控制电路

摘要

无需使用温度检测用元件来保护在缸内喷射式内燃机用的升压电路等中使用的开关元件免受过热造成的损伤。在对开关元件的导通状态与非导通状态进行切换的控制电路中，根据导通状态下的上述开关元件的输入端子与输出端子之间的电位差以及向上述开关元件的控制端子的施加电压来控制上述开关元件或者推定上述开关元件的温度。

权利要求

1.一种控制电路，其对开关元件的导通状态与非导通状态进行切换，其特征在于，在对输入电压进行升压的升压电路中使用上述开关元件，上述升压电路具备：

线圈，其与上述开关元件的输入端子串联地设置；以及

升压电容器，其与上述开关元件并联地设置，当上述开关元件为非导通状态时将上述线圈的通电能量作为升压电压进行积蓄，上述控制电路控制上述开关元件使得流过上述线圈的电流收纳在预定范围内，上述控制电路或上述升压电路具备温度检测元件，该温度检测元件检测上述开关元件、上述升压电路以及上述控制电路中的至少一个的温度，上述控制电路根据导通状态下的上述开关元件的输入端子与输出端子之间的电位差以及对于上述开关元件的控制端子的施加电压来计算上述开关元件的温度的推定值，并根据上述温度检测元件的输出值和上述推定值来将上述输出值和上述推定值中的至少一方判定为异常，或者修正一方。

2.一种控制电路，其对开关元件的导通状态与非导通状态进行切换，其特征在于，在对输入电压进行升压的升压电路中使用上述开关元件，上述升压电路具备：

线圈，其与上述开关元件的输入端子串联地设置；以及

升压电容器，其与上述开关元件并联地设置，当上述开关元件为非导通状态时将上述线圈的通电能量作为升压电压进行积蓄，上述控制电路控制上述开关元件使得流过上述线圈的电流收纳在预定范围内，在内燃机用电磁式喷射阀的开阀驱动中使用上述升压电压，内燃机具备多个汽缸，

上述升压电路与上述多个汽缸对应地分别具备多个开关元件，上述控制电路根据上述多个开关元件中的一个开关元件的导通状态下的上述一个开关元件的输入端子与输出端子之间的电位差以及针对上述一个开关元件的控制端子的施加电压来计算上述一个开关元件的温度的推定值，并且根据上述一个开关元件的温度的推定值和上述多个开关元件内的其它的开关元件的温度检测值或温度推定值将上述一个开关元件的温度的推定值和上述多个开关元件内的其它的开关元件的温度检测值以及温度推定值中的至少一方判定为异常，或者修正一方。

3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，

使用车载电池电压来作为上述开关元件的控制端子的施加电压。

4.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，

上述开关元件是MOSFET，上述控制端子是栅极端子。

说明书

控制电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种控制电路，特别涉及一种对开关元件的导通状态与非导通状态进行切换的控制电路。

背景技术

[0002] 已知一种升压电路，其生成用于驱动内燃机的电磁式燃料喷射阀的升压电压。专利文献1中公开了以下技术：通过热敏电阻检测用于生成升压电压的FET的温度，并保护FET免受过热造成的的损伤。

[0003] 现有技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开2005-337038号公报

发明内容

[0006] 发明要解决的问题

[0007] 在专利文献1记载的技术中，存在由于搭载热敏电阻使得电子装置的尺寸变大，另外成本上升的问题。

[0008] 本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于不使用温度检测用元件而保护在升压电路中使用的开关元件免受由于过热造成的损伤。

[0009] 用于解决问题的手段

[0010] 用于解决上述问题的本发明的控制电路在对开关元件的导通状态和非导通状态进行切换的控制电路中，根据导通状态的上述开关元件的输入端子与输出端子之间的电位差以及对于上述开关元件的控制端子的施加电压来控制上述开关元件或推定上述开关元件的温度。

[0011] 发明的效果

[0012] 根据本发明，根据与开关元件的温度具有相关性的开关元件的输入输出端子间电位差以及对于控制端子的施加电压来控制开关元件，或者推定温度。由此，能够不使用温度检测用元件来实现开关元件的温度控制或对于开关元件的温度异常的掌握，进一步能够保护开关元件免受过热造成的损伤。

