電氣驅動電路及其方法
2023-06-13 17:44:16 5
專利名稱：電氣驅動電路及其方法
技術領域：
本發明總的來說涉及電氣與電子電路，具體地說涉及驅動電路及其方法。
為了進行解釋(而非進行限制)的目的，給出一個例子，即駕駛員的座位和其它的座位可以通過按下位於汽車內的按鈕進行調整。此種座位具有通常為電動馬達的電氣負載或執行機構(actuator)用以改變座位不同部分的位置(例如X方向和Y方向)。通常，一個專用電子控制單元或電子控制電路驅動每一電氣執行機構或馬達，使其進行交替處於推模式或拉模式的相反方向上的運動。
本發明試圖提供一種包含電子控制電路的電氣電路和一種可以減少或避免現有技術中的缺點和局限的、驅動電氣負載的方法。
在第一步，例如手動按下汽車中的按鈕(未示出)或由控制邏輯(未示出)自動開啟開關(未示出)時，控制和數據網絡的網絡控制器(未示出)通過接口109將第一個數據和控制信號提供給電子控制電路101。電子控制電路101向端接線103施加第一電壓並向端接線104施加第二個電壓，以使馬達102的驅動軸向某一方向和/或持續一段時間旋轉，旋轉方向和持續時間由第一數據和控制信號的特徵決定。
第二步，網絡控制器通過接口110將第二數據和控制信號提供給電子控制電路105，電子控制電路105向端接線107施加第三電壓並向端接線108施加第四電壓，以使馬達106的驅動軸向某一方向和/或持續一段時間旋轉，其旋轉方向和持續時間由第二數據和控制信號的特徵決定。如何裝配和操作此網絡為本領域的技術人員所熟知，因而在此不作詳細描述。
如圖2所示，根據本發明的第一個具體實施例的用於驅動兩個馬達102和106的電氣電路200與
圖1中所示的公知電氣電路100的區別在於電子控制電路201取代了電子控制電路101，電子控制電路202取代了電子控制電路105，並且馬達203的端接線204與端接線104相連，而馬達203的另一端接線205與端接線107相連。電子控制電路201和202通過接口206進行通信。
在第一步，網絡控制器(未示出)通過接口109將數據和控制信號提供給電子控制電路201，初始化已通過圖1和電子控制電路101進行闡述的功能。因此，電子控制電路201向端接線103施加第電壓並向端接線104施加第二電壓，以使馬達102的驅動軸向某一方向和/或持續一段時間旋轉，旋轉方向和持續時間由第一數據和控制信號的特徵決定。
第二步，網絡控制器通過接口110將數據和控制信號提供給電子控制電路202，初始化已通過圖1和電子控制電路105進行了解釋的功能。電子控制電路202向端接線107施加第三電壓，並向端接線108施加第四電壓，使馬達106的驅動軸在某一方向上旋轉和/或旋轉持續一段時間，旋轉方向和持續時間由數據和控制信號的特徵決定。
第三步，網絡控制器通過接口109將數據和控制信號提供給電子控制電路201，並通過接口110將數據和控制信號提供給電子控制電路202，以便指示電子控制電路201和202依據特定數據和控制信號來協同操作以共同驅動馬達203處於拉狀態或推狀態。
優選地，在第三或接下來的步驟中，電子控制電路201根據數據和控制信號的特徵來決定斷開端接線103上的電流(power flow)，並向端接線104施加一電壓。優選地，以同樣的方式，電子控制電路202根據數據和控制信號的特徵來決定斷開端接線108上的電流，並向端接線107施加一電壓。因此，不給馬達102和106提供能量，而馬達203由電子控制電路201和電子控制電路202共同供給能量和驅動。馬達203的驅動軸向某一方向旋轉並持續一段時間，旋轉方向和持續時間由通過總線111和接口109與110提供給電子控制電路201和202的數據和控制信號的特徵決定。電子控制電路201和電子控制電路202的協同工作可以通過在電子控制電路201和電子控制電路202之間的接口206進行數據通信來共同調整。
