(57)【要約】  本発明は、電気的なコンバータ回路（１４）のセルフテストを実行する方法（３４）に関し、ここでは制御装置（１８）によって、所定の電気的な運転変数（Ｖ）が所定の開始値を有する既知の動作点（２４）から、コンバータ回路（１４）を動作させることによって、測定サイクル（Ｍ）が開始される。本発明ではさらに、測定サイクル（Ｍ）の開始以降の時間（ｔ）が検出され、電気的な運転変数（Ｖ）および時間（ｔ）が、セルフテストの２つの監視変数を表し、２つの監視変数のうちの一方（Ｖ）が終了基準（２６）を満たすと、測定サイクル（Ｍ）が終了し、２つの監視変数のうちの他方が測定サイクル（Ｍ）の終了時に有している測定値（Ｔ）から検査値（２９）が形成され、検査値（２９）が所定の基準範囲（Ｔｏｋ）外にあるか否かが検査され、検査値（２９）が所定の基準範囲（Ｔｏｋ）外にある場合には、エラー信号（３０）が生成される。
2021505119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的なコンバータ回路（１４）のセルフテスト（２３）を実行する方法（３４）であって、
前記コンバータ回路（１４）の制御装置（１８）によって、所定の電気的な運転変数（Ｖ）が所定の開始値を有する、前記コンバータ回路（１４）の既知の動作点（２４）から、前記コンバータ回路（１４）を動作させることによって測定サイクル（Ｍ）を開始するステップを含み、
前記測定サイクル（Ｍ）の開始以降の時間（ｔ）を検出し、前記電気的な運転変数（Ｖ）および前記時間（ｔ）は、前記セルフテスト（２３）の２つの監視変数を表し、前記２つの監視変数のうちの一方（Ｖ）が終了基準（２６）を満たすと、前記測定サイクル（Ｍ）を終わらせ、前記２つの監視変数のうちの他方が前記測定サイクル（Ｍ）の終了時に有している測定値（Ｔ）から検査値（２９）を形成し、前記検査値（２９）が所定の基準範囲（Ｔｏｋ）外にあるか否かを検査し、前記検査値（２９）が所定の基準範囲（Ｔｏｋ）外にある場合には、エラー信号（３０）を生成する
ことを特徴とする、方法（３４）。
【請求項２】
前記電気的な運転変数（Ｖ）として、前記コンバータ回路の電流の大きさおよび／または前記電流の大きさと相関する電圧（Ｖ）および／または前記コンバータ回路（１４）の出力電圧（Ｖｏｕｔ）を検出する、請求項１記載の方法（３４）。
【請求項３】
前記終了基準（２６）は、前記電気的な運転変数（Ｖ）が所定の終了値（２７）を有していなければならないことを設定し、
前記検査値は時間値であり、前記基準範囲は少なくとも１つの正常時間値を示す、
請求項１または２記載の方法（３４）。
【請求項４】
前記コンバータ回路（１４）は、電圧または電流を調整するために、少なくとも１つの比較器（１９）を備える二値制御器またはデジタルの比較ユニット（２１）を有しており、前記終了基準（２６）を前記調整の前記少なくとも１つの比較器（１９）または前記比較ユニット（２１）を用いて実行する、請求項３記載の方法（３４）。
【請求項５】
前記終了基準（２６）は前記時間（ｔ）に対して所定の持続時間を設定し、前記検査値は前記電気的な運転変数（Ｖ）に対する値であり、前記基準範囲（Ｔｏｋ）は前記電気的な運転変数（Ｖ）に対する少なくとも１つの正常値を設定する、請求項１または２記載の方法（３４）。
【請求項６】
前記時間（ｔ）を、前記制御装置（１８）のカウンタ（２２）を用いて検出する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項７】
前記コンバータ回路（１４）に欠陥がないことが既知である較正フェーズ（３７）において、前記測定サイクル（Ｍ）を少なくとも１回実行し、少なくとも１回実行された前記測定サイクル（Ｍ）の終了時に生じる前記検査値（２９）から、前記基準範囲（Ｔｏｋ）を、所定の許容誤差値（４０）に基づいて生成する（Ｓ３２）、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項８】
前記セルフテスト（２３）において、前記測定サイクル（Ｍ）を複数回実行し、その結果、複数の測定値（Ｔ）が存在し、前記複数の測定値（Ｔ）の平均値としてまたは移動平均値として前記検査値（２９）を形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項９】
前記セルフテスト（２３）を用いて、前記コンバータ回路（１４）のインダクタンス（Ｌ）および／または測定抵抗（Ｒ）を検査する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項１０】
前記測定サイクル（Ｍ）の間、前記コンバータ回路（１４）のスイッチ（Ｓ）を閉成し、これによって前記スイッチ（Ｓ）を通る電流（Ｉ）の電流の大きさが前記測定サイクル（Ｍ）の前記持続時間中、増大または減少することによって、前記コンバータ回路（１４）を動作させる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項１１】
前記電気的な運転変数（Ｖ）が０に等しい動作開始を前記動作点（２４）として使用する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項１２】
前記動作点（２４）において、さらには前記基準範囲（Ｔｏｋ）内の各測定値（Ｔ）において、前記コンバータ回路（１４）の電気的な出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、前記コンバータ回路（１４）によって給電される機能回路（１１）の動作電圧（１３）を下回ったままである、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法（３４）。
【請求項１３】
機能回路（１１）として、ＬＥＤ照明装置が前記コンバータ回路（１４）によって給電される、請求項１２記載の方法（３４）。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施するように構成されている制御装置（１８）を備えたコンバータ回路（１４）。
【請求項１５】
