(57)【要約】      （修正有）【課題】調整器（駆動回路）に接続可能な周辺回路装置（電動モータ等）をシミュレートするためのシミュレーション装置およびシミュレーション方法を提供する【解決手段】シミュレーション装置Ｈｘは、調整器ＤＵＴと電気的に接続されており、シミュレーション装置は第１の操作手段Ｓ１を有しており、第１の操作手段によって、調整器の第１の負荷端子Ｄ１から第１の操作手段の第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１へ転送可能な第１のシミュレーション電流Ｉｓ１に作用が与えられ、第１の操作手段は、第１の変換器出力端子Ｍ１を有する第１の多段変換器を含み、第１の変換器出力端子は、第１のインダクタンス素子Ｌ１の変換器側端子と電気的に接続されるように設けられ構成されており、第１のインダクタンス素子の調整器側端子に、第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１が形成されており、第１のシミュレーション電流が流れる方向は反転可能である。【選択図】図２
2017142237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整器（ＤＵＴ）に接続可能な周辺回路装置をシミュレートするシミュレーション装置（Ｈｘ）であって、
当該シミュレーション装置（Ｈｘ）は、前記調整器（ＤＵＴ）と電気的に接続されており、または電気的に接続可能であり、
当該シミュレーション装置（Ｈｘ）は、第１の操作手段（Ｓ１）を有しており、該第１の操作手段（Ｓ１）によって、前記調整器（ＤＵＴ）の第１の負荷端子（Ｄ１）から該第１の操作手段（Ｓ１）の第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）へ転送可能な第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）に作用が与えられ、
前記第１の操作手段（Ｓ１）は、第１の変換器出力端子（Ｍ１）を有する第１の多段変換器を含み、前記第１の変換器出力端子（Ｍ１）は、第１のインダクタンス素子（Ｌ１）の変換器側端子と電気的に接続されるように設けられ構成されており、前記第１のインダクタンス素子（Ｌ１）の調整器側端子に、前記第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）が形成されており、前記第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）が流れる方向は反転可能であり、
当該シミュレーション装置（Ｈｘ）はさらに、モデルコードを実行するための計算ユニット（Ｃｘ）を含み、前記計算ユニット（Ｃｘ）に記憶され実行可能なモデルコードによって、第１の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ１）に転送するための第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）を供給可能であり、
前記第１の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ１）は、前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）を少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号（Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４）に変換し、少なくとも前記第１の修正スイッチ制御信号（Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４）を前記第１の多段変換器へ供給するために、設けられ構成されている、
シミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項２】
前記第１の多段変換器は、少なくとも第１、第２、第３、第４の半導体スイッチ（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４）を有しており、
前記第１、第２、第３、第４の半導体スイッチ（Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４）は、それぞれ少なくとも１つの制御端子（Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ１４）を含み、
前記第１の多段変換器と接続された前記第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）に、前記モデルコードにより作用が与えられた第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）を供給可能である、
請求項１記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項３】
当該シミュレーション装置（Ｈｘ）はさらに、第２の操作手段（Ｓ２）と第３の操作手段（Ｓ３）とを有しており、
前記第２の操作手段（Ｓ２）は、第２の多段変換器として構成されており、および／または、前記第３の操作手段（Ｓ３）は、第３の多段変換器として構成されている、
請求項１または２記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項４】
前記第１の多段変換器および／または前記第２の多段変換器および／または前記第３の多段変換器は、３段型変換器として構成されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項５】
前記第２の操作手段（Ｓ２）は、第２の３段型変換器として構成されており、該第２の３段型変換器は、少なくとも４つの半導体スイッチ（Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４）から成る第２のグループと、第２の操作手段出力端子（Ｏｕｔ２）とを含み、
前記第３の操作手段（Ｓ３）は、第３の３段型変換器として構成されており、該第３の３段型変換器は、少なくとも４つの半導体スイッチ（Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４）から成る第３のグループと、第３の操作手段出力端子（Ｏｕｔ３）とを含み、
前記第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）と、前記第２の操作手段出力端子（Ｏｕｔ２）と、前記第３の操作手段出力端子（Ｏｕｔ３）は、互いに電気的に接続されている、
請求項３または４記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項６】
前記モデルコードによって、前記計算ユニット（Ｃｘ）において前記モデルコードが周期的に実行されている間、予め規定されたタイムインターバルで、前記調整器（ＤＵＴ）から供給された状態メッセージが少なくとも前記第１の操作手段（Ｓ１）を制御するために処理され、
前記状態メッセージは、前記調整器（ＤＵＴ）の第１のドライバトランジスタ（Ｔｄ１）の間近に迫ったまたは実行された状態変化、または前記調整器（ＤＵＴ）の第２のドライバトランジスタ（Ｔｄ２）の間近に迫ったまたは実行された状態変化を表す情報を含む、
請求項１から５までのいずれか１項記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項７】
前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）の測定が行われる測定時点でそのつど、前記状態メッセージの生成が行われるように構成されており、および／または、
前記状態メッセージは、前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）の対応する測定が行われる測定時点で、該第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）の測定による測定値と、因果関係におかれる、
請求項６記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項８】
前記状態メッセージは、予め規定されたタイムインターバルで、前記調整器（ＤＵＴ）に属する調整器マイクロプロセッサから、該調整器マイクロプロセッサにおいて実行可能な調整コードを用いて供給可能である、
請求項６または７記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項９】
前第１の記操作手段（Ｓ１）は少なくとも、
・第１の給電電位（Ｕ１）にある第１の給電電位端子と、
・第２の給電電位（Ｕ２）にある第２の給電電位端子と、
・第３の給電電位（Ｕ３）にある第３の給電電位端子と
を含み、
前記第３の給電電位（Ｕ３）は前記第２の給電電位（Ｕ２）よりも大きく、
前記第２の給電電位（Ｕ２）は前記第１の給電電位（Ｕ１）よりも大きく、
前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）を前記第１の操作手段（Ｓ１）の前記制御端子（Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ１４）に加えることによって、前記第３の給電電位（Ｕ３）と前記第１の給電電位（Ｕ１）との間の前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）を調整可能であり、
前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）は、第１の基準電位（ＧＮＤ１）を基準としている、
請求項１から８までのいずれか１項記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項１０】
補助信号コネクションを介して、前記調整器マイクロプロセッサから前記計算ユニット（Ｃｘ）へ伝送される情報に応じて、前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）および／または前記第２のスイッチ制御信号（Ｔｓ２）および／または前記第３のスイッチ制御信号（Ｔｓ３）に作用が与えられるように、当該シミュレーション装置（Ｈｘ）の前記計算ユニット（Ｃｘ）から前記調整器（ＤＵＴ）に含まれている前記調整器マイクロプロセッサへ、前記補助信号コネクションを形成可能である、または前記補助信号コネクションが形成されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項１１】
前記第１の操作手段（Ｓ１）内部において、前記第１の基準電位（ＧＮＤ１）を基準として、前記第３の給電電位（Ｕ３）は正の電圧値を有し、前記第１の給電電位（Ｕ１）は負の電圧値を有し、さらに以下の大小関係が成り立つ、すなわち、
・前記第２の給電電位（Ｕ２）は前記第１の基準電位（ＧＮＤ１）と等しい、すなわちＵ２＝ＧＮＤ１、
・前記第２の給電電位（Ｕ２）は、前記第３の給電電位（Ｕ３）に対しても、前記第１の給電電位（Ｕ１）に対しても、絶対値に関して等しい電位差を有する、すなわち｜（Ｕ３−Ｕ２）｜＝｜（Ｕ２−Ｕ１）｜、
・第２の基準電位（ＧＮＤ２）は、前記第１の給電電位（Ｕ１）よりも大きく、かつ前記第２の給電電位（Ｕ２）よりも小さい、すなわちＵ１＜ＧＮＤ２＜Ｕ２、
・第４の給電電位（Ｕｂ１）は、前記第２の給電電位（Ｕ２）よりも大きく、かつ前記第３の給電電位（Ｕ３）よりも小さい、すなわちＵ２＜Ｕｂ１＜Ｕ３、
・被減数である前記第４の給電電位（Ｕｂ１）と、減数である前記第２の給電電位（Ｕ２）とにより形成される差は、被減数である前記第２の給電電位（Ｕ２）と、減数である前記第２の基準電位（ＧＮＤ２）とにより形成される差と等しい、すなわちＵｂ１−Ｕ２＝Ｕ２−ＧＮＤ２、
請求項９または１０記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）。
【請求項１２】
調整器（ＤＵＴ）に接続可能な周辺回路装置のシミュレーション方法であって、
シミュレーション装置（Ｈｘ）が、前記調整器（ＤＵＴ）と電気的に接続されており、または電気的に接続可能であり、
