JP2018068080A

JP2018068080A - Load drive device

Info

Publication number: JP2018068080A
Application number: JP2016206922A
Authority: JP
Inventors: 和俊西田; Kazutoshi Nishida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2018-04-26

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load drive device, if a smoothing capacitor fails or deteriorates, the load drive device can temporarily compensate the function of the smoothing capacitor.SOLUTION: A load drive device 2 inputs a voltage VB of a battery 3 from a terminal B, so as to supply power to an inverter circuit 4 through a π filter 5 and a smoothing capacitor 6. A control circuit 11 controls to drive MOSFETs 4a-4f of the inverter circuit 4 to perform three-phase power supply to the motor 1. In the switching operation of the inverter circuit 4, a terminal voltage Vc of capacitors 5c, 6 fluctuates, so that a ripple voltage Vp-p is generated. When the fluctuation range of the ripple voltage Vp-p exceeds a specified value D, it is determined that a failure occurs in either the output side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6, and a coil 5a of the π filter 5 is short-circuited with a MOSFET 7. An input side capacitor 5b functions as a smoothing capacitor, so that power supply to the load 1 can be continued.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、負荷駆動装置に関する。 The present invention relates to a load driving device.

スイッチング素子をオンオフ制御することでモータなどの負荷に給電する負荷駆動装置では、電源入力端子部分にπ型フィルタを設けてラジオノイズを低減するようにしている。また、このπ型フィルタは、スイッチング素子側のコンデンサが、スイッチング素子のオンオフ動作で出力電圧が変動することで生ずるリプル電圧を抑制する平滑コンデンサとしての機能を兼ねている。 In a load driving apparatus that supplies power to a load such as a motor by controlling on / off of a switching element, a π-type filter is provided at a power input terminal portion to reduce radio noise. In this π-type filter, the capacitor on the switching element side also functions as a smoothing capacitor that suppresses a ripple voltage generated when the output voltage fluctuates due to the on / off operation of the switching element.

上記構成では、平滑コンデンサが故障した場合に、スイッチング素子への給電用のバックアップコンデンサがなくなるため、スイッチング素子を正常に駆動することができなくなる。この結果、モータを駆動させることができなくなる。この場合、モータが、例えば車両に設けるエンジンに燃料を供給するフューエルポンプを駆動するモータである場合には、平滑コンデンサの故障でポンプの駆動ができなくなる。このため、エンジンが停止してしまうことで車両を緊急退避（リンプホーム）することも難しくなる場合が生ずる。 In the above configuration, when the smoothing capacitor fails, the backup capacitor for supplying power to the switching element is eliminated, and thus the switching element cannot be driven normally. As a result, the motor cannot be driven. In this case, for example, when the motor is a motor that drives a fuel pump that supplies fuel to an engine provided in the vehicle, the pump cannot be driven due to a failure of the smoothing capacitor. For this reason, it may be difficult to evacuate the vehicle (limp home) because the engine stops.

特開２００７−２４０４５０号公報JP 2007-240450 A

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、平滑コンデンサが故障あるいは劣化した場合でも、一時的にその機能を補うことができるようにした負荷駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a load driving device capable of temporarily supplementing its function even when a smoothing capacitor fails or deteriorates. is there.

請求項１に記載の負荷駆動装置は、負荷給電用のスイッチング素子と、電源入力端子と前記スイッチング素子との間に設けられ、コイルおよび入力側コンデンサ、出力側コンデンサを有するπ型フィルタと、前記π型フィルタのコイルと前記スイッチング素子との間に設けられる前記出力側コンデンサを兼用するか、もしくは前記出力側コンデンサに並列に設けられる平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの端子電圧のリプルを検出するリプル検出回路と、前記π型フィルタの前記入力側コンデンサを、前記コイルを無効化することで前記平滑コンデンサとして機能させる切換回路と、前記リプル検出回路により検出されるリプル電圧の変動幅が所定レベル以上になると前記切換回路に前記入力側コンデンサを前記平滑コンデンサとして機能させる制御回路とを備える。 The load driving device according to claim 1 is provided with a switching element for power feeding, a power input terminal and the switching element, a π-type filter having a coil, an input side capacitor, and an output side capacitor, The output side capacitor provided between the coil of the π-type filter and the switching element, or a smoothing capacitor provided in parallel with the output side capacitor, and a ripple for detecting a ripple of the terminal voltage of the smoothing capacitor A detection circuit; a switching circuit that causes the input-side capacitor of the π-type filter to function as the smoothing capacitor by disabling the coil; and a fluctuation range of the ripple voltage detected by the ripple detection circuit is greater than or equal to a predetermined level The input side capacitor functions as the smoothing capacitor in the switching circuit. And a control circuit for.

上記構成を採用することにより、平滑コンデンサが故障あるいは劣化して十分に機能を果たさなくなり、リプル検出回路により平滑コンデンサの端子電圧から検出されるリプル電圧が大きくなると、制御回路により、切換回路を動作させてπ型フィルタのコイルを無効化させる。これにより、入力側コンデンサは平滑コンデンサと並列に接続した状態になり、平滑コンデンサとして機能するようになる。この結果、一時的に負荷への給電が可能な状態となり、そのまま動作が停止した場合に比べて、退避動作などを実施するだけの機能が保持されるようになり、例えば緊急避難的な動作を実施することで、安全な状態に移行させることができるようになる。 By adopting the above configuration, if the smoothing capacitor fails or deteriorates and does not function sufficiently, and the ripple voltage detected from the terminal voltage of the smoothing capacitor by the ripple detection circuit increases, the control circuit operates the switching circuit. To invalidate the coil of the π-type filter. As a result, the input side capacitor is connected in parallel with the smoothing capacitor, and functions as a smoothing capacitor. As a result, the power supply to the load is temporarily possible, and the function of only performing the evacuation operation is retained compared to the case where the operation is stopped as it is. By implementing it, it becomes possible to shift to a safe state.

