DE102014103369A1

DE102014103369A1 - Ansteuerschaltung für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE102014103369A1
Application number: DE102014103369.8A
Authority: DE
Inventors: Francesco Flögel; Klaus Moosmann; Sebastian Riemer
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: DE102014103369B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Ansteuerschaltung für einen Elektromotor (6) mit mindestens einer Kommunikationsschnittstelle (7) zum Empfangen von Bewegungsbefehlen für den Elektromotor (6), mit einer Auswerteeinheit (4) zum Auswerten der Bewegungsbefehle und einem Motortreiber (5) zum Ansteuern des Elektromotors (6). Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung (1) weist mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen (7) auf, wobei die Kommunikationsschnittstellen (7) mit einer Schnittstellenüberwachung (3) verbunden sind und die Signale an den Kommunikationsschnittstellen (7) auf Gültigkeit prüfen kann. Die Auswerteeinheit (4) ist dabei derart mit den Kommunikationsschnittstellen (7) verbunden, dass die Auswerteeinheit (4) die Bewegungsbefehle über diejenige Kommunikationsschnittstelle (7) empfängt, an der zuerst ein gültiges Signal oder eine gültige Signalfolge durch die Schnittstellenüberwachung (3) erkannt wurde.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Ansteuerschaltung für einen Elektromotor, beispielsweise ein Stellmotor, mit mehr als einer Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von Bewegungsbefehlen für den Elektromotor, mit einer Auswerteeinheit zum Auswerten der Bewegungsbefehle und einem Motortreiber zum Ansteuern des Elektromotors.
In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen (PKW), finden sich zahlreiche Elektromotoren, die verschiedene Funktionen haben, beispielsweise als Sitzversteller, als Klappensteller für den Kühlergrill, als Antrieb für ein Schiebedach und weitere Komfort- oder notwendige Funktionen.
In zunehmenden Maße verfügen diese Elektromotoren über eine Schnittstelle, über die sie Bewegungsbefehle empfangen und überwacht werden können. Die Automobilhersteller benutzen zur Ansteuerung dieser Elektromotoren nicht zwangsläufig einheitliche Schnittstellen, auch wenn diese für die gleiche Applikation vorgesehen sind. Aus diesem Grund muss ein beispielsweise als Stellmotor verwendeter Elektromotor für unterschiedliche Hersteller oder Automobilmodelle jeweils mit der passenden Schnittstelle ausgestattet sein. Auch wenn der Elektromotor identisch ist, ist dennoch eine Anpassung der Ansteuerschaltung und der Kommunikationsschnittstelle notwendig. Aus diesem Grund ist die Herstellung der Stellmotoren insgesamt teuer und aufwändig.
Eine Lösung des Problems wäre im Motor alle möglichen Schnittstellen vorzusehen und beim Einbau nur die passende auszuwählen und zu verbinden. Das ist aufgrund der Vielzahl der existierenden Schnittstellen und Protokolle nur unter erheblichem Aufwand möglich. Zudem würde ein solcher Stellmotor groß und teuer.
Es wäre auch denkbar, eine universelle Schnittstelle vorzusehen, die beim Einbau durch entsprechende Schalter oder durch das Einspielen einer Konfiguration in einen Konfigurationsspeicher der Ansteuerschaltung auf die benötigte Schnittstelle konfiguriert wird. Hier wird der Konfigurationsaufwand jedoch lediglich von der Herstellung zum Einbau verlagert, weshalb die Gesamtkosten und der Aufwand im Wesentlichen unverändert bleiben.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Ansteuerschaltung für einen Elektromotor der vorgenannten Art zu schaffen, die mit möglichst wenig Konfigurationsaufwand an verschiedenen Schnittstellen einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ansteuerschaltung mit einer Schnittstellenüberwachung gemäß dem Hauptanspruch gelöst, wobei die Schnittstellenüberwachung insbesondere eine Schnittstellenerkennung und optional auch weitere Überwachungsfunktionen umfasst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung weist mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen für unterschiedliche Kommunikationsprotokolle auf, die mit einer Schnittstellenüberwachung verbunden sind. Je nach erwartetem Einsatzgebiet können zwei Schnittstellen ausreichen oder auch drei oder mehr verschiedene Schnittstellen notwendig sein. Die Anzahl hängt von dem Anwendungsfall des Elektromotors ab. So kann es vorgesehen sein, einen Verstellmotor in unterschiedlichen Automobiltypen zu verwenden, wobei unterschiedliche Schnittstellen oder Schnittstellenvarianten bereitgestellt werden. Beim Einbau wird dann nur die passende oder vorhandene Schnittstelle verbunden, beziehungsweise das passende oder vorhandene Schnittstellenprotokoll verwendet.
