JP6055099B2 - 誘導性の消費機器を通って流れる電流の電流強度を調整する方法、及び、対応する回路構成 - Google Patents

Description

本発明は、誘導性の消費機器を通って流れる電流の電流強度を調整する方法であって、消費機器が、切替装置及び電流測定装置と直列に接続され、及び、フリーホイール要素と並列に接続され、切替装置が、パルス幅変調周期の間に電流強度を設定するよう駆動制御される、上記方法に関する。本発明はさらに、回路構成に関する。

誘導性の消費機器は例えば、特に車両の変速機、例えば自動変速機で使用されるアクチュエータ等である。消費機器の駆動のために消費機器に電流が流されるが、その際に、消費機器の動作が電流強度の設定により影響を受ける可能性がある。消費機器は、例えば電磁バルブとして存在する可能性があり、この電磁バルブでは電流強度を介して、流体の通水断面及び電磁バルブを通る流体の流量が設定可能である。

電流強度を調整するために、消費機器は、切替装置及び電流測定装置と直列に接続される。切替装置は、消費機器に電流を流し又は電流供給を遮断するために役立つ。このことは、パルス幅変調方式を利用して行われ、従って、切替装置は対応して、１つのパルス幅変調周期の間、又は、互いに連続する複数のパルス幅変調周期の間に電流強度を設定するよう駆動制御される。その際に、この駆動制御は、各パルス幅変調周期のどのくらいの時間的割合の間、消費機器に電流を流すべきかを示す特定のデューティサイクルを用いて行われる。

デューティサイクルが０の際には、例えば、消費機器の電力供給は行われないが、デューティサイクルが１の際には、電流供給が全パルス幅変調周期に渡って行われる。このデューティサイクルは、通常ではパルス幅変調周期ごとに個別に設定される。当然のことながら、０〜１までの各任意のデューティサイクルが選択可能であり、従って、消費機器に電流が流されるパルス幅変調周期の割合が任意に設定可能である。対応して、消費機器の動作にも任意に影響を与えることが可能である。

電流測定装置は、実際に消費機器を通って流れる電流、又は当該電流の電流強度を、特に測定によって設定する役目を果たす。その際に電流測定装置は、例えば、いわゆるシャント抵抗器を備える。このシャント抵抗器を介して降下する電圧から、消費機器及びシャント抵抗器を通って流れる電流の電流強度を推測することが可能である。通常では、消費機器に対して並列に、例えばフリーホイールダイオードとして構成されたフリーホイール要素が存在する。このフリーホイール要素は特に、切替装置による誘導性の消費機器への電流供給が中断された際に特に自己誘導により発生しうる過電圧から、消費機器を防護する役目を果たす。その際に、フリーホイール要素は、非常に高い電圧の発生を予防し、これにより、場合によっては起こる誘導性の消費機器への損傷又は損害を予防する。

特に、誘導性の消費機器の自己誘導により、当該消費機器はヒステリシス挙動を有し、このヒステリシス挙動によって、当該ヒステリシス挙動により生じる不正確さのために電流強度の厳密な設定がもはや簡単には実行可能ではなくなり、誘導性の消費機器を通って流れる電流の実際の電流強度は近似的にしか設定されえない。

これに対して、請求項１の特徴を備えた方法には、誘導性の消費機器を通って流れる電流の電流強度の調整が、従来技術で公知の方法よりも高い精度で行われるという利点がある。このことは本発明に基づいて、入力電流強度から、第１のコントローラによって、パルス幅変調周期内に設定すべき平均負荷電圧が決定され、平均負荷電圧は、パルス幅変調周期内に切替装置によって消費機器で設定され、消費機器に対して適合されたモデルに、平均負荷電圧、又は、予め設定された目標電流強度から第２のコントローラによって決定された目標負荷電圧が供給され、入力電流強度は、予め設定された目標電流強度と、消費機器による実際電流強度とモデルを利用して決定されたモデル電流強度との間の差分値と、の間の差分から定められることによって実現される。即ち、全体として、いわゆるＩＭＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ、内部モデル制御）コントローラを利用して電流強度の調整を行うことが構想される。このようにして、第１のコントローラのパラメータ化か簡略化がされる。なぜならば、パラメータ化は、誘導性の消費機器の特性を直接的に利用して行われ、特に消費機器の誘導性及び抵抗に基づいて行われるからである。対応して、システムに係るアプリケーションコストが削減される。