第１実施形態を示す電気的構成図Electrical configuration diagram showing the first embodiment 回路基板への実装状態で示す平面図Plan view showing the state mounted on the circuit board 故障検出処理の流れを示す図Diagram showing the flow of failure detection processing 故障時のリプル電圧波形を示す図Diagram showing ripple voltage waveform at failure 第２実施形態を示す劣化・故障検出処理の流れを示す図The figure which shows the flow of the degradation and failure detection processing which shows 2nd Embodiment 故障時のリプル電圧波形を示す図Diagram showing ripple voltage waveform at failure 劣化時のリプル電圧波形を示す図The figure which shows the ripple voltage waveform at the time of deterioration 第３実施形態を示す電気的構成図Electrical configuration diagram showing the third embodiment

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、例えば車両に搭載するフューエルポンプ用のモータ１を駆動する負荷駆動装置２の電気的構成を示している。負荷駆動装置２は、７つの端子Ｂ、ＳＩ、ＤＩ、ＧＮＤ、Ｕ、Ｖ、Ｗを有する。これらは外部との電気的接続をするためのものである。端子Ｂは車載バッテリ３の正極端子が接続され電圧ＶＢが入力されるもので、電源入力端子として設けられている。端子Ｕ、Ｖ、Ｗは３相の出力を負荷であるモータ１の３つの入力端子に供給するための端子である。端子ＳＩは外部から入力される指示信号Ｓａの入力端子、端子ＤＩは内部で生成したダイアグ信号Ｓｂを出力するための出力端子、端子ＧＮＤはグランド端子である。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an electrical configuration of a load driving device 2 that drives a motor 1 for a fuel pump mounted on a vehicle, for example. The load driving device 2 has seven terminals B, SI, DI, GND, U, V, and W. These are for electrical connection with the outside. The terminal B is connected to the positive terminal of the in-vehicle battery 3 and receives the voltage VB, and is provided as a power input terminal. Terminals U, V, and W are terminals for supplying three-phase outputs to three input terminals of the motor 1 that is a load. The terminal SI is an input terminal for an instruction signal Sa input from the outside, the terminal DI is an output terminal for outputting a diagnosis signal Sb generated inside, and the terminal GND is a ground terminal.

モータ１に三相給電するインバータ回路４は、６個のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ４ａ〜４ｆをフルブリッジ接続したものである。このインバータ回路４の直流入力端子は、π型フィルタ５を介して端子Ｂに接続されている。インバータ回路４とπ型フィルタ回路５との間には平滑コンデンサ６が接続されている。また、インバータ回路４のグランド側端子は電流検出回路８を介してグランドに接続されている。インバータ回路４の三相の出力端子はそれぞれ端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されている。 The inverter circuit 4 that supplies three-phase power to the motor 1 is a full-bridge connection of six switching elements MOSFETs 4a to 4f. The DC input terminal of the inverter circuit 4 is connected to the terminal B through the π-type filter 5. A smoothing capacitor 6 is connected between the inverter circuit 4 and the π-type filter circuit 5. The ground side terminal of the inverter circuit 4 is connected to the ground via the current detection circuit 8. The three-phase output terminals of the inverter circuit 4 are connected to terminals U, V, and W, respectively.

π型フィルタ５は、コイル５ａと２個のコンデンサ５ｂ、５ｃを備えている。コイル５ａは端子Ｂとインバータ回路４との間に設けられ、コイル５ａの端子Ｂ側にコンデンサ５ｂがグランドとの間に接続され、インバータ回路４側にコンデンサ５ｃがグランドとの間に接続される。コンデンサ５ｂは入力側コンデンサとして機能する。コンデンサ５ｃおよび平滑コンデンサ６は、フィルタコンデンサとして機能すると共に平滑コンデンサとしても機能する。 The π-type filter 5 includes a coil 5a and two capacitors 5b and 5c. The coil 5a is provided between the terminal B and the inverter circuit 4, the capacitor 5b is connected between the coil 5a on the terminal B side and the ground, and the capacitor 5c is connected between the inverter circuit 4 and the ground. . The capacitor 5b functions as an input side capacitor. The capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 function as a filter capacitor and also as a smoothing capacitor.

コイル５ａの両端子には、切換回路としてのＭＯＳＦＥＴ７のソース・ドレインが接続されている。ＭＯＳＦＥＴ７がオンすることでコイル５ａは両端子が短絡した状態に切り換えられる。インバータ回路４のグランド側は電流検出回路８を介してグランドに接続されている。電流検出回路８は、電流検出抵抗８ａおよびアンプ８ｂを備えている。電流検出抵抗８ａは、インバータ回路４の他方の電源入力端子とグランドとの間に接続されている。アンプ８ｂは、電流検出抵抗８ａの端子間に発生する電圧を増幅する。 A source and a drain of a MOSFET 7 serving as a switching circuit are connected to both terminals of the coil 5a. When the MOSFET 7 is turned on, the coil 5a is switched to a state where both terminals are short-circuited. The ground side of the inverter circuit 4 is connected to the ground via the current detection circuit 8. The current detection circuit 8 includes a current detection resistor 8a and an amplifier 8b. The current detection resistor 8a is connected between the other power input terminal of the inverter circuit 4 and the ground. The amplifier 8b amplifies the voltage generated between the terminals of the current detection resistor 8a.

