DE102005040060B4

DE102005040060B4 - Stromsteuervorrichtung für elektrische Last

Info

Publication number: DE102005040060B4
Application number: DE102005040060A
Authority: DE
Inventors: Shuuiti Chiyoda Matsumoto; Hiroyoshi Kobe Nishizaki; Takeshi Kobe Fujiwara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: US7312969B2; US20060197508A1; CN100440698C; JP4158176B2; JP2006238668A; DE102005040060A1; CN1829057A

Abstract

Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107), umfassend:
eine Speiseschaltung, die ein Schaltelement (121) und einen Stromerfassungswiderstand (126) einschließt, die beide in Reihe zwischen einer Treiberenergieversorgung (101) und einer elektrischen Last (107) eingefügt sind, zum Zuführen einer elektrischen Energie von der Treiberenergieversorgung (101) zu der elektrischen Last (107) über das Schaltelement (121) und den Stromerfassungswiderstand (126);
ein Stromsteuerteil, das ein Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements (121) auf eine derartige Weise steuert, dass ein Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand (126) erfasst wird, übereinstimmend mit einem Ziellaststrom Is ausgeführt wird, der der elektrischen Last (107) zuzuführen ist; und
ein Stromsteuerteil, das einen Mikroprozessor (111A), ein Differenzverstärker-Schaltungsteil (150), einen Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt (238), einen Konversionsschätzabschnitt (311) und einen Rückkopplungssteuerabschnitt (325) einschließt;
wobei der Mikroprozessor (111A) einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (113A), einen nicht-flüchtigen Datenspeicher (114A), einen RAM-Speicher (112) für einen Rechenbetrieb und einen Mehrkanal-A/D-Konverter (115) einschließt;
das Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) eine Differenzspannung zwischen Spannungen an...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromsteuervorrichtung für eine induktive elektrische Last, die beispielsweise in einem fahrzeuggebundenen, elektronischen Steuersystem verwendet wird, und sie betrifft insbesondere eine derartige Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last, die dazu dient, den Abbrand der Vorrichtung aufgrund eines Kurzschlusses der Last oder dergleichen durch eine verbesserte Stromsteuergenauigkeit zu verhindern.

2. Beschreibung des verwandten Sachstandes

Unter herkömmlichen Stromsteuervorrichtungen für eine elektrische Last ist eine Vielzahl derartiger bekannt, bei welchen die Schaltansteuerrate eines Schaltelements, das zwischen einer Treiberenergieversorgung und der elektrischen Last verbunden ist, auf eine derartige Weise gesteuert wird, dass der Strom, der von einem Stromerfassungswiderstand erfasst wird, gleich einem Ziellaststrom, der zuzuführen ist, ausgeführt wird. Eine derartige Art einer elektrischen Laststrom-Steuervorrichtung wird verwendet, um einen Strom, der einem Linearsolenoid zugeführt wird, das einen großen Bereich eines variablen Konstantstroms benötigt, zu steuern, oder um einen Strom, der einem Kraftstoffeinspritz- Elektromagnetventilsystem zugeführt wird, das dazu dient, ein Kraftstoffeinspritzventil in seinem offenen Zustand mit einem konstanten niedrigen Strom nach einem schnellen Öffnen davon zu halten, zu steuern.

Als ein Beispiel derartiger elektrischer Laststrom-Steuervorrichtungen ist eine eines internen Rückkopplungssteuertyps bekannt, die einen Schalttreiberbefehl in Übereinstimmung mit einer Abweichung zwischen einem erfassten Strom und einem Zielstrombefehl, der von einem Mikroprozessor erzeugt wird, selbst erzeugt (siehe beispielsweise ein erstes Patentdokument: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H10-225179 (2 und Zusammenfassung), und ein zweites Patentdokument: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-114039 (1, 6, Zusammenfassung, und Absatz Nr. 0003)).

Zusätzlich ist als ein weiteres Beispiel herkömmlicher Vorrichtungen eine eines externen Rückkopplungssteuertyps bekannt, bei welcher ein Mikroprozessor nur einen Zielstrombefehl erzeugt, und eine Abweichungsanzeigeschaltung, die extern von dem Mikroprozessor bereitgestellt ist, einen Schalttreiberbefehl in Übereinstimmung mit einer Abweichung zwischen einem Ziellaststrom und einem erfassten Strom erzeugt (siehe beispielsweise ein drittes Patentdokument: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H5-217737 (1 und Zusammenfassung)). In der Vorrichtung von dem externen Rückkopplungssteuertyp, die in dem dritten Patentdokument beschrieben ist, ist die Steuerlast des Mikroprozessors verringert, aber die Hardware-Konfiguration hiervon wird kompliziert.

Andererseits sind eine Vielzahl von Modi über den Verbindungsort eines Stromerfassungswiderstands vorhanden, aber in den herkömmlichen Vorrichtungen, die in den oben erwähnten ersten und dritten Patentdokumenten beispielsweise beschrieben sind, ist eine Speiseschaltung zwischen einer Energieversorgungsleitung, die über und in der Reihenfolge eines Schaltelements, einer elektrischen Last und eines Stromerfassungswiderstands mit einem positiven Energieversorgungsanschluss verbunden ist, und einem Massedraht, der mit einem negativen Energieversorgungsanschluss verbunden ist, angeordnet.

In diesem Fall sind als Verdrahtung für die elektrische Last zwei Teile einer Verdrahtung erforderlich, d.h. eine positive Verdrahtung, die mit dem Schaltelement verbunden ist, und eine negative Verdrahtung, die mit dem Stromerfassungswiderstand verbunden ist, und es ist notwendig, die folgenden fünf Modi als anormale Formen oder Zustände zu betrachten.

Der erste Modus ist ein Kurzschlussunfall, bei welchem die elektrische Last selbst intern kurzgeschlossen ist, oder ein Positiv-zu-Negativ-Leitungskurzschlussunfall zwischen den positiven und negativen Leitungen. In diesem Fall ist es möglich, einen Abbrandunfall durch ein Unterbrechen oder Ausschalten des Schaltelements zu vermeiden, wenn ein übermäßiger Strom oder Überstrom von dem Stromerfassungswiderstand erfasst wird. Zusätzlich ist in einer Übergangszeit, in welcher das Schaltelement abgeschaltet wird, der übermäßige Strom zu dem Schaltelement durch den Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands begrenzt, so dass eine Belastung des Schaltelements verringert werden kann.

Der zweite Modus ist ein Innen-Phasen-Energieversorgungsfehlerunfall, bei welchem die positive Phasenverdrahtung und die Energieversorgungsleitung miteinander kurzgeschlossen sind. In diesem Fall wird kein Ansteuerbefehl für das Schaltelement bereitgestellt, oder die Erfassung eines maximalen Stroms wird anstelle einer geringen Ansteuerrate ausgeführt. Folglich kann eine Warnanzeige auf eine Erfassung eines anormalen Zustands ausgeführt werden, aber die Stromunterbrechung kann nicht durchgeführt werden. Jedoch ist, da ein übermäßig großer Laststrom nicht fließt, die Möglichkeit eines sofortigen Herbeiführens eines Abbrandunfalls klein.

Der dritte Modus ist ein Heterophasen-Massefehlerunfall, bei welchem ein Kurzschluss zwischen der positiven Phasenverdrahtung und der Masseleitung auftritt. In diesem Fall ist es möglich, eine Anormalität zu erfassen, weil der erfasste Strom anormal abfällt oder zunimmt, trotz der Tatsache, dass ein Ansteuerbefehl für das Schaltelement bereitgestellt wird, aber auch, wenn das Schaltelement schnell durch die Erfassung einer Anormalität unterbrochen oder ausgeschaltet wird, fließt ein anormal übermäßiger Strom durch das Schaltelement. Somit ist dies ein anormaler Modus einer hohen Wahrscheinlichkeit, dass ein interner Kurzschluss des Schaltelements selbst auftritt, und somit kann das Schaltelement daraufhin durchbrennen, um ein Leerlauf zu sein. Dies liegt daran, dass der Stromerfassungswiderstand in einen Zustand versetzt wird, der die Fähigkeit verliert, seine Strombegrenzungsfunktion auszuüben.

Der vierte Modus ist ein In-Phasen-Massefehlerunfall, bei welchem ein Kurzschluss zwischen der negativen Phasenverdrahtung und der Masseleitung auftritt. In diesem Fall kann eine Anormalität aufgrund der Tatsache erfasst werden, dass der erfasste Strom trotz der Tatsache anormal abfällt, dass ein Ansteuerbefehl für das Schaltelement bereitgestellt ist, so dass das Schaltelement durch die Erfassung einer Anormalität unterbrochen oder ausgeschaltet werden kann.

Der fünfte Modus ist ein Hetero-Phasen-Energieversorgungsfehlerunfall, bei welchem ein Kurzschluss zwischen der negativen Phasenverdrahtung und der Energieversorgungsleitung auftritt. In diesem Fall wird ein maximaler Strom trotz der Tatsache erfasst, dass kein Ansteuerbefehl für das Schaltelement bereitgestellt ist oder die Ansteuerrate des Schaltelements klein ist. Folglich kann eine Warnanzeige auf eine Erfassung eines anormalen Zustands hin ausgeführt werden, aber eine Stromunterbrechung kann nicht durchgeführt werden, was somit zu einem anormalen Modus führt, bei welchem ein Abbrandunfall des Stromerfassungswiderstands oder ein Unterbrechungs- oder Trennungsunfall davon auftritt.

In Kürze ist die Speiseschaltung, die in dem ersten oder dritten Patentdokument beschrieben ist, derart aufgebaut, dass das Schaltelement und der Stromerfassungswiderstand an Positionen entfernt voneinander verbunden sind, wobei die elektrische Last dazwischen angeordnet ist, wobei als Folge davon eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit vorhanden sein wird, dass dann, wenn ein Hetero-Phasen-Energieversorgungsfehlerunfall oder ein Hetero-Phasen-Massefehlerunfall auftreten, ein Schutz dieser Teile schwierig ist, was somit zu Abbrandunfällen davon führt.

Andererseits ist in der Speiseschaltung gemäß dem zweiten Patentdokument der Stromerfassungswiderstand mit einer Zwischenposition zwischen dem Schaltelement und der elektrischen Last verbunden, und somit ist die spezielle Verdrahtung für die elektrische Last die positive Phasenverdrahtung allein. In diesem Fall sind zwei anormale Modi vorhanden, die untenstehend beschrieben sind.

Der erste Modus ist ein Lastkurzschlussunfall, bei welchem die elektrische Last selbst intern kurzgeschlossen ist, oder ein Hetero-Phasen-Massefehlerunfall zwischen der positiven Leitung und der Masseleitung. In diesem Fall ist es möglich, einen Abbrandunfall durch ein Unterbrechen oder Ausschalten des Schaltelements zu vermeiden, wenn ein übermäßiger Strom oder ein Überstrom von dem Stromerfassungswiderstand erfasst wird. Zusätzlich wird bei einer Übergangszeit, bei der das Schaltelement unterbrochen oder ausgeschaltet wird, der Überstrom des Schaltelements durch den Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands begrenzt, so dass eine Belastung für das Schaltelement verringert werden kann.

Der zweite Modus ist ein Innen-Phasen-Energieversorgungsfehlerunfall, bei welchem die positive Phasenverdrahtung und die Energieversorgungsleitung miteinander kurzgeschlossen sind. In diesem Fall wird eine Anormalität durch eine anormale Verringerung des erfassten Stroms, trotz der Tatsache, dass ein Ansteuerbefehl für das Schaltelement bereitgestellt ist, erfasst. Folglich kann ein anormaler Zustand erfasst werden, um eine Warnanzeige auszuführen, aber eine Stromunterbrechung kann nicht durchgeführt werden. Jedoch fließt ein übermäßig großer Laststrom nicht, so dass die Möglichkeit eines sofortigen Herbeiführens eines Abbrandunfalls klein ist.

Dementsprechend ist es vom Standpunkt eines Überstromschutzes ideal, das Schaltelement und den Stromerfassungswiderstand miteinander direkt zu verbinden, wie in dem Fall des zweiten Patentdokuments, aber andererseits existieren, wie später beschrieben werden wird, zwei Probleme; eines ist die große Verringerung in der Stromerfassungsgenauigkeit, und das andere besteht darin, dass eine negative Spannung auf einen Differenzverstärker zur Stromerfassung durch eine Gleichrichterdiode, die parallel zu der elektrischen Last verbunden ist, eingeprägt wird, was somit eine Fehlfunktion des Differenzverstärkers herbeiführt.

In dem Fall des ersten Patentdokuments ist der Stromerfassungswiderstand mit der Masseleitungsseite verbunden, so dass es möglich ist, eine Stromerfassung mit einem relativ hohen Grad einer Präzision zu erreichen. Jedoch existieren eine individuelle Variation des Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands und ein Offsetfehler des Verstärkers oder eines A/D-Konverters, wenn der Stromwert in dem Null-Zustand ist. Deswegen werden die Erfassungswerte, die erhalten werden, wenn zwei große und kleine Ströme dem Stromerfassungswiderstand zugeführt werden, und die Werte, die von einem externen Kalibrierungsinstrument gemessen werden, verglichen, um eine Stromproportionalitätskonstante und einen Offsetfehler bereitzustellen, die dann als Kalibrierungskonstanten gespeichert werden, so dass es zu der Zeit eines tatsächlichen Betriebs möglich wird, eine in hohem Maße genaue Stromerfassung unter Verwendung der somit gespeicherten Kalibrierungskonstanten durchzuführen.

Zusätzlich ist als ein weiteres Beispiel herkömmlicher Vorrichtungen eine Vorrichtung eines internen Rückkopplungstyps vorgeschlagen worden, bei welcher ein Stromerfassungswiderstand zwischen einem Schaltelement und einer elektrischen Last verbunden ist, und eine Kalibrierungsverarbeitung ähnlich der in dem ersten Patentdokument beschriebenen wird ausgeführt (siehe beispielsweise ein viertes Patentdokument: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-111487 (1 und Zusammenfassung)). In diesem Fall werden Kalibrierungskonstanten gespeichert, wobei die Gebrauchstemperaturumgebung geändert wird, und zu der Zeit eines tatsächlichen Betriebs werden geeignete Kalibrierungskonstanten in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Betriebstemperaturumgebung benutzt.

Dementsprechend wird in dem Fall des vierten Patentdokuments eine ausgeklügeltere Kalibrierung, verglichen mit jener in dem ersten Patentdokument, durchführt, aber tatsächlich ist es nicht ein Kalibrierungsschema auf der Grundlage des Erzeugungsfaktors des Stromerfassungswiderstands, so dass eine Fehlerkomponente verbleibt, die sich in Übereinstimmung mit einer Variation der Treiberenergie-Versorgungsspannung und der Ansteuereinschaltdauer des Schaltelements ändert.

Ferner ist als noch ein weiteres Beispiel herkömmlicher Vorrichtungen eine Vorrichtung eines externen Rückkopplungstyps vorgeschlagen worden, bei welcher ein Stromerfassungswiderstand zwischen einem Schaltelement und einer elektrischen Last verbunden ist, und eine Kompensationsenergieversorgung wird verwendet, um eine negative Spannung, die von einer Gleichrichterdiode eingeprägt wird, aufzuheben (siehe beispielsweise ein fünftes Patentdokument: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H10-39939 (1 und Zusammenfassung)).

Andererseits ist, unter Bezugnahme auf eine Überstromerfassungsschaltung auf ein Auftreten einer Anormalität hin, die in 1 in dem zweiten Patentdokument beschrieben ist, diese derart aufgebaut, dass eine Ausgangsspannung der Stromerfassungsschaltung in einen A/D-Konverter des Mikroprozessors eingegeben wird, und wenn ein A/D-Konversionswert davon übermäßig groß ist, wird angenommen, dass ein Lastkurzschluss oder ein Massefehler der positiven Phasenverdrahtung aufgetreten ist. In 3, die in diesem zweiten Patentdokument beschrieben ist, wird ein Überstrom durch ein Vergleichen einer Ausgangsspannung der Stromerfassungsschaltung mit einer Referenzspannung erfasst.

Somit muss in dem Fall des Verfahrens zum Erfassen eines Überstroms durch die Ausgangsspannung der Stromerfassungsschaltung, wenn sich der Wert eines Stromerfassungssignals von 0 [V] auf 5 [V] beispielsweise ändert, um eine versehentliche Anormalitätserfassung bei Spannungen in der Nähe von 5 [V] zu verhindern, eine normale Signalspannung in einem sehr niedrigen Spannungsbereich sein, und somit tritt ein Problem auf, dass eine digitale Konversionsgenauigkeit des A/D-Konverters verringert ist.

Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Bereitstellung von Überstromerfassungswiderständen, des Differenzverstärkers, einer Vergleichsbestimmungsschaltung und einer Gatterschaltung, wie in 6 in dem zweiten Patentdokument gezeigt, zu einem kostenintensiven Aufbau führt, der insbesondere zwei Stromerfassungswiderstände erfordert, die wärmeerzeugende Teile sind, so dass ein Aufbau vom Standpunkt einer Größenverringerung und einer Energieeinsparung unerwünscht ist.

In den oben erwähnten herkömmlichen Stromsteuervorrichtungen weist beispielsweise das erste oder dritte Patentdokument ein Problem dahingehend auf, dass es schwierig ist, Schutzmaßnahmen gegenüber Hetero-Phasen-Energieversorgungsfehlern oder Hetero-Phasen-Massefehlern der elektrischen Last zu unternehmen.

Auch wird in dem zweiten, vierten oder fünften Patentdokument ein Schutz gegenüber Kurzschlussunfällen einfach, aber es tritt ein Problem dahingehend auf, dass Stromerfassungsfehler aufgrund der Ansteuereinschaltdauer des Schaltelements oder eine Variation der Energieversorgungsspannung einen großen Einfluss auf die Stromerfassungsgenauigkeit aufweisen.

Zusätzlich ist in dem ersten oder vierten Patentdokument eine Kalibrierungseinrichtung zum Verbessern einer Stromerfassungsgenauigkeit offenbart, weist aber ein Problem dahingehend auf, dass Stromerfassungsfehler, die durch die Ansteuereinschaltdauer des Schaltelements oder einer Variation der Energieversorgungsspannung herbeigeführt werden, nicht korrigiert werden können.

Außerdem ist in dem zweiten oder dritten Patentdokument eine Überstrom-Erfassungseinrichtung auch offenbart, aber in jedem Fall besteht ein Problem dahingehend, dass eine Erfassungsspannung für einen normalen Strom in dem Niedrigspannungsbereich ist, so dass eine digitale Konversionsgenauigkeit des A/D-Konverters verringert ist.

Aus WO 03/074338 A1 ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Kalibrierung von Spannungs- und Temperaturabweichungen des Effektivstroms von Hydraulikventilen in einer pulsweiten modulierten Stromregelung bekannt. Danach wird der gemessene Strom zu einem bestimmten vorgegebenen Zeitpunkt innerhalb einer Ansteuerperiode ermittelt und eine Kompensation durch temperaturabhängige und/oder versorgungsspannungsabhängige Ausgleichswerte vorgenommen, die zu dem gemessenen Strom hinzuaddiert werden, so dass ein korrigierter Sollstrom für die Stromregelung zur Verfügung steht. Als besonderer Anwendungsfall sind elektronische Kraftfahrzeugbremssteuersysteme erwähnt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last zu erhalten, bei welcher ein Stromerfassungswiderstand zwischen einem Schaltelement und einer elektrischen Last verbunden ist, um so einfache Schutzmaßnahmen gegenüber Lastkurzschlussunfällen auszuführen, und die in der Lage ist, ein wirksames Kalibrierungselement bereitzustellen, um eine Verringerung in einer Stromerfassungsgenauigkeit zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last bereitzustellen, die aufgebaut ist, frei von dem Einfluss einer Überstromerfassungsschaltung zu sein, die als eine Schutzmaßnahme gegenüber Lastkurzschlussunfällen verwendet wird, um es dadurch zu ermöglichen, eine Verringerung in der digitalen Konversionsgenauigkeit eines A/D-Konverters zu verhindern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Genauigkeit bei der Erfassung und ein Warnen vor einem anormalen Zustand, wie etwa einem positiven Phasenenergie-Versorgungsfehlerunfall zu verbessern, bei welchem ein Stromerfassungswiderstand mit einer externen Verdrahtung kurzgeschlossen ist.

Unter Berücksichtigung der obigen Aufgaben ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last bereitgestellt, die einschließt: eine Speiseschaltung, die ein Schaltelement und einen Stromerfassungswiderstand aufweist, die beide in Reihe zwischen einer Treiberenergieversorgung und einer elektrischen Last eingefügt sind, zum Speisen der elektrischen Energie von der Treiberenergieversorgung zu der elektrischen Last über das Schaltelement und den Stromerfassungswiderstand; ein Stromsteuerteil, das ein Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements auf eine derartige Weise steuert, dass ein Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand erfasst wird, übereinstimmend mit einem Ziellaststrom Is ausgeführt wird, der der elektrischen Last zuzuführen ist; und ein Stromsteuerteil, das einen Mikroprozessor, ein Differenzverstärker-Schaltungsteil, einen Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt, einen Konversionsschätzabschnitt und einen Rückkopplungssteuerabschnitt einschließt. Der Mikroprozessor schließt einen nicht-flüchtigen Programmspeicher, einen nicht-flüchtigen Datenspeicher, einen RAM-Speicher für einen Rechenbetrieb und einen Mehrkanal-A/D-Konverter ein. Das Differenzverstärker-Schaltungsteil verstärkt eine Differenzspannung zwischen Spannungen an gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands, um eine Überwachungsspannung Ef zu erzeugen, die im Wesentlichen proportional zu dem Laststrom ist, und um diese in den Mikroprozessor einzugeben. Der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt speichert eine Stromproportionalitätskonstante der Überwachungsspannung Ef, eine Spannungsproportionalitätskonstante einer Fehlerkomponente und eine Offsetkomponente, die zu der Zeit einer Einstellung für den Versand der Vorrichtung als ein Produkt gemessen werden, in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher als Kalibrierungskonstanten. Der Konversionsschätzabschnitt berechnet einen Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef und der Kalibrierungskonstanten, oder berechnet eine geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht. Der Rückkopplungssteuerabschnitt steuert eine Ansteuereinschaltdauer γ, die eine Dauer eines geschlossenen Stromkreises des Schaltelements geteilt durch eine Schaltperiode davon ist, während der Ziellaststrom Is als ein Zielwert des Stromsteuerteils und der geschätzte Laststrom Ime als ein Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Es als ein Zielwert des Stromsteuerteils und die Überwachungsspannung Ef als ein Rückkopplungswert gesetzt werden. Zumindest der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt, der Konversionsschätzabschnitt und der Rückkopplungssteuerabschnitt werden von dem Mikroprozessor auf der Grundlage eines Steuerprogramms ausgeführt, das in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher gespeichert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind das Schaltelement und der Stromerfassungswiderstand miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung der elektrischen Last eliminiert werden kann. Daneben ist es in der Vorrichtung eines Speiseschaltungsaufbaus, bei welchem eine Abbrand-Präventionsmaßnahme gegenüber einer Kurzschlussfehlfunktion der Verdrahtung der elektrischen Last durch die Strombegrenzungsfunktion des Stromerfassungswiderstands vereinfacht ist, möglich, eine in hohem Maße genaue Stromsteuerung durch ein Beheben einer Verschlechterung in einer Stromerfassungsgenauigkeit durchzuführen. Außerdem ist es, da Erfassungsfehler gemäß jeweiliger Faktoren für die Erfassungsfehler kalibriert werden, möglich, eine in hohem Maße genaue Stromsteuerung durch Benutzen von Kalibrierungskonstanten auf eine geeignete Weise während des Betriebs der Stromsteuervorrichtung in verschiedenen Treiberumgebungen auszuführen.

Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleuten aus der folgenden detaillierten Beschreibung und bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf einfachere Weise in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen offensichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsbetrieb zur Kalibrierung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsbetrieb für eine allgemeine Steuerroutine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein Flussdiagramm, das einen Steuerbetrieb für eine Unterbrechungssteuerroutine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsbetrieb für eine allgemeine Steuerroutine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ein Flussdiagramm, das einen Steuerbetrieb für eine Kalibrierung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9 ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsbetrieb für eine allgemeine Steuerroutine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
10 ein Schaltungsblockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsbetrieb für eine allgemeine Steuerroutine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 ist die Stromsteuervorrichtung, die allgemein mit 100A bezeichnet ist, mit einem Energieversorgungsanschluss 104P, einem Masseanschluss 104N und einem Ausgangsanschluss 108 versehen. Der Masseanschluss 104N der Stromsteuervorrichtung 100A ist mit Masse verbunden, und eine Treiberenergieversorgungsschaltung, die eine Treiberenergieversorgung 101, eine Sicherung 102 und einen Energieversorgungsschalter 103 umfasst, ist zwischen dem Energieversorgungsanschluss 104P und dem Masseanschluss 104N verbunden.
Zusätzlich ist eine induktive elektrische Last 107 mit dem Ausgangsanschluss 108 der Stromsteuervorrichtung 100A verbunden, und ein Kalibrierungs-Digitalamperemeter 991d ist zwischen der elektrischen Last 107 und Masse verbunden, falls erforderlich. Ein Kalibrierungs-Digitalvoltmeter 992d ist zwischen gegenüberliegenden Enden einer Treiberenergieversorgungsschaltung 101–103 verbunden, falls erforderlich. Ein externer Laststrom Im, der von dem Digitalamperemeter 991d erfasst wird, wird in ein externes Gerät 990 eingegeben. Auf ähnliche Weise wird eine Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die von dem Digitalvoltmeter 992d erfasst wird, in das externe Gerät 990 eingegeben.
Die Stromsteuervorrichtung 100A schließt eine Stabilisierungssteuer-Energieversorgungseinheit 110 (nachstehend einfach als eine "Steuerenergieversorgung" bezeichnet), die mit dem Energieversorgungsanschluss 104P verbunden ist, einen Mikroprozessor 111A, welchem eine elektrische Energie von der Steuerenergieversorgung 110 zugeführt wird, ein Umschaltschaltungsteil 120, das auf einen Rückkopplungssteuerausgang PWM (Pulsbreitenmodulations-Steuersignal) anspricht, das von dem Mikroprozessor 111A ausgegeben wird, einen Treiberwiderstand 128, der zwischen dem Mikroprozessor 111A und einem Steuereingangsanschluss des Umschaltschaltungsteils 120 verbunden ist, ein Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, das mit dem Umschaltschaltungsteil 120 verbunden ist, eine Glättungsschaltung 160 und eine Überstromerfassungsschaltung 170, die beide mit dem Differenzverstärkerschaltungsteil 150, einem Stromerfassungswiderstand 126 und einer Gleichrichterdiode 127 verbunden sind, die an einer Eingangsseite des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 angeordnet ist, und ein Paar von Spannungsteilerwiderständen 191b, 192b (Energieversorgungsspannungs-Messschaltung), die zwischen dem Energieversorgungsanschluss 104P (der Eingangsanschluss des Schaltelements 121) und Masse eingefügt sind, ein.
Die Spannungsteilerwiderstände 191b, 192b, die zusammen die Energieversorgungsspannungs-Messschaltung bilden, sind in Reihe zueinander verbunden, und eine Spannung über den gegenüberliegenden Enden des Spannungsteilerwiderstands 192b (ein Potential an einer Verbindung zwischen den Spannungsteilerwiderständen 191b, 192b) wird in den Mikroprozessor 111 als eine Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf eingegeben.
Eine Ausgangsspannung E0 des Differenzverstärker-Sschaltungsteils 150 wird eine Vorstufen-Spannung für eine Überwachungsspannung Ef und in die Glättungsschaltung 160 und die Überstromerfassungsschaltung 170 eingegeben. Die Überwachungsspannung Ef, die aus der Glättungsschaltung 160 ausgegeben wird, wird in einen Spannungsüberwachungs-Eingangsanschluss des Mikroprozessors 111A eingegeben. Die Ausgangsspannung der Überstromerfassungsschaltung 170 wird in einen Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111A eingegeben.
Eine Warnanzeige 109, die einen Anormalitäts-Warnabschnitt ausbildet, eine elektrische Lastgruppe 106, eine Schaltereingangsgruppe 105d zum Erzeugen von Digitalsignalen, eine Analogeingangsgruppe 105a zum Erzeugen von Analogsignalen, und ein externes Kalibrierungsgerät 990 sind mit dem Mikroprozessor 111A als eine externe Ausstattung verbunden.
In der Stromsteuervorrichtung 100A sind die Schaltungselemente, wie etwa die Steuerenergieversorgung 110, der Mikroprozessor 111A, das Umschaltschaltungsteil 120, das das Schaltelement 121 als eine zentrale Komponente einschließt, das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, die Glättungsschaltung 160, die Überstromerfassungsschaltung 170, etc. in einem abgedichteten Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht.
Der Mikroprozessor 111A umfasst einen RAM-Speicher 112 für einen Rechenbetrieb, einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (FMEM) 113A, einen Datenspeicher (EEPROM) 114A, einen Mehrkanal-A/D-Konverter 115 und eine serielle Kommunikationsschnittstellenschaltung (SIF) 116. Zusätzlich schließt der Mikroprozessor 111A einen Ausgangsanschluss OUT, mit welchem die elektrische Lastgruppe 106 verbunden ist, einen digitalen Eingangsanschluss DIN, mit welchem die Schaltereingangsgruppe 105d verbunden ist, einen Analogeingangsanschluss AIN, mit welchem die Analogeingangsgruppe 105a verbunden ist, einen Ausgangsanschluss, der einen Rückkopplungssteuerausgang PWM erzeugt, und einen Ausgangsanschluss, der ein Anormalitätswarnsignal DSP erzeugt, ein.
Die Schaltereingangsgruppe 105, die Sensorschalter, Betriebsschalter, etc. einschließt, ist mit dem digitalen Eingangsanschluss DIS des Mikroprozessors 111A über einen Verbinder und eine Eingangsschnittstellenschaltung (nicht gezeigt) verbunden.
Auf ähnliche Weise ist die Analogeingangsgruppe 105a, die eine Vielzahl analoger Sensoren einschließt, mit dem Analogeingangsanschluss AIN des Mikroprozessors 100A über einen Verbinder und eine Eingangsschnittstellenschaltung verbunden, und die elektrische Lastgruppe 106, die Aktoren, ein Anzeigegerät etc. einschließt, ist mit dem Ausgangsanschluss OUT des Mikroprozessors 111A über einen Verbinder und der Ausgangsschnittstellenschaltung (nicht gezeigt) verbunden.
Die elektrische Last 107, die in der elektrischen Lastgruppe 106 eingeschlossen ist, ist eine Last (z.B. ein Linearsolenoid, etc.), die eine Stromsteuerung erfordert, und welcher eine elektrische Energie von dem Ausgangsanschluss 108 zugeführt wird. Die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109, die in der elektrischen Lastgruppe 106 eingeschlossen ist, wird durch ein Befehlssignal von dem Anormalitätswarnsignal DSP des Mikroprozessors 111A getrieben.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass bei einem Kalibrierungsbetrieb der Stromsteuervorrichtung 100A vor ihrem Versand als ein Produkt das externe Gerät 990 mit dem Mikroprozessor 111A über eine SIF 116 verbunden wird. Gleichzeitig werden ein Ausgangssignal des Digitalamperemeters 991d, das in Reihe zu der elektrischen Last 107 verbunden ist (elektrischer Laststrom Im) und ein Ausgangssignal des Digitalvoltmeters 992d (Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101, die dem Energieversorgungsanschluss 104P eingeprägt wird), dem Mikroprozessor 111A über das externe Gerät 990 zugeführt und werden zu dem RAM-Speicher 112 übertragen.
Die Steuerenergieversorgung 110 in der Stromsteuervorrichtung 100A erzeugt eine stabilisierte Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc (z.B. DC 5 [V] aus der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb (z.B. DC 10 [V] – 16 [V]), und führt diese den jeweiligen Teilen in der Stromsteuervorrichtung 100A zu. Innerhalb des Mikroprozessors 111A sind der RAM-Speicher 112 für einen Rechenbetrieb, der FMEM 113A, der Datenspeicher 114A, der Mehrkanal-A/D-Konverter 115 und die SIF 116 so aufgebaut, wechselweise miteinander zusammenzuwirken.
Der FMEM 113A besteht beispielsweise aus einem nicht-flüchtigen Flash-Speicher oder dergleichen, der flash-mäßig elektrisch löschbar, beschreibbar und lesbar ist, und der Datenspeicher 114A besteht aus einem nicht-flüchtigen EEPROM oder dergleichen, der elektrisch in Einheiten von einem Byte beschreibbar und lesbar ist.
Das Umschalt-Schaltungsteil 120 in der Stromsteuervorrichtung 100A schließt ein Schaltelement 121 (z.B. einen PNP-Transistor vom Sperrschichttyp), eine Reihenschaltung, die einen Treiberwiderstand 122 und einen Transistor 123 vom NPN-Typ umfasst, die mit einer Basisschaltung des Schaltelements 121 verbunden sind, einen Stabilisierungswiderstand 124, der zwischen einem Emitteranschluss und einem Basisanschluss des Schaltelements 121 verbunden ist, und einen Stabilisierungswiderstand 125, der zwischen einem Emitteranschluss und einem Basisanschluss des Transistors 123 verbunden ist, ein.
Das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 sind in Reihe zwischen der Treiberenergieversorgung 101 und der elektrischen Last 107 verbunden und dienen dazu, eine Speiseschaltung auszubilden, um elektrische Energie von der Treiberenergieversorgung 101 in die elektrische Last 107 einzuspeisen. Das heißt, dass das Schaltelement sein eines Ende verbunden mit dem Energieversorgungsanschluss 104P und sein anderes Ende verbunden mit dem Ausgangsanschluss 108 über den Stromerfassungswiderstand 126 verbunden aufweist, der einen Widerstandswert von R1 aufweist, so dass der elektrischen Last 107 eine elektrische Energie zugeführt wird.
Die Gleichrichterdiode 127 ist parallel zu der Reihenschaltung, die den Stromerfassungswiderstand 126 und die induktive elektrische Last 127 einschließt, in einer derartigen Polarität verbunden, dass es zugelassen wird, dass ein Transient-Abfallstrom der elektrischen Last 107 zurückgegeben oder rückgekoppelt wird, wenn das Schaltelement 121 geöffnet oder ausgeschaltet ist. Der Transistor 123 wird von einem Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Mikroprozessor 111A über den Treiberwiderstand 128 getrieben. Das heißt, dass der Transistor 123 und das Schaltelement 121 leitend werden, wenn der Rückkopplungssteuerausgang PWM auf einem logischen Hoch-Pegel "H" ist.
Auch schließt das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 in der Stromsteuervorrichtung 100A einen Differenzverstärker 151, der von der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb betrieben wird, einen Eingangswiderstand 152, der einen Widerstandswert von R2 aufweist, einen Eingangswiderstand 153, der einen Widerstandswert von R3 aufweist, einen Spannungsteilerwiderstand 154, der einen Widerstandswert von R4 aufweist, einen Widerstand 155 für eine negative Rückkopplung, der einen Widerstandswert von R5 aufweist, einen Vorspannwiderstand 156, der einen Widerstandswert von R6 aufweist, einen Vorspannwiderstand 157, der einen Widerstandswert von R7 aufweist, und eine Vorspannenergieversorgung 158, die eine Vorspannkorrekturschaltung ausbildet, ein.
In dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 sind Beziehungen zwischen den jeweiligen Widerstandswerten R2, R4, R6 des Eingangswiderstands 152, des Spannungsteilerwiderstands 154 und des Vorspannwiderstands 156 und die jeweiligen Widerstandswerte R3, R5, R7 des Eingangswiderstands 153 des negativen Rückkopplungswiderstands 155 und des Vorspannwiderstands 157 als bezeichnete theoretische Werte auf die folgende Weise dargestellt.
R2 = R3
R4 = R5
R6 = R7
Der Eingangswiderstand 152 ist zwischen einem positiven Anschluss des Stromerfassungswiderstands 126 (das Potential auf Masse = V1) und einen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) (das Potential nach Masse = E1) des Differenzverstärkers 151 verbunden. Der Eingangswiderstand 153 ist zwischen einem negativen Anschluss des Stromerfassungswiderstands 126 (das Potential nach Masse = V2) und einem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Differenzverstärkers 151 (das Potential nach Masse = E2) verbunden. Der Spannungsteilerwiderstand 154 ist zwischen nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Differenzverstärkers 151 und dem Masseanschluss 104N (Masse) verbunden.
Der Widerstand 155 für die negative Rückkopplung ist zwischen einem Ausgangsanschluss (das Potential nach Masse = E0) und dem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Differenzverstärkers 151 verbunden. Der Vorspannwiderstand 156 ist zwischen dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) des Differenzverstärkers 151 und der Vorspannenergieversorgung 158 verbunden. Der Vorspannwiderstand 157 ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (–) des Differenzverstärkers 151 und der Vorspannenergieversorgung 158 verbunden. Die Vorspannenergieversorgung 158 besteht aus einer Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung, die durch eine Eingangsspannung des Energieversorgungsanschlusses 104P (= die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb) betrieben wird, und erzeugt eine Vorspannung eines V0-Potentials nach Masse.
Außerdem umfasst die Glättungsschaltung 160 der Stromsteuervorrichtung 100A einen Reihenwiderstand 161, einen Kondensator 162 und einen Parallelwiderstand 163, der zwischen einem Ende des Reihenwiderstands 161 und der Masse eingefügt ist, und eine Spannungsbegrenzungsdiode 174, die zwischen einem Ende des Reihenwiderstands 161 und der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc eingefügt ist.
In der Glättungsschaltung 160 ist der Reihenwiderstand 161 zwischen dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers 151 und dem Spannungsüberwachungs-Eingangsanschluss des Mikroprozessors 111A verbunden (in welchem die Überwachungsspannung Ef eingegeben wird). Der Kondensator 162 ist zwischen dem Spannungsüberwachungs-Eingangsanschluss des Mikroprozessors 111A und der Masse verbunden, und der Parallelwiderstand 163 ist parallel zu dem Kondensator 162 verbunden. Die Spannungsbegrenzungsdiode 164 ist zwischen dem Spannungsüberwachungs-Eingangsanschluss des Mikroprozessors 111A und einer Energieversorgungsleitung einer Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc verbunden, die von der Steuerenergieversorgung 110 zugeführt wird.
Andererseits umfasst die Überstromerfassungsschaltung 170 in der Stromsteuervorrichtung 100A eine Vergleichsschaltung 171, einen Ausgangswiderstand 172, einen Eingangswiderstand 173, einen Spannungsteilerwiderstand 174 und eine Spannungsbegrenzungsdiode 175.
Der Ausgangswiderstand 172 ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Vergleichsschaltung 171 und dem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111A verbunden. Der Eingangswiderstand 173 ist zwischen dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers 151 und einem invertierenden Eingangsanschluss (–) der Vergleichsschaltung 171 verbunden. Der Spannungsteilerwiderstand 175 ist zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss (–) der Vergleichsschaltung 171 und der Masse verbunden. Die Spannungsbegrenzungsdiode 175 ist zwischen dem Interrupt-Eingangsanschluss des Mikroprozessors 111A und der Energieversorgungsleitung der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc verbunden, die von der Steuerenergieversorgung 110 zugeführt wird.
Die Ausgangsspannung E0 des Differenzverstärkers 151 ist eine Vorstufenspannung für die Überwachungsspannung Ef, die in den Mikroprozessor 111A eingegeben wird, und die Überwachungsspannung Ef wird gleich einer Spannung, die durch ein Teilen der Vorstufenspannung E0 durch den Reihenwiderstand 171 und den Parallelwiderstand 163 erhalten wird. Zusätzlich wird eine geteilte Spannung Ec, die durch ein Teilen der Vorstufenspannung E0 durch den Eingangswiderstand 173 und den Spannungsteilerwiderstand 174 erhalten wird, dem invertierenden Eingangsanschluss (–) der Vergleichsschaltung 171 eingeprägt.
Die Vergleichsschaltung 171 in der Überstromerfassungsschaltung 170 wird von der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb auf ähnliche Weise wie der Differenzverstärker 151 in dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 betrieben, und der nicht-invertierende Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 171 ist mit der Energieversorgungsleitung der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc verbunden. Wie später beschrieben werden wird, ändert sich die Vorstufenspannung E0 allgemein innerhalb eines Bereichs von E0 = 0 [V] auf Vcc (z.B. Vcc = 5 [V] in Abhängigkeit von der Größe des Laststroms, der durch die elektrische Last 107 fließt.
Jedoch besteht eine Möglichkeit, dass die Vorstufenspannung E0 auf Vb (= 10 [V] – 16 [V] auf ein Auftreten einer Anormalität hin, wie etwa eines Lastkurzschlussunfalls etc. ansteigt. Dementsprechend sind, um die Spannung, die dem Eingangsanschluss des Mikroprozessors 111A eingeprägt wird, auf einen Pegel gleich oder geringer als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc auf ein Auftreten einer Anormalität hin zu begrenzen, die Spannungsbegrenzungsdioden 174, 175 mit der Glättungsschaltung 160 bzw. der Überstromerfassungsschaltung 170 verbunden.
Jedoch ist die Spannungsbegrenzungsdiode 175 in der Überstromerfassungsschaltung 170 nicht erforderlich, indem die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc als die Energieversorgungsspannung der Vergleichsschaltung 171 verwendet wird, und indem die Spannung, die dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 171 eingeprägt wird, auf einen Wert (z.B. ungefähr DC 4 [V]) geringfügig niedriger als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc eingestellt wird.
In der Stromsteuervorrichtung 100A bildet der Mikroprozessor 111A in Verbindung mit dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, der Glättungsschaltung 160 und der Überstromerfassungsschaltung 170 ein Stromsteuerteil, das dazu dient, das Ein/Aus-Verhältnis (Ansteuer- oder Energieversorgungs-Einschaltdauer γ) des Schaltelements 121 zu steuern, um so den Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand 126 erfasst wird, übereinstimmend mit einem Ziellaststrom Is auszuführen, der der elektrischen Last 107 zuzuführen ist. Zusätzlich schließt der Mikroprozessor 111A einen Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt, einen Konversionsschätzabschnitt und einen Rückkopplungssteuerabschnitt ein, wie später beschrieben werden wird.
Der Mikroprozessor 111A berechnet Kalibrierungskonstanten aus der Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef, dem tatsächlichen Laststrom und der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb zu der Zeit eines Kalibrierungsbetriebs, wie später beschrieben werden wird, und berechnet einen Schätzlaststrom Ime aus der Überwachungsspannung Ef auf der Grundlage der Kalibrierungskonstanten zu der Zeit eines tatsächlichen Betriebs. Auch berechnet der Mikroprozessor 111A den Schätzlaststrom Ime (später zu beschreiben) aus der Überwachungsspannung Ef, integriert beispielsweise eine Abweichung (= Is – Ime) des somit geschätzten Laststroms Ime von dem Ziellaststrom Is und erhöht die Schaltansteuerrate des Schaltelements 121 in Übereinstimmung mit dem somit erhaltenen, zunehmenden Integralwert.
Das Differenzverstärkerschaltungsteil 150 verstärkt eine Differenzspannung zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126, um eine im Wesentlichen zu dem Laststrom proportionale Überwachungsspannung Ef bereit zu stellen, die dann in den Mikroprozessor 111A über die Glättungsschaltung 160 eingegeben wird.
In dem Mikroprozessor 111A sichert oder speichert der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt eine Stromproportionalitätskonstante der Überwachungsspannung Ef, eine Spannungsproportionalitätskonstante einer Fehlerkomponente und eine Offsetkomponente (die jweils später zu beschreiben sind), die zu der Zeit einer Einstellung für einen Versand der Vorrichtung als ein Produkt gemessen werden, in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher (EEPROM) 114A als Kalibrierungskonstanten.
Zusätzlich berechnet der Konversionsschätzabschnitt in dem Mikroprozessor 111A den geschätzten Laststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef und der Kalibrierungskonstanten, oder er berechnet eine geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht.
Weiter steuert in dem Mikroprozessor 111A der Rückkopplungssteuerabschnitt die Ansteuereinschaltdauer γ, die durch ein Teilen der Dauer des geschlossenen Stromkreises des Schaltelements 121 durch die Schaltperiode davon erhalten wird, während der Ziellaststrom Is als ein Zielwert des Stromsteuerteils und der geschätzte Laststrom Ime als ein Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Es als ein Zielwert des Stromsteuerteils und die Überwachungsspannung Ef als ein Rückkopplungswert gesetzt werden. Somit werden die Funktionen von zumindest dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt, dem Konversionsschätzabschnitt und dem Rückkopplungssteuerabschnitt von dem Mikroprozessor 111A auf der Grundlage eines Steuerprogramms ausgeführt, das in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher (FMEM) 113A gespeichert ist.
Wie obenstehend bemerkt, umfasst die Stromsteuervorrichtung 100A für die elektrische Last 107 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung die Speiseschaltung, die das Schaltelement 121 und den Stromerfassungswiderstand 126 einschließt, die beide in Reihe zwischen der Treiberenergieversorgung 101 und der elektrischen Last 107 eingefügt sind, zum Speisen einer elektrischen Energie von der Treiberenergieversorgung 101 zu der elektrischen Last 107 über das Schaltelement 121 und den Stromerfassungswiderstand 126, und das Stromsteuerteil, das das Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements 121 auf eine derartige Weise steuert, dass der Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand 126 erfasst wird, übereinstimmend mit dem Ziellaststrom Is ausgeführt wird, der der elektrischen Last 107 zuzuführen ist.
Das Stromsteuerteil schließt den Mikroprozessor 111A, das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, den Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt, den Konversionsschätzabschnitt und den Rückkopplungssteuerabschnitt ein. Der Mikroprozessor 111A schließt den nicht-flüchtigen Programmspeicher (FMEM) 113A, den nicht-flüchtigen Datenspeicher 114A, den RAM-Speicher 112 für eine Rechenverarbeitung, und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 ein.
Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 verstärkt die Differenzspannung zwischen den Spannungen V1, V2 an gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126, erzeugt die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Laststrom und gibt diese in den Mikroprozessor 111A ein. Der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt sichert oder speichert die Stromproportionalitätskonstante der Überwachungsspannung Ef, die Spannungsproportionalitätskonstante der Fehlerkomponente und die Offsetkomponente, die zu der Zeit einer Einstellung für einen Versand der Vorrichtung als ein Produkt gemessen werden, in den nicht-flüchtigen Datenspeicher 114A als Kalibrierungskonstante. Der Konversionsschätzabschnitt berechnet den geschätzten Laststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef und der Kalibrierungskonstanten oder berechnet die geschätzte Überwachungsspannung Is, die dem Ziellaststrom Is entspricht.
Der Rückkopplungssteuerabschnitt steuert die Ansteuereinschaltdauer, die die Dauer des geschlossenen Stromkreises des Schaltelements 121 geteilt durch die Schaltperiode davon ist, während der Ziellaststrom Is als der Zielwert des Stromsteuerteils und der geschätzte Laststrom Ime als der Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Is als der Zielwert des Stromsteuerteils und die Überwachungsspannung Ef als der Rückkopplungswert gesetzt werden. Zusätzlich werden die Funktionen von zumindest dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt, dem Konversionsschätzabschnitt und dem Rückkopplungssteuerabschnitt von dem Mikroprozessor 111A auf der Grundlage des Steuerprogramms ausgeführt, das in dem FMEM 113A gespeichert ist.
Außerdem schließt die Speiseschaltung die Gleichrichterdiode 127 ein, und das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 schließt die Vorspannkorrekturschaltung (die Vorspannenergieversorgung 158) ein. Die Gleichrichterdiode 127 ist parallel zu der elektrischen Last 107 auf eine derartige Weise verbunden, dass sie eine Polarität aufweist, um es zuzulassen, dass ein andauernder Transient-Abfallstrom aufgrund der Induktanz der elektrischen Last 107 auf ein Öffnen des Schaltelements 121 hin zurückgebracht oder rückgekoppelt wird.
Die Vorspannkorrekturschaltung 158 prägt eine im Wesentlichen gleiche, positive Vorspannung V0 auf die ersten und zweiten Eingänge des Differenzverstärkers 151 ein, um so eine negative Spannung, die darauf aufgrund eines Spannungsabfalls der Gleichrichterdiode 127 auf ein Öffnen des Schaltelements 121 hin eingeprägt wird, aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass die negative Spannungseingabe dem Differenzverstärker 151 eingeprägt wird. Das Stromsteuerteil schließt eine Energieversorgungsspannungs-Messschaltung ein, die die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf misst.
Der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt schließt einen ersten, einen zweiten und einen dritten Datenaufnahmeabschnitt, einen Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt, der Kalibrierungsfaktoren aus den Daten berechnet, die von den ersten, zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten aufgenommen werden, einen Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt, der die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf kalibriert, und einen Übertragungsspeicherabschnitt, der die Kalibrierungsfaktoren als Kalibrierungskonstanten überträgt und speichert, ein (sämtliche dieser Abschnitte werden jeweils später beschrieben werden). Die Energieversorgungsspannungs-Messschaltung gibt eine geteilte Spannung der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb von der Treiberenergieversorgung 101 in den Mikroprozessor 111A als die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf ein.
Der erste Datenaufnahmeabschnitt (später zu beschreiben) wirkt auf eine Eingabe eines ersten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb dem Stromsteuerteil eingeprägt wird, in den RAM-Speicher 112 als eine erste Fehlerspannung Ef0 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig geöffnet ist.
Der zweite Datenaufnahmeabschnitt (später zu beschreiben) wirkt auf eine Eingabe eines zweiten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Verdrahtung, die von der Speiseschaltung zu der elektrischen Last 107 verläuft, abgeschnitten oder unterbrochen ist, in den Speicher RAM 112 als eine zweite Fehlerspannung Ef1 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt ist, und gleichzeitig, den Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die außerhalb gemessen wird, in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern.
Der dritte Datenaufnahmeabschnitt (später zu beschreiben) wirkt auf eine Eingabe eines dritten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Verdrahtung, die von der Speiseschaltung zu der elektrischen Last 107 verläuft, unterbrochen ist, in den RAM-Speicher 112 als eine gemessene Spannung Ef2 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt ist, und gleichzeitig, den Wert des externen Laststroms Im, der außerhalb gemessen ist, in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern.
Wenn der Spannungsabfall Vd der Gleichrichterdiode 127 im Wesentlichen gleich 1 [V] (Vd ÷ 1 [V]) ausgeführt ist, berechnet der Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt (später zu beschreiben) eine Spannungsproportionalitätskonstante A der Fehlerkomponente, eine Stromproportionalitätskonstante B und eine Offsetkomponente C auf eine derartige Weise, dass die Überwachungsspannung Ef, die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb und die Ansteuereinschaltdauer γ des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 und der elektrische Laststrom Im die folgende Beziehung erfüllen: Ef = A × (Vb + Vd) × γ + B × Im + C.
Die Offsetkomponente C stimmt mit der ersten Fehlerspannung Ef0, die in dem ersten Datenaufnahmeabschnitt gespeichert ist, überein. Die Spannungsproportionalitätskonstante A wird aus den Daten, die von den ersten und zweiten Datenaufnahmeabschnitten aufgenommen werden, wie folgt berechnet: A = (Ef1 – Ef0)/(Vb + Vd). Die Stromproportionalitätskonstante B wird aus den Daten, die von den zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten aufgenommen werden, wie folgt berechnet: B = (Ef2 – Ef1)/Im.
Der Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt wird in den ersten, zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten ausgeführt, um die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern, und er berechnet einen Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktor Kv als Kv = Vb/Vf, oder wendet eine feste Konstante an, die als der Reziprokwert des Spannungsteilungsverhältnisses der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb voreingestellt ist.
Der Übertragungsspeicherabschnitt überträgt und speichert in den nicht-flüchtigen Speicher 114A als Kalibrierungskonstanten die jeweiligen Werte der Spannungsproportionalitätskonstante A, der Stromproportionalitätskonstante B, der Offsetkomponente C und des Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktors Kv, wovon sämtliche die Berechnungsergebnisse des Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitts sind.
Das Stromsteuerteil schließt eine serielle Kommunikationsschnittstellenschaltung (SIF) 116 ein, die zwischen dem Mikroprozessor 111A und dem externen Gerät 990 für einen Kalibrierungsbetrieb verbindet, wobei. ein Kalibrierungsbefehl, eine Spannungsinformation über die Treiberenergieversorgung 101 und eine Strominformation über die elektrische Last 107, die von dem externen Gerät 990 über die SIF 116 zu der Zeit eines Kalibrierungsbetriebs eingegeben werden, zu dem RAM-Speicher 112 übertragen und in diesem gespeichert werden. Der FMEM 113A schließt den Konversionsschätzabschnitt ein, der den geschätzten Laststrom Ime oder die geschätzte Überwachungsspannung Is berechnet, und einen Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt in der Form des Rückkopplungssteuerabschnitts ein.
Der Konversionsschätzabschnitt berechnet den geschätzten Laststrom Ime aus der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 und dem voreingestellten Wert der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 erzeugt wird, wie folgt: Ime = [Ef – A × (Vb + Vd) × γ – C]/B. Alternativ berechnet er die geschätzte Überwachungsspannung Es, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wenn der Ziellaststrom Es bei der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 fließt, wie folgt: Es = A × (Vb + Vd) × γ + B × Is + C. Der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt erhöht oder verringert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen dem Ziellaststrom Is und dem geschätzten Laststrom Ime, oder im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der tatsächlichen Überwachungsspannung Ef allmählich.
Der FMEM 113A schließt ein Programm ein, das einen Anfangseinstellabschnitt ausbildet. Der Anfangseinstellabschnitt berechnet einen ungefähren Schätzwert γ0 der Ansteuereinschaltdauer aus der Beziehung zwischen der minimalen Energieversorgungsspannung Vmin, dem Referenzlaststrom Ir, der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf und dem Ziellaststrom Is unter Verwendung eines Ausdrucks [0 = (Vmin/Vb) × (Is/Ir)(hier, Vb = Kv × Vf)], und setzt diesen als eine Ansteuereinschaltdauer unmittelbar nach einem Starten der Ansteuerung (Zufuhr von Energie).
Der Referenzlaststrom Ir wird unter Verwendung eines Standardwiderstandswerts Rc, der innerhalb eines Widerstandswertvariationsbereichs (Rmin – Rmax) der elektrischen Last bestimmt wird, wie folgt berechnet: Ir = Vmin/Rc. Zusätzlich schließt das Stromsteuerteil die Steuerenergieversorgung 110, die Überstromüberwachungsschaltung 170, die Spannungsbegrenzungsdiode 164, einen Ausgangs-Stopp-Abschnitt (später zu beschreiben) und den Anormalitäts-Warnabschnitt (der die Warnanzeige 109 einschließt) ein.
Die Steuerenergieversorgung 110 wird mit Energie von der Treiberenergieversorgung 101 zugeführt, erzeugt die stabilisierte Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc, die niedriger als die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb ist, und führt diese dem Mikroprozessor 111A zu. Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 wird durch die Einprägung der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb angesteuert, um die Differenzspannung zwischen den Spannungen V1, V2 an den entgegengesetzten Enden des Stromerfassungswiderstands 126 zu verstärken, die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Laststrom zu erzeugen und diese in den Mikroprozessor 111A einzugeben.
Der Konversionsschätzabschnitt berechnet den geschätzten Laststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef oder berechnet die geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht. Der Rückkopplungssteuerabschnitt steuert die Ansteuereinschaltdauer γ, die gleich der Dauer des geschlossenen Stromkreises des Schaltelements 121 geteilt durch die Schaltperiode davon ist, während der Ziellaststrom Is als der Zielwert des Stromsteuerteils und der geschätzte Laststrom Ime als der Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Es als der Zielwert des Stromsteuerteils und die tatsächliche Überwachungsspannung Es als der Rückkopplungswert gesetzt werden.
Wenn der Wert der Vorstufenspannung E0 der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differentialverstärker-Schaltungsteil 150 erhalten wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, der gleich oder größer als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc ist, erzeugt die Überstromerfassungsschaltung 170 ein Überstrombestimmungs-Warnsignal, das anzeigend für ein Übermaß des Laststroms ist, und gibt dieses in den Mikroprozessor 111A ein. Die Spannungsbegrenzungsdiode 164 ist mit der Glättungsschaltung 160 verbunden und dient dazu, die Überwachungsspannung Ef, die in dem Mikroprozessor 111A einzugeben ist, auf den Pegel der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu begrenzen.
Im Ansprechen auf das Überstrombestimmungssignal stoppt der Ausgangs-Stopp-Abschnitt den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Rückkopplungssteuerabschnitt zu dem Schaltelement 121, und der Anormalitätswarnabschnitt stellt eine Warnanzeige eines derartigen anormal gestoppten Zustands bereit. Das Überstrombestimmungssignal wird dem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111A eingeprägt, und der Ausgangs-Stopp-Abschnitt gelangt dazu, den Rückkopplungssteuerausgang PWM im unmittelbaren Ansprechen auf die Erzeugung des Überstrombestimmungssignals zu stoppen.
Der FMEM 113A schließt einen Durchschnittsspannungsschätzabschnitt (später zu beschreiben) ein, der eine durchschnittliche Überwachungsspannung Va schätzt, die ein durchschnittlicher Wert der Spannung ist, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, einen Anormalitätsbestimmungsabschnitt (später zu beschreiben), der zumindest entweder einen Überstromzustands- Erfassungsabschnitt oder einen Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt umfasst, den Ausgangs-Stopp-Abschnitt und ein Programm ein, das den Anormalitätswarnabschnitt ausbildet.
