WO2020183934A1 - 負荷駆動装置、エンジンシステム - Google Patents

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隆弘 川田
巧 増渕
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Definitions

  • the present invention relates to a load drive device that drives an inductive load composed of a drive circuit including either a low-side drive circuit or a high-side drive circuit.
  • One of the roles of the electronic control unit mounted on the vehicle is fuel injection control by an injector.
  • a load drive device equipped with a diagnostic circuit that diagnoses a failure at the load terminal destination may be used.
  • Patent Document 1 describes an electric load driving device.
  • the document states, "In an electronic control unit of a low-side drive form, when the drive switching means is turned off, a disconnection failure of an electric load and a ground short are detected separately.
  • the ECU 10 provided with the N-channel MOSFET 15 that energizes and drives the load L on the low side, between the power supply voltage VB and the output terminal 13 (drain of the FET 15), and between the terminal 13 and the ground.
  • Resistors Ru and Rd are provided, respectively, and the resistance values of the resistors Ru and Rd are such that the voltage VO of the terminal 13 when the FET 15 is off becomes VB / 2 when the load L is disconnected and becomes about VB when normal. It is set.
  • each of the determination voltages Vth1 (> VB / 2) and Vth2 ( ⁇ VB / 2) is compared with the voltage VO by the comparators 21 and 22, and if "Vth1 ⁇ VO> Vth2" when the FET 15 is off, a disconnection failure occurs. If "Vth2 ⁇ VO", it is determined that the ground short is performed, and fail-safe processing with different contents is performed when each failure is detected. ⁇ Disclosures the technology (see summary).
  • the electronic control unit mounted on the vehicle is required to have a function of detecting a failure at each terminal.
  • the detection targets include (a) normal, (b) Open-Load failure, (c) ground short failure (hereinafter referred to as Short-to-GND failure), and (d) battery short failure (hereinafter referred to as Short-to-VB). (It is called a failure), etc.
  • the output terminal of the electronic control unit is required to withstand noise and surge from outside the unit such as ESD (Electro-Static Discharge). For example, this can be achieved by connecting a capacitor between the output terminal of the unit and the ground. However, in this case, since the charging current flows through the capacitor, it takes some time for the charging voltage to stabilize.
  • ESD Electro-Static Discharge
  • the present invention has been made in view of the above problems, and in a configuration in which a capacitor is connected to the output terminal of a load drive device that drives an inductive load, a failure of the output terminal is diagnosed before the charging voltage stabilizes. It provides a load drive device capable of
  • a capacitor is connected between the load terminal and the ground terminal, and the load terminal fails based on the current flowing between the internal power supply provided in the diagnostic circuit and the load terminal. Diagnose the presence or absence.
  • the state of the load terminal (normal) can be performed more quickly and accurately by diagnosing before the completion of charging of the capacitor. , Open-Load failure, Short-to-GND failure) can be detected. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 shown in FIG. 3 diagnoses UNIT_OUT. It is a correspondence table of the diagnosis result by the diagnosis flow of FIG. It is a timing chart explaining the behavior of a signal in each load state.
  • a configuration example of the second constant current source 212 and the current comparison circuit 214 is shown.
  • a configuration example of the constant current source control circuit 217 in the second embodiment is shown.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the load drive device 100 which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a timing chart explaining the operation of changing the filter time.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 according to the tenth embodiment diagnoses UNIT_OUT.
  • the correspondence table between the failure detection current and output voltage and the diagnosis result is shown. It is a timing chart explaining the circuit operation when the Open-Road failure occurs in UNIT_OUT.
  • FIG. 1 is an overall configuration example of a conventional load drive circuit including a diagnostic circuit.
  • the load drive device 100 has a drive circuit 2 for driving the injector 101.
  • the drive circuit 2 includes a gate drive circuit 6, a diagnostic circuit 21, a low-side drive circuit 22, and a communication interface (I / F) 4.
  • the gate drive circuit 6 outputs a drive signal Vgate in response to a drive command from the CPU (Central Processing Unit) 5 included in the microcontroller 3.
  • the low-side drive circuit 22 turns on when the drive signal Vgate from the gate drive circuit 6 is at the High level, and turns off when the drive signal Vgate is at the Low level.
  • the diagnostic circuit 21 diagnoses UNIT_OUT, which is an output terminal of the unit.
  • the communication interface 4 communicates data between the drive circuit 2 and the microcontroller 3.
  • the diagnosis result is read out by the CPU 5 via the communication interface 4, and the CPU 5 performs control according to the diagnosis result.
  • FIG. 2 is an example of a load drive circuit that diagnoses a failure of IC_OUT based on the voltage value of Vout.
  • the diagnostic circuit 21 includes a voltage dividing circuit 315 and voltage comparison circuits 311 and 312.
  • the voltage dividing circuit 315 applies an intermediate voltage VB / 2, which is obtained by dividing the first power supply voltage VB by the resistor R0, to the IC_OUT which is an output terminal of the drive circuit.
  • the voltage comparison circuits 311 and 312 compare Vout with each diagnostic threshold.
  • the voltage dividing circuit 315 has an intermediate voltage VB when the Vout potential during the OFF period of the low-side drive circuit 22 is (a) an open failure in which the connection with the injector 101, which is a load, is open (hereinafter referred to as an Open-Load failure). It is configured so that (b) the first power supply voltage is VB in the normal state so as to be / 2.
  • the voltage comparison circuits 311 and 312 perform failure diagnosis by comparing Vout with the diagnostic threshold. Since the drive target of the drive circuit 2 is the injector 101, the load drive device 100 is a load drive device that drives an inductive load.
  • the injector 101 If the output terminal UNIT_OUT of the load drive device 100 fails in Open-Load while the drive circuit 2 is driving the injector 101, the injector 101 cannot inject fuel and a misfire failure may occur, resulting in engine damage. It is necessary to detect failures and take appropriate control to prevent engine damage. In recent years, the injector 101 has a shorter drive cycle of the low-side drive circuit 22 due to multi-stage injection control for the purpose of reducing exhaust gas, and it is necessary to determine Open-Load failure and Short-to-GND failure at a higher speed. ing.
  • Vout ⁇ Vtgnd is determined as a Short-to-GND failure
  • Vtgnd ⁇ Vout ⁇ Vtopen is determined as an Open-Load failure
  • Vtopen ⁇ Vout it can be determined to be normal.
  • the intermediate voltage VB / 2 is a voltage value that satisfies Vtgnd ⁇ VB / 2 ⁇ Vtopen.
  • the UNIT_OUT terminal mounted on the vehicle is required to withstand noise and surge from outside the unit such as ESD.
  • a capacitor 1 is provided outside the drive circuit 2 and inside the load drive device 100 in order to protect the noise and surge of the drive circuit 2. If the capacitor 1 is provided as a countermeasure against ESD, the charging current flows according to a certain time constant, so that the responsiveness of the charging voltage of the capacitor 1 deteriorates, and it takes time for the charging voltage to stabilize.
  • the UNIT_OUT terminal is normal even when the capacitor 1 is connected between the output terminal and the ground terminal inside the load drive device 100 that drives the inductive load as a countermeasure against disturbance noise and surge.
  • the configuration and operation of the load drive device 100 capable of detecting any of the failures will be described.
  • the Open-Load failure of the IC_OUT terminal can be ignored. Therefore, the Open-Load failure in the first embodiment refers to the Open-Load failure that occurs at the UNIT_OUT terminal.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the first embodiment.
  • the load drive device 100 shown in FIG. 3 includes a capacitor 1, a low-side drive circuit 22, and a diagnostic circuit 21.
  • the low-side drive circuit 22 and the capacitor 1 are connected in parallel between the output terminal and the ground terminal.
  • the diagnostic circuit 21 includes a first constant current source 211, a current comparison circuit 213, a filter circuit 215, a constant current source control circuit 217, and a backflow prevention diode 210.
  • the first constant current source 211 causes an Irr current to flow from the second power supply voltage VCS to the IC_OUT terminal.
  • the current comparison circuit 213 monitors the drive current of the first constant current source 211.
  • the filter circuit 215 receives the drive current detection signal DET_E, which is the output of the current comparison circuit 213, as an input.
  • the constant current source control circuit 217 outputs a constant current source control signal Irr_con, which is a drive signal of the first constant current source 211.
  • the backflow prevention diode 210 is connected between the second power supply voltage VCS and the first constant current source 211.
  • the backflow prevention means may be arranged between the VCS and the IC_OUT, and in FIG. 3, a backflow prevention diode 210 is provided between the VCS and the first constant current source 211 as an example.
  • the current comparison circuit 213 outputs the High level when the detected drive current is larger than the threshold current Iref1 described later.
  • the first constant current source 211 In order for the first constant current source 211 to flow the drive current Irr from the second power supply voltage VCS to the IC_OUT (output potential Vout), it is necessary to satisfy at least Vout ⁇ VCC (Equation 1). When this condition is satisfied, the diagnosis by the current comparison circuit 213 is performed.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the first constant current source 211 and the current comparison circuit 213.
  • the first constant current source 211 is composed of an operational amplifier 231a, a resistor R1, an NMOS 232, and a MIMO 233.
  • the first constant current source 211 takes Irr_con as an input, and when Irr_con is at a high level, an Irr current corresponding to the Vref_err voltage is passed.
  • the current mirrors composed of PIXTA 233a, 233b, and 233c allow Irr_c1 and Irr_c2, which are copy currents of the Irr current, to flow through the output terminal and the current comparison circuit 213, respectively.
  • Irr can be represented by Vref_err / R1. That is, Ierr can be adjusted depending on Vref_err.
  • Irr_con is at the Low level, the epitaxial 233f is turned on and no potential is generated at both ends of the epitaxial 233a, so no current flows.
  • the current comparison circuit 213 includes a PRIVATE 233, a resistor Rref, an operational amplifier 231b, and a reference power supply Vref1.
  • Irr_c2 is voltage-converted by Rref and compared with Vref1, which is a detection threshold.
  • Vref1 is a voltage value when the Iref1 current flows through the Rref.
  • Irr_c2 is larger than Iref1, Verr is larger than Vref1, and the operational amplifier 231b sets DET_E, which is a failure detection signal, to High. If Irr_c2 is smaller than Iref1, Verr is smaller than Vref1 and op amp 231b sets DET_E to Low.
  • FIG. 5 shows an example of the filter circuit 215.
  • the filter circuit 215 is composed of a clock-based input synchronization unit 221 and a glitch filter 222.
  • the filter circuit 215 receives DET_E, which is the output of the current comparison circuit 213, as an input signal.
  • the filter circuit 215 is composed of logic circuits such as a flip-flop 223, NOR224, NAND225, and AND226 that operate with a clock, and outputs an Error signal.
  • the glitch filter outputs the High level only when the current and previous N samples are at the High level, outputs the Low level only when the current and previous N samples are at the Low level, and otherwise outputs the current output. Does not change from the value of.
  • the filter circuit 215 can remove glitches shorter than the filter time and allow signals longer than the filter time to pass.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 shown in FIG. 3 diagnoses UNIT_OUT. This flowchart is executed by each functional unit of the load drive device 100 at the timing of switching the low-side drive circuit 22 from ON to OFF. Each step of FIG. 6 will be described below.
  • the gate drive circuit 6 changes the drive signal Vgate of the low-side drive circuit 22 from the High level to the Low level according to the instruction from the CPU 5. As a result, the low-side drive circuit 22 is turned from ON to OFF.
  • the current comparison circuit 213 determines whether or not the drive current flowing through the first constant current source 211 is Iref1 or more when tfil1 which is the failure detection filter time elapses after the low-side drive circuit 22 is turned off. judge. If a current of Iref1 or more is flowing, the process proceeds to S3, and if a current of less than Iref1 is flowing, the process proceeds to S4.
  • the current comparison circuit 213 sets the Error signal, which is a failure detection signal, to the High level, and ends the process.
  • the current comparison circuit 213 sets the Error signal, which is a failure detection signal, to the Low level, and ends the process.
  • FIG. 7 is a correspondence table of diagnosis results according to the diagnosis flow of FIG. If the low-side drive circuit 22 is OFF and the drive current Irr flowing through the first constant current source 211 is Iref1 or higher, it is diagnosed that UNIT_OUT is out of order. If the low-side drive circuit 22 is OFF and the drive current Irr flowing through the first constant current source 211 is less than Iref1, it is diagnosed that UNIT_OUT is normal.