入力電圧検出回路９は、抵抗９ａおよび９ｂの直列回路を、端子Ｂとグランドとの間に接続したものである。制御部１０は、制御回路１１、駆動回路１２および入出力回路１３を備える。制御回路１１は、駆動回路１２を介してインバータ回路４に駆動信号を出力する。制御回路１１は、ＭＯＳＦＥＴ７のゲートに切り換え信号を出力して切換動作を行わせる。制御回路１１は、外部の他のＥＣＵなどから端子ＳＩに入力される指示信号Ｓａを入出力回路１３を介して入力し、内部で生成するダイアグ信号Ｓｂを入出力回路１３から端子ＤＩを介して外部に出力する。 The input voltage detection circuit 9 is formed by connecting a series circuit of resistors 9a and 9b between a terminal B and the ground. The control unit 10 includes a control circuit 11, a drive circuit 12, and an input / output circuit 13. The control circuit 11 outputs a drive signal to the inverter circuit 4 via the drive circuit 12. The control circuit 11 outputs a switching signal to the gate of the MOSFET 7 to perform the switching operation. The control circuit 11 receives an instruction signal Sa input to the terminal SI from another external ECU or the like via the input / output circuit 13, and internally generates a diagnosis signal Sb from the input / output circuit 13 via the terminal DI. Output to the outside.

また、制御回路１１は、出力側コンデンサ５ｃ、平滑コンデンサ６の端子電圧Ｖｃを検出しており、インバータ回路４に掛かる電圧の変動幅を示すリプル電圧Ｖｐ−ｐを検出している。制御回路１１は、端子Ｂに入力されるバッテリ３の電圧ＶＢを入力電圧検出回路９で分圧された電圧信号を入力して検出している。さらに、制御回路１１は、電流検出回路８のアンプ８ｂの出力信号を電流検出信号として取り込んでいる。また、制御回路１１は、出力側コンデンサ５ｃ、平滑コンデンサ６の配置部分の温度を温度センサ１４により検出しており、その検出信号を取り込む。 The control circuit 11 detects the terminal voltage Vc of the output side capacitor 5c and the smoothing capacitor 6, and detects the ripple voltage Vp-p indicating the fluctuation range of the voltage applied to the inverter circuit 4. The control circuit 11 receives and detects a voltage signal obtained by dividing the voltage VB of the battery 3 input to the terminal B by the input voltage detection circuit 9. Further, the control circuit 11 takes in the output signal of the amplifier 8b of the current detection circuit 8 as a current detection signal. Moreover, the control circuit 11 detects the temperature of the arrangement part of the output side capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 by the temperature sensor 14, and takes in the detection signal.

次に、図２を参照して上記各回路の配置状態について概略的に説明する。負荷駆動装置２は、矩形状の回路基板２０に実装されている。図示はしていないが、回路基板２０には、導体の配線パターンが設けられており、実装した各素子の間が電気的に接続されている。回路基板２０の図中右側の一辺部には、外部と電気的接続をするために、上から７個の端子Ｂ、ＧＮＤ、ＳＩ、ＤＩ、Ｕ、Ｖ、Ｗが並べて配置されている。回路基板２０の上辺側には、バッテリ３が接続される端子Ｂの最も近い位置に入力側コンデンサ５ｂが配置され、コイル５ａ、出力側コンデンサ５ｃが順に配置される。出力側コンデンサ５ｃと並べて平滑コンデンサ６が配置されている。ＭＯＳＦＥＴ７は、コイル５ａに近接した位置で、入力コンデンサ５ｂと出力コンデンサ５ｃとの間に配置される。 Next, the arrangement state of each circuit will be schematically described with reference to FIG. The load driving device 2 is mounted on a rectangular circuit board 20. Although not shown, the circuit board 20 is provided with a conductor wiring pattern, and the mounted elements are electrically connected. Seven terminals B, GND, SI, DI, U, V, and W are arranged side by side on the side of the circuit board 20 on the right side in the drawing for electrical connection with the outside. On the upper side of the circuit board 20, an input side capacitor 5b is disposed at a position closest to the terminal B to which the battery 3 is connected, and a coil 5a and an output side capacitor 5c are sequentially disposed. A smoothing capacitor 6 is arranged side by side with the output-side capacitor 5c. The MOSFET 7 is disposed between the input capacitor 5b and the output capacitor 5c at a position close to the coil 5a.

回路基板２０の端子Ｕ、Ｖ、Ｗの近傍にはインバータ回路４を構成する６個のＭＯＳＦＥＴ４ａ〜４ｆが配置されている。また、回路基板２０の図中左下の領域には制御部１０として制御回路１１および駆動回路１２が配置されている。制御部１０および駆動回路１２は図示のように別々のＩＣを設けることもできるし、あるいは両者を一体にしたＩＣを設けることもできる。回路基板２０の下辺部には電流検出回路８の電流検出抵抗８ａおよびアンプ８ｂが配置されている。なお、前述した温度センサ１４は、回路基板２０の裏面側に配置され、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６の温度を検出して制御回路１１に検出信号を出力する。 In the vicinity of the terminals U, V and W of the circuit board 20, six MOSFETs 4 a to 4 f constituting the inverter circuit 4 are arranged. Further, a control circuit 11 and a drive circuit 12 are arranged as the control unit 10 in the lower left area of the circuit board 20 in the drawing. The controller 10 and the drive circuit 12 can be provided with separate ICs as shown, or can be provided with an integrated IC. A current detection resistor 8 a and an amplifier 8 b of the current detection circuit 8 are disposed on the lower side of the circuit board 20. The temperature sensor 14 described above is disposed on the back side of the circuit board 20, detects the temperature of the output-side capacitor 5 c or the smoothing capacitor 6, and outputs a detection signal to the control circuit 11.

上記のように配置することで、π型フィルタ５の入力側コンデンサ５ｂは、外部から端子Ｂを介して侵入するノイズを、短い配線を経由するだけで効率良くグランドに逃がすことができる。これによって、配線を伝わる途中でノイズによる悪影響が発生するのを極力抑制することができる。また、出力側コンデンサ５ｃおよび平滑コンデンサ６は、インバータ回路４に短い配線を介して接続されているので、インバータ回路４側から侵入するノイズを効率良くグランド側に逃がすことができる。 By arranging as described above, the input-side capacitor 5b of the π-type filter 5 can efficiently release noise that enters from the outside via the terminal B to the ground only through a short wiring. As a result, it is possible to suppress as much as possible the adverse effects caused by noise during the transmission of the wiring. Further, since the output side capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 are connected to the inverter circuit 4 through a short wiring, noise entering from the inverter circuit 4 side can be efficiently released to the ground side.

