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Die
vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Signalerfassungsvorrichtung
und ein Signalerfassungsverfahren, die in einer Lastansteuervorrichtung
verwendet werden, die einen Strom zu einer induktiven Last durch
abwechselndes Ein- und Ausschalten der Stromzufuhr durch ein Schaltelement steuert,
um die Last anzusteuern.
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Die
JP-2001171688A offenbart eine A/D-Wandlung von Strömen, die
Spulen eines Ladegenerators zugeführt werden. Weiterhin offenbaren die
US 5,521,486 (JP-7-184330A) und die JP-6-70599A
eine A/D-Wandlung von Strömen
und anderen Parametern in einem Generator für elektrische Energie, um eine
Anomalie durch eine CPU zu überwachen.
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Jedoch
führt ein
Versuch, viele Erfassungsparameter unter Verwendung einer CPU wie
in den vorhergehenden Technologien zu überwachen, um eine Anomalie
in einer Vorrichtung zu erfassen, zwangsläufig zu einem Erhöhen der
Abmessung von A/D-Wandlerschaltungen und I/O- bzw. Eingabe/Ausgabeschaltungen.
Demgemäß erhöhen sich
die Abmessungen von Elementen, wie zum Beispiel einem Mikrocomputer,
der eine CPU beinhaltet, was zu einer Erhöhung von Kosten führt. In
dem Fall eines Erfassens einer Anomalie einer Vorrichtung, die in
verhältnismäßig heißen Umgebungen
verwendet wird, wie zum Beispiel einem Generator für elektrische
Energie, der in ein Fahrzeug eingebaut ist, kann auf Grund eines
Leckstroms von Schaltungselementen eine Störung auftreten. Weiterhin ist
es erforderlich, dass Schaltungen, die in ein Fahrzeug eingebaut sind,
eine sehr hohe Zuverlässigkeit
aufweisen, und eine Erhöhung
der Schaltungsabmessung würde
die Zuverlässigkeit
nachteilig beeinträchtigen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, wirksam mehrere
Signale, die während eines
Betriebs einer Lastansteuervorrichtung zum Ansteuern von induktiven
Lasten erzeugt werden, mit einem einfachen Aufbau zu erfassen.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 bzw. 9 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert eine Signalerfassungsvorrichtung
einen Strom zu einer induktiven Last durch Unterbrechen eines Stroms
durch ein Schaltelement, um die Last anzusteuern. Die Signalerfassungsvorrichtung erfasst
den Strom, der durch die Last fließt, und eine andere Zustandsgröße als den
Strom. Die Signalerfassungsvorrichtung weist eine A/D-Wandlerschaltung
auf, die den erfassten Strom und die erfasste Zustandsgröße einer
A/D-Wandlung unterzieht. Die A/D-Wandlerschaltung führt eine
A/D-Wandlung des erfassten Stroms durch, wenn der Strom der induktiven
Last zugeführt
wird, und führt
eine A/D-Wandlung der erfassten Zustandsgröße durch, wenn der Strom der
induktiven Last nicht zugeführt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
elektrischen Stromlaufplan eines Fahrzeugsystems zum Erzeugen von
elektrischer Energie gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 schematisch
einen elektrischen Stromlaufplan eines Aufbaus der Hauptschaltungselemente
eines Reglers;
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3 eine
schematische Schnittansicht des Reglers als ein LSI auf einem Halbleiterniveau;
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4 ein
Zeitablaufsdiagramm von Spannungswellenformen und dergleichen von
verschiedenen Signalen, die in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung entwickelt werden;
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5A einen
elektrischen Stromlaufplan eines Ersatzschaltbilds einer Energieversorgungsleitung
in dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5B eine
schematische Schnittansicht einer Halbleiterstruktur eines FET in
dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 einen
elektrischen Stromlaufplan einer Auswahleinrichtung; und
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7 ein
Zeitablaufsdiagramm von Spannungswellenformen, die von der in 6 gezeigten Auswahleinrichtung
erzeugt werden.
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Es
wird auf 1 verwiesen. Ein Fahrzeugsystem
zum Erzeugen von elektrischer Energie beinhaltet einen Regler 1 als
eine Lastansteuervorrichtung und eine Signalerfassungsvorrichtung
und einen Fahrzeuggenerator (Wechselrichter) 2 für elektrische
Energie. Der Regler 1 ist vorgesehen, um eine Spannung
eines Ausgangsanschlusses (B-Anschlusses) des Fahrzeuggenerators 2 derart
zu steuern, dass sie gleich einem vorbestimmten Regelspannungs-Einstellwert
(zum Beispiel 14 V) wird.
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Der
Fahrzeuggenerator 2 weist auf: dreiphasige Ständerspulen 3a, 3b, 3c,
die in einem Ständer enthalten
sind; eine Gleichrichterschaltung 4, die vorgesehen ist,
um eine Vollwelle auf dreiphasigen Ausgängen dieser Ständerspulen 3a bis 3c gleichzurichten;
und eine Erregungsspule 5 (induktive Last), die in einem
Läufer
enthalten ist. Der Fahrzeuggenerator 2 wird von einem Antrieb
eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) drehbar angesteuert. Sein Ausgangsspannungssteuern
wird von dem Regler 1 durch Unterbrechen, das heißt abwechselndes
Ein- und Ausschalten, eines elektrischen Stroms zu der Erregungsschaltung 5 durchgeführt. Der
Ausgangsanschluss (B-Anschluss) des Generators ist mit einer Energieversorgungsquelle 7,
die eine Batterie beinhaltet, über
eine Energieversorgungsleitung 6 verbunden. Ein Ladestrom
wird der Energieversorgungsquelle 7 von dem B-Anschluss
zugeführt.
Die Energieversorgungsquelle führt über die
Energieversorgungsleitung 6 jedem Teil elektrische Energie
VB von 14 V zu.
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In
dem Regler 1 sind die Drains von N-Kanal-MOSFETs (Schaltelementen) 8 und 9 mit
der Energieversorgungsleitung 6 verbunden und ist die Source
des FET 8 über
einen Steueranschluss C mit der Erregungsspule 5 des Generators 2 verbunden und über eine
Freilaufdiode 10 mit Masse verbunden. Die Source des FET 9 ist über einen
Widerstand 11 mit Masse verbunden, um einen Strom zu erfassen, und
ebenso mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 12 verbunden,
der ein Spannungspuffer bildet. Die Gates der FETs 8 und 9 sind
gemeinsam verbunden und ihnen wird über einen Treiber 13 ein
Steuersignal zugeführt.
Das Verhältnis
von Strömen,
die durch die FETs 8 und 9 fließen, wird
zum Beispiel auf ungefähr
1000 zu 1 eingestellt. Deshalb wird, wenn der FET 89 eingeschaltet
wird, ein Strom von der Energieversorgungsquelle der Erregungsspule 5 des
Generators 2 zugeführt,
wobei zu dieser Zeit der Strom mit einem Verhältnis von 1 zu 1000 durch die
FETs 9 und 8 fließt und dem Widerstand 11 zugeführt wird.
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Die
Energieversorgungsleitung 6 ist über eine Reihenschaltung von
Widerständen 14 und 15 mit
Masse verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände 14 und 15 ist über eine Glättungsschaltung 16 mit
dem nicht invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 17 verbunden,
um einen Betriebszustand zu erfassen. Die Glättungsschaltung 16 weist
einen Kondensator zum Glätten
und eine CR-Integrationsschaltung auf. Der Operationsverstärker 17 bildet
einen nicht invertierenden Verstärker.
Sein Ausgangsanschluss ist über
eine Reihenschaltung von Widerständen 18 und 19 mit
Masse verbunden und der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände 18 und 19 ist
mit seinem invertierenden Eingangsanschluss verbunden.
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Zwischen
der Energieversorgung VB und Masse ist ein Temperatursensor 22,
der eine Reihenschaltung einer Stromquelle 20 und mehreren
Dioden 21 aufweist, angeschlossen, um einen Temperaturzustand
zu erfassen. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Stromquelle 20 und
der Anode der Dioden 21 ist mit dem nicht invertierenden
Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 23 verbunden.
Der Operationsverstärker 23 bildet ähnlich dem Operationsverstärker 17 einen
nicht invertierenden Verstärker.
Sein Ausgangsanschluss ist über
eine Reihenschaltung von Widerständen 24 und 25 mit Masse
verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände 24 und 25 ist
mit seinem invertierenden Eingangsanschluss verbunden.
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Der
Temperatursensor 22 ist derart aufgebaut, dass ein sich
geteiltes Potential an dem gemeinsamen Verbindungspunkt mit der
Stromquelle 20 in Übereinstimmung
mit Temperaturen auf Grund von Temperaturcharakteristiken der Dioden 21 ändert. Der
Temperatursensor 22 ist in der Nähe des FET 8 angeordnet,
um den Temperaturzustand des FET 8 zu erfassen, welcher
eine primäre
Wärmequelle
ist.
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Ausgangsanschlüsse der
Operationsverstärker 12, 23 und 17 sind
gemeinsam mit dem Eingangsanschluss einer A/D-Wandlerschaltung 29 über Analogschalter 26, 27 bzw. 28 verbunden.
Ein Ein/Aussteuern der drei analogen Schalter 26, 27 und 28 wird
durch Auswählen
von Signalen a, b und c durchgeführt,
die aus einer Auswahleinrichtung 30 ausgegeben werden.
Die gleichen Steuersignale, wie diejenigen zu dem Treiber 13,
werden der Auswahleinrichtung 30 zugeführt. Eine Energieversorgung VCC
von zum Beispiel 5 V wird den Operationsverstärkern 12, 17 und 23 und
der A/D-Wandlerschaltung 29 zugeführt.
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Die
A/D-Wandlerschaltung 29 weist Ausgangssignale von 8 Bits
auf und 8-Bit-Daten,
die einer A/D-Wandlung unterzogen werden, werden aus einem Register 31 ausgegeben.
Die Auswahlsignale a, b und c, die aus der Auswahleinrichtung 30 ausgegeben
werden, werden dem Register 31 zugeführt. Wenn irgendeines von diesen
aktiv wird, wird ein Bereich zum Speichern von Daten, die aus der A/D-Wandlerschaltung 29 ausgegeben
werden, umgeschaltet.
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Ausgangsdaten
des Registers 31 werden einem parallelen Eingangsanschluss
einer Parallel/Seriell- bzw. P/S-Wandlerschaltung 32 zugeführt. Die Parallel/Seriell-Wandlerschaltung 32 wandelt
parallele 8-Bit-Daten, die aus dem Register 31 ausgegeben werden,
zu seriellen Daten und gibt dann die gewandelten Daten zu der Basis
eines NPN-Transistors 33 aus. Der Transistor 33 bildet
einen Treiber 50 für
eine serielle Kommunikation aus, wobei sein Kollektor über eine
Diode 34 und einen Widerstand 35 der Energieversorgung
VB zugeführt
wird und sein Emitter an Masse gelegt ist. Der Kollektor des Transistors 33 ist
mit dem seriellen Eingangsanschluss SI einer ECU 37, welche
eine Bestimmungsverarbeitung durchführt, über einen seriellen Ausgangsanschluss SO
des Reglers 1 und eine Kommunikationsleitung 36 verbunden.
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Die
ECU 37 ist entfernt von dem Regler 1 über die
Kommunikationsleitung 36 angeordnet. In dem Inneren der
ECU 37 ist der Eingangsanschluss (+) eines Komparators 38 mit
einem seriellen Eingangsanschluss SI verbunden. Eine Referenzspannung
Vref wird dem Eingangsanschluss (–) des Komparators 38 zugeführt. Der
Ausgangsanschluss des Komparators 38 ist mit dem seriellen
Eingangsanschluss einer Seriell/Parallel- bzw. S/P-Wandlerschaltung 39 verbunden.
Die Seriell/Parallel-Wandlerschaltung 39 wandelt serielle
Daten, die von dem Komparator 38 eingegeben werden, zu
parallelen Daten und gibt die parallelen Daten zu einer CPU 40 aus,
welcher einen Stromwert berechnet.
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Die
Schaltungen des Reglers 1 sind angeordnet, wie es in 2 gezeigt
ist. Auf der linken Seite in 2 ist der
FET 8 angeordnet, der die größte Wärmemenge erzeugt, und in einigem
Abstand von dem FET 8 sind drei Operationsverstärker 12, 17 und 23 aneinander
angrenzend angeordnet. Auf der rechten Seite von diesen sind die
A/D-Wandlerschaltung 29 und das Register 31 angeordnet.
Auf der weiteren rechten Seite von diesen sind der Transistor 33,
die Diode 34 und der Widerstand 35 angeordnet,
die den Kommunikationstreiber 50 bilden.
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Die
Schaltungen des Reglers 1 sind auf einem SOI- bzw. Silizium-auf-Isolator-Substrat 42 ausgebildet,
das einen vergrabenen Oxidfilm (SiO2) 41 aufweist,
wie es in 3 gezeigt ist. 3 zeigt
lediglich einen Teil von Schaltungen, die den FET 8 und die
Operationsverstärker 12, 17 und 23 bilden.
Sie sind durch Vergraben von Oxidfilmmaterialien 44 in Gräben 43,
die den vergrabenen Oxidfilm 41 erreichen, in grabengetrennten
Bereichen ausgebildet. Demgemäß sind die
Operationsverstärker 12, 17 und 23,
die angrenzend angeordnet sind, elektrisch voneinander isoliert.
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Das
vorhergehende Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung führt
den folgenden Betrieb durch, welcher in 4 gezeigt
ist. Das Steuersignal wird, wie es in (a) in 4 gezeigt
ist, ausgegeben, um sich abwechselnd in einem vorbestimmten Verhältnis einer
Periode eines hohen Pegels und einer Periode eines niedrigen Pegels
zu ändern.
Daher wird ein elektrischer Strom zu der Erregungsspule 5 des
Fahrzeuggenerators 2 in einer Periode von zum Beispiel
ungefähr
5 bis 10 ms unterbrochen. Der Ausgangszyklus des Steuersignals wird
auf ungefähr 1/10
einer Zeitkonstante des Läufers
des Generators 2 eingestellt, der die Erregungsspule 5 beinhaltet. Genauer
gesagt wird, während
sich der Antrieb dreht, ein Strom, der der Erregungsspule 5 zugeführt wird, gesteuert,
wie es zuvor beschrieben worden ist, um eine erzeugte Spannung des
Generators 2 zu steuern, so dass sie gleich einer Spannung
VB (= 14 V) der Energieversorgungsquelle 7 wird.
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Wie
es in (b) in 4 gezeigt ist, wird in einer Periode
eines hohen Pegels des Steuersignals, in welchem ein Strom der Erregungsspule 5 zugeführt wird,
die Auswahleinrichtung 30 ein Auswahlsignal a aktivieren,
so dass lediglich der analoge Schalter 26 eingeschaltet
wird. Unmittelbar, nachdem sich das Steuersignal von dem hohen Pegel
zu einem niedrigen Pegel ändert,
aktiviert es lediglich das Auswahlsignal b und aktiviert nach einigem
Verstreichen einer Zeit lediglich ein Auswahlsignal c, was daher
Ausgangszustände
des Auswahlsignals ändert.
Wenn sich der FET 8 einschaltet, wie es in (c) in 4 gezeigt
ist, beginnt sich ein Strom, der durch die Erregungsspule 5 fließt, auf
Grund seiner Induktanz allmählich
zu erhöhen.
Er erreicht Spitzen, unmittelbar bevor sich der FET 8 von
einem eingeschalteten zu einem ausgeschalteten Zustand ändert, und
wenn sich der FET ausschaltet, fließt ein nacheilender Strom über die
Freilaufdiode 10 und ein Strompegel verringert sich.
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Während der
FET 8 eingeschaltet ist, wird, da das Ausgangssignal des
Operationsverstärkers 12 dem
Eingangsanschluss der A/D-Wandlerschaltung 28 über den
analogen Schalter 26 zugeführt wird, ein leitender Strom
der Erregungsspule 5 einer A/D-Wandlung durch die A/D-Wandlerschaltung 29 unterzogen.
Die digitalen Daten werden über
das Register 31, die Parallel/Seriell-Wandlerschaltung 32 und den
Kommunikationstreiber 50 zu der ECU 37 übertragen.
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Die
CPU 40 der ECU 37 erfasst einen Stromwert Is,
der einer A/D-Wandlung unterzogen wird, unmittelbar nachdem das
Steuersignal den hohen Pegel annimmt, und das Zuführen des
Stroms zu der Erregungsspule 5 wird gestartet, und einen
Stromwert Ie, der einer A/D-Wandlung unterzogen wird, unmittelbar
bevor sich das Steuersignal von dem hohen Pegel zu dem niedrigen
Pegel ändert,
das heißt,
die Erregungsspule 5 wird abgeregt. Die CPU 40 berechnet
einen Mittelwert des Stroms unter Verwendung des Mittelungsausdrucks,
das heißt,
I = (Is + Ie)/2.
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Genauer
gesagt kann, wie es in (c) in 4 gezeigt
ist, da ein leitender Strom der Erregungsspule 5 allmählich gemäß ihrer
Induktanz geändert
wird, ein zweckmäßig erfasster
Stromwert I durch Mitteln des niedrigen Stromwerts Is, unmittelbar
nachdem das Zuführen
gestartet worden ist, und des Stromwerts Ie unmittelbar vor dem
Abregen erzielt werden.
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Wie
es in (d) in 4 gezeigt ist, steigen Temperaturen
des FETs 8, die von dem Temperatursensor 22 erfasst
werden, welche sich ändern,
wenn sich ein leitender Strom der Erregungsspule 5 ändert, in
einer Periode an, während
welcher der Strom über den
FET 8 fließt,
und fallen in einer Periode, während welcher
kein Strom durch den FET 8 fließt. Wenn das Auswahlsignal
b, das von der Auswahleinrichtung 30 ausgegeben wird, wenn
der FET 8 ausgeschaltet wird, aktiv wird, wird das Ausgangssignal
des Operationsverstärkers 23 dem
Eingangsanschluss der A/D-Wandlerschaltung 29 über den
analogen Schalter 27 zugeführt. Die Temperatur, die von
dem Temperatursensor 22 erfasst wird, wird einer A/D-Wandlung unterzogen,
bevor sie zu der ECU 37 übertragen wird. Demgemäß wird eine
Temperaturerfassung durchgeführt,
wenn die Temperatur, die von dem Temperatursensor 22 erfasst
wird, einen hohen Wert zeigt, wenn der FET 8 eine hohe
Wärme erzeugt,
unmittelbar nachdem der FET 8 ausgeschaltet worden ist.
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Dann
wird, wenn das Auswahlsignal c, das aus der Auswahleinrichtung 30 ausgegeben
wird, aktiv wird, das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 17 dem
Eingangsanschluss der A/D-Wandlerschaltung 29 über den
analogen Schalter 28 zugeführt. Die Spannung VB wird einer
A/D-Wandlung unterzogen, bevor sie zu der ECU 37 übertragen
wird.
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Die
Auswahleinrichtung 30 kann aufgebaut sein, wie es in 6 gezeigt
ist, um die Auswahlsignale a, b und c zu erzeugen, wie es in 7 gezeigt ist.
Genauer gesagt beinhaltet die Auswahleinrichtung 30 UND-Gatter 30a, 30b, 30c,
einen Taktsignalgenerator 30d und einen Zähler 30R.
Der Generator 30d teilt eine Frequenz der Taktsignale CLK,
um ein Taktsignal bei einer festen Frequenz zu erzeugen, welches
an die UND-Gatter 30a, 30b und 30c angelegt
wird. Das UND-Gatter 30a erzeugt
das Auswahlsignal a als Reaktion auf das Taktsignal, wenn das Steuersignal
hoch ist, das heißt,
der FET 8 eingeschaltet ist.
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Der
Zähler 30e zählt die
Taktsignale CLK, nachdem sich das Steuersignal von hoch zu niedrig geändert hat,
und erzeugt ein Ausgangssignal "1" eines hohen Pegels,
nachdem er eine vorbestimmte Anzahl von Taktsignalen CLK gezählt hat.
Der Zähler 30e kann
das Taktsignal an Stelle der Taktsignale CLK zählen. Das UND-Gatter erzeugt das
Auswahlsignal b als Reaktion auf das Taktsignal, wenn das Steuersignal
niedrig ist und das Ausgangssignal des Zählers 30e niedrig
("0") ist. Das UND-Gatter 30c erzeugt
das Auswahlsignal c als Reaktion auf das Taktsignal, wenn das Steuereignal
niedrig ist und das Ausgangssignal des Zählers 30e hoch ("1") ist.
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Der
FET 8 ist, wie es in 5B gezeigt
ist, auf einem Halbleitersubstrat 52 ausgebildet, das auf einer
Wärmesenke 51 befestigt
ist. Die Drain- und die Sourcebereiche des FET 8 sind durch
Leiter 53 und 54, die externe Anschlüsse sind,
und Drähte 55 und 56 verbunden.
Der gesamte FET 8 ist mit einem Harz 57 vergossen.
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Als
Ergebnis beinhaltet, wie es in 5A gezeigt
ist, die Energieversorgungsleitung 6 Widerstandskomponenten,
wie zum Beispiel den Leiter 53 und den Draht 55,
wenn der FET 8 eingeschaltet ist und die Erregungsspule 5 erregt
ist. Deshalb verringert sich die Quellenspannung VB auf Grund der
vorhergehenden Widerstandskomponenten. Deshalb wird ein Erfassen
der Quellenspannung VB in einer Periode durchgeführt, während welcher, wie es in (c) in 4 gezeigt
ist, der FET 8 in dem ausgeschalteten Zustand ist. In diesem
Zustand ist die Erregungsspule 5 nicht erregt und entwickelt
sich nicht der Spannungsabfall in der Spannung VB, wie es in (e)
in 4 gezeigt ist.
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Wie
es zuvor beschrieben worden ist, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der Strom, der durch die Erregungsspule 5 des Generators 2 fließt, als
ein analoges Spannungssignal durch den FET 9 und den Widerstand 11 erfasst.
Weiterhin werden die Quellenspannung VB und die Temperatur des Reglers 1,
die sich ändern,
wenn ein Strom der Erregungsspule 5 zugeführt wird,
als analoge Spannungssignale durch die Widerstände 1 und 15 bzw.
den Temperatursensor 22 erfasst. Wenn diese analogen Spannungssignale durch
die gemeinsame oder einzige A/D-Wandlerschaltung 29 einer
A/D-Wandlung unterzogen werden, wird das erfasste Spannungssignal
für den Strom
einer A/D-Wandlung
in einer Periode unterzogen, während
welcher der FET 8 eingeschaltet ist, während die Spannungssignale,
die der Spannung VB und der Temperatur entsprechen, einer A/D-Wandlung
in einer Periode unterzogen werden, während welcher der FET 8 ausgeschaltet
ist. Das heißt,
da eine A/D-Wandlerschaltung 29 mehrere analoge Spannungssignale
während
einer A/D-Wandlung auf eine zweigeteilte Weise unterziehen kann,
kann eine Erhöhung
einer Schaltungsabmessung des Reglers 1 unterdrückt werden,
was zu einer Erhöhung
der Zuverlässigkeit
und der Verringerung von Kosten beiträgt.
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Da
die Spannung VB und die Temperatur einer A/D-Wandlung in einer Periode
unterzogen werden, während
welcher der FET 8 ausgeschaltet ist, und kein aktiver Strom
der Erregungsspule 5 zugeführt wird, kann der Strom kaum
ein Grund einer Störung
werden, so dass eine Erfassungsgenauigkeit erhöht werden kann. Die analogen
erfassten Signale der Spannung VB und der Temperatur werden durch die
Operationsverstärker 23 und 17 eingestellt,
so dass ein Spannungspegel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
fällt.
Deshalb wird das Eingangssignal an der A/D-Wandlerschaltung 29 derart
eingestellt, dass es innerhalb ungefähr des gleichen Bereichs fällt, so
dass die A/D-Wandlung wirksam durchgeführt werden kann.
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Weiterhin
werden gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Betriebsenergieversorgung der A/D-Wandlerschaltung 29 und
eine Betriebsenergieversorgung der Operationsverstärker 12, 17 und 23 gemeinsam
als die Energieversorgung VCC verwendet. Deshalb ist auch dann,
wenn die Energieversorgungsquelle 7 Temperaturcharakteristiken
aufweist, ihr Einfluss ausgelöscht
und dehnt sich nicht nur lediglich zu der A/D-Wandlung 29 aus,
so dass eine Erfassungsgenauigkeit erhöht werden kann.
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Da
die Operationsverstärker 12, 17 und 23 jeweils
in grabengetrennten Bereichen auf dem SOI-Substrat 42 ausgebildet
sind, übt
ihr nahes Anordnen keinen Einfluss auf einen gegenseitigen Verstärkungsbetrieb
aus, so dass die Schaltungsabmessung verkleinert werden kann. Weiterhin
können,
da sie in einem Bereich, in welchem ihre jeweiligen Betriebstemperaturen
im Wesentlichen gleich sind, nahe angeordnet sind, ihre Verstärkungsbetriebe
stabilisiert werden, um Verstärkungsänderungen
zu beseitigen.
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Die
CPU 40 der ECU 37 berechnet den Stromwert I durch
Mitteln von A/D-Wandlungswerten, die
während
zwei Stromerfassungen erzielt werden, unmittelbar nachdem der FET 8 eingeschaltet
worden ist, und unmittelbar, bevor er ausgeschaltet wird. Als Ergebnis
kann auch dann, wenn die Stromwerte auf Grund der Induktanz der
Erregungsspule 6 schwanken, ein zweckmäßiger Wert erlangt werden. Außerdem ist
es, da digitale Daten, die von der A/D-Wandlerschaltung 29 gewandelt
werden, durch eine serielle Kommunikation über den Kommunikationstreiber 50 zu
der ECU 37 übertragen
werden, weniger wahrscheinlich, das Rauschen, das während eines
Betriebs des Reglers 1 erzeugt wird einen Einfluss auf
die Datenübertragungsform
ausübt.
Weiterhin sind der Regler 1 und die CPU 40 getrennt
voneinander angeordnet, um dadurch zu verringern, dass sich ein
thermischer Einfluss während
eines Betriebs des Reglers 1 zu der CPU 40 ausdehnt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht lediglich auf das vorhergehende
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschränkt, sondern kann auf viele
verschiedene Weisen ausgestaltet werden.
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Zum
Beispiel kann eine Steuerschaltung, die die Steuersignale zu dem
FET 8 ausgibt, die ECU 37 oder eine Steuerschaltung
sein, die sich von der ECU 37 unterscheidet. Das Schaltelement
für die
Erregungsspule 5 ist nicht auf dem N-Kanal-MOSFET 8 beschränkt, sondern
kann ein P-Kanal-MOSFET, ein Bipolartransistor oder ein IGBT sein.
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Eine
Funktion einer Stromberechnung, die von der CPU 40 durchgeführt wird,
kann in dem Regler 1 enthalten sein. Demgemäß kann eine
Funktion zum Durchführen
einer seriellen Kommunikation vorgesehen sein, wenn es erforderlich
ist. Die induktive Last ist nicht auf die Erregungsspule 5 des
Generators 2 für
elektrische Energie des Fahrzeugs beschränkt. Zustandsgrößen, die
andere Erfassungsziele als Ströme
sind, sind nicht auf Spannungen und Temperaturen beschränkt.
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Eine
zuvor beschriebene erfindungsgemäße Signalerfassungsvorrichtung
erfasst als analoge Spannungssignale einen Strom, der durch eine
Erregungsspule eines Generators für elektrische Energie fließt, eine
Quellenspannung und eine Temperatur eines Reglers, die sich ändern, wenn
ein Strom über
einen FET der Erregungsspule zugeführt wird. Diese analogen Spannungssignale
werden durch eine einzige A/D-Wandlerschaltung einer A/D-Wandlung
unterzogen. Der erfasste Strom wird einer A/D-Wandlung in einer
Periode unterzogen, während
welcher der FET eingeschaltet ist, während die erfasste Quellenspannung
und die erfasste Temperatur einer A/D-Wandlung in einer Periode
unterzogen werden, während
welcher der FET (8) ausgeschaltet ist.