根據本發明，協同操作的二個或更多電子控制電路共同驅動一個或多個馬達的協同操作可以由一個適當的網絡控制器交替或部分調整。此網絡控制器可以是一個由適當軟體程序控制的控制器。然而，如圖2所示，為了減少通過總線111傳輸的數據量，由電子控制電路201和202共同進行的功能調整可以通過在它們之間建立的直接數據通信的接口206的數據通信來完成。
諸如電子控制電路101和105的公知電子控制電路包含一個由軟體程序或程序代碼控制的微控制器，也包括本領域技術人員所熟知的許多電氣和電子部件，所述軟體程序或程序代碼存於諸如EEPROM的非易失存儲器中。或者，除了微控制器，可以用更低廉的硬體來實現控制運算法。
電子控制電路201和202的硬體最好相同，並且也與公知的電子控制電路101和105的硬體相同。電子控制電路201或202與公知的電子控制電路101和105的區別在於相對公知的軟體程序，修改了存於非易失存儲器中的軟體程序或程序代碼。
所述修改至少這樣進行根據本發明的、存儲於兩個協同工作的電子控制電路中的每一個控制電路的軟體程序或程度代碼適於允許共同操作或驅動如電氣馬達203的電氣執行機構。
另外，根據本發明的、兩個協同工作的電子控制電路中的每一個控制電路的軟體程序或程度代碼還適於允許通過共同接口來進行數據通信，在圖2中，該共同接口為接口206，其支持為共同驅動電氣執行機構的協調。因此，如前面解釋的，對於二個電子控制電路共同驅動執行機構的協同操作控制所必需的、通過數據和控制總線向和從網絡控制器傳輸的數據量可以顯著地減少。
如何配置軟體程序或程序代碼以使根據本發明的二個或更多電子控制電路協同操作以共同驅動一個或多個負載或執行機構為本領域的技術人員所熟知，因而在此不作詳細描述。
使用了根據本發明的電子控制電路或電子控制單元，其中，由控制一個或多個微控制器的一個或多個軟體程序或程序代碼來提供上述的功能。然而，應當理解，可以使用這樣的電子控制電路或電子控制單元，其中，利用硬連線或硬體而不是軟體來提供這些功能或者這些功能中的一部分。
將圖1中的公知電氣電路100與圖2中的電氣電路200進行比較，可以看到，為了驅動三個執行機構，公知的方案要求三個電子控制電路，而電氣電路200隻需要二個電子控制電路。因此，可以獲得硬體數量的顯著減少。由於可以使用相同或相似的控制協同操作的電腦程式或程序代碼來操作許多電子控制電路，因而，可以顯著地減少諸如在汽車工業中應用的大批量產品的、包含根據本發明的電氣電路的大批量產品的總成本。
如前所述，通過在協同操作電子控制電路間提供一個用於數據通信的接口，可以使數據和控制總線的負荷得到減輕。這就允許一個包含有一個或多個網絡控制器和一個或多個總線的網絡，此網絡針對較低數據負載設計，因而成本更低。
如圖3所示，根據本發明的第二個具體實施方式
的電氣電路300與圖2中所示的電氣電路200的區別在於電氣電路300包括電子控制電路301和302而不是電子控制電路201和202，電子控制電路301和302與電子控制電路201和202基本相同，但它們之間無接口206。另外，存於每一電子控制電路301和302的非易失存儲器中的軟體程序或程序代碼不必或不同地改編(adapted to)以控制二個電子控制電路的協同操作來共同驅動如圖2和圖3中所示的電氣馬達203一樣的執行機構。為了共同驅動執行機構而對電子控制電路301和302進行的協同操作是由諸如多路復用總線主機(MBM)303的控制器來控制的。此多路復用總線主機303與數據網絡(未示出)中的數據和控制總線111通信，並通過數據和控制總線304控制電子控制電路301和302，總線304與電子控制電路301和302由接口305和306相連。此多路復用總線主機303與電子控制電路301和302的組合允許以圖2中所述的相同方式來操作馬達102、203和106。
