特開 2024-127059 水素インジェクタ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127059

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】水素インジェクタ制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20240912BHJP

   H01F 7/18 20060101ALI20240912BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 320A

H01F7/18 B

H01M8/04 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035918

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】山口 雅憲

【テーマコード（参考）】

3H106

5H127

【Ｆターム（参考）】

3H106DA02

3H106DA22

3H106EE07

3H106FA04

3H106FB08

5H127AB04

5H127AC02

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127BB39

5H127BB40

(57)【要約】

【課題】噴射量制御の精度を向上できる水素インジェクタ制御装置を提供すること。
【解決手段】制御装置１００は、コイルの下流に設けられ所定電位に接続されたＭＯＳＦＥＴ２０と、電流モニタ回路４０と、ＣＰＵ１０とを備える。電流モニタ回路は、コイルとＭＯＳＦＥＴとの間における電流経路に設けられたシャント抵抗４１と、シャント抵抗の両端電圧を増幅してコイルに流れる電流値に相関する電圧を出力するオペアンプ４２とを含む。ＣＰＵは、出力電圧をモニタした入力電圧から電流モニタ値を取得し、電流モニタ値に基づいて、ＭＯＳＦＥＴのオンオフを制御するＰＷＭ信号のパルス幅を変えて電流量を制御する。また、ＣＰＵは、入力電圧の前回値と今回値とに誤差があると判定した場合、入力電圧を誤差に応じた補正値で補正して、電流モニタ値を取得するための補正後入力電圧を取得する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素インジェクタのコイルへの電流量によってバルブの開度を制御することで、水素の噴射量を制御する水素インジェクタ制御装置であって、
前記コイルの下流に設けられ、所定電位に接続されたスイッチング素子（２０）と、
前記コイルと前記スイッチング素子との間における電流経路に設けられた電流検出抵抗（４１）と、前記電流検出抵抗の両端電圧を増幅して前記コイルに流れる電流値に相関する電圧を出力する増幅器（４２）と、を含む電流モニタ回路（４０）と、
前記増幅器の出力電圧をモニタした入力電圧から電流モニタ値を取得し、前記電流モニタ値に基づいて、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御信号のパルス幅を変えて前記電流量を制御する処理装置（１０）と、を備え、
前記処理装置は、前記入力電圧の前回値と今回値とに誤差があると判定した場合、前記電流モニタ値が前記コイルに流れる実電流値から乖離があるとみなし、前記入力電圧を前記誤差に応じた補正値で補正して、前記電流モニタ値を取得するための補正後入力電圧を取得する水素インジェクタ制御装置。

【請求項2】

前記処理装置は、前記今回値が前記前回値から所定値を超えて増減した場合に、前記誤差があると判定する請求項１に記載の水素インジェクタ制御装置。

【請求項3】

前記処理装置は、前記制御信号に同期して、前記スイッチング素子のオン期間における前記出力電圧の最終値と前記出力電圧の初期値、および前記スイッチング素子のオフ期間における前記出力電圧の最終値と前記出力電圧の初期値を線形補完にて推定し、推定した推定値における推定前回値と推定今回値との乖離を前記誤差に応じた前記補正値とする請求項１または２に記載の水素インジェクタ制御装置。

【請求項4】

水素インジェクタのコイルへの電流量によってバルブの開度を制御することで、水素の噴射量を制御する水素インジェクタ制御装置であって、
前記コイルの下流に設けられ、所定電位に接続されたスイッチング素子（２０）と、
前記コイルと前記スイッチング素子との間における電流経路に設けられた電流検出抵抗（４１）と、前記電流検出抵抗の両端電圧を増幅して前記コイルに流れる電流値に相関する電圧を出力する増幅器（４２）と、を含む電流モニタ回路（４０）と、
前記増幅器の出力電圧をモニタした入力電圧から前記電流値を取得し、取得した前記電流値である電流モニタ値に基づいて、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御信号のパルス幅を変えて前記電流量を制御する処理装置（１０）と、を備え、
前記処理装置は、前記スイッチング素子のオフ期間における前記入力電圧を用いることなく、前記スイッチング素子のオン期間における前記入力電圧を用いて前記電流量を制御する水素インジェクタ制御装置。

【請求項5】

前記処理装置は、前記制御信号から前記オフ期間と前記オン期間を判定する請求項４に記載の水素インジェクタ制御装置。

【請求項6】

前記処理装置は、前記出力電圧の今回値と前回値との差分が所定値を超えた場合に前記オフ期間と判定し、前記差分が前記所定値を再度超えた場合に前記オン期間と判定する請求項４に記載の水素インジェクタ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水素インジェクタ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水素インジェクタ制御装置の一例として、特許文献１に開示された水素インジェクタがある。水素インジェクタは、高圧の水素タンクに接続されるソレノイドバルブと、ソレノイドバルブのコイルに電流を供給するコントローラを備えている。コントローラは、第１電流をコイルに供給しながらコイルに流れる電流をモニタする。コントローラは、電流の変化率が増加したら供給する電流を第１電流から第２電流へ下げる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１８８８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、水素インジェクタ制御装置は、バルブの開度で水素の噴射量を制御する構成が考えられる。この場合、水素インジェクタ制御装置は、コイルに流れる電流をモニタし、コイルへの電流量によってバルブの開度を制御する。