さらに、第１のコントローラによっては、例えば直接的には、入力電力強度から切替装置で設定すべきデューティサイクルが定められないことが構想される。むしろ最初に、設定すべき平均負荷電圧が決定される。デューティサイクルは、特に、切替装置を介して消費機器に接続された電流供給部の供給電圧に依存する。さらに、フリーホイール要素のフリーホイール電圧に対するデューティサイクルの依存性であって、切替装置により消費機器の電流供給が中断される際に重要となる上記依存性が存在する。しかしながら、例えばバッテリ又は蓄電池として構成された電流供給部の供給電圧には通常、動的なノイズが、例えば、電圧ディップ又は電圧ジャンプが重畳する。第１のコントローラが直接、パルス幅変調周期の間に設定すべきデューティサイクルを計算するのであれば、上記ノイズがノイズ変数として、適用される調整アルゴリズムに入れられることになるであろう。

調整の安定性に対するノイズの影響を制限するためには、第１のコントローラに提供される現在の供給電圧についての情報はフィルタに掛けられる必要があるであろうし、例えば、ローパスフィルタに掛けられる必要があるであろう。しかしながら、その代償として、供給電圧の変化は、フィルタリングによる遅延が生じた形でしか補正出来ないであろう。このことは特に、高い電圧への電圧ジャンプの際に問題となる可能性がある。というのは、この電圧ジャンプによって消費機器に損傷が与えられるであろう。対応して、平均負荷電圧のみ決定することが構想され、この平均負荷電圧から、次のステップにおいて例えばデューティサイクルが定められ、又は、この平均負荷電圧が、切替装置の駆動制御のために利用される。平均負荷電圧は、所望の電流強度を実現するために第１のコントローラが（次の）パルス幅変調周期の間に消費機器で設定したい電圧に相当する。

ＩＭＣ調整方法を実施するために、実際の制御対象系と同様に、即ち消費機器と同様に電流強度を提供する消費機器のモデルが、第１のコントローラの他に存在する。この電流強度は、モデルの場合にはモデル電流強度と呼ばれる。モデル電流強度は、モデルの出力変数、特に唯一の入力変数である。特に唯一の入力変数としての入力変数として、第１のコントローラにより決定されパルス幅変調周期の間に切替装置によって消費機器で設定される平均負荷電圧が、モデルに供給される。代替的に、第２のコントローラによって決定される目標負荷電圧がモデルに供給されてもよい。この第２のコントローラには、入力変数として、好適に第１のコントローラと同様に目標電流強度が供給される。

第１のコントローラを有する制御回路を閉じるために、第１のコントローラに提供される入力電流強度は、目標電流強度から差分値を引いた差分から決定される。この差分値は、例えば電流測定装置によって決定又は測定された実際電流強度と、モデルを利用して得られたモデル電流強度と、の間のものである。差分値は例えば、実際電流強度とモデル電流強度との間の差分である。目標電流強度は、消費機器で設定すべき電流強度である。消費機器に完全に対応する理想的なモデルの場合でノイズが発生しない場合には、この差分値は常に０に等しいため、この場合には第１のコントローラに、入力電流強度として又は入力変数として目標電流強度が供給される。

本発明の発展形態において、平均負荷電圧は、下が最小値で制限され、及び／又は、上が最大値で制限されることが構想される。平均負荷電圧の制限の代わりに又は当該制限に加えて、平均負荷電圧の値の制限を行うことも可能である。下限を設定することによって、負荷電圧又は平均負荷電圧が、実現可能な最小電圧よりも小さくならないことが保証される。代替的又は追加的に、上記の制限は、負荷電圧又は平均負荷電圧が最大値を超えないように行われてもよい。このようにして、予め設定される平均負荷電圧が、電流供給部が供給可能な供給電圧よりも大きくならないことが特に保証される。

