CN1479679A - 电气驱动电路及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电气电路(200；300；400；500)，其包含用于控制第一电气负载(102)交替处于推模式或拉模式操作的第一电子控制电路(201；301)。为了降低成本，提出了一电气电路，其可用所述的第一电子控制电路(201；301)与第二电子控制电路(202；302)协同操作以控制第二电气负载(203)的驱动。

Description

电气驱动电路及其方法
发明领域
本发明总的来说涉及电气与电子电路，具体地说涉及驱动电路及其方法。
发明背景
在现代汽车中，电气与电子电路及它们的结合是必不可少的。自动电子装置存在于如发动机操作系统、点火和/或喷射系统、刹车防抱死系统、变速系统及其它系统中。机械和电子的结合，下面称为术语“机械电子”，起着越来越多的作用。
为了进行解释(而非进行限制)的目的，给出一个例子，即驾驶员的座位和其它的座位可以通过按下位于汽车内的按钮进行调整。此种座位具有通常为电动马达的电气负载或执行机构(actuator)用以改变座位不同部分的位置(例如X方向和Y方向)。通常，一个专用电子控制单元或电子控制电路驱动每一电气执行机构或马达，使其进行交替处于推模式或拉模式的相反方向上的运动。
本发明试图提供一种包含电子控制电路的电气电路和一种可以减少或避免现有技术中的缺点和局限的、驱动电气负载的方法。
附图简要说明
图1说明用于驱动两个电子马达的公知的两个公知的马达的电气电路；
图2说明用于驱动两个电子马达和更多的马达的本发明的电子电路的第一实施例；
图3说明用于驱动三个电子马达的本发明的电子电路的第二实施例；
图4说明用于驱动三个电子马达和另外两个电子马达的本发明的电子电路的第一实施例；
图5说明用于驱动五个电子马达的本发明的电子电路的第二实施例。
具体实施方式
如图1所示，公知的电气电路100包含电汽控制电路(ECC)101、电子控制电路105、电气马达102、电气马达106和总线111。总线111通过接口109向电子控制电路101提供数据和控制信号，并且经接口110向电子控制电路105提供数据和控制信号，以使它们交替处于拉状态(pull mode)或推状态(push mode)、各自独立地驱动电气马达102和电气马达106。例如，在拉状态时，汽车中某一座位的一部分向前或向上移动，而在推状态时座位的这一部分会向后或向下移动。马达102的端接线103和端接线104与电子控制电路101的相应输出端电连接，相同的，马达106的端接线107和端接线108与电子控制电路105的相应输出端电连接。本例中，每个电子控制电路101和105代表控制和数据网络(未示出)中的选择性可寻址的不同节点，即用于操作汽车中多种执行机构、马达或螺线管的数据网络。
在第一步，例如手动按下汽车中的按钮(未示出)或由控制逻辑(未示出)自动开启开关(未示出)时，控制和数据网络的网络控制器(未示出)通过接口109将第一个数据和控制信号提供给电子控制电路101。电子控制电路101向端接线103施加第一电压并向端接线104施加第二个电压，以使马达102的驱动轴向某一方向和/或持续一段时间旋转，旋转方向和持续时间由第一数据和控制信号的特征决定。
第二步，网络控制器通过接口110将第二数据和控制信号提供给电子控制电路105，电子控制电路105向端接线107施加第三电压并向端接线108施加第四电压，以使马达106的驱动轴向某一方向和/或持续一段时间旋转，其旋转方向和持续时间由第二数据和控制信号的特征决定。如何装配和操作此网络为本领域的技术人员所熟知，因而在此不作详细描述。
如图2所示，根据本发明的第一个具体实施例的用于驱动两个马达102和106的电气电路200与图1中所示的公知电气电路100的区别在于：电子控制电路201取代了电子控制电路101，电子控制电路202取代了电子控制电路105，并且马达203的端接线204与端接线104相连，而马达203的另一端接线205与端接线107相连。电子控制电路201和202通过接口206进行通信。
在第一步，网络控制器(未示出)通过接口109将数据和控制信号提供给电子控制电路201，初始化已通过图1和电子控制电路101进行阐述的功能。因此，电子控制电路201向端接线103施加第电压并向端接线104施加第二电压，以使马达102的驱动轴向某一方向和/或持续一段时间旋转，旋转方向和持续时间由第一数据和控制信号的特征决定。
