WO2011019038A1 - 負荷駆動制御装置及び負荷駆動制御方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a load drive control device and a load drive control method, for example, a load drive control device and a load drive control method related to a load such as a pump operated by DC (direct current) drive and pulse modulation drive.
  • a load drive control device and a load drive control method related to a load such as a pump operated by DC (direct current) drive and pulse modulation drive.
  • pulse modulation driving such as DC driving or PWM (Pulse Width Modulation) control is used.
  • the operation state of the fuel pump is controlled by appropriately controlling DC driving, pulse modulation driving, stop processing, and the like according to the state of the vehicle.
  • An FPCM (Fuel Pump Control Module) 110 a in FIG. 1 is a device that controls the driving of a fuel pump motor 160, and includes an MCS (Motor Control System) 120 and an IPS (Intelligent Power Switch) 130.
  • the IPS 130 includes a driver 135 and a self-diagnosis output circuit 140.
  • the driver 135 includes a high-side transistor 131 that is a P-channel MOSFET and a low-side transistor 132 that is an n-channel MOSFET.
  • the MCS 120 causes the motor 160 to perform PWM driving by switching the high-side transistor 131 and the low-side transistor 132 by PWM control.
  • the MCS 120 keeps the high-side transistor 131 on and keeps the low-side transistor 132 off.
  • the self-diagnosis output circuit 140 has a current detection function for detecting a current flowing through the high-side transistor 131 of the driver 135, a function for detecting an error, and the like.
  • the current detection function of the self-diagnosis output circuit 140 outputs, for example, a current that is one thousandth of the current flowing through the high-side transistor 131.
  • a predetermined resistor is provided between the output unit of the current detection function and the ground, and the MCS 120 determines the presence or absence of an overcurrent by detecting the voltage on the output unit side of the current detection function of the resistor.
  • the FPCM 110a of FIG. 1 has a problem that it is difficult to correctly determine the current value when operating by PWM drive. Specifically, as shown in the case of the motor having a small L component in FIG. 3A and the motor having a large L component in FIG. 3B, the inductance component (coil component) of the motor 160 varies. Even if the switching operation in the driver 135 is the same, the current supplied to the motor 160 may differ. As a result, even if the current sensor function of the self-diagnosis output circuit 140 is used, there is a problem that it is difficult to correctly determine the overcurrent with the MCS 120. In order to solve this, a high-precision thermistor is required, and another technique is required from the viewpoint of cost.
  • the current of the driver 135 varies depending on the variation in the characteristics of the load, so that there is a variation in the amount of heat generated by the driver 135, and there is a problem that it is difficult to make an accurate determination regarding overcurrent.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique for driving a switching element for driving a load in an appropriate temperature range.
  • the load drive control device includes a driver that drives a load that operates by DC drive and pulse modulation drive, a protection unit that detects a current flowing through the driver, a temperature detection unit that detects a heat generation state of the driver, and the protection And control means for determining whether the load is operated by DC drive or pulse modulation drive based on the output from the temperature detection means and the temperature detection means, the control means during the pulse modulation drive When a temperature equal to or higher than a predetermined temperature is detected, switching to DC driving is performed, and the current flowing through the driver is measured.
  • the control means may perform control so that the DC drive is performed at a constant period when it is determined that a current of a predetermined current value or more is flowing during the DC drive.
  • the protection means includes an in-driver temperature detecting means for detecting the temperature of the driver, and the driver outputs an output to a load when the in-driver temperature detecting means detects a temperature higher than a predetermined temperature. You may stop. Another aspect of the present invention relates to a load drive control method.
  • This load drive control method is a load drive control method in a device for driving a fuel pump motor by DC driving or pulse modulation driving using an IPS having a switching element and a self-protection function, wherein the current flowing through the switching element and the A detecting step for detecting a temperature in the vicinity of the switching element, and when the temperature detected in the detecting step is equal to or higher than a predetermined value during the pulse modulation driving of the motor, the driving mode of the motor is changed to the DC driving.
