JP6538535B2

JP6538535B2 - ガウシアンフィルタ標準偏差変動

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Publication number: JP6538535B2
Application number: JP2015236222A
Authority: JP
Inventors: ワンチ−ミン
Original assignee: トヨタモーターエンジニアリングアンドマニュファクチャリングノースアメリカ，インコーポレイティド
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: JP2016158481A; US20160163026A1; US9672582B2

Description

ここに記載された実施形態は、一般に、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのシステム及び方法に関し、特に、動的ガウシアンフィルタ標準偏差の使用を通して、スイッチング損失と電磁干渉をバランスさせることに関する。

例えば車両のような、多くの環境において、例えばスイッチングコンバータのような、多くの物理的、電気的及び／または電子的な構成要素が存在する。これらの構成要素は、その環境における他の構成要素に干渉し得る、電磁干渉（ＥＭＩ）を引き起こすことがある。現在のこれらに対する多くの解決策では、スイッチングコンバータによって生成されるＥＭＩが他の構成要素に影響するのを防止しあるいはブロックするために、ＥＭＩシールドがインストールされる。ＥＭＩがある構成要素に影響することを防止することにおいて、ＥＭＩシールドはある程度成功しているが、その一方で、往々にしてこのシールドはＥＭＩを完全には絶縁せず、あるいはともかく好ましいものではなく、これらの解決方法は理想からはほど遠い。

ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのシステム及び方法。方法の一実施形態は、炭化シリコン（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタを含むスイッチングコンバータに関する負荷電流とドレイン電圧を受信すること、ドレイン電圧の時間に関する導関数（微分係数）を決定すること、及びスイッチングコンバータに関するスイッチング損失を計算することを含む。幾つかの実施形態では、電磁干渉（ＥＭＩ）を予測すること、スイッチング損失からガウシアン標準偏差を選択すること、及びガウシアンスイッチング電圧基準を決定することを含む。さらに幾つかの実施形態では、所望のスイッチング損失を提供するためにガウシアン標準偏差とガウシアンスイッチング電圧基準に基づいてＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタの構成要素を調整することを含む。

他の実施形態において、システムは、負荷電流とドレイン電圧を生じる炭化シリコン（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタを含むスイッチングコンバータと、このスイッチングコンバータに接続された増幅器とを含み、この増幅器は負荷電流のフィードバック利得とドレイン電圧を受信し、更にこの増幅器はドレイン電圧の時間に関する導関数を決定する。幾つかの実施形態は、増幅器とスイッチングコンバータに接続された計算デバイスを含み、この計算デバイスはロジックを備えており、このロジックはプロセッサによって実行された場合、このシステムに、負荷電流、ドレイン電圧及びドレイン電圧の時間に関する導関数を受信させ且つスイッチング損失を計算させ、このスイッチングコンバータに関する電磁干渉（ＥＭＩ）を予測し、更に、スイッチング損失とドレイン電圧の時間に関する導関数とからガウシアン標準偏差を選択させる。幾つかの実施形態では、このロジックはシステムに、ガウシアンスイッチング電圧基準を決定させ、調整を送信してＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタにおいて実行させる。

更に他の実施形態において、システムはスイッチングコンバータを含み、このスイッチングコンバータは、負荷電流とドレイン電圧を生じる炭化ケイ素（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタと、車両計算デバイスを備えている。この車両計算デバイスは、スイッチングコンバータに接続されていても良く、且つ、ロジックを含んでいても良く、このロジックはプロセッサによって実行された場合、システムに負荷電流、ドレイン電圧およびドレイン電圧の時間に関する導関数を受信させ、且つ、スイッチング損失を計算させスイッチングコンバータに関連する電磁干渉（ＥＭＩ）を予測させる。幾つかの実施形態において、このロジックは、システムに、スイッチング損失とドレイン電圧の時間に関する導関数とからガウシアン標準偏差を選択させ、ガウシアンスイッチング電圧基準を決定させ、更に、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタ内でなされるべき調整を実装のために送信させる。

