WO2020008816A1 - 負荷駆動回路、負荷駆動システム - Google Patents

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load drive
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康夫 嶋
藤井　義久
山下　毅雄
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Definitions

  • the present invention relates to a load drive circuit for driving an electric load.
  • a drive device in a fuel injection control device for an internal combustion engine, includes a switch for controlling energization of the fuel injection valve, and controls the switch in accordance with a fuel injection command calculated by a microcomputer to thereby control the fuel injection valve. Control energization. By energizing the fuel injection valve, the fuel injection valve opens and fuel is injected.
  • multi-stage injection control in which fuel injection during one combustion cycle is divided into a plurality of injections has been applied.
  • the fuel injection valve is opened a plurality of times during one combustion cycle.
  • accuracy of the injection timing and the injection amount is required as compared with the conventional fuel injection. Therefore, the fuel injection control device needs to monitor whether or not the drive device correctly responds to each fuel injection command.
  • Patent Document 1 describes a fuel injection control device in which a control device for calculating a fuel injection amount and a drive device for driving a fuel injection valve are configured separately.
  • the drive device energizes the fuel injection valve according to an injection control signal based on a fuel injection command calculated by the control device.
  • the fuel injection control device detects a drive current for the drive device to energize the fuel injection valve, and outputs a detection signal to the control device side.
  • the control device compares the fuel injection command or the injection control signal based on the detection signal with the detection signal, and based on the comparison result, determines whether the drive circuit correctly outputs the drive signal to the fuel injection valve in response to the fuel injection command. Determine whether or not.
  • Patent Document 1 confirms whether the output current for driving the fuel injection valve of the drive circuit is normal, and does not monitor the operation of the fuel injection valve itself or the valve opening time. Further, in order to detect the output current of the driving device, a current detection resistor is serially inserted in the output stage of the driving device. Therefore, the output impedance is higher and the energy loss is larger than when there is no detection resistor. Since the output current detection signal is required for each fuel injection valve to be driven, each of the control device and the drive device needs the same number of input / output terminals as the number of fuel injection valves. Therefore, additional cost for newly providing input / output terminals is required.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and has a simple configuration that monitors responsiveness between a control device and a load drive circuit without deteriorating characteristics of the load drive circuit. With the goal.
  • the load drive circuit diagnoses an abnormality in the response of the switch element based on a drive command of the switch element for driving the load and a signal at the output terminal of the switch element.
  • the load drive circuit of the present invention it is possible to diagnose the output responsiveness of the load drive circuit to the fuel injection command calculated by the control device with a simple configuration. Therefore, even in multi-stage injection control requiring higher accuracy than before, it is possible to appropriately monitor the operation of the fuel injection control device, which leads to an abnormality in the fuel injection timing and the fuel injection time. Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the following description of the embodiments.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a load drive system 1 according to a first embodiment. 7 shows a waveform of an output 72 of the driving device 20 when the switch element 70 is ON / OFF controlled. 5 is a time chart for explaining a temporal change of a signal value representing a determination result by a signal measurement / comparison determination circuit 90. 5 is a time chart illustrating a relationship between a ground fault and energization identification.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a load drive system 1 according to a second embodiment. 7 shows a waveform of an output 72 of the driving device 20 when the switch element 70 is ON / OFF controlled. 5 is a time chart illustrating a relationship between a disconnection failure and energization identification. 9 is another example of a time chart illustrating a change over time of a signal value representing a determination result by the signal measurement / comparison determination circuit 90.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a load drive system 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the load drive system 1 is a system that drives and controls a fuel injection valve 100 that injects fuel into an internal combustion engine.
  • the load drive system 1 includes a control device (Electronic Control Unit: ECU) 10 and a drive device (load drive circuit) 20.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the drive device 20 is a device that controls the driving of the electric load by supplying a driving current to the electric load (here, the fuel injection valve 100).
  • the output 72 of the driving device 20 is connected to the fuel injection valve 100, and the fuel injection valve 100 is controlled to open and close according to the current of the output 72.
  • the control device 10 holds a fuel injection control program on a memory (not shown).
  • the CPU (Central Processing Unit) 30 executes the program to calculate the combustion injection amount and its timing from the operation state and situation of the internal combustion engine.
  • the CPU 30 generates an injection command 31 for each fuel injection valve 100 and outputs it to the drive device 20 from the IO port 40.
  • the injection command 31 may be output to the drive device 20 through the communication interface 50 that exchanges setting and status information between the control device 10 and the drive device 20.
  • the input signal determination circuit 60 receives the injection command 31 from the control device 10 and encodes it into an injection control signal 61 that becomes, for example, a High level during injection and a Low level during shutoff.
  • the gate control circuit 65 sets the gate input 71 of the switch element 70 so that the switch element 70 (for example, MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effector Transistor) is turned on when the injection control signal 61 is High and turned off when it is Low. By controlling, the energization / interruption to the fuel injection valve 100 is controlled.
  • the comparator 80 compares the voltage level of the output 72 with a predetermined energization determination threshold voltage 86. If the voltage level is lower than the energization determination threshold voltage 86, the switch element 70 is turned on (energized); otherwise, it is turned off (cut off). By making the determination, the operation state of the driving device 20 is identified. Examples of waveforms of the voltage level and the current level of the output 72 will be described later. Comparator 80 outputs the determination result as energization identification signal 81.
  • the energization identification signal 81 is a signal indicating a High level when ON (energization) is determined, and a Low level when OFF (interruption) is determined. Although omitted in the figure, a filtering process for removing glitch noise or the like may be performed on the energization identification signal 81 to prevent erroneous determination.
  • the energization determination threshold voltage 86 can be easily generated by the drive device 20 and does not make an erroneous determination between the voltage level lower limit value of the output 72 when the switch element 70 is OFF and the voltage level upper limit value when the switch element 70 is ON. It is preferable to set the voltage level with a margin as described above.
  • the energization identification signal 81 is input to the signal measurement / comparison circuit 90 together with the injection control signal 61.
  • the signal measurement / comparison / judgment circuit 90 judges whether or not the switch element 70 is operating normally (that is, whether or not abnormal energization has occurred) based on the input signal, and the result is determined via the communication interface 50. Is output to the control device 10.
  • FIG. 2 shows a waveform of an output 72 of the drive device 20 when the switch element 70 is ON / OFF controlled.
  • the output 72 to the fuel injection valve 100 is at a voltage level near the DC power supply 200 (battery or the like or its boosted voltage) connected to the upper electrode side of the fuel injection valve 100.