【0005】

この場合、水素インジェクタ制御装置は、コイルに流れる電流をモニタするために、コイルと、コイルのローサイド側のスイッチング素子との間の電流経路にシャント抵抗が設けられる。また、スイッチング素子は、ダイオードを介して電源が接続されている。そして、水素インジェクタ制御装置は、コイルに流れる電流によって発生するシャント抵抗の両端電圧をオペアンプで増幅して処理装置に入力し、処理装置で電流をモニタする。

【0006】

水素インジェクタ制御装置は、スイッチング素子がオフのタイミングではシャント抵抗の両端電圧が高くなる。そのため、水素インジェクタ制御装置は、オペアンプの入力電圧が大きくなる。よって、水素インジェクタ制御装置は、入力電圧に誤差が生じた場合、誤差もオペアンプで増幅されるため、スイッチング素子がオンのタイミングに比べてオフのタイミングで誤差が大きくなり、処理装置での電流モニタの精度が低下する。したがって、水素インジェクタ制御装置は、入力電圧に誤差に伴う噴射量制御における精度が低下するという問題がある。

【0007】

開示される一つの目的は、噴射量制御の精度を向上できる水素インジェクタ制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

ここに開示された水素インジェクタ制御装置は、
水素インジェクタのコイルへの電流量によってバルブの開度を制御することで、水素の噴射量を制御する水素インジェクタ制御装置であって、
コイルの下流に設けられ、所定電位に接続されたスイッチング素子（２０）と、
コイルとスイッチング素子との間における電流経路に設けられた電流検出抵抗（４１）と、電流検出抵抗の両端電圧を増幅してコイルに流れる電流値に相関する電圧を出力する増幅器（４２）と、を含む電流モニタ回路（４０）と、
増幅器の出力電圧をモニタした入力電圧から電流モニタ値を取得し、電流モニタ値に基づいて、スイッチング素子のオンオフを制御する制御信号のパルス幅を変えて電流量を制御する処理装置（１０）と、を備え、
処理装置は、入力電圧の前回値と今回値とに誤差があると判定した場合、電流モニタ値がコイルに流れる実電流値から乖離があるとみなし、入力電圧を誤差に応じた補正値で補正して、電流モニタ値を取得するための補正後入力電圧を取得する。

【0009】

このように、水素インジェクタ制御装置は、電流モニタ値がコイルに流れる実電流値から乖離があるとみなして、誤差に応じた補正値で入力電圧を補正する。よって、水素インジェクタ制御装置は、電流モニタ値の精度を向上できる。このため、水素インジェクタ制御装置は、水素の噴射量制御の精度を向上できる。

【0010】

また、ここに開示された水素インジェクタ制御装置の他の形態は、
水素インジェクタのコイルへの電流量によってバルブの開度を制御することで、水素の噴射量を制御する水素インジェクタ制御装置であって、
コイルの下流に設けられ、所定電位に接続されたスイッチング素子（２０）と、
コイルとスイッチング素子との間における電流経路に設けられた電流検出抵抗（４１）と、電流検出抵抗の両端電圧を増幅してコイルに流れる電流値に相関する電圧を出力する増幅器（４２）と、を含む電流モニタ回路（４０）と、
増幅器の出力電圧をモニタした入力電圧から電流値を取得し、取得した電流値である電流モニタ値に基づいて、スイッチング素子のオンオフを制御する制御信号のパルス幅を変えて電流量を制御する処理装置（１０）と、を備え、
処理装置は、スイッチング素子のオフ期間における入力電圧を用いることなく、スイッチング素子のオン期間における入力電圧を用いて電流量を制御する。

【0011】

このように、水素インジェクタ制御装置は、オン期間における出力電圧を用いて電流量を制御するため水素の噴射量制御の精度を向上できる。

【0012】

この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】制御装置の概略構成を示す回路図である。

【図3】制御装置の処理動作を示すフローチャートである。

【図4】制御装置の処理動作を示すタイミングチャートである。

【図5】変形例の制御装置の処理動作を示すフローチャートである。

【図6】変形例の制御装置の処理動作を示すタイミングチャートである。

【図7】第２実施形態の制御装置の処理動作を示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態の制御装置の処理動作を示すタイミングチャートである。

