(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気コンポーネントをテストするための装置（１）において、
該装置（１）は、
シミュレーション信号を形成するためのシミュレーション装置（２）と、
複数のテスト装置（４）と、
複数の電気的な接続装置（５）とを有しており、
前記シミュレーション装置（２）および前記複数のテスト装置（４）は、前記複数の電気的な接続装置（５）に導電的に接続されているかまたは接続可能である、装置（１）において、
前記複数の電気的な接続装置（５）はそれぞれ、当該接続装置（５）とともに一体的に１つの機能ユニットとして構成された、少なくとも１つの電気的なスイッチ装置（９）を有しており、該スイッチ装置（９）は、前記複数のテスト装置（４）間の電気的な接続を遮断するかないしは接続するように配置されており、
前記複数の電気的な接続装置（５）は、それぞれ少なくとも１つの電気特性について互いに異なっており、
前記スイッチ装置（９）は、当該スイッチ装置（９）に接続される前記電気的な接続装置（５）の前記電気特性に適合された、少なくとも１つの電気特性を有しており、
前記シミュレーション装置（２）は、前記複数のテスト装置（４）のうちの少なくとも１つと一体的に構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１）において、
当該装置（１）には複数の電気的な接続装置（５）と選択装置とが含まれており、
前記選択装置は、前記シミュレーション装置（２）および前記複数のテスト装置（４）と、前記複数の電気的な接続装置（５）のうちの１つの接続装置（５）との電気的な接続を選択するためのものであり、
前記複数の電気的な接続装置（５）はそれぞれ少なくとも１つの電気的なスイッチ装置（９）を有しており、該スイッチ装置（９）は、対応する前記接続装置（５）を介する前記複数のテスト装置（４）間の電気的な接続を遮断するかないしは接続するために配置されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項３】
請求項２に記載の装置（１）において、
前記複数の電気的な接続装置（５）の複数の電気的なスイッチ装置（９）は共通のスイッチユニット（１１）として構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）が無負荷および／または無電圧でスイッチングされるように前記装置（１）が構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記複数の電気的な接続装置（５）は階層的に少なくとも２つのレベル（２１，２２，２３）に配置されており、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）が、２つのレベル（２１，２２，２３）間の接続を遮断するかないしは接続するように配置されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）には半導体スイッチが含まれている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項７】
請求項６に記載の装置（１）において、
前記半導体スイッチ（９）にはＭＯＳＦＥＴ（１６）が含まれている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項８】
請求項７に記載の装置（１）において、
前記半導体スイッチ（９）には、２つのＭＯＳＦＥＴ（１６）からなる直列回路が含まれており、
前記ＭＯＳＦＥＴ（１６）は、同じ構造で構成されており、
各ＭＯＳＦＥＴ（１６）はボディダイオード（１７）を有しており、
前記半導体スイッチ（９）は、前記２つのＭＯＳＦＥＴ（１６）の前記ボディダイオード（１７）の導通方向が互いに逆になるように構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、電気機械式スイッチを有する、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのテスト装置（４）は、電子制御装置（２０）に接続されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、複数のスイッチ素子（１２，１３）の並列回路を有する、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置（１）において、
前記装置（１）は、スイッチ装置（９）の複数の前記スイッチ素子（１２，１３）を共通して制御するように構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１３】
請求項１１または１２のいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、ローレベル信号を導通するためのスイッチ素子（１２）を有する、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、ローレベル信号を導通するための複数のスイッチ素子（１２）を有する、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、信号電流を前記複数のスイッチ素子（１２）に均一に分配するように構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１６】
請求項１１から１５までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、ハイレベル信号を導通するためのスイッチ素子（１３）を有する、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１７】