本開示の実施形態によって提供されるこれら及び更なる特徴は、以下の詳細な記載を図面とともに参照することにより、より完全に理解されるであろう。

図面に記載された実施形態は本来、説明的かつ例示的なものであって、開示を限定すべく意図されたものではない。説明的実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面とともに読む場合に理解されるものであり、以下の図面において同じ構造は同じ参照番号で示されている。

ここに開示した実施形態に係る、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのネットワーク環境を概略的に描く図。ここに開示した実施形態に係る、ガウシアンフィルタ標準偏差変動を実施するためのハイブリッド回路フロー図を概略的に描く図。ここに開示した実施形態に係る、時間ドメインにおけるガウシアンスイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、周波数ドメインにおけるドレイン電圧の周波数スペクトルのグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、異なる過渡期間を有するターンオンドレイン電圧とドレイン電流スイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、異なる過渡期間を有するターンオンドレイン電圧とドレイン電流スイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、異なる過渡期間を有するターンオンドレイン電圧とドレイン電流スイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、調整された過渡期間を有するターンオンドレイン電圧とドレイン電流スイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、調整された過渡期間を有するターンオンドレイン電圧とドレイン電流スイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、調整された過渡期間を有するターンオンドレイン電圧とドレイン電流スイッチング波形のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、ドレイン電圧スペクトルのグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、ガウシアンフィルタ波形成形を説明するドレイン電圧のグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、ガウシアン標準偏差成形を使用した、スイッチング損失対ＥＭＩノイズのグラフ表示を描く図。ここに開示した実施形態に係る、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのフローチャートを描く図。

ここに開示した実施形態は、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのシステム及び方法、及び具体的には、炭化シリコン（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴ制御のためのシステム及び方法を含む。従って、幾つかの実施形態は、ガウシアンスイッチング波形の幅を調整するためにガウシアン標準偏差を使用するように構成することができる。幾つかの実施形態は、伝導及び放出経路をブロックするように試みる（フィルタ及び遮蔽）代わりに（或いはそれに加えて）、ＥＭＩノイズ生成を減少させることに焦点を合わせている。負荷状況に応じて、ここに記載した実施形態は、異なる長さのスイッチング過渡現象を生成するためにガウシアンフィルタ標準偏差を変化させることによって、損失とＥＭＩ間のトレードオフをさらに向上させる。異なるスイッチング過渡現象によって、ＥＭＩ放出レベルは損失と同様に制御され得る。従って、損失とＥＭＩ間で所望のトレードオフを得ることが可能となる。

更に、ここに記載した実施形態は、損失とＥＭＩ間のトレードオフをバランスさせるために、異なるガウシアンフィルタ標準偏差を使用するように構成されている。実施形態を、標準偏差を変化させて損失を制御するように構成することができる。より高い負荷状況において、より高いＥＭＩノイズを犠牲にして過渡期間のスイッチングを減少させることにより、損失を低減させることができる。一方、低負荷状況の間、過渡期間のスイッチングを増加してＥＭＩノイズ生成を低減させることができる。異なるガウシアン標準偏差を選択することによって、損失とＥＭＩ間のトレードオフを制御することができ、一方でガウシアンスイッチング波形が使用されているのでＥＭＩノイズが最小化される。

従って、ここに記載された実施形態は、ガウシアンスイッチング波形を拡大するように構成され、それによって損失とＥＭＩ間のトレードオフを制御することができる。負荷状況とＥＭＩ要求に依存する最適化は、所望のトレードオフを獲得するために実行され、そしてそのトレードオフにも拘わらず、ＥＭＩが低減される。従って、スイッチングコンバータ及びその位置に依存して、ＥＭＩを環境において低減させ且つ制御することができる。ここに記載した実施形態を実行することによって、ＥＭＩに敏感なデバイス（無線システム、ブルーツース等）の問題を、スイッチングデバイスＥＭＩと損失のトレードオフによって、低減し且つ緩和することができる。