  • FIG. 8 is a timing chart for explaining the behavior of the signal under each load state.
  • the circuit operation when UNIT_OUT of the load drive device 100 shown in FIG. 3 has an Open-Load failure will be described.
  • the second power supply voltage VCS is a voltage smaller than the first power supply voltage VB.
  • the capacitor 1 is connected between the output terminal UNIT_OUT and the ground terminal UNIT_GND of the load drive device 100 that drives the inductive load (injector 101).
  • the diagnostic circuit 21 detects the state of the UNIT_OUT terminal faster and more accurately than before by diagnosing UNIT_OUT using the drive current Irr of the first constant current source 211 before the charging voltage of the capacitor 1 stabilizes. This can increase reliability.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the second embodiment.
  • the diagnostic circuit 21 shown in FIG. 9 includes a second constant current source 212, a current comparison circuit 214, and a filter circuit 216 in addition to the configuration described in the first embodiment.
  • the second constant current source 212 causes the current Ierm to flow from the IC_OUT terminal to the ground.
  • the current comparison circuit 214 monitors the drive current Ierm of the second constant current source 212.
  • the filter circuit 216 receives the drive current detection signal DET_EM, which is the output of the current comparison circuit 214, as an input.
  • the constant current source control circuit 217 outputs Irr_con that controls the second constant current source 212 in addition to Irr_con that controls the first constant current source 211.
  • the second constant current source 212 In order for the second constant current source 212 to pass the drive current Ierm from the IC_OUT to the ground, it is necessary to satisfy at least Vgnd ⁇ Vout (Equation 2). When this condition is satisfied, the diagnosis by the current comparison circuit 214 is performed.
  • FIG. 10 shows a configuration example of the second constant current source 212 and the current comparison circuit 214.
  • the second constant current source 212 is composed of an operational amplifier 231c, a resistor R2, an NMOS 232, and a MPa233.
  • the second constant current source 212 receives Ierm_con as an input, and when Ierm_con is at the Low level, the NMOS 232f is turned off and an Ierm current corresponding to the Vref_erm voltage is passed.
  • a current mirror composed of the NMOSs 232b, 232c, and 232d causes Ierm_c1 and Ierm_c2, which are copies of Ierm, to flow to the output terminal and the current comparison circuit 214.
  • Ierm can be represented by (VCC-Vref_erm) / R2. That is, Ierm can be adjusted depending on the potential of Vref_erm.
  • the current comparison circuit 214 includes an NMOS 232, a resistor Rref, an operational amplifier 231d, and a reference power supply Vref2.
  • the voltage of Ierm_c2 is converted by Rref and compared with the detection threshold value of Vref2.
  • Vref2 is a voltage value when an Iref2 current flows through the Rref.
  • Ierm_c2 is larger than Iref2
  • Verm is larger than Vref2
  • the operational amplifier 231d sets DET_EM, which is a failure mode determination signal, to High. If Ierm_c2 is smaller than Iref2, Verm is smaller than Vref2 and op amp 231d sets DET_EM to Low.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the constant current source control circuit 217 according to the second embodiment.
  • the constant current source control circuit 217 receives the failure detection signal Error as an input and outputs Irr_con and Ierm_con. When the Errr signal is Low and Vout is smaller than VCS, Irr_con is set to High level. When the Error signal reaches the High level, the Irrr_con is set to the Low level and the Irm_con is set to the High level via the buffer circuit 228, so that the constant current source to be driven is switched from the first constant current source 211 to the second constant current source 212. ..
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 according to the second embodiment diagnoses UNIT_OUT. Only the steps that are changed from the diagnostic flow in the first embodiment described with reference to FIG. 6 are shown below.
  • the current comparison circuit 213 sets the Error signal, which is a failure detection signal, to the High level.
  • the constant current source control circuit 217 turns off the first constant current source 211 by setting Irr_con that controls the first constant current source 211 to Low and setting Irm_con that controls the second constant current source 212 to High, thereby turning off the first constant current source 211 and the second. Turn on the constant current source 212.
  • the current comparison circuit 214 sets the Error mode signal, which is a failure mode determination signal, to the High level, and ends the process.
  • FIG. 13 is a correspondence table of diagnosis results according to the diagnosis flow of FIG. If the low-side drive circuit 22 is OFF, the drive current Irr flowing through the first constant current source 211 is Iref1 or more, and the drive current Ierm flowing through the second constant current source 212 is less than Iref2, UNIT_OUT has a ground short failure. Is diagnosed. If the low-side drive circuit 22 is OFF, the drive current Irr flowing through the first constant current source 211 is Iref1 or more, and the drive current Ierm flowing through the second constant current source 212 is Iref2 or more, it means that UNIT_OUT has an open failure. Be diagnosed. If the low-side drive circuit 22 is OFF and the drive current Irr flowing through the first constant current source 211 is less than Iref1, it is diagnosed that UNIT_OUT is normal.
  • FIG. 14 is a timing chart for explaining the behavior of the signal under each load state.
  • UNIT_OUT in FIG. 12 has an Open-Load failure will be described.
  • Equation 1 When the Short-to-GND failure occurs, Equation 1 is satisfied, so the diagnostic circuit 21 outputs the Erlor signal at the High level. As a result, the constant current source control circuit 217 switches the diagnostic current from Irr to Ierm. On the other hand, since UNIT_OUT is ground-shorted, Equation 2 is not satisfied, and the Ierm current is smaller than Iref2, so that DET_EM is at the Low level. If DET_EM is at the Low level continuously for a time of tfil2 or more, it is determined to be a Short-to-GND failure.
  • the load drive device 100 diagnoses a failure mode based on the Ierm when a failure occurrence is detected based on the Irr.
  • UNIT_OUT can be diagnosed at high speed and the failure mode can be determined at high speed as in the first embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the third embodiment.
  • the diagnostic circuit 21 shown in FIG. 15 includes drive current control circuits 411 and 412.
  • the drive current control circuit 411 receives the constant current source control signal Irr_con and the drive current control signal Vref_err as inputs, and controls the current value of the Irr based on these as inputs.
  • the drive current control circuit 412 receives the constant current source control signal Ierm_con and the drive current control signal Vref_erm as inputs, and controls the current value of the Ierm based on these as inputs.
  • the drive current control circuits 411 and 412 output the Low level when the output of the constant current source control circuit 217 is the Low level, and when the output is at the High level, the drive current control signals (Vref_err or Vref_erm) correspond to the magnitude of the drive current control signal (Vref_err or Vref_erm).
  • Vref_err or Vref_erm correspond to the magnitude of the drive current control signal (Vref_err or Vref_erm).
  • Ierm current As an example, a circuit configuration such as the first constant current source 211 of FIG. 4 and the second constant current source 212 of FIG. 10 can be used. According to these constant current sources, the magnitudes of Irr and Ierm can be variably controlled by controlling the voltages of Vref_err and Vref_erm, respectively.
  • FIG. 16 is a time chart illustrating the operation of changing the constant currents Irr and Ierm.
  • Vref_errr decreases from Verr to Verr'
  • Vre_err / R1 reduces Irr from Irr to Irr'.
  • Vref_erm increases from Verm to Verm'(VCC-Vref_erm) / R2
  • Ierm decreases from Ierm to Ierm'.
  • the optimum current value of the diagnostic current can be selected according to the conditions, and the charge / discharge time to the capacitor 1 can be controlled. For example, even if the capacitance value of the capacitor 1 is small and the charge / discharge time is too short depending on the magnitude of the diagnostic current to make an accurate diagnosis, it is possible to make an accurate diagnosis by reducing the drive current and lengthening the charge / discharge time. Diagnosis is possible.
  • FIGS. 9 to 14 of the second embodiment will be referred to as appropriate, and the parts changed from the second embodiment will be mainly described.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the fourth embodiment.
  • the filter circuit 413 receives the drive current detection signal DET_E and the filter time control signal Verr_fi as inputs.
  • the filter circuit 414 receives the drive current detection signal DET_EM and the filter time control signal Verm_fi as inputs.
  • the filter circuits 413 and 414 can switch the filter time according to the digital output High / Low of the filter time control signal.
  • FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of changing the filter time.
  • the filter time for fault current detection is switched from tfil1 to tfil1'.
  • the filter time for Ierm detection is switched from tfil2 to tfil2'.
  • the filter circuit is configured by a digital filter, and the filter times tfil1 and tfil2 are switched according to the digital signal, but it can also be configured by using an analog filter. In this case, the filter time is continuously variably controlled by an analog signal.
  • the optimum filter time can be selected according to the conditions. For example, when the capacitance value of the capacitor 1 is small and the charge / discharge time is shorter than the filter time, by setting the filter time to be shorter than the charge / discharge time, even if the capacitance value of the capacitor 1 is small, it is accurate. Can make a good diagnosis.
  • FIG. 19 is a block diagram of the engine misfire diagnosis mechanism according to the fifth embodiment.
  • the misfire diagnosis mechanism shown in FIG. 19 includes an internal combustion engine 102 and an engine control unit (ECU) 104.
  • the internal combustion engine 102 includes an injector 101 and a crank angle sensor 103.
  • the ECU 104 includes a load drive device 100.
  • the crank angle sensor 103 outputs the data, which is the data of the number of revolutions per unit time of the engine, to the ECU 104.
  • the ECU 104 determines that a misfire occurs when the value of Drotate falls below the threshold value. That is, the ECU 104 diagnoses a misfire after it has occurred inside the engine.
  • the load drive device 100 described in the second embodiment can perform the diagnosis in the driver OFF period before driving the injector, it can be diagnosed before the misfire occurs inside the internal combustion engine 102. Therefore, the failure diagnosis can be performed faster than the diagnosis method using the crank angle sensor 103. Further, by combining the diagnostic mechanism by the conventional crank angle sensor 103 and the diagnostic mechanism by the load drive device 100, a dual system for engine misfire diagnosis can be configured. Therefore, even if one of the diagnostic mechanisms cannot be diagnosed due to destruction or the like, the other diagnostic mechanism can be used for diagnosis, so that reliability can be improved.
  • the load drive device 100 described in the second embodiment has been described, but since it can be determined that a misfire occurs when UNIT_OUT fails open, it is desirable to diagnose the failure mode. by. Therefore, if the failure mode can be diagnosed, the load drive device 100 according to any embodiment including the embodiment described later may be used.
  • the load drive device 100 Even if the load drive device 100 detects only the presence or absence of a failure and cannot diagnose the failure mode, the failure mode is diagnosed by analyzing the abnormal rotation behavior using the detection result of the crank angle sensor 103. You can also do it. Therefore, in that case, the load drive device 100 according to any of the first and subsequent embodiments may be used.
  • FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the sixth embodiment.
  • the high side drive circuit 23 is connected between the first power supply voltage VB and the IC_OUT.
  • the first constant current source 211 and the current comparison circuit 214 in the diagnostic circuit 21 can be configured by, for example, the circuit configuration shown in FIG.
  • the first constant current source 211 is connected between IC_OUT and ground.
  • the first constant current source 211 In order for the first constant current source 211 to pass the drive current Irr from the output end of IC_OUT to the ground, it is necessary to satisfy at least Equation 2.
  • FIG. 21 is a timing chart for explaining the behavior of the signal under each load state.
  • UNIT_OUT of the load drive device shown in FIG. 20 fails in Open-Load
  • Irr becomes Iref2 or higher.
  • DET_E reaches the High level continuously for a time of tfil or more, it is determined to be a failure.
  • FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the seventh embodiment.
  • the diagnostic circuit 21 shown in FIG. 22 includes a second constant current source 212, a current comparison circuit 214, and a filter circuit 216 in addition to the configuration described in the sixth embodiment. These configurations are the same as those described in the second embodiment, but the second constant current source 212 in the sixth embodiment is connected between the second power supply voltage VCS and the output terminal in the second embodiment. Is different.
  • the first constant current source 211 In order for the first constant current source 211 to pass the drive current Ierr from the output terminal to the ground, it is necessary to satisfy at least Equation 2. In order for the second constant current source 212 to pass the drive current Ierm from the second power supply voltage VCS to the output terminal, it is necessary to satisfy at least Equation 1.