Der Durchschnittsspannungs-Schätzabschnitt berechnet das Produkt der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 und der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va. Wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va derart variiert, dass sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, erzeugt der Anormalitätsbestimmungsabschnitt ein Anormalitätsbestimmungs-Warnsignal, das anzeigt, dass die Überwachungsspannung Ef übermäßig groß oder klein ist. Im Ansprechen auf das Anormalitätsbestimmungssignal stoppt der Ausgangs-Stopp-Abschnitt den Rückkopplungssteuerausgang PWM, und der Anormalitätswarnabschnitt zeigt eine Warnung des anormal gestoppten Zustands an.
Als nächstes wird Bezug auf einen spezifischen Betrieb der Stromsteuervorrichtung 100A, die wie in 1 gezeigt aufgebaut ist, genommen werden.
Nun wird unter der Annahme, dass die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit des Schaltelements 121 durch τ ein bzw. τ aus dargestellt werden, und dass die Schaltperiode durch τ dargestellt wird, die Ansteuereinschaltdauer γ durch den folgenden Ausdruck (1) dargestellt. γ = τ ein/τ (τ = τ ein + τ aus) (1)
Andererseits ist, wenn der Standardwiderstandswert Rc auf einen Wert zwischen einem minimalen Widerstandswert Rmin und einem maximalen Widerstandswert Rmax bestimmt ist, die den Temperaturänderungen der elektrischen Last 107 entsprechen (Rc = von Rmin bis Rmax), und wenn die Variation oder der Amplitudenbereich der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb auf einen Wert von einem minimalen Wert Vmin (minimale Energieversorgungsspannung) auf einen maximalen Wert Vmax (maximale Energieversorgungsspannung) gesetzt wird, der Referenzlaststrom (Standardstrom) Ir durch den folgenden Ausdruck definiert. Ir = Vmin/Rc
Somit werden feste Konstanten, wie etwa die jeweiligen Widerstandswerte Rmin, Rc, Rmax, die jeweiligen Spannungswerte Vmin, Vmax in dem FMEM 113A oder dem EEPROM 114A gespeichert und vorgehalten.
In diesem Fall wird, wenn ein Ziellaststrom der elektrischen Last 107 gleich Is ist, und wenn der Widerstandswert der elektrischen Last 107 mit dem Standardwiderstandswert Rc übereinstimmt, der ungefähre Schätzwert γ0 der Ansteuereinschaltdauer zu der Zeit, wenn die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb ist, durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt. γ0 = (Is/Ir) × (Vmin/Vb) (2)
Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Widerstandswert R1 des Stromerfassungswiderstands 126 als R1 << Rmin dargestellt wird, und ist somit so klein, dass er vernachlässigt werden kann.
Bezugnehmend nun auf die Eigenschaften, die den Differenzverstärker 151 betreffen, wird die Gesamtsumme des Stroms, der in den nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) davon fließt, im Wesentlichen Null, so dass der folgende Ausdruck (3) gilt. (V1 – E1)/R2 + (0 – E1)/R4 + (V0 – E1)/R6 = 0 ∴ V1/R2 + V0/R6 = E1/R246 (3)
Es sei hier darauf hingewiesen, dass R246 in dem Ausdruck (3) oben durch folgenden Ausdruck dargestellt wird. R246 = 1/(1/R2 + 1/R4 + 1/R6)
Auf ähnliche Weise wird die Gesamtsumme des Stroms, der in den invertierenden Eingangsanschluss (–) des Differenzverstärkers 151 fließt, im Wesentlichen Null, so dass der folgende Ausdruck (4) gilt. (V2 – E2)/R3 + (E0 – E2)/R5 + (V0 – E2)/R7 = 0 ∴ V2/R3 + E0/R5 = V0/R357 (4)
Es sei hier darauf hingewiesen, dass R357 in dem Ausdruck (4) oben durch den folgenden Ausdruck dargestellt wird. R357 = 1/(1/R3 + 1/R5 + 1/R7)
Da in dem Differenzverstärker 151 ein Potential E1 an seinem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) und ein Potential E2 an seinem invertierenden Eingangsanschluss (–) im Wesentlichen zueinander gleich wird, wird ein Ausgangspotential E0 aus dem Ausdrücken (3), (4) oben gemäß dem folgenden Ausdruck (5) berechnet. R246 × (V1/R2 + V0/R6) = R357 × (V2/R3 + E0/R5 + V0/R7) ∴ (R246/R2) × V1 – (R357/R3) × V2 + [(R246/R6) – R357/R7)] × V0 = (R357/R5) × E0 (5)
Hier gilt unter der Annahme, dass der Laststrom, der in den Stromerfassungswiderstand 126 fließt, gleich dem externen Laststrom Im ist, der folgende Ausdruck (6). V2 = V1 – Im × R1 (6)
Dementsprechend wird eine Ausgangsspannung E0 gemäß dem folgenden Ausdruck (7) unter Verwendung der Ausdrücke (5), (6) oben berechnet. E0 = Kd × V1 + Ki × Im + K0 (7)
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Koeffizienten Kd, Ki und K0 in dem Ausdruck (7) oben jeweils durch die folgenden Ausdrücke dargestellt werden. Kd = (R246/R2) – R357/R3) × (R5/R357) = (R246/R357) × (R5/R2) – (R5/R3) Ki = R1 × (R357/R3) × (R5/R357) = R1 × (R5/R3) K0 = [(R246/R6) – (R357/R7)))] × (R5/R357) × V0 = [(R246/R357) × (R5/R6) – (R5/R7)] × V0
Es sei hier darauf hingewiesen, dass, da R2 ÷ R3, R4 ÷ R5 und R6 ÷ R7, die folgende Beziehung gilt: R246 ÷ R357. Somit werden die Koeffizienten Kd, K0 ursprünglich nahezu Null (Kd ÷ 0 und K0 ÷ 0).
Um jedoch zu verhindern, dass die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 151 ein negativer Wert in dem Zustand eines winzigen Laststroms wird, ist er absichtlich so ausgelegt, dass bestimmte Teile der Widerstandswerte nicht gleich zueinander oder miteinander übereinstimmend werden. Somit kann, wenn eine absichtlich unbalancierte Schaltung aufzubauen ist, ein Widerstand, der einen winzigen Widerstandswert aufweist, der einem Fehlerverhältnis des Spannungsteilerwiderstands 154 entspricht, in Reihe zu dem Spannungsteilerwiderstand 154 beispielsweise verbunden werden.
Dann wird die Überwachungsspannung Ef (Durchschnittswert) geteilt durch den Widerstandswert R163 des Parallelwiderstands 163 und den Widerstandswert R161 des Reihenwiderstands 161 berechnet. Da die Spannung V1 gleich der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb (V1 = Vb) während der Dauer τ ein wird und die Spannung V1 gleich –Vd (V1 = –Vd) während der Dauer τ aus wird, wird die Überwachungsspannung Ef (Durchschnittswert) aus dem folgenden Ausdruck (8) berechnet. Hier ist Vd ein Spannungsabfall der Gleichrichterdiode 127. Ef = [∫E0dt/τ] × [R163/(R163 + R161)] = [(Kd × Vb + Ki × Im + K0) × τ ein/τ + (–Kd × Vd + Ki × Im + K0) × τ aus] × [R163/(R163 + R161)] ∴ Ef = A × (Vb + Vd) × γ + B × Im + C (8)
Hier werden die jeweiligen Kalibrierungskonstanten A, B, C in den Ausdrücken (8) oben durch die folgenden Ausdrücke dargestellt. A = Kd × [R163/(R163 + R161)] B = Ki × [R163/(R163 + R161)] C = K0 × [R163/(R163 + R161)]
Nun wird Bezug genommen auf einen spezifischen Betrieb für eine Kalibrierung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 veranschaulicht ist, während Bezug genommen wird auf ein Flussdiagramm in 2. 2 veranschaulicht eine Verarbeitungsroutine eines Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitts 238 in dem Mikroprozessor 111A. In 2 bilden die Schritte 202, 203 zusammen einen ersten Datenerfassungsabschnitt 206 in dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238.
Auf ähnliche Weise bilden die Schritte 212 bis 215 zusammen einen zweiten Datenerfassungsabschnitt 216, die Schritte 222 bis 224 bilden zusammen einen dritten Datenerfassungsabschnitt 226, und die Schritte 232 bis 235 bilden zusammen einen Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 236. In dem Kalibrierungsfaktor- Berechnungsabschnitt 236 entspricht der Schritt 232 dem Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt, der Schritt 234 entspricht dem Spannungsproportionalitätsfaktor-Berechnungsabschnitt, und der Schritt 235 entspricht dem Stromproportionalitätsfaktor-Berechnungsabschnitt. Ferner entspricht der Schritt 237 dem Übertragungsspeicherabschnitt.
Andererseits ist der Schritt 201a ein Prozess, bei welchem ein erster Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 nach einer Verbindung der Treiberenergieversorgung 101 erzeugt wird, und dieser Schritt betrifft einen Bestimmungsschritt 201b in dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238. Auf ähnliche Weise ist der Schritt 211a ein Prozess, bei welchem ein zweiter Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 nach einer Trennung der elektrischen Last 107 erzeugt wird, und dieser Schritt betrifft einen Bestimmungsschritt 211b. Ferner ist der Schritt 221a ein Prozess, bei welchem ein dritter Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 nach einer Wiederverbindung der elektrischen Last 107 erzeugt wird, und dieser Schritt betrifft einen Bestimmungsschritt 221b. Weiter ist der Schritt 231 ein Prozess, bei welchem ein vierter Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 erzeugt wird, um ein Starten eines Rechenbetriebs und einer Übertragung zu instruieren, und dieser Schritt betrifft einen Bestimmungsschritt 231b.
Zuerst startet in 2 der Mikroprozessor 111A einen Kalibrierungsbetrieb (Schritt 200) und bestimmt, ob ein erster Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 empfangen worden ist (Schritt 201b). Wenn in dem Schritt 201b bestimmt wird, dass ein erster Kalibrierungsbefehl nicht empfangen worden ist (d.h. NEIN), wird der Schritt 201b wiederholt ausgeführt, und ein Bereitschaftszustand wird gehalten, bis ein erster Kalibrierungsbefehl empfangen wird.
Wenn der erste Kalibrierungsbefehl erzeugt ist, wird die vorgegebene Treiberenergieversorgung 101 zuvor mit der Stromsteuervorrichtung 100A verbunden (Schritt 201a). Wenn in dem Schritt 201b bestimmt wird, dass ein erster Kalibrierungsbefehl empfangen worden ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem ersten Datenerfassungsabschnitt 206 vor, wo die Ansteuereinschaltdauer γ des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf 0% gesetzt wird (Schritt 202). Zusätzlich wird zu dieser Zeit die Überwachungsspannung Ef als die erste Fehlerspannung Ef0 zu einer vorbestimmten Adresse in einem Speicher, z.B. einem Datenregister D10, in dem RAM-Speicher 112 übertragen (Schritt 203).
Dann wird bestimmt, ob ein zweiter Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 empfangen worden ist (Schritt 211b), und wenn bestimmt wird, dass ein zweiter Kalibrierungsbefehl nicht empfangen worden ist (d.h. NEIN), wird der Schritt 211b wiederholt ausgeführt, und ein Bereitschaftszustand wird gehalten, bis ein zweiter Kalibrierungsbefehl erhalten wird.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn der zweite Kalibrierungsbefehl erzeugt wird, die Schaltung, die mit der elektrischen Last 107 verbunden ist, getrennt wird, wobei die vorgegebene Treiberenergieversorgung 101 zuvor mit der Stromsteuervorrichtung 100A verbunden wird (Schritt 211a). Wenn im Schritt 211b bestimmt wird, dass ein zweiter Kalibrierungsbefehl empfangen worden ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem zweiten Datenerfassungsabschnitt 216 vor, wo die Ansteuereinschaltdauer γ des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf 100% gesetzt wird (Schritt 212).
Darauf wird die Überwachungsspannung Ef zu dieser Zeit auf die zweite Fehlerspannung Ef1 gesetzt und zu einer vorbestimmten Adresse in dem Speicher, z.B. einem Datenregister D20, in dem RAM-Speicher 112 übertragen (Schritt 213), und der Wert der Energieversorgungs- Überwachungsspannung Vf zu dieser Zeit wird zu einem Datenregister D21 übertragen (Schritt 214). Ferner wird der Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die von dem Kalibrierungs-Digitalvoltmeter 992d über das externe Gerät 990 eingegeben wird, zu einem Datenregister D22 übertragen (Schritt 215).
Dann wird bestimmt, ob ein dritter Kalibrierungsbefehl von dem externen Gerät 990 empfangen worden ist (Schritt 221b), und wenn bestimmt wird, dass ein dritter Kalibrierungsbefehl nicht empfangen worden ist (d.h. NEIN), wird der Schritt 221b wiederholt ausgeführt, und ein Bereitschaftszustand wird gehalten, bis ein dritter Kalibrierungsbefehl empfangen wird.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn der dritte Kalibrierungsbefehl erzeugt ist, die elektrische Last 107 verbunden wird, wobei die vorgegebene Treiberenergieversorgung 101 zuvor mit der Stromsteuervorrichtung 100A verbunden wird (Schritt 221a). Wenn in dem Schritt 221b bestimmt wird, dass ein dritter Kalibrierungsbefehl erhalten worden ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem dritten Datenerfassungsabschnitt 226 vor, wo die Ansteuereinschaltdauer γ des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf 100% gesetzt wird (Schritt 222).
Darauf wird die Überwachungsspannung Ef zu dieser Zeit auf die gemessene Spannung Ef2 gesetzt und zu einer vorbestimmten Adresse in dem Speicher, z.B. einem Datenregister D30, in dem RAM-Speicher 112 übertragen (Schritt 223). Ferner wird der Wert des externen Laststroms Im, der von dem Kalibrierungs-Digitalamperemeter 991d über das externe Gerät 990 eingegeben wird, zu einem Datenregister D33 übertragen (Schritt 224).
Dann wird bestimmt, ob ein vierter Kalibrierungsbefehl von deren externen Gerät 990 empfangen worden ist (Schritt 231b), und wenn bestimmt wird, dass ein vierter Kalibrierungsbefehl nicht empfangen worden ist (d.h. NEIN), wird der Schritt 231b wiederholt ausgeführt, und ein Bereitschaftszustand wird gehalten, bis ein vierter Kalibrierungsbefehl empfangen wird.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn der vierte Kalibrierungsbefehl erzeugt wird, verifiziert wird, ob die ersten bis dritten Kalibrierungsbefehle in den Schritten 201a, 211a und 221a erzeugt worden sind (Schritt 231a). Wenn in dem Schritt 231b bestimmt wird, dass ein vierter Kalibrierungsbefehl empfangen worden ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 236 fort, wo der Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktor Kv aus den Werten der Datenregister, die in den Schritten 214, 215 übertragen und gespeichert sind, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, dann in ein Eintragungsregister D41 übertragen und eingeschrieben (Schritt 232: der Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt)... Kv = Vb/Vf = D11/D21 → D41
Der Wert des Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktors Kv entspricht einem inversen Spannungsteilerverhältnis, das durch ein Teilen der Gesamtsumme der Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 191b, 192b durch den Widerstandswert des Spannungsteilerwiderstands 192b erhalten wird, und wenn ein zugewiesener theoretischer Wert für einen derartigen Faktor verwendet wird, ist der Einfluss auf die Genauigkeit in einem Ausmaß geringfügig, dass er vernachlässigt werden kann.
Darauf wird der Wert der ersten Fehlerspannung Ef0, der in dem Schritt 203 übertragen und gespeichert ist, zu einem Datenregister D42 als die Offsetkomponente C übertragen und in dieses eingeschrieben (Schritt 233). Zusätzlich wird die Spannungsproportionalitätskonstante A der Fehlerkomponente der Überwachungsspannung Ef aus den Wert der Datenregister, die in den Schritten 213, 203, 215 übertragen und gespeichert sind, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, und die Konstante A, die somit berechnet ist, wird dann in ein Datenregister D43 übertragen und in dieses eingeschrieben (Schritt 234: der Spannungsproportionalitätsfaktor-Berechnungsabschnitt). A = (Ef1 – Ef0)/(Vb + Vd) = (D20 – D10)/(D22 + 1) → D43
Darauf wird die Stromproportionalitätskonstante B der Überwachungsspannung Ef aus den Werten der Datenregister, die in den Schritten 223, 213, 224 übertragen und gespeichert sind, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, und die Stromproportionalitätskonstante B, die somit berechnet ist, wird dann zu einem Datenregister D44 übertragen und in dieses eingeschrieben (Schritt 235: der Stromproportionalitätsfaktor-Berechnungsabschnitt). B = (Ef2 – Ef1)/Im = (D30 – D20)/D33 → D44
Schließlich werden die jeweiligen Kalibrierungskonstanten Kv, C, A, B, die von dem Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 237 berechnet sind (Schritt 232 bis 235) zu dem EEPROM 114A übertragen und in diesem gespeichert (Schritt 237: der Übertragungsspeicherabschnitt), und ein Übertragungsverifikationsvergleich (nicht gezeigt) wird ausgeführt, nach welchen der Kalibrierungsbetrieb (2) des Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitts 238 beendet wird (Schritt 240).
Nun wird Bezug genommen auf einen spezifischen Betrieb der Impulsbreitenmodulations-(PWM)-Steuerroutine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 veranschaulicht ist, während Bezug genommen wird auf ein Flussdiagramm der 3.
In 3 entspricht der Schritt 304 einem Berechnungsabschnitt für eine geschätzte Einschaltdauer, und die Schritte 304, 305 zusammen bilden einen Anfangseinstellabschnitt 306 in dem Mikroprozessor 111A. Zusätzlich entspricht der Schritt 311 dem Konversionsschätzabschnitt, der Schritt 312 entspricht dem Durchschnittsspannungs-Schätzabschnitt, und die Schritte 320, 321 entsprechen dem Überstromzustands-Erfassungsabschnitt bzw. dem Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt. Ferner entspricht der Schritt 322 dem Ausgangsstoppabschnitt, dem Anormalitätswarnabschnitt, und die Schritte 323, 324 bilden zusammen den Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (Rückkopplungssteuerabschnitt) 325.
Der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 320) und der Stromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 321) bilden zusammen den Anormalitätsbestimmungsabschnitt, der ein Anormalitätswarn-Bestimmungssignal erzeugt, das eine übermäßige Größe oder Kleinheit der Überwachungsspannung Ef anzeigt und dann zu dem Schritt 322 vorrückt, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der Durchschnittsüberwachungsspannung Va veriiert, indem sie den zugelassenen Variationsbereich überschreitet.
Im Ansprechen auf das Anormalitätsbestimmungssignal stoppt ein Ausgangsstopp- und Warnabschnitt (Schritt 322) den Rückkopplungssteuerausgang PWM und stellt eine Warnanzeige des anormal gestoppten Zustands bereit. Es sei hier darauf hingewiesen, dass in 3, wenn ein Überstromzustand oder ein Unterstromzustand in dem Schritt 320 oder 321 erfasst wird, in jedem Fall ein Ausgang gestoppt wird und eine Anormalitätswarnung in dem Schritt 322 ausgegeben wird.
Jedoch kann der Steuerfluss in einem derartigen Fall des Überstroms geändert werden, ein Ausgang wird gestoppt, und vor einer Anormalität wird gewarnt, und andererseits in dem Fall eines Unterstroms wird ein Ausgang nicht gestoppt, sondern eine Anormalitätswarnung allein wird ausgegeben.
In 3 startet der Mikroprozessor 111A zu aller erst einen Betrieb für den Rückkopplungssteuerausgang PWM als einen einer Vielzahl von Betriebsschritten in dem Steuerfluss, die auszuführen sind (Schritt 300). Darauf wird der Wert des Ziellaststroms Is, der in einem anderen Steuerflussbetrieb (nicht gezeigt) bestimmt ist, gelesen und eingestellt (Schritt 301), und der vorliegende Wert der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf wird gelesen (Schritt 302).
Dann wird unter Bezugnahme auf den Betriebszustand eines Markers (nicht gezeigt) bestimmt, ob die Ausführung des folgenden Steuerflusses der erste Betriebsschritt nach dem Start des Betriebs ist (Schritt 303). Wenn in dem Schritt 303 bestimmt wird, dass dies nicht der erste Betriebsschritt ist (d.h. NEIN), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 310 (später zu beschreiben) fort, wohingegen dann, wenn bestimmt wird, dass der erste Betriebsschritt ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu einem Bearbeitungsschritt 304 in dem Anfangseinstellabschnitt 306 fort.
In dem Schritt 304 wird der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer aus dem oben erwähnten Ausdruck (2) unter Verwendung des Werts des Ziellaststroms Is, der in dem Schritt 301 gelesen und eingestellt ist, und des Standardwiderstandswerts Rc (= von Rmin bis Rmax) in der Form einer festen Konstante, die zuvor in dem FMEM 113A oder dem EEPROM 114A gespeichert ist, berechnet. Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb in dem Ausdruck (2) gemäß dem folgenden Ausdruck aus dem Wert der Energieversorgungs- Überwachungsspannung Vf, der in dem Schritt 302 gelesen ist, und dem Wert des Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktors Vf, der eine Kalibrierungskonstante ist, berechnet wird. Vb = kv × Vf
Folglich wird der ungefähr geschätzte Werte γ0 der Ansteuereinschaltdauer aus den folgenden Ausdrücken berechnet. γ0 = (Is/Ir) × (Vmin/Vb) = Is × Rc/(Kv × Vf)
Jedoch sind in den obigen Ausdrücken der Referenlaststrom Ir, der Standardwiderstandswert Rc und die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb jeweils untenstehend unter Verwendung des Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktors Kv, der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf, des minimalen Widerstandswerts Rmin, des maximalen Widerstandswerts Rmax und eines minimalen Werts Vmin und eines maximalen Werts Vmax der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb dargestellt. Ir = Vmin/Rc Rc = Rmin – Rmax Vb = Kv × Vf = Vmin – Vmax
Darauf wird der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer, der in dem Schritt 304 berechnet ist, mit einer vorbestimmten Vergrößerung N multipliziert, wobei der ganzzahlige Teil davon, d.h. "γ0 × N", in einem Datenregister D1 in der Form eines Speichers einer spezifischen Adresse in den RAM-Speicher 112 gespeichert wird, und ein Wert "N – D1" wird in dem Datenregister D2 gespeichert (Schritt 305). Hier wird der Wert der vorbestimmten Vergrößerung N auf eintausend (N = 1000) beispielsweise eingestellt.
Danach wird der Wert der Überwachungsspannung Ef, der in dem Mikroprozessor 111A eingegeben wird, gelesen (Schritt 310), und der Wert der Überwachungsspannung Ef, die somit gelesen ist, wird durch den oben erwähnten Ausdruck (8) ersetzt, so dass der Schätzlaststrom Ime konvertiert und durch den folgenden Ausdruck geschätzt wird (Schritt 311). Ime = [Ef – A × (Vb + Vd) × γ – C]/B (Vb = Kv × Vf)
Der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer, die in dem Schritt 304 berechnet ist, wird in dem ersten Betriebsschritt als der Wert der Ansteuereinschaltdauer γ des obigen Ausdrucks verwendet, der in dem Schritt 311 verwendet wird, aber die Ansteuereinschaltdauer γ wird in dem Schritt 324, der später zu beschreiben ist, korrigiert, so dass sie im Nachzug dieser Zeit der neueste Wert wird. Zusätzlich werden die Daten, die in dem nicht-flüchtigen Datenspeicher 114A gespeichert sind, gelesen und als die Werte der Kalibrierungskonstanten A, B, C, Kv verwendet, und der in dem Schritt 302 gelesene Wert wird als der Wert der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf verwendet.
Darauf wird die Durchschnittsüberwachungsspannung Va, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, durch den folgenden Ausdruck berechnet (Schritt 312: der Durchschnittsspannungs-Schätzabschnitt). Va = ∫V2·dt/τ = Vb × τ ein/τ – Vd × τ aus/τ = (Vb + Vd) × γ – Vd(Vd ÷ 1 [V]) = Kv × Vf × γ
In den obigen Ausdrücken sind der Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb und der Wert der Ansteuereinschaltdauer γ die gleichen wie jene, die in dem Schritt 311 verwendet werden. Jedoch wird die Ansteuereinschaltdauerperiode τ gemäß dem folgenden Ausdruck unter Verwendung der Einschaltdauer τ ein und der Ausschaltdauer τ aus dargestellt. τ = τ ein + τ aus
Darauf werden der Wert der Durchschnittsüberwachungsspannung Va, die in dem Schritt 312 berechnet ist, und die Werte des minimalen Widerstandswerts Rmin und des maximalen Widerstandswerts Rmax der elektrischen Last 107, die in dem FMEM 113A und dem EEPROM 114A als feste Konstante gespeichert sind, gelesen, um einen maximalen Strom Imax und einen minimalen Strom Imin zu berechnen (Schritt 313 und Schritt 314). Es sei hier darauf hingewiesen, dass der maximale Widerstandswert Rmax und der minimale Widerstandswert Rmin die oberen und unteren Grenzwerte des elektrischen Widerstands der elektrischen Last in Anbetracht ihrer individuellen Variation, einer Änderung in ihrer Umgebungstemperatur und eines Temperaturanstiegs der elektrischen Last selbst sind.
Dann wird ein Vergleich zwischen dem Schätzlaststrom Ime, der in dem Schritt 311 berechnet ist, und dem maximalen Strom Imax, der in dem Schritt 313 berechnet ist, ausgeführt, um so zu bestimmen, ob der Schätzlaststrom Ime größer als der maximale Strom Imax ist (Schritt 320: der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt). Wenn Ime > Imax in dem Schritt 320 bestimmt wird (d.h. JA), wird angenommen, dass ein Überstromzustand auftritt, so dass eine Anormalitätswarnausgangs-Verarbeitung (Schritt 322: der Ausgangsstopp- und Warnabschnitt) ausgeführt wird, und die Verarbeitungsroutine der 3 beendet wird (Schritt 330).
Andererseits wird, wenn Ime < Imax in dem Schritt 320 bestimmt wird (d.h. NEIN), angenommen, dass kein Überstromzustand auftritt, so dass ein Vergleich zwischen dem Schätzlaststrom Ime und dem minimalen Strom Imin, der in dem Schritt 314 berechnet ist, ausgeführt wird, um so zu bestimmen, ob der Schätzlaststrom Ime geringer als der minimale Strom Imin ist (Schritt 321: der Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt). Wenn Ime < Imin in dem Schritt 321 bestimmt wird (d.h. JA), wird angenommen, dass ein Unterstromzustand auftritt, so dass der Steuerfluss zu der Anormalitätswarnausgangs-Verarbeitung vorrückt (Schritt 322).
Der Ausgangsstopp- und Warnabschnitt (Schritt 322) stellt den Wert des Datenregisters D1 zur Bestimmung der Ansteuereinschaltdauer γ auf "0", wodurch der Rückkopplungssteuerausgang PWM (das Pulshaltemodulations-Steuersignal) von dem Mikroprozessor 111A (der Rückkopplungssteuerabschnitt) zu dem Schaltelement 121 gestoppt wird, und ein Anormalitätswarnsignal DSP wird erzeugt, um die Warnanzeige 109 anzusteuern. Andererseits wird, wenn Ime > Imin in dem Schritt 321 bestimmt wird (d.h. NEIN), wird angenommen, dass kein Unterstromzustand existiert, und der Steuerfluss rückt zu der Verarbeitung des Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitts 325 (des Rückkopplungssteuerabschnitts) fort.
In dem Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 325 wird ein Vergleich zwischen dem Ziellaststrom Is, der in dem Schritt 301 eingestellt ist, und dem Schätzlaststrom Ime, der in dem Schritt 311 berechnet ist, ausgeführt, um so zu bestimmen, ob eine Vergleichsabweichung |Is – Ime| zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime einen vorbestimmten Wert (zugelassenen Fehler) überschreitet (Schritt 323).
Wenn |Is – Ime| ≤ der zugelassene Fehler in dem Schritt 323 bestimmt wird (d.h. NEIN), wird angenommen, dass die Vergleichsabweichung winzig ist (innerhalb des Bereichs des zugelassenen Fehlers), und die Verarbeitungsroutine der 3 wird beendet (Schritt 330). Andererseits wird, wenn |Is – Ime| > der zugelassene Fehler in dem Schritt 323 bestimmt wird (d.h. JA), die vorliegende Ansteuereinschaltdauer γ korrigiert, um einen Korrekturwert Δγ in Übereinstimmung mit der relativen Größe und Polarität (plus oder minus) der Vergleichsabweichung |Is – Ime| zu erhöhen oder zu verringern (Schritt 324), und die Verarbeitungsroutine von 3 wird beendet (Schritt 330).
Spezifisch wird in dem Schritt 324 das erhöhte oder verringere Korrekturergebnis "γ ± Δγ" aufgrund des Korrekturwerts Δγ um die vorbestimmte Vergrößerung N multipliziert, und der ganzzahlige Teil von "γ ± Δγ" wird in dem Datenregister D1 in der Form eines Speichers einer spezifischen Adresse in dem RAM-Speicher 112 gespeichert, und ein Wert "N – D1" wird in dem Datenregister D2 gespeichert.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass in 3, wenn in dem Schritt 323 bestimmt wird, dass die Vergleichsabweichung |Is – Ime| winzig ist, oder in dem Beendigungsschritt 330, der dem Schritt 322 oder 324 folgt, die Bereitschaftsverarbeitung ausgeführt wird. Dementsprechend führt, wenn der Betriebsstartschritt 300 wieder aktiviert wird, nachdem ein anderer Steuerfluss ausgeführt worden ist, der Mikroprozessor 111A den Steuerfluss der Schritte 300 bis 330 auf eine wiederholte Weise durch. Zusätzlich bildet der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 325, der die Schritt 323, 324 umfasst, den Rückkopplungssteuerabschnitt, der den Rückkopplungssteuerausgang PWM unter der Pulsbreitenmodulations-Steuerung erzeugt.
Hier wird eine Gesamtskizze des Steuerflusses der 3 beschrieben werden.
Zu aller erst führt der Anfangseinstellabschnitt 306 (Schritt 304, 305) einen Vergleich zwischen dem Referenzlaststrom Ir und dem Ziellaststrom Is in einem Stadium durch, wo eine geeignete Ansteuereinschaltdauer γ aufgrund der Rückkopplungssteuerung noch nicht bestimmt worden ist, so dass der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer in der vorliegenden Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb dadurch bestimmt wird.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 311) berechnet den Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage des Werts der gemessenen Überwachungsspannung Ef und der Kalibrierungskonstante, und nimmt einen genauen Laststrom auf, in dem eine individuelle Variation des Stromerfassungswiderstands 126 und eines Stromerfassungsfehlers des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 ausgeschlossen wird. Der Rückkopplungssteuerabschnitt 325 (Schritt 323, 324) führt einen Vergleich zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage dieses Ergebnisses aus, und wenn eine große Abweichung existiert, die einen zugelassenen Fehler dazwischen überschreitet, wird die Ansteuereinschaltdauer γ erhöht oder verringert (Schritt 324), wodurch es ermöglicht wird, den Ziellaststrom Is und den Schätzlaststrom Ime zu steuern, damit sie miteinander übereinstimmen.
Als nächstes wird, indem ein Fall betrachtet wird, wo der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 320) einen Überstromzustand bestimmt, ein derartiger Überstromzustand durch einen Kurzschluss (Lastkurzschluss) zwischen den positiven und negativen Leitungsdrähten der elektrischen Last 107, einem Schicht-zu-Schicht-Kurzschluss zwischen Wicklungen, einem Massefehlerunfall zwischen der positiven Phasenverdrahtung, die mit dem Ausgangsanschluss 108 verbunden ist, und der Masseleitung (oder einem Fahrzeugkörper, der Masse etc.), die mit dem Masseanschluss 104N, etc. verbunden ist, herbeigeführt. Gemäß dem Aufbau der 1 arbeitet die Überstromerfassungsschaltung 170 bezüglich Kurzschluss- und Massefehlerunfälle, wie oben bezeichnet, so dass eine doppelte oder duale Anormalitätserfassungsverarbeitung ausgeführt wird.
Beispielsweise ist die Ausgangsspannung E0 des Differenzverstärkers 151 möglicherweise in einem Bereich von 0 [V] bis Vcc (z.B. 5 [V]), aber wenn ein Überstrom durch den Stromerfassungswiderstand 126 aufgrund eines Lastkurzschlusses fließt, nimmt die Ausgangsspannung E0 schnell auf die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb zu (z.B. von 10 [V] bis 16 [V]). In diesem Fall erfasst die Vergleichsschaltung 171 in der Überstromerfassungsschaltung 170 eine schnelle Zunahme der Ausgangsspannung E0 des Differenzverstärkers 151 und erzeugt ein Anormalitätswarnsignal.
Jedoch ist es, da die Überwachungsspannung Ef durch die Spannungsbegrenzungsdiode 164 in der Glättungsschaltung 160 begrenzt ist, um so nicht die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu überschreiten, unmöglich zu erfassen, dass der Schätzlaststrom Ime in einen übermäßig großen Zustand gelangt ist. Dementsprechend wird, wenn die Ansteuereinschaltdauer γ relativ klein ist, und somit der maximale Strom Imax nicht zu groß ist (Ime < Imax), der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 320) effektiv oder aktiv, so dass der Steuerfluss zu der Anormalitätswarnausgangs-Verarbeitung vorrückt (Schritt 322). Somit ist es möglich, den Überstromerfassungsabschnitt (Schritt 320) als ein Hilfs-Doppelsystem zusammen mit der Überstromerfassungsschaltung 170 zu verwenden.
Andererseits sind ein Unterbrechungs- oder Leerlauf-Unfall der elektrischen Last 107 oder ihrer Verdrahtung, ein Energieversorgungsfehlerunfall der positiven Phasenverdrahtung und dergleichen als der Fall gegeben, wo der Unterstrom-Erfassungsabschnitt (Schritt 321) einen Unterstromzustand bestimmt. Insbesondere wird in einem Fall, wo der Ausgangsanschluss 108 und der Energieversorgungsanschluss 104P vollständig miteinander in dem Energieversorgungsfehlerunfall der positiven Phasenverdrahtung kurzgeschlossen sind, der Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließt Null (0[A]), so dass eine Distanzierung oder ein Unterschied zwischen dem Zielstrom und dem tatsächlichen Strom auftritt, was es ermöglicht, einen anormalen Stromzustand auf einfache Weise zu erfassen. In ähnlicher Weise wird auf ein Auftreten eines Leerlauffehlers hin ebenso der Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließt, Null (0[A]), so dass ein anormaler Stromzustand auf einfache Weise erfasst werden kann.
Jedoch wird, wenn ein Energieversorgungsfehlerunfall zwischen einem entfernten Ort der positiven Phasenverdrahtung, die von dem Ausgangsanschluss zu der elektrischen Last 107 verläuft, und einem entfernten Ort der Energieversorgungsverdrahtung, die von dem Energieversorgungsanschluss 104P zu der Treiberenergieversorgung 101 verläuft, auftritt, eine Parallelschaltung gebildet, die den Widerstandswert R0 der Verdrahtung, und den Widerstandswert R1 des Stromerfassungswiderstands 126 aufweist, so dass der Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließt, auf ein Verhältnis von "R0/(R0 + R1)" abnimmt. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass ein anormaler Stromzustand nicht ausschließlich durch ein einfaches Vergleichen des tatsächlichen Stroms mit dem Zielstrom erfasst werden kann.
Beispielsweise ist es, wenn der Zielstrom geringer als oder gleich einem Zweigstrom Ix zu dem Stromerfassungswiderstand 126 ist, wenn das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt wird, mit dem Auftreten eines Energieversorgungsfehlerunfalls aufgrund des Widerstandswerts R0 möglich, eine Rückkopplungssteuerung auf derartige Weise durchzuführen, dass der tatsächlich gemessene Wert übereinstimmend mit dem Zielwert gemacht wird. Folglich tritt keine Distanzierung oder Divergenz zwischen dem Zielwert und dem gemessenen Wert auf, was es unmöglich macht, einen anormalen Stromzustand zu erfassen.
Jedoch wird bei der Bestimmungsverarbeitung (Schritte 320, 321) in 3 die gegenwärtige durchschnittliche Überwachungsspannung Va, die der elektrischen Last 107 eingeprägt ist, geschätzt, und der minimale Strom Imin und der maximale Strom Imax werden aus dem maximalen Widerstandswert Rmax und dem minimalen Widerstandswert Rmin der elektrischen Last 107 berechnet, wodurch bestimmt wird, ob der minimale Strom Imin und der maximale Strom Imax durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließen. Folglich kann ein anormaler Stromzustand mit einem hohen Ausmaß einer Präzision auf der Grundlage eines in hohem Maße zuverlässigen Bestimmungskriteriums oder einer -Referenz bestimmt werden.
Obwohl in den obigen Schritten 320, 321 der Schätzlaststrom Ime mit dem maximalen Laststrom Imax und dem minimalen Laststrom Imin verglichen wird, können andere Parameter, die dem Stromwert entsprechen, statt dessen verwendet werden. Beispielsweise können der maximale Laststrom Imax und der minimale Laststrom Imin, die in den Schritten 313, 314 berechnet sind, in entsprechende Ausgangsspannungen E0 des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 konvertiert werden, um eine maximale Überwachungsspannung Emax und eine minimale Überwachungsspannung Emin bereit zu stellen, wodurch die Überwachungsspannung Ef mit der maximalen Überwachungsspannung Emax und der minimalen Überwachungsspannung Emin verglichen werden kann. Kurz gesagt muss nur bestimmt werden, dass eine anormale Abweichung oder Divergenz in der relativen Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va (Schätzwert) existiert.
Nun wird Bezug genommen werden auf einen spezifischen Betrieb einer Unterbrechungssteuerungs-(regelmäßige Unterbrechung)-Routine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 1 veranschaulicht ist, während Bezug genommen wird auf ein Flussdiagramm der 4.
In 4 entspricht der Schritt 406 dem Ausgangsstopp- und Warnabschnitt. Auch wird ein Betriebsschritt 415, der die Schritte 410 bis 414 umfasst, von einem Zeitpunkt, zu welchem ein Ausgangsmarker Fo gesetzt wird (Schritt 423) zu einem Zeitpunkt, bei welchem der Ausgangsmarker Fo zurückgesetzt wird (Schritt 413), ausgeführt, und die Periode einer Ausführung davon hängt von dem Wert des Datenregisters D1, das in dem Schritt 422 eingestellt wird, ab und entspricht einer Dauer, für die der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM hoch ("H") ist.
