(57)【要約】      （修正有）【課題】小さいオン／オフ比においても、パルス幅変調を介して、電気的な消費器を正確かつ安価に電圧制御または出力制御できるようにする。【解決手段】出力制御または電圧制御が、調整可能なオン／オフ比を有するパルス幅変調ＰＷＭを介して行われ、出力ファイナルステージ１２にコントロールユニット１１が配設されている形式の、出力ファイナルステージ１２を用いて電気的な消費器１０に供給するために出力制御または電圧制御するための装置であり、コントロールユニット１１が、出力ファイナルステージ１２の運転パラメータへの、修正されたオン／オフ比の依存性を記述するための関数および所属の係数を記憶するためのメモリーを有しており、コントロールユニット１１が、記憶された前記係数および関数を用いて前記運転パラメータの実際値のための修正されたオン／オフ比を計算するための、少なくとも１つのプログラムシーケンスを有している。【選択図】図１
2014207674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ファイナルステージ（１２）を用いて電気的な消費器（１０）に供給するために出力制御または電圧制御するための方法であって、出力制御または電圧制御を、調整可能なオン／オフ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）を介して行う方法において、
出力ファイナルステージ（１２）の少なくとも２つの運転パラメータによって記述された様々な運転条件下における測定段階で、消費器におけるそれぞれ１つの測定された有効電圧を決定し、前記パルス幅変調の前記オン／オフ比を、測定された有効電圧が予設定された有効目標電圧に相当するように変更し、このように算出されたオン／オフ比を、所属の運転条件に関連してメモリーし、目下の運転条件のための適用段階において、修正されたオン／オフ比を、前記メモリーされたオン／オフ比から計算し、出力制御または電圧制御のために調整することを特徴とする、出力制御または電圧制御するための方法。
【請求項２】
修正されたオン／オフ比を計算するために、算出された前記オン／オフ比の、様々な前記運転パラメータへの依存性を、適合された係数を有する適合された数学的な関数によって少なくとも近似的に記述し、前記関数および所属の前記係数をメモリーし、前記目下の運転パラメータのための適用段階において、メモリーされた関数およびメモリーされた係数を有する修正されたオン／オフ比を決定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
修正されたオン／オフ比を計算するために、算出された前記オン／オフ比の、第２の運転パラメータの様々な値のための第１の運転パラメータへの依存性を、第１の数学的な関数および所属の第１の係数の第１の定理によって少なくとも近似的に記述し、前記第１の係数の、前記第２の運転パラメータへの依存性を、第２の数学的な関数および所属の第２の係数の第２の定理によって少なくとも近似的に記述し、前記第２の係数および前記数学的な関数をメモリーし、メモリーされた第２の係数および第２の数学的な関数を有する、目下の第２の運転パラメータのための適用段階において、前記目下の第２の運転パラメータに所属する第１の係数を決定し、前記第１の係数および前記第１の数学的な関数によって、前記目下の第１の運転パラメータのための修正されたオン／オフ比を計算することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
それぞれその他の運転パラメータのために、その他の関数および所属のその他の係数のその他の定理を決定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
その他の運転パラメータの様々な値のための、前もって考慮した運転パラメータのために決定された係数の依存性を、その他の数学的な関数、および所属のその他の係数のその他の定理によって少なくとも近似的に記述し、その他の係数およびその他の数学的な関数をメモリーし、その他の運転パラメータの実際の値のための適用段階において、前もって考慮した前記運転パラメータのために決定された係数を決定することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
測定段階において、前記消費器（１０）における電圧変化をデジタル式に検出し、前記電圧変化から、前記消費器（１０）における測定された有効電圧を決定することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