請求項１６を引用する、請求項１３に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ装置（９）は、ローレベル信号を導通するためのスイッチ素子（１２）と、ハイレベル信号を導通するためのスイッチ素子（１３）とを有する、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１８】
請求項１１から１７までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
前記少なくとも１つのスイッチ素子（１２，１３）には半導体スイッチが含まれている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置（１）において、
前記半導体スイッチは、請求項８または９に記載の半導体スイッチとして構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【請求項２０】
請求項１１から１９までのいずれか１項に記載の装置（１）において、
少なくとも１つのスイッチ素子（１２，１３）は、電気機械式スイッチとして構成されている、
ことを特徴とする装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション信号を形成するためのシミュレーション装置と、複数のテスト装置と、少なくとも１つの電気接続装置とを有する、電気コンポーネントをテストするための装置に関しており、上記のシミュレーション装置および複数のテスト装置は、少なくとも１つの接続装置に導電的に接続されているかまたは接続可能である。
【０００２】
電気コンポーネントをテストするためのこのような装置は、「テスト装置」または「シミュレーションシステム」と称されることも多い。
【０００３】
例えば、車両または自動化装置用の制御システムのような電気コンポーネントをテストするための装置は、従来技術から種々異なる実施形態で公知であり、特に応用研究、産業業開発およびその他の使用分野において使用されており、殊にメカトロニクス、自動車応用分野において、および、航空および宇宙航空技術において、設備管理およびプロセス光学および最も広い意味でプロセス制御上の課題を解決しなければならないその他の技術分野に使用されている。この点では上記との関連において制御システムとは、測定、開ループ制御および／または閉ループ制御などの課題に実質的に使用可能な技術的な装置のことである。最も広い意味においてこれは一般的に、電気的なシステム、有利にはプログラム制御可能なシステムである。このシステムは殊に自動車応用の分野において一般的に「制御装置」と称される。この点において制御システムは、制御におけるシステム理論的な定義だけに限定されるのではなく、一般的には閉ループ制御の実現のためにも使用されるのである。
【０００４】
制御システムをテストするための従来技術から公知の装置は、シミュレーション信号を形成、測定および／または分析するためのシミュレーション装置、制御システムを接続するための複数のテスト装置、ならびに、例えば母線またはバスシステムのような少なくとも１つの接続装置を有することが多い。従来技術からは、例えば絶縁性のプラスチックおよび／またはエアギャップのような絶縁体によって別の電気的な導体路から分離されている１つまたは複数の電気的な導体路を有するバスが公知である。このバスは、印刷されるプリント基板の一構成部分とすることも可能である。印刷されたプリント基板の電気的な導体路は、例えば、一方では部分的にプラスチックに包囲され、他方では部分的にエアギャップによって他の電気的な導体路から分離されることが可能である。接続装置は、例えば、個別の２つの導体路によって構成することができる。
【０００５】
このような装置の欠点は、上記の接続装置の寄生的な特性により、上記のシミュレーション信号が障害を受けるおよび／または変化してしまうことである。言い換えると、上記の母線またはバスシステムの上記の寄生的な特性により、上記のシミュレーションが正しく行われず、すなわち最終的に上記の制御システムの誤ったテストが行われ得るのである。この点においてテスト結果は誤り、正しくない結果が生じ得るのである。
【０００６】
エラーシミュレーションのためには多くのコンポーネントが上記の接続装置に接続されることがあり、これによって上記のようなテスト結果の誤りが助長される。寄生容量は、接続されるコンポーネントの個数と共に増大し、上記の装置が分散されている種々異なる配電キャビネットを介して作用し得る。上記の接続装置では大電流をサポートしなければならないこともあり、そのためにはこの接続装置に対して十分な導体路断面積ないしは十分な導体路幅（例えば印刷されたプリント基板の場合）を選択しなければならない。さらに、時間的に比較的正確に定められるスイッチ特性を有するパワー半導体の使用が増大している。これらの２つの要素により、すなわち大電流用の導体路およびパワー半導体によってさまざまな寄生容量の発生が助長され、これらの寄生容量が、影響を受けやすい信号に障害を与え得るのである。バスの寄生容量は一般的に、互いに接続されるコンポーネントの個数に伴って増大する。
【０００７】
エラーシミュレーションは、個別制御装置のレベルにおいても、結合体においても共に所望され得る。ここではそれぞれ上記の装置の構造がその都度のテストに適合される。一般的なテスト構造は制限的にしか可能でない。なぜならばこの構造それ自体が、殊に接続装置が、上記のテスト結果をさらに悪化させ得るからである。このような構造によって複数の個別装置の１つのテストを同時かつ互いに無関係に行うことも、相応の構成を行ってはじめて可能にある。例えば、種々異なるラック内の複数のコンポーネントが１つのテスト構造に接続されることがある。この場合にはこれらの種々異なるラックにおいて同時かつ互いに無関係なエラーシミュレーションはできない。ラックの例は、配電キャビネットまたはいわゆる１９インチラックである。ラックには一般的に複数のいわゆるサブラックが含まれており、このサブラックは、例えばいわゆるアセンブリ支持台として、有利にはいわゆる１９インチアセンブリ支持体として構成することができるのである。
【０００８】
電気コンポーネントをテストするためには、種々異なるタイプのシミュレーション信号を使用可能である。したがって上記の接続装置を介して案内すべき信号はほぼ任意に構成することができ、また以下では「ローレベル」とも称される小さなセンサ信号から、以下で「ハイレベル」とも称される大きなアクチュエータ信号までが含まれ得る。
【０００９】
上記の複数のセンサ信号のハイレベルまたはローレベルへの概念的な対応付けは、上記のテスト装置の構成に応じて異なり得る。例えば、最大電圧絶対値Ｕmax≦１０ｍＶおよび／または最大電流絶対値Ｉmax＜１０ｍＡを有するすべての信号が、ローレベル信号のグループに対応付けられるように定めることができる。ハイレベル信号のグループに対する例示的な定義は、最大電圧絶対値Ｕmax≧５Ｖおよび／または最大電流絶対値Ｉmax＞１００ｍＡを有するすべての信号が、ハイレベル信号のグループに対応付けられているように定めることができる。
【００１０】
ここで示した例では、上で挙げた例示的な定義によるローレベル信号よりも絶対値が大きいが、ハイレベル信号よりも絶対値が小さい信号は、有利にはハイレベル信号のグループに対応付けることができる。上記のハイレベル範囲およびローレベル範囲は基本的に任意に定義することできるが、ハイレベル範囲はつねにローレベル範囲よりもつねに大きな値（電圧、電流および／または出力）を有する。
【００１１】
ハイレベルおよびローレベルにしたがって信号を技術的に合理的に分けることは一般にできない。例えば、上記の装置を計画する時点に境界条件は既知でないかまたはテスト的に一時的にローレベル信号にハイレベル信号を短絡することが明示的に要求されるからであり、これは、例えば、上記のテスト装置を用いて、テストすべき電気コンポーネントに対し、エラー時の相応する技術的な境界条件をシミュレートするためである。
【００１２】
したがって上記の従来技術から出発して本発明が課題とするのは、改善されたテスト結果を提供しかつテストが簡単に行えるようにした、電気コンポーネントをテストするための装置を提供することである。
【００１３】
この課題は、本発明により、独立請求項に記載した特徴的構成によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１４】
すなわち本発明によれば、電気コンポーネントをテストするための装置が得られるのである。この装置は、シミュレーション信号を形成するためのシミュレーション装置と、複数のテスト装置と、少なくとも１つの電気的な接続装置とによって構成されており、上記のシミュレーション装置および複数のテスト装置は、少なくとも１つの接続装置に導電的に接続されているか接続可能であり、上記の少なくとも１つの接続装置は、少なくとも１つの電気的なスイッチ装置を有しており、このスイッチ装置は、上記の複数のテスト装置間の電気的な接続を遮断するかないしは接続するように配置されている。
【００１５】
すなわち本発明の基本的なアイデアは、少なくとも１つの接続装置を遮断して、この接続装置に接続されるテスト装置の個数およびこの接続装置の占有域それ自体を制限することである。この制限は、各シミュレーション信号に適合させて行うことができる。これにより、例えば、接続装置に発生し得る寄生容量が低減される。接続装置または使用していないテスト装置の複数の部分による応動は、例えばシミュレーション信号の信号劣化の形態の応動は回避されるかまたは少なくとも低減される。上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、接続装置の構成部分であり、接続装置内で遮断を生じさせて、この接続装置の個々の部分が、ひいては有利にはテスト装置が互いに接続され、また上記のシミュレーション装置に接続される。これに相応して複数の個別制御装置を同時にかつ互いに独立してテストし、また上記の装置内のテスト装置を分離することができる。接続装置を有する装置のこの実施形態では、接続装置は有利には上記のシミュレーション装置およびテスト装置に固定に接続される。上記の接続装置、シミュレーション装置およびいくつかのテスト装置は有利には上記の装置内に配置され、また有利には、例えばラックの形態でまたは接続された複数のラックの形態で上記の装置と構造的なユニットを構成する。上記の少なくとも１つのスイッチ装置は任意に操作することができる。例えば上記の装置の制御装置により、すべてのスイッチ装置を一括して切り換えることができる。択一的および／または付加的にはすべてまたはいくつかのスイッチ装置を分散的にスイッチングすることができる。これらのスイッチ装置は手動操作用に構成することも可能である。スイッチユニットは、開閉器の形態で任意に構成可能である。
【００１６】
上記のテスト装置は基本的に任意に構成可能である。しかしながら本発明の有利な発展形態によれば、このテスト装置は、センサ、アクチュエータおよび／または制御装置用の端子を有する。例えば、上記のセンサは、雨センサのような車両の独自のセンサとして構成することができ、また上記のアクチュエータは、独自の負荷として、例えば電気機械式のサーボ操舵システムとして、すなわち殊にプログラム制御された電動サーボモータを含む「電動パワーアシストステアリングシステム」ないしはＥＰＡＳシステムとして構成することができる。さらに上記のテスト装置は、Ｉ／Ｏ装置の一部として構成することが可能である。Ｉ／Ｏ装置としては殊に、アナログおよびデジタル入出力チャネルを有するつぎのような装置が挙げられ、すなわち、生データ、その他のデータを、プリプロセッシングおよびポストプロセッシングとしばしば称される前処理および後処理するためのインテリジェントな信号処理部を有する装置と、データバスモジュールと、信号符号化のための装置と、または、例えばアクチュエータを駆動制御するためのモジュール、すなわち殊に制御対象内の制御要素という意味でのアクチュエータとが含まれているのである。
【００１７】
本発明の有利な実施形態では、上記の装置には複数の接続装置と選択装置とが含まれており、上記の複数の接続装置は、それぞれ少なくとも１つの電気特性について互いに異なっており、上記の選択装置は、シミュレーション装置および複数のテスト装置と、上記の複数の接続装置のうちの１つの接続装置との電気的な接続を選択するためのものであり、上記の複数の接続装置はそれぞれ少なくとも１つの電気的なスイッチ装置を有しており、このスイッチ装置は、対応する接続装置を介する複数のテスト装置間の電気的な接続を遮断するかないしは接続するために配置されている。上記複数の接続装置の電気特性が種々異なることにより、これらは種々異なる寄生的な特性を有する。したがって上記のシミュレーション信号に合わせて、寄生的な特性に起因する信号劣化を変更させて、このシミュレーション信号が上記の寄生的な特性にわずかにしか依存しないようにすることができる。例えば電気的な導体および／またはその絶縁の特性に起因する漏れ電流、キャパシタンス、インダクタンスまたは出力損失に起因するシミュレーション信号の不所望の変化は、低減できるかまたは実質的に回避することができる。接続装置の寄生的な特性として殊に不十分な絶縁耐力ないしは不十分な耐電圧が挙げられ、これらは実質的に、材料、材質および／または幾何学形状、すなわち例えば電気的な体を包囲する絶縁体の厚さに依存する。上記の選択装置は、例えばスイッチとして構成することができる。上記の接続装置の選択は有利には、あらかじめ設定可能なパラメタにより、例えば表により、測定により、および／または、コンピュータプログラムにより、上記の選択装置を用いて行われ、これによって可能限りに障害の少ない信号が得られる。
【００１８】
本発明の有利な実施形態では、複数の接続装置の複数の電気的なスイッチ装置は共通のスイッチユニットとして構成される。これにより、個々のスイッチユニットを操作することにより、選択した接続装置とは無関係に、接続装置の所望の領域と、これに接続されるテスト装置とを接続するかまたは切り離すことができる。選択した接続装置についての知識は不要である。
【００１９】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、少なくとも１つの電気特性を有しており、この電気特性は、このスイッチ装置を含む接続装置の少なくとも１つの電気特性に適合されている。例えば接続装置は、大電流に対して、すなわちハイレベル電流に対し、この大電流に耐え得るスイッチ装置によって構成することができる。これに対して接続装置は、小電流に対し、すなわちローレベル電流に対し、小電流用の相応のスイッチ装置によって構成することができる。例えば３０Ｖおよび３０Ａに対する市販の接触器は一般的に、開閉電圧ないしは開閉電流の下方の特定の境界値は５Ｖないしは１００ｍＡである。これらの境界値を下回る信号は、このような接触器を介し、高い信頼性で伝送することはできない。上記に相応して阻止されるのは、不適切なスイッチ装置により、上記のシミュレーション信号内に付加的なエラーが生じてしまうことである。
【００２０】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つの接続装置および少なくとも１つのスイッチ装置は一体的に１つの機能ユニットとして構成されている。有利には構成ユニットが構成されており、この構成ユニットには上記の少なくとも１つの接続装置と少なくとも１つのスイッチ装置とが含まれている。
【００２１】
本発明の別の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置が無負荷および／または無電圧でスイッチングされるように上記の装置が構成されている。これにより、上記のスイッチ装置の特別なスイッチング耐性を設定する必要がなく、これによって単純かつコスト的に有利なスイッチ装置を使用することができる。例えば上記のスイッチ装置のスイッチングによるテストを行う前に、上記の装置を設定することできる。このテストを行う段階になってはじめて上記の接続装置を介してひいては上記のスイッチ装置を介して信号が伝送される。
【００２２】
本発明の殊に有利な実施形態では、上記の少なくとも１つの電気的な接続装置は階層的に少なくとも２つのレベルに配置されており、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、２つのレベル間の接続を遮断するかないしは接続するように配置されている。これにより、複数のテスト装置を簡単に対応付けて接続することができる。例えば、上記の装置は、複数のラックに１つのレベルとして分散させることができ、これらの複数のラックの複数の各サブラックが別のレベルとして含まれている。各サブラックはさらに個別のモジュールを含むことができ、これらのモジュールが第３のレベルを構成する。
【００２３】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置には半導体スイッチが含まれている。この半導体スイッチは、例えばトランジスタは、１つだけでまたは例えば複数個を直列接続して構成することができ、また良好な信頼性で複数のスイッチ過程を可能にする。半導体スイッチは一般的に、電気機械式スイッチよりも時間的に正確にスイッチング可能である。
【００２４】
本発明の別の有利な実施形態では、上記の半導体スイッチにＭＯＳＦＥＴが含まれている。このＭＯＳＦＥＴにより、効率的かつ時間的に正確なスイッチングが可能になり、また損失が小さくなる。例えばリレーまたは接触器のような機械電気式スイッチに比べてＭＯＳＦＥＴ一般的に摩耗しにくい。なぜならばＭＯＳＦＥＴは回路を遮断する際に一般的に切断火花を形成しないからである。ＭＯＳＦＥＴは、殊にいわゆるパワーＭＯＳＦＥＴは、大電流を導通するのにも好適である。
【００２５】
本発明の殊に有利な実施形態では、上記の半導体スイッチには、２つのＭＯＳＦＥＴからなる直列回路が含まれており、これらのＭＯＳＦＥＴは、実質的に同じ構造に構成されており、各ＭＯＳＦＥＴはボディダイオードを有しており、上記の半導体スイッチは、２つのＭＯＳＦＥＴのボディダイオードの導通方向が互いに逆になるように構成されている。これに相応して上記のスイッチ装置により、各電流方向を個別にスイッチングすることができる。上記のボディダイオードは、各ＭＯＳＦＥＴの組み込まれた構成部分である。
【００２６】
本発明の有利な実施形態では、少なくとも１つのスイッチ装置は、電気機械式スイッチを有する。この電気機械式スイッチは有利には大電流を導通するのに適している。上記のスイッチ装置において電気機械式スイッチを使用することの特別な利点は、この電気機械式スイッチが、半導体スイッチとは異なり、ボディダイオードを有さず、このためにこの電気機械式スイッチに対する電流方向が一般的に無意味になることである。電気機械式スイッチの別の利点は、その寄生容量が実質的に無視できることである。
【００２７】
本発明の別の有利な実施形態では、少なくとも１つのテスト装置は、電子制御装置に接続されている。以下では「電子制御装置」を「制御装置」と略記する。この制御装置は、テストすべき電気コンポーネントである。この制御装置は、殊に自動車、鉄道車両、飛行体および／または自動化装置の制御装置として構成されている。このような制御装置は、従来技術において単純に"Electronic Control Unit"，略してＥＣＵと、殊に自動車ＥＣＵと称される。「電気」コンポーネントおよび「電気」制御装置という名称には、電気的な、殊に電子的な部材の他に、この電子コンポーネント内ないしは制御装置内に例えば光学式部材、および／または、光学電子式部材が含まれることを除外するものではない。
【００２８】
本発明の有利な実施形態では、上記のシミュレーション装置は、少なくとも１つのテスト装置と一体で構成されている。これに相応して、種々異なる機能を含むことができ、ひいては種々異なる応用に使用可能である１つのモジュールを構成することができる。接続のため、このモジュールは信号出力部および／または信号入力部を有する。
【００２９】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、複数のスイッチ素子の並列回路を有する。これによって可能になるのは、１つの信号を複数のスイッチ素子を介して導通させることであり、これにより、寄生の損失が全体として低減される。適切なスイッチを選択する際には、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴまたは大きなスイッチ出力用の接触器が有利である。接触器は一般的に良好な遮断緩和作用を有しており、漏れ電流も無視できるほどに小さい。しかしながら最小のスイッチ電圧およびスイッチ電流に対しては要求が比較的高い。例えば、３０Ｖおよび３０Ａ用の市販の接触器は一般的に、例えばスイッチ電圧の最小値は５Ｖであり、またスイッチ電流の最小値は１００ｍＡである。これらの境界値を下回る信号は、この構成部材を用いて高い信頼性で接続することはできない。いわゆる高出力領域における別の決定的な点は、（例えば接触器の）形が比較的に大きいことと、部分的に仕入れ価格が極めて高いことと、駆動制御出力が大きいことである。本発明では、信号電流は上記の並列回路のすべてのスイッチ素子に分配されるため、これらの複数のスイッチ素子の並列回路により、合計すると大きな電流を、すなわちハイレベル電流を導通させることができるのである。ここでは各スイッチ素子は、同じスイッチ出力のただ１つのスイッチ素子よりも小さく構成することができ、これにより上記の欠点を低減することができる。また例えば、それぞれ個別にローレベル電流用に設計されている複数の個別のスイッチ素子を有するスイッチ装置は、ハイレベル電流用に設計されているただ１つのスイッチ素子を有するスイッチ装置よりもコスト的に有利に実現できることも多い。
【００３０】
本発明の有利な実施形態では、上記の装置は、スイッチ装置の複数のスイッチ素子を共通して制御するように構成されている。これらのスイッチ素子は、例えば共通のスイッチ電圧を介して制御できるようにすることが可能である。これにより、すべてのスイッチ素子がそれぞれ同じスイッチ状態を有することが容易に保証される。この駆動制御は、中央の制御装置により、または局所的に、例えば同じ制御装置を介して行うことができる。
【００３１】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、小信号を、すなわちローレベル信号を導通するためのスイッチ素子を有する。小信号とは、数十ボルトを上回らない電圧および１０Ａ未満の電流を有する信号のことであると考えられる。上記の導通とは、殊に上記のスイッチ装置を閉じた状態のことである。なぜならば、不適切なスイッチ素子を使用した際には小信号は閉じた状態、すなわち導通状態においても伝送されないかまたは確実に伝送されないからである。
【００３２】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は電流制限素子を有しており、この電流制限素子は、小信号を導通するための上記のスイッチ素子に対応付けられている。この電流制限素子は、スイッチ素子の損傷を阻止するため、例えば保護手段として構成することができる。
【００３３】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、小信号を導通するための複数のスイッチ素子を有する。これにより、一方では小信号を確実に導通することができるのに対し、他方で大信号も、殊に大電流も上記の並列接続されたスイッチ素子によって一緒に導通させることができる。有利には各スイッチ素子に１つの電流制限素子が対応付けられる。
【００３４】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置を構成して、複数のスイッチ素子に信号電流が均一に分配されるかまたは実質的に均一に分配されるようにする。これによって保証されるのは、上記の複数のスイッチ装置のうちの１つだけが、上記の電流が不均一に分配されることによって損傷され得ないようにすることである。有利には適切なプリント基板レイアウトによって上記の均一な電流分配を行うことができる。択一的および／または付加的には、電気抵抗の正の温度係数を有する素子を、すなわち例えばいわゆるＰＴＣ（positive temperature coefficient）特性を有する素子を使用することができ、例えば保護手段を、例えばポリマベースの自己復帰型保護手段（いわゆるＰＰＴＣ保護手段）またはＰＣＴ特性を有する導体トラックを使用することができる。
【００３５】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、大信号を導通するためのスイッチ素子を有する。大信号、すなわちハイレベル信号は、例えば操作を行うためのアクチュエータ信号である。この操作は、例えば、電気モータを介して駆動されるレバーの運動またはハイドロリックバルブの開弁とすることが可能である。したがってこのような大信号は、例えば数アンペアの電流、および、例えば１２ボルトを上回る電圧を有することができ、より具体的に言えば、３０Ｖおよび３０Ａを有し得る。上記に相応して大信号を確実に上記のスイッチ装置に流すことができる。
【００３６】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ装置は、小信号を導通するためのスイッチ素子と、大信号を導通するためのスイッチ素子とを有する。これに相応して、小信号も大信号も共に１つのスイッチ装置によって導通するための組み合わせが得られる。小信号ないしは大信号を導通するためにそれぞれ複数のスイッチ素子を組み合わせることも可能である。
【００３７】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ素子には半導体スイッチが含まれている。例えばトランジスタのようなこの半導体スイッチは、容易に構成することができ、高い信頼性で多くのスイッチ過程を可能にする。
【００３８】
本発明の有利な実施形態では、上記の半導体スイッチは、上で説明したように構成されている。これに相応して、個々のスイッチ素子を１つのＭＯＳＦＥＴまたは２つのＭＯＳＦＥＴからなる直接回路によって構成することができ、これらの２つのＭＯＳＦＥＴは有利には、この直列回路の第１のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードと、この直列回路の第２のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードとが逆向きになるように直列接続される。
【００３９】
本発明の有利な実施形態では、上記の少なくとも１つのスイッチ素子は電気機械式スイッチとして構成されている。対応するスイッチは、例えばリレーまたは接触器とすることができ、これらは電気機械式スイッチとして公知である。接触器は、一般的に大電流をスイッチングおよび導通するために設計されており、高い絶縁耐力を有する。これらの特性はリレーについても当てはまり、このリレーはハイレベル応用に対して設計される。
【００４０】
以下では、添付の図面を参照し、有利な実施形態に基づき、本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態にしたがい、電気コンポーネントをテストするための装置を示す図である。
【図２】図１に示した装置のスイッチ装置の個別スイッチを詳細に示す図である。
【図３】第１変形実施形態にしたがい、図１に示した装置のスイッチ装置の個別スイッチを詳細に示す図である。
【図４】第２変形実施形態にしたがい、図１に示した装置のスイッチ装置の個別スイッチを詳細に示す図である。
【図５】第３変形実施形態にしたがい、図１に示した装置のスイッチ装置の個別スイッチを詳細に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態にしたがい、電気コンポーネントをテストするための装置を示す図である。
【００４２】
図１からは、本発明の第１実施形態にしたがい、自動車または自動化装置用の例えば制御装置ないしは制御システムのような電気コンポーネント２０をテストするための装置１を略示したものが見て取れる。装置１はシミュレーション装置２と、ルーティング装置３とを有しており、これらの装置は、有利には内部にテスト装置４をそれぞれ有している。有利な実施形態によれば装置１にはさらに別個の２つのテスト装置が含まれている。
【００４３】