  • DC drive transition process may be provided in which the motor is controlled to perform DC drive in a certain period when the current flowing through the switching element is greater than or equal to a predetermined value during DC drive of the motor.
  • the switching element for driving the load can be driven in an appropriate temperature range.
  • the motor of the fuel pump mounted on the vehicle is operated by selecting DC driving or PWM driving according to the operating state of the vehicle.
  • PWM drive is selected under low load conditions such as idling or low speed travel
  • DC drive is selected under high load conditions during acceleration or high speed travel.
  • the motor is driven by DC driving in order to make a high-accuracy determination regarding the occurrence of abnormality or failure.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the FPCM 10 that drives the motor 60 of the fuel pump according to the present embodiment.
  • a fuel pump is mounted on a vehicle, for example, and a motor 60 provided in the fuel pump operates by DC driving and PWM driving.
  • PDM (Pulse Density Modulation) drive may be used as pulse modulation drive instead of PWM drive.
  • the FPCM 10 includes an MCS 20 and an IPS 30.
  • the IPS 30 includes a driver 35 including a switching element and a self-diagnosis output circuit 40 that realizes a protection function of the IPS 30, and drives the motor 60.
  • a known circuit can be used for the IPS 30.
  • the driver 35 includes a high-side transistor 31 and a low-side transistor 32, and in the case of pulse modulation driving (PWM driving), the driver 35 performs pulse driving with a control signal from the MCS 20 and supplies power to the motor 60.
  • PWM driving pulse modulation driving
  • the driver 35 performs pulse driving with a control signal from the MCS 20 and supplies power to the motor 60.
  • the motor 60 is DC-driven, the high-side transistor 31 is fixed in the on state and the low-side transistor 32 is fixed in the off state, and a desired current corresponding to the on-fixed state is supplied to the motor 60.
  • the high-side transistor 31 is a P-channel MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), the source is connected to the power supply potential Vs, and the drain is connected to the drain of the low-side transistor 32. And connected to an output terminal OUT for supplying electric power to the motor 60.
  • the gate is connected to an input terminal IN to which a control signal of the MCS 20 is input.
  • a diode 33 having a rectifying direction in the direction from the drain to the source is provided between the source and drain of the high-side transistor 31.
  • the low-side transistor 32 is an N-channel MOSFET, the source is connected to the ground potential via the ground terminal GND, the drain is connected to the drain of the high-side transistor 31, and the output supplies power to the motor 60. Connected to terminal OUT. Further, like the high-side transistor 31, the gate is connected to the input terminal IN to which the control signal of the MCS 20 is input. A diode 34 having a rectifying direction in the direction from the source to the drain is provided between the source and drain of the low-side transistor 32.
  • the IPS 30 has various self-protection functions. For example, a voltage higher than a predetermined protection voltage value (IPS self-protection voltage), a current value higher than a predetermined protection current value (IPS self-protection current), a predetermined value, When a temperature equal to or higher than the protection temperature (IPS self-protection temperature) is detected, the function of the IPS 30 itself is stopped.
  • the self-diagnosis output circuit 40 outputs a signal output function when the output is stopped by the above-described self-protection function and a current that is one thousandth of the current flowing through the high-side transistor 31 in the normal state.
  • a current sensor function is further provided.
  • a predetermined resistor 45 is provided between the output portion of the current detection function and the ground. The MCS 20 described later detects the voltage on the output side of the current detection function of the resistor 45 to determine whether or not there is an overcurrent flowing through the motor 60.
  • a temperature detection circuit 70 is provided in the vicinity of the IPS 30.
  • the temperature detection circuit 70 is configured by connecting a thermistor 71 and a resistor 72 in series from a power supply terminal V_tp.
  • the power supply terminal V_tp and the potential on the resistance 72 side of the thermistor 71 are respectively connected to the reference voltage input terminal V_ref and the temperature detection terminal AD_TP of the MCS 20.
  • the MCS 20 outputs a control signal for driving the driver 35 of the IPS 30 to the driver 35 of the IPS 30 via the control signal output terminal PWM1.
  • the MCS 20 outputs a PWM modulation signal when PWM driving is performed, and outputs a lock signal when DC driving is performed.
