DE102017127125B4

DE102017127125B4 - Verfahren zur Hardware-Codierung einer Steuereinrichtung, zugehörige Steuereinrichtung und elektrischer Stellantrieb

Info

Publication number: DE102017127125B4
Application number: DE102017127125.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kunle; Martin Winker; Andreas Sattler
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2024-08-14
Anticipated expiration: 2037-11-18
Also published as: DE102017127125A1

Abstract

Verfahren zur Hardware-Codierung einer Steuereinrichtung (10) mit einer Codier-Schnittstelle (12), die einen ersten (14), einen zweiten (16) und einen dritten Anschluss (18) aufweist, welches umfasst:Bereitstellen einer Spannung (U, 26) an dem ersten Anschluss (14) der Codier-Schnittstelle (12);Bereitstellen eines Massepotentials (24) an dem dritten Anschluss (18) der Codier-Schnittstelle (12);Codieren der Codier-Schnittstelle (12) durch Einstellen einer Verbindung (28) des zweiten Anschlusses (16) der Codier-Schnittstelle mit dem Massepotential (24); undBestimmen eines elektrischen Kennwerts (U2) an dem zweiten Anschluss (16) der Codier-Schnittstelle (12),wobei zum Einstellen der Verbindung (28) eine Brücke (28) zwischen dem zweiten Anschluss und dem Massepotential (24) eingeführt oder entfernt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Hardwarecodierung von Elektromotoren in Automobilen.
Hintergrund
Elektromotoren und ähnliche elektrische Verbraucher können vielseitig eingesetzt werden, wobei derselbe Elektromotor häufig in der Lage ist, verschiedene oder abgewandelte Aufgaben zu erfüllen. Insbesondere finden Elektromotoren in der Automobilbranche als elektrische Stellantriebe immer größere Verbreitung. Beispielsweise können Elektromotoren als Klappensteller in Klimaanlagen und zur Kühlung einen Luftstrom einstellen. Dabei kann es unter anderem vorteilhaft sein, die Drehrichtung eines Paars von Elektromotoren abhängig davon zu wählen, auf welcher Seite eines Automobils der Elektromotor eingebaut wird, um symmetrisch angeordnete Klappen zu öffnen oder zu schließen.
Die Verwendung unterschiedlich konstruierter Elektromotoren für eine einfache Variation der Drehrichtung ist aus Kostengründen häufig nicht zielführend. Die Softwarecodierung der elektronischen Elektromotoren ist häufig kostengünstiger durchzuführen, jedoch kann es dafür notwendig sein, identisch konstruierte Elektromotoren und deren vorgesehene Funktionalität durch Programmierung in der Software einzeln zu identifizieren. Die dafür notwendigen Prozessschritte können den Einbau und Einsatz der Elektromotoren daher aufwendiger und abhängig von der Zuverlässigkeit von Speichermedien machen.
Als Alternative kann eine Hardwarecodierung verwendet werden. Dazu kann ein außen an dem Stellantrieb zugänglicher elektrischer Anschluss mit einem Potenzial verbunden werden, sodass ein Mikrocontroller zwei unterschiedliche Schaltzustände, wie zwei Drehrichtungen des Elektromotors, durch Potenzialmessung unterscheiden kann. Eine solche Hardwarecodierung kann jedoch einen permanenten Strompfad entstehen lassen, der eine zusätzliche Verbrauchslast einführt. Dies hat gerade in Automobilen zur Folge, dass die elektrische Ladung einer zugeordneten Batterie schnell abnehmen kann.
In Automobilen kann eine solche Hardwarecodierung außerdem anfällig für Schmutz-Nebenschlusswiderstände sein, wodurch die Codierung unzuverlässig werden kann. Ein Schmutz-Nebenschlusswiderstand kann auftreten, wenn sich Schmutzpartikel an den außen zugänglichen Anschlüssen des Elektromotors ansammeln und einen Stromfluss durch einen Schmutzfilm zwischen elektrischen Anschlüssen erlauben. Wenn der Anschluss der Hardwarecodierung über einen Schmutz-Nebenschlusswiderstand mit einem Massepotenzial oder der Lichtmaschine des Automobils verbunden wird, kann die Bestimmung der Drehrichtung beeinflusst und/oder der Elektromotor beschädigt werden. Ferner kann dadurch eine unerwünschte Leistungsaufnahme generiert werden.