前記シミュレーション装置（Ｈｘ）は、第１の操作手段（Ｓ１）を有しており、該第１の操作手段（Ｓ１）によって、前記調整器（ＤＵＴ）の第１の負荷端子（Ｄ１）から該第１の操作手段（Ｓ１）の第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）へ転送可能な第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）に作用を与え、
前記第１の操作手段（Ｓ１）は、第１の変換器出力端子（Ｍ１）を有する第１の多段変換器を含み、前記第１の変換器出力端子（Ｍ１）に、第１のインダクタンス素子（Ｌ１）が接続されており、前記第１のインダクタンス素子（Ｌ１）の調整器側端子に、前記第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）が形成されており、前記第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）が流れる方向を、前記第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）における電位が変化するたびに反転させ、
前記シミュレーション装置（Ｈｘ）はさらに、モデルコードを実行する計算ユニット（Ｃｘ）を含み、前記計算ユニット（Ｃｘ）において実行されるモデルコードによって、第１の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ１）に転送するための第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）を供給し、
前記第１の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ１）は、前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）を少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号（Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４）に変換し、少なくとも前記第１の修正スイッチ制御信号（Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４）を前記第１の多段変換器へ供給し、
前記第１の多段変換器と接続された前記第１の操作手段出力端子（Ｏｕｔ１）に、前記モデルコードによって作用が与えられた第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）を供給する、
シミュレーション方法。
【請求項１３】
当該方法を、請求項１から１１までのいずれか１項記載のシミュレーション装置（Ｈｘ）において実施する、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記モデルコードを、Ｎｘ個の一定のタイムインターバルで周期的に、前記計算ユニット（Ｃｘ）において実行し、前記Ｎｘ個の一定のタイムインターバル各々の期間中にそのつど、
・前記第１の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ１）へ転送するための前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）、および／または、
・第２の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ２）へ転送するための第２のスイッチ制御信号（Ｔｓ２）、および／または、
・第３の半導体スイッチ制御手段（Ｔｃ３）へ転送するための第３のスイッチ制御信号（Ｔｓ３）
を計算する、
請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
前記モデルコードを用いて前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）を、
・前記第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）の電流測定値、および／または、
・前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）の電圧測定値
に応じて計算する、
請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記モデルコードのＮ番目の計算周期から開始して、前記第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）の電流測定値および／または前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）の電圧測定値を、前記Ｎ番目の計算周期中に測定し、
（Ｎ＋１）番目の計算周期中に、前記モデルコードに準拠した対応する理想値からの、前記第１のシミュレーション電流（Ｉｓ１）の電流測定値の偏差および／または前記第１の出力電圧（Ｕｏｕｔ１）の電圧測定値の偏差が低減されるように、前記電流測定値および／または前記電圧測定値によって、前記モデルコードを用いた前記第１のスイッチ制御信号（Ｔｓ１）の計算に作用を与え、
ただし前記（Ｎ＋１）番目の計算周期は、前記Ｎ番目の計算周期の直後に続く計算周期である、
請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整器に接続可能な周辺回路装置をシミュレートするためのシミュレーション装置に関する一方、調整器に接続可能な周辺回路装置をシミュレートするための方法にも関する。
【０００２】
ＰＣＴ刊行物である国際公開第２０１００１００２２号明細書（WO 2010 010022 A1）から、テスト回路の端子における電気負荷を模倣すなわちシミュレートするための回路が知られている。従来技術の理解を深めるために、上記ＰＣＴ刊行物の図３のいくつかの構成要素が、本願では図１ｃとして添付されている。この刊行物によれば、特に制御可能な電圧源が、内部電圧源１８を備えた四象限切り換え装置１７として提案される。四象限切り換え装置１７からテスト回路３へ流れる電流を、特に１つのブリッジ横方向分路のインダクタンス１４を介して結合することができる。シミュレーション回路のダイナミクスに対する要求に従って、およびブリッジ横方向分路中の電流とリプル電流との不所望な重畳、もしくは場合によっては、ブリッジ横方向分路中の電流における高周波交流の重畳を、少なくとも低減するかもしくは阻止する必要性が顕著になるに従って、この刊行物により公知の制御可能な電圧源１３は、高度に精密なシミュレーション用途には不十分であるとされてしまう可能性がある。
【０００３】
一般的な専門知識として挙げられるのは、多相の電気負荷、特に三相の電気負荷、たとえばここでは三相電動モータとして構成された図１ａの電動モータ１１０を、給電回路と接続し、その際、各相ごとにたとえばそれぞれ１つの対応する半導体ブリッジ回路を、個々の相における電流を制御するために接続できることである。図１ａには、従来技術の一例が示されており、これによれば、電動モータ１１０の３つの相１０１，１０２，１０３を、第１のハーフブリッジ１０４，１０５と、第２のハーフブリッジ１０６，１０７と、第３のハーフブリッジ１０８，１０９とによって給電することができ、この場合、これら３つのハーフブリッジは、電界効果トランジスタ略してＦＥＴ １０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９によって形成されている。ＦＥＴ １０４，１０６，１０８のドレイン端子は、１つの共通の動作電圧１１１と接続されている。ＦＥＴ １０５，１０７，１０９のソース端子は、１つの共通の基準電位ＧＮＤと接続されている。図１ａによる３つのハーフブリッジはたとえば、電動モータ１１０を作動する１つの調整器内に組み込まれている。
【０００４】
図１ｂは、図１ａと対比すると、電動モータ１１０が電動モータシミュレーション装置１２０と置き換えられていること以外は、図１ａと等価である。これは、周辺回路装置たとえば図１ａによる電動モータ１１０を、テストの目的で、シミュレーション装置たとえば図１ｂによる電動モータシミュレーション装置１２０と置き換える、という従来技術によって一般的に知られているアプローチである。公知の電動モータシミュレーション装置において頻繁に発生する問題点とは、このようなシミュレーション装置によっても、リアリティが十分厳密には模倣されないこと、または、公知の電動モータシミュレーション装置は、シミュレーション対象となる電動モータの変更に対して十分に柔軟に再装備できないこと、または、そのような再装備のために非常に大規模なハードウェアの変更が必要とされ、そのために時間を浪費してしまうこと、である。
【０００５】
テスト後に想定される用途として、周辺回路装置たとえば電気負荷と、おそらくは電動モータと接続されることになる、制御器もしくは調整器をテストするために、多くの場合にはそれ相応のテスト環境が、特にそれ相応のシミュレーション装置が用いられる。
【０００６】
この場合、冒頭で述べた技術分野で活動し、調整器に接続可能な周辺回路装置をシミュレートするためのシミュレーション装置を調達したい当業者は、実行可能なモデルコードがインストールされている計算ユニットを含むシミュレーション装置に頻繁にアクセスすることが知られている。モデルコードは、周辺回路装置の数学的モデルに基づき構築されている。この数学的モデルは、たとえば複数のステップを含む方法において、たとえばプログラミング、いわゆるコード生成および翻訳ステップを含む方法において、計算ユニットにおいて実行可能なモデルコードに変換される。モデルコードの周期的な実施つまりモデルコードの周期的な実行処理によって、入力変数に応じて予め規定された出力変数が周期的に計算され、それらの出力変数をたとえば、シミュレーションの目的で電圧および／または電流を調達するために使用することができ、もしくはさらに処理を続けることができる。
【０００７】
シミュレーション装置を用いたテストによってもたらすことのできる利点は特に、制御器もしくは調整器の機能を、それらの制御器もしくは調整器を「実際の」作業環境に持ち込む必要なく、検査できることである。テストの対象とされる調整器（テスト対象の「制御器」と称することも多い）は、これまで述べてきた文脈において専門用語では、しばしば"device under test"略して"DUT"と呼ばれる。調整器が要求通りに応答しているか否かをテストする目的で、つまり調整器が、自身のインタフェースを介して受信した特定の状態量に対し、自身のインタフェースを介して送出される出力量を適切に送出することで応答したか否か、をテストする目的で、多くのケースでは調整器もしくはＤＵＴが、それ相応に構成されたシミュレーション装置と電気的に接続される。この目的で、調整器の関連する周囲環境が全体的または部分的にシミュレートされる。
【０００８】
一般的に知られているテストシナリオの場合、テストの対象とされる調整器のシミュレートすべき周囲環境には、特に電力素子も含まれる。たとえば、調整器のテストに必要とされる可能性があるのは、電動モータまたは他の電気負荷の模倣つまりシミュレーションを提供することであり、これには特にインダクタンスのシミュレーションも含まれる。基本的にこの種の周囲環境は、ソフトウェア側でもハードウェアを用いても、シミュレーション可能である。電力の出力および／または入力が行われる調整器をテストするために、シミュレーション装置は多くのケースでは、特別に構成されたハードウェアおよびそれ相応に適合されたシミュレーションソフトウェアを使用する。
【０００９】
電気負荷がシミュレートされる上述の例を続けると、誘導性負荷のシミュレーションにおける特殊性は、たとえば調整器における切替過程により引き起こされる可能性のある、対応する実際の誘導性負荷を貫通する磁束密度が変化した結果、誘導電圧が発生する、ということである。これに伴い発生する非線形の電流および電圧の推移を、電気負荷のシミュレーションにおいてできるかぎり現実に即してシミュレートするのが望ましい。換言すれば、調整器のテストフェーズにおいて用いられるシミュレーション装置は、テスト後の実稼動フェーズにおいて発生する「実際の」誘導性負荷の特性を、できるかぎり同じように再現するのが望ましい。これまで使用可能であったシミュレーション装置には、特にいわゆる「ハードウェアインザループシミュレーション」"Hardware-in-the-Loop-Simulation"略して「ＨＩＬシミュレーション」に適したシミュレーション装置には、十分なスケーラビリティもしくは適応能力が欠けており、つまり、シミュレーション装置をシミュレーション対象となる様々な誘導性負荷に適応させる目的で、従来のシミュレーション装置のスケーラビリティおよび適応能力では、多くのケースにおいて大規模なハードウェア変更が必要になってしまう。相前後してシミュレートすべき誘導性負荷の電気技術的特性量が、互いに著しく異なっている場合であると特に、上述の不十分なスケーラビリティもしくは適応能力に起因して生じる問題はこれまで、シミュレーション装置において改変作業もしくは再装備作業を行うことによってしか解決できないことが多かった。
