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公開番号2024023074
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-21
出願番号2022126635
出願日2022-08-08
発明の名称演算方法、及び演算装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G06F 30/367 20200101AFI20240214BHJP(計算;計数)
要約【課題】電磁干渉ノイズシミュレーションをより短時間に演算可能な演算方法、及び演算装置を提供することである。
【解決手段】本実施形態に係るコンピュータによる演算方法は、モデル生成工程と、実行処理工程と、電磁干渉ノイズ生成工程と、を備える。モデル生成工程は、素子モデルを複数接続する回路モデルと、回路モデルに駆動されるモータモデルとを有するモデルを生成する。実行処理工程は、複数の素子モデルごとの電気特性の情報を用いて、第1計算ステップごとに発生するモータモデルのモータ電流を時間の経過に従って演算する。電磁干渉ノイズ生成工程は、モデルの所定の測定点における周波数に応じた電磁干渉ノイズを、測定期間内の所定の時間区分ごとに生成して、時間区分ごとの周波数に応じた電磁干渉ノイズレベルに基づき、測定期間内の周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
コンピュータによる演算方法であって、
スイッチング素子の電気特性の情報を有する素子モデルを複数接続する回路モデルと、前記回路モデルに駆動されるモータモデルとを有するモデルを生成するモデル生成工程と、
複数の前記素子モデルごとの電気特性の情報を用いて、測定期間内の時間に沿って並べた第1入力値に対して、前記複数の前記素子モデルのスイッチングで第1計算ステップごとに発生する前記モータモデルのモータ電流を時間の経過に従って演算する実行処理工程と、
前記モデルの所定の測定点における周波数に応じた電磁干渉ノイズを、前記測定期間内の所定の時間区分ごとに生成して、時間区分ごとの周波数に応じた電磁干渉ノイズレベルに基づき、前記測定期間内の周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成する電磁干渉ノイズ生成工程と、
を備える、演算方法。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記電磁干渉ノイズ生成工程は、前記時間区分ごとに周波数に対応させて生成した電磁干渉ノイズレベルにおいて、周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルの最大値を、前記測定期間内の周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルとして生成する、請求項1に記載の演算方法。
【請求項3】
前記電磁干渉ノイズ生成工程は、前記時間区分ごとの前記モータ電流に応じて、前記時間区分ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成する、請求項1又は2に記載の演算方法。
【請求項4】
前記電磁干渉ノイズ生成工程は、モータ電流に対応した周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを記録したテーブルに基づき、前記時間区分ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成する、請求項3に記載の演算方法。
【請求項5】
前記モータ電流に対応した熱テーブルに基づき、前記測定期間内の時間に沿って並べた温度値を生成する温度値生成工程を更に備える、請求項4に記載の演算方法。
【請求項6】
前記複数の前記素子モデルごとの電気特性の情報を用いて、時間に沿って並べた所定の第2入力値に対して、前記素子モデルのスイッチングで第1計算ステップより短い第2計算ステップごとに発生する測定点における電圧値と、前記モータ電流とを時間の経過に従って演算する予備処理工程と、
前記モータ電流の所定値における所定期間内の前記時間に沿って並べた電圧値を周波数解析して、前記モータ電流の所定値に対応した周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを記録した前記テーブルを生成するテーブル生成工程と、を更に備える、
請求項5に記載の演算方法。
【請求項7】
前記テーブル生成工程は、前記モータ電流における複数の所定値のそれぞれに対応した複数のテーブルを生成し、
前記電磁干渉ノイズ生成工程は、前記複数の前記テーブルそれぞれに記録される前記周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを補間することにより、前記時間区分ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成する、請求項6に記載の演算方法。
【請求項8】
前記素子モデル内のスイッチング素子の電気特性を抵抗特性で示す簡易モデルを複数接続する簡易な回路モデルと、前記簡易回路モデルに駆動されるモータモデルと、前記モータモデルに駆動される機械構造のメカモデルとを有する第2モデルを生成する第2モデル生成工程と、
時間に沿って並べたメカモデル用指令値に従い前記メカモデルの動作を前記第1計算ステップよりも長い第3計算ステップごとに演算する第2実行処理工程と、を更に備え、
前記第1入力値は、前記メカモデルから出力される前記モータモデルのトルク出力を指示するトルク指示値と、前記モータモデルのモータトルクとである、請求項7に記載の演算方法。
【請求項9】
前記予備処理工程では、前記第2計算ステップごとに前記複数の前記素子モデルそれぞれに発生する電力を時間の経過に従って演算し、
前記モータ電流の所定値における所定期間内の前記時間に沿って並べた電力値を積算した積算値に基づく代表値を演算し、前記モータ電流の所定値に対応した代表値を記録した熱テーブルを生成する熱テーブル生成工程と、を更に備える、請求項6に記載の演算方法。
【請求項10】
スイッチング素子の電気特性の情報を有する素子モデルを複数接続する回路モデルと、前記回路モデルに駆動されるモータモデルとを有するモデルを生成するモデル生成部と、
前記複数の前記素子モデルごとの電気特性の情報を用いて、測定期間内の時間に沿って並べた第1入力値に対して、前記複数の前記素子モデルのスイッチングで第1計算ステップごとに発生する前記モータモデルのモータ電流を時間の経過に従って演算する実行処理部と、
前記モデルの所定の測定点における周波数に応じた電磁干渉ノイズを、前記測定期間内の所定の時間区分ごとに生成して、時間区分ごとの周波数に応じた電磁干渉ノイズレベルに基づき、前記測定期間内の周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成するノイズ計測処理部と、
を備える、演算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、演算方法、及び演算装置に関する。
続きを表示(約 2,400 文字)【背景技術】
【0002】
設計した素子を用いた電気回路について電気的な動作特性を評価するために、回路シミュレーションが実施される。この回路シミュレーションは物理特性を厳密に考慮したSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)などの回路シミュレータによって行われる。
【0003】
また、設計した素子を自動車、航空機に用いる場合のノイズ特性などが安全保障上で重要視されている。このため、電気回路について電気的な動作特性に加え、電磁干渉(EMI:Electoro Magnetic Interference)ノイズシミュレーションが実施される場合がある。
【0004】
このような回路シミュレーションでは、電気回路が有するトランジスタ、抵抗、容量などの多くの素子を素子モデルとしてモデル化し、過渡現象を演算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2009-193513号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、電磁干渉ノイズシミュレーションは、周波数分析などが必要となるため、一般の回路シミュレーションよりもより短い計算ステップでのシミュレーションが必要とされる。このため、電磁干渉ノイズシミュレーションの過渡現象を厳密に演算すると、多大な時間がかかってしまう。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、電磁干渉ノイズシミュレーションをより短時間に演算可能な演算方法、及び演算装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本実施形態に係るコンピュータによる演算方法は、モデル生成工程と、実行処理工程と、電磁干渉ノイズ生成工程と、を備える。モデル生成工程は、スイッチング素子の電気特性の情報を有する素子モデルを複数接続する回路モデルと、回路モデルに駆動されるモータモデルとを有するモデルを生成する。実行処理工程は、複数の素子モデルごとの電気特性の情報を用いて、測定期間内の時間に沿って並べた第1入力値に対して、複数の素子モデルのスイッチングで第1計算ステップごとに発生するモータモデルのモータ電流を時間の経過に従って演算する。電磁干渉ノイズ生成工程は、モデルの所定の測定点における周波数に応じた電磁干渉ノイズを、測定期間内の所定の時間区分ごとに生成して、時間区分ごとの周波数に応じた電磁干渉ノイズレベルに基づき、測定期間内の周波数ごとの電磁干渉ノイズレベルを生成する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
第1実施形態に係る演算装置の構成を示すブロック図。
モデルの一構成例を示す図。
素子モデルの一例を示す図。
複数の素子モデルを励振源とする測定系の概念図。
ノイズ計測処理部の測定結果例を示す図。
実働でのモータ制御例を示す図。
図6で示す回転速度における比較例の測定結果を示す図。
図6で示す回転速度における実機での測定例を示す図。
本実施形態に係るノイズ計測処理部の処理例を説明する図。
ノイズ計測処理部での測定例を示す図。
第1実施形態に係る演算装置の演算処理例を示すフローチャート。
最大値保持方式を用いた演算処理例を示すフローチャート。
第2実施形態に係る演算装置の構成を示すブロック図。
動作時のドレイン電流とドレイン電圧の関係を示す図。
モータ電流とEMIノイズのパワーとの関係を示す図。
EMIテーブルの例を示す表。
周波数fごとの伝達関数H(f)の生成例を模式的に示す図。
伝達関数H(f)の例を示す図。
EMIノイズレベル(f)の生成処理例を模式的に示す図。
ノイズ計測処理部の処理例を模式的に示す図。
制御値を用いたノイズ計測処理部の処理例を模式的に示す図。
第2実施形態に係る演算装置の演算処理例を示すフローチャート。
ステップS20の詳細な演算処理例を示すフローチャート。
ステップS30の詳細な演算処理例を示すフローチャート。
ステップS40の詳細な演算処理例を示すフローチャート。
ステップS50の詳細な演算処理例を示すフローチャート。
第3実施形態に係る演算装置の構成を示すブロック図。
素子モデルを簡易化した簡易モデルの例を示す図。
熱モデルテーブルの例を示す表。
モニタに表示させるメカモデルを含むモデルの画像例を示す図。
第3実施形態に係る演算装置の演算処理例のフローチャート。
ステップS60の詳細な演算処理例を示すフローチャート。
テップS20aの詳細な演算処理例を示すフローチャート。
ステップS30aの詳細な演算処理例を示すフローチャート。
ステップS40aの詳細な演算処理例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態に係る演算方法、及び演算装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
(第1実施形態)
(【0011】以降は省略されています)

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