請求項１４記載のコンバータ回路（１４）を備えた、自動車のための車両用照明器具（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的なコンバータ回路、特にスイッチングコンバータのセルフテストを実行する方法に関する。コンバータ回路は、たとえば、ステップアップコンバータまたはステップダウンコンバータであってよい。本発明は、本発明の方法を実施することができるコンバータ回路も含んでいる。最後に、本発明は、本発明のコンバータ回路を有している、自動車のための車両用照明器具も含んでいる。
【０００２】
たとえば、ある程度の安全基準を満たさなければならない回路の場合、動作状態のいわゆる妥当性検査が必要である。具体的なケースではこれは、ＬＥＤ車両用照明（ＬＥＤ発光ダイオード）等の、調整された電流が供給されるアプリケーションまたは機能回路に対して、電流もしくはその調整の妥当性を検査する必要があることを意味している。したがって、一般的に、上述した電流の電流値等の電気的な変数が基準範囲内にあるか否かが検査される必要がある。電流調整の妥当性検査の例は、たとえば、安全評価分類ＡＳＩＬ−Ｂ（ＡＳＩＬ−自動車安全水準）をＬＥＤ車両用照明器具に与えることである。これは、たとえば、自動二輪車のロービームであってよく、このようなロービームは、トンネルに入るときに運転者が使える光が過度に少なくなることがないように、トンネルに入るときに所定の明るさを有していなければならない。ここで、このような安全目標（走行路の十分な照明）を満たすための許容誤差は、電流調整の元来の電流精度に必要な許容誤差よりも大きい。したがって、電流調整部のコンバータ回路内に付加的な単純な測定コンポーネント、たとえばＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のモジュールＩＮＡ１６９を設けることが考えられるだろう。しかし、そのような付加的なコンポーネントは費用を必要とし、さらにはコンバータ回路内の他のスペースを占領してしまう。これによってどちらも経済的な欠点をもたらす。
【０００３】
本発明の課題は、電気的なコンバータ回路において、少なくとも１つの所定の電気的な運転変数および／またはコンバータ回路の検査されるべきコンポーネントを妥当性検査するためのセルフテストを実行することである。
【０００４】
上述の課題は、独立請求項に記載されている構成要件によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項、以降の明細書ならびに図面によって説明される。
【０００５】
本発明の第１の態様によって、電気的なコンバータ回路のセルフテストを実行する方法が提供される。一般的に、コンバータ回路は、スイッチングコンバータであってよい。ここでは、ステップアップコンバータおよび／またはステップダウンコンバータが実現されていてよい。この方法において、コンバータ回路の制御装置によって、所定の電気的な運転変数、たとえば電流が所定の開始値を有する、コンバータ回路の既知の動作点から、測定サイクルが開始される。運転変数はここでは特に、セルフテストによって検査されるべき、コンバータ回路の少なくとも１つのコンポーネントに関連する。たとえば、少なくとも１つのコンポーネントが欠陥を有しているためにこのコンポーネントが変化すると、運転変数に対しても変化が生じる。測定サイクルは、コンバータ回路を動作させることによって開始される。これによって、電気的な運転変数が変わる。すなわち、時間的な経過が生じる。言い換えれば、動作点が変化する。検査されるべき少なくとも１つのコンポーネントが意図した状態にあるまたは正常に機能する場合、測定サイクル中の電気的な運転変数の変化は、所定の既知の経過をたどる。これに対して、コンバータ回路、一般的に、すなわち特に少なくとも１つのコンポーネントが欠陥を有しているまたは正常に機能しない場合、これとは異なる経過が生じる。これを検査するために、測定サイクルの開始以降の時間が検出される。すなわち、測定サイクルが既にどれ位の長さ実行されているのかが測定される。このようにして、正常に機能するまたは意図したように機能しているコンバータ回路の場合に、電気的な運転変数が現在どのような値を有していなければならないかを求めることができる。したがって、電気的な運転変数および時間は、セルフテストの２つの監視変数を表す。２つの監視変数のうちの一方（すなわち、電気的な運転変数または時間）が所定の終了基準を満たすと、測定サイクルは終了する。すなわち、この方法には２つの変形形態がある。第１の変形形態では、電気的な運転変数は第１の監視変数を表し、これに基づいて、測定サイクルが終了されるべきときが決定される（終了基準）。この場合、時間は別の監視変数を表し、測定サイクルがどれ位長く続いたかが求められる。すなわち、たとえば、電気的な運転変数が特定の閾値に到達するために、または一般的に終了基準を満たすためにかかる時間が検査される。これに対して、第２の変形形態では、固定された所定の持続時間の待機およびその後の測定サイクルの終了によって、時間が第１の監視変数を表す。この場合には、別の、第２の監視変数は電気的な運転変数によって形成され、その測定値が測定サイクルの終了時に検査される。すなわち、所定の持続時間の待機後に、電気的な運転変数がどのような測定値を有しているか、またはどのような測定値に到達したかが検査される。すなわち、電気的な運転変数が所定の終了値を有したときに（第１の変形形態）、または所定の測定時間の後に（第２の変形形態）、終了基準に従って測定サイクルが終了する。次に、２つの監視変数のうちの他方が測定サイクルの終了時に有している測定値から検査値が形成される。このような検査値は、直接的に、求められた測定値であってよい、またはたとえば、（複数の測定サイクルが実行される場合には）複数の測定値の平均値であってもよい。次に、このような検査値が所定の基準範囲外にあるか否かが検査される。このような基準範囲には、少なくとも１つの正常検査値が含まれる。すなわち、コンバータ回路が正常である、正常に機能するまたは意図したように機能していることを想定することができるすべての検査値が示される。セルフテストでの許容誤差を提供するために、基準範囲において複数の正常検査値が示されていてもよい。現在の検査値が所定の基準範囲外にある場合には、エラー信号が生成される。これに対して、現在の検査値が基準範囲内にある場合には、コンバータ回路が正常に機能するまたは意図したように機能していることが推測される。