DE 100 61 025 A1 beschreibt einen Mehrstellungs-Schalter in Kraftfahrzeugen, mit zwei Kontaktgliedern, die einzeln in jeweils zwei Schaltstellungen einstellbar sind, zum Steuern von vier, den Schaltstellungen zugeordneten Zuständen. Die beiden Kontaktglieder in ihrer ersten Schaltstellung aktivieren jeweils einen elektrischen Widerstand. Die beiden Widerstände weisen voneinander unterscheidbare Widerstandswerte auf. In der zweiten Schaltstellung der Kontaktglieder ist der jeweilige Widerstand überbrückt. Der insgesamt wirksame Widerstand ist an einer einzigen Ausgangsleitung abgreifbar. Die in den zweiten Schaltstellungen zugeordneten Zustände sind mittels des in der ersten Schaltstellung des jeweiligen Schaltglieds wirksamen Widerstands voneinander unterscheidbar. Weiterer Stand der Technik ist aus der DE 2133 062 B2 bekannt.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine energiesparende und zuverlässige Hardwarecodierung mit einer Steuereinrichtung bereitzustellen, welche kompatibel mit Industriestandards der Automobilindustrie ist. Dazu sollte die Funktionalität der Steuereinrichtung nicht oder nur beschränkt durch eventuelle Verschmutzungen beeinträchtigt werden und der Stromverbrauch begrenzt werden. Gleichzeitig muss sichergestellt werden, dass die zur Detektion der Hardwarecodierung erforderlichen Mindestströme und Spannungen an benachbarten, externen Anschlüssen bereitgestellt werden können. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann auch in Bereichen mit ähnlichen Anforderungen Anwendung finden.
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Hardwarecodierung nach den unabhängigen Ansprüchen. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die unterschiedlichen Ausführungsmerkmale dieser Ausführungsformen sind dabei kombinierbar, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.
In einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Hardware-Codierung einer Steuereinrichtung mit einer Codier-Schnittstelle, die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluss aufweist. Das Verfahren umfasst dabei das Bereitstellen einer Spannung an dem ersten Anschluss der Codier-Schnittstelle, das Codieren der Codier-Schnittstelle durch Einstellen einer Verbindung zwischen dem zweiten Anschlusses der Codier-Schnittstelle und einem Massepotenzial, das Bestimmen eines elektrischen Kennwerts an dem zweiten Anschluss der Codier-Schnittstelle und das Bereitstellen des Massepotenzials an dem dritten Anschluss der Codier-Schnittstelle.
Erfindungsgemäß wird zum Einstellen der Verbindung eine Brücke zwischen dem zweiten Anschluss und dem Massepotenzial eingeführt oder entfernt. Auf diese Weise kann der elektrische Kennwert an dem zweiten Anschluss der Codier-Schnittstelle durch externe Hardwarecodierung mit der Brücke, wie z.B. einer Leiterklemme oder Lötverbindung, beeinflusst werden.
In einigen Ausführungsformen wird aus dem elektrischen Kennwert ein Stellzustand der Steuereinrichtung bestimmt. In einer Ausführungsform steuert die Steuereinrichtung einen Elektromotor an und das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Drehrichtung des Elektromotors aus dem elektrischen Kennwert. In einigen Ausführungsformen ist der elektrische Kennwert ein analoger Spannungswert und erlaubt die Bestimmung mehrerer Stellzustände durch Messung des elektrischen Kennwerts an dem zweiten Anschluss.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Trennen der Spannung von dem ersten Anschluss der Codier-Schnittstelle nach dem Bestimmen des elektrischen Kennwerts. Durch das Trennen der Spannung von dem ersten Anschluss kann der permanente Strompfad, der durch das Einstellen einer Verbindung an dem zweiten Anschluss hergestellt wurde, unterbrochen werden, was den Energieverbrauch der Schaltung begrenzen kann. Das Trennen der Spannung kann mit einem Schalter durchgeführt werden, der beispielsweise durch einen integrierten Schaltkreis angesteuert wird. Insbesondere kann die Spannung an dem ersten Anschluss nur vorübergehend bereitgestellt werden, um den elektrischen Kennwert an dem zweiten Anschluss zu bestimmen und anschließend die Verbindung zwischen der Codier-Schnittstelle und einer Spannungsquelle wieder zu trennen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren außerdem das Speichern des elektrischen Kennwerts in einem flüchtigen oder einem nichtflüchtigen Speicher. Auf diese Weise kann der elektrische Kennwert in einem begrenzten Zeitfenster bestimmt werden, um einen Stromverbrauch der Schaltung zu reduzieren, und der bestimmte und gespeicherte Wert kann anschließend für die Bestimmung eines Stellzustandes der Steuereinrichtung verwendet werden.
Die Codier-Schnittstelle kann in einigen Ausführungsformen eine Serienschaltung aus einem ersten Zweipol und einem zweiten Zweipol umfassen. Die Serienschaltung umfasst den ersten Anschluss in elektrischer Verbindung mit einem ersten Pol des ersten Zweipols, den zweiten Anschluss in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Pol des ersten Zweipols und einem ersten Pol des zweiten Zweipols, und den dritten Anschluss in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Pol des zweiten Zweipols. Dabei sind der erste Pol und der zweite Pol des ersten Zweipols unterschiedliche Pole des ersten Zweipols und der erste Pol und der zweite Pol des zweiten Zweipols sind unterschiedliche Pole des zweiten Zweipols. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren außerdem das Bereitstellen der Codier-Schnittstelle.
