(57)【要約】  本発明は、車両内の誘導性負荷（ＺＬ）のための電流レギュレータであって、評価及び制御ユニット（２２）と、誘導性負荷を励磁するために閉成される、誘導性負荷に対して直列に挿入された少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）と、パワースイッチが開放されている場合に誘導性負荷を消磁するフリーホイール装置（１０Ａ）と、誘導性負荷を通る電流（ＩＬ）の電流値を検出する測定装置（２４）とを備える電流レギュレータにおいて、フリーホイール装置（１０Ａ）は、誘導性負荷における少なくとも２つの有効なフリーホイール電圧の間でのスイッチングを可能にする少なくとも１つのスイッチ（ＴＦ１，ＴＦ２）を含み、評価及び制御ユニットは、誘導性負荷を通る電流を、設定目標値の変化に基づいて、駆動信号（ＧＨＳ，ＧＬＳ）によって調整し、駆動信号は、パワースイッチとフリーホイール装置のスイッチとに印加されている、電流レギュレータに関する。
2016538639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内の誘導性負荷のための電流レギュレータであって、
評価及び制御ユニット（２２）と、
前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために閉成される、前記誘導性負荷（ＺＬ）に対して直列に挿入された少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）と、
前記パワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）が開放されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）の消磁を引き起こすフリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、
前記誘導性負荷（ＺＬ）を通る電流（ＩＬ）の実際の電流値を検出する測定装置（２４）と、
を備える電流レギュレータにおいて、
前記フリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）における少なくとも２つの有効なフリーホイール電圧の間でのスイッチングを可能にする少なくとも１つのスイッチ（ＴＦ１，ＴＦ２）を含み、
前記評価及び制御ユニット（２２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を通る電流（ＩＬ）を、設定目標値の変化に基づいて、駆動信号（ＧＨＳ，ＧＬＳ）によって調整し、
前記駆動信号（ＧＨＳ，ＧＬＳ）は、前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）と、前記フリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の前記少なくとも１つのスイッチ（ＴＦ１，ＴＦ２）とに印加されている、
ことを特徴とする電流レギュレータ。
【請求項２】
第１パワースイッチ（Ｔ１）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために第１供給電圧（ＵＢ）、好ましくは正の電圧に接続するハイサイド・スイッチである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ。
【請求項３】
第２パワースイッチ（Ｔ２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために第２供給電圧（ＧＮＤ）、好ましくはグランド電圧に接続するローサイド・スイッチである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ。
【請求項４】
前記誘導性負荷（ＺＬ）に対して並列に接続された第１フリーホイール装置（１０Ａ）は、所定のクランプ電圧を有するクランプダイオード（ＺＤ）と、前記クランプダイオード（ＺＤ）に対して並列に配置された第１スイッチ（ＴＦ１）とを含み、
前記第１スイッチ（ＴＦ１）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１スイッチ（ＴＦ１）が閉成されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）において生じる第２フリーホイール電圧よりも、ほぼ前記クランプダイオード（ＺＤ）の前記所定のクランプ電圧の分だけ高い、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電流レギュレータ。
【請求項５】
第２フリーホイール装置（１０Ｂ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）に対して並列に配置された第１スイッチ（ＴＦ１）と、２つのオーム性抵抗（ＲＧ，ＲＧＳ）とを含み、
第１抵抗（ＲＧ）は、前記第１スイッチ（ＴＦ１）の制御端子（Ｇ）を対応する駆動信号（ＧＨＳ）に接続する駆動電流経路に挿入されており、
第２抵抗（ＲＧＳ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）に接続されている前記第１スイッチ（ＴＦ１）の第１出力端子（Ｓ）を前記第１スイッチ（ＴＦ１）の前記制御端子（Ｇ）に接続し、
前記第１スイッチ（ＴＦ１）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において、前記駆動信号（ＧＨＳ）に依存したフリーホイール電圧が生じる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電流レギュレータ。
【請求項６】
前記第１フリーホイール装置（１０Ａ）又は前記第２フリーホイール装置（１０Ｂ）に対して直列にダイオード（Ｄ）が挿入されており、前記ダイオード（Ｄ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）が励磁されている間、前記第１フリーホイール装置（１０Ａ）又は前記第２フリーホイール装置（１０Ｂ）を通る電流を阻止する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の電流レギュレータ。