  • the drive frequency of PWM drive is, for example, about 6 kHz.
  • the MCS 20 acquires the signal from the self-diagnosis output circuit 40 of the IPS 30 through the protection signal input terminal AD_VIS as described above, and determines the state of the current flowing through the high-side transistor 31 of the driver 35. Further, the MCS 20 determines the temperature in the vicinity of the IPS 30 based on the voltage of the thermistor 71 of the temperature detection circuit 70 acquired through the reference voltage input terminal V_ref and the temperature detection terminal AD_TP.
  • the MCS 20 In the normal control state, the MCS 20 outputs a control signal for PWM drive under a low load condition, and outputs a control signal for DC drive under a high load condition. Further, when the MCS 20 determines that an overcurrent flows in the motor 60 or determines that there is a possibility that an overcurrent flows, the motor drive of the aspect described below is set as the fail-safe control state. Take control.
  • FIG. 5 is a state transition diagram showing the movement of the control state of the FPCM 10. Control modes of the normal control state and the fail-safe control state will be described using this state transition diagram.
  • the MCS 20 changes the operation state of the motor 60 to PWM drive, DC drive, and output stop based on the power supply voltage, the instruction value, and the instruction value input failsafe.
  • the MCS 20 constantly monitors the output of the self-diagnosis output circuit 40 and the output of the temperature detection circuit 70, and determines whether or not an abnormality has occurred based on those outputs. If it is determined that an abnormality has occurred, the MCS 20 changes the motor control state of the motor 60 to fail-safe control I.
  • the MCS 20 calculates the temperature of the IPS 30 based on the output of the temperature detection circuit 70. And if MCS20 judges that it is more than predetermined temperature, for example, 110 degree
  • a predetermined value for example, 8 A or more during DC driving based on the output of the self-diagnosis output circuit 40
  • the MCS 20 retries the driving state of the motor 60 as fail-safe control I. Transition to driving.
  • a current value serving as a threshold value when transiting to retry drive is referred to as a lock current value.
  • DC drive of about 100 ms is performed within a period of about 1 second (that is, a period of about 1 second).
  • the retry drive can eliminate, for example, clogging of the fuel pump driven by the motor 60, in addition to improving the accuracy of overcurrent detection and temperature measurement.
  • the MCS 20 shifts the motor drive control of the motor 60 to the DC drive.
  • the IPS 30 In the normal control state or fail-safe control I state, the IPS 30 detects a voltage that is equal to or higher than the IPS self-protection voltage value, a current value that is equal to or higher than the IPS self-protection current value, or a temperature that is equal to or higher than the IPS self-protection temperature. The IPS 30 causes the control state of the motor 60 to transition to fail-safe control II.
  • the IPS 30 locks the drive of the driver 35 and sets it as a DC output.
  • the IPS 30 changes the drive state to the normal control state.
  • the IPS 30 stops the output from the driver 35 to the motor 60 and notifies that to the engine EUC (not shown). Notification). Upon receiving the notification, the engine EUC temporarily turns off the ignition as a return operation, and restarts the control operation of the FPCM 10.
  • an overcurrent can be detected regardless of the coil component (inductance L) of the motor 60, and is appropriately set within the usable temperature range of the switching element (the high-side transistor 31 and the low-side transistor 32). Can be used. As a result, stress that adversely affects the switching element is not applied, so that the product life can be appropriately secured. Further, since it can be realized by a general-purpose switching element circuit (IPS30) or a general thermistor (71), it can be realized at a relatively low cost.
  • IPS30 general-purpose switching element circuit
  • a general thermistor (71) it can be realized at a relatively low cost.
  • the heat dissipation of the switching element can be suppressed to a level that does not require the use of a heat sink or the like.
  • desired heat dissipation can be realized by slightly widening the interval between the wiring patterns of the printed circuit board. Accordingly, the FPCM 10 can be reduced in size and weight.