第二步，网络控制器通过接口110将数据和控制信号提供给电子控制电路202，初始化已通过图1和电子控制电路105进行了解释的功能。电子控制电路202向端接线107施加第三电压，并向端接线108施加第四电压，使马达106的驱动轴在某一方向上旋转和/或旋转持续一段时间，旋转方向和持续时间由数据和控制信号的特征决定。
第三步，网络控制器通过接口109将数据和控制信号提供给电子控制电路201，并通过接口110将数据和控制信号提供给电子控制电路202，以便指示电子控制电路201和202依据特定数据和控制信号来协同操作以共同驱动马达203处于拉状态或推状态。
优选地，在第三或接下来的步骤中，电子控制电路201根据数据和控制信号的特征来决定断开端接线103上的电流(power flow)，并向端接线104施加一电压。优选地，以同样的方式，电子控制电路202根据数据和控制信号的特征来决定断开端接线108上的电流，并向端接线107施加一电压。因此，不给马达102和106提供能量，而马达203由电子控制电路201和电子控制电路202共同供给能量和驱动。马达203的驱动轴向某一方向旋转并持续一段时间，旋转方向和持续时间由通过总线111和接口109与110提供给电子控制电路201和202的数据和控制信号的特征决定。电子控制电路201和电子控制电路202的协同工作可以通过在电子控制电路201和电子控制电路202之间的接口206进行数据通信来共同调整。
根据本发明，协同操作的二个或更多电子控制电路共同驱动一个或多个马达的协同操作可以由一个适当的网络控制器交替或部分调整。此网络控制器可以是一个由适当软件程序控制的控制器。然而，如图2所示，为了减少通过总线111传输的数据量，由电子控制电路201和202共同进行的功能调整可以通过在它们之间建立的直接数据通信的接口206的数据通信来完成。
诸如电子控制电路101和105的公知电子控制电路包含一个由软件程序或程序代码控制的微控制器，也包括本领域技术人员所熟知的许多电气和电子部件，所述软件程序或程序代码存于诸如EEPROM的非易失存储器中。或者，除了微控制器，可以用更低廉的硬件来实现控制运算法。
电子控制电路201和202的硬件最好相同，并且也与公知的电子控制电路101和105的硬件相同。电子控制电路201或202与公知的电子控制电路101和105的区别在于：相对公知的软件程序，修改了存于非易失存储器中的软件程序或程序代码。
所述修改至少这样进行：根据本发明的、存储于两个协同工作的电子控制电路中的每一个控制电路的软件程序或程度代码适于允许共同操作或驱动如电气马达203的电气执行机构。
另外，根据本发明的、两个协同工作的电子控制电路中的每一个控制电路的软件程序或程度代码还适于允许通过共同接口来进行数据通信，在图2中，该共同接口为接口206，其支持为共同驱动电气执行机构的协调。因此，如前面解释的，对于二个电子控制电路共同驱动执行机构的协同操作控制所必需的、通过数据和控制总线向和从网络控制器传输的数据量可以显著地减少。
如何配置软件程序或程序代码以使根据本发明的二个或更多电子控制电路协同操作以共同驱动一个或多个负载或执行机构为本领域的技术人员所熟知，因而在此不作详细描述。
使用了根据本发明的电子控制电路或电子控制单元，其中，由控制一个或多个微控制器的一个或多个软件程序或程序代码来提供上述的功能。然而，应当理解，可以使用这样的电子控制电路或电子控制单元，其中，利用硬连线或硬件而不是软件来提供这些功能或者这些功能中的一部分。
将图1中的公知电气电路100与图2中的电气电路200进行比较，可以看到，为了驱动三个执行机构，公知的方案要求三个电子控制电路，而电气电路200只需要二个电子控制电路。因此，可以获得硬件数量的显著减少。由于可以使用相同或相似的控制协同操作的计算机程序或程序代码来操作许多电子控制电路，因而，可以显著地减少诸如在汽车工业中应用的大批量产品的、包含根据本发明的电气电路的大批量产品的总成本。
如前所述，通过在协同操作电子控制电路间提供一个用于数据通信的接口，可以使数据和控制总线的负荷得到减轻。这就允许一个包含有一个或多个网络控制器和一个或多个总线的网络，此网络针对较低数据负载设计，因而成本更低。