【請求項７】
第１パワースイッチ（Ｔ１）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を第１供給電圧（ＵＢ）に接続し、
第２パワースイッチ（Ｔ２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を第２供給電圧（ＧＮＤ）に接続し、
前記評価及び制御ユニット（２２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために２つの前記パワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）を閉成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ。
【請求項８】
第３フリーホイール装置（１０Ｃ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）の一方の端子を前記第１供給電圧（ＵＢ）に接続する第１フリーホイールダイオード（ＤＦ１）と、前記誘導性負荷（ＺＬ）の他方の端子を前記第２供給電圧（ＧＮＤ）に接続する第２フリーホイールダイオード（ＤＦ２）とを含み、
前記第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１パワースイッチ（Ｔ１）又は前記第２パワースイッチ（Ｔ２）のいずれか一方が閉成されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）において生じる第２フリーホイール電圧よりも高い、
ことを特徴とする請求項７に記載の電流レギュレータ。
【請求項９】
第４フリーホイール装置（１０Ｄ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）の一方の端子を前記第１供給電圧（ＵＢ）に接続する第１フリーホイールダイオード（ＤＦ１）と、前記誘導性負荷（ＺＬ）の他方の端子を前記第１供給電圧（ＵＢ）に接続するクランプダイオード（ＺＤ）とを含み、
前記第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１パワースイッチ（Ｔ１）が閉成されていて前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が開放されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）において生じる第２フリーホイール電圧よりも高い、
ことを特徴とする請求項７に記載の電流レギュレータ。
【請求項１０】
前記第１フリーホイールダイオード（ＤＦ１）及び／又は前記第２フリーホイールダイオード（ＤＦ２）は、スイッチとして構成されている、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電流レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の上位概念に記載された、車両内の誘導性負荷のための電流レギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から公知の電流レギュレータでは、誘導性負荷のためのフリーホイールとして、最も簡単な場合には、ダイオードが使用される。フリーホイール電圧を低減すべき場合には、これに代えて電界効果トランジスタを、接続されたダイオードとして使用することも可能である。消磁の持続時間は、実質的に、有効な消去電圧又はフリーホイール電圧によって決まる。この場合には、この電圧が低くなればなるほどプロセスに要する時間が長くなる。インダクタンスにおけるエネルギの迅速な消散と、ひいてはより動的なシステムとを実現するためには、場合によって能動的なクランプが使用される。この場合には基本的に、付加的なツェナーダイオードチェーンを有する接続された出力段が設けられる。ローサイド・レギュレータの例では、このことは、誘導性負荷を励磁するために出力段がグランドに接続され、これによって誘導性負荷にバッテリ電圧が印加されるということを意味する。誘導性負荷を消磁するために出力段がスイッチオフされると、出力側における電圧は、設定されたクランプ電圧まで増加する。そうすると、この電圧において、設定されたクランプ電圧に基づいて出力段が導通状態になり、電流が流れている限りは、この電圧が維持される。この場合には、フリーホイール電圧がバッテリ電圧に依存していることが欠点であるとみなし得る。このことはつまり、バッテリ電圧が高くなればなるほど、その結果として生じるフリーホイール電圧が低くなるということを意味する。バッテリ電圧が低い場合には、非常に高いフリーホイール電圧が生じ、これにより、場合によっては、望まれるよりも迅速に消磁が生じてしまう。
【０００３】
これに代えて、抵抗によって消磁を実施することも可能ではあるが、これにより、消磁時間は電流に強く依存することとなる。上記の方法の別の重大な欠点として、消去素子において局所的に高い損失電力が発生することを挙げることができる。これによって、特にＰＷＭ用途では、多くの場合、熱放散のための追加的な手段が必要となってしまう。
【０００４】