オン／オフ比の修正を、５％より小さいオン／オフ比、特に２％より小さいオン／オフ比において実施することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも前記出力ファイナルステージの温度および／または供給電圧の値および／または前記出力ファイナルステージ（１２）の劣化を、運転パラメータとして考慮することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
算出された前記オン／オフ比の、前記運転パラメータへの依存性を記述するための、および／または前記係数の、前記運転パラメータへの依存性を記述するための関数として、２次多項式を使用することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
様々な有効目標電圧のために、それぞれ係数および／または関数を決定することを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
出力ファイナルステージ（１２）を用いて電気的な消費器（１０）に供給するために出力制御または電圧制御するための装置であって、出力制御または電圧制御が、調整可能なオン／オフ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）を介して行われ、前記出力ファイナルステージ（１２）にコントロールユニット（１１）が配設されている形式のものにおいて、
前記コントロールユニット（１１）が、前記出力ファイナルステージ（１２）の運転パラメータへの、修正されたオン／オフ比の依存性を記述するための関数および所属の係数を記憶するためのメモリーを有しており、前記コントロールユニットが、記憶された前記係数および関数を用いて前記運転パラメータの実際値のための修正されたオン／オフ比を計算するための、少なくとも１つのプログラムシーケンスを有していることを特徴とする、出力制御または電圧制御するための装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法および請求項１１に記載の装置の使用法において、内燃機関の排ガス通路内の排ガスセンサの電気ヒータ（１４）の出力制御または電圧制御のために使用することを特徴とする、出力制御または電圧制御するための方法および装置の使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力ファイナルステージを用いて電気的な消費器に供給するために出力制御または電圧制御するための方法であって、出力制御または電圧制御を、調整可能なオン／オフ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）を介して行う方法に関する。
【０００２】
また本発明は、出力ファイナルステージを用いて電気的な消費器に供給するために出力制御または電圧制御するための装置であって、出力制御または電圧制御が、調整可能なオン／オフ比を有するパルス幅変調（ＰＷＭ）を介して行われ、前記出力ファイナルステージにコントロールユニットが配設されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００３】
出力、有効電圧または有効電流を調整するために、パルス幅変調（ＰＷＭ）を介して電気的な消費器を制御することは、公知である。この場合、電気的な消費器の例えば一定の供給電圧は、所定のオン／オフ比（ＴＶ）内でスイッチオンおよびスイッチオフされる。スイッチオフ時間に対するスイッチオン時間の比を介して、消費器に供給される電力、有効電圧および有効電流が調整される。
【０００４】
オン／オフ動作は、相応に制御された出力ファイナルステージを介して行われ得る。この場合、オン／オフ比が調整または制御されて予設定され得る。
【０００５】
オン／オフ比の調整は、制御されたシステムにおいて、使用された電子部品の理想的な特性およびひいては、消費器に供給された電圧の時間的な変化の仮定に基づいて行われる。例えば限定されたカットオフ特性によるまたは遅延時間による、特に出力ファイナルステージの理想的な特性からのずれは、消費器に供給された出力に若しくは有効電流および有効電圧に直接影響を及ぼす。このようなずれは、場合によっては部品公差によって異なる、使用された電子部品の応答特性に起因するものであり得る。カットオフ特性は、追加的に、電磁適合性（ＥＭＶ）に関連した要求によって限定され得る。
【０００６】
