(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アースと供給電圧源との間に負荷及び調整素子が直列に接続されている、負荷における降下電圧の制御装置において、
負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実際値電流を生成する第１の手段と、  目標値電流をプリセットするための第２の手段と、
実際値電流と目標値電流の比較結果に依存して調整素子に対する制御量を設定する制御手段が設けられていることを特徴とする、負荷における降下電圧制御装置。
【請求項２】
前記第１の手段は少なくとも１つのカレントミラーを有しており、該カレントミラーは負荷における降下電圧に相応する電流を供給する、請求項１記載の負荷における降下電圧制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は少なくとも１つのカレントミラーを有している、請求項１又は２記載の負荷における降下電圧制御装置。
【請求項４】
前記調整素子は実際値電流と目標値電流の差分だけ制御される、請求項１〜３いずれか１項に記載の負荷における降下電圧制御装置。
【請求項５】
前記調整素子として１つの電界効果トランジスタが用いられている、請求項１〜４いずれか１項に記載の負荷における降下電圧制御装置。
【請求項６】
前記負荷は、内燃機関において噴射される燃料量設定のための電磁弁であり、さらに噴射開始時点及び／又は噴射終了時点を特徴付ける特性量検出のための装置が用いられている、請求項１〜５いずれか１項に記載の負荷における降下電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アースと供給電圧源との間に負荷及び調整素子が直列に接続されている、負荷における降下電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目標電圧と測定された電圧の間の差を制御器に供給する電圧制御装置は公知である。この制御器は調整素子に対する制御量を形成する。
【０００３】
通常用いられる制御器は演算増幅器とキャパシタンスを有している。例えば演算増幅器は構成素子におけるコストが高くまたそのアプリケーションに対するコストも高い。さらに従来の制御器は安定して動作するように設定調整する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、負荷における降下電圧制御装置において可及的に簡単な構造の電圧制御器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題は、負荷に印加される電圧に対する尺度を表す実際値電流を供給する第１の手段と、目標値電流の設定のための第２の手段と、実際値電流と目標値電流の比較結果に依存して調整素子に対する制御量を設定する制御手段が設けられる構成によって解決される。
【０００６】
本発明の装置によって得られる利点は、電圧制御器が集積化の容易な非常に僅かな構成素子しか有していないことである。さらにこの電圧制御器は安定して動作し、振動の傾向はない。制御器の動特性は僅かな構成素子によってのみ決定され、そのため制御が容易である。
【０００７】
本発明の有利な実施例及び改善例は従属請求項に記載される。
【０００８】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
本発明は例えば電磁的負荷における電圧を制御するための装置である。特に有利には本発明による装置は内燃機関と共働して（例えば内燃機関の燃焼室における燃料の調量の際に）用いることができる。これに対して特に有利には内燃機関における燃料調量の制御のための電磁弁が用いられる。この場合特に負荷が小さい場合には最小の噴射量を可及的に正確に調量する必要がある。このためには電流が供給される電磁弁の可動子が終端位置に達する時点を知ることも必要である。この時点は通常“噴射周期の開始（ＢＩＰ）”と称される。この時点は電磁弁電流の時間経過の評価によって得られる。電流の時間経過は電圧が一定の場合に、その経過に屈曲個所が存在するかないしは電流の微分商に著しい変化があるかどうかに基づいて評価される。
【００１０】
通常は電磁弁に印加される電圧は電圧制御器を用いて一定の値に制御される。特に噴射開始及び／又は噴射終了を表す特性量を求めるための以下に記載の装置が用いられる場合には有利である。この場合の負荷は内燃機関において噴射される燃料量の設定のための電磁弁である。この装置は、電磁弁の可動子がその終端位置に達する時点を求めるために電磁弁に加わる電圧を制御するために用いられる。