次に、上記構成の作用について図３および図４も参照して説明する。
この実施形態では、インバータ回路４に入力する電圧を、実質的に２個のコンデンサ５ｃおよび６で平滑化している。これにより、インバータ回路４の各ＭＯＳＦＥＴ４ａ〜４ｆのオンオフ動作によるリプルが吸収され、インバータ回路４の動作を安定化させている。これら２個のコンデンサ５ｃおよび６は、共に平滑コンデンサとして機能しており、これらのコンデンサ５ｃおよび６の機能が低下、もしくは故障をすると、実質的な容量が低下するため、平滑コンデンサとしての機能が低下してインバータ回路４のスイッチング動作に悪影響を与えることになる。 Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, the voltage input to the inverter circuit 4 is substantially smoothed by the two capacitors 5c and 6. Thereby, ripples due to the on / off operations of the MOSFETs 4a to 4f of the inverter circuit 4 are absorbed, and the operation of the inverter circuit 4 is stabilized. Both of these two capacitors 5c and 6 function as a smoothing capacitor. If the functions of these capacitors 5c and 6 are reduced or malfunctioned, the substantial capacity is reduced. As a result, the switching operation of the inverter circuit 4 is adversely affected.

このため、制御回路１１は、コンデンサ５ｃおよび６の端子電圧Ｖｃを取り込んで、その変動幅をＶｐ−ｐとして検出している。図３は、制御回路１１によりコンデンサ５ｃおよび５の端子電圧Ｖｃを取り込んで正常に機能しているか否かを判断するための動作をフローチャートで示したものである。また、図４は、時刻ｔｘでコンデンサ５ｃもしくは６のいずれかに故障が生じてコンデンサ電圧Ｖｃの変動幅Ｖｐ−ｐが変化する様子を示したものである。 Therefore, the control circuit 11 takes in the terminal voltage Vc of the capacitors 5c and 6 and detects the fluctuation range as Vp-p. FIG. 3 is a flowchart showing the operation for determining whether the control circuit 11 takes in the terminal voltage Vc of the capacitors 5c and 5 and functions normally. FIG. 4 shows how the fluctuation range Vp-p of the capacitor voltage Vc changes due to a failure of either the capacitor 5c or 6 at the time tx.

外部のエンジンＥＣＵから入出力回路１３を介して運転指令信号Ｓａが与えられると、制御回路１１は、モータ１を回転駆動するために、駆動回路１２に駆動信号を出力してインバータ回路４の各ＭＯＳＦＥＴ４ａ〜４ｆにゲート電圧を印加させる。これにより、インバータ回路４は、端子Ｕ、Ｖ、Ｗから三相の電圧をモータ１に印加するようになり、モータ１が回転する。 When the operation command signal Sa is given from the external engine ECU via the input / output circuit 13, the control circuit 11 outputs a drive signal to the drive circuit 12 to drive the motor 1 to rotate. A gate voltage is applied to the MOSFETs 4a to 4f. Thereby, the inverter circuit 4 comes to apply the three-phase voltage to the motor 1 from the terminals U, V, and W, and the motor 1 rotates.

インバータ回路４の各ＭＯＳＦＥＴ４ａ〜４ｆは、オンオフ動作を行うことで三相出力を生成しているが、これによって、通電の切換タイミングで電源側に接続された出力側コンデンサ５ｃおよび平滑コンデンサ６の電流が脈動してリプル電圧Ｖｐ−ｐが発生する。制御回路１１は、図３の流れのステップＡ１で、出力側コンデンサ５ｃの端子電圧Ｖｃとして取り込み、リプル電圧Ｖｐ−ｐを検出している。 Each of the MOSFETs 4a to 4f of the inverter circuit 4 generates a three-phase output by performing an on / off operation. With this, the currents of the output-side capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 connected to the power source side at the switching timing of energization. Pulsates and a ripple voltage Vp-p is generated. At step A1 in the flow of FIG. 3, the control circuit 11 takes in as the terminal voltage Vc of the output-side capacitor 5c and detects the ripple voltage Vp-p.

リプル電圧Ｖｐ−ｐは、２個のコンデンサ５ｃおよび６が正常に機能している状態では、両者の合成容量の範囲でリプルを抑制できるので、図４に示すように、時刻ｔｘ以前では、判定用の既定値Ｄよりも小さい範囲で発生している。制御回路１１は、図３の流れのステップＡ２でＮＯとなる。 Since the ripple voltage Vp-p can suppress the ripple within the range of the combined capacity of the two capacitors 5c and 6 in a state where the two capacitors 5c and 6 are functioning normally, as shown in FIG. It occurs in a range smaller than the default value D for use. The control circuit 11 becomes NO in step A2 in the flow of FIG.

これに対して、例えば図４中に示す時刻ｔｘで、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６のいずれかに故障が生じて平滑コンデンサとしての機能が失われると、インバータ回路４側で発生するリプル電圧Ｖｐ−ｐを吸収できなくなる。これにより、リプル電圧Ｖｐ−ｐが判定用の既定値Ｄを超えるようになり、図３のステップＡ２でＹＥＳとなる。制御回路１１は、ステップＡ３として、図４に示す時刻ｔｓでＭＯＳＦＥＴ７をオンさせるようにゲート信号を出力して、コイル５ａを短絡状態に切り換える。 On the other hand, for example, when a failure occurs in either the output-side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 at the time tx shown in FIG. 4 and the function as the smoothing capacitor is lost, the ripple voltage generated on the inverter circuit 4 side. Vp-p cannot be absorbed. As a result, the ripple voltage Vp-p exceeds the predetermined value D for determination, and YES is obtained in step A2 of FIG. As step A3, the control circuit 11 outputs a gate signal so as to turn on the MOSFET 7 at time ts shown in FIG. 4 and switches the coil 5a to a short circuit state.

