生ダイオード８ａを流れることになる。このとき、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓはダイオードの順方向電圧Ｖｆ相当となり、検出電圧ＶＤＳは－０．７Ｖ程度である。

この場合、還流電流はグランドからオン状態の還流ＭＯＳ８を介して電磁弁２側に流れるので、検出電圧ＶＤＳは、グランドレベルから還流ＭＯＳ８のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓ分だけ下がった負の電圧として検出される。したがって、検出電圧ＶＤＳは、還流ＭＯＳ８がオフ状態のときよりも大きい電圧値となる。

上記の理由から、閾値電圧Ｖｔｈ２は、検出電圧ＶＤＳが上記した還流ＭＯＳ８がオンしているときの電圧値とオフ状態で寄生ダイオード８ａに流れているときの電圧値との中間レベルに設定されている。

従って、制御回路３は、ステップＰ３でＹＥＳの場合には還流ＭＯＳ８が正常にオン動作している状態であるとしてステップＰ４を経て処理を終了する。ステップＰ４では、制御回路３は、次回の処理として放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実行する設定を行う。

一方、制御回路３は、ステップＰ３でＮＯの場合は、還流ＭＯＳ８がゲート地絡故障状態で異常状態であるとしてステップＰ５に移行する。制御回路３は、ステップＰ５で、地絡回数カウンタＸの値を「１」インクリメントする。制御回路３は、次のステップＰ６で、地絡回数カウンタＸの値が判定値ｐ以上になっているか否かを判定し、ＮＯの場合にはステップＰ４を経て処理を終了する。判定値ｐは、ゲート地絡故障を判定するための検出回数を設定するものである。

この後、制御回路３は、還流ＭＯＳ８をオフ制御してデッドタイムＴｘを経た後、再び定電流ＭＯＳ１１をオン駆動する（ｔ１０－ｔ１１期間）。これに伴って、制御回路３は、再び放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実行して定電流ＭＯＳ１１のオン時の過電流検出を実施する。そして、定電流ＭＯＳ１１がオフとなり、再び還流ＭＯＳオン時処理を実施する。

このようにして繰り返し還流ＭＯＳオン時処理を実施した結果、還流ＭＯＳ８の判定値ｐとして設定された回数に渡るゲート端子の地絡故障状態が検出されると、制御回路３は、ステップP６でＹＥＳとなり、ステップＰ７に移行して還流ＭＯＳ８のゲート端子の地絡検出を判定して処理を終了する。

上記したように、第１実施形態においては、還流ＭＯＳ８のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓを出力端子Ａの検出電圧ＶＤＳとすることにより、還流電流が還流ＭＯＳ８のオン状態で流れているのか、オンできない状態で寄生ダイオード８ａに流れているのかを検出する構成とした。これにより、制御回路３に検出用の端子を増設することなく、既存の端子を用いて還流ＭＯＳ８の過電流検出およびゲート地絡故障の検出動作を実施することができる。

また、上記実施形態においては、還流ＭＯＳ８のゲート地絡故障の判定処理で、定電流ＭＯＳ１１のオフ後の還流電流レベルが低い状態での還流ＭＯＳ８のオン時の検出電圧ＶＤＳを得るようにしたので、正常時と異常時とで電圧差を大きくすることができ、閾値電圧Ｖｔｈ２を判定しやすいレベルに設定して精度良く検出することができる。

さらに、上記実施形態においては、ゲート地絡故障の判定を、複数回（判定値ｐ）発生したときに実施するようにしたので、さらに精度の高い検出動作を実施することができる。

（第２実施形態）
図６から図８は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、還流ＭＯＳオン時処理を放電ＭＯＳ５オフ後、還流ＭＯＳ８のオン時においても実施するようにしている。

この実施形態では、第１実施形態における図２の放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理に対して、図６の放電ＭＯＳ／定電流ＭＯＳオン時処理を実施する。変更点は、第１に、放電ＭＯＳ５のオフ後、ステップＳ８を実施してからステップＳ１２に移行して還流ＭＯＳオン時処理に移行する設定としたことである。

第２の変更点は、図７に示すように、還流ＭＯＳオン時処理を実施する場合に、ステップＰ１とステップＰ２との間に、ステップＰ１ａおよびステップＰ１ｂを追加したことである。ステップＰ１ａは、還流ＭＯＳのオン動作が定電流ＭＯＳ１１をオフした後であるか否かを判断し、ＮＯの場合つまり放電ＭＯＳ５をオフした後である場合にはステップＰ１ｂにて一定時間Ｔｄだけ待機してからステップＰ２に進むようにしている。

