JP2015090369A - 誘導素子の駆動を監視するための装置、および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導素子の駆動を監視するための装置、および方法を提供する。【解決手段】誘導素子１２の駆動を監視する装置２８であって、電流測定素子２０が誘導素子に対して直列に接続され、電流測定素子を通って流れる電流２７を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号ｓ１を定め、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付け第１の信号に対して予め設定可能な時間的ずれを有する離散時間および離散値の第２の信号を定め、第１の信号と第２の信号との比較から、分路２６の存在を推測するよう構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、請求項１の上位概念に記載の装置、および同等の独立請求項に記載の方法のような、誘導素子の駆動を監視するための装置、および方法に関する。

市場から、例えば車両の自動変速機の変速レバー制御のための、または内燃機関の噴射弁のための、電磁アクチュエータが公知である。その際に、誘導素子には、予め設定可能な時間の間、定められた平均値の電流が供給される。特に、誘導素子は、予め設定可能な周波数で、および、予め設定可能なデューティサイクルで周期的に作動電圧に接続され、これにより、上記平均値、および、これに続いて、例えば弁の所定の開口断面が得られる。

誘導素子を駆動するための電子回路は、例えば電流制御器と呼ばれる。さらに、誘導素子への起こりうる電気的な分路が、無視できない規模において誘導素子の駆動を害しうることが知られている。この専門分野における特許文献としては、例えば、独国特許出願公開第１０２００６０２９３８９号明細書が挙げられる。

本発明の根底にある問題は、請求項１に記載の装置、および、同等の独立請求項に記載の方法によって解決される。有利な発展形態は従属請求項に示される。

さらに、本発明にとって重要な特徴が以下の明細書の記載および図面において見いだされ、この特徴は、単独でもまたは様々な組み合わせにおいても本発明にとって重要でありうるが、そのことについて再度明示的に指摘されない。

本発明は、誘導素子の駆動を監視する装置であって、電流測定素子が誘導素子に対して直列に接続される、上記装置に関する。本発明によれば、装置は、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号を定め、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付け第１の信号に対して予め設定可能な時間的ずれを有する離散時間および離散値の第２の信号を定め、さらに、第１の信号と第２の信号との比較から、分路の存在を推測するよう構成される。

分路は一般に、誘導素子の端子から大地電位または作動電圧の電位等までの望まれない寄生抵抗である。分路が比較的低インピーダンス（ｎｉｅｄｅｒｏｈｍｉｇ）である場合には、短絡として比較的良好に検知される。分路が比較的高インピーダンス（ｈｏｃｈｏｈｍｉｇ）である場合には、この分路は、良好には検知できず、または全く検知できないが、誘導素子の駆動に対してさほど影響を与えない。その意味において、本明細書では特に「低インピーダンス」でも「高インピーダンス」でもない分路が検討される。

本発明に係る装置はデジタル信号によって動作し、これにより特に、構想可能なアナログ的な実現に対して、構成の簡略化およびチップ費用の低減が可能となる。同様に、装置の温度の安定性は、デジタル信号を利用することによって比較的良好である。さらに、装置が代替的に、様々な大きさの誘導素子を監視できるべきである場合には、改善されたフレキシビリティが得られる。これにより、装置は、場合によっては簡単な形態でも利用可能である。したがって、本発明も、特に簡単に適用可能である。なぜならば、想定可能な代替的な装置とは異なって、電流測定素子を通って流れる電流のための評価すべき１つ以上の測定時点を、明示的に予め設定する必要がないからである。これにより、本発明に係る装置のために、例えば誘導素子の様々な勾配の切替エッジ（Ｓｃｈａｌｔｆｌａｎｋｅ）に関して、向上したロバスト性が得られる。さらに、本発明によれば、誘導素子の各切り替え動作に対する時間的同期が必要ではない。本発明に係る装置のさらなる別の利点は、好適に測定抵抗である測定素子が、比較的低インピーダンスで実現可能であることである。

一構成において、装置は、電流測定素子内で発生する電圧降下であって、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付ける上記電圧降下が確認されて、ＡＤ変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ。アナログ−デジタル変換器とも呼ばれる。）によって、特にシグマデルタＡＤ変換器によって第１の信号へと変換されることで、第１の信号を定めるよう構成される。特に、誘導素子の電流制御のために場合によっては既に存在するＡＤ変換器を、本発明の機能のために一緒に利用することが可能であり、これにより、さらなるコストの節約が可能である。その際に、シグマデルタＡＤ変換器は、誘導素子の駆動を本発明に基づいて監視するために特に良好に適している。その際に、シグマデルタＡＤ変換器は、例えば、いわゆる一次の変換器として、または、二次の変換器もしくはより高次の変換器として実現されてもよい。代替的に、本発明によれば、分解能が４ビット、８ビット、１２ビット、１６ビット等の、ほぼ任意の他のアナログ−デジタル変換器が利用されてもよい。