例えば、独国特許第１０２００５０２７４４２Ｂ４号明細書には、誘導性負荷を高速にスイッチングするための回路装置が記載されている。前記回路装置は、少なくとも１つのハイサイド・スイッチを含み、前記ハイサイド・スイッチは、前記負荷に対して直列の被制御区間を備え、第１供給電位を有する第１供給端子と、前記第１供給電位よりも低い第２供給電位を有する第２供給端子との間に配置されており、前記回路装置はさらに、少なくとも１つのフリーホイールダイオードを含み、前記フリーホイールダイオードは、前記ハイサイド・スイッチと前記負荷との間に設けられた第１分岐点に接続されており、前記回路装置はさらに、リミッタダイオードとして構成された少なくとも１つのクランプ回路を含み、前記クランプ回路は、前記ハイサイド・スイッチの制御端子と前記第２供給端子との間に接続されており、前記クランプ回路は、前記ハイサイド・スイッチがスイッチオフされた場合に、前記制御端子に印加される制御電位を所定の電位値に固定するように構成されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これに対して、独立請求項１に記載の特徴を有する、本発明に係る車両用のセンサユニットは、増加されたフリーホイール電圧と「通常の」フリーホイール電圧との間でのスイッチングが可能であるいう利点を有する。本発明の実施形態は、増加されたフリーホイール電圧と、増加されていない通常のフリーホイール電圧との間で状況に応じてスイッチングを行うことにより、設定目標値の変化の識別に基づいて、誘導性負荷を通る電流を動的に閉ループ制御する。このことはつまり、電流レギュレータの設定目標値又は設定目標電流の変化に基づいて、誘導性負荷を消磁させるために、増加されたフリーホイール電圧が使用され、又は、増加されていない通常のフリーホイール電圧が使用される、ということを意味する。広いダイナミクスを実現するために、２つのフリーホイール電圧は、互いに大きく相違している。本発明に係る電流レギュレータの実施形態によれば、有利には、システム全体における損失電力の最適化が可能となる。なぜなら、フリーホイール電圧を、評価及び制御ユニットの設定に応じて設定目標値の変化に基づいて要求に即してスイッチングして、誘導性負荷の所要の消磁に適合させることが可能となるからである。
【０００６】
本発明の実施形態は、車両内の誘導性負荷のための電流レギュレータであって、評価及び制御ユニットと、前記誘導性負荷を励磁するために閉成される、前記誘導性負荷に対して直列に挿入された少なくとも１つのパワースイッチと、前記パワースイッチが開放されている場合に前記誘導性負荷の消磁を引き起こすフリーホイール装置と、前記誘導性負荷を通る電流の実際の電流値を検出する測定装置とを備える電流レギュレータを提供する。本発明によれば、前記フリーホイール装置は、前記誘導性負荷における少なくとも２つの有効なフリーホイール電圧の間でのスイッチングを可能にする少なくとも１つのスイッチを含み、前記評価及び制御ユニットは、前記誘導性負荷を通る電流を、設定目標値の変化に基づいて、駆動信号によって調整し、前記駆動信号は、前記少なくとも１つのパワースイッチと、前記フリーホイール装置の前記少なくとも１つのスイッチとに印加されている。
【０００７】
本発明に係る電流レギュレータの実施形態によれば、例えば、フリーホイール電圧をバッテリ電圧に依存せずに増加させることが可能となり、又は、フリーホイール電圧をバッテリ電圧に比例して増加させることが可能となる。誘導性負荷のフリーホイールは、例えばクランプダイオードによって実現され、クランプダイオードのクランプ電圧は、ダイオードの順方向電圧よりも大きく、クランプダイオードは、例えばツェナーダイオードとして構成されており、このツェナーダイオードに対して並列にスイッチが配置されている。これに代わる形態では、誘導性負荷のフリーホイールがスイッチによって実施され、この場合には、スイッチの両端にかかる電圧を、付加的なオーム性抵抗によって規定することができる。これに代わるさらなる形態では、誘導性負荷のフリーホイールを２つのダイオードによって実現することができ、この場合には、第１ダイオードは、第１供給電圧に接続されており、第２ダイオードは、第２供給電圧に接続されており、２つのパワースイッチは、誘導性負荷に対して直列に配置されており、誘導性負荷を励磁するために閉成される。これに代わるさらなる形態では、誘導性負荷の他方の端子における電圧が同時にスイッチングされる場合に、ダイオードによって第１供給電圧に対してフリーホイールを実施することができる。
【０００８】
これら総ての解決方法は、誘導性負荷を通る電流が閉ループ制御されるという点で共通している。このために、誘導性負荷に対して直列に配置されている少なくとも１つのパワースイッチを規則的な間隔で閉成し、これによって、誘導性負荷の両端にかかる電圧が有効になり、この電圧によって誘導性負荷が励磁される。少なくとも１つのパワースイッチが開放されると、誘導性負荷が消磁される。誘導性負荷を通る電流は、常に測定される。当該電流は、例えば測定抵抗において測定された電圧によって算出することができる。少なくとも１つのパワースイッチの開閉は、評価及び制御ユニットにより、複数の異なる設定値に基づいて実施することができる。従って、各パワースイッチのスイッチオン期間を一定にして、該パワースイッチのスイッチオフ期間を変化させる制御、又は、各パワースイッチのスイッチオフ期間を一定にして、該パワースイッチのスイッチオン期間を変化させる制御とまさしく同様に、一定の周波数と可変のデューティ比とを用いた閉ループ制御が可能である。
【０００９】
従属請求項に記載された手段及び発展形態によって、独立請求項１に記載された、車両内の誘導性負荷のための電流レギュレータの有利な改善が可能である。
【００１０】
特に有利には、第１パワースイッチは、例えば前記誘導性負荷を励磁するために第１供給電圧、好ましくは正の電圧に接続するハイサイド・スイッチとすることができる。第２パワースイッチは、例えば前記誘導性負荷を励磁するために第２供給電圧、好ましくはグランド電圧に接続するローサイド・スイッチとすることができる。前記第１パワースイッチは、例えばＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成することができる。前記第２パワースイッチは、例えばＮＭＯＳ−ＦＥＴとして構成することができる。
【００１１】
本発明に係る電流レギュレータの有利な実施形態では、前記誘導性負荷に対して並列に接続された第１フリーホイール装置は、所定のクランプ電圧を有するクランプダイオードと、前記クランプダイオードに対して並列に配置された第１スイッチとを含むことができる。この実施形態では、前記第１スイッチが開放されている場合には、前記誘導性負荷において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１スイッチが閉成されている場合に前記誘導性負荷において生じる第２フリーホイール電圧よりも、ほぼ前記クランプダイオードの前記所定のクランプ電圧の分だけ高い。