シミュレーション装置２により、シミュレーション信号を形成可能および／または変更可能であり、これにより、殊にエラーのないおよび／またはエラーを有する、電気コンポーネントの動作状態をシミュレーション可能であり、および／または、電気コンポーネントの技術的な周辺部のエラーのないおよび／またはエラーを有する動作状態をシミュレーション可能である。この技術的な周辺部は、有利には電気信号を上記の電気コンポーネントに伝送しおよび／またはこれらの電気コンポーネントから受け取る。上記のシミュレーション信号は、電流および／または電圧を有することができ、付加的には抵抗成分、容量成分、誘導成分および／または周波数成分を上記の電流および／または電圧に含み得る。ここではシミュレーション装置２にエラー挿入ユニットが含まれており、このユニットは、Failure Insertion Unit、略してＦＩＵとも称される。さらに、図１に示したようにこのシミュレーション信号は短絡とすることも可能である。例えば、２つのシミュレーション信号は、第１信号を伝送する第１信号線路を、第２信号を伝送する第２信号線路に時間的に制限して短絡することにより、互いに影響を及ぼすことができる。
【００４４】
図１に示したようにテスト装置４は殊に、有利にはシミュレーション装置２を介して、電気コンポーネント２０に接続するのに使用される。各テスト装置４は、センサおよび／またはセンサシステムおよび／またはアクチュエータおよび／またはアクチュエータシステムを有し得る。この実施例ではテスト装置４はアクチュエータまたはアクチュエータシステムとして構成されており、また図示しない自動車の制御装置２０に接続されている。これに対して別のテスト装置４はセンサまたはセンサシステムとして構成されている。
【００４５】
さらに図１からわかるのは、シミュレーション装置２と、ルーティング装置３と、テスト装置４とが、複数の接続装置５のうちの２つと導電的に接続できることである。シミュレーション装置２は、破線７によって示されているように複数の接続装置５のそれぞれに接続可能である。
【００４６】
図１に示したように装置１は、シミュレーション装置２、ルーティング装置３、およびテスト装置４が同じ接続装置５に導電接続されるように構成されている。複数のリレーによって構成される図示しない選択装置により、シミュレーション装置２，ルーティング装置３、およびテスト装置４を別の接続装置５に導電接続することができる。
【００４７】
ルーティング装置３は有利には、切換可能な電気接続手段をして構成されており、この接続手段によれば、１つまたは複数のスイッチを用いて、少なくとも１つのあらかじめ設定したチャネルと、このチャネルに割り当て可能な接続装置５とを、例えばエラーシミュレーションのためにバスに導電接続可能である。さらに上記の１つまたは複数のチャネルは有利には、少なくとも１つのシミュレーション信号を供給する少なくとも１つの信号源に、および／または、少なくとも１つのシミュレーション信号を受け取るための少なくとも１つの信号受信装置に接続されている。さらにこの信号源および信号受信装置は有利には、テスト装置４および／またはシミュレーション装置２によって取り囲まれている。信号源または信号受信装置に接続されている各チャネルは、空間的な距離をまたがってアナログまたはデジタルのシミュレーション信号を転送するための手段である。
【００４８】
接続装置５はここではそれぞれ、２つの電気導体路８を有するバスとして実施されており、接続装置５およびスイッチ装置９はそれぞれ、一体的に機能ユニットとして構成されている。ここでは複数の接続装置５のうちの一方の接続装置には１００Ａまでの電流を供給することができ、他方の接続装置には１Ａまでの電流を供給することができる。これに相応して接続装置５の電気特性は、すなわち、例えば個々の接続装置５の抵抗パラメタ、コンダクタンスパラメタ、容量パラメタおよび／または誘導パラメタなどの伝送特性パラメタは、供給されるシミュレーション信号が変わった場合には、接続装置の寄生的な特性に起因する上記の信号の劣化が変化するように選択される。接続装置５の耐電圧は、この実施形態において例えば６０Ｖである。
【００４９】
図１にさらに示されているように、複数のテスト装置４間の電気接続を遮断ないしは接続するため、接続装置５にはそれぞれ複数のスイッチ装置９が含まれている。ここではこのスイッチ装置９には、接続装置５の電気導体路８毎に１つの個別スイッチ１０が含まれている。各スイッチ装置９の電気特性は、上で説明したように、スイッチ装置９に接続されている接続装置５の電気特性に整合されている。
【００５０】
並列接続された接続装置５の領域におけるスイッチ装置９は、スイッチユニット１１にまとめられており、１つのスイッチ信号によって共通して切り換え可能である。
【００５１】
図２から図５に示したように各個別スイッチ１０には、複数のスイッチ素子１２，１３の並列回路が含まれている。図２では、小信号を導通させるための１つのスイッチ素子１２と、大信号を導通させるためのスイッチ素子１３とを有する個別スイッチ１０が構成されている。２つのスイッチ素子１２，１３はここでは電気機械式スイッチとして、例えば、接触器１３およびリレー１２として構成されている。上記の装置は、１つの個別スイッチの２つのスイッチ素子１２，１３を共通して制御するように、すなわち共通して開閉するように構成されている。
【００５２】
小信号を導通させるため、有利にはリレーとして構成されたスイッチ素子１２の電流路には付加的に電流制限素子１４および抵抗１５が配置されている。抵抗１５および／または有利には保護手段として構成される電流制限素子１４は有利には、ハイレベル信号が加わったとしてもリレー１２に過負荷が生じないように計算・設計されている。
【００５３】
第１変形実施形態による個別スイッチ１０は図３に示されている。第１変形実施形態の個別スイッチ１０は、上記の第１実施形態を参照して説明した個別スイッチと実質的に同じであるため、同種のコンポーネントには同じ参照符号を使用している。
【００５４】
第１変形実施形態による個別スイッチ１０は、小信号を導通させるためのスイッチ素子１２が半導体スイッチとして構成されている点が、上で説明した個別スイッチと異なる。
【００５５】