  • the switch element 70 is controlled to be turned ON, the output 72 becomes a voltage level near GND, and the energization to the fuel injection valve 100 is started. Since the fuel injection valve 100 is an inductive load, the current flowing through the output 72 gradually increases, and the voltage level of the output 72 also increases due to the ON resistance of the switch element 70.
  • the ON resistance of the switch element 70 is usually 0.5 ohm or less, even if a current of, for example, 1 A level required for opening the fuel injection valve 100 flows, the voltage level of the output 72 rises by several hundred mV or less. Fit within range.
  • the switch element 70 When the switch element 70 is controlled to be turned off from the ON state, a large surge voltage is generated due to the back electromotive force caused by the inductive load of the fuel injection valve 100.
  • the surge voltage is clamped by the active clamp circuit 75 between the gate input 71 and the output 72 of the switch element 70 to a voltage that does not exceed the device withstand voltage of the switch element 70, and the clamp voltage reduces the voltage of the gate input 71. To raise.
  • the switch element 70 is turned on for a while, so that the output 72 drops from the level clamped by the active clamp circuit 75 to a level near the voltage of the DC power supply 200.
  • FIG. 3 is a time chart for explaining the change over time of the signal value representing the judgment result by the signal measurement / comparison judgment circuit 90.
  • the signal measurement / comparison / determination circuit 90 calculates (a) a response delay time between the injection control signal and the energization identification signal 81, (b) a difference (or ratio) between the injection control time and the energization time, and (c). The difference between the number of times of injection control and the number of times of energization is determined.
  • the operation of the signal measurement / comparison / determination circuit 90 will be described with reference to FIG.
  • the control device 10 transmits a measurement start trigger 56 to the drive device 20 through the communication interface 50 as a measurement start instruction. With this as a trigger, the control device 10 and the drive device 20 initialize the measurement function and start the measurement.
  • the injection control signal 51 and the energization identification signal 81 received by the drive device 20 are not necessarily synchronized with the communication frame of the communication interface 50. Therefore, in synchronization with the first rise of the injection control signal 61 after the input of the measurement start trigger 56 (transition from the low level to the high level), the measurement function is initialized and the measurement is started.
  • the input of the measurement start trigger 56 is not essential.
  • the measurement is started from the time when the injection control signal 61 first rises, and the measurement result is transferred to the control device 10 by the communication interface 50. Then, the initialization and the measurement may be automatically started.
  • the measurement start trigger 56 may be set individually for each measurement item.
  • the cycle of the operation clock used in the drive device 20 can be used as a reference.
  • a timer circuit having a minimum resolution obtained by multiplying the required time accuracy by a constant can be used.
  • a value for example, an abnormality determination threshold value
  • the response delay time is the time from the rising of the injection control signal 61 to the rising of the energization identification signal 81 which is a response to the injection control signal 61.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 compares the measured response delay time with an allowable delay threshold (time window).
  • the permissible delay threshold can be set, for example, based on the worst-case value of the propagation delay in and out of the drive device 20 from the injection control signal 61 to the energization identification signal 81. If the response delay time is equal to or greater than the allowable delay threshold, it is determined that the response delay is abnormal. When a response delay abnormality is detected, the identification flag is stored in a register. The register holds the identification flag until the information is transferred to the control device 10 through the communication interface 50.
  • the injection control time is the time from the rising to the falling of the injection control signal 61 (transition from a low level to a high level).
  • the energization time is the time from the rise to the fall of the energization identification signal 81. Assuming that the injection control signal 51 and the energization identification signal 81 each transition from a low level to a high level and transition to a low level again as one pulse, the signal measurement / comparison / determination circuit 90 performs measurement for each one pulse. Will do.
  • the measurement result of the injection control time of the injection control signal 51 indicates that The measurement is kept on the register until the measurement of the energization time of the identification signal 81 is completed.
  • the signal measurement / comparison / judgment circuit 90 compares / determines the injection control time and the energization time when the measurement result of the energization time is obtained.
  • the drive device 20 fails and does not appear even if it exceeds the response delay allowable delay threshold of the rise of the energization identification signal 81, it is considered that energization has not occurred, and the energization time “0” is set when the measurement of the injection control time is completed. And it is sufficient. If the fall of the energization identification signal 81 does not appear due to the output 72 of the drive device 20 sticking to the GND level or the like, the energization identification signal 81 ends the energization time measurement of the pulse when the maximum measurement time is reached, The energization time may be the maximum measurement time.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 calculates an absolute value error, a ratio accuracy error, and the like based on an allowable determination criterion for an error between the injection control time and the energization time.
  • the signal measurement / comparison / judgment circuit 90 judges an abnormality in the energization time for each pulse of the injection control signal using the allowable error amount as a threshold. If an error exceeding the allowable error amount is detected, a flag indicating that fact is stored in a register. The register holds the flag until the information is transferred to the control device 10 through the communication interface 50.
  • the injection control count is the number of times the injection control signal 61 rises.
  • the number of times of energization is the number of times the energization identification signal 81 rises. Usually, the number of times of injection control and the number of times of energization match, but the rise of the energization identification signal 81 which is a response to the rise of the injection control signal 61 has a response delay. After waiting for the rise of the energization identification signal 81, the number of times of injection control and the number of energizations are compared. If an error exceeding the allowable error amount is detected, a flag indicating that fact is stored in a register. The register holds the flag until the information is transferred to the control device 10 through the communication interface 50.
  • the comparison determination may be performed when the allowable delay threshold is reached.
  • the comparison determination result is not limited to the presence or absence of an error between the number of times of injection control and the number of times of energization, and may indicate the comparison determination result by, for example, a difference value between the number of times of injection control and the number of times of energization.
  • the maximum count value of the number of times of injection control may be determined from the frequency (period) of access to the measurement result via the communication interface 50, the number of injections assumed between accesses, and the like.
  • the signal measurement / comparison / determination circuit 90 transfers the response delay time, the injection control time / energization time, the number of injection control times / energization times described with reference to FIG. Using the comparison determination result 91, the control device 10 can diagnose an abnormality of the drive device 20 which leads to a problem in the fuel injection amount or the injection timing.
  • the control device 10 performs processing such as issuing an engine warning in accordance with the presence or absence and the content of the abnormality.
  • FIG. 4 is a time chart for explaining a relationship between a ground fault and energization identification.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 can determine the power supply state of the switch element 70 and detect the occurrence of a ground fault by comparing the power supply identification signal 81 with the power supply determination threshold.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 determines the occurrence of a ground fault during a period during which the injection control signal 61 instructs the switch element 70 to be shut off. Accordingly, the signal measurement / comparison / determination circuit 90 can perform the determination of the energization state of the switch element 70 and the determination of the ground fault failure separately from each other.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 determines such energization as abnormal energization.
