JP2022014155A - 誘導性負荷駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導性負荷駆動装置において、昇圧回路のコンデンサの電圧が過大になってしまうことを抑制する。【解決手段】誘導性負荷駆動装置１は、誘導性負荷２に接続される上流側端子５及び下流側端子７と、電源ライン１３からの電源電圧ＶＢを昇圧してコンデンサ１７を充電する昇圧回路１５と、下流側端子７とグランドラインとの間に設けられた駆動スイッチ９と、コンデンサ１７と上流側端子５との間に設けられた電圧供給スイッチ２５と、スイッチ９，２５をオンさせる駆動部３９と、駆動スイッチ９のオフ時のフライバック電流をコンデンサへと流すダイオード３３と、駆動スイッチ９に流れる電流が過電流閾値に達したことを検知すると、駆動スイッチ９を強制的にオフさせる過電流保護部４１と、過電流保護部４１によって駆動スイッチ９がオフされる場合にフライバック電流の流し先を電源ライン１３に切り替える経路切替部５７と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、誘導性負荷駆動装置に関する。

例えば下記特許文献１には、誘導性負荷を駆動する装置の構成として、電池の電圧を昇圧してコンデンサを充電する昇圧回路と、前記コンデンサのプラス側端子と誘導性負荷の一端を導通させる第１スイッチング素子と、誘導性負荷の前記一端とは反対側である他端とグランドラインを導通させる第４スイッチング素子と、を備える構成が記載されている。この構成では、第１スイッチング素子と第４スイッチング素子の両方がオンされることで、前記コンデンサから誘導性負荷に電力が供給される。そして、特許文献１に記載の装置では、第４スイッチング素子がオフされた場合に、誘導性負荷で発生した逆起電力による電流（即ち、フライバック電流）が、誘導性負荷の前記他端とコンデンサとの間に接続されたダイオードを介して、コンデンサに流れる。つまり、フライバック電流が前記ダイオードを介してコンデンサに回収される。

特開２０１８－５０４１１号公報

発明者の詳細な検討の結果、下記の課題が見出された。尚、前記第４スイッチング素子は、誘導性負荷よりも下流側（即ち、グランドライン側）に設けられているため、ここでは、前記第４スイッチング素子のことを、下流側スイッチング素子と言う。

誘導性負荷の前記他端側が、電池の電圧（即ち、電源電圧）にショートしたとすると、下流側スイッチング素子が制御回路によってオンされた場合に、当該下流側スイッチング素子に過大な電流が流れて、当該下流側スイッチング素子の故障を招いてしまう。

このため、下流側スイッチング素子に流れる電流を監視して、当該電流が所定の過電流閾値に達したことを検知すると、下流側スイッチング素子を強制的にオフさせる回路（即ち、過電流保護回路）を設けることが考えられる。

しかし、誘導性負荷の前記他端側が電源電圧にショートして、下流側スイッチング素子が過電流保護回路によりオフされた場合でも、ショートを招いた導電性物体（例えば、ワイヤハーネス）や本来の回路配線が有するインダクタンス成分により逆起電力が発生する。そして、この逆起電力によるフライバック電流が前記ダイオードを介してコンデンサに回収されると、コンデンサの電圧が制御目標の電圧設定値よりも大きくなってしまう可能性がある。

そこで、本開示の１つの局面は、昇圧回路のコンデンサの電圧が過大になってしまうことを抑制可能な誘導性負荷駆動装置を提供する。

本開示の１つの態様による誘導性負荷駆動装置は、誘導性負荷（３）に接続される上流側端子（５）及び下流側端子（７）と、昇圧回路（１５）と、駆動スイッチ（９）と、電圧供給スイッチ（２５）と、駆動部（３９）と、電流回収部（３３）と、過電流保護部（４１）と、経路切替部（５７）と、を備える。

上流側端子は、誘導性負荷の一端に接続される。下流側端子は、誘導性負荷の前記一端とは反対側である他端に接続される。昇圧回路は、電源ライン（１３）から供給される電源電圧を昇圧してコンデンサ（１７）を充電する。駆動スイッチは、下流側端子とグランドラインとの間に設けられ、オンすることで、下流側端子とグランドラインを導通させる。電圧供給スイッチは、コンデンサのプラス側端子と上流側端子との間に設けられ、オンすることで、コンデンサのプラス側端子と上流側端子を導通させる。この電圧供給スイッチのオンにより、コンデンサのプラス側端子の電圧である昇圧電圧が上流側端子に供給される。