理想的な特性からのずれは、パルス幅変調の小さいオン／オフ比において特に大きく影響する。小さいオン／オフ比は、例えば電気消費器が様々な供給電圧で運転されることによって得ることができる。特許文献１には、様々な作動電圧若しくは時間的なバッテリ電圧変化を有するバッテリ回路システム内でアクチュエータを制御するための方法について記載されている。この場合、単数または複数のアクチュエータがパルス幅変調された様々な制御信号で制御されるようになっていて、制御信号のパルス幅および周期が互いに独立して調整可能であり、実際のバッテリ電圧に基づいて適合される。
【０００７】
今日、最新の内燃機関において排ガス組成を監視し、かつ制御するために使用されているような排気ガス測定プローブ例えばラムダセンサは、大抵は、例えば８００℃の範囲内にある、排気ガス測定プローブの所定の運転温度を調節するための電気ヒータを有している。加熱出力は、例えば１２Ｖ供給電圧に設定されているパルス幅変調によって調整される。２４Ｖシステム内において排気ガス測定プローブを使用した場合、非常に小さいオン／オフ比が生じる。パルス幅変調の理想的な特性からのずれは、制御運転中に、所定の目標温度に達してからサーモスタットによって補正される。制御運転中、例えば排気ガス測定プローブから測定値が制御を行うために提供されない間、前記のような理想的な特性からのずれによって、誤作動に基づく故障を引き起こす相応に高い危険性を伴う、大きい温度のずれが発生することがある。
【０００８】
別の運転形式、いわゆる過熱防止において、ラムダセンサは、加熱段階中に１００℃〜２００℃の範囲内の低い目標温度に調整される。過熱防止は、ラムダセンサの内部若しくは外側並びに排ガス通路内に存在する水を蒸発させるために行われる。これによって、続いて行われる高い有効ヒータ電圧による加熱過程における高過ぎる熱機械的な応力によってラムダセンサのセンサ素子のセラミックが破損される危険性は低下される。所定の目標温度を十分正確に維持するために、ヒータに印加された有効電圧を正確に調節する必要がある。このために、今日では、ヒータに印加された電圧のオン／オフ比は、コントロール装置内で測定された供給電圧の値と、ヒータ抵抗における所望の有効電圧とから、電圧の理想的な矩形波信号を想定して算出される。この場合、過熱防止のために、０．５〜２％の範囲内の非常に小さいオン／オフ比が得られる。理想的な矩形波変化からの電圧変化のずれによって、目標値とヒータに印加された有効電圧の実際値との間のずれが生じる。これによって、必要な小さいオン／オフ比において、目標温度からのラムダセンサ温度の、許容できない程度に大きいずれが生じる。
【０００９】
小さいオン／オフ比においてもなお、制御運転を可能にするために、迅速（高いカットオフ特性、短い遅延時間という意味で）な、狭い公差の出力ファイナルステージが、制御のために使用され得る。しかしながら、これは、許容できない程度に高いＥＭＶ放射並びに高価な構成部品費用をもたらす。
【００１０】
別の可能性は、パルス幅変調の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを使用するという点にある。これは、高価すぎる製造コストをもたらす。その他の欠点は、ＤＣ／ＤＣコンバータのための大きい所要スペース、並びに方法を実施する際に発生する高い熱損失である。
【００１１】
同様に、適当な電流中間値または電流有効値を測定および調節する際に、高価なコストおよび高い所要スペース、それと同時に高価なハードウエアコストが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１０００１００４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明の課題は、小さいオン／オフ比においても、パルス幅変調を介して、電気的な消費器を正確かつ安価に電圧制御または出力制御できるようにする方法を提供することである。
【００１４】
本発明のその他の課題は、相応の装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題は、本発明によれば、出力ファイナルステージの少なくとも２つの運転パラメータによって記述された様々な運転条件下における測定段階で、消費器におけるそれぞれ１つの測定された有効電圧を決定し、パルス幅変調のオン／オフ比を、測定された有効電圧が予設定された有効目標電圧に相当するように変更し、このようにして算出されたオン／オフ比を、所属の運転条件に関連してメモリーし、目下の運転条件のための適用段階において、修正されたオン／オフ比を、前記メモリーされたオン／オフ比から計算し、出力制御または電圧制御のために調整することによって、解決される。測定された有効電圧の決定は、測定段階中に、適当な時間分解能によって行われ、従ってすべてのスイッチオンパルスに亘る電圧変化が算出され、その結果から、消費器における測定された有効電圧が決定される。この場合、測定は各出力ファイナルステージのために個別に行われるかまたは、好適には１回の製造回分の出力ファイナルステージの所定の部分のために行われ得る。通常運転における適用段階中に、消費器における電圧測定はもはや必要ない。修正されたオン／オフ比はメモリーされたオン／オフ比から計算され、大きいデータマップによる補間は避けられるので、修正されたオン／オフ比は迅速に、かつ安価なハードウエアコストで決定され得る。修正されたオン／オフ比は、その時点における運転条件の影響を補足的に考慮しながら、理想の矩形波変化からの実際の電圧変化のずれを考慮するので、所定の有効電圧は、小さいオン／オフ比においても正確に調整することができる。