  • the third and fourth energizations are regarded as abnormal energizations.
  • the signal measurement / comparison / determination circuit 90 measures the third and fourth energization times as abnormal energization times. In the example of FIG. 4, even after the first energization is completed, the energization determination is continued due to a ground fault. Therefore, the signal measurement / comparison / determination circuit 90 regards the entire first energization period as abnormal energization.
  • the drive device 20 determines the energization state of the switch element 70 using the output voltage of the switch element 70, and transmits the determination result to the control device 10.
  • the drive device 20 determines the energization state of the switch element 70 using the output voltage of the switch element 70, and transmits the determination result to the control device 10.
  • the drive device 20 since the drive device 20 determines the energization state of the switch element 70, it is not necessary to transmit the energization identification signal 81 to the control device 10 in real time, for example. Therefore, there is no need to provide a high-speed communication channel between the control device 10 and the drive device 20, and the existing communication interface 50 can be used. Therefore, the fuel injection timing and the fuel injection time can be appropriately monitored with a simple configuration.
  • the energization identification signal 81 output by the comparator 80 can be shared for both ground fault detection and energization identification. Therefore, for example, when the drive device 20 has a circuit configuration for detecting a ground fault in advance, it is possible to identify the energized state of the switch element 70 using the circuit configuration. That is, there is an advantage that the object of the present invention can be achieved without largely changing the design of the driving device 20.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of the load drive system 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the load drive system 1 according to the second embodiment includes a comparator 85 in addition to the configuration described in the first embodiment.
  • the comparator 85 compares the voltage level of the output 72 with a second threshold voltage 88 described later.
  • the energization identification signal 81 is calculated by performing an AND operation on the output of the comparator 80 and the negation of the output of the comparator 85. The criteria used by the signal measurement / comparison circuit 90 will be described later.
  • FIG. 6 shows a waveform of the output 72 of the driving device 20 when the switch element 70 is ON / OFF controlled.
  • the output 72 of the comparator 80 transitions to a voltage level near GND and then gradually rises due to the current flowing through the output 72.
  • ON (energization) / OFF (interruption) of the switch element 70 is identified.
  • the comparator 80 determines ON / OFF of the switch element 70 by comparing the voltage level of the output 72 with the first threshold voltage 87.
  • the comparator 85 determines whether a current is flowing through the switch element 70 by comparing the voltage level of the output 72 with the second threshold voltage 88.
  • the signal measurement / comparison / determination circuit 90 determines that the switch element 70 is ON (energized), and is OFF otherwise. (Interruption) is determined.
  • the first threshold voltage 87 may be the same voltage level as the energization determination threshold voltage 86 in FIG.
  • the second threshold voltage 88 has a small variation in the determination between the voltage level upper limit value when the switch element 70 is ON and the GND level, and a voltage level having a margin so as not to make an erroneous determination. Set.
  • the output 72 passes through a value range from the first threshold voltage 87 to the second threshold voltage 88. That is, during the transition from the OFF (interruption) determination to the ON (energization) determination, a period in which the ON (energization) determination is performed once occurs (a portion surrounded by a dotted-line circle in FIG. 6).
  • the instantaneous energization identification signal 81 may be removed by a glitch removing filter or the like, or the same processing may be performed by the signal measurement / comparison circuit 90 ignoring the instantaneous ON determination.
  • the filter may be provided in the signal measurement / comparison / determination circuit 90, for example.
  • FIG. 7 is a time chart for explaining the relationship between a disconnection failure and energization identification.
  • the voltage level of the output 72 is reduced.
  • the occurrence of disconnection can be detected.
  • This disconnection detection threshold may be common to the energization determination threshold of the switch element 70. That is, when the voltage level of the output 72 is lower than the first threshold voltage 87 and higher than the second threshold voltage 88, the signal measurement / comparison / determination circuit 90 determines that a disconnection has occurred. However, the signal measurement / comparison determination circuit 90 determines the occurrence of disconnection during a period during which the injection control signal 61 instructs the switch element 70 to be energized. Therefore, the signal measurement / comparison / determination circuit 90 can perform the conduction state determination and the disconnection determination of the switch element 70 separately from each other.
  • the energization identification signal 81 transitions to the OFF state earlier than the injection control period in the energized period.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 determines such energization as abnormal energization.
  • the second to fourth energizations are regarded as abnormal energizations.
  • the signal measurement / comparison determination circuit 90 measures the second to fourth energization times as abnormal energization times. In the example of FIG. 7, since the disconnection has occurred over the entire first injection control period, the energization time is zero. Therefore, the signal measurement / comparison / determination circuit 90 regards the entire first injection control period as abnormal energization.
  • the conduction identification signal 81 constituted by the output of the comparator 80 and the output of the comparator 85 can be shared for both disconnection detection and conduction identification. Therefore, for example, when the drive device 20 has a circuit configuration for detecting disconnection in advance, it is possible to identify the energized state of the switch element 70 using the circuit configuration. That is, there is an advantage that the object of the present invention can be achieved without largely changing the design of the driving device 20.
  • FIG. 8 is another example of a time chart for explaining a temporal change of a signal value representing a determination result by the signal measurement / comparison determination circuit 90.
  • the signal measurement / comparison / determination circuit 90 performs the comparison / determination on the measurement result, but the controller 10 may perform the comparison / determination.
  • the measuring method of each input signal to be measured is the same as that of FIG. Therefore, an arithmetic circuit for performing the comparison and determination and a register for storing the determination result are not required, but a register for storing the measurement result such as the response delay time / the injection control time / the energization time is additionally required.
  • the measurement result is stored in the numbered register every time the time from the rising of the injection control signal 61 to the rising of the energization identification signal 81 is measured.
  • the rise of the energization identification signal 81 with respect to the injection control signal 61 exceeds the allowable delay threshold value of the response delay time due to an abnormality of the drive device 20 or the like, the measurement at the time when the excess or the maximum response delay measurement time (timeout) is reached is reached. Store the time in a register.
  • the injection control time for each pulse of the injection control signal 61 and the energization time for each pulse of the energization identification signal 81 are also stored in a numbered register each time measurement is performed. If the rise of the energization identification signal 81 exceeds the allowable delay threshold value of the response delay time due to an abnormality of the drive device 20 and does not appear even after the end of the injection control time corresponding to one pulse of the injection control signal 61, it is determined that there is no energization. Assuming that the energization time “0” is stored in the register when the measurement of the injection control time is completed.
  • the energization time measurement of the pulse is terminated when the maximum measurement time is reached, and the energization time is set to the maximum. What is necessary is just to store it in a register as a measurement time.