これにより、π型フィルタ５は、フィルタとしての機能が停止し、入力側コンデンサ５ｂは、コイル５ａを介すことなく出力側コンデンサ５ｃと並列に接続された状態になる。この結果、入力側コンデンサ５ｂは、出力側コンデンサ５ｃまたは平滑コンデンサ６と並列に接続された状態となり、平滑コンデンサとして機能するようになる。平滑コンデンサとしての機能が一時的に回復してリプル電圧Ｖｐ−ｐが判定用の既定値Ｄよりも小さくなり、インバータ回路４が駆動可能な状態に復帰する。 As a result, the function of the π-type filter 5 stops, and the input-side capacitor 5b is connected in parallel with the output-side capacitor 5c without passing through the coil 5a. As a result, the input side capacitor 5b is connected in parallel with the output side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6, and functions as a smoothing capacitor. The function as the smoothing capacitor is temporarily recovered, the ripple voltage Vp-p becomes smaller than the predetermined value D for determination, and the inverter circuit 4 returns to a drivable state.

また、制御回路１１は、図３のステップＡ４で、平滑コンデンサ６もしくは出力側コンデンサ５ｃが故障したことを示すダイアグ信号を出力信号Ｓｂとして入出力回路１３を介して端子ＤＩから外部のエンジンＥＣＵなどに送信する。制御回路１１は、さらに、ステップＡ５で、警告灯を点灯させるための出力信号Ｓｂとして出力し、運転者にわかるように警告灯を点灯表示させる。 Further, the control circuit 11 outputs a diagnosis signal indicating that the smoothing capacitor 6 or the output side capacitor 5c has failed in step A4 in FIG. 3 as an output signal Sb from the terminal DI through the input / output circuit 13 to an external engine ECU or the like. Send to. Further, in step A5, the control circuit 11 outputs an output signal Sb for turning on the warning lamp, and displays the warning lamp on and on so as to be understood by the driver.

これにより、エンジンＥＣＵは、図３のステップＡ６で、一時的に回復した平滑コンデンサの機能を利用して、フューエルポンプを駆動してエンジンの動作を継続させ、非常退避をするためのリンプホームモードに移行する。走行中の場合には、路側に移動するなどの非常退避を確保することができるようになる。 Thereby, the engine ECU uses the smoothing capacitor function temporarily recovered in step A6 of FIG. 3 to drive the fuel pump to continue the operation of the engine and perform limp home mode for emergency evacuation. Migrate to When traveling, it is possible to ensure emergency evacuation such as moving to the roadside.

この場合、リンプホームモードでは、ダイアグ信号をエンジンＥＣＵに送ることで、エンジンＥＣＵから最低限システム動作可能な駆動信号（Ｄｕｔｙ）を受け取るようにして、負荷駆動装置２側でインバータ回路４を駆動してフューエルポンプを動作させるようにしている。なお、エンジンＥＣＵからの駆動信号によらず、負荷駆動装置２自身が独自にインバータ回路４を駆動制御する構成とすることもできる。 In this case, in the limp home mode, the inverter circuit 4 is driven on the load driving device 2 side by sending a diagnosis signal to the engine ECU so as to receive a drive signal (Duty) capable of at least system operation from the engine ECU. The fuel pump is operated. Note that the load drive device 2 itself can drive the inverter circuit 4 independently of the drive signal from the engine ECU.

なお、温度センサ１４は、前述のように出力側コンデンサ５ｃの温度を検出しており、その検出温度が所定値以上に上昇した場合には、制御回路１１により、インバータ回路４の動作を停止させるように構成されている。この場合、リプル電圧Ｖｐ−ｐが大きくなると、出力側コンデンサ５ｃや平滑コンデンサ６への電流の入出力が大きくなり、これによって抵抗成分の発熱が大きくなる。したがって、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６のいずれかに故障が生じてリプル電圧Ｖｐ−ｐが増大すると、残りのコンデンサの温度上昇が大きくなり、連鎖的に故障に至る可能性は高くなる。制御回路１１は、この温度センサ１４による温度上昇にも対応してインバータ回路４を停止させる。 The temperature sensor 14 detects the temperature of the output-side capacitor 5c as described above, and when the detected temperature rises above a predetermined value, the control circuit 11 stops the operation of the inverter circuit 4. It is configured as follows. In this case, when the ripple voltage Vp-p increases, input / output of current to the output-side capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 increases, thereby increasing the heat generation of the resistance component. Therefore, if either the output-side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 fails and the ripple voltage Vp-p increases, the temperature rise of the remaining capacitors increases, and the possibility of chained failures increases. The control circuit 11 stops the inverter circuit 4 in response to the temperature rise by the temperature sensor 14.

このような第１実施形態によれば、π型フィルタ５のコイル５ａの端子間を短絡することができるようにＭＯＳＦＥＴ７を設け、制御回路１１により、端子電圧Ｖｃのリプル電圧Ｖｐ−ｐが判定用の既定値Ｄを超えたときにＭＯＳＦＥＴ７をオンさせて入力側コンデンサ５ｂも平滑コンデンサとして機能させるようにした。 According to the first embodiment, the MOSFET 7 is provided so that the terminals of the coil 5a of the π-type filter 5 can be short-circuited, and the ripple voltage Vp-p of the terminal voltage Vc is determined by the control circuit 11 for determination. When the predetermined value D is exceeded, the MOSFET 7 is turned on so that the input side capacitor 5b also functions as a smoothing capacitor.