Es kann im Sinne der Erfindung sowohl eine Schnittstellenerkennung als auch eine Schnittstellenüberwachung der Kommunikationsschnittstellen erfolgen, wobei die Signale an den Kommunikationsschnittstellen auf Gültigkeit geprüft werden.
Im Sinne der Erfindung ist auch eine Konfigurationsmöglichkeit einer der verwendeten Schnittstellen nicht ausgeschlossen. Es kann vielmehr vorgesehen sein, dass die Schnittstellen, nachdem sie von der Schnittstellenerkennung erkannt wurden, weiter konfigurierbar sind. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung mit automatischer Schnittstellenüberwachung zur Ansteuerung eines Elektromotors verwendet werden. In solch einer Anwendung kann es vorgesehen sein, über entsprechende Signale, die durch die Schnittstellenüberwachung registriert wurden, verschiedene Betriebsmodi der Ansteuerschaltung festzulegen.
Die Schnittstellenüberwachung ist als Zustandsmaschine ausgebildet, die Teil der Applikationssoftware auf dem Mikrocontroller ist. Die Zustandsmaschine befindet sich nach dem Einschalten zunächst im Zustand „Unentschieden“. Das bedeutet, dass keine der vorhandenen Schnittstellen von der Applikationssoftware auf dem Mikrocontroller deaktiviert ist. In dieser Phase werden die Signale auf allen Schnittstellen durch die Schnittstellenüberwachung auf Gültigkeit geprüft. Erst in Abhängigkeit des ersten gültigen Signals an einer der Schnittstelle wird die zugehörige Kommunikationsschnittstelle mit dem den Motor steuernden Teil der Applikationssoftware im Mikrocontroller verbunden. Der Zustand der Zustandsmaschine wechselt bedingt in einen der Zustände „Entschieden Schnittstelle 1“ oder „Entschieden Schnittstelle 2“. Beispielsweise kann die Schnittstelle 1 und die Schnittstelle 2 jeweils entweder eine PWM(Pulsweitenmodulation)-Schnittstelle oder eine LIN(Local Interconnect Network)-Schnittstelle sein.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Zustandsmaschine besteht darin, dass sie derart betrieben werden kann, dass sich der Zustand nicht mehr ändert sobald er definiert ist. Im fortlaufenden Betrieb ist dann kein Wechsel der Schnittstelle mehr möglich. Die Schnittstellenüberwachung reagiert daher nicht mehr, oder nur noch bedingt, auf Signale an den anderen, nicht gewählten Schnittstellen. Optional ist eine Überwachung des Elektromotors über die andere Schnittstelle aber auch nach dem Festlegen der steueraktiven Schnittstelle noch möglich und eine erneute Konfiguration auch während des Betriebes nicht ausgeschlossen. Solche eine erneute Konfiguration kann einen Wechsel der aktiven Schnittstelle oder eine Änderung des Betriebsmodus beinhalten.