Andererseits wird ein Betriebsschritt 425, der die Schritte 420 bis 424 umfasst, von dem Zeitpunkt, zu welchem der Ausgangsmarker Fo zurückgesetzt wird (Schritt 413), zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Ausgangsmarker Fo gesetzt wird, (Schritt 423) ausgeführt. Diese Periode einer Ausführung hängt von dem Wert des Datenregisters D2 ab, das in dem Schritt 412 gesetzt ist und entspricht einer Dauer, für die der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM niedrig ("L") ist.
Zunächst startet der Mikroprozessor 111A einen regelmäßigen Interrupt-Betrieb, bei welchem er im Wesentlichen zu einem festen oder konstanten Zeitintervall (Schritt 400) aktiviert wird, überprüft einen Eingabebetrieb in dem Interrupt-Eingangsanschluss INT von der Überstromerfassungsschaltung 170 und bestimmt, ob ein Warneingang eines Anormalitätswarnsignals vorhanden ist (Schritt 401).
Wenn im Schritt 401 bestimmt wird, dass ein Warneingang von der Überstromerfassungsschaltung 170 in den Interrupt-Eingangsanschluss INT vorhanden ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu der Anormalitätswarnverarbeitung (Schritt 406) des Ausgangsstopp- und Warnabschnitts vor.
In dem Schritt 406 wird der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf Niedrig ("L) eingestellt, und der Ausgangsmarker Fo wird auf Null ("0") zurückgesetzt, und ein Anormalitätswarnsignal DSP erzeugt, um die Warnanzeige 109 zu aktivieren. Darauf wird die Interrupt-Routine der 4 beendet, und ein Rücksprung zu dem ursprünglichen Steuerschritt zu einem Interrupt-Startzeitpunkt wird durchgeführt (Schritt 408).
Andererseits wird, wenn in dem Schritt 401 bestimmt wird, dass kein Warneingang in den Interrupt-Eingangsanschluss INT vorhanden ist (d.h. NEIN), dann bestimmt, ob die gegenwärtige Verarbeitung die erste Verarbeitung nach dem Start des Betriebs des Mikroprozessors 111A ist (Schritt 402).
Wenn in dem Schritt 402 bestimmt wird, dass die gegenwärtige Verarbeitung nicht der erste Betrieb ist (d.h. NEIN), rückt dann der Steuerfluss zu einer Markerbestimmungsverarbeitung (Schritt 407) fort, die später zu beschreiben ist, wohingegen dann, wenn bestimmt wird, dass die gegenwärtige Verarbeitung der erste Betrieb ist (d.h. JA), wird der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf "L" gesetzt (Schritt 403), und der gegenwärtige Wert des Subtraktionszähler (Register) D0 für die Berechnung der Interrupt-Frequenz (der Anzahl von Interrupts) wird auf "1" gesetzt (Schritt 404), und ferner wird der Ausgangsmarker Fo auf "1" (EIN)" gesetzt (Schritt 405).
Dann wird unter Bezugnahme auf den Ausgangsmarker Fo bestimmt, ob die Verarbeitung des Schritts 405 (oder des Schritts 423, der später zu beschreiben ist) bereits ausgeführt worden ist, d.h. ob der Ausgangsmarker Fo auf "1" gesetzt worden ist (Schritt 407). Wenn Fo = 1 in dem Schritt bestimmt worden ist (d.h. JA), wird der gegenwärtige Wert des Subtraktionszählers (Register) D0 herabgesetzt (es wird 1 abgezogen) (Schritt 410).
Darauf wird bestimmt, ob der gegenwärtige Wert des Subtraktionszählers (Register) D0 immer noch "0" überschreitet (Schritt 411), und wenn D0 < 0 bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu einer Interrupt-Rückgabeverarbeitung vor (Schritt 408).
Zusätzlich wird, wenn der gegenwärtige Wert des Subtraktionszählers (Register) D0 "0" wird, und wenn D0 > 0 in dem Schritt 411 bestimmt wird (d.h. NEIN), der Wert des Datenregisters D2, der in dem obigen Schritt 305 gesetzt ist (3) (oder Schritt 324) (die Ausschaltbreite des Rückkopplungssteuerausgangs PWM) zu dem Register D0 übertragen (Schritt 412).
Darauf wird der Ausgangsmarker Fo, der in dem Schritt 405 (oder dem Schritt 423) gesetzt ist, auf "0" zurückgesetzt (Schritt 413), und der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM wird weiter auf "L" gesetzt (Schritt 414), woraufhin der Steuerfluss zu der Interrupt-Rückgabeverarbeitung vorrückt (Schritt 408).
Andererseits wird, wenn der Ausgangsmarker Fo zurückgesetzt ist und somit Fo = 0 in dem Schritt 407 bestimmt ist (d.h. NEIN), der gegenwärtige Wert des Subtraktionszählers (Register) D0 für die Berechnung der Interrupt-Frequenz herabgesetzt (es wird 1 abgezogen) (Schritt 420).
Darauf wird bestimmt, ob der gegenwärtige Wert des Registers D0 immer noch "0" überschreitet (Schritt 421), und wenn D0 > 0 bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu der Interrupt-Rückgabeverarbeitung vor (Schritt 408). Andererseits wird, wenn D0 < 0 in dem Schritt 421 bestimmt wird (d.h. NEIN), der Wert des Datenregisters D1, das in dem obigen Schritt 305 (oder dem Schritt 324) gesetzt ist (die Periode, für welche der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM "H" ist: die Einschaltbreite zu dem Register D0 übertragen (Schritt 422).
Darauf wird der Ausgangsmarker Fo, der in dem Schritt 413 zurückgesetzt ist, auf "1" gesetzt (Schritt 423), und der logische Pegel des Rückkopplungssteuerausgangs PWM wird weiter auf "H" gesetzt (Schritt 424), woraufhin der Steuerfluss zu der Interrupt-Rückgabeverarbeitung vorrückt (Schritt 408).
Wie aus der obigen Erläuterung klar ist, dient die Stromsteuervorrichtung 100A (siehe 1) gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dazu, eine elektrische Energie von der Treiberenergieversorgung 101 zu der elektrischen Last 107 über die Speiseschaltung zu speisen, die das Schaltelement 121 und den Stromerfassungswiderstand 126, die miteinander in dieser Reihenfolge verbunden sind, umfasst, und ist gleichzeitig mit dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 und dem Mikroprozessor 111A versehen, der nicht-flüchtigen Programmspeicher (FEM) 113A, den nicht-flüchtigen Datenspeicher (EEPROM) 114A, den RAM-Speicher 112 für einen Rechenbetrieb und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 einschließt, um das Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements 121 auf eine derartige Weise zu steuern, dass der Strom (Laststrom Im), der von dem Stromerfassungswiderstand 126 erfasst wird, übereinstimmend mit dem Ziellaststrom Is ausgeführt wird.
Zusätzlich bildet der Mikroprozessor 111A den Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 (siehe 2), den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 311 in 3) und den Rückkopplungssteuerabschnitt 325 (Schritt 323, 324) aus. Der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 ist mit den ersten bis dritten Datenaufnahmeabschnitten 206, 216, 226, dem Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 236 (Schritte 232–235), der den Energieversorgungsspannungs- Kalibrierungsabschnitt (Schritt 232) einschließt, und dem Übertragungsspeicherabschnitt (Schritt 237) versehen.
Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 verstärkt die Differenzspannung zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126, der zwischen dem Schaltelement 121 und der elektrischen Last 107 verbunden ist, mittels des Differenzverstärkers 151, erzeugt die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Ansteuerstrom (Laststrom Im) in die elektrische Last 107 und gibt diese zu dem Mikroprozessor 111A aus. Außerdem wird der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 zu der Zeit ausgeführt oder betrieben, wenn das Produkt für einen Versand justiert wird, um die Stromproportionalitätskonstante B der Überwachungsspannung Ef herrührend von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, die Spannungsproportionalitätskonstante A der Fehlerkomponente und die Offsetkomponente C zu messen, und um diese in den EEPROM 114A als die Kalibrierungskonstanten zu speichern.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 311) berechnet den Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef und der obigen Kalibrierungskonstante. Der Rückkopplungssteuerabschnitt 325 (Schritte 323, 324) steuert die Ansteuereinschaltdauer γ in der Form des Verhältnisses der Dauer der geschlossenen Schaltung zu der Umschaltperiode des Schaltelements 121, indem der Ziellaststrom Is und der Schätzlaststrom Ime als der Zielwert bzw. der Rückkopplungswert gesetzt werden. Zusätzlich werden die Funktionen von zumindest dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238, dem Konversionsschätzabschnitt 311 und dem Rückkopplungssteuerabschnitt 325 von dem Mikroprozessor 111A auf der Grundlage des Steuerprogramms, das in dem FMEM 113A gespeichert ist, ausgeführt.
Die Speiseschaltung schließt eine Gleichrichterdiode 127 ein, und das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 schließt die Vorspannkorrekturschaltung 158 ein. Der Stromerfassungswiderstand 126 ist zwischen der elektrischen Last 107 und dem Schaltelement 121 verbunden. Die Gleichrichterdiode 127 ist parallel zu der Serienschaltung, die den Stromerfassungswiderstand 126 und die induktive elektrische Last 107 umfasst, in einer derartigen Polarität verbunden, die es zulässt, dass ein andauernder Transient-Abfallstrom aufgrund der Induktivität der elektrischen Last 107 zurückgegeben oder rückgekoppelt wird, wenn das Schaltelement 121 geöffnet oder ausgeschaltet ist.
Die Vorspannkorrekturschaltung 158 in dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 prägt eine im Wesentlichen gleiche, positive Vorspannung auf die ersten und zweiten Eingänge des Differenzverstärkers 151 ein, um so eine negative Spannung, die darauf aufgrund eines Spannungsabfalls der Gleichrichterdiode 127 auf ein Öffnen des Schaltelements 121 eingeprägt ist, aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass der negative Spannungseingang dem Differenzverstärker 151 eingeprägt wird. Das heißt, dass die Vorspannkorrekturschaltung 158 dazu dient, den negativen Spannungseingang, der aus einer Nicht-Bereitstellung des Stromerfassungswiderstands 126 an der Seite des Masseanschlusses 104N resultierend erzeugt wird, aufzuheben, was es unnötig macht, dass der Differenzverstärker 151 und der Mehrkanal-A/D-Konverter 115 eine positive und eine negative Spannung handhaben.
Ferner ist die Stromsteuervorrichtung 100A mit der Energieversorgungsspannungs-Messschaltung versehen, die die Spannungsteilerwiderstände (die Spannungsteilerschaltung) 191b, 192b einschließt, und die Energieversorgungsspannungs-Messschaltung dient dazu, die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101 mittels der Spannungsteilerwiderstände 191b, 192b zu teilen, und die somit geteilte Spannung in dem Mikroprozessor 111A als die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf einzugeben. Obwohl der Mehrkanal-A/D-Konverter 115 in den Mikroprozessor 111A in 1 eingebaut ist, kann er als ein externes Element angebracht werden.
Der erste Datenaufnahmeabschnitt 206 in dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 wirkt, in den RAM-Speicher 112 als die erste Fehlerspannung Ef0 den Wert der Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig geöffnet ist, wenn der erste Kalibrierungsbefehl auf eine Einprägung der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vdb der vorgegebenen Treiberenergieversorgung 101 in die Stromsteuervorrichtung 100A eingegeben wird.
Der zweite Datenaufnahmeabschnitt 216 wirkt auf eine Eingabe des zweiten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Speiseschaltung zu der elektrischen Last 107 unterbrochen ist, in den RAM-Speicher 112 als die zweite Fehlerspannung Ef1 den Wert der Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern. Der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt ist, wobei das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt ist, und um den Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101, der außerhalb gemessen ist, in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern.
Der dritte Datenaufnahmeabschnitt 226 wirkt auf eine Eingabe des dritten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Speiseschaltung zu der elektrischen Last 107 verbunden ist, in den RAM-Speicher 112 als die gemessene Spannung Ef2 den Wert der Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt ist, wobei das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt ist, und um den Wert des externen Laststroms Im, der außerhalb gemessen ist, aufzunehmen, um diesen in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern.
Der Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 236 (Schritte 232 bis 235) berechnet und speichert die Stromproportionalitätskonstante B, die Spannungsproportionalitätskonstante A der Federkomponente und die Offsetkomponente C unter Verwendung der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 und des Spannungsabfalls Vd (= 1 [V]) der Freilaufdiode 127 auf eine derartige Weise, dass die Beziehung zwischen der Überwachungsspannung (durchschnittlicher Wert) Ef herrührend von dem Differentialverstärker-Schaltungsteil 150, der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb und dem externen Laststrom Im den folgenden Ausdruck erfüllt. Ef = A × (Vb + Vd) × γ + B × Im + C
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Offsetkomponente C mit der ersten Fehlerspannung Ef0, die mit dem ersten Datenaufnahmeabschnitt 206 gespeichert ist, übereinstimmt, und die Spannungsproportionalitätskonstante A aus den Daten, die von den ersten und zweiten Datenaufnahmeabschnitten 206, 216 aufgenommen werden, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet wird. A = (Ef1 – Ef0)/(Vb + Vd)
Überdies wird die Stromproportionalitätskonstante B aus den Daten, die von den zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten 216, 226 aufgenommen sind, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet. B = (Ef2 – Ef1)/Im
Der Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt (Schritt 232) wird in den ersten bis dritten Datenaufnahmeabschnitten 206, 216, 226 ausgeführt, um die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern, und um den Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktor Kv gemäß dem folgenden Ausdruck zu berechnen. Kv = Vb/Vf
Alternativ wendet der Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt (Schritt 232) als den Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktor Kv die feste Konstante an, die als der Reziprokwert des Spannungsteilerverhältnisses bezüglich der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb voreingestellt ist.
Schließlich überträgt und speichert der Übertragungsspeicherabschnitt (Schritt 237) in dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 als Kalibrierungskonstanten die jeweiligen Werte der Spannungsproportionalitätskonstante A, der Stromproportionalitätskonstante B, der Offsetkomponente C und des Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktors Kv in dem EEPROM 114A, wobei sämtliche die Berechnungsergebnisse des Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitts 236 sind.
Folglich können die Kalibrierungskonstanten gemäß individueller Faktoren systematisch und effizient berechnet und gespeichert werden, so dass der Kalibrierungsbetrieb durch die Hinzufügung des einfachen Kalibrierungsgeräts in einer Produktionslinie zu in Masseproduktion hergestellten Geräten auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Zusätzlich ist es, indem die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb aus dem Wert der Energieversorgungsüberwachungsspannung Vf auf eine genaue Weise berechnet wird, möglich, die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die somit berechnet ist, für andere Zwecke zu verwenden, wie etwa beispielsweise für eine Kalibrierung der Konversionseigenschaft des Mehrkanal-A/D-Konverters 115 in dem Mikroprozessor 111A, der in Betrieb ist.
Außerdem ist die Stromsteuervorrichtung 100A mit der seriellen Kommunikationsschnittstellenschaltung 116 versehen, die zwischen dem externen Gerät 990 für einen Kalibrierungsbetrieb und dem Mikroprozessor 111A verbindet, so dass ein Kalibrierungsbefehl bei dem Kalibrierungsbetrieb, eine Spannungsinformation über die Treiberenergieversorgung 101, eine Laststrominformation usw. von dem externen Gerät 990 eingegeben, übertragen und in den RAM-Speicher 112 gespeichert werden können. Dementsprechend können Messwerte gemäß der Messinstrumente für eine in hohem Maße genaue Kalibrierung in dem RAM-Speicher 112 in der Stromsteuervorrichtung als digitale Daten übertragen werden, ohne dass sie verarbeitet werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Stromsteuerung verbessert werden kann.
Weiter schließt der nicht-flüchtige Programmspeicher (FMEM) 113A) ein Programm ein, um den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 311 in 3), der den Schätzlaststrom Ime berechnet, und den Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (den Rückkopplungssteuerabschnitt) 325 (Schritte 323, 324) des Schaltelements 121 auszubilden. Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 311) berechnet den Schätzlaststrom Ime aus der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, und die gegenwärtige Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 gemäß dem folgenden Ausdruck. Ime = [Ef – A × (Vb + Vd) × γ – C]/B
Außerdem erhöht oder verringert der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 325, der den Rückkopplungssteuerabschnitt ausbildet, die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 im Ansprechen auf die Abweichung zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime allmählich. Folglich korrigiert der Mikroprozessor 111A die Fehler, die von dem Stromerfassungswiderstand 126 oder dem Differenzverstärkerschaltungsteil 150 erzeugt werden, indem eine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, um so den Schätzlaststrom Ime übereinstimmend mit dem Ziellaststrom Is auszuführen, wodurch eine in hohem Maße genaue Stromsteuerung unter Verwendung kostengünstiger Schaltungskomponenten erreicht werden kann.
Ferner schließt der nicht-flüchtige Programmspeicher (FMEM) 113A das Programm ein, das den Anfangseinstellabschnitt 306 (Schritte 304, 305) ausbildet, und der Anfangseinstellabschnitt 306 berechnet den ungefähren geschätzten Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer des Schaltungselements 121 aus der Beziehung zwischen der minimalen Energieversorgungsspannung Vmin, dem Referenzlaststrom Ir, der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf und dem Ziellaststrom Is unter Verwendung des folgenden Ausdrucks und setzt ihn als eine Ansteuereinschaltdauer unmittelbar nach dem Starten der Ansteuerung (Zufuhr von Energie). γ0 = (Vmin/Vb) × (Is/Ir) (hier, Vb = Kv × Vf)auch wird der Referenzlaststrom Ir gemäß dem folgenden Ausdruck unter Verwendung des Standardwiderstandswerts Rc berechnet, der bestimmt wird, innerhalb des Widerstandswert-Variationsbereichs (von Rmin bis Rmax) der elektrischen Last 107 zu liegen. Ir = Vmin/Rc
Folglich kann bei dem Start des Betriebs der Ziellaststrom Is schnell erreicht werden.
Wie oben beschrieben, speist die Stromsteuervorrichtung 100A eine elektrische Energie von der Treiberenergieversorgung 101 in die elektrische Last 107 über das Schaltelement 121 und den Stromerfassungswiderstand 126, und in dieser Reihenfolge, so dass das Ein-/Aus-Verhältnis des Schaltelements 121 gesteuert wird, um den Strom, der von dem Stromerfassungswiderstand 126 erfasst wird, übereinstimmend mit dem Ziellaststrom der elektrischen Last 107 auszuführen. Zu diesem Zweck schließt die Stromsteuervorrichtung 100A ein: den Mikroprozessor 111A, der den FMEM 113A, den EEPROM 114A, den RAM-Speicher 112 und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 aufweist, die Steuerenergieversorgung 110, die mit Energie von der Treiberenergieversorgung 101 gespeist wird, um die stabilisierte Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu erzeugen, die niedriger als die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb ist, und um diese dem Mikroprozessor 111A zuzuführen; das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150; die Überstromerfassungsschaltung 170; und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109. Zusätzlich bildet der Mikroprozessor 111A den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 311), den Rückkopplungssteuerabschnitt 325 (Schritte 323, 324) und den Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 406) aus.
Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 weist den Differenzverstärker 151 zum Verstärken der Differenzspannung zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126 auf und wird auf eine Einprägung der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb auf die elektrische Last 107 als eine Energieversorgungsspannung betrieben, um die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Ansteuerstrom zu der elektrischen Last 107 zu erzeugen und diese in den Mikroprozessor 111A einzugeben. Der Konversionsschätzabschnitt 311 berechnet den Schätzlaststrom Ime aus dem Wert der Überwachungsspannung Ef, und der Rückkopplungssteuerabschnitt 325 steuert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 durch ein Einstellen des Ziellaststroms Is und des Schätzlaststroms Ime als den Zielwert bzw. den Rückkopplungswert.
Wenn der Wert der Vorstufenspannung E0 der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erhalten wird, den vorbestimmten Wert überschreitet, der gleich oder größer als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc ist, erzeugt die Überstromerfassungsschaltung 170 ein Überstrombestimmungssignal und gibt dieses in den Mikroprozessor 111A ein, und dient dazu, die Überwachungsspannung Ef, die in den Mikroprozessor 111A über die Spannungsbegrenzungsdiode 164 eingegeben wird, auf den Pegel der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu begrenzen. Im Ansprechen auf ein Anormalitätsbestimmungssignal stoppen der Ausgangsstoppabschnitt 406 und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 den Rückkopplungssteuerausgang PWM des Mikroprozessor 111A und zeigen eine Warnung des anormal gestoppten Zustands an. In dem obigen Aufbau sind das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung zu der elektrischen Last 107 eliminiert werden kann.
Außerdem ist es in dem oben erwähnten Speiseschaltungsaufbau, bei welchem eine Abbrandpräventionsmaßnahme gegenüber einer Kurzschlussfehlfunktion der Verdrahtung der elektrischen Last 107 durch die Strombegrenzungsfunktion des Stromerfassungswiderstands 126 vereinfacht ist, möglich, den Abbrand des Schaltelements 121 oder des Stromerfassungswiderstands 126 zu verhindern, indem ein Kurzschlussunfall der elektrischen Last 107 oder die Lastverdrahtung an einer Stelle außerhalb des Mikroprozessors 111A überwacht werden.
Ferner ist es möglich, eine Verringerung in eine Steuergenauigkeit durch Einstellen der Überwachungsspannung Ef während des normalen Betriebs auf einen ausreichend großen Wert innerhalb des Bereichs der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu verhindern.
Überdies wird ein Warnsignal von der Überstromerfassungsschaltung 170 dem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111A eingeprägt, so dass der Ausgangsstoppabschnitt 406 im unmittelbaren Ansprechen auf ein Überstrombestimmungssignal angesteuert wird. Dementsprechend kann der Rückkopplungssteuerausgang des Mikroprozessors 111A schnell in einem unmittelbaren Ansprechen auf das Auftreten einer Anormalität hin gestoppt werden.
Daneben schließt der FMEM 113A ein Programm ein, das den Durchschnittsspannungs-Schätzabschnitt 312, zumindest entweder den Überstromzustands-Erfassungsabschnitt 320 oder den Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt 321, den Ausgangsstoppabschnitt 322 und den Anormalitätswarnabschnitt ausbildet. Der Durchschnittsspannungs-Schätzabschnitt 312 berechnet das Produkt der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 und die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va (Schätzwert).
Der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt 320 führt eine Anormalitätsbestimmung durch, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen, wohingegen der Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt 321 eine Anormalitätsbestimmung durchführt, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Im Ansprechen auf ein Auftreten einer Anormalität des Überstromzustands-Erfassungsabschnitts 320 oder des Unterstromzustands-Erfassungsabschnitts 321 stoppen der Ausgangsstoppabschnitt 322 und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 den Rückkopplungssteuerausgang PWM des Mikroprozessors 111A und zeigen eine Warnung des anormal gestoppten Zustands an.
Wie oben beschrieben, sind das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung zu der elektrischen Last 107 verringert werden kann, und darüber hinaus kann in dem Speiseschaltungsaufbau, bei welchem eine Abbrandpräventionsmaßnahme zu der Zeit einer Kurzschlussfehlfunktion durch die Strombegrenzungsfunktion des Stromerfassungswiderstands 126 vereinfacht ist, ein Leerlauf oder eine Unterbrechung der elektrischen Last 127 oder ein Energieversorgungsfehler, ein Leerlauf oder eine Unterbrechung der Lastverdrahtung genau unter Verwendung des Unterstromzustands-Erfassungsabschnitts 321 erfasst werden, so dass bei einem anormalen Zustand geeignet gewarnt werden kann.
Außerdem ist es in einem Zustand, wo die Ansteuereinschaltdauer γ relativ klein ist, möglich, einen Überstromzustand herrührend von einem Kurzschluss der elektrischen Last 107 oder einem Massefehlerunfall der Verdrahtung unter Verwendung des Überstromzustands-Erfassungsabschnitts 320 zu erfassen, wodurch eine Sicherungsfunktion für die Überstromerfassungsschaltung 170 erreicht werden kann.
Ausführungsform 2
In der oben erwähnten ersten Ausführungsform (siehe 1) wird ein Warnsignal von der Überstromerfassungsschaltung 170 in den Interrupt-Eingangsanschluss INT eingeprägt, aber das Schaltelement 121 kann, wie in 5 gezeigt, sofort durch eine Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 ausgeführt werden, die auf das Warnsignal anspricht, und ein Anormalitätswarn-Bestimmungssignal kann in einem Eingangsanschluss DEM eines Mikroprozessors 111B eingeprägt werden.
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezug ihrer Unterschiede gegenüber der oben erwähnten ersten Ausführungsform, wie sie in 1 gezeigt ist, beschrieben werden, während auf die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen wird.
5 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Teile oder Komponenten, die gleich jenen wie oben (1) beschrieben sind, sind durch die gleichen Symbole oder durch die gleichen Symbole mit "B" an ihren Enden identifiziert, während eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen ist.
In 5 schließt die Stromsteuervorrichtung 100B ähnlich der oben beschriebenen 100A einen Mikroprozessor 111B, der mit einer elektrischen Energie von einer Steuerenergieversorgung 110 gespeist wird, ein Umschaltschaltungsteil 120, ein Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, eine Glättungsschaltung 160, eine Überstromerfassungsschaltung 170 usw. ein, und die Vorrichtung 100B ist in einem abgedichteten Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht.
In diesem Fall werden ein analoges Amperemeter 991a und ein analoges Voltmeter 192a, beide für eine Kalibrierung, anstelle des oben erwähnten Digitalamperemeters 991d und des Digitalvoltmeters 992d (siehe 1) verwendet. Zusätzlich ist das externe Gerät, das mit der Stromsteuervorrichtung 100B verbunden ist, ähnlich dem oben erwähnten (siehe 1), außer, dass das externe Gerät 990 weggelassen ist.
Das heißt, dass die Stromsteuervorrichtung 100B mit einem Energieversorgungsanschluss 104P, einem Masseanschluss 104N und einem Ausgangsanschluss 108 versehen ist, und das externe Gerät schließt eine Treiberenergieversorgung 101, eine Sicherung 102, einen Energieversorgungsschalter 103, eine Schaltereingangsgruppe 105d, eine analoge Eingangsgruppe 105a, eine elektrische Lastgruppe 106, eine elektrische Last 107 und eine Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 ein, wobei sämtliche mit der Stromsteuervorrichtung 100B verbunden sind.
In der Stromsteuervorrichtung 100B schließt der Mikroprozessor 111B, der mit einer Energieversorgungsspannung Vcc der Steuerenergieversorgung 110 gespeist wird, wie oben bemerkt, einen RAM-Speicher 112 für einen Rechenbetrieb, einen FMEM 113B, einen EEPROM 114B und einen Mehrkanal-A/D-Konverter 115 ein, wovon sämtliche miteinander zusammenwirken.
In diesem Fall schließt der Mikroprozessor 111B ein Verarbeitungsprogramm ein, das im Wesentlichen ähnlich demjenigen ist, das in dem oben erwähnten Mikroprozessor 111A enthalten ist, wobei auch ein Teil davon entfernt ist, so dass Inhalte des nicht-flüchtigen Programmspeichers (FMEM) 113B und des nicht-flüchtigen Datenspeichers (EEPROM) 114B geändert sind. Die oben erwähnte SIF 116 ist hier weggelassen, und der Mikroprozessor 111B ist mit dem Eingangsanschluss DEM anstelle des oben erwähnten Interrupt-Eingangsanschlusses INT versehen.
Bei einem Kalibrierungsbetrieb vor einem Versand eines Produkts wird ein Kalibrierungsbefehl im Mikroprozessor 111B von einem Eingangsschalter einer vorbestimmten Nummer unter der Schaltereingangsgruppe 105d über einen digitalen Eingangsanschluss DIN zugeführt. Folglich ein Ausgangssignal (externer Laststrom Im) des analogen Amperemeters 991a für eine Kalibrierung, das in Reihe zu der elektrischen Last 107 verbunden ist, und ein Ausgangssignal (Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die in den Energieversorgungsanschluss 104P eingeprägt ist) des analogen Voltmeters 992a für eine Kalibrierung, das mit der Treiberenergieversorgung 101 verbunden ist, von dem Eingangsanschluss der vorbestimmten Nummer unter der analogen Eingangsgruppe 105a dem Mikroprozessor 111B zugeführt, um dem RAM-Speicher 112 zugeführt zu werden.
Die Stromsteuervorrichtung 100B schließt als zusätzliche Komponenten eine Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181, die eine Flip-Flop-Schaltung mit einem Setzeingang S und einem Rücksetzeingang R umfasst, einen Initialisierungskondensator 183, der mit dem Rücksetzeingang R verbunden ist, einen Treiberwiderstand 183, der mit einem Setzausgang verbunden ist, einen Transistor 184, der mit einem geerdeten Emitter und einem Kollektoranschluss, der mit einer Verbindung zwischen dem Treiberwiderstand 128 und dem Umschaltschaltungsteil 120 verbunden ist, und einen Stabilisierungswiderstand 185, der zwischen einer Verbindung zwischen dem Treiberwiderstand 183 und einem Basisanschluss des Transistors 184 und der Masse verbunden ist, ein.
Außerdem ist die Stromsteuervorrichtung 100B mit Spannungsteilerwiderstanden 191a, 192a, die zwischen dem Ausgangsanschluss 108 und der Masse eingefügt sind, und einem Reihenwiderstand 193 und einem Glättungskondensator 194 zum Extrahieren einer Erfassungsspannung der Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a als eine durchschnittliche Messspannung Ea (die einer Durchschnittsüberwachungsspannung Va entspricht) versehen. Die Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a, der Reihenwiderstand 193 und der Glättungskondensator 194 bilden zusammen eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung aus.
Weiter schließt die Stromsteuervorrichtung 100B Spannungsteilerwiderstände 195a, 195b, 195c, die in Reihe zwischen der Glättungsschaltung 160 und der Masse zum Teilen der Überwachungsspannung Ef eingefügt sind, Vergleichsschaltungen 196, 197, die die jeweiligen Teilspannungen der Spannungsteilerwiderstände 195a, 195b, 195c mit der durchschnittlichen Messspannung Ea vergleichen, und eine NAND-Schaltung (NAND-Ausgangselement) 198 ein, das ein logisches Produkt eines Ausgangssignals der Vergleichsschaltungen 196, 197 und eines Ausgangssignals der Überstromerfassungsschaltung 170 vornimmt.
Die Vergleichsschaltungen 196, 197 bilden zusammen eine Anormal-Stromzustands-Erfassungsschaltung (Anormalitätsbestimmungsabschnitt), und eine Vergleichsschaltung 196 bildet eine Überstromzustands-Erfassungsschaltung aus, und die andere Vergleichsschaltung 197 bildet eine Unterstromzustands-Erfassungsschaltung aus. Zusätzlich wird ein Ausgangssignal des NAND-Ausgangselements 198 in den Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B und gleichzeitig in den Setzeingang S der Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 eingegeben.
Außerdem muss, obwohl 7 den Fall zeigt, wo die Anormalstromzustands-Erfassungsschaltung 190 beide der Vergleichsschaltungen 196, 197 (Überstromzustands-Erfassungsschaltung und Unterstromzustands-Erfassungsschaltung) einschließt, die Anormalzustands- Erfassungsschaltung 190 nur zumindest eine der Vergleichsschaltungen 196, 197 einschließen.
Beispielsweise aktiviert der Mikroprozessor 111B einen Ausgangsstopp- und Warnabschnitt (Schritt 622 in 6), der später zu beschreiben ist, im Ansprechen auf ein Anormalitäts-Bestimmungssignal (Überstromzustands-Bestimmungssignal), wenn ein Überstromzustand zumindest von der Vergleichsschaltung 196 bestimmt wird.
Die Ausgangsspannung E0 des Vergleichsverstärkers 151 ist eine Vorstufenspannung für die Überwachungsspannung Ef, die in den Mikroprozessor 111A eingegeben wird, wie obenstehend bemerkt, und eine Spannung, die durch ein Teilen der Vorstufenspannung E0 durch den reinen Widerstand 161 und den Parallelwiderstand 163 in der Glättungsschaltung 160 erhalten wird, wird die Überwachungsspannung Ef. Ferner wird, wie in 1 gezeigt, in der Überstromerfassungsschaltung 170 die Teilspannung Ec de Vorstufenspannung E0 herrührend von dem Eingangswiderstand 173 und dem Spannungsteilerwiderstand 174, einen invertierenden Eingang der Vergleichsschaltung 171 eingeprägt. Die Vergleichsschaltung 171 in der Überstromerfassungsschaltung 170 wird von der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb ähnlich dem Differenzverstärker 151 betrieben, und ein nicht-invertierender Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 171 ist mit der Energieversorgungsleitung der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc verbunden.
Überdies ändert sich, wie obenstehend bemerkt, die Vorstufenspannung E0 üblicherweise zwischen 0 [V] und Vcc (Vcc = 5 [V]) in Abhängigkeit von der Größe eines Laststroms, der durch die elektrische Last 107 fließt, aber auch ein Auftreten einer Anormalität, wie etwa eines Kurzschlussunfalls, etc., erhöht sich die Vorstufenspannung E0 auf bis zu Vb (= 10 [V] – 16 [V]). Somit ist eine Spannungsbegrenzungsdiode 175 (siehe 1) in der Überstromerfassungsschaltung 170 bereitgestellt, um so eine Spannung, die einem Eingangsanschluss des NAND-Ausgangselements 198 eingeprägt wird, auf die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc oder weniger zu begrenzen.
Jedoch kann die Spannungsbegrenzungsdiode 175 weggelassen werden, indem die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc als die Energieversorgungsspannung der Vergleichsspannung 171 (siehe 1) in der Überstromerfassungsschaltung 170 verwendet wird, und indem die Spannung, die dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss der Vergleichsschaltung 171 eingeprägt wird, auf einen Wert (z.B. ungefähr DC 4 [V]) geringfügig niedriger als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc eingestellt wird.
In 5 weist die Überstromerfassungsschaltung 170 ihren Ausgangsanschluss mit einem ersten Eingangsanschluss des NAND-Ausgangselements 198 verbunden auf. Die Spannungsteilerwiderstände 195a, 195b, 195c sind in Reihe miteinander verbunden, um die Überwachungsspannung Ef in eine erste Spannung und eine zweite Spannung zu teilen, und eine relative Größenbeziehung zwischen der ersten Teilspannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem Spannungsteilerwiderstand 195a und dem Spannungsteilerwiderstand 195d und der zweiten Teilspannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem Spannungsteilerwiderstand 195b und dem Spannungsteilerwiderstand 195c ist wie folgt: die erste Teilspannung > die zweite Teilspannung.
In der Vergleichsschaltung 196, die die Überstromzustands-Erfassungsschaltung ausbildet, wird die durchschnittliche Messspannung Ea einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 196 eingeprägt, und die zweite Teilspannung der Überwachungsspannung Ef wird einem invertierenden Eingangsanschluss (–) davon eingeprägt, wobei ein Ausgangsanschluss davon mit einem dritten Eingangsanschluss des NAND-Ausgangselements 198 verbunden ist.
Auch wird in der Vergleichsschaltung 197, die die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung ausbildet, die durchschnittliche Messspannung Ea einem invertierenden Eingangsanschluss (–) der Vergleichsschaltung 197 eingeprägt, und die erste Teilspannung (> die zweite Teilspannung) der Überwachungsspannung Ef wird einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) davon eingeprägt, wobei ein Ausgangsanschluss davon mit einem zweiten Eingangsanschluss des NAND-Ausgangselements 198 verbunden ist.
