(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流アクチュエータのためのパルス幅変調された操作信号（ＵＡ，ｓｔ）を発生する方法であって、この操作信号が連続的な操作信号（ＵＡ ）に依存するパルス占有率（ｐ）を有し、操作信号の値がパルス幅によって表され、操作信号の振幅が供給電圧に一致する、方法であり、
供給電圧の実際の値（ＵＢａｔ，Ｉｓｔ ）が検出され、パルス占有率（ｐ）が供給電圧の実際の値に適合させられる方法において、
第１機能モジュール工程（３）は、連続的な操作信号（ＵＡ ）を基準化し直す基準化倍率（ＳＫ）を求めるために、供給電圧の公称値（ＵＢａｔ，Ｎ ）が供給電圧の実際の値（ＵＢａｔ，Ｉｓｔ ）によって割り算され、前記第１の機能モジュールの後に第２の機能モジュール工程（５）で基準化され、
この第２の機能モジュールにおける連続的な操作信号（ＵＡ ）が基準化倍率（ＳＫ）と掛け算されパルス幅変調器（２）に供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
機能モジュール（３，５）がマイクロプロセッサのプログラムモジュールによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の方法に用いられる回路装置。
【請求項３】
両方向において操作信号（ＵＡ ）を制限するためのリミッタ（４）が設けられ、このリミッタが第２のモジュール（５）の手前に接続配置されていることを特徴とする請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
アクチュエータ（２）が直流モータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の回路装置。
【請求項５】
直流モータが電気式駐車ブレーキを操作する働きをすることを特徴とする請求項４記載の回路装置。
【請求項６】
直流モータが電気油圧式圧力発生器を操作する働きをすることを特徴とする請求項４記載の回路装置。
【請求項７】
アクチュエータ（２）が電磁石であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の回路装置。
【請求項８】
電磁石が電気機械的に制御可能なブレーキ倍力装置を単独制御する働きをすることを特徴とする請求項７記載の回路装置。
【請求項９】
供給電圧の実際の値が搭載バッテリ電圧であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、直流アクチュエータのためのパルス幅変調された操作信号を発生するための方法と回路装置に関する。この回路装置は、パルス幅変調器と、コンパレータを備えている。このパルス幅変調器はのこぎり波状電圧発生器からなり、こののこぎり波状電圧発生器は比較的に高い周波数ののこぎり波状信号を発生し、こののこぎり波状信号は一定の周波数と、基準電圧としての働きをする供給電圧の値に等しい最大振幅を有する。コンパレータには、のこぎり波状信号と予め定められた大きさの連続的な操作信号が入力信号として供給可能である。コンパレータは、のこぎり波状電圧が操作信号の下方にあるときに、供給直流電圧に接続されたアクチュエータの直流回路内に配置された少なくとも１個のスイッチのための第１の２進切換え信号を発生し、のこぎり波状電圧が操作信号の上方にあるときに、第２の否定２進切換え信号を発生し、それによって所定のパルス占有率で、連続的な操作信号の値を示すパルス幅と、供給電圧に一致するパルス振幅を有するパルス幅変調された操作信号を発生する。
【０００２】
電子的な制御および調整の場合しばしば、電気的な直流アクチュエータが使用される。このアクチュエータは電気的または電磁的なサブシステムのために、操作信号に対して明確な低域挙動を有する。このようなアクチュエータの代表的な例は、例えば電気式駐車ブレーキまたは電気油圧式圧力発生器を操作するためあるいは電気機械的に駆動可能なブレーキ倍力装置において使用されるような直流モータまたは電磁石である。
【０００３】
