JPH1026245A

JPH1026245A - 電磁弁駆動装置

Info

Publication number: JPH1026245A
Application number: JP19521396A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kono; 弘三河野; Masuhiro Otsuka; 益弘大塚
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1998-01-27
Anticipated expiration: 2016-07-08
Also published as: JP3121269B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁弁駆動用のハイサイドスイッチのオン、
オフ制御を高電圧で効率よく行うことができるようにし
た電磁弁駆動装置を提供すること。【解決手段】直流電源２１から電力の供給を受け昇圧
して高圧電圧ＶＰを得る昇圧回路２３と、高圧電圧ＶＰ
を電磁弁ＳＶのソレノイドコイル２１へ印加するのを制
御するための電界効果トランジスタ２４と、コンデンサ
４１とを有し、直流電源２２と昇圧回路２３とによって
コンデンサ４１に電界効果トランジスタ２４のオン、オ
フ制御用の制御用高圧電圧ＶＣＰを充電しておき、所要
のタイミングで電界効果トランジスタ２４のゲート電極
に印加するようにした。このコンデンサ４１は、ソレノ
イドコイル２１に誘起する負電圧を利用して充電するよ
うにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁の駆動をハ
イサイドスイッチ素子により行うようにした電磁弁駆動
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁弁を駆動する場合、その駆動回路は
電磁弁と直列に半導体スイッチング素子等を接続し、こ
の半導体スイッチング素子を外部からの制御信号によっ
てオン、オフ制御し、これにより電磁弁への励磁電流を
制御するようにした構成が一般的である。このようなス
イッチング素子は通常電磁弁のローサイドに配置される
場合が多い。しかし、自動車等で使用される電磁弁を駆
動する場合には、安全性の面からハイサイドスイッチに
て電磁弁を駆動したいという要求が強まっている。その
理由は、自動車等はボディがバッテリーの負極端子に接
続されているので、駆動線がボディとショート故障をし
た場合でもスイッチから見てアース側に電磁弁を配置し
たシステム（ハイサイドスイッチシステム）では電磁弁
が誤って付勢されることがないので安全だからである。

【０００３】電磁弁をアース側に配置してこの電磁弁を
ハイサイドスイッチにより駆動するようにした構成は、
例えば特開平６−２６５８９号公報に開示されている。
ここに開示されている電磁弁駆動回路は、図１８に示さ
れるように、直流電源１の直流電圧を昇圧回路６によっ
て昇圧し、その昇圧された直流電圧を電磁弁プルアップ
用スイッチング素子であるトランジスタ２を介して電磁
弁５へプルアップ電圧として印加供給するように構成し
たものである。昇圧回路６はリアクトル７、ダイオード
８、コンデンサ９、チョッパ用ＮＰＮトランジスタ１０
により構成されている。トランジスタ３、抵抗器４、逆
流阻止用ダイオード１１によって構成されているのは電
磁弁５を定電流駆動するための回路である。

【０００４】この回路の動作は次の通りである。トラン
ジスタ２および３をＯＮにすると、昇圧回路６によって
昇圧されコンデンサ９に充電された電圧がトランジスタ
２を介して電磁弁５に印加される。したがって電磁弁５
には駆動に十分な大きさの電流が流れ、これにより発生
した強力な電磁力によって電磁弁５が素早く動作する。
そしてトランジスタ２をＯＦＦにすると、抵抗器４によ
り制限された保持電流がトランジスタ３を介して電磁弁
５に流れる。かくして電磁弁５は上記保持電流による電
磁力によって一定期間保持され続ける。その後、トラン
ジスタ３をＯＦＦにすると電磁弁５への通電が断たれて
電磁弁５が開く。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ハイサイド型のスイッチをＮＰＮトランジスタで構成し
た場合、その駆動回路は図１９に示されるような構成と
なる。ここでは、トランジスタ２の駆動のためにＰＮＰ
型の別のトランジスタ１２が用いられている。一般に、
電磁弁５に流れる電流を直接オン、オフするトランジス
タ２のＶ_CE1はその前段のトランジスタ１２のＶ_CE2に
比べて大きい。例えばトランジスタ１２のＶ_CE2は約
０．３Ｖ程度であるがトランジスタ２のＶ_CE1は約２．
３Ｖ程度となる。これはトランジスタ１２のＶ_CE2とト
ランジスタ２のＶ_BEとを加えた値となっている。したが
って、電磁弁５への電流を２Ａとすると、トランジスタ
２における消費電力は４．６Ｗとなり、この値は無駄な
消費電力という点と発熱という点で好ましくない。さら
に、電磁弁の最低作動電圧も２．３Ｖ分上昇してしまう
という不具合を生じる。ハイサイドスイッチとしては、
この他にＮチャンネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）の使用も考えられるが、同様の問題を生じる。した
がって、Ｎチャンネル型のＦＥＴ又はＮＰＮ型のトラン
ジスタをハイサイドスイッチ素子として効率よく使用す
るためには、電磁弁駆動電圧よりも高い電圧を作る必要
がある。

【０００６】本発明の目的は、したがって、電磁弁駆動
用のハイサイドスイッチのオン、オフ制御を高電圧で効
率よく行うことができるようにして従来技術における上
述の不具合等を解決するようにした電磁弁駆動装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明の特徴は、電磁弁を駆動するための電
磁弁駆動装置において、直流電源と、該直流電源から電
力の供給を受け該直流電源の出力電圧を昇圧して高圧電
圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧を前記電磁弁のソレノ
イドコイルへ印加するのを制御するための半導体スイッ
チング素子として前記電磁弁のハイサイドに設けられた
Ｎチャンネル型電界効果トランジスタ又はＮＰＮ型トラ
ンジスタと、コンデンサを含み、前記直流電源と前記昇
圧回路とによって該コンデンサに前記半導体スイッチン
グ素子のオン、オフ制御用の制御用高圧電圧を充電して
おくための高圧電圧蓄積回路と、該制御用高圧電圧を所
要のタイミングで前記半導体スイッチング素子の制御電
極に印加するためのスイッチング回路とを備えた点にあ
る。

【０００８】この構成によると、装置の電源を投入する
ことにより、コンデンサには直流電源と昇圧回路の両方
から充電電流が流れる。コンデンサの充電電流が直流電
源の電圧と略等しくなると直流電源からコンデンサへは
充電電流が流れなくなり、コンデンサへの充電電流は昇
圧回路からのみとなる。このようにしてコンデンサは高
圧電圧のレベルにまで充電される。しかる後、所望のタ
イミングでスイッチング回路が作動すると、コンデンサ
に蓄えられていた制御用高圧電圧が半導体スイッチング
素子の制御電極に印加されて半導体スイッチング素子が
オンとなり制御用の高圧電圧によりその導通抵抗を非常
に低い値とすることができる。この結果、半導体スイッ
チング素子における電力損を著しく小さくすることがで
きる。

【０００９】請求項２の発明の特徴は、請求項１の発明
において、前記高圧電圧蓄積回路が、前記コンデンサと
並列に接続され前記コンデンサの充電電圧を規定するた
めの定電圧ダイオードと、前記直流電源と前記コンデン
サとの間に設けられた第１の充電路と、前記昇圧回路の
出力と前記コンデンサとの間に設けられた第２の充電路
とを備えて成る点にある。この構成によると、定電圧ダ
イオードの働きにより、コンデンサに過大な電圧が充電
されるのを確実に防止することができる。

【００１０】請求項３の発明の特徴は、請求項２の発明
において、第１の充電路が前記コンデンサと前記直流電
源の出力との間に直列に接続された第１ダイオードと第
１抵抗器とから成り、第２の充電路が前記コンデンサと
前記昇圧回路の出力との間に直列に接続された第２ダイ
オードと第２抵抗器とから成る点にある。この回路構成
によると、直流電源からの充電電流のレベルと昇圧回路
からの充電電流のレベルとを独立して簡単に設定するこ
とができる。