Der Zustand der Schnittstellenüberwachung wird in einigen Ausführungen der Erfindung jedes Mal, wenn der Elektromotor eingeschaltet wird, zurückgesetzt. Das bedeutet, dass bei jedem Einschalten oder Zurücksetzten (Reset) der Schnittstellenüberwachung erneut zunächst ein gültiges Signal empfangen werden muss, damit die aktive Schnittstelle festgelegt wird. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass an einer oder mehrerer Schnittstellen ein jeweils spezifischer Befehl erkannt werden kann, mittels dessen die Schnittstellenüberwachung in den Zustand „Unentschieden“ zurückgesetzt werden kann. Dieses Zurücksetzen kann prinzipiell, je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, über die steueraktive Schnittstelle und / oder über eine nicht steueraktive Schnittstelle veranlasst werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht nun darin, dass die Ansteuerschaltung mit einer solchen Schnittstellenüberwachung unverändert für jede der vorhandenen Schnittstellen benutzbar ist, ohne dass eine aufwendige Konfiguration notwendig ist. Insbesondere kann ein Motor mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung aufgrund der Schnittstellenüberwachung ohne Modifikation der Hardware in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz kommen. Die Auswahl der Schnittstelle erfolgt im Betrieb durch Anlegen eines gültigen Signals an eine Schnittstelle. Danach ist eine gegebenenfalls notwendige Unterkonfiguration der verwendeten Schnittstelle möglich. Das bedeutet auch, dass die Ansteuerschaltung parallel mit mehreren Schnittstellen verbunden sein kann und auch von diesen ansteuerbar ist, solange die Ansteuerschaltung zwischendurch einen Reset ausgeführt hat, so dass die Zustandsmaschine zurückgesetzt wurde. Solch ein Reset kann auf unterschiedliche Arten umgesetzt werden, beispielsweise durch einen Neustart der Ansteuerschaltung oder durch das Empfangen eines vorbestimmten Befehls durch die Zustandsmaschine an der steueraktiven Schnittstelle oder an einer anderen Schnittstelle.
Insgesamt ist der Aufwand für eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung dadurch wesentlich geringer als im Stand der Technik, da beim Einbau keinerlei zusätzliche Arbeiten zur Anpassung der Hardware notwendig sind. Das bedeutet auch, dass eine solche Ansteuerschaltung ohne eine Änderung der Hardware in vielen verschiedenen Anwendungen einsetzbar ist. Dadurch wird auch die Herstellung der Ansteuerschaltung wesentlich einfacher und kostengünstiger. Desweiteren kann eine derartige Ansteuerschaltung für viele Anwendungen auch mit geringfügiger oder gänzlich ohne Anpassung der Software, beziehungsweise der Zustandsmaschine, verwendet werden, wobei die Ansteuerschaltung an unterschiedlichen Schnittstellen eingesetzt werden kann.
Die Art der Kommunikationsschnittstellen spielt für die Zustandsmaschine primär keine Rolle. Die Zustandsmaschine nutzt die für die Schnittstellen angegebenen Kriterien zur Entscheidung. Entscheidend ist die Notwendigkeit, dass die verwendete Auswerteeinheit, beispielsweise ein Mikrocontroller, die verwendeten Schnittstellen in der Applikationssoftware unterstützt. Eine weit verbreitete und allgemein einsetzbare Schnittstelle ist beispielsweise eine PWM-Schnittstelle, bei der der Motor über das Tastverhältnis eines pulsbreitenmodulierten Rechtecksignals gesteuert wird. Weitere mögliche Schnittstellen sind beispielsweise für den LIN-Bus, CAN-Bus, Mod-Bus, und nahezu jede andere bekannte Schnittstelle.
In Automobilen findet der LIN-Bus zunehmend Verbreitung, insbesondere um ganze Baugruppen, wie zum Beispiel Sitz-, Klimaanlagen- oder Fahrzeugtür-Systeme, als Subssysteme zu steuern und zu überwachen. Dabei werden zunehmend auch einfache Stellmotoren in den LIN-Bus übernommen, die bisher über separate Ansteuerschaltungen mit proprietären Protokollen oder direkt über ein Relais (ein/aus) angesteuert wurden. Die LIN-Schnittstelle stellt dabei ein preisgünstiges Protokoll zur Ansteuerung und Überwachung bereit.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist die Ansteuerschaltung zwei Kommunikationsschnittstellen auf, wobei die erste Kommunikationsschnittstelle als LIN-Schnittstelle und die zweite Kommunikationsschnittstelle als PWM-Schnittstelle ausgebildet ist.