【００１２】
本発明に係る電流レギュレータのこれに代わる実施形態では、第２フリーホイール装置は、前記誘導性負荷に対して並列に配置された第１スイッチと、２つのオーム性抵抗とを含むことができる。この実施形態では、第１抵抗は、前記第１スイッチの制御端子を対応する駆動信号に接続する駆動電流経路に挿入されており、第２抵抗は、前記誘導性負荷に接続されている前記第１スイッチの第１出力端子を前記第１スイッチの前記制御端子に接続する。この実施形態では、前記第１スイッチが開放されている場合には、前記誘導性負荷において、前記駆動信号に依存したフリーホイール電圧が生じる。
【００１３】
本発明に係る電流レギュレータのさらなる有利な実施形態では、前記第１フリーホイール装置又は前記第２フリーホイール装置に対して直列にダイオードを挿入することができ、前記ダイオードは、前記誘導性負荷が励磁されている間、前記第１フリーホイール装置又は前記第２フリーホイール装置を通る電流を阻止する。
【００１４】
本発明に係る電流レギュレータのさらなる有利な実施形態では、第１パワースイッチは、前記誘導性負荷を第１供給電圧に接続することができ、第２パワースイッチは、前記誘導性負荷を第２供給電圧に接続することができ、前記評価及び制御ユニットは、前記誘導性負荷を励磁するために２つの前記パワースイッチを閉成する。
【００１５】
本発明に係る電流レギュレータのさらなる有利な実施形態では、第３フリーホイール装置は、前記誘導性負荷の一方の端子を前記第１供給電圧に接続する第１フリーホイールダイオードと、前記誘導性負荷の他方の端子を前記第２供給電圧に接続する第２フリーホイールダイオードとを含むことができ、前記第１パワースイッチ及び前記第２パワースイッチが開放されている場合には、前記誘導性負荷において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１パワースイッチ又は前記第２パワースイッチのいずれか一方が閉成されている場合に前記誘導性負荷において生じる第２フリーホイール電圧よりも高い。これに代わるさらなる形態では、第４フリーホイール装置は、前記誘導性負荷の一方の端子を前記第１供給電圧に接続する第１フリーホイールダイオードと、前記誘導性負荷の他方の端子を前記第１供給電圧に接続するクランプダイオードとを含むことができる。この形態では、前記第１パワースイッチ及び前記第２パワースイッチが開放されている場合には、前記誘導性負荷において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１パワースイッチが閉成されていて前記第２パワースイッチが開放されている場合に前記誘導性負荷において生じる第２フリーホイール電圧よりも高い。
【００１６】
本発明に係る電流レギュレータのさらなる有利な実施形態では、前記第１フリーホイールダイオード及び／又は前記第２フリーホイールダイオードは、スイッチとして構成することができる。
【００１７】
本発明の複数の実施例が図面に示されており、以下の記載においてより詳細に説明される。図面においては、同一の参照符号は、同一又は同様の機能を実現する部材又は要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車両内の誘導性負荷のための本発明に係る電流レギュレータの第１実施例の概略ブロック図である。
【図２】車両内の誘導性負荷のための本発明に係る電流レギュレータの第２実施例の概略ブロック図である。
【図３】車両内の誘導性負荷のための本発明に係る電流レギュレータの第３実施例の概略ブロック図である。
【図４】車両内の誘導性負荷のための本発明に係る電流レギュレータの第４実施例の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１乃至図４から見て取れるように、車両内の誘導性負荷ＺＬのための本発明に係る電流レギュレータ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの図示された各実施例は、それぞれ、評価及び制御ユニット２２と、誘導性負荷ＺＬを励磁するために閉成される、誘導性負荷ＺＬに対して直列に挿入された少なくとも１つのパワースイッチＴ１，Ｔ２と、パワースイッチＴ１，Ｔ２が開放されている場合に誘導性負荷ＺＬの消磁を引き起こすフリーホイール装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、誘導性負荷ＺＬを通る電流ＩＬの実際の電流値を検出する測定装置２４とを備えている。本発明によれば、フリーホイール装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、誘導性負荷ＺＬにおける少なくとも２つの有効なフリーホイール電圧の間でのスイッチングを可能にする少なくとも１つのスイッチＴＦ１，ＴＦ２を含み、評価及び制御ユニット２２は、誘導性負荷ＺＬを通る電流ＩＬを、設定目標値の変化に基づいて、駆動信号ＧＨＳ，ＧＬＳによって調整し、駆動信号ＧＨＳ，ＧＬＳは、少なくとも１つのパワースイッチＴ１，Ｔ２と、フリーホイール装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの少なくとも１つのスイッチＴＦ１，ＴＦ２とに印加されている。
【００２０】