さらなる別の構成において、装置は、第２の信号を、遅延操作により第１の信号から獲得するよう構成される。このことは、デジタル素子を利用すると特に簡単かつ精確に可能であり、これにより、コストが節約され、装置のロバスト性が改善される。

さらなる別の構成において、装置は、上記比較の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
第１の信号と第２の信号との間の差異を特徴付ける信号を、特に第１の信号と第２の信号との差分形成を利用して形成する工程と、
第１の信号と第２の信号との間の差異を特徴付ける信号、および／または、当該差異を特徴付ける信号から導出される信号と、対応する予め設定可能な閾値とを比較する工程と、を実行するよう構成される。閾値を利用して、特に、それ以降は「深刻である」として分路を判断する基準を予め設定することも可能である。したがって、装置のロバスト性が向上し、適用の可能性が有利に拡大される。

さらに、装置は、第１の信号と第２の信号との間の差異を特徴付ける信号、および／または、当該差異を特徴付ける信号から導出される信号に対して、フィルタリング、デシメーション、およびサンプリングレートの低減のうちの１または２以上を行うよう構成されることが、構想されてもよい。フィルタリングによって、場合によって発生するシグマデルタＡＤ変換器のノイズ信号および／または量子化雑音等を、効果的に防止することが可能である。デシメーションおよび／またはサンプリングレートの低減によって、回路に掛かる費用を削減することが可能であり、これによりコスト面の利点が得られる。

さらなる別の構成において、装置は、上記比較の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
第１の信号および／または第２の信号に対して、フィルタリング、デシメーション、およびサンプリングレートの低減のうちの１または２以上を行い、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号、および／または、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号を獲得する工程と、
特に差分形成を利用して、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号と、フィルタに掛けられおよび／または前記サンプリングレートが下げられた前記第２の信号との間の差異を形成し、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号を獲得する工程と、
フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号、および／または、当該差異を特徴付ける信号から導出される信号と、対応する予め設定可能な閾値とを比較する工程と、を実行するよう構成される。好適に、フィルタリング、または、デシメーション、または、サンプリングレートの低減は、第１の信号および第２の信号についてそれぞれ同じパラメータを有する。装置の本構成によって、本発明に係る装置の特に適した複数の実現が示される。例えば、フィルタリング、または、デシメーション、または、サンプリングレートの低減は、信号ｓ１と信号ｓ２についてそれぞれ別々に行うことが可能であり、または、線形時不変系の場合には、上記の操作を、信号ｓ１と信号ｓ２との定められた差異に対して、特に差分に対して適用することが可能であり、これにより手間とコストが節約される。

さらに、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号、および、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号とフィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号のうちの１または２以上は、第１の信号および／または第２の信号よりも低いサンプリングレートを有することが構想されうる。より低いサンプリングレートによって、それぞれの手間とコストが節約されうる。

さらに、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号、および、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号とフィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号のうちの１または２以上は、第１の信号および／または第２の信号とは異なる分解能（Ｗｅｒｔｅａｕｆｌｏｅｓｕｎｇ）を有する（例えば、１６ビットに対して１０ビットという分解能）。特に、分解能を下げることによって、場合によっては手間とコストを節約することが可能である。

さらに、本発明は、誘導素子の駆動を監視する方法に関する。本方法も同様に、先に記載した装置の構成と同じように、複数の構成において実施されうる。その際に、上記装置の場合と同様の利点が得られるため、当該利点に関して以下で再度記載されない。

すなわち、本発明はさらに、誘導素子の駆動を監視する方法であって、電流測定素子が誘導素子に対して直列に接続される、上記方法にも関する。本発明によれば、本方法は、以下の工程、すなわち、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号を定める工程と、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付け第１の信号に対して予め設定可能な時間的ずれを有する離散時間および離散値の第２の信号を定める工程と、分路の存在を推測するために、第１の信号と第２の信号とを比較する工程と、を含む。

本方法の一実施形態において、電流測定素子内で発生する電圧降下であって、電流測定素子を通って流れる電流を特徴付ける上記電圧降下が定められ、ＡＤ変換器によって、特にシグマデルタ変換器ＡＤによって第１の信号へと変換されることによって、第１の信号が定められる。

本方法のさらなる別の実施形態において、第２の信号は、遅延操作により第１の信号から形成される。

本方法のさらなる別の実施形態において、上記比較の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
第１の信号と第２の信号との間の差異を特徴付ける信号を、特に第１の信号と第２の信号との差分形成を利用して形成する工程と、
第１の信号と第２の信号との間の差異を特徴付ける信号、および／または、当該信号から導出される信号と、対応する予め設定可能な閾値とを比較する工程と、が実行される。

本方法のさらなる別の実施形態において、第１の信号と第２の信号との間の差異を特徴付ける信号、および／または、当該差異を特徴付ける信号から導出される信号に対して、フィルタリング、デシメーション、およびサンプリングレートの低減のうちの１または２以上が行われる。

本方法のさらなる別の実施形態において、上記比較の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
第１の信号および／または第２の信号に対して、フィルタリング、デシメーション、およびサンプリングレートの低減のうちの１または２以上を行い、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号、および／または、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号を獲得する工程と、
特に差分形成を利用して、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を形成し、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号を獲得する工程と、
フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号、および／または、当該差異を特徴付ける信号から導出される信号と、対応する予め設定可能な閾値とを比較する工程と、が実行される。

本発明のさらなる別の実施形態において、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号、および、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号とフィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号のうちの１または２以上は、第１の信号および／または第２の信号よりも低いサンプリングレートを有する。

フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号、および、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号とフィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号との間の差異を特徴付ける信号のうちの１または２以上は、第１の信号および／または第２の信号とは異なる分解能を有し、したがって、分解能がより大きな信号に対して簡略化された処理が可能となる。

本発明は、例えば有利に開ループおよび／または閉ループ制御素子内で、例えば車両の変速制御のためにまたは内燃機関の制御のために、適用されうる。同様に、上記の方法は、少なくとも部分的に、開ループおよび／または閉ループ制御素子で実施されうる。その際に、開ループおよび／または閉ループ制御素子は、適切な回路、例えば、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）、および／または、本発明に係る方法をそれにより実行することが可能なコンピュータプログラムを備える。

以下では、図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態を詳細に解説することにする。

誘導素子を駆動制御する電子回路、および、誘導素子の駆動を監視する装置を備えた開ループおよび／または閉ループ制御素子を示す。 図１の電子回路を特徴付ける信号が示された第１のタイムチャートを示す。 図１の電子回路を特徴付ける信号が示された第２のタイムチャートを示す。 図１の装置の第１のブロック図を示す。 図１の装置の第２のブロック図を示す。 図１の装置の第３のブロック図を示す。 図１の装置の第４のブロック図を示す。 図１の装置の第５のブロック図を示す。 誘導素子の駆動を監視する方法のフローチャートを示す。

全ての図面の機能的に同等の構成要素および値については、実施形態が異なる場合にも同一の符号が利用される。

図１は、図の右の領域には、誘導素子１２を駆動制御する電子回路１０を示しており、図の左の領域には、電子回路１０を駆動し、特に誘導素子１２の駆動を監視する開ループおよび／または閉ループ制御素子１４を示している。ここでは、誘導素子１２は、例えば車両の自動変速機の変速レバー制御のための電磁アクチュエータの電磁コイルである。

電子回路１０は、半導体スイッチ１６を含み、半導体スイッチ１６は、ここでは例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ。金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）として実現され、Ｓ端子（英語では「ｓｏｕｒｃｅ」（ソース））によって基準電位、すなわち、ここでは大地電位１８と接続されている。Ｄ端子（英語では「ｄｒａｉｎ」（ドレイン））は、電流測定素子２０の第１の端子２０ａと接続され、その際に、電流測定素子２０は、ここでは（オーム）測定抵抗として実現されている。測定素子２０の第２の端子２０ｂは、誘導素子１２の第１の端子１２ａと接続されている。図から分かるように、電流測定素子２０は、誘導素子１２と直列に接続されている。これにより、この２つの素子の直列回路１３が得られる。

誘導素子１２の第２の端子１２ｂは、作動電圧２２の陽極と接続され、その際に、作動電圧２２の陰極は、大地電位１８と接続されている。さらに、誘導素子１２の第２の端子１２ｂは、ダイオード２４のカソードと接続され、その際に、ダイオード２４のアノードは、電流測定素子２０の第１の端子２０ａと接続され、および、半導体スイッチ１６のＤ端子と接続されている。ここでは、誘導素子１２の第１の端子１２ａと大地電位１８との間に、それ自体は望まれない分路（Ｎｅｂｅｎｓｃｈｌｕｓｓ）２６が存在する。

図１では、この分路２６は、例えば半導体スイッチ１６の作動抵抗と電流測定素子２０のオーム抵抗との和よりも大きいが分路２６が誘導素子１２の駆動を妨害しうるほど低インピーダンスである値を有するオーム抵抗によって表される。ここでは、分路２６が大地電位１８に接続しているのが示されている。しかしながら、分路２６が、作動電圧２２の陽極に抗してまたは他の電位に抗して作用することも同様に起こりうることであり、同様に妨害しながら（ｓｔｏｅｒｅｎｄ）作用する。

さらに図１には、誘導素子１２を通るコイル電流２５、電流測定素子２０を流れる電流２７、および、分路２６を経由して流れる電流２９が示されている。

開ループおよび／または閉ループ制御素子１４は、誘導素子１２の駆動を監視する装置２８を備え、この装置２８は、図１では点線の枠で示されている。さらに、開ループおよび／または閉ループ制御素子１４は、ドライバ３２を駆動制御するためのロジック部３０を有し、ドライバ３２は、半導体スイッチ１６をそのＧ端子（英語では「ｇａｔｅ」（ゲート））で駆動制御することが可能である。ドライバ３２は、駆動電圧３３を生成する。