ガウシアンフィルタ標準偏差変動のための方法及びそれを組み込んだシステムを以下にさらに詳細に説明する。特に図を参照すると、図１は、ここに開示した実施形態に係る、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのネットワーク環境を概略的に描いている。図示するように、図１の実施形態は、ネットワーク１００を介してユーザ計算デバイス１０４に接続された車両１０２を示している。車両１０２は、車両計算デバイス１１０を含み、この計算デバイス１１０は集積化された車両システムとして動作し、且つ車両１０２の１個またはそれ以上の構成要素の動作を促進する。この構成要素は、エンジン、無線、ダッシュボード内ディスプレイ及び／または他の電気ベースのデバイスを含むことができる。更に、車両１０２は、メモリ部品１４０ａ及びプロセッサ１４２ｂを含む車両計算デバイス１１０を含むことができる。メモリ部品１４０ａは、データ受信ロジック１４８ａ及び計算ロジック１４８ｂのような、ロジックを記憶することができる。図２に更に詳細に示すように、車両１０２は更に、１個またはそれ以上の電気デバイスを使用するために電圧を変換する、スイッチングコンバータ２３０（図２）を含むことができる。

実施形態に応じて、ユーザ計算デバイス１０４は、生産工程において、車両計算デバイス１１０と接続されていても良く、それによってデータ受信ロジック１４８ａ及び／または計算ロジック１４８ｂは、スイッチングコンバータ２３０及び／または他の構成要素によって放出されるＥＭＩの決定を促進し、且つ、ここに記載するようにガウシアン標準偏差を調整することができる。幾つかの実施形態において、車両計算デバイス１１０がこの決定をするように構成される一方、幾つかの実施形態では、ユーザ計算デバイス１０４がこの機能を提供するように構成することができる。従って、ユーザ計算デバイス１０４は、決定ロジック１４８ｃと分析ロジック１４８ｄを含みうる。特定の実施形態によって、このロジック１４８ｃ、１４８ｄは、所望の機能を提供するために、車両計算デバイス１１０内及び／または何処かに存在していて良い。従って、メモリ部品１４０ａ及び／またはメモリ部品１４０ｂ（集合的に且つ個々に“メモリ部品１４０”として言及される）は、スイッチングコンバータ２３０内に示すように、変動速度から損失計算及びＥＭＩ予測を提供するロジックを含み得る。

図１では明示的に記載されていないが、ユーザ計算デバイス１０４及び／または車両計算デバイス１１０は、ここに記載する機能を実施するために、他の部品を含み得ることを理解すべきである。一例として、これらの計算デバイス１０４、１１０の両者は、入出力ハードウエア、ネットワークインターフェースハードウエア、データを記憶するためのデータ記憶部品、等を含み得る。

更に、メモリ部品１４０は揮発性及び／または非揮発性メモリとして構成することが可能で、それによってランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ及び／または他のタイプのＲＡＭ）、フラッシュメモリ、セキュアデジタル（ＳＤ）メモリ、レジスタ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）（ローカルあるいはクラウドベース）、及び／またはその他のタイプの持続性コンピュータ読取可能媒体を含み得る。メモリ部品１４０は、ここに記載する動作ロジック及びその他のロジック部品を記憶することができる。ロジック部品のそれぞれは、複数の異なるロジックピースを含むことができ、それぞれのピースは一例として、コンピュータプログラム、ファームウエア及び／またはハードウエアとして具現化され得る。ローカルインターフェースは、バス又は他の通信インターフェースとして含まれ更に実装され、計算デバイス１０４、１１０の構成要素（部品）間の通信を促進することができる。

プロセッサ１４２は、命令を（例えば、データ記憶部品及び／またはメモリ部品１４０から）受信し実行するように動作する如何なる処理構成要素をも含み得る。理解されるように、入出力ハードウエアは図２の構成要素を含み及び／またはそれらとインターフェースを取るように構成され得る。ネットワークインターフェースハードウエアは、アンテナ、モデム、ＬＡＮポート、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）カード、ＷｉＭａｘカード、モバイル通信ハードウエア及び／または他のネットワーク及び／またはデバイスと通信するためのその他のハードウエアを含む、全ての有線又は無線ネットワークハードウエアを含み、及び／またはこれらと通信するように構成されていても良い。この接続によって、計算デバイス１０４、１１０及び／またはその他との間で通信が促進され得る。