Ein Zweipol ist ein elektronisches und/oder elektrisches Element mit zwei Anschlüssen, wie ein Widerstand, ein Kondensator, eine Spule, eine Diode, und/oder eine kombinierte Schaltung aus mehreren elektronischen und/oder elektrischen Elementen. In der Codier-Schnittstelle ist es die Aufgabe der Zweipole, eine Spannung an dem zweiten Anschluss der Codierschnittstelle für das Bestimmen des elektrischen Kennwerts bereitzustellen, wobei der Spannungswert robust gegenüber Verschmutzungen von externen Anschlüssen sein sollte. Der verwendete Zweipol bestimmt dabei den am zweiten Anschluss der Codierschnittstelle gemessenen Kennwert.
In einigen Ausführungsformen ist die Spannung eine Gleichspannung und insbesondere eine Spannung, die von einer Spannungsquelle wie der Batteriespannung oder der Spannung der Lichtmaschine bei Einsatz in einem Fahrzeug abgeleitet ist. In einem solchen Fall kann die Spannung ein Potenzial zwischen 9V und 16V aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Schaltung entsprechend der üblichen Batteriespannung und der Spannung der Lichtmaschine eines Automobils für Spannungen zwischen 12 V und 13,5 V optimiert.
Üblicherweise entspricht die am ersten Anschluss der Codierschnittstelle zur Verfügung gestellte Spannung der Arbeitsspannung der zur Decodierung verwendeten Elektronik. Diese liegt in der Regel zwischen 3,3V und 5V. Die zum Erkennen eines digitalen Zustands (High oder Low) notwendigen Spannungen an einem entsprechenden Eingang sind dabei proportional zur Arbeitsspannung. Verschmutzungen zwischen einem Anschluss der Codierschnittstelle und einem Massepotential können die an der Codierschnittstelle gemessene Spannung soweit absenken, dass der digitale Zustand nicht mehr richtig erkannt werden kann. Andererseits können Verschmutzungen zwischen der Codierschnittstelle und einer mit der Codierschnittstelle verbundenen Messeinheit zu überhöhten Spannungen am Eingang der Messeinheit führen und diesen zerstören. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Codierschnittstelle auf in einem Bordnetz eines Automobils übliche, höhere Spannungen auszulegen und die Schnittstelle damit zuverlässiger zu machen.
Der in dem Verfahren bestimmte elektrische Kennwert kann eine Spannung, ein Strom, eine zeitliche Abhängigkeit eines analogen oder digitalen Signals und/oder ein davon abgeleiteter Wert sein. In einigen Ausführungsformen ist der elektrische Kennwert eine Spannung oder ein digitaler Wert entsprechend einer Spannung. Auf diese Weise kann durch das Vergleichen eines Spannungswerts an dem zweiten Anschluss der Codier-Schnittstelle mit einem Spannungsschwellwert, wie der Schwellspannung eines digitalen Eingangs-Ports eines integrierten Schaltkreises (z.B. eines Mikrokontrollers) zum Bestimmen des elektrischen Kennwerts, der Stellzustand der Steuereinrichtung bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen werden die Zweipole so gewählt, dass die Funktionalität der Schaltung und insbesondere die Bestimmung des elektrischen Kennwerts nicht durch einen Schmutz-Nebenschlusswiderstand beeinträchtigt wird. Ein Schmutz-Nebenschlusswiderstand ist ein endlicher elektrischer Widerstand mit einem Wert von üblicherweise mehr als 5 kOhm und kann durch einen Schmutzfilm zwischen der Spannung, wie beispielsweise der Spannung einer Batterie/Lichtmaschine eines Automobils, oder einem Massepotenzial und dem zweiten Anschluss entstehen. Dabei kann der Schmutz-Nebenschlusswiderstand durch Parallelleitung die Spannung an dem zweiten Anschluss modifizieren und damit eine Fehlerquelle für die Bestimmung des elektrischen Kennwerts darstellen.