対応して、本発明の発展形態において、最大値として、消費機器のための電流供給部の平均供給電圧が利用されること構想されてもよい。この電流供給部は、例えば、バッテリ又は蓄電池として構成される。特に他の消費機器により、様々な時点に様々な負荷が電流供給部に掛かることによって、供給電圧が変動する可能性がある。この理由から、最大値として好適に、供給電圧自体ではなく、平均値、即ち平均供給電圧が利用される。この平均供給電圧は、例えば、特にローバスフィルタによって現在の供給電圧にフィルタを掛けることによって得られる。

追加的又は代替的に、最小値として、フリーホイール要素のフリーホイール電圧又はフリーホイール電圧の値が利用されることが構想されてもよい。従って、最小値は、フリーホイール要素の特性により決定され通常は一定であるが、最大値は、経時的に変化する可能性がある。

本発明の発展形態は、平均負荷電圧及び電流供給部の現在の供給電圧から、パルス幅変調周期の間に少なくとも１回、当該パルス幅変調周期のための、切替装置を利用して設定すべきデューティサイクルが決定されることを構想する。既に先に解説したように、平均負荷電圧は、第１のコントローラを利用して定められる。続いて、消費機器を通って流れる電流の所望の電流強度を設定し又は調整するために、平均負荷電圧を用いて切替装置を駆動制御する必要がある。例えば、パルス幅変調周期の開始時又はパルス幅変調周期の開始前に、平均負荷電圧からパルス幅変調周期のためのデューティサイクルが設定されるということが構想されてもよい。その際に、平均負荷電圧の他に、電流供給部の現在の供給電圧も算入されてもよい。代替的に、当然のことながら、平均供給電圧の利用が可能である。

このようなやり方の場合、パルス幅変調周期の間、切替装置は特定のデューティサイクルに従って設定される。しかしながら有利に、デューティサイクルは、パルス幅変調周期の間に複数回決定され、又は、切替装置は、特定のデューティサイクルが設定されるように駆動制御される。このことは特に好適に、現在の供給電圧を用いて行われる。このようにして、供給電圧の変動が補正されうるため、当該変動は、実際電流強度と目標電流強度との差異には反映されず、又は、電流強度の制御にマイナスの影響を与えない。例えば、パルス幅変調周期の開始時には、カウンタが０に設定され、パルス幅変調周期の間には、特定の長さの連続する作業サイクルにおいて１つの値の分だけ増分され、この１つの値は、（全）パルス幅変調周期の長さで除算された現在の供給電圧に対応する。このカウンタが平均負荷電圧よりも小さい間は、切替装置は、消費機器に電流を流すよう駆動制御される。これに対して、カウンタが平均負荷電圧を超える場合には、切替装置は、電流供給を中断するよう駆動制御される。当然のことながら、類似したやり方も可能である。

本発明の更なる別の構成によれば、平均負荷電圧の決定が、入力電流強度から第１のコントローラによってパルス幅変調周波数を用いて行われ、デューティサイクルの決定は、サンプリング周波数を用いて行われ、サンプリング周波数は、パルス幅変調周波数よりも大きく選択されることが構想される。パルス幅変調周波数は、パルス幅変調周期の長さの逆数から得られる。パルス幅変調周波数は好適に一定であるが、可変的に選択することも可能である。既に先に解説したように、デューティサイクルは、パルス幅変調周期の間に複数回決定されてもよく、又は、切替装置は、特定のデューティサイクルが設定されるように駆動制御されてもよい。

パルス幅変調周期の間にデューティサイクルがそれにより決定され又は切替装置がそれにより駆動制御されるサンプリング周波数は、対応して、パルス幅変調周波数よりも大きくあるべきである。特に、サンプリング周波数は明らかにより大きく、例えば、２の倍数、３の倍数、４の倍数、５の倍数、１０の倍数、２５の倍数、又は５０の倍数の分だけ大きい。デューティサイクルは、パルス幅変調周期の間、状況によって変化する現在の供給電圧に対して適合される。このようにして、切替装置の実際の駆動制御の際に現在の供給電圧を考慮し、当該供給電圧へのノイズの影響を明らかに低減することが可能であり、その際に第１のコントローラが介入する必要はない。対応して、非常に安定した制御回路が実現される。その際に、デューティサイクルの計算の際にフリーホイール電圧を考慮することも有効でありうる。