【００１０】
産業および研究／開発において、特に製品開発および品質保証において、周辺回路装置のシミュレーションたとえば誘導性負荷のシミュレーションのために改善されたシミュレーション装置に対する要望が存在する。多くのケースにおいて、モデルコードを用いた誘導性負荷のダイナミック特性のシミュレーションに対し、モデルコードに属する周期的に計算すべきモデル変数をたとえば、数ミリ秒またはそれどころか数マイクロ秒の範囲にある実行時間内に計算できなければならない、という要求が存在する。ここで実行時間とは、シミュレーションモデルコードを１回実行処理するために計算ユニットが必要とする期間のことである。換言すれば、モデルコードはシミュレーション中、周期的に実行され、その際に好ましくは、モデルコードの実行処理は各々、予め規定された実行時間内に行われ、モデルコードの実行処理は、実質的にシミュレーションが続くかぎり繰り返される。既述のシミュレーション装置において行われるようなモデルベースのシミュレーション装置が前提とするのは、シミュレーション装置の計算ユニットにおいて周期的な、つまり繰り返し実行可能な、モデルコードを実行処理することである。周期的なモデルコードの実行処理のために上述の実行時間を保証することのできる、コンピュータ支援によるシミュレーションモデルの使用、およびこれに属する実行可能なモデルコードの使用は、基本的に知られており、つまりたとえば数値による開発およびシミュレーションの環境を用いて生成可能なシミュレーションモデルは、基本的に知られている。グラフィックプログラミング環境を含む開発およびシミュレーションの環境の一例は、MathWorks社のソフトウェア製品SIMULINKである。たとえばソフトウェア製品SIMULINKを用いて実行可能なモデルコードを生成するための一例は、米国特許第９０２０７９８号明細書（US 9,020,798 B2）に記載されている（この米国特許の出願人は、本発明と同じくdSPACE digital signal processing and control engineering GmbHである）。ただし実際には、誘導性負荷のダイナミックに変化する状態を記述するためのモデル変数を、モデルコードを用いて予め定められた実行時間内に供給することだけが重要なのではなく、たとえばさらに必要とされる可能性があるのは、周辺回路装置のシミュレーションを、一例として誘導性負荷のシミュレーションを、以下のように実行することである。すなわち、シミュレーション装置と１つまたは複数の調整器との間の電気的な接続個所に特に、「実際の」、つまりシミュレートされたものではない、周辺回路装置においてダイナミックに変化する電圧および／または電流と、高度に一致する電圧および／または電流が供給されるようにするのである。シミュレートされたものではない周辺回路装置には、たとえば１つの誘導性負荷が含まれている。
【００１１】
換言すれば、シミュレーション装置のユーザに、以下のように構成された装置を提供しなければならない。すなわち、テスト後に調整器を適用した場合の対応する電流および／または電圧から、それぞれ予め規定された最大許容量だけしか偏差していない、それ相応の電流および／または電圧を、調整器のためのシミュレーション装置に設けられた電気端子に生じさせるように構成された装置を、提供しなければならない。
【００１２】
このような背景から本発明の課題は、従来技術の発展形態を成す、調整器に接続可能な周辺回路装置をシミュレートするためのシミュレーション装置およびシミュレーション方法を提供することにある。その際、従来技術の既述の問題点または欠点を、好ましくは少なくとも部分的に回避または減らすのが望ましい。
【００１３】
この課題は、シミュレーション装置については請求項１記載の特徴により解決され、シミュレーション方法については請求項１２記載の特徴により解決される。従属請求項には、それぞれ有利な実施形態が記載されている。
【００１４】
本発明によれば、調整器に接続可能な周辺回路装置をシミュレートするシミュレーション装置が提案される。この場合、シミュレーション装置は、調整器と電気的に接続されており、または電気的に接続可能であり、シミュレーション装置は、第１の操作手段を有しており、第１の操作手段によって、調整器の第１の負荷端子から第１の操作手段の第１の操作手段出力端子へ転送可能な第１のシミュレーション電流に作用が与えられ、第１の操作手段は、第１の変換器出力端子を有する第１の多段変換器を含み、第１の変換器出力端子は、第１のインダクタンス素子の変換器側端子と電気的に接続されるように設けられ構成されており、第１のインダクタンス素子の調整器側端子に、第１の操作手段出力端子が形成されており、第１のシミュレーション電流が流れる方向は反転可能であり、シミュレーション装置はさらに、モデルコードを実行するための計算ユニットを含み、計算ユニットに記憶され実行可能なモデルコードによって、第１の半導体スイッチ制御手段に転送するための第１のスイッチ制御信号を供給可能であり、第１の半導体スイッチ制御手段は、第１のスイッチ制御信号を少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号に変換し、少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号を第１の多段変換器へ供給するために、設けられ構成されている。
【００１５】
さらに本発明によれば、調整器に接続可能な周辺回路装置のシミュレーション方法が提案される。この場合、シミュレーション装置は、調整器と電気的に接続されており、または電気的に接続可能であり、シミュレーション装置は、第１の操作手段を有しており、この第１の操作手段によって、調整器の第１の負荷端子からこの第１の操作手段の第１の操作手段出力端子へ転送可能な第１のシミュレーション電流に作用を与え、第１の操作手段は、第１の変換器出力端子を有する第１の多段変換器を含み、第１の変換器出力端子に、第１のインダクタンス素子が接続されており、第１のインダクタンス素子の調整器側端子に、第１の操作手段出力端子が形成されており、第１のシミュレーション電流が流れる方向を、第１の操作手段出力端子における電位が変化するたびに反転させ、シミュレーション装置はさらに、モデルコードを実行する計算ユニットを含み、計算ユニットにおいて実行されるモデルコードによって、第１の半導体スイッチ制御手段に転送するための第１のスイッチ制御信号を供給し、第１の半導体スイッチ制御手段は、第１のスイッチ制御信号を少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号に変換し、この少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号を第１の多段変換器へ供給し、第１の多段変換器と接続された第１の操作手段出力端子に、モデルコードによって作用が与えられた第１の出力電圧を供給する。
【００１６】
ここで述べておくと、本発明において「周辺回路装置」とは基本的に、任意の、調整器に接続可能な、電気負荷のことであり、たとえば電動モータまたは他の電気機械的なアクチュエータのことである。
【００１７】
本発明の利点のうちの１つ、つまり改善された、すなわちいっそう現実に即したシミュレーションは一般に、シミュレート対象となる周辺回路装置が、オーム抵抗「だけ」ではない適用事例において明確になる。それというのも、本発明によるシミュレーション装置は主として、電流方向が交番する非線形の電流もしくは電圧の推移を提供する目的で用いられるからであり、そのようにすることでたとえば、調整器から「実際の」（ただしシミュレーション中は調整器には接続されていない）モータ巻線への電流、または他の複雑な周辺回路装置への電流を、シミュレートできるようになる。周辺回路装置の電気特性のシミュレーションが、現実に即したものになればなるほど、接続してテストを受けさせる調整器とシミュレーション装置とが相互に作用しながら生じるテスト結果の信頼性がいっそう高まる。ここに示した第１のシミュレーション電流の例であれば、このことが意味するのは、第１のシミュレーション電流が、テスト後の「実際の」動作モード中に調整器から「実際の」周辺回路装置へ、つまりたとえば「実際の」モータ巻線へ流れる電流と一致すればするほど、調整器の調整器特性をいっそう良好にテストすることができ、したがってテストに続いて、または複数のテストの間に、いっそう良好に最適化できる、ということである。
【００１８】
本発明において「モデルコード」とは、計算ユニットにおいて実行可能なコンピュータプログラムのことである。ここでは、モデルコードが実行にあたり、たとえばインタプリタによって最初に翻訳されるか否かは、または、モデルコードが計算ユニットによってさらに翻訳されることなく実行可能なフォーマットですでに存在しているか否かは、基本的に重要ではない。計算ユニットには好ましくは、計算ユニットマイクロプロセッサが含まれており、または計算ユニットマイクロコントローラが、またはたとえばＦＰＧＡに集積されたＩＰコアが含まれている。シミュレーション装置に属する計算ユニットのタスクのうちの１つは、実行可能なコードを用いて第１のスイッチ制御信号を生成することである。これについては、以下の説明でさらに詳しく立ち入ることにする。
【００１９】
調整器の第１の負荷端子は、調整器により形成された電気的なインタフェースである。電気負荷には、この負荷が第１の負荷端子に接続されていれば、第１の負荷端子を介して電流が供給される。この電流は、第１の負荷端子とシミュレーション装置の第１の操作手段出力端子との間で時間の経過と共に変化する電気的な電位勾配がどのように形成されているのかに従って、調整器の方向に流れるか、または調整器に接続された負荷の方向に流れる。第１のシミュレーション電流は、調整器の第１の負荷端子からシミュレーション装置の第１の操作手段出力端子へ流れるか、またはシミュレーション装置の第１の操作手段出力端子から調整器の第１の負荷端子へ流れる電流である。
【００２０】
電気負荷（ここでは周辺回路装置とも称する）はテストの目的で、シミュレートされた周辺回路装置つまりシミュレーション装置と置き換えられる。
【００２１】
第１の操作手段は第１の多段変換器を含み、この変換器は好ましくは、第１のシミュレーション電流に作用を与える少なくとも第１、第２、第３、第４の半導体スイッチを有している。さらに好ましくは、シミュレーション経過中、上述の４つの半導体スイッチ各々に、個々の半導体スイッチの制御端子を介して、第１の半導体スイッチ制御手段から送出された相応の信号が供給される。これについては以下の説明でさらに詳しく立ち入ることにする。第１の多段変換器は第１の変換器出力端子を有しており、この出力端子を介して、第１のシミュレーション電流の少なくとも一部分が流れる。
【００２２】
本発明の教示内容による第１の操作手段出力端子は、シミュレーション装置のインタフェースであり、このインタフェースは、第１のインダクタンス素子を介して第１の多段変換器の第１の変換器出力端子に至るように形成されたコネクションを成している。第１の操作手段出力端子には、第１の操作手段の第１の出力電圧が加わり、この電圧には、計算ユニットにおいて実行されるモデルコードによって作用が与えられる。第１の操作手段出力端子から調整器の第１の負荷端子に至るコネクションが形成されていれば、このコネクションを介して、モデルコードにより作用が与えられたシミュレーション電流が、モデルコードにより作用が与えられた方向で流れる。
【００２３】
好ましくは、第１の操作手段は少なくとも４つの半導体スイッチを含み、これら４つの半導体スイッチはそれぞれ、第１の半導体スイッチ制御手段の対応する第１の修正スイッチ制御信号によって、導通状態または阻止状態に移され、その際、第１の操作手段のこれら４つの半導体スイッチ各々ごとに、導体状態と阻止状態について特別に形成された時間経過特性が加えられる。換言すれば、第１の操作手段における４つの半導体スイッチのスイッチ状態の時間経過特性は、それぞれ異なっている。