これにより、出力側コンデンサ５ｃもしくは平滑コンデンサ６が故障した場合でも、別途に回路を設けることなく、π型フィルタ５の機能を停止して入力側コンデンサ５ｂにより平滑コンデンサの機能を一時的に補うことができるようになり、必要な退避動作を確保することができるようになる。 As a result, even if the output side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 fails, the function of the smoothing capacitor is temporarily supplemented by the input side capacitor 5b by stopping the function of the π-type filter 5 without providing a separate circuit. As a result, the necessary evacuation operation can be ensured.

また、π型フィルタ５の入力側コンデンサ５ｂは、端子Ｂに近い位置に配置され、出力側コンデンサ５ｃはインバータ回路４に近い位置に配置されるので、通常時は、ラジオノイズ低減の機能を満足し、緊急時のリンプホームに切り換えた場合に端子側のコンデンサが平滑コンデンサとして機能させることができる。 Further, since the input side capacitor 5b of the π-type filter 5 is disposed at a position close to the terminal B and the output side capacitor 5c is disposed at a position close to the inverter circuit 4, the radio noise reduction function is normally satisfied. Then, when switching to an emergency limp home, the capacitor on the terminal side can function as a smoothing capacitor.

（第２実施形態）
図５から図７は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６の故障だけではなく、劣化状態が発生している場合についてもこれを検出することができるようにしている。この実施形態では、電気的構成は第１実施形態とほぼ同じで、制御回路１１による検出処理が異なる。 (Second Embodiment)
FIG. 5 to FIG. 7 show the second embodiment, and only the parts different from the first embodiment will be described below. In this embodiment, not only the failure of the output-side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 but also the case where a deterioration state occurs can be detected. In this embodiment, the electrical configuration is substantially the same as in the first embodiment, and the detection process by the control circuit 11 is different.

すなわち、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６などのコンデンサは、経年劣化もあるいので、第１実施形態で示したような故障による機能停止以外に、徐々に機能が低下していく「劣化」状態がある。この実施形態では、この「劣化」の状態が進行していることを検出してダイアグ信号として出力するようにしたものである。 That is, the capacitor such as the output-side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 may deteriorate over time, so that the function is gradually deteriorated in addition to the failure due to the failure as described in the first embodiment. There is. In this embodiment, the progress of the “deterioration” state is detected and output as a diagnostic signal.

図６は、第１実施形態と同様にして故障が発生した場合を示している。この場合には、時刻ｔｘで故障が発生すると、平滑コンデンサとしての機能が失われるため、急激にリプル電圧Ｖｐ−ｐが増大する。この結果、リプル電圧Ｖｐ−ｐが短期間で判定用の既定値Ｄ１（第１実施形態で示した既定値Ｄと同等の値）を超える状態となる。 FIG. 6 shows a case where a failure has occurred as in the first embodiment. In this case, if a failure occurs at time tx, the function as a smoothing capacitor is lost, and thus the ripple voltage Vp-p increases rapidly. As a result, the ripple voltage Vp-p exceeds the predetermined value D1 for determination (a value equivalent to the predetermined value D shown in the first embodiment) in a short period.

一方、図７に示すように、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６が、平滑コンデンサとしての機能が経年劣化などにより徐々に低下して「劣化」が発生している場合には、リプル電圧Ｖｐ−ｐも徐々に増大する。この結果、劣化が発生して故障に至るまでの時間が、上記した故障時に比べると長くなる。この期間中にリプル電圧Ｖｐ−ｐが正常な範囲と判定用の既定値Ｄ１との間に設定された劣化判定用の既定値Ｄ２に達する時刻ｔｎで劣化状態を判定することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, when the output-side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 is gradually deteriorated due to aging or the like, the ripple voltage Vp− p also increases gradually. As a result, the time from the occurrence of deterioration to failure becomes longer than that at the time of failure described above. During this period, the deterioration state can be determined at time tn when the ripple voltage Vp-p reaches the predetermined value D2 for deterioration determination set between the normal range and the predetermined value D1 for determination.

次に、図５を参照して、上記の処理動作について説明する。負荷駆動装置２は、インバータ回路４を駆動制御している状態で、前述と同様にして、制御回路１１は、図５の流れのステップＢ１で、出力側コンデンサ５ｃの端子電圧Ｖｃとして取り込み、リプル電圧Ｖｐ−ｐを検出している。 Next, the processing operation will be described with reference to FIG. In the state where the load driving device 2 is driving and controlling the inverter circuit 4, the control circuit 11 takes in the ripple as the terminal voltage Vc of the output side capacitor 5c in step B1 of the flow of FIG. The voltage Vp-p is detected.

リプル電圧Ｖｐ−ｐは、２個のコンデンサ５ｃおよび６が正常に機能している状態では、両者の合成容量の範囲でリプルを抑制できるので、図４に示すように、時刻ｔｘ以前では、判定用の既定値Ｄ１よりも小さい範囲で発生している。制御回路１１は、図５の流れのステップＢ２でＮＯとなる。このとき、第１実施形態においては、次の制御タイミングまで待機することになるが、この実施形態では、さらにリプル電圧Ｖｐ−ｐが劣化判定用の既定値Ｄ２以上であるかどうかをステップＢ３で判断している。そして、正常に動作している場合には、リプル電圧Ｖｐ−ｐが劣化判定用の既定値Ｄ２よりも小さい状態であるから、ステップＢ３でＮＯとなる。 Since the ripple voltage Vp-p can suppress the ripple within the range of the combined capacity of the two capacitors 5c and 6 in a state where the two capacitors 5c and 6 are functioning normally, as shown in FIG. It occurs in a range smaller than the default value D1. The control circuit 11 becomes NO in step B2 in the flow of FIG. At this time, in the first embodiment, it waits until the next control timing. In this embodiment, it is further determined in step B3 whether or not the ripple voltage Vp-p is equal to or higher than a predetermined value D2 for deterioration determination. Deciding. If it is operating normally, the ripple voltage Vp-p is smaller than the default value D2 for deterioration determination, and therefore NO is determined in step B3.