駆動部は、電圧供給スイッチと駆動スイッチをオンさせることにより、コンデンサから誘導性負荷に電流を流す。電流回収部は、下流側端子とコンデンサのプラス側端子との間に設けられ、駆動スイッチのオフに伴い発生する逆起電力によって流れるフライバック電流を、下流側端子の方からコンデンサへと流す。過電流保護部は、オン状態の駆動スイッチに流れる電流が過電流閾値に達したことを検知すると、駆動スイッチを強制的にオフさせる。そして、経路切替部は、過電流保護部によって駆動スイッチがオフされる場合に、フライバック電流の流し先を、コンデンサから電源ラインに切り替える。

このような構成によれば、下流側端子が電源電圧にショートした場合に、駆動スイッチは、駆動部によりオンされたとしても、過電流保護部により強制的にオフされる。そして、過電流保護部によって駆動スイッチがオフされた場合には、経路切替部により、フライバック電流の流し先がコンデンサから電源ラインに切り替えられる。このため、コンデンサの電圧が過大になってしまうことが抑制される。

実施形態の燃料噴射制御装置の構成を表す構成図である。 実施形態の作用を説明するタイミングチャートである。 比較例を説明するタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．構成］
図１に示す実施形態の燃料噴射制御装置（以下、ＥＣＵ）１は、車両に搭載された多気筒（例えば４気筒）エンジンの各気筒に燃料を噴射するための複数のインジェクタ２をそれぞれ駆動する。インジェクタ２では、コイル３に通電されると、図示しない弁体が開弁位置に移動し（即ち、開弁し）、燃料噴射が行われる。また、コイル３への通電が停止されると、前記弁体が閉弁位置に戻り（即ち、閉弁し）、燃料噴射が停止される。このため、ＥＣＵ１は、各インジェクタ２のコイル３に通電する期間、即ち、通電開始タイミング及び通電時間を制御することにより、各気筒への燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御する。

尚、図１では、複数のインジェクタ２のうちの１つのインジェクタ２を示しており、以下では、その１つのインジェクタ２の駆動に関して説明する。また、以下の説明では、スイッチング素子のことを、スイッチと称する。後述する各スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（即ち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の他種類のトランジスタであっても良い。

図１に示すように、ＥＣＵ１は、インジェクタ２のコイル３の一端に接続された上流側端子５と、コイル３の前記一端とは反対側である他端に接続された下流側端子７と、を備える。実際には、上流側端子５は、複数のインジェクタ２について共通の端子となっており、当該上流側端子５には、複数のインジェクタ２のコイル３が接続される。また、下流側端子７は、複数のインジェクタ２毎にそれぞれ設けられている。

そして、ＥＣＵ１は、下流側端子７に第１の出力端子が接続された駆動スイッチ９と、駆動スイッチ９の第２の出力端子とグランドラインとの間に接続された電流検出用抵抗１１と、を備える。この例では、駆動スイッチ９は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、駆動スイッチ９の端子のうち、第１の出力端子はドレインであり、第２の出力端子はソースである。駆動スイッチ９がオンすることで、下流側端子７とグランドラインが電流検出用抵抗１１を介して導通する。電流検出用抵抗１１には、オン状態の駆動スイッチ９に流れる電流と同じ電流が流れるため、電流検出用抵抗１１の両端には、駆動スイッチ９に流れる電流に比例した電圧が生じる。尚、グランドラインは、基準電位のラインである。本実施形態において、基準電位は例えば０Ｖである。また、電流検出用抵抗１１の抵抗値は、インジェクタ２の駆動に影響が無い程度の小さい値に設定されている。

更に、ＥＣＵ１は、車載バッテリの電圧（即ち、バッテリ電圧）が電源電圧ＶＢとして供給される電源ライン１３と、電源ライン１３から供給される電源電圧ＶＢを昇圧する昇圧回路１５と、を備える。

昇圧回路１５は、コイル３に放電するための電気エネルギーが蓄積されるコンデンサ１７と、電源電圧ＶＢを昇圧してコンデンサ１７を充電するための、コイル１９、昇圧用スイッチ２１及びダイオード２３と、を備える。