  • FIG. 23 is a time chart illustrating the circuit operation when UNIT_OUT fails in Open-Load.
  • the diagnostic flow is the same as in FIG.
  • UNIT_OUT of the load drive device 100 shown in FIG. 22 fails in Open-Load, it is determined that the failure occurs because Equation 2 is satisfied, and the diagnostic current is switched from Irr to Ierm in the same manner as in the VB short detection process.
  • UNIT_OUT fails in Open-Load, the electric charge accumulated in the capacitor 1 is discharged when driving the first constant current source 211, so that the Vout potential after 1 hour of tfil uses the capacitance value C1 of the capacitor 1.
  • the state of UNIT_OUT (normal, Open-Load failure, VB short failure) can be detected.
  • the reliability of the load drive device 100 can be improved.
  • FIG. 24 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the configuration shown in FIG. 24 includes a second constant current source 212 / current comparison circuit 214 / filter circuit 216 instead of the first constant current source 211 / current comparison circuit 213 / filter circuit 215 described in the first embodiment. These have the same configurations as those described in the second embodiment.
  • the eighth embodiment it is necessary to distinguish between the normal time and the abnormal time by passing a diagnostic current at the normal time. That is, in the eighth embodiment, unlike the first embodiment, it is necessary to use a circuit configuration in which a diagnostic current flows in a normal state. Therefore, in the eighth embodiment, in order to secure the path from VB to the ground in the normal state, the circuit configuration as shown in FIG. 24 is adopted.
  • the Ierm from VB to the ground flows in the normal state, and the Ierm does not flow if the IC_OUT is open failure. Ierm does not flow even in the case of the open failure of UNIT_OUT, the ground short failure of UNIT_OUT, and the ground short failure of IC_OUT. Therefore, according to the circuit configuration of FIG. 24, even when there is a possibility that the IC_OUT fails open, it is possible to distinguish between a normal state and a failure time depending on the presence or absence of Ierm.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 according to the eighth embodiment diagnoses UNIT_OUT.
  • steps that are changed from the flowchart described with reference to FIG. 6 will be described.
  • the current comparison circuit 214 monitors whether or not the drive current flowing through the first constant current source 211 is Iref2 or more. If a current of Iref2 or more is flowing, the process proceeds to S4, and if the current is less than Iref2, the process proceeds to S3.
  • FIG. 26 shows a correspondence table between the failure detection current and the diagnosis result.
  • the state of UNIT_OUT normal, failure (Open-Load failure of the IC_OUT terminal is also possible). Including)
  • the reliability of the load drive device 100 can be improved.
  • FIG. 27 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the eighth embodiment.
  • the diagnostic circuit 21 shown in FIG. 27 includes a first constant current source 211, a current comparison circuit 213, and a filter circuit 215 in addition to the configuration described in the eighth embodiment. These configurations are the same as those described in the first embodiment.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 according to the ninth embodiment diagnoses UNIT_OUT.
  • steps that are changed from the flowchart described with reference to FIG. 12 will be described.
  • the current comparison circuit 214 monitors whether or not the drive current flowing through the second constant current source 212 is Iref2 or more. If a current of Iref2 or more is flowing, the process proceeds to S4, and if a current of less than Iref2 is flowing, the process proceeds to S3. If Ierm is less than Iref2 ( ⁇ not flowing), it means that some kind of failure has occurred in UNIT_OUT or IC_OUT. This step is meaningful to detect it as the first step.
  • the current comparison circuit 213 monitors whether or not the drive current flowing through the first constant current source 211 is Iref1 or more. If a current of Iref1 or more is flowing, the process proceeds to S9, and if a current of less than Iref2 is flowing, the process proceeds to S7.
  • S6 Supplement: (a) If UNIT_OUT is open, Ierr flows through the capacitor 1, (b) If UNIT_OUT is ground short, Ier flows toward the ground, and (c) If IC_OUT is ground short. Irr flows toward the ground. Therefore, if Irr is not flowing in S6 in this step (S6: NO), IC_OUT is open. Therefore, this step is meaningful to determine whether or not IC_OUT is open.
  • the current comparison circuit 214 monitors whether or not the drive current flowing through the second constant current source 212 is Iref2 or more. If a current of Iref2 or more is flowing, the process proceeds to S11, and if a current of less than Iref2 is flowing, the process proceeds to S8.
  • S10 Supplement: If Ierm is flowing in this step (S10: YES), it means that UNIT_OUT is open and Ierm is flowing from the capacitor 1. Therefore, in S11, the diagnosis result to that effect is output. If Ierm does not flow in this step (S10: NO), it means that UNIT_OUT or IC_OUT is ground shorted. However, it is not possible to distinguish which is the ground short.
  • FIG. 29 shows a correspondence table between the failure detection current and the diagnosis result.
  • Ierm is Iref2 or higher, it is diagnosed as normal. If the Ierm is less than Iref2, the diagnostic current is switched from Ierm to Ierr to shift to failure mode diagnosis. Further, Irr and Iref1 or Ierm and Iref2 are compared, and the failure mode is diagnosed based on the result.
  • FIG. 30 is a timing chart for explaining the operation when an Open-Load failure occurs in UNIT_OUT in the correspondence table of FIG. 29.
  • the capacitor 1 after the low-side drive circuit 22 is turned off has no electric charge, so the Vout potential is the ground potential and does not satisfy Equation 2. Therefore, Ierm is less than Iref2 and DET_E is at the Low level. If DET_E is at the Low level continuously for 2 hours or more, it is determined to be a failure.
  • An Error signal is input to the constant current source control circuit 219, the current is switched from Irm to Irr, and diagnosis is performed by the Irr current.
  • the state of the drive circuit terminal destination (normal, Open-Load failure of IC_OUT, UNIT_OUT). Open-Load failure, Short-to-GND failure) can be determined. As a result, the reliability of the load drive device 100 can be improved.
  • FIG. 31 is a block diagram showing the configuration of the load drive device 100 according to the tenth embodiment.
  • the diagnostic circuit 21 shown in FIG. 31 includes a voltage comparison circuit 316 and a filter circuit 317 in addition to the configuration described in the first embodiment.
  • the voltage comparison circuit 316 compares the potential Vout of the IC_OUT terminal with the failure mode detection threshold voltage Vterm.