動作ロジックは、計算デバイス１０４、１１０の構成要素を管理するために、オペレーションシステム及び／またはその他のソフトウエアを含むことができる。上記で議論したように、データ受信ロジック１４８ａ及び計算ロジック１４８ｂは、プロセッサ１４２ａに、ここに記載するその他の機能を実行させるのと同様に、スイッチングコンバータ２３０及び／または増幅器２４４から情報を受信するように、構成されることができる。決定ロジック１４８ｃと分析ロジック１４８ｄは、プロセッサ１４２ｂに車両１０２へのリモート接続を介して同様の機能を実行させるように、構成し得る。

更に、図１の実施形態例は、ロジック１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ及び１４８ｄが個別のロジック構成要素であるとして描かれているが、これは同様に一例である。幾つかの実施形態において、ロジックの１個のピースによって記載する機能を提供することができる。ロジック１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ及び１４８ｄがここでは記載された機能を実行するためのロジック構成要素として記載されているけれども、これも一例であることを理解すべきである。実施形態に応じて、他の構成要素を同様に含むことができる。

図２は、ここに開示した実施形態に従って、ガウシアンフィルタ標準偏差変動を実行するためのハイブリッド回路フロー図を概略的に描いている。図示するように、車両１０２は、少なくとも１個のスイッチングコンバータ２３０を含むことができ、このスイッチングコンバータ２３０は、電圧コンバータ又は他の同様のデバイスによって実現されても良い。スイッチングコンバータ２３０は、インダクタ２３２、スイッチ２３４、電圧センサ２３６、電流センサ２３８、容量２４０及び炭化シリコン（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２４２を含むことができる。電圧センサ２３６は、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタ２４２のドレイン電圧を決定することができ、この電圧はフィードバック信号として増幅器２４４に送られる。増幅器２４４はまた、電流センサ２３８から同様にフィードバック信号として負荷電流を受信することができる。この情報によって、増幅器２４４は、ドレイン電圧の時間上での傾斜（導関数又は微分係数）（ｄＶ_ｄ／ｄｔ）を決定することができ、そしてフィードバック利得を提供し、これを負荷電流及びドレイン電圧とともに車両計算デバイス１１０及び／またはユーザ計算デバイス１０４に送るようにすることができる。

特定の実施形態に依存して、それぞれの計算デバイス１０４、１１０のプロセッサ１４２ａ、１４２ｂは、計算ロジック１４８ｂ及び／または分析ロジック１４８ｄを利用して、スイッチングコンバータ２３０のスイッチング損失を計算することができる。ブロック２４６において、ロジック１４８は追加的に、それぞれの計算デバイス１０４、１１０に、スイッチングコンバータ２３０におけるＥＭＩを予測するためにドレイン電圧の傾斜を利用させることができる。幾つかの実施形態において、ＥＭＩは、ドレイン電圧の傾斜にほぼ比例し或いは関係するとして、予測することができる。これらの事例において、ＥＭＩが約４である場合にｄＶｄ／ｄｔが２であれば、ｄＶｄ／ｄｔが４である場合ＥＭＩが約８であるとの予測が可能である。ブロック２４８において、予測されたＥＭＩとスイッチング損失を使用して、スイッチングコンバータ２３０において使用するガウシアン標準偏差を選択することができる。この選択は、ルックアップテーブルを介してすることができ及び／または既定のアルゴリズムに基づいて計算することができる。とにかく、ガウシアンスイッチング電圧基準を、ブロック２４８において、波形によって表現することが可能な、選択されたガウシアン標準偏差から決定することができる。具体的には、ガウシアンスイッチング電圧基準は、選択されたガウシアン標準偏差を適用することによって、ガウシアン波形を介して決定され得る。ガウシアンスイッチング電圧基準は、スイッチングコンバータ２３０における実際の波形形状において、フィードバックガウシアン関数と比較することができる。この比較は、所望の結果を達成するために、スイッチングコンバータ２３０への調整を示している。この調整は、所望の変化を実現するために、次に制御器２５４を介してドライバ２５６に送られ得る。上記で議論したように、幾つかの実施形態では、スイッチング損失とＥＭＩが逆相関するように、即ち、スイッチング速度の増加（したがってＥＭＩの増加）がスイッチング損失を低下させ、一方でスイッチング速度の低下がスイッチング損失を増加させるように、構成することができる。とにかく、ドライバ２５６は、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタ２４２及び／またはスイッチングコンバータ２３０への調整の実装を促進することができる。