  • the control device 10 compares the injection control time and the energization time between register data of the same number. Therefore, it is necessary to store the measurement result of the injection control signal 61 and the corresponding energization identification signal 81 in the register of the same number. Specifically, when the energization identification signal 81 rises within the allowable delay threshold after the injection control signal 61 rises, the two may be paired and stored in the register of the same number. Furthermore, according to the transfer timing of the communication interface 50, only data whose comparison target data has been updated is transferred so that a mismatch between the number of times of injection control and the number of times of energization or a mismatch between the injection control time and time of energization does not occur. Alternatively, it is desirable to add a flag for displaying the flag so that erroneous determination does not occur.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and includes various modifications.
  • the above embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the described configurations.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of one embodiment can be added to the configuration of another embodiment.
  • the control device 10 and the drive device 20 may share and execute comparison and determination for each measurement item.
  • the drive device 20 performs a comparison determination on the response delay time, performs only the measurement on the injection control time, the energization time, the number of injection controls, and the number of energizations and transmits the result to the control device 10. .
  • control lines and information lines indicate those which are considered necessary for explanation, and do not necessarily indicate all control lines and information lines on a product. In fact, it may be considered that almost all components are interconnected.
  • Control device 20 Drive device 30: CPU31: Injection command 40: IO port 50: Communication interface 56: Measurement start trigger 60: Input signal determination circuit 61: Injection control signal 65: Gate control circuit 70: Switch element 71: Gate Input 72: output 80, 85: comparator 81: energization identification signal 86: energization determination threshold voltage 87: first threshold voltage 88: second threshold voltage 90: signal measurement / comparison determination circuit 91: comparison determination result 100: fuel injection valve 200: DC power supply

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Abstract

簡易な構成によって、負荷駆動回路の特性を劣化させることなく、制御装置と負荷駆動回路との間の応答性を監視する。 本発明に係る負荷駆動回路は、負荷を駆動するスイッチ素子の駆動指令と、前記スイッチ素子の出力端の信号とに基づいて、前記スイッチ素子の応答性の異常を診断する。

Description

負荷駆動回路、負荷駆動システム
　本発明は、電気負荷を駆動する負荷駆動回路に関する。
　内燃機関の燃料噴射制御装置において、駆動装置（負荷駆動回路）は燃料噴射弁への通電を制御するスイッチを備え、マイコンが演算した燃料噴射指令に従ってスイッチを制御することにより、燃料噴射弁への通電を制御する。燃料噴射弁に通電することにより燃料噴射弁は開弁し、燃料が噴射される。
　近年、内燃機関の排気性能向上策として、１燃焼サイクル中の燃料噴射を複数回に分割する多段噴射制御が適用されている。多段噴射制御においては、１燃焼サイクル中に燃料噴射弁の開弁が複数回実施される。この場合、従来の燃料噴射と比較し、噴射タイミングや噴射量の精度が求められる。したがって燃料噴射制御装置は、個々の燃料噴射指令に対して、駆動装置が正しく応答しているか否かを監視する必要がある。
　下記特許文献１は、燃料噴射量を演算する制御装置と燃料噴射弁を駆動する駆動装置が別体として構成された燃料噴射制御装置を記載している。同文献において、制御装置が算出した燃料噴射指令に基づく噴射制御信号に応じて、駆動装置は燃料噴射弁へ通電する。燃料噴射制御装置は、駆動装置が燃料噴射弁へ通電するための駆動電流を検出し、この検出信号を制御装置側に出力する。制御装置は、燃料噴射指令あるいはそれに基づく噴射制御信号と検出信号とを比較し、その比較結果に基づいて、燃料噴射指令に対応して駆動回路が燃料噴射弁へ駆動信号を正しく出力しているか否かを判定する。
特開２０１３－０３６３４４号公報