【０００６】
本発明によって、コンバータ回路の時間的な動作がセルフテストに対する基礎として使用されるという利点が得られる。したがって、セルフテストを実行するために必要なのは、時間検出装置だけである。時間検出装置はたとえばカウンタによって実現されていてよく、これがマイクロコントローラに基づいて実現されている場合には、カウンタは典型的に、いずれにせよ、制御装置の構成部分である。したがって、たとえば運転変数の元来の調整のためにも設けられないだろう、コストのかかる付加的な測定回路は不要である。
【０００７】
本発明はまた、付加的な利点をもたらす実施形態も含んでいる。
【０００８】
ある実施形態では、運転変数として、コンバータ回路の電流の大きさ（Stromstaerke）、たとえば、インダクタンスの出力電流またはコイル電流、または電流の大きさと相関する電圧、またはコンバータ回路の出力電圧が検出される。電流の大きさまたは電流の大きさと相関する電圧を監視または検査することによって、たとえば、コンバータ回路によって給電される発光ダイオード装置の照明強度を導き出すことができるという利点が生じる。コンバータ回路の出力電圧を検査または監視することによって、出力電圧が下流の機能回路（たとえば、発光ダイオード装置を備えた機能回路）に対して有害な高い値を有しているか否かを識別することができるという利点が生じる。上述した電気的な変数の２つ以上を組み合わせて検出および検査することもできる。電流の大きさと相関する電圧は、たとえば、シャント抵抗を用いて求めることができる。
【０００９】
いくつかの実施形態は、測定サイクルに対する終了基準を満たさなければならない、上述した第１の監視変数の選択に関する。ここでは、電気的な運転変数および時間が選択に供される。
【００１０】
ある実施形態では、終了基準は、電気的な運転変数が所定の終了値を有していなければならないことを設定する。したがって、第１の監視変数は電気的な運転変数、すなわち、たとえば電流の大きさである。相応に、検査値を形成するための測定値は、別の監視変数、すなわち時間に該当する。すなわち検査値は同様に時間値であり、基準範囲は少なくとも１つの正常時間値を示す。すなわち、測定サイクルの開始から、電気的な運転変数、たとえば所定の閾値を上回る、または下回る、または所定の閾値に到達するまで待機が行われる。次にこの時点が測定値として検出される。次に、ここから形成された検査値が基準範囲と比較され、基準範囲内にある時間値で運転変数が閾値に到達したか否かが確認される。このような場合、コンバータ回路の少なくとも１つのコンポーネントは正常であると見なされる。そうでない場合には、上述したエラー信号が生成される。
【００１１】
さらに、ある実施形態では、閾値を監視するために、電圧または電流を調整するためにいずれにせよ設けられているだろう、コンバータ回路の比較器またはデジタルの比較ユニットが使用される。デジタルの比較装置は、比較器に対するプログラミング技術的な等価物である。したがって、閾値の比較のために付加的な構成部分は不要である。すなわち、コンバータ回路は、電圧または電流を調整するために、少なくとも１つの比較器を備える二値制御器（Zweipunktregler）または対応するデジタルの比較装置を有している。終了基準は、二点調整の少なくとも１つの比較器またはデジタルの比較ユニットを用いて実行される。
【００１２】
しかし、終了基準に対する監視変数として時間をベースにすることもできる。このような実施形態では、終了基準は時間に対して所定の持続時間を設定し、次に検査値が、残りの監視変数、すなわち電気的な運転変数に基づいて相応に形成される。すなわち、検査値は電気的な運転変数に対する値である。基準範囲は、それに応じて、電気的な運転変数に対する少なくとも１つの正常値を設定する。すなわち、測定サイクルが開始され、所定の、固定された持続時間の待機が行われる。次に、このような持続時間後に電気的な運転変数がどのような値を取ったのかが検査される。このようにして形成された検査値が基準範囲内にある場合、コンバータ回路は正常であると見なされる。そうでない場合には、上述したエラー信号が生成される。
【００１３】
ある実施形態では、時間が、制御装置のカウンタを用いて、上述した方法で検出される。そのようなカウンタはたとえば、制御装置のマイクロコントローラの構成部分であり得る。このような実施形態は、技術的に特に容易に実現される。
【００１４】
ある実施形態は、基準範囲がどのような１つまたは複数の値を含んでいるべきかまたは含有しているべきかという問題に関する。これは、コンバータ回路の構造様式に関連し、すなわち、使用される、少なくとも１つの、検査されるべきコンポーネントに関連する。このような実施形態では、コンバータ回路、または特に、少なくとも１つの検査されるべきコンポーネントに欠陥がないことが既知である較正フェーズにおいて、測定サイクルが同様に実行される。較正フェーズを、たとえば、コンバータ回路が製造された後、かつユーザに引き渡される前に行うことができる。測定サイクルは少なくとも１回実行される。その後、少なくとも１回実行された測定サイクルの終了時に生じる、上述した検査値が提供される。この検査値から、基準範囲が、少なくとも１つの所定の許容誤差値に基づいて生成される。すなわち、基準範囲は、較正フェーズにおいて求められた検査値を示し、付加的に、この検査値を中心として、許容誤差値に基づいて形成された許容誤差範囲を含むことができる。
【００１５】
また、ある実施形態では、元来のセルフテストの際に、測定サイクルが複数回実行され、その結果、複数の測定値が存在する。次に、複数の測定値の平均として検査値が形成される。これによって、測定ノイズの影響を低減することができる。
【００１６】
ある実施形態では、セルフテストを用いて、コンバータ回路のインダクタンスが検査される。このようなインダクタンスは、コンバータ回路のステップアップコンバータおよび／またはステップダウンコンバータのエネルギー蓄積部であってよい。このような実施形態は、コンバータ回路の作用に極めて大きい影響力のあるコンポーネントが監視されるという利点を有している。