装置２８は、シグマデルタＡＤ（アナログ／デジタル）変換器３４を備え、このシグマデルタＡＤ変換器３４は、入力側で、電流測定素子２０の２つの「内部」端子（参照符号なし）と接続されている。このような接続形態は、当業者には公知であるため詳細には解説しない。電流測定素子２０で発生する電圧降下であって、電流測定素子２０を通って流れる電流２７を特徴付ける上記電圧降下が、入力信号としてデルタシグマＡＤ変換器３４に供給される。さらに、装置２８は、評価素子３６を備え、この評価素子３６は、以下の図５〜図８で再度詳細に記載するように、シグマデルタＡＤ変換器３４により生成された離散時間（ｚｅｉｔｄｉｓｋｒｅｔ）および離散値（ｗｅｒｔｅｄｉｓｋｒｅｔ）の信号ｓ１を評価することが可能である。

シグマデルタＡＤ変換器３４は、ここでは１ビットの分解能（ワード幅）で信号ｓ１を生成し、例えば二次の変換器である。しかしながら、シグマデルタＡＤ変換器３４は、より大きな分解能を有して実現されてもよく、および／または、一次の変換器として、または、二次よりも高次の変換器として実現されてもよい。装置２８の図示されない実施形態において、シグマデルタＡＤ変換器３４の代わりに、（シグマデルタ方式とは異なる公知の方式にしたがって動作する）従来のアナログデジタル変換器を用いた、分解能が例えば４ビット、または８ビット、または１２ビット、または１６ビットのアナログ−デジタル変換が行われる。

電子回路１０の第１の駆動状態（電流給電）では、半導体スイッチ１６が、ドライバ３２によって伝導的に接続される。最小値から出発して、誘導素子１２を通って流れるコイル電流２５は、基本的に線形に増大する。第１の駆動状態の終りには、コイル電流２５は最大値を有する。第１の駆動状態において、電流の流れは以下のように生じる。すなわち、作動電圧２２の陽極から誘導素子１２を経由し、その後半導体スイッチ１６を経由して大地電位１８へと流れる。

さらなる別の電流経路は、誘導素子１２の第１の端子１２ａから分路２６を経由し、大地電位１８へと続く。その際に、キルヒホッフの法則に応じて電流の流れに分割が生じる。誘導素子１２の第１の端子１２ａでの電位は、第１の駆動状態では比較的小さく、したがって、分路２６を通って流れる電流２９も同様に比較的小さい。したがって、第１の駆動状態では、ほぼ、全コイル電流２５が電流測定素子２０を経由して流れる。

第１の駆動状態の直後に続く第２の駆動状態において（「フリーホイール」）、半導体スイッチ１６は遮断される。最大値から出発して、誘導素子１２を通って流れるコイル電流２５は、基本的に線形に減少する。第２の駆動状態の終りには、コイル電流２５は最小値を有する。第２の駆動状態では、電流の流れは以下のように生じる。すなわち、誘導素子１２の第１の端子１２ａから電流測定素子２０を経由し、その後ダイオード２４を経由して、誘導素子１２の第２の端子１２ｂへと流れる。

さらなる別の電流経路は、誘導素子１２の第１の端子１２ａから分路２６を経由して、大地電位１８へと続く。誘導素子１２の第１の端子１２ａでの電位は、第２の駆動状態では大地電位１８に対して比較的大きく、したがって、分路２６を通って流れる電流２９も同様に比較的大きい。

誘導素子１２を通るコイル電流２５の物理的に条件付けられた不変性のために、第１の駆動状態から第２の駆動状態への遷移の際には、以下のような影響が生じる。すなわち、第１の駆動状態の終りの直前までほぼ完全に電流測定素子２０を通って流れるコイル電流２５が、第２の駆動状態の開始直後から、無視できない規模で、部分的に分路２６も経由して流れる。コイル電流２５のこの部分は、電流測定素子２０内を流れておらず、これにより、電流測定素子２０が、電流の突然の減少を確認する。

第２の駆動状態から第１の駆動状態への遷移の際には、同種の影響が発生する。第２の駆動状態の終りの直前から、コイル電流２５は、部分的にのみ電流測定素子２０を通って流れる。なぜならば、分路２６を通って流れる電流の部分が比較的大きいからである。しかしながら、第１の駆動状態の開始直後からは、分路２６は、分路２６を通るコイル電流２５の部分をもはや引き受けることができない。なぜならば、誘導素子１２の第１の端子１２ａの電位が、突然、大地電位１８とほぼ対応するからである。同様に、コイル電流２５のうち分路２６を通る部分が、追加的に電流測定素子２０を通って流れ、これにより、電流測定素子２０は、電流の突然の増大を確認する。これに基づいて、分路２６の存在を推測することが可能である。

先に記載したように、分路２６が例えば作動電圧２２の陽極に向かって発生する場合については、同じような影響が生じる。この場合にも、各駆動状態間の遷移の際に、電流測定素子２０を経由して流れる電流に一般的に突然変化が起こり、この突然の変化によって同様に分路２６の存在が推測される。