図１乃至図４からさらに見て取れるように、誘導性負荷ＺＬを通る電流ＩＬは、評価及び制御ユニット２２によって閉ループ制御される。このために、評価及び制御ユニット２２は、対応する駆動信号ＧＬＳ，ＧＨＳによって少なくとも１つのパワースイッチＴ１，Ｔ２を規則的な間隔で閉成し、これによって、誘導性負荷ＺＬの両端にかかる電圧が有効になり、この電圧によって誘導性負荷ＺＬが励磁される。少なくとも１つのパワースイッチＴ１，Ｔ２が開放されると、誘導性負荷ＺＬが消磁される。誘導性負荷ＺＬを通る実際の電流ＩＬの電流値は、常に測定される。電流値の測定は、例えば、測定装置２４によって測定抵抗の両端にかかる電圧を測定し、この電圧から対応する電流値を算出することによって実施される。少なくとも１つのパワースイッチＴ１，Ｔ２の開閉は、評価及び制御ユニット２２により、複数の異なる設定値に基づいて実施することができる。従って、各パワースイッチＴ１，Ｔ２のスイッチオン期間を一定にして、該パワースイッチＴ１，Ｔ２のスイッチオフ期間を変化させる制御、又は、各パワースイッチＴ１，Ｔ２のスイッチオフ期間を一定にして、該パワースイッチＴ１，Ｔ２のスイッチオン期間を変化させる制御とまさしく同様に、設定目標値の変化に基づいて、一定の周波数と可変のデューティ比とを用いた閉ループ制御が可能である。
【００２１】
図１乃至図４からさらに見て取れるように、図示された各実施例では、評価及び制御ユニット２２と、対応する測定抵抗Ｒを備える測定装置２４とが、１つのＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）２０に集積されており、各フリーホイール装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの例えばスイッチ及び／又はダイオード及び／又はツェナーダイオードのような個別の素子は、ＡＳＩＣ２０の外部に配置されている。しかしながら、測定抵抗ＲをＡＳＩＣ２０の外部に配置することも、フリーホイール装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの個別の素子をＡＳＩＣ２０に集積することも可能である。車両におけるトランスミッション制御のローサイド・レギュレータを例にして示した総ての実施例は、トランスミッション制御のハイサイド・レギュレータにも相応にして転用することが可能である。
【００２２】
図１からさらに見て取れるように、車両内の誘導性負荷ＺＬのための本発明に係る電流レギュレータ１Ａの図示された第１実施例では、ローサイド・スイッチとして構成されたパワースイッチＴ２が、誘導性負荷ＺＬに対して直列に配置されている。パワースイッチＴ２は、ＮＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、誘導性負荷ＺＬを、励磁するために第２供給電圧ＧＮＤに接続する。第２供給電圧ＧＮＤは、図示された実施例ではグランド電位に相当する。誘導性負荷ＺＬに対して並列に接続された第１フリーホイール装置１０Ａは、所定のクランプ電圧を有するクランプダイオードＺＤと、クランプダイオードＺＤに対して並列に配置された第１スイッチＴＦ１とを含む。第１スイッチＴＦ１が開放されている場合には、誘導性負荷ＺＬにおいて第１フリーホイール電圧が生じ、第１フリーホイール電圧は、第１スイッチＴＦ１が閉成されている場合に誘導性負荷ＺＬにおいて生じる第２フリーホイール電圧よりも、ほぼクランプダイオードＺＤの所定のクランプ電圧の分だけ高い。図示された実施例では、クランプダイオードＺＤはツェナーダイオードとして構成されており、このツェナーダイオードの降伏電圧は、通常のダイオードの順方向電圧よりも高い。第１スイッチＴＦ１は、図示された実施例ではＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、以下のようにクランプダイオードＺＤに対して並列に接続されている。即ち、第１スイッチＴＦ１が、スイッチオンされた状態では電流を受け取り、当該第１スイッチＴＦ１の両端にかかる電圧だけがフリーホイール電圧に寄与するように、その一方で、第１スイッチＴＦ１が、スイッチオフされた状態ではフリーホイールにおいて遮断し、フリーホイール電流が完全にクランプダイオードＺＤを通って流れるように、接続されている。これにより、フリーホイールにおける電流は、第１スイッチＴＦ１又はクランプダイオードＺＤを通って、正の電圧電位に相当する車載バッテリの第１供給電圧ＵＢへと流れるので、誘導性負荷ＺＬの両端に印加されるフリーホイール電圧は、第１供給電圧ＵＢには依存しなくなる。第１スイッチＴＦ１とクランプダイオードＺＤとからなる並列回路に対して直列に配置されたダイオードＤは、パワースイッチＴ２が導通状態にスイッチングされている場合に、クランプダイオードＺＤ、又は第１スイッチＴＦ１の寄生ダイオードを介して流れる電流を阻止する。
【００２３】
図２からさらに見て取れるように、車両内の誘導性負荷ＺＬのための本発明に係る電流レギュレータ１Ｂの図示された第２実施例では、ローサイド・スイッチとして構成されたパワースイッチＴ２が、誘導性負荷ＺＬに対して直列に配置されている。第１実施例と同様に、パワースイッチＴ２は、ＮＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、誘導性負荷ＺＬを、励磁するために第２供給電圧ＧＮＤに接続する。第２供給電圧ＧＮＤは、グランド電位に相当する。第２フリーホイール装置１０Ｂは、誘導性負荷ＺＬに対して並列に配置された第１スイッチＴＦ１と、２つのオーム性抵抗ＲＧ，ＲＧＳとを含む。第１スイッチＴＦ１は、ここでも第１実施例と同様に、ＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されている。第１抵抗ＲＧは、第１スイッチＴＦ１の制御端子Ｇを対応する駆動信号ＧＨＳに接続する駆動電流経路に挿入されている。第２抵抗ＲＧＳは、誘導性負荷ＺＬに接続されている第１スイッチＴＦ１の第１出力端子Ｓを第１スイッチＴＦ１の制御端子Ｇに接続する。第１スイッチＴＦ１が開放されている場合には、誘導性負荷ＺＬにおいて、駆動信号ＧＨＳに依存したフリーホイール電圧が生じる。本実施例では第１スイッチＴＦ１として使用されているＰＭＯＳ−ＦＥＴは、該ＰＭＯＳ−ＦＥＴのソース・ゲート電圧Ｖｔｈの大きさが所定の閾値を上回ると導通される。ＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されたスイッチＴＦ１を通って電流がソース端子Ｓからドレイン端子Ｄへと流れるフリーホイール時には、このことが常に発生する。