小信号を導通させるためのスイッチ素子１２には、同じ構造の２つのＭＯＳＦＥＴ１６からなる直列回路が含まれており、これらのＭＯＳＦＥＴはそれぞれボディダイオード１７を伴って構成されている。２つのＭＯＳＦＥＴ１６のボディダイオード１７の導通方向は、上記の直列回路において互いに逆を向いている。
【００５６】
その他の違いとして、第１変形実施形態の個別スイッチでは抵抗１５が省略されている。
【００５７】
第２変形実施形態による個別スイッチ１０は図４に示されている。第２変形実施形態の個別スイッチ１０は、上記の第１実施形態を参照して説明した個別スイッチと実質的に同じであるため、同種のコンポーネントには同じ参照符号が使用されている。
【００５８】
第２変形実施形態による個別スイッチ１０は、この個別スイッチが、ローレベル信号用に例えばリレーとして構成されている、小信号を導通させるための２つのスイッチ素子１２からなる並列回路を含んでいる点が上で説明した個別スイッチとは異なる。個別スイッチ１０にはさらに２つの電流制限素子１４が含まれており、これらの電流制限素子のうちの１つが、小信号を導通させるため、各スイッチ素子１２に割り当てられている。個別スイッチ１０は、小信号を導通させるための複数のスイッチ素子１２に信号電流を実質的に均一に分散させるように構成されている。
【００５９】
その他の違いとして第２変形実施形態の個別スイッチでは抵抗１５が省略されている。図４に示した実施例では、２つの（有利には同種の）スイッチ素子１２のうちの各スイッチ素子がローレベル信号を導通するために設けられており、これらの２つのスイッチ素子１２に上記の信号電流を均一に分配し、これらのスイッチ素子１２を通る部分電流の総和を形成することにより、結果的に、ローレベル信号に他にハイレベル信号も上記の並列回路を通して導通することができる。これにより、図４では、抵抗１５を用いて、２つのスイッチ素子を介して信号電流を不均等に分配するという図２に示した理由はなくなるのである。
【００６０】
第３変形実施形態による個別スイッチ１０は、図５に示されている。第３変形実施形態の個別スイッチ１０は、上記の第２変形実施形態を参照して図４で説明した個別スイッチと実質的に同じであるため、同種のコンポーネントには同じ参照符号を使用している。
【００６１】
第３変形実施形態による個別スイッチ１０は、この個別スイッチには小信号を導通するための５つのスイッチ素子１２からなる並列回路が含まれる点が上で説明した個別スイッチとは異なる。各スイッチ素子１２は、個別の２つのスイッチコンタクトを有するTyco Schrack RT425024  ダブルトグルスイッチとして実施されている。これに相応して５つのスイッチ素子１２は１０個のスイッチコンタクトを有しており、これらのスイッチコンタクトによって８０Ａｅｆｆまで連続電流が可能になる。駆動制御出力は約２ワットである。
【００６２】
第２実施形態による装置１は図６に示されている。第２実施形態の装置１は、第１実施形態の装置１と実質的に同じであるため、同種のコンポーネントには同じ参照を符号を使用している。殊に図６には装置１を具体的に実現する例が示されている。
【００６３】
図６に示したように装置１には複数のラック２１が含まれており、これらのラックは、いわゆる１９インチラックとして構成されており、サブラック２２の支持体として構成されている。サブラック２２は、いわゆる１９インチアセンブリ支持体として構成されており、この１９インチアセンブリ支持体は、これに接続されかつ有利には交換可能であるモジュール２３用ないしはプリント基板用のコネクタコンタクトを有するかまたはこれを有しない。各サブラック２２には複数のモジュール２３が含まれており、これらのモジュールはそれぞれ、例えば信号測定のためのモジュールまたは信号形成のためのモジュールのような、しばしばＩ／Ｏモジュールと略称される入力および出力モジュールとして構成される。寄生容量２４は図６においてアースに対して示されている。
【００６４】
ラック２１，サブラック２２およびモジュール２３はここでは例示的に接続装置５を介して互い接続可能である。ラック２１，サブラック２２およびモジュール２３は階層レベルを構成している。スイッチ装置９は、それぞれ２つのレベル２１，２２，２３間の接続を遮断するかないしはこれを接続するように配置されている。
【００６５】
ラック１およびラックｎにおける同時かつ独立したエラーシミュレーションは、第２実施例の装置にしたがって保証される。例えばラック１のサブラック１のモジュール１からラック１のサブラックｎのモジュール１への信号の短絡と、ラックｎのサブラック１のモジュール１からラックｎのサブラックｎのモジュール１への信号の短絡とが同時に可能である。これに相応して参照符合Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５およびＳ６を有するスイッチ装置９が閉じられ、その一方で参照符号Ｓ３およびＳ４を有するスイッチユニットが開かれる。
【符号の説明】
【００６６】
１  装置、  ２  シミュレーション装置、  ３  ルーティング装置、  ４  テスト装置、  ５  接続装置、  ７  破線、  ８  電気導体路、  ９  スイッチ装置、  １０  個別スイッチ、  １１  スイッチユニット、  １２  小信号用スイッチ素子、  １３  大信号用スイッチ素子、  １４  電流制限素子、  １５  抵抗、  １６  ＭＯＳＦＥＴ、  １７  ボディダイオード、  ２０  電気コンポーネント、制御装置、  ２１  ラックの階層レベル、  ２２  サブラックの階層レベル、  ２３  モジュールの階層レベル、  ２４  寄生容量
【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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