　特許文献１記載の発明は、駆動回路の燃料噴射弁を駆動する出力電流が正常かどうかを確認するものであり、燃料噴射弁自体の動作や開弁時間を監視するものではない。また、駆動装置の出力電流を検知するために、駆動装置の出力段に電流検出抵抗をシリアルに挿入している。したがって検出抵抗がない場合と比較し、出力インピーダンスが高く、エネルギーロスも大きくなる。出力電流の検出信号は駆動する燃料噴射弁毎に必要なので、制御装置と駆動装置各々において、燃料噴射弁と同数の入出力端子が必要である。したがって入出力端子を新たに設けるための追加コストが必要となる。
　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって、負荷駆動回路の特性を劣化させることなく、制御装置と負荷駆動回路との間の応答性を監視することを目的とする。
　本発明に係る負荷駆動回路は、負荷を駆動するスイッチ素子の駆動指令と、前記スイッチ素子の出力端の信号とに基づいて、前記スイッチ素子の応答性の異常を診断する。
　本発明に係る負荷駆動回路によれば、簡易な構成により、制御装置が算出した燃料噴射指令に対する負荷駆動回路の出力応答性を診断することができる。したがって、従来よりも高い精度が求められる多段噴射制御においても、燃料噴射タイミングや燃料噴射時間の異常に繋がる燃料噴射制御装置の動作を適切に監視することができる。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なる。
実施形態１に係る負荷駆動システム１の構成図である。 スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。 信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートである。 地絡故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。 実施形態２に係る負荷駆動システム１の構成図である。 スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。 断線故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。 信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートの別例である。
＜実施の形態１＞
　図１は、本発明の実施形態１に係る負荷駆動システム１の構成図である。負荷駆動システム１は、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁１００を駆動制御するシステムである。負荷駆動システム１は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１０と駆動装置（負荷駆動回路）２０を備える。
　駆動装置２０は、電気負荷（ここでは燃料噴射弁１００）に対して駆動電流を供給することにより、その電気負荷を駆動制御する装置である。駆動装置２０の出力７２は燃料噴射弁１００に接続されており、燃料噴射弁１００は出力７２の電流にしたがって開閉制御される。
　制御装置１０は、メモリ上に燃料噴射制御プログラムを保持している（図示せず）。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３０は、そのプログラムを実行することにより、内燃機関の運転状態や状況から燃焼噴射量とそのタイミングを演算する。ＣＰＵ３０は、燃料噴射弁１００毎に噴射指令３１を生成し、ＩＯポート４０より駆動装置２０に対して出力する。噴射指令３１は、制御装置１０と駆動装置２０との間で設定やステータス情報を取り交す通信インターフェース５０を通じて駆動装置２０へ出力してもよい。
　入力信号判定回路６０は、制御装置１０から噴射指令３１を受け取り、例えば噴射時はＨｉｇｈレベル、遮断時はＬｏｗレベルとなる噴射制御信号６１に符号化する。ゲート制御回路６５は、噴射制御信号６１がＨｉｇｈの場合はスイッチ素子７０（例えばＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がＯＮとなり、Ｌｏｗの場合はＯＦＦとなるようにスイッチ素子７０のゲート入力７１を制御することにより、燃料噴射弁１００への通電・遮断を制御する。
　コンパレータ８０は、出力７２の電圧レベルを所定の通電判定閾値電圧８６と比較し、通電判定閾値電圧８６より低い場合はスイッチ素子７０がＯＮ（通電）、それ以外である場合はＯＦＦ（遮断）と判定することにより、駆動装置２０の動作状態を識別する。出力７２の電圧レベルと電流レベルそれぞれの波形例については後述する。コンパレータ８０は判定結果を通電識別信号８１として出力する。通電識別信号８１は、例えばＯＮ（通電）判定時はＨｉｇｈレベル、ＯＦＦ（遮断）判定時はＬｏｗレベルを示す信号となる。図中では省略しているが、誤判定防止のため、通電識別信号８１に対してグリッジノイズ等を除去するフィルタ処理を施してもよい。
　通電判定閾値電圧８６は、駆動装置２０が容易に生成することができ、且つスイッチ素子７０がＯＦＦ時の出力７２の電圧レベル下限値からＯＮ時の電圧レベル上限値までの間で、誤判定しないように余裕をもった電圧レベルに設定するとよい。
　通電識別信号８１は、噴射制御信号６１とともに、信号測定・比較判定回路９０に対して入力される。信号測定・比較判定回路９０は、入力された信号に基づき、スイッチ素子７０が正常に動作しているか否か（すなわち異常通電が生じていないか）を判定し、通信インターフェース５０を介してその結果を制御装置１０に対して出力する。
　図２は、スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。スイッチ素子７０がＯＦＦの場合、燃料噴射弁１００への出力７２は、燃料噴射弁１００の上部電極側に接続される直流電源２００（バッテリー等、あるいはその昇圧電圧）近傍の電圧レベルになる。スイッチ素子７０がＯＮに制御されると、出力７２はＧＮＤ近傍の電圧レベルとなり、燃料噴射弁１００への通電が開始される。燃料噴射弁１００は誘導性負荷であるので、出力７２を流れる電流は徐々に増加し、スイッチ素子７０のＯＮ抵抗により出力７２の電圧レベルも上昇する。スイッチ素子７０のＯＮ抵抗は通常０．５オーム以下であるので、燃料噴射弁１００の開弁に必要な例えば１Ａレベルの電流が流れていても、出力７２の電圧レベル上昇は数百ｍＶ以下の範囲に収まる。
　スイッチ素子７０がＯＮ状態からＯＦＦに制御されると、燃料噴射弁１００の誘導性負荷に起因する逆起電力により大きなサージ電圧が発生する。サージ電圧は、スイッチ素子７０のゲート入力７１と出力７２との間のアクティブクランプ回路７５により、スイッチ素子７０のデバイス耐圧を超えない程度の電圧にクランプされ、そのクランプ電圧がゲート入力７１の電圧を上昇させる。これにより、暫くの間スイッチ素子７０はＯＮ状態となるので、出力７２はアクティブクランプ回路７５によってクランプされたレベルから直流電源２００の電圧近傍レベルまで低下する。
　図３は、信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートである。信号測定・比較判定回路９０は、（ａ）噴射制御信号と通電識別信号８１との間の応答遅延時間、（ｂ）噴射制御時間と通電時間との間の差分（または比率）、（ｃ）噴射制御回数と通電回数との間の差分、を判定する。以下図３にしたがって信号測定・比較判定回路９０の動作を説明する。
　制御装置１０は測定開始指示として、通信インターフェース５０を通じて、測定開始トリガ５６を駆動装置２０に対して送信する。これをトリガとして、制御装置１０と駆動装置２０は測定機能を初期化し、測定を開始する。駆動装置２０が受け取る噴射制御信号５１と通電識別信号８１は、通信インターフェース５０の通信フレームと必ずしも同期されているわけではない。そこで測定開始トリガ５６入力後の最初の噴射制御信号６１の立ち上がり（ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移）に同期して、測定機能を初期化し、測定を開始する。測定開始トリガ５６の入力は必須ではなく、例えば駆動装置２０が起動した後、噴射制御信号６１が最初に立ち上がった時点から測定を開始し、通信インターフェース５０により測定結果を制御装置１０へ転送する毎に、自動的に初期化および測定開始してもよい。測定開始トリガ５６は測定項目毎に個別に設定してもよい。