なぜなら、一方では、電流が誘導性負荷ＺＬを通って印加され、他方では、ＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されたスイッチＴＦ１のバックワードダイオードが、逆方向に極性付けされているからである。電圧Ｖｔｈは、第２抵抗ＲＧＳの両端で降下する。この場合に第２抵抗ＲＧＳを通って流れる電流は、第１抵抗ＲＧも通って流れるので、ソース端子Ｓにおける電圧は、駆動信号ＧＨＳの振幅と、抵抗ＲＧＳ及びＲＧの両端にかかる電圧とによって決まる。第１実施例と同様に、ソース端子Ｓに対して直列に配置されたダイオードＤは、パワースイッチＴ２が導通状態にスイッチングされている場合に、抵抗ＲＧＳ及びＲＧ、又は第１スイッチＴＦ１の寄生ダイオードを介して流れる電流を阻止する。駆動信号ＧＨＳの振幅が第１供給電圧ＵＢに一致する場合には、誘導性負荷ＺＬに印加されるフリーホイール電圧は、第１供給電圧ＵＢには依存せず、ダイオードの順方向電圧よりも大きい。駆動信号ＧＨＳの振幅が第１供給電圧ＵＢよりも小さい場合には、誘導性負荷ＺＬにおいてより低いフリーホイール電圧が生じる。
【００２４】
図３からさらに見て取れるように、車両内の誘導性負荷ＺＬのための本発明に係る電流レギュレータ１Ｃの図示された第３実施例では、ハイサイド・スイッチとして構成された第１パワースイッチＴ１と、ローサイド・スイッチとして構成された第２パワースイッチＴ２とが、誘導性負荷ＺＬに対して直列に配置されている。第１パワースイッチＴ１は、ＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、誘導性負荷ＺＬを第１供給電圧ＵＢに接続する。第２パワースイッチＴ２は、ＮＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、誘導性負荷ＺＬを第２供給電圧ＧＮＤに接続する。誘導性負荷ＺＬを励磁するために、評価及び制御ユニット２２は、駆動信号ＧＬＳ，ＧＨＳによって２つのパワースイッチＴ１，Ｔ２を閉成する。第３フリーホイール装置１０Ｃは、誘導性負荷ＺＬの一方の端子を第１供給電圧ＵＢに接続する第１フリーホイールダイオードＤＦ１と、誘導性負荷ＺＬの他方の端子を第２供給電圧ＧＮＤに接続する第２フリーホイールダイオードＤＦ２とを含む。第１パワースイッチＴ１及び第２パワースイッチＴ２が開放されている場合には、誘導性負荷ＺＬにおいて第１フリーホイール電圧が生じ、この第１フリーホイール電圧は、第１パワースイッチＴ１又は第２パワースイッチＴ２のいずれか一方が閉成されている場合に誘導性負荷ＺＬにおいて生じる第２フリーホイール電圧よりも高い。従って、これら２つのパワースイッチＴ１，Ｔ２は、相異なるフリーホイール電圧の間でのスイッチングを可能にする第３フリーホイール装置１０Ｃの第１スイッチＴＦ１又は第２スイッチＴＦ２としても機能する。図示された第３フリーホイール装置１０Ｃでは、誘導性負荷ＺＬに印加されるフリーホール電圧は、第１供給電圧ＵＢよりも２つのダイオードの順方向電圧の分だけ高い。この結果、誘導性負荷ＺＬを励磁するための電圧さえも上回る、非常に高いフリーホイール電圧が形成される。この解決方法の利点は、能動的なクランプとは異なり、フリーホイール電圧が第１供給電圧ＵＢに比例するので、閉ループ制御されたシステムにおいてデューティ比が第１供給電圧ＵＢにほんの僅かにしか依存しなくなるということにある。さらには、誘導性負荷ＺＬのエネルギは、有利には実質的に供給電圧ＵＢによって消散され、フリーホイール回路によっては消散されない。この第３フリーホイール装置１０Ｃをさらに変更して、２つのフリーホイールダイオードＤＦ１，ＤＦ２を、評価及び制御ユニット２２によってパワースイッチＴ１，Ｔ２に対して逆位相で駆動されるスイッチによって置き換えることが可能である。これにより、ディスクリート素子における損失電力を有利に低減することが可能となる。
【００２５】
図４からさらに見て取れるように、車両内の誘導性負荷ＺＬのための本発明に係る電流レギュレータ１Ｄの図示された第４実施例では、ハイサイド・スイッチとして構成された第１パワースイッチＴ１と、ローサイド・スイッチとして構成された第２パワースイッチＴ２とが、誘導性負荷ＺＬに対して直列に配置されている。第３実施例と同様に、第１パワースイッチＴ１は、ＰＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、誘導性負荷ＺＬを第１供給電圧ＵＢに接続する。第２パワースイッチＴ２は、ＮＭＯＳ−ＦＥＴとして構成されており、誘導性負荷ＺＬを第２供給電圧ＧＮＤに接続する。誘導性負荷ＺＬを励磁するために、評価及び制御ユニット２２は、駆動信号ＧＬＳ，ＧＨＳによって２つのパワースイッチＴ１，Ｔ２を閉成する。第４フリーホイール装置１０Ｄは、誘導性負荷ＺＬの一方の端子を第１供給電圧ＵＢに接続する第１フリーホイールダイオードＤＦ１と、誘導性負荷ＺＬの他方の端子を第１供給電圧ＵＢに接続するクランプダイオードＺＤとを含む。第１パワースイッチＴ１及び第２パワースイッチＴ２が開放されている場合には、誘導性負荷ＺＬにおいて第１フリーホイール電圧が生じ、この第１フリーホイール電圧は、第１パワースイッチＴ１が閉成されていて第２パワースイッチＴ２が開放されている場合に誘導性負荷ＺＬにおいて生じる第２フリーホイール電圧よりも高い。第４フリーホイール装置１０Ｄでは、フリーホイールダイオードＤＦ１によって第１供給電圧ＵＢに対してフリーホイールが生じる。これと同時に、フリーホイール電圧を増加させるために、誘導性負荷ＺＬの他方の端子を、第４フリーホイール装置１０ＤのスイッチＴＦ１として機能する第１パワースイッチＴ１によってスイッチングすることができる。誘導性負荷ＺＬの当該他方の端子は、基本的に、第１供給電圧ＵＢ又はバッテリコンタクトに固定的に接続されている。誘導性負荷ＺＬの当該他方の端子がスイッチＴＦ１介してバッテリに接続されている場合において、スイッチが閉成されている場合には、フリーホイール電圧は、ほぼダイオードの順方向電圧のまま不変である。フリーホイール電圧を増加させるためには、スイッチＴＦ１を開放するか、又は、高オームにスイッチングすることができる。そうすると、電流は、例えばツェナーダイオードとして、又は、比較的高い電圧を有する別の素子として構成されているクランプダイオードＺＤを通って流れ、フリーホイール電圧は、クランプ電圧の分だけ増加する。