如图3所示，根据本发明的第二个具体实施方式的电气电路300与图2中所示的电气电路200的区别在于：电气电路300包括电子控制电路301和302而不是电子控制电路201和202，电子控制电路301和302与电子控制电路201和202基本相同，但它们之间无接口206。另外，存于每一电子控制电路301和302的非易失存储器中的软件程序或程序代码不必或不同地改编(adapted to)以控制二个电子控制电路的协同操作来共同驱动如图2和图3中所示的电气马达203一样的执行机构。为了共同驱动执行机构而对电子控制电路301和302进行的协同操作是由诸如多路复用总线主机(MBM)303的控制器来控制的。此多路复用总线主机303与数据网络(未示出)中的数据和控制总线111通信，并通过数据和控制总线304控制电子控制电路301和302，总线304与电子控制电路301和302由接口305和306相连。此多路复用总线主机303与电子控制电路301和302的组合允许以图2中所述的相同方式来操作马达102、203和106。
用电子控制电路301、电子控制电路302和多路复用总线主机303的组合取代如图2所示的电子控制电路201和202的优点在于：相似或相同的、公知电子电路101和105中的硬件或大多数的硬件概念(hardware concept)可以在电子控制电路301和302中使用。因此，仅需要相对存于每一公知电子控制电路101和105非易失存储器中的软件程序或程序代码，将存于每一电子控制电路301和302的非易失存储器中的软件程序或程序代码需进行修改，以适于两电路间的协同操作。换言之，公知电子控制电路的硬件或至少是硬件概念可在如图3所示的本发明第二个具体实施的构建中使用。
如何装配或设计电子控制电路300的部件以提供如图2所示的电气电路200中所述的相同功能为本领域的技术人员所熟知，因而在此不作详细描述。
可用于驱动附加的二个电气马达的本发明的第三具体实施的电气电路示于图4中。如图4所示的电气电路400与如图2所示的电气电路200的区别在于：它还包含电子控制电路401、马达405和马达402。电子控制电路401包含与电子控制电路201和202相同的硬件或硬件概念，其输出端与马达402的端接线403和404相连。马达405的端接线406与马达106的端接线108相连，而马达405的端接线407与端接线403相连。电子控制电路202与电子控制电路401之间提供了接口408，而电子控制电路401与总线111之间提供了接口409。
电子控制电路401基本上以与电子控制电路202驱动马达106和马达203相同的方式驱动马达402和马达405。在如图4所示优选的实施例中，电子控制电路202与电子控制电路401以类似于电子控制电路201及电子控制电路202协同操作来共同驱动马达203的方式，协同操作以共同控制驱动马达405。因此，优选地，马达405的驱动可由存储于电子控制电路202和电子控制电路401的非易失存储器中的适当的软件程序或程序代码进行控制。
然而，因为电子控制电路202既与电子控制电路201协同操作以共同驱动马达203，又与电子控制电路401协同操作以共同驱动马达405，而非协同操作仅驱动一个马达，存储于如图4中所示的电子控制电路202中的软件程序或程序代码是根据存于如图2中所示的电子控制电路202中的软件程序或程序代码改编而成的。如何设计这些功能为本领域的技术人员所熟知，因而在此不作详细描述。
将如图1所示的驱动二个电气马达电气电路100与如图4所示的依据本发明的电气电路400进行比较，可以理解，它的五个电气马达由三个电子控制电路驱动，而按图1所示的概念驱动五个电气马达需要用五个电子控制电路。因此，可以从根据如图1和图2所示电气电路的比较中得出以上所述优点，因为可以节省二个电子控制电路。这意味着当用本发明所述的概念、以所述的方式来驱动或操作三个、五个或甚至更多负载、马达、螺线管(solenoid)或执行机构时，显著地降低成本。
图5说明用于驱动五个电气马达的电气电路为本发明第四个实施例。电气电路500与图3所示的电气电路300的区别在于：电气电路500还包含有电子控制电路501、马达505和马达502。马达505的端接线506与端接线108相连，而马达505的端接线507与马达502的端接线503相连，端接线503还与用于驱动马达的电子控制电路501的输出端相连。马达502的端接线504与电子控制电路501的另一输出端相连。电子控制电路501由总线111、多路复用总线主机303、总线304和介于总线304和电子控制电路501之间的接口508所控制。