【００２４】
本発明に従って設けられた第１の多段変換器は、第１の操作手段の構成部分であって、半導体スイッチを備えており、これらの半導体スイッチは有利には、
・電界効果トランジスタ（「ＦＥＴ」と略されることが多い）、たとえばいわゆる電力用電界効果トランジスタとして、または、
・いわゆるシリコンカーバイドＪＦＥＴ素子、略してＳｉＣ−ＪＦＥＴとして、または、
・バイポーラトランジスタとして、または、
・いわゆるＩＧＢＴ素子、すなわち絶縁ゲート電極を備えたバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴは英語の用語"insulated-gate bipolar transistor"に由来する）として、
形成されている。
【００２５】
第１の多段変換器は有利には、その第１の変換器出力端子において、以下のような出力電圧を供給するように構成されている。すなわち、
・この出力電圧の最大値は、第３の給電電位の値以下であり、かつ、
・この出力電圧の最小値は、第１の給電電位の値以上であり、しかもこの出力電圧は、第２の給電電位に相応する値をとることができ、その際に以下の大小関係が成り立つ。すなわち、第３の給電電位は第２の給電電位よりも大きく、かつ、第２の給電電位は第１の給電電位よりも大きい。第１の給電電位、第２の給電電位、および第３の給電電位によって、第１の操作手段つまりは第１の多段変換器が給電される。
【００２６】
第１の操作手段の１つの好ましい実施形態に従い、第１の多段変換器が４つの半導体スイッチを含んでいるならば、第１の操作手段の４つの半導体スイッチを時間的に調整して制御することによって、第１の変換器出力端子に、第３の給電電位と第１の給電電位の間にある電位を生じさせることができるように、構成されている。必要とされる電圧を第１の変換器出力端子に供給する目的で、周辺回路装置のシミュレーション実行中、第１の操作手段の制御端子に、モデルコードによる計算に基づく少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号が加えられるようにする。周辺回路装置のシミュレーション実行中、好ましくは第１の操作手段の４つの制御端子に、第１の修正スイッチ制御信号が電気的に加えられる。第１の修正スイッチ制御信号は、好ましくはそれぞれ異なる電圧値をもつ４つのゲート−ソース電圧を含む。換言すれば、４つのゲート−ソース電圧のうちそれぞれ１つのゲート−ソース電圧が、第１の操作手段の有利には４つの制御端子のうちそれぞれ１つの端子に電気的に加えられるのが好ましい。
【００２７】
シミュレーション装置のさらに別の好ましい実施形態によれば、モデルコードの周期的な実行と並行して、調整器から送出される予め規定された別のデータが、シミュレーション装置の計算ユニットのために調整器により供給され、これらのデータは、モデルコードの周期的な実行の際に考慮されるように構成されている。換言すれば、シミュレーション装置の上述の実施形態は、モデルコードを計算する際に入力変数として調整器のデータを用いるように構成されている。シミュレーション装置の計算ユニットへ調整器から送出されるデータを供給するための調整器の適切なインタフェースは、調整器側のいわゆるデバッグインタフェースであり、たとえば規格化されているＪＴＡＧインタフェースまたはＮｅｘｕｓインタフェースである。
【００２８】
本発明によるシミュレーション装置のさらに別の好ましい発展形態によれば、第１の操作手段のほか、第２の操作手段および第３の操作手段も設けられている。
【００２９】
本発明による上述の発展形態によれば、第２の操作手段は第２の多段変換器として構成されており、および／または、第３の操作手段は第３の多段変換器として構成されている。なお、以下の説明中、「さらに別の多段変換器」というフレーズは、少なくとも第２の多段変換器と第３の多段変換器を概念的にまとめたものである。ただしこれによって、２つまたは４つまたは４つよりも多くの多段変換器を備えたシミュレーション装置は、本発明の有意な発展形態とはなり得ない、ということを表そうとしたものではない。これらのさらに別の多段変換器は、好ましくは第１の給電電位、第２の給電電位および第３の給電電位と接続されている。さらに好ましくは、たとえば第２の操作手段の第２の多段変換器や第３の操作手段の多段変換器など、これらのさらに別の多段変換器は、第１の操作手段の第１の多段変換器との対比において、実質的に同じまたは同一のハードウェア構造を有している。
【００３０】
本発明による教示内容の枠内で提案されるのは、好ましくは第１の多段変換器および／またはさらに別の多段変換器を、それぞれ３段型変換器として実現することである。３段型変換器は、以下の点で優れている。すなわち、動作実行中、３段型変換器に３つの異なる入力電位もしくは入力電圧が加わり、その際、３段型変換器の半導体スイッチを相応に作動させることによって、導体損失および伝送損失を無視するならば、基本的に、個々の３段型変換器の最小入力電圧から中間レベルの入力電圧を経て最大入力電圧に至るまで、出力電位を調整可能である。多段変換器の好ましい実施形態を成す３段型変換器については、あとで図面の説明のところで改めて立ち入ることにする。基本的に、第１の多段変換器および／またはさらに別の多段変換器を、３段型変換器として、つまり３つの異なる給電電位を有する変換器として構成できるだけでなく、別の選択肢として考えられるのは、１つまたは複数の多段変換器を、４段型変換器またはＮ段型変換器として、つまり４つまたはＮ個の異なる給電電位を有する変換器として構成することであり、たとえばＮ＝４、Ｎ＝５またはＮ＝６またはＮ＞６である。
【００３１】
本発明によるシミュレーション装置に従って設けられるインダクタンス素子は、好ましくは電気コイルとして形成されている。オプションとして、電気コイルをフェライトコアまたは鉄心として形成することも考えられる。さらに、インダクタンス素子のインダクタンス値を変化させる手段を設けてもよく、この手段によってたとえば、コイルと相互作用するフェライトコアまたは鉄心を変位させるようにする。ここで述べておくと、インダクタンス素子の誘導抵抗によって、第１の多段変換器における４つの半導体スイッチのうちの１つの切替過程中にたとえば、第１のシミュレーション電流を制限する（無視することのできない）作用が及ぼされる可能性があり、その際に有利であるのは、このように制限する作用を考慮および／または補償する目的で、モデルコードおよび／またはシミュレーション装置の調整技術的な機構を形成することである。以下で図面および図面の説明に基づきさらに明確にされるように、シミュレーション実行中、シミュレーション電流の制限または増大は、必ずしもシミュレーション装置だけによって引き起こされるものではない。したがって、シミュレーション装置は有利には、第１の変換器出力端子における電位と、第１の操作手段出力端子における別の電位との間の電位勾配を、特に考慮するように構成されており、このことは本発明の１つの発展形態によれば、計算ユニットによるモデルコードの周期的な実行中に、第１の操作手段の第１の出力電圧に関する情報を処理することによって実現されている。
【００３２】
本発明によれば、シミュレーション装置には特に、モデルコードを実行する計算ユニットが含まれている。計算ユニットとして基本的に、以下のことが保証されているかぎり、任意のコンピュータを適用することができる。すなわちコンピュータが少なくとも、個々の適用事例に適合した最小計算能力と、たとえば十分なワークメモリなど適合した装備をもつようにし、しかも計算ユニットの計算能力と装備は、予め規定された周期時間内でのモデルコードの周期的な実行を保証するのに十分なものでなければならない。計算ユニットにリアルタイム処理能力があるのが好ましく、その際に特に好ましいのは、計算ユニットがいわゆるリアルタイムオペレーティングシステムを装備していることである。とりわけ好ましいのは、リアルタイムオペレーティングシステムもモデルコードも、計算ユニットによるモデルコードの実行中、いわゆる「ハードリアルタイム」（英語の専門用語では"hard real-time"）において必要とされるすべての基準を満たすように設計することである。「ハードリアルタイム」とは、ここで説明する文脈ではたとえば、モデルコードの周期的な実行が、確実に予め規定されたタイムインターバル内つまり予め規定された最大周期時間内で行われる、ということである。ハードリアルタイム処理能力を備えた計算ユニットの上述の実施形態によれば、予め規定された最大周期時間を超過してしまうと（超過が一度でも発生したならば）、計算ユニットのシステムエラーが引き起こされてしまい、その結果、たとえばシミュレーションが中断またはリスタートされることになる。計算ユニットは少なくとも、第１のスイッチ制御信号を送出する手段を有しており、さらにオプションとして、第２および／または第３のスイッチ制御信号を送出する手段を有している。
【００３３】
第１のスイッチ制御信号は、シミュレーション装置の動作中、計算ユニットから供給されて、第１の半導体スイッチ制御手段に転送される。第１の半導体スイッチ制御手段は、第１のスイッチ制御信号を少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号に変換するために設けられ、そのように構成されている。シミュレーション装置の動作中、第１のスイッチ制御信号は、少なくとも１つの第１の修正制御信号に変換され、すなわち第１の半導体スイッチ制御手段内部で、最初は抽象的な第１のスイッチ制御信号から、第１の操作手段の半導体スイッチの制御端子へ直接伝送するために設けられている第１の修正スイッチ制御信号へ、信号変換が行われる。
【００３４】
第１のスイッチ制御信号は、第１の操作手段における少なくとも１つの半導体スイッチの所期のスイッチ状態に関する情報をすでに含んではいるものの、第１のスイッチ制御信号は、第１の操作手段における半導体スイッチの１つまたは複数の制御端子に直接加えられる目的で設けられているものではない。それというのも第１のスイッチ制御信号は、まずは第１の修正スイッチ制御信号に変換されて、第１の操作手段における半導体スイッチの制御に相応しく整合された信号レベルをもつようになるからである。換言すれば、このことが意味するのは、第１の操作手段の設定すべき状態に関して、実行されたモデルコードによって供給される情報は、第１のスイッチ制御信号に含まれている、ということである。第１の半導体スイッチ制御手段は、第１のスイッチ制御信号を第１の修正スイッチ制御信号に変換するために設けられ、そのように構成されている。好ましくは、モデルコードによりそのつど１つの計算周期中に計算される、第１の操作手段の設定すべきスイッチ状態を実現する目的で、修正スイッチ制御信号が第１の操作手段の制御端子に直接加えられる。第１の修正スイッチ制御信号は、制御対象となる半導体スイッチの技術的な特性量に整合されており、たとえば半導体スイッチの許容されるもしくは半導体スイッチメーカに固有のゲート−ソース電圧インターバルに整合される。その際、整合されたゲート−ソース電圧インターバルの例は特に、電界効果トランジスタとして形成された半導体スイッチに該当する。
【００３５】
本発明の教示内容を理解しやすくするため以下の説明では、たとえば既述の「ＩＧＢＴ素子」など半導体スイッチの他の実施形態を基本的に適用できるにしても、第１の操作手段および／または第２の操作手段および／または第３の操作手段の半導体スイッチの実施形態として、電界効果トランジスタを挙げることが多い。当業者は、本発明の知識があるかぎりは、シミュレーション装置に対する電気的な要求を考慮しながら、シミュレーション装置の１つまたは複数の操作手段のために適切な半導体スイッチを、たとえば適切なＦＥＴを、難なく選定するであろう。
【００３６】
第１の操作手段、第２の操作手段および／または第３の操作手段における半導体スイッチの実施例として、電界効果トランジスタが挙げられている以下の記載個所では、第１の修正スイッチ制御信号に含まれており第１の操作手段の個々の電界効果トランジスタを制御する信号は、それによって制御される電界効果トランジスタの「ゲート−ソース電圧」と呼ばれる。
【００３７】