【００１７】
上述したように、測定サイクルはコンバータ回路を動作させることによって開始される。ある実施形態では、測定サイクルの間、コンバータ回路のスイッチが閉成され、これによって、このスイッチを通る電流の電流の大きさが、測定サイクルの持続時間中、継続的に増大または減少することによって、コンバータ回路が動作させられる。すなわち、コンバータ回路の継続的な動的な動作が検査される。セルフテストはここでは、有利には、２０マイクロ秒よりも時間的に短いので、電流の指数関数的な増大または指数関数的な減少は線形化によって近似可能である。このような実施形態は、測定サイクル中にスイッチング過程が行われず、これによってセルフテストが特に容易になるという利点を有している。
【００１８】
ある実施形態では、そこから測定サイクルが開始される上述した動作点として、電気的な運転変数が０に等しい、コンバータ回路の動作開始が使用される。言い換えれば、測定サイクルにおける電気的な運転変数の変化は、値０から検出される。これによって、（コンバータ回路の出力側での）静電容量および／または出力電圧の影響が、検査値に反作用または影響を与えないという利点が得られる。特に、動作点では、コンバータ回路の出力電圧も０に等しい、かつ／または静電容量が放電されている。
【００１９】
ある実施形態では、動作点において、すなわち測定サイクルの開始時に、さらに基準範囲内の各測定値においても、すなわち、コンバータ回路が正常に機能するまたは正常である場合には、コンバータ回路の電気的な出力電圧が、コンバータ回路によって給電される機能回路の動作電圧を下回ったままであるという条件が満たされている。言い換えれば、セルフテストが実行されるが、ここではコンバータ回路の電気的な出力電圧は動作電圧より低いままであり、その結果、コンバータ回路の下流の機能回路は動作しないままである。これによって、機能回路が自身の作業または自身の動作を開始することなく、セルフテストを実行することができる。
【００２０】
特に、ある実施形態では、発光ダイオード装置を備えたＬＥＤ照明装置がコンバータ回路によって機能回路として給電される。言い換えれば、セルフテストが実行されている間、ＬＥＤ照明装置は暗いままである。
【００２１】
本発明の別の態様は、本発明の方法の実施形態を実行するように構成されている制御装置を備えたコンバータ回路に関する。コンバータ回路は、特にスイッチングコンバータであってよい。
【００２２】
本発明の別の態様は、コンバータ回路と、発光ダイオード装置を備えたＬＥＤ照明装置の形態の、下流の機能回路との組み合わせに関する。これに関連して、本発明は特に、本発明のコンバータ回路の実施形態を有している、自動車のための車両用照明器具に関する。車両用照明器具はたとえば、自動車用のヘッドライトとして構成されていてよい。自動車は、乗用車またはトラック、農業機械または自動二輪車等のオートモービルであってよい。
【００２３】
以降で、本発明の実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の車両用照明器具の実施形態の概略図である。
【図２】図１の車両用照明器具のコンバータ回路の電気的な運転変数の概略的な経過を示すダイヤグラムである。
【図３】コンバータ回路の可能な構成の概略的な回路図である。
【図４】図３のコンバータ回路の電圧の概略的な経過を示すダイヤグラムである。
【図５】コンバータ回路の別の構成の概略的な回路図である。
【図６】図５のコンバータ回路の電圧の概略的な経過を示すダイヤグラムである。
【図７】コンバータ回路の別の構成の概略的な回路図である。
【図８】図７のコンバータ回路の電圧の概略的な経過を示すダイヤグラムである。
【図９】コンバータ回路の別の構成の概略的な回路図である。
【図１０】図９のコンバータ回路の電圧の概略的な経過を示すダイヤグラムである。
【図１１】本発明の方法の実施形態のフローチャートである。
【図１２】図１１の方法の較正フェーズのフローチャートである。
【００２５】
以降で説明する実施例は、本発明の有利な実施形態である。実施例において、各実施形態の記載されたコンポーネントはそれぞれ、互いに独立して考察されるべき、本発明の個々の特徴である。これらの特徴はそれぞれ互いに独立しても本発明を発展させ、したがって、個々でも、または示されたもの以外の組み合わせでも、本発明の構成部分として見なされるべきである。さらに、記載された実施形態が、上述した本発明の特徴の別の特徴によって補足されてもよい。
【００２６】
図中、同じ機能を有する要素にはそれぞれ、同じ参照符号が付けられている。
【００２７】
図１は、自動車内に構築することができる、または自動車用に設けることができる車両用照明器具１０を示している。車両用照明器具１０は、たとえば、自動車の周囲を照らすためのヘッドライトとして構成されていてよい。これはたとえば、自動二輪車用のヘッドライトであってよい。車両用照明器具１０は、たとえば、発光ダイオード装置１２を含み得る機能回路１１を有し得る。したがって、この場合、機能回路１１は、ＬＥＤ照明装置である。
【００２８】
発光ダイオード装置１２は、動作電圧１３が供給されると、光を生成することができる。動作電圧１３は、車両用照明器具１０の場合には、コンバータ回路１４を用いて生成可能であり、コンバータ回路１４は、電圧変換によって供給電圧Ｖｉｎから出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、この出力電圧は、動作電圧１３として予定されていてよい。コンバータ回路１４では、電気回路を、たとえば自動車のボディまたはフレームに基づいて形成されていてよい接地電位１５によって閉じることができる。供給電圧Ｖｉｎは、たとえば自動車の搭載電源網によって生成または提供可能である。供給電圧Ｖｉｎは、たとえば、１０ボルトから５０ボルトの範囲の電圧値を有することができる。
【００２９】
