DE112021001769T5

DE112021001769T5 - Stromsteuervorrichtung, Schaltersteuervorrichtung, Stromsteuerverfahren und Computerprogramm

Info

Publication number: DE112021001769T5
Application number: DE112021001769.1T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Wakazono; Yuuki Sugisawa
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2023-01-05
Also published as: US20230370055A1; CN115280258A; JP7472577B2; JP2021149839A; WO2021192898A1

Abstract

Eine Stromsteuervorrichtung enthält eine Konstantstromschaltung (30) und eine Stromeinstellvorrichtung (31). Die Stromeinstellvorrichtung (31) legt eine Spannung an die Konstantstromschaltung (30) an. Die Konstantstromschaltung (30) zieht einen Konstantstrom in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Der Mikrocomputer (50) legt einen Sollwert des von der Konstantstromschaltung (30) aufgenommenen Konstantstroms fest und stellt die durch die Stromeinstellvorrichtung (31) an die Konstantstromschaltung (30) angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert ein. Der Mikrocomputer (50) stellt die von der Stromeinstellvorrichtung (31) an die Konstantstromschaltung (30) angelegte Spannung abhängig vom Differenzwert zwischen dem von der Konstantstromschaltung (30) gezogenen Konstantstrom und dem Sollwert ein.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Stromsteuervorrichtungen, Schaltersteuervorrichtungen, Stromsteuerverfahren und Computerprogramme.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 23. März 2020 eingereichten japanischen Anmeldung JP 2020-051503, die hier in vollem Umfang aufgenommen sei.
TECHNISCHES GEBIET
Patentdokument 1 offenbart eine Schaltersteuervorrichtung für Fahrzeuge zur Steuerung der Stromversorgung von einer Batterie zu einer Last. In dieser Schaltersteuervorrichtung befindet sich ein Halbleiterschalter in einem Strompfad, über den der Strom von der Batterie zur Last fließt. Die Stromversorgung der Last wird durch Ein- und Ausschalten des Halbleiterschalters gesteuert. Ein Ende eines Widerstands ist mit der stromaufwärts befindlichen Seite des Halbleiterschalters verbunden. Die im Patentdokument 1 beschriebene Schaltersteuervorrichtung enthält eine Konstantstromschaltung, die über den Widerstand einen Konstantstrom aus der Batterie bezieht.
Wenn der Halbleiterschalter eingeschaltet ist, wird die Spannung am stromabwärts befindlichen Ende des Halbleiterschalters mit der Spannung am anderen Ende des Widerstands verglichen. So lässt sich feststellen, ob der durch den Halbleiterschalter fließende Strom größer oder gleich dem Stromschwellenwert ist. Der Stromschwellenwert wird ausgedrückt als (Widerstandswert des Widerstands) • (Konstantstrom) / (Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters). Das Symbol „•‟ steht für die Multiplikation. Der Durchlasswiderstandswert ist der Widerstandswert des Halbleiterschalters, wenn der Halbleiterschalter eingeschaltet ist.
Der Stromschwellenwert ist vorzugsweise konstant. Der Durchlasswiderstandswert eines Halbleiterschalters ändert sich jedoch mit der Temperatur des Halbleiterschalters. Daher wird in der in Patentdokument 1 beschriebenen Schaltersteuervorrichtung der Konstantstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters geändert, die sich in gleicher Weise wie die Temperatur des Halbleiterschalters ändert. Dadurch wird eine Ausgestaltung mit einem kleinen Bereich der Änderung des Stromschwellenwerts in Abhängigkeit von der Temperatur des Halbleiterschalters ermöglicht.
VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: JP 2017-229138A
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Eine Stromsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung einen Konstantstrom gemäß der angelegten Spannung zieht, und eine Verarbeitungseinheit zum Durchführen einer Verarbeitung, wobei die Verarbeitungseinheit einen Sollwert des von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstroms festlegt, die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einstellt, Strominformationen erhält, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und bestimmt, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Eine Schaltersteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält einen Halbleiterschalter, durch den ein Strom fließt, einen zweiten Widerstand, der mit einem stromaufwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters verbunden ist, eine Schalteinheit zum Ausschalten des Halbleiterschalters, wenn eine Schalterspannung an einem stromabwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters geringer ist als eine Widerstandsspannung eines stromabwärts gelegenen Endes des zweiten Widerstands, eine Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung einen Konstantstrom gemäß der Spannung zieht, die über den zweiten Widerstand angelegt wird, und eine Verarbeitungseinheit zum Durchführen einer Verarbeitung, wobei die Verarbeitungseinheit einen Sollwert des Konstantstroms, der durch die Konstantstromschaltung gezogen wird, festlegt, die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einstellt, Strominformationen erhält, die den Konstantstrom angeben, der durch die Konstantstromschaltung gezogen wird, und bestimmt, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
In einem Stromsteuerverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung führt ein Computer die folgenden Schritte aus: Festlegen eines Sollwerts eines Konstantstroms einer Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung den Konstantstrom entsprechend der angelegten Spannung zieht, Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung auf eine Spannung entsprechend dem festgelegten Sollwert, Erhalten von Strominformationen, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und Bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Ein Computerprogramm gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung veranlasst einen Computer, die folgenden Schritte auszuführen: Festlegen eines Sollwerts eines Konstantstroms einer Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung den Konstantstrom entsprechend der angelegten Spannung zieht, Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung auf eine Spannung entsprechend dem festgelegten Sollwert, Erhalten von Strominformationen, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und Bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht nur als Stromsteuervorrichtung mit der vorgenannten charakteristischen Verarbeitungseinheit implementiert werden kann, sondern auch als Stromsteuerverfahren, das die vorgenannten charakteristischen Prozesse als Schritte oder als Computerprogramm enthält, um einen Computer zu veranlassen, diese Schritte auszuführen. Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung als integrierte Halbleiterschaltung, die einen Teil oder die gesamte Stromsteuervorrichtung implementiert, oder als Stromsteuerungssystem, das die Stromsteuervorrichtung enthält, implementiert werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile eines Stromversorgungssystems in einer Ausführungsform 1 zeigt.
2 ist ein Zeitdiagramm, das die Funktionsweise eines Halbleiterschalters zeigt.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Durchlasswiderstandswert und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters zeigt.
4 ist ein Schaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile einer Konstantstromschaltung und einer Stromeinstellvorrichtung zeigt.
5 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptbestandteile eines Mikrocomputers zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsgeschwindigkeit des Durchlasswiderstandswertes und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters zeigt.
7 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Tastverhältnis und dem Sollwert des Schalterstroms.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur des Stromeinstellungsprozesses zeigt.
9 ist eine erläuternde Darstellung der Effekte des Stromeinstellungsprozesses.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur des Feineinstellungsprozesses zeigt.
11 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile eines Stromversorgungssystems in einer Ausführungsform 2 zeigt.
12 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptbestandteile eines Mikrocomputers zeigt.

VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Wie in Patentdokument 1 beschrieben, in dem die Schaltersteuervorrichtung die Spannung am stromabwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters mit der Spannung am anderen Ende des Widerstands vergleicht, kann beispielsweise eine Verarbeitungseinheit mit einer CPU (Central Processing Unit) den Sollwert des Konstantstroms entsprechend der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters festlegen. In diesem Fall wird der von der Konstantstromschaltung gezogene Konstantstrom abhängig von dem von der Verarbeitungseinheit festgelegten Sollwert eingestellt.
Wenn der eingestellte Konstantstrom vom Sollwert abweicht, kann es vorkommen, dass der Halbleiterschalter nicht zum richtigen Zeitpunkt von EIN auf AUS schaltet, weil der Stromschwellenwert nicht auf einen voreingestellten Zielwert eingestellt ist.
Daher ist es eine Aufgabe, eine Stromsteuervorrichtung, eine Schaltersteuervorrichtung, ein Stromsteuerverfahren und ein Computerprogramm bereitzustellen, die den von einer Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom in Übereinstimmung mit einem von einer Verarbeitungseinheit festgelegten Sollwert bringen können.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der von der Konstantstromschaltung gezogene Konstantstrom in Übereinstimmung mit dem von der Verarbeitungseinheit festgelegten Sollwert gebracht werden.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Zunächst werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgeführt und beschrieben. Zumindest einige der nachstehend beschriebenen Teile können gewünschtenfalls kombiniert werden.
(1) Eine Stromsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung einen Konstantstrom gemäß der angelegten Spannung zieht, und eine Verarbeitungseinheit zum Durchführen einer Verarbeitung, wobei die Verarbeitungseinheit einen Sollwert des von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstroms festlegt, die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einstellt, Strominformationen erhält, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und bestimmt, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
(2) In der Stromsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Konstantstromschaltung einen npn-Bipolartransistor, dessen Kollektor stromaufwärts seines Emitters in einem Strompfad des Konstantstroms angeordnet ist, und einen Widerstand, der stromabwärts des Bipolartransistors in dem Strompfad angeordnet ist, wobei die Verarbeitungseinheit die Spannung der Basis des Bipolartransistors der Konstantstromschaltung auf die Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einstellt.
(3) In der Stromsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind die Strominformationen eine Spannung zwischen zwei Enden des Widerstands.
(4) Die Stromsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Signalausgabeeinheit zum Ausgeben eines PWM-Signals und eine Glättungsschaltung zum Glätten einer Spannung des von der Signalausgabeeinheit ausgegebenen PWM-Signals, wobei die von der Glättungsschaltung geglättete Spannung an die Basis des Bipolartransistors angelegt wird, und wobei die Verarbeitungseinheit das Tastverhältnis des PWM-Signals gemäß dem festgelegten Sollwert einstellt.
(5) Eine Stromsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält einen Halbleiterschalter, durch den ein Strom fließt, einen zweiten Widerstand, der mit einem stromaufwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters verbunden ist, eine Schalteinheit zum Ausschalten des Halbleiterschalters, wenn eine Schalterspannung an einem stromabwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters geringer ist als eine Widerstandsspannung eines stromabwärts gelegenen Endes des zweiten Widerstands, eine Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung über den zweiten Widerstand einen Konstantstrom gemäß der angelegten Spannung zieht, und eine Verarbeitungseinheit zum Durchführen einer Verarbeitung, wobei die Verarbeitungseinheit einen Sollwert des von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstroms festlegt, die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einstellt, Strominformationen erhält, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und bestimmt, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
(6) Die Schaltersteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Temperaturerfassungseinheit zum Erfassen der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters, wobei die Verarbeitungseinheit den Sollwert des von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstroms gemäß der von der Temperaturerfassungseinheit erfassten Umgebungstemperatur einstellt.
(7) In einem Stromsteuerverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung führt ein Computer die folgenden Schritte aus: Festlegen eines Sollwerts eines Konstantstroms einer Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung den Konstantstrom entsprechend der angelegten Spannung zieht, Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung auf eine Spannung entsprechend dem festgelegten Sollwert, Erhalten von Strominformationen, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und Bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
(8) Ein Computerprogramm gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung veranlasst einen Computer, die folgenden Schritte auszuführen: Festlegen eines Sollwerts eines Konstantstroms einer Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung den Konstantstrom entsprechend der angelegten Spannung zieht, Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung auf eine Spannung entsprechend dem festgelegten Sollwert, Erhalten von Strominformationen, die den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom angeben, und Bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
In der Stromsteuervorrichtung, dem Stromsteuerverfahren und dem Computerprogramm der vorstehenden Aspekte wird beispielsweise, wenn der von der Konstantstromschaltung aufgenommene bzw. gezogene Konstantstrom von dem Sollwert abweicht, der Konstantstrom durch Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung fein eingestellt. Daher kann der von der Konstantstromschaltung gezogene Konstantstrom mit dem von der Verarbeitungseinheit festgelegten Sollwert in Übereinstimmung gebracht werden. Der hier verwendete Begriff „Übereinstimmung“ ist nicht auf seine strenge Bedeutung beschränkt. Der Konstantstrom kann als mit dem Sollwert übereinstimmend angesehen werden, wenn der Differenzwert zwischen dem Konstantstrom und dem Sollwert kleiner als ein bestimmter Wert ist. Dieser bestimmte Wert ist z.B. ein Wert, der als Fehler angesehen werden kann.
In der Stromsteuervorrichtung des vorhergehenden Aspekts wird der Widerstandswert zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Bipolartransistors so eingestellt, dass der durch den Kollektor und den Emitter fließende Strom durch die Spannung an der Basis des Bipolartransistors bestimmt wird und ein konstanter Strom fließt. Je höher die Spannung an der Basis ist, desto höher ist der Konstantstrom.
In der Stromsteuervorrichtung des vorhergehenden Aspekts ist die Spannung zwischen den beiden Enden des Widerstands proportional zu dem Konstantstrom, der von der Konstantstromschaltung gezogen wird. Der Konstantstrom wird abhängig von der Spannung zwischen den beiden Enden des Widerstands berechnet.
In der Stromsteuervorrichtung des vorhergehenden Aspekts wird die Spannung an der Basis des Bipolartransistors durch Einstellen des Tastverhältnisses des PWM-Signals eingestellt. Je höher das Tastverhältnis, desto höher die Spannung an der Basis.
In der Schaltersteuervorrichtung des vorhergehenden Aspekts bedeutet eine Schalterspannung, die geringer ist als die Widerstandsspannung, dass der durch den Halbleiterschalter fließende Strom den Stromschwellenwert überschreitet, der als (Widerstandswert des zweiten Widerstands) • (Konstantstrom) / (Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters) ausgedrückt wird. Das Symbol „•‟ steht für die Multiplikation. Überschreitet der durch den Halbleiterschalter fließende Strom den Stromschwellenwert, wird der Halbleiterschalter ausgeschaltet. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein Überstrom, der den Stromschwellenwert weit überschreitet, durch den Halbleiterschalter fließt.
In der Stromsteuervorrichtung des vorhergehenden Aspekts unterliegt der Durchlasswiderstand des Halbleiterschalters einer Änderung in Abhängigkeit von der Temperatur des Halbleiterschalters, d.h. der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters. Der Sollwert des Konstantstroms wird in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters eingestellt. Auf diese Weise kann der Stromschwellenwert, ausgedrückt als (Widerstandswert des zweiten Widerstands) • (Konstantstrom) / (Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters), unabhängig von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters auf einem bestimmten Wert gehalten werden.
DETAILS VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Spezifische Beispiele von Stromversorgungssystemen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird durch diese Beispiele nicht eingeschränkt, sondern ist in den Ansprüchen angegeben, und alle Änderungen, die in den Ansprüchen enthalten sind und in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen in den Schutzumfang der Erfindung einbezogen sein.
Ausführungsform 1
Ausgestaltung des Stromversorgungssystems
1 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile eines Stromversorgungssystems 1 in einer Ausführungsform 1 zeigt. Das Stromversorgungssystem 1 kann an Bord eines Fahrzeugs installiert sein und enthält eine Schaltersteuervorrichtung 10, eine Batterie 11 und eine Last 12. Die Schaltersteuervorrichtung 10 enthält einen Halbleiterschalter 20. Der Halbleiterschalter 20 ist ein N-Kanal-MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Der Drain des Halbleiterschalters 20 ist mit dem Pluspol der Batterie 11 verbunden. Die Source des Halbleiterschalters 20 ist mit einem Ende der Last 12 verbunden. Der Minuspol der Batterie 11 und das andere Ende der Last 12 sind geerdet.
Wenn der Halbleiterschalter 20 eingeschaltet ist, fließt Strom vom Pluspol der Batterie 11 über den Drain und die Source des Halbleiterschalters 20 zur Last 12. Die Batterie 11 versorgt die Last 12 über den Halbleiterschalter 20 mit Strom. Wenn der Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet ist, fließt kein Strom durch den Drain und die Source des Halbleiterschalters 20. Daher wird die Last 12 nicht mit Strom versorgt. Die Last 12 ist ein elektrisches Gerät, das an Bord eines Fahrzeugs installiert ist. Die Last 12 arbeitet, während der Strom an die Last 12 geliefert wird. Die Last 12 hört auf zu arbeiten, wenn die Stromzufuhr zur Last 12 unterbrochen wird. Die Schaltersteuervorrichtung 10 steuert die Stromversorgung von der Batterie 11 zur Last 12, indem sie den Halbleiterschalter 20 ein- oder ausschaltet.
Wenn der Halbleiterschalter 20 eingeschaltet ist, fließt Strom zum Drain und zur Source des Halbleiterschalters 20 in dieser Reihenfolge. Daher ist der Drain des Halbleiterschalters 20 das stromaufwärts gelegene Ende des Halbleiterschalters 20. Die Source des Halbleiterschalters 20 ist das stromabwärts gelegene Ende des Halbleiterschalters 20.
Ausgestaltung der Schaltersteuervorrichtung 10
Zusätzlich zu dem Halbleiterschalter 20 enthält die Schaltersteuervorrichtung 10 einen Vorrichtungswiderstand 21, eine Temperaturerfassungseinheit 22, eine Treiberschaltung 23, einen Controller 24, einen Komparator 25 und eine Stromsteuervorrichtung 26. Der Komparator 25 hat einen positiven Anschluss, einen negativen Anschluss und einen Ausgangsanschluss. Die Stromsteuervorrichtung 26 enthält eine Konstantstromschaltung 30 und eine Stromeinstellvorrichtung 31.
Der Drain des MOSFETs 20 ist außerdem mit einem Ende des Vorrichtungswiderstands 21 verbunden. Der Vorrichtungswiderstand 21 fungiert als zweiter Widerstand. Das andere Ende des Vorrichtungswiderstands 21 ist mit der Konstantstromschaltung 30 verbunden. Die Konstantstromschaltung 30 ist geerdet. Innerhalb der Stromsteuervorrichtung 26 ist die Konstantstromschaltung 30 mit der Stromeinstellvorrichtung 31 verbunden. Die Stromeinstellvorrichtung 31 ist außerdem mit der Temperaturerfassungseinheit 22 verbunden. Das Gate des Halbleiterschalters 20 ist mit der Treiberschaltung 23 verbunden. Darüber hinaus ist die Treiberschaltung 23 getrennt mit dem Controller 24 und dem Ausgangsanschluss des Komparators 25 verbunden. Der positive Anschluss des Komparators 25 ist mit der Source des Halbleiterschalters 20 verbunden. Der negative Anschluss des Komparators 25 ist mit dem anderen Ende des Vorrichtungswiderstands 21 verbunden.
Der Halbleiterschalter 20 ist eingeschaltet, wenn die Spannung des Gates des Halbleiterschalters 20 in Bezug auf das Potential der Source größer oder gleich einem bestimmten Spannungswert ist. Der Halbleiterschalter 20 ist ausgeschaltet, wenn die Spannung des Gates des Halbleiterschalters 20 in Bezug auf das Potential der Source niedriger ist als der bestimmte Spannungswert.
Der Controller 24 und der Komparator 25 geben jeweils eine Hochpegelspannung oder eine Niederpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus. Die Treiberschaltung 23 schaltet den Halbleiterschalter 20 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Controllers 24 und des Komparators 25 ein oder aus. Um den Halbleiterschalter 20 einzuschalten, erhöht die Treiberschaltung 23 die Spannung des Gates in Bezug auf das Erdpotential. Auf diese Weise steigt die Spannung des Gates in Bezug auf das Potential der Source auf oder über die bestimmte Spannung. Infolgedessen wird der Halbleiterschalter 20 eingeschaltet. Um den Halbleiterschalter 20 auszuschalten, reduziert die Treiberschaltung 23 die Spannung des Gates gegenüber dem Erdpotential. Auf diese Weise sinkt die Spannung des Gates in Bezug auf das Potential der Source auf oder unter die bestimmte Spannung. Infolgedessen wird der Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet.
Die Spannung an der Source des Halbleiterschalters 20 wird im Folgenden als „Schalterspannung“ bezeichnet. Die Spannung am Ende des Vorrichtungswiderstands 21 auf der Seite der Konstantstromschaltung 30 wird als „Widerstandsspannung“ bezeichnet. Das Referenzpotential der Schalterspannung und der Widerstandsspannung ist das Erdpotential. Der Komparator 25 gibt eine Hochpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus, wenn die Schalterspannung größer oder gleich der Widerstandsspannung ist. Der Komparator 25 gibt eine Niederpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus, wenn die Schalterspannung niedriger ist als die Widerstandsspannung.
Die Konstantstromschaltung 30 der Stromsteuervorrichtung 26 entnimmt dem Pluspol der Batterie 11 über den Vorrichtungswiderstand 21 einen Konstantstrom. Der in die Konstantstromschaltung 30 eingespeiste Konstantstrom fließt zum Minuspol der Batterie 11 zurück. Die Stromeinstellvorrichtung 31 legt eine Spannung an die Konstantstromschaltung 30 an. Die Konstantstromschaltung 30 zieht einen Konstantstrom in Abhängigkeit von der durch die Stromeinstellvorrichtung 31 angelegten Spannung. Die Konstantstromschaltung 30 gibt Strominformationen an die Stromeinstellvorrichtung 31 aus, die den von der Konstantstromschaltung 30 gezogenen Konstantstrom angeben.
Die Temperaturerfassungseinheit 22 erfasst die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 und gibt Temperaturinformationen, die die erfasste Umgebungstemperatur angeben, an die Stromeinstellvorrichtung 31 aus. Die Stromeinstellvorrichtung 31 stellt die an die Konstantstromschaltung 30 angelegte Spannung abhängig von den eingegebenen Temperatur- und Strominformationen ein. Der von der Konstantstromschaltung 30 gezogene Konstantstrom wird durch Einstellen der an die Konstantstromschaltung 30 angelegten Spannung eingestellt.
Die Ausgangsspannung der Batterie 11 wird als Vd bezeichnet. Der Schalterstrom, der durch den Halbleiterschalter 20 fließt, wird mit Is bezeichnet. Der von der Konstantstromschaltung 30 gezogene Konstantstrom wird mit Ic bezeichnet. Is und Ic sind numerische Werte. Der Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters 20 wird mit Ron bezeichnet. Der Durchlasswiderstandswert ist der Widerstandswert zwischen dem Drain und der Source des Halbleiterschalters 20, wenn der Halbleiterschalter eingeschaltet ist. Der Widerstandswert des Vorrichtungswiderstands 21 wird mit Rc bezeichnet. In diesem Fall wird die Schalterspannung als (Vd - Ron · Is) ausgedrückt. Die Widerstandsspannung wird ausgedrückt als (Vd - Rc · Ic). Vd, Is, Ic, Ron und Rc sind positive Werte.
Angenommen, der Halbleiterschalter 20 ist eingeschaltet. Wie oben beschrieben, gibt der Komparator 25 eine Hochpegelspannung aus, wenn die Schalterspannung größer oder gleich dem Widerstandswert ist, d.h. wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist: $Vd - Ron \cdot Is \geq Vd \cdot Rc \cdot c$
Erweitert man diese Ungleichung, so ergibt sich die folgende Ungleichung: $Is \leq Rc \cdot Ic / Ron$
Der Stromschwellenwert, ausgedrückt als Rc · Ic/Ron, wird mit Ith bezeichnet. Wie die erweiterte Ungleichung zeigt, bedeutet eine Schalterspannung, die größer oder gleich der Widerstandsspannung ist, dass der Schalterstrom Is kleiner oder gleich dem Stromschwellenwert Ith ist. Da der Widerstandswert Rc des Vorrichtungswiderstands 21, der Konstantstrom Ic und der Durchlasswiderstandswert Ron positive Werte sind, ist auch der Stromschwellenwert Ith ein positiver Wert.
Wie oben beschrieben, gibt der Komparator 25 die Niederpegelspannung aus, wenn die Schalterspannung kleiner als die Widerstandsspannung ist, d.h. wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist: $Vd - Ron \cdot Is \geq Vd - Rc \cdot Ic$
Erweitert man diese Ungleichung, so ergibt sich die folgende Ungleichung: $Is > Rc \cdot Ic / Ron (= Ith)$
Wenn die Schalterspannung kleiner als die Widerstandsspannung ist, bedeutet dies, dass der Schalterstrom Is oberhalb des Stromschwellenwerts Ith liegt.
Wenn also der Schalterstrom Is kleiner oder gleich dem Stromschwellenwert Ith ist, gibt der Komparator 25 die Hochpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus. Wenn der Schalterstrom Is über dem Stromschwellenwert Ith liegt, gibt der Komparator 25 die Niederpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus.
Wenn der Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet ist, beträgt die Schalterspannung 0 V. Die Widerstandsspannung wird ausgedrückt als Vd - Rc · Ic. Dieser Wert ist ein positiver Wert. Wenn der Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet ist, ist die Schalterspannung daher geringer als die Widerstandsspannung, so dass der Komparator 25 die Niederpegelspannung ausgibt.
<Funktionsweise des Halbleiterschalters 20>
2 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Halbleiterschalters 20. 2 zeigt ein Diagramm des Zustands des Halbleiterschalters 20, Diagramme der Ausgangsspannungen des Komparators 25 und des Controllers 24 sowie ein Diagramm des Schalterstroms. Die horizontalen Achsen dieser Diagramme geben die Zeit an. In 2 sind die Hoch- und Niederpegelspannung mit „H“ bzw. „L“ bezeichnet.
Wenn der Controller 24 die Niederpegelspannung an die Treiberschaltung 23 ausgibt, hält die Treiberschaltung 23 den Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet. Wenn der Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet bzw. AUS ist, beträgt der Schalterstrom 0 A, und der Komparator 25 gibt die Niederpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus.
Wenn der Controller 24 die Ausgangsspannung von der Niederpegelspannung auf die Hochpegelspannung umschaltet, schaltet die Treiberschaltung 23 den Halbleiterschalter 20 von AUS auf EIN. So fließt ein Strom vom Pluspol der Batterie 11 über den Halbleiterschalter 20 zur Last 12. Wenn das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand ist, ist der Schalterstrom kleiner oder gleich dem Stromschwellenwert Ith, wenn der Halbleiterschalter 20 eingeschaltet bzw. EIN ist. Daher schaltet der Komparator 25 die Ausgangsspannung von der Niederpegelspannung auf die Hochpegelspannung um.
Wenn der Controller 24 die Ausgangsspannung von der Hochpegelspannung auf die Niederpegelspannung umschaltet, schaltet die Treiberschaltung 23 den Halbleiterschalter 20 von EIN auf AUS. Dadurch wird der Stromfluss durch den Halbleiterschalter 20 unterbrochen. Infolgedessen sinkt der Schalterstrom auf 0 A, und die Ausgangsspannung des Komparators 25 schaltet von der Hochpegelspannung auf die Niederpegelspannung um.
Wie oben beschrieben, schaltet die Treiberschaltung 23 den Halbleiterschalter 20 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Controllers 24 ein oder aus, wenn das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand ist. Um die Last 12 zu betreiben, gibt der Controller 24 die Hochpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus. Um den Betrieb der Last 12 zu stoppen, gibt der Controller 24 die Niederpegelspannung an die Treiberschaltung 23 aus.
Wie oben beschrieben, ist der Halbleiterschalter 20 eingeschaltet, wenn der Controller 24 die Hochpegelspannung ausgibt, und der Schalterstrom fließt durch den Halbleiterschalter 20. Wenn sich das Stromversorgungssystem 1 im Normalzustand befindet, ist der Schalterstrom geringer als der Stromschwellenwert Ith, und der Komparator 25 gibt die Hochpegelspannung Ith aus.
Nehmen wir an, dass, wenn der Halbleiterschalter 20 eingeschaltet ist, eine Anomalie im Stromversorgungssystem 1 auftritt und der Schalterstrom ansteigt. Wenn der Schalterstrom den Stromschwellenwert Ith überschreitet, schaltet der Komparator 25 die Ausgangsspannung von der Hochpegelspannung auf die Niederpegelspannung um. Wenn die Ausgangsspannung des Komparators 25 von der Hochpegelspannung auf die Niederpegelspannung umschaltet, während die Ausgangsspannung des Controllers 24 die Hochpegelspannung ist, schaltet die Treiberschaltung 23 den Halbleiterschalter 20 aus. Dadurch wird der Schalterstrom auf 0 A reduziert. Dadurch wird verhindert, dass ein Überstrom, der den Stromschwellenwert Ith weit überschreitet, durch den Halbleiterschalter 20 fließt. Die Treiberschaltung 23 arbeitet als Schalteinheit. Im Beispiel von 2 bleibt der Halbleiterschalter 20 nach dem Ausschalten ausgeschaltet. Wie oben beschrieben, ist die Ausgangsspannung des Komparators 25 die Niederpegelspannung, wenn der Halbleiterschalter 20 ausgeschaltet ist.
Temperaturabhängigkeit des Durchlasswiderstandswertes eines Halbleiterschalters 20
3 zeigt die Beziehung zwischen dem Durchlasswiderstandswert Ron und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20. Der Durchlasswiderstandswert Ron des Halbleiterschalters 20 ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Halbleiterschalters 20. Die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 ändert sich in der gleichen Weise wie die Temperatur des Halbleiterschalters 20. Daher ändert sich der Durchlasswiderstandswert Ron des Halbleiterschalters 20 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20. Wie in 3 gezeigt, steigt der Durchlasswiderstandswert Ron, wenn die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 zunimmt.
Wenn also bei feststehendem Widerstandswert Rc des Vorrichtungswiderstands 21 und des Konstantstroms Ic die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 hoch ist, ist der Stromschwellenwert Ith klein, weil der Durchlasswiderstandswert Ron groß ist. Wenn die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 hoch ist, kann es daher vorkommen, dass die Treiberschaltung 23 den Halbleiterschalter 20 fälschlicherweise ausschaltet, obwohl der Schalterstrom ein normaler Strom ist.
Daher stellt in der Schaltersteuervorrichtung 10 die Stromeinstellvorrichtung 31 den von der Konstantstromschaltung 30 gezogenen Konstantstrom Ic entsprechend der von der Temperaturerfassungseinheit erfassten Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 in derselben Weise ein wie den Durchlasswiderstandswert Ron. Wenn sich der Durchlasswiderstandswert Ron aufgrund der Änderung der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 um das 1,2-fache erhöht, stellt die Stromeinstellvorrichtung 31 den Konstantstrom Ic auf den 1,2-fachen Wert ein. Auf diese Weise kann der Stromschwellenwert Ith unabhängig von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 auf einem konstanten Zielwert gehalten werden.
Der Widerstandswert Rc des Vorrichtungswiderstands 21 ist unabhängig von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 konstant.
Die Stromeinstellvorrichtung 31 legt den Sollwert des Konstantstroms Ic abhängig von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 fest, die durch die von der Temperaturerfassungseinheit 22 eingegebenen Temperaturinformationen angegeben wird, und stellt die an die Konstantstromschaltung 30 angelegte Spannung auf die Spannung gemäß dem Sollwert ein. Auf diese Weise stellt die Konstantstromschaltung 30 den Konstantstrom ein. Wenn der Konstantstrom, der durch die von der Konstantstromschaltung 30 eingegebenen Strominformationen angegeben wird, von dem Sollwert abweicht, nimmt die Stromeinstellvorrichtung 31 eine Feineinstellung des Konstantstroms vor, indem sie die an die Konstantstromschaltung 30 angelegte Spannung einstellt.
Ausgestaltung der Konstantstromschaltung 30
4 ist ein Schaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile der Konstantstromschaltung 30 und der Stromeinstellvorrichtung 31 zeigt. Die Konstantstromschaltung 30 enthält einen Transistor 40 und einen Schaltungswiderstand 41. Der Transistor 40 ist ein npn-Bipolartransistor. Der Kollektor des Transistors 40 ist mit dem anderen Ende des Vorrichtungswiderstands 21 verbunden. Der Emitter des Transistors 40 ist mit der Stromeinstellvorrichtung 31 und einem Ende des Schaltungswiderstands 41 verbunden. Das andere Ende des Schaltungswiderstands 41 ist geerdet. Die Basis des Transistors 40 ist mit der Stromeinstellvorrichtung 31 verbunden.
Ein konstanter Strom bzw. Konstantstrom fließt durch den Vorrichtungswiderstand 21, den Kollektor des Transistors 40, den Emitter des Transistors 40 und den Schaltungswiderstand 41, und zwar in dieser Reihenfolge. Im Strompfad des Konstantstroms befindet sich daher der Kollektor des Transistors 40 stromaufwärts vom Emitter des Transistors 40. Im Konstantstrompfad befindet sich der Schaltungswiderstand 41 stromabwärts des Transistors 40.
Die Stromeinstellvorrichtung 31 legt an die Basis des Transistors 40 eine Spannung in Bezug auf das Erdpotential an. Die Spannung an der Basis des Transistors 40, bezogen auf das Erdpotential, wird im Folgenden als Vb bezeichnet. Die Spannung am Emitter des Transistors 40, bezogen auf das Erdpotential, wird als Ve bezeichnet. Die Spannung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 40, bezogen auf das Erdpotential, wird als Vbe bezeichnet. Die Spannung Vbe ist im Wesentlichen konstant. Wenn der Transistor 40 aus Silicium besteht, beträgt die Spannung Vbe etwa 0,6 V.
Der Widerstand zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 40 wird so eingestellt, dass die Emitterspannung Ve (Vb - Vbe) entspricht. Wenn konkret die Basisspannung Vb steigt, sinkt der Widerstand zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 40. Auf diese Weise sinkt der kombinierte Widerstand des Vorrichtungswiderstands 21, des Transistors 40 und des Schaltungswiderstands 41, und der Strom, der vom Pluspol der Batterie 11 zum Schaltungswiderstand 41 fließt, steigt. Dadurch steigt die Emitterspannung Ve auf (Vb - Vbe).
Wenn die Basisspannung Vb sinkt, steigt der Widerstand zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 40. Auf diese Weise erhöht sich der kombinierte Widerstand des Vorrichtungswiderstands 21, des Transistors 40 und des Schaltungswiderstands 41, und der Strom, der vom Pluspol der Batterie 11 zum Schaltungswiderstand 41 fließt, steigt. Dadurch wird die Emitterspannung Ve auf (Vb - Vbe) reduziert.
Wenn der Widerstandswert des Schaltungswiderstands 41 als Rk bezeichnet wird, wird der durch den Schaltungswiderstand 41 fließende Strom auf (Vb - Vbe)/Rk eingestellt, und es fließt ein konstanter Strom durch den Kollektor und den Emitter des Transistors 40.
Selbst wenn sich die Ausgangsspannung der Batterie 11 ändert, wird der Konstantstrom auf (Vb - Vbe)/Rk eingestellt. Wenn die Ausgangsspannung der Batterie 11 sinkt, verringert sich der Widerstandswert zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 40, und der Konstantstrom wird bei (Vb - Vbe)/Rk gehalten. Wenn die Ausgangsspannung der Batterie 11 ansteigt, erhöht sich der Widerstandswert zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 40, und der Konstantstrom wird bei (Vb - Vbe)/Rk gehalten.
Der Stromverstärkungsfaktor des Transistors 40, ausgedrückt als (in den Kollektor fließender Strom) / (in die Basis fließender Strom), wird als hfe bezeichnet. Da der in den Kollektor fließende Strom der Konstantstrom Ic ist, wird der von der Stromeinstellvorrichtung 31 zur Basis des Transistors 40 fließende Strom als Ic/hfe ausgedrückt. Daher wird der vom Emitter des Transistors 40 an den Widerstand 41 abgegebene Strom als (1+ hfe) · Ic/hfe ausgedrückt.
Da dieser Strom gleich (Vb - Vbe)/Rk ist, wird der Konstantstrom Ic durch die folgende Gleichung ausgedrückt: $Ic = hfe \cdot (Vb \cdot Vbe) / (1 + hfe) \cdot Rk)$
Der Stromverstärkungsfaktor hfe, die Spannung Vbe und der Widerstand Rk sind im Wesentlichen konstant. Daher kann der Konstantstrom Ic durch Einstellung der Basisspannung Vb eingestellt werden. Die Stromeinstellvorrichtung 31 stellt die Spannung Vb an der Basis ein. Je höher die Spannung Vb an der Basis ist, desto größer ist der Konstantstrom Ic.
Die Emitterspannung Ve wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: $Ve = Rk \cdot (1 + hfe) \cdot Ic / hfe$
Die Spannung Ve am Emitter ist proportional zum Konstantstrom Ic. Da der Widerstandswert Rk und der Stromverstärkungsfaktor hfe Konstanten sind, kann der Konstantstrom Ic abhängig von der Emitterspannung Ve berechnet werden. Die Spannung am Emitter Ve, d.h. die Spannung zwischen den beiden Enden des Schaltungswiderstandes 41, wird an die Stromeinstellvorrichtung 31 als Strominformationen ausgegeben, die den Konstantstrom Ic angeben.
<Ausgestaltung der Stromeinstellvorrichtung 31>
Wie in 4 gezeigt, enthält die Stromeinstellvorrichtung 31 einen Mikrocomputer 50 und eine Glättungsschaltung 51. Die Glättungsschaltung 51 enthält einen ersten Widerstand 60, einen zweiten Widerstand 61 und einen Kondensator 62. Der Mikrocomputer 50 ist mit der Temperaturerfassungseinheit 22 und dem Emitter des Transistors 40 verbunden. Der Mikrocomputer 50 ist außerdem mit einem Ende des ersten Widerstands 60 und einem Ende des zweiten Widerstands 61 der Glättungsschaltung 51 verbunden. Das andere Ende des ersten Widerstands 60 ist mit der Basis des Transistors 40 und einem Ende des Kondensators 62 verbunden. Das jeweilige andere Ende des ersten Widerstands 60 und des Kondensators 62 ist geerdet.
Der Mikrocomputer 50 gibt an die Glättungsschaltung 51 ein PWM (Pulsweitenmodulation)-Signal aus, das eine Hochpegelspannung und eine Niederpegelspannung enthält. Die Spannung des PWM-Signals ist eine Spannung in Bezug auf das Erdpotential. Die Hochpegelspannung des PWM-Signals ist eine positive Konstantspannung, z.B. 5 V. Die Niederpegelspannung des PWM-Signals ist eine niedrigere Spannung als die Hochpegelspannung, z.B. 0 V.
Das PWM-Signal wird periodisch von der Niederpegelspannung auf die Hochpegelspannung oder von der Hochpegelspannung auf die Niederpegelspannung umgeschaltet. Der Mikrocomputer 50 stellt den prozentualen Anteil der Zeit ein, in der die Spannung des PWM-Signals in einem Zyklus Hochpegelspannung ist, d.h. das Tastverhältnis. Das Tastverhältnis ist ein Wert, der größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich 1 ist. Je größer das Tastverhältnis ist, desto länger ist die Zeitspanne, in der die Spannung in einem Zyklus die Hochpegelspannung ist.
Wenn die Spannung des PWM-Signals eine Hochpegelspannung ist, fließt Strom vom Mikrocomputer 50 zum ersten Widerstand 60 und zum Kondensator, in dieser Reihenfolge, um den Kondensator 62 zu laden. Der Widerstandswert des ersten Widerstands 60 wird mit R1 bezeichnet. Die Kapazität des Kondensators 62 wird mit C bezeichnet. Je größer die erste Zeitkonstante ist, die durch R1 · C ausgedrückt wird, desto niedriger ist die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 62. Wenn die Spannung des PWM-Signals die Niederpegelspannung ist, fließt Strom vom Kondensator 62 zum ersten Widerstand 60 und zum zweiten Widerstand 61, in dieser Reihenfolge, um den Kondensator 62 zu entladen. Der Widerstandswert des zweiten Widerstands 61 wird als R2 bezeichnet. Je größer die zweite Zeitkonstante ist, die durch (R1+R2) • C ausgedrückt wird, desto kleiner ist die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 62.
Wie oben beschrieben, glättet der Kondensator 62 die Spannung des PWM-Signals durch Laden und Entladen. Die erste und zweite Zeitkonstante sind ausreichend groß. Daher entspricht die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators 62 im Wesentlichen dem Mittelwert der Spannung des PWM-Signals in einem Zyklus. Die durch den Kondensator 62 geglättete Spannung, d.h. die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators 62, wird an die Basis des Transistors 40 angelegt. Die Spannung Vb an der Basis des Transistors 40 ändert sich in Abhängigkeit vom Tastverhältnis des PWM-Signals. Je höher das Tastverhältnis des PWM-Signals ist, desto höher ist die Spannung Vb an der Basis des Transistors 40.
Der Mikrocomputer 50 stellt die Spannung an der Basis Vb durch Einstellung des Tastverhältnisses des PWM-Signals ein. Die Temperaturinformationen werden von der Temperaturerfassungseinheit 22 an den Mikrocomputer 50 ausgegeben. Die Strominformationen werden von der Konstantstromschaltung 30 an den Mikrocomputer 50 ausgegeben. Der Mikrocomputer 50 stellt das Tastverhältnis des PWM-Signals, d.h. die Spannung an der Basis Vb, abhängig von den Temperatur- und Strominformationen ein.
Strom fließt in die Basis des Transistors 40 durch den ersten Widerstand 60 oder vom Kondensator 62.
<Ausgestaltung des Mikrocomputers 50>
5 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile des Mikrocomputers 50 zeigt. Der Mikrocomputer 50 enthält A/D-Wandlereinheiten 70, 71, eine Signalausgabeeinheit 72, eine Speichereinheit 73 und eine Steuereinheit 74. Diese sind mit einem internen Bus 75 verbunden. Die A/D-Wandlereinheit 70 ist außerdem mit der Temperaturerfassungseinheit 22 verbunden. Die A/D-Wandlereinheit 71 ist außerdem mit einem Ende des Schaltungswiderstands 41 der Konstantstromschaltung 30 verbunden. Die Signalausgabeeinheit 72 ist außerdem mit einem Ende des Kondensators 62 der Glättungsschaltung 51 verbunden.
Analoge Temperaturinformationen werden von der Temperaturerfassungseinheit 22 an die A/D-Wandlereinheit 70 ausgegeben. Die analogen Temperaturinformationen sind z.B. eine Spannung, die sich entsprechend der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 ändert. Die A/D-Wandlereinheit 70 wandelt die eingegebenen analogen Temperaturinformationen in digitale Temperaturinformationen um. Die Steuereinheit 74 erhält die digitalen Temperaturinformationen von der A/D-Wandlereinheit 70. Die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20, die durch die von der Steuereinheit 74 ermittelten Temperaturinformationen angegeben wird, entspricht im Wesentlichen der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 zum Zeitpunkt des Ermittelns.
Die Signalausgabeeinheit 72 gibt ein PWM-Signal an die Glättungsschaltung 51 aus. Das Tastverhältnis des PWM-Signals wird von der Steuereinheit 74 eingestellt. Die Glättungsschaltung 51 glättet die Spannung des von der Signalausgabeeinheit 72 ausgegebenen PWM-Signals.
Analoge Strominformationen werden von der Konstantstromschaltung 30 an die A/D-Wandlereinheit 71 ausgegeben. Die analogen Strominformationen sind die Spannung des Emitters des Transistors 40, wie oben beschrieben. Die A/D-Wandlereinheit 71 wandelt die analogen Strominformationen in digitale Strominformationen um. Die Steuereinheit 74 erhält die digitalen Strominformationen von der A/D-Wandlereinheit 71. Der Konstantstrom, der durch die von der Steuereinheit 74 ermittelten Strominformationen angegeben wird, entspricht im Wesentlichen dem Konstantstrom zum Zeitpunkt des Ermittelns.
Die Speichereinheit 73 ist ein nichtflüchtiger Speicher. In der Speichereinheit 73 ist ein Computerprogramm P gespeichert. Die Steuereinheit 74 verfügt über ein Verarbeitungselement, z.B. eine CPU (Central Processing Unit), die eine Verarbeitung durchführt und als Verarbeitungseinheit fungiert. Das Verarbeitungselement der Steuereinheit 74 führt einen Stromeinstellungs- und einen Feineinstellungsprozess durch, indem es das Computerprogramm P ausführt. Der Stromeinstellungsprozess ist ein Prozess des Einstellens des Konstantstroms auf den Sollwert. Der Feineinstellungsprozess ist ein Prozess der Feineinstellung des Konstantstroms.
Es ist zu beachten, dass das Computerprogramm P auch in einem Speichermedium A gespeichert sein kann, so dass es von dem Verarbeitungselement der Steuereinheit 74 gelesen werden kann. In diesem Fall wird das von einer nicht gezeigten Auslesevorrichtung vom Speichermedium A gelesene Computerprogramm P in die Speichereinheit 73 geschrieben. Das Speichermedium A ist eine optische Platte, eine flexible Platte, eine magnetische Platte, eine magnetooptische Platte, ein Halbleiterspeicher, etc. Die optische Platte ist eine CD (Compact Disk)-ROM (Read Only Memory), eine DVD (Digital Versatile Disc)-ROM, eine BD (Blue-ray® Disc), usw. Die Magnetplatte ist zum Beispiel eine Festplatte. Alternativ kann das Computerprogramm P von einer nicht gezeigten externen Vorrichtung heruntergeladen werden, die mit einem nicht gezeigten Kommunikationsnetz verbunden ist, und das heruntergeladene Computerprogramm P kann in die Speichereinheit 73 geschrieben werden.
Die Anzahl der Verarbeitungselemente, über die die Steuereinheit 74 verfügt, ist nicht auf eines beschränkt, sondern kann zwei oder mehr betragen. In diesem Fall können mehrere Verarbeitungselemente zusammenarbeiten, um Prozesse wie den Stromeinstellungs- und den Feineinstellungsprozess gemäß dem Computerprogramm P durchzuführen.
Zusätzlich zum Computerprogramm P sind in der Speichereinheit 73 Referenzwertdaten gespeichert, die einen Referenzwert bezüglich des Durchlasswiderstandswertes des Halbleiterschalters 20 angeben. Der Referenzwert ist der Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters 20, wenn die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 eine vorgegebene Temperatur ist, z.B. 27 °C. Bei Schaltern, die als Halbleiterschalter 20 verwendet werden, treten Herstellungsfehler beim Referenzwert des Schalters auf, d.h. beim Durchlasswiderstandswert des Schalters bei der vorgegebenen Temperatur. Daher misst der Hersteller der Schaltersteuervorrichtung 10 im Voraus den Durchlasswiderstandswert des Schalters, der als Halbleiterschalter 20 der Schaltersteuervorrichtung 10 verwendet wird, bei der vorgegebenen Temperatur und speichert Daten, die den gemessenen Durchlasswiderstandswert angeben, in der Speichereinheit 73 als Referenzwertdaten.
Die Speichereinheit 73 speichert außerdem Sollwertdaten, die den Sollwert des Konstantstroms angeben. Der durch die Sollwertdaten angegebene Sollwert wird von der Steuereinheit 74 aktualisiert. Die Speichereinheit 73 speichert ferner ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 angibt, und ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Sollwert des Tastverhältnisses und dem Sollwert des Konstantstroms des PWM-Signals angibt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters zeigt. Die Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes ist das Verhältnis zum Referenzwert, der durch die Referenzwertdaten angegeben wird. Wenn der Durchlasswiderstand das X-fache des Referenzwerts beträgt, ist die Änderungsrate des Durchlasswiderstands X. X ist eine positive reelle Zahl. Wie in 6 gezeigt, ist die Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes umso höher, je höher die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 ist.
7 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Tastverhältnis und dem Sollwert des Konstantstroms. In dem Bereich, in dem der Sollwert des Konstantstroms über 0 liegt, ist der Sollwert des Tastverhältnisses des PWM-Signals proportional zum Sollwert des Konstantstroms. Je größer der Sollwert des Konstantstroms ist, desto größer ist das Tastverhältnis des PWM-Signals. Solange die Spannung an der Basis des Transistors 40, bezogen auf das Erdpotential, einen bestimmten Wert nicht überschreitet, fließt kein Strom durch den Kollektor und den Emitter des Transistors 40. Daher gibt es eine Vielzahl von Sollwerten für das Tastverhältnis, wenn der Sollwert für den Konstantstrom 0 A beträgt.
Ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 zeigt, und ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Sollwert des Tastverhältnisses und dem Konstantstrom zeigt, werden im Voraus in der Speichereinheit 73 gespeichert.
Stromeinstellungsprozess
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur des Stromeinstellungsprozesses zeigt. Die Steuereinheit 74 führt periodisch den Stromeinstellungsprozess durch. Bei dem Stromeinstellungsprozess erhält die Steuereinheit 74 Temperaturinformationen von der A/D-Wandlereinheit 71 (Schritt S1). Als nächstes legt die Steuereinheit 74 die Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes des Halbleiterschalters 20 auf die Änderungsrate fest, die der Änderungsrate der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 entspricht, die durch die in Schritt S1 erhaltenen Temperaturinformationen angegeben wird (Schritt S2). In Schritt S2 stellt die Steuereinheit 74 die Änderungsrate beispielsweise auf die Änderungsrate ein, die der Umgebungstemperatur entspricht, die durch die in Schritt S1 aus dem Diagramm, das die Beziehung zwischen der Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters zeigt, erhaltenen Temperaturinformationen angegeben wird (siehe 6).
Es ist zu beachten, dass das Verfahren zum Festlegen der Änderungsrate nicht auf das Verfahren unter Verwendung eines Diagramms beschränkt ist; es kann sich zum Beispiel um ein Verfahren handeln, das eine Beziehung zwischen der Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes und der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters ausdrückt. In diesem Fall ersetzt die Steuereinheit 74 die Variable der Umgebungstemperatur in dem relationalen Ausdruck durch die Umgebungstemperatur, die durch die in Schritt S1 erhaltenen Temperaturinformationen angegeben wird, und berechnet die Änderungsrate. Die Steuereinheit 74 legt die Änderungsrate des Durchlasswiderstandswertes auf die berechnete Änderungsrate fest.
Als nächstes berechnet die Steuereinheit 74 den Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters 20 durch Multiplikation der in Schritt S2 festgelegten Änderungsrate mit dem durch die Referenzwertdaten angegebenen Referenzwert (Schritt S3). Anschließend legt die Steuereinheit 74 den Sollwert des von der Konstantstromschaltung 30 gezogenen Konstantstroms auf den Konstantstrom fest, bei dem der Stromschwellenwert ein vorgegebener Zielwert ist (Schritt S4). Wie oben beschrieben, wird der Stromschwellenwert Ith durch Rc · Ic/ Ron ausgedrückt. Rc, Ic und Ron sind der Widerstandswert des Vorrichtungswiderstands 21, der Konstantstrom bzw. der Durchlasswiderstandswert. Der Zielwert des Stromschwellenwerts Ith wird mit Ig bezeichnet, und der Konstantstrom Ic, bei dem der Stromschwellenwert Ith dem Zielwert Ig entspricht, wird ausgedrückt als Ron · Ig/Rc.
In Schritt S4 legt die Steuereinheit 74 den Sollwert des Konstantstroms auf Ron · Ig/Rc fest. Dabei sind der Zielwert Ig und der Widerstandswert Rc Konstanten. Der Durchlasswiderstandswert Ron ist der in Schritt S3 berechnete Durchlasswiderstandswert. Wenn der Durchlasswiderstandswert Ron der Referenzwert ist, wird der Konstantstrom Ic, bei dem der Stromschwellenwert Ith den Zielwert Ig erreicht, als Referenzstromwert bezeichnet. Angenommen, der Durchlasswiderstandswert Ron hat sich entsprechend einer Änderung der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 auf das X-fache des Referenzwerts erhöht. In diesem Fall wird in Schritt S4 der Sollwert des Konstantstroms auf das X-fache des Referenzstromwerts festgelegt. Wie oben beschrieben, ist X eine positive reelle Zahl.
Da der in Schritt S3 berechnete Durchlasswiderstandswert ein Wert ist, der der durch die Temperaturinformationen angegebenen Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 entspricht, ist der in Schritt S4 festgelegte Sollwert ebenfalls ein Wert, der der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 entspricht.
Als nächstes aktualisiert die Steuereinheit 74 den durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert des Konstantstroms auf den in Schritt S4 festgelegten Sollwert (Schritt S5) und legt den Sollwert des Tastverhältnisses des PWM-Signals auf den Sollwert des Tastverhältnisses fest, der dem durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert des Konstantstroms entspricht (Schritt S6). In Schritt S6 legt die Steuereinheit 74 beispielsweise den Sollwert des Tastverhältnisses auf den Sollwert des Konstantstroms fest, der durch die Sollwertdaten in dem Diagramm angegeben wird, die die Beziehung zwischen dem Sollwert des Tastverhältnisses und dem Sollwert des Konstantstroms zeigt (siehe 7).
Es ist zu beachten, dass das Verfahren zur Einstellung des Tastverhältnisses nicht auf das Verfahren unter Verwendung eines Diagramms beschränkt ist; es kann sich z.B. um ein Verfahren handeln, das eine Beziehung zwischen dem Sollwert des Tastverhältnisses und dem Sollwert des Konstantstroms ausdrückt. In diesem Fall berechnet die Steuereinheit 74 den Sollwert des Tastverhältnisses, indem sie die Variable des Sollwerts des Konstantstroms im relationalen Ausdruck durch den Sollwert, der durch die Sollwertdaten angegeben wird, ersetzt. Die Steuereinheit 74 legt den Sollwert des Tastverhältnisses auf den berechneten Sollwert fest.
Als nächstes stellt die Steuereinheit 74 das Tastverhältnis des von der Signalausgabeeinheit 72 ausgegebenen PWM-Signals auf den in Schritt S6 (Schritt S7) festgelegten Sollwert des Tastverhältnisses ein. So wird die Spannung an der Basis des Transistors 40, die von der Stromeinstellvorrichtung 31 angelegt wird, auf den in Schritt S6 festgelegten Sollwert des Tastverhältnisses eingestellt, d.h. auf die Spannung, die dem in Schritt S4 festgelegten Sollwert des Konstantstroms entspricht. Wie oben beschrieben, ist die Spannung an der Basis umso höher, je höher das Tastverhältnis ist. Der Konstantstrom wird auf einen Wert eingestellt, der der eingestellten Spannung an der Basis entspricht. Wie oben beschrieben, gilt: Je höher die Spannung an der Basis, desto höher der Konstantstrom.
Die Steuereinheit 74 beendet den Stromeinstellungsprozess nach der Durchführung von Schritt S7. Die Steuereinheit 74 stellt den Konstantstrom auf einen Wert ein, der dem Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters 20 entspricht, indem sie periodisch den Stromeinstellungsprozess durchführt.
Effekte des Stromeinstellungsprozesses
9 ist eine erläuternde Darstellung der Effekte des Stromeinstellungsprozesses. 9 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Durchlasswiderstandswert und einer Umgebungstemperatur darstellt, ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Konstantstrom und der Umgebungstemperatur darstellt, und ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Stromschwellenwert und der Umgebungstemperatur darstellt. Die Umgebungstemperatur ist dabei die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20.
Die Temperatur des Halbleiterschalters 20, d.h. die Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20, ändert sich aus verschiedenen Gründen. Wie in 9 gezeigt, ändert sich bei einer Änderung der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 auch der Durchlasswiderstandswert des Halbleiterschalters 20. Die Steuereinheit 74 führt periodisch den Stromeinstellungsprozess durch. Auf diese Weise ändert sich der Konstantstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 in gleicher Weise wie der Durchlasswiderstandswert. Wenn der Durchlasswiderstandswert aufgrund der Änderung der Umgebungstemperatur das X-fache des Referenzwerts beträgt, wird der Konstantstrom durch den Stromeinstellungsprozess auf das X-fache des Referenzstromwerts eingestellt. Wie oben beschrieben, ist X eine positive reelle Zahl, und der Referenzstromwert ist der Konstantstrom, bei dem der Stromschwellenwert der Zielwert ist, wenn der Durchlasswiderstandswert der Referenzwert ist. Da der Konstantstrom wie oben beschrieben eingestellt wird, wird der Stromschwellenwert unabhängig von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 auf einem konstanten Zielwert gehalten, wie in 9 dargestellt.
Feineinstellungsprozess
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur des Feineinstellungsprozesses zeigt. Beim Stromeinstellungsprozess wird das Tastverhältnis des PWM-Signals, d.h. die Spannung an der Basis des Transistors 40, so eingestellt, dass der Konstantstrom den Sollwert erreicht. Es ist jedoch möglich, dass der Stromeinstellungsprozess den tatsächlichen Konstantstrom nicht auf den Sollwert einstellt. Der Feineinstellungsprozess ist ein Verfahren zur Einstellung des tatsächlichen Konstantstroms auf den Sollwert. Die Steuereinheit 74 führt periodisch den Feineinstellungsprozess durch.
Bei dem Feineinstellungsprozess liest die Steuereinheit 74 den durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert des Konstantstroms (Schritt S11) und erhält Strominformationen von der A/D-Wandlereinheit 71 (Schritt S12). Wie oben beschrieben, sind die Strominformationen die Spannung zwischen den beiden Enden des Schaltungswiderstands 41 und geben den aktuellen Konstantstrom an. Anschließend prüft die Steuereinheit 74, ob der tatsächliche Konstantstrom, der durch die in Schritt S12 erhaltene Strominformation angegeben wird, mit dem in Schritt S11 gelesenen Sollwert übereinstimmt (Schritt S13). Der in Schritt S13 verwendete Begriff „Übereinstimmung“ ist hier nicht auf seine enge Bedeutung beschränkt. Wenn beispielsweise der Differenzwert zwischen dem tatsächlichen Konstantstrom und dem Sollwert kleiner als ein vorgegebener Wert ist, kann die Steuereinheit 74 in Schritt S13 bestimmen, dass der tatsächliche Stromwert mit dem Sollwert übereinstimmt. Wenn in diesem Fall der Differenzwert zwischen dem tatsächlichen bzw. Strom-Istwert und dem Sollwert größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, stellt die Steuereinheit 74 in Schritt S13 fest, dass sich der Strom-Istwert vom Sollwert unterscheidet. Der vorbestimmte Wert wird im Voraus festgelegt; beispielsweise ist dies ein Wert, der als Fehler angesehen werden kann.
Wird festgestellt, dass der tatsächliche bzw. Ist-Konstantstrom mit dem Sollwert übereinstimmt (JA in Schritt S13), beendet die Steuereinheit 74 den Feineinstellungsprozess. Wenn festgestellt wird, dass der tatsächliche Konstantstrom nicht mit dem Sollwert übereinstimmt, d.h. der tatsächliche Konstantstrom vom Sollwert abweicht (NEIN in Schritt S13), bestimmt die Steuereinheit 74, dass der tatsächliche Konstantstrom, der durch die in Schritt S12 erhaltenen Strominformationen angegeben wird, den in Schritt S11 gelesenen Sollwert überschreitet (Schritt S14). Wenn festgestellt wird, dass der tatsächliche Konstantstrom den Sollwert überschreitet (JA in S14), reduziert die Steuereinheit 74 das Tastverhältnis des von der Signalausgabeeinheit 72 ausgegebenen PWM-Signals (Schritt S15). Dadurch wird die Spannung an der Basis des Transistors 40 reduziert und der Konstantstrom verringert. Als erstes Beispiel kann das Ausmaß der Reduzierung des Tastverhältnisses ein konstanter Wert sein. Als zweites Beispiel kann das Ausmaß der Reduzierung des Tastverhältnisses ein Betrag sein, der dem Differenzwert zwischen dem Konstantstrom und dem Sollwert entspricht. In diesem Fall gilt: Je größer der Differenzwert, desto größer die Reduzierung.
Wenn festgestellt wird, dass der tatsächliche Konstantstrom den Sollwert nicht überschreitet (NEIN in S14), ist der tatsächliche Konstantstrom kleiner als der Sollwert, so dass die Steuereinheit 74 das Tastverhältnis des von der Signalausgabeeinheit 72 ausgegebenen PWM-Signals erhöht (Schritt S16). Dadurch steigt die Spannung an der Basis des Transistors 40, und der Konstantstrom nimmt zu. Als erstes Beispiel kann das Ausmaß der Erhöhung des Tastverhältnisses ein konstanter Wert sein. Als zweites Beispiel kann das Ausmaß der Erhöhung des Tastverhältnisses ein Betrag sein, der dem Differenzwert zwischen dem Konstantstrom und dem Sollwert entspricht. In diesem Fall gilt: Je größer der Differenzwert, desto größer die Erhöhung.
Wenn in Schritt S13 festgestellt wird, dass der tatsächliche Konstantstrom mit dem Sollwert übereinstimmt, beendet die Steuereinheit 74 den Feineinstellungsprozess, und wenn festgestellt wird, dass der tatsächliche Konstantstrom nicht mit dem Sollwert übereinstimmt, stellt die Steuereinheit 74 die Spannung an der Basis des Transistors 40 ein, der in der Konstantstromschaltung 30 enthalten ist. Daher bedeutet die Durchführung von Schritt S13 die Bestimmung, ob die Spannung an der Basis des Transistors 40 abhängig vom Differenzwert zwischen dem Konstantstrom, der durch die in Schritt S12 erhaltenen Strominformationen angegeben wird, und dem durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Nach der Durchführung von Schritt S15 oder Schritt S16 führt die Steuereinheit 74 erneut Schritt S13 durch. Weicht der tatsächliche Konstantstrom vom Sollwert ab, stellt die Steuereinheit 74 das Tastverhältnis des von der Signalausgabeeinheit 72 ausgegebenen PWM-Signals, d.h. die Spannung an der Basis des Transistors 40, wiederholt ein, bis der tatsächliche Konstantstrom dem Sollwert entspricht. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 74 den tatsächlichen Konstantstrom, der von der Konstantstromschaltung 30 gezogen wird, auf den durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert einstellen, d.h. an den in Schritt S4 des Stromeinstellungsprozesses festgelegten Sollwert. Hier ist der Begriff „Übereinstimmung“ in Bezug auf die Konstantstromschaltung und den Sollwert nicht auf seine strenge Bedeutung beschränkt.
Weitere Anmerkungen
Die Strominformationen beschränken sich nicht auf die Spannung zwischen den beiden Enden des Schaltungswiderstands 41; es kann sich beispielsweise um die Spannung zwischen den beiden Enden des Vorrichtungswiderstands 21 handeln. In diesem Fall kann der Konstantstrom berechnet werden, indem die Spannung zwischen den beiden Enden des Vorrichtungswiderstands 21 durch den Widerstandswert des Vorrichtungswiderstands 21 geteilt wird. Außerdem kann im Strompfad des Konstantstroms ein Widerstand vor dem Transistor 40 angeordnet sein. In diesem Fall können die Strominformationen die Spannung zwischen den beiden Enden dieses Widerstands sein.
Die Einstellung des Tastverhältnisses des PWM-Signals ist gleichbedeutend mit der Einstellung der Spannung an der Basis des Transistors 40. Daher kann der Mikrocomputer 50 direkt die Spannung an der Basis des Transistors 40 und nicht das Tastverhältnis des PWM-Signals einstellen. Je höher das Tastverhältnis des PWM-Signals ist, desto höher ist die Spannung an der Basis des Transistors 40, so dass die Steuereinheit 74 den Sollwert der Spannung an der Basis in der gleichen Weise wie den Sollwert des Tastverhältnisses einstellt. In der Ausgestaltung, in der die Spannung an der Basis des Transistors 40 direkt eingestellt wird, enthält der Mikrocomputer 50 anstelle der Signalausgabeeinheit eine Spannungsanlegeeinheit, die eine Spannung direkt an die Basis des Transistors 40 anlegt. Die Spannungsanlegeeinheit ist mit der Basis des Transistors 40 verbunden und stellt die Spannung an der Basis entsprechend den Anweisungen des Mikrocomputers 50 ein.
Ausführungsform 2
Die Konstantstromschaltung 30 von Ausführungsform 1 wird durch den Transistor 40 und den Schaltungswiderstand 41 realisiert. Die Ausgestaltung der Konstantstromschaltung, die einen Konstantstrom zieht, ist jedoch nicht auf die Ausgestaltung der Konstantstromschaltung 30 beschränkt.
Im Folgenden werden die Besonderheiten von Ausführungsform 2 beschrieben, die sich von Ausführungsform 1 unterscheiden. Sie ist identisch mit Ausführungsform 1 mit Ausnahme der unten beschriebenen Ausgestaltungen. Daher werden identische Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1 denjenigen Komponenten zugeordnet, die mit denen von Ausführungsform 1 identisch sind, und deren Beschreibung wird weggelassen.
Ausgestaltung der Stromsteuervorrichtung
11 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung der Hauptteile einer Stromsteuervorrichtung 26a in Ausführungsform 2 zeigt. Die Schaltersteuervorrichtung 10 von Ausführungsform 2 enthält alle Komponenten der Schaltersteuervorrichtung 10 von Ausführungsform 1 mit Ausnahme der Stromsteuervorrichtung 26. Die Schaltersteuervorrichtung 10 von Ausführungsform 2 enthält die Stromsteuervorrichtung 26a anstelle der Stromsteuervorrichtung 26. Die Stromsteuervorrichtung 26a enthält eine Konstantstromschaltung 30a, eine Stromeinstellvorrichtung 31a und einen Regler 32. Die Stromeinstellvorrichtung 31a enthält einen Mikrocomputer 50.
Das andere Ende des Vorrichtungswiderstands 21 ist mit der Konstantstromschaltung 30a verbunden. Die Konstantstromschaltung 30a ist geerdet. Der Drain des Halbleiterschalters 20 ist mit dem Regler 32 verbunden. Der Regler 32 ist mit der Konstantstromschaltung 30 und dem Mikrocomputer 50 der Stromeinstellvorrichtung 31a verbunden. Die Temperaturerfassungseinheit 22 ist mit dem Mikrocomputer 50 der Stromeinstellvorrichtung 31a verbunden. Der Mikrocomputer 50 ist außerdem mit der Konstantstromschaltung 30 verbunden.
Die Konstantstromschaltung 30a der Stromeinstellvorrichtung 31a zieht aus dem Pluspol der Batterie 11 über den Vorrichtungswiderstand 21 einen Konstantstrom in derselben Weise wie die Konstantstromschaltung 30 von Ausführungsform 1. Der Regler 32 reduziert die Ausgangsspannung der Batterie 11 in Bezug auf das Erdpotential auf eine Zielspannung und legt die Zielspannung an die Konstantstromschaltung 30a an. Der Strom fließt also vom Regler 32 zur Konstantstromschaltung 30a. Die Zielspannung ist eine Spannung in Bezug auf das Erdpotential. Der Strom, der vom Regler 32 zur Konstantstromschaltung 30a fließt, wird als „Referenzstrom“ bezeichnet. Der Referenzstrom wird mit Ir bezeichnet.
Der von der Konstantstromschaltung 30a gezogene Konstantstrom Ic entspricht im Wesentlichen dem K-fachen des Referenzstroms Ir. K ist eine positive reelle Zahl. Der Referenzstrom Ir ändert sich mit der Zielspannung. Daher wird der Konstantstrom Ic durch Einstellen der Zielspannung eingestellt.
Der Mikrocomputer 50 erhält Temperaturinformationen von der Temperaturerfassungseinheit 22 wie in Ausführungsform 1. Der Mikrocomputer 50 erhält außerdem Strominformationen, die den Konstantstrom Ic aus der Konstantstromschaltung 30a angeben. Der Mikrocomputer 50 stellt die vom Regler 32 an die Konstantstromschaltung 30a angelegte Spannung abhängig von den erhaltenen Temperatur- und Strominformationen ein.
Wie oben beschrieben, funktionieren die Konstantstromschaltung 30a und die Stromeinstellvorrichtung 31a in gleicher Weise wie die Konstantstromschaltung 30 bzw. die Stromeinstellvorrichtung 31a von Ausführungsform 1.
Ausgestaltung der Konstantstromschaltung 30a
Die Konstantstromschaltung 30a enthält einen ersten Schaltungswiderstand 80, einen zweiten Schaltungswiderstand 81 und eine Stromspiegelungsschaltung 82. Die Stromspiegelungsschaltung 82 enthält einen ersten Transistor B1 und einen zweiten Transistor B2. Der erste Transistor B1 und der zweite Transistor B2 sind jeweils ein npn-Bipolartransistor.
Ein Ende des ersten Schaltungswiderstands 80 ist mit dem anderen Ende des Vorrichtungswiderstands 21 verbunden. Das andere Ende des ersten Schaltungswiderstands 80 ist mit dem Kollektor des ersten Transistors B1 verbunden. Ein Ende des zweiten Schaltungswiderstands 81 ist mit dem Regler 32 verbunden. Das andere Ende des zweiten Schaltungswiderstands 81 ist mit dem Kollektor und der Basis des zweiten Transistors B2 verbunden. Die Basis des ersten Transistors B1 ist mit der Basis des zweiten Transistors B2 verbunden. Die Emitter des ersten Transistors B1 und des zweiten Transistors B2 sind geerdet. Beide Enden des ersten Schaltungswiderstands 80 sind mit dem Mikrocomputer 50 verbunden.
Der Konstantstrom Ic fließt vom Pluspol der Batterie 11 zum Vorrichtungswiderstand 21, zum ersten Schaltungswiderstand 80 und zum ersten Transistor B1, und zwar in dieser Reihenfolge. Im ersten Transistor B1 fließt der Konstantstrom Ic zum Kollektor und zur Basis, und zwar in dieser Reihenfolge. Der Referenzstrom Ir fließt vom Regler 32 zum zweiten Schaltungswiderstand 81 und zum zweiten Transistor B2, und zwar in dieser Reihenfolge. Im zweiten Transistor B2 fließt der größte Teil des Referenzstroms Ir zum Kollektor und zur Basis, und zwar in dieser Reihenfolge. Im zweiten Transistor B2 entspricht der Strom, der durch den Kollektor und die Basis fließt, im Wesentlichen dem Referenzstrom Ir.
Wie oben beschrieben, sind der Emitter und die Basis des ersten Transistors B1 mit dem Emitter bzw. der Basis des zweiten Transistors B2 verbunden. Daher entspricht die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des ersten Transistors B1 der Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors B2. Bei einem npn-Bipolartransistor wird der Kollektorstrom, der in dieser Reihenfolge durch den Kollektor und den Emitter fließt, durch die Spannung zwischen Emitter und Basis bestimmt. Daher wird der Konstantstrom Ic auf das K-fache des Referenzstroms Ir eingestellt.
Die Beziehung zwischen dem Kollektorstrom und der Spannung zwischen Emitter und Basis wird als „Transistorkennlinie“ bezeichnet. Wenn die Transistorkennlinien des ersten Transistors B1 und des zweiten Transistors B2 gleich sind, entspricht der Konstantstrom Ic im Wesentlichen dem Referenzstrom Ir. Je größer die vom Regler 32 an ein Ende des zweiten Schaltungswiderstands 81 der Konstantstromschaltung 30a angelegte Zielspannung ist, desto größer ist der Referenzstrom Ir.
Der Mikrocomputer 50 gibt Zielinformationen aus, die den Sollwert der Zielspannung an den Regler 32 angeben. Der Regler 32 stellt die an einem Ende des zweiten Schaltungswiderstands 81 der Konstantstromschaltung 30a anliegende Zielspannung auf den Sollwert ein. Der Mikrocomputer 50 stellt die Zielspannung ein, indem er Zielinformationen mit verschiedenen Sollwerten an den Regler 32 ausgibt.
Die Spannung zwischen den beiden Enden des ersten Schaltungswiderstands 80 wird ausgedrückt als (Widerstandswert des ersten Schaltungswiderstands 80) • Ic. Da der Widerstandswert des ersten Schaltungswiderstands 80 ein konstanter Wert ist, kann der Konstantstrom Ic berechnet werden, indem die Spannung zwischen den beiden Enden des ersten Schaltungswiderstands 80 durch den Widerstandswert des ersten Schaltungswiderstands 80 geteilt wird. Die Spannung zwischen den beiden Enden des ersten Schaltungswiderstands 80 wird an den Mikrocomputer 50 als Strominformationen ausgegeben, die den Konstantstrom Ic angeben.
Der Mikrocomputer 50 stellt die vom Regler 32 angelegte Zielspannung abhängig von den von der Temperaturerfassungseinheit 22 eingegebenen Temperaturinformationen und dem von der Konstantstromschaltung 30a eingegebenen Strom ein.
Ausgestaltung des Mikrocomputers 50
12 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung einer Haupteinheit des Mikrocomputers 50 zeigt. Der Mikrocomputer 50 von Ausführungsform 2 enthält alle Komponenten des Mikrocomputers 50 von Ausführungsform 1 mit Ausnahme der Signalausgabeeinheit 72. Der Mikrocomputer 50 von Ausführungsform 2 enthält anstelle der Signalausgabeeinheit 72 eine Spannungseinstelleinheit 76. Die Spannungseinstelleinheit 76 ist separat mit dem internen Bus 75 und dem Regler 32 verbunden.
Die A/D-Wandlereinheit 71 funktioniert auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1. Die in die A/D-Wandlereinheit 71 eingegebenen Strominformationen beziehen sich jedoch nicht auf die Spannung zwischen den beiden Enden des Schaltungswiderstands 41, sondern auf die Spannung zwischen den beiden Enden des ersten Schaltungswiderstands.
Die Spannungseinstelleinheit 76 stellt die Zielspannung ein, die der Regler 32 an ein Ende des zweiten Schaltungswiderstands 81 der Konstantstromschaltung 30a anlegt, indem sie Zielinformationen ausgibt, die verschiedene Sollwerte angeben. Die Spannungseinstelleinheit 76 stellt die Sollspannung entsprechend den Anweisungen der Steuereinheit 74 ein.
Stromeinstellungsprozess
Die Steuereinheit 74 führt einen Stromeinstellungsprozess durch, der dem in 8 dargestellten Stromeinstellungsprozess von Ausführungsform 1 ähnelt. In Schritt S6 von Ausführungsform 2 legt die Steuereinheit 74 anstelle des Tastverhältnisses des PWM-Signals den Sollwert der Zielspannung auf den Sollwert der Zielspannung fest, der dem durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert des Konstantstroms entspricht. In Schritt S6 kann die Steuereinheit 74, wie in Ausführungsform 1, den Sollwert der Zielspannung anhand eines Diagramms festlegen, das die Beziehung zwischen dem Sollwert der Zielspannung und dem Sollwert des Konstantstroms zeigt. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 74 in Schritt S6 den Sollwert der Zielspannung unter Verwendung eines relationalen Ausdrucks festlegen, der die Beziehung zwischen dem Sollwert der Zielspannung und dem Sollwert des Konstantstroms zeigt. In Schritt S6 wird der Sollwert der Zielspannung umso größer, je größer der Sollwert des Konstantstroms ist.