このような直流アクチュエータを制御するときの出力損失を最小限に抑えるために、所属の出力増幅器は一般的に、ｋＨｚ範囲のパルス幅変調された操作信号によって制御される。所属のパルス幅変調器はのこぎり波状電圧発生器とコンパレータからなっている。こののこぎり波状電圧発生器はのこぎり波状信号を発生し、こののこぎり波状信号は設定された一定のｋＨｚ周波数と、基準電圧の値に等しい最大振幅を有する。コンパレータは、のこぎり波状信号を連続的な操作信号の値と比較する。この操作信号は制御回路または調整回路から導き出され、最大値と最小値の間で変動する。アクチュエータとしての直流モータの場合には、操作信号が例えばモータの所望なトルクを調節するための電機子電圧である。基準電圧は供給電圧の公称電圧である。自動車で使用する場合、供給電圧は一般的に搭載バッテリ電圧に等しい。
【０００４】
パルス幅変調器のコンパレータは更に、のこぎり波状電圧が操作信号の下方にあるときに、アクチュエータの直流回路内に配置された少なくとも１個のスイッチのための２進切換え信号を発生し、それによって所定のパルス占有率で、連続的な操作信号の値を示すパルス幅と、供給電圧に一致するパルス振幅を有するパルス幅変調された操作信号を発生するように形成されている。そして、電気的または電磁的なサブシステムの低域挙動に基づいて、制御または調整システムからの目標設定値に従ってアクチュエータを操作するために、所望な大きさの連続的な中間のアクチュエータ電流が生じる。
【０００５】
図４には、このようなパルス幅変調器の作用の原理が示してある。区間Ａでは、連続的な操作信号ＵA の時間的な変化が示してある。アクチュエータとしての直流モータの場合には、例えばこの操作信号ＵA はモータの電機子電圧である。操作信号の大きさは、上位の制御モジュールまたは調整モジュール、例えばマイクロプロセッサにおいて、直流アクチュエータが必要である所望な操作値で操作されるように決定される。
【０００６】
区間Ｂは、操作信号ＵA に対するのこぎり波状信号の変化を示している。この場合、のこぎり波状信号の最大振幅は、基準電圧（ＵRef ）に等しい。この基準電圧は自動車で使用する場合には一般的に、公称電圧ＵBat,N ＝１２ボルトを有する搭載バッテリ電圧ＵBat,N に一致する。
【０００７】
パルス幅変調器は、のこぎり波状信号が操作信号ＵA の下にあるか上にあるかに応じて、直流アクチュエータの直流回路内にある少なくとも１個のスイッチのための２進信号を発生する。
【０００８】
図５には、公知の代表的な２つのアクチュエータがその直流回路と共に示してある。この直流回路は供給電圧、例えば自動車のバッテリ電圧によって作動する。部分Ａは例えば電気式駐車ブレーキを操作するために使用されるような双方向運動のための直流モータＭを示している。所属のパワートランジスタを象徴的に示す４個のスイッチＳ1 〜Ｓ4 が示してある。このパワートランジスタは上記の切換え信号ＰＷＭと否定された切換え信号ＰＷＭによって制御される。
【０００９】
部分Ｂには、例えば電気機械式に操作可能なブレーキ倍力装置の単独操作（外部操作）の際の、スイッチＳを介しての電磁石ＨＭの制御を示している。このスイッチは上述の操作信号によって切換えられる。
【００１０】
スイッチのオン時間Ｔein とオフ時間Ｔaus は図４のＣ部分に示してある。このグラフはパルス幅変調された操作信号を示している。この操作信号はアクチュエータの直流回路内で上記の低域挙動に基づいて所望な大きさの中間のアクチュエータ電流（図示していない）に通じる。
【００１１】
連続的な操作信号の導出、特に演算のため、およびパルス幅変調器の構成のために、一般的に、アクチュエータの制御のためにパルス幅変調器によって切換えられる供給電圧、例えば搭載バッテリ電圧ＵBat,が常に一定であり、バッテリ電圧ＵBat,N ＝１２ボルトの公称値に一致し、従って所定の操作信号ＵA のときに常に同じパルス占有率ｐ＝Ｔein ／Ｔが生じるということから出発する。その際、時間Ｔはのこぎり波状信号の周期を示す。切換えるべき供給電圧ＵBat がその公称値ＵBat,N に一致すると仮定すると、操作信号ＵA について次式が当てはまる。
【００１２】
ＵA ＝ｐ・ＵBat ＝ｐ・ＵBat,N                         （１）
特にマイクロコントローラでパルス占有率ｐを決定する際に、切換えるべき供給電圧ＵBat,N の公称値が基礎になる。実際に切換えられた供給電圧ＵBat が、パルス占有率ｐの演算の際に基礎となるようなその公称値ＵBat,N に一致しないと、パルス占有率ｐ、ひいてはパルス幅は一定であり、パルス振幅は勿論その公称値、すなわちＵBat,N と異なる。従って、式（１）に基づいて、設定値ＵA と異なる電圧値ＵA はアクチュエータ回路で平均して発生し、この電圧値によってアクチュエータが実際に制御される。
【００１３】