Der erste und der zweite Zweipol können Widerstände sein, deren Werte so gewählt sind, dass bei einem gegebenen Wert eines endlichen Schmutz-Nebenschlusswiderstands zwischen dem zweiten Anschluss und dem Massepotenzial, insbesondere ab 5 kOhm, die Bestimmung des elektrischen Kennwerts nicht beeinträchtigt wird. Dazu werden die Widerstandswerte so gewählt, dass bei einem Schmutz-Nebenschlusswiderstand ab 5 kOhm zwischen dem Massepotenzial und dem zweiten Anschluss ein Schwellwert des elektrischen Kennwerts zum Bestimmen des Stellzustands nicht unterschritten wird, wenn keine Brücke an den zweiten Anschluss angeschlossen ist. Weiterhin können die Werte so gewählt werden, dass im Falle eines endlichen Schmutz-Nebenschlusswiderstands zwischen dem zweiten Anschluss und der Spannung die Messeinheit der Steuereinrichtung nicht beschädigt wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Codier-Schnittstelle daher eine Serienschaltung eines ersten und eines zweiten Widerstands deren Widerstandswerte entsprechend der Spannung und anwendungsbezogenen Grenzwerten, wie einem minimalen Strom der Schaltung und einer Detektionsschwelle für das Bestimmen des elektrischen Kennwerts, eingerichtet werden. Ein minimaler Strom, wie zum Beispiel ein minimaler Strom von 2 mA, kann durch Industriestandards oder zur Reduzierung von Messungenauigkeiten bei der Bestimmung des elektrischen Kennwerts gegeben sein. Ein maximaler Strom von beispielsweise 100 mA kann ebenfalls vorgegeben sein oder zum Begrenzen des Stromverbrauchs der Steuereinrichtung festgelegt werden.
Aus den vorgegebenen Stromwerten kann ein Gesamtwiderstandswert der Codier-Schnittstelle bzw. ein Widerstandswert des ersten Widerstands festgelegt werden. Entsprechend der vorhergehenden Bestimmungen kann anschließend ein Verhältnis der Widerstandswerte des ersten und des zweiten Widerstands bestimmt werden, sodass die Steuereinrichtung nicht durch Schmutz-Nebenschlusswiderstand mit Widerstandswerten ab 5 kOhm beschädigt wird oder die Funktion der Steuereinrichtung nicht durch einen Schmutz-Nebenschlusswiderstand zwischen einem Massepotenzial und dem zweiten Anschluss beeinträchtigt wird, während ein Spannungswert an dem zweiten Anschluss das Bestimmen der Präsenz oder Abwesenheit einer Brücke durch Messen eines Unter-/Überschreitens eines vorgegebenen Spannungsschwellwerts erlaubt.
In einigen Ausführungsformen ist zusätzlich vorgesehen, mehrere Stellzustände mit der Steuereinrichtung zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen umfasst daher das Verfahren ferner das Bereitstellen mindestens einer weiteren Codier-Schnittstelle an der Steuereinrichtung, die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluss aufweist; ein Bereitstellen der Spannung an dem ersten Anschluss der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle; das Bereitstellen des Massepotenzials an dem dritten Anschluss der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle; das Bestimmen eines weiteren elektrischen Kennwerts an dem zweiten Anschluss der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle; und das Trennen der Spannung von dem ersten Anschluss der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle nach dem Bestimmen des weiteren elektrischen Kennwerts an der weiteren Codier-Schnittstelle.
Durch das Verwenden von einer Anzahl von N Codier-Schnittstellen können 2^N Stellzustände durch Hardware-Codierung eingestellt werden. Zum Beispiel können mehrere Steuereinrichtungen entsprechend ihrer verschiedenen Funktionsgruppen (z.B. Kühlungsklappensteller, Abgasklappensteller oder Richtungssteller für Abblendlicht, Fensterheber oder Scheibenwischerantriebe bzw. Elektromotoren zur Sitzeinstellung entsprechend verschiedener Achsen u.a.) in einem Automobil eingestellt werden oder eine Funktion einer Steuereinrichtung, wie eine Drehzahl, ein Drehzahlverlauf oder ein maximales Drehmoment, durch Hardwarecodierung näher bestimmt werden.
Dabei kann das Trennen der Spannung von dem ersten Anschluss der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle abhängig oder unabhängig von den übrigen Codier-Schnittstellen durchgeführt werden. In Ausführungsformen können daher ein gemeinsamer Schalter oder mehrere Schalter für jede Codier-Schnittstelle oder für Gruppen von Codier-Schnittstellen vorgesehen werden.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung, in der die zuvor beschriebenen Verfahren umgesetzt werden können. Die Steuereinrichtung umfasst erfindungsgemäß eine Codier-Schnittstelle mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der dritte Anschluss mit einem Massepotenzial gekoppelt ist; einen Port zum Anlegen einer Spannung über 5V, z.B. zwischen 9 V und 16 V, und insbesondere zwischen 12 V und 13,5 V; einen Schalter, welcher den Port und den ersten Anschluss koppelt; eine Messeinheit, die mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist und so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Kennwert bestimmt; einen Brückenanschluss, der mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist; und eine Logikeinheit, welche so konfiguriert ist, dass sie einen Stellzustand der Steuereinrichtung aus dem elektrischen Kennwert bestimmt. Zum Einstellen einer elektrischen Verbindung des Schalters (34) ist eine Brücke (28) zwischen dem zweiten Anschluss (16) und dem Massepotential (24) einführbar oder entfernbar.