図２は、図１の電子回路１０の信号が示されたタイムチャートを示しているが、分路２６は存在していない。このタイムチャートは、互いに同一の時間尺度を有する。図２の上のチャートには、駆動電圧３３が示されている。大地電位１８とは異なる駆動電圧３３の値が、半導体スイッチ１６を伝導状態へと制御し、これにより、先に記載された第１の駆動状態が生じる。大地電位１８に類似した駆動電圧３３の値が、半導体スイッチ１６を遮断状態へと制御し、これにより、先に記載された第２の駆動状態が生じる。

図２の真ん中のタイムチャートは、コイル電流２５の時間的推移を示しており、下のタイムチャートには、電流測定素子２０を通って流れる電流２７の時間的推移が示されている。２つの電流が安定しており、基本的に同じであることが分かる。

図３は、図２と同じように、図１の電子回路１０の信号が示された３つのタイムチャートを同様に示しているが、ここでは、図１に示した分路２６が存在している。電流測定素子２０を通って流れる電流２７が、図１で記載したように突然変化していることが分かり、この突然の変化によって分路２６の存在が推測される。

図４は、一実施形態に係る誘導素子１２の駆動を監視する装置２８についての簡略化された第１のブロック図を示す。信号の方向は、図４では基本的に左から右である。図１のように、シグマデルタＡＤ変換器３４によって、電流測定素子２０を通って流れる電流２７を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号ｓ１が定められる。同様に、電流測定素子２０を通って流れる電流２７を特徴付ける離散時間および離散値の第２の信号ｓ２が定められる。第２の信号ｓ２は、第１の信号ｓ１に対して予め設定可能な時間的なずれを有する。その際に、第２の信号ｓ２は、遅延操作３８によって第１の信号ｓ１から獲得される。装置２８の一実施形態において、遅延操作３８は設定可能である。

後続のブロック４０内では、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との比較が行われる。その際に、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との差異が形成される。このことは、好適に差分形成４１を利用して行われる。ブロック４０の出力信号は、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との間の差異を特徴付ける信号ｄ１２に相当する。

後続のブロック４２内では、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との間の差異を特徴付ける信号ｄ１２が、予め設定可能な閾値４４と比較される（比較７５、図５〜図９参照）。図４に示されない装置２８の実施形態において、信号ｄ１２から導出された信号ｄ１２’または信号ｄ１２’’との上記比較が行われる。例えば、信号ｄ１２’は、信号ｄ１２から、フィルタリング、デシメーション、および、サンプリングレートの低減のうちの１または２以上等を利用して導出される。これに関しては以下の図５〜図８を参照されたい。

ブロック４２の出力信号４６は、最も簡素な場合には、分路２６が存在する可能性についての「イエス‐ノー決定」を可能にする二値信号である。その際に、閾値４４を利用して、妨害するとして評価されるためには分路２６がどの程度「深刻」であるべきかを予め設定することが可能である。分路２６の存在を推測するために、ブロック４０とブロック４２とが一緒に、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との比較を可能にする。

非常に単純に一般化すれば、シグマデルタＡＤ変換器３４の出力口とブロック４２との間の転送機能は、帯域通過に似ていると言える。これは、同一であるが時間的に互いにずれた信号ｓ１とｓ２との差分形成の際にそうであるように、一例では、好適に利用されるローパスフィルタリング（図５〜図８参照）によるものであり、他の例ではハイパス特性によるものである。したがって、信号ｓ１内の比較的速い変化が検出され、分路２６の検出のために利用されうる。

縦方向に伸びる点線４８は、信号処理の各形態を区別している。矢印５０の方向の線４８から左側では、信号はアナログである。矢印５２の方向の線４８の右側では、信号はデジタルである。

図５は、一実施形態に係る誘導素子１２の駆動を監視する装置２８のさらなる別のブロック図を示す。図５の左の領域は、半導体スイッチ１６と、電流測定素子２０と、シグマデルタＡＤ変換器３４とを備え、上述の図１〜図４に対応する。信号処理は、図５〜図８では基本的に、左から右へと行われる。図４で線４８により記載されてように、図５〜図８でも、アシグマデルタＡＤ変換器３４の後ろと前で、アナログ信号とデジタル信号とに分けられている。

図５の上の信号経路は、特に半導体スイッチ１６の制御のために利用され、図１ではロジック部３０によって表されている。上記の信号経路内には、ここでは第１のローパスフィルタ５４が配置され、その際に、さらに、信号へのデシメーションおよび／またはサンプリングレートの低減が行われる。ローパスフィルタ５４の出力信号５６は、ここでは、例えば、データレート（「サンプリングレート」）が５［ｋＳ／ｓ］（キロサンプル／秒）、分解能（ワード幅）が１６ビットである。その他の点では、上記の信号経路は本発明に直接的には関連しないため、詳細には解説しない。