本発明の特に好適な実施形態において、目標電流強度は、設定電流強度と重畳電流強度とから決定され、重畳電流強度は、重畳設定電流強度から、第１のコントローラと消費機器とで構成される制御回路の逆伝達関数を用いて決定されることが構想される。最終的に入力電流強度がそれから決定される目標電流強度自体は、複数の値で構成され、即ち、設定電流強度と重畳電流強度とで構成される。その際に、設定電流強度は、例えば、消費機器の所望の状態がそれにより達成される電流強度を記述する。その限りにおいて、設定電流強度は、複数のパルス幅変調周期に渡って一定であることが多い平均電流強度である。これに対して、重畳電流強度は、好適に周期的に変化し、その限りにおいてディザー信号に相当する。この重畳電流強度は、例えば、周期的に進行する予め設定された経時的推移を利用して決定される。

従って、目標電流強度は、設定電流強度には対応せず、この設定電流強度から出発して、好適に周期的に低減され又は増大される。その際に、重畳電流強度は、通常は設定電流強度よりも明らかに小さい。設定電流強度に重畳電流強度が重畳することによって、誘導性の消費機器の移動可能な構成要素は、どの時点にも静止したままではなく、対応して、静止摩擦の領域へは移行しない。むしろ、上記構成要素は常に動くように保たれ、従って、運動摩擦の領域内に存在する。このようにして、消費機器又は当該消費機器の移動可能な構成要素のヒステリシスが最小となることが実現される。

重畳電流強度は、重畳設定電流強度から計算され、その際に、重畳設定電流強度は、例えば表から決定され、又は、パラメータとして時間又は同等の値を有する数学的規則を用いて決定される。この重畳設定電流強度には逆伝達関数が適用され、これにより、重畳電流強度が得られる。伝達関数は、第１のコントローラと消費機器とから成る制御回路を記述する。逆伝達関数の適用によって、重畳設定電流強度が実際に消費機器で適用され第１のコントローラ又はそれ以外の影響により変更されないことが保証される。

基本的に、重畳設定電流強度は経時的に任意に推移しうる。しかしながら通常では、正の値と負の値とが交互に生じ、従って最初に、第１の特定数のパルス幅変調周期に渡って、重畳設定電流強度の正の値が存在し、後続の複数のパルス幅変調周期に渡って、重畳設定電流強度の負の値が存在し、その際に、上記値はそれぞれ振幅における正の範囲内又は負の範囲内で変化しうる。その際に、パルス幅変調周期の数は同じであってもよく、又は異なっていてもよい。同様に、上記２つの範囲内の重畳設定電流強度の振幅は同じに選択されてもよく、又は異なって選択されてもよい。しかしながら、平均値は、重畳設定電流強度の周期に渡って０であり、従って、その限りにおいて平均値の中立性が与えられていることに常に注意されたい。例えば、重畳設定電流強度は、正弦波形状に推移する。

本発明の有利な発展形態は、差分値が、消費機器による実際電流強度とモデルを利用して決定されたモデル電流強度との間の、特に伝達要素を通って案内される差分に対応することを構想する。既に先に解説したように、差分値は、実際電流強度とモデル電流強度との間の差分に等しくてもよく、その際、モデル電流強度が実際電流強度から減算される。重畳電流強度又は重畳設定電流強度の利用によって、消費機器を通って流れる電流の平均電流強度がずれ、即ち重畳設定電流強度の周期に渡って平均してずれるということが起こりうる。このようなケースは、第１のコントローラと消費機器とから成る制御回路が、選択された時定数により、供給電圧及び／又はフリーホイール電圧に従えない場合に発生する。その際に発生するエラーは平均値エラーと呼ばれ、好適に補正される。その際に、記載されるように差分値がフィードバックされることで、第１のコントローラの挙動が利用される。その際特に有利に、差分値は、伝達要素によって案内される。

この伝達要素は、例えば、Ｐ（比例動作伝達）要素、Ｉ（積分動作伝達）要素、Ｄ（微分動作伝達）要素、又は、これらの任意の組み合わせであってもよい。

最後に、本発明の更なる別の構成において、供給電流強度、目標電流強度、及び／又は、入力電流強度がフィルタに掛けられることが構想されてもよい。即ち、上記の入力電流強度のうちの１つ、又は、上記の電流強度のうちの複数、特に全てがフィルタに掛けられる。このようにして、電流強度の突然の変化が防止され、制御の安定性が改善される。