  • the filter circuit 317 takes the output voltage detection signal VDET_EM, which is the output of the voltage comparison circuit 316, as an input.
  • the filter time of the filter circuit 317 is tfil2.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating a procedure in which the load drive device 100 according to the tenth embodiment diagnoses UNIT_OUT.
  • steps that are changed from the flowchart described with reference to FIG. 6 will be described.
  • the current comparison circuit 213 sets the Error signal, which is a failure detection signal, to the High level, and ends the process.
  • the voltage comparison circuit 316 determines whether or not the Vout potential is Vterm or higher when tfil2 elapses after the Error signal reaches the High level. If it is Vterm or more, the process proceeds to S6, and if it is less than Vterm, the process proceeds to S7.
  • the filter circuit 317 sets the Error mode signal, which is a failure mode determination signal, to the High level, and ends the process.
  • the filter circuit 317 sets the Error Mode signal to the Low level and ends the process.
  • FIG. 33 shows a correspondence table between the failure detection current and the output voltage and the diagnosis result. If Ierr is less than Iref1, it is diagnosed as normal. If Ierr is Iref1 or higher, it is determined that there is a failure and Vout is monitored. Vout and Vterm are compared, and the failure mode is diagnosed based on the result.
  • FIG. 34 is a timing chart illustrating the circuit operation when an Open-Load failure occurs in UNIT_OUT.
  • UNIT_OUT fails in Open-Load
  • Equation 1 is satisfied, so it is determined that the failure occurs.
  • Vterm ⁇ Vout Ierr ⁇ tfil1 / C1
  • VDET_EM which is an output voltage detection signal
  • Vout instead of the Ierm, it is possible to diagnose UNIT_OUT at high speed and determine the failure mode at high speed as in the second embodiment.
  • the configuration for changing the drive current value described in the third embodiment and the configuration for changing the filter time described in the fourth embodiment are adopted. Can be done.
  • Capacitor 2 Drive circuit 3: Microcontroller 4: Communication interface (I / F) 5: CPU 6: Gate drive circuit 21: Diagnostic circuit 22: Low side drive circuit 23: High side drive circuit 100: Load drive device 101: Injector 102: Internal combustion engine 103: Crank angle sensor 104: Engine control unit (ECU) 210: Backflow prevention diode 211: First constant current source 212: Second constant current source 213, 214: Current comparison circuit 215, 216: Filter circuit 217: Constant current source control circuit 221: Input synchronization unit 222: Glitch filter 223 : Flip-flop 224: NOR 225: NAND 226: AND 227: NOT 228: Buffer circuit 231: Operational amplifier 232: NMOS 233: NMOS 311, 312: Voltage comparison circuit 315: Voltage divider circuit 316: Voltage comparison circuit 317: Filter circuit 411, 421: Drive current control circuit 413, 414: Filter circuit VB: First power supply voltage V

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Abstract

誘導性負荷を駆動する負荷駆動装置の出力端子にコンデンサを接続した構成において、充電電圧が安定する前に出力端子の故障を診断することができる負荷駆動装置を提供する。 本発明に係る負荷駆動装置は、負荷端子とグランド端子との間にコンデンサを接続しており、診断回路が備える内部電源と前記負荷端子との間に流れる電流に基づき、前記負荷端子の故障の有無を診断する。

Description

負荷駆動装置、エンジンシステム
　本発明は、ローサイド駆動回路もしくはハイサイド駆動回路のいずれかを備える駆動回路により構成される誘導性負荷を駆動する負荷駆動装置に関する。
　車載に搭載される電子制御ユニットの役割の１つとして、インジェクタによる燃料噴射制御がある。燃料噴射制御の信頼性を上げるために、インジェクタを駆動するローサイド駆動回路に加え、負荷端子先の故障を診断する診断回路を備えた負荷駆動装置が用いられることがある。
　下記特許文献１は、電気負荷の駆動装置について記載している。同文献は、『ローサイド駆動形態の電子制御装置において、駆動用スイッチング手段のオフ時に、電気負荷の断線故障とグランドショートとを区別して検出する。』ことを課題として、『負荷Ｌをローサイドで通電駆動するＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１５を備えたＥＣＵ１０では、電源電圧ＶＢと出力端子１３（ＦＥＴ１５のドレイン）との間と、端子１３とグランドとの間に、それぞれ抵抗Ｒｕ，Ｒｄが設けられ、その抵抗Ｒｕ，Ｒｄの抵抗値は、ＦＥＴ１５がオフ時の端子１３の電圧ＶＯが、負荷Ｌの断線故障時にＶＢ／２となり、正常時に約ＶＢとなるように設定されている。そして、判定電圧Ｖｔｈ１（＞ＶＢ／２），Ｖｔｈ２（＜ＶＢ／２）の各々と上記電圧ＶＯとを比較器２１，２２で比較し、ＦＥＴ１５のオフ時に「Ｖｔｈ１≧ＶＯ＞Ｖｔｈ２」なら断線故障と、「Ｖｔｈ２≧ＶＯ」ならグランドショートと判定し、その各故障検出時に違う内容のフェイルセーフ処理を行う。』という技術を開示している（要約参照）。
特開２００４－３４７４２３公報
　車載に搭載される電子制御ユニットは、各端子における故障を検出する機能が求められる。検出対象としては、（ａ）正常、（ｂ）Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、（ｃ）グランドショート故障（以下、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障という）、（ｄ）バッテリーショート故障（以下、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＶＢ故障という）、などが挙げられる。
　一方で、電子制御ユニットの出力端子において、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｓｔａｔｉｃ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）などのようなユニット外からのノイズやサージに対する耐性が求められる。例えばユニットの出力端子とグランドとの間にコンデンサを接続することにより、これを実現することができる。しかしこの場合、コンデンサに対して充電電流が流れるので、充電電圧が安定するまである程度の時間を要する。
　特許文献１のように、出力電圧ＶＯを判定閾値と比較することにより、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障やＳｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障を判定する手法においては、コンデンサの充電電圧が安定するまではこれらを診断することが困難である。コンデンサは出力端子に接続されているので、充電電圧が安定するまでは出力電圧ＶＯも安定しないからである。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、誘導性負荷を駆動する負荷駆動装置の出力端子にコンデンサを接続した構成において、充電電圧が安定する前に出力端子の故障を診断することができる負荷駆動装置を提供するものである。
　本発明に係る負荷駆動装置は、負荷端子とグランド端子との間にコンデンサを接続しており、診断回路が備える内部電源と前記負荷端子との間に流れる電流に基づき、前記負荷端子の故障の有無を診断する。
　本発明に係る負荷駆動装置によれば、負荷端子とグランド端子との間にコンデンサを接続した構成において、コンデンサの充電完了前に診断することにより、より短時間かつ正確に負荷端子の状態（正常、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障）を検出することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
診断回路を含む従来の負荷駆動回路の全体構成例である。 Ｖｏｕｔの電圧値に基づきＩＣ＿ＯＵＴの故障を診断する負荷駆動回路の例である。 実施形態１に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 第１定電流源２１１と電流比較回路２１３の構成例を示す。 フィルタ回路２１５の例を示す。 図３に示した負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。 図６の診断フローによる診断結果の対応表である。 各負荷状態における信号の挙動を説明するタイミングチャートである。 実施形態２に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 第２定電流源２１２と電流比較回路２１４の構成例を示す。 実施形態２における定電流源制御回路２１７の構成例を示す。 実施形態２に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。 図１２の診断フローによる診断結果の対応表である。 各負荷状態における信号の挙動を説明するタイミングチャートである。 実施形態３に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 定電流ＩｅｒｒとＩｅｒｍを変化させる動作を説明するタイムチャートである。 実施形態４に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 フィルタ時間を変更する動作を説明するタイミングチャートである。 実施形態５に係るエンジン失火診断機構のブロック図である。 実施形態６に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 各負荷状態における信号の挙動を説明するタイミングチャートである。 実施形態７に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障した場合の回路動作を説明するタイムチャートである。 実施形態８に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 実施形態８に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。 故障検出電流と診断結果の対応表を示す。 実施形態８に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 実施形態９に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。 故障検出電流と診断結果の対応表を示す。 図２９の対応表のうち、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴでＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合の動作を説明するタイミングチャートである。 実施形態１０に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。 実施形態１０に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。 故障検出電流及び出力電圧と診断結果の対応表を示す。 ＵＮＩＴ＿ＯＵＴでＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合の回路動作を説明するタイミングチャートである。
＜従来の負荷駆動装置について＞
　図１は、診断回路を含む従来の負荷駆動回路の全体構成例である。負荷駆動装置１００は、インジェクタ１０１を駆動するための駆動回路２を有する。駆動回路２は、ゲート駆動回路６、診断回路２１、ローサイド駆動回路２２、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）４を備える。ゲート駆動回路６は、マイクロコントローラ３が備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）５からの駆動命令に応じた駆動信号Ｖｇａｔｅを出力する。ローサイド駆動回路２２は、ゲート駆動回路６からの駆動信号ＶｇａｔｅがＨｉｇｈレベルのときＯＮし、ＬｏｗレベルのときＯＦＦする。診断回路２１は、ユニットの出力端子であるＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する。通信インターフェース４は、駆動回路２とマイクロコントローラ３の間でデータ通信する。診断結果は通信インターフェース４を介してＣＰＵ５により読み出しされ、ＣＰＵ５は診断結果に応じた制御を実施する。