Andererseits ist der Initialisierungskondensator 182, der mit der Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 verbunden ist, zwischen dem Rücksetzeingang R und dem Ausgangsanschluss (Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc) der Steuerenergieversorgung 110 verbunden, um so die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 zu der Zeit zurückzusetzen, wenn die Energie eingeschaltet wird.
Das Ausgangssignal des NAND-Ausgangselements 198 wird in den Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B als ein Anormalitätsbestimmungssignal für eine Warnung eingegeben, und um gleichzeitig den Eingang S der Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 zu setzen. Dementsprechend erzeugt, wenn zumindest eines der drei Eingangssignale ein logischer Pegel "L" wird, das NAND-Ausgangselement 198 ein Ausgangssignal eines hohen logischen Pegels "H", um einen Warneingang für den Mikroprozessor 111B bereitzustellen, und um gleichzeitig die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 zu setzen.
Ein Setzausgangssignal aus der Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 wird dem Basisanschluss des Transistors 184 über den Treiberwiderstand 183 eingeprägt. Der Stabilisierungswiderstand 185 ist zwischen dem Basisanschluss und dem Emitteranschluss des Transistors 184 über die Masse verbunden.
Die Ansteuerung oder die Energieversorgung zu dem Umschaltschaltungsteil 120 wird von einem Rückkopplungssteuerausgang PWM gesteuert, der von dem Mikroprozessor 111B über den Treiberwiderstand 128 eingegeben wird. Der Kollektoranschluss (Ausgangsanschluss) des Transistors 184 ist zwischen dem Basisanschluss und dem Emitteranschluss des Transistors 123 (siehe 1) in dem Umschaltschaltungsteil 120 verbunden. Folglich wird, wenn die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 einen anormalen Zustand mittels des Ausgangssignals des NAND-Ausgangselements 198 speichert, der Transistor 184 leitend gemacht, und der Transistor 123 und das Schaltelement 121 (siehe 1) in dem Umschaltschaltungsteil werden nicht-leitend gemacht.
Wie obenstehend bemerkt, schließt das Stromsteuerteil der Stromsteuervorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Mikroprozessor 111B, die Steuerenergieversorgung 110, das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, den Konversionsschätzabschnitt 311, den Rückkopplungssteuerabschnitt 325, die Überstromerfassungsschaltung 170, die Spannungsbegrenzungsdiode 164 (siehe 1), den Ausgangsstoppabschnitt 322 und den Anormalitätswarnabschnitt (Warnanzeige 109) ein. Der Mikroprozessor 111B schließt den FMEM 11B, den nicht-flüchtigen Datenspeicher 114B, den RAM-Speicher 112 und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 ein. Der Konversionsschätzabschnitt, der Rückkopplungssteuerabschnitt, der Ausgangsstoppabschnitt und der Anormalitätswarnabschnitt arbeiten auf die gleiche Weise wie oben beschrieben.
Die Überstromerfassungsschaltung 170 schließt eine Warnsignal-Eingabeschaltung ein, die mit dem Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B und der Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 verbunden ist.
Die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 wird durch das Überstrombestimmungssignal gesetzt, um die Leitung des Schaltelements 121 zu stoppen, und wird zurückgesetzt, wenn die Energie eingeschaltet wird.
Zusätzlich schließt das Stromsteuerteil die Durchschnittsspannungs-Messschaltung (die Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a, den Reihenwiderstand 193 und den Glättungskondensator 194) und den Anormalitätsbestimmungsabschnitt (die Anormalstromzustands-Erfassungsschaltung 190) ein. Die Durchschnittsspannungs-Messschaltung teilt und glättet die Spannung, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, um eine durchschnittliche Messspannung Ea proportional zu der bei der elektrischen Last 107 durchschnittlichen eingeprägten Spannung zu erzeugen.
Der Anormalitätsbestimmungsabschnitt erzeugt ein Anormalitätsbestimmungssignal, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet. Der Ausgangsstoppabschnitt und der Anormalitätswarnabschnitt stoppen im Ansprechen auf das Anormalitätsbestimmungssignal den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Rückkopplungssteuerabschnitt zu dem Schaltelement 121 und stellen gleichzeitig eine Warnanzeige eines derartig anormal gestoppten Zustands bereit.
Außerdem schließt der Anormalitätsbestimmungsabschnitt 190 zumindest entweder die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (die Vergleichsschaltung 196) oder die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (die Vergleichsschaltung 197) ein. Die Überstromzustands-Erfassungsschaltung umfasst die Vergleichsschaltung 196 zur Bestimmung eines übermäßig großen Stroms und führt ein Anormalitätsbestimmungssignal in der Form eines Warnsignals dem Mikroprozessor 111B zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um die übermäßige Größe der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung umfasst die Vergleichsschaltung 197 zur Bestimmung eines übermäßig kleinen Stroms und führt ein Anormalitätsbestimmungssignal in der Form eines Warnsignals dem Mikroprozessor 111B zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um die übermäßige Kleinheit der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen. Der Ausgangsstoppabschnitt und der Anormalitätswarnabschnitt dienen dazu, im Ansprechen auf ein Warnsignal von der Überstromzustands-Erfassungsschaltung oder der Unterstromzustands-Erfassungsschaltung in Rückkopplung zum Steuerausgang PWM zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung des anormal gestoppten Zustands anzuzeigen.
Die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (die Vergleichsschaltung 196) oder die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung schließen eine Warnsignal-Eingabeschaltung ein, die mit dem Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B und der Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 verbunden ist. Die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 wird durch ein Warnsignal gesetzt, um die Leitung des Schaltelements 121 zu stoppen, und wird zurückgesetzt, wenn die Energie eingeschaltet wird.
Nun wird Bezug genommen werden auf einen spezifischen Betrieb der Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Steuerroutine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 5 veranschaulicht ist, während auf ein Flussdiagramm der 6 Bezug genommen wird. Obwohl die Erfassungsfehler-Kalibrierungsverarbeitung, die den Mikroprozessor 111B umfasst, auf die gleiche Weise wie oben bezeichnet ausgeführt wird (siehe 2), werden ein Kalibrierungsbefehl und ein Messsignal von dem Analogvoltmeter 992a oder dem Analogamperemeter 991a zu dem Mikroprozessor 111B als ein Teil der Eingangssignale der Schaltereingangsgruppe 105d und der Analogeingangsgruppe 105a zugeführt.
In 6 sind die Prozesse in den Schritten 600 bis 611 und den Schritten 622 bis 630 die gleichen wie die Schritte 300 bis 311 bzw. die Schritte 322 bis 330, wie sie oben beschrieben sind (siehe 3). Zusätzlich bilden die Schritte 604, 605 einen Anfangseinstellabschnitt 606 aus, und ein Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 625, der die Schritte 623, 624 umfasst, bildet einen Rückkopplungssteuerabschnitt zum Erzeugen eines Rückkopplungssteuerausgangs PWM gemäß einer Pulsbreiten-Modulationssteuerung.
In diesem Fall wird die PWM-Steuerung gestartet (Schritt 600), der Ziellaststrom Is wird eingestellt (Schritt 601), die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf wird gelesen (Schritt 602), und die erste Betriebsbestimmungsverarbeitung wird ausgeführt (Schritt 603). Danach wird der Anfangseinstellabschnitt 606 ausgeführt oder aktiviert (Schritte 604, 605), die Überwachungsspannung Ef wird gelesen (Schritt 610), und der Konversionsschätzabschnitt wird ausgeführt oder aktiviert (Schritt 611). Nach einer Beendigung dieser Schritte wird eine Bestimmung ausgeführt, ob ein Warnsignal an dem Eingangsanschluss DEM existiert (oder ob es diesem eingeprägt wird) (Schritt 621).
Wenn in dem Schritt 621 bestimmt wird, dass dem Eingangsanschluss DEM ein Warnsignal eingeprägt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu der Anormalitätswarn-Ausgangsverarbeitung (Schritt 622) fort, wohingegen dann, wenn bestimmt wird, dass ein Warneingang nicht eingeprägt wird (d.h. NEIN), rückt der Steuerfluss zu der Abweichungsbestimmungsverarbeitung des Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitts (Rückkopplungssteuerabschnitt) 625 vor (Schritt 623).
In dem Schritt 622 wird der Inhalt des Datenregisters D1 auf "0" gesetzt, und. ein Anormalitätswarnsignal DSP wird erzeugt, um die Warnanzeige (den Anormalitätswarnabschnitt) 109 zu aktivieren. In dem Schritt 623 wird eine Größenvergleichsbestimmung für den Ziellaststrom Is, der in dem Schritt 601 eingestellt ist und den Schätzlaststrom Ime, der in dem Schritt 611 berechnet ist, ausgeführt. Wenn eine Vergleichsabweichung (|Is – Ime| einen vorbestimmten Wert (zugelassenen Fehler) überschreitet, rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 624 vor, wohingegen dann, wenn die Vergleichsabweichung gering ist (d.h. |Is – Ime| ≤ zugelassener Fehler), rückt der Steuerfluss zu einem Betriebsendeschritt 630 vor.
In dem Schritt 624 wird ein Korrekturwert Δγ für die gegenwärtige Ansteuereinschaltdauer γ zunehmend oder abnehmend in Übereinstimmung mit der relativen Größe und Polarität (plus oder minus) der Vergleichsabweichung |Is – Ime| korrigiert. Der ganzzahlige Teil des Werts, der durch ein Multiplizieren des Korrekturergebnisses mit einer vorbestimmten Vergrößerung N (z.B. N = 1000) erhalten wird, wird in dem Datenregister D1 als ein Speicher einer spezifischen Adresse in dem RAM-Speicher 112 gespeichert, und ein Wert von "N – D1" wird in dem Datenregister D2 gespeichert.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in dem Schritt 623 anzeigt, dass die Vergleichsabweichung gering ist (d.h. NEIN), ist der Betriebsendschritt 630, der auf die Schritte 622, 624 folgend ausgeführt wird, eine Bereitschaftsverarbeitung. Der Steuerfluss der 6 wird jedes Mal dann wiederholt ausgeführt, wenn ein Betriebsstartschritt 600 wieder aktiviert wird, nachdem der Mikroprozessor 111B einen anderen Steuerfluss ausführt.
Obwohl ein Rückkopplungssteuerausgang PWM wie in 4 erzeugt wird, wenn die Datenregister D1, D2 gemäß der Schritte 605, 624 gesetzt sind, weist der Mikroprozessor 111B der 5 seinen Interrupt-Eingangsanschluss INT (siehe 1) unbenutzt auf und arbeitet somit, wobei die oben erwähnten Schritte 401, 406 (siehe 4) ausgeschlossen sind.
Hier arbeitet die Überstromerfassungsschaltung 170 in 5 wie oben beschrieben, aber wenn eine Überstromanormalität auftritt, wird das Schaltelement 121 über die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 sofort nicht-leitend gemacht, anstatt dass ein Alarm oder eine Warnung in den Interrupt-Eingangsanschluss INT (nicht gezeigt) des Mikroprozessors 111B eingegeben wird. Zusätzlich wird ein Warnsignal von der Überstromerfassungsschaltung 170, die einen anormalen Zustand anzeigt, dem Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B über die NAND-Schaltung 198 eingeprägt, wodurch der Rückkopplungssteuerausgang PWM gestoppt wird und gleichzeitig die Warnanzeige 109 angesteuert wird, um vor der Anormalität zu warnen.
In 5 entspricht die Vergleichsschaltung 196, die die Überstromzustands-Erfassungsschaltung ausbildet, dem Schritt 320 in 3, und die Vergleichsschaltung 197, die die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung ausbildet, entspricht dem Schritt 321 in 3. Jedoch hängen, während in der oben erwähnten ersten Ausführungsform die Betriebsschritte der jeweiligen Schritte 320, 321 von der Software in den Mikroprozessor 111B abhängen, die Betriebsschritte der jeweiligen Vergleichsschaltungen 196, 197 in dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Hardware ab.
Das heißt, dass dann, wenn ein Überstromzustand oder ein Unterstromzustand erfasst wird, die Vergleichsschaltungen 196, 197 dazu dienen, dass das Schaltelement 121 über das NAND-Ausgangselement 198 und die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 nicht-leitend zu machen, und ein Anormalitätsbestimmungssignal in den Mikroprozessor 111B über den Eingangsanschluss DEM einzugeben, wodurch der Rückkopplungssteuerausgang PWM gestoppt wird und die Warnanzeige 109 angesteuert wird, um eine Anormalitätswarnverarbeitung auszuführen.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands 126 und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 auf eine derartige Weise ausgelegt sind, dass dann, wenn der Referenzlaststrom Ir als der Laststrom fließt, der Wert der Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen mit der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc (= 5 [V]) übereinstimmt. Im Gegensatz dazu ist die durchschnittliche Messspannung Ea ausgelegt, im Wesentlichen mit der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc (= 5 [V]) überein zu stimmen, wenn das Schaltelement 121 vollständig leitend wird, um zu bewirken, dass die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb einen maximalen Wert Vmax (= 16 [V]) aufweist.
Da der Referenzlaststrom Ir ein Stromwert ist, wenn die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb auf einem minimalen Wert Vmin (= 10 [V]) ist, wird die durchschnittliche Messspannung Ea bei dem normalen Betriebszustand ein Wert unterhalb eines Pegels von 5 × (10/16) = 3,25 [V]. Dementsprechend variiert die durchschnittliche Messspannung Ea innerhalb eines Bereichs von 0 [V] – 3,15 [V], wenn sich der Schätzlaststrom Ime innerhalb des Bereichs von 0 [V] bis hin zu dem Referenzlaststrom Ir ändert.
Im Gegensatz dazu variiert die Überwachungsspannung Ef von 0 [V] bis 5 (V], wenn sich der Schätzlaststrom Ime innerhalb des Bereichs von 0 [V] auf den Referenzlaststrom Ir ändert. Dementsprechend wird die erste Teilspannung, herrührend von den Spannungsteilerwiderständen 195a, 195b, 195c, auf 0 [V] – 3,8 [V] beispielsweise eingestellt, und die zweite Teilspannung wird auf 0 [V] – 2,5 [V] beispielsweise eingestellt, so dass jeder der Ausgänge der Vergleichsschaltungen 196, 197 normalerweise ein hoher logischer Pegel "H" wird.
Jedoch wird, wenn die relative Beziehung der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea geändert wird, einen zugelassenen Variationsbereich aufgrund des Auftretens einer Anormalität u überschreiten, der Ausgang der Vergleichsschaltung 196 oder 197 ein niedriger logischer Pegel "L", so dass der anormale Zustand auf eine zuverlässige Weise erfasst werden kann. Insbesondere nimmt, wenn ein Kurzschlussunfall der elektrischen Last 107 oder ein Massefehlerunfall der positiven Phasenverdrahtung in der Schaltungskonfiguration der 5 erzeugt wird, die durchschnittliche Messspannung Ea, die von den Spannungsteilerwiderständen 191a, 192a erhalten wird, plötzlich ab, so dass der Ausgang der Vergleichsschaltung 196 ein niedriger logischer Pegel "L" auch dann wird, wenn die Überwachungsspannung Ef durch die Spannungsbegrenzungsdiode 164 begrenzt ist, was es somit ermöglicht, den Überstromzustand zu erfassen.
Wie oben beschrieben, ist die Stromsteuervorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Mikroprozessor 111B, der den FMEM 113B, den EEPROM 114B, den RAM-Speicher 112 und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 aufweist, versehen, und ist weiter mit der Steuerenergieversorgung 110, die dem Mikroprozessor 111B die stabilisierte Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc geringer als die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb zuführt, dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, der Überstromerfassungsschaltung 170 und dem Anormalitätswarnabschnitt 109 versehen. Der Mikroprozessor 111B bildet den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 611 in 6), den Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 622) und den Rückkopplungssteuerabschnitt 625 (Schritte 623, 624) aus.
Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 weist den Differenzverstärker 151 auf, der durch eine Einprägung der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb angesteuert wird, um die Differenzspannung zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126 zu verstärken, der zwischen dem Schaltelement 121 und der elektrischen Last 107 verbunden ist, um die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Ansteuerstrom (Laststrom Im) zu der elektrischen Last 107 zu erzeugen und um diesen in den Mikroprozessor 111B einzugeben.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 611) berechnet den Schätzlaststrom Ime aus dem Wert der Überwachungsspannung Ef, und der Rückkopplungssteuerabschnitt 625 (Schritte 623, 624) steuert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 durch ein Einstellen des Ziellaststroms Is und des Schätzlaststroms Ime als den Zielwert bzw. den Rückkopplungswert. Die Überstromerfassungsschaltung 170 erzeugt ein Überstrombestimmungssignal und gibt dieses in den Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B ein, wenn der Wert der Vorstufenspannung E0, wie aus dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 ausgegeben wird, den vorbestimmten Wert überschreitet, der gleich oder größer als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc ist.
Zusätzlich dient die Spannungsbegrenzungsdiode 164 (siehe 1) in der Glättungsschaltung 160 dazu, die Überwachungsspannung Ef, die in den Mikroprozessor 111B eingegeben wird, auf den Pegel der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu begrenzen. Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 622) in dem Mikroprozessor 111B wird im Ansprechen auf ein Überstrombestimmungssignal angesteuert, um den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Rückkopplungssteuerabschnitt zu dem Umschaltschaltungsteil 120 (dem Schaltelement 121) zu stoppen. Weiter warnt die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 vor dem anormal gestoppten Zustand im Ansprechen auf das Überstrombestimmungssignal und zeigt diesen an.
Außerdem sind das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung zu der elektrischen Last 107 verringert werden kann, und außerdem ist es in dem Speiseschaltungsaufbau, in welchem eine Abbrandpräventionsmaßnahme zu der Zeit einer Kurzschluss-Fehlfunktion durch die Strombegrenzungsfunktion des Stromerfassungswiderstands 126 vereinfacht ist, möglich, den Abbrand des Schaltelements 121 oder des Stromerfassungswiderstands 126 durch ein schnelles Erfassen eines Kurzschlussunfalls der elektrischen Last 107 oder der Lastverdrahtung an einer Stelle außerhalb des Mikroprozessors 111B zu verhindern. Weiter ist es möglich, eine hohe Steuergenauigkeit durch ein Einstellen der Überwachungsspannung Ef während des normalen Betriebs auf einen ausreichend großen Wert innerhalb des Bereichs der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc sicher zu stellen.
Überdies schließt die Stromsteuervorrichtung 100B zusätzlich zu der Warnsignal-Eingabeschaltung, die mit dem Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B verbunden ist, die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 ein, und die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 wird im Ansprechen auf ein Überstrombestimmungssignal gesetzt, um die Leitung des Schaltelements 121 zu stoppen, und wird zurückgesetzt, wenn die Energie eingeschaltet wird. Dementsprechend ist es möglich, das Schaltelement 121 in einem unmittelbaren Ansprechen auf das Auftreten einer Anormalität hin schnell zu öffnen (abzuschalten), ohne von dem Mikroprozessor 111B abzuhängen. Gleichzeitig stoppt der Rückkopplungssteuerabschnitt in dem Mikroprozessor 111B den Rückkopplungssteuerausgang (Treibersteuersignal) PWM zu dem Schaltelement 121, indem das Warnsignal dem Eingangsanschluss DEM zugeführt wird, so dass eine doppelte oder duale Sicherheitsschaltungskonfiguration erreicht werden kann.
Wie oben beschrieben, ist die Stromsteuervorrichtung 100B (siehe 5) gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Mikroprozessor 111B, der den FMEM 113B, den EEPROM 114B, den RAM-Speicher 112 und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 aufweist, versehen, und ist weiter mit dem Umschaltschaltungsteil 120 versehen, das das Schaltelement 121 (siehe 1), das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, die Glättungsschaltung 160, die Überstromerfassungsschaltung 170, die Durchschnittsspannungs-Messschaltung, die die Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a einschließt, die Vergleichsschaltungen (Anormalitäts-Bestimmungsabschnitte) 196, 197 und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 aufweist. Der Mikroprozessor 111B bildet den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 611), den Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 622) und den Rückkopplungssteuerabschnitt 625 (Schritte 623, 624) aus.
Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Strom, der der elektrischen Last 107 zugeführt wird, und gibt diese in den Mikroprozessor 111B ein. Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 611) berechnet den Schätzlaststrom Ime aus dem Wert der Überwachungsspannung Ef. Der Rückkopplungssteuerabschnitt (Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt) 625 steuert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 durch ein Einstellen des Ziellaststroms Is und des Schätzlaststroms Ime als den Zielwert bzw. den Rückkopplungswert. Die Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a, die die Durchschnittsspannungs-Messschaltung ausbilden, teilen und glätten die Spannung, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, um eine durchschnittliche Messspannung Ea, die proportional zu der der elektrischen Last 107 durchschnittlichen eingeprägten Spannung ist.
Die Vergleichsschaltungen 196, 197, die den Anormalitätsbestimmungsabschnitt ausbilden, führen eine Anormalitätsbestimmung aus, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet. Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 622) und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 werden im Ansprechen auf die Anormalitätsbestimmung der Vergleichsschaltungen 196, 197 betrieben, um den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Mikroprozessor 111B (Rückkopplungssteuerabschnitt) zu dem Schaltelement 121 siehe 1) zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung des anormal gestoppten Zustands anzuzeigen.
Wie oben beschrieben, sind das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung zu der elektrischen Last 107 verringert werden kann, und daneben kann in dem Speiseschaltungsaufbau der 5 eine Sicherheit durch ein Erfassen einer Anormalität der elektrischen Last 107 oder der Lastverdrahtung auf eine genaue Weise verbessert werden.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Vergleichsschaltungen (Anormalitätsbestimmungsabschnitt) 196, 197 nur mit zumindest entweder der Überstromzustands-Erfassungsschaltung 196 oder der Unterstromzustands-Erfassungsschaltung 197 bereitgestellt werden müssen. Die Vergleichsschaltung (Überstromzustands-Erfassungsschaltung) 196 führt eine Anormalitätsbestimmung durch und führt dem Mikroprozessor 111B ein Warnsignal zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen. Die Vergleichsschaltung (Unterstromzustands-Erfassungsschaltung) 197 führt eine Anormalitätsbestimmung aus und führt dem Mikroprozessor 111B ein Warnsignal zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Bereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 622) und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 werden im Ansprechen auf das Warnsignal von der Vergleichsschaltung 196 oder 197 in den Eingangsanschluss DEM angesteuert, um den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Rückkopplungssteuerabschnitt in dem Mikroprozessor 111B in das Schaltelement 121 zu steuern und um gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen.
Wie obenstehend beschrieben, sind gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung zu der elektrischen Last 107 reduziert werden kann. Daneben ist es in dem Speiseschaltungsaufbau, bei welchem eine Abbrandpräventionsmaßnahme gegenüber einer Kurzschlussfehlfunktion der Verdrahtung der elektrischen Last 107 durch die Strombegrenzungsfunktion des Stromerfassungswiderstands 126 vereinfacht ist, möglich, die Last des Mikroprozessors 111B zu verringern und vor einem anormalen Zustand zu warnen, indem ein Leerlauf der elektrischen Last 107 oder ein Energieversorgungskurzschluss oder ein Leerlauf oder eine Unterbrechung der Lastverdrahtung mittels der Vergleichsschaltung (Unterstromzustands- Erfassungsschaltung) 197 an einer Stelle außerhalb des Mikroprozessors 111B erfasst wird.
Auf ähnliche Weise ist es durch ein Erfassen eines Kurzschlusses der elektrischen Last 107 und eine Massefehlers der Lastverdrahtung mittels der Vergleichsschaltung (Überstromzustands-Erfassungsschaltung) 196 an einer Stelle außerhalb des Mikroprozessors 111B möglich, die Last des Mikroprozessors 111B zu verringern, den Abbrand des Schaltelements 121 oder des Stromerfassungswiderstands 126 zu verhindern und vor dem anormalen Zustand zu warnen.
Außerdem schließen die Vergleichsschaltungen 196, 197 die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 zusätzlich zu der NAND-Schaltung (Warnsignal-Eingabeschaltung) 198, die mit dem Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B verbunden ist, ein, und die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung 181 wird im Ansprechen auf ein Warnsignal in den Eingangsanschluss DEM gesetzt, um die Leitung des Schaltelements 121 zu stoppen, und wird zurückgesetzt, wenn die Energie eingeschaltet wird. Mit einer derartigen Anordnung kann das Schaltelement 121 schnell in einem unmittelbaren Ansprechen auf das Auftreten einer Anormalität geöffnet werden, ohne von dem Mikroprozessors 111B abzuhängen. Weiter wird das Warnsignal dem Eingangsanschluss DEM des Mikroprozessors 111B eingeprägt, so dass der Mikroprozessor 111B den Treibersteuerausgang PWM zu dem Schaltelement 121 stoppt, was es ermöglicht, ein doppeltes oder duales Sicherheitsmerkmal zu erreichen.
Ausführungsform 3
Obwohl in der oben erwähnten zweiten Ausführungsform (siehe 5) die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf, die von der Energieversorgungsspannungs-Messschaltung (den Spannungsteilerwiderständen 191b, 192b) erfasst wird, in den Mikroprozessor 111B eingegeben wird, kann die durchschnittliche Messspannung Ea statt dessen in einen Mikroprozessor 111C als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va eingegeben werden, wie in 7 gezeigt.
7 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die gleichen Teile oder Komponenten wie jene oben beschriebenen (5) sind durch die gleichen Symbole oder die gleichen Symbole mit am Ende angebrachten "C" identifiziert, während eine detaillierte Erläuterung weggelassen ist.
In 7 schließt eine Stromsteuervorrichtung 100C, ähnlich der oben beschriebenen, einen Mikroprozessor 111C, der mit elektrischer Energie von einer Steuerenergieversorgung 110 gespeist wird, ein Umschaltschaltungsteil 120, ein Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, eine Glättungsschaltung 160 usw. ein, und die Vorrichtung 100C ist in einem abgedichteten Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht.
Zusätzlich ist die Stromsteuervorrichtung 100C mit einem Energieversorgungsanschluss 104P, einem Masseanschluss 104N und einem Ausgangsanschluss 108 versehen, und ein externes Gerät schließt eine Treiberenergieversorgung 101, eine Sicherung 102, einen Energieversorgungsschalter 103, eine Schaltereingangsgruppe 105d, eine Analogeingangsgruppe 105a, eine elektrische Lastgruppe 106, eine elektrische Last 107, eine Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 usw. ein, die sämtlich mit der Stromsteuervorrichtung 100C verbunden sind.
Außerdem wird bei einem Kalibrierungsbetrieb vor einem Versand eines Produkts ein Kalibrierungsbefehl von einem Eingangsanschluss einer vorbestimmten Nummer in der Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben, und ein Ausgangssignal eines Analogamperemeters 191a für eine Kalibrierung, das in Reihe zu der elektrischen Last 107 verbunden ist, und ein Ausgangssignal eines Analogvoltmeters 992a für eine Kalibrierung zum Messen der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101, die dem Energieversorgungsanschluss 104P eingeprägt wird, werden von den Eingangsanschlüssen vorbestimmter Nummern unter der Analogeingangsgruppe 105a dem Mikroprozessor 111C zugeführt, um zu dem RAM-Speicher 112 übertragen zu werden, wie später beschrieben werden wird.
Als die interne Konfiguration der Stromsteuervorrichtung 100C schließt der Mikroprozessor 111C, der mit einer Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc von der Steuerenergieversorgung 110 gespeist wird, den RAM-Speicher 112 für einen Rechenbetrieb, einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (FMEM) 113C, der einen Datenspeicher 114C einschließt, und einen Mehrkanal-A/D-Konverter 115 ein, wobei sämtliche miteinander zusammenwirken. In diesem Fall benutzt der Datenspeicher 114C einen Teilbereich des FMEM 113C, der in Blöcken flash-löschbar ist, und speichert darin Kalibrierungskonstanten (später zu beschreiben).
Das Umschaltschaltungsteil 120 und das Differenzvestärker-Schaltungsteil 150 sind ähnlich wie oben beschrieben aufgebaut, aber eine Gleichrichterdiode 127, die dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 zugeordnet ist, ist parallel zu der elektrischen Last 107 verbunden, und ein Stromerfassungswiderstand 126 ist extern von der Gleichrichterdiode 127 verbunden. Entsprechend ist der Kondensator 162 (siehe 1) in der Glättungsschaltung 160 auf eine elektrostatische Kapazität größer als die oben erwähnte eingestellt.
Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a, die eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung ausbilden, sind in Reihe zueinander verbunden, wie oben beschrieben, und sind mit dem Ausgangsanschluss 108 verbunden. Eine Spannung über den gegenüberliegenden Enden des Spannungsteilerwiderstands 192a wird einem Glättungskondensator 194 über einen Reihenwiderstand 193 eingeprägt, um eine durchschnittliche Messspannung Ea bereit zu stellen. Zusätzlich wird die durchschnittliche Messspannung Ea in den Mikroprozessor 111C als eine durchschnittliche Überwachungsspannung Va eingegeben. In diesem Fall sind die oben erwähnten Spannungsteilerwiderstände 191b, 192b (die Energieversorgungsspannungs-Messschaltung) (siehe 1), wie sie in den vorhergehenden Ausführungsformen eingesetzt ist, entfernt oder weggelassen, und die durchschnittliche Überwachungsspannung Va wird in dem Mikroprozessor 111C anstelle der oben erwähnten Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf eingegeben.
Die Spannungsteilerwiderstände 195a, 195b, 195c sind in Reihe zueinander verbunden, wie oben beschrieben, um die Überwachungsspannung Ef in eine erste Spannung und eine zweite Spannung (die erste Spannung > die zweite Spannung) zu teilen. Auch wird in einer Vergleichsschaltung 196, die eine Überstromzustands-Erfassungsschaltung ausbildet, die durchschnittliche Messspannung Ea einem nicht-invertierten Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 196 eingeprägt, und eine zweite Teilspannung der Überwachungsspannung Ef wird einem invertierenden Eingangsanschluss (–) davon eingeprägt, wobei ein Ausgangsanschluss davon mit einem zweiten Eingangsanschluss eines NAND-Ausgangselements 198C verbunden ist
Auf ähnliche Weise wird in einer Vergleichsschaltung 197, die eine Unterstromzustands-Erfassungsschaltung ausbildet, die durchschnittliche Messspannung Ea einem invertierenden Eingangsanschluss (–) der Vergleichsspannung 197 eingeprägt, und die erste Teilspannung, die von der Überwachungsspannung Ef geteilt ist, wird einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss (+) davon eingeprägt, wobei ein Ausgangsanschluss davon mit einem ersten Eingangsanschluss des NAND-Ausgangselements 198C verbunden ist.
Das NAND-Ausgangselement 198C weist einen hohen logischen Ausgangspegel ("H") auf, wenn der logische Pegel von zumindest einem der beiden Eingangsanschlüsse niedrig ("L") wird. Der Ausgangsanschluss des NAND-Ausgangselements 198C ist mit einem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111C verbunden, so dass ein Anormalitätsbestimmungssignal, das einen Überstromzustand oder einen Unterstromzustand anzeigt, in den Mikroprozessor 111C als ein Warnsignal eingegeben wird.
Hier ist, indem die Aufmerksamkeit auf ein Potential nach Masse V2 an einem negativen Anschluss des Stromerfassungswiderstands 126 gerichtet wird, das Potential nach Masse V2 ungefähr gleich dem positiven Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb (V2 ≠ Vb) für die Leitungsperiode τ-Ein des Schaltelements 121, wohingegen das Potential gegenüber Masse V2 ungefähr gleich dem negativen Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb (V2 ≠ –Vb) für die Nicht-Leitungsperiode τ-Aus des Schaltungselements 121 ist. Somit wird die durchschnittliche Überwachungsspannung Va gemäß dem folgenden Ausdruck (9) unter Verwendung der Widerstandswerte R191, R192 der Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a berechnet. Va = [∫V2·dt]/τ = [Vb × τ-ein/τ – Vd × τ-aus) × G = [(Vb + Vd) × γ – Vd] × G ≠ (Vb + Vd) × γ × G (9)wobei eine Konstante G wie folgt ausgeprägt wird. G = R192/(R191 + R192)
Die Überwachungsspannung Ef wird durch den folgenden Ausdruck (10) aus den Ausdrücken (8, 9) oben dargestellt. Ef = D × Va + B × Im + C (10)wobei eine Spannungsproportionalitätskonstante D (Kalibrierungskonstante) einer Fehlerkomponente durch den folgenden Ausdruck dargestellt wird. D = A/G = Kd × [R163/(R163 + R161)] × (R191 + R192)/R192
Die Kalibrierungskonstanten A, D in dem obigen Ausdruck sind die Spannungsproportionalitätskonstanten der Fehlerkomponente der Überwachungsspannung Ef, und eine Kalibrierungskonstante B in dem Ausdruck (10) oben ist eine Stromproportionalitätskonstante, und eine Kalibrierungskonstante C in dem Ausdruck (10) oben ist eine Offset-Komponente der Fehlerkomponente.
Wie oben beschrieben, schließt ein Stromsteuerteil der Stromsteuervorrichtung 100C gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung (Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a) zum Messen der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va ein, die ein Durchschnittswert der Spannung ist, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird. Ein Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt schließt einen ersten, einen zweiten und einen dritten Datenaufnahmeabschnitt, einen Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt, der Kalibrierungsfaktoren aus den Daten berechnet, die von den ersten, zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten aufgenommen werden, einen Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt, der die durchschnittliche Überwachungsspannung Va kalibriert, und einen Übertragungsspeicherabschnitt ein, der die Kalibrierungsfaktoren als Kalibrierungskonstanten überträgt und speichert.
Die Durchschnittsspannungs-Messschaltung gibt eine Teilspannung, die durch ein Teilen einer Spannung über den gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last 107 erhalten wird, in den Prozessor 111C als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va ein. Die ersten und dritten Datenaufnahmeabschnitte arbeiten wie oben beschrieben. Der zweite Datenaufnahmeabschnitt schreibt und speichert eine zweite Fehlerspannung Ef1 in den RAM-Speicher 112, wie oben beschrieben, und schreibt und speichert gleichzeitig die durchschnittliche Überwachungsspannung Va ebenso in dem RAM-Speicher 112. Der Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt berechnet und speichert die Spannungsproportionalitätskonstante D der Fehlerkomponente, die Stromproportionalitätskonstante B und die Offsetkomponente C auf eine derartige Weise, dass die Überwachungsspannung Ef, die durchschnittliche Überwachungsspannung Va und die Ansteuereinschaltdauer γ des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 und der elektrische Laststrom Im der folgenden Beziehung genügen: Ef = C × Va + B × Im + C.