【００１６】
本発明の特に好適な変化実施態様によれば、修正されたオン／オフ比を計算するために、算出されたオン／オフ比の、様々な前記運転パラメータへの依存性が、適合された係数を有する適合された数学的な関数によって少なくとも近似的に記述され、前記関数および所属の前記係数がメモリーされ、目下の運転パラメータのための適用段階において、メモリーされた関数およびメモリーされた係数を有する修正されたオン／オフ比が決定されるように設定されていてよい。修正されたオン／オフ比を計算するためには、単に関数および係数をメモリーするだけでよく、これによって非常に小さいメモリー所要スペースが提供される。数学的な関数による計算は、出力ファイナルステージが運転される実際の運転条件に基づいてオン／オフ比を非常に迅速に決定することができる。数学的な関数は、電圧変化に影響を及ぼす様々な運転条件への、オン／オフ比の算出された依存性から、例えば相応のフィット関数（Ｆｉｔ−Ｆｕｎｋｔｉｏｎ）によってまたは回帰分析によって決定され得る。
【００１７】
オン／オフ比の修正時に２つの運転パラメータを考慮する場合、修正されたオン／オフ比を計算するために、算出されたオン／オフ比の、第２の運転パラメータの様々な値のための第１の運転パラメータへの依存性が、第１の数学的な関数および所属の第１の係数の第１の定理によって少なくとも近似的に記述され、前記第１の係数の、前記第２の運転パラメータへの依存性が、第２の数学的な関数および所属の第２の係数の第２の定理によって少なくとも近似的に記述され、前記第２の係数および前記数学的な関数がメモリーされ、メモリーされた第２の係数および第２の数学的な関数を有する、目下の第２の運転パラメータのための適用段階において、目下の第２の運転パラメータに所属する第１の係数が決定され、前記第１の係数および前記第１の数学的な関数によって、目下の第１の運転パラメータのための修正されたオン／オフ比が計算されるように設定されていてよい。
【００１８】
従って、第１および第２の関数並びに第２の係数をメモリーするだけでよい。この場合、第２の運転パラメータの様々な値のための第１の運転パラメータへの、算出されたオン／オフ比の依存性が、それぞれ適合された第１の係数を有する共通の関数によって近似され得る、ことを前提としている。従って、第２の数学的な関数を求める必要があり、この第２の数学的な関数を用いて、第２の係数を適合させることによって、第２の運転パラメータへの、第１の係数の依存性を記述することができる。この場合、第１の数学的な関数の第１の定理は、第１の数学的な関数と、それぞれ適合された第１の係数とから得られる。第２の数学的な関数の第２の定理は、第２の数学的な関数と、それぞれ適合された第２の係数とから得られる。
【００１９】
従って、このように修正されたオン／オフ比は、第１および第２の運転パラメータの、得られた電圧変化への影響を考慮する。
【００２０】
オン／オフ比への、任意の多数の運転パラメータの影響の修正は、それぞれその他の運転パラメータのために、その他の関数および所属のその他の係数のその他の定理が決定されることによって、修正され得る。
【００２１】
この場合、その他の運転パラメータの様々な値のための、前もって考慮された運転パラメータのために決定された係数の依存性が、その他の数学的な関数、および所属のその他の係数のその他の定理によって少なくとも近似的に記述され、その他の係数およびその他の数学的な関数がメモリーされ、その他の運転パラメータの実際の値のための適用段階において、前もって考慮した前記運転パラメータのために決定された係数が決定されるように設定されていてよい。
【００２２】
消費器における有効電圧の簡単な決定は、測定段階において、消費器における電圧変化がデジタル式に検出され、この電圧変化から、消費器における測定された有効電圧が決定されることによって、得ることができる。この場合、検出は、相応に迅速なアナログ／デジタルコンバータを介して行われ得るので、矩形波形状からずれたエッジ変化が形成され得る。電圧変化の決定は、測定段階中においてのみ行われるので、コントロールユニットは、相応のアナログ／デジタルコンバータを有している必要はない。電圧変化の決定は、それぞれの出力ファイナルステージのために、相応に設けられた測定個所において実施され得る。