そして、出力側コンデンサ５ｃあるいは平滑コンデンサ６に劣化が生じ始めると、平滑コンデンサとして十分に動作できなくなり、リプル電圧Ｖｐ−ｐが徐々に増大していくようになる。図７に示すように、時刻ｔｎでリプル電圧Ｖｐ−ｐが劣化判定用の既定値Ｄ２以上になると、制御回路１１は、ステップＢ３でＹＥＳとして、ステップＢ４、Ｂ５と進む。制御回路１１は、劣化状態の判定を行い、続いて劣化状態を示すダイアグ信号を出力信号ＳｂとしてエンジンＥＣＵに送信するようになる。 When the output-side capacitor 5c or the smoothing capacitor 6 starts to deteriorate, it cannot operate sufficiently as a smoothing capacitor, and the ripple voltage Vp-p gradually increases. As shown in FIG. 7, when the ripple voltage Vp-p becomes equal to or greater than the predetermined value D2 for deterioration determination at time tn, the control circuit 11 sets YES in step B3 and proceeds to steps B4 and B5. The control circuit 11 determines the deterioration state, and then transmits a diagnosis signal indicating the deterioration state as an output signal Sb to the engine ECU.

このようにして、劣化状態が判定されると、エンジンＥＣＵでは、これに続く故障の発生に備えて、例えば使用者にわかるように劣化状態を知らせる情報を表示部に表示させたり、あるいは検査時にダイアグ情報として発生時期の情報などを取得可能な状態に設定することができる。 When the deterioration state is determined in this way, the engine ECU displays information indicating the deterioration state on the display unit so that the user can understand, for example, in preparation for the occurrence of a subsequent failure, or at the time of inspection. It is possible to set information such as occurrence time information that can be acquired as diagnosis information.

また、この後、平滑コンデンサの機能が更に低下してリプル電圧Ｖｐ−ｐが増大し、判定用の既定値Ｄ１以上になると、今度はステップＢ２でＹＥＳとなって、制御回路１１は、第１実施形態と同様にしてステップＢ６〜Ｂ８を実施し、さらにダイアグ信号が送信されたエンジンＥＣＵによりステップＢ９、Ｂ１０が実施されて故障状態の発生に対応した動作を実施するようになる。 After that, when the function of the smoothing capacitor further decreases and the ripple voltage Vp-p increases and becomes equal to or higher than the predetermined value D1 for determination, this step is YES in step B2, and the control circuit 11 Steps B6 to B8 are performed in the same manner as in the embodiment, and further, steps B9 and B10 are performed by the engine ECU to which the diagnosis signal is transmitted, and an operation corresponding to the occurrence of the failure state is performed.

なお、このように劣化の進行による動作に加えて、劣化を経由することなく、平滑コンデンサの機能に故障が発生した場合には、ステップＢ２でＹＥＳとなって同様にして故障に対応した動作が実施されるようになる。 In addition to the operation due to the progress of the deterioration as described above, when a failure occurs in the function of the smoothing capacitor without passing through the deterioration, the operation corresponding to the failure is performed in the same manner as YES in Step B2. Will be implemented.

このような第２実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加えて、入力側コンデンサ５ｂあるいは平滑コンデンサ６の平滑コンデンサの機能が徐々に低下する「劣化」の状態を判定してダイアグ信号としてエンジンＥＣＵに送信ようにした。これにより、経年劣化などによる入力側コンデンサ５ｂあるいは平滑コンデンサ６の劣化状態の進行で発生する故障状態への移行を検知して、部品の交換を促したり、劣化状態を報知したりするなどの対応が可能となる。 According to the second embodiment, in addition to the operation and effect of the first embodiment, the state of “deterioration” in which the function of the smoothing capacitor of the input side capacitor 5b or the smoothing capacitor 6 gradually decreases is determined, and the diagnosis is performed. A signal was sent to the engine ECU. As a result, it is possible to detect the transition to a failure state caused by the progress of the deterioration state of the input-side capacitor 5b or the smoothing capacitor 6 due to aging deterioration, etc., and to prompt the user to replace the part or to notify the deterioration state. Is possible.

（第３実施形態）
図８は第３実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。 (Third embodiment)
FIG. 8 shows the third embodiment, and the following description will be focused on differences from the first embodiment.

この実施形態では、図１の構成で用いた出力側コンデンサ５ｃおよび平滑コンデンサ６を、図８に示すように、１個の平滑コンデンサ５ｓとして設ける構成としている。平滑コンデンサ５ｓの容量は、１個でインバータ回路４のスイッチングによる電圧変動を吸収できるように設定されている。 In this embodiment, the output side capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 used in the configuration of FIG. 1 are provided as one smoothing capacitor 5s as shown in FIG. The capacity of the smoothing capacitor 5s is set so that a single capacitor can absorb voltage fluctuations caused by switching of the inverter circuit 4.

この構成においては、平滑コンデンサ５ｓが故障すると、リプル電圧Ｖｐ−ｐが急激に大きくなるのでモータ１の駆動が不能となる。しかし、制御回路１１は、平滑コンデンサ５ｓの端子電圧Ｖｃからリプル電圧Ｖｐ−ｐを検出し、これが判定用の既定値Ｄを超えるので、ＭＯＳＦＥＴ７をオン駆動する。これにより、入力側コンデンサ５ｂを平滑コンデンサとして機能させることができるようになる。 In this configuration, when the smoothing capacitor 5s fails, the ripple voltage Vp-p increases rapidly, and the motor 1 cannot be driven. However, since the control circuit 11 detects the ripple voltage Vp-p from the terminal voltage Vc of the smoothing capacitor 5s and exceeds the predetermined value D for determination, the control circuit 11 drives the MOSFET 7 on. As a result, the input-side capacitor 5b can function as a smoothing capacitor.