Das bedeutet, dass die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung mit relativ wenig Änderungen oder Anpassungen in allen Automobilen mit einem LIN-Bus und mit einer PWM-Schnittstelle für Stellmotoren einsetzbar ist.
Bei standardisierten Protokollen wie LIN ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass die Ansteuerschaltung mit ihrer Schnittstellenüberwachung ohne jegliche Modifikation in verschiedenen Anwendungen verwendet werden kann. Bei Protokollen die weniger stark standardisiert sind, wie es beispielsweise für PWM der Fall ist, kann die Erfindung dann mit relativ geringem Aufwand angepasst werden. So kann es genügen, durch eine Feinabstimmung der Software der Zustandsmaschine die Schnittstellenüberwachung der Ansteuerschaltung für unterschiedliche Anwendung anzupassen. Dies kann beispielsweise durch ein automatisches Neuprogrammieren (flashen) der Schnittstellenüberwachung, beispielsweise eines Mikrocontrollers der Schnittstellenüberwachung, erfolgen.
Die Definition der Zustandsmaschine, also das Umschalten des Schnittstellenumschalters, erfolgt durch das Vorhandensein eines gültigen Signals an einer der Schnittstellen. Die Gültigkeit kann je nach Anwendung und Schnittstelle getrennt festgelegt sein.
Die Gültigkeit des LIN-Signals ist zweckmäßigerweise dadurch definiert ist, dass ein gültiger LIN-Header empfangen wurde. Dabei kann der im LIN-Header enthaltene PID (Protected Identifier) in die Prüfung mit eingeschlossen werden. Der als korrekt bewertete PID muss dabei nicht für die Applikation, beispielsweise einen Stellmotor, selbst bestimmt sein, da am LIN-Bus mehrere Teilnehmer (Slaves) vorhanden sein können. Es kann jedoch in manchen Ausgestaltungen der Erfindung auch sinnvoll sein zu prüfen, ob der im LIN-Header enthaltene PID für die Applikation mit der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung bestimmt ist.
Unabhängig von der Gültigkeit des LIN-Signals ist es zweckmäßig, wenn die Gültigkeit eines PWM-Signals dadurch definiert ist, dass die PWM-Pulse im erlaubten Frequenzbereich und/oder mit erlaubtem Tastverhältnis empfangen wurden. Zusätzlich ist es möglich, die Gültigkeit des Signals über mehrere PWM-Pulse zu verifizieren.
Vorzugsweise kann die Ansteuerschaltung (1) eine Notlauffunktion ausführen oder initiieren, falls kein gültiges Signal durch die Schnittstellenüberwachung (3) erkannt wurde. Die Notfunktion kann zum Beispiel nach einer vorbestimmten Zeitspanne oder nach einer Anzahl an erfolglosen Erkennungsversuchen ausgelöst werden. Beispielsweise kann ein Elektromotor eine Klappe in eine sichere Position verstellen oder eine Warnmeldung ausgegeben werden.
Daneben existieren für die genannten Schnittstellen unzählige andere sinnvolle Gültigkeitskriterien, die hier nicht alle aufgezählt werden können. Für andere Schnittstellen können wieder andere Gültigkeitskriterien gelten.
Allgemein können die Schnittstellen so konfiguriert sein, dass wenn eine Schnittstelle durch ein gültiges Signal gewählt wurde, eine der anderen Schnittstelle zum Empfangen von zusätzlichen Informationen oder Steuersignalen für die gewählte Schnittstelle ausgebildet ist. Beispielsweise können dadurch Überwachungsfunktionen, ein Testbetriebmodus oder andere zusätzliche Funktionen umgesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Variante ist daher, wenn die LIN-Schnittstelle ausgewählt wurde, die PWM-Schnittstelle zum Empfangen einer LIN-Knotenkodierung ausgebildet. Dazu kann beispielsweise eine Kodierung mittels statischer Spannungspegel am PWM-Eingang oder eine dynamische Kodierung zum Einsatz kommen. Umgekehrt ist es natürlich auch möglich, bei einer gewählten PWM-Schnittstelle über die LIN-Schnittstelle eine Kodierung zu empfangen. Dies kann dabei ebenso über einen statischen oder dynamischen Spannungspegel am LIN-Eingang erfolgen. Der für die Kodierung genutzte Eingang wird dann von der Schnittstellenüberwachung bewertet.
Die erfindungsgemäßen Funktionen können jeweils in separaten Bauelementen realisiert sein.
Einfacher und kostengünstiger und daher vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Schnittstellenüberwachung und der Schnittstellenumschalter als Programme im Mikrocontroller realisiert sind. Da zudem zweckmäßigerweise die Schnittstelle ebenfalls in der Auswerteeinheit realisiert sind, ist somit die gesamte Ansteuerschaltung mit beispielsweise einem Mikrocontroller als Auswerteeinheit und nur wenigen weiteren Bauelementen herstellbar. Aus diesem Grund können auch mehr als zwei verschiedene Schnittstellen und Protokolle ohne großen Mehraufwand realisiert werden, da dazu lediglich ein entsprechendes Schnittstellenprogramm notwendig ist das beim Auswählen einer Schnittstelle aktiviert wird. Es muss lediglich ein physikalischer Eingang für jede Schnittstelle vorhanden sein, was je nach verwendetem Mikrocontroller die Anzahl der Schnittstellen begrenzen kann.
Wie bereits erwähnt ist die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung besonders vorteilhaft in einem Stellmotor einsetzbar, der ein Gehäuse aufweist, in dem ein Elektromotor, gegebenenfalls ein Getriebe und eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung angeordnet ist. Der Stellmotor ist dadurch besonders klein und kompakt herstellbar. Zudem verfügt er über mehrere Schnittstellen, mit denen er in verschiedenen Umgebungen ohne Konfiguration direkt einsetzbar ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung,
2: ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung und
3: ein Ablaufdiagramm für den Betrieb einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.
Die 1 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 1 zum Ansteuern eines Elektromotors 6. Der Elektromotor 6 kann beispielsweise ein bürstenloser Elektromotor oder ein beliebig anderer Elektromotor sein. Der Elektromotor im Beispiel ist ein Stellmotor für Kühlerklappen für ein Automobil. Der Elektromotor 6 und die Ansteuerschaltung 1 sind dabei in einem gemeinsamen und kompakten Gehäuse angeordnet.
Die Ansteuerschaltung 1 hat zwei Schnittstellen 7 zum Empfangen von Steuerbefehlen zur Steuerung des Elektromotors 6. Eine LIN-Schnittstelle LIN und eine PWM-Schnittstelle PWM.
Die Ansteuerschaltung 1 weist weiterhin eine Auswerteeinheit 4 auf, beispielsweise einen Mikrocontroller, welche die an einer Schnittstelle 7 empfangenen Bewegungsbefehle in eine Bewegung des Motors umsetzt. Dazu hat die Ansteuerschaltung 1 einen Motortreiber 5, der die für den Antrieb des Elektromotors notwendige Spannung erzeugt. Bei einem bürstenlosen Elektromotor (BLDC) kann der Motortreiber 5 beispielsweise ein Wechselrichter mit einer Vollbrückenschaltung sein. Wenn der Elektromotor 6 ein Bürstenmotor ist, kann der Motortreiber auch ein einfacher Leistungstransistor sein, der die benötigte höhere Betriebsspannung für den Elektromotor 6 bereitstellt.
Da die Auswerteeinheit 4 jeweils nur Bewegungsbefehle einer Schnittstelle 7 verarbeiten kann, sind die Schnittstellen 7 mit einem Schnittstellenumschalter 2 verbunden. Der Schnittstellenumschalter 2 verbindet jeweils eine der Schnittstellen 7 mit dem Befehlseingang der Auswerteeinheit 4. Der Schnittstellenumschalter kann prinzipiell durch einen Hardware-Schalter oder durch einen Software-Schalter realisiert sein. Insbesondere kann der Schalter als Teil einer Zustandsmaschine umgesetzt werden.