本発明はさらに、誘導性の消費機器を通って流れる電流の電流強度を調整するため、特に、先に記載された方法を実施するための制御装置を備えた回路構成であって、消費機器は、切替装置及び電流測定装置と直列に接続され、及び、フリーホイール要素と並列に接続され、制御装置は、パルス幅変調周期の間に電流強度を設定する切替装置を駆動制御するよう構成される、上記回路構成に関する。さらに、制御装置は、入力電流強度から、第１のコントローラによって、パルス幅変調周期内に設定すべき平均負荷電圧を決定するために設けられ、負荷電圧は、パルス幅変調周期内に切替装置によって消費機器で設定され、消費機器に対して適合されたモデルに、平均負荷電圧、又は、予め設定された目標電流強度から第２のコントローラによって決定された目標負荷電圧が供給され、入力電流強度は、予め設定された目標電流強度と、消費機器による実際電流強度とモデルを利用して決定されたモデル電流強度との間の差分値と、の間の差分から定められる。このようなやり方の利点については既に指摘したとおりである。当然のことながら、本回路構成及び本方法は、上記の実施例に従ってさらに発展させることが可能であり、その限りにおいて、上記の実施例が参照される。

以下では、本発明が、図に示された実施例を用いて詳細に解説され、その際に本発明は限定されない。
回路構成の第１の実施形態を示す。 回路構成の第２の実施形態を示す。 第１の構成における、回路構成によって実施される方法の概略図を示す。 第２の構成における本方法の概略図を示す。 第１の変形例における回路構成の一領域の詳細図を示す。 第２の変形例における回路構成の詳細図を示す。

図１は、制御装置２と、誘導性の消費機器３と、電流測定装置４と、切替装置５と、を備える回路構成１を示す。さらに、電流供給部６が設けられる。この電流供給部６には、消費機器３と、電流測定装置４と、切替装置５と、が共に接続され、その際、消費機器３と電流測定装置４と切替装置５とは互いに直列に接続されている。少なくとも消費機器３に対して並列に、好適にさらに電流測定装置４に対して並列に、フリーホイールダイオードの形態によるフリーホイール要素７が接続されている。フリーホイール要素７は、そのカソードが電流供給部６の正極と接続され、そのアノードは、消費機器３と電流測定装置４との間、又は（ここで示すように）電流測定装置４と切替装置５との間に接続されている。消費機器３は、例えば、電磁弁として又は電磁弁のコイルとして存在する。

切替装置５は、消費機器３とは反対の側でグランド８に接続されている。しかしながら、このことは任意である。例えばシャント抵抗器９を有する電流測定装置４も、例えばパワーエレクトロニクススイッチにより形成される切替装置５も、制御装置２に接続されている。ここではマイクロコントローラ１０として存在する制御装置２は、電流測定装置４又はシャント抵抗器９を利用して、消費機器３を通って流れる電流の実施電流強度を定める。さらに、制御装置２は、電流強度又は実際電流強度が調整されるように、パルス幅変調周期の間、切替装置５を制御する。

当然のことながら、切替装置５は、ここで示されるローサイド（Ｌｏｗ ｓｉｄｅ）構成の代わりにハイサイド（Ｈｉｇｈ ｓｉｄｅ）構成において、消費機器３の、電流供給部６の正極の方に向いた側に存在してもよい。

図２は、回路構成１の更なる別の実施形態を示している。図１によって記載された実施形態との相違点は、マイクロコントローラ１０が、バス１１のみを介して、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ:ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）と接続されていることである。この特定用途向け集積回路１２には、電流測定装置４と、切替装置５を駆動制御する手段と、が組み込まれている。さらに、当然のことながら、例えば切替装置５も同様にこの回路１２に組み込むことが可能である。同時に、回路１２は、複数の消費機器３の電流強度を調整するよう構成されてもよく、その点では複数のチャネルを有しうる。さらに、回路１２は、診断目的で利用されてもよい。さらに最後に、マイクロコントローラ１０を回路１２に組み込むことが可能である。