In einigen Ausführungsformen steuert die Logikeinheit den Schalter zum Ein- und Ausschalten der Spannung. In einigen Ausführungsformen ist die Logikeinheit so konfiguriert, dass sie eine elektrische Verbindung des Schalters trennt, wenn der elektrische Kennwert bestimmt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuereinrichtung dabei eine Speichereinheit zum flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichern des Stellzustandes.
In einigen Ausführungsformen steuert die Steuereinrichtung einen Elektromotor an, wobei der Stellzustand eine Drehrichtung des Elektromotors bestimmt.
Erfindungsgemäß kann die Codier-Schnittstelle so konfiguriert sein, dass der Stellzustand aus dem elektrischen Kennwert durch Anlegen einer Spannung zwischen 9 V und 16 V, vorzugsweise zwischen 12 V und 13,5 V, an den Port bestimmt wird. Anders ausgedrückt ist der Port so konfiguriert, dass er eine Spannung für die Codier-Schnittstelle mit einem Potenzial zwischen 9 V und 16 V, vorzugsweise zwischen 12 V und 13,5 V, bereitstellt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Codier-Schnittstelle eine Serienschaltung aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand, wobei der erste Anschluss mit einem ersten Pol des ersten Widerstands gekoppelt ist, wobei der zweite Anschluss zwischen einem zweiten Pol des ersten Widerstands und einem ersten Pol des zweiten Widerstands gekoppelt ist, und wobei der dritte Anschluss mit einem zweiten Pol des zweiten Widerstands gekoppelt ist. Dabei sind der erste und der zweite Pol jeweils unterschiedliche Pole des jeweiligen Widerstands.
In einigen Ausführungsformen weist der erste Widerstand einen Widerstandswert von mindestens 100 Ohm und/oder höchstens 4,5 kOhm und der zweite Widerstand einen Widerstandswert von höchstens 1,3 kOhm auf, wobei das Verhältnis der Widerstandswerte des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands größer als 2 und kleiner als 12 ist.
In weiteren Ausführungsformen umfasst die Steuereinrichtung ferner mindestens eine weitere Codier-Schnittstelle, die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluss aufweist, deren erster Anschluss über den Schalter oder einen weiteren Schalter mit dem Port gekoppelt ist, deren dritter Anschluss mit dem Massepotenzial gekoppelt ist, und deren zweiter Anschluss jeweils mit einem weiteren Brückenanschluss der Steuereinrichtung gekoppelt ist; wobei der zweite Anschluss der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle mit der Messeinheit oder einer weiteren Messeinheit gekoppelt ist und die Messeinheit oder die weitere Messeinheit so konfiguriert ist, dass sie einen weiteren elektrischen Kennwert bestimmt; und wobei die Logikeinheit so konfiguriert ist, dass durch Schalten des Schalters oder des weiteren Schalters eine Vielzahl von Stellzuständen aus den elektrischen Kennwerten bestimmt wird.
In einigen Ausführungsformen ist dabei die Logikeinheit so konfiguriert, dass sie die elektrische Verbindung des Schalters oder des weiteren Schalters trennt, wenn die Vielzahl von Stellzuständen bestimmt ist. Dabei kann das Trennen der elektrischen Verbindung an dem Schalter den Stromfluss durch mehrere Codier-Schnittstellen bewirken.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen implementiert die Steuereinrichtung Teile oder die Gesamtheit der zuvor beschriebenen Verfahren. Dazu können die Merkmale der Verfahren beliebig mit den Merkmalen und Elementen der Steuereinrichtung kombiniert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Steuereinrichtung können beispielsweise in einem elektrischen Stellantrieb, insbesondere einem Klappensteller in einem Automobil, verwendet werden. In Automobilen werden Klappensteller beispielsweise zum Verstellen der Lamellen einer Kühlergrilljalousie, in Klimaanlagen, zum Öffnen und Schließen von Tankklappen bei Automobilen mit Verbrennungsmotor, beziehungsweise Ladeklappen bei Automobilen mit einem Elektromotor, verwendet. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch keinesfalls auf Stellantriebe oder Anwendungen im Automobilbereich beschränkt. Sie kann vielmehr in unterschiedlichsten anderen Anwendungen mit Elektromotoren oder anderen elektrischen Geräten verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die erfindungsgemäßen Eigenschaften und die verschiedenen Vorteile der Verfahren und Steuereinrichtungen erschließen sich am besten aus einer detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei:

1 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung gemäß einem Beispiel zeigt;
2 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung mit Schmutz-Nebenschlusswiderständen gemäß einem Beispiel zeigt;
3 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung mit zwei Codier-Schnittstellen gemäß einem Beispiel zeigt;
4 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung auf Grundlage eines Mikrocontrollers gemäß einem Beispiel zeigt; und
5 ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zur Hardware-Codierung einer Steuereinrichtung gemäß einem Beispiel zeigt.