【００２３】
限定的なカットオフ特性または遅延時間による、電圧の理想的な矩形波形状からのずれは、特に小さいオン／オフ比において有効電圧に強い影響を及ぼす。従って、オン／オフ比の修正は、５％より小さいオン／オフ比、特に２％より小さいオン／オフ比において実施されるように設定されていてよい。大きいオン／オフ比において修正は行われない。関数および係数の決定は、相応に小さいオン／オフ比のためにのみ行えばよい。
【００２４】
出力ファイナルステージのスイッチ特性をコントロールするパラメータ、例えばカットオフ特性または遅延時間等は、一般的に、出力ファイナルステージの温度および供給電圧によって強い影響を受ける。さらに、スイッチ特性は、劣化効果によっても影響され得る。従って、少なくとも出力ファイナルステージの温度および／または供給電圧の値および／または出力ファイナルステージの劣化が、運転パラメータとして考慮されるように設定されていてよい。
【００２５】
算出されたオン／オフ比若しくは係数の、重要な運転パラメータ特に供給電圧および温度への依存性は、しばしば２次多項式の特性に従う。従って、算出されたオン／オフ比の、運転パラメータへの依存性を記述するための、および／または係数の、運転パラメータへの依存性を記述するための関数として、２次多項式が使用されるように設定されていてよい。
【００２６】
算出されたオン／オフ比および係数の依存性は、予設定された有効目標電圧に基づいていてよい。従って、様々な有効電圧で消費器が運転される場合、様々な有効目標電圧のためにそれぞれ係数および／または関数が決定されるように設定されていてよい。
【００２７】
装置に関する本発明の課題は、コントロールユニットが、出力ファイナルステージの運転パラメータへの、修正されたオン／オフ比の依存性を記述するための関数および所属の係数を記憶するためのメモリーを有しており、前記コントロールユニットが、記憶された前記係数および関数を用いて前記運転パラメータの実際値のための修正されたオン／オフ比を計算するための、少なくとも１つのプログラムシーケンスを有している、ことによって解決される。この装置は、前記方法の実行を可能にする。
【００２８】
この方法および装置は、好適には、内燃機関の排ガス通路内の排ガスセンサの電気ヒータの出力制御のためにまたは電圧制御のために使用される。
【００２９】
本発明を以下に図面に示した実施例を用いて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電気消費器の出力制御のための電気回路を示す回路図である。
【図２】短いスイッチオン時間におけるパルス幅変調の信号変化を示す線図である。
【図３】算出されたオン／オフ比の第１の変化を示す線図である。
【図４】温度に関連した第１の係数の第１の変化を示す線図である。
【図５】算出されたオン／オフ比の第２の変化を示す線図である。
【図６】算出されたオン／オフ比の第３の変化を示す線図である。
【図７】算出されたオン／オフ比の第４の変化を示す線図である。
【図８】適合された係数の第２の変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、従来技術による電気消費器１０の出力制御のための電気回路を示す。この実施例では、電気消費器１０は、内燃機関の排気ガス通路内のラムダセンサの電気ヒータに相当する。
【００３２】
供給電圧は、一方側がアース１５に設置された電源１４によって供給される。
【００３３】
電気回路は、コントロールユニット１１を有しており、該コントロールユニット１１に、出力ファイナルステージ１２とＴＶ算出器１３とが配設されている。出力ファイナルステージ１２は、ドレイン接続部１２．１とソース接続部１２．２とゲート接続部１２．３とを有するＮＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態で構成されている。ソース接続部１２．２は電源１４のアース接続部に接続されている。ドレイン接続部１２．１は消費器１０に接続され、ゲート接続部１２．３はＴＶ算出器１３に接続されている。電源１４は、コントロールユニット１１に接続されていて、一方側が消費器１０に接続されている。
【００３４】