Der Schnittstellenumschalter 2 wird durch eine Schnittstellenüberwachung 3 gesteuert. Die Schnittstellenüberwachung 3 ist zur Überwachung der Schnittstellensignale mit den Schnittstellen 7 verbunden. Beim Einschalten der Ansteuerschaltung 1 oder nach einem Reset 8 (3) befindet sich der Schnittstellenumschalter 2 in einem offenen, undefinierten Zustand 9. Das bedeutet, dass keine der Schnittstellen 7 mit der Auswerteeinheit 4 verbunden ist. In der 1 ist dieser Zustand des Schnittstellenumschalter 2 symbolisch in Form eines Schalters mit offener Mittelstellung dargestellt. Das bedeutet nicht, dass der Schnittstellenumschalter 2 tatsächlich auch physikalisch als Umschalter realisiert sein muss. Ebenso sind die Signalleitungen als Verbindungen der Funktionseinheiten nur symbolisch gezeigt und können auch beispielsweise den schematischen Aufbau einer Softwarelösung symbolisieren. Solch eine Softwarelösung kann insbesondere als Zustandsmaschine gestaltet sein. Desweiteren können zwischen den Funktionseinheiten auch mehrere Signalleitungen vorhanden sein. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Schnittstellenleitungen über den Schnittstellenumschalter 2 zur Auswerteeinheit 4 geführt werden, so dass dort für jede Schnittstelle eine eigene Verbindung besteht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Schnittstellenumschalter 2 auch eine Funktion zum Übersetzen der Schnittstellensignale umfasst, so dass an der Auswerteeinheit 4 immer das gleiche Kommunikationsprotokoll, beziehungsweise der gleiche Signaltyp, anliegt. Dieses an der Auswerteeinheit 4 anliegende Kommunikationsprotokoll kann entweder dem Kommunikationsprotokoll einer der Schnittstellen entsprechen oder aber durch ein anderes Kommunikationsprotokoll gegeben sein.
Sobald an einer der Schnittstellen 7 ein für diese Schnittstelle 7 gültiges Signal erkannt wurde 10, bewirkt die Schnittstellenüberwachung 3 eine Definition des Zustands des Schnittstellenumschalter 2. Dieser verbindet dann die entsprechende Schnittstelle 7 mit dem Auswerteeinheit 4. Die Schnittstellenüberwachung 3 kann dann in einigen Ausführungen der Erfindung der Auswerteeinheit 4 das zu erwartende Schnittstellenprotokoll über eine Signalleitung mitteilen oder die Auswerteeinheit erkennt das ihr bereitgestellte Signal selbstständig. Ist im Beispiel an der LIN-Schnittstelle LIN zuerst ein gültiges Signal erkannt worden, dann wechselt der Zustand in einen LIN-Modus 11. Das bedeutet, dass die LIN-Schnittstelle LIN mit dem Auswerteeinheit 4 verbunden ist und nur Bewegungsbefehle auf dieser Schnittstelle LIN verarbeiten werden. Im Beispiel würde der Schalter nach oben geschaltet. Der LIN-Modus kann dadurch gegeben sein, dass eine als Zustandsmaschine umgesetzte Schnittstellenüberwachung in einen Modus versetzt wird, in dem sie aufgrund der empfangen Signale in einen Zustand „Schnittstelle entschieden LIN“ wechselt. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn die Zustandsmaschine zu Beginn, beispielsweise nach einem Einschaltvorgang oder einem Neustart, in einem Zustand „Schnittstelle unentschieden“ ist. Die Zustandsmaschine kann dann in diesem Zustand „Schnittstelle unentschieden“ verweilen, bis ein gültiges Signal erkannt wird oder bis ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Solch ein Abbruchkriterium kann beispielsweise durch eine vorgegebene Zeit oder durch das Überschreiten eines Spannungspegels an einer der Schnittstellen gegeben sein. Es kann also vorgesehen sein, dass die Zustandsmaschine in dem Zustand „unentschieden“ bleibt, solange kein gültiges Signal an einer Schnittstelle erkannt wurde.
Ist an der PWM-Schnittstelle PWM zuerst ein gültiges Signal erkannt worden, dann wechselt der Zustand in einen PWM-Modus 12, in dem die PWM-Schnittstelle PWM mit dem Mikrocontroller 4 verbunden ist und nur PWM-Signale verarbeitet werden. Im Falle der Zustandsmaschine entspricht dies einem Zustand „Schnittstelle entschieden PWM“.
Diese Zuordnung oder dieser Zustand hat fortwährend solange Bestand oder Gültigkeit bis die Ansteuerschaltung 1 ausgeschaltet oder zurückgesetzt (Reset) wird. Beim erneuten Einschalten 8 ist der Umschalter 2 dann erneut in einem offenen Zustand 9.
Der Schnittstellenumschalter 2, die Schnittstellenerkennung 3, die Auswerteeinheit 4 sowie der Motortreiber 5 können im Sinne der Erfindung auf verschiedene Art und Weise in der Ansteuerschaltung 1 realisiert sein. Beispielsweise können alle Funktionen auf einem einzigen Mikrocontroller untergebracht sein. Es kann jedoch auch eine andere Kombination sinnvoll sein. Es kann auch vorteilhaft sein, einen gesonderten Mikrocontroller für den Motortreiber 5 vorzuhalten, beispielsweise bei Elektromotoren mit großer Leistung.
In 2 ist eine Variante der Erfindung gezeigt, die im Wesentlichen der 1 entspricht. Hier ist der Schnittstellenumschalter 2 in der Schnittstellenüberwachung 3 integriert und beispielsweise als Programm in einem Mikrocontroller realisiert. Das verdeutlicht, dass die Verbindung der Schnittstellen 7 zur Auswerteeinheit 4 besonders bevorzugt nicht durch einen physikalischen Umschalter oder eine Drahtverbindung erfolgt. Sondern es wird lediglich im Betriebsprogramm dann jeweils nur die entsprechende Schnittstelle 7 abgefragt und die andere ignoriert, beziehungsweise zur Bereitstellung zusätzlicher Funktionalität verwendet. Im übertragenen Sinn ist auch hier die bildliche Darstellung des Umschalters wie in 1 gezeigt noch zutreffend. Im Programm kann der Schnittstellenumschalter 2 beispielsweise durch eine einfache if-Abfrage realisiert sein.
Prinzipiell sind auch andere Implementierungen der erfindungsgemäßen Idee möglich, weshalb die Erfindung in keiner Weise auf die hier gezeigten Ausführungen beschränkt ist.
3 zeigt die prinzipielle Organisation der Zustandsmaschine der Schnittstellenüberwachung 3. Beispielsweise nach dem Einschalten oder einem Neustart 8 der Ansteuerschaltung 1 befindet sich die Zustandsmaschine zunächst im Zustand 9 „Schnittstelle unentschieden“. Sobald die Schnittstellenüberwachung 3 im Schritt 10 ein gültiges Signal auf einer der Schnittstellen 7 erkennt, wechselt die Schnittstellenüberwachung entsprechend dem erkannten Schnittstellenprotokoll in den Zustand 11, 12 „Schnittstelle entschieden“. Im Beispiel also entweder in den Zustand 11 „Schnittstelle entschieden, LIN“ oder in den Zustand 12 „Schnittstelle entschieden, PWM“. In den darauf folgenden Schritten 11a, 12a kann es optional vorgesehen sein, dass entsprechend einem an der jeweils anderen Schnittstelle anliegenden Signal weitere Entscheidungen durch die Zustandsmaschine getroffen werden. Beispielsweise kann die Drehrichtung oder andere Konfigurationseinstellungen eines Stellmotors der mit dem einen Protokoll, beispielsweise LIN, betrieben wird, durch das an der anderen Schnittstelle anliegende Signal, beispielsweise am PWM-Eingang, eingestellt werden. Nach dem die Schnittstelle für die Steuerung des Betriebs erkannt wurde und gegebenenfalls die Kodierung der anderen Schnittstelle ebenfalls erkannt wurde, kann die Ansteuerschaltung 1 in den Betriebsmodus 13 wechseln und beispielsweise einen Stellmotor ansteuern. Falls im Schritt 10 kein gültiges Schnittstellensignal erkannt wurde, versucht die Schnittstellenüberwachung 3 entweder fortlaufend ein gültiges Signal zu erkennen indem der Schritt 10 wiederholt wird oder es wird optional in einem Schritt 10a eine Notlauffunktion für den Elektromotor initiiert. Die Notlauffunktion kann selbstverständlich auch erst nach einer gewissen Zeitspanne oder nach einer vorbestimmten Anzahl an erfolglosen Versuchen der Schnittstellenerkennung 3 im Schritt 10 ein gültiges Signal zu erkennen erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Ansteuerschaltung
2: Schnittstellenumschalter
3: Schnittstellenüberwachung
4: Auswerteeinheit
5: Motortreiber
6: Elektromotor
7: Schnittstellen
8: Reset / Einschalten
9: Schnittstellenumschalter offen/undefiniert
10: Schnittstellenüberwachung
10a: Notlauffunktion
11: Schnittstelle entschieden, LIN
11a: Berücksichtigung PWM-Eingang
12: Schnittstelle entschieden, PWM
12a: Berücksichtigung LIN-Eingang
13: Betrieb
LIN, PWM: Schnittstellen

Claims

Ansteuerschaltung für einen Elektromotor (6) mit mindestens einer Kommunikationsschnittstelle (7) zum Empfangen von Bewegungsbefehlen für den Elektromotor (6), mit einer Auswerteeinheit (4) zum Auswerten der Bewegungsbefehle und einem Motortreiber (5) zum Ansteuern des Elektromotors (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1) mindestens zwei Kommunikationsschnittstellen (7) aufweist, dass die Kommunikationsschnittstellen (7) mit einer Schnittstellenüberwachung (3) verbunden sind, die Signale an den Kommunikationsschnittstellen (7) auf Gültigkeit prüfen kann, wobei die Auswerteeinheit (4) derart mit den Kommunikationsschnittstellen (7) verbunden ist, dass die Auswerteeinheit (4) die Bewegungsbefehle über diejenige Kommunikationsschnittstelle (7) empfängt, an der zuerst ein gültiges Signal oder eine gültige Signalfolge durch die Schnittstellenüberwachung (3) erkannt wurde.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (7), über welche die Auswerteeinheit (4) die Bewegungsbefehle empfängt, beim Einschalten der Ansteuerschaltung zunächst nicht festgelegt ist und erstmalig in Abhängigkeit des ersten durch die Schnittstellenüberwachung (3) erkannten gültigen Signals oder der ersten durch die Schnittstellenüberwachung (3) erkannten gültigen Signalfolge festgelegt wird.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1) zwei Kommunikationsschnittstellen (7) aufweist, dass die erste Kommunikationsschnittstelle (LIN) als LIN-Schnittstelle für LIN-Signale und die zweite Kommunikationsschnittstelle (PWM) als PWM-Schnittstelle für PWM-Signale ausgebildet ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gültigkeit des LIN-Signals dadurch definiert ist, dass ein gültiger LIN-Header empfangen wurde.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gültigkeit eines PWM-Signals dadurch definiert ist, dass das PWM-Signal im erlaubten Frequenzbereich und/oder mit erlaubtem Tastverhältnis empfangen wurden.
Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei verbundener LIN-Schnittstelle (LIN) oder bei verbundener PWM-Schnittstelle (PWM) die jeweils andere Schnittstelle zum Empfangen von zusätzlichen Signalen benutzbar ist.
Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenüberwachung (3) als Programm in der Auswerteeinheit (4) realisiert ist.
Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (1) eine Notlauffunktion (10a) ausführen oder initiieren kann, falls keine gültige Schnittstelle durch die Schnittstellenüberwachung (3) erkannt wird.
Stellmotor mit einem Gehäuse in dem ein Elektromotor und eine Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angeordnet ist.