図３は、ここに開示した実施形態による、時間ドメインにおける一般的なガウシアンスイッチング波形のグラフ表示３４０を描いている。図示するように、図３は、方形波形とガウシアン関数の畳み込みから計算されたガウシアンスイッチング波形基準を表している。畳み込みされたスイッチング過渡期間は、対応する負荷条件２０アンペア、１０アンペア及び５アンペアと対応する周波数スペクトルに対して、１０ナノ秒（薄い青のプロット３４２）、５０ナノ秒（赤のプロット３４６）及び８０ナノ秒（濃い青のプロット３４８）として図示されている。なお、スペクトルの大きさは、約１マイクロボルトに規格化されている。

特に、ガウシアン関数を方形波で畳み込むことによって、畳み込まれたスイッチング過渡信号を使用してスイッチングコンバータ２３０を制御し、低いＥＭＩノイズを生成させることができる。従って、ガウシアン関数の標準偏差を変動させることによって、損失も同様に制御することができる。より高い負荷条件において、より高いＥＭＩノイズを犠牲にしてスイッチング過渡期間を減少させることにより、スイッチング損失を低減することができる。一方、低い負荷条件の間、ＥＭＩノイズ生成を低減させるためにスイッチング過渡期間を増加させることができる。異なるガウシアン標準偏差を選択することによって、スイッチング損失とＥＭＩ間のトレードオフを制御することができる一方で、ガウシアンスイッチング波形が使用されているので、ＥＭＩノイズを最小とすることができる。

図４は、ここに開示した実施形態に係る、周波数ドメインでの対数スケール上でのドレイン電圧の周波数スペクトルのグラフ表示４４０を描いている。図示するように、図３のガウシアンスイッチング波形は、遷移を表すために、周波数ドメインにおいて提供され得る。プロット４４２（薄い青）は、１０ナノ秒のスイッチング期間を有する２．５ナノ秒のガウシアン標準偏差を含む。プロット４４４（赤）は、１２．５ナノ秒の標準偏差と５０ナノ秒の過渡期間を含む。プロット４４６（濃い青）は、２０ナノ秒の標準偏差と８０ナノ秒の過渡期間を含む。

図３及び４の一般的ガウシアン関数と周波数スペクトルによって示されるように、ガウシアン関数の標準偏差を変動させることによって、ＥＭＩを調整することができる。特に、プロット４４２はより早い過渡期間（１０ナノ秒）を有しており、従って、より遅い過渡期間（８０ナノ秒）を有するプロット４４６よりもより高いＥＭＩを有している。従って、図３及び４は、ガウシアン関数の標準偏差とＥＭＩ間の関係を示している。

図５Ａ−５Ｃは、ここに開示された実施形態に従って、ターンオンドレイン電圧（赤）とドレイン電流（青）スイッチング波形を、複数の（可変の）異なる過渡期間とともにグラフ表示として描いている。特に、図５Ａ−５Ｃは、図２の回路から、３個の異なるガウシアンスイッチング波形コマンドによって制御された３個の異なる過渡期間に対して、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧とドレイン電流のターンオンスイッチング波形と、スイッチ上の対応する全損失（伝導損失プラススイッチング損失）とを描いている。従って、図５Ａは、１０ナノ秒の過渡期間と、２０アンペア負荷と、３７．０４ワットの損失を有するプロット５４０ａを描いている。図５Ｂにおいて、プロット５４０ｂは、過渡期間５０ナノ秒と１０アンペアの負荷の結果、２２．４８ワットの損失を有するとして描かれている。図５Ｃにおいて、プロット５４０ｃは、過渡期間が８０ナノ秒で負荷が５アンペアの結果１４．７５ワットの損失を生じるものとして、描かれている。図５Ａ−５Ｃの事例からわかるように、過渡期間が増加し負荷が減少するので、損失も同様に減少する。