図５の真ん中の信号経路は、第２のローパスフィルタ５８を通って案内される信号ｓ１の特徴を示している。その際に、ここでは、デシメーションまたはサンプリングレートの低減は行われない。第２のローパスフィルタ５８の出力口では、フィルタに掛けられた信号ｓ１’が得られる。図５の下の信号経路は、遅延操作３８により遅延させられて第１の信号ｓ１から生成され、その後で第３のローパスフィルタ６０を経由して案内される信号ｓ２の特徴を示している。その際に、ここでも同様に、デシメーションまたはサンプリングレートの低減は行われない。第３のローパスフィルタ６０の出力口では、フィルタに掛けられた信号ｓ２’が得られる。

装置２８の一実施形態において、信号ｓ１’、信号ｓ２’、および、信号ｄ１２’のうちの１または２以上に対して、デシメーションおよび／またはサンプリングレートの低減が適用される。このことは、例えば、「アンダーサンプリング」または「ダウンサンプリング」を利用して、特に、サンプリング値の周期的な省略によって（または、補完と組み合せたアンダーサンプリングによっても）行うことが可能である。その際に、信号ｓ１’、信号ｓ２’、および、信号ｄ１２’のうちの１または２以上は、第１の信号ｓ１および／または第２の信号ｓ２よりも低いサンプリングレートを有する。補足的または代替的に、装置２８のさらなる別の実施形態において、信号ｓ１’、信号ｓ２’、および、信号ｄ１２’のうちの１または２以上は、第１の信号ｓ１および／または第２の信号ｓ２とは異なる分解能を有する。

ローパスフィルタ５４、５８、および６０は、複数の変形例において、例えば櫛形フィルタ、再帰フィルタ（ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）。無限インパルス応答）または非再帰フィルタ（ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）。有限インパルス応答）等を利用して実現されうる。好適に、ローパスフィルタ５８とローパスフィルタ６０とは、互いに同一のフィルタパラメータを有する。装置２８の一実施形態において、ローパスフィルタ５８とローパスフィルタ６０とは、シグマデルタＡＤ変換器３４よりも１だけ次数が高い。例えば二次のシグマデルタＡＤ変換器３４である場合には、例えば三次のローパスフィルタ５８および６０が実現される。

装置２８の図示されない実施形態において、ローパスフィルタ５８とローパスフィルタ６０とは、異なるフィルタパラメータを有していてもよい。異なるフィルタパラメータを有することにより異なる移動時間が得られるため、この特別な場合には、遅延操作３８が必要ではない。装置２８の図示されないさらなる別の実施形態では、ローパスフィルタ５８および６０の代わりに、帯域フィルタが設けられる。

フィルタに掛けられた信号ｓ１’および信号ｓ２’は、ブロック６２に供給され、ブロック６２内では、特に差分形成４１が、図４のブロック４０に対応して行われる。すなわち、図５のブロック６２内では、比較４７の枠組みにおいて以下の工程が実行され、すなわち、特に差分形成４１を利用して、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号ｓ１’と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号ｓ２’との間の差異を形成し、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号ｓ１’とフィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号ｓ２’との間の差異を特徴付ける信号ｄ１２’を獲得する工程と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号ｓ１’と、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号ｓ２’との間の差異を特徴付ける信号ｄ１２’、および／または、当該信号ｄ１２’から導出される信号ｄ１２’’（図８参照）と、対応する予め設定可能な閾値４４とを比較する工程７５と、が実行される。

装置２８の代替的な実施形態が、本発明に基づいて可能である。例えば、１個のローパスフィルタ５８のみが利用され、この場合は、信号ｓ１’がローバスフィルタ５８の出力口で一時格納されて遅らされ、その後遅らされていない信号ｓ１’と比較されることによって、信号ｓ２’が生成される。

シグマデルタＡＤ変換器３４の出力口の信号ｓ１は、例えば、分解能が１ビットであり、データレート（サンプリングレート）が２．５［ＭＳ／ｓ］（Ｍｅｇａ−ｓａｍｐｌｅ（メガサンプル）／秒）である。フィルタに掛けられた信号ｓ１’および信号ｓ２’は、ここでは、例えば、分解能が１０ビットであり、データレートが２．５［ＭＳ／ｓ］である。本発明に係る装置２８が、ほぼ任意の他の分解能および／またはデータレートまたはサンプリングレートでも実現可能であると理解されたい。このことは、以下の図６〜図９にも同様に当てはまる。

装置２８の一実施形態において、信号ｓ１および信号ｓ２のために利用される信号経路内の精度または分解能は、図５の上の信号経路よりも明らかに低い。分路検出の精度に対する要求が、誘導素子の電流制御のために必要であるよりも低い場合はそうであってもよい。

好適に、ローバスフィルタ５８および６０は、場合によりシステム内に存在する干渉周波数がフィルタリングによって取り除かれるように実現され、その際に、シグマデルタＡＤ変換器３４の特性が考慮される。このことは特に、シグマデルタＡＤ変換器３４の「次数」、および、シグマデルタＡＤ変換器３４により生成される量子化雑音に関連している。