Die Offset-Komponente C stimmt mit einer ersten Fehlerspannung Ef0, die in dem ersten Datenaufnahmeabschnitt gespeichert ist, überein. Die Spannungsproportionalitätskonstante D wird aus den Daten, die von den ersten und zweiten Datenaufnahmeabschnitten erfasst werden, wie folgt berechnet: D = (Ef1 – Ef0)/(Va). Die Stromproportionalitätskonstante B wird aus den Daten, die von den zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten erfasst werden, wie folgt berechnet: B = (Ef1 – Ef1)/Im.
Der Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt wird in dem zweiten oder dritten Datenaufnahmeabschnitt ausgeführt und nimmt den Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101 auf, der außerhalb gemessen ist, um diesen in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern. Der Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt berechnet einen Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktor Ka zwischen der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va, wenn das Schaltelement 121 vollständig leitend wird, und der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb folgt; Ka = Vb/Va, oder er wendet eine feste Konstante, die als der Reziprokwert des Spannungsteilerverhältnisses zu der Spannung über den gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last 107 voreingestellt ist, an. Der Übertragungsspeicherabschnitt überträgt und speichert in den nicht-flüchtigen Datenspeicher 114C als Kalibrierungskonstanten die jeweiligen Werte der Spannungsproportionalitätskonstante D, der Stromproportionalitätskonstante B, der Offsetkomponente C und des Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktors Ka, wobei sämtliche die Berechnungsergebnisse des Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitts sind.
Das Stromsteuerteil schließt eine Eingangsschnittstellenschaltung, die zwischen dem Mikroprozessor 111C, der Schaltereingangsgruppe 105d und der Analogeingangsgruppe 105a über einen Bus verbindet, ein. Zu der Zeit eines Kalibrierbetriebs wird zumindest einer der ersten, zweiten und dritten Kalibrierbefehle von einem Eingangsanschluss einer vorbestimmten Nummer in der Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben. Eine Spannungsinformation über die Treiberenergieversorgung 101 und eine Strominformation über die elektrische Last 107 werden als analoge Eingänge vorbestimmter Nummern in die Analogeingangsgruppe 105a eingegeben, zu dem RAM-Speicher 112 übertragen und in diesem gespeichert.
Der FMEM 113C schließt einen Konversionsschätzabschnitt, der einen Schätzlaststrom Ime oder eine geschätzte Überwachungsspannung Es berechnet, und einen Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt in der Form eines Rückkopplungssteuerabschnitts ein. Der Konversionsschätzabschnitt berechnet den Schätzlaststrom Ime aus der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt ist, und dem voreingestellten Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va wie folgt: Ime = [Ef – D × Va – C]/B, oder er berechnet die geschätzte Überwachungsspannung Es, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wenn ein Ziellaststrom Is fließt, wie folgt: Es = D × Va + B × Is + C.
Der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt erhöht oder verringert allmählich die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime, und im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der tatsächlichen Überwachungsspannung Ef.
Der FMEM 113C schließt ein Programm ein, das einen Anfangseinstellabschnitt ausbildet. Der Anfangseinstellabschnitt berechnet einen ungefähr geschätzten Wert Va der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va aus der Beziehung zwischen einer minimalen Energieversorgungsspannung Vmin, einer maximalen Energieversorgungsspannung Vmax, einem Referenzlaststrom Ir und dem Ziellaststrom Is wie folgt; Vaa = (Vmin + Vmax)/2, und er berechnet den ungefähr geschätzten Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer unter Verwendung des ungefähr geschätzten Werts Vaa wie folgt; γ0 = (Vmin/Vaa) × (Is/Ir), und setzt diesen als eine Ansteuereinschaltdauer unmittelbar nach einem Starten der Ansteuerung.
Der Referenzlaststrom Ir wird unter Verwendung eines Standardwiderstandswerts Rc berechnet, der innerhalb eines Widerstandswert-Variationsbereichs (Rmin – Rmax) der elektrischen Last wie folgt bestimmt wird: Ir = Vmin/Rc. Zusätzlich schließt ein Anormalitätsbestimmungsabschnitt 190 zumindest entweder die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (Vergleichsschaltung 196) oder die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (die Vergleichsschaltung 197) ein.
Die Überstromzustands-Erfassungsschaltung umfasst die Vergleichsschaltung 196 zum Bestimmen eines übermäßig großen Stroms und führt ein Anormalitätsbestimmungssignal in der Form eines Warnsignals dem Mikroprozessor 111C zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen. Die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung umfasst die Vergleichsschaltung 197 zur Bestimmung eines übermäßigen kleinen Stroms und führt ein Anormalitätsbestimmungssignal in der Form eines Warnsignals dem Mikroprozessor 111C zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Ein Ausgangsstoppabschnitt und ein Anormalitätswarnabschnitt dienen dazu, im Ansprechen auf ein Warnsignal von der Überstromzustands-Erfassungsschaltung oder der Unterstromzustands-Erfassungsschaltung den Rückkopplungssteuerausgang PWM zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen. Das Warnsignal wird dem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111C eingeprägt, und der Ausgangsstopp-Abschnitt stoppt den Rückkopplungssteuerausgang PWM in einem unmittelbaren Ansprechen auf die Erzeugung eines Überstrombestimmungssignals.
Nun wird Bezug genommen werden auf einen spezifischen Betrieb für eine Kalibrierung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 8 veranschaulicht ist, während Bezug genommen wird auf ein Flussdiagramm der 7.
In 8 entsprechen die Schritte 800 bis 840 jeweils den oben erwähnten Schritten 200 bis 240 (siehe 2). Jedoch sind der Faktor Ka oder die Konstante D, die in den Schritten 832, 834 in dem Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 836 erhalten werden, unterschiedlich von den oben erwähnten (Faktor Kv, Konstante A).
Zunächst wird der Kalibrierungsbetrieb des Mikroprozessors 111C gestartet (Schritt 800), und es wird bestimmt, ob ein erster Kalibrierungsbefehl, der als ein Schaltereingangssignal der Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben ist, empfangen worden ist (Schritt 801b). Wenn ein Empfang bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 802 fort, wohingegen dann, wenn ein Empfang nicht bestimmt ist (d.h. NEIN), wird ein Rücksprung zu dem Schritt 801b durchgeführt, während gewartet wird, bis ein erster Kalibrierungsbefehl empfangen wird. Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn ein erster Kalibrierungsbefehl erzeugt wird, eine vorgeschriebene Treiberenergieversorgung 101 vorher mit der Stromsteuervorrichtung 100C verbunden wird (Schritt 801a).
In dem Schritt 802 wird die Ansteuereinschaltdauer γ des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf 0% gesetzt. Darauf wird die Überwachungsspannung Ef zu dieser Zeit als die erste Fehlerspannung Ef0 zu einer vorbestimmten Adresse in einem Speicher, z.B. einem Datenregister D10, in dem RAM-Speicher 112 übertragen (Schritt 803). Die Schritte 802, 803 bilden zusammen einen ersten Datenaufnahmeabschnitt 806 aus.
Auf den Schritt 803 folgend wird bestimmt, ob ein zweiter Kalibrierungsbefehl, der als ein Schaltereingangssignal der Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben ist, empfangen worden ist (Schritt 811b). Wenn ein Empfang bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 812 vor, wohingegen dann, wenn ein Empfang nicht bestimmt wird (d.h. NEIN), wird ein Rücksprung zu dem Schritt 812b ausgeführt, während gewartet wird, bis ein zweiter Kalibrierungsbefehl empfangen wird. Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn ein zweiter Kalibrierungsbefehl erzeugt wird, die Schaltung, die mit der elektrischen Last 107 verbunden ist, von der vorgegebenen Treiberenergieversorgung 101 getrennt wird, die vorher mit der Stromsteuervorrichtung 100C verbunden ist (Schritt 811a).
In dem Schritt 812 wird die Ansteuereinschaltdauer γ des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf 100% gesetzt. Darauf wird die Überwachungsspannung Ef zu dieser Zeit als die zweite Fehlerspannung Ef1 zu einer vorbestimmten Adresse in einem Speicher, z.B. einem Datenregister D20, in dem RAM-Speicher 112 übertragen (Schritt 813).
Auch wird der Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va zu dieser Zeit zu einem Datenregister D21 (Schritt 814) übertragen, und der Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die von dem Analogvoltmeter 992a als ein analoges Eingangssignal der Analogeingangsgruppe 105a eingegeben wird, wird zu einem Datenregister D22 übertragen (Schritt 815). Die Schritte 812 bis 815 bilden zusammen einen zweiten Datenaufnahmeabschnitt 816 aus.
Auf den Schritt 815 folgend wird bestimmt, ob ein dritter Kalibrierungsbefehl, der als ein Schaltereingangssignal der Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben ist, empfangen worden ist (Schritt 821b), und wenn ein Empfang bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 822 vor, wohingegen dann, wenn kein Empfang bestimmt ist (d.h. NEIN), wird ein Rücksprung zu dem Schritt 821b durchgeführt, während gewartet wird, bis ein dritter Kalibrierungsbefehl empfangen wird. Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn ein dritter Kalibrierungsbefehl erzeugt wird, die elektrische Last 107 mit einer vorgegebenen Treiberenergieversorgung 101 verbunden wird, die zuvor mit der Stromsteuervorrichtung 100C verbunden wird (Schritt 821a).
In dem Schritt 822 wird die Ansteuereinschaltdauer γ des Rückkopplungssteuerausgangs PWM auf 100% gesetzt. Darauf wird die Überwachungsspannung Ef zu dieser Zeit als die Messspannung Ef2 zu einer vorbestimmten Adresse in einem Speicher, z.B. einem Datenregister D30, in dem RAM-Speicher 112 übertragen (Schritt 823), und der Wert des externen Laststroms Im, der von dem Analogamperemeter 191a als ein Analogeingangssignal der Analogeingangsgruppe 105a eingegeben ist, wird zu einem Datenregister D33 übertragen (Schritt 824). Die Schritte 822 bis 824 bilden zusammen einen dritten Datenaufnahmeabschnitt 826 aus.
Auf den Schritt 824 folgend wird bestimmt, ob ein vierter Kalibrierungsbefehl, der als ein Schaltereingangssignal der Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben ist, empfangen worden ist (Schritt 831b), und wenn ein Empfang bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 832 vor, wohingegen dann, wenn kein Empfang bestimmt wird (d.h. NEIN), ein Rücksprung zu dem Schritt 831b durchgeführt wird, während gewartet wird, bis ein vierter Kalibrierungsbefehl empfangen wird. Es sei hier darauf hingewiesen, dass dann, wenn ein vierter Kalibrierungsbefehl erzeugt wird, verifiziert wird, ob die ersten bis dritten Kalibrierungsbefehle erzeugt worden sind (Schritt 831a).
In dem Schritt 832 wird der Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktor Ka aus dem Wert des Datenregisters, der in den Schritten 814, 815 übertragen und gespeichert ist, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, und wird zu einem Datenregister D41 übertragen und in dieses eingeschrieben. Ka = Vb/Va = D22/D21 → D41
Darauf wird der Wert der ersten Fehlerspannung Ef0, der in dem Schritt 803 übertragen und gespeichert ist, zu einem Datenregister D42 als die Offset-Komponente C übertragen und in dieses eingeschrieben (Schritt 833). Zusätzlich wird die Spannungsproportionalitätskonstante D der Fehlerkomponente der Überwachungsspannung Ef aus den Werten der Datenregister, die in den Schritten 813, 803, 814 übertragen und gespeichert sind, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, und die somit berechnete Spannungsproportionalitätskonstante D wird dann zu einem Datenregister D43 übertragen und in dieses eingeschrieben (Schritt 834). D = (Ef1 – Ef0)/Va = (D20 – D10)/D21 → D43
Darauf wird die Stromproportionalitätskonstante B der Überwachungsspannung Ef aus den Werten der Datenregister, die in den Schritten 823, 813, 824 übertragen und gespeichert sind, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, und die somit berechnete Stromproportionalitätskonstante B wird dann zu einem Datenregister D44 übertragen und in dieses eingeschrieben (Schritt 835). B = (Ef2 – Ef1)/Im = (D30 – D20)/D33 → D44
Es hier darauf hingewiesen, dass der Schritt 832 einen Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt ausbildet, und der Schritt 834 einen Spannungsproportionalitätsfaktor-Berechnungsabschnitt ausbildet, und der Schritt 835 einen Stromproportionalitätsfaktor-Berechnungsabschnitt ausbildet.
Zusätzlich bilden die Schritte 832 bis 835 zusammen den Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 836 aus.
Schließlich werden folgend auf den Schritt 835 die jeweiligen Kalibrierungskonstanten Ka, C, D, B, die in den Schritten 832 bis 835 berechnet sind, zu dem Datenspeicher 114C übertragen und in diesem gespeichert (Schritt 837), und ein Übertragungsverifikationsvergleich (nicht gezeigt) wird ausgeführt, nach welchem der Kalibrierungsbetrieb der 8 beendet wird (Schritt 840). Zur Ausführung des Übertragungsverifikationsvergleichs (nicht gezeigt) bildet der Schritt 837 den Übertragungsspeicherabschnitt aus, und die Reihe der obigen Prozesse in den Schritten 801b bis 837 bilden zusammen einen Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 838 aus.
Es wird nun Bezug genommen auf einen spezifischen Betrieb einer Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Steuerroutine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 7 veranschaulicht ist, während Bezug genommen wird auf ein Flussdiagramm der 9.
In 9 sind die Schritte 900, 901, 902, 904 bis 906, 912, 923 bis 930 Prozesse, die jeweils jenen in den oben erwähnten Schritten 600, 601, 603, 604 bis 606, 610, 623 bis 630 entsprechen. Außerdem entspricht der Schritt 904 einem Berechnungsabschnitt für eine geschätzte Einschaltdauer, und die Schritte 903 bis 905 bilden zusammen einen Anfangseinstellabschnitt 906 aus. Auch entspricht der Schritt 911 dem Konversionsschätzabschnitt, und die Schritte 923, 924 bilden zusammen einen Schaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (Rückkopplungssteuerabschnitt) 925 aus.
In 9 startet der Mikroprozessor 111C zunächst als einer einer Mehrzahl von auszuführenden Steuerflüssen den Betrieb einer Pulsbreitenmodulationssteuerung, um einen Rückkopplungssteuerausgang PWM zu erzeugen (Schritt 900), und liest und setzt die Werte des Ziellaststroms Is (der in einem nicht veranschaulichten Steuerfluss bestimmt wird) (Schritt 901).
Darauf wird aus dem Betriebszustand oder einem Marker (nicht gezeigt) bestimmt, ob der folgende Steuerfluss in dem ersten Betriebsschritt nach dem Start eines Betriebs ist (d.h. NEIN) (Schritt 902), und wenn er nicht als der erste Betriebsschritt bestimmt wird, rückt die Steuerroutine zu dem Schritt 911 (später zu beschreiben) vor. Andererseits rückt, wenn er als der erste Betriebsschritt nach dem Start eines Betriebs in dem Schritt 902 bestimmt wird (d.h. JA), die Steuerroutine zu dem Anfangseinstellschritt oder -abschnitt 906 vor.
In dem Anfangseinstellabschnitt 906 wird eine Durchschnittsspannung (ungefähr geschätzter Wert) Vaa, die der elektrischen Last 107 einzuprägen ist, zuerst von dem minimalen Wert Vmin und dem maximalen Wert Vmax der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet (Schritt 903). Vaa = (Vmin + Vmax)/2
Darauf wird der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer des Schaltelements 121 gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet (Schritt 904). γ0 = (Vmin/Vaa) × (Is/Ir)
In dem obigen Ausdruck wird der Referenzlaststrom Ir gemäß dem folgenden Ausdruck unter Verwendung des Standardwiderstandswerts Rc berechnet, der bestimmt wird, innerhalb eines Widerstandswert-Variationsbereichs (von Rmin bis Rmax) der elektrischen Last 107 zu liegen. Ir = Vmin/Rc
Darauf wird der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer, der in dem Schritt 904 berechnet ist, mit einer vorbestimmten Vergrößerung N (z.B. N = 1000) multipliziert, wobei der ganzzahlige Teil davon in einem Datenregister D1 in der Form eines Speichers einer spezifischen Adresse in dem RAM-Speicher 112 gespeichert wird, und ein Wert von "N – D1" in dem Datenregister D2 gespeichert wird (Schritt 905), und die Steuerroutine rückt zu dem Schritt 910 vor.
In dem Schritt 910 wird der Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va, die in. dem Mikroprozessor 111C eingegeben wird, gelesen. Dann wird eine geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht, der in dem Schritt 901 gelesen ist, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet (Schritt 911). Es = D × Va + B × Is + C
Zusätzlich werden die Daten, die in dem Datenspeicher 114C gespeichert sind, gelesen und als die Werte der Kalibrierungskonstanten D, B, C in dem obigen Ausdruck verwendet, und der Wert, der in dem Schritt 910 gelesen ist, wird als der Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va verwendet. Darauf wird die Überwachungsspannung Ef, die in den Mikroprozessor 111C eingegeben wird, gelesen (Schritt 912), und die Steuerroutine rückt zu einem Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsschritt oder -abschnitt 925 vor.
In dem Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 925 wird ein Größenvergleich zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es, die in dem Schritt 911 berechnet ist, und der Überwachungsspannung Ef, die in dem Schritt 912 gelesen ist, ausgeführt, und es wird bestimmt, ob eine Vergleichsabrechnung |Es – Ef| zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der Überwachungsspannung Ef einen vorbestimmten Wert (zugelassenen Fehler) überschreitet (Schritt 923).
Wenn |Es – Ef| ≤ der zugelassene Fehler in dem Schritt 923 bestimmt wird (d.h. NEIN), wird angenommen, dass die Vergleichsabweichung gering ist, und die Verarbeitungsroutine der 9 wird beendet (Schritt 930). Andererseits wird, wenn |Es – Ef| > der zugelassene Fehler in dem Schritt 923 bestimmt wird (d.h. JA), der Schritt 924 ausgeführt, und die Steuerroutine rückt dann zu einem Betriebsendeschritt 930 vor.
In dem Schritt 924 wird ein Korrekturwert Δγ für die gegenwärtige Ansteuereinschaltdauer γ zunehmend oder abnehmend in Übereinstimmung mit der relativen Größe und Polarität (plus oder minus) der Vergleichsabweichung |Es – Ef|, die in dem Schritt 923 erhalten wird, korrigiert, und der ganzzahlige Teil des Werts, der durch ein Multiplizieren des Korrekturergebnisses mit einer vorbestimmten Vergrößerung N (z.B. N = 1000) erhalten wird, wird in dem Datenregister D1 als ein Speicher einer spezifischen Adresse in dem RAM-Speicher 112 gespeichert, wobei ein Wert von "N – D1" in dem Datenregister D2 gespeichert wird.
Der Betriebsendeschritt 930 ist ein Bereitschaftsprozess, und der Mikroprozessor 111C führt den Steuerfluss der Schritte 900 bis 930 auf eine wiederholte Weise jedes Mal dann durch, wenn ein Betriebsstartschritt 900 abgewehrt wird, nachdem ein anderer Steuerfluss ausgeführt worden ist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 925 den Rückkopplungssteuerabschnitt ausbildet, der einen Rückkopplungssteuerausgang PWM erzeugt, wenn die Datenregister D1, D2 in den Schritten 905, 924 gesetzt sind, wie oben bemerkt (4).
Hier wird eine Gesamtskizze des Steuerflusses der 9 beschrieben werden.
Zunächst führt der Anfangseinstellabschnitt 906 (Schritte 903 bis 905) einen Vergleich zwischen dem Referenzlaststrom Ir und dem Ziellaststrom Is in einem Stadium aus, wo eine geeignete Ansteuereinschaltdauer γ aufgrund der Rückkopplungssteuerung noch nicht bestimmt worden ist, so dass der ungefähr geschätzte Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer in der vorliegenden Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb dadurch bestimmt wird.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911) berechnet die geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht, auf der Grundlage der Kalibrierungskonstanten, wodurch eine genaue geschätzte Überwachungsspannung Es aufgenommen wird, indem eine individuelle Variation des Stromerfassungswiderstands 126 und ein Stromerfassungsfehler des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 ausgeschlossen werden. Wenn eine Abweichung größer als ein zugelassener Fehler zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es, die einzustellen ist, und der tatsächlichen Überwachungsspannung Ef existiert, korrigiert der Rückkopplungssteuerabschnitt 925 (Schritte 923, 924) die Ansteuereinschaltdauer γ zunehmend oder abnehmend, so dass die geschätzte Überwachungsspannung Es und die Überwachungsspannung Ef miteinander übereinstimmen.
In 7 können, wenn die Überstromzustands-Erfassungsschaltung 196 das Vorhandensein eines Überstromzustands erfasst oder bestimmt, die folgenden Unfälle und dergleichen als sein Grund angesehen werden: ein Kurzschluss-(Lastkurzschluss)-Unfall zwischen den positiven und negativen Leitungsdrähten der elektrischen Last 107; ein Schicht-zu-Schicht-Kurzschlussunfall, d.h. ein Kurzschluss zwischen Wicklungen; und ein Massefehlerunfall, d.h. ein Massekurzschluss von der positiven Phasenverdrahtung, die mit dem Ausgangsanschluss 108 verbunden ist, zu der Masseleitung, die mit dem Masseanschluss (104N (oder einem Fahrzeugkörper, Erde, etc.) verbunden ist. Andererseits können, wenn die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung 197 das Vorhandensein eines Unterstromzustands erfasst oder bestimmt, die folgenden Unfälle und dergleichen als sein Grund angesehen werden: ein Leerlauf oder eine Unterbrechung der elektrischen Last 107 oder der Verdrahtung; und ein Energieversorgungs-Kurzschlussfehler.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Widerstandswert des Stromerfassungswiderstands 126 und der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 auf eine derartige Weise ausgelegt sind, dass dann, wenn der Referenzlaststrom Ir als der Laststrom fließt, der Wert der Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen mit der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc (= 5 [V]) übereinstimmt. Im Gegensatz dazu ist die durchschnittliche Messspannung Ea so ausgelegt, im Wesentlichen mit der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc (= 5 [V]) über einzustimmen, wenn das Schaltelement 121 vollständig leitend wird, um zu bewirken, dass die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb einen maximalen Wert Vmax (= 16 [V]) aufweist.
Da der Referenzlaststrom Ir ein Stromwert ist, wenn die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb auf einem minimalen Wert Vmin (= 10 [V]) ist, wird die durchschnittliche Messspannung Ea bei dem normalen Betriebszustand ein Wert unterhalb eines Pegels von 5 × (10/16) = 3,15 [V]. Dementsprechend variiert die durchschnittliche Messspannung Ea innerhalb des Bereichs von 0 [V] – 3,15 [V], wenn der Schätzlaststrom Ime sich innerhalb des Bereichs von 0 [V] zu dem Referenzlaststrom Ir ändert.
Im Gegensatz dazu variiert die Überwachungsspannung Ef von 0 [V] bis 5 [V], wenn sich der Schätzlaststrom Ime innerhalb des Bereichs von 0 [V] auf den Referenzlaststrom Ir ändert. Dementsprechend wird die erste Teilspannung herrührend von den Spannungsteilerwiderständen 195a,. 195b, 195c auf 0 [V] – 3,8 [V] beispielsweise gesetzt, und die zweite Teilspannung wird auf 0 [V] – 2,5 [V] beispielsweise gesetzt, so dass jeder der Ausgänge der Vergleichsschaltungen 196, 197 normalerweise ein hoher logischer Pegel "H" wird.
Jedoch wird, wenn die relative Beziehung der Überwachung von Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea geändert wird, einen zugelassenen Variationsbereich herrührend von dem Auftreten einer Anormalität zu überschreiten, jeder Ausgang der Vergleichsschaltungen 196, 197 ein niedriger logischer Pegel "L", so dass der anormale Zustand auf eine zuverlässige Weise erfasst werden kann.
Wie oben beschrieben ist die Stromsteuervorrichtung 100C gemäß der dritten Ausführungsform (siehe 7) der vorliegenden Erfindung mit dem Mikroprozessor 111C, der den FMEM 113C aufweist, der den Datenspeicher 114C, den RAM-Speicher 112 und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 einschließt, und dem Umschaltschaltungsteil 120, das das Schaltelement 121 (siehe 1) und das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 aufweist, versehen worden. Zusätzlich bildet der Mikroprozessor 111C den Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 838 (siehe 8), den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911 in 9) und en Rückkopplungssteuerabschnitt 925 aus.
Der Differenzverstärker 151 in dem Differenzverstärker-Schaltungsabschnitt 150 dient dazu, eine Differenzspannung zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126, der zwischen dem Schaltelement 121 und der elektrischen Last 107 verbunden ist, zu verstärken, um eine Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Ansteuerstrom der elektrischen Last 107 in den Mikroprozessor 111C einzugeben.
Außerdem wird der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 zu der Zeit ausgeführt oder angesteuert, wenn das Produkt für einen Versand eingestellt wird, um die Stromproportionalitätskonstante B der Überwachungsspannung Ef herrührend von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, die Spannungsproportionalitätskonstante D der Fehlerkomponente und die Offset-Komponente C zu messen und diese in den Datenspeicher 114C als die Kalibrierungskonstanten zu speichern.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911) berechnet die geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht, und der Rückkopplungssteuerabschnitt 925 steuert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 durch ein Einstellen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der Überwachungsspannung Ef als den Zielwert bzw. den Rückkopplungswert. Die Funktionen von zumindest dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 838, dem Konversionsschätzabschnitt 911 und dem Rückkopplungssteuerabschnitt 925 werden durch den Mikroprozessor 111C auf der Grundlage des Steuerprogramms, das in dem FMEM 113C gespeichert ist, ausgeführt.
Die Speiseschaltung für die elektrische Last 107 schließt die Gleichrichterdiode 127 ein, und das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 schließt eine Vorspannkorrekturschaltung 158 ein.
In dem Fall dieser dritten Ausführungsform (7) der vorliegenden Erfindung ist die Gleichrichterdiode 127 direkt parallel zu der elektrischen Last 107 über den Ausgangsanschluss 108 in einer derartigen Polarität verbunden, dass es zugelassen ist, dass ein kontinuierlicher Transientabfallstrom aufgrund der Induktanz der elektrischen Last 107 auf ein Öffnen (Ausschalten) des Schaltelements 121 hin zurückgebracht oder rückgekoppelt wird.
Die Vorspannkorrekturschaltung 158 in dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 prägt eine im Wesentlichen gleiche, positive Vorspannung auf die ersten und zweiten Eingangsanschlüsse des Differenzverstärkers 151 ein, um so eine negative Spannung, die darauf aufgrund eines Spannungsabfalls der Gleichrichterdiode 127 auf ein Öffnen (Ausschalten) des Schaltelements 121 eingeprägt ist, aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass die negative Spannungseingabe dem Differenzverstärker 151 eingeprägt wird. Dementsprechend dient die Vorspannkorrekturschaltung 158 dazu, die erzeugte negative Spannungseingabe, die aus einer Nicht-Bereitstellung des Stromerfassungswiderstands 126 an der Seite des Masseanschlusses 104N herrührt, aufzuheben, wodurch es unnötig wird, dass der Differenzverstärker 151 und der Mehrkanal-A/D-Konverter 115 eine positive und eine negative Spannung erhalten haben.
Außerdem ist die Stromsteuervorrichtung 100C mit Entspannungsteilerwiderständen (Durchschnittsspannungs-Messschaltung) 191a, 192a und dem Fehlererfassungs-Kalibrierungsabschnitt 838 versehen (siehe 8). Der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 838 ist mit den ersten bis dritten Datenaufnahmeabschnitten (806, 816, 826), dem Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 836 und dem Übertragungsspeicherabschnitt (Schritt 837) versehen, und der Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt 836 weist den Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt 832 auf.
Die Spannungsteilerwiderstände (Spannungsteilerschaltung) 191a, 192a dienen dazu, die Spannung über den gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last 107 auf eine derartige Weise zu teilen, dass die somit geteilte Spannung in den Mikroprozessor 111C als eine durchschnittliche Überwachungsspannung Va über den Reihenwiderstand 193 und den Glättungskondensator 194 eingegeben wird. Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Mehrkanal-A/D-Konverter 115 als ein externes Element bereitgestellt werden kann, wie obenstehend bemerkt.
Der erste Datenaufnahmeabschnitt 806 wirkt, in den RAM-Speicher 112 als eine erste Fehlerspannung Ef0, den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig geöffnet ist, wenn ein erster Kalibrierungsbefehl auf eine Einprägung einer vorbestimmten Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb auf das Stromsteuerteil 100C geöffnet wird.
Der zweite Datenaufnahmeabschnitt 816 wirkt auf eine Eingabe eines zweiten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Speiseschaltung zu der elektrischen Last 107 unterbrochen ist, in den RAM-Speicher 112 als eine zweite Fehlerspannung Ef1, den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt ist, und eine durchschnittliche Überwachungsspannung Va in dem RAM-Speicher 112 zu speichern und zu speichern.
Der dritte Datenaufnahmeabschnitt 826 wirkt auf eine Eingabe eines dritten Kalibrierungsbefehls hin, wobei die Speiseschaltung zu der elektrischen Last 107 verbunden ist, in den RAM-Speicher 112 als eine Messspannung Ef2 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wobei das Schaltelement 121 vollständig leitend ausgeführt ist, und um den Wert eines externen Laststroms Im, der außerhalb gemessen ist, aufzunehmen und diesen in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern.
Der Kalibrierungs-Berechnungsabschnitt 836 berechnet die Offset-Komponente C, die Spannungsproportionalitätskonstante D der Fehlerkomponente und die Stromproportionalitätskonstante B wie folgt. Zunächst wird die Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef (Durchschnittswert) des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150, die durchschnittliche Überwachungsspannung Va und der externe Laststrom Im aus dem oben erwähnten Ausdruck (10) wie folgt dargestellt. Ef = D × Va + B × Im + C
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Offset-Komponente C mit der ersten Fehlerspannung Ef0, die in dem ersten Datenaufnahmeabschnitt gespeichert ist, übereinstimmt, wie obenstehend bemerkt. Zusätzlich wird die Spannungsproportionalitätskonstante D der Fehlerkomponente aus den Daten, die von den ersten und zweiten Datenaufnahmeabschnitten 806, 816 aufgenommen werden, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, wie obenstehend bemerkt. D = (Ef1 – Ef0)/Va
Außerdem wird die Stromproportionalitätskonstante B aus den Daten, die von den zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten 816, 826 aufgenommen werden, gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet, wie obenstehend bemerkt. B = (Ef2 – Ef1)/Im
Der Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt 832 wird in dem zweiten oder dritten Datenaufnahmeabschnitt 816, 826 ausgeführt, um den Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die außerhalb gemessen ist, aufzunehmen und diesen in den RAM-Speicher 112 zu schreiben und zu speichern. Der Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt berechnet einen Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktor Ka (= Vb/Va) zwischen der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va und der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, wenn das Schaltelement 121 vollständig leitend wird, oder wendet als ein Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktor Ka eine feste Konstante an, die als der Reziprokwert des Spannungsteilerverhältnisses zu der Spannung über den gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last 107 voreingestellt ist.
Der Übertragungsspeicherabschnitt 837 überträgt und speichert in den Datenspeicher 114C als Kalibrierungskonstanten die jeweiligen Werte der Spannungsproportionalitätskonstante D, der Stromproportionalitätskonstante B, der Offset-Komponente C und des Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktors Ka, wobei sämtliche die Berechnungsergebnisse des Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitts 836 sind. Folglich können die Kalibrierungskonstanten gemäß einzelner Faktoren systematisch und effizient berechnet und gespeichert werden, so dass der Kalibrierungsbetrieb auf einfache Weise durch die Hinzufügung eines einfachen Automatisierungsgeräts in der Produktionslinie für massenproduzierte Produkte ausgeführt werden kann.
Weiter ist die Stromsteuervorrichtung 100C mit der Eingangsschnittstellenschaltung verbunden, über welche die Schaltereingangsgruppe 105d, die Analogeingangsgruppe 105a und der Mikroprozessor 111C miteinander durch einen Bus verbunden sind. Dementsprechend wird ein Kalibrierungsbefehl bei dem obigen Kalibrierungsbetrieb als eine Schaltereingabe einer vorbestimmten Nummer in die Schaltereingangsgruppe 105d eingegeben, und eine Laststrominformation und eine Spannungsinformation über die Treiberenergieversorgung 101 werden als analoge Eingaben vorbestimmter Nummern in die Analogeingangsgruppe 105a eingegeben, und in dem RAM-Speicher 112 übertragen und in diesem gespeichert. Folglich kann die Funktion, die von der Stromsteuervorrichtung 100C bereitgestellt wird, so wie sie ist benutzt werden, um einen Kalibrierungsbefehl und eine Messinformation einzugeben, was es ermöglicht, das Kalibrierungsbetriebsgerät mit geringen Kosten aufzubauen.
Überdies ist der FMEM 113C in dem Mikroprozessor 111C mit dem Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911), der die geschätzte Überwachungsspannung Es berechnet, und dem Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (Rückkopplungssteuerabschnitt) 925 des Schaltelements 121 versehen. Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911) berechnet als eine geschätzte Überwachungsspannung Es eine Überwachungsspannung, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 erzeugt wird, wenn der Ziellaststrom Es fließt, gemäß dem folgenden Ausdruck. Es = D × Va + B × Is + C
Der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 925, der den Rückkopplungssteuerabschnitt ausbildet, erhöht oder verringert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121 im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der tatsächlichen Überwachungsspannung Ef allmählich. Auf diese Weise korrigiert der Mikroprozessor 111C Fehler, die von der Stromerfassungsschaltung erzeugt werden, indem eine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, um so die Überwachungsspannung Ef übereinstimmend mit der Zielspannung (geschätzte Überwachungsspannung Es) auszuführen, wodurch eine in hohem Maße genaue Stromsteuerung unter Verwendung kostengünstiger Schaltungskomponenten erreicht werden kann.
Weiter schließt der FMEM 113C ein Programm ein, das den Anfangseinstellabschnitt 906 ausbildet, wie obenstehend bezeichnet, und der Anfangseinstellabschnitt 906 schätzt die ungefähre Ansteuereinschaltdauer γ0 aus der Beziehung zwischen der minimalen Energieversorgungsspannung Vmin, der maximalen Energieversorgungsspannung Vmax, dem Referenzlaststrom Ir und dem Ziellaststrom Is wie folgt.
Zunächst wird der Wert, der durch den folgenden Ausdruck berechnet wird, als ein ungefährer Schätzwert Vaa der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va angewandt. Vaa = (Vmin + Vmax)/2
Auch wird die ungefähre Ansteuereinschaltdauer γ0 des Schaltelements 121 gemäß dem folgenden Ausdruck geschätzt und bestimmt. γ0 = (Vmin/Vaa) × (Is/Ir)
Hier wird der Referenzlaststrom Ir gemäß dem folgenden Ausdruck unter Verwendung des Standardwiderstandswerts Rc berechnet, der bestimmt ist, innerhalb des Widerstandswert-Variationsbereichs (von Rmin bis Rmax) der elektrischen Last 107 zu liegen. Ir = Vmin/Rc
Dementsprechend kann bei dem Start des Betriebs der Ziellaststrom Is schnell erreicht werden.