附图说明

[0013] 图1是发动机控制单元的框图。

[0014] 图2是升压电路的框图。

[0015] 图3是升压电压生成的电压、电流波形。

[0016] 图4是本实施例的升压电路的框图。

[0017] 图5是本发明的升压电压生成的电压、电流波形。

[0018] 图6是升压用FET的温度与接通电压之间的相关关系的说明图。

[0019] 图7是过热保护控制的流程图。

具体实施方式

[0020] 以下，根据附图详细说明本发明的一个实施例。

[0021] 最初，使用图1来表示对未图示的缸内喷射式内燃机进行控制的发动机控制单元9的电路框图。

[0022] 将用于对燃料喷射装置的线圈负荷54进行驱动的驱动IC47(或者预驱动器)以及高端驱动器52和低端驱动器53一般内置在发动机控制单元9中，但是可以与发动机控制单元9分开。

[0023] 缸内喷射式内燃机具备多个汽缸，每个汽缸具备燃料喷射装置。因此，存在多个与多个线圈负荷54对应的高端驱动器以及低端驱动器，但是为了简化说明而没有进行图示。

[0024] 电池41是车辆上搭载的车载电池。将电池41的电压提供给发动机控制单元9，将该电压提供给电源IC43、驱动IC47、燃料喷射装置驱动用的升压电路51、高端驱动器52等。另外，将电池41的电压还提供给其他车载设备，电池41的电压根据其他车载设备的动作状况而发生变动。例如，在将在内燃机启动时用于转动曲柄来启动内燃机的启动电动机进行了通电时等，电池41的电压大幅下降。另外，在具有在车辆减速时将车辆的动能转换为电能来使电池41的电力再生的系统时，在电力再生时电池41的电压上升。在从怠速停止状态频繁地产生自动重启或再生的系统中，电池电压的变动更加显著。

[0025] 另外，电源IC43使电池41的电压降低，对个人计算机44、驱动IC47等提供预定的电压。

[0026] 驱动IC47具有与个人计算机44进行通信的通信部49、升压电路驱动部50、驱动器驱动部48。从升压电路驱动部50向升压电路51发送开关信号，通过升压电路51将对电池41的电压进行升压后的电压提供给高端驱动器52。

[0027] 另外，将通过升压电路51升压后的电压反馈给升压电路驱动部50，由驱动IC47判断是否再次向升压电路51发送开关信号。

[0028] 另外，还能够将通过升压电路51升压后的电压反馈给个人计算机44的A/D转换器45，根据A/D值通过位于个人计算机44中的通信部46对驱动IC47发送信号。

[0029] 另外，除了升压电压以外，个人计算机44所具有的A/D转换器还能够输入并监视来自燃料压力传感器、温度传感器等的信号。除此以外，个人计算机44还具有驱动外部负荷，监视来自外部的信号的输入输出端口42。

[0030] 高端驱动器52能够得到升压电路51和电池41系统的电源，具有通过升压电压进行驱动的驱动器52a和通过电池电压进行驱动的驱动器52b。

[0031] 驱动器驱动部48具有根据驱动信号(A、B)向线圈负荷54流过电流的作用。低端驱动器53具有根据来自驱动器驱动部48的驱动信号(C)使来自线圈负荷54的电流流至接地电位的作用。

[0032] 另外，高端驱动器52和低端驱动器53中的某一方或者双方具有使用了分流电阻等的电流检测功能以及端子电压的检测功能，检测流过驱动器以及线圈负荷54的电流值并反馈该电流值，由此进行驱动器驱动。

[0033] 另外，通过这些功能，还能够检测向驱动器的过电流、端子的短路以及接地。

[0034] 在此，可以在驱动IC47的内部、外部的某一方具有升压电路51、高端驱动器52、低端驱动器53，也可以通过驱动器或预驱动器中的某一个的作用来使用驱动IC47。