【図9】変形例の制御装置の処理動作を示すフローチャートである。

【図10】変形例の制御装置の処理動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

【0015】

（第１実施形態）
図１～図４を用いて、本実施形態の制御装置１００に関して説明する。本実施形態では、水素インジェクタ制御装置を制御装置１００に適用する。制御装置１００は、燃料電池自動車に搭載可能に構成されている。

【0016】

＜燃料電池システム構成＞
図１に示すように、制御装置１００は、燃料電池システムの一部である。燃料電池システムは、燃料電池スタック３００の発電のために、燃料電池スタック３００に水素（水素ガス）と酸素を供給するシステムである。燃料電池システムは、制御装置１００に加えて、水素インジェクタ２００、複数の弁体２０１～２０４、燃料電池スタック３００、エアコンプレッサ４００、水素タンク５００などを備える。なお、図１では、制御装置をＥＣＵ、燃料電池スタックをＦＣＳ、水素タンクをＨＤＴと略称で記載している。

【0017】

燃料電池スタック３００は、水素と酸素の電気化学反応によって発電するセルの積層体である。各セルは、電解質膜を挟んで水素極と酸素極とを配置した構成となっている。なお、水素極は、アノードと称されることもある。酸素極は、カソードと称されることもある。

【0018】

燃料電池スタック３００は、複数の配管が接続されている。カソードは、酸素供給管を介してエアコンプレッサ４００が接続されている。酸素供給管には、供給弁２０１が設けられている。カソードは、供給弁２０１を介してエアコンプレッサ４００で圧縮された酸素が供給される。また、カソードには、酸素を含有したガスとして圧縮空気が供給されるともいえる。酸素は、カソードで起電反応に用いられる。また、カソードで起電反応に用いられなかった酸素は、酸素排気管から排出される。酸素排気管には、調圧弁２０２が設けられている。供給弁２０１および調圧弁２０２は、制御装置１００によって開閉制御される。

【0019】

アノードは、水素供給管を介して水素タンク５００が接続されている。水素供給管には、水素インジェクタ２００が設けられている。水素タンク５００は、タンク主止弁２０４を介して水素供給管が接続されている。アノードは、水素インジェクタ２００を介して水素タンク５００から水素が供給される。水素は、アノードで起電反応に用いられる。アノードで起電反応に用いられなかった水素は、水素排気管から排出される。水素排気管には、排出経路開閉弁２０３が設けられている。なお、水素排気管には、起電反応に用いられなかった水素ともに水（水蒸気）なども排出される。水素インジェクタ２００、排出経路開閉弁２０３、およびタンク主止弁２０４は、制御装置１００によって開閉制御される。

【0020】

なお、燃料電池スタック３００に接続された配管、弁体２０１～２０４の構成は、上記に限定されない。よって、燃料電池システムは、上記以外の構成要素を備えていてもよい。

【0021】

水素インジェクタ２００は、リニアソレノイドバルブを備えている。リニアソレノイドバルブは、コイル２１０やプランジャなどを備えている。リニアソレノイドバルブは、コイル２１０に電流が供給されると、コイル２１０の磁力によって流路が開く方向、すなわちバルブが開く方向にプランジャが移動する。リニアソレノイドバルブは、バルブが開くことで水素を噴射する。水素インジェクタ２００は、バルブの開度で水素噴射量が制御される。そして、バルブの開度は、コイル２１０に流れる電流量（電流値Ｉ）によって制御される。

【0022】

なお、リニアソレノイドバルブは、コイル２１０への電流量が所定値に達しない状態では流路が閉じている。流路は、燃料電池スタック３００に繋がっている。コイル２１０は、一端がバッテリ６００に接続され、他端が制御装置１００の端子５０に接続されている。

【0023】

＜制御装置の構成＞
図２に示すように、制御装置１００は、ＣＰＵ１０、ＭＯＳＦＥＴ２０、内部電源３０、電流モニタ回路４０などを備えている。制御装置１００は、水素インジェクタ２００のコイル２１０への電流量によってバルブの開度を制御する。それによって、制御装置１００は、水素インジェクタ２００の水素噴射量を制御するものである。言い換えると、制御装置１００は、燃料電池スタック３００に対する水素の供給量を制御する。

【0024】

ＣＰＵ１０は、メモリ１１を備えた演算処理装置である。つまり、ＣＰＵ１０は、演算処理を実行する演算部と、各種データなどが記憶されたメモリ１１とを備えている。なお、メモリ１１は、ＣＰＵ１０の外部に設けられていてもよい。ＣＰＵ１０は、処理装置に相当する。

【0025】

ＣＰＵ１０は、所定の演算処理を実行する。ＣＰＵ１０（演算部）は、メモリ１１に記憶された情報を参照可能に構成されている。ＣＰＵ１０は、オペアンプ４２から出力された出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。つまり、ＣＰＵ１０は、出力電圧Ｖｏｕｔを入力電圧Ｖｉｎとしてモニタする。ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎから電流値Ｉを取得（算出）する。取得した電流値Ｉは、電流モニタ値に相当する。