　後述する応答遅延時間などのような時間を測定する際には、駆動装置２０内で使用している動作クロックの周期を基準とすることができる。例えば必要とされる時間精度を定数倍したものを最少分解能としたタイマ回路を使用することができる。各測定項目の最大測定時間としては、通常使用時に可能性のある範囲を確保した上で、異常判定が可能な値（例えば異常判定閾値）を測定することができればよい。
　応答遅延時間は、噴射制御信号６１の立ち上がりから、その噴射制御信号６１の応答である通電識別信号８１の立ち上がりまでの時間である。信号測定・比較判定回路９０は、測定した応答遅延時間を、許容遅延閾値（タイムウインドウ）と比較する。許容遅延閾値は例えば、噴射制御信号６１から通電識別信号８１に至るまでの駆動装置２０内外の伝搬遅延のバラツキワースト値を基に設定することができる。応答遅延時間が許容遅延閾値以上であれば応答遅延異常と判定する。応答遅延異常を検知した場合はその識別フラグをレジスタに格納する。レジスタは、通信インターフェース５０を通じて制御装置１０に対してその情報を転送するまで、識別フラグを保持する。
　噴射制御時間は、噴射制御信号６１の立ち上がりから立ち下がり（ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移）までの時間である。通電時間は、通電識別信号８１の立ち上がりから立ち下がりまでの時間である。噴射制御信号５１と通電識別信号８１が各々ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移し、再びＬｏｗレベルに遷移するまでを１パルスとすると、信号測定・比較判定回路９０は、この１パルス毎に測定を実施することになる。噴射制御信号６１の１パルスに対して、その応答である通電識別信号８１の１パルスは応答遅延を有しているので、噴射制御信号５１の噴射制御時間の測定結果は、その応答である通電識別信号８１の通電時間の測定が完了するまでレジスタ上に保持しておく。信号測定・比較判定回路９０は、通電時間の測定結果が得られた時点で、噴射制御時間と通電時間を比較・判定する。
　駆動装置２０の異常により、通電識別信号８１の立ち上がりの応答遅延許容遅延閾値を超えても現れない場合は、通電がなかったとみなして、噴射制御時間の測定が完了した時点で通電時間“０”とすればよい。駆動装置２０の出力７２がＧＮＤレベルに固着するなどにより、通電識別信号８１の立ち下がりが現れない場合は、最大測定時間に達した時点で通電識別信号８１当該パルスの通電時間測定を終了し、通電時間を最大測定時間とすればよい。
　信号測定・比較判定回路９０は、噴射制御時間と通電時間との間の誤差の許容判定基準に基づいて、絶対値誤差や比精度誤差などを算出する。信号測定・比較判定回路９０は、誤差許容量を閾値として噴射制御信号１パルス毎に通電時間の異常を判定する。誤差許容量を超えた誤差を検知した場合は、その旨を示すフラグをレジスタに格納する。レジスタは、通信インターフェース５０を通じて制御装置１０にその情報が転送されるまで、フラグを保持する。
　噴射制御回数は、噴射制御信号６１の立ち上がりの回数である。通電回数は、通電識別信号８１の立ち上がりの回数である。通常、噴射制御回数と通電回数は一致するが、噴射制御信号６１の立ち上がりに対し、その応答である通電識別信号８１の立ち上がりは応答遅延を有しているので、信号測定・比較判定回路９０は、通電識別信号８１の立ち上がりを待って噴射制御回数と通電回数を比較する。誤差許容量を超えた誤差を検知した場合は、その旨を示すフラグをレジスタに格納する。レジスタは、通信インターフェース５０を通じて制御装置１０にその情報が転送されるまで、フラグを保持する。
　駆動装置の異常により通電識別信号８１の立ち上がりが、応答遅延時間の許容遅延閾値を超えても現れない場合は、許容遅延閾値に達した時点で比較判定を実施すればよい。比較判定結果は、噴射制御回数と通電回数との間の誤差の有無に限られるものではなく、例えば噴射制御回数と通電回数との間の差分値によって比較判定結果を示してもよい。噴射制御回数の最大カウント値は、通信インターフェース５０を介した測定結果へのアクセス頻度（周期）や、アクセス間で想定される噴射回数などから決定するとよい。
　信号測定・比較判定回路９０は、図３で説明した応答遅延時間、噴射制御時間・通電時間、噴射制御回数・通電回数を、比較判定結果９１として通信インターフェース５０を通じて制御装置１０に転送する。制御装置１０は、比較判定結果９１を用いて、燃料噴射量や噴射タイミングの不具合に繋がる駆動装置２０の異常を診断することができる。制御装置１０は、異常の有無や内容にしたがって、例えばエンジン警告を発行するなどの処理を実施する。
　図４は、地絡故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。燃料噴射弁１００が地絡故障を起こすと、出力７２の電圧レベルが低下するので、その電圧レベルを閾値と比較することにより、地絡故障の発生を検出することができる。この地絡検出閾値は、スイッチ素子７０の通電判定閾値と共通であってもよい。したがって信号測定・比較判定回路９０は、通電識別信号８１と通電判定閾値を比較することにより、スイッチ素子７０の通電状態を判定するとともに地絡故障発生を検出することができる。ただし信号測定・比較判定回路９０は、噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を遮断するよう指示している間の期間において、地絡故障発生を判定する。したがって信号測定・比較判定回路９０は、スイッチ素子７０の通電状態判定と地絡故障判定を、互いに区別して実施することができる。
　噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を遮断するよう指示している期間において、地絡故障が発生したと判定した場合、意図しない通電が発生することになる。信号測定・比較判定回路９０は、そのような通電を異常通電として判定する。図４の例においては、３回目と４回目の通電は異常通電とみなされることになる。信号測定・比較判定回路９０は、３回目と４回目の通電時間を、異常通電時間として計測する。図４の例においては、１回目の通電が完了した後も地絡故障によって通電判定が継続している。したがって信号測定・比較判定回路９０は、１回目の通電期間すべてを異常通電とみなす。
＜実施の形態１：まとめ＞
　本実施形態１に係る負荷駆動システム１において、駆動装置２０はスイッチ素子７０の出力電圧を用いてスイッチ素子７０の通電状態を判定し、その判定結果を制御装置１０に対して送信する。スイッチ素子７０の出力電圧を用いて判定することにより、出力電流を検出するための検出抵抗などを燃料噴射弁１００ごとに設ける必要がなくなるので、駆動装置２０と制御装置１０ともに新たな入力端子を設ける必要はない。したがって簡易な構成により、燃料噴射タイミングや燃料噴射時間を適切に監視することができる。
　本実施形態１に係る負荷駆動システム１において、スイッチ素子７０の通電状態を判定するのは駆動装置２０であるので、例えば通電識別信号８１をリアルタイムで制御装置１０に対して送信する必要はない。したがって制御装置１０と駆動装置２０との間で高速な通信チャネルを設ける必要はないので、既存の通信インターフェース５０を流用することができる。したがって簡易な構成により、燃料噴射タイミングや燃料噴射時間を適切に監視することができる。
　本実施形態１に係る負荷駆動システム１において、コンパレータ８０が出力する通電識別信号８１は、地絡故障検出と通電識別の両方のために共用することができる。したがって例えば駆動装置２０があらかじめ地絡故障検出のための回路構成を備えている場合、その回路構成を流用してスイッチ素子７０の通電状態を識別することができる。すなわち駆動装置２０の設計を大きく変更することなく、本発明の目的を達成することができる利点がある。
＜実施の形態２＞