【００１１】請求項４の発明の特徴は、請求項１の発明
の高圧電圧蓄積回路が、定電圧ダイオードを含み前記コ
ンデンサへの充電電圧レベルを規定するための一定電圧
を発生させるための定電圧発生回路と、エミッタ回路に
前記コンデンサが接続され前記一定電圧がベースに印加
されているトランジスタ素子と、該トランジスタ素子の
コレクタと前記直流電源との間に設けられた第１の充電
路と、該トランジスタ素子のコレクタと前記昇圧回路と
の間に設けられた第２の充電路とを備えて成る点にあ
る。

【００１２】この構成によると、充電電流はトランジス
タ素子を通ってコンデンサに流れ、定電圧発生回路はト
ランジスタ素子の通電制御のみを行うので、定電圧ダイ
オードに流す電流を小さくすることができ、定電圧発生
回路における電力損失及び発熱を小さくすることができ
る。

【００１３】請求項５の発明の特徴は、電磁弁を駆動す
るための電磁弁駆動装置において、直流電源と、該直流
電源から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧を昇圧
して高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧を前記電磁
弁のソレノイドコイルへ印加するのを制御するための半
導体スイッチング素子として前記電磁弁のハイサイドに
設けられたＮチャンネル電界効果トランジスタ又はＮＰ
Ｎ型トランジスタと、コンデンサを含み、前記直流電源
と前記昇圧回路とによって該コンデンサに前記半導体ス
イッチング素子のオン、オフ制御用の制御用高圧電圧を
充電しておくための高圧電圧蓄積回路と、該制御用高圧
電圧を所要のタイミングで前記半導体スイッチング素子
の制御電極に印加するためのスイッチング回路と該直流
電源から電力の供給を受け、前記高圧電圧による前記電
磁弁の駆動が終了した後前記電磁弁の作動状態を保持す
るための一定電流を前記ソレノイドコイルに供給するた
めの定電流回路とを備え、前記半導体スイッチング素子
が非導通となって前記昇圧回路からの高圧電圧の前記ソ
レノイドコイルへの印加を遮断したときに前記ソレノイ
ドコイルに生じる自己誘導エネルギーによって前記コン
デンサの充電を行うようにした点にある。

【００１４】この構成によれば、装置の電源を投入する
ことにより、コンデンサには直流電源と昇圧回路の両方
から充電電流が流れる。コンデンサの充電電流が直流電
源の電圧と略等しくなると直流電源からコンデンサへは
充電電流が流れなくなり、コンデンサへの充電電流は昇
圧回路からのみとなる。このようにしてコンデンサは高
圧電圧のレベルにまで充電される。しかる後、所望のタ
イミングでスイッチング回路が作動すると、コンデンサ
に蓄えられていた制御用高圧電圧が半導体スイッチング
素子の制御電極に印加されて半導体スイッチング素子が
オンとなり高圧電圧によりその導通抵抗を非常に低い値
とすることができる。この結果、半導体スイッチング素
子における電力損を著しく小さくすることができる。

【００１５】上述の動作によってコンデンサに蓄えられ
た高圧エネルギーが消費されるが、この後、電磁弁のソ
レノイドコイルへの高圧電圧の印加が半導体スイッチン
グ素子をオフすることにより遮断されたときにソレノイ
ドコイルに生じる逆起電力によってコンデンサがすぐに
充電される。しかして、その後の昇圧回路による充電を
素早く行うことができるので、昇圧回路と直流電源のみ
に充電を頼る請求項１の発明に比べ、コンデンサを所定
レベルにまで充電するのに要する時間を短縮することが
できる。この結果、電磁弁のオン、オフ周期が短くなっ
てもこれに対応することができる。

【００１６】請求項６の発明の特徴は、請求項５の発明
において、前記高圧電圧蓄積回路が、前記コンデンサと
並列に接続され前記コンデンサの充電電圧を規定するた
めの定電圧ダイオードと、前記直流電源と前記コンデン
サとの間に設けられた第１の充電路と、前記昇圧回路の
出力と前記コンデンサとの間に設けられた第２の充電路
とを備えて成る点にある。この構成によると、定電圧ダ
イオードの働きにより、コンデンサに過大な電圧が充電
されるのを確実に防止することができる。

【００１７】請求項７の発明の特徴は、請求項６の発明
において、第１の充電路が前記コンデンサと前記直流電
源の出力との間に直列に接続された第１ダイオードと第
１抵抗器とから成り、第２の充電路が前記コンデンサと
前記昇圧回路の出力との間に直列に接続された第２ダイ
オードと第２抵抗器とから成る点にある。この回路構成
によると、直流電源からの充電電流のレベルと昇圧回路
からの充電電流のレベルとを独立して簡単に設定するこ
とができる。

【００１８】請求項８の発明の特徴は、請求項５の発明
の高圧電圧蓄積回路が、定電圧ダイオードを含み前記コ
ンデンサへの充電電圧レベルを規定するための一定電圧
を発生させるための定電圧発生回路と、エミッタ回路に
前記コンデンサが接続され前記一定電圧がベースに印加
されているトランジスタ素子と、該トランジスタ素子の
コレクタと前記直流電源との間に設けられた第１の充電
路と、該トランジスタ素子のコレクタと前記昇圧回路と
の間に設けられた第２の充電路とを備えて成る点にあ
る。

【００１９】この構成によると、充電電流はトランジス
タ素子を通ってコンデンサに流れ、定電圧発生回路はト
ランジスタ素子の通電制御のみを行うので、定電圧ダイ
オードに流す電流を小さくすることができ、定電圧発生
回路における電力損失及び発熱を小さくすることができ
る。

【００２０】請求項９の発明の特徴は、各ローサイド端
がアースされている複数の電磁弁を択一的に駆動するた
めの電磁弁駆動装置において、直流電源と、該直流電源
から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧を昇圧して
高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧の前記複数の電
磁弁への通電を制御するための半導体スイッチング素子
として前記昇圧回路の出力に接続されたＮチャンネル電
界効果トランジスタ又はＮＰＮ型トランジスタと、前記
半導体スイッチング素子がオンしたときに得られる前記
高圧電圧を前記複数の電磁弁に対して択一的に供給する
ため前記半導体スイッチング素子の出力端と前記複数の
電磁弁の各ハイサイド端との間に設けられた選択スイッ
チ回路と、前記半導体スイッチング素子のオン、オフ
制御のための制御用高圧電圧を充電しておくコンデンサ
と、該コンデンサの一端に前記直流電源及び前記昇圧回
路から充電電流を供給するめための給電路と、該コンデ
ンサの他端とアースとの間に接続された抵抗素子と、該
制御用高圧電圧を所要のタイミングで前記半導体スイッ
チング素子の制御電極に印加するための印加制御回路と
を備えた点にある。

【００２１】この構成によると、装置の電源を投入する
ことにより、コンデンサには直流電源と昇圧回路の両方
から給電路を通って充電電流が流れ込む。この場合、選
択スイッチ回路はいずれの電磁弁も選択していないた
め、コンデンサに流れ込んだ充電のための電流は抵抗素
子を通ってアースに流れ直流電源及び昇圧回路に戻る。
したがって、この抵抗素子の値は、電源を投入してから
最初の電磁弁駆動が行われる前にスイッチング素子の駆
動に必要な最低限の電圧をコンデンサに蓄積できるよう
な値に設定されるのが好ましい。