【００２６】
誘導性負荷のための本発明に係る電流レギュレータの各実施形態は、例えば、車両におけるトランスミッション制御のために使用することができる。
【図１】
2016538639.tif 000003
【図２】
2016538639.tif 000004
【図３】
2016538639.tif 000005
【図４】
2016538639.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月24日(2016.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内の誘導性負荷のための電流レギュレータであって、
評価及び制御ユニット（２２）と、
前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために閉成される、前記誘導性負荷（ＺＬ）に対して直列に挿入接続された少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）と、
前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）が開放されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）の消磁を引き起こすフリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、
前記誘導性負荷（ＺＬ）を通る電流（ＩＬ）の実際の電流値を検出する測定装置（２４）と、
を備える電流レギュレータにおいて、
前記フリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）における少なくとも２つのフリーホイール電圧の間でのスイッチングを可能にする少なくとも１つのスイッチ（ＴＦ１，ＴＦ２）を含み、
前記評価及び制御ユニット（２２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を通る電流（ＩＬ）を、設定目標値の変化に基づいて、駆動信号（ＧＨＳ，ＧＬＳ）によって調整し、
前記駆動信号（ＧＨＳ，ＧＬＳ）は、前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）と、前記フリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の前記少なくとも１つのスイッチ（ＴＦ１，ＴＦ２）とに印加されている、
ことを特徴とする電流レギュレータ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）のうちの第１パワースイッチ（Ｔ１）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記誘導性負荷（ＺＬ）を第１供給電圧（ＵＢ）の供給点に接続するハイサイド・スイッチである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ。
【請求項３】
前記第１供給電圧（ＵＢ）は、正の電圧である、
ことを特徴とする請求項２に記載の電流レギュレータ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）のうちの第２パワースイッチ（Ｔ２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記誘導性負荷（ＺＬ）を第２供給電圧（ＧＮＤ）の供給点に接続するローサイド・スイッチである、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電流レギュレータ。
【請求項５】
前記第２供給電圧（ＧＮＤ）は、グランド電圧である、
ことを特徴とする請求項４に記載の電流レギュレータ。
【請求項６】
前記評価及び制御ユニット（２２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）を閉成する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の電流レギュレータ。
【請求項７】
前記誘導性負荷（ＺＬ）に対して並列に接続された前記フリーホイール装置（１０Ａ）は、所定のクランプ電圧を有するクランプダイオード（ＺＤ）と、前記クランプダイオード（ＺＤ）に対して並列に配置された前記スイッチ（ＴＦ１）とを含み、
前記スイッチ（ＴＦ１）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記スイッチ（ＴＦ１）が閉成されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）において生じる第２フリーホイール電圧よりも、前記クランプダイオード（ＺＤ）の前記所定のクランプ電圧の分だけ高い、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電流レギュレータ。
【請求項８】
前記フリーホイール装置（１０Ｂ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）に対して並列に配置された前記スイッチ（ＴＦ１）と、第１及び第２抵抗（ＲＧ，ＲＧＳ）とを含み、
前記第１抵抗（ＲＧ）は、前記スイッチ（ＴＦ１）の制御端子（Ｇ）に、対応する駆動信号（ＧＨＳ）を供給するための駆動電流経路に挿入接続されており、
前記第２抵抗（ＲＧＳ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）に接続されている前記スイッチ（ＴＦ１）の第１出力端子（Ｓ）を前記スイッチ（ＴＦ１）の前記制御端子（Ｇ）に接続し、