これは、次のような理由による。定電流ＭＯＳ１１のオン時においては、電磁弁２に流れる電流が比較的小さいので、オフ後の還流電流も大きくない。このため、出力端子Ａの検出電圧ＶＤＳは、還流ＭＯＳ８のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓに相当する－０．１～－０．３Ｖの範囲である。また、還流ＭＯＳ８がゲート地絡故障をおこしてオフ状態である場合には、検出電圧ＶＤＳは－０．７Ｖ程度であるから、これらの間のレベルに閾値電圧Ｖｔｈ２を設定することで判定をすることができた。

これに対して、放電ＭＯＳ５のオフ後においては、電磁弁２に流れる電流が大きく、図４（ｂ）に示したように、オフ後の還流電流も大きくなるので、還流ＭＯＳ８のオン直後のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは電流に比例して大きくなるので、検出電圧ＶＤＳも－０．３Ｖを下回って－０．７Ｖに近いレベルとなる。このため、閾値電圧Ｖｔｈ２の設定幅が狭く、ゲート地絡故障を検出するのが難しくなる。

そこで、この実施形態では、還流ＭＯＳオン時処理を実施する場合に、放電ＭＯＳ５をオフした後である場合にはステップＰ１ｂにて一定時間Ｔｄだけ待機してからステップＰ２に進むようにしている。図８を参照してこの待機時間Ｔｄを設ける場合について説明する。

時刻ｔ３で放電ＭＯＳ５がオフし、デッドタイムＴｘを経て時刻ｔ４で還流ＭＯＳ８がオンすると、還流電流が大きいため、正常にオン動作した場合でも検出電圧ＶＤＳはゲート地絡故障レベルに近いレベルとなっている。このため、検出電圧ＶＤＳはまだ閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さく、この時点でステップＰ２を実施して検出電圧ＶＤＳを検出すると、制御回路３は、ステップＰ３でＮＯと判定してしまうことになる。

この後、還流電流が充分下がってくると、還流ＭＯＳ８が正常にオン状態となっている場合には、定電流ＭＯＳ１１の場合と同等のレベルまで検出電圧ＶＤＳが上昇するので、ゲート地絡故障レベルとの差が大となる。

これらを踏まえると、時刻ｔ４から検出電圧ＶＤＳが閾値電圧Ｖｔｈ２に達するまでの時間Ｔｄｘ以上経過した時点以降、時刻ｔ５までの期間が検出期間Ｔｄｅｔとなる。ステップＰ１ｂでの待機時間Ｔｄは、検出期間Ｔｄｅｔ中であれば適宜の時間に設定することができる。

この結果、第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、放電ＭＯＳ５オフ後の還流ＭＯＳ８のオン時においてもゲート地絡故障検出を実施することができるので、より精度良く検出処理を実施できる。

（第３実施形態）
図９は第３実施形態を示すもので、以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、還流ＭＯＳオン時処理を放電ＭＯＳ５オフ後、還流ＭＯＳ８のオン時においても実施する場合に、還流ＭＯＳオン時処理のステップＰ１ｂを実施したのに対して、還流電流のレベルによりステップＰ２の実施タイミングを設定するものである。

すなわち、図９に示すように、制御回路３は、還流ＭＯＳオン時処理を実施する場合に、放電ＭＯＳ５をオフした後である場合にはステップＰ１ｃにて還流電流Ｉｄが所定レベルとして設定した閾値電流Ｉｄｔｈ以下の状態になるまで待機するようにした。

このとき、制御回路３は、第２実施形態で説明したのと同様の理由により、電流検出抵抗３による還流電流（負荷電流）Ｉｄの値をモニタして、閾値電流Ｉｄｔｈ以下になるまで、ステップＰ１ｃで待機する。
したがって、このような第３実施形態によっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。

上記第１実施形態および第２実施形態においては、定電流ＭＯＳ１１オフ後の還流ＭＯＳ８オン時におけるゲート地絡故障の検出をしているが、放電ＭＯＳ５オフ後の還流ＭＯＳ８オン時のみでゲート地絡故障の検出を実施することもできる。

この場合、電磁弁２による燃料噴射の１サイクルでは放電ＭＯＳ５は１回のオン動作であるから、複数サイクルに渡ってゲート地絡故障が検出されたときに、故障判定をするようにしても良い。

また、同様にして、定電流ＭＯＳ１１オフ後の還流ＭＯＳ８オン時におけるゲート地絡故障の検出においても、複数サイクルに渡って実施した結果によりゲート地絡故障の判定をしても良い。

還流ＭＯＳ８オン時におけるゲート地絡故障の検出は、オン時に毎回実施するのではなく、適宜のタイミングで実施することもできる。
電磁弁２への通電をするための放電ＭＯＳ５および定電流ＭＯＳ１１を第１スイッチング素子として設ける構成を示したが、いずれか一方のみを第１スイッチング素子として設ける構成においても適用することができる。