[0035] 另外，升压电路51可以生成向所有汽缸的燃料喷射装置提供的升压电压，例如对6个汽缸发动机设置两个升压电路，使每个升压电路各分担三个汽缸等，能够根据汽缸数量来适当设计升压电路的数量。

[0036] 图2详细说明升压电路51。如果升压用FET63的栅极电压Vg成为接通(ON)，则电流I从电池41经由分流电阻61、升压线圈62、升压用FET63流到GND。通过升压电路驱动部50检测此时的电流来作为分流电阻61的两端电压，在检测出所设定的最大电流值时将升压用FET63关断。此时，通过升压线圈62的反电动势，电流I流到升压二极管64。升压电容器65发挥经由二极管暂时积蓄升压线圈62的通电能量的作用。

[0037] 接着，在流过分流电阻61的电流变小时再次将升压用FET63接通，电流值增加。通过重复该动作，使电流持续流过升压二极管，并将升压线圈62的通电能量积蓄在升压电容器65中由此生成升压电压。

[0038] 另外，具备电压监视电路66，在电压低时进行升压，为了在电压达到预定值时使升压停止而监视升压电压。

[0039] 另外，在升压电路51中为了进行升压用FET63的过热保护而设置热敏电阻67，通过将其电压输入到电压监视电路66来监视升压用FET63的温度。

[0040] 在此，可以在驱动IC47的内部、外部的某一方具有电压监视电路66。

[0041] 接着，图3表示升压动作的波形。将升压用FET63接通的栅极信号是Vg，在该栅极信号成为接通(ON)时，升压用FET63的漏极电压Vd降低到0V附近，电流I增大。如果电流I达到所设定的最大电流，则使升压用FET63的栅极信号Vg成为关断(OFF)。

[0042] 此时Vd达到与升压电压相当，在升压二极管64侧流过电流I，并在升压电容器65中积蓄，但是电流值本身随时间降低。当达到所设定的最小电流时再次接通升压用FET63，因此通过重复该动作来进行图3所示的升压动作使得电流I收敛在预定范围内。进行该动作直到升压电压达到设定值为止。

[0043] 另外，图中的斜线部分实际是经由升压二极管64在升压电容器65中积蓄的电能，是用于升压的电流。如果进行该动作，则生成升压电压时的电压、电流波形成为图3那样的波形。

[0044] 为了对内燃机的电磁式燃料驱动阀进行开阀驱动，当开始对线圈负荷54通电时，升压电压降低直至线圈负荷54的电流达到最大值(峰值电流值)为止。这是因为在燃料喷射阀开阀时需要最多的电磁力，因此直到线圈负荷54的电流达到峰值电流为止接通驱动器52a来使用升压电容器65的电压。在燃料喷射阀开阀完成后，通过经由驱动器52b的电池41的电压仅维持开阀状态即可。因此，在达到峰值电流后，将驱动器52a关断不使用升压电压，因此通过升压电路的开关驱动使得升压电压慢慢恢复。

[0045] 在Vg为关断(OFF)时电流流入升压电容器，因此升压电压上升，当Vg为接通(ON)时电流不流入升压电容器，因此升压电压不上升(进行自然放电因此略微下降)。通过重复该动作，基于Vg的开关来进行升压直到升压电压成为预定值为止。

[0046] 另外，关于将驱动器52a关断的定时，可以检测线圈负荷54的电流达到预定值来进行决定，也可以检测使驱动器52a接通的期间达到预定时间来进行决定。

[0047] 另外，为了简化说明，图3中说明了与一个燃料喷射阀的一次喷射对应的升压动作波形，但是不限于此。一般内燃机在每个汽缸具备多个燃料喷射阀，通过一个升压电路生成用于提供给多个燃料喷射阀的升压电压。特别是在汽缸内设置燃料喷射阀，当在一个燃烧循环中进行多次喷射燃料的多段喷射时，在升压电压恢复到预定值之前开始使用升压电压，并且对于多个燃料喷射阀的升压电压供给期间重叠，由此成为更加复杂的波形。

[0048] 图4、图5说明与本发明的特征部分有关的实施例。在图4中针对图2的电路废除热敏电阻，取而代之将升压用FET63的栅极电压Vg以及接通电压Vd输入给电压监视器66，并具备针对读入的电压的判断部68。