【００２２】コンデンサの充電電流が直流電源の電圧と
略等しくなると直流電源からコンデンサへは充電電流が
流れなくなり、コンデンサへの充電電流は昇圧回路から
のみとなる。このようにしてコンデンサは上述の如きレ
ベルにまで充電される。しかる後、所望のタイミングで
スイッチング回路が作動すると、コンデンサに蓄えられ
ていた制御用高圧電圧が半導体スイッチング素子の制御
電極に印加されて半導体スイッチング素子がオンとなり
高圧電圧によりその導通抵抗を非常に低い値とすること
ができる。この結果、半導体スイッチング素子における
電力損を小さくすることができる。半導体スイッチング
素子のオン、オフと同期して選択スイッチ回路が動作
し、駆動すべき電磁弁のソレノイドコイルを順次選択的
に半導体スイッチング素子と接続させ、高圧電圧を複数
の電磁弁に所要の順序で順次印加することができる。

【００２３】請求項１０の発明の特徴は、請求項９の発
明において、前記コンデンサと並列に接続され前記コン
デンサの充電電圧を規定するための定電圧ダイオードを
設け、前記給電路が、前記直流電源と前記コンデンサの
一端との間に設けられた第１の充電路と、前記昇圧回路
の出力と前記コンデンサの一端との間に設けられた第２
の充電路とを備えて成る点にある。この構成によると、
定電圧ダイオードの働きにより、コンデンサに過大な電
圧が充電されるのを確実に防止することができる。

【００２４】請求項１１の発明の特徴は、請求項１０の
発明において、第１の充電路が前記コンデンサと前記直
流電源の出力との間に直列に接続された第１ダイオード
と第１抵抗器とから成り、第２の充電路が前記コンデン
サと前記昇圧回路の出力との間に直列に接続された第２
ダイオードと第２抵抗器とから成る点にある。この回路
構成によると、直流電源からの充電電流のレベルと昇圧
回路からの充電電流のレベルとを独立して簡単に設定す
ることができる。

【００２５】請求項１２の発明の特徴は、請求項９の発
明において、定電圧ダイオードを含み前記コンデンサへ
の充電電圧レベルを規定するための一定電圧を発生させ
るための定電圧発生回路と、エミッタ回路に前記コンデ
ンサが接続され前記一定電圧がベースに印加されている
トランジスタ素子とを備え、前記給電路が該トランジス
タ素子のコレクタと前記直流電源との間に設けられた第
１の充電路と、該トランジスタ素子のコレクタと前記昇
圧回路との間に設けられた第２の充電路とを備えて成る
点にある。

【００２６】この構成によると、充電電流はトランジス
タ素子を通ってコンデンサに流れ、定電圧発生回路はト
ランジスタ素子の通電制御のみを行うので、定電圧ダイ
オードに流す電流を小さくすることができ、定電圧発生
回路における電力損失及び発熱を小さくすることができ
る。

【００２７】請求項１３の発明の特徴は、請求項１０〜
１２のいずれかにおいて、定電圧ダイオードのツェナー
電圧を前記直流電源の端子電圧よりも大きくした点にあ
る。この構成によると、コンデンサへの充電が終了した
時点では直流電源からの電流供給は行われないので省電
力化が実現できる。また定電圧ダイオードと抵抗器とに
よる損失も減るのでそこでの発熱も少なくなり、定格が
小さくて安価な素子を使用することが可能となる。

【００２８】請求項１４の発明の特徴は、請求項９の発
明において、前記電磁弁のソレノイドコイルに発生した
逆起電力による電流が前記抵素子に流れるのを阻止する
ためのダイオードを抵抗素子と直列に接続した点にあ
る。この構成によれば、電磁弁のソレノイドコイルに生
じた逆起電力によって生じる負電圧が抵抗素子に流れて
抑制されるのを有効に防止することができ、コンデンサ
への速やかな充電を実現することができる。

【００２９】請求項１５の発明の特徴は、各ローサイド
端がアースされている複数の電磁弁を択一的に駆動する
ための電磁弁駆動装置において、直流電源と、該直流電
源から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧を昇圧し
て高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧の前記複数の
電磁弁への通電を制御するための半導体スイッチング素
子として前記昇圧回路の出力に接続されたＮチャンネル
電界効果トランジスタ又はＮＰＮ型トランジスタと、前
記半導体スイッチング素子がオンしたときに得られる前
記高圧電圧を前記複数の電磁弁に対して択一的に供給す
るため前記半導体スイッチング素子の出力端と前記複数
の電磁弁の各ハイサイド端との間に設けられた選択スイ
ッチ回路と、該半導体スイッチング素子のオン、オフ制
御のための制御用高圧電圧を充電しておくコンデンサ
と、該コンデンサの一端に前記直流電源及び前記昇圧回
路から充電電流を供給するめための給電路と、該制御用
高圧電圧を所要のタイミングで前記半導体スイッチング
素子の制御電極に印加するための印加制御回路とを備
え、電源オン時に前記選択スイッチ回路を一定時間だけ
作動させて前記コンデンサの他端を前記電磁弁の少なく
とも１つのソレノイドコイルを介してアースに接続する
ようにした点にある。

【００３０】この構成によると、電源オン時に選択スイ
ッチ回路が一定時間だけ作動してコンデンサの他端が少
なくとも１つのソレノイドコイルを介してアースされる
ので、コンデンサには直流電源と昇圧回路の両方から給
電路、選択スイッチ回路及びソレノイドコイルを介して
充電電流を流すことができる。コンデンサの充電電流が
直流電源の電圧と略等しくなると直流電源からコンデン
サへは充電電流が流れなくなり、コンデンサへの充電電
流は昇圧回路からのみとなる。このようにしてコンデン
サは所定のレベルにまで充電される。したがって、電源
を投入してから最初の電磁弁駆動が行われる前にスイッ
チング素子の駆動に必要な最低限の電圧をコンデンサに
蓄積できる。

【００３１】しかる後、所望のタイミングでスイッチン
グ回路が作動すると、コンデンサに蓄えられていた制御
用高圧電圧が半導体スイッチング素子の制御電極に印加
されて半導体スイッチング素子がオンとなり高圧電圧に
よりその導通抵抗を非常に低い値とすることができる。
この結果、半導体スイッチング素子における電力損を小
さくすることができる。半導体スイッチング素子のオ
ン、オフと同期して選択スイッチ回路が動作し、駆動す
べき電磁弁を順次選択的に半導体スイッチング素子と接
続させ、高圧電圧を複数の電磁弁に所要の順序で順次印
加することができる。以後の動作においては、半導体ス
イッチング素子がオンからオフに切り換えられるタイミ
ングでソレノイドコイルに生じる電圧によりコンデンサ
への充電が行われる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。

【００３３】図１は本発明による電磁弁駆動装置の実施
の形態の一例を示す回路図である。図１に示した電磁弁
駆動装置２０は、駆動の初期段階において電磁弁ＳＶの
ソレノイドコイル２１に高圧電圧を印加して電磁弁ＳＶ
を素早く動作させ、しかる後、電磁弁ＳＶの動作を保持
するための所定の一定電流をソレノイドコイル２１に流
す定電流駆動制御を行うようにした電磁弁駆動装置であ
る。図１において、２２は直流電圧ＶＢを供給するため
の直流電源、２３は直流電圧ＶＢを昇圧して１６０Ｖ程
度の高圧電圧ＶＰを出力する昇圧回路である。昇圧回路
２３の構成は図２０に示した昇圧回路６と同じであるか
ら、その各部に対応する部分に同一の符号を付して説明
を省略する。

【００３４】２４は、昇圧回路２３からの高圧電圧ＶＰ
を電磁弁ＳＶのソレノイドコイル２１に印加するための
半導体スイッチング素子として電磁弁ＳＶのアース側と
反対側のハイサイドに設けられたＮチャンネル型の電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、そのソースがソレ
ノイドコイル２１のハイサイド端子に接続され、そのド
レインが昇圧回路２３の出力に接続されている。なお、
ソレノイドコイル２１には、定電圧ダイオード２５とダ
イオード２６との直列回路が並列に接続されており、ソ
レノイドコイル２１のローサイド端子は直接アースされ
ている。