出力電圧Ｖｏｕｔは、供給電圧Ｖｉｎの電圧値とは異なる電圧値を有し得る。このために、コンバータ回路１４は、スイッチングコンバータ１６を提供することができる。スイッチングコンバータは、図１に示された例では、ステップダウンコンバータである。スイッチングコンバータ１６を、ステップアップコンバータとして構成することもできる。コンバータ回路１４は、スイッチングコンバータ１６を実現するために、電子的なスイッチＳ、たとえばダイオードＤである整流素子、たとえばチョークコイルであるインダクタンスＬ、さらに出力コンデンサまたは蓄積コンデンサとして出力静電容量Ｃを有することができる。上述した要素の相互接続を、それ自体公知の方法で行うことができる。インダクタンスＬの電流Ｉの電流の大きさを調整するために測定抵抗Ｒを設けることができる。測定抵抗Ｒは、シャント抵抗として構成されていてよい。測定抵抗Ｒにわたって降下する電圧Ｖを、測定回路１７を用いて、それ自体公知の方法で測定または検出することができる。電圧Ｖは、それらの間に測定抵抗Ｒが接続されていてよい２つの電位ＲＨとＲＬとの間の電位差である。電圧Ｖは、コンバータ回路１４の電気的な運転変数を表し、電流Ｉの電流の大きさと相関する。
【００３０】
電流Ｉおよび／または出力電圧Ｖｏｕｔの調整は、制御装置１８によって実行可能である。このために、制御装置１８は、たとえば、少なくとも１つの比較器１９とマイクロコントローラ２０とを有することができる。比較器１９の代わりに、電圧Ｖの電圧値の比較、すなわち一般的に電気的な運転変数の比較を、マイクロコントローラ２０のデジタルの比較ユニット２１によって実行することもできる。このために、マイクロコントローラ２０は、アナログ−デジタル変換器を介して測定回路１７と結合されていてよい。制御装置１８は、電流Ｉおよび／または出力電圧Ｖｏｕｔを調整するためにスイッチＳを切り替えるために、スイッチＳと結合されていてよい。制御装置１８はさらに、たとえばマイクロコントローラ２０を用いて実現可能なカウンタ２２を有することができる。カウンタ２２は、時間ｔを測定するために設けられていてよい。
【００３１】
また、コンバータ回路１４が、車両用照明器具１０とは異なる機器において提供されていても、使用されていてもよい。
【００３２】
図２は、制御装置１８によって、これに基づいてセルフテスト２３をどのように実現できるかを示している。セルフテスト２３を用いて、たとえば、コンバータ回路１４のコンポーネントとしてのインダクタンスＬを検査することができる。したがって、インダクタンスＬは、セルフテスト２３によって検査されるべき、コンバータ回路１４のコンポーネントを表している。電圧Ｖおよび時間は、セルフテスト２３のための監視変数として予定されていてよい。
【００３３】
セルフテスト２３は、所定の動作点２４から始まる。動作点２４では、調整された電気的な運転変数、すなわちたとえば電圧Ｖが０の値を有していてよく、すなわち動作点２４においてＶ＝０ｍＶであってよい。すなわち、電流Ｉの電流値は０アンペアである。動作点２４から開始して、スイッチＳが閉成され、その結果、コンバータ回路１４が動作する。すなわち、供給電圧Ｖｉｎがスイッチングレギュレータ１６において作用する。スイッチＳの閉成によって、測定サイクルＭが始まる。時間ｔにわたって、電気的な運転変数、すなわちここでは電圧Ｖの時間的な経過２５が生じる。電気的な運転変数、すなわち電圧Ｖが終了基準２６を満たすと、測定サイクルＭは終了する。終了基準では、電圧Ｖが、示された実施形態では１０ｍＶである、閾値２７に到達し得る。閾値２７は、測定サイクルＭが終了する、検査されるべき運転変数の終了値を表す。
【００３４】
したがって、測定時間Ｔ、すなわち測定サイクルＭの開始から終了基準２６に到達するまで、または終了基準２６が満たされるまで続く持続時間の測定値が検出される。測定時間Ｔは測定値を表し、これは検査ステップ２８において、検査値２９として直接的に使用することもでき、これによって検査値２９、すなわちここでは測定時間Ｔが基準範囲Ｔｏｋ外にあるか否かを検査することができる。検査値２９が基準範囲Ｔｏｋ外にある場合、エラー信号３０を生成することができる。エラー信号３０は、検査値２９が基準範囲Ｔｏｋ外にあることを知らせる。したがって、基準範囲Ｔｏｋは、コンバータ回路１４が意図したように機能しているまたは正常に機能するときに生じる、すべての許容される正常検査値を示すまたは含んでいるまたは規定するように、規定または選択されていてよい。すなわち、検査値２９が基準範囲Ｔｏｋ外にある場合、これは、コンバータ回路１４が意図したように機能していない、または正常に機能しないことを意味する。したがって、エラー信号３０に基づいて、ユーザに警告を与える、かつ／またはユーザを保護するための措置を制御することができる。たとえば、機能回路１１をオフすることができる。
【００３５】
図３は、ステップダウンコンバータを実現するためのコンバータ回路１４の可能な構成を示している。スイッチＳは、トランジスタ、特にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）に基づいて実現されていてよい。
【００３６】
搭載電源網３１は、電圧源によって表されている。供給電圧Ｖｉｎは、たとえば、１２ボルトであってよい。他のコンポーネントにも、例として、具体的な値が記入されている。機能回路１１は、負荷抵抗Ｒｌｏａｄを表している。スイッチＳのトランジスタのゲートｇにゲート電圧Ｖｇを提供する制御回路３２は、図３において電圧源によって表されている。
【００３７】
図４は、時間ｔにわたって、監視変数として機能する電気的な運転変数として使用される電圧Ｖ、ならびにゲート電圧Ｖｇおよび出力電圧Ｖｏｕｔに対する、生じた経過を示している。測定サイクルＭが始まる動作点２４は、ここでもＩ＝０アンペアによって表されている。一般的に本発明では、コンバータ回路１４の動作開始とは、コンバータ回路が、特に１００ミリ秒または１０秒より長い、または１分より長い比較的長い動作休止後にはじめて、スイッチＳの閉成によって供給電圧Ｖｉｎで再び給電されるときのことであり得る。測定サイクルＭは、電圧Ｖが終了基準２６の閾値２７に到達したときに終了する。得られた、測定サイクルＭの測定された測定時間Ｔは、検査ステップ２８のための検査値２９として再び使用可能である。出力電圧Ｖｏｕｔは、測定サイクルＭの終了時に、機能回路１１が動作する、すなわち、たとえば発光ダイオード装置１２が光を生成する動作電圧１３よりも小さい電圧値３３を有する。測定サイクルＭの終了後のゲート電圧Ｖｇのさらなる経過は、図４に詳細には示されておらず、図４において、三点リーダーＡによって暗に示されている。