　図５は、本発明の実施形態２に係る負荷駆動システム１の構成図である。本実施形態２に係る負荷駆動システム１は、実施形態１で説明した構成に加えて、コンパレータ８５を備える。コンパレータ８５は、出力７２の電圧レベルと、後述する第２閾値電圧８８とを比較する。通電識別信号８１は、コンパレータ８０の出力と、コンパレータ８５の出力の否定とを論理積演算することにより算出される。信号測定・比較判定回路９０による判定基準については後述する。
　図６は、スイッチ素子７０をＯＮ／ＯＦＦ制御した場合の駆動装置２０の出力７２の波形を示す。コンパレータ８０は、スイッチ素子７０がＯＮに制御されると、出力７２はＧＮＤ近傍の電圧レベルに遷移した後、出力７２を流れる電流により、徐々に上昇する。この上昇する電圧レベルを検知することにより、スイッチ素子７０のＯＮ（通電）／ＯＦＦ（遮断）を識別する。
　コンパレータ８０は、出力７２の電圧レベルを第１閾値電圧８７と比較することによりスイッチ素子７０のＯＮ／ＯＦＦを判定する。コンパレータ８５は、出力７２の電圧レベルを第２閾値電圧８８と比較することにより、スイッチ素子７０に電流が流れているか否かを判定する。信号測定・比較判定回路９０は、出力７２の電圧レベルが第１閾値電圧８７より低く、且つ第２閾値電圧８８より高い場合は、スイッチ素子７０がＯＮ（通電）と判定し、それ以外はＯＦＦ（遮断）と判定する。第１閾値電圧８７は図１の通電判定閾値電圧８６と同じ電圧レベルでよい。第２閾値電圧８８は図６で示したように、スイッチ素子７０がＯＮ時の電圧レベル上限値とＧＮＤレベルとの間で、判定バラツキが少なく、誤判定しないように余裕をもった電圧レベルに設定する。
　図６に示す通電識別方法によれば、スイッチ素子７０がＯＮ（通電）に制御されると、出力７２は第１閾値電圧８７から第２閾値電圧８８に至る値範囲を通過する。すなわち、ＯＦＦ（遮断）判定からＯＮ（通電）判定に遷移する間において、一度ＯＮ（通電）判定される期間が発生する（図６の点線丸で囲んだ部分）。グリッジ除去フィルタなどによりこの瞬時的な通電識別信号８１を除去してもよいし、信号測定・比較判定回路９０が瞬時的なＯＮ判定を無視するなどによって同様の処理を実施してもよい。フィルタは例えば信号測定・比較判定回路９０が備えればよい。
　図７は、断線故障と通電識別との間の関係を説明するタイムチャートである。燃料噴射弁１００と駆動装置２０との間の配線が断線すると、出力７２の電圧レベルが低下するので、その電圧レベルを閾値と比較することにより、断線発生を検出することができる。この断線検出閾値は、スイッチ素子７０の通電判定閾値と共通であってもよい。すなわち信号測定・比較判定回路９０は、出力７２の電圧レベルが第１閾値電圧８７より低く第２閾値電圧８８より高い場合は断線が発生していると判定する。ただし信号測定・比較判定回路９０は、噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を通電するよう指示している間の期間において、断線発生を判定する。したがって信号測定・比較判定回路９０は、スイッチ素子７０の通電状態判定と断線判定を、互いに区別して実施することができる。
　噴射制御信号６１がスイッチ素子７０を通電するよう指示している期間において、断線が発生したと判定した場合、通電識別信号８１はその通電期間において噴射制御期間よりも早くＯＦＦ状態に遷移する。信号測定・比較判定回路９０は、通電識別信号８１がそのように遷移した場合、そのような通電を異常通電として判定する。図７の例においては、２回目～４回目の通電は異常通電とみなされることになる。信号測定・比較判定回路９０は、２回目～４回目の通電時間を、異常通電時間として計測する。図７の例においてさらに、１回目の噴射制御期間全体にわたって断線が発生しているので、通電時間は０となっている。したがって信号測定・比較判定回路９０は、１回目の噴射制御期間すべてを異常通電とみなす。
＜実施の形態２：まとめ＞
　本実施形態２に係る負荷駆動システム１において、信号測定・比較判定回路９０は、出力７２の電圧レベルが第１閾値電圧８７より低く第２閾値電圧８８より高い場合は、スイッチ素子７０が通電状態であると判定する。第２閾値電圧８８を併用することにより、スイッチ素子７０が通電状態であることに加えて、実際に燃料噴射弁１００に電流が流れているか否かを推定することができる。これにより、負荷駆動システム１としての異常検出精度を向上させることができる。
　本実施形態２に係る負荷駆動システム１において、コンパレータ８０の出力とコンパレータ８５の出力によって構成される通電識別信号８１は、断線検出と通電識別の両方のために共用することができる。したがって例えば駆動装置２０があらかじめ断線検出のための回路構成を備えている場合、その回路構成を流用してスイッチ素子７０の通電状態を識別することができる。すなわち駆動装置２０の設計を大きく変更することなく、本発明の目的を達成することができる利点がある。
＜実施の形態３＞
　図８は、信号測定・比較判定回路９０による判定結果を表す信号値の経時変化を説明するタイムチャートの別例である。図３で説明したタイムチャートにおいて、信号測定・比較判定回路９０は測定結果に対する比較判定を実施しているが、比較判定を制御装置１０が実施してもよい。この場合、各被測定入力信号の測定方法は図３と同様であるが、各被測定入力信号の１パルス毎の測定結果をレジスタにストアしておく必要がある。よって比較判定を実施するための演算回路や判定結果を格納するレジスタは不要となる代わりに、応答遅延時間／噴射制御時間／通電時間などの測定結果を格納するレジスタが追加で必要となる。
　応答遅延時間に関しては、噴射制御信号６１の立ち上がりから通電識別信号８１の立ち上がりまでの時間を測定する毎に、番号付けされたレジスタに測定結果を格納していく。駆動装置２０の異常などにより、噴射制御信号６１に対する通電識別信号８１の立ち上がりが応答遅延時間の許容遅延閾値を超える場合は、超えた時点あるいは最大応答遅延測定時間（タイムアウト）に達した時点の測定時間をレジスタに格納する。
　噴射制御信号６１の１パルス毎の噴射制御時間と、通電識別信号８１の１パルス毎の通電時間も、測定する毎に番号付けされたレジスタに格納していく。駆動装置２０の異常により通電識別信号８１の立ち上がりが応答遅延時間の許容遅延閾値を超え、噴射制御信号６１の１パルスに対応する噴射制御時間が終了しても現れない場合は、通電がなかったとみなし、噴射制御時間の測定が完了した時点で通電時間“０”としてレジスタに格納すればよい。駆動装置２０の出力７２がＧＮＤレベルに固着するなどにより、通電識別信号８１の立ち下がりが現れない場合は、最大測定時間に達した時点で当該パルスの通電時間測定を終了し、通電時間を最大測定時間としてレジスタに格納すればよい。
　制御装置１０は、同じ番号のレジスタデータ間で噴射制御時間と通電時間を比較する。したがって、噴射制御信号６１とこれに対応する通電識別信号８１は、同じ番号のレジスタにその測定結果を格納する必要がある。具体的には、噴射制御信号６１が立ち上がってから許容遅延閾値以内に通電識別信号８１が立ち上がった場合は、両者をペアにして同じ番号のレジスタに格納すればよい。さらには、通信インターフェース５０の転送タイミングによって、噴射制御回数と通電回数のミスマッチや噴射制御時間と通電時間のミスマッチが発生しないように、比較対象のデータがともに更新済みになったデータのみ転送し、あるいはそれを表示するフラグを付加して、誤判定が発生しないようにすることが望ましい。
＜本発明の変形例について＞
　本発明は上記実施形態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、上記実施形態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、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態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。