図６は、誘導素子１２の駆動を監視する装置２８のさらなる別の実施形態を示す。図５とは異なって、図６では、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との差分形成４１が、信号経路内で、ローパスフィルタ５８によるフィルタリングの前に行われる。これにより、第２のローバスフィルタ６０は必要ではなく、これにより、装置２８の機能を損なうことなくコストを節約することが可能である。ローパスフィルタ５８の出力口の信号ｄ１２’
はブロック４２に供給され（図４参照）、このブロック４２内で、信号ｄ１２’
と閾値４４との比較７５が行われる。

図７は、装置２８のさらなる別の実施形態を再度示している。図６とは異なって、信号ｓ１は最初に、第４のローパスフィルタ６４によってフィルタが掛けられ、その後、図６で既に記載したようにさらに処理される。ローパスフィルタ６４によって、ここでは、干渉信号成分または量子化雑音等への追加的なフィルタリングが可能となる。有利に、図示されるように、第１のローバスフィルタ５４にも、ローパスフィルタ６４により予めフィルタが掛けられた信号ｓ１が供給される。ローパスフィルタ５８の出力口には、信号ｄ１２’’が存在し、したがって、信号ｄ１２’’は、シグマデルタＡＤ変換器３４から始まって、２回ローバスフィルタに掛けられている。

図８は、装置２８のさらなる別の実施形態を再度示している。図７とは異なって、第２の信号ｓ２’を定めるために、機能的にはローパスフィルタ６４と同じ第５のローパスフィルタ６６が利用される。したがって、図８の装置２８は、全体で４個のローパスフィルタ５４、５８、６４、および６６を備える。ローパスフィルタ５４、５８、６４、および６６の各分解能、データレートまたはサンプリングレート、および、可能な実施形態については、先に図５で記載した事項が対応して該当する。

図９は、開ループおよび／または閉ループ制御素子１４によって電子回路１０を利用して駆動制御される誘導素子１２の駆動を監視する方法のフローチャートを示している。開始ブロック７０で、図９に示される手続きが開始される。ブロック７２内では、電流測定素子２０を通って流れる電流２７を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号ｓ１が定められる。

ブロック７４では、電流測定素子２０を通って流れる電流２７を特徴付ける離散時間および離散値の第２の信号ｓ２が定められる。このことは、信号ｓ２が第１の信号ｓ１に対して予め設定可能な時間的ずれを有するように行われる。

次のブロック７６では、信号ｄ１２または信号ｄ１２’または信号ｄ１２’’が生成される。信号ｄ１２は、例えば、第１の信号ｓ１と第２の信号ｓ２との差分形成４１により生成される。次のブロック７８では、例えば差分形成４１により生成された信号ｄ１２または信号ｄ１２’または信号ｄ１２’’が、予め設定可能な閾値４４と比較されることで評価され（比較７５）、分路２６の存在が推測される。本方法の一実施形態において、閾値４４は、それ以降は分路２６が「深刻である」として判断される基準を予め設定することが可能である。

次のブロック８０では、ブロック７８内で実施された評価にしたがって、開ループまたは閉ループ制御素子１４内で応答が生じる。例えば、１ビットがエラーメモリ内で設定されてもよく、および／または、車両の運転者のために警報が発せられてもよい。終了ブロック８２で、図９で示される手続きが終了するが、図９で示される手続きは、時折繰り返されてもよい。本方法の一実施形態において、上記手続きは周期的に繰り返される。

Claims (16)