Die folgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand eines Beispiels einer Steuereinrichtung für einen Elektromotor, der in einem Kraftfahrzeug als z.B. Klappensteller eingesetzt wird. Dabei ist die Funktion von zwei Elektromotoren, die in dem Kraftfahrzeug rechts bzw. links eingesetzt werden - bis auf die vorgegebene Drehrichtung - grundsätzlich gleich. Durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann die Drehrichtung der Steuereinrichtung durch externes Anschließen einer Brücke an den Elektromotor festgelegt werden, wodurch das Einrichten der Elektromotoren in dem Kraftfahrzeug erleichtert wird. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern kann in weiteren Anwendungen für Elektromotoren oder für die Codierung anderer elektrischer Verbraucher eingesetzt werden.
Wie in 1 zu sehen, umfasst eine beispielhafte Steuereinrichtung 10 eine Codier-Schnittstelle 12 mit einem ersten Anschluss 14, einem zweiten Anschluss 16 und einem dritten Anschluss 18. Die Codier-Schnittstelle 12 umfasst eine Serienschaltung aus einem ersten Widerstand 20 und einem zweiten Widerstand 22. Der dritte Anschluss 18 der Codier-Schnittstelle 12 ist mit dem Massepotenzial 24 verbunden. Über einen Port 26 kann eine Spannung U an dem ersten Anschluss 14 angelegt werden.
Die Serienschaltung aus dem ersten Widerstand 20 und dem zweiten Widerstand 22 bildet einen Spannungsteiler, der die Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 bestimmt. An dem Brückenanschluss 36, der mit dem zweiten Anschluss 16 verbunden ist, kann eine Brücke 28 angeschlossen werden, um den zweiten Anschluss 16 mit dem Massepotenzial 24 zu verbinden. Die Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 kann mit einer Messeinheit 30 bestimmt werden. Beispielsweise ist die Messeinheit 30 in einem Mikrocontroller implementiert und bestimmt einen analogen oder digitalen Spannungswert an dem zweiten Anschluss 16 in einem Spannungsbereich zwischen 0 und 3,2 V bzw. vergleicht den Spannungswert mit einem Spannungsschwellwert von beispielsweise 1V, der eine Unterscheidung zwischen digitalen Spannungszuständen in der Messeinheit 30 erlaubt oder einen festgelegten Grenzwert für einen analogen Spannungswert darstellt. Wenn eine Brücke 28 mit einem sehr niedrigen Widerstand (z.B. R << 10 Ohm oder << 1 Ohm) an dem Brückenanschluss 36 angeschlossen ist, dann ist die Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 nahezu 0 V, während sie andernfalls durch die Widerstandswerte des ersten Widerstands 20, des zweiten Widerstands 22 und die Spannung U an dem Port 26 bestimmt wird. Auf diese Weise kann durch Messung des elektrischen Kennwerts die Präsenz oder Abwesenheit der Brücke 28 bestimmt werden.
In einer beispielhaften Ausführung wird eine minimale Spannung U von 9 V an dem Port 26 und ein minimaler Strom von 2 mA durch den ersten Widerstand 20 aufgrund von Industriestandards und/oder Fehlertoleranzen gegenüber Messungenauigkeiten und Handhabungsfehlern vorgegeben. Daraus folgt nach dem ohmschen Gesetz ein Widerstandswert R₁ von höchstens 4,5 kOhm für den ersten Widerstand 20. Analog folgt für eine Batteriespannung von beispielsweise mindestens 12 V in einem Automobil die Bedingung, dass der Widerstandswert R₁ nicht höher als 6 kOhm sein sollte. Um den Stromverbrauch der Steuereinrichtung 10 zu begrenzen, ist es weiterhin sinnvoll, dass R₁ nicht kleiner als 100 Ohm ist.
Damit in der beispielhaften Ausführung ein Spannungsschwellwert von U_lim von beispielsweise 1 V überschritten wird, wenn keine Brücke 28 an den Brückenanschluss 36 angeschlossen ist, kann ein Widerstandswert R₂ des zweiten Widerstands 22 nach $R_{2} = \frac{U_{l i m} * R_{1}}{U - U_{l i m}}$
bestimmt werden. Daher sollte der Widerstandswert R₂ größer als 560 Ohm sein, damit eine gemessene Spannung U₂ größer als 1V ist, wenn eine Spannung U von mindestens 9 V an dem ersten Anschluss 14 angelegt wird und R₁ einen Widerstandswert von 4,5 kOhm aufweist. Grundsätzlich sollte R₂ außerdem stets größer als der Widerstandswert der Brücke sein (z.B. R₂ > > 1 Ohm oder > > 10 Ohm).