　図２は、Ｖｏｕｔの電圧値に基づきＩＣ＿ＯＵＴの故障を診断する負荷駆動回路の例である。ここでは特許文献１と同様の構成例を示した。診断回路２１は、分圧回路３１５、電圧比較回路３１１と３１２を備える。分圧回路３１５は、第１電源電圧ＶＢを抵抗Ｒ０で分圧した中間電圧ＶＢ／２を、駆動回路の出力端子であるＩＣ＿ＯＵＴに印加する。電圧比較回路３１１と３１２は、Ｖｏｕｔを各診断閾値と比較する。分圧回路３１５は、ローサイド駆動回路２２がＯＦＦ期間中のＶｏｕｔ電位が、（ａ）負荷であるインジェクタ１０１との接続がオープンとなるオープン故障時（以下、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障という）は中間電圧ＶＢ／２となるように、（ｂ）正常時は第１電源電圧ＶＢとなるように、構成されている。電圧比較回路３１１と３１２は、Ｖｏｕｔを診断閾値と比較することにより、故障診断を実施する。駆動回路２の駆動対象はインジェクタ１０１であるので、負荷駆動装置１００は誘導性負荷を駆動する負荷駆動装置である。
　駆動回路２がインジェクタ１０１を駆動しているとき、負荷駆動装置１００の出力端子ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障すると、インジェクタ１０１が燃料を噴射できず失火故障となり、エンジンが損壊する恐れがある。エンジンの損壊を防ぐために故障を検出し、適切な制御をすることが必要である。近年、インジェクタ１０１は排気低減を目的とした多段噴射制御にともない、ローサイド駆動回路２２の駆動周期が短くなり、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障とＳｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障をより高速に判定することが必要となっている。
　図２においては、（ａ）Ｖｏｕｔ＜Ｖｔｇｎｄの場合、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障と判定し、（ｂ）Ｖｔｇｎｄ＜Ｖｏｕｔ＜Ｖｔｏｐｅｎの場合、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障と判定し、（ｃ）Ｖｔｏｐｅｎ＜Ｖｏｕｔの場合、正常と判定することができる。中間電圧ＶＢ／２は、Ｖｔｇｎｄ＜ＶＢ／２＜Ｖｔｏｐｅｎを満たす電圧値とする。
　一方で、車両に搭載されるＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子において、ＥＳＤなどのユニット外からのノイズやサージへの耐性が求められる。駆動回路２のＩＣ＿ＯＵＴが負荷駆動装置１００のＵＮＩＴ＿ＯＵＴと接続される場合、駆動回路２のノイズやサージ保護のために、駆動回路２の外部かつ負荷駆動装置１００の内部において、コンデンサ１を設ける。ＥＳＤ対策のためにコンデンサ１を設けると、充電電流がある時定数にしたがって流れることになるので、コンデンサ１の充電電圧の応答性が悪くなり、充電電圧が安定するまで時間を要する。
　ローサイド駆動回路２２がＯＦＦ期間中のＶｏｕｔに基づいてＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障とＳｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障を判別する手法においては、充電電圧が安定するまで診断することが困難であるので、充電完了後の電圧によって診断する必要がある。しかしながら、駆動周期の短い多段噴射制御においては駆動周期内に充電が終わらないので、故障判別が困難となる。
＜実施の形態１＞
　本発明の実施形態１では、誘導性負荷を駆動する負荷駆動装置１００内部に、外乱ノイズやサージ対策のため出力端子とグランド端子間にコンデンサ１を接続した場合であっても、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子が正常もしくは故障のいずれかを検出することができる負荷駆動装置１００の構成と動作について説明する。ただし本実施形態１においては、ＩＣ＿ＯＵＴ端子のＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を無視できることを想定する。したがって本実施形態１におけるＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障は、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子において発生するＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を指す。
　図３は、本実施形態１に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図３に示す負荷駆動装置１００は、コンデンサ１、ローサイド駆動回路２２、診断回路２１を備える。ローサイド駆動回路２２とコンデンサ１は、出力端子とグランド端子間で並列に接続されている。診断回路２１は、第１定電流源２１１、電流比較回路２１３、フィルタ回路２１５、定電流源制御回路２１７、逆流防止ダイオード２１０を備える。
　第１定電流源２１１は、第２電源電圧ＶＣＣからＩＣ＿ＯＵＴ端子へＩｅｒｒ電流を流す。電流比較回路２１３は、第１定電流源２１１の駆動電流をモニタする。フィルタ回路２１５は、電流比較回路２１３の出力である駆動電流検出信号ＤＥＴ＿Ｅを入力とする。
定電流源制御回路２１７は、第１定電流源２１１の駆動信号である定電流源制御信号Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎを出力する。逆流防止ダイオード２１０は、第２電源電圧ＶＣＣと第１定電流源２１１との間に接続されている。逆流防止手段はＶＣＣとＩＣ＿ＯＵＴとの間に配置されていればよく、図３では１例としてＶＣＣと第１定電流源２１１の間に逆流防止ダイオード２１０を設けた。
　電流比較回路２１３は、検出した駆動電流が後述する閾値電流Ｉｒｅｆ１よりも大きいとき、Ｈｉｇｈレベルを出力する。第１定電流源２１１が第２電源電圧ＶＣＣからＩＣ＿ＯＵＴ（出力電位Ｖｏｕｔ）へ駆動電流Ｉｅｒｒを流すためには、少なくともＶｏｕｔ＜ＶＣＣ（式１）を満たす必要がある。この条件を満たすとき、電流比較回路２１３による診断が実施されることになる。
　図４は、第１定電流源２１１と電流比較回路２１３の構成例を示す。第１定電流源２１１は、オペアンプ２３１ａ、抵抗Ｒ１、ＮＭＯＳ２３２、ＰＭＯＳ２３３によって構成される。第１定電流源２１１は、Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎを入力とし、Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎがＨｉｇｈレベルのとき、Ｖｒｅｆ＿ｅｒｒ電圧に応じたＩｅｒｒ電流を流す。ＰＭＯＳ２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃによって構成されるカレントミラーにより、出力端子と電流比較回路２１３に対して、それぞれＩｅｒｒ電流のコピー電流であるＩｅｒｒ＿ｃ１とＩｅｒｒ＿ｃ２を流す。
　オペアンプ２３１ａの２入力は仮想短絡され、ＮＭＯＳ２３２ａのソース電位であるＶｎｍｓはＶｒｅｆ＿ｅｒｒと同電位となるので、ＩｅｒｒはＶｒｅｆ＿ｅｒｒ／Ｒ１で表すことができる。すなわちＩｅｒｒはＶｒｅｆ＿ｅｒｒに依存して調整可能である。Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎがＬｏｗレベルのときは、ＰＭＯＳ２３３ｆがＯＮとなり、ＰＭＯＳ２３３ａの両端に電位が発生しないので、電流は流れない。
　電流比較回路２１３は、ＰＭＯＳ２３３、抵抗Ｒｒｅｆ、オペアンプ２３１ｂ、参照電源Ｖｒｅｆ１を備える。Ｉｅｒｒ＿ｃ２をＲｒｅｆで電圧変換し、検出閾値であるＶｒｅｆ１と比較する。Ｖｒｅｆ１は、ＲｒｅｆにＩｒｅｆ１電流が流れたときの電圧値とする。Ｉｅｒｒ＿ｃ２がＩｒｅｆ１より大きい場合、ＶｅｒｒはＶｒｅｆ１より大きくなり、オペアンプ２３１ｂは故障検出信号であるＤＥＴ＿ＥをＨｉｇｈにする。Ｉｅｒｒ＿ｃ２がＩｒｅｆ１より小さい場合、ＶｅｒｒはＶｒｅｆ１より小さくなり、オペアンプ２３１ｂがＤＥＴ＿ＥをＬｏｗにする。
　図５は、フィルタ回路２１５の例を示す。フィルタ回路２１５は、クロックによる入力同期化部２２１とグリッチフィルタ２２２から構成される。フィルタ回路２１５は、電流比較回路２１３の出力であるＤＥＴ＿Ｅを入力信号として受け取る。フィルタ回路２１５は、クロックで動作するフリップフロップ２２３、ＮＯＲ２２４、ＮＡＮＤ２２５、ＡＮＤ２２６などのロジック回路で構成され、Ｅｒｒｏｒ信号を出力する。
　グリッチフィルタは、現在および前のＮサンプルがＨｉｇｈレベルの場合にのみＨｉｇｈレベルを出力し、現在および以前のＮサンプルがＬｏｗレベルの場合にのみＬｏｗレベルを出力し、これら以外の場合、出力は現在の値から変化しない。図５はＮ＝４の場合である。ＤＥＴ＿Ｅにおける非同期のグリッジやチャタリングを除去するため、フィルタ回路２１５によりフィルタ時間未満のグリッジを除去し、フィルタ時間以上の信号を通過させることができる。
　図６は、図３に示した負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。本フローチャートは、ローサイド駆動回路２２をＯＮからＯＦＦへ切り替えるタイミングで、負荷駆動装置１００の各機能部が実施する。以下図６の各ステップについて説明する。
　Ｓ１：ゲート駆動回路６は、ＣＰＵ５からの指示にしたがって、ローサイド駆動回路２２の駆動信号ＶｇａｔｅをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ変更する。これによりローサイド駆動回路２２がＯＮからＯＦＦする。
　Ｓ２：電流比較回路２１３は、ローサイド駆動回路２２がＯＦＦしてから故障検出のフィルタ時間であるｔｆｉｌ１が経過した時点で、第１定電流源２１１に流れる駆動電流がＩｒｅｆ１以上であるか否かを判定する。Ｉｒｅｆ１以上の電流が流れている場合はＳ３へ進み、Ｉｒｅｆ１未満の電流の場合はＳ４へ移行する。
　Ｓ３：電流比較回路２１３は、故障検出信号であるＥｒｒｏｒ信号をＨｉｇｈレベルにセットし、処理を終了する。
　Ｓ４：電流比較回路２１３は、故障検出信号であるＥｒｒｏｒ信号をＬｏｗレベルにセットし、処理を終了する。
　図７は、図６の診断フローによる診断結果の対応表である。ローサイド駆動回路２２がＯＦＦであり、かつ第１定電流源２１１に流れる駆動電流ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１以上であれば、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴが故障していると診断される。ローサイド駆動回路２２がＯＦＦであり、かつ第１定電流源２１１に流れる駆動電流ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１未満であれば、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴが正常であると診断される。
　図８は、各負荷状態における信号の挙動を説明するタイミングチャートである。ここでは図３に示す負荷駆動装置１００のＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障している場合の回路動作を説明する。
　ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障している場合は、ローサイド駆動回路２２がＯＦＦ（ｔ０）した後のコンデンサ１には電荷がないので、Ｖｏｕｔ電位はグランド電位であり、Ｖｇｎｄ＝Ｖｏｕｔ＜ＶＣＣとなる。これは式１を満たすので、ＩｅｒｒはＩｒｅｆ１以上となり、これによりＤＥＴ＿ＥはＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ１以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥがＨｉｇｈレベルであれば、故障と判定する。ｔｆｉｌ１はコンデンサの充電完了に要する時間であるｔｃｈｇ＿ｆｉｎよりも短い時間とする。
　ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＳｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障している場合は、Ｖｏｕｔがグランド電位Ｖｇｎｄと接続されており、Ｖｇｎｄ＝Ｖｏｕｔ＜ＶＣＣとなる。これは式１を満たすので、ＩｅｒｒはＩｒｅｆ１以上となり、これによりＤＥＴ＿ＥはＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ１以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥがＨｉｇｈレベルであれば、故障と判定する。
　正常動作の場合、Ｖｏｕｔは負荷を介して第１電源電圧ＶＢと接続されており、ＶＣＣ＜Ｖｏｕｔ（＝ＶＢ）となる。これは式１を満たさないので、ＩｅｒｒはＩｒｅｆ１未満となり、これによりＤＥＴ＿ＥはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ１以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥがＬｏｗレベルであれば、正常と診断する。第２電源電圧ＶＣＣは第１電源電圧ＶＢよりも小さい電圧とする。
＜実施の形態１：まとめ＞
　本実施形態１に係る負荷駆動装置１００は、誘導性負荷（インジェクタ１０１）を駆動する負荷駆動装置１００の出力端子ＵＮＩＴ＿ＯＵＴとグランド端子ＵＮＩＴ＿ＧＮＤとの間にコンデンサ１を接続している。診断回路２１は、コンデンサ１の充電電圧が安定する前に第１定電流源２１１の駆動電流Ｉｅｒｒを用いてＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断することにより、従来よりも高速かつ正確にＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子の状態を検出することができ、これにより信頼性を高めることができる。
＜実施の形態２＞
　本発明の実施形態２では、実施形態１における故障診断に加えて、どのような故障が生じているか（故障モード）を診断する。すなわち、負荷の状態（正常、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障のいずれか）を検出する構成と動作について説明する。ただし以下では図３～８を適宜参照し、実施形態１から変更がある箇所について主に説明する。
　図９は、本実施形態２に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図９に示す診断回路２１は、実施形態１で説明した構成に加えて、第２定電流源２１２、電流比較回路２１４、フィルタ回路２１６を備える。
　第２定電流源２１２は、ＩＣ＿ＯＵＴ端子からグランドへ電流Ｉｅｒｍを流す。電流比較回路２１４は、第２定電流源２１２の駆動電流Ｉｅｒｍをモニタする。フィルタ回路２１６は、電流比較回路２１４の出力である駆動電流検出信号ＤＥＴ＿ＥＭを入力とする。
定電流源制御回路２１７は、第１定電流源２１１を制御するＩｅｒｒ＿ｃｏｎに加えて、第２定電流源２１２を制御するＩｅｒｒ＿ｃｏｎを出力する。第２定電流源２１２がＩＣ＿ＯＵＴからグランドへ駆動電流Ｉｅｒｍを流すためには少なくとも、Ｖｇｎｄ＜Ｖｏｕｔ（式２）を満たす必要がある。この条件を満たすとき、電流比較回路２１４による診断が実施されることになる。