用電子控制電路301、電子控制電路302和多路復用總線主機303的組合取代如圖2所示的電子控制電路201和202的優點在於相似或相同的、公知電子電路101和105中的硬體或大多數的硬體概念(hardware concept)可以在電子控制電路301和302中使用。因此，僅需要相對存於每一公知電子控制電路101和105非易失存儲器中的軟體程序或程序代碼，將存於每一電子控制電路301和302的非易失存儲器中的軟體程序或程序代碼需進行修改，以適於兩電路間的協同操作。換言之，公知電子控制電路的硬體或至少是硬體概念可在如圖3所示的本發明第二個具體實施的構建中使用。
如何裝配或設計電子控制電路300的部件以提供如圖2所示的電氣電路200中所述的相同功能為本領域的技術人員所熟知，因而在此不作詳細描述。
可用於驅動附加的二個電氣馬達的本發明的第三具體實施的電氣電路示於圖4中。如圖4所示的電氣電路400與如圖2所示的電氣電路200的區別在於它還包含電子控制電路401、馬達405和馬達402。電子控制電路401包含與電子控制電路201和202相同的硬體或硬體概念，其輸出端與馬達402的端接線403和404相連。馬達405的端接線406與馬達106的端接線108相連，而馬達405的端接線407與端接線403相連。電子控制電路202與電子控制電路401之間提供了接口408，而電子控制電路401與總線111之間提供了接口409。
電子控制電路401基本上以與電子控制電路202驅動馬達106和馬達203相同的方式驅動馬達402和馬達405。在如圖4所示優選的實施例中，電子控制電路202與電子控制電路401以類似於電子控制電路201及電子控制電路202協同操作來共同驅動馬達203的方式，協同操作以共同控制驅動馬達405。因此，優選地，馬達405的驅動可由存儲於電子控制電路202和電子控制電路401的非易失存儲器中的適當的軟體程序或程序代碼進行控制。
然而，因為電子控制電路202既與電子控制電路201協同操作以共同驅動馬達203，又與電子控制電路401協同操作以共同驅動馬達405，而非協同操作僅驅動一個馬達，存儲於如圖4中所示的電子控制電路202中的軟體程序或程序代碼是根據存於如圖2中所示的電子控制電路202中的軟體程序或程序代碼改編而成的。如何設計這些功能為本領域的技術人員所熟知，因而在此不作詳細描述。
將如圖1所示的驅動二個電氣馬達電氣電路100與如圖4所示的依據本發明的電氣電路400進行比較，可以理解，它的五個電氣馬達由三個電子控制電路驅動，而按圖1所示的概念驅動五個電氣馬達需要用五個電子控制電路。因此，可以從根據如圖1和圖2所示電氣電路的比較中得出以上所述優點，因為可以節省二個電子控制電路。這意味著當用本發明所述的概念、以所述的方式來驅動或操作三個、五個或甚至更多負載、馬達、螺線管(solenoid)或執行機構時，顯著地降低成本。
圖5說明用於驅動五個電氣馬達的電氣電路為本發明第四個實施例。電氣電路500與圖3所示的電氣電路300的區別在於電氣電路500還包含有電子控制電路501、馬達505和馬達502。馬達505的端接線506與端接線108相連，而馬達505的端接線507與馬達502的端接線503相連，端接線503還與用於驅動馬達的電子控制電路501的輸出端相連。馬達502的端接線504與電子控制電路501的另一輸出端相連。電子控制電路501由總線111、多路復用總線主機303、總線304和介於總線304和電子控制電路501之間的接口508所控制。
電氣電路500提供與電氣電路300相同的功能，並且額外允許以類似於結合圖3或圖4中所示的馬達102、203和106所介紹的方法的方式來操作或驅動額外的馬達。以類似於用於如圖4所示電子控制電路202的方式，存於如圖3所示的電子控制電路302的非易失存儲器中的程序代碼經修改存儲於如圖5所示的電子控制電路302的非易失存儲器中。由於圖5中的電子控制電路302既與電子控制電路301協同操作以共同驅動馬達203(正如結合圖3所介紹的一樣)，又與電子控制電路501協同操作以共同驅動馬達505，所以修改是必要的。另外，控制如圖5中所示多路復用總線主機303的軟體程序或軟體代碼根據圖3所示的、控制多路復用總線主機303的軟體程序或程序代碼進行修改。