コンデンサ１７の一端はグランドラインに接続されている。コイル１９の一端は電源ライン１３に接続されている。昇圧用スイッチ２１は、コイル１９の電源ライン１３側とは反対側とグランドラインとの間に、直列に設けられている。コイル１９と昇圧用スイッチ２１との接続点にダイオード２３のアノードが接続されている。そして、ダイオード２３のカソードが、コンデンサ１７のグランドライン側とは反対側の端子（即ち、プラス側端子）に接続されている。

昇圧回路１５においては、昇圧用スイッチ２１がオン／オフされると、コイル１９と昇圧用スイッチ２１との接続点に、電源電圧ＶＢよりも高いフライバック電圧が発生し、このフライバック電圧によりダイオード２３を通じてコンデンサ１７が充電される。このため、コンデンサ１７は電源電圧ＶＢよりも高い電圧で充電される。コンデンサ１７は、例えばアルミ電解コンデンサであるが、他の種類のコンデンサであっても良い。以下では、コンデンサ１７のプラス側端子の電圧のことを、コンデンサ電圧ＶＣあるいは昇圧電圧という。

更に、ＥＣＵ１は、コンデンサ１７のプラス側端子に第１の出力端子が接続され、上流側端子５に第２の出力端子が接続された昇圧電圧供給スイッチ２５、を備える。この例では、昇圧電圧供給スイッチ２５は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、昇圧電圧供給スイッチ２５の端子のうち、第１の出力端子はドレインであり、第２の出力端子はソースである。昇圧電圧供給スイッチ２５がオンすることで、コンデンサ１７のプラス側端子と上流側端子５が導通して、上流側端子５にコンデンサ電圧ＶＣが供給される。

また、ＥＣＵ１は、電源ライン１３に第１の出力端子が接続された定電流用スイッチ２７と、定電流用スイッチ２７の第２の出力端子にアノードが接続され、カソードが上流側端子５に接続された逆流防止用のダイオード２９と、を備える。この例では、定電流用スイッチ２７は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、定電流用スイッチ２７の端子のうち、第１の出力端子はドレインであり、第２の出力端子はソースである。定電流用スイッチ２７がオンすることで、電源ライン１３と上流側端子５がダイオード２９を通じて導通する。定電流用スイッチ２７は、コイル３に一定の電流を流すためにデューティ制御される。

更に、ＥＣＵ１は、グランドラインにアノードが接続され、カソードが上流側端子５に接続されたダイオード３１と、下流側端子７にアノードが接続され、カソードがコンデンサ１７のプラス側端子に接続されたダイオード３３と、制御回路３５と、を備える。

ダイオード３１は、駆動スイッチ９がオンで、昇圧電圧供給スイッチ２５と定電流用スイッチ２７の少なくとも一方がオンの状態から、昇圧電圧供給スイッチ２５と定電流用スイッチ２７の両方がオフの状態に切り替わった場合に、コイル３に電流を環流させる。

ダイオード３３は、駆動スイッチ９のオフに伴いコイル３で発生する逆起電力によって流れるフライバック電流を、下流側端子７の方からコンデンサ１７へと流す。よって、コイル３のインダクタンス成分に蓄えられた電気エネルギーが、駆動スイッチ９のオフによってコイル３への給電が停止されたときに、ダイオード３３を介してコンデンサ１７へと回収される。

制御回路３５は、昇圧回路１５の昇圧用スイッチ２１を制御する昇圧部３７と、駆動スイッチ９、昇圧電圧供給スイッチ２５及び定電流用スイッチ２７を制御する駆動部３９と、駆動スイッチ９を過電流から保護するための過電流保護部４１と、を備える。

昇圧部３７は、コンデンサ電圧ＶＣをモニタして、コンデンサ電圧ＶＣが制御目標の電圧設定値（例えば７０Ｖ）となるように、昇圧用スイッチ２１をオン／オフさせる。
駆動部３９は、コイル３の通電期間において、駆動スイッチ９、昇圧電圧供給スイッチ２５及び定電流用スイッチ２７を、後述するようにオンさせる。コイル３の通電期間、即ち、通電開始タイミング及び通電時間は、例えば、制御回路３５の内部あるいは外部に備えられた図示されないマイクロコンピュータによって設定される。尚、コイル３の通電期間は、インジェクタ２の駆動期間に該当する。

過電流保護部４１は、過電流検出回路４３と、反転回路（即ち、インバータ）４４と、アンド回路４５と、を備える。
過電流検出回路４３は、電流検出用抵抗１１の両端に生じる電圧を増幅する差動増幅回路４７と、一定電圧ＶＳ（例えば５Ｖ）を分圧して基準電圧Ｖ１を発生する直列の抵抗４９，５１と、比較回路５３と、を備える。

比較回路５３は、差動増幅回路４７の出力と、抵抗４９，５１の接続点に生じる基準電圧Ｖ１を比較し、差動増幅回路４７の出力が基準電圧Ｖ１以上の場合に、当該比較回路５３の出力をハイにする。

差動増幅回路４７の増幅率と、抵抗４９，５１の抵抗値は、オン状態の駆動スイッチ９に流れる電流が、所定の過電流閾値Ｉｔｈ１に達した場合、即ち、過電流閾値Ｉｔｈ１以上になった場合に、比較回路５３の出力がハイになるように設定されている。比較回路５３の出力は、過電流検出回路４３の出力に該当する。そして、比較回路５３のハイの出力は、過電流検出信号に該当する。

尚、過電流閾値Ｉｔｈ１は、正常時においてコイル３に駆動スイッチ９を介して流れる電流の最大値よりも大きく、且つ、駆動スイッチ９の損傷に至る可能性がある電流値よりは小さい値に設定されている。また、比較回路５３は、出力がハイになると、差動増幅回路４７の出力が基準電圧Ｖ１より小さくなったとしても、少なくとも所定の第１保持時間はハイの出力を継続するように構成されている。

反転回路４４は、過電流検出回路４３の出力をレベル反転して出力する。アンド回路４５は、駆動スイッチ９に対する駆動部３９からの駆動指令信号と、反転回路４４の出力とが、両方ともハイの場合に、駆動スイッチ９のゲートにアクティブレベルの駆動信号を出力して、駆動スイッチ９をオンさせる。

このため、駆動スイッチ９に対する駆動部３９からの駆動指令信号が、オンを指示する方のハイであっても、過電流検出回路４３の出力がハイになって、反転回路４４の出力がローになると、駆動スイッチ９は強制的にオフされる。

また、駆動部３９は、過電流検出回路４３の出力がハイになると、駆動スイッチ９に対する駆動指令信号を、オフを指示する方のローに切り替えると共に、昇圧電圧供給スイッチ２５及び定電流用スイッチ２７もオフさせるように構成されている。

尚、過電流検出回路４３の出力がハイになる最小時間、即ち、前述の第１保持時間は、過電流検出回路４３の出力がハイになってから駆動部３９が駆動スイッチ９に対する駆動指令信号をローに切り替えると共に他のスイッチ２５，２７をオフさせるまでの時間よりも、長い時間に設定されている。

更に、ＥＣＵ１は、フライバック電流の流し先をコンデンサ１７から電源ライン１３に切り替えるための経路切替部５７、を備える。
経路切替部５７は、電源ライン１３にカソードが接続されたダイオード５９と、ダイオード５９のアノードに第１の出力端子が接続され、下流側端子７に第２の出力端子が接続された切替スイッチ６１と、切替スイッチ６１を制御する切替回路６３と、抵抗６５と、を備える。

この例では、切替スイッチ６１は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、切替スイッチ６１の端子のうち、第１の出力端子はドレインであり、第２の出力端子はソースである。抵抗６５は、切替スイッチ６１のソースとゲートとの間に接続されており、切替回路６３における後述の出力トランジスタ７５がオフの場合に、切替スイッチ６１をオフさせる役割を果たす。

切替回路６３は、電流検出用抵抗１１の両端に生じる電圧を増幅する差動増幅回路６７と、一定電圧ＶＳを分圧して基準電圧Ｖ２を発生する直列の抵抗６９，７１と、比較回路７３と、出力トランジスタ７５と、抵抗７７と、を備える。

比較回路７３は、差動増幅回路６７の出力と、抵抗６９，７１の接続点に生じる基準電圧Ｖ２を比較し、差動増幅回路６７の出力が基準電圧Ｖ２以上の場合に、当該比較回路７３の出力をハイにする。

出力トランジスタ７５は、エミッタがグランドラインに接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。出力トランジスタ７５のベースは、比較回路７３の出力端子に接続されている。そして、出力トランジスタ７５のコレクタと切替スイッチ６１のゲートとの間に、抵抗７７が接続されている。

このため、差動増幅回路６７の出力が基準電圧Ｖ２以上になって、比較回路７３の出力がハイになると、出力トランジスタ７５がオンして、切替スイッチ６１がオンする。そして、切替スイッチ６１がオンすることにより、ダイオード５９が、下流側端子７と電源ライン１３との間に、当該ダイオード５９のカソードが電源ライン１３側となるように接続される。尚、切替スイッチ６１は、ダイオード５９のカソードと電源ライン１３との間に設けられても良い。

差動増幅回路６７の増幅率と、抵抗６９，７１の抵抗値は、オン状態の駆動スイッチ９に流れる電流が、所定の切替用閾値Ｉｔｈ２に達した場合に、比較回路７３の出力がハイになるように設定されている。

切替用閾値Ｉｔｈ２は、正常時においてコイル３に駆動スイッチ９を介して流れる電流の最大値よりも大きく、且つ、前述の過電流閾値Ｉｔｈ１よりは小さい値に設定されている。また、比較回路７３は、出力がハイになると、差動増幅回路６７の出力が基準電圧Ｖ２より小さくなったとしても、少なくとも所定の第２保持時間はハイの出力を継続するように構成されている。このため、出力トランジスタ７５及び切替スイッチ６１は、一旦オンすると、少なくとも第２保持時間はオンする。

下流側端子７にフライバック電流が流れる場合に、もし切替スイッチ６１がオンしたならば、下流側端子７からのフライバック電流は、ダイオード３３を介さずに、切替スイッチ６１及びダイオード５９を介して、電源ライン１３に流れることになる。その理由はダイオード３３のカソード側のコンデンサ電圧ＶＣよりも、電源ライン１３の電圧（即ち、電源電圧ＶＢ）の方が低いからである。

［２．駆動部の基本動作］
次に、駆動部３９が駆動スイッチ９、昇圧電圧供給スイッチ２５及び定電流用スイッチ２７を駆動するために行う基本動作について、図２における時刻ｔ０よりも左側を参照しながら説明する。尚、図２及び後述する図３において、「ＳＷ」とは、スイッチの略であり、「誘導性負荷」とは、コイル３のことである。

図２における時刻ｔ０よりも左側に示すように、駆動部３９は、コイル３の通電期間の開始タイミングから終了タイミングまで、駆動スイッチ９をオンさせる。具体的には、通電期間の間、駆動スイッチ９に対する駆動指令信号をハイにする。すると、正常時においては、過電流検出回路４３の出力がローであり、反転回路４４の出力はハイであるため、駆動スイッチ９は、駆動部３９からの駆動指令信号がハイになっている間、オンする。

また、駆動部３９は、コイル３の通電期間の開始タイミングにおいて、昇圧電圧供給スイッチ２５もオンさせる。
すると、コンデンサ１７のプラス側端子と上流側端子５が導通し、下流側端子７とグランドラインが導通するため、コンデンサ１７からコイル３に放電され、この放電によってコイル３への通電が開始される。

そして、駆動部３９は、昇圧電圧供給スイッチ２５をオンさせてから、例えば予め設定された放電時間が経過すると、昇圧電圧供給スイッチ２５をオフさせる。
尚、駆動部３９は、コイル３に流れる電流（以下、コイル電流）が通電開始時の目標最大値になったことを検知すると、昇圧電圧供給スイッチ２５をオフさせるように構成されても良い。駆動部３９は、電流検出用抵抗１１に生じる電圧に基づいてコイル電流を検出して良い。また、図２では、昇圧電圧供給スイッチ２５のオン期間において、定電流用スイッチ２７もオンされるように表されているが、電源ライン１３の電源電圧ＶＢはコンデンサ電圧ＶＣよりも低いため、コイル３へはコンデンサ１７から電流が流れる。このため、昇圧電圧供給スイッチ２５のオン期間において、定電流用スイッチ２７はオフされていても良い。

このようにして、コイル３への通電開始時には、コンデンサ１７に蓄積されていた電気エネルギーがコイル３に放電され、インジェクタ２の開弁応答性が向上する。
そして、駆動部３９は、昇圧電圧供給スイッチ２５をオフさせた後は、コイル電流が一定の電流となるように定電流用スイッチ２７のデューティ制御（即ち、定電流制御）を行う。駆動部３９は、この定電流制御により、インジェクタ２を確実に開弁させると共に、インジェクタ２の開弁状態を維持する。尚、コイル３へは、定電流用スイッチ２７のオン時には、電源ライン１３側から電流が流れ、定電流用スイッチ２７のオフ時には、グランドライン側からダイオード３１を介して電流が還流する。

その後、通電期間の終了タイミングになると、駆動部３９は、定電流制御を終了して定電流用スイッチ２７をオフのままにすると共に、駆動スイッチ９もオフさせる。すると、コイル３への通電が停止してインジェクタ２が閉弁する。

また、通電期間が終了して駆動スイッチ９がオフされると、図２の「下流側端子電圧」の段に示すように、コイル３による逆起電力が発生する。そして、この逆起電力によるフライバック電流が、エネルギー回収経路をなすダイオード３３を通じて、コンデンサ１７へ回収される。

このため、コイル３への放電によって電圧設定値から低下したコンデンサ電圧ＶＣは、コイル３からのフライバック電流によって上昇する。ダイオード３３を通じてコイル３からコンデンサ１７に流れる電流は、回生電流とも呼ばれる。

［３．比較例の説明］
次に、ＥＣＵ１から経路切替部５７を取り除いた構成を、比較例とし、この比較例で生じる可能性がある課題について、図３における時刻ｔ０よりも右側を参照しながら説明する。尚、図３において、時刻ｔ０よりも左側は、図２における時刻ｔ０よりも左側と同じ内容を表している。

図３における時刻ｔ０よりも右側に示すように、時刻ｔ１にて、下流側端子７が電源電圧ＶＢにショートしたとする。下流側端子７の電源電圧ＶＢへのショートのことを、単に、ＶＢショートともいう。

ＶＢショートが生じた状態で、駆動スイッチ９が駆動部３９によってオンされると、図３の「下流側端子電流」の段に示すように、下流側端子７及び駆動スイッチ９に、正常時よりも大きな電流が流れる。

そして、駆動スイッチ９に流れる電流が過電流閾値Ｉｔｈ１に達すると、このことが過電流検出回路４３で検知されて、当該過電流検出回路４３の出力がハイになる。そして、過電流保護部４１における反転回路４４及びアンド回路４５の作用により、駆動スイッチ９が強制的にオフされる。ここで言う強制的にとは、駆動スイッチ９に対する駆動部３９からの駆動指令信号がハイであっても、という意味を含む。また、駆動スイッチ９が強制的にオフされる場合、昇圧電圧供給スイッチ２５及び定電流用スイッチ２７も駆動部３９によってオフされる。

ここで、ＶＢショートが発生して、駆動スイッチ９が過電流保護部４１によりオフされた場合でも、図３の「下流側端子電圧」の段に示すように、本来の回路配線やＶＢショートを招いた導電性物体（例えば、ワイヤハーネス）が有するインダクタンス成分によって逆起電力が発生する。そして、この逆起電力によるフライバック電流が、ダイオード３３を介してコンデンサ１７に回収されると、コンデンサ電圧ＶＣが制御目標の電圧設定値よりも大きくなってしまう可能性がある。ＶＢショートが発生した場合、コンデンサ１７は正常な場合ほど放電されないため、フライバック電流の吸収によってコンデンサ電圧ＶＣが電圧設定値を越えてしまいやすい。

そして、図３における「コンデンサ電圧」の段に示すように、コンデンサ電圧ＶＣが、コンデンサ１７につながる電子部品の定格電圧を超えてしまうと、コンデンサ１７につながる電子部品の損傷という二次的故障も招いてしまう可能性がある。

［４．経路切替部の作用］
次に、ＥＣＵ１に備えられた経路切替部５７の作用について、図２における時刻ｔ０よりも右側を参照しながら説明する。

図２における時刻ｔ０よりも右側に示すように、時刻ｔ１にて、ＶＢショートが発生したとする。そして、ＶＢショートが生じた状態で、駆動スイッチ９が駆動部３９によってオンされると、図２の「下流側端子電流」の段に示すように、下流側端子７及び駆動スイッチ９に、正常時よりも大きな電流が流れる。ここまでは、図３で説明した比較例の場合と同じである。

駆動スイッチ９に流れる電流が過電流閾値Ｉｔｈ１よりも小さい前述の切替用閾値Ｉｔｈ２に達すると、このことが経路切替部５７における切替回路６３で検知されて、当該切替回路６３により切替スイッチ６１がオンされる。

その後、駆動スイッチ９に流れる電流が更に増加して過電流閾値Ｉｔｈ１に達すると、このことが過電流検出回路４３で検知されて、当該過電流検出回路４３の出力がハイになる。そして、過電流保護部４１における反転回路４４及びアンド回路４５の作用により、駆動スイッチ９が強制的にオフされる。

ここで、前述の通り、駆動スイッチ９が過電流保護部４１によりオフされた場合でも、回路配線等が有するインダクタンス成分によって逆起電力が発生するが、比較例との違いは、この逆起電力の発生時において、切替スイッチ６１がオンしていることである。

このため、ＶＢショートが発生した場合、逆起電力によるフライバック電流は、下流側端子７の方から、ダイオード３３を介さずに、切替スイッチ６１及びダイオード５９を介して、コンデンサ電圧ＶＣよりも低電位の電源ライン１３に流れる。

よって、図２における「コンデンサ電圧」の段に示すように、コンデンサ電圧ＶＣが電圧設定値よりも大きくなってしまうことが抑制される。また、図２における「電源電圧」の段に示すように、ＶＢショート且つ駆動スイッチ９のオンによって低下した電源電圧ＶＢを上昇回復させやすい、という利点もある。

尚、切替スイッチ６１の最小オン時間に相当する前述の第２保持時間は、駆動スイッチ９に流れる電流が切替用閾値Ｉｔｈ２に達してから、過電流保護部４１による駆動スイッチ９のオフに伴うフライバック電流が消失するまでの時間以上の時間に設定されている。この第２保持時間は、実験により定められも良いし、理論計算によって定められても良い。

また、図２では、駆動スイッチ９がオンされる前にＶＢショートが発生していた場合を表したが、例えば昇圧電圧供給スイッチ２５のオン中、あるいは定電流制御の実施中に、ＶＢショートが発生したとしても、過電流保護部４１及び経路切替部５７による作用は前述の作用と同様である。

［５．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
〈１〉ＥＣＵ１に備えられた経路切替部５７は、過電流保護部４１によって駆動スイッチ９がオフされる場合に、フライバック電流の流し先をコンデンサ１７から電源ライン１３に切り替えるように構成されている。このため、ＶＢショートが発生した場合に、コンデンサ電圧ＶＣが過大になってしまうことを抑制することができる。

〈２〉経路切替部５７は、オン状態の駆動スイッチ９に流れる電流が過電流閾値Ｉｔｈ１よりも小さい値に設定された切替用閾値Ｉｔｈ２に達したことを検知すると、フライバック電流の流し先を電源ライン１３に切り替えるように構成されている。

このため、過電流保護部４１によって駆動スイッチ９がオフされる場合に、駆動スイッチ９のオフタイミングよりも前に、フライバック電流の流し先を電源ライン１３に切り替えることができる。

よって、過電流保護部４１によって駆動スイッチ９がオフされる場合に、逆起電力が発生する前に、フライバック電流の流し先を電源ライン１３切り替えることができる。このため、逆起電力によるフライバック電流の全てを、電源ライン１３の方に流すことができるようになる。

〈３〉経路切替部５７は、ダイオード３３とは別のダイオード５９と、切替スイッチ６１とを備える。そして、切替スイッチ６１は、オンすることで、ダイオード５９を、下流側端子７と電源ライン１３との間に、当該ダイオード５９のカソードが電源ライン１３側となるように接続させる。そして更に、経路切替部５７は、切替スイッチ６１をオンさせることにより、フライバック電流の流し先を電源ライン１３に切り替えるように構成されている。

このような構成によれば、下流側端子７とコンデンサ１７との間のダイオード３３の接続はそのままにしつつ、切替スイッチ６１をオンさせるだけで、フライバック電流の流し先を切り替える（即ち、変更する）ことができる。

尚、前述の実施形態では、昇圧電圧供給スイッチ２５が、電圧供給スイッチに相当し、ダイオード３３が、電流回収部に相当する。
また、複数のインジェクタ２毎に下流側端子７が設けられる場合、複数の下流側端子７毎に、駆動スイッチ９、ダイオード３３及び経路切替部５７が設けられて良い。
［６．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

駆動対象の誘導性負荷は、インジェクタ２のコイル３に限らず、例えば、インジェクタ２に高圧燃料を供給するための高圧燃料ポンプに備えられた電磁弁のコイル等であっても良い。また、インジェクタ２や高圧燃料ポンプを駆動対象の誘導性負荷と見なすこともできる。

また、定電流用スイッチ２７のように上流側端子５を電源ライン１３に導通させるスイッチが、備えられない構成であっても良い。
また、本開示に記載のＥＣＵ１及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されても良い。あるいは、本開示に記載のＥＣＵ１及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されても良い。もしくは、本開示に記載のＥＣＵ１及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されても良い。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されても良い。ＥＣＵ１に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されても良い。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしても良い。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしても良い。また、上記実施形態の構成の一部を省略しても良い。

また、前述したＥＣＵ１の他、当該ＥＣＵ１を構成要素とするシステム、当該ＥＣＵ１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体、誘導性負荷の駆動方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

２…インジェクタ、３…コイル、５…上流側端子、７…下流側端子、９…駆動スイッチ、１３…電源ライン、１５…昇圧回路、１７…コンデンサ、２５…昇圧電圧供給スイッチ、３３…ダイオード、３９…駆動部、４１…過電流保護部、５７…経路切替部。

Claims (4)

1. 誘導性負荷（３）の一端に接続されるように構成された上流側端子（５）と、
   前記誘導性負荷の前記一端とは反対側である他端に接続されるように構成された下流側端子（７）と、
   電源ライン（１３）から供給される電源電圧を昇圧してコンデンサ（１７）を充電するように構成された昇圧回路（１５）と、
   前記下流側端子とグランドラインとの間に設けられ、オンすることで、前記下流側端子と前記グランドラインを導通させるように構成された駆動スイッチ（９）と、
   前記コンデンサのプラス側端子と前記上流側端子との間に設けられ、オンすることで、前記コンデンサのプラス側端子と前記上流側端子を導通させるように構成された電圧供給スイッチ（２５）と、
   前記電圧供給スイッチと前記駆動スイッチをオンさせることにより、前記コンデンサから前記誘導性負荷に電流を流すように構成された駆動部（３９）と、
   前記下流側端子と前記コンデンサのプラス側端子との間に設けられ、前記駆動スイッチのオフに伴い発生する逆起電力によって流れるフライバック電流を、前記下流側端子の方から前記コンデンサへと流すように構成された電流回収部（３３）と、
   オン状態の前記駆動スイッチに流れる電流が過電流閾値に達したことを検知すると、前記駆動スイッチを強制的にオフさせるように構成された過電流保護部（４１）と、
   前記過電流保護部によって前記駆動スイッチがオフされる場合に、前記フライバック電流の流し先を前記コンデンサから前記電源ラインに切り替えるように構成された経路切替部（５７）と、
   を備える誘導性負荷駆動装置。
2. 請求項１に記載の誘導性負荷駆動装置であって、
   前記経路切替部は、
   前記過電流保護部によって前記駆動スイッチがオフされる場合に、前記駆動スイッチのオフタイミングよりも前に、前記フライバック電流の流し先を前記電源ラインに切り替えるように構成されている、
   誘導性負荷駆動装置。
3. 請求項２に記載の誘導性負荷駆動装置であって、
   前記経路切替部は、
   オン状態の前記駆動スイッチに流れる電流が前記過電流閾値よりも小さい値に設定された切替用閾値に達したことを検知すると、前記フライバック電流の流し先を前記電源ラインに切り替えるように構成されている、
   誘導性負荷駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の誘導性負荷駆動装置であって、
   前記電流回収部は、
   アノードが前記下流側端子に接続され、カソードが前記コンデンサのプラス側端子に接続されたダイオード（３３）によって構成され、
   前記経路切替部は、
   前記ダイオードとは別のダイオード（５９）と、
   オンすることで、前記別のダイオードを、前記下流側端子と前記電源ラインとの間に、当該別のダイオードのカソードが前記電源ライン側となるように接続させるように構成された切替スイッチ（６１）と、を備え、
   前記切替スイッチをオンさせることにより、前記フライバック電流の流し先を前記電源ラインに切り替えるように構成されている、
   誘導性負荷駆動装置。

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