Wie obenstehend beschrieben, ist die Stromsteuervorrichtung 100C gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Mikroprozessor 111C, dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, den Spannungsteilerwiderständen (Durchschnittsspannungs-Messschaltung) 191a, 192a, den Vergleichsschaltungen (Anormalitätsbestimmungsabschnitt) 196, 197 und der Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 versehen. Der Mikroprozessor 111C meldet den Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911), den Rückkopplungssteuerabschnitt 925 und den Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 406 in 4).
Das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 gibt die Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Laststrom in den Mikroprozessor 111C ein, und der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 911) berechnet die geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht, und der Rückkopplungssteuerabschnitt 925 steuert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121, indem die geschätzte Überwachungsspannung Es und die tatsächliche Überwachungsspannung Ef als der Zielwert bzw. der Rückkopplungswert gesetzt werden.
Die Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a, der Reihenwiderstand 193 und der Glättungskondensator 194 teilen und glätten die Spannung, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, um eine durchschnittliche Messspannung Ea proportional zu der der elektrischen Last 107 durchschnittlichen eingeprägten Spannung zu erzeugen. Die Vergleichsschaltungen (Anormalitätsbestimmungsabschnitt) 196, 197 führen eine Anormalitätsbestimmung aus, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet. Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 406) und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 werden im Ansprechen auf die Anormalitätsbestimmung der Vergleichsschaltung (Anormalitätsbestimmungsabschnitt) 196, 197 betrieben, um den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Mikroprozessor 111C (der Rückkopplungssteuerabschnitt) zu stoppen, und um gleichzeitig eine Warnung vor einem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen.
Zusätzlich sind das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden, so dass eine spezielle Verdrahtung zu der elektrischen Last 107 verringert werden kann, und darüber hinaus kann in dem Speiseschaltungsaufbau, bei welchem eine Abbrand-Präventionsmaßnahme gegenüber eine Kurzschlussfehlfunktion der Lastverdrahtung der elektrischen Last 107 durch die Strombegrenzungsfunktion des Stromerfassungswiderstands 126 vereinfacht ist, eine Sicherheit verbessert werden, indem eine Anormalität der elektrischen Last 107 oder der Lastverdrahtung auf eine genaue Weise erfasst wird.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass als der Anormalitätsbestimmungsabschnitt zumindest entweder die Vergleichsschaltung 196 (die Überstromzustands-Erfassungsschaltung) oder die Vergleichsschaltung 197 (die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung) bereitgestellt ist. Die Vergleichsschaltung (Überstromzustands-Erfassungsschaltung) 196 führt eine Anormalitätsbestimmung aus und führt dem Mikroprozessor 111C ein Warnsignal zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen. Die Vergleichsschaltung (Unterstromzustands-Erfassungsschaltung) 197 führt eine Anormalitätsbestimmung aus und führt dem Mikroprozessor 111C ein Warnsignal zu, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 406) und die Warnanzeige (Normalitätswarnabschnitt) 109 werden im Ansprechen auf ein Warnsignal betrieben, das von der Vergleichsschaltung 196 (der Überstromzustands-Erfassungsschaltung) oder der Vergleichsschaltung 197 (der Überstromzustands-Erfassungsschaltung) eingegeben wird, um den Rückkopplungsausgang PWM von dem Mikroprozessor 111C (dem Rückkopplungssteuerabschnitt) zu stoppen und um gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen.
Außerdem ist es in dem oben erwähnten Speiseschaltungsaufbau, bei welchem das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden sind, möglich, den Abbrand des Schaltelements 121 oder des Stromerfassungswiderstands 126 zu verändern und vor einem anormalen Zustand zu warnen, während die Last des Mikroprozessors 111C durch ein Erfassen eines Kurzschlusses der elektrischen Last 107 oder eines Massefehlers der Lastverdrahtung mittels der Vergleichsschaltung (Überstromzustands-Erfassungsschaltung) 196 an einer Stelle außerhalb des Mikroprozessors 100C verringert wird. Zusätzlich ist es auch möglich, die Last des Mikroprozessors 111C zu verringern und vor einem anormalen Zustand zu warnen, indem ein Leerlauf oder ein Unterbrechen der elektrischen Last 107 oder ein Energieversorgungs-Kurzschluss oder ein Leerlauf oder eine Unterbrechung der Lastverdrahtung mittels der Vergleichsschaltung (Unterstromzustands-Erfassungsschaltung) 197 an einer Stelle außerhalb des Mikroprozessors 111C erfasst wird.
Weiter wird ein Warnsignal von den Vergleichsschaltungen 196, 197 dem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors 111C eingeprägt, so dass der Ausgangsstoppabschnitt 406 bei einem unmittelbaren Ansprechen der Erzeugung eines Anormalitätsbestimmungssignals angesteuert wird. Als Folge kann der Rückkopplungssteuerausgang PWM des Mikroprozessors 111C in einem unmittelbaren Ansprechen auf das Auftreten einer Anormalität gestoppt werden.
Ausführungsform 4
Obwohl in der oben erwähnten dritten Ausführungsform ein Anormalitätsbestimmungssignal in den Vergleichsschaltungen 196, 197 dem Interrupt-Eingangsanschluss INT eingeprägt wird, können die Vergleichsschaltungen 196, 197 und der Interrupt- Eingangsanschluss INT entfernt oder weggelassen werden, wie in 10 gezeigt.
10 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das dem Gesamtaufbau einer Stromsteuervorrichtung für eine elektrische Last gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die gleichen Teile oder Komponenten, wie jene oben beschriebenen (siehe 7), sind durch die gleichen Symbole oder durch die gleichen Symbole mit "D" an ihren Enden identifiziert, während eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen ist.
In 10 schließt eine Stromsteuervorrichtung 100D einen Mikroprozessor 111D, der mit einer elektrischen Energie von einer Steuerenergieversorgung 110 gespeist wird, ein Umschaltschaltungsteil 120, ein Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, eine Glättungsschaltung 160 usw. ein, und die Vorrichtung 100D ist in einem nicht-veranschaulichten, abgedichteten Gehäuse untergebracht. Wie auch obenstehend bemerkt, schließt ein externes Gerät eine Treiberenergieversorgung 101, eine Sicherung 102, einen Energieversorgungsschalter 103, einen Energieversorgungsanschluss 104P, einen Masseanschluss 104N, eine Schaltereingangsgruppe 105d, eine Analogeingangsgruppe 105a, eine elektrische Lastgruppe 106, eine elektrische Last 107, einen Ausgangsanschluss 108 und einen Anormalitätswarnabschnitt in der Form einer Warnanzeige 109 ein, wobei sämtliche mit der Stromsteuervorrichtung 100D verbunden sind.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass bei einem Kalibrierungsbetrieb vor einem Versand eines Produkts eine Kalibrierungsbefehlseingabe von einem Eingangsanschluss einer vorbestimmten Nummer in der Schaltereingangsgruppe 105d zugeführt wird, und ein Ausgangssignal eines Analogamperemeters 991a, das in Reihe zu der elektrischen Last 107 verbunden ist, und ein Ausgangssignal eines Analogvoltmeters 992a zum Messen der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101, das dem Energieversorgungsanschluss 104P eingeprägt wird, werden von Eingangsanschlüssen vorbestimmter Nummern unter der Analogeingangsgruppe 105a dem Mikroprozessor 111D zugeführt, um zu dem RAM-Speicher 112 übertragen zu werden, wie später beschrieben werden wird.
In der Stromsteuervorrichtung 100D schließt der Mikroprozessor 111D, der mit einer Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc von der Steuerenergieversorgung 110 gespeist wird, den RAM-Speicher 112 für einen Rechenbetrieb, einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (FMEM) 113D, der einen Datenspeicher 114D einschließt, und einen Mehrkanal-A/D-Konverter 115 ein, wobei sämtliche in Zusammenwirkung miteinander arbeiten. In diesem Fall benutzt der Datenspeicher 114D einen Teilbereich des FMEM 113D, der in Blöcken flash-löschbar ist.
Das Umschalt-Schaltungsteil 120 und das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 sind wie oben beschrieben aufgebaut, und eine Gleichrichterdiode 127 ist parallel zu der elektrischen Last 107 verbunden, wobei ein Stromerfassungswiderstand 126 extern von der Gleichrichterdiode 127 verbunden ist. Somit weist in 10 ein Kondensator 162 (siehe 1) in der Glättungsschaltung 160 eine Kapazität auf, die größer als jene in 1 eingestellt ist.
Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a, die eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung ausbilden, sind in Reihe zueinander verbunden und sind parallel zu der elektrischen Last 107 verbunden.
Eine Spannung über dem Spannungsteilerwiderstand 192a wird in den Mikroprozessor 111D als eine durchschnittliche Überwachungsspannung Va über einen Reihenwiderstand 193 und einen Glättungskondensator 194 eingegeben. In 10 ist die Energieversorgungsspannungs-Messschaltung (die Spannungsteilerwiderstände 191b, 192b in 1 und 5) entfernt, und eine durchschnittliche Messspannung Ea in dem Mikroprozessor 111D als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va anstelle der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf eingegeben.
Zusätzlich sind in 10 die Überstromerfassungsschaltung 170 in 1, wie auch die Vergleichsschaltung 196 (die Überstromzustands-Erfassungsschaltung) und die Vergleichsschaltung 197 (die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung) der 7 auch entfernt, und ein anormaler Zustand wird durch ein Ausführen eines Vergleichs zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va in dem Mikroprozessor 111D ausgeführt, wie später beschrieben werden wird.
Außerdem wir die Kalibrierungs-Betriebsverarbeitung des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 wie in 8 gezeigt ausgeführt, und eine Interrupt-Steuerroutine zum Erzeugen eines Rückkopplungssteuerausgangs PWM ist in 4 veranschaulicht. Jedoch ist in 10 kein Interrupt-Eingangsanschluss INT bereitgestellt, und somit sind die Schritte 401 und 406 in 4 entfernt.
Wie oben beschrieben, schließt ein Stromsteuerteil der Stromsteuervorrichtung 100D gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Mikroprozessor 111D, den Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, einen Konversionsschätzabschnitt, einen Rückkopplungssteuerabschnitt, eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung (die Spannungsteilerwiderstände 191a, 192a), einen Anormalitätsbestimmungsabschnitt in dem Mikroprozessor 111D, einen Ausgangsstoppabschnitt und den Anormalitätswarnabschnitt (Wachenanzeige 109) ein. Der Mikroprozessor 111D schließt Komponentenelemente ähnlich wie jene in den oben erwähnten Mikroprozessoren ein, und das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 arbeitet auf die gleiche Weise wie oben beschrieben.
Der Konversionsschätzabschnitt berechnet einen Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage einer Überwachungsspannung Ef, oder berechnet eine geschätzte Überwachungsspannung Es, die einem Ziellaststrom Is entspricht, wie obenstehend bezeichnet. Der Rückkopplungssteuerabschnitt steuert, wie obenstehend bemerkt, eine Ansteuereinschaltdauer γ, die die Dauer des geschlossenen Stromkreises eines Schaltelements 121 geteilt durch die Schaltperiode davon ist, während der Ziellaststrom Is als ein Zielwert des Stromsteuerteils und der Schätzlaststrom Ime als ein Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachung Es als ein Zielwert des Stromsteuerteils und die tatsächliche Überwachungsspannung Ef als ein Rückkopplungswert gesetzt werden.
Die Durchschnittsspannungs-Messschaltung erzeugt die durchschnittliche Messspannung Ea, wie obenstehend bemerkt, und der Anormalitätsbestimmungsabschnitt erzeugt ein Anormalitätsbestimmungssignal von der relativen Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea, wie obenstehend bezeichnet. Der Ausgangsstoppabschnitt und der Anormalitätswarnabschnitt dienen dazu, den Rückkopplungssteuerausgang PWM zu stoppen und zeigen eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand im Ansprechen auf das Anormalitätsbestimmungssignal an, wie obenstehend bemerkt. Zusätzlich schließt der Anormalitätsbestimmungsabschnitt in dem Mikroprozessor 111D zumindest entweder einen Überstromzustands-Erfassungsabschnitt oder einen Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt ein.
Die durchschnittliche Messspannung Ea, die von der Durchschnittsspannungs-Messschaltung erzeugt wird, wird in den Mikroprozessor 111D als die durchschnittliche Messspannung Va eingegeben. Der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt in dem Mikroprozessor 111D erzeugt ein Anormalitätsbestimmungssignal, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Auch erzeugt der Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt ein Anormalitätsbestimmungssignal, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen. Der Ausgangsstoppabschnitt und der Anormalitätswarnabschnitt dienen dazu, im Ansprechen auf das Anormalitätsbestimmungssignal von dem Überstromzustands-Erfassungsabschnitt oder dem Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt, den Rückkopplungssteuerausgang PWM zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen.
Nun wird Bezug genommen auf einen spezifischen Betrieb der Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Steuerroutine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 10 veranschaulicht, während Bezug genommen wird auf ein Flussdiagramm der 11. In 11 sind die Schritte 1100 bis 1102 die gleichen Prozesse wie in den oben erwähnten Schritten 300, 301, 303 (siehe 3), und die Schritte 1104 bis 1106 sind die gleichen Prozesse wie die oben erwähnten Schritte 304 bis 306, und die Schritte 1111 bis 1125 sind die gleichen Prozesse wie die oben erwähnten Schritte 311, 313 bis 325.
Dementsprechend entspricht der Schritt 1104 einem Berechnungsabschnitt für eine geschätzte Einschaltdauer, und die Schritte 1103 bis 1105 bilden zusammen einen Anfangseinstellabschnitt 1106 in dem Mikroprozessor 111D aus. Der Schritt 1111 entspricht dem Konversionsschätzabschnitt, und die Schritte 1120, 1121 entsprechen dem Überstromzustands-Erfassungsabschnitt bzw. dem Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt. Der Schritt 1122 entspricht dem Ausgangsstoppabschnitt der Warnanzeige (dem Anormalitätswarnabschnitt), und die Schritte 1123, 1124 bilden zusammen einen Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 1125 (Rückkopplungssteuerabschnitt) aus.
Zunächst startet der Mikroprozessor 111D einen Pulsbreitenmodulations-Steuerbetrieb, um einen Rückkopplungssteuerausgang PWM zu erzeugen (Schritt 1100). Darauf wird der Wert des Ziellaststroms Is (der in einem nicht-veranschaulichten Steuerfluss bestimmt wird) gelesen (Schritt 1101), und es wird bestimmt, ob der folgende Steuerfluss der erste Betrieb nach dem Start des Betriebs ist (Schritt 1102). Wenn in dem Schritt 1102 bestimmt wird, dass es der erste Betrieb ist (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 1103 fort, wohingegen dann, wenn bestimmt wird, dass es nicht der erste Betrieb ist (d.h. NEIN), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 1110 fort.
In dem Schritt 1103 wird eine Durchschnittsspannung (ungefähr geschätzter Wert) Vaa, der der elektrischen Last 107 einzuprägen ist, berechnet, während ein minimaler Wert Vmin und ein maximaler Wert Vmax der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb der Treiberenergieversorgung 101 gemäß dem folgenden Ausdruck eingestellt wird. Vaa = (Vmin + Vmax)/2
Dann wird in dem Schritt 1104 die ungefähre Ansteuereinschaltdauer γ0 des Schaltelements 121 gemäß dem folgenden Ausdruck geschätzt und bestimmt. γ0 = (Vmin/Vaa) × (Is/Ir)
Hier wird der Referenzlaststrom Ir (= Vmin/Rc) durch ein Einstellen des Standardwiderstandswerts Rc berechnet, der bestimmt wird, innerhalb eines Widerstandswert-Variationsbereichs (von Rmin bis Rmax) der elektrischen Last 107 zu liegen.
In dem Schritt 1105 wird, wie obenstehend bemerkt, der ungefähre Schätzwert γ0 der Ansteuereinschaltdauer, die in dem Schritt 1104 berechnet ist, mit einer vorbestimmten Vergrößerung N (= 1000) multipliziert, wobei der ganzzahlige Teil davon in einem Datenregister D1 in der Form eines Speichers einer spezifischen Adresse in dem RAM-Speicher 112 gespeichert wird, und ein Wert "N – D1" wird in einem Datenregister D2 gespeichert.
Danach werden der Wert der Überwachungsspannung Ef und der Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va, die in den Mikroprozessor 111D eingegeben werden, gelesen (Schritt 1110), und der oben erwähnten Ausdruck (10) wird durch den somit gelesenen Wert der Überwachungsspannung Ef ersetzt, so dass der Schätzlaststrom Ime konvertiert und durch den folgenden Ausdruck geschätzt wird (Schritt 1111). Ime = [Ef – D × Va – C]/B
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Daten, die in dem Datenspeicher (FMEM) 114D gespeichert sind, gelesen werden und als die Werte der Kalibrierungskonstanten D, C, B in dem obigen Ausdruck verwendet werden, und die Werte, die in dem Schritt 1110 gelesen werden, als der Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va und der Wert der Überwachungsspannung Ef verwendet werden.
Darauf wird der Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va, der in dem Schritt 1110 ausgelesen wird, mit einem Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktor Ka multipliziert, um eine Spannung über den gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last 107 zu erhalten, und ein maximaler Strom Imax, und ein minimaler Strom Imin werden unter Verwendung der Werte des minimalen Widerstandswerts Rmin und des maximalen Widerstandswerts Rmax der elektrischen Last 107, die in dem FMEM 113D oder dem Datenspeicher 114D als feste Konstanten gespeichert sind, berechnet (Schritte 1112, 1113).
Dann bestimmt in dem Schritt 1120 der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt, ob der Schätzlaststrom Ime, der in dem Schritt 1111 berechnet ist, größer als der maximale Strom Imax ist, der in dem Schritt 1112 berechnet ist, und wenn Ime > Imax bestimmt wird (d.h. JA), wird angenommen, dass ein Überstromzustand existiert, und der Steuerfluss rückt zu dem Schritt 1122 vor, wohingegen dann, wenn Ime < Imax (d.h. NEIN) bestimmt wird, wird angenommen, dass ein Überstromzustand nicht existiert, und der Steuerfluss rückt zu dem Schritt 1121 vor.
In dem Schritt 1121, der dem Überstromzustands-Erfassungsabschnitt entspricht, wird bestimmt, ob der Schätzlaststrom Ime, der in dem Schritt 1111 berechnet ist, geringer als der minimale Strom Imin ist, der in dem Schritt 1113 berechnet ist, und wenn Ime < Imin bestimmt wird (d.h. JA), wird angenommen, dass ein Unterstromzustand existiert, und der Steuerfluss rückt zu dem Schritt 1122 vor, wohingegen dann, wenn Ime > Imin bestimmt wird (d.h. NEIN), wird angenommen, dass ein Unterstromzustand nicht existiert, und der Steuerfluss rückt zu dem Schritt 1123 vor.
In dem Schritt 1122 wird, wie zuvor bemerkt, der Wert des Datenregisters D1 für eine Bestimmung der Ansteuereinschaltdauer γ auf "0" gesetzt, wodurch der Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Mikroprozessor 111D (der Rückkopplungssteuerabschnitt) gestoppt wird, und ein Anormalitätswarnsignal DSP wird erzeugt, um die Warnanzeige 109 zu betreiben.
In dem Schritt 1123 werden der Ziellaststrom Is, der in dem Schritt 1101 gesetzt ist, und der Schätzlaststrom Ime, der in dem Schritt 1111 berechnet ist, miteinander verglichen, und es wird bestimmt, ob eine Vergleichsabweichung |Is – Ime| einen zugelassen Fehler überschreitet. Wenn |IS – Ime| > zugelassener Fehler bestimmt wird (d.h. JA), rückt der Steuerfluss zu dem Schritt 1124 fort, wohingegen dann, wenn |Is – Ime| ≤ zugelassener Fehler bestimmt wird (d.h. NEIn), rückt der Steuerfluss zu einem Betriebsendeschritt 1130 fort.
In dem Schritt 1124 wird ein Korrekturwert Δγ für die gegenwärtige Einschaltdauer γ zunehmend oder abnehmend in Übereinstimmung mit der relativen Größe und Polarität (plus oder minus) der Vergleichsabweichung |Is – Ime|, die in dem Schritt 1123 bestimmt ist, korrigiert. Das Korrekturergebnis wird mit der vorbestimmten Vergrößerung N (= 1000) multipliziert, und der ganzzahlige Teil des somit erhaltenen multiplizierten Werts wird in dem Datenregister D1 des RAM-Speichers 112 gespeichert, wobei ein Wert "N – D1" in dem Datenregister D2 gespeichert wird.
Wie obenstehend bemerkt, ist der Betriebsendeschritt 1130 ein Bereitschaftsschritt, und der Steuerfluss der Schritte 1100 bis 1130 wird auf eine wiederholte Weise jedes Mal dann durchgeführt, wenn ein Betriebsstartschritt 1100 aktiviert wird, nachdem der Mikroprozessor 111D einen anderen Steuerfluss ausgeführt hat. Es sei hier darauf hingewiesen, dass ein Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt 1125 (Schritte 1123, 1124) einen Rückkopplungssteuerabschnitt ausbildet, der einen Rückkopplungssteuerausgang PWM herrührend von einer Pulsbreiten-Modulationssteuerung erzeugt.
Hier wird eine Gesamtskizze des Steuerflusses der 11 beschrieben werden.
Zunächst führt der Anfangseinstellabschnitt 1106 einen Vergleich zwischen dem Referenzlaststrom Ir und dem Ziellaststrom Is aus, um eine geschätzte Ansteuereinschaltdauer γ0 in einem Stadium zu bestimmen, wo eine geeignete Ansteuereinschaltdauer aufgrund der Rückkopplungssteuerung noch nicht bestimmt worden ist.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 1111) berechnet den Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage des Werts der gemessenen Überwachungsspannung Ef, des Werts der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va und der Kalibrierungskonstanten, und nimmt einen genauen Laststrom durch ein Ausschließen einer individuellen Variation des Stromerfassungswiderstands 126 und eines Stromerfassungsfehlers des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 auf. Folglich kann, falls eine Abweichung zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime existiert, der Rückkopplungssteuerabschnitt 1125 korrigieren, indem er die Ansteuereinschaltdauer γ auf eine derartige Weise erhöht oder verringert, dass der Ziellaststrom Is und der Schätzlaststrom Ime gesteuert werden, miteinander überein zu stimmen.
In einem Fall, wo der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 1120) einen Überstromzustand bestimmt, wird ein derartiger Überstromzustand durch einen Kurzschluss (Lastkurzschluss) zwischen den positiven und negativen Leitungsdrähten der elektrischen Last 107, einem Schicht-zu-Schicht-Kurzschluss zwischen Wicklungen, einem Massefehlerunfall zwischen einer positiven Phasenverdrahtung, die mit dem Ausgangsanschluss 108 verbunden ist, und einer Masseleitung (oder einem Fahrzeugkörper der Masse, etc.), die mit dem Masseanschluss 104N, etc. verbunden ist, verursacht.
Beispielsweise erzeugt, wenn ein Überstrom in den Stromerfassungswiderstand 126 durch einen Lastkurzschluss fließt, die oben erwähnte Überstromerfassungsschaltung 170 (siehe 1) ein Anormalitätswarnsignal, indem erfasst wird, wenn eine Ausgangsspannung E0 eines Differenzverstärkers 151 (normalerweise in dem Bereich von 0 –Vcc) schnell auf die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb (z.B. 10 [V] – 16 [V]) zunimmt.
In 10 ist es, da die Überwachungsspannung Ef, die in dem Mikroprozessor 111 eingegeben wird, durch eine Spannungsbegrenzungsdiode 164 (siehe 1) in der Glättungsschaltung 160 begrenzt wird, um die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc nicht zu überschreiten, unmöglich, zu erfassen, dass der Schätzlaststrom Ime in einen übermäßig großen Zustand gelangt ist. Jedoch fällt die durchschnittliche Überwachungsspannung Va aufgrund des Lastkurzschlusses anormal ab, was somit zu einem Zustand Ef >> Va führt. Folglich kann der Mikroprozessor 111D die Anormalität erfassen.
Andererseits wird in dem Fall, wo der Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 1121) einen Unterstromzustand bestimmt, ein derartiger Unterstromzustand durch eine Unterbrechung oder einen Leerlaufunfall der elektrischen Last 107 oder ihrer Verdrahtung, einen Energieversorgungs-Kurzschlussunfall der positiven Phasenverdrahtung, etc. verursacht. Insbesondere dann, wenn der Ausgangsanschluss 108 und der Energieversorgungsanschluss 104B in einem Energieversorgungs-Kurzschlussunfall der positiven Phasenverdrahtung vollständig miteinander kurzgeschlossen sind, wird der Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließt, Null > (0 [A]), so dass eine Verfremdung oder Divergenz zwischen dem Zielstrom und dem tatsächlichen Strom auftritt, was es ermöglicht, einen anormalen Zustand zu erfassen. Auf ähnliche Weise wird auch, auf ein Auftreten eines Leerlauf- oder Unterbrechungsunfalls hin der Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließt, Null (0[A]), was eine Divergenz zwischen dem Zielstrom und dem tatsächlichen Strom verursacht, als Folge dessen ein anormaler Zustand auf einfache Weise erfasst werden kann.
Jedoch wird, wenn ein Energieversorgungs-Fehlerunfall zwischen einem entfernten Ort der positiven Phasenverdrahtung, die von dem Ausgangsanschluss 108 zu der elektrischen Last 107 verläuft, und einem entfernten Ort der Energieversorgungsverdrahtung, die von dem Energieversorgungsanschluss 104P zu der Treiberenergieversorgung 101 verläuft, auftritt, eine Parallelschaltung bildet, die den Widerstandswert R0 der Verdrahtung und dem Widerstandswert R1 des Stromerfassungswiderstands 126 aufweist, so dass der Strom, der durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließt, bei einem Verhältnis von "R0/(R0 – R1)" abnimmt. In diesem Fall entsteht die Möglichkeit, dass ein anormaler Zustand nicht durch ein einfaches Vergleichen des tatsächlichen Stroms mit dem Zielstrom erfasst werden kann.
Beispielsweise ist es, wenn der Zielstrom geringer als oder gleich einem Zweigstrom Ix dem Stromerfassungswiderstand 126 ist, wenn das Schaltelement 121 vollständig leitend mit dem Auftreten eines Energieversorgungs-Fehlerunfalls aufgrund des Widerstandswerts R0 ausgeführt wird, möglich, eine Rückkopplungssteuerung auf eine derartige Weise durchzuführen, dass der tatsächlich gemessene Stromwert übereinstimmend mit dem Zielstromwert ausgeführt wird. Folglich tritt keine Verfremdung oder kein Unterschied zwischen dem Zielstromwert und dem gemessenen Stromwert auf, was es unmöglich macht, einen anormalen Stromzustand zu erfassen.
Jedoch wird die vorliegende durchschnittliche Überwachungsspannung Va, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, überwacht, und der minimale Strom Imin und der maximale Strom Imax werden als Vergleichs-Bezugspunkte in den Schritten 1120, 1121 aus dem maximalen Widerstandswert Rmax und dem minimalen Widerstandswert Rmin der elektrischen Last 107 berechnet, wodurch bestimmt wird, ob der minimale Strom Imin und der maximale Strom Imax durch den Stromerfassungswiderstand 126 fließen. Folglich kann ein anormaler Zustand mit einem hohen Maß an Präzision erfasst werden.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass in den Schritten 1120, 1121 der Schätzlaststrom Ime mit dem maximalen Laststrom Imax und dem minimalen Laststrom Imin verglichen wird, aber statt dessen können der maximale Laststrom Imax und der minimale Laststrom Imin, die in den Schritten 1112, 1113 berechnet sind, in die entsprechenden Ausgangsspannungen des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 konvertiert werden, um eine maximale Überwachungsspannung Imax und eine minimale Überwachungsspannung Imin bereit zu stellen, wobei die Überwachungsspannung Ef mit der maximalen Überwachungsspannung Emax und der minimalen Überwachungsspannung Emin verglichen werden kann. In Kürze muss nur bestimmt werden, da keine anormale Verfremdung oder Divergenz in der relativen Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va existiert.
Wie oben beschrieben, ist die Stromsteuervorrichtung 100D gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Mikroprozessor 111D, der dem FMEM 113D, der den Datenspeicher 114D einschließt, den RAM-Speicher 112 und den Mehrkanal-A/D-Konverter 115 aufweist, und mit dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150, den Spannungsteilerwiderständen (Durchschnittsspannungs-Messschaltung) 191a, 192a und der Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 versehen. Der Mikroprozessor 111D ist mit dem Konversionsschätzabschnitt (Schritt 1111), dem Rückkopplungssteuerabschnitt 1125 (Schritte 1123, 1124), dem Anormalitätsbestimmungsabschnitt (Schritte 1120, 1121) und dem Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 1122) versehen.
Der Differenzverstärker 151 in dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 verstärkt eine Differenzspannung zwischen den Spannungen an den gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands 126, um eine Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Ansteuerstrom zu der elektrischen Last 107 bereit zu stellen, die dann in den Mikroprozessor 111D über die Glättungsschaltung 160 eingegeben wird.
Der Konversionsschätzabschnitt (Schritt 1111) berechnet den Schätzlaststrom Ime aus dem Wert der Überwachungsspannung Ef, und der Rückkopplungssteuerabschnitt 1125 steuert die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements 121, indem der Ziellaststrom Is und der Schätzlaststrom Ime als der Zielwert bzw. der Rückkopplungswert gesetzt werden.
Die Spannungsteilerwiderstände (Durchschnittsspannungs-Messschaltung) 191a, 192a und der Glättungskondensator 160 teilen und glätten die Spannung, die der elektrischen Last 107 eingeprägt wird, um eine durchschnittliche Messspannung Ea proportional zu der der elektrischen Last 107 durchschnittlichen eingeprägten Spannung zu erzeugen.
Der Anormalitätsbestimmungsabschnitt (Schritte 1120, 1121) führt eine Anormalitätsbestimmung aus, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet.
Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 1122) und die Warnanzeige (Anormalitätswarnabschnitt) 109 werden im Ansprechen auf ein Warnsignal von dem Anormalitätsbestimmungsabschnitt (Schritte 1120, 1121) betrieben, um den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Mikroprozessor 111D zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen.
Zusätzlich kann in dem oben erwähnten Speiseschaltungsaufbau, bei welchem das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden sind, eine Sicherheit verbessert werden, indem eine Anormalität der elektrischen Last 107 oder der Lastverdrahtung auf eine genaue Weise erfasst wird. Die durchschnittliche Messspannung Ea, die von den Spannungsteilerwiderständen (Durchschnittsspannungs-Messschaltung) 191a, 192a erfasst wird, wird in dem Mikroprozessor 111D als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va eingegeben.
Als der Anormalitätsbestimmungsabschnitt ist zumindest entweder der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 1120) und der Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 1121) bereitgestellt. Der Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 1120) erzeugt ein Anormalitätsbestimmungssignal, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen.
Der Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt (Schritt 1121) erzeugt ein Anormalitätsbestimmungssignal, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen. Der Ausgangsstoppabschnitt (Schritt 1122) und der Anormalitätswarnabschnitt 109 werden im Ansprechen auf ein Anormalitätserzeugungssignal aus den Schritten 1120, 1121 betrieben, um den Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Mikroprozessor 111D zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung des anormal gestoppten Zustands anzuzeigen.
Somit ist es in dem oben erwähnten Speiseschaltungsaufbau, bei welchem das Schaltelement 121 und der Stromerfassungswiderstand 126 miteinander in einer wechselseitig angrenzenden Beziehung verbunden sind, möglich, eine Unterbrechung oder einen Leerlauf der elektrischen Last 107 und einen Energieversorgungskurzschluss oder eine Unterbrechung oder einen Leerlauf der Lastverdrahtung mittels des Unterstromzustands-Erfassungsabschnitts 1121 an einer Stelle innerhalb des Mikroprozessors 111D zu erfassen, wodurch vor einem anormalen Zustand unter Verwendung einer kostengünstigen Schaltungskonfiguration gewarnt werden kann. Zusätzlich können ein Kurzschluss der elektrischen Last 107 oder ein Massefehler der Lastverdrahtung durch den Überstromzustands-Erfassungsabschnitt 1120 in dem Mikroprozessor 111D erfasst werden, und es ist möglich, den Abbrand des Schaltelements 121 oder des Stromerfassungswiderstands 126 mit einer kostengünstigen Schaltungskonfiguration zu verhindern, wie auch eine Warnung vor einem anormalen Zustand auszuführen.
Im Allgemeinen wird, solange das Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 den Laststrom genau erfasst, der tatsächliche Laststrom auf eine Rückkopplungsweise gesteuert, um so mit dem Ziellaststrom Is überein zu stimmen, auch wenn eine Variation in der Energieversorgungsspannung oder dem Lastwiderstand vorhanden ist, aber tatsächlich besteht eine Möglichkeit, dass ein Stromerfassungsfehler in dem Differenzverstärker-Schaltungsteil 150 auftritt. Ein derartiger Stromerfassungsfehler kann vernachlässigt werden, wenn eine Invertierungseingangsschaltung und Nicht-Invertierungseingangsschaltung des Differenzverstärkers 151 mit vollständiger Symmetrie unter Verwendung von Ultrahochpräzisions-Widerständen gebildet werden, und der Stromerfassungswiderstand 126 aus einem Widerstand mit einem hohen Maß einer Präzision besteht, der mit dem theoretischen Wert übereinstimmt, aber in diesem Fall führt die Verwendung extrem kostenintensiver Schaltungskomponenten zu einem in hohem Maße teuren Produkt.
Jedoch ist es gemäß den oben erwähnten ersten bis vierten Ausführungsformen, indem die Fehlerkomponente des erfassten Stroms korrigiert wird, den tatsächlichen Laststrom übereinstimmend mit dem Ziellaststrom Is auszuführen, auch mit der Verwendung kostengünstiger Schaltungskomponenten, auch wenn eine Variation in der Energieversorgungsspannung oder dem Lastwiderstand auftritt.
Außerdem wird, wenn die Stromsteuervorrichtung 100A oder 100C (siehe 1 und 7) verwendet wird, um eine Stromsteuerung nur in einem Niedrigstrombereich der elektrischen Last 107 durchzuführen, ein Überstrom fließen, wenn das Schaltelement 121 auf der Grundlage eines zweiten Kalibrierungsbefehls 211a oder 811a oder eines dritten Kalibrierungsbefehls 121a oder 821a in dem Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt 238 oder 838 (siehe 2 und 8) vollständig leitend ausgeführt wird. Somit ist es in diesem Fall wünschenswert, einen Kalibrierungsbetrieb durch ein Verbinden einer Mehrzahl elektrischer Lasten 107 in Reihe zueinander auszuführen.
Weiter wird, wenn ein Kalibrierungsbetriebsgerät derart aufgebaut ist, dass eine in hohem Maße genaue Treiberenergieversorgung verwendet wird, um eine voreingestellte Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb zu erzeugen, das Voltmeter 992a oder 992d für eine Kalibrierung unnötig. In diesem Fall müssen nur die vorbestimmten Werte, die zuvor geeignet eingestellt worden sind, in der Stromsteuervorrichtung als Treiberenergie-Versorgungsspannungsdaten gespeichert werden. Auf ähnliche Weise kann, indem der Laststrom auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, der zuvor geeignet eingestellt worden ist, das Amperemeter 991d oder 991a überflüssig gemacht werden.
Überdies wird in dem Fall, wo der Differenzverstärker 151 und der Mehrkanal-A/D-Konverter 115 sowohl positive als auch negative Spannungen innerhalb des Differenzverstärker-Schaltungsteils 150 handhaben können, die Vorspannkorrekturschaltung 158 nicht benötigt. Zusätzlich kann ein Feldeffekttransistor als das Schaltelement 121 (siehe 1) in dem Umschalt-Schaltungsteil 120 anstelle eines Sperrschichttransistors verwendet werden, der in den Zeichnungen veranschaulicht ist.
Während die Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Durchschnittsfachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der angehängten Ansprüche verwirklicht werden kann.