図３は、例えば上記の回路構成１又は制御装置２を利用して実施される、消費機器３を通って流れる電流の電流強度を調整する方法の概略図を示している。特に、消費機器３、切替装置５、第１のコントローラ１３、更なる別のコントローラ１４、及び、モデル１５が示されている。入力変数として、設定電流強度Ｉ_Ｖ、及び、重畳設定電流強度Ｉ_ＤＶが用いられる。設定電流強度Ｉ_Ｖは、フィルタ１６を介して案内され、続いて結合点１７に提供される。重畳設定電流強度Ｉ_ＤＶは、コントローラ１３及び消費機器３とから成る制御回路の逆伝達関数によって、重畳電流強度Ｉ_Ｄに変換される。この重畳電流強度Ｉ_Ｄも同様に、結合点１７に提供される。結合点１７で、重畳電流強度Ｉ_Ｄは設定電流強度Ｉ_Ｖに加算され、従って、目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌが獲得され、続いて、この目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌは、例えばフィルタ１８を介して案内される。

目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌは結合点１９に供給され、この結合点１９において、目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌから差分値ΔＩが減算される。この減算に基づいて入力電流強度Ｉ_Ｅが得られ、この入力電流強度Ｉ_Ｅが（特に１個の）入力変数として、第１のコントローラ１３に供給される。この第１のコントローラ１３は、好適にＩＭＣコントローラとして実現され、入力電流強度Ｉ_Ｅから、平均負荷電圧Ｕ_ｍＬを決定する。この平均負荷電圧Ｕ_ｍＬは入力変数としてコントローラ１４に供給され、さらに、モデル１５にも入力変数として提供される。さらに、コントローラ１４には、電流供給部６の現在の供給電圧Ｕ（ｔ）が供給される。コントローラ１４は、自身に供給されたこれらの値からデューティサイクルを決定し、消費機器３に電流供給部６の電流が流れ又は電流供給が中断されるように、対応して切替装置５を駆動制御する。

電流測定装置４又はシャント抵抗器９を利用して決定された実際電流強度Ｉ_Ｉｓｔが、結合点２０に供給される。これと平行して、消費機器３又は切替装置５に対して適合されたモデル１５が、モデル電流強度Ｉ_{Ｍｏｄｅｌｌ}を計算する。モデル電流強度Ｉ_{Ｍｏｄｅｌｌ}も同様に、結合点２０に供給され、そこで、実際電流強度Ｉ_Ｉｓｔから減算される。この減算の結果が差分値ΔＩであり、この差分値ΔＩは、任意にフィルタ２１を介して、例えばＩ（積分動作伝達）要素を介して案内される。差分値ΔＩのフィードバックによって、制御回路が閉じられる。対応して、特に消費機器３と切替装置５とから成る制御対象系内で発生しうるノイズが、第１のコントローラ１３によって補正されうる。

図４は、図３で記載された方法の更なる別の構成の概略図を示す。この図は、第１のコントローラ１３により決定された平均負荷電圧Ｕ_ｍＬがモデル１５に供給されないという点で異なっている。むしろ、第２のコントローラ２２が設けられ、この第２のコントローラ２２に、（好適に１個の）入力変数として目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌが供給される。この目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌから、第２のコントローラ２２は目標負荷電圧Ｕ_ｓＬを決定し、この目標負荷電圧Ｕ_ｓＬが、平均負荷電圧Ｕ_ｍＬの代わりにモデル１５に供給される。このようにして、例えば、冒頭で記載した平均値エラーが補正されうる。本方法の両構成においてフィルタ１６、１８、及び２１は任意であり、即ち、フィルタ１６、１８、及び２１はが設けられない可能性もあることに留意されたい。

図５は、図２で示された実施形態に特に適用可能な、第１の変形例における回路構成１の詳細図を示す。消費機器３と、回路１２への消費機器３の電気接続線と、が概略的な形で示される。この回路１２自体は、先に記載した形態でマイクロコントローラ１０とバス１１を介して接続されている。しかしながら追加的に、更なる別の回路２３が設けられ、この更なる別の回路２３も同様に、バス１１を介してマイクロコントローラ１０と接続されている。追加的に、回路１２と回路２３との間に直接的に、更なる別の接続線２４が存在してもよい。このようにして、回路２３は、例えば、当該回路２３も回路１２と同様に切替装置５のための駆動制御信号又はデューティサイクルを決定することで、回路１２の監視のために利用される。このように定められた２つの駆動制御信号又はデューティサイクルは、続いて互いに比較され、一致した場合にのみ、切替装置５の駆動制御のため及び消費機器３に電流供給部６からの電流を流すために利用される。回路１２及び２３はそれぞれ、例えばＡＳＩＣとして実現される。

図６は、セーフティクリティカルな分野で使用可能な、更なる別の変形例における回路構成１の詳細図を示す。明示的に参照される図５で示された変形例と同様に、２つの回路１２及び２３が設けられている。しかしながら、回路２３は、監視のためにのみ利用されるのではなく、消費機器３とも電気的に接続されている。その際に、回路１２は、例えば切替装置５を引き続き駆動制御し、一方、回路２３は、ここでは示されない更なる別の切替装置を駆動制御する。切替装置５は、消費機器３のためのローサイド（Ｌｏｗ Ｓｉｄｅ）スイッチとして動作し、更なる別の切替装置は、ハイサイド（Ｈｉｇｈ Ｓｉｄｅ）スイッチとして動作する。しかしながら、当然のことながら、逆の構成も実現可能である。回路２３はさらに、回路１２の監視のために役立ち、通常駆動の間は不変的に一貫して接続される。しかしながら、回路１２のエラーが確認された場合には、回路２３によって、消費機器３に電流を流すことを中断することが可能である。

消費機器３が不変的にグランド８と接続された状態に回路１２がある場合にも、回路２３は、消費機器３への電流供給を中断することが可能である。このようにして、ＡＳＩＬ Ｄに従った実際電流強度Ｉ_Ｉｓｔ又は目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌの監視が実現される。このＡＳＩＬ Ｄシステムは、特に切替装置５の駆動制御のために利用される切替信号、特にＰＷＭ信号の検出部が回路１２に組み込まれる場合には、１個の回路１２のみ用いても実現される。この場合には、検出された切り替え信号に基づく診断部を備えた、冗長的な監視経路が実現されうる。その際には、回路構成１を有する装置、特に変速機の状態値が評価される。このような値は、例えば、変速機のオイル温度、又は、消費機器３の予期されるオーム抵抗値である。供給電圧、検出された切替信号、及び計算された抵抗値から、消費機器３を通って流れる電流の、予期される電流強度が計算される。この予期される電流強度は、目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌと比較される。差異、特に特定の限界値を上回る差異が発生した際には、制御装置２又は回路１２は、消費機器３への電流供給を中断するように切替装置５を駆動制御することが可能である。

先に記載された全ての実施形態の枠組みにおいて、簡単なやり方で診断を実施することが可能である。この診断は、例えば少なくとも１つのカウンタを利用して実現される。エラーが、例えば時間単位ごとに、特定の最大エラー数を上回る場合には、エラー信号を設定することが可能である。このエラー信号に基づいて、対応する対策を開始することが可能である。例えば、パルス幅変調周期の間に、実際電流強度Ｉ_Ｉｓｔと目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌとの差分が、特定の最大差分値を上回る場合には、カウンタが増分される。特に、その際に設けられる、実際電流強度Ｉ_Ｉｓｔと目標電流強度Ｉ_Ｓｏｌｌとの比較は、パルス幅変調周期ごとに厳密に一度ずつ実行される。

Claims (11)

1. 誘導性の消費機器（３）を通って流れる電流の電流強度（Ｉ_Ｉｓｔ）を調整する方法であって、前記消費機器は、前記電流の供給と遮断とを切り替える切替装置（５）及び電流測定装置（４）と直列に接続され、及び、フリーホイール要素（７）と並列に接続され、前記切替装置（５）は、パルス幅変調された信号の周期であるパルス幅変調周期の間に前記前記電流強度（Ｉ_Ｉｓｔ）を設定するよう前記信号により駆動制御される、前記方法において、
   入力電流強度（Ｉ_Ｅ）から、第１のコントローラ（１３）によって、前記パルス幅変調周期内に設定すべき平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）が決定され、前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）は、前記パルス幅変調周期内に前記切替装置（５）が前記電流の供給と遮断とを切り替えることによって前記消費機器（３）で設定され、前記消費機器（３）に対して適合されたモデル（１５）に、前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）、又は、予め設定された目標電流強度（Ｉ_Ｓｏｌｌ）から第２のコントローラ（２２）によって決定された目標負荷電圧（Ｕ_ｓＬ）が供給され、前記入力電流強度（Ｉ_Ｅ）は、前記予め設定された目標電流強度（Ｉ_Ｓｏｌｌ）と、前記消費機器（３）による実際電流強度（Ｉ_Ｉｓｔ）と前記モデル（１５）を利用して決定されたモデル電流強度（Ｉ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）との間の差分値（ΔＩ）と、の間の差分から定められることを特徴とする、方法。
2. 前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）は、下が最小値で制限され、及び／又は、上が最大値で制限されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 最大値として、前記消費機器（３）のための電流供給部（６）の平均供給電圧が利用されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
4. 最小値として、前記フリーホイール要素（７）のフリーホイール電圧又は前記フリーホイール電圧の値が利用されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）及び前記電流供給部（６）の現在の供給電圧（Ｕ（ｔ））から、前記パルス幅変調周期の間に少なくとも１回、前記パルス幅変調周期の設定のための、前記切替装置（５）を利用して設定すべきデューティサイクルが決定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
6. 前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）の決定は、前記入力電流強度（Ｉ_Ｅ）から前記第１のコントローラ（１３）によってパルス幅変調された前記信号の周波数を用いて行われ、前記デューティサイクルの決定はサンプリング周波数を用いて行われ、前記サンプリング周波数は、前記信号の周波数よりも大きく選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記目標電流強度（Ｉ_Ｓｏｌｌ）は、設定電流強度（Ｉ_Ｖ）と重畳電流強度（Ｉ_Ｄ）とから決定され、前記重畳電流強度（Ｉ_Ｄ）は、重畳設定電流強度（Ｉ_ＤＶ）から、前記第１のコントローラ（１３）と前記消費機器（３）とを含んで構成される制御回路の逆伝達関数（Ｆ^−１）を用いて決定されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記差分値（ΔＩ）は、前記消費機器（３）による前記実際電流強度（Ｉ_Ｉｓｔ）と前記モデル（１５）を利用して決定されたモデル電流強度（Ｉ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）との間の差分に対応することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記差分値（ΔＩ）は、前記消費機器（３）による前記実際電流強度（Ｉ_Ｉｓｔ）と前記モデル（１５）を利用して決定されたモデル電流強度（Ｉ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）との間の差分であり、該差分は、伝達要素（２１）を通って案内されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記設定電流強度（Ｉ_Ｖ）、前記目標電流強度（Ｉ_Ｓｏｌｌ）、及び／又は、前記入力電流強度（Ｉ_Ｅ）はフィルタに掛けられることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
11. 誘導性の消費機器（３）を通って流れる電流の電流強度を調整するための制御装置（２）を備えた回路（１）であって、前記消費機器（３）は、前記電流の供給と遮断とを切り替える切替装置（５）及び電流測定装置（４）と直列に接続され、及び、フリーホイール要素（７）と並列に接続され、前記制御装置（２）は、パルス幅変調された信号の周期であるパルス幅変調周期の間に前記電流強度を設定する前記切替装置（５）を前記信号により駆動制御するよう構成される、前記回路（１）において、
    前記制御装置（２）は、入力電流強度（Ｉ_Ｅ）から、第１のコントローラ（１３）によって、前記パルス幅変調周期内に設定すべき平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）を決定するために設けられ、前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）は、前記パルス幅変調周期内に前記切替装置（５）が前記電流の供給と遮断とを切り替えることによって前記消費機器（３）で設定され、前記消費機器（３）に対して適合されたモデル（１５）に、前記平均負荷電圧（Ｕ_ｍＬ）、又は、予め設定された目標電流強度（Ｉ_Ｓｏｌｌ）から第２のコントローラ（２２）によって決定された目標負荷電圧（Ｕ_ｓＬ）が供給され、前記入力電流強度（Ｉ_Ｅ）は、前記予め設定された目標電流強度（Ｉ_Ｓｏｌｌ）と、前記消費機器（３）による実際電流強度（Ｉ_Ｉｓｔ）と前記モデル（１５）を利用して決定されたモデル電流強度（Ｉ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）との間の差分値（ΔＩ）と、の間の差分から定められることを特徴とする、回路（１）。
    

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