好ましくは、第１の修正スイッチ制御信号は、第１の操作手段の好ましくは４つの制御端子を制御するために、４つのゲート−ソース電圧を含んでおり、それら４つのゲート−ソース電圧のうちそれぞれ１つのゲート−ソース電圧が、第１の操作手段の１つの対応する制御端子に割り当てられている。第１の操作手段に少なくとも４つの半導体スイッチが含まれている、第１の操作手段の好ましい実施形態において、有利には、モデルコードにより制御される４つのゲート−ソース電圧は各々、第１の操作手段の４つの半導体スイッチのうちのそれぞれ１つと結合されており、つまりこの実施例では４つの電界効果トランジスタのうちのそれぞれ１つと結合されている。
【００３８】
さらに、以下のように構成するのが好ましい。すなわち、第１の操作手段における第１の多段変換器の電界効果トランジスタへ、４つのゲート−ソース電圧を有する第１の修正スイッチ制御信号が供給されるたびに、ダイナミックに可変の第１のシミュレーション電流が生成され、このシミュレーション電流には特に、計算ユニットにおいて実行されるモデルコードの計算結果によって、作用が与えられる。
【００３９】
次に、本発明および本発明のその他の利点について、図面を参照しながら詳しく説明する。これらの図面において、同じ部材には同じ参照符号が付されている。本発明の図示の実施形態は、かなり概略的に示されたものであり、つまりたとえば、ここに描かれた図面は、最大の詳細レベルで表された回路図ではない。そうではなくこれらの図面は、本発明の数多くの特徴が組み合わせられたときの共働を、まさしく略示することで理解しやすくしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】全部で３つのハーフブリッジのうち、それぞれ１つのハーフブリッジが三相電動モータ１１０のそれぞれ１つの相端子と接続されるように構成された、従来技術から公知の三相電動モータ作動用回路装置を概略的に示す図
【図１ｂ】たとえば公知の調整器に含まれているような３つのハーフブリッジを備えた、従来技術から公知の回路装置を示す一方、電動モータシミュレーション装置１２０を概略的に示す図
【図１ｃ】刊行物である国際公開第２０１００１００２２号（WO 2010 010022 A1）からすでに知られているような、テスト回路の端子における電気負荷を模倣すなわちシミュレートするための回路を示す図
【図２】本発明によるシミュレーション装置の第１の実施形態を概略的に示す図
【図３】本発明によるシミュレーション装置の第２の実施形態を概略的に示す図
【００４１】
図１ａ、図１ｂおよび図１ｃは、本明細書の導入部において従来技術について言及した際にすでに説明した。この理由から、以降の記載では図１ａ、図１ｂ、図１ｃについて、これ以上説明する必要はない。
【００４２】
図２には、シミュレーション装置Ｈｘの第１の実施形態と、このシミュレーション装置Ｈｘと電気的に接続された調整器ＤＵＴとが示されている。
【００４３】
図２による実施例に略示された第１の操作手段Ｓ１には、少なくとも４つの半導体スイッチすなわち
・第１の操作手段Ｓ１の第１の半導体スイッチＴ１１と、
・第１の操作手段Ｓ１の第２の半導体スイッチＴ１２と、
・第１の操作手段Ｓ１の第３の半導体スイッチＴ１３と、
・第１の操作手段Ｓ１の第４の半導体スイッチＴ１４と
が含まれている。
【００４４】
第１の操作手段Ｓ１が第１の多段変換器を含むように、上述の４つの半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４は、相互に結線され、かつ第１の給電電位Ｕ１もしくは第２の給電電位Ｕ２もしくは第３の給電電位Ｕ３と結線されている。
【００４５】
特に好ましくは、第１の操作手段Ｓ１のこれら少なくとも４つの半導体スイッチは、ＦＥＴとして形成されている。さらにその際に好ましくは、これら４つの半導体スイッチは、相互に、もしくは第１の給電電位Ｕ１または第２の給電電位Ｕ２または第３の給電電位Ｕ３と、以下のように接続されている。すなわち、
・第１の半導体スイッチＴ１１のドレイン端子は、第３の給電電位Ｕ３と接続されている。
・第１の半導体スイッチＴ１１のソース端子は、第２の半導体スイッチＴ１２のドレイン端子と接続されている。
・第２の半導体スイッチＴ１２のソース端子と、第３の半導体スイッチＴ１３のドレイン端子と、第１のインダクタンス素子Ｌ１の変換器側端子は、相互に接続されている。
・第３の半導体スイッチＴ１３のソース端子は、第４の半導体スイッチＴ１４のドレイン端子と接続されている。
・第４の半導体スイッチＴ１４のソース端子は、第１の給電電位Ｕ１と接続されている。
【００４６】
第１の操作手段Ｓ１の制御端子Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ１４は、第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１の対応する出力端子と接続されている。
【００４７】
図２による実施例において概略的に示されている第１の操作手段Ｓ１にはさらに、第１のダイオードＤ１１と第２のダイオードＤ１２とが含まれている。第１のダイオードＤ１１のカソードは、第１の半導体スイッチＴ１１のソース端子および第２の半導体スイッチＴ１２のドレイン端子と接続されている。第１のダイオードＤ１１のアノードは、第２の給電電位Ｕ２と接続可能であり、または第２の給電電位Ｕ２と接続されている。シミュレーション装置Ｈｘの動作中、第１のダイオードＤ１１のアノードに第２の給電電位Ｕ２が加わる。第２のダイオードＤ１２のアノードは、第３の半導体スイッチＴ１３のソース端子および第４の半導体スイッチＴ１４のドレイン端子と接続されている。第２のダイオードＤ１２のカソードは、第２の給電電位と接続可能であり、または第２の給電電位と接続されている。シミュレーション装置Ｈｘの動作中、第２のダイオードＤ１２のカソードに、第２の給電電位Ｕ２が加わる。
【００４８】
図２に示されているように、第１の操作手段Ｓ１には、これに属するものとして、第１の半導体スイッチＴ１１と、第２の半導体スイッチＴ１２と、第３の半導体スイッチＴ１３と、第４の半導体スイッチＴ１４とが含まれており、好ましくはこれら４つの半導体スイッチ各々は、いわゆるＦＥＴすなわち電界効果トランジスタである。通常、同じＦＥＴのいわゆるバルク端子とソース端子は、電気的に接続されている。図面には、ＦＥＴ各々に固有に存在するそれぞれ１つのいわゆる「ボディダイオード」（「反転ダイオード」とも呼ばれる）が示されているが、それらのダイオードには参照符号が付されていない。図２に示されているように、これら４つの半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４各々において、それぞれ対応するボディダイオードのそれぞれカソードが、対応するドレイン端子と電気的に接続されており、対応するボディダイオードのそれぞれアノードが、対応するソース端子と接続されている。本発明にとってこれらのボディダイオードは重要ではないので、これらについてはこれ以上詳しくは説明しない。
【００４９】
第１の給電電位Ｕ１、第２の給電電位Ｕ２、第３の給電電位Ｕ３、および第１の出力電圧Ｕｏｕｔは、それぞれ第１の基準電位ＧＮＤ１を基準としている。
【００５０】
さらに別の好ましい実施形態によれば、第２の給電電位Ｕ２は第１の基準電位ＧＮＤ１に等しく、第３の給電電位Ｕ３は正の電圧値を有し、第１の給電電位は負の電圧値を有する。
【００５１】
第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１による第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１の信号変換の過程で、第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４が発生する。電界効果トランジスタとして形成された４つの半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４を備えた、図２に示されているシミュレーション装置Ｈｘの実施形態によれば、好ましくは、第１の修正スイッチ制御信号は、少なくとも４つのゲート−ソース電圧を有するように構成されていて、これらのゲート−ソース電圧は、第１の操作手段の好ましくは４つの制御端子Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ１４に加えるために設けられている。
【００５２】
上述の４つのゲート−ソース電圧各々は、第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１により、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１に応じて、好ましくは、望ましい電位が第１の変換器出力端子Ｍ１に生じるように設定される。設定された電位により第１の変換器出力端子Ｍ１において形成される、調整器ＤＵＴの第１の負荷端子Ｄ１と、第１の操作手段Ｓ１の第１の変換器出力端子Ｍ１との間に形成される電位勾配により、この電位勾配に沿って第１のシミュレーション電流Ｉｓ１が必然的に生じるようになる。
【００５３】
詳しくは、上述の４つのゲート−ソース電圧には、以下が属する。すなわち、
・第１の半導体スイッチＴ１１を制御する、第１の修正スイッチ制御信号の第１のゲート−ソース電圧Ｔｓ１１、
・第２の半導体スイッチＴ１２を制御する、第１の修正スイッチ制御信号の第２のゲート−ソース電圧Ｔｓ１２、
・第３の半導体スイッチＴ１３を制御する、第１の修正スイッチ制御信号の第３のゲート−ソース電圧Ｔｓ１３、
・第４の半導体スイッチＴ１４を制御する、第１の修正スイッチ制御信号の第４のゲート−ソース電圧Ｔｓ１４。
【００５４】
たとえば、周期的に実行処理されるモデルコードの計算結果に応じて、好ましくはディジタル符号化された第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１が周期的に形成され、ついでこの信号から、対応する周期的に可変の第１の修正スイッチ制御信号が生成され、この信号は、第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４の対応する周期的に可変の４つのゲート−ソース電圧を有する。第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４の４つのゲート−ソース電圧によって、第１の操作手段の半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４のうち、たとえば１つの半導体スイッチが、またはたとえば複数の半導体スイッチが、モデルコードを介して計算された時間にわたり、阻止状態から導通状態へ、またはその逆へ移行され、このようにすることでモデルコードの計算結果に基づき第１のシミュレーション電流Ｉｓ１が設定される。
【００５５】
好ましくは、計算ユニットＣｘは、第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の測定値および／または第１のシミュレーション電流Ｉｓ１の測定値を読み込むための、（図示されていない）入力端子を備えている。測定された第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１を読み込むための、または測定された第１のシミュレーション電流Ｉｓ１を読み込むための、それ相応の入力端子を計算ユニットが備えているならば、好ましくは、計算ユニットＣｘによってモデルコードを用いて、測定された第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１を考慮しながら、または測定された第１のシミュレーション電流Ｉｓ１を考慮しながら、第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１に依存する変化が、または第１のシミュレーション電流Ｉｓ１に依存する変化が、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１において生じる。
【００５６】
図３に開示されている本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの実施例によれば、第１の操作手段Ｓ１のほか、第２の操作手段Ｓ２および第３の操作手段Ｓ３も示されている。つまり図３によるシミュレーション装置Ｈｘは、全部で３つの操作手段Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を備えており、これらの操作手段はそのハードウェア構造に関して、実質的に同一である。