电气电路500提供与电气电路300相同的功能，并且额外允许以类似于结合图3或图4中所示的马达102、203和106所介绍的方法的方式来操作或驱动额外的马达。以类似于用于如图4所示电子控制电路202的方式，存于如图3所示的电子控制电路302的非易失存储器中的程序代码经修改存储于如图5所示的电子控制电路302的非易失存储器中。由于图5中的电子控制电路302既与电子控制电路301协同操作以共同驱动马达203(正如结合图3所介绍的一样)，又与电子控制电路501协同操作以共同驱动马达505，所以修改是必要的。另外，控制如图5中所示多路复用总线主机303的软件程序或软件代码根据图3所示的、控制多路复用总线主机303的软件程序或程序代码进行修改。
此种可以驱动五个执行机构s或马达的替换电气电路500也仅包含三个电子控制电路，用于驱动五个马达。因此，前面所述的关于电气电路300和400的成本优点对于电气电路500依然甚至更适用。
尽管详细介绍了以上实施例的结构、器件和方法，根据上面的说明，本领域的技术人员可以理解，本发明不仅仅限于上述的例子，本发明的范围由所附权利要求进行适当地限定。

Claims (14)

1.一种电气电路，其具有第一电子控制电路，用于控制第一电气负载的操作以交替地以推状态或拉状态进行操作，所述电气电路的特征在于：
所述第一电子控制电路与第二电子控制电路协同操作以控制对第二电气负载的驱动。
2.如权利要求1中所述的电路，其中，所述第二电子控制电路与第三电子控制电路协同操作以对控制第三电气负载的驱动。
3.如权利要求2中所述的电路，其中，所述第三电子控制电路控制对第四电气负载的驱动。
4.如权利要求1中所述的电路，其中，所述电气负载中的至少一个为电气执行机构、电气马达或电气螺线管。
5.如权利要求4所述的电路，其中，用以驱动所述电气执行机构、电气马达或电气螺线管中的至少之一的能量由电子控制电路的协同操作所提供。
6.如权利要求1中的所述的电路，其中所述的协同操作电子控制电路通过第一接口或第二接口来相互通信，以执行所述协同操作。
7.如权利要求1中的所述的电路，其中，所述的第一接口或第二接口为多路复用数据接口。
8.如权利要求1中的所述的电路，其中，所述的电气电路包含多路复用总线主机，用以至少部分控制所述协同操作的通信。
9.如权利要求1中的所述的电路，其中，所述的电气电路为控制和数据网络的一部分，此控制和数据网络包含有许多通过总线相互连接的节点，其中所述的每一电气控制电路代表所述的网络的不同节点。
10.一种用于驱动两个电气负载中的至少一个交替处于推状态或拉状态的方法，该方法包括步骤：
由第一电子控制电路向所述的至少两个电气负载中的第一个电气负载的第一条端接线提供第一电气驱动信号，并向所述的第一电气负载的第二端接线提供第二电气驱动信号；和
由所述的第一电子控制电路向所述的至少两个电气负载中的第二电气负载的第一端接线提供第三电气驱动信号，并由第二电子控制电路向所述的第二电气负载的第二端接线提供第四电气驱动信号，从而与所述的第一电子控制电路协同操作以驱动所述的第二电气负载。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述的第一电子控制电路代表控制和数据网络的第一节点，此控制和数据网络包含有通过总线相互连接的多个节点，所述的第二电子控制电路代表所述网络的第二节点。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述的驱动信号是不同的电压或数据信号，用于驱动或控制在其上施加所述驱动信号的所述电气负载的操作。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括步骤：在所述的第一和所述的第二电子控制电路之间、或在多个所述的第一和所述的第二电子控制电路之间通信，且多路复用总线主机至少部分控制所述协同操作。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述至少两个电气负载中的至少一个为电气执行机构、电气马达或电气螺线管。
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