Claims

Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107), umfassend: eine Speiseschaltung, die ein Schaltelement (121) und einen Stromerfassungswiderstand (126) einschließt, die beide in Reihe zwischen einer Treiberenergieversorgung (101) und einer elektrischen Last (107) eingefügt sind, zum Zuführen einer elektrischen Energie von der Treiberenergieversorgung (101) zu der elektrischen Last (107) über das Schaltelement (121) und den Stromerfassungswiderstand (126); ein Stromsteuerteil, das ein Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements (121) auf eine derartige Weise steuert, dass ein Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand (126) erfasst wird, übereinstimmend mit einem Ziellaststrom Is ausgeführt wird, der der elektrischen Last (107) zuzuführen ist; und ein Stromsteuerteil, das einen Mikroprozessor (111A), ein Differenzverstärker-Schaltungsteil (150), einen Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt (238), einen Konversionsschätzabschnitt (311) und einen Rückkopplungssteuerabschnitt (325) einschließt; wobei der Mikroprozessor (111A) einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (113A), einen nicht-flüchtigen Datenspeicher (114A), einen RAM-Speicher (112) für einen Rechenbetrieb und einen Mehrkanal-A/D-Konverter (115) einschließt; das Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) eine Differenzspannung zwischen Spannungen an gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands (126) verstärkt, um eine im Wesentlichen zu dem Laststrom proportionale Überwachungsspannung Ef zu erzeugen und diese in den Mikroprozessor (111A) einzugeben; der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt (138) eine Stromproportionalitätskonstante der Überwachungsspannung Ef, eine Spannungsproportionalitätskonstante einer Fehlerkomponente und eine Offset-Komponente, die zu der Zeit einer Einstellung für einen Versand der Vorrichtung als ein Produkt gemessen werden, in den nicht-flüchtigen Datenspeicher (114A) als Kalibrierungskonstanten speichert; der Konversionsschätzabschnitt (311) einen Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef und der Kalibrierungskonstanten berechnet, oder eine geschätzte Überwachungsspannung Es berechnet, die dem Ziellaststrom Is entspricht; der Rückkopplungssteuerabschnitt (325) eine Ansteuereinschaltdauer γ steuert, die eine Dauer eines geschlossenen Stromkreises des Schaltelements (121) geteilt durch eine Schaltperiode davon ist, während der Ziellaststrom Is als ein Zielwert des Stromsteuerteils und der Schätzlaststrom Ime als ein Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Es als ein Zielwert des Stromsteuerteils und die Überwachungsspannung Ef als ein Rückkopplungswert gesetzt werden; und zumindest der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt (238), der Konversionsschätzabschnitt (311) und der Rückkopplungssteuerabschnitt (325) von dem Mikroprozessor (111A) auf der Grundlage eines Steuerprogramms ausgeführt werden, das in dem nicht-flüchtigen Programmspeicher (113A) gespeichert ist.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 1, wobei die Speiseschaltung eine Gleichrichterdiode (127) einschließt; das Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) eine Vorspannkorrekturschaltung (158) einschließt; die Gleichrichterdiode (127) parallel zu der elektrischen Last auf eine derartige Weise verbunden ist, dass sie eine Polarität aufweist, um es zuzulassen, dass ein kontinuierlicher Transient-Abfallstrom aufgrund der Induktanz der elektrischen Last (107) auf ein Öffnen des Schaltelements (121) hin zurückgeht; und die Vorspannkorrekturschaltung (158) eine im Wesentlichen gleiche, positive Vorspannung einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers (151) einprägt, um so eine negative Spannung, die darauf aufgrund eines Spannungsabfalls der Gleichrichterdiode (127) auf ein Öffnen des Schaltelements (121) hin eingeprägt wird, aufzuheben, wodurch verhindert wird, dass die negative Spannung in den Differenzverstärker (151) eingegeben wird.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stromsteuerteil eine Energieversorgungs-Messschaltung (191b, 192b) einschließt, die eine Energieversorgungs-Überwachungsspannung (Vf) misst; der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt (238) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Datenaufnahmeabschnitt (206, 216, 226), einen Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt (236), der Kalibrierungsfaktoren aus den Daten berechnet, die von den ersten, zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten (206, 216, 226) aufgenommen sind, einen Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt (232), der die Energieversorgungs-Überwachungsspannung (Vf) kalibriert, und einen Übertragungsspeicherabschnitt (237), der die Kalibrierungsfaktoren als Kalibrierungskonstanten überträgt und speichert, einschließt; die Energieversorgungsspannungs-Messschaltung (191b, 192b) eine Teilspannung einer Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb von der Treiberenergieversorgung (101) zu dem Mikroprozessor (111A) als die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf eingibt; der erste Datenaufnahmeabschnitt (106) wirkt, in den RAM-Speicher (112) als eine erste Fehlerspannung Ef0, den Wert einer Überwachungsspannung, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt wird, zu schreiben und zu speichern, wobei das Schaltelement (121) vollständig geöffnet ist, wenn ein erster Kalibrierungsbefehl auf eine Einprägung der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb in das Stromsteuerteil hin eingegeben wird; der zweite Datenaufnahmeabschnitt (216) wirkt, auf eine Eingabe eines zweiten Kalibrierungsbefehls (211a) hin, wobei eine Verdrahtung, die von der Speiseschaltung zu der elektrischen Last (107) läuft, unterbrochen ist, in den RAM-Speicher (112) als eine zweite Fehlerspannung Ef1 den Wert einer Überwachungsspannung, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, zu schreiben und zu speichern, wobei das Schaltelement (121) vollständig leitend ausgeführt ist, und um zu der gleichen Zeit in den RAM-Speicher (112) den Wert der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb zu schreiben und zu speichern, der extern gemessen ist; der dritte Datenaufnahmeabschnitt (226) wirkt, auf eine Eingabe eines dritten Kalibrierungsbefehls (221a) hin, wobei eine Verdrahtung, die von der Speiseschaltung zu der elektrischen Last (107) verläuft, verbunden ist, in den RAM-Speicher (112) als eine Messspannung Ef2 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, wobei das Schaltelement (121) vollständig leitend ausgeführt ist, und um gleichzeitig den Wert eines externen Laststroms Im, der außerhalb gemessen ist, in den RAM-Speicher (112) zu schreiben und zu speichern; wenn ein Spannungsabfall Vd der Gleichrichterdiode (127) im Wesentlichen gleich 1 [V] (Vd = 1 [V]) ausgeführt ist, der Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt (236) eine Spannungsproportionalitätskonstante A der Fehlerkomponente, eine Stromproportionalitätskonstante B und eine Offset-Komponente C auf eine derartige Weise berechnet und speichert, dass die Überwachungsspannung Ef, die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb, die Ansteuereinschaltdauer γ und der externe Laststrom Im des Differenzverstärker-Schaltungsteils (150) der folgenden Beziehung genügen: Ef = A × (Vb + Vd) × γ + B × Im + Cdie Offset-Komponente C mit der ersten Fehlerspannung Ef0, die in dem ersten Datenaufnahmeabschnitt (206) gespeichert ist, übereinstimmt; die Spannungsproportionalitätskonstante A aus Daten, die von den ersten und zweiten Datenaufnahmeabschnitten (206, 216) aufgenommen sind, wie folgt berechnet wird: A = (Ef1 – Ef0)/(Vb + Vd)die Stromproportionalitätskonstante B aus Daten, die von den zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten (216, 226) aufgenommen sind, wie folgt berechnet wird: B = (Ef2 – Ef1)/Imder Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsabschnitt (232) in den ersten, zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten (206, 216, 226) ausgeführt wird, um die Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf in den RAM-Speicher (112) zu schreiben und zu speichern und um einen Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktor Kv zu Kv = Vb/Vf zu berechnen, oder eine feste Konstante anzuwenden, die als der Reziprokwert eines Spannungsteilerverhältnisses der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb voreingestellt ist; und der Übertragungsspeicherabschnitt (237) in den nicht-flüchtigen Datenspeicher (114A) als Kalibrierungskonstanten die jeweiligen Werte der Spannungsproportionalitätskonstante A, der Stromproportionalitätskonstante B, der Offset-Komponente C und des Energieversorgungsspannungs-Kalibrierungsfaktors Kv überträgt und speichert, wovon sämtliche die Berechnungsergebnisse des Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitts (236) sind.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stromsteuerteil eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung (191a, 192a) zum Messen einer durchschnittlichen Überwachungsspannung Va einschließt, die ein durchschnittlicher Wert der Spannung ist, die der elektrischen Last (107) eingeprägt wird; der Erfassungsfehler-Kalibrierungsabschnitt (238) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Datenaufnahmeabschnitt (206, 216, 226), einen Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt (236), der Kalibrierungsfaktoren aus Daten berechnet, die von den ersten, zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten (206, 216, 226) aufgenommen sind, einen Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt (832), der die durchschnittliche Überwachungsspannung (Va) kalibriert, und einen Übertragungsspeicherabschnitt (237), der die Kalibrierungsfaktoren als Kalibrierungskonstanten überträgt und speichert, einschließt; die Durchschnittsspannungs-Messschaltung (191a, 192a) eine Teilspannung, die durch ein Teilen einer Spannung über den gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last (107) erhalten wird, in den Mikroprozessor (111C) als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va eingibt; der erste Datenaufnahmeabschnitt (206) wirkt, in den RAM-Speicher (112) als eine erste Fehlerspannung Ef0 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, wobei das Schaltelement (121) vollständig geöffnet ist, wenn ein erster Kalibrierungsbefehl auf eine Einprägung der vorbestimmten Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb hin in das Stromsteuerteil eingegeben wird; der zweite Datenaufnahmeabschnitt (216) wirkt, auf eine Eingabe eines zweiten Kalibrierungsbefehls (211a) hin, wobei eine Verdrahtung, die von der Speiseschaltung zu der elektrischen Last (107) verläuft, unterbrochen ist, in den RAM-Speicher (112) als eine zweite Fehlerspannung Ef1 den Wert der Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, der von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, wobei das Schaltelement (121) vollständig leitend ausgeführt ist, und gleichzeitig die durchschnittliche Überwachungsspannung Va in den RAM-Speicher (112) zu schreiben und zu speichern; der dritte Datenaufnahmeabschnitt (226) wirkt, auf eine Eingabe eines dritten Kalibrierungsbefehls (221a) hin, wobei eine Verdrahtung, die von der Speiseschaltung zu der elektrischen Last (107) läuft, verbunden ist, in den RAM-Speicher (112) als eine Messspannung Ef2 den Wert einer Überwachungsspannung zu schreiben und zu speichern, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, wobei das Schaltelement (121) vollständig leitend ausgeführt ist, und um gleichzeitig den Wert eines elektrischen Laststroms Im, der außerhalb gemessen ist, in den RAM-Speicher (112) zu schreiben und zu speichern; der Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitt (236) eine Spannungsproportionalitätskonstante D einer Fehlerkomponente, eine Stromproportionalitätskonstante B und eine Offset-Komponente C auf eine derartige Weise berechnet und speichert, dass eine Überwachungsspannung Ef des Differenzverstärker-Schaltungsteils (150), die durchschnittliche Überwachungsspannung Va und der externe Laststrom Im der folgenden Beziehung genügen: Ef = D × Va + B × Im + C die Offset-Komponente C mit der ersten Fehlerspannung Ef0, die in dem ersten Datenaufnahmeabschnitt (206) gespeichert ist, übereinstimmt; die Spannungsproportionalitätskonstante D aus Daten, die von den ersten und zweiten Datenaufnahmeabschnitten (206, 216) aufgenommen sind, wie folgt berechnet wird: D = (Ef1 – Ef0)/Vadie Stromproportionalitätskonstante B aus Daten, die von den zweiten und dritten Datenaufnahmeabschnitten (216, 226) aufgenommen sind, wie folgt berechnet wird: B = (Ef2 – Ef1)/Imder Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsabschnitt (832) in dem zweiten oder dritten Datenaufnahmeabschnitt (216 oder 226) ausgeführt wird, um den Wert einer Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb aufzunehmen, der außerhalb gemessen ist, um diesen in den RAM-Speicher (112) zu schreiben und zu speichern, und gleichzeitig der Durchschnittsspannungs-Berechnungsabschnitt einen Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktor Ka zwischen einer durchschnittlichen Überwachungsspannung Va, wenn das Schaltelement (121) vollständig leitend wird, und die Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb zu Ka = Vb/Va berechnet, oder eine feste Konstante anlegt, die als der Reziprokwert eines Spannungsteilerverhältnisses zu einer Spannung über gegenüberliegenden Enden der elektrischen Last (107) voreingestellt ist; und der Übertragungsspeicherabschnitt (237) in den nicht-flüchtigen Datenspeicher (114C) als die Kalibrierungskonstanten die jeweiligen Werte der Spannungsproportionalitätskonstante D, der Stromproportionalitätskonstante B, der Offset-Komponente C und des Durchschnittsspannungs-Kalibrierungsfaktors Ka überträgt und speichert, wobei sämtliche die Berechnungsergebnisse des Kalibrierungsfaktor-Berechnungsabschnitts (236) sind.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Stromsteuerteil eine serielle Kommunikationsschnittstellenschaltung (116) einschließt, die zwischen dem Mikroprozessor (111A) und einem externen Gerät (990) für einen Kalibrierungsbetrieb verbunden ist; und zu der Zeit eines Kalibrierungsbetriebs ein Kalibrierungsbefehl, eine Spannungsinformation über die Treiberenergieversorgung (101) und eine Strominformation über die elektrische Last (107), die von dem externen Gerät (990) eingegeben werden, über die serielle Kommunikationsschnittstellenschaltung (116) zu dem RAM-Speicher (112) übertragen und in diesem gespeichert werden.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Stromsteuerteil eine Eingangsschnittstellenschaltung einschließt, die zwischen dem Mikroprozessor (111A), einer Schaltereingangsgruppe (105d) und einer Analogeingangsgruppe (105a) über einen Bus verbunden ist; zu der Zeit eines Kalibrierungsbetriebs zumindest einer der ersten, zweiten und dritten Kalibrierungsbefehle von einem Eingangsanschluss einer vorbestimmten Nummer in der Schaltereingangsgruppe (105d) eingegeben wird; und eine Spannungsinformation über die Treiberenergieversorgung (101) und eine Strominformation über die elektrische Last (107) als analoge Eingänge vorbestimmter Nummern in der Analogeingangsgruppe (105a) eingegeben, zu dem RAM-Speicher (112) übertragen und in diesem gespeichert werden.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 3, wobei der nicht-flüchtige Programmspeicher (113A) einen Konversionsschätzabschnitt (311), der den Schätzlaststrom Ime oder die geschätzte Überwachungsspannung Es berechnet, und einen Umachaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (325), der den Rückkopplungssteuerabschnitt (325) ausbildet, einschließt; der Konversionsschätzabschnitt (311) den Schätzlaststrom Ime aus der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, und dem gegenwärtigen Wert der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements (121) wie folgt berechnet; Ime = [Ef – A × (Vb + Vd) × γ – C]/Balternativ der Konversionsschätzabschnitt (311) die geschätzte Überwachungsspannung Es, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, wenn der Ziellaststrom Is bei der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements (121) fließt, wie folgt berechnet: Es = A × (Vb + Vd) × γ + B × Is + Cund der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (325) die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements (121) im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime oder im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der tatsächlichen Überwachungsspannung Ef allmählich erhöht oder verringert.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 7, wobei der nicht-flüchtige Programmspeicher ein Programm einschließt, das einen Anfangseinstellabschnitt (306) ausbildet; der Anfangseinstellabschnitt (306) einen ungefähr geschätzten Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer des Schaltelements (121) aus einer Beziehung zwischen einer minimalen Energieversorgungsspannung Vmin, einem Referenzlaststrom Ir, der Energieversorgungs-Überwachungsspannung Vf und dem Ziellaststrom Is unter Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet und diesen als eine Ansteuereinschaltdauer unmittelbar nach dem Starten der Ansteuerung setzt: γ0 = (Vmin/Vb) × (Is/Ir)(hier, Vb = Kv × Vf)der Referenzlaststrom Ir unter Verwendung eines Standardwiderstandswerts Rc, der innerhalb eines Widerstandswert-Variationsbereichs (Rmin – Rmax) der elektrischen Last (107) bestimmt wird, wie folgt berechnet: Ir = Vmin/Rc.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last nach Anspruch 4, wobei der nicht-flüchtige Programmspeicher (113A) einen Konversionsschätzabschnitt (311), der einen Schätzlaststrom Ime oder die geschätzte Überwachungsspannung Es berechnet, und einen Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (325), der den Rückkopplungssteuerabschnitt ausbildet, einschließt; der Konversionsschätzabschnitt (311) den Schätzlaststrom Ime aus der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, und dem gegenwärtigen Wert der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va wie folgt berechnet: Ime = [Ef – D × Va – C]/Balternativ der Konversionsschätzabschnitt (311) die geschätzte Überwachungsspannung Es, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erzeugt ist, wenn der Ziellaststrom Is fließt, wie folgt berechnet: Es = D × Va + B × Is + Cund der Umschaltsteuerausgangs-Erzeugungsabschnitt (325) die Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements (121) im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen dem Ziellaststrom Is und dem Schätzlaststrom Ime oder im Ansprechen auf eine Abweichung zwischen der geschätzten Überwachungsspannung Es und der tatsächlichen Überwachungsspannung Ef allmählich erhöht oder verringert.
Stromsteuervorrichtung (100A) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 9, wobei der nicht-flüchtige Programmspeicher ein Programm einschließt, das einen Anfangseinstellabschnitt (306) ausbildet; der Anfangseinstellabschnitt (306) einen ungefähr geschätzten Wert Vaa der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va aus einer Beziehung zwischen einer minimalen Energieversorgungsspannung Vmin, einer maximalen Energieversorgungsspannung Vmax, einem Referenzlaststrom Ir und dem Ziellaststrom Is wie folgt berechnet: Vaa = (Vmin + Vmax)/2gleichzeitig der Anfangseinstellabschnitt (306) einen ungefähr geschätzten Wert γ0 der Ansteuereinschaltdauer unter Verwendung des ungefähr geschätzten Werts Vaa gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet und diesen als eine Ansteuereinschaltdauer unmittelbar nach einem Starten der Ansteuerung setzt: γ0 = (Vmin/Vaa) × (Is/Ir)und der Referenzlaststrom Ir unter Verwendung eines Standardwiderstandswerts Rc, der innerhalb eines Widerstandswert-Variationsbereichs (Rmin – Rmax) der elektrischen Last (107) bestimmt wird, wie folgt berechnet wird: Ir = Vmin/Rc.
Stromsteuervorrichtung (100B) für eine elektrische Last (107), umfassend: eine Speiseschaltung, die ein Schaltelement (121) und einen Stromerfassungswiderstand (126) einschließt, die beide in Reihe zwischen einer Treiberenergieversorgung (101) und einer elektrischen Last (107) eingefügt sind, zum Zuführen einer elektrischen Energie von der Treiberenergieversorgung (101) zu der elektrischen Last (107) über das Schaltelement (121) und den Stromerfassungswiderstand (126); ein Stromsteuerteil, das ein Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements (121) auf eine derartige Weise steuert, dass ein Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand (126) erfasst wird, übereinstimmend mit einem Ziellaststrom Is ausgeführt wird, der der elektrischen Last (107) zuzuführen ist; und wobei das Stromsteuerteil einen Mikroprozessor (111B), eine Steuerenergieversorgung (110), ein Differenzverstärker-Schaltungsteil (150), einen Konversionsschätzabschnitt (611), einen Rückkopplungssteuerabschnitt (625), eine Überstromerfassungsschaltung (170), eine Spannungsbegrenzungsdiode (175), einen Ausgangsstoppabschnitt (622) und einen Anormalitätswarnabschnitt (109) einschließt; wobei der Mikroprozessor (111B) einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (113B), einen nicht-flüchtigen Datenspeicher (114B), einen RAM-Speicher (112) für einen Rechenbetrieb und einen Mehrkanal-A/D-Konverter (115) einschließt; die Steuerenergieversorgung (110) mit einer Energie von der Treiberenergieversorgung (101) gespeist wird, eine stabilisierte Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc erzeugt, die niedriger als eine Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb ist, und diese dem Mikroprozessor (111B) zuführt; das Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) eine Differenzspannung zwischen Spannungen an gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands (126) verstärkt, um eine Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Laststrom zu erzeugen und diese in den Mikroprozessor (111B) einzugeben; der Konversionsschätzabschnitt (611) einen Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage der Überwachungsspannung Ef berechnet, oder eine geschätzte Überwachungsspannung Es berechnet, die dem Ziellaststrom Is entspricht; der Rückkopplungssteuerabschnitt (625) eine Ansteuereinschaltdauer γ steuert, die gleich einer Dauer eines geschlossenen Stromkreises des Schaltelements (121) geteilt durch eine Schaltperiode davon ist, während der Ziellaststrom Is als ein Zielwert des Stromsteuerteils und der Schätzlaststrom Ime als ein Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Es als ein Zielwert des Stromsteuerteils und die tatsächliche Überwachungsspannung Ef als ein Rückkopplungswert gesetzt werden; wenn der Wert einer Vorstufen-Spannung E0 der Überwachungsspannung Ef, die von dem Differenzverstärker-Schaltungsteil (150) erhalten wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet, der gleich oder größer als die Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc ist, die Überstromerfassungsschaltung (170) ein Überstrombestimmungs-Warnsignal erzeugt, das anzeigend für einen übermäßig großen Zustand des Laststroms ist und dieses in den Mikroprozessor (111B) eingibt; die Spannungsbegrenzungsdiode (175) mit der Überstromerfassungsschaltung (170) verbunden ist, um die Überwachungsspannung Ef, die in den Mikroprozessor (111B) einzugeben ist, auf den Pegel der Steuerenergie-Versorgungsspannung Vcc zu begrenzen; und der Ausgangsstoppabschnitt (622) und der Anormalitätswarnabschnitt (109) einen Rückkopplungssteuerausgang (PWM) von dem Rückkopplungssteuerabschnitt (625) zu dem Schaltelement (121) stoppen und eine Warnanzeige eines anormal gestoppten Zustands im Ansprechen auf das Überstrombestimmungssignal bereitstellen.
Stromsteuervorrichtung (110B) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 11, wobei das Überstrombestimmungssignal einem Interrupt-Eingangsanschluss (INT) des Mikroprozessors (111B) eingeprägt wird; der Ausgangsstoppabschnitt (622) den Rückkopplungssteuerausgang (PWM) im unmittelbaren Ansprechen auf die Erzeugung des Überstrombestimmungssignals stoppt.
Stromsteuervorrichtung (110B) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 11, wobei die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (170) eine Warnsignal-Eingangsschaltung (198), die mit einem Eingangsanschluss des Mikroprozessors (111B) verbunden ist, und eine Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung (181) einschließt; und die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung (181) von dem Überstrombestimmungssignal gesetzt wird, um die Leitung des Schaltelements (120) zu stoppen, und zurückgesetzt wird, wenn die Energie eingeschaltet wird.
Stromsteuervorrichtung (100B) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 11, wobei der nicht-flüchtige Programmspeicher (113B) ein Programm, das einen Durschnittsspannungs-Schätzabschnitt (312) ausbildet, der eine durchschnittliche Überwachungsspanung Va schätzt, die ein durchschnittlicher Wert der Spannung ist, die der elektrischen Last (107) eingeprägt wird, einen Anormalitätsbestimmungsabschnitt (190), der zumindest entweder einen Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (320) und/oder einen Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt (321) umfasst, den Ausgangsstoppabschnitt (622) und den Anormalitätswarnabschnitt (109) einschließt; der Durchschnittsspannungs-Schätzabschnitt (312) das Produkt der Ansteuereinschaltdauer γ des Schaltelements (121) und der Treiberenergie-Versorgungsspannung Vb als die durchschnittliche Überwachungsspannung Va berechnet; wenn eine relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, der Anormalitätsbestimmungsabschnitt (190) ein Anormalitätsbestimmungs-Warnsignal erzeugt, das anzeigt, dass die Überwachungsspannung Ef übermäßig groß oder klein ist; und der Ausgangsstoppabschnitt (622) und der Anormalitätswarnabschnitt (109) den Rückkopplungssteuerausgang (PWM) stoppen und eine Warnanzeige eines anormal gestoppten Zustands im Ansprechen auf das Überstrombestimmungssignal bereitstellen.
Stromsteuervorrichtung (100C, 100C) für eine elektrische Last (107), umfassend: eine Speiseschaltung, die ein Schaltelement (121) und einen Stromerfassungswiderstand (126) einschließt, die beide in Reihe zwischen einer Treiberenergieversorgung (101) und einer elektrischen Last (107) eingefügt sind, zum Zuführen einer elektrischen Energie von der Treiberenergieversorgung (101) zu der elektrischen Last (107) über das Schaltelement (121) und den Stromerfassungswiderstand (126); ein Stromsteuerteil, das ein Ein/Aus-Verhältnis des Schaltelements (121) auf eine derartige Weise steuert, dass ein Laststrom, der von dem Stromerfassungswiderstand (126) erfasst wird, übereinstimmend mit einem Ziellaststrom Is ausgeführt wird, der der elektrischen Last (107) zuzuführen ist; und das Stromsteuerteil einen Mikroprozessor (111C, 111D), ein Differenzverstärker-Schaltungsteil (150), einen Konversionsschätzabschnitt (911, 1111), einen Rückkopplungssteuerabschnitt (925, 1125), eine Durchschnittsspannungs-Messschaltung (191a, 192a), einen Anormalitätsbestimmungsabschnitt (190), einen Ausgangsstoppabschnitt (1122) und einen Anormalitätswarnabschnitt (109) einschließt; wobei der Mikroprozessor (111C, 111D) einen nicht-flüchtigen Programmspeicher (113C, 113D), einen nicht-flüchtigen Datenspeicher (114C, 114D), einen RAM-Speicher (112) für einen Rechenbetrieb und einen Mehrkanal-A/D-Konverter (115) einschließt; das Differenzverstärker-Schaltungsteil eine Differenzspannung zwischen Spannungen an gegenüberliegenden Enden des Stromerfassungswiderstands (126) verstärkt, um eine Überwachungsspannung Ef im Wesentlichen proportional zu dem Laststrom zu erzeugen und um diese in den Mikroprozessor (111C, 111D) einzugeben; der Konversionsschätzabschnitt (911, 1111) einen Schätzlaststrom Ime auf der Grundlage des Werts der Überwachungsspannung Ef berechnet, oder eine geschätzte Überwachungsspannung Es, die dem Ziellaststrom Is entspricht, berechnet; der Rückkopplungssteuerabschnitt (925, 1125) eine Ansteuereinschaltdauer γ, die eine Dauer eines geschlossenen Stromkreises des Schaltelements (121) geteilt durch eine Schaltperiode davon ist, berechnet, während der Ziellaststrom Is als ein Zielwert des Stromsteuerteils und der Schätzlaststrom Ime als ein Rückkopplungswert gesetzt werden, oder die geschätzte Überwachungsspannung Es als ein Zielwert des Stromsteuerteils und die tatsächliche Überwachungsspannung Ef als ein Rückkopplungswert gesetzt werden; die Durchschnittsspannungs-Messschaltung (191a, 192a) eine Spannung, die der elektrischen Last (107) eingeprägt wird, teilt und glättet, um eine durchschnittliche Messspannung Ea proportional zu einer der elektrischen Last (107) durchschnittlichen eingeprägten Spannung zu erzeugen; der Anormalitätsbestimmungsabschnitt (190) ein Anormalitätsbestimmungssignal erzeugt, wenn eine relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet; und der Ausgangsstoppabschnitt (1122) und der Anormalitätswarnabschnitt (109) einen Rückkopplungssteuerausgang PWM von dem Rückkopplungssteuerabschnitt (925, 1125) zu dem Schaltelement (121) stoppen und eine Warnanzeige eines anormal gestoppten Zustands im Ansprechen auf das Überstrombestimmungssignal bereitstellen.
Stromsteuervorrichtung (100C) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 15, wobei der Anormalitätsbestimmungsabschnitt (190) zumindest entweder eine Überstromzustands-Erfassungsschaltung (196) oder eine Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (197) einschließt; die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (196) eine Vergleichsschaltung (196) zur Bestimmung eines übermäßig großen Stroms umfasst und ein Anormalitätsbestimmungssignal in der Form eines Warnsignals dem Mikroprozessor (111C) zuführt, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Messspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen; die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (197) eine Vergleichsschaltung (197) zur Bestimmung eines übermäßig kleinen Stroms umfasst und ein Anormalitätsbestimmungssignal in der Form eines Warnsignals dem Mikroprozessor (111C) zuführt, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Ea variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen; und der Ausgangsstoppabschnitt und ein Anormalitätswarnabschnitt (109) im Ansprechen auf ein Warnsignal von der Überstromzustands-Erfassungsschaltung (196) oder der Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (197) den Rückkopplungssteuerausgang PWM stoppen und gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzeigen.
Stromsteuervorrichtung (100C) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 16, wobei das Warnsignal einem Interrupt-Eingangsanschluss INT des Mikroprozessors (111C) eingeprägt wird; und der Ausgangsstoppabschnitt den Rückkopplungssteuerausgang PWM in einem unmittelbaren Ansprechen auf die Erzeugung des Anormalitätsbestimmungssignals stoppt.
Stromsteuervorrichtung (100C) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 16, wobei die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (196) oder die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (197) eine Warnsignal-Eingangsschaltung (198), die mit dem Eingangsanschluss des Mikroprozessors (111C) verbunden ist, und eine Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung (181) einschließt; und die Anormalitätsauftritts-Speicherschaltung (181) von dem Warnsignal gesetzt wird, um die Leitung des Schaltelements (121) zu stoppen, und zurückgesetzt wird, wenn die Energie eingeschaltet wird.
Stromsteuervorrichtung (100D) für eine elektrische Last (107) nach Anspruch 14, wobei der Anormalitätsbestimmungsabschnitt (1120, 1121) zumindest entweder einen Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (1120) oder einen Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt (1121) einschließt; die durchschnittliche Messspannung (Ea), die von der Durchschnittsspannungs-Messschaltung (191a, 192a) erzeugt wird, in den Mikroprozessor (111D) als die durchschnittliche Überwachungsspannung (Va) eingegeben wird; die Überstromzustands-Erfassungsschaltung (1120) ein Anormalitätsbestimmungssignal erzeugt, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig großen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen; die Unterstromzustands-Erfassungsschaltung (1121) ein Anormalitätsbestimmungssignal erzeugt, wenn die relative Beziehung zwischen der Überwachungsspannung Ef und der durchschnittlichen Überwachungsspannung Va variiert, indem sie einen zugelassenen Variationsbereich überschreitet, um einen übermäßig kleinen Zustand der Überwachungsspannung Ef anzuzeigen; und der Ausgangsstoppabschnitt (1121) und der Anormalitätswarnabschnitt (109) dazu dienen, im Ansprechen auf ein Anormalitätsbestimmungssignal von dem Überstromzustands-Erfassungsabschnitt (1120) oder dem Unterstromzustands-Erfassungsabschnitt (1121) den Rückkopplungssteuerausgang PWM zu stoppen und gleichzeitig eine Warnung vor dem anormal gestoppten Zustand anzuzeigen.