消費器１０に供給された電力を制御するために、ゲート接続部１２．３にパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）が印加される。ＰＷＭ信号のスイッチオン時間中に、電界効果トランジスタが接続され、電流が電源１４から消費器１０および出力ファイナルステージ１２を通ってアース１５へ流れる。スイッチオフ時間中に電流は遮断される。ＰＷＭ信号のオン／オフ比ＴＶを介して、消費器１０内で変換された出力が予設定される。この場合、オン／オフ比ＴＶは、ＴＶ算出器１３によって、提供されている供給電圧を考慮して決定される。ゲート接続部１２．３は、ＴＶ算出器１３によって、予設定された有効電圧が消費器１０に印加されるように制御される。
【００３５】
電気回路の図示の構成に対応して、出力ファイナルステージ１２はこの実施例ではアース１５に通じる低電位側スイッチとして構成されている。
【００３６】
図２は、図１に示した電気回路によってラムダセンサの電気ヒータの駆動時に内燃機関の排ガス通路内で得られるような、より短いスイッチオン時間でのパルス幅変調の信号変化を示す。この場合、制御信号２２、負荷電流変化２３およびドレイン／ソース電圧２４が、共通の信号軸２０および時間軸２１に対するグラフで示されている。図１に関連して、制御信号２２がＴＶ算出器１３から出力ファイナルステージ１２のゲート接続部１２．３にアウトプットされる。負荷電流変化２３は、出力ファイナルステージ１２の電界効果トランジスタを介してドレイン／ソース電圧２４が電圧変化を示している間の、消費器１０による電流変化に相当する。
【００３７】
制御信号２２は、理想的な矩形波信号として提供されている。出力ファイナルステージ１２の限定的なカットオフ特性または遅延時間に基づいて、負荷電流変化２３およびドレイン／ソース電圧２４は、理想的な矩形波形状からずれている。特に小さいオン／オフ比において、このようなずれは、消費器において低下する有効電圧の、予設定された有効目標電圧に対する大きいずれを発生させることになる。消費器内で変換された電力は、目標値からずれる。
【００３８】
０．５％〜２％の範囲内のオン／オフ比を有する短いスイッチオン時間は、例えばラムダセンサの内側または外側若しくは排ガス通路内に含まれる水が１００℃〜２００℃の範囲内の比較的低い温度で蒸発される過熱防止運転形式のために設定される。この場合、非常に短いオン／オフ比は、特に１２Ｖの乗用車バッテリ電圧と比較して高い２４Ｖのバッテリ電圧を有する商用車分野において発生する。過熱防止によって、例えば高すぎる熱機械的な電圧を用いた、続いて行われる、より高い有効ヒータ電圧を有する加熱過程で例えば８００℃のラムダセンサの運転温度に加熱する際に発生するようなセラミック破損は、十分に避けられる。過熱防止中にラムダセンサが熱くなり過ぎないかまたは冷たくなり過ぎないようにするために、予設定された有効電圧を正確に維持することが非常に重要である。
【００３９】
今日では、ラムダセンサ加熱のために、オン／オフ比が、コントロールユニット１１において測定された供給電圧と、ヒータ抵抗における所望の有効電圧とから、電圧の理想的な矩形波変化を想定して算出される。図２に示した、ドレイン／ソース電圧２４および負荷電流変化２３の、理想的な矩形波形状からのずれによって、小さいオン／オフ比で、所望の有効電圧と実際に印加された有効電圧との間の大きいずれが発生し、その結果、大きい温度のずれが発生する。
【００４０】
従って、本発明によれば、特に小さいオン／オフ比のために、オン／オフ比が、理想的な矩形波形状からの、電圧変化のずれにも拘わらず、実際に消費器に印加された有効電圧が予設定された有効目標電圧に相当するように、修正されるようになっている。このために、測定段階中の測定によって、使用された出力ファイナルステージ１２において必要なオン／オフ比が決定され、このオン／オフ比において、測定された有効電圧が予設定された有効目標電圧に相当する。測定中に、消費器における電圧は適当な時間分解能で検出され、その測定値から有効電圧が算出される。制御回路によって、所望の有効目標電圧が得られるまで、オン／オフ比は適合される。
【００４１】
出力ファイナルステージ１２のスイッチ特性をコントロールするパラメータ、例えばカットオフ特性および遅延時間は、出力ファイナルステージが運転される条件に大きく依存している。この場合、重要な運転パラメータは、例えば供給電圧および出力ファイナルステージ１２の温度である。従って、適切な運転パラメータの様々な値、例えば様々な温度および供給電圧において、測定が繰り返し行われ、それによって、修正されたオン／オフ比から多次元の特性マップが得られる。
【００４２】
消費器１０および出力ファイナルステージ１２の運転中における次いで行われる適用段階中に、算出されたオン／オフ比および測定された運転パラメータから、算出法を用いて、修正されたオン／オフ比が算出される。従って、運転中に、消費器１０における電圧の測定は必要ない。算入された測定値の数は、実効値の要求された調整精度並びにそれぞれの出力ファイナルステージ１２の個別のスイッチ特性に基づいている。