【００１１】
図１には、電磁弁制御式燃料調量装置の制御のための装置の重要な要素が概略的に示されている。負荷、例えば電磁的負荷１００の１つの端子は電圧供給装置Ｕｂａｔに接続されている。負荷１００の第２の端子はスイッチング手段１１０とセンサ１４５を介してアースに接続されている。センサ１４５は評価回路１４０と接続されている。スイッチング手段１１０は有利には電界効果トランジスタとして構成されている。
【００１２】
電圧電流変換器４２１，４２２は、負荷１００の端子に印加される電圧値を取り出す。電圧電流変換器４２１，４２２はブロック４００にそれぞれ１つの電流ＩH及びＩLを供給する。さらにブロック４００は電流源４５０を介して基準電圧Ｖccに接続されている。ブロック４００の出力側はゲート抵抗４２３を介して電界効果トランジスタ１１０のゲートに接続されている。
【００１３】
ブロック４００は電流ＩHとＩLを目標値電流Ｉｓｏｌｌと比較し、スイッチング手段１１０に供給される制御電流ＩＧを有利には次の式に従って出力する。
【００１４】
ＩG＝Ｋ×（Ｉsoll＋ＩL−ＩH）
ここでの前記符号Ｋは増幅率を表す。
【００１５】
図２には例えばブロック４００が詳細に示されている。既に図１に示されている構成要素も図２において相応の符号で示されている。
【００１６】
電圧電流変換器として図示の実施例では抵抗が用いられている。電圧電流変換器はブロック４００に接続されている。このブロック４００は、実質的に第１のカレントミラー４１０と第２のカレントミラー４２０を有している。電圧電流変換器は第１のカレントミラー４１０に電流を供給している。第１のカレントミラー４１０は第２のカレントミラー４２０にも接続されている。この第２のカレントミラー４２０はゲート抵抗４２３を介して電界効果トランジスタ１１０のゲートに接続されている。
【００１７】
カレントミラーとは通常は、一方の半導体素子を流れる電流が他方の半導体素子を流れる電流に相応ないし比例する電流となるような２つの半導体素子の合成接続回路である。１つのカレントミラーに２つのトランジスタを使用すれば、これらのトランジスタの２つのスイッチング区間は２つの電流路を形成する。
【００１８】
第１のカレントミラー４１０においてはトランジスタ４４０が第２の電流路として用いられ、トランジスタ４４５が第１の電流路として用いられる。負荷１００の２つの端子における電位は２つの抵抗４２１，４２２を介して取り出される。第１の抵抗４２１は接続点４４９を介して第１のカレントミラーの第２の電流路のトランジスタ４４０のコレクタと接続される。第２の抵抗４２２は、接続点４４８を介して第１のカレントミラーの第１の電流路のトランジスタ４４５のコレクタと接続される。
【００１９】
トランジスタ４４０のベースとトランジスタ４４５のベースは、接続点４４６を介して接続されている。
【００２０】
第２のカレントミラー４２０においてはトランジスタ４３０が第１の電流路を形成する。トランジスタ４３０のコレクタは接続点４３８を介して接続点４４９に接続されている。トランジスタ４３５は第２の電流路を形成する。トランジスタ４３０のベースはトランジスタ４３５のベースと接続点４３６に接続される。この接続点４３６は接続点４３８に接続されている。トランジスタ４３０のコレクタ電流の一部はトランジスタ４３５に供給される。
【００２１】
第２の電流路は電流源４５０を介して基準電圧Ｖccに接続される。トランジスタ４３５のコレクタは接続点４３９を介して電流源４５０とゲート抵抗４２３に接続され、ひいては電界効果トランジスタ１１０のゲートに接続されている。
【００２２】
この装置は以下のような電圧制御器として動作する。
【００２３】
負荷１００における電圧値は抵抗４２１と４２２を介して電流に変換される。第１のカレントミラー４１０は２つの電流値の差を形成する。この実際値電流は負荷における降下電圧に対する尺度を示す。
【００２４】
この実際値電流は第２のカレントミラー４２０の第１の電流路に供給される。この電流はミラー作用して、電流源４５０から供給される目標値電流と比較される。この電流源４５０から供給される目標値電流は目標値として用いられる。この目標値電流と実際値電流との間の差分電流は電界効果トランジスタのゲートに供給される。
【００２５】
この目標値電流は次のように選定される。すなわち立上り過渡振動状態においてカレントミラー４２０の第２の電流路を電流源４５０から供給される目標値に相応する電流が流れるように選定される。これらの２つの電流が等しければ、すなわち負荷１００における降下電圧が目標電圧に相当すれば、ゲート電流は流れずスイッチング手段はその位置に留まる。