したがって、第３実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができるようになる。
なお、この実施形態の構成を第２実施形態に適用することで、平滑コンデンサ５ｓの劣化状態を検出することで、事前に平滑コンデンサ５ｓが故障する前段階にあることを検知することができるようになる。これにより、平滑コンデンサ５ｓが故障する前に、運転者に劣化状態を促すことで、部品の交換や修理などの対処をすることができる。 Therefore, the third embodiment can obtain the same effect as that of the first embodiment.
By applying the configuration of this embodiment to the second embodiment, it can be detected in advance that the smoothing capacitor 5s has failed by detecting the deterioration state of the smoothing capacitor 5s. become. Thus, before the smoothing capacitor 5s breaks down, it is possible to take measures such as replacement or repair of parts by prompting the driver to be in a deteriorated state.

（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。 (Other embodiments)
In addition, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary, it is applicable to various embodiment, For example, it can deform | transform or expand as follows.

第１実施形態では、平滑コンデンサとして機能するものを、出力側コンデンサ５ｃ、平滑コンデンサ６の２個を設ける場合で示したが、これに限らず、３個以上のコンデンサを平滑コンデンサとして機能するように設けることができる。また、平滑コンデンサの個数を多くすることで、故障によるリプル電圧Ｖｐ−ｐの増大を抑制することができる。 In the first embodiment, the case where the output capacitor 5c and the smoothing capacitor 6 are provided is shown as one that functions as a smoothing capacitor. However, the present invention is not limited to this, and three or more capacitors function as a smoothing capacitor. Can be provided. Further, by increasing the number of smoothing capacitors, an increase in the ripple voltage Vp-p due to a failure can be suppressed.

上記各実施形態では、負荷としてモータ１を駆動する場合に適用した例を示したが、これに限らず、他の負荷を駆動するものに適用することもできる。
上記各実施形態では、負荷に給電する構成としてインバータ回路４を用いる場合を示したが、スイッチング素子によるスイッチング動作で負荷に給電する構成のものに適用することができる。 In each said embodiment, although the example applied when driving the motor 1 as a load was shown, it can also apply not only to this but what drives another load.
In each of the above embodiments, the case where the inverter circuit 4 is used as a configuration for supplying power to the load has been described. However, the present invention can be applied to a configuration for supplying power to the load by a switching operation by a switching element.

切換回路として、ＭＯＳＦＥＴ７を用いたが、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタあるいはリレーなどの他のスイッチ素子を用いることができる。
切換回路として、ＭＯＳＦＥＴ７のようなコイル５ａの端子間を短絡するスイッチ素子を用いたが、短絡状態に切り換えるもの以外に、短絡ではないが入力側コンデンサ５ｂを平滑コンデンサとして機能させることができれば、抵抗成分などのインピーダンスを含む構成とすることもできる。 Although the MOSFET 7 is used as the switching circuit, other switch elements such as an IGBT, a bipolar transistor, or a relay can be used.
As the switching circuit, a switching element that short-circuits between the terminals of the coil 5a such as the MOSFET 7 is used. However, if the input-side capacitor 5b can function as a smoothing capacitor, although not short-circuited, a resistor can be used. It can also be set as the structure containing impedances, such as a component.

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiments and structures. The present disclosure includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more or less, are within the scope and spirit of the present disclosure.

図面中、１はモータ（負荷）、２は負荷駆動装置、３は車載バッテリ、４はインバータ回路、４ａ〜４ｆはＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）、５はπ型フィルタ、５ａはコイル、５ｂは入力側コンデンサ、５ｃは出力側コンデンサ（平滑コンデンサ）、５ｓ、６は平滑コンデンサ、７はＭＯＳＦＥＴ（切換回路、スイッチ素子）、８は電流検出回路、１１は制御回路（リプル検出回路、制御回路）、１２は駆動回路、２０は回路基板である。 In the drawings, 1 is a motor (load), 2 is a load driving device, 3 is an in-vehicle battery, 4 is an inverter circuit, 4a to 4f are MOSFETs (switching elements), 5 is a π-type filter, 5a is a coil, and 5b is an input side. Capacitors, 5c are output-side capacitors (smoothing capacitors), 5s and 6 are smoothing capacitors, 7 is a MOSFET (switching circuit, switch element), 8 is a current detection circuit, 11 is a control circuit (ripple detection circuit, control circuit), 12 Is a drive circuit, and 20 is a circuit board.

Claims

Switching elements (4, 4a to 4f) for load feeding;
A π-type filter (5) provided between a power input terminal and the switching element and having a coil (5a), an input side capacitor (5b), and an output side capacitor (5c);
A smoothing capacitor (6) that doubles as the output-side capacitor provided between the coil of the π-type filter and the switching element, or is provided in parallel with the output-side capacitor;
A ripple detection circuit (11) for detecting ripples in the terminal voltage of the smoothing capacitor;
A switching circuit (7) that causes the input-side capacitor (5b) of the π-type filter to function as the smoothing capacitor by disabling the coil;
A load drive device comprising: a control circuit (11) that causes the switching circuit to function as the smoothing capacitor when a fluctuation range of the ripple voltage detected by the ripple detection circuit is equal to or greater than a predetermined level.

The load driving device according to claim 1,
The load driving device, wherein the switching circuit is a switch element (7) for short-circuiting the coil.

The load driving device according to claim 2,
The load driving device, wherein the switch element constituting the switching circuit is a transistor (7) or a relay.

In the load drive device according to any one of claims 1 to 3,
A circuit board (20) on which the switching element, the π-type filter, the smoothing capacitor, the ripple detection circuit, the switching circuit, and the control circuit are mounted;
The circuit board has at least the power input terminal (B) and an output terminal (U, V, W) for supplying power to the load,
The input-side capacitor (5b) is a load driving device arranged on the circuit board at a position closer to the power input terminal (B) than other components.