Abstract

　負荷を駆動するスイッチング素子を適正な温度範囲で駆動させる技術を提供する。　通常制御状態では、ＭＣＳ２０は、電源電圧や指示値等に基づき、モータ６０の動作状態をＰＷＭ駆動、ＤＣ駆動及び出力停止に遷移させる。ＭＣＳ２０は、自己診断出力回路４０の出力や温度検出回路７０の出力のモニタリングの結果、異常が発生していると判断した場合、ＭＣＳ２０はモータ６０のモータ制御状態を、フェイルセーフ制御Ｉに遷移させる。ここで、ＰＷＭ駆動中であれば、ＭＣＳ２０は、温度検出回路７０の出力に基づいてＩＰＳ３０の温度を算出し、所定温度以上、例えば１１０度以上であると判断すると、モータの駆動態様をＰＷＭ駆動からＤＣ駆動へと遷移させる。

Description

負荷駆動制御装置及び負荷駆動制御方法
　本発明は、負荷駆動制御装置及び負荷駆動制御方法に係り、例えば、ＤＣ（Direct Currency）駆動及びパルス変調駆動により動作するポンプ等の負荷に関する負荷駆動制御装置及び負荷駆動制御方法に関する。
　車両に搭載される燃料ポンプのモータ等の負荷の駆動手段には、ＤＣ駆動やＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御等のパルス変調駆動が用いられている。そして、車両の状態に応じて、ＤＣ駆動や、パルス変調駆動、及び停止処理等を適宜制御することで燃料ポンプの動作状態が制御されている。
　仮にスイッチング素子に故障が発生すると、適切に負荷を駆動させることができなくなってしまうため、故障の発生防止のために様々な技術が提案されている。ドライバ（スイッチング素子）の故障の原因にはいくつかあるが、代表的なものがスイッチング素子に流れる過電流であり、また、回路が高温になることである。スイッチング素子に過電流が流れると、当然に回路が高温になることも想定されるとともに、モータ等の故障にもつながり、適切な回避手段が求められている。
　例えば、スイッチング素子をモータの過電流による故障から保護することを目的としたモータの過電流を検知する技術として、図１に示すように、スイッチング素子に流れる電流を検知する技術がある。図１のＦＰＣＭ（Fuel Pump Control Module）１１０ａは、燃料ポンプのモータ１６０の駆動を制御する装置であって、ＭＣＳ（Motor Control System）１２０とＩＰＳ（Intelligent Power Switch）１３０とを備えている。ＩＰＳ１３０は、ドライバ１３５と自己診断出力回路１４０とを備えている。ドライバ１３５は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるハイサイド・トランジスタ１３１とｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるローサイド・トランジスタ１３２とを備えている。そして、ＭＣＳ１２０は、ハイサイド・トランジスタ１３１とローサイド・トランジスタ１３２とをＰＷＭ制御によりスイッチング動作させることで、モータ１６０をＰＷＭ駆動させる。ＤＣ駆動する場合は、ＭＣＳ１２０は、ハイサイド・トランジスタ１３１をオン継続し、ローサイド・トランジスタ１３２をオフ継続する。
　また、自己診断出力回路１４０はドライバ１３５のハイサイド・トランジスタ１３１に流れる電流を検知する電流検知機能及びエラー発生を検出する機能等を有する。自己診断出力回路１４０の電流検知機能は、例えば、ハイサイド・トランジスタ１３１に流れる電流の数千分の１の電流を出力する。この電流検知機能の出力部と接地との間に所定の抵抗が設けられており、ＭＣＳ１２０は上記抵抗の電流検知機能の出力部側の電圧を検知することで、過電流の有無を判別する。
　さらにまた、別の技術として、図２のＦＰＣＭ１１０ｂに示すように、ＩＰＳ１３０の近傍に配置された温度検出回路１７０により温度を検出することで、ドライバ１３５の過電流を推定する技術がある。さらに、図２の技術を応用した技術として、検知した温度に応じて、電流制限値を段階的に設定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２００７－２２８７０４号公報
　ところで、図１のＦＰＣＭ１１０ａでは、ＰＷＭ駆動で動作している場合、電流値を正しく判断することが難しいという課題があった。具体的には、図３（ａ）のＬ成分が小さいモータの場合及び図３（ｂ）のＬ成分が大きいモータの場合に示すように、モータ１６０のインダクタンス成分（コイル成分）にバラツキがあると、ドライバ１３５におけるスイッチング動作が同じであっても、モータ１６０に供給される電流が異なってくることがある。その結果、自己診断出力回路１４０の電流センサ機能を使っても、ＭＣＳ１２０で正しく過電流を判別することが難しいという課題があった。それを解決するためには、高精度のサーミスタが必要となり、コストの観点から別の技術が求められていた。また、上述のように、負荷の特性のバラツキによってドライバ１３５の電流が異なってくるため、ドライバ１３５の発熱量にバラツキが生じ、過電流に関して精度のよい判断が難しいという課題があった。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、負荷を駆動するスイッチング素子を適正な温度範囲で駆動させる技術を提供することを目的とする。
　本発明のある態様は、負荷駆動制御装置に関する。この負荷駆動制御装置は、ＤＣ駆動及びパルス変調駆動によって動作する負荷を駆動するドライバと、前記ドライバに流れる電流を検知する保護手段と、前記ドライバの発熱状態を検知する温度検知手段と、前記保護手段及び前記温度検知手段からの出力をもとに、前記負荷をＤＣ駆動又はパルス変調駆動のいずれかで動作させるかを決定する制御手段と、を備え、前記制御手段は、パルス変調駆動中に所定の温度以上の温度を検出したときに、ＤＣ駆動に切替えて、前記ドライバに流れる電流の計測を行う。
　また、前記制御手段は、ＤＣ駆動中に所定の電流値以上の電流が流れていると判断したときに、そのＤＣ駆動を一定期間周期に行うよう制御してもよい。
　また、前記保護手段は、前記ドライバの温度を検出するドライバ内温度検出手段を備え、前記ドライバは、前記ドライバ内温度検出手段が所定の温度以上の温度を検知したときに、負荷への出力を停止してもよい。
　本発明の別の態様は、負荷駆動制御方法に関する。この負荷駆動制御方法は、燃料ポンプのモータを、スイッチング素子及び自己保護機能を有するＩＰＳを用いてＤＣ駆動又はパルス変調駆動させる装置における負荷駆動制御方法であって、前記スイッチング素子に流れる電流及び前記スイッチング素子の近傍の温度を検知する検知工程と、前記モータをパルス変調駆動中に、前記検知工程にて検知した温度が所定以上である場合に、前記モータの駆動態様を前記ＤＣ駆動に変更するＤＣ駆動遷移工程と、を備える。
　また、前記モータをＤＣ駆動中に、前記スイッチング素子を流れる電流が所定値以上である場合に、前記モータがＤＣ駆動を一定期間周期に行うよう制御するリトライ駆動工程を備えてもよい。
　本発明によれば、負荷を駆動するスイッチング素子を適正な温度範囲で駆動させることができる。
従来技術に係る、燃料ポンプを駆動するＦＰＣＭの概略構成を示す機能ブロック図である。 従来技術に係る、燃料ポンプを駆動するＦＰＣＭの概略構成を示す機能ブロック図である。 従来技術に係る、燃料ポンプのモータのインダクタンスのバラツキによってＭＣＳが検知する電圧の信号の理想波形と実波形の例を示した図である。（ａ）は、Ｌ成分が小さいモータの場合、（ｂ）は、Ｌ成分が大きいモータの場合である。 本発明の実施形態に係る、燃料ポンプのモータを駆動するＦＰＣＭの概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る、燃料ポンプのモータを駆動するＦＰＣＭの制御態様の変化を示す状態遷移図である。 本発明の実施形態に係る、燃料ポンプのモータをリトライ駆動するときの制御信号の一例を示す図である。
　以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、車両に搭載される燃料ポンプのモータを、車両の動作状態等に応じてＤＣ駆動又はＰＷＭ駆動を選択して動作させる。通常状態においてはアイドリング時や低速走行時等の低負荷の条件ではＰＷＭ駆動が選択され、加速時や高速走行時の高負荷の条件ではＤＣ駆動が選択される。そして、ＰＷＭ駆動中に、ＰＷＭ駆動のためのスイッチング素子近傍の温度が高いと判断された場合、異常・故障等の発生について高精度の判断をするためにＤＣ駆動にてモータを駆動する。
　図４は、本実施形態に係る燃料ポンプのモータ６０を駆動するＦＰＣＭ１０の概略構成を示す機能ブロック図である。燃料ポンプは例えば車両に搭載され、この燃料ポンプに備わるモータ６０は、ＤＣ駆動及びＰＷＭ駆動により動作する。なお、パルス変調駆動としてＰＷＭ駆動の代わりにＰＤＭ（Pulse Density Modulation）駆動が用いられてもよい。
　ＦＰＣＭ１０は、ＭＣＳ２０とＩＰＳ３０とを備えている。ＩＰＳ３０は、スイッチング素子からなるドライバ３５と当該ＩＰＳ３０の保護機能を実現する自己診断出力回路４０とを備え、モータ６０を駆動する。ＩＰＳ３０は、公知の回路を用いることができる。
　ドライバ３５は、ハイサイド・トランジスタ３１とローサイド・トランジスタ３２とを備え、パルス変調駆動（ＰＷＭ駆動）する場合であれば、ＭＣＳ２０から制御信号によってパルス駆動しモータ６０に電力を供給する。また、モータ６０をＤＣ駆動する場合は、ハイサイド・トランジスタ３１をオン状態、ローサイド・トランジスタ３２をオフ状態に固定して、オン固定の状態に応じた所望の電流をモータ６０へ供給する。
　具体的には、ハイサイド・トランジスタ３１は、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、ソースが電源電位Ｖｓに接続され、ドレインがローサイド・トランジスタ３２のドレインに接続されるとともにモータ６０へ電力を供給する出力端子ＯＵＴに接続される。また、ゲートは、ＭＣＳ２０の制御信号が入力する入力端子ＩＮに接続される。なお、ハイサイド・トランジスタ３１のソース・ドレイン間には、ドレインからソースへの方向を整流方向とするダイオード３３が設けられている。
　ローサイド・トランジスタ３２は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴであり、ソースが接地端子ＧＮＤを介して接地電位に接続され、ドレインはハイサイド・トランジスタ３１のドレインに接続されるとともに、モータ６０へ電力を供給する出力端子ＯＵＴに接続される。また、ゲートは、ハイサイド・トランジスタ３１と同様に、ＭＣＳ２０の制御信号が入力する入力端子ＩＮに接続される。なお、ローサイド・トランジスタ３２のソース・ドレイン間には、ソースからドレインへの方向を整流方向とするダイオード３４が設けられている。
　ＩＰＳ３０は、各種の自己保護機能を有しており、例えば、所定の保護電圧値（ＩＰＳ自己保護電圧）以上の電圧や、所定の保護電流値（ＩＰＳ自己保護電流）以上の電流値、所定の保護温度（ＩＰＳ自己保護温度）以上の温度を検知した場合などに、ＩＰＳ３０自体の機能を停止する。自己診断出力回路４０は、前述の自己保護機能により出力を停止している場合の信号出力機能や、また通常状態でのハイサイド・トランジスタ３１に流れる電流の数千分の１の電流を出力する電流センサ機能をさらに備えている。電流検知機能の出力部と接地との間に所定の抵抗４５が設けられている。そして後述のＭＣＳ２０が上記抵抗４５の電流検知機能の出力部側の電圧を検知することで、モータ６０のモータを流れる過電流の有無を判別する。