第１スイッチング素子および第２スイッチング素子は、ともにＭＯＳＦＥＴを用いる場合を示したが、ゲート駆動形であれば例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）にも適用できる。
また、還流ＭＯＳ８が備える寄生ダイオード８ａは、外付けのものを用いることもできる。
過電流検出は、電流検出抵抗７の端子電圧により検出することもできる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は負荷駆動装置、２は電磁弁（負荷）、３は制御回路、５は放電ＭＯＳ（第１スイッチング素子、高圧用スイッチング素子）、６は気筒ＭＯＳ、７は電流検出抵抗、８は還流ＭＯＳ（第２スイッチング素子）、１１は定電流ＭＯＳ（第１スイッチング素子、通常用スイッチング素子）、１２は逆流防止ＭＯＳ、３０は故障検出回路、３１は第１コンパレータ、３２は第２コンパレータ、３３は基準電源である。

Claims (9)

1. 電磁弁（２）への給電を、通電用のゲート駆動型の第１スイッチング素子（５、１１）および還流用のゲート駆動型の第２スイッチング素子（８）を制御回路（３）によりオンオフ駆動する同期整流型の電磁弁駆動装置であって、
   前記第１スイッチング素子は、高圧電源から給電するための高圧用スイッチング素子と、前記高圧電源よりも低圧の通常電源から給電するための通常用スイッチング素子とが設けられ、
   前記第２スイッチング素子には、寄生ダイオード（８ａ）が並列に設けられており、
   前記寄生ダイオードの順方向電圧は、前記第２スイッチング素子のオン時の主端子間電圧よりも大きい電圧となっており、
   前記制御回路は、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動したときに、前記第２スイッチング素子の端子間電圧を検出して通常オン時の電圧よりも小さく設定される閾値電圧以下のときにゲート地絡故障を判定し、
   前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動後であって、前記第１スイッチング素子のオフ後所定時間が経過した時点で実施する負荷駆動装置。
2. 電磁弁（２）への給電を、通電用のゲート駆動型の第１スイッチング素子（５、１１）および還流用のゲート駆動型の第２スイッチング素子（８）を制御回路（３）によりオンオフ駆動する同期整流型の電磁弁駆動装置であって、
   前記第１スイッチング素子は、高圧電源から給電するための高圧用スイッチング素子と、前記高圧電源よりも低圧の通常電源から給電するための通常用スイッチング素子とが設けられ、
   前記第２スイッチング素子には、寄生ダイオード（８ａ）が並列に設けられており、
   前記寄生ダイオードの順方向電圧は、前記第２スイッチング素子のオン時の主端子間電圧よりも大きい電圧となっており、
   前記制御回路は、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動したときに、前記第２スイッチング素子の端子間電圧を検出して通常オン時の電圧よりも小さく設定される閾値電圧以下のときにゲート地絡故障を判定し、
   前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動後であって、前記第１スイッチング素子のオフ後所定の還流電流レベルになった時点で実施する負荷駆動装置。
3. 前記制御回路は、前記閾値電圧よりも大きい過電流検出電圧が設定され、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動したときに、前記第２スイッチング素子の端子間電圧が前記過電流検出電圧以上のときに過電流故障を判定する請求項１または２に記載の負荷駆動装置。
4. 前記制御回路は、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動したときに、前記過電流故障が検出されなかった場合に、前記第２スイッチング素子の端子間電圧が前記閾値電圧未満のときにゲート地絡故障を判定する請求項３に記載の負荷駆動装置。
5. 前記制御回路は、前記電磁弁への通電サイクルにおいては、駆動時に前記高圧用スイッチング素子を所定期間オンさせて駆動し、その後、前記通常用スイッチング素子を所定期間オンさせる保持動作を複数回実施し、
   前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、前記第１スイッチング素子として前記通常用スイッチング素子を対象とする請求項１から４のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
6. 前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、１回の前記通電サイクル中の複数回の検出結果もしくは複数回に渡る前記通電サイクルの検出結果に基づいて実施する請求項５に記載の負荷駆動装置。
7. 前記制御回路は、前記電磁弁への通電サイクルにおいては、駆動時に前記高圧用スイッチング素子を所定期間オンさせて駆動し、その後、前記通常用スイッチング素子を所定期間オンさせる保持動作を複数回実施し、
   前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、前記第１スイッチング素子として前記高圧用スイッチング素子を対象とする請求項１から４のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
8. 前記制御回路は、前記ゲート地絡故障の判定を、複数回の前記通電サイクルに渡る複数回の検出結果に基づいて実施する請求項７に記載の負荷駆動装置。
9. 前記制御回路は、前記第２スイッチング素子の端子間電圧の検出を、前記第２スイッチング素子をゲートオン駆動の後所定時間後に実施する請求項１から８のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。

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