【００４３】
図３は、算出されたオン／オフ比の測定段階中の第１の変化を示す。このために、軸ＴＶｋｏｒｒ３０および軸Ｕｂａｔｔ３１に対する、第１の変化ＴＶｋｏｒｒＴ１３２．１、第２の変化ＴＶｋｏｒｒＴ２３２．２および第３の変化ＴＶｋｏｒｒＴ３３２．３が、グラフで示されている。
【００４４】
図３は図４と共に、１実施例における、２つの運転パラメータ、つまり出力ファイナルステージ１２の温度および供給電圧Ｕｂａｔｔの高さに関連した出力ファイナルステージ１２のオン／オフ比の修正を示す。
【００４５】
第１の変化ＴＶｋｏｒｒＴ１３２．１は、第１の温度Ｔ１のために様々な供給電圧Ｕｂａｔｔにおいて測定されるのと同様に算出されたオン／オフ比に相当する。第２の変化ＴＶｋｏｒｒＴ２３２．２および第３の変化ＴＶｋｏｒｒＴ３３２．３は、第２の温度Ｔ２および第３の温度Ｔ３のための様々な供給電圧Ｕｂａｔｔにおいて得られるのと同様に算出されたオン／オフ比に相当する。
【００４６】
第１の方法ステップにおいて、それぞれの温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３にために、それぞれの曲線変化が、供給電圧Ｕｂａｔｔに関連した適当な関数によって近似される。この実施例において示された変化は、第１の定理に従った２次多項式によって数学的な関数に近似する。
Ｔ１に適用される：ＴＶｋｏｒｒ（ｕ）＝ａ１ｕ２＋ｂ１ｕ＋ｃ１
Ｔ２に適用される：ＴＶｋｏｒｒ（ｕ）＝ａ２ｕ２＋ｂ２ｕ＋ｃ２
Ｔ３に適用される：ＴＶｋｏｒｒ（ｕ）＝ａ３ｕ２＋ｂ３ｕ＋ｃ３
この場合、第１の係数ａ，ｂ，ｃのために：ａｉ＝ａ（Ｔｉ）；ｂｉ＝ｂ（Ｔｉ）；ｃｉ＝ｃ（Ｔｉ）が適用される。供給電圧の値は、ｕで示されている。
【００４７】
図４は、温度に関連した第１の係数の第１の変化を示す。このために、適合した係数ａ（Ｔ）４２，ｂ（Ｔ）４３およびｃ（Ｔ）４４が、図３に従って決定されているように、温度に関連して係数軸４０および温度軸４１に対してグラフで示されている。
【００４８】
第２の方法ステップにおいて、第１の係数のこれらの変化が、第２の定理によって第２の数学的な関数に近似される。実施例で示した変化も２次多項式によって近似され得る。
ａ（Ｔ）＝ｓ２Ｔ２＋ｓ１Ｔ＋Ｓ０
ｂ（Ｔ）＝ｒ２Ｔ２＋ｒ１Ｔ＋ｒ０
ｃ（Ｔ）＝ｑ２Ｔ２＋ｑ１Ｔ＋ｑ０
この式中、ｓｉ、ｒｉおよびｑｉは、第２の係数を示す。
従って、第１の関数、第２の関数および所属の第１および第２の係数によって、それぞれの許容される温度および供給電圧のための修正されたオン／オフ比が計算され得る。さらに、コントロールユニット（１１）において、両方の関数および第２の係数ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｒ０，ｒ１，ｒ２，ｑ０，ｑ１，ｑ２のみをメモリーする必要がある。これらの第２の係数および第２の数学的な関数によって、適用段階において、まず第１の係数が、出力ファイナルステージ１２のその時点における温度に応じて計算される。この第１の係数および第１の数学的な関数によって、その時点における供給電圧のための修正されたオン／オフ比が決定される。
【００４９】
図３および図４に示された変化に近似する関数は、多項式若しくは２次多項式に限定されるものではない。グラフ中の変化は、単にそれぞれの係数の適合による同形式の関数を介して近似されるだけである。
【００５０】
この方法は、２つの運転パラメータの依存性に限定されるものではない。これらの変化の近似のための相応の関数が発見されるかぎりは、任意の多数のパラメータのために使用することができる。
【００５１】
図５、図６、図７および図８では、図３および図４に記載された方法が、別の運転パラメータ、出力ファイナルステージ１２の劣化まで広げられる。
【００５２】
このために図５は、それぞれパラメータとしての出力ファイナルステージ１２の供給電圧および温度に関連して、測定段階中に算出されたオン／オフ比の第２の変化を示し、図６は算出されたオン／オフ比の第３の変化を示し、また図７は算出されたオン／オフ比の第４の変化を示す。この場合、グラフは、図３に記載されたグラフに対応する。
【００５３】
図５には、出力ファイナルステージ１２の第１の劣化Ａ１のためのオン／オフ比の変化が示されている。このために、軸ＴＶｋｏｒｒ３０および軸Ｕｂａｔｔ３１に対する第１の変化ＴＶｋｏｒｒＴ１Ａ１３３．１、第２の変化ＴＶｋｏｒｒＴ２Ａ１３３．２および第３の変化ＴＶｋｏｒｒＴ３Ａ１３３．３がグラフで示されている。
【００５４】