従って、この場合、上位の調整システムまたは制御システムの操作量は正確に変換されない。というのは、アクチュエータが例えば操作信号と異なる値で制御されるからである。これは制御品質の悪化をもたらす。実際の供給電圧が公称電圧から逸脱すればするほど、この制御品質は深刻になる。個々の場合、制御回路が設定された目標値を生じなくなるかまたは不安定になる傾向がある。
【００１４】
本発明の根底をなす課題は、パルス幅変調器とコンパレータを備え、このパルス幅変調器がのこぎり波状電圧発生器からなり、こののこぎり波状電圧発生器が比較的に高い周波数ののこぎり波状信号を発生し、こののこぎり波状信号が一定の周波数と、基準電圧としての働きをする供給電圧の値に等しい最大振幅を有し、コンパレータには、のこぎり波状信号と予め定められた大きさの連続的な操作信号が入力信号として供給可能であり、のこぎり波状電圧が操作信号の下方にあるときに、供給直流電圧に接続されたアクチュエータの直流回路内に配置された少なくとも１個のスイッチのための第１の２進切換え信号を発生し、のこぎり波状電圧が操作信号の上方にあるときに、第２の否定２進切換え信号を発生するように、コンパレータが構成され、それによって所定のパルス占有率で、連続的な操作信号の値を示すパルス幅と、供給電圧に一致するパルス高さを有するパルス幅変調された操作信号を発生する、直流アクチュエータのための予め定めたパルス幅変調された操作信号を発生するための冒頭に述べた回路装置を、パルス幅占有率が供給電圧の実際の値に適合するように形成することである。
【００１５】
この課題は、本発明による方法では、供給電圧の実際の値が検出され、パルス占有率が供給電圧の実際の値に適合させられることによって解決される。
【００１６】
その際好ましくは、連続的な操作信号を基準化（スケーリング）し直す基準化倍率（スケーリングファクタ、換算係数、倍率）を求めるために、供給電圧の公称値が供給電圧の実際の値によって割り算される。
【００１７】
本発明を実施するための方法は、直流アクチュエータのためのパルス幅変調された操作信号（ＵＡ，ｓｔ）を発生する方法であって、この操作信号が連続的な操作信号（ＵＡ ）に依存するパルス占有率（ｐ）を有し、操作信号の値がパルス幅によって表され、操作信号の振幅が供給電圧に一致する、方法であり、
供給電圧の実際の値（ＵＢａｔ，Ｉｓｔ ）が検出され、パルス占有率（ｐ）が供給電圧の実際の値に適合させられる方法において、
第１機能モジュール工程（３）は、連続的な操作信号（ＵＡ ）を基準化し直す基準化倍率（ＳＫ）を求めるために、供給電圧の公称値（ＵＢａｔ，Ｎ ）が供給電圧の実際の値（ＵＢａｔ，Ｉｓｔ ）によって割り算され、前記第１の機能モジュールの後に第２の機能モジュール工程（５）で基準化され、
この第２の機能モジュールにおける連続的な操作信号（ＵＡ ）が基準化倍率（ＳＫ）と掛け算されパルス幅変調器（２）に供給されることを特徴とする。
【００１８】
従って、本発明による方法とこの方法を実施するための回路装置の場合には、調整回路／制御回路から導出、特に演算された操作信号は、パルス幅変調器に直接供給されないで、基準化倍率と掛け算され、そして初めてパルス幅変調器に供給される。操作信号のこの基準化し直しにより、要求される操作信号のために、パルス幅変調器によってアクチュエータに加えられるアクチュエータ電圧が、実際に切換えられる供給電圧と関係なく常に所望な値に一致するように、パルス占有率が調節される。これは、実際の供給電圧が公称電圧に等しい場合にも、供給電圧が公称電圧を多少異なっているときにも当てはまる。
【００１９】
本発明の他の実施形に従って、機能モジュールは好ましくはマイクロプロセッサのプログラムモジュールによって形成されている。このマイクロプロセッサは通常は、上位の制御システムまたは調整システムに含まれている。
【００２０】
本発明の他の有利な実施形では、操作信号が、基準化倍率との掛け算によって基準化し直す前に、先ず最初にリミッタに供給され、このリミッタが両方向において操作信号を制限する。
【００２１】
本発明による方法と、この方法を実施するための回路装置は特に、自動車の電子システムで使用される。例えば、本発明の他の実施形に従って、アクチュエータは直流モータであり、この直流モータは例えば電気式駐車ブレーキまたは電気油圧式圧力発生器を操作する働きをする。
【００２２】
本発明の他の実施形では、アクチュエータが電気機械的に制御可能な自動車のブレーキ倍力装置を単独制御（外部制御）する働きをする電磁石である。
【００２３】
自動車におけるこのすべての使用の際に、供給電圧は好ましくは搭載バッテリ電圧である。