　図１０は、第２定電流源２１２と電流比較回路２１４の構成例を示す。第２定電流源２１２は、オペアンプ２３１ｃ、抵抗Ｒ２、ＮＭＯＳ２３２、ＰＭＯＳ２３３によって構成される。第２定電流源２１２は、Ｉｅｒｍ＿ｃｏｎを入力とし、Ｉｅｒｍ＿ｃｏｎがＬｏｗレベルの時、ＮＭＯＳ２３２ｆがＯＦＦとなり、Ｖｒｅｆ＿ｅｒｍ電圧に応じたＩｅｒｍ電流を流す。ＮＭＯＳ２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄによって構成されたカレントミラーにより、出力端子と電流比較回路２１４に対して、ＩｅｒｍのコピーであるＩｅｒｍ＿ｃ１とＩｅｒｍ＿ｃ２を流す。
　オペアンプ２３１ｃの２入力は仮想短絡され、ＮＭＯＳ２３３ｄのソース電位であるＶｎｍｓはＶｒｅｆ＿ｅｒｍと同電位となるので、Ｉｅｒｍは（ＶＣＣ－Ｖｒｅｆ＿ｅｒｍ）／Ｒ２で表すことができる。すなわちＩｅｒｍは、Ｖｒｅｆ＿ｅｒｍの電位に依存して調整可能である。Ｉｅｒｍ＿ｃｏｎがＨｉｇｈレベルのときは、ＮＭＯＳ２３２ｆがＯＮとなり、ＮＭＯＳ２３２ｂの両端に電位が発生しないので、電流は流れない。
　電流比較回路２１４は、ＮＭＯＳ２３２、抵抗Ｒｒｅｆ、オペアンプ２３１ｄ、参照電源Ｖｒｅｆ２を備える。Ｉｅｒｍ＿ｃ２をＲｒｅｆで電圧変換し、検出閾値であるＶｒｅｆ２と比較する。Ｖｒｅｆ２は、ＲｒｅｆにＩｒｅｆ２電流が流れたときの電圧値とする。Ｉｅｒｍ＿ｃ２がＩｒｅｆ２より大きい場合、ＶｅｒｍはＶｒｅｆ２より大きくなり、オペアンプ２３１ｄは故障モード判別信号であるＤＥＴ＿ＥＭをＨｉｇｈにする。Ｉｅｒｍ＿ｃ２がＩｒｅｆ２より小さい場合、ＶｅｒｍはＶｒｅｆ２より小さくなり、オペアンプ２３１ｄはＤＥＴ＿ＥＭをＬｏｗにする。
　図１１は、本実施形態２における定電流源制御回路２１７の構成例を示す。定電流源制御回路２１７は故障検出信号Ｅｒｒｏｒを入力とし、Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎ、Ｉｅｒｍ＿ｃｏｎを出力する。Ｅｒｒｏｒ信号がＬｏｗでありかつＶｏｕｔがＶＣＣより小さい時、Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎをＨｉｇｈレベルにする。Ｅｒｒｏｒ信号がＨｉｇｈレベルになると、Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎをＬｏｗレベルにし、バッファ回路２２８を介してＩｅｒｍ＿ｃｏｎをＨｉｇｈレベルにすることにより、駆動する定電流源を第１定電流源２１１から第２定電流源２１２へ切り替える。
　図１２は、本実施形態２に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。図６で説明した実施形態１における診断フローから変更があるステップのみ以下に示す。
　Ｓ３：電流比較回路２１３は、故障検出信号であるＥｒｒｏｒ信号をＨｉｇｈレベルにセットする。
　Ｓ５：Ｅｒｒｏｒ信号を定電流源制御回路２１７へ入力する。定電流源制御回路２１７は、第１定電流源２１１を制御するＩｅｒｒ＿ｃｏｎをＬｏｗにし、第２定電流源２１２を制御するＩｅｒｍ＿ｃｏｎをＨｉｇｈとすることにより、第１定電流源２１１をＯＦＦし第２定電流源２１２をＯＮする。
　Ｓ６：第２定電流源２１２を駆動開始してから、フィルタ回路２１６のフィルタ時間であるｔｆｉｌ２が経過した時点で、電流比較回路２１４は、第２定電流源２１２に流れる駆動電流ＩｅｒｍがＩｒｅｆ２以上であるか否かを判別する。Ｉｒｅｆ２以上の電流が流れている場合はＳ７へ進み、Ｉｒｅｆ２未満である場合はＳ８へ移行する。
　Ｓ７：電流比較回路２１４は、故障モード判別信号であるＥｒｒｏｒ　Ｍｏｄｅ信号をＨｉｇｈレベルにセットし、処理を終了する。
　Ｓ８：電流比較回路２１４は、Ｅｒｒｏｒ　Ｍｏｄｅ信号をＬｏｗレベルにセットし、処理を終了する。
　図１３は、図１２の診断フローによる診断結果の対応表である。ローサイド駆動回路２２がＯＦＦであり、第１定電流源２１１に流れる駆動電流ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１以上かつ第２定電流源２１２に流れる駆動電流ＩｅｒｍがＩｒｅｆ２未満であれば、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがグランドショート故障していると診断される。ローサイド駆動回路２２がＯＦＦであり、第１定電流源２１１に流れる駆動電流ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１以上かつ第２定電流源２１２に流れる駆動電流ＩｅｒｍがＩｒｅｆ２以上であれば、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがオープン故障していると診断される。ローサイド駆動回路２２がＯＦＦであり、かつ第１定電流源２１１に流れる駆動電流ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１未満であれば、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴが正常であると診断される。
　図１４は、各負荷状態における信号の挙動を説明するタイミングチャートである。ここでは図１２におけるＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障している場合の回路動作を説明する。
　ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障した場合は式１を満たすので、診断回路２１はＥｒｒｏｒ信号をＨｉｇｈレベルで出力する。これにより定電流源制御回路２１７は診断電流を故障検出電流Ｉｅｒｒから故障モード判別電流Ｉｅｒｍへ切り替える。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障の際は、Ｉｅｒｒはコンデンサ１にチャージされ、ｔｆｉｌ１時間後のＶｏｕｔ電位はコンデンサ１の容量値Ｃ１を用いて、Ｖｇｎｄ＜Ｖｏｕｔ（＝Ｉｅｒｒ×ｔｆｉｌ１／Ｃ１）と表せる。ｔｆｉｌ１経過後に第２定電流源２１２を駆動すると、コンデンサ１に蓄積された電荷が第２定電流源２１２を経由して放電し、放電時間ｔｄｃｈｇの間だけＩｒｅｆ２以上のＩｅｒｍが流れる。したがってこの期間はＤＥＴ＿ＥＭがＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ２をコンデンサ１のｔｄｃｈｇより短く設定することにより、Ｉｅｒｍを検出することができるので、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を判定できる。
　Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障した場合は式１を満たすので、診断回路２１はＥｒｒｏｒ信号をＨｉｇｈレベルで出力する。これにより定電流源制御回路２１７は診断電流をＩｅｒｒからＩｅｒｍへ切り替える。一方で、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがグランドショートしているので式２を満たさず、Ｉｅｒｍ電流はＩｒｅｆ２より小さくなるので、ＤＥＴ＿ＥＭはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ２以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥＭがＬｏｗレベルであれば、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障と判定する。
＜実施の形態２：まとめ＞
　本実施形態２に係る負荷駆動装置１００は、実施形態１で説明した構成に加えて、Ｉｅｒｒに基づき故障発生を検出したとき、さらにＩｅｒｍに基づき故障モードを診断する。
これにより、実施形態１と同様に高速にＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断するとともに、高速にその故障モードを判定することができる。
＜実施の形態３＞
　本発明の実施形態３では、定電流源制御回路２１７がＩｅｒｒとＩｅｒｍそれぞれの電流値を制御する構成例を説明する。これにより、コンデンサ１の容量値や消費電流などの制約に合わせて、最適な診断電流を選択することができる。以下では実施形態２の図９～１４を適宜参照し、実施形態２から変更がある箇所について主に説明する。
　図１５は、本実施形態３に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図１５に示す診断回路２１は、駆動電流制御回路４１１と４１２を備える。駆動電流制御回路４１１は、定電流源制御信号Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎと駆動電流制御信号Ｖｒｅｆ＿ｅｒｒを入力として受け取り、これらに基づきＩｅｒｒの電流値を制御する。駆動電流制御回路４１２は、定電流源制御信号Ｉｅｒｍ＿ｃｏｎと駆動電流制御信号Ｖｒｅｆ＿ｅｒｍを入力として受け取り、これらに基づきＩｅｒｍの電流値を制御する。
　駆動電流制御回路４１１と４１２は、定電流源制御回路２１７の出力がＬｏｗレベルのときＬｏｗレベルを出力し、Ｈｉｇｈレベルのときは駆動電流制御信号（Ｖｒｅｆ＿ｅｒｒまたはＶｒｅｆ＿ｅｒｍ）の大きさに応じたＩｅｒｒとＩｅｒｍ電流を流す。１例として、図４の第１定電流源２１１や図１０の第２定電流源２１２などの回路構成を用いることができる。これら定電流源によれば、Ｖｒｅｆ＿ｅｒｒとＶｒｅｆ＿ｅｒｍの電圧を制御することにより、ＩｅｒｒとＩｅｒｍの大きさをそれぞれ可変制御できる。
　図１６は、定電流ＩｅｒｒとＩｅｒｍを変化させる動作を説明するタイムチャートである。Ｖｒｅｆ＿ｅｒｒがＶｅｒｒからＶｅｒｒ’に減少するとＶｒｅ＿ｅｒｒ／Ｒ１により、ＩｅｒｒはＩｅｒｒからＩｅｒｒ’へ減少している。Ｖｒｅｆ＿ｅｒｍがＶｅｒｍからＶｅｒｍ’に増大すると（ＶＣＣ－Ｖｒｅｆ＿ｅｒｍ）／Ｒ２により、ＩｅｒｍはＩｅｒｍからＩｅｒｍ’へ減少している。
　このように定電流源の駆動電流を変更することにより、条件に応じて、最適な診断電流の電流値を選択でき、コンデンサ１への充放電時間を制御できるようになる。例えば、コンデンサ１の容量値が小さく、診断電流の大きさによっては充放電時間が短すぎて、正確な診断ができない場合でも、駆動電流を小さくして充放電時間を長くすることにより、正確な診断が可能となる。
＜実施の形態４＞
　本発明の実施形態４では、フィルタ回路のフィルタ時間を制御することができる負荷駆動装置１００の構成と動作について説明する。以下では実施形態２の図９～１４を適宜参照し、実施形態２から変更がある箇所について主に説明する。
　図１７は、本実施形態４に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。ここでは実施形態２で説明したフィルタ回路２１５と２１６をそれぞれフィルタ回路４１３と４１４に置き換えた例を説明する。フィルタ回路４１３は、駆動電流検出信号ＤＥＴ＿Ｅとフィルタ時間制御信号Ｖｅｒｒ＿ｆｉを入力として受け取る。フィルタ回路４１４は、駆動電流検出信号ＤＥＴ＿ＥＭとフィルタ時間制御信号Ｖｅｒｍ＿ｆｉを入力として受け取る。フィルタ回路４１３と４１４は、フィルタ時間制御信号のデジタル出力Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗに応じてフィルタ時間を切り替えることができる。
　図１８は、フィルタ時間を変更する動作を説明するタイミングチャートである。Ｖｅｒｒ＿ｆｉのデジタル値が時刻ｔ４においてＬｏｗからＨｉｇｈに変化することにより、故障電流検出のフィルタ時間がｔｆｉｌ１からｔｆｉｌ１’へ切り替わっている。Ｖｅｒｍ＿ｆｉのデジタル値が時刻ｔ４においてＨｉｇｈからＬｏｗへ変化することにより、Ｉｅｒｍ検出のフィルタ時間はｔｆｉｌ２からｔｆｉｌ２’へ切り替わっている。本実施形態４においてはフィルタ回路をデジタルフィルタによって構成し、デジタル信号に応じてフィルタ時間ｔｆｉｌ１とｔｆｉｌ２を切り替えているが、アナログフィルタを用いて構成することもできる。この場合はアナログ信号によってフィルタ時間を連続的に可変制御する。
　本実施形態４によれば、条件に応じて最適なフィルタ時間を選択できる。例えば、コンデンサ１の容量値が小さく、フィルタ時間よりも充放電時間の方が短い場合、フィルタ時間を充放電時間よりも短くなるように設定することにより、コンデンサ１の容量値が小さくても正確な診断ができる。
＜実施の形態５＞
　内燃機関において失火故障が発生した際には、三元触媒が溶解する等の可能性があるので、迅速な失火診断が必要である。本発明の実施形態５では、実施形態２で説明した負荷駆動装置１００を内燃機関の失火診断に対して適用することにより、従来のクランク角センサを用いた診断方式よりも速い故障検出ができる内燃機関の失火診断機構の構成について説明する。
　図１９は、本実施形態５に係るエンジン失火診断機構のブロック図である。図１９に示す失火診断機構は、内燃機関１０２とエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０４を備える。内燃機関１０２は、インジェクタ１０１、クランク角センサ１０３を備える。ＥＣＵ１０４は負荷駆動装置１００を備える。クランク角センサ１０３は、エンジンの単位時間当たり回転数のデータであるＤｒｏｔａｔｅをＥＣＵ１０４へ出力する。ＥＣＵ１０４は、Ｄｒｏｔａｔｅの値が閾値未満に下がると失火と判定する。すなわちＥＣＵ１０４は、エンジン内部で失火が発生した後にこれを診断する。
　一方で、実施形態２で説明した負荷駆動装置１００は、インジェクタを駆動する前のドライバＯＦＦ期間において診断を実施できるので、内燃機関１０２内部で失火が発生する前にこれを診断することができる。したがって、クランク角センサ１０３による診断方法よりも速く故障診断できる。また、従来のクランク角センサ１０３による診断機構と負荷駆動装置１００による診断機構を組み合わせることにより、エンジン失火診断の２重系が構成できる。したがって片方の診断機構が破壊などにより診断できなくなっても、もう一方の診断機構で診断できるので、信頼性を向上できる。
　以上の説明においては、実施形態２で説明した負荷駆動装置１００を用いることを説明したが、これはＵＮＩＴ＿ＯＵＴがオープン故障したとき失火と判断することができるので、故障モードを診断することが望ましいことによる。したがって故障モードを診断することができれば、後述の実施形態を含めていずれの実施形態に係る負荷駆動装置１００を用いてもよい。
　負荷駆動装置１００が故障有無のみを検出し、故障モードを診断することができない場合であっても、クランク角センサ１０３による検出結果を用いて異常な回転挙動を分析することにより、故障モードを診断することもできる。したがってその場合は、実施形態１以降いずれの実施形態に係る負荷駆動装置１００を用いてもよい。
＜実施の形態６＞
　本発明の実施形態６では、実施形態１で説明したローサイド駆動回路２２をハイサイド駆動回路２３に置き換えた負荷駆動装置１００の構成例を説明する。本実施形態６においても実施形態１と同様に、出力端子とグランド端子との間にコンデンサ１を接続した構成においても、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子を高速かつ正確に診断することができる構成と動作を説明する。以下の説明においては図３～８を適宜参照し、実施形態１から変更がある箇所について主に説明する。
　図２０は、本実施形態６に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。本実施形態６における負荷駆動装置１００において、ハイサイド駆動回路２３は、第１電源電圧ＶＢとＩＣ＿ＯＵＴとの間に接続されている。診断回路２１内の第１定電流源２１１と電流比較回路２１４は、例えば図１０で示した回路構成によって構成することができる。第１定電流源２１１はＩＣ＿ＯＵＴとグランドとの間に接続する。