【0026】

さらに、ＣＰＵ１０は、電流モニタ値を算出するための入力電圧Ｖｉｎを補正値Ｖｃｏで補正する機能も備えている。よって、ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎを補正した補正後入力電圧Ｖｉｎ１を取得することができる。この場合、ＣＰＵ１０は、補正後入力電圧Ｖｉｎ１から電流モニタ値を算出する。なお、補正に関しては、後ほど詳しく説明する。

【0027】

ＣＰＵ１０は、電流モニタ値に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２０のオンオフを制御する制御信号としてＰＷＭ信号を生成する。ＣＰＵ１０は、ＰＷＭ信号のパルス幅を変えて、コイル２１０への電流量を制御する。つまり、ＣＰＵ１０は、ＰＷＭ信号を出力することでコイル２１０（水素インジェクタ２００）の電流制御を行う。なお、メモリ１１には、後ほど説明する補正値Ｖｃｏ、閾値Ｖｔｈ、変数Ｘ１、Ｘ２などの情報が記憶される。

【0028】

ＭＯＳＦＥＴ２０は、コイル２１０の下流に設けられている。よって、ＭＯＳＦＥＴ３０は、ローサイドＭＯＳやローサイドスイッチング素子ともいえる。ＭＯＳＦＥＴ２０のドレイン端子は、コイル２１０と接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ２０のドレイン端子は、ダイオードを介して内部電源３０に接続されている。よって、ＭＯＳＦＥＴ２０は、所定電位に接続されているといえる。ＭＯＳＦＥＴ２０のゲート端子は、ＣＰＵ１０と接続されている。ゲート端子には、ＰＷＭ信号が入力される。ＭＯＳＦＥＴ２０のソース端子は、たとえばグランドに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２０は、スイッチング素子に相当する。なお、以下では、オンと記載されている箇所はＭＯＳＦＥＴ２０のオンを示しており、オフと記載されている箇所はＭＯＳＦＥＴ２０のオフを示している。

【0029】

電流モニタ回路４０は、シャント抵抗４１とオペアンプ４２とを備えている。シャント抵抗４１は、コイル２１０とＭＯＳＦＥＴ２０との間における電流経路に設けられている。オペアンプ４２は、シャント抵抗４１の両端電圧（電位差Ｖ２－Ｖ１）を増幅してコイル２１０に流れる電流値Ｉに相関する出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。なお、電位差Ｖ２－Ｖ１は、第２端子Ｖ２の電圧値と第１端子Ｖ１の電圧値の差である。シャント抵抗４１の抵抗値はＲ１とする。オペアンプ４２は、増幅器に相当する。

【0030】

また、電流モニタ回路４０は、シャント抵抗４１の両端電圧の倍率を決めるための複数の抵抗４３～４８を備えている。第１抵抗４３、第２抵抗４４、第３抵抗４５は、第２端子Ｖ２とオペアンプ４２の＋端子とに接続されている。第４抵抗４６、第５抵抗４７、第６抵抗４８は、第１端子Ｖ１とオペアンプ４２の－端子とに接続されている。シャント抵抗４１は、電流検出抵抗に相当する。

【0031】

上記のように、水素インジェクタ２００は、リニアソレノイドバルブを備えている。このため、水素インジェクタ２００は、オンオフバルブを備えたインジェクタとは異なる。インジェクタは、バルブが開いている時間で水素噴射量を制御する。よって、インジェクタに対する電流精度要求は、オン状態とオフ状態との間で遷移できる程度である。

【0032】

これに対して、水素インジェクタ２００は、上記のように、コイル２１０に流れる電流値Ｉによって水素噴射量を制御する。つまり、水素インジェクタ２００は、コイル２１０に流れる電流値Ｉが水素噴射量に直結する。このため、制御装置１００は、電流値Ｉを精度よく検出（モニタ）する必要がある。

【0033】

電流モニタ回路４０は、オフのタイミングで第１端子Ｖ１の電圧値が＋Ｂ＋Ｖｆまで持ち上がる。第２端子Ｖ２の電圧値は、第１端子Ｖ１の電圧値が基準となる。このため、電流モニタ回路４０は、第２端子Ｖ２の電圧値も高くなる。なお、第１端子Ｖ１の電圧値は、オンのとき０［Ｖ］、オフのとき＋Ｂ＋Ｖｆ［Ｖ］となる。第２端子Ｖ２の電圧値は、オンのときＩ×Ｒ１［Ｖ］、オフのとき（＋Ｂ＋Ｖｆ）＋Ｉ×Ｒ１［Ｖ］となる。このため、オペアンプ４２の＋端子と－端子への入力電圧は、コイル２１０に流れている実電流値に対応する電圧に対して誤差が生じる。