【００３８】
図５は、コンバータ回路１４の別の可能な構成を示しており、ここでは、インダクタンスＬは、より小さいインダクタンス値を有しているので、図３に示されたコンバータ回路と比較して、より高いスイッチング周波数が生じる。
【００３９】
図６は、このような場合にも、時間ｔにわたって、電圧Ｖ、ゲート電圧Ｖｇおよび出力電圧Ｖｏｕｔの適切な経過が生じることを示している。これらに基づいて技術的に実現可能な終了基準２６を規定することができる。測定サイクルＭの終了後のゲート電圧Ｖｇのさらなる経過は、同様に図６に詳細には示されておらず、図６において、三点リーダーＡによって暗に示されている。
【００４０】
図７は、ステップアップコンバータとしてのコンバータ回路１４の構成を示している。
【００４１】
図７では、このような実施形態において、測定抵抗ＲをスイッチＳの上流に接続することも、下流に接続することも可能であることが示されている。すなわち、測定抵抗Ｒ‘がたとえば、スイッチＳと接地電位１５との間に接続されていてよい。この場合、測定抵抗Ｒは不要である。
【００４２】
図８は、時間ｔにわたって、電圧Ｖ、ゲート電圧Ｖｇおよび出力電圧Ｖｏｕｔの経過を示している。ここでも、終了基準２６が、ステップアップコンバータに対して規定されていてよく、この終了基準は、同様に、条件Ｉ＝０Ａが測定サイクルＭの開始に対する動作点２４として定められている場合に使用可能である。
【００４３】
図９は、ステップアップコンバータとしてのコンバータ回路１４の別の実施形態を示している。図９に示されているコンバータ回路の場合、インダクタンスＬは、図７に示されているコンバータ回路の場合よりも大きい。
【００４４】
図１０は、時間ｔにわたって、このような場合にも、測定サイクルＭの終了基準２６を規定することができることを示しており、これによって動作点２４（Ｉ＝０Ａ）から開始して、電圧Ｖが閾値２７に到達するまで、測定時間Ｔを求めることができる
【００４５】
図１１は、終了基準２６および基準範囲Ｔｏｋに基づいてコンバータ回路１４のセルフテストを実行することができる方法３４の可能な構成を示している。
【００４６】
ステップＳ１０では、たとえば、セルフテストのためのトリガ信号３５に応じて、１つまたは複数の測定サイクルＭの実行を開始することができる。その後、ステップＳ１１において、コンバータ回路１４が通電されていない動作点２４から開始して、ステップＳ１２においてスイッチＳが閉成され、これによって供給電圧Ｖｉｎが印加される。この結果、動作点２４から開始して、電流Ｉが増大し得る。スイッチＳの閉成とともに、ステップＳ１３において、カウンタ２２（図１を参照）を開始させることができる。これによって、測定サイクルＭの開始以降、すなわち、スイッチＳの閉成以降の時間が測定される。ステップＳ１３において、カウンタ２２はたとえば値０で初期化される。
【００４７】
ステップＳ１４において、カウンタ２２は、水晶発振器またはクロック３６によってカウントアップされ得る。
【００４８】
ステップＳ１５では、監視変数、ここでは電圧Ｖが終了基準２６を満たしているか否か、すなわち閾値２７に到達しているか否かを検査することができる。負の検査結果（図では符号「−」で表されている）の場合には再び、ステップＳ１４に戻ることがあり、すなわち待機が行われ、これによって、カウンタ２２がクロック３６によってさらにインクリメントされる。正の検査結果（図では符号「＋」で表されている）の場合には、カウンタ２２を停止するステップＳ１６に導かれることがある。ステップＳ１７においてまたスイッチＳが開放可能であり、この結果、出力電圧Ｖｏｕｔがステップダウンコンバータの場合にさらに増大することを阻止することができる。ステップＳ１８において、測定された測定時間Ｔから、すなわち、カウンタ２２のカウンタ状態から求められた検査値２９が基準範囲Ｔｏｋ外にあるか否かを検査することができる。検査値２９が基準範囲Ｔｏｋ内にある場合（負の検査結果）、ステップＳ１９において、コンバータ回路１４は、「正常である」と伝達されてよい、または解放されてよい。検査値２９は妥当である。これに対して、正の検査結果の場合、すなわち検査値２９が基準範囲Ｔｏｋ外にある場合、エラー信号３０が、ステップＳ２０において生成され得る。
【００４９】
これによって、セルフテストが終了されてよい。
【００５０】
図１２では、図１１に示された方法のフローの前に行われ得る較正フェーズ３７が示されている。ステップＳ２１では、たとえば、コンバータ回路１４または車両用照明器具１０の製造者のもとで較正フェーズが開始可能である。次に、閾値２７等の終了基準２６の調整３８を自由選択的に実行することができる。このために、ステップＳ２２において供給電圧Ｖｉｎの値を定めることができ、さらに終了基準２６の閾値２７を定めることができる。ステップＳ２３において、たとえば、シミュレーションに基づいて、既知の動作点２４、たとえばＩ＝０Ａでの動作開始から開始して、電圧Ｖが閾値２７に到達したであろう、または一般的に終了基準２６が満たされたであろう、予想される測定時間Ｔを求めることができる。ステップＳ２４において、この推定された測定時間Ｔが時間検出装置、たとえばカウンタ２２の所定の最低精度で検出可能か否かを、妥当性基準３９を用いて検査することができる。このために、推定された測定時間Ｔを、いわゆるティック持続時間（Ｔｉｃｋｄａｕｅｒ）、すなわち、クロック３６の２つのインクリメントの間の持続時間で割ることができ、結果が所定の妥当性範囲内にあるか否かを検査することができる。結果が所定の妥当性範囲内にない場合には、ステップＳ２２の繰り返しにおいて、別の閾値２７を定めることができる。結果が所定の妥当性範囲内にある場合には、調整３８は終了し、ステップＳ２５において供給電圧Ｖｉｎをコンバータ回路１４に印加することができ、コンバータ回路１４の動作開始が動作点２４において生じ、ステップＳ２６においてスイッチＳを閉成することができる。スイッチＳが閉成されると、ステップＳ２７においてカウンタ２２を開始させることができる。カウンタ２２をここで、値０で初期化することができる。