　第１定電流源２１１がＩＣ＿ＯＵＴの出力端からグランドへ駆動電流Ｉｅｒｒを流すためには、少なくとも式２を満たす必要がある。正常動作の場合、ＩＣ＿ＯＵＴは負荷を介してグランド電位と接続されており、Ｖｇｎｄ＝Ｖｏｕｔとなって式２の関係を満たさないので、ＩｅｒｒはＩｒｅｆ２以上とならずＤＥＴ＿ＥはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ２以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥがＬｏｗレベルであれば、診断結果を正常と判定する。
　ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＶＢショート故障した場合、ＩＣ＿ＯＵＴは第１電源電圧ＶＢと接続されており、Ｖｇｎｄ＜Ｖｏｕｔ（＝ＶＢ）となる。これは式２を満たすので、ＩｅｒｒはＩｒｅｆ２以上となってＤＥＴ＿ＥはＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ２以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥがＨｉｇｈレベルであれば、故障と判定する。
　図２１は、各負荷状態における信号の挙動を説明するタイミングチャートである。図２０に示す負荷駆動装置のＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障した場合は、ハイサイド駆動回路２３がＯＦＦした後のコンデンサ１はＶＢレベルの電荷が充電されているので、Ｖｇｎｄ＜Ｖｏｕｔ（＝ＶＢ）となって式２を満たす。これによりＩｅｒｒはＩｒｅｆ２以上となる。ｔｆｉｌ以上の時間継続してＤＥＴ＿ＥがＨｉｇｈレベルとなったとき故障と判定する。
　本実施形態６によれば、実施形態１におけるローサイド駆動回路２２をハイサイド駆動回路２３に置き換えた負荷駆動装置１００の構成において、Ｖｏｕｔとグランド間にコンデンサ１を接続した場合であっても、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子を高速かつ正確に診断し、信頼性を高めることができる。
＜実施の形態７＞
　本発明の実施形態７では、実施形態６で説明した構成において、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子の故障モード（正常、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、ＶＢショート故障のいずれか）を診断する構成例を説明する。以下では実施形態６を適宜参照し、実施形態６から変更がある箇所について主に説明する。
　図２２は、本実施形態７に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図２２に示す診断回路２１は、実施形態６で説明した構成に加えて、第２定電流源２１２、電流比較回路２１４、フィルタ回路２１６を備える。これらの構成は実施形態２で説明したものと同様であるが、本実施形態６における第２定電流源２１２は第２電源電圧ＶＣＣと出力端子との間に接続されている点が実施形態２とは異なる。
　第１定電流源２１１が出力端子からグランドへ駆動電流Ｉｅｒｒを流すためには少なくとも式２を満たす必要がある。第２定電流源２１２が第２電源電圧ＶＣＣから出力端子へ駆動電流Ｉｅｒｍを流すためには少なくとも式１を満たす必要がある。
　図２２に示す負荷駆動装置１００のＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＶＢショート故障した場合は、式２を満たすので故障と判定し、診断電流をＩｅｒｒからＩｅｒｍへ切り替える。このとき式１は満たさないので、ＤＥＴ＿ＥＭがｔｆｉｌ２時間以上継続してＬｏｗレベルである場合は診断結果をＶＢショートとし、診断フローを終了する。
　図２３は、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障した場合の回路動作を説明するタイムチャートである。診断フローは図１２と同じである。図２２に示す負荷駆動装置１００のＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障した場合は、式２を満たすので故障と判定し、ＶＢショート検出処理と同様に診断電流をＩｅｒｒからＩｅｒｍへ切り替える。
ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障の際は、コンデンサ１に蓄積された電荷は第１定電流源２１１を駆動するとき放電され、これによりｔｆｉｌ１時間経過後のＶｏｕｔ電位はコンデンサ１の容量値Ｃ１を用いて、Ｖｏｕｔ（＝ＶＢ―Ｉｅｒｒ×ｔｆｉｌ１／Ｃ１）＜ＶＢと表せる。ｔｆｉｌ１時間経過後に第２定電流源２１２を駆動すると、Ｉｅｒｍはコンデンサ１にチャージされ、充電完了までの間だけＩｅｒｍが流れるので、この期間はＤＥＴ＿ＥＭがＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ２をコンデンサ１の充電時間ｔｃｈｇより短く設定することにより、Ｉｅｒｍを検出することができ、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を判定できる。
　本実施形態７によれば、実施形態６で説明した構成に加えて、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴの状態（正常、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、ＶＢショート故障）を検出することができる。これにより負荷駆動装置１００の信頼性を高めることができる。
＜実施の形態８＞
　図２４は、本発明の実施形態８に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。本実施形態８においては、ＩＣ＿ＯＵＴのＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を無視できない場合を想定した構成と動作例を説明する。図２４に示す構成は、実施形態１で説明した第１定電流源２１１／電流比較回路２１３／フィルタ回路２１５に代えて、第２定電流源２１２／電流比較回路２１４／フィルタ回路２１６を備える。これらは実施形態２で説明したものと同様の構成を有する。
　実施形態１で説明した図３の回路構成においては、ＩＣ＿ＯＵＴは故障しないので、正常時はＵＮＩＴ＿ＯＵＴの電位＝ＶＢとなり、ＶＢ＞ＶＣＣである以上はＩｅｒｒが流れることはない。Ｉｅｒｒが流れるときはＶＣＣ＞ＵＮＩＴ＿ＯＵＴの電位（すなわちオープン故障またはグランドショート故障）ということになる。これにより実施形態１においては、Ｉｅｒｒの有無にしたがって正常時と故障時を区別できる。これに対して本実施形態８においては、ＩＣ＿ＯＵＴが故障する場合がある。ＩＣ＿ＯＵＴがオープン故障またはショート故障すると、コンデンサ１に電流は流れないので、診断電流（実施形態１におけるＩｅｒｒに相当）は流れない。一方で本実施形態８においては、正常時に診断電流を流すことによって、正常時と異常時を区別することが必要である。すなわち本実施形態８においては、実施形態１とは異なり、正常時において診断電流を流す回路構成を用いることが必要である。そこで本実施形態８においては、正常時にＶＢからグランドへ至る経路を確保するため、図２４のような回路構成を採用することとした。
　図２４の回路構成においては、正常時はＶＢからグランドへ至るＩｅｒｍが流れ、ＩＣ＿ＯＵＴがオープン故障していればＩｅｒｍは流れない。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴのオープン故障、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴのグランドショート故障、およびＩＣ＿ＯＵＴのグランドショート故障においてもＩｅｒｍは流れない。したがって図２４の回路構成によれば、ＩＣ＿ＯＵＴがオープン故障する可能性がある場合であっても、Ｉｅｒｍの有無により、正常時と故障時を区別することができる。
　図２５は、本実施形態８に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。以下では図６で説明したフローチャートから変更があるステップについて説明する。
　Ｓ２：ローサイド駆動回路２２がＯＦＦしてからフィルタ時間が経過した後、電流比較回路２１４は、第１定電流源２１１に流れる駆動電流がＩｒｅｆ２以上か否かをモニタする。Ｉｒｅｆ２以上の電流が流れている場合はＳ４へ進み、Ｉｒｅｆ２未満の場合はＳ３へ移行する。
　図２６は、故障検出電流と診断結果の対応表を示す。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子でＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合は、ローサイド駆動回路２２がＯＦＦした後のコンデンサ１には電荷がないので、Ｖｏｕｔ電位はグランド電位であり、式２を満たさない。したがってＩｅｒｍはＩｒｅｆ２未満であり、ＤＥＴ＿ＥはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ２時間以上継続してＤＥＴ＿ＥがＬｏｗレベルであれば、故障と判定する。
　図２６の対応表のうち、ＩＣ＿ＯＵＴ端子においてＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合は、ＩＣ＿ＯＵＴから電流を流すパスがないので、Ｉｒｅｆ２以上のＩｅｒｍは流れず、ＤＥＴ＿ＥはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ２時間以上継続してＤＥＴ＿ＥがＬｏｗレベルであれば、故障と判定する。
　本実施形態８によれば、実施形態１の負荷駆動装置１００において、ＩＣ＿ＯＵＴ端子のＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を無視できない場合であっても、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴの状態（正常、故障（ＩＣ＿ＯＵＴ端子のＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障も含む））を検出することができる。これにより負荷駆動装置１００の信頼性を高めることができる。
＜実施の形態９＞
　本発明の実施形態９では、実施形態８で説明した構成において、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子の故障モード（正常、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、ＶＢショート故障のいずれか）を診断する構成例を説明する。以下では実施形態８を適宜参照し、実施形態８から変更がある箇所について主に説明する。
　図２７は、本実施形態８に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図２７に示す診断回路２１は、実施形態８で説明した構成に加えて、第１定電流源２１１、電流比較回路２１３、フィルタ回路２１５を備える。これらの構成は実施形態１で説明したものと同様である。
　図２８は、本実施形態９に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。以下では図１２で説明したフローチャートから変更があるステップについて説明する。
　Ｓ２：ローサイド駆動回路２２がＯＦＦしてからｔｆｉｌ２経過した後、電流比較回路２１４は第２定電流源２１２に流れる駆動電流がＩｒｅｆ２以上か否かをモニタする。Ｉｒｅｆ２以上の電流が流れている場合はＳ４へ進み、Ｉｒｅｆ２未満の電流の場合はＳ３へ移行する。ＩｅｒｍがＩｒｅｆ２未満（≒流れていない）である場合、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴまたはＩＣ＿ＯＵＴにおいて何らかの故障が発生していることになる。本ステップは第１段階としてそのことを検出する意義がある。
　Ｓ６：第１定電流源２１１を駆動してからｔｆｉｌ１時間経過した後、電流比較回路２１３は第１定電流源２１１に流れる駆動電流がＩｒｅｆ１以上か否かをモニタする。Ｉｒｅｆ１以上の電流が流れている場合はＳ９へ進み、Ｉｒｅｆ２未満の電流の場合はＳ７へ移行する。
　Ｓ６：補足：（ａ）ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがオープンであればコンデンサ１を介してＩｅｒｒが流れ、（ｂ）ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがグランドショートであればグランドへ向かってＩｅｒｒが流れ、（ｃ）ＩＣ＿ＯＵＴがグランドショートであればグランドへ向かってＩｅｒｒが流れる。したがって本ステップにおいてＳ６においてＩｅｒｒが流れていなければ（Ｓ６：ＮＯ）、ＩＣ＿ＯＵＴがオープンしていることになる。したがって本ステップは、ＩＣ＿ＯＵＴがオープンしているか否かを判定する意義がある。
　Ｓ９：第１定電流源２１１をＯＦＦし第２定電流源２１２をＯＮする。
　Ｓ１０：Ｓ９にて第２定電流源２１２を駆動してからｔｆｉｌ２時間経過した後、電流比較回路２１４は第２定電流源２１２に流れる駆動電流がＩｒｅｆ２以上か否かをモニタする。Ｉｒｅｆ２以上の電流が流れている場合はＳ１１へ進み、Ｉｒｅｆ２未満の電流の場合はＳ８へ移行する。
　Ｓ１０：補足：本ステップにおいてＩｅｒｍが流れていれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがオープンしており、コンデンサ１からＩｅｒｍが流れているということになる。したがってＳ１１において、その旨の診断結果を出力することになる。本ステップにおいてＩｅｒｍが流れなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴまたはＩＣ＿ＯＵＴがグランドショートしているということになる。ただしいずれがグランドショートしているのか区別することができない。
　図２９は、故障検出電流と診断結果の対応表を示す。まず故障診断としてＩｅｒｍがＩｒｅｆ２以上であれば正常と診断する。ＩｅｒｍがＩｒｅｆ２未満である場合、診断電流をＩｅｒｍからＩｅｒｒへ切り替え、故障モード診断へ移行する。さらにＩｅｒｒとＩｒｅｆ１またはＩｅｒｍとＩｒｅｆ２を比較し、その結果に基づき故障モードを診断する。
　図３０は、図２９の対応表のうち、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴでＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合の動作を説明するタイミングチャートである。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴ端子でＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合は、ローサイド駆動回路２２がＯＦＦした後のコンデンサ１には電荷がないので、Ｖｏｕｔ電位はグランド電位であり式２を満たさない。したがってＩｅｒｍはＩｒｅｆ２未満であり、ＤＥＴ＿ＥはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ２時間以上継続してＤＥＴ＿ＥがＬｏｗレベルである場合は、故障と判定する。Ｅｒｒｏｒ信号が定電流源制御回路２１９へ入力され、電流をＩｅｒｍからＩｅｒｒへ駆動電流を切り替え、Ｉｅｒｒ電流による診断を実施する。
　ＵＮＩＴ＿ＯＵＴのＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障時は、式１を満たすので、ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１以上のＩｅｒｒがコンデンサ１へ流れ、ＤＥＴ＿ＥＭはＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ１時間以上継続してＤＥＴ＿ＥＭがＨｉｇｈレベルであれば、ＩＣ＿ＯＵＴ　ＯｐｅｎはＬｏｗとなり、ＩＣ＿ＯＵＴのＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障でないと判定する。次にＩＣ＿ＯＵＴ　Ｏｐｅｎ信号が定電流源制御回路２１９へ入力され、電流をＩｅｒｒからＩｅｒｍへ駆動電流を切り替え、Ｉｅｒｍによる診断を実施する。Ｉｅｒｒがコンデンサ１に充電した電荷によって、コンデンサ１に電位が発生し、式２を満たすので、Ｉｒｅｆ２以上のＩｅｒｍが流れ、ＤＥＴ＿ＥＭはＨｉｇｈレベルとなる。ｔｆｉｌ２時間以上継続してＤＥＴ＿ＥＭがＨｉｇｈレベルであれば、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障と判定する。