[0049] 在此，从电池41的电压来生成栅极电压Vg，因此可以通过其它方法取得电池41的电压并视为栅极电压Vg。

[0050] 在通过由电源IC43提供的预定电压来生成栅极电压Vg时，可以将该预定电压视为栅极电压Vg。

[0051] 另外，接通电压Vd表示升压FET63的漏极源极间电位差。将升压用FET63的漏极端子与接地之间的电位差视为与接通电压Vd相等，因此通过从漏极端子向电压监视器66输入信号来监视接通电压Vd。

[0052] 另外在用于解决问题的手段中记载的控制端子与升压FET63的栅极端子对应，输入端子与漏极端子对应，输出端子与源极端子对应。

[0053] 在驱动IC47的内部或外部(个人计算机44等中)具备判断部68。通过监视升压用FET63接通时的栅极电压Vg以及接通电压Vd(图5的斜线部分)，来计算升压用FET63的温度。

[0054] 在此，用于决定升压用FET63的接通电压Vd的参数是栅极电压Vg、FET接通时的漏极源极间电流以及升压用FET63的温度。即，接通电压Vd、栅极电压Vg、漏极源极间电流以及温度处于相关关系。

[0055] 具体地说，漏极源极间电流越上升，升压用FET63的温度越是以指数函数的方式上升。

[0056] 另外，升压用FET63的温度越上升，接通电源Vd越是成正比地上升。这是因为由于升压用FET63的温度特性，升压用FET63的接通电阻发生变化。

[0057] 另外，栅极电压Vg与接通电压Vd成反比例。

[0058] 在此，在作为本发明一例的燃料喷射装置的升压电路中，如在图3中说明的那样，进行控制使得电流I收纳在预定范围内。即，漏极源极间电流的值能够被视为设定值(已知)，因此如果能够监视栅极电压Vg以及接通电压Vd，则能够计算升压用FET63的温度。

[0059] 在此，如图4中记载的那样，在根据从电池41提供给驱动IC的电压生成栅极电压Vg时，监视栅极电压Vg特别重要。

[0060] 另外，接通电压Vd的值微小，因此难以根据栅极电压Vg的变动状况进行检测。因此，可以根据电池41的电压来变更图5的电流I的设定范围，使漏极源极间电流可变。

[0061] 另外，在升压用FET63即使接通，电流I也不在预定范围内的期间(升压动作开始后初始使电流I上升的期间等)，由于漏极源极间电流的值是设定值(已知)以外，因此可以不计算温度。例如，检测在升压动作开始后初始电流I达到最大电流值或最小电流值的情况、升压动作开始后初始升压用FET63转变为关断的情况等即可。

[0062] 图6表示使漏极源极间电流为已知时的与升压用FET63的温度相对的升压用FET63的接通电压Vd、栅极电压Vg的关系。处于栅极电压越高接通电压变得越小，温度越高电压变得越大的关系。将该关系作为表进行存储，由此能够计算温度。

[0063] 另外，可以使用通过分流电阻61检测漏极源极间电流而得到的值来进行温度的表检索，但是计算的运算负荷、表的容量增大，因此希望使漏极源极间电流为已知。在使用漏极源极间电流检测值进行温度的表检索的情况下，还能够使升压电路51中为了其他的用途而设置的分流电阻61兼用于温度计算，所以能够实现升压电路51的小型化。

[0064] 另外，上述表可以存储在驱动IC47或个人计算机44的存储装置中。另外，关于上述表的计算可以使用升压用FET63的特性的标准值，但是也可以使用各个升压用FET63部件的特性数据，根据单元输入各个表。