図６Ａ−６Ｃは、ここに開示された実施形態に係る、調整された（固定の）過渡期間を有するターンオンドレイン電圧（赤）とドレイン電流（青）スイッチング波形のグラフ表示の、他のセットを描いている。図５Ａ−５Ｃと同様に、図６Ａ−６Ｃは、図２の回路から、１２．５ナノ秒の固定されたガウシアン標準偏差フィルタ偏差を有する、損失対ＥＭＩの複数のグラフ表示を描いている。図６Ａにおいて、グラフ表示はプロット６４０ａを含んでおり、このプロットは５０ナノ秒の過渡期間と２０アンペアの負荷、その結果として３８．０６ワットの損失を有している。図６Ｂにおいて、グラフ表示はプロット６４０ｂを含んでおり、このプロットは、５０ナノ秒の過渡期間と１０アンペアの負荷、その結果として２２，４８ワットの損失を有している。図６Ｃにおいて、グラフ表示は５アンペアの負荷を有する５０ナノ秒の過渡期間と、その結果としての１２．４ワットの損失を含んでいる。

以下の表に示すように、図５Ａ−５Ｃ及び６Ａ−６Ｃの表示が描かれている。示すように、図５Ａと６Ａは、同じ負荷（２０アンペア）において、より高い過渡期間に対して平均損失が小さいことを示している。図５Ｂと６Ｂは同じスイッチング損失を示している。図５Ｃ及び図６Ｃは、過渡期間が長くなると、スイッチング損失が高くなることを示している。従って、この表は、標準偏差と過渡期間との間の関係を示す、同じ情報を描いている。

図７は、ここに開示した実施形態に係る、ドレイン電圧スペクトルのグラフ表示を描いている。特に、図５Ａ−５Ｃからの情報が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を介して変更されている。従って、プロット７４０（薄い青）、７４２（赤）及び７７４（濃い青）は種々の標準偏差で生成されたＥＭＩを表している。特に、プロット７４０は、２０アンペアの負荷に対して２．５ナノ秒の標準偏差を使用して作られた。プロット７４２は、１０アンペアの負荷に対して２０ナノ秒の標準偏差によって作成された。プロット７４４は、５アンペアの負荷に対して２０ナノ秒の標準偏差によって作成された。従って、スイッチングコンバータ２３０（図２）のガウシアン関数の標準偏差を調整することによって、ＥＭＩも同様に変更することができることが分かる。一例として、周波数１０^７で、プロット７４４はプロット７４０よりも低い大きさを有している。このように、ガウシアン関数の標準偏差を増加させることによって、ＥＭＩは減少するであろう。

図８は、ここに開示する実施形態に係る、ガウシアンフィルタ波形成形を説明する、ドレイン電圧のグラフ表示を描いている。特に、全ての所望のトレードオフに対して、損失をわずかに増加させることによってＥＭＩを低減させ得ること（そしてその逆も同様）が観測される。図８は、ＦＦＴが図６Ａ−６Ｃに記載されたデータに適用されることを除いて、図７に記載されたものと同様の情報を表している。上記で議論したように、これらのプロットはガウシアン関数の一定の標準偏差を維持し、ＥＭＩに関して最適化されていないスイッチング損失を示している。特に、ＥＭＩは、プロット８４０（薄い青）、８４２（赤）、および８４４（濃い青）のそれぞれに対して本質的に同じである。従って、プロット８４０は、２０アンペア負荷に対して１２．５ナノ秒の標準偏差を表している。プロット８４２は、１０アンペア負荷に対して１２．５ナノ秒の標準偏差を表している。プロット８４４は、５アンペア負荷に対して１２．５ナノ秒を含んでいる。

これらの結果を、図５Ａ−５Ｃ及び図７に記載されたこの開示の実施形態と比較すると、２０アンペア負荷の場合、ＥＭＩは０．９９ワットの全損失増加（３８．０６ワットから３７．０７ワット）を伴って減少する。一方、５アンペア負荷の実施形態に対して、ＥＭＩは、２．３５ワットの損失減少を伴って増加する（１４．７５ワット−１２．４ワット）。その一方で、ガウシアンスイッチングコマンドが数個の異なる状況の何れに対しても使用され得るので、ＥＭＩは既定のスイッチング期間に対して最小化され得る。