【0034】

また、オペアンプ４２への入力電圧誤差は、抵抗４３～４８の比率で効いてくる。このため、第１端子Ｖ１と第２端子Ｖ２に印加される電圧が高くなると、誤差の絶対値としては大きくなる。入力電圧誤差は、オペアンプ４２にて増幅されてＣＰＵ１０へ入力される。よって、電流モニタ回路４０は、オンのときに比べてオフのときの誤差が大きくなる。つまり、出力電圧Ｖｏｕｔから算出した電流値Ｉは、オンのときに比べてオフのときの方が、コイル２１０に流れている実電流値から乖離する。ＣＰＵ１０は、その乖離を減らすために補正後入力電圧Ｖｉｎ１を算出する。このため、ＣＰＵ１０は、オフの期間に限って、入力電圧Ｖｉｎを補正値Ｖｃｏで補正してもよい。

【0035】

＜制御装置の処理動作＞
ここで、図３、図４を用いて、制御装置１００の処理動作を説明する。

【0036】

ＣＰＵ１０は、電源の供給が開始されると所定周期で図３のフローチャートに示す処理を実行する。また、ＣＰＵ１０は、コイル２１０に対する電流制御が必要なタイミングで図３のフローチャートに示す処理を実行してもよい。図４には、電流制御時の制御装置１００における波形を示している。

【0037】

なお、図４では、出力電圧Ｖｏｕｔの波形として、実線でオペアンプ４２の入力電圧誤差に伴う出力電圧Ｖｏｕｔを示し、一点鎖線でコイル２１０に流れている実電流値に対応する出力電圧Ｖｏｕｔを示している。また、補正後入力電圧Ｖｉｎ１の波形として、実線で補正したＶｉｎ１を示し、二点鎖線でコイル２１０に流れている実電流値に対応する入力電圧Ｖｉｎを示している。

【0038】

さらに、図４の出力電圧Ｖｏｕｔに関しては、二つのパターンを図示している。一つ目のパターンは、出力電圧Ｖｏｕｔを出力電圧Ｖｏｕｔ１と記載している。二つ目のパターンは、出力電圧Ｖｏｕｔを出力電圧Ｖｏｕｔ２と記載している。一つ目のパターンは、実電流値に対して上側に乖離が生じている場合である。二つ目のパターンは、実電流値に対して下側に乖離が生じている場合である。

【0039】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０で入力電圧Ｖｉｎをモニタして変数Ｘ１に保存する。変数Ｘ１は、入力電圧Ｖｉｎの今回値ともいえる。なお、ＣＰＵ１０は、変数Ｘ１をメモリ１１に保存する。既に変数１が保存されている場合、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０でモニタしたＸ１を上書き保存する。

【0040】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１２で変数Ｘ２＞０であるか否かを判定する。ＣＰＵ１０は、変数Ｘ２＞０であると判定するとステップＳ１４へ進み、変数Ｘ２＞０であると判定しないとステップＳ２４へ進む。変数Ｘ２は、入力電圧Ｖｉｎの前回値ともいえる。

【0041】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４で｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであるか否かを判定する。Ｖｔｈは、補正が必要か否かを判断するための閾値である。閾値Ｖｔｈは、所定値に相当する。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４によって補正が必要か否かを判定する。また、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４によって、入力電圧Ｖｉｎの前回値と今回値との誤差があるか否かを判定するともいえる。なお、前回値と今回値との誤差は、コイル２１０に流れている実電流値に対応する電圧と、オペアンプ４２への入力電圧との誤差とみなすこともできる。

【0042】

ＣＰＵ１０は、｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであると判定すると、今回値が前回値から所定値を超えて増減しているとみなす。この場合、ＣＰＵ１０は、誤差があるため補正が必要とみなしてステップＳ１６へ進む。言い換えると、ＣＰＵ１０は、補正が必要な程度の誤差が生じていると判定する。また、ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎの前回値と今回値とに誤差があると判定した場合、電流モニタ値がコイル２１０に流れる実電流値から乖離があると判定するともいえる。

【0043】

一方、ＣＰＵ１０は、｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであると判定しないと、今回値が前回値から所定値を超えて増減していないとみなす。この場合、ＣＰＵ１０は、誤差がないため補正が必要ないとみなしてステップＳ２２へ進む。言い換えると、ＣＰＵ１０は、補正が必要な程度の誤差は生じていないと判定する。また、ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎの前回値と今回値とに誤差があると判定しない場合、電流モニタ値がコイル２１０に流れる実電流値から乖離がないと判定するともいえる。なお、ＣＰＵ１０は、｜Ｘ１－Ｘ２｜≧Ｖｔｈの場合に補正が必要と判定し、｜Ｘ１－Ｘ２｜≧Ｖｔｈでない場合に補正が必要ないと判定してもよい。