[0065] 另外，可以不进行表检索而是通过个人计算机44进行预定的运算来计算温度。此时，为了降低个人计算机44的运算负荷，希望使漏极源极间电流设为已知。

[0066] 图7表示由个人计算机44执行的处理，或者由驱动IC执行的处理的控制流程图。

[0067] 首先，需要使升压用FET63接通(101)，此时通过电压监视电路66来监视升压用FET63的栅极电压Vg以及接通电压Vd(102)。

[0068] 因此判断部68针对栅极电压Vg确认接通电压Vd是否已成为阈值以上(103)，当超过阈值时通过个人计算机44进行1个燃烧循环中的燃料喷射次数的降低、停止生成升压电压、停止供给升压电压、燃料喷射阀的线圈负荷54的通电电力最大值的降低、内燃机转速的限制等的控制(105)。通过这些处理能够直接进行降低升压用FET63的接通时间的控制，或者通过降低升压电压的供给频率能够间接地进行降低升压用FET63的接通时间的控制。并且，即便不像图2那样使用热敏电阻67也能够保护升压FET63免受过热造成的损伤。另外，通过防止升压FET63的过热，还能够防止生压电路51的其它元件的过热。

[0069] 另外，还可以向驾驶员通知异常状态来取代过热损伤保护控制(105)，由此促使驾驶员限制内燃机的运行区域，也可以促使销售商进行维修。由此，也能够消除升压FET63的过热状态，或者防止进一步的损伤。另外，也可以将升压用FET63的温度计算值作为异常值来保留记录。

[0070] 另外，以防止错误诊断为目的，在进行过热损伤保护控制(105)之前设定检测次数(104)从而能够进行高精度的诊断。

[0071] 另外，在图7中计算与栅极电压Vg相对的接通电源Vd来作为升压用FET63的温度，但是还可以一并使用发动机水温、其它的温度检测元件等的温度信息来进一步提高精度。

[0072] 另外，不仅根据各个升压用FET63部件的特性数据来对图6所示的表进行校准，还可以根据各个升压用FET63部件的耐热极限针对每个单元来改变图7的异常判断处理103的阈值。

[0073] 另外，在图4中说明了废弃热敏电阻67的实施例，但是也可以保留热敏电阻67，使用图6的表来冗余地计算温度信息。此时，通过热敏电阻67能够直接检测升压FET63自身或升压电路51、驱动IC47、发动机控制单元9自身的温度信息。然后，将热敏电阻7的检测值与基于图6的表得到的计算值进行比较，将至少一方判定为异常，或者修正一方。

[0074] 另外，在内燃机的汽缸数量多且设置多个升压电路时，可以在某个升压电路中设置热敏电阻67，在其它的升压电路中不设置热敏电阻。由此，作为整个升压电路能够使尺寸变小，降低成本。

[0075] 此时，每个汽缸的活塞往返速度、输出转矩、一个燃烧循环中的喷射次数等大多共通，因此分别在每个升压电路设置的升压FET的温度具有一定的相关性。因此，在这种情况下也可以在没有设置热敏电阻67的升压电路中使用图6的表来计算温度信息，将热栅极电阻67的检测值与基于图6的表而得到的计算值进行比较，将至少一方判定为异常，或者修正一方。当热敏电阻的检测值或使用表得到的计算值有3个以上时，能够通过多数决定来确定异常值。

[0076] 以上以内燃机的燃料喷射阀用升压电路为例说明了本发明的实施方式，但是不限于此。例如，无论是在其它的线圈负荷的驱动电路中使用的开关元件的温度计算，还是在开关稳压器中使用的开关元件的温度计算，都能够应用本发明。

[0077] 在针对在1个燃烧循环中进行多次喷射燃料的多段喷射的内燃机用的升压电路应用了本发明时，从升压FET的温度根据内燃机的转速和燃料的喷射次数等运行状态而大幅变化的情况，并且升压电路(以及发动机控制单元)在发发动机室内的安装空间的限制方面来说，效果特别大。

[0078] 附图标记的说明

[0079] 9：发动机控制单元、41：电池、42：输入输出端口、43：电源IC、44：个人计算机、45：A/D转换器、46：通信部、47：驱动IC、48：驱动器驱动部、49：通信部、50：升压电路驱动部、51：
升压电路、52：高端驱动器、53：低端驱动器、54：线圈负荷、61：分流电阻、62：升压线圈、63：
升压用FET、64：升压二极管、65：升压电容器、66：电压监视电路、67：热敏电阻、68：判断部。