　また、ＩＰＳ３０の近傍には、温度検出回路７０が設けられている。温度検出回路７０は、電源端子Ｖ＿ｔｐからサーミスタ７１及び抵抗７２が直列に接続されて構成されている。そして、電源端子Ｖ＿ｔｐと、サーミスタ７１の抵抗７２側の電位のそれぞれが、ＭＣＳ２０の参照電圧入力端子Ｖ＿ｒｅｆ及び温度検出端子ＡＤ＿ＴＰに接続されている。
　ＭＣＳ２０は、ＩＰＳ３０のドライバ３５を駆動するための制御信号を、制御信号出力端子ＰＷＭ１を介してＩＰＳ３０のドライバ３５に対して出力する。ＭＣＳ２０は、ＰＷＭ駆動する場合はＰＷＭ変調信号を出力し、ＤＣ駆動する場合はロック信号を出力する。ここで、ＰＷＭ駆動の駆動周波数は、例えば、６ｋＨｚ程度である。さらに、ＭＣＳ２０は、上述のようにＩＰＳ３０の自己診断出力回路４０からの信号を保護信号入力端子ＡＤ＿ＶＩＳを介して取得し、ドライバ３５のハイサイド・トランジスタ３１に流れる電流の状態を判断する。また、ＭＣＳ２０は、参照電圧入力端子Ｖ＿ｒｅｆ及び温度検出端子ＡＤ＿ＴＰを介して取得した温度検出回路７０のサーミスタ７１の電圧をもとに、ＩＰＳ３０近傍の温度を判定する。
　そして、ＭＣＳ２０は、通常制御状態にあっては、低負荷の条件ではＰＷＭ駆動の為の制御信号を出力し、高負荷の条件ではＤＣ駆動の為の制御信号を出力する。さらに、ＭＣＳ２０は、モータ６０に過電流が流れていると判断した場合、または過電流が流れているおそれがあると判断した場合には、フェイルセーフ制御状態として、以下に説明する態様のモータ駆動制御を行う。
　図５は、ＦＰＣＭ１０の制御状態の動きを示す状態遷移図である。この状態遷移図を用いて、通常制御状態及びフェイルセーフ制御状態の制御態様について説明する。
　通常制御状態では、ＭＣＳ２０は、電源電圧や指示値、指示値入力フェイルセーフに基づき、モータ６０の動作状態をＰＷＭ駆動、ＤＣ駆動及び出力停止に遷移させる。ＭＣＳ２０は、自己診断出力回路４０の出力や温度検出回路７０の出力を常時モニタリングしており、それらの出力をもとに異常発生の有無を判断する。異常が発生していると判断した場合、ＭＣＳ２０はモータ６０のモータ制御状態を、フェイルセーフ制御Ｉに遷移させる。
　具体的には、通常制御状態においてＰＷＭ駆動中であれば、ＭＣＳ２０は、温度検出回路７０の出力に基づいてＩＰＳ３０の温度を算出する。そして、ＭＣＳ２０は、算出の結果、所定温度以上、例えば１１０度以上であると判断すると、より正確な判断のために、フェイルセーフ制御Ｉとしてモータ６０の駆動状態をＰＷＭ駆動からＤＣ駆動へと遷移させる。また、自己診断出力回路４０の出力をもとに、ＤＣ駆動中に電流が所定値以上、例えば、８Ａ以上であると算出した場合、ＭＣＳ２０は、フェイルセーフ制御Ｉとしてモータ６０の駆動状態をリトライ駆動へ遷移させる。リトライ駆動へ遷移させる際の閾値となる電流値をロック電流値という。そして、リトライ駆動では、図６に示すように、約１秒の期間（すなわち、約１秒の周期）のうちで、１００ｍｓ程度のＤＣ駆動を行う。また、リトライ駆動は、過電流検知や温度測定の精度向上の他に、例えば、モータ６０が駆動する燃料ポンプの目詰まりを解消することができる。
　リトライ駆動した結果、通常電流検知と判断された場合、つまり、電流が８Ａ未満であると判断された場合、ＭＣＳ２０はモータ６０のモータ駆動の制御をＤＣ駆動に遷移させる。
　また、通常制御状態またはフェイルセーフ制御Ｉの状態において、ＩＰＳ３０が、ＩＰＳ自己保護電圧値以上の電圧や、ＩＰＳ自己保護電流値以上の電流値、または、ＩＰＳ自己保護温度以上の温度を検知した場合、ＩＰＳ３０は、モータ６０の制御状態をフェイルセーフ制御ＩＩに遷移させる。
　このときのフェイルセーフ制御ＩＩでは、ＩＰＳ自己保護電圧に基づいて制御状態が遷移した場合であれば、ＩＰＳ３０はドライバ３５の駆動をロックさせ、ＤＣ出力とする。ＩＰＳ自己保護電圧未満であることが検知された場合、ＩＰＳ３０は、駆動状態を通常制御状態へ遷移させる。