図９は、ここに開示した実施形態に従って、ガウシアン標準偏差成形を利用した、スイッチング損失対ＥＭＩノイズのグラフ表示９４０を示す。図示するように、グラフ表示９４０は、複数の斜線を示しており、これらの斜線は現在の解法による最適化されていない結果を表している。更に、曲線９４２は、上述したように、ガウシアン関数の標準偏差を変化させた場合の、所望のスイッチング損失と所望のＥＭＩノイズトレードオフの形状を示している。マーカー９４４は、あるシステムに基づいた、希望する（所望の）点を表すことができる。特に、あるシステムがより高い損失を許容することができるがしかしより低いＥＭＩを望む場合、所望の結果は曲線９４２に従うことができる。

一例として、負荷電流が増加すると、より高い損失が生成され得る。従って、ここにおける実施形態は、ＥＭＩを損失に対してトレードオフするために（曲線９４２を下方に移動する）、可変標準偏差を利用するように構成することができる。同様に、回路がより低い負荷を有している場合（スイッチングコンバータからのより低い損失）、標準を、損失を増加し且つＥＭＩを低減するように、再び変更することができる。

図１０は、ここに開示した実施形態に従う、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのフローチャートを描いている。ブロック１０５０に示すように、ドレイン電圧を受信することができる。加えて、特定の実施形態に依存して、負荷電流のような他の信号を受信することができる。ブロック１０５２において、ドレイン電圧の導関数（微分係数）を決定することができる。ブロック１０５４において、スイッチング損失を計算することができる。ブロック１０５６において、例えばルックアップテーブルを参照して、標準偏差を選択することができる。ブロック１０５８において、スイッチング電圧基準を決定することができる。ブロック１０６０において、スイッチングコンバータの構成要素を調整することができる。

上述したように、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のための種々の実施形態が開示されている。従って、ここに記載した実施形態は、システムの許容範囲に基づいて、ＥＭＩ及び／またはスイッチング損失を最小化するように構成することができる。

特定の実施形態及び本開示の観点をここに記載したが、本開示の精神及び範囲を離れること無く、種々のその他の変更及び修正が可能である。更に、種々の観点が記載されているが、このような観点を組み合わせて利用する必要は無い。従って、特許請求の範囲の記載が、ここに示しそして記載した実施形態の範囲内の、このような全ての変更及び修正をカバーするものと意図される。

このように、ここに開示した実施形態は、ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのシステム、方法及び持続的コンピュータ可読媒体を含むことを理解すべきである。更に、これらの実施形態は単に事例であって、この開示の範囲を限定すると意図されるものでないことを理解すべきである。