【００２４】
図に示した実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
【００２５】
図１は例えば図５に示すような直流アクチュエータ１のための操作信号ＵA,Stを発生するための回路装置を示している。回路装置はパルス幅変調器２を備えている。このパルス幅変調器は、図４に基づいて既に説明したような公知の構造を有する。すなわち、所望な操作信号についての情報をパルス幅内に含むパルス幅変調信号を発生する。
【００２６】
公知の実施形の場合には、制御回路から導き出された操作信号ＵA は、パルス幅変調器２に直接供給され、操作信号のパルス占有率の決定に基づく公称供給電圧ＵBat,N が実際の供給直流電圧ＵBat,Ist と一致しないときに上述の欠点を有する。これに対して、本発明による回路装置の場合には、第１の機能モジュール３が設けられ、実際の供給電圧ＵBat,N の値が入力値としてこの第１の機能モジュールに供給され、この実際の供給電圧が値の商を求めることによって公称供給電圧ＵBat,N の予め定めた値と比較される。従って、機能モジュール３は出力値として、基準化倍率（スケーリングファクタ、換算係数、倍率）に関する情報を提供する。この基準化倍率は公称電圧に対する実際の供給電圧の偏差の目安を含んでいる。この場合、基準化倍率の値は機能モジュール５に伝送される。この機能モジュールでは、手前に接続配置されたリミッタ４において上側と下側を制限された操作信号ＵA との掛け算が行われる。その際、操作信号は、公称供給電圧の値に一致する基準電圧が一定であると仮定して、上位の調整システムまたは制御システムを介して決定される。そして、機能モジュール５の出力値としての基準化（換算、スケーリング）された操作信号は、パルス幅変調器２に入力信号２として供給される。既に述べたように、アクチュエータが電動機であると、操作信号は電動機に供給されるアクチュエータ電圧であり、アクチュエータが自動車で使用されると、供給電圧は通常は搭載バッテリ電圧である。
【００２７】
図１の回路装置により、パルス幅変調器２によって制御されるアクチュエータ１のパルス占有率は、時間的に変化する供給直流電圧ＵBat に適合させられる。この作用を、図２のグラフに基づいて説明する。このグラフは図４のＢのグラフに対応している。実線ののこぎり波状カーブは公称供給電圧ＵBat,N のときの経過を示している。操作信号ＵA との交点ｔ１，ｔ２，ｔ３で、パルス幅変調器２は切換え信号を発生する。同じことが最大振幅に達した後で行われる。
【００２８】
供給電圧が破線で示した値ＵBat,N まで低下すると、操作信号ＵA,Ist に関して、パルス占有率ｐが変わらない場合アクチュエータを制御するパルス振幅が同様に値ＵBat,Ist まで低下することになる。従って、所望な操作信号ＵA の代わりに、係数ＳＫだけ小さくなった信号がアクチュエータに供給される。供給電圧の公称値と異なる値の場合にも操作信号ＵA が実際にアクチュエータに供給されるようにするために、所望な操作信号ＵA は図１の機能モジュール５において基準化倍率ＳＫとの掛け算によって操作信号ＵA に基準化し直さなければならない。それによって、図２から判るように、パルス占有率ｐが低下した供給電圧に対応して高められるので、アクチュエータは所望な操作信号によって制御される。
【００２９】
図１に示した機能モジュールは好ましくは、最新の制御装置や調整装置に存在するマイクロプロセッサのプログラムモジュールである。所属のフローチャートが図３に示してある。このフローチャートは図１の回路の説明に基づいて理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  パルス幅変調器に供給された操作電圧を基準化し直すための本発明による機能モジュールのブロック図である。
【図２】  本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図３】  アクチュエータとしての直流モータの電機子電圧の例の操作電圧を基準化し直すためのフローチャートである。
【図４】  パルス幅変調器構造体の公知の原理的な作用を示すためのグラフである。
【図５】  パルス幅変調器構造体の公知の原理的な作用を示すための回路を示す図である。
【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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