　また、ＩＰＳ自己保護電流値またはＩＰＳ自己保護温度の検出に基づいて制御状態が遷移した場合であれば、ＩＰＳ３０は、ドライバ３５からモータ６０への出力を停止し、その旨をエンジンＥＵＣ（図示せず）に通知する。そしてその通知を受けたエンジンＥＵＣは、復帰動作として一旦イグニションをオフとし、ＦＰＣＭ１０の制御動作を再起動する。
　以上、本実施形態によれば、モータ６０のコイル成分（インダクタンスＬ）に関わらず、過電流を検知でき、スイッチング素子（ハイサイド・トランジスタ３１やローサイド・トランジスタ３２）の使用可能温度範囲で適切に使用することができる。その結果、スイッチング素子に悪影響を及ぼすストレスを与えることがないため、製品の寿命を適切に確保できる。また、汎用のスイッチング素子回路（ＩＰＳ３０）や一般的なサーミスタ（７１）によって実現できるため、比較的低コストで実現できる。
　さらに、スイッチング素子の放熱をヒートシンクなどを用いることが不要となるレベルに抑えることができる。具体的には、プリント基板の配線パターンの間隔を僅かに広くする程度で所望の放熱を実現出来る。したがって、ＦＰＣＭ１０の小型化・軽量化が実現できる。
　以上、本発明を実施形態を基に説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2009年8月10日出願の日本特許出願（特願2009－185797）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１０　ＦＰＣＭ
２０　ＭＣＳ
３０　ＩＰＳ
３１　ハイサイド・トランジスタ
３２　ローサイド・トランジスタ
３５　ドライバ
４０　自己診断出力回路
６０　モータ
７０　温度検出回路
７１　サーミスタ

Claims (5)

  1. 　ＤＣ駆動及びパルス変調駆動によって動作する負荷を駆動するドライバと、
    　前記ドライバに流れる電流を検知する保護手段と、
    　前記ドライバの発熱状態を検知する温度検知手段と、
    　前記保護手段及び前記温度検知手段からの出力をもとに、前記負荷をＤＣ駆動又はパルス変調駆動のいずれかで動作させるかを決定する制御手段と、
    　を備え、
    　前記制御手段は、パルス変調駆動中に所定の温度以上の温度を検出したときに、ＤＣ駆動に切替えて、前記ドライバに流れる電流の計測を行うことを特徴とする負荷駆動制御装置。
  2. 　前記制御手段は、ＤＣ駆動中に所定の電流値以上の電流が流れていると判断したときに、そのＤＣ駆動を一定期間周期に行うよう制御することを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動制御装置。
  3. 　前記保護手段は、前記ドライバの温度を検出するドライバ内温度検出手段を備え、
    　前記ドライバは、前記ドライバ内温度検出手段が所定の温度以上の温度を検知したときに、負荷への出力を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の負荷駆動制御装置。
  4. 　燃料ポンプのモータを、スイッチング素子及び自己保護機能を有するＩＰＳを用いてＤＣ駆動又はパルス変調駆動させる装置における負荷駆動制御方法であって、
    　前記スイッチング素子に流れる電流及び前記スイッチング素子の近傍の温度を検知する検知工程と、
    　前記モータをパルス変調駆動中に、前記検知工程にて検知した温度が所定以上である場合に、前記モータの駆動態様を前記ＤＣ駆動に変更するＤＣ駆動遷移工程と、
    　を備えることを特徴とする負荷駆動制御方法。
  5. 　前記モータをＤＣ駆動中に、前記スイッチング素子を流れる電流が所定値以上である場合に、前記モータがＤＣ駆動を一定期間周期に行うよう制御するリトライ駆動工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の負荷駆動制御方法。
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