ステップＳ２８において、クロック３６は、カウンタ２２をインクリメントすることができる。ステップＳ２９において、監視変数、ここでは電圧Ｖが閾値２７に到達したか否か、または一般的に終了基準２６が満たされているか否かを検査することができる。そうでない場合、ステップＳ２８においてさらに続行され、すなわち、時間測定が続けられる。そうではなく、終了基準２６が満たされている場合、ステップＳ３０においてカウンタ２２は停止されてよい。すなわち、一般的に測定時間Ｔを検出することができる。ステップＳ３１において、スイッチＳを開放することができる。次に、ステップＳ３２において、測定された測定時間Ｔを使用して、基準範囲Ｔｏｋを定めることができる。基準範囲Ｔｏｋは、たとえば、測定された測定時間Ｔを含有していてよい。これは、自由選択的にさらに、測定された測定時間Ｔよりも大きい別の値および／または小さい別の値を含んでいてよい。これは、基準範囲Ｔｏｋの大きさを定めることができる所定の許容誤差値４０に基づいて定められてよい。次に、ステップＳ３２において、較正フェーズ３７が終了されてよい。これによってコンバータ回路１４はここで引き渡されてよい、または動作のために解放されてよい。
【００５１】
したがって、コンバータ回路１４のある実施形態での課題は、集積回路を用いて、コンポーネント、たとえば電流調整器を検査し、さらに自身の妥当性検査のためのセルフテストも提供することである。この際に、基準またはコストがかかり、場所を取る付加的なコンポーネントへの依存の問題を解決する必要はない。ＬＥＤ照明装置は個々に橋絡可能な多数の照明手段で構築されているので、車両照明用のスイッチングレギュレータは通常、自身の出力側で安定した状態または予測可能な状態を見いださない、ということに留意されたい（出力電圧Ｖｏｕｔは、静電容量Ｃの充電状態および機能回路１１の動作状態に関連する）。これらの個々の橋絡は、コンバータ回路１４と同期していない別個の制御部によってアクティブ化および非アクティブ化される。これによって、スイッチングレギュレータ１６の出力側での状態は常に変化する。このような理由から、制御装置１８は、運転開始後の初期状態を既知の動作点２４として使用する。しかしこれは特に関係が既知の場合には、このような時点に限定されない。コンバータ回路１４は、電流ＩがインダクタンスＬにおいて、自身の振幅がある程度の値だけ変化するのに必要な時間を、電流の正しさの特性量として使用する。このために、調整の際に使用できる基準および比較器は、電流の振幅が自身の変化時にはじめにある値を取り、後に別の値を取るように設定される。その間の測定時間Ｔが測定され、妥当性検査に使用される。最も単純な例は、開始値（第１の値）としての初期状態である。運転開始時に、インダクタンスを流れる電流は０に等しい。したがって、第２の値を設定しさえすればよい。これは、有利には、一方では合理的に測定可能な時間が依然として存在し、他方ではスイッチングレギュレータの出力側に実質的な電圧がまだ生じない程度に小さく設定される。ここで電流の増大は、入力電圧に関連し、（スイッチングレギュレータのトポロジーに応じて）出力電圧にも関連する。しかし、後者はまさにスイッチオン時点においてはまだ０であり、測定の終了時にはまだ小さいので（結局のところ、電流の振幅値は小さく設定されていたので、まさにこのような電圧は小さいままである）、妥当性検査の精度に対して無視できる。ここでも既に、可変の関係がここで妥当性検査の精度に直接的に作用するということが問題視されているので、パラメータを注意深く選択することが必要である。さらに、電流の増大はインダクタンスにも関連する。したがって、測定された時間値の妥当性検査には、回路に適した基準時間値を使用する必要がある。測定された時間値を、回路の特性を反映する基準係数を介して標準化することもできる。しかし、入力電圧も持続時間に影響を与えるため、これは、基準係数において、または測定された時間値の評価において、基準時間値を用いて（たとえば、較正フェーズ３７を用いて）動的に考慮されるべきである。
【００５２】
実際には、電流振幅は、測定抵抗Ｒを介して電圧Ｖに変換される。高い電流Ｉで動作する回路の場合には、小さいインダクタンスＬと小さい測定抵抗Ｒとが使用される。小さい電流Ｉの回路の場合には、大きいインダクタンスＬと大きい測定抵抗Ｒとが合理的である。電流の増大はインダクタンスＬに線形に間接的に比例するが、電圧降下Ｖの増大は測定抵抗Ｒに線形に直接的に比例するので、これによって、測定抵抗Ｒを通る電流Ｉを表す電圧値は常に、ほぼ入力電圧および出力電圧にのみ関連する時間的な経過を有する。これは、回路が大きい電流Ｉ用に設計されているか、または小さい電流Ｉ用に設計されているかに関係しない。これも制御下に置いている場合には（たとえば、スイッチオン時点で、出力側の電圧は０であり、測定の終了時に、入力電圧と比較して小さい）、これらの関係を知るだけで、電流Ｉの正しさを評価することができる。すなわち構成部分（Ｒ，Ｌ）の値が既知である場合、電流増大も既知である。さらにこれが既知である場合、電流振幅が所望の変更を遂行するのにかかった持続時間が既知である。持続が長すぎたり短すぎたりする場合には、基準値（バンドギャップ、電圧フォロア、安全評価分類を伴う機能回路の電流を調整するための統合されたモジュールの内部回路全体から形成される）が誤っている。照明の安全目標を達成するためにある程度の許容誤差が許されるので、このような測定は特別に正確である必要はない。したがって、このような妥当性検査中の出力電圧の小さい変化に起因する誤差は無視できる。
【００５３】
ここでこのような方法から得られる利点は、一連の妥当性検査において間隙を残すことなく、また付加的なコンポーネントを用いることなく、時間測定を用いて、スイッチングレギュレータの電流の十分な精度を検査することができる、ということである。この機能は純粋にデジタルであるので、すなわち僅かなゲートしか必要としないので、混合信号ＩＣに実装するのは極めて容易である。例は、１００μＨのインダクタンスＬ、１００ｍＯｈｍの測定抵抗Ｒおよび１００ｍＡの電流振幅の変化を有する回路である。ここで、入力電圧が約１０Ｖである場合、約７μｓの時間が生じる。測定抵抗Ｒにわたって測定された電圧Ｖの変化はここで１０ｍＶである。それぞれ入力電圧が同様に１０Ｖであり、測定抵抗にわたった１０ｍＶの変化が目的の場合、４７μＨおよび４７ｍＯｈｍ、ならびに１０μＨおよび１０ｍＯｈｍの場合に同じ時間が生じる。出力電圧Ｖｏｕｔの変化は、主に、インダクタンスＬのエネルギーを受容する必要のある出力静電容量Ｃによって決まる。実際の値は、比較的小さい電流の場合は０．５μＦであり、比較的大きい電流の場合には２．２μＦである。他の理由から、より大きい値がＣに対して選択されることがあり、これは誤差を少なくする。