【００２６】
負荷において降下する電圧が高過ぎる場合には、カレントミラーを経てそれに相応して大きな電流が流れる。この電流はゲートを放電させスイッチング手段を遮断せしめる。これによって負荷１００における電圧降下がなくなる。負荷における降下電圧が過度に小さい値の場合も相応に同じである。この場合はカレントミラーを経て過度に小さな電流が流され、ゲートがゲート電流を介して充電される。それに応じて電界効果トランジスタは導通し、また負荷を通る比較的強い電流の流れが可能となる。
【００２７】
要約すると負荷１００における被制御電圧は電圧電流変換器４２１とカレントミラー４１０によってある電流に変換される。カレントミラー４２０は負荷における降下電圧を目標値電流に制御する。これは次のようにして行われる。すなわち第１のカレントミラー４１０から供給された電流がミラー作用をして、接続点４３９において目標値電流から減算される。この差分電流は電界効果トランジスタの制御のために用いられる。すなわちこの電流はゲート充電状態を変化させ、ひいては電界効果トランジスタの状態を変化させる。第２の電流路において設定される電流が電流源から供給される電流に等しい場合には電圧制御は完了している。
【００２８】
ゲート充電状態ひいては電界効果トランジスタの状態を制御するために非常に小さな電流しか必要としない。第２のカレントミラーは実際値電流をその電流レベルに適合させるために用いられる。
【００２９】
択一的に、実際値電流を直接目標値電流と比較するようにしてもよい。この場合第２のカレントミラーには差分電流が入力量として供給される。
【００３０】
電流源４５０から供給される電流は負荷における降下電圧に対応する。電流値の変化によって負荷における電圧が直接制御される。電流源４５０から供給される電流と負荷における降下電圧との間の固定的な関係、有利には比例的な関係がなりたつ。それ故電流源４５０により負荷における降下電圧に対する可変の目標値のプリセットが可能となる。
【００３１】
第２のカレントミラーは実質的には比例特性を有する制御器として動作する。電界効果トランジスタ１１０のゲート−ソース間ないしゲート−ドレイン間のキャパシタンスに基づいて付加的に電流制御の積分特性が得られる。
【００３２】
制御器のダイナミック特性は実質的に電流源と電界効果トランジスタ１１０のキャパシタンスによって決定される。それ故このダイナミック特性の制御は非常に簡単である。演算増幅器は用いられないため、安定性に関する問題は生じない。つまり制御器が振動状態に傾くことはない。
【００３３】
カレントミラーの使用により演算増幅器を用いた場合よりも回路コストが著しく低減される。さらに制御パラメータを設定調整する必要がないので制御器に対するコストも低減される。
【００３４】
図面に示された回路、特にカレントミラー４１０及び４２０は、簡単に集積化できる。全ての測定電圧は直接電流に変換される。これは次のような利点となる。すなわち集積回路の入力側に高電圧が印加されることはない。電圧電流変換器によって大幅な同相成分の抑圧が可能となる。
【００３５】
評価回路は電磁弁１００を流れる電流に基づいて、電流の供給された電磁弁の可動子が終端位置に達する時点を検出する。電流の時間経過は、電圧が一定の場合にその経過に屈曲点が存在するかないしは電流の微分商に著しい変化があるかどうかに基づいて評価される。電流の評価の間ないしはスイッチング時点の検出の間は電磁弁における電圧が前述した装置を用いて一定の値に制御される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、集積化の容易な非常に僅かな構成素子で電圧制御器が構成されるため所要の回路コストは僅かである。さらにダイナミック特性の制御が非常に簡単であり、演算増幅器は用いられていないため安定性に関する問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例のブロック回路図である。
【図２】本発明による実施例のブロック回路図である。
【符号の説明】
１００      負荷
１１０      スイッチング手段
１４０      評価回路
１４５      センサ
４１０      第１のカレントミラー
４２０      第２のカレントミラー
４２１      電圧電流変換器
４２２      電圧電流変換器
４２３      ゲート抵抗
４５０      電流源
Ｖｃｃ      基準電圧
【図１】
0003638318.tif 000002
【図２】
0003638318.tif 000003