前記スイッチ（ＴＦ１）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において、前記駆動信号（ＧＨＳ）に依存したフリーホイール電圧が生じる、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電流レギュレータ。
【請求項９】
前記フリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ）に対して直列にダイオード（Ｄ）が挿入接続されており、前記ダイオード（Ｄ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）が励磁されている間、前記フリーホイール装置（１０Ａ，１０Ｂ）を通る電流を阻止する、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の電流レギュレータ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）として、第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が備えられ、
前記第１パワースイッチ（Ｔ１）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記誘導性負荷（ＺＬ）を第１供給電圧（ＵＢ）の供給点に接続するためのハイサイド・スイッチであり、
前記第２パワースイッチ（Ｔ２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記誘導性負荷（ＺＬ）を第２供給電圧（ＧＮＤ）の供給点に接続するためのローサイド・スイッチであり、
前記フリーホイール装置（１０Ｃ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）の一方の端子を前記第１供給電圧（ＵＢ）の供給点に接続する第１フリーホイールダイオード（ＤＦ１）と、前記誘導性負荷（ＺＬ）の他方の端子を前記第２供給電圧（ＧＮＤ）の供給点に接続する第２フリーホイールダイオード（ＤＦ２）とを含み、
前記第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１パワースイッチ（Ｔ１）又は前記第２パワースイッチ（Ｔ２）のいずれか一方が閉成されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）において生じる第２フリーホイール電圧よりも高い、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのパワースイッチ（Ｔ１，Ｔ２）として、第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が備えられ、
前記第１パワースイッチ（Ｔ１）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記誘導性負荷（ＺＬ）を第１供給電圧（ＵＢ）の供給点に接続するためのハイサイド・スイッチであり、
前記第２パワースイッチ（Ｔ２）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）を励磁するために前記誘導性負荷（ＺＬ）を第２供給電圧（ＧＮＤ）の供給点に接続するためのローサイド・スイッチであり、
前記フリーホイール装置（１０Ｄ）は、前記誘導性負荷（ＺＬ）の一方の端子を前記第１供給電圧（ＵＢ）の供給点に接続する第１フリーホイールダイオード（ＤＦ１）と、前記誘導性負荷（ＺＬ）の他方の端子を前記第１供給電圧（ＵＢ）の供給点に接続するクランプダイオード（ＺＤ）とを含み、
前記第１パワースイッチ（Ｔ１）及び前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が開放されている場合には、前記誘導性負荷（ＺＬ）において第１フリーホイール電圧が生じ、前記第１フリーホイール電圧は、前記第１パワースイッチ（Ｔ１）が閉成されていて前記第２パワースイッチ（Ｔ２）が開放されている場合に前記誘導性負荷（ＺＬ）において生じる第２フリーホイール電圧よりも高い、
ことを特徴とする請求項１に記載の電流レギュレータ。
【請求項１２】
前記第１フリーホイールダイオード（ＤＦ１）及び前記第２フリーホイールダイオード（ＤＦ２）の少なくとも一方は、スイッチとして構成されている、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電流レギュレータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
これに対して、独立請求項１に記載の特徴を有する、本発明に係る車両内の誘導性負荷のための電流レギュレータは、増加されたフリーホイール電圧と「通常の」フリーホイール電圧との間でのスイッチングが可能であるいう利点を有する。本発明の実施形態は、増加されたフリーホイール電圧と、増加されていない通常のフリーホイール電圧との間で状況に応じてスイッチングを行うことにより、設定目標値の変化の識別に基づいて、誘導性負荷を通る電流を動的に閉ループ制御する。このことはつまり、電流レギュレータの設定目標値又は設定目標電流の変化に基づいて、誘導性負荷を消磁させるために、増加されたフリーホイール電圧が使用され、又は、増加されていない通常のフリーホイール電圧が使用される、ということを意味する。広いダイナミクスを実現するために、２つのフリーホイール電圧は、互いに大きく相違している。本発明に係る電流レギュレータの実施形態によれば、有利には、システム全体における損失電力の最適化が可能となる。なぜなら、フリーホイール電圧を、評価及び制御ユニットの設定に応じて設定目標値の変化に基づいて要求に即してスイッチングして、誘導性負荷の所要の消磁に適合させることが可能となるからである。
【国際調査報告】
2016538639.tif 000007
2016538639.tif 000008
2016538639.tif 000009
2016538639.tif 000010