Wie in 2 zu erkennen, kann in Ausführungsformen die Bestimmung der Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 durch das Auftreten von parallelen Strompfaden durch einen Schmutzfilm erschwert werden. Die parallelen Strompfade können als Schmutz-Nebenschlusswiderstände 35a, 35b, welche elektrische Anschlüsse der Steuereinrichtung 10 verbinden, verstanden werden. Die Schmutz-Nebenschlusswiderstände 35a, 35b können über Parallelleitung zu einer Veränderung des Spannungswerts an dem zweiten Anschluss 16 führen. Dadurch kann der Spannungswert, auch ohne dass eine Brücke angeschlossen ist, unterhalb von einem Spannungsschwellwert zur Bestimmung der Drehrichtung liegen; oder kann erhöht sein, so dass der Spannungswert eine maximale Spannung der Messeinheit 30 übersteigt und zu einer Beschädigung der Steuereinrichtung 10 führt. Üblicherweise sind mit Schmutz-Nebenschlusswiderständen 35a, 35b Widerstandswerte R_neben von 5 kOhm und mehr assoziiert.
In dem Fall, dass der zweite Anschluss 16 mit dem Port 26 durch einen Schmutz-Nebenschlusswiderstand 35a verbunden ist, sollte sichergestellt werden, dass die Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 nicht oberhalb des maximal detektierbaren Wertes liegt, um eine Beschädigung der Messeinheit 30 zu verhindern. Dafür sollte nach Gleichung (1) für eine obere Spannungsgrenze U_lim von 3,2 V in der beispielhaften Ausführung der Widerstandswert R₂ nicht größer als 2,7 kOhm sein, wenn keine Spannung U an dem ersten Anschluss 14 bereitgestellt wird. Im Falle, dass sowohl an dem ersten Anschluss 14, wie auch über den Schmutz-Nebenschlusswiderstand 35a die Spannung U anliegt, sollte der Widerstandswert aufgrund der Parallelschaltung R₂ höchstens 1,3 kOhm betragen. Allgemein kann der Maximalwert von R₂ in diesem Fall nach $R_{2} = \frac{U_{l i m} R_{1} R_{n e b e n}}{(U - U_{l i m}) (R_{n e b e n} + R_{1})}$
für einen minimalen Schmutz-Nebenschlusswiderstandswert R_neben von beispielsweise 5 kOhm und eine festgelegte Maximalspannung der Messeinheit U_lim in Abhängigkeit von R₁ bestimmt werden.
Optional kann in einem ersten Schritt die Präsenz eines Schmutz-Nebenschlusswiderstandes 35a unterhalb von 5 kOhm zwischen dem Brückenanschluss 36 und dem Port 26, der die Steuereinrichtung 10 mit der Lichtmaschine koppelt, durch Messung des elektrischen Kennwerts an dem zweiten Anschluss 16 bestimmt werden. Der Wert des Schmutz-Nebenschlusswiderstandes 35a kann durch Messung der analogen oder digitalen Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 quantitativ oder qualitativ bestimmt werden und die Steuereinrichtung 10 kann eine Systemwarnung generieren und/oder gegebenenfalls die Bestimmung des elektrischen Kennwerts aussetzen.
Bei dem Einbau der Steuereinrichtung 10 in ein Automobil und einem Anschließen des Ports 26 an die Lichtmaschine mit einer charakteristischen maximalen Spannung von 13,5 V und einer minimalen Spannung von 12 V sollte, für R₁=6 kOhm, der Widerstandswert R₂ aus denselben Gründen mindestens 550 Ohm und nicht größer als 1,8 kOhm bzw. mindestens 550 Ohm und höchstens 850 Ohm sein. Für einen geringeren Wert von R₁ kann ein größerer Strom durch die Schaltung fließen, jedoch kann gleichzeitig R₂ entsprechend der vorstehenden Überlegungen verringert werden, um mit einem niedrigeren Schmutz-Nebenschlusswiderstand kompatibel zu sein.
Folglich kann das Anlegen der Spannung U der Lichtmaschine/Batterie an den ersten Anschluss 14 der Codier-Schnittstelle 12 und die damit verbundene Auslegung der Codier-Schnittstelle 12 es möglich machen, die Steuereinrichtung 10 gegen eine fehlerhafte Verbindung des Brückenanschluss 36 mit dem Batterie-/Lichtmaschinenanschluss der Steuereinrichtung 10 durch einen Schmutz-Nebenschlusswiderstand 35a zu schützen.