【００５７】
好ましくは、第１の操作手段Ｓ１、第２の操作手段Ｓ２および第３の操作手段Ｓ３における図示の半導体スイッチは、電界効果トランジスタ略してＦＥＴとして形成されている。さらに好ましくは、図３に示されているシミュレーション装置Ｈｘの３つの操作手段Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３には、第１の給電電位Ｕ１、第２の給電電位Ｕ２および第３の給電電位Ｕ３が供給される。
【００５８】
第３の給電電位Ｕ３は、図３による実施例によれば、以下のドレイン端子と接続されている。すなわち、
・第１の操作手段Ｓ１の第１の半導体スイッチＴ１１のドレイン端子、
・第２の操作手段Ｓ２の第１の半導体スイッチＴ２１のドレイン端子、
・第３の操作手段Ｓ３の第１の半導体スイッチＴ３１のドレイン端子、
と接続されている。
【００５９】
第２の給電電位Ｕ２は、図３の実施例によれば、１つまたは複数のダイオードを介して、
（Ａ）図３の実施例によれば以下のソース端子と接続されている。すなわち、
・ダイオードＤ１１を介して第１の操作手段Ｓ１の第１の半導体スイッチＴ１１のソース端子、
・ダイオードＤ２１を介して第２の操作手段Ｓ２の第１の半導体スイッチＴ２１のソース端子、
・ダイオードＤ３１を介して第３の操作手段Ｓ３の第１の半導体スイッチＴ３１のソース端子、
と接続されており、ただし、ダイオードＤ１１、Ｄ２１およびＤ３１のアノードが、第２の給電電位Ｕ２と接続されており、さらに
・ダイオードＤ１２を介して第１の操作手段Ｓ１の第３の半導体スイッチＴ１３のソース端子、
・ダイオードＤ２２を介して第２の操作手段Ｓ２の第３の半導体スイッチＴ２３のソース端子、
・ダイオードＤ３２を介して第３の操作手段Ｓ３の第３の半導体スイッチＴ３３のソース端子、
と接続されており、ただし、ダイオードＤ１２、Ｄ２２およびＤ３２のカソードが、第２の給電電位Ｕ２と接続されている。
【００６０】
第２の給電電位Ｕ２は、図３の実施例によれば、１つまたは複数のダイオードを介して、
（Ｂ）以下のドレイン端子と接続されている。すなわち、
・ダイオードＤ１１を介して第１の操作手段Ｓ１の第２の半導体スイッチＴ１２のドレイン端子、
・ダイオードＤ２１を介して第２の操作手段Ｓ２の第２の半導体スイッチＴ２２のドレイン端子、
・ダイオードＤ３１を介して第３の操作手段Ｓ３の第２の半導体スイッチＴ３２のドレイン端子、
・ダイオードＤ１２を介して第１の操作手段Ｓ１の第４の半導体スイッチＴ１４のドレイン端子、
・ダイオードＤ２２を介して第２の操作手段Ｓ２の第４の半導体スイッチＴ２４のドレイン端子、
・ダイオードＤ３２を介して第３の操作手段Ｓ３の第４の半導体スイッチＴ３４のドレイン端子、
と接続されている。
【００６１】
第１の給電電位Ｕ１は、以下のソース端子と接続されている。すなわち、
・第１の操作手段Ｓ１の第４の半導体スイッチＴ１４のソース端子、
・第２の操作手段Ｓ２の第４の半導体スイッチＴ２４のソース端子、
・第３の操作手段Ｓ３の第４の半導体スイッチＴ３４のソース端子、
と接続されている。
【００６２】
第１の操作手段Ｓ１に属する第１の変換器出力端子Ｍ１は、第１のインダクタンス素子Ｌ１の変換器側端子と電気的に接続されており、図２および図３の実施例によればさらに、第１の操作手段Ｓ１の第２の半導体スイッチＴ１２のソース端子との、および第１の操作手段Ｓ１の第３の半導体スイッチＴ１３のドレイン端子との、電気的な接続点も形成している。
【００６３】
第２の操作手段Ｓ２に属する第２の変換器出力端子Ｍ２は、第２のインダクタンス素子Ｌ２の変換器側端子と電気的に接続されており、図３の実施例によれば、第２の操作手段Ｓ２の第２の半導体スイッチＴ２２のソース端子との、および第２の操作手段Ｓ２の第３の半導体スイッチＴ２３のドレイン端子との、電気的な接続点も形成している。
【００６４】
第３の操作手段Ｓ３に属する第３の変換器出力端子Ｍ３は、第３のインダクタンス素子Ｌ３の変換器側端子と電気的に接続されており、図３の実施例によれば、第３の操作手段Ｓ３の第２の半導体スイッチＴ３２のソース端子との、および第３の操作手段Ｓ３の第３の半導体スイッチＴ３３のドレイン端子との、電気的な接続点も形成している。
【００６５】
図３によるシミュレーション装置Ｈｘの実施形態の計算ユニットＣｘによって、この計算ユニットＣｘにおいて周期的に実行されるモデルコードを用いることで、モデルコード実行周期ごとに、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１、第２のスイッチ制御信号Ｔｓ２および第３のスイッチ制御信号Ｔｓ３が供給される。
【００６６】
図２による実施形態の場合のように図３による実施形態の場合にも、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１が、第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１によって、第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４に変換される。同様に図３の実施形態に示されているように、半導体スイッチの形成に関して、非固有のスイッチ制御信号すなわち第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１、第２のスイッチ制御信号Ｔｓ２および第３のスイッチ制御信号Ｔｓ３が、半導体スイッチ固有のスイッチ制御信号つまり修正スイッチ制御信号に変換され、たとえばＦＥＴのためのゲート−ソース電圧に変換される。ＦＥＴは、第１の操作手段Ｓ１、第２の操作手段Ｓ２および／または第３の操作手段Ｓ３の好ましい半導体スイッチとして提案されるものである。
【００６７】
図３による本発明の実施形態の場合、第１の操作手段Ｓ１の第１の多段変換器と、第２の操作手段Ｓ２の第２の多段変換器と、第３の操作手段Ｓ３の第３の多段変換器は、ＦＥＴによって構築されており、したがって第１の操作手段Ｓ１と、第２の操作手段Ｓ２と、第３の操作手段Ｓ３の制御端子は、ＦＥＴのゲート端子として形成されている。
【００６８】
本明細書の図面の説明において、特に、図２および図３に示されている本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの実施形態によれば、以下のことが示される。すなわち、
・第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１によって、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１が第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４に変換された後、
・好ましくは、第２の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ２によって、第２のスイッチ制御信号Ｔｓ２が第２の修正スイッチ制御信号Ｔｓ２１，Ｔｓ２２，Ｔｓ２３，Ｔｓ２４に変換された後、
・好ましくは、第３の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ３によって、第３のスイッチ制御信号Ｔｓ３が第３の修正スイッチ制御信号Ｔｓ３１，Ｔｓ３２，Ｔｓ３３，Ｔｓ３４に変換された後、
第１の操作手段Ｓ１に第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４が加えられ、
好ましくは、第２の操作手段Ｓ２に第２の修正スイッチ制御信号Ｔｓ２１，Ｔｓ２２，Ｔｓ２３，Ｔｓ２４が加えられ、
好ましくは、第３の操作手段Ｓ３に第３の修正スイッチ制御信号Ｔｓ３１，Ｔｓ３２，Ｔｓ３３，Ｔｓ３４が加えられる。
【００６９】
たとえば第１の操作手段Ｓ１の半導体スイッチが、図２および図３に概略的に示されているように、ＦＥＴとして形成されているならば、好ましくは、第１の操作手段Ｓ１のゲート−ソース電圧は、以下のように設定されている。すなわち、
・第１の制御端子Ｇ１１に、対応する第１のゲート−ソース電圧Ｔｓ１１が加えられ、
・第２の制御端子Ｇ１２に、対応する第２のゲート−ソース電圧Ｔｓ１２が加えられ、
・第３の制御端子Ｇ１３に、対応する第３のゲート−ソース電圧Ｔｓ１３が加えられ、
・第４の制御端子Ｇ１４に、対応する第４のゲート−ソース電圧Ｔｓ１４が加えられ、
この場合、上述の４つのゲート−ソース電圧は、好ましくは第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４に含まれている。
【００７０】
図３による実施形態の場合、第２のスイッチ制御信号Ｔｓ２は、第２の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ２によって、第２の修正スイッチ制御信号Ｔｓ２１，Ｔｓ２２，Ｔｓ２３，Ｔｓ２４に変換され、この信号は、図示されている第２の操作手段Ｓ２の４つの半導体スイッチＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４各々に対して、それぞれ１つの半導体スイッチ固有のゲート−ソース電圧を有する。たとえば第２の操作手段Ｓ２の半導体スイッチが、図３に概略的に示されているように、ＦＥＴとして形成されているならば、好ましくは、第２の操作手段Ｓ２のゲート−ソース電圧は、以下のように設定されている。すなわち、
・第５の制御端子Ｇ２１に、対応する第５のゲート−ソース電圧Ｔｓ２１が加えられ、
・第６の制御端子Ｇ２２に、対応する第６のゲート−ソース電圧Ｔｓ２２が加えられ、
・第７の制御端子Ｇ２３に、対応する第７のゲート−ソース電圧Ｔｓ２３が加えられ、
・第８の制御端子Ｇ２４に、対応する第８のゲート−ソース電圧Ｔｓ２４が加えられ、
この場合、上述の４つのゲート−ソース電圧は、好ましくは第２の修正スイッチ制御信号Ｔｓ２１，Ｔｓ２２，Ｔｓ２３，Ｔｓ２４に含まれている。
【００７１】
図３による実施形態の場合、第３のスイッチ制御信号Ｔｓ３は、第３の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ３によって、第３の修正スイッチ制御信号Ｔｓ３１，Ｔｓ３２，Ｔｓ３３，Ｔｓ３４に変換され、この信号は、図示されている第３の操作手段Ｓ３の４つの半導体スイッチＴ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４各々に対して、それぞれ１つの半導体スイッチ固有のゲート−ソース電圧を有する。たとえば第３の操作手段Ｓ３の半導体スイッチが、図３に概略的に示されているように、ＦＥＴとして形成されているならば、好ましくは、第３の操作手段Ｓ３のゲート−ソース電圧は、以下のように設定されている。すなわち、
・第９の制御端子Ｇ３１に、対応する第９のゲート−ソース電圧Ｔｓ３１が加えられ、
・第１０の制御端子Ｇ３２に、対応する第１０のゲート−ソース電圧Ｔｓ３２が加えられ、
・第１１の制御端子Ｇ３３に、対応する第１１のゲート−ソース電圧Ｔｓ３３が加えられ、
・第１２の制御端子Ｇ３４に、対応する第１２のゲート−ソース電圧Ｔｓ３４が加えられ、
この場合、上述の４つのゲート−ソース電圧は、好ましくは第３の修正スイッチ制御信号Ｔｓ３１，Ｔｓ３２，Ｔｓ３３，Ｔｓ３４に含まれている。
【００７２】
図３によるシミュレーション装置Ｈｘの１つの好ましい実施例によれば、好ましくは、
・第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１は、第１のインダクタンス素子Ｌ１の調整器側端子によって形成されており、
・第２の操作手段出力端子Ｏｕｔ２は、第２のインダクタンス素子Ｌ２の調整器側端子によって形成されており、
・第３の操作手段出力端子Ｏｕｔ３は、第３のインダクタンス素子Ｌ３の調整器側端子によって形成されている。
【００７３】
さらに図３による実施例の場合、好ましくは、第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１と、第２の操作手段出力端子Ｏｕｔ２と、第３の操作手段出力端子Ｏｕｔ３とが、電気接続導体を介して互いに電気的に接続されており、この電気接続導体は、調整器ＤＵＴの第１の負荷端子Ｄ１と接続されるように構成されている。
【００７４】