【００５４】
図１に示された回路はさらに、スイッチＳ、ダイオードＤ、測定抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよび出力コンデンサＣから構成されるステップダウンコンバータを示している。さらに、電流Ｉによって生成される、測定抵抗Ｒにわたった電圧降下Ｖが生じる。電流Ｉは一方ではインダクタＬを通って流れるが、測定抵抗Ｒも通って流れる。その動的な動作は、インダクタンスＬと２つの電圧ＶｉｎおよびＶｏｕｔとによって決定される（少なくともスイッチＳが閉成されているフェーズにおいて）。スイッチＳが開放されている場合、動作はもはやＶｉｎに関連しないが、代わりに、また、ダイオードＤにわたった電圧降下に関連し、すなわち、大部分において、不特定の散乱を伴う。Ｖｏｕｔと比べてＶｉｎが大きく、ＲおよびＬの通常値（室温値）が判明している場合には、動作が極めて良好に規定される。実際は、それらがアプリケーションに適している限り、ＬおよびＲが既知である必要はない。一度、既知の値への電流増大の測定時間Ｔが測定されると、このような時間測定を基準値として使用することができる。再度の測定の場合には、極めて類似した値が生じる必要がある（Ｔｏｋによって規定される）。そうでない場合には、電圧測定に対する基準または測定抵抗ＲまたはインダクタンスＬのいずれかが変更されている。これらはすべて安全に関連する機能回路に影響する可能性があり、この方法を介して診断可能である。原則的に、他のあらゆる電流増大または電流減少が妥当性検査に使用可能であろう。しかし、境界条件は、最初は安定していて既知であるが、これらは電流供給部の動作中には典型的に、もはや安定していないため、測定される時間は比較的大きい変動の影響を受ける。これは比較的大きな修正または統計的手法を必要とする。たとえば、既知の動作点において測定を行い、このような測定を頻繁に繰り返して、すべての測定の時間値を平均化することができる。特に動作中に変更を検出する必要がある場合には、安定した動作点の移動平均値を使用することもできる。この方法は、ステップダウンコンバータだけに限定されず、ここでこれは特に適している。なぜなら、測定抵抗は調整および電流測定の両方に使用できるからである。ここでは、測定抵抗をインダクタンスの前または後のどちらに設置するかも重要ではない。この方法は、スイッチＳが閉成されている特定の時間ｔで、正しさの尺度として使用される出力電圧Ｖｏｕｔの変化が生じることも含んでいる。このような方法は、測定抵抗ＲがインダクタンスＬと直列ではなく、スイッチＳと直列である場合および／または電圧Ｖｏｕｔが安全に関連する変数である場合に適している。さらに、閉成されたスイッチＳの既知の持続時間Ｔの後の測定抵抗Ｒにわたった電圧Ｖの最大値も、調整の正しさの妥当性検査のために使用できるだろう。
【００５５】
測定抵抗および閾値電圧の適切な選択によって実行されたシミュレーションにおいて求められた約４μｓから約１０μｓまでの妥当性検査時間は、高いクロックレートを有する近年のＩＣシステムにおいて、快適かつ高解像度に検出可能である。同時に、このような時間は短いので、ＩＣシステムの残りの時間シーケンス（ウォッチドッグイベント、スタートアップルーチン等）において実質的な変化を生じさせることはない。
【００５６】
したがって全体的に、スイッチングコンバータにおいて、電流の大きさおよびコンポーネントをどのように妥当性検査することができるのかが示されている。
【符号の説明】
【００５７】
１０  車両用照明器具
１１  機能回路
１２  発光ダイオード装置
１３  動作電圧
１４  コンバータ回路
１５  接地電位
１６  スイッチングコンバータ
１７  測定回路
１８  制御装置
１９  比較器
２０  マイクロコントローラ
２１  比較ユニット
２２  カウンタ
２３  セルフテスト
２４  動作点
２５  経過
２６  終了基準
２７  閾値
２８  検査ステップ
２９  検査値
３０  エラー信号
３１  搭載電源網
３２  制御回路
３３  電圧値
３４  方法
３５  トリガ信号
３６  クロック
３７  較正フェーズ
３８  調整
３９  妥当性基準
４０  許容誤差値
Ａ  三点リーダー
Ｃ  出力静電容量
Ｄ  ダイオード
ｇ  ゲート
Ｌ  インダクタンス
Ｍ  測定サイクル
Ｒ  測定抵抗
Ｓ  スイッチ
Ｔ  測定時間
Ｔｏｋ  基準範囲
Ｒｌｏａｄ  負荷抵抗
Ｒｈ  電位
ＲＬ  電位
Ｒ‘  測定抵抗
Ｓ１０−Ｓ３３  ステップ
Ｖ  電圧
Ｖｇ  ゲート電圧
Ｖｉｎ  供給電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
【図１】
2021505119.tif 000003
【図２】
2021505119.tif 000004
【図３】
2021505119.tif 000005
【図４】
2021505119.tif 000006
【図５】
2021505119.tif 000007
【図６】
2021505119.tif 000008
【図７】
2021505119.tif 000009
【図８】
2021505119.tif 000010
【図９】
2021505119.tif 000011
【図１０】
2021505119.tif 000012
【図１１】
2021505119.tif 000013
【図１２】
2021505119.tif 000014
【国際調査報告】
2021505119.tif 000015
2021505119.tif 000016
2021505119.tif 000017
2021505119.tif 000018
2021505119.tif 000019