In dem Fall, dass der zweite Anschluss 16 mit dem Massepotenzial 24 über den Schmutz-Nebenschlusswiderstand 35b verbunden ist, verringert sich die Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 aufgrund des Spannungsabfalls über den Schmutz-Nebenschlusswiderstand 35b. Daher sollte der minimale Widerstandswert R₂ derart angepasst sein, dass er nach $R_{2} = \frac{R_{g e s} * R_{n e b e n}}{R_{g e s} - R_{n e b e n}}$
größer als 630 Ohm ist, wenn, wie zuvor bestimmt, ein Widerstand R_ges zwischen dem zweiten Anschluss 16 und dem Massepotenzial 24 von mindestens 560 Ohm zum Sicherstellen eines Durchschreitens des Spannungsschwellwertes von 1V vorgesehen war. Dann kann auch im Falle eines Schmutz-Nebenschlusswiderstands 35b zwischen dem zweiten Anschluss 16 und dem Massepotenzial 24 eine Spannung U₂ größer als 1 V von der Messeinheit 30 sichergestellt werden, wenn keine Brücke 28 an den Brückenanschluss 36 angeschlossen ist und eine Spannung U von 9 V an dem Port 26 bereitgestellt wird.

In einigen Ausführungsformen kann daher der Widerstandswert R₂ des ersten Widerstands 20 4,5 kOhm sein oder kleiner als 4,5 kOhm sein und/oder größer als 100 Ohm sein und der Widerstandswert R₂ des zweiten Widerstands 22 kann mindestens 630 Ohm und höchstens 1,3 kOhm sein. Diese Grenzwerte können bei Abwandlung der Messeinheit 30 oder des minimalen Stroms (und damit des Widerstandswerts des ersten Widerstands 20) abgewandelt sein. Dazu werden die Widerstandswerte R₁ und R₂ entsprechend der zuvor beschriebenen Überlegungen nach den Gleichungen (1) bis (3) mit veränderten Spannungshöchstwerten, veränderten Spannungsschwellwerten und Strömen berechnet. Durch das Auslegen des ersten Widerstands 20 und des zweiten Widerstands 22 können die negativen Einflüsse eines potentiellen Schmutz-Nebenschlusswiderstandes 35a, 35b auf die Hardwarecodierung reduziert werden. Verschiedene Beispiele maximaler R_2,max und minimaler Widerstandswerte R_2,min für den zweiten Widerstand sind in Abhängigkeit von U und R₁ für einen Spannungsschwellwert U_lim der Messeinheit von 1 V, einer maximalen Spannung U₂ von 3,2 V an dem zweiten Anschluss 16 und für einen Schmutz-Nebenschlusswiderstand von 5 kOhm in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

U (V)	R ₁ (Ohm)	R _2,max (Ohm)	R _2,min (Ohm)
14	4500	700	370
14	1000	250	80
1,4	500	130	40
1,4	100	30	8
12	4500	860	450
12	1000	300	90
12	500	160	50
12	100	35	10
9	4500	1300	630
9	1000	460	130
9	500	250	60
9	100	55	13

Verschiedene maximale und minimale Werte von R₂ können für verschiedene Spannungswerte U kombiniert werden, um beispielsweise eine Toleranz der Steuereinrichtung 10 gegenüber Spannungsschwankungen der Lichtmaschine aufgrund unterschiedlicher Motordrehzahlen oder Batterieladezuständen sicherzustellen.
Nachdem die Messeinheit 30 den elektrischen Kennwert in Form eines digitalen Spannungswertes bestimmt hat, kann die Logikeinheit 32 aus dem elektrischen Kennwert einen Stellzustand, wie ein Links- oder Rechtsdrehen eines Elektromotors, bestimmen.
Wie in 1 und 2 zu erkennen, kann die Logikeinheit 32 einen Schalter 34 kontrollieren, um auf diese Weise die elektrische Verbindung zwischen dem Port 26 und dem ersten Anschluss 14 der Codier-Schnittstelle 12 zu kontrollieren. Die Logikeinheit 32 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Port 26 und dem ersten Anschluss 14 zur Bestimmung des Stellzustandes herstellen und durch Kontrollieren des Schalters 34 anschließend die elektrische Verbindung trennen, um den Stromverbrauch der Codier-Schnittstelle 12 zu begrenzen.
Der bestimmte Stellzustand kann in einem internen Speicher der Logikeinheit 32 gespeichert werden, sodass der Stellzustand bis zu einem Reset der Steuereinrichtung 10 oder der Logikeinheit 32 bereitsteht. Das Speichern des Stellzustandes erlaubt eine Reduzierung des Stromverbrauchs der Steuereinrichtung 10, wenn keine Veränderung der Hardwarecodierung eingetreten ist. Ein Reset kann bei jedem Anschalten einer Spannungsversorgung der Steuereinrichtung 10, aufgrund eines durch Software, Firmware oder Hardware (z.B. einen Schalter) gesteuerten Reset-Befehls oder in regelmäßigen Intervallen durchgeführt werden, um auf Veränderungen der Hardwarecodierung reagieren zu können. Bei einem Reset stellt die Steuereinrichtung 10 