1. 誘導素子（１２）の駆動を監視する装置（２８）であって、
   電流測定素子（２０）が、前記誘導素子（１２）に対して直列に接続される（１３）、前記装置（２８）において、
   前記装置（２８）は、
   前記電流測定素子（２０）を通って流れる電流（２７）を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号（ｓ１）を定め、
   前記電流測定素子（２０）を通って流れる電流（２７）を特徴付け、前記第１の信号（ｓ１）に対して予め設定可能な時間的ずれを有する離散時間および離散値の第２の信号（ｓ２）を定め、
   前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との比較（４７）から、分路（２６）の存在を推測するように構成されることを特徴とする、装置（２８）。
2. 前記装置（２８）は、前記電流測定素子（２０）内で発生する電圧降下であって、前記電流測定素子（２０）を通って流れる前記電流（２７）を特徴付ける前記電圧降下が確認されて、ＡＤ変換器（３４）によって、特にシグマデルタＡＤ変換器（３４）によって、前記第１の信号（ｓ１）へと変換されることにより、前記第１の信号（ｓ１）を定めるように構成される、請求項１に記載の装置（２８）。
3. 前記装置（２８）は、前記第２の信号（ｓ２）を、遅延操作（３８）により前記第１の信号（ｓ１）から獲得するように構成される、請求項１または２に記載の装置（２８）。
4. 前記装置（２８）は、前記比較（４７）の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
   前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との間の差異を特徴付ける信号（ｄ１２）を、特に前記信号（ｓ１、ｓ２）の差分形成（４１）を利用して形成する工程と、
   前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２）、および／または、前記信号（ｄ１２）から導出される信号（ｄ１２’；ｄ１２’’）と、対応する予め設定可能な閾値（４４）とを比較する工程（７５）と、
   を実行するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（２８）。
5. 前記装置（２８）は、
   前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２）、および／または、前記信号（ｄ１２）から導出される信号（ｄ１２’；ｄ１２’’）に対して、フィルタリング、デシメーション、および、サンプリングレートの低減のうちの１または２以上を行うように構成される、請求項４に記載の装置（２８）。
6. 前記装置（２８）は、前記比較（４７）の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
   前記第１の信号（ｓ１）および／または前記第２の信号（ｓ２）に対して、フィルタリング、デシメーション、および、サンプリングレートの低減のうちの１または２以上を行い、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）、および／または、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）を獲得する工程と、
   特に差分形成（４１）を利用して、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の差異を形成し、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける信号（ｄ１２’）を獲得する工程と、
   前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける信号（ｄ１２’）、および／または、前記信号（ｄ１２’）から導出される信号（ｄ１２’’）と、対応する予め設定可能な閾値（４４）とを比較する工程（７５）と、
   を実行するように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（２８）。
7. 前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）、および、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２’）のうちの１または２以上は、前記第１の信号（ｓ１）および／または前記第２の信号（ｓ２）よりも低いサンプリングレートを有する、請求項６に記載の装置（２８）。
8. 前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）、および、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２’）のうちの１または２以上は、前記第１の信号（ｓ１）および／または前記第２の信号（ｓ２）とは異なる分解能を有する、請求項６、または７に記載の装置（２８）。
9. 誘導素子（１２）の駆動を監視する方法であって、電流測定素子（２０）が、前記誘導素子（１２）に対して直列に接続される（１３）、前記方法において、
   前記方法は、以下の工程、すなわち、
   前記電流測定素子（２０）を通って流れる電流（２７）を特徴付ける離散時間および離散値の第１の信号（ｓ１）を定める工程と、
   前記電流測定素子（２０）を通って流れる電流（２７）を特徴付け、前記第１の信号（ｓ１）に対して予め設定可能な時間的ずれを有する離散時間および離散値の第２の信号（ｓ２）を定める工程と、
   分路（２６）の存在を推測するために、前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）とを比較する工程と（４７）と、
   を含む、方法。
10. 前記電流測定素子（２０）内で発生する電圧降下であって、前記電流測定素子（２０）を通って流れる前記電流（２７）を特徴付ける前記電圧降下が確認されて、ＡＤ変換器（３４）によって、特にシグマデルタＡＤ変換器によって、前記第１の信号（ｓ１）へと変換されることにより、前記第１の信号（ｓ１）が定められる、請求項９に記載の方法。
11. 前記第２の信号（ｓ２）は、遅延操作（３８）により前記第１の信号（ｓ１）から形成される、請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記比較（４７）の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
    前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との間の差異を特徴付ける信号（ｄ１２）を、特に前記信号（ｓ１、ｓ２）の差分形成（４１）を利用して形成する工程と、
    前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２）、および／または、前記信号（ｄ１２）から導出される信号（ｄ１２’；ｄ１２’’）と、対応する予め設定可能な閾値（４４）とを比較する工程（７５）と、
    が実行される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記第１の信号（ｓ１）と前記第２の信号（ｓ２）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２）、および／または、前記信号（ｄ１２）から導出される信号（ｄ１２’；ｄ１２’’）に対して、フィルタリング、デシメーション、および、サンプリングレートの低減のうちの１または２以上が行われる、請求項１２に記載の方法。
14. 前記比較（４７）の枠組みにおいて、以下の工程、すなわち、
    前記第１の信号（ｓ１）および／または前記第２の信号（ｓ２）に対して、フィルタリング、デシメーション、および、サンプリングレートの低減のうちの１または２以上を行い、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）、および／または、フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）を獲得する工程と、
    特に差分形成（４１）を利用して、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の差異を形成し、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける信号（ｄ１２’）を獲得する工程と、
    前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける信号（ｄ１２’）、および／または、前記信号（ｄ１２’）から導出される信号と、対応する予め設定可能な閾値（４４）とを比較する工程（７５）と、
    が実行される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）、および、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２’）のうちの１または２以上は、前記第１の信号（ｓ１）および／または前記第２の信号（ｓ２）よりも低いサンプリングレートを有する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）、および、前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第１の信号（ｓ１’）と前記フィルタに掛けられおよび／またはサンプリングレートが下げられた第２の信号（ｓ２’）との間の前記差異を特徴付ける前記信号（ｄ１２’）のうちの１または２以上は、前記第１の信号（ｓ１）および／または前記第２の信号（ｓ２）とは異なる分解能を有する、請求項１４、または１５に記載の方法。
    

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