Claims

ガウシアンフィルタ標準偏差変動のための方法において、
計算デバイスによって、炭化シリコン（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタを含むスイッチングコンバータに関する負荷電流とドレイン電圧を受信すること、
前記計算デバイスによって、前記ドレイン電圧の時間に関する導関数を決定すること、
前記計算デバイスによって、前記スイッチングコンバータに関するスイッチング損失を計算すること、
前記計算デバイスによって、電磁干渉（ＥＭＩ）を予測することであって、前記ＥＭＩは前記ドレイン電圧の時間に関する導関数にほぼ比例するものであり、
前記計算デバイスによって、前記スイッチング損失と前記ドレイン電圧の時間に関する導関数とから、ガウシアン標準偏差を選択すること、
前記計算デバイスによって、ガウシアンスイッチング電圧基準を決定すること、及び、
前記計算デバイスによって、所望のスイッチング損失を提供するために、前記ガウシアン標準偏差と前記ガウシアンスイッチング電圧基準に基づいて、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタの構成要素を調整すること、を備える、方法。
請求項１に記載の方法において、更に、
前記スイッチングコンバータからフィードバック信号を受信することであって、前記フィードバック信号は前記ドレイン電圧を含み、及び、
前記所望のスイッチング損失を提供するために、前記フィードバック信号を前記ガウシアンスイッチング電圧基準と比較すること、を備える、方法。
請求項１に記載の方法において、前記所望のスイッチング損失は所望のＥＭＩに基づいて決定され、前記所望のスイッチング損失及び所望のＥＭＩは数学的に関係している、方法。
請求項１に記載の方法において、前記所望のスイッチング損失と所望のＥＭＩは、前記所望のＥＭＩにおける増加が前記所望のスイッチング損失を低下させるように、反比例している、方法。
請求項１に記載の方法において、前記ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタの前記構成要素を調整することは、前記ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタのスイッチング期間を調整することを含む、方法。
ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのシステムにおいて、
負荷電流とドレイン電圧を生じる炭化ケイ素（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタを備える、スイッチングコンバータと、
前記スイッチングコンバータに接続され、前記負荷電流とドレイン電圧のフィードバックゲインを受信し、且つ、前記ドレイン電圧の時間に関する導関数を決定する、増幅器と、及び
前記増幅器と前記スイッチングコンバータに接続され、プロセッサによって実行された場合前記システムに以下のステップを実行させるロジックを含む、計算デバイスと、を備え、
前記以下のステップは、
前記負荷電流と、前記ドレイン電圧と、更に前記ドレイン電圧の時間に関する導関数とを受信し、
スイッチング損失を計算し、且つ、前記スイッチングコンバータに関係する電磁干渉（ＥＭＩ）を予測し、
前記スイッチング損失と前記ドレイン電圧の時間に関する導関数とからガウシアン標準偏差を選択し、
ガウシアンスイッチング電圧基準を決定し、更に、
ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタ内でなされるべき調整を、実行のために送信する、各ステップを含む、システム。
請求項６に記載のシステムにおいて、前記スイッチングコンバータは更に、インダクタ、容量、電圧センサ及び電流センサを備える、システム。
請求項６に記載のシステムにおいて、更に、前記計算デバイスとスイッチングコンバータに接続され、前記ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタ内でなされるべき調整を受信し、前記調整を行わせる命令を送信する、ドライバを備える、システム。
請求項６に記載のシステムにおいて、前記スイッチングコンバータは統合車両システムの一部であり、前記計算デバイスは前記統合車両システムから離れているが前記統合車両システムに通信によって接続されている、システム。
請求項６に記載のシステムにおいて、前記ロジックは、前記システムに更に、前記調整を決定するために、前記ガウシアンスイッチング電圧基準をフィードバックガウシアン関数と比較させる、システム。
請求項６に記載のシステムにおいて、前記ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタを調整することは、前記ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタのスイッチング期間を調整することを含む、システム。
ガウシアンフィルタ標準偏差変動のためのシステムにおいて、
負荷電流とドレイン電圧を生じる炭化シリコン（ＳｉＣ）ＭＯＳＦＥＴトランジスタを備える、スイッチングコンバータと、及び
前記スイッチングコンバータに接続され、プロセッサによって実行された場合、前記システムに少なくとも以下のステップを実行させるロジックを備える、車両計算デバイスと、を備え、前記ステップは、
前記負荷電流、前記ドレイン電圧、及び前記ドレイン電圧の時間に関する導関数を受信し、
スイッチング損失を計算し、且つ、前記スイッチングコンバータに関する電磁干渉（ＥＭＩ）を予測し、
前記スイッチング損失と前記ドレイン電圧の時間に関する導関数とからガウシアン標準偏差を選択し、
ガウシアンスイッチング電圧基準を決定し、更に
前記ＳｉＣＭＯＳＦＥＴトランジスタ内でなされるべき調整を実行のために送信する、各ステップを備える、システム。
請求項１２に記載のシステムにおいて、更に増幅器を備え、前記増幅器は前記スイッチングコンバータから前記負荷電流と前記ドレイン電圧を受信し、前記増幅器は前記ドレイン電圧の時間に関する導関数を決定し、且つ、前記増幅器は、前記車両計算デバイスに、前記負荷電流、前記ドレイン電圧及び前記ドレイン電圧の時間に関する導関数を提供する、システム。
請求項１２に記載のシステムにおいて、更に、前記車両計算デバイスと前記スイッチングコンバータとに接続されたドライバを備え、前記ドライバは前記スイッチングコンバータに前記調整を行わせる、システム。
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記ロジックは更に、前記調整を決定するために、前記システムに、前記ガウシアンスイッチング電圧基準をフィードバックガウシアン関数と比較させるロジックを備える、システム。