【0044】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ２２で補正値Ｖｃｏ＝０とする。つまり、ＣＰＵ１０は、補正値Ｖｃｏとして０を設定する。ＣＰＵ１０は、補正値Ｖｃｏをメモリ１１に保存する。なお、既に補正値Ｖｃｏが保存されている場合、ＣＰＵ１０は、補正値Ｖｃｏとして０を上書き保存する。なお、補正値Ｖｃｏ＝０とは、補正値Ｖｃｏが設定されていないことを示す。

【0045】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１６でＶｃｏ＝０であるか否かを判定する。つまり、ＣＰＵ１０は、補正値Ｖｃｏが設定されているか否かを判定する。ＣＰＵ１０は、Ｖｃｏ＝０であると判定すると、補正値Ｖｃｏが設定されていないとみなしてステップＳ１８へ進む。ＣＰＵ１０は、Ｖｃｏ＝０であると判定しないと、補正値Ｖｃｏが設定されているとみなしてステップＳ２０へ進む。

【0046】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１８でＶｃｏ＝Ｘ１－Ｘ２を実行する。つまり、ＣＰＵ１０は、補正値ＶｃｏとしてＸ１－Ｘ２の演算結果を設定する。図４に示すように、補正値Ｖｃｏは、オペアンプ４２の入力電圧誤差に伴う出力電圧Ｖｏｕｔと、コイル２１０に流れている実電流値に対応する出力電圧Ｖｏｕｔとの差分となる。

【0047】

また、上記のように、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１６で補正値Ｖｃｏが設定されていないとみなした場合に限ってステップＳ１８を行う。これによって、ＣＰＵ１０は、補正値Ｖｃｏを設定するための処理負荷を減らすことができる。しかしながら、本開示は、これに限定されない。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１６を省略してもよい。なお、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１８で設定した補正値Ｖｃｏをメモリ１１に上書き保存する。

【0048】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ２０でＸ１＝Ｘ１－Ｖｃｏを実行する。つまり、ＣＰＵ１０は、変数Ｘ１として変数Ｘ１－Ｖｃｏの演算結果を設定する。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０で保存した変数Ｘ１から補正値Ｖｃｏを減算した値を補正後の変数Ｘ１として設定する。補正後の変数Ｘ１は、補正後入力電圧Ｖｉｎ１に相当する。つまり、ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎの前回値と今回値とに誤差があると判定した場合、入力電圧Ｖｉｎを誤差に応じた補正値Ｖｃｏで補正して電流モニタ値を取得するための補正後入力電圧Ｖｉｎ１を取得するといえる。

【0049】

このように、ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎを補正値Ｖｃｏで補正する。ＣＰＵ１０は、図４に示すように、ステップＳ１８、Ｓ２０によって正負どちらにも補正できる。なお、ＣＰＵ１０は、ステップＳ２０で変数Ｘ１（補正後入力電圧Ｖｉｎ１）を設定すると、その変数Ｘ１を用いて電流制御を行う。つまり、ＣＰＵ１０は、入力電圧Ｖｉｎの前回値と今回値との乖離が閾値Ｖｔｈを超えて増減した場合、その乖離を実電流値からの乖離として補正して制御に使用するともいえる。また、ＣＰＵ１０は、オフ期間のサンプリング値（Ｖｉｎ）をＶｃｏで補正して電流制御を行うともいえる。

【0050】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ２４でＸ２＝Ｘ１を実行する。ＣＰＵ１０は、ステップＳ２０で設定した変数Ｘ１を変数Ｘ２に設定する。そして、ＣＰＵ１０は、その変数Ｘ２をメモリ１１に上書き保存する。これによって、ステップＳ２０で設定した変数Ｘ１が前回値となる。

【0051】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ２６で電流制御終了か否かを判定する。ＣＰＵ１０は、電流制御終了と判定すると図３のフローチャートを終了し、電流制御終了と判定しないとステップＳ１０へ戻る。なお、ＣＰＵ１０は、たとえば、水素インジェクタ２００のバルブ閉を示す信号が入力されると電流制御終了と判定する。バルブ閉を示す信号は、他の制御装置などから入力される。なお、ＣＰＵ１０は、ＭＯＳＦＥＴ２０がオフの間は補正を継続して行うことになる。言い換えると、ＣＰＵ１０は、ＭＯＳＦＥＴ２０がオフの間、補正値Ｖｃｏを修正しながら噴射制御を行う。