　本実施形態９によれば、実施形態１の示す負荷駆動装置１００において、ＩＣ＿ＯＵＴ端子のＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障を無視できない場合でも、駆動回路端子先の状態（正常、ＩＣ＿ＯＵＴのＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴのＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障、Ｓｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障）を判定することができる。これにより負荷駆動装置１００の信頼性を高めることができる。
＜実施の形態１０＞
　実施形態２では、実施形態１における故障診断に加えて、Ｉｅｒｍを用いて故障モードを診断する構成例を説明した。本発明の実施形態１０では、Ｉｅｒｍに代えてＩＣ＿ＯＵＴ端子の電位Ｖｏｕｔを用いて故障モードを診断する構成例について説明する。ただし以下では図３～８を適宜参照し、実施形態１から変更がある箇所について主に説明する。
　図３１は、本実施形態１０に係る負荷駆動装置１００の構成を示すブロック図である。
図３１に示す診断回路２１は、実施形態１で説明した構成に加えて、電圧比較回路３１６とフィルタ回路３１７を備える。電圧比較回路３１６は、ＩＣ＿ＯＵＴ端子の電位Ｖｏｕｔを故障モード検出閾電圧Ｖｔｅｒｍと比較する。フィルタ回路３１７は、電圧比較回路３１６の出力である出力電圧検出信号ＶＤＥＴ＿ＥＭを入力とする。フィルタ回路３１７のフィルタ時間はｔｆｉｌ２である。
　図３２は、本実施形態１０に係る負荷駆動装置１００がＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断する手順を説明するフローチャートである。以下では図６で説明したフローチャートから変更があるステップについて説明する。
　Ｓ３：電流比較回路２１３は、故障検出信号であるＥｒｒｏｒ信号をＨｉｇｈレベルにセットし、処理を終了する。
　Ｓ５：電圧比較回路３１６は、Ｅｒｒｏｒ信号がＨｉｇｈレベルになってからｔｆｉｌ２が経過した時点で、Ｖｏｕｔの電位がＶｔｅｒｍ以上か否かを判別する。Ｖｔｅｒｍ以上である場合はＳ６へ進み、Ｖｔｅｒｍ未満である場合はＳ７へ移行する。
　Ｓ６：フィルタ回路３１７は、故障モード判別信号であるＥｒｒｏｒ　Ｍｏｄｅ信号をＨｉｇｈレベルにして、処理を終了する。
　Ｓ７：フィルタ回路３１７は、Ｅｒｒｏｒ　Ｍｏｄｅ信号をＬｏｗレベルにして、処理を終了する。
　図３３は、故障検出電流及び出力電圧と診断結果の対応表を示す。ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１未満であれば正常と診断する。ＩｅｒｒがＩｒｅｆ１以上である場合、故障と判定しＶｏｕｔをモニタする。ＶｏｕｔとＶｔｅｒｍを比較し、その結果に基づき故障モードを診断する。
　図３４は、ＵＮＩＴ＿ＯＵＴでＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障が発生した場合の回路動作を説明するタイミングチャートである。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障した場合は式１を満たすので、故障と判定する。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＯｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障の際は、Ｉｅｒｒはコンデンサ１にチャージされ、ｔｆｉｌ１時間後のＶｏｕｔ電位はコンデンサ１の容量値Ｃ１を用いて、Ｖｔｅｒｍ＜Ｖｏｕｔ（＝Ｉｅｒｒ×ｔｆｉｌ１／Ｃ１）と表せる。ｔｆｉｌ１時間後にＶｏｕｔを電圧比較回路３１６でモニタすると、Ｖｔｅｒｍ以上の電位が検出されるので、この期間は出力電圧検出信号であるＶＤＥＴ＿ＥＭがＨｉｇｈレベルとなる。ＶＤＥＴ＿ＥＭがｔｆｉｌ２以上継続してＨｉｇｈレベルであれば、Ｏｐｅｎ－Ｌｏａｄ故障と判定する。
　ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがＳｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤ故障した場合は、式１を満たすので、故障と判定する。ｔｆｉｌ１時間後にＶｏｕｔ電圧を電圧比較回路３１６でモニタする。ＵＮＩＴ＿ＯＵＴがグランドショートしているとき、コンデンサ１には電荷がチャージされない。したがってｔｆｉｌ１時間後のＶｏｕｔ電位は、Ｖｏｕｔ＝Ｖｇｎｄ＜Ｖｔｅｒｍとなり、Ｖｔｅｒｍよりも小さくなる。よってＶＤＥＴ＿ＥＭはＬｏｗレベルとなる。ｔｆｉｌ２以上継続してＶＤＥＴ＿ＥＭがＬｏｗレベルであればＳｈｏｒｔ－ｔｏ－ＧＮＤと判定する。
　本実施形態１０によれば、Ｉｅｒｍに代えてＶｏｕｔを用いることにより、実施形態２と同様に、高速にＵＮＩＴ＿ＯＵＴを診断するとともに、高速にその故障モードを判定することができる。
＜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。また、制御線や信号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信号線を示しているとは限らない。
　例えば実施形態６～７で説明したハイサイド駆動回路２３を用いる構成において、実施形態３で説明した駆動電流値を変更する構成や、実施形態４で説明したフィルタ時間を変更する構成を採用することができる。
１：コンデンサ
２：駆動回路
３：マイクロコントローラ
４：通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）
５：ＣＰＵ
６：ゲート駆動回路
２１：診断回路
２２：ローサイド駆動回路
２３：ハイサイド駆動回路
１００：負荷駆動装置
１０１：インジェクタ
１０２：内燃機関
１０３：クランク角センサ
１０４：エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２１０：逆流防止ダイオード
２１１：第１定電流源
２１２：第２定電流源
２１３、２１４：電流比較回路
２１５、２１６：フィルタ回路
２１７：定電流源制御回路
２２１：入力同期化部
２２２：グリッチフィルタ
２２３：フリップフロップ
２２４：ＮＯＲ
２２５：ＮＡＮＤ
２２６：ＡＮＤ
２２７：ＮＯＴ
２２８：バッファ回路
２３１：オペアンプ
２３２：ＮＭＯＳ
２３３：ＰＭＯＳ
３１１、３１２：電圧比較回路
３１５：分圧回路
３１６：電圧比較回路
３１７：フィルタ回路
４１１、４１２：駆動電流制御回路
４１３、４１４：フィルタ回路
ＶＢ：第１電源電圧
ＶＣＣ：第２電源電圧
Ｉｅｒｒ＿ｃｏｎ、Ｉｅｒｍ＿ｃｏｎ：定電流源制御信号

Claims (15)

  1. 　誘導性負荷を駆動するローサイドドライバと、
    　前記ドライバの駆動制御を行うゲート駆動回路と、
    　グランド端子と前記負荷端子の間に設けられる端子間コンデンサと、
    　前記ドライバがＯＦＦの際に内部電源と前記ローサイドドライバの出力端子の間に流れる電流により前記負荷端子の故障の有無を検出する診断回路と、
    　を備える負荷駆動装置。
  2. 　前記端子間コンデンサの電圧値、若しくは、前記ローサイドドライバの出力端子とグランドの間に流れる電流値により、オープン故障か、グランドショート故障かの故障モードを特定する診断回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
  3. 　故障モードを電流で判定する場合には、電流値が所定の閾値電流との比較結果に基づき、前記負荷のグランドショート故障とオープン故障を判定する診断回路を備えたことを特徴とする請求項２記載の負荷駆動装置。
  4. 　前記負荷端子の故障の有無を検出する診断回路は、
    　　前記誘導性負荷に接続された第１電源の第１電圧よりも低い第２電圧を供給する第２電源、
    　　前記第２電圧の供給を受けて前記負荷端子に対して第１定電流を出力する第１定電流源、
    　　前記第１定電流が第１判定閾値よりも大きいとき前記負荷端子が故障している旨を示すエラー信号を出力する第１比較回路、
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
  5. 　前記負荷駆動装置はさらに、前記負荷端子に故障が生じたときその故障がグランドショート故障であるのかそれともオープン故障であるのかを判定する故障モード診断回路を備え、
    　前記故障モード診断回路は、
    　　前記負荷端子とグランドとの間に接続され、第２定電流を出力する第２定電流源、
    　　前記第２定電流が第２判定閾値未満であるときは前記グランドショート故障が生じた旨を示す診断結果を出力し、前記第２定電流が前記第２判定閾値以上であるときは前記オープン故障が生じた旨を示す診断結果を出力する、第２比較回路、
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項４記載の負荷駆動装置。
  6. 　前記診断回路は、前記内部電源と前記ローサイドドライバの出力端子との間の前記電流を出力するように構成されており、
    　前記負荷駆動装置はさらに、前記診断回路が出力する前記電流の値を指示する電流制御信号を出力する制御回路を備え、
    　前記診断回路は、前記電流制御信号が指示する電流値を有する前記電流を出力する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
  7. 　前記負荷駆動装置はさらに、前記診断回路が所定時間以上継続して前記負荷端子が故障した旨の診断結果を出力したときは前記負荷端子が故障した旨の診断結果を出力し、前記負荷端子が故障した旨の診断結果を前記診断回路が前記所定時間未満継続して出力したときは前記負荷端子が故障した旨の診断結果を出力しない、診断フィルタ回路を備え、
    　前記診断回路は、前記診断フィルタ回路の出力を前記負荷端子の診断結果として出力する
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
  8. 　前記負荷駆動装置はさらに、前記所定時間を指示するフィルタ制御信号を出力する制御回路を備え、
    　前記診断フィルタ回路は、前記フィルタ制御信号にしたがって診断結果を出力する
    　ことを特徴とする請求項７記載の負荷駆動装置。
  9. 　前記端子間コンデンサは、前記ローサイドドライバの出力端子と、前記負荷端子との間に接続されており、
    　前記負荷駆動装置はさらに、前記ローサイドドライバの出力端子に故障が生じたか否かを判定する第２診断回路を備え、
    　前記第２診断回路は、
    　　前記ローサイドドライバの出力端子とグランドとの間に第２定電流を流す第２定電流源、
    　　前記第２定電流が第２判定閾値未満であるとき前記ローサイドドライバの出力端子または前記負荷端子が故障している旨を示すエラー信号を出力する第２比較回路、
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
  10. 　前記負荷端子の故障の有無を検出する診断回路は、
    　　前記誘導性負荷に接続された第１電源の第１電圧よりも低い第２電圧を供給する第２電源、
    　　前記第２定電流源と直列接続され、前記第２電圧の供給を受けて前記負荷端子に対して第１定電流を出力第１定電流源、
    　　前記第１定電流と第１判定閾値を比較することにより前記負荷端子が故障している旨を示すエラー信号を出力する第１比較回路、
    　を備え、
    　前記負荷駆動装置はさらに、前記第１定電流源と前記第２定電流源をそれぞれＯＮまたはＯＦＦする制御回路を備え、
    　前記制御回路は、前記第１定電流源をＯＦＦかつ前記第２定電流源をＯＮさせているとき前記第２定電流が前記第２判定閾値未満である場合、前記第２定電流源をＯＦＦに切り替えるとともに前記第１定電流源をＯＮにし、
    　前記第１比較回路は、前記第１定電流が前記第１判定閾値未満であるときは、前記ローサイドドライバの出力端子がオープン故障している旨を示すエラー信号を出力し、
    　前記制御回路は、前記第１定電流源をＯＮかつ前記第２定電流源をＯＦＦさせているとき前記第１定電流が前記第１判定閾値以上である場合、前記第１定電流源をＯＦＦに切り替えるとともに前記第２定電流源をＯＮにし、
    　前記第２比較回路は、前記第１定電流源をＯＦＦに切り替えるとともに前記第２定電流源をＯＮにしたとき前記第２定電流が前記第２判定閾値以上である場合は、前記負荷端子がオープン故障している旨を示すエラー信号を出力し、
    　前記第２比較回路は、前記第１定電流源をＯＦＦに切り替えるとともに前記第２定電流源をＯＮにしたとき前記第２定電流が前記第２判定閾値未満である場合は、前記ローサイドドライバの出力端子または前記負荷端子がグランドショート故障している旨を示すエラー信号を出力する
    　ことを特徴とする請求項９記載の負荷駆動装置。
  11. 　エンジンの回転数をモニタするクランク角センサ、
    　前記クランク角センサが検出した回転数の値に基づき前記エンジンの失火を検出する失火診断機構、
    　請求項１記載の負荷駆動装置、
    　を備え、
    　前記負荷駆動装置は、前記誘導性負荷として、前記エンジンを点火するインジェクタを駆動する
    　ことを特徴とするエンジンシステム。
  12. 　誘導性負荷を駆動するハイサイドスイッチを駆動するハイサイドドライバ、
    　前記誘導性負荷に対して接続される負荷端子とグランド端子との間に接続された端子間コンデンサ、
    　前記ハイサイドスイッチがＯＦＦのとき前記ハイサイドドライバの出力端子とグランドとの間に流れる電流に基づき前記負荷端子の故障の有無を検出する故障診断回路、
    　を備えることを特徴とする負荷駆動装置。
  13. 　前記故障診断回路は、
    　　前記ハイサイドドライバの出力端子とグランドとの間に接続され、第１定電流を出力する第１定電流源、
    　　前記第１定電流が第１判定閾値よりも大きいとき前記負荷端子が故障している旨を示すエラー信号を出力する第１比較回路、
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項１２記載の負荷駆動装置。
  14. 　前記負荷駆動装置はさらに、前記負荷端子に故障が生じたときその故障がオープン故障であるのかそれともバッテリーショート故障であるのかを判定する故障モード診断回路を備え、
    　前記故障モード診断回路は、前記故障モード診断回路が備える内部電源と前記ハイサイドドライバの出力端子との間に流れる電流に基づき前記判定を実施する
    　ことを特徴とする請求項１３記載の負荷駆動装置。
  15. 　前記内部電源は、前記ハイサイドスイッチに接続された電源の第１電圧よりも低い第２電圧を供給するように構成されており、
    　前記故障モード診断回路は、
    　　前記第１定電流源と直列接続され、前記第２電圧の供給を受けて前記負荷端子に対して第２定電流を出力する第２定電流源、
    　　前記第２定電流が第２判定閾値未満であるときは前記バッテリーショート故障が生じた旨を示す診断結果を出力し、前記第２定電流が前記第２判定閾値以上であるときは前記オープン故障が生じた旨を示す診断結果を出力する、第２比較回路、
    　を備える
    　ことを特徴とする請求項１４記載の負荷駆動装置。
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