In Schritt S7 von Ausführungsform 2 weist die Steuereinheit 74 die Spannungseinstelleinheit 76 an, die Sollspannung auf den in Schritt S6 festgelegten Sollwert einzustellen. Nach der Durchführung von Schritt S7 beendet die Steuereinheit 74 den Stromeinstellungsprozess.
Feineinstellungsprozess
Die Steuereinheit 74 führt einen Feineinstellungsprozess durch, der dem in 10 dargestellten Feineinstellungsprozess von Ausführungsform 1 ähnelt. In Schritt S15 von Ausführungsform 2 weist die Steuereinheit 74 die Spannungseinstelleinheit 76 an, die Zielspannung und nicht das Tastverhältnis des PWM-Signals zu reduzieren. Als erstes Beispiel kann das Ausmaß der Reduzierung der Zielspannung ein konstanter Wert sein. Als zweites Beispiel kann das Ausmaß der Reduzierung der Zielspannung ein Betrag sein, der dem Differenzwert zwischen dem tatsächlichen Konstantstrom und dem Sollwert des Konstantstroms entspricht. In diesem Fall gilt: Je größer der Differenzwert, desto größer die Reduzierung.
In Schritt S16 von Ausführungsform 2 weist die Steuereinheit 74 die Spannungseinstelleinheit 76 an, die Zielspannung und nicht das Tastverhältnis des PWM-Signals zu erhöhen. Als erstes Beispiel kann das Ausmaß der Erhöhung der Zielspannung ein konstanter Wert sein. Als zweites Beispiel kann das Ausmaß der Erhöhung der Zielspannung ein Betrag sein, der dem Differenzwert zwischen dem tatsächlichen Konstantstrom und dem Sollwert des Konstantstroms entspricht. In diesem Fall gilt: Je größer der Differenzwert, desto größer die Erhöhung.
Wie in Ausführungsform 1 führt die Steuereinheit 74 nach der Durchführung von Schritt S15 oder Schritt S16 erneut den Schritt S13 aus. Weicht der tatsächliche Konstantstrom vom Sollwert ab, stellt die Steuereinheit 74 die vom Regler 32 angelegte Sollspannung wiederholt ein, bis der tatsächliche Konstantstrom dem Sollwert entspricht. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 74 den tatsächlichen Konstantstrom, der von der Konstantstromschaltung 30 gezogen wird, auf den durch die Sollwertdaten angegebenen Sollwert einstellen, d.h. an den in Schritt S4 des Stromeinstellungsprozesses festgelegten Sollwert.
Effekte der Schaltersteuervorrichtung 10
Die Schaltersteuervorrichtung 10 von Ausführungsform 2 liefert die gleichen Effekte wie die Schaltersteuervorrichtung 10 von Ausführungsform 1. Daher wird verhindert, dass ein Überstrom, der den Stromschwellenwert stark überschreitet, durch den Halbleiterschalter 20 fließt, und der Stromschwellenwert wird auf einem konstanten Wert gehalten, der unabhängig von der Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters 20 ist.
Anmerkungen zu Ausführungsform 2
In Ausführungsform 2 ist das Verfahren zur Einstellung des Konstantstroms Ic nicht auf ein Verfahren zur Einstellung der Zielspannung beschränkt. Die Zielspannung kann unveränderlich gehalten werden. In diesem Fall wird z.B. ein variabler Widerstand anstelle des ersten Schaltungswiderstands 80 angeschlossen. Der Konstantstrom Ic kann durch Einstellen des Widerstandswerts des variablen Widerstands eingestellt werden. In dieser Ausgestaltung stellt der Mikrocomputer 50 den Widerstandswert des variablen Widerstands ein, anstatt die Zielspannung einzustellen. Je kleiner der Widerstandswert des variablen Widerstands ist, desto größer ist der Konstantstrom Ic. Daher wird der Widerstandswert des variablen Widerstands erhöht, anstatt die Zielspannung zu verringern. Der Widerstandswert des variablen Widerstands wird verringert, anstatt die Zielspannung zu erhöhen.
In Ausführungsform 2 sind der erste Transistor B1 und der zweite Transistor B2 nicht auf einen npn-Bipolartransistor beschränkt, sondern sie können beispielsweise jeweils ein N-Kanal-FET sein.
Varianten der Ausführungsformen 1 und 2
Eine Vorrichtung, in der die Stromsteuervorrichtung 26 von Ausführungsform 1 oder die Stromsteuervorrichtung 26a von Ausführungsform 2 verwendet wird, ist nicht auf die Schaltersteuervorrichtung 10 beschränkt. Die Stromsteuervorrichtungen 26 und 26a können jeweils in einer Vorrichtung verwendet werden, die einen Konstantstrom an eine Last liefert.
In den Ausführungsformen 1 und 2 ist der Halbleiterschalter 20 nicht auf einen N-Kanal-MOSFET beschränkt, sondern er kann ein beliebiger Halbleiterschalter sein, dessen Durchlasswiderstandswert sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ändert. Der Halbleiterschalter 20 kann z.B. ein Halbleiterschalter sein, dessen Durchlasswiderstandswert sich verringert, wenn die Umgebungstemperatur sinkt.
Die offenbarten Ausführungsformen 1 und 2 sollten in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend betrachtet werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche und nicht durch die obige Bedeutung angegeben, und alle Änderungen, die unter den Wortlaut der Ansprüche und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen vom Schutzbereich der Erfindung umfasst sein.
Bezugszeichenliste

1: Stromversorgungssystem
10: Schaltersteuervorrichtung
11: Batterie
12: Last
20: Halbleiterschalter
21: Vorrichtungswiderstand (zweiter Widerstand)
22: Temperaturerfassungseinheit
23: Treiberschaltung (Schalteinheit)
24: Controller
25: Komparator
26, 26a: Stromsteuervorrichtung
30, 30a: Konstantstromschaltung
31, 31a: Stromeinstellvorrichtung
32: Regler
40: Transistor
41: Schaltungswiderstand
50: Mikrocomputer
51: Glättungsschaltung
60: Erster Widerstand
61: Zweiter Widerstand
62: Kondensator
70, 71: A/D-Wandlereinheiten
72: Signalausgabeeinheit
73: Speichereinheit
74: Steuereinheit (Verarbeitungseinheit)
75: Interner Bus
76: Spannungseinstelleinheit
80: Erster Schaltungswiderstand
81: Zweiter Schaltungswiderstand
82: Stromspiegelungsschaltung
A: Speichermedien
B1: Erster Transistor
B2: Zweiter Transistor
P: Computerprogramm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017229138 A [0006]

Claims

Stromsteuervorrichtung, aufweisend: eine Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung einen Konstantstrom zieht, der von der angelegten Spannung abhängt, und eine Verarbeitungseinheit zur Durchführung einer Verarbeitung, wobei die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist: einen Sollwert für den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom festzulegen, die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einzustellen, Strominformationen zu erhalten, die den Konstantstrom angeben, der von der Konstantstromschaltung gezogen wird, und zu bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Stromsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Konstantstromschaltung aufweist: einen npn-Bipolartransistor, dessen Kollektor stromaufwärts von seinem Emitter in einem Strompfad des Konstantstroms liegt, und einen Widerstand, der im Strompfad stromabwärts des Bipolartransistors liegt, wobei die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, die Spannung der Basis des Bipolartransistors der Konstantstromschaltung auf die Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einzustellen.
Stromsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Strominformationen eine Spannung zwischen zwei Enden des Widerstands sind.
Stromsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, aufweisend: eine Signalausgabeeinheit zum Ausgeben eines PWM-Signals und eine Glättungsschaltung zum Glätten der Spannung des von der Signalausgabeeinheit ausgegebenen PWM-Signals, wobei die durch die Glättungsschaltung geglättete Spannung an die Basis des Bipolartransistors angelegt wird, und wobei die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, das Tastverhältnis des PWM-Signals gemäß dem festgelegten Sollwert einzustellen.
Schaltersteuervorrichtung, aufweisend: einen Halbleiterschalter, durch den ein Strom fließt, einen zweiten Widerstand, der mit einem stromaufwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters verbunden ist, eine Schalteinheit zum Ausschalten des Halbleiterschalters, wenn eine Schalterspannung an einem stromabwärts gelegenen Ende des Halbleiterschalters geringer ist als eine Widerstandsspannung eines stromabwärts gelegenen Endes des zweiten Widerstands, eine Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung über den zweiten Widerstand einen Konstantstrom in Abhängigkeit von der angelegten Spannung zieht, und eine Verarbeitungseinheit zur Durchführung einer Verarbeitung, wobei die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist: einen Sollwert für den von der Konstantstromschaltung gezogenen Konstantstrom festzulegen, die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert einzustellen, Strominformationen zu erhalten, die den Konstantstrom angeben, der von der Konstantstromschaltung gezogen wird, und zu bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Schaltersteuervorrichtung nach Anspruch 5, mit einer Temperaturerfassungseinheit zum Erfassen einer Umgebungstemperatur des Halbleiterschalters, wobei die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, den Sollwert des von der Konstantstromschaltung aufgenommenen Konstantstroms gemäß der von der Temperaturerfassungseinheit erfassten Umgebungstemperatur festzulegen.
Stromsteuerverfahren, bei dem ein Computer die folgenden Schritte durchführt: Festlegen eines Wertes für einen Konstantstrom einer Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung den Konstantstrom in Abhängigkeit von der angelegten Spannung zieht, Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert, Erhalten von Strominformationen, die den Konstantstrom angeben, der von der Konstantstromschaltung gezogen wird, und Bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.
Computerprogramm, das einen Computer veranlasst, die folgenden Schritte auszuführen: Festlegen eines Wertes für einen Konstantstrom einer Konstantstromschaltung, an die eine Spannung angelegt wird, wobei die Konstantstromschaltung den Konstantstrom in Abhängigkeit von der angelegten Spannung zieht, Einstellen der an die Konstantstromschaltung angelegten Spannung auf eine Spannung gemäß dem festgelegten Sollwert, Erhalten von Strominformationen, die den Konstantstrom angeben, der von der Konstantstromschaltung gezogen wird, und Bestimmen, ob die an die Konstantstromschaltung angelegte Spannung abhängig von einem Differenzwert zwischen dem durch die erhaltenen Strominformationen angegebenen Konstantstrom und dem festgelegten Sollwert eingestellt werden soll oder nicht.