【００３５】符号２７で示されるのは、電磁弁ＳＶを定
電流駆動するための公知の構成の定電流駆動制御部であ
る。定電流駆動制御部２７は、直流電源２２と電磁弁Ｓ
Ｖのソレノイドコイル２１のハイサイド端子との間に図
示の如く直列に接続された、スイッチングトランジスタ
２８、電流検出抵抗器２９及びダイオード３０を有し、
電流検出抵抗器２９の両端に生じる検出電圧が定電流回
路３１に入力され、電磁弁ＳＶが定電流駆動されるよ
う、スイッチングトランジスタ２８が定電流回路３１に
よってオン、オフ制御される。上述の定電流駆動のため
の制御は、定電流回路３１の制御端子３１Ａに印加され
るドライブ制御信号ＤＳが高レベルとなっている期間の
み実行される。

【００３６】定電流駆動制御部２７による定電流駆動に
先立って所定の一定期間だけ電磁弁ＳＶを高圧電圧ＶＰ
によって高速動作させるべく、Ｎチャンネル型の電界効
果トランジスタ２４を上記所定の一定期間だけオンさせ
るための制御用高圧電圧ＶＣＰを出力するためのスイッ
チング素子駆動回路３２が設けられている。

【００３７】図２には、スイッチング素子駆動回路３２
の詳細回路図が示されている。スイッチング素子駆動回
路３２は、コンデンサ４１を含み、直流電源２２と昇圧
回路２３とによってコンデンサ４１にＮチャンネル型の
電界効果トランジスタ２４のオン、オフ制御用の制御用
高圧電圧ＶＣＰを充電しておくための高圧電圧蓄積回路
４０と、該制御用高圧電圧ＶＣＰを所要のタイミングで
Ｎチャンネル型の電界効果トランジスタ２４のゲート電
極に印加するためのスイッチング回路５０とを有してい
る。

【００３８】先ず高圧電圧蓄積回路４０について説明す
ると、４２はコンデンサ４１と並列に接続された定電圧
ダイオードであり、定電圧ダイオード４２によってコン
デンサ４１の充電電圧がそのツェナー電圧以下に抑えら
れる。ダイオード４３、４４及び抵抗器４５、４６は、
直流電源２２及び昇圧回路２３からコンデンサ４１へ充
電電流を流すための充電路を形成している。

【００３９】スイッチング回路５０は、その制御入力端
子５０Ａに印加される高圧制御信号ＨＳが高レベルとな
っている間だけ高圧電圧ＶＣＰをＮチャンネル型の電界
効果トランジスタ２４のゲート−ソース間に印加するた
めの回路であり、スイッチングトランジスタ５１、５２
及び抵抗器５３〜５６が図示の如く接続されて成ってい
る。

【００４０】次に、図３〜図５を参照して高圧電圧蓄積
回路４０の動作について説明する。電磁弁駆動装置２０
の電源がオンとなった直後はコンデンサ４１の充電電圧
は零ボルトであるから、図３に示されるように、ダイオ
ード４３と抵抗器４６とから成る第１の充電路による直
流電源２２からの充電電流ＩＡと、ダイオード４４と抵
抗器４５、４６とから成る第２の充電路による昇圧回路
２３からの充電電流ＩＢとによってコンデンサ４１は素
早く充電される。このとき電界効果トランジスタ２４は
オフとなっている。上述した充電動作は、コンデンサ４
１の充電電圧である高圧電圧ＶＣＰが直流電圧ＶＢから
ダイオード４３における電圧降下分を差し引いた電圧Ｖ
Ｂ’になるまで続けられる。

【００４１】高圧電圧ＶＣＰの値が直流電圧ＶＢからダ
イオード４３における電圧降下分を差し引いた電圧Ｖ
Ｂ’に達すると、直流電源２２からの充電は不可能とな
り、図４に示されるように昇圧回路２３による充電電流
ＩＢのみとなる。そして、高圧電圧ＶＣＰの値が定電圧
ダイオード４２のツェナー電圧ＶＺ１にまで達すると、
昇圧回路２３からの電流は定電圧ダイオード４２に流れ
込むようになり、直流電源２２の充電動作が完了するこ
とになる。

【００４２】以上のように、電磁弁ＳＶを駆動する前は
電磁弁ＳＶのソレノイドコイル２１を通して充電電流Ｉ
Ａ、ＩＢがコンデンサ４１に流れ、コンデンサ４１を充
電する。この充電電流がソレノイドコイル２１に流れる
ことによって電磁弁ＳＶが作動することがないよう、抵
抗器４６の値が適宜に定められている。

【００４３】図５には、電磁弁駆動装置２０の電源をオ
ンとしたときからの時間の経過に従って高圧電圧ＶＣＰ
が増大していく様子が示されている。以上の説明から判
るように、ＶＣＰ＜ＶＢ’の範囲ではコンデンサ４１に
は充電電流ＩＡ及びＩＢが流れ込むので高圧電圧ＶＣＰ
のレベルは急速に上昇するが、ＶＣＰ≧ＶＢ’となる
と、充電電流ＩＢのみとなるため高圧電圧ＶＣＰの上昇
率は小さくなり、ＶＣＰ＝ＶＺ１となったところで充電
が停止される。したがって、ＶＺ１をＶＢよりも大きく
設定しておけばコンデンサ４１への充電が完了した場合
直流電源２２からコンデンサ４１への充電電流が流れる
ことがなく、省電力化を実現することができる。また、
定電圧ダイオードと抵抗器とにおける電力損失も減少す
るので、それらの発熱を抑制することができ、定格を小
さくして安価な素子を使用することが可能となる。

【００４４】図２に戻ると、高圧制御信号ＨＳが高レベ
ルとなった場合スイッチング回路５０のスイッチングト
ランジスタ５１、５２が共にオンとされ、高圧電圧ＶＣ
Ｐを電界効果トランジスタ２４のゲート−ソース間に印
加することができる。電界効果トランジスタ２４は制御
用高圧電圧ＶＣＰに応答して素早くオンとなり、高圧電
圧ＶＰが電界効果トランジスタ２４を介してソレノイド
コイル２１のハイサイド端子に印加される。このとき、
電界効果トランジスタ２４のソース電極の電位は高圧電
圧ＶＰと同じになるが、ソース電極はコンデンサ４１の
負側の端子と接続されているので、コンデンサ４１の正
側の端子の電位は高圧電圧ＶＰと高圧電圧ＶＣＰとの和
に等しくなり、電界効果トランジスタ２４をオンし続け
ることができる。

【００４５】この場合、コンデンサ４１の端子電圧は１
０Ｖ以上であれば電界効果トランジスタ２４のオン抵抗
を充分に小さくすることができ、例えば０．１Ω程度と
することが可能である。しかるに、ソレノイドコイル２
１に流れる電流を２Ａとすれば電界効果トランジスタ２
４での消費電力は２×２×０．１＝０．４（Ｗ）とな
り、既に説明した従来の構成による場合の典型的な一例
である４．６（Ｗ）と比べて電界効果トランジスタ２４
における消費電力を１／１０程度にまで減少できること
が判る。ＮＰＮ型トランジスタを代わりに用いた場合も
同様である。

【００４６】次に、図６を参照しながら図１に示した電
磁弁駆動装置２０の動作について説明する。図６におい
て、（Ａ）は電磁弁ＳＶを駆動するための駆動期間を示
す駆動入力信号Ｓ、（Ｂ）は高圧制御信号ＨＳ、（Ｃ）
はドライブ制御信号ＤＳである。高圧制御信号ＨＳ及び
ドライブ制御信号ＤＳは、いずれも駆動入力信号Ｓに応
答して公知の手段により作られる信号であり、図示の例
では、高圧制御信号ＨＳは駆動入力信号Ｓの立上りから
時間ｔａだけのパルス巾を有している。ドライブ制御信
号ＤＳは、高圧制御信号ＨＳの立下りから時間ｔｂが経
過してから立上り駆動入力信号Ｓの立下りと同時に立下
るパルス信号となっている。

【００４７】すでに詳述したように、高圧制御信号ＨＳ
がＴ＝Ｔ１においてスイッチング素子駆動回路３２に印
加されると、これにより制御用高圧電圧ＶＣＰが電界効
果トランジスタ２４のゲート−ソース間に印加され、昇
圧回路２３からの高圧電圧ＶＰが電磁弁ＳＶのソレノイ
ドコイル２１に電磁弁印加電圧ＶＳとして印加される。
図６の（Ｄ）は電磁弁印加電圧ＶＳのレベル変化の様子
を示し、図６の（Ｅ）はソレノイドコイル２１に流れる
電磁弁電流ＩＳのレベル変化の様子を示している。

【００４８】Ｔ１において高圧電圧ＶＰがソレノイドコ
イル２１に印加された直後にあっては電磁弁印加電圧Ｖ
Ｓのレベルは急激に増大するが、コンデンサ９からの電
荷の放出とともにそのレベルは徐々に低下する。一方、
電磁弁電流ＩＳのレベルは、そのインダクタンス分のた
めに時間の経過に従って徐々に増大する。このように、
Ｔ＝Ｔ１において高圧電圧ＶＰがソレノイドコイル２１
に印加されることにより電磁弁ＳＶは高速で作動せしめ
られ、素早く所定の作動状態に入ることができる。

【００４９】Ｔ＝Ｔ２において高圧制御信号ＨＳが低レ
ベルに変化すると、電界効果トランジスタ２４がオフと
なる。この結果、ソレノイドコイル２１に逆起電力が発
生し電磁弁印加電圧ＶＳは負の値となる。ここで、ドラ
イブ制御信号ＤＳが立上るＴ３までの間電磁弁印加電圧
ＶＳのレベルが略一定の負の値になっているのは、定電
圧ダイオード２５の働きによるものであり、この値は例
えば−６０Ｖに選ぶことができる。Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２にお
いては電磁弁電流ＩＳのレベルが急激に低下することに
なる。しかし、電磁弁ＳＶは所定の作動状態に保たれた
ままである。

【００５０】Ｔ＝Ｔ３においてドライブ制御信号ＤＳが
高レベルとなると定電流駆動制御部２７が動作を開始
し、電磁弁ＳＶが定電流駆動状態に入る。定電流駆動は
電流検出抵抗器２９に流れる電流が一定値となるように
スイッチングトランジスタ２８を定電流回路３１によっ
てオン、オフ制御することにより行われる。なお、定電
流回路３１にはフライホイール回路（図示せず）が内蔵
されているのでスイッチングトランジスタ２８がオフに
なった場合もソレノイドコイル２１の両端に大きな負の
電圧が発生することがなく、電磁弁電流ＩＳも略一定値
に保たれている。

【００５１】Ｔ＝Ｔ４において電磁弁ＳＶの駆動が終了
すると、ドライブ制御信号ＤＳの立下りタイミングで定
電流回路３１の動作が禁止され、フライホイール回路も
作動しなくなるため、ソレノイドコイル２１の両端には
負の大きな電圧が発生することになる。これはＴ＝Ｔ２
において負の電圧が生じるのと同様の理由による。そし
て、電磁弁電流ＩＳは急速に減少し、零となる。

【００５２】次に、図７及び図８を参照して、スイッチ
ング素子駆動回路３２のコンデンサ４１の充電動作につ
いて説明する。コンデンサ４１に充電された制御用高圧
電圧ＶＣＰは、Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２の間電界効果トランジス
タ２４をオンしておくために使用され、これにより電荷
が流出し、制御用高圧電圧ＶＣＰのレベル低下をもたら
す。コンデンサ４１の充電動作は、駆動入力信号Ｓが高
レベルとなっている期間中においては次のようにして行
われる。Ｔ１〜Ｔ２までの間はコンデンサ４１の電荷は
流出し、図８の（Ｃ）に示されるようにこの期間中にお
いては制御用高圧電圧ＶＣＰのレベルは時間の経過と共
に低下する。そして、Ｔ２においてソレノイドコイル２
１に負の大きな電圧が生じ、この負高圧により定電圧ダ
イオード４２の負側の端子は大きな負電位となるため、
直流電源２２及び昇圧回路２３の電圧が上昇したのと同
じ効果が生じ、大きな充電電流ＩＡ、ＩＢがコンデンサ
４１に流れ、コンデンサ４１を急速に充電させることが
できる。したがって、Ｔ２の直後から制御用高圧電圧Ｖ
ＣＰのレベルが急激に大きくなり、定電流駆動に入った
時点でコンデンサ４１の充電を略完了させることができ
る。

【００５３】このように、電磁弁ＳＶの１回の駆動によ
って放電したコンデンサ４１の電荷はその電磁弁ＳＶの
駆動の間に再び充電されるので、次の電磁弁駆動がすぐ
必要となった場合においても電界効果トランジスタ２４
を予定通り確実にオンさせることができる。

【００５４】この構成によれば、Ｎチャンネル型の電界
効果トランジスタ２４でソレノイドコイル２１への電圧
印加をスイッチングするために生じる電界効果トランジ
スタでの電力損失を極めて小さくすることができる。さ
らに、最低作動電圧の確保が容易となる。すなわち、電
界効果トランジスタにおける電圧降下を例えば０．１Ω
×２Ａ＝０．２Ｖ程度に抑えることができるので、最低
作動電源電圧を低くすることができる。

【００５５】電磁弁駆動が開始されると、電磁弁ＳＶの
ソレノイドコイル２１に生じる逆起電力を利用して短時
間でコンデンサ４１の充電が可能となる。この結果、駆
動周期を短くすることができる。なお、電磁弁駆動前で
も直流電源２２と昇圧回路２３との併用による充電によ
り短時間でなおかつ、電源電圧ＶＢ以上の電圧にコンデ
ンサ４１を充電できる。

【００５６】図９には、図２に示した高圧電圧蓄積回路
４０の変形例が示されている。図９に示した高圧電圧蓄
積回路４０Ａは、図２に示されている抵抗器４６を省略
し、ダイオード４３と直列に抵抗器４７を設けた構成で
ある。この構成によれば、ダイオード４３と抵抗器４７
とによる充電路に流す充電電流と、ダイオード４４と抵
抗器４５とによる充電路に流す充電電流を独立して簡単
に調節することができる。

【００５７】図１０には、図２に示した高圧電圧蓄積回
路４０のさらに他の変形例が示されている。図１０に示
した高圧電圧蓄積回路４０Ｂは、トランジスタ４８と抵
抗器４９とを図示の如く接続したものである。この構成
によると、充電電流をトランジスタ４８を介してコンデ
ンサ４１に流すので、抵抗器４６及び定電圧ダイオード
４２に流す電流は定電圧ダイオード４２に所定の一定電
圧を発生させるに足る電流を流すだけでよいので、抵抗
器４６の値を大きくすることができ、ここでの電力消費
を小さく抑えることができる。この構成においても、コ
ンデンサ４１の充電電圧が定電圧ダイオード４２のツェ
ナー電圧に達すると、抵抗器４９及びトランジスタ４８
を介しての充電動作が停止することになる。

【００５８】図１１には、本発明による電磁弁駆動装置
の他の実施の形態の一例が示されている。図１１に示す
電磁弁駆動装置６０は、複数の電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２
を、相互に重複することのない第１駆動入力信号Ｓ１と
第２駆動入力信号Ｓ２とによりそれぞれ駆動するように
した構成である。電磁弁駆動装置６０による電磁弁ＳＶ
１、ＳＶ２の各駆動は図１に示した電磁弁駆動装置２０
による場合と同じであり、電磁弁駆動装置６０は、駆動
する電磁弁の選択を行うための選択スイッチ回路６１を
有している点、及び第１及び第２駆動入力信号ＳＶ１、
ＳＶ２に応答して高圧制御信号ＨＳ、ドライブ制御信号
ＤＳ及び選択スイッチ回路６１の制御のための第１及び
第２選択制御信号ＳＬ１、ＳＬ２を発生させる信号発生
回路６２を備えている点でのみ電磁弁駆動装置２０と異
なっている。したがって、図１１の各部において図２の
各部と同一の部分には同一の符号を付し、それらの説明
を省略する。

【００５９】選択スイッチ回路６１は、第１及び第２駆
動入力信号ＳＶ１、ＳＶ２に対応して設けられたサイリ
スタ６３、６４から成り、それらのトリガ入力端子６３
Ａ、６４Ａに第１及び第２選択制御信号ＳＬ１、ＳＬ２
がそれぞれ付加される構成となっている。本実施の形態
では、第１及び第２選択制御信号ＳＬ１、ＳＬ２の各立
上りエッジにおいて対応するサイリスタが導通状態とさ
れてその高レベル期間中導通状態が保持される構成にな
っている。なお、信号発生回路６２によって得られる第
１及び第２選択制御信号ＳＬ１、ＳＬ２はそれぞれ第１
及び第２駆動入力信号Ｓ１、Ｓ２と同じ信号であり、高
圧制御信号ＨＳ、ドライブ制御信号ＤＳは、第１及び第
２駆動入力信号Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ対応して得られる
ようになっている。

【００６０】図１２には、スイッチング素子駆動回路３
２’の詳細回路図が示されている。スイッチング素子駆
動回路３２’は、図２に示したスイッチング素子駆動回
路３２と基本的には全く同じであるが、電源投入直後に
おけるコンデンサ４１の充電を第１及び第２電磁弁ＳＶ
１、ＳＶ２の各ソレノイドコイル２１１、２１２を介さ
ずに流すことができるよう、コンデンサ４１の負側の端
子とアースとの間に抵抗器ＲＢを設けた点でのみスイッ
チング素子駆動回路３２と異なっているのみである。し
たがって、図１２の各部のうち図２の各部と対応する部
分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

【００６１】次に、図１３を参照しながら図１１に示す
電磁弁駆動装置６０の動作について説明する。Ｔ＝ＴＡ
において電磁弁駆動装置６０の電源を投入すると、コン
デンサ４１への充電が抵抗器ＲＢを介して実行される。
このことを図１４及び図１５を参照して説明すると、電
源投入直後は第１及び第２駆動入力信号Ｓ１、Ｓ２のい
ずれも出力されておらず、サイリスタ６３、６４はいず
れもオフ状態となっている。この状態で直流電圧ＶＢ及
び高圧電圧ＶＰが高圧電圧蓄積回路４０’に印加される
ので、これらによる充電電流Ｉ１、Ｉ２がコンデンサ４
１に流れ、コンデンサ４１を通った電流は抵抗器ＲＢを
介してアースに流れることになる。このようにしてコン
デンサ４１の端子電圧である制御用高圧電圧ＶＣＰが直
流電圧ＶＢからダイオード４３における電圧降下分を差
し引いた電圧ＶＢ’にまで上昇すると直流電源２２から
の充電電流Ｉ１はコンデンサ４１に流れなくなり、昇圧
回路２３からの充電電流Ｉ２のみとなる（図１５）。こ
のようにして、コンデンサ４１は所定の大きさの制御用
高圧電圧ＶＣＰに充電される（図１３（Ｋ））。

【００６２】Ｔ＝ＴＢにおいて第１駆動入力信号Ｓ１の
レベルが立上ると、第１選択制御信号ＳＬ１が出力さ
れ、これによりサイリスタ６３がオンとなる（図１３
（Ａ）、（Ｅ））。第１駆動入力信号Ｓ１の入力によ
り、これに対応してドライブ制御信号ＤＳ及び高圧制御
信号ＨＳが図６において図示して説明したのと同様にし
て出力される。この結果、電磁弁駆動装置２０の場合と
同様にして先ずＴＢ〜ＴＣの期間制御用高圧電圧ＶＣＰ
により電界効果トランジスタ２４がオンとされ、第１電
磁弁ＳＶ１が高速で作動し、ＴＤ〜ＴＥの期間定電流駆
動が実行される。なお、この場合においても、ＴＣにお
いてソレノイドコイル２１１に生じる逆起電力によりコ
ンデンサ４１が素早く充電されることになる（図１３
（Ｋ）参照）。そして、Ｔ＝ＴＦにおいて第２駆動入力
信号Ｓ２が出力されると、第２電磁弁ＳＶ２が全く同様
にして駆動されることになる。

【００６３】このように、電磁弁駆動装置６０において
は、電源投入直後においてコンデンサ４１への充電が抵
抗器ＲＢを介して実行されることが特徴となっている。
したがって、抵抗器ＲＢの値は、電源投入後最初の電磁
弁駆動が行われるまでの間に、電界効果トランジスタ２
４に対する所要の駆動を支障なく行うことができるよう
な電圧にまで充電させることができるような値に設定す
る必要がある。

【００６４】なお、図１６に示すように、抵抗器ＲＢと
直列にダイオードＤＡを図示の如きに接続することによ
り、ソレノイドコイル２１１にＴＣ、ＴＥにおいて負の
大きな電圧が発生した場合、この負電圧による電流が抵
抗器ＲＢを介して流れるのを阻止しコンデンサ４１への
充電不良を有効に防止することができ、コンデンサ４１
への所要の充電を速やかに行わせることができる。

【００６５】図１１及び図１２に示した電磁弁駆動装置
６０では、電源投入直後におけるコンデンサ４１への充
電を可能とするために抵抗器ＲＢを設ける構成とした
が、これに代えて、電源投入後に一定時間だけサイリス
タ６２、６３のいずれか１つを強制的にオン状態とし、
これによりコンデンサ４１の充電を可能とする構成でも
よい。

【００６６】図１７には、そのように構成した電磁弁駆
動装置６０の変形例の要部が示されている。図１７にお
いて、７１は電源の投入を検出するためのパワーオン検
出回路、７２は単安定回路である。パワーオン検出回路
７１は電源投入を検出して単安定回路７２を作動させて
一定時間巾のパルスＰＯを出力させ、このパルスＰＯを
サイリスタ６３のトリガ入力端子６３Ａに印加すること
により、電源投入直後の一定時間だけコンデンサ４１の
負側の端子をソレノイドコイル２１１を介してアースさ
せる。これによりソレノイドコイル２１及び直流電源２
２によってコンデンサ４１を初期充電させることができ
る。

【００６７】なお、図１２に示した高圧電圧蓄積回路４
０’についても、図３、図４に示した回路を同様にして
適用して同様の効果を得ることができる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、Ｎチャンネル
型の電界効果トランジスタまたはＮＰＮ型トランジスタ
による半導体スイッチング素子を用いて電磁弁のソレノ
イドコイルへの電圧印加をスイッチングする場合、半導
体スイッチング素子における電力損失を極めて小さくす
ることができる。さらに、最低作動電圧の確保が容易と
なる。また、電磁弁駆動が始まると、電磁弁のソレノイ
ドコイルに生じる逆起電力を利用して短時間でコンデン
サの充電が可能となる。この結果、電磁弁の駆動周期を
短くすることができる。なお、電磁弁駆動前でも直流電
源と昇圧回路との併用による充電により短時間でなおか
つ、電源電圧以上の電圧にコンデンサを充電できるの
で、半導体スイッチング素子に高圧の制御電圧を印加で
き電磁弁の作動の立上り特性を改善することができる。

【００６９】請求項２の発明によれば、定電圧ダイオー
ドの働きにより、コンデンサに過大な電圧が充電される
のを確実に防止することができる。

【００７０】請求項３の発明によれば、直流電源からの
充電電流のレベルと昇圧回路からの充電電流のレベルと
を独立して簡単に設定することができる。

【００７１】請求項４の発明によれば、充電電流はトラ
ンジスタ素子を通ってコンデンサに流れ、定電圧発生回
路はトランジスタ素子の通電制御のみを行うので、定電
圧ダイオードに流す電流を小さくすることができ、定電
圧発生回路における電力損失及び発熱を小さくすること
ができる。

【００７２】請求項５の発明によれば、コンデンサに蓄
えられた高圧エネルギーが消費されても、この後、電磁
弁のソレノイドコイルへの高圧電圧の印加が半導体スイ
ッチング素子をオフすることにより遮断されたときにソ
レノイドコイルに生じる逆起電力によってコンデンサが
すぐに充電される。しかして、その後の昇圧回路による
充電を素早く行うことができるので、昇圧回路と直流電
源のみに充電を頼る請求項１の発明に比べ、コンデンサ
を所定レベルにまで充電するのに要する時間を短縮する
ことができる。この結果、電磁弁のオン、オフ周期が短
くなってもこれに対応することができる。

【００７３】請求項６の発明によれば、定電圧ダイオー
ドの働きにより、コンデンサに過大な電圧が充電される
のを確実に防止することができる。

【００７４】請求項７の発明によれば、直流電源からの
充電電流のレベルと昇圧回路からの充電電流のレベルと
を独立して簡単に設定することができる。

【００７５】請求項８の発明によれば、充電電流はトラ
ンジスタ素子を通ってコンデンサに流れ、定電圧発生回
路はトランジスタ素子の通電制御のみを行うので、定電
圧ダイオードに流す電流を小さくすることができ、定電
圧発生回路における電力損失及び発熱を小さくすること
ができる。

【００７６】請求項９の発明によれば、複数の電磁弁を
順次選択して駆動するようにした構成においても、コン
デンサの他端とアースとの間に接続された抵抗素子によ
り、電源投入時にコンデンサに対して直流電源と昇圧回
路の両方から給電路を通って充電電流を流すことができ
る。

【００７７】請求項１０の発明によれば、定電圧ダイオ
ードの働きにより、コンデンサに過大な電圧が充電され
るのを確実に防止することができる。

【００７８】請求項１１の発明によれば、直流電源から
の充電電流のレベルと昇圧回路からの充電電流のレベル
とを独立して簡単に設定することができる。

【００７９】請求項１２の発明によれば、充電電流はト
ランジスタ素子を通ってコンデンサに流れ、定電圧発生
回路はトランジスタ素子の通電制御のみを行うので、定
電圧ダイオードに流す電流を小さくすることができ、定
電圧発生回路における電力損失及び発熱を小さくするこ
とができる。

【００８０】請求項１３の発明によれば、コンデンサへ
の充電が終了した時点では直流電源からの電流供給は行
われないので省電力化が実現できる。また定電圧ダイオ
ードと抵抗器とによる損失も減るのでそこでの発熱も少
なくなり、定格が小さくて安価な素子を使用することが
可能となる。

【００８１】請求項１４の発明によれば、電磁弁のソレ
ノイドコイルに生じた逆起電力によって生じる負電圧が
抵抗素子に流れて抑制されるのを有効に防止することが
でき、コンデンサへの速やかな充電を実現することがで
きる。

【００８２】請求項１５の発明によれば、電源オン時に
選択スイッチ回路が一定時間だけ作動してコンデンサの
他端が少なくとも１つのソレノイドコイルを介してアー
スされるので、コンデンサには直流電源と昇圧回路の両
方から給電路、選択スイッチ回路及びソレノイドコイル
を介して充電電流を流すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁弁駆動装置の実施の形態の一
例を示す回路図。

【図２】図１に示したスイッチング素子駆動回路の詳細
回路図。

【図３】図２に示した高圧電圧蓄積回路の電源投入直後
のコンデンサ充電動作を説明するための説明図。

【図４】図２に示した高圧電圧蓄積回路の電源投入直後
のコンデンサ充電動作を説明するための説明図。

【図５】図２に示した高圧電圧蓄積回路の電源投入直後
のコンデンサ充電動作を説明するための説明図。

【図６】図１に示した電磁弁駆動装置の動作を説明する
ための各部の信号の波形図。

【図７】図２に示した高圧電圧蓄積回路の電磁弁作動期
間中におけるコンデンサ充電動作を説明するための説明
図。

【図８】図２に示した高圧電圧蓄積回路の電磁弁作動期
間中におけるコンデンサ充電動作を説明するための各部
の信号の波形図。

【図９】図２に示した高圧電圧蓄積回路の変形例を示す
回路図。

【図１０】図２に示した高圧電圧蓄積回路の他の変形例
を示す回路図。

【図１１】本発明による電磁弁駆動装置の他の実施の形
態の一例を示す回路図。

【図１２】図１１に示したスイッチング素子駆動回路の
詳細回路図。

【図１３】図１１に示した電磁弁駆動装置の動作を説明
するための各部の信号の波形図。

【図１４】図１２に示した高圧電圧蓄積回路の電源投入
直後のコンデンサ充電動作を説明するための説明図。

【図１５】図１２に示した高圧電圧蓄積回路の電源投入
直後のコンデンサ充電動作を説明するための説明図。

【図１６】図１２に示した高圧電圧蓄積回路の変形例の
要部回路図。

【図１７】図１１に示した電磁弁駆動装置の変形例の要
部回路図。

【図１８】従来の電磁弁駆動装置の一例を示す回路図。

【図１９】図１８に示した電磁弁駆動装置の駆動回路の
詳細回路図。

【符号の説明】

２０、６０電磁弁駆動装置２１ソレノイドコイル２２直流電源２３昇圧回路２４電界効果トランジスタ２５定電圧ダイオード２６ダイオード２７電流駆動制御部３２、３２’ スイッチング素子駆動回路４１コンデンサ４０、４０Ａ、４０Ｂ高圧電圧蓄積回路４２定電圧ダイオード４３、４４ダイオード４５、４６抵抗器５０スイッチング回路６１選択スイッチ６２信号発生回路ＤＳドライブ制御信号ＩＡ、ＩＢ充電電流ＶＺ１ツェナー電圧ＨＳ高圧制御信号Ｓ駆動入力信号Ｓ１第１駆動入力信号Ｓ２第２駆動入力信号ＳＶ、ＳＶ１、ＳＶ２電磁弁ＳＬ１第１選択制御信号ＳＬ２第２選択制御信号ＶＢ直流電圧ＶＰ高圧電圧ＶＣＰ制御用高圧電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁弁を駆動するための電磁弁駆動装置
において、直流電源と、該直流電源から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧
を昇圧して高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧を前記電磁弁のソレノイドコイルへ印加する
のを制御するための半導体スイッチング素子として前記
電磁弁のハイサイドに設けられたＮチャンネル型電界効
果トランジスタ又はＮＰＮ型トランジスタと、コンデンサを含み、前記直流電源と前記昇圧回路とによ
って該コンデンサに前記半導体スイッチング素子のオ
ン、オフ制御用の制御用高圧電圧を充電しておくための
高圧電圧蓄積回路と、該制御用高圧電圧を所要のタイミングで前記半導体スイ
ッチング素子の制御電極に印加するためのスイッチング
回路とを備えたことを特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項２】前記高圧電圧蓄積回路が、前記コンデン
サと並列に接続され前記コンデンサの充電電圧を規定す
るための定電圧ダイオードと、前記直流電源と前記コン
デンサとの間に設けられた第１の充電路と、前記昇圧回
路の出力と前記コンデンサとの間に設けられた第２の充
電路とを備えて成る請求項１に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項３】前記第１の充電路が前記コンデンサと前
記直流電源の出力との間に直列に接続された第１ダイオ
ードと第１抵抗器とから成り、前記第２の充電路が前記
コンデンサと前記昇圧回路の出力との間に直列に接続さ
れた第２ダイオードと第２抵抗器とから成る請求項２に
記載の電磁弁駆動装置。
【請求項４】前記高圧電圧蓄積回路が、定電圧ダイオ
ードを含み前記コンデンサへの充電電圧レベルを規定す
るための一定電圧を発生させるための定電圧発生回路
と、エミッタ回路に前記コンデンサが接続され前記一定
電圧がベースに印加されているトランジスタ素子と、該
トランジスタ素子のコレクタと前記直流電源との間に設
けられた第１の充電路と、該トランジスタ素子のコレク
タと前記昇圧回路との間に設けられた第２の充電路とを
備えて成る請求項１に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項５】電磁弁を駆動するための電磁弁駆動装置
において、直流電源と、該直流電源から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧
を昇圧して高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧を前記電磁弁のソレノイドコイルへ印加する
のを制御するための半導体スイッチング素子として前記
電磁弁のハイサイドに設けられたＮチャンネル電界効果
トランジスタ又はＮＰＮ型トランジスタと、コンデンサを含み、前記直流電源と前記昇圧回路とによ
って該コンデンサに前記半導体スイッチング素子のオ
ン、オフ制御用の制御用高圧電圧を充電しておくための
高圧電圧蓄積回路と、該制御用高圧電圧を所要のタイミングで前記半導体スイ
ッチング素子の制御電極に印加するためのスイッチング
回路と該直流電源から電力の供給を受け、前記高圧電圧
による前記電磁弁の駆動が終了した後前記電磁弁の作動
状態を保持するための一定電流を前記ソレノイドコイル
に供給するための定電流回路とを備え、前記半導体スイ
ッチング素子が非導通となって前記昇圧回路からの高圧
電圧の前記ソレノイドコイルへの印加を遮断したときに
前記ソレノイドコイルに生じる自己誘導エネルギーによ
って前記コンデンサの充電を行うようにしたことを特徴
とする電磁弁駆動装置。
【請求項６】前記高圧電圧蓄積回路が、前記コンデン
サと並列に接続され前記コンデンサの充電電圧を規定す
るための定電圧ダイオードと、前記直流電源と前記コン
デンサとの間に設けられた第１の充電路と、前記昇圧回
路の出力と前記コンデンサとの間に設けられた第２の充
電路とを備えた請求項５に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項７】前記第１の充電路が前記コンデンサと前
記直流電源の出力との間に直列に接続された第１ダイオ
ードと第１抵抗器とから成り、前記第２の充電路が前記
コンデンサと前記昇圧回路の出力との間に直列に接続さ
れた第２ダイオードと第２抵抗器とから成る請求項６に
記載の電磁弁駆動装置。
【請求項８】前記高圧電圧蓄積回路が、定電圧ダイオ
ードを含み前記コンデンサへの充電電圧レベルを規定す
るための一定電圧を発生させるための定電圧発生回路
と、エミッタ回路に前記コンデンサが接続され前記一定
電圧がベースに印加されているトランジスタ素子と、該
トランジスタ素子のコレクタと前記直流電源との間に設
けられた第１の充電路と、該トランジスタ素子のコレク
タと前記昇圧回路との間に設けられた第２の充電路とを
備えて成る請求項５に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項９】各ローサイド端がアースされている複数
の電磁弁を択一的に駆動するための電磁弁駆動装置にお
いて、直流電源と、該直流電源から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧
を昇圧して高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧の前記複数の電磁弁への通電を制御するため
の半導体スイッチング素子として前記昇圧回路の出力に
接続されたＮチャンネル電界効果トランジスタ又はＮＰ
Ｎ型トランジスタと、前記半導体スイッチング素子がオンしたときに得られる
前記高圧電圧を前記複数の電磁弁に対して択一的に供給
するため前記半導体スイッチング素子の出力端と前記複
数の電磁弁の各ハイサイド端との間に設けられた選択ス
イッチ回路と、前記半導体スイッチング素子のオン、オ
フ制御のための制御用高圧電圧を充電しておくコンデン
サと、該コンデンサの一端に前記直流電源及び前記昇圧回路か
ら充電電流を供給するめための給電路と、該コンデンサの他端とアースとの間に接続された抵抗素
子と、該制御用高圧電圧を所要のタイミングで前記半導体スイ
ッチング素子の制御電極に印加するための印加制御回路
とを備えたことを特徴とする電磁弁駆動装置。
【請求項１０】前記コンデンサと並列に接続され前記
コンデンサの充電電圧を規定するための定電圧ダイオー
ドを設け、前記給電路が、前記直流電源と前記コンデン
サの一端との間に設けられた第１の充電路と、前記昇圧
回路の出力と前記コンデンサの一端との間に設けられた
第２の充電路とを備えている請求項９に記載の電磁弁駆
動装置。
【請求項１１】前記第１の充電路が前記コンデンサと
前記直流電源の出力との間に直列に接続された第１ダイ
オードと第１抵抗器とから成り、前記第２の充電路が前
記コンデンサと前記昇圧回路の出力との間に直列に接続
された第２ダイオードと第２抵抗器とから成る請求項１
０に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項１２】定電圧ダイオードを含み前記コンデン
サへの充電電圧レベルを規定するための一定電圧を発生
させるための定電圧発生回路と、エミッタ回路に前記コ
ンデンサが接続され前記一定電圧がベースに印加されて
いるトランジスタ素子とを備え、前記給電路が該トラン
ジスタ素子のコレクタと前記直流電源との間に設けられ
た第１の充電路と、該トランジスタ素子のコレクタと前
記昇圧回路との間に設けられた第２の充電路とを有する
請求項９に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項１３】前記定電圧ダイオードのツェナー電圧
を前記直流電源の端子電圧よりも大きくした請求項１
０、１１又は１２に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項１４】前記電磁弁のソレノイドコイルに発生
した逆起電力による電流が前記抵素子に流れるのを阻止
するためのダイオードを前記抵抗素子と直列に接続した
請求項９に記載の電磁弁駆動装置。
【請求項１５】各ローサイド端がアースされている複
数の電磁弁を択一的に駆動するための電磁弁駆動装置に
おいて、直流電源と、該直流電源から電力の供給を受け該直流電源の出力電圧
を昇圧して高圧電圧を得る昇圧回路と、該高圧電圧の前記複数の電磁弁への通電を制御するため
の半導体スイッチング素子として前記昇圧回路の出力に
接続されたＮチャンネル電界効果トランジスタ又はＮＰ
Ｎ型トランジスタと、前記半導体スイッチング素子がオンしたときに得られる
前記高圧電圧を前記複数の電磁弁に対して択一的に供給
するため前記半導体スイッチング素子の出力端と前記複
数の電磁弁の各ハイサイド端との間に設けられた選択ス
イッチ回路と、該半導体スイッチング素子のオン、オフ制御のための制
御用高圧電圧を充電しておくコンデンサと、該コンデンサの一端に前記直流電源及び前記昇圧回路か
ら充電電流を供給するめための給電路と、該制御用高圧電圧を所要のタイミングで前記半導体スイ
ッチング素子の制御電極に印加するための印加制御回路
とを備え、電源オン時に前記選択スイッチ回路を一定時
間だけ作動させて前記コンデンサの他端を前記電磁弁の
少なくとも１つのソレノイドコイルを介してアースに接
続するようにしたことを特徴とする電磁弁駆動装置。