　制御装置１０と駆動装置２０は、測定項目毎に比較判定を分担して実施してもよい。例えば駆動装置２０は、応答遅延時間については比較判定を実施し、噴射制御時間・通電時間・噴射制御回数・通電回数については測定のみ実施してその結果を制御装置１０へ送信するなどが考えられる。
　上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１０：制御装置２０：駆動装置３０：ＣＰＵ３１：噴射指令４０：ＩＯポート５０：通信インターフェース５６：測定開始トリガ６０：入力信号判定回路６１：噴射制御信号６５：ゲート制御回路７０：スイッチ素子７１：ゲート入力７２：出力８０、８５：コンパレータ８１：通電識別信号８６：通電判定閾値電圧８７：第１閾値電圧８８：第２閾値電圧９０：信号測定・比較判定回路９１：比較判定結果１００：燃料噴射弁２００：直流電源

Claims (15)

  1. 　負荷（燃料噴射弁）を駆動するスイッチ素子を備える負荷駆動回路において、
    　前記スイッチ素子の駆動指令と、前記スイッチ素子の出力端の信号に基づいて前記スイッチ素子の応答性の異常を診断する診断部を備える
    　ことを特徴とする負荷駆動回路。
  2. 　前記負荷駆動回路はさらに、
    　　前記駆動指令を送信する制御装置から前記駆動指令を受け取る端子、
    　　前記制御装置との間でデータを送受信する通信インターフェース、
    　を備え、
    　前記診断部は、前記通信インターフェースを介して前記診断の結果を前記制御装置に対して送信する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  3. 　前記負荷駆動回路はさらに、前記スイッチ素子の出力端の電圧と所定電圧閾値とを比較することにより、前記スイッチ素子が通電状態であるか遮断状態であるかを判別するとともに、その判別結果を表す通電識別信号を出力する、通電識別信号生成部を備え、
    　前記診断部は、前記通電識別信号を用いて、前記駆動指令と前記通電識別信号との間の遅延時間、前記スイッチ素子の通電時間、または前記スイッチ素子の通電回数のうち少なくともいずれかを診断する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  4. 　前記負荷駆動回路はさらに、
    　　前記駆動指令を送信する制御装置から前記駆動指令を受け取る端子、
    　　前記制御装置との間でデータを送受信する通信インターフェース、
    　を備え、
    　前記診断部は、前記通電識別信号を用いた前記診断の結果を、前記通信インターフェースを介して前記制御装置に対して送信する
    　ことを特徴とする請求項３記載の負荷駆動回路。
  5. 　前記負荷駆動回路はさらに、前記スイッチ素子の出力端の電圧と所定電圧閾値とを比較することにより、前記スイッチ素子が通電状態であるか遮断状態であるかを判別するとともに、その判別結果を表す通電識別信号を出力する、通電識別信号生成部を備え、
    　前記診断部は、前記通電識別信号を用いて前記スイッチ素子を診断するとともに、前記通電識別信号を用いて、前記負荷の地絡故障が生じたか否かを判定する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  6. 　前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を遮断状態にするよう指示している遮断期間において、前記通電識別信号を用いて、前記負荷の地絡故障が生じたか否かを判定し、
    　前記診断部は、前記遮断期間において前記負荷の地絡故障が生じたと判定した場合は、前記スイッチ素子が異常通電したと判定する
    　ことを特徴とする請求項５記載の負荷駆動回路。
  7. 　前記負荷駆動回路はさらに、前記スイッチ素子の出力端の電圧と所定電圧閾値とを比較することにより、前記スイッチ素子が通電状態であるか遮断状態であるかを判別するとともに、その判別結果を表す通電識別信号を出力する、通電識別信号生成部を備え、
    　前記診断部は、前記通電識別信号を用いて前記スイッチ素子を診断するとともに、前記通電識別信号を用いて、前記負荷駆動回路と前記負荷を接続する配線が断線したか否かを判定する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  8. 　前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示している通電期間において、前記通電識別信号を用いて、前記配線が断線したか否かを判定し、
    　前記診断部は、前記通電期間において前記配線が断線したと判定した場合は、前記通電期間のうち前記配線が断線していない期間において前記スイッチ素子が異常通電したと判定する
    　ことを特徴とする請求項７記載の負荷駆動回路。
  9. 　前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示してから、前記スイッチ素子が通電状態になるまでの遅延時間が、所定のタイムウインドウのなかに収まっているか否かを判定し、
    　前記診断部は、前記遅延時間が前記タイムウインドウのなかに収まっていない場合はその旨を表す異常フラグを出力する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  10. 　前記診断部は、前記スイッチ素子が通電状態になった期間を判定し、
    　前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示した時間と前記スイッチ素子が通電状態になった時間との間の差分、または比率を計算し、
    　前記診断部は、前記差分または前記比率が所定の判定閾値以内に収まっていない場合はその旨を表す異常フラグを出力する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  11. 　前記診断部は、前記スイッチ素子が通電状態になった回数を判定し、
    　前記診断部は、前記駆動指令が前記スイッチ素子を通電状態にするよう指示した回数と前記スイッチ素子が通電状態になった回数との間の差分を計算し、
    　前記診断部は、前記差分が所定の判定閾値以内に収まっていない場合はその旨を表す異常フラグを出力する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  12. 　前記負荷は、内燃機関に対して燃料を噴射する燃料噴射弁を開閉する電気負荷として構成されており、
    　前記駆動指令は、燃料を噴射するよう前記負荷に対して指示する指令であり、
    　前記駆動指令は、前記内燃機関の１回の燃焼サイクルにおいて燃料の噴射タイミングと噴射時間を１回以上指示する指令であり、
    　前記負荷駆動回路は、前記駆動指令にしたがって、前記燃料噴射弁を開閉するように前記負荷を通電する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動回路。
  13. 　前記負荷駆動回路は、前記診断部による前記診断の結果を記憶する記憶装置を備え、
    　前記診断部は、前記駆動指令が前記噴射タイミングと前記噴射時間を指示するごとに、前記診断の結果を前記記憶装置に対して格納する
    　ことを特徴とする請求項１２記載の負荷駆動回路。
  14. 　請求項１記載の負荷駆動回路、
    　前記負荷駆動回路に対して前記駆動指令を送信する制御装置、
    　を有することを特徴とする負荷駆動システム。
  15. 　前記制御装置は、
    　　前記負荷駆動回路に対して前記駆動指令を送信する端子、
    　　前記診断部による前記診断の結果を前記負荷駆動回路から受け取る通信インターフェース、
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項１４記載の負荷駆動システム。
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