図３による回路装置によって得られるさらに別の利点は、第１の負荷端子Ｄ１を介して流れる電流が、シミュレーション装置Ｈｘによって特に精密にシミュレートされることである。
【００７５】
図３による実施例の場合、好ましくは、第１の給電電位Ｕ１と第３の給電電位Ｕ３を平滑化するために、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２が、上述の３つの給電電位Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の端子に接続されており、しかもこれは以下のように接続されている。すなわち、
第１のコンデンサＣ１の第１の電極が、第１の給電電位Ｕ１と接続されており、第１のコンデンサＣ１の第２の電極が、第２の給電電位Ｕ２と接続されており、第２のコンデンサＣ２の第１の電極が、第２の給電電位Ｕ２と接続されており、さらに第２のコンデンサＣ２の第２の電極が、第３の給電電位Ｕ３と接続されている。
【００７６】
本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの１つの好ましい実施形態によれば、第１の多段変換器は、少なくとも第１、第２、第３、第４の半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４を有しており、この場合、第１、第２、第３、第４の半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４は、それぞれ少なくとも１つの制御端子Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ１４を含み、さらにこの場合、第１の多段変換器と接続された第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１に、モデルコードにより作用が与えられた第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１を供給することができる。上述の実施形態において有利であるのは、第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４が加えられる４つの半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４を備えた第１の多段変換器によって、低コストで実現可能なことであり、しかも、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１の大きくダイナミックに変化する電流変動を、モデルコードにより計算して供給できることである。
【００７７】
本発明によるシミュレーション装置Ｈｘのさらに別の発展形態によれば、このシミュレーション装置Ｈｘはさらに、第２の操作手段Ｓ２と第３の操作手段Ｓ３とを有しており、この場合、第２の操作手段Ｓ２は、第２の多段変換器として構成されており、および／または、第３の操作手段Ｓ３は、第３の多段変換器として構成されている。
【００７８】
第２の操作手段Ｓ２および第３の操作手段Ｓ３は、シミュレーション装置Ｈｘの上述の発展形態によれば、有利には第１の操作手段Ｓ１に加えて、第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１と第２の操作手段出力端子Ｏｕｔ２と第３の操作手段出力端子Ｏｕｔ３の電気的な接続によって、
・第１の操作手段Ｓ１の出力電流と、
・第２の操作手段Ｓ２の出力電流と、
・第３の操作手段Ｓ３の出力電流と
の加算を実現するように構成されており、その際、たとえば図３に示した好ましいシミュレーション装置Ｈｘによって行われるように、この加算によって得られた合計電流を、調整器ＤＵＴの第１の負荷端子Ｄ１へ供給することができる。この合計電流は通常、たとえば図２に示したように、ただ１つの第１の操作手段Ｓ１から、つまり他の操作手段からの他の出力電流と加算されることなく、第１の負荷端子Ｄ１へ供給される、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１よりも、ダイナミックに変動する可能性がある。
【００７９】
シミュレーション装置Ｈｘを用いて、調整器ＤＵＴの第１の負荷端子Ｄ１へ供給可能なシミュレーション電流Ｉｓ１を、ダイナミックに変化させることができればできるほど、テスト後に調整器ＤＵＴを「実際に」使用したときに調整器の第１の負荷端子Ｄ１を介して流れることになる電流を、テストの目的でシミュレーション装置Ｈｘにより、いっそう現実に即してシミュレートできるようになる。
【００８０】
本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの１つの好ましい実施形態によれば、第１の多段変換器および／または第２の多段変換器および／または第３の多段変換器は、３段型変換器として構成されている。驚くべきことに、第２の操作手段Ｓ２に含まれる少なくとも第２の多段変換器と、さらにオプションでこれに加えて、第３の操作手段Ｓ３に含まれる第３の多段変換器も、３段型変換器として構成すれば、シミュレーション装置Ｈｘに関して特に有利な費用便益関係が生じるようになる。この場合、便益の評価には特に、３段型変換器によって達成可能な、上述の合計電流の大きいダイナミクスが影響を与える。
【００８１】
特に好ましくは、シミュレーション装置Ｈｘの１つの実施形態によれば、第２の操作手段Ｓ２は第２の３段型変換器として構成されており、この変換器は、少なくとも４つの半導体スイッチＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４から成る第２のグループと、第２の操作手段出力端子Ｏｕｔ２とを含む。また、第３の操作手段Ｓ３は第３の３段型変換器として構成されており、この変換器は、少なくとも４つの半導体スイッチＴ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４から成る第３のグループと、第３の操作手段出力端子Ｏｕｔ３とを含む。さらにこの場合、第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１と、第２の操作手段出力端子Ｏｕｔ２と、第３の操作手段出力端子Ｏｕｔ３は、互いに電気的に接続されている。
【００８２】
シミュレーション装置Ｈｘのさらに別の実施形態によれば、モデルコードによって、計算ユニットＣｘにおいてモデルコードが周期的に実行されている間、予め規定されたタイムインターバルで、調整器ＤＵＴから供給された状態メッセージが、少なくとも第１の操作手段Ｓ１を制御するために処理される。この状態メッセージには、調整器ＤＵＴの第１のドライバトランジスタＴｄ１の間近に迫ったまたは実行された状態変化、または調整器ＤＵＴの第２のドライバトランジスタＴｄ２の間近に迫ったまたは実行された状態変化を表す情報が含まれる。シミュレーション装置Ｈｘの上述の発展形態によって、有利には、早期にまたは拡張されたデータベースに基づき少なくとも第１の操作手段Ｓ１を制御する、というオプションが得られるようになる。
【００８３】
シミュレーション装置Ｈｘの上述の発展形態のさらに別の形態によれば、第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の測定が行われる測定時点でそのつど、状態メッセージの生成が行われるように構成されており、および／または、状態メッセージは、第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の対応する測定が行われる測定時点で、第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の測定による測定値と、因果関係におかれる。
【００８４】
これらに加え、シミュレーション装置Ｈｘのさらに別の実施形態として、以下のようにすることも考えられる。すなわち、シミュレーション装置Ｈｘの上述の２つの実施形態のうち一方の実施形態において、調整器ＤＵＴに属する調整器マイクロプロセッサ（図示せず）から、この調整器マイクロプロセッサ上で実行可能な調整コードを用いて、状態メッセージを予め規定されたタイムインターバルで供給することができる。上述の実施形態によれば、シミュレーション装置Ｈｘのスイッチ状態をとりわけ早期に、可変の第１のシミュレーション電流Ｉｓ１に整合することができる。その理由は、調整コードが調整器マイクロプロセッサによって調整器ＤＵＴにおいて実行されることから、調整器ＤＵＴにおける第１のドライバトランジスタＴｄ１および第２のドライバトランジスタＴｄ２の状態変化に関する情報が、調整器に属する調整器マイクロプロセッサにおいて一般的には最初に得られるからである。特に、実行された調整コードの計算結果に依存して、好ましくは第１のドライバトランジスタＴｄ１および第２のドライバトランジスタＴｄ２の制御が行われる。さらに好ましくは、第１の操作手段Ｓ１に属する半導体スイッチＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４のスイッチ状態に応じて、制御作用を与える目的で、調整器ＤＵＴからシミュレーション装置Ｈｘへ伝送された状態メッセージが、シミュレーション装置Ｈｘの計算ユニットＣｘにおいて処理される。
【００８５】
本発明によるシミュレーション装置Ｈｘのさらに別の実施形態によれば、操作手段Ｓ１は少なくとも、
・第１の給電電位Ｕ１にある第１の給電電位端子と、
・第２の給電電位Ｕ２にある第２の給電電位端子と、
・第３の給電電位Ｕ３にある第３の給電電位端子と
を含む。この場合、第３の給電電位Ｕ３は第２の給電電位Ｕ２よりも大きく、第２の給電電位Ｕ２は第１の給電電位Ｕ１よりも大きい。また、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１を第１の操作手段Ｓ１の制御端子Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３，Ｇ１４に加えることによって、第３の給電電位Ｕ３と第１の給電電位Ｕ１との間の第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１を調整可能である。この場合、第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１は、第１の基準電位ＧＮＤ１を基準としている。
【００８６】
これらに加え、本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの１つの実施形態によれば、シミュレーション装置Ｈｘの計算ユニットＣｘから調整器ＤＵＴに含まれている調整器マイクロプロセッサに至る補助信号コネクション（図示せず）が形成可能であり、または形成されており、その目的は、補助信号コネクションを介して調整器マイクロプロセッサから計算ユニットＣｘへ伝送される情報に応じて、第１および／または第２および／または第３のスイッチ制御信号Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３に作用を与えることである。補助信号コネクションによって、オプションとして設けられるさらに別の信号コネクションが使用可能な帯域幅に関して、負荷が軽減される。調整器ＤＵＴとシミュレーション装置Ｈｘとの間のデータ交換の目的で、このようなさらに別の信号コネクションが設けられる場合があり、または設けられている。オプションとして、補助信号コネクションもさらに別の信号コネクションも、双方向データコネクションとして形成されている。接続媒体として、補助信号コネクションもさらに別の信号コネクションも、電気接続導体、光導体ケーブル、および／または無線コネクション、たとえばＷＬＡＮを有することができる。
【００８７】
第１の操作手段Ｓ１が少なくとも、第１の給電電位Ｕ１にある第１の給電電位端子と、第２の給電電位Ｕ２にある第２の給電電位端子と、第３の給電電位Ｕ３にある第３の給電電位端子とを備えているのであれば、シミュレーション装置Ｈｘの特に好ましい実施形態において以下のように構成することが考えられる。すなわち、第１の操作手段Ｓ１内部において、第１の基準電位ＧＮＤ１を基準として、第３の給電電位Ｕ３が正の電圧値を有し、第１の給電電位Ｕ１が負の電圧値を有し、さらに以下の大小関係が成り立つようにする。すなわち、
・第２の給電電位Ｕ２は第１の基準電位ＧＮ１と等しい、すなわちＵ２＝ＧＮＤ１、