此種可以驅動五個執行機構s或馬達的替換電氣電路500也僅包含三個電子控制電路，用於驅動五個馬達。因此，前面所述的關於電氣電路300和400的成本優點對於電氣電路500依然甚至更適用。
儘管詳細介紹了以上實施例的結構、器件和方法，根據上面的說明，本領域的技術人員可以理解，本發明不僅僅限於上述的例子，本發明的範圍由所附權利要求進行適當地限定。
權利要求
1.一種電氣電路，其具有第一電子控制電路，用於控制第一電氣負載的操作以交替地以推狀態或拉狀態進行操作，所述電氣電路的特徵在於所述第一電子控制電路與第二電子控制電路協同操作以控制對第二電氣負載的驅動。
2.如權利要求1中所述的電路，其中，所述第二電子控制電路與第三電子控制電路協同操作以對控制第三電氣負載的驅動。
3.如權利要求2中所述的電路，其中，所述第三電子控制電路控制對第四電氣負載的驅動。
4.如權利要求1中所述的電路，其中，所述電氣負載中的至少一個為電氣執行機構、電氣馬達或電氣螺線管。
5.如權利要求4所述的電路，其中，用以驅動所述電氣執行機構、電氣馬達或電氣螺線管中的至少之一的能量由電子控制電路的協同操作所提供。
6.如權利要求1中的所述的電路，其中所述的協同操作電子控制電路通過第一接口或第二接口來相互通信，以執行所述協同操作。
7.如權利要求1中的所述的電路，其中，所述的第一接口或第二接口為多路復用數據接口。
8.如權利要求1中的所述的電路，其中，所述的電氣電路包含多路復用總線主機，用以至少部分控制所述協同操作的通信。
9.如權利要求1中的所述的電路，其中，所述的電氣電路為控制和數據網絡的一部分，此控制和數據網絡包含有許多通過總線相互連接的節點，其中所述的每一電氣控制電路代表所述的網絡的不同節點。
10.一種用於驅動兩個電氣負載中的至少一個交替處於推狀態或拉狀態的方法，該方法包括步驟由第一電子控制電路向所述的至少兩個電氣負載中的第一個電氣負載的第一條端接線提供第一電氣驅動信號，並向所述的第一電氣負載的第二端接線提供第二電氣驅動信號；和由所述的第一電子控制電路向所述的至少兩個電氣負載中的第二電氣負載的第一端接線提供第三電氣驅動信號，並由第二電子控制電路向所述的第二電氣負載的第二端接線提供第四電氣驅動信號，從而與所述的第一電子控制電路協同操作以驅動所述的第二電氣負載。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述的第一電子控制電路代表控制和數據網絡的第一節點，此控制和數據網絡包含有通過總線相互連接的多個節點，所述的第二電子控制電路代表所述網絡的第二節點。
12.如權利要求10所述的方法，其中，所述的驅動信號是不同的電壓或數據信號，用於驅動或控制在其上施加所述驅動信號的所述電氣負載的操作。
13.如權利要求10所述的方法，進一步包括步驟在所述的第一和所述的第二電子控制電路之間、或在多個所述的第一和所述的第二電子控制電路之間通信，且多路復用總線主機至少部分控制所述協同操作。
14.如權利要求10所述的方法，其中，所述至少兩個電氣負載中的至少一個為電氣執行機構、電氣馬達或電氣螺線管。
全文摘要
本發明提供了一種電氣電路(200；300；400；500)，其包含用於控制第一電氣負載(102)交替處於推模式或拉模式操作的第一電子控制電路(201；301)。為了降低成本，提出了一電氣電路，其可用所述的第一電子控制電路(201；301)與第二電子控制電路(202；302)協同操作以控制第二電氣負載(203)的驅動。
文檔編號B60N2/02GK1479679SQ01820068
公開日2004年3月3日 申請日期2001年12月3日 優先權日2000年12月4日
發明者馬庫斯·斯特雷克, 馬庫斯 斯特雷克 申請人:摩託羅拉公司