【0052】

＜効果＞
以上のように、制御装置１００は、電流モニタ値がコイル２１０に流れる実電流値から乖離があるとみなして、誤差に応じた補正値Ｖｃｏで入力電圧Ｖｉｎを補正する。よって、制御装置１００は、電流モニタ値の精度を向上できる。このため、制御装置１００は、電流制御の精度を向上できる。よって、制御装置１００は、水素の噴射量制御の精度を向上できる。つまり、制御装置１００は、誤差が生じやすいＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間であっても、水素の噴射量制御の精度を向上できる。

【0053】

また、制御装置１００は、ＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間の入力電圧Ｖｉｎであっても補正して噴射量制御に用いることができる。このため、制御装置１００は、平均化した際のノイズの影響を低減できる。

【0054】

さらに、水素インジェクタ２００は、燃料電池自動車に搭載された状態であっても入力電圧Ｖｉｎを補正して電流モニタ値の精度を向上できる。水素インジェクタ２００は、誤差が工場出荷時からずれたとしても、噴射量制御の精度を向上できる。

【0055】

＜変形例＞
ここで、図５、図６を用いて、第１実施形態の制御装置１００の変形例に関して説明する。変形例では、主に上記実施形態と異なる箇所に関して説明する。変形例は、処理動作が上記実施形態と異なる。図５では、図３と同じ処理に、図３と同じステップ番号を用いている。

【0056】

図６は、図４に相当する図面である。図６では、オン期間最終値をＯＮＦＶ、オン期間初期値をＯＮＩＶ、オフ期間最終値をＯＦＦＦＶ、オフ期間初期値をＯＦＦＩＶと記載している。オン期間最終値ＯＮＦＶは、ＭＯＳＦＥＴ２０のオン期間における出力電圧Ｖｏｕｔの最終値である。オン期間初期値ＯＮＩＶは、ＭＯＳＦＥＴ２０のオン期間における出力電圧Ｖｏｕｔの初期値である。オフ期間最終値ＯＦＦＦＶは、ＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間における出力電圧Ｖｏｕｔの最終値である。オフ期間初期値ＯＦＦＩＶは、ＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間における出力電圧Ｖｏｕｔの初期値である。また、図６では、白丸でサンプリングタイミング、黒丸で線形補完後の値を示している。

【0057】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１６でＹＥＳ判定した場合、ステップＳ１７へ進む。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１７で線形補完（Ｘ１１、Ｘ１２）を行う。ＣＰＵ１０は、図６に示すように、ＰＷＭ信号に同期して、出力電圧Ｖｏｕｔのオン期間最終値ＯＮＦＶ、オン期間初期値ＯＮＩＶ、オフ期間最終値ＯＦＦＦＶ、オフ期間初期値ＯＦＦＩＶを線形補完にて推定する。

【0058】

そして、ＣＰＵ１０は、その線形補完によって推定した、線形補完後の推定今回値Ｘ１１と線形補完後の推定前回値Ｘ１２を取得する。制御上、最終値および初期値は、実電流値と乖離する。このため、ＣＰＵ１０は、一つ前のデータ含めて線形補完して数値（Ｘ１１、Ｘ１２）を決める。なお、変形例では、線形補完によって得られた推定今回値Ｘ１１と推定前回値Ｘ１２を真値とする。

【0059】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１８ａでＶｃｏ＝Ｘ１１－Ｘ１２を実行する。ＣＰＵ１０は、推定した推定値における推定前回値Ｘ１２と推定今回値Ｘ１１との乖離を誤差に応じた補正値Ｖｃｏとする。

【0060】

なお、ＣＰＵ１０は、オン期間最終値ＯＮＦＶとオン期間初期値ＯＮＩＶをＰＷＭ信号のタイミングと同期して判断し、線形補完した数値を真値と判断する。そして、ＣＰＵ１０は、真値とオフ期間の実電流値との乖離を補正値Ｖｃｏとして制御に使用するともいえる。

【0061】

このように、変形例の制御装置１００は、線形補完した値で補正値Ｖｃｏを決める。そのため、制御装置１００は、補正の精度を上げることができる。

【0062】

以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第２実施形態に関して説明する。上記実施形態および第２実施形態は、それぞれ単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

【0063】

（第２実施形態）
図７、図８を用いて、第２実施形態の制御装置１００に関して説明する。本実施形態の制御装置１００は、上記実施形態の制御装置１００と同様の構成を備えている。本実施形態は、処理動作が上記実施形態と異なる。図７では、図３と同じ処理に、図３と同じステップ番号を用いている。図８は、図４に相当する図面である。図８では、出力電圧Ｖｏｕｔを電流制御に用いない期間にハッチングを施している。

【0064】

ＣＰＵ１０は、電源の供給が開始されると所定周期で図７のフローチャートに示す処理を実行する。また、ＣＰＵ１０は、コイル２１０に対する電流制御が必要なタイミングで図７のフローチャートに示す処理を実行してもよい。