・第２の給電電位Ｕ２は、第３の給電電位Ｕ３に対しても、第１の給電電位Ｕ１に対しても、絶対値に関して等しい電位差を有する、すなわち｜Ｕ３−Ｕ２｜＝｜Ｕ２−Ｕ１｜、
・第２の基準電位ＧＮＤ２は、第１の給電電位Ｕ１よりも大きく、かつ第２の給電電位Ｕ２よりも小さい、すなわちＵ１＜ＧＮＤ２＜Ｕ２、
・第４の給電電位Ｕｂ１は、第２の給電電位Ｕ２よりも大きく、かつ第３の給電電位Ｕ３よりも小さい、すなわちＵ２＜Ｕｂ１＜Ｕ３、
・被減数である第４の給電電位Ｕｂ１と、減数である第２の給電電位Ｕ２とにより形成される差は、被減数である第２の給電電位Ｕ２と、減数である第２の基準電位ＧＮＤ２とにより形成される差と等しい、すなわちＵｂ１−Ｕ２＝Ｕ２−ＧＮＤ２。
【００８８】
有利には上述の実施形態を、実稼動に関連する著しく多数のシミュレーションシナリオに適用することができる。
【００８９】
しかも驚くべきことに、上述の実施形態に基づき式
｜Ｕ３−Ｕ２｜＝｜Ｕ２−Ｕ１｜かつ｜Ｕｂ１−Ｕ２＝Ｕ２−ＧＮＤ２｜
によって表される対称性によって、シミュレーション装置Ｈｘを用いて周辺回路装置をシミュレートするために、上述の式で表される対称性が当てはまらない場合よりも簡単に構築されたモデルコードしか必要とされない。１つの実施形態によれば、第４の給電電位Ｕｂ１を供給するために、電気化学的なエネルギー蓄積器たとえば蓄電池を設けることができる。
【００９０】
調整器ＤＵＴに接続可能な周辺回路装置をシミュレートする本発明による方法は、調整器ＤＵＴと電気的に接続されたまたは電気的に接続可能なシミュレーション装置Ｈｘに基づいて構築されている。このシミュレーション装置Ｈｘは第１の操作手段Ｓ１を有しており、この操作手段Ｓ１によって、調整器ＤＵＴの第１の負荷端子Ｄ１から第１の操作手段Ｓ１の第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１へ転送可能な第１のシミュレーション電流Ｉｓ１に作用が与えられる。第１の操作手段Ｓ１には、第１の変換器出力端子Ｍ１を有する第１の多段変換器が含まれており、第１の変換器出力端子Ｍ１には第１のインダクタンス素子Ｌ１が接続されており、このインダクタンス素子の調整器側端子において、第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１が形成されている。第１のシミュレーション電流Ｉｓ１が流れる方向は、第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１において電位が変化するたびに反転する。さらにシミュレーション装置Ｈｘには、モデルコードを実行する計算ユニットＣｘが含まれており、計算ユニットＣｘにおいて実行されるモデルコードによって、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１が供給され、第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１に転送される。第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１は、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１を少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４に変換し、少なくとも１つの第１の修正スイッチ制御信号Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ１３，Ｔｓ１４が第１の多段変換器に供給される。第１の多段変換器と接続された第１の操作手段出力端子Ｏｕｔ１に、モデルコードの作用を受けた第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１が供給される。
【００９１】
図２および図３には、本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの実施形態に基づき、それぞれ本発明による方法に好ましく関与させられているコンポーネントが示されており、それらのコンポーネントは、本発明による方法に従い相互に作用し合う関係におかれている。
【００９２】
本発明による方法において特に有利であるのは、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１を変化させるそれ相応の要求が、計算ユニットＣｘにおいてモデルコードを用いて計算され、それに応じて相応の第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１が、計算ユニットＣｘから第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１へ送出されるとただちに、第１の操作手段Ｓ１の第１の多段変換器がごく短い遅延時間で、第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１を介して第１のシミュレーション電流Ｉｓ１に作用を与える、ということである。シミュレーション装置Ｈｘによって、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１をできるかぎり僅かな遅延時間で所期のように変化させることを実現するのが有利である理由は、そのようにすることで、たとえば誘導負荷を含む可能性のある多数の周辺回路装置を、十分な精度でシミュレートできるからである。しかも有利には、本発明による方法を、比較的低コストで実現可能なシミュレーション装置Ｈｘと、比較的簡単に構成された、つまりは低コストの、モデルコードとを用いて、実施することができる。
【００９３】
本発明による方法の１つの好ましい発展形態によれば、請求項１から９までのいずれか１項記載のシミュレーション装置Ｈｘにおいて、本発明による方法が実施される。上述の発展形態の利点は、特に、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１の変化および／または第１の操作手段Ｓ１の第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の変化の実現において、遅延時間が僅かになることから、シミュレーション結果が改善されることである。
【００９４】
本発明による方法の別の発展形態によれば、モデルコードは、Ｎｘ個の固定的なタイムインターバルすなわち時間的に一定のタイムインターバルで周期的に、計算ユニットＣｘにおいて実行され、Ｎｘ個の固定的なタイムインターバル各々の期間中にそのつど、
・第１の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ１へ転送するための第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１、および／または、
・第２の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ２へ転送するための第２のスイッチ制御信号Ｔｓ２、および／または、
・第３の半導体スイッチ制御手段Ｔｃ３へ転送するための第３のスイッチ制御信号Ｔｓ３
が計算される。
【００９５】
モデルコードの周期的な実行ならびに、第１および／または第２および／または第３のスイッチ制御信号の周期的な計算において有利であるのは、シミュレーション装置Ｈｘが好ましくは各周期ごとに、調整器ＤＵＴの少なくとも１つのインタフェースにおける電流および／または電圧の変化に応答することである。
【００９６】
第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１、第２のスイッチ制御信号Ｔｓ２、および／または第３のスイッチ制御信号Ｔｓ３がモデルコードにより計算される周期時間は、好ましくは数ミリ秒であり、または好ましくはそれどころか数マイクロ秒の範囲にある。冒頭で述べたＨＩＬシミュレーションの分野における傾向によれば、実行可能なモデルコードはマイクロプロセッサによってしか計算できない、ということではなくなってきており、モデルコードの時間的にクリティカルな部分が、もしくは時間的にクリティカルである実行可能なサブモデルが、ＦＰＧＡ素子へ、またはプログラミング可能なロジックを備えた同等のハードウェア素子へ移されることが増えており、そのようにすることで、ＦＰＧＡにおいて実行されるモデルコードの該当部分について、マイクロ秒より短い周期時間も実現できるようになる。
【００９７】
本発明による方法の別の実施形態によれば、第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１はモデルコードにより、
・第１のシミュレーション電流Ｉｓ１の電流測定値、および／または、
・第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の電圧測定値
に応じて計算される。上述の実施形態の利点は特に、周辺回路装置をシミュレートするために、調整器ＤＵＴとシミュレーション装置Ｈｘとの間でディジタルデータを交換する必要がない、ということである。その理由は、上述の電流測定値または上述の電圧測定値は、この実施形態の場合には好ましくは、第１のドライバトランジスタＴｄ１および／または第２のドライバトランジスタＴｄ２のスイッチ状態に関して、モデルコードを計算するのに十分な情報を含んでいるからである。
【００９８】
本発明による方法のさらに別の実施形態によれば、モデルコードのＮ番目の計算周期から開始して、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１の電流測定値および／または第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の電圧測定値が、Ｎ番目の計算周期中に測定され、（Ｎ＋１）番目の計算周期中に、モデルコードに準拠した対応する理想値からの、第１のシミュレーション電流Ｉｓ１の電流測定値の偏差および／または第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１の電圧測定値の偏差が低減されるように、電流測定値および／または電圧測定値がモデルコードを用いた第１のスイッチ制御信号Ｔｓ１の計算に作用を与える。ここで（Ｎ＋１）番目の計算周期は、Ｎ番目の計算周期の直後に続く計算周期である。
【００９９】
本発明による方法の上述の実施形態によって得られるさらに別の利点とは、シミュレーション電流Ｉｓ１に関する、および／または第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１に関する、実際値測定と、シミュレーション電流Ｉｓ１に関する、および／または第１の出力電圧Ｕｏｕｔ１に関する、モデルコードを用いた相応の補正計算との間に、１つの計算周期持続時間の最大時間差が存在することであり、このことによってシミュレーション結果が改善される。
【０１００】
本発明によるシミュレーション装置Ｈｘの１つの好ましい用途によれば、この装置は、いわゆる「ハードウェアインザループシミュレーション装置」（専門家の間ではＨＩＬシミュレータとも呼ばれる）として使用される。モデルコードを用いたモデル変数の計算は、この場合には好ましくはリアルタイムで行われる。
【０１０１】
本発明によるシミュレーション装置および本発明による方法の利点を要約すると、調整器に接続可能な周辺回路装置の改善されたシミュレーションが実現されることであり、特にいっそう現実に即したシミュレーションが実現されることである。本発明によるシミュレーション装置もしくは本発明による方法によって、冒頭で述べた従来技術の欠点が少なくとも部分的に軽減され、または回避される。
【図１ａ】
2017142237.tif 000003
【図１ｂ】
2017142237.tif 000004
【図１ｃ】
2017142237.tif 000005
【図２】
2017142237.tif 000006
【図３】
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【外国語明細書】
2017142237.tif 000008
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2017142237.tif 000010
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