図６には、出力ファイナルステージ１２の第２の劣化Ａ２のためのオン／オフ比の変化が示されている。このために、軸ＴＶｋｏｒｒ３０および軸Ｕｂａｔｔ３１に対する第１の変化ＴＶｋｏｒｒＴ１Ａ２３４．１、第２の変化ＴＶｋｏｒｒＴ２Ａ２３４．２および第３の変化ＴＶｋｏｒｒＴ３Ａ２３４．３が、グラフで示されている。
【００５５】
図７には、出力ファイナルステージ１２の第３の劣化Ａ３のためのオン／オフ比の変化が示されている。このために、軸ＴＶｋｏｒｒ３０および軸Ｕｂａｔｔ３１に対する第１の変化ＴＶｋｏｒｒＴ１Ａ３３５．１、第２の変化ＴＶｋｏｒｒＴ２Ａ３３５．２および第３の変化ＴＶｋｏｒｒＴ３Ａ３３５．３が、グラフで示されている。
【００５６】
図５、図６および図７に示された、供給電圧Ｕｂａｔｔに関連する変化は、係数が相応に適合された２次多項式によって近似され得る。この場合、それぞれの劣化Ａ１，Ａ２，Ａ３のための適合は、それぞれ出力ファイナルステージ１２の第１の温度Ｔ１、第２の温度Ｔ２および第３の温度Ｔ３のために行われる。
【００５７】
このように決定された係数は、再び出力ファイナルステージ１２の温度に応じて提供され、適合された係数を有する適当な関数によって記述される。
【００５８】
相応に、図８は、図５、図６および図７により決定されているように、適合された係数の第２の変化を示す。この場合、グラフは、図４に示されたグラフに相当し、係数ａの変化に限定されている。係数ａは、出力ファイナルステージ１２の第１の劣化のための係数ａＡ１（Ｔ）４５として、第２の劣化のための係数ａＡ２（Ｔ）４６として、および第３の劣化のための係数ａＡ３（Ｔ）４７として、グラフで示されている。
【００５９】
係数ａの変化は、やはり出力ファイナルステージ１２の様々な劣化のための適合されたその他の係数を有する適当なその他の関数によって近似される。
【００６０】
図８に示した係数ａの変化に対応して、係数ｂおよび係数ｃも示されていて、適合された係数を有する関数によって近似され得る。これらの関数および係数並びに、前もって決定された関数から、適用段階において修正されたオン／オフ比が、出力ファイナルステージの劣化および温度並びに供給電圧の高さを考慮して決定される。
【００６１】
図示の方法に応じて、任意の多数の別の運転パラメータが考慮される。
【００６２】
この方法は、高い精度で維持される必要がある、それぞれの効果的な目標電圧のために実行され得る。測定が様々な有効目標電圧において実行されると、その結果から、これらの有効目標電圧の間に存在する実効値のためのオン／オフ比が同様に補間され得る。
【００６３】
ラムダセンサの加熱のためには、測定は熱防止のための必要な有効目標電圧において行われるだけである。さらなる加熱過程において、明らかに大きいオン／オフ比が得られるので、理想的な矩形波電圧を想定したオン／オフ比の決定が、十分な精度を提供する。
【００６４】
この方法は、消費器における有効電圧を正確に調節することができ、この場合、様々な運転パラメータ例えば出力ファイナルステージ１２の温度および供給電圧の影響は補整され得る。運転中に電圧測定する必要はない。使用された出力ファイナルステージ１２の製造公差に応じて、それぞれの出力ファイナルステージ１２を個別に測定するのではなく、例えば製造回分毎に１つだけの出力ファイナルステージ１２を測定するだけでよい。この方法は、出力ファイナルステージ１２（離散式、統合的、高電位側、低電位側）のすべての劣化のために使用することができる。この場合、この方法は、乗用車の分野でも、また商用車の分野でも実行することができる。コントロールユニットにおいてわずかな数のパラメータおよび関数のみを実行すればよく、これによりメモリー所有スペースはわずかしか必要なくなる。この場合、関数は正しいオン／オフ比の迅速な決定を可能にする。何故ならば広いデータフィールドに亘っての退屈な補間は不要だからである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  電気消費器
１１  コントロールユニット
１２  出力ファイナルステージ
１２．１  ドレイン接続部
１２．２  ソース接続部
１２．３  ゲート接続部
１３  ＴＶ算出器
１４  電源
１５  アース
２０  信号軸
２１  時間軸
２２  制御信号
２３  負荷電流変化
２４  ドレイン／ソース電圧
３０，３１  軸
３２．１，３３．１，３４．１  第１の変化
３２．２，３３．２，３４．２  第２の変化
３２．３，３３．３，３４．３  第３の変化
４０  係数軸
４１  温度軸
４２，４３，４４，４５，４６，４７  係数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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