【0065】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１でＰＷＭオンか否かを判定する。ＣＰＵ１０は、ＰＷＭ信号からＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間とオン期間を判定する。ＣＰＵ１０は、ＰＷＭ信号がＰＷＭオンと判定した場合、ＭＯＳＦＥＴ２０のオン期間とみなしてステップＳ１０へ進む。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０で保存した変数Ｘ１（モニタした入力電圧Ｖｉｎ）を用いて電流制御を行う。

【0066】

一方、ＣＰＵ１０は、ＰＷＭ信号がＰＷＭオンと判定しなかった場合、ＭＯＳＦＥＴ２０のオン期間とみなさずステップＳ２６へ進む。つまり、ＣＰＵ１０は、ＰＷＭ信号がＰＷＭオンと判定しなかった場合、ステップＳ１０へ進むことなくステップＳ２６へ進む。

【0067】

よって、図８でハッチングを施した期間に示すように、ＣＰＵ１０は、ＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間における入力電圧Ｖｉｎを用いない。つまり、ＣＰＵ１０は、ＭＯＳＦＥＴ２０のオン期間における入力電圧Ｖｉｎのみを用いて電流制御を行う。

【0068】

上記のように、制御装置１００は、オペアンプ４２を用いた電流モニタ回路４０において、ＭＯＳＦＥＴ２０がオフ時に第１端子Ｖ１と第２端子Ｖ２の電圧が増加し、比例してオペアンプ４２の出力誤差が増加する。このため、制御装置１００は、出力誤差分が大きいオフ期間の入力電圧Ｖｉｎを用いることなく電流制御を行う。よって、制御装置１００は、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、制御装置１００は、上記実施形態よりも、ＣＰＵ１０の処理動作を簡素化できる。

【0069】

＜変形例＞
ここで、図９、図１０を用いて、第２実施形態の制御装置１００の変形例に関して説明する。変形例は、処理動作が第２実施形態と異なる。変形例では、主に第２実施形態と異なる箇所に関して説明する。図９では、図１、図３と同じ処理に、図１、図３と同じステップ番号を用いている。図１０は、図８に相当する図面である。

【0070】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４で｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであると判定するとオフ期間とみなす。すなわち、図１０のＤ１に示すように、ＣＰＵ１０は、出力電圧Ｖｏｕｔの今回値と前回値との差分が閾値Ｖｔｈを超えた場合にオフ期間と判定する。

【0071】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４でＹＥＳ判定するとステップＳ１５１へ進む。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１５１でＸ２＝Ｘ１を実行する。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０で保存した変数Ｘ１を変数Ｘ２に設定する。そして、ＣＰＵ１０は、その変数Ｘ２をメモリ１１に上書き保存する。これによって、ステップＳ１０で保存した変数Ｘ１が前回値となる。

【0072】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１５２で入力電圧Ｖｉｎを再度モニタして変数Ｘ１に保存する。ＣＰＵ１０は、変数Ｘ１をメモリ１１に上書き保存する。

【0073】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１５２で｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであるか否かを再度判定する。ＣＰＵ１０は、｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであると判定しないとオフ期間が継続しているとみなしてステップＳ１５１へ戻る。

【0074】

また、ＣＰＵ１０は、｜Ｘ１－Ｘ２｜＞Ｖｔｈであると判定するとオン期間とみなしてステップＳ２４へ進む。すなわち、図１０のＤ２に示すように、ＣＰＵ１０は、オフ期間と判定した後に、出力電圧Ｖｏｕｔの今回値と前回値との差分が閾値Ｖｔｈを超えた場合にオン期間と判定する。また、ＣＰＵ１０は、オフ期間と判定した後に、差分が閾値Ｖｔｈを再度超えた場合に、オフ期間からオン期間に切り替わったと判定する、といえる。

【0075】

ＣＰＵ１０は、ステップＳ１５３でＹＥＳ判定すると、ステップＳ１５２で保存した変数Ｘ１を用いて電流制御を行う。よって、図１０でハッチングを施した期間に示すように、ＣＰＵ１０は、ＭＯＳＦＥＴ２０のオフ期間における入力電圧Ｖｉｎを用いない。つまり、ＣＰＵ１０は、ＭＯＳＦＥＴ２０のオン期間における入力電圧Ｖｉｎのみを用いて電流制御を行う。

【0076】

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態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が本開示に示されているが、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、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0077】

１０…ＣＰＵ、１１…メモリ、２０…ＭＯＳＦＥＴ、３０…内部電源、４０…電流モニタ回路、４１…シャント抵抗、４２…オペアンプ、４３…第１抵抗、４４…第２抵抗、４５…第３抵抗、４６…第４抵抗、４７…第５抵抗、４８…第６抵抗、５０…端子、１００…制御装置、２００…水素インジェクタ、３００…燃料電池スタック、４００…エアコンプレッサ、５００…水素タンク、６００…バッテリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】