專利名稱:用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置以及機(jī)動(dòng)車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置。
背景技術(shù)：
為了借助于多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同步操作車輛的前燈、閥或者通風(fēng)擋板，需要可以用于同步操控多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置或者方法。此外必要的是定期測(cè)量步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的物理特征參量，從而可以及時(shí)識(shí)別出故障。
電磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是特殊的同步電動(dòng)機(jī)。正如這些同步電動(dòng)機(jī),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也由固定的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子/運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)片(Ljiufer)構(gòu)成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)大多在定子中具有突出的極，這些極的繞組被周期性地通電。由此形成幾乎跳躍狀地循環(huán)的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子逐步地跟隨該磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)因此通過(guò)有針對(duì)性地接通和斷開(kāi)各個(gè)繞組而形成。因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)數(shù)。
由現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了用于操控多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的不同方法或裝置。
公開(kāi)文獻(xiàn)DE 44 17 369 Al公開(kāi)了一種用于運(yùn)行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置，其中多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可單個(gè)接通/斷開(kāi)地并行連接成一個(gè)共同的供給電壓并且由一個(gè)共同的控制設(shè)備操控。尤其是圖3示出一種用于操控多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置，其中該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，并且通過(guò)切換分配給各個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組的每個(gè)開(kāi)關(guān)既可以單個(gè)地改變每個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組的電流流動(dòng)方向又可以單個(gè)地中斷到每個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組的電流輸送。用于測(cè)量步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征參量的診斷裝置盡管被指出，但是不進(jìn)一步描述。
DE 295 04 735 Ul描述一種具有多個(gè)、每個(gè)本身可由供給電壓饋送的單極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置。在此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)并行地連接成一個(gè)共同的供給電壓并且由一個(gè)共同的控制單元操控。不設(shè)置診斷裝置。
專利文獻(xiàn)DE 199 51 365 Cl描述一種用于運(yùn)行多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置，這些步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓分別小于共同的供給電壓。為了驅(qū)動(dòng)多個(gè)具有可靠運(yùn)行電壓的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一該運(yùn)行電壓小于設(shè)備的供給電壓，這些電動(dòng)機(jī)被劃分成至少兩組。一組的所有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組(相，線圈)彼此并行地并且與共同的供給線路連接。兩組電動(dòng)機(jī)串聯(lián)。電動(dòng)機(jī)的每個(gè)單個(gè)的繞組借助于與該繞組串聯(lián)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)接通/斷開(kāi)。不設(shè)置診斷裝置。
在半步運(yùn)行中，步數(shù)可以在每轉(zhuǎn)中加倍，所通過(guò)的方式是在整步之間兩個(gè)定子線圈分別被電流流過(guò)。由此盡管僅僅得出半轉(zhuǎn)矩，但是得出雙倍的位置準(zhǔn)確性。此外，在所述現(xiàn)有技術(shù)中，沒(méi)有設(shè)置足夠的和在技術(shù)上可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的診斷裝置。微步運(yùn)行通過(guò)有針對(duì)性地改變同時(shí)接通的定子繞組的電流幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此在各個(gè)支線中采用可控的直流發(fā)電機(jī)。因此可以與機(jī)座的支線數(shù)無(wú)關(guān)地達(dá)到幾乎任意的步角。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供用于操控和診斷多個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置，由此可以以整步模式以及半步模式直至微步模式來(lái)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)并且用少量的技術(shù)成本實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征參量的診斷。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)具有權(quán)利要求
I的特征的裝置來(lái)解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型是從屬權(quán)利要求
的主題。
根據(jù)本發(fā)明的用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置，其中
-所述至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分別包括至少兩個(gè)繞組，其中分別有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的第一繞組通過(guò)第一線路以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的第二繞組通過(guò)第二線路串聯(lián)，
-設(shè)置至少一個(gè)診斷單元，通過(guò)所述診斷單元測(cè)量所述第一和/或第二線路中的電特征參量和/或其值變化，并且-所述至少一個(gè)診斷單元被構(gòu)造為使得根據(jù)所測(cè)量的特征參量和/或其值變化來(lái)評(píng)估步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功能。
本發(fā)明的核心思想是，將不同電動(dòng)機(jī)的繞組(相，線圈)串聯(lián)接線。在此將電動(dòng)機(jī)的第一繞組彼此串聯(lián)并且將電動(dòng)機(jī)的第二繞組彼此串聯(lián)等等。此外在繞組串之間設(shè)置至少一個(gè)診斷單元，以便監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
由此可以借助于在繞組串之間布置的唯一一個(gè)診斷單元來(lái)同時(shí)監(jiān)視所有的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。因此可以借助于該唯一的診斷單元來(lái)檢測(cè)例如相對(duì)于電動(dòng)機(jī)繞組的地電壓或運(yùn)行電壓的短路、繞組之間的短路、繞組拆除(Wicklungsabriss)或者電動(dòng)機(jī)處的過(guò)載，因?yàn)樵诖?lián)電路中電參量的變化通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)繞組的串聯(lián)接線，可以與數(shù)目、電感或繞組電阻無(wú)關(guān)地對(duì)這些步進(jìn)電動(dòng)機(jī)供給電流。因此可以既以整步模式又以半步模式來(lái)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)。
在本發(fā)明的有利構(gòu)型中，將所檢測(cè)的電特征參量和/或值變化與之前存儲(chǔ)的額定值比較。由此有利地實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)所測(cè)量的特征參量進(jìn)行評(píng)估。
在本發(fā)明的另一有利構(gòu)型中設(shè)置控制單元，所述控制單元與診斷單元交換數(shù)據(jù)并且根據(jù)診斷單元的數(shù)據(jù)操控所述至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在此，診斷單元將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的所測(cè)量的特征參量與確定的額定值比較，并且尤其是在所測(cè)量的特征參量與額定值有偏移的情況下向控制單元發(fā)送信號(hào)，從而所述控制單元中斷到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電流輸送。由此阻止了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的損壞。
適宜地，所述診斷單元被構(gòu)造為使得其可以在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)期間或者靜止時(shí)被采用。在靜止時(shí)，通過(guò)低通，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖方式的耐受電流被微控制器以模擬方式讀入并且與閾值比較。這總體上導(dǎo)致提高的監(jiān)視安全性，因?yàn)樵诿糠N狀態(tài)下都可以進(jìn)行診斷。
在本發(fā)明的另一有利的構(gòu)型中，所述電特征參量包括線圈之間的電流移動(dòng)、電壓移動(dòng)和/或相移。因此檢測(cè)到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的決定性的電特征參量，通過(guò)這些電特征參量可以進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估。
在本發(fā)明的另一有利構(gòu)型中，分別通過(guò)至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)之一來(lái)運(yùn)動(dòng)至少兩個(gè)可運(yùn)動(dòng)的分布。所述可運(yùn)動(dòng)的部分例如是機(jī)動(dòng)車輛的兩個(gè)前燈、兩個(gè)通風(fēng)擋板或者兩個(gè)閥。通過(guò)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)動(dòng)，可以進(jìn)行前燈、通風(fēng)擋板或者閥的同步運(yùn)動(dòng)。
在使用相同的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的情況下，與并行操控不同地還得出較少電流需求以及因此較少損耗功率的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)一個(gè)網(wǎng)的所有組件的串聯(lián)接線中的電流是相同的。
另一優(yōu)點(diǎn)是，所有根據(jù)本發(fā)明連接的電動(dòng)機(jī)在故障情況下、例如在電動(dòng)機(jī)之一處發(fā)生拆除時(shí)或者在損失共同的引線時(shí)不繼續(xù)供給電流，因?yàn)殡娏骰芈繁粩嚅_(kāi)。由此更好地保護(hù)電動(dòng)機(jī)并且延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車輛，其特征在于，所述機(jī)動(dòng)車輛包括所述用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置和顯示裝置。


本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)參照附圖闡述。
其中
圖I示意性示出具有診斷裝置的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；并且
圖2示意性示出機(jī)動(dòng)車輛。
具體實(shí)施方式
在對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的或類似的部件。
圖I示出根據(jù)本發(fā)明的裝置I。裝置I包括控制單元ST、診斷裝置D和兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)M1、M2。兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml分別具有兩個(gè)繞組W11、W12 (Ml)和W21、W22 (M2)。借助于控制單元ST，兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml、M2被同步操控?？刂茊卧猄T具有四個(gè)端子MA-11、MA-21、MA-12、MA-22。端子MA-Il與第一電動(dòng)機(jī)Ml的第一繞組Wll的電動(dòng)機(jī)端子IA借助于電線路ELA電連接?？刂茊卧猄T的端子MA-21與第二步進(jìn)電動(dòng)機(jī)M2的第一繞組W21的電動(dòng)機(jī)端子2A/借助于另一電線路ELA/電連接。兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml和M2的繞組Wl I和W21借助于電線路ELl串聯(lián)。在此，線路ELl連接第一電動(dòng)機(jī)Ml的繞組Wll的電動(dòng)機(jī)端子1A/與第二電動(dòng)機(jī)M2的繞組W21的電動(dòng)機(jī)端子2A。
因此，控制單元ST的端子MA-12與第一電動(dòng)機(jī)Ml的第二繞組W12的電動(dòng)機(jī)端子IB借助于電線路ELB電連接?？刂茊卧猄T的端子MA-22與第二步進(jìn)電動(dòng)機(jī)M2的第二繞組W22的電動(dòng)機(jī)端子2B/借助于另一電線路ELB/電連接。兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml和M2的繞組W12和W22借助于電線路EL2串聯(lián)。在此，線路EL2連接第一電動(dòng)機(jī)Ml的繞組W12的電動(dòng)機(jī)端子1B/與第二電動(dòng)機(jī)M2的繞組W22的電動(dòng)機(jī)端子2B。
診斷單元D與兩條線路ELl和EL2連接。在該診斷單元D與控制單元ST之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換DT。該診斷單元D監(jiān)視兩條線路ELl和EL2處的例如電壓或電壓波動(dòng)。在例如由于相對(duì)于電氣地或者供給電壓短路而超過(guò)或低于預(yù)定閾值的情況下，該診斷單元D于是向控制單元ST發(fā)送信號(hào)?？刂茊卧猄T接著中斷例如到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml和M2的電流輸送。
具有六個(gè)或八個(gè)端子的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以被類似地串聯(lián)操控和診斷。在此，可以布置用于另外的繞組串的另外的診斷單元。
可以采用根據(jù)本發(fā)明的裝置或根據(jù)本發(fā)明的方法例如來(lái)操作可機(jī)械運(yùn)動(dòng)的部分，如車輛41的用于前照燈調(diào)節(jié)的前燈、閥或者通風(fēng)擋板。兩個(gè)相同的前燈在此通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)操控。
在車輛41中，用于前燈的每一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml、M2通過(guò)杠桿與前燈的機(jī)械機(jī)構(gòu)連接。由此，車輛的兩個(gè)前燈同時(shí)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)M1、M2的不同運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致前燈的不相運(yùn)行，并且因此導(dǎo)致前燈的不同的照射角。
有利地，本發(fā)明可以在電動(dòng)機(jī)Ml、M2運(yùn)動(dòng)情況下或者靜止時(shí)運(yùn)行。在靜止時(shí)，通過(guò)低通，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml、M2的脈沖方式的耐受電流被微控制器以模擬方式讀入并且與閾值比較。該耐受電流在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的情況下是將相應(yīng)的定子保持在當(dāng)前位置的電流。由于耐受電流(約50mA)比運(yùn)行電流(約500mA)明顯更小，在關(guān)于時(shí)間積分的能量相同的情況下，在這里存在更大的脈沖暫停比、也就是更低的頻率。通過(guò)低通，相應(yīng)地測(cè)量?jī)H具有較低頻率的、在靜止時(shí)存在的信號(hào)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)Ml、M2或停止電動(dòng)機(jī)Ml、M2的不同測(cè)量也被描述為異步采樣。
圖2示出包括裝置I和顯示裝置43的機(jī)動(dòng)車輛41。
在診斷單元D與控制單元ST之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換DT。 診斷單元D監(jiān)視兩條線路ELl和EL2處的例如電壓或電壓波動(dòng)。在例如由于相對(duì)于電氣地或供給電壓短路而超過(guò)或低于預(yù)定閾值的情況下，該診斷單元D于是向控制單元ST發(fā)送信號(hào)。控制單元ST接著中斷例如到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)Ml和M2的電流輸送并且向顯示裝置43發(fā)送信號(hào)，在顯示裝置43處顯示該偏移。
顯示裝置42可以直接布置在機(jī)動(dòng)車輛41的配件(Armatur)處，從而閾值的偏移被直接顯示給機(jī)動(dòng)車輛41的駕駛員。但是，顯示裝置42也可以被構(gòu)造為使得所傳送的信號(hào)首先在工作室(Werkstatt)中顯示。
權(quán)利要求
1.一種用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2、…)的裝置(1)，其中 -所述至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(Ml、M2)分別包括至少兩個(gè)繞組(Wll和W12或W21和W22)，其中分別有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2)的第一繞組(Wll和W21)通過(guò)第一線路(ELl)以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2)的第二繞組(W12和W22)通過(guò)第二線路(EL2)串聯(lián)， -設(shè)置至少一個(gè)診斷單元(D)，通過(guò)所述診斷單元測(cè)量所述第一和/或第二線路(ELI、EL2)中的電特征參量和/或其值變化，并且 -所述至少一個(gè)診斷單元(D)被構(gòu)造為使得根據(jù)所測(cè)量的特征參量和/或其值變化來(lái)評(píng)估步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(I)還包括控制單元(ST)，所述控制單元與診斷單元(D)交換數(shù)據(jù)并且根據(jù)診斷單元(D)的數(shù)據(jù)操控所述至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(Ml、M2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2的裝置(I)，其特征在于，裝置(I)還包括至少兩個(gè)能機(jī)械運(yùn)動(dòng)的部分(31、32)，所述部分通過(guò)所述至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2)的分別一個(gè)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的裝置(1)，其特征在于，所述兩個(gè)能機(jī)械運(yùn)動(dòng)的部分(31、32)包括兩 個(gè)前燈、兩個(gè)閥或者兩個(gè)通風(fēng)擋板。
5.一種機(jī)動(dòng)車輛(41)，其特征在于，所述機(jī)動(dòng)車輛(41)包括根據(jù)權(quán)利要求
1-4之一的裝置(I)和顯示裝置(43)。
專利摘要
用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的裝置以及機(jī)動(dòng)車輛。本實(shí)用新型涉及一種用于操控和診斷至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2、…)的裝置，其中－所述至少兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2)分別包括至少兩個(gè)繞組(W11和W12或W21和W22)，其中分別有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2)的第一繞組(W11和W21)通過(guò)第一線路(EL1)以及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(M1、M2)的第二繞組(W21和W22)通過(guò)第二線路(EL2)串聯(lián)，－設(shè)置至少一個(gè)診斷單元(D)，通過(guò)所述診斷單元測(cè)量所述第一和/或第二線路(EL1、EL2)中的電特征參量和/或其值變化，并且－所述至少一個(gè)診斷單元(D)被構(gòu)造為使得根據(jù)所測(cè)量的特征參量和/或其值變化來(lái)評(píng)估步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功能。
文檔編號(hào)H02P8/40GKCN202798555SQ201090001084
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2010年8月10日
發(fā)明者T.勒斯勒, W.沃爾弗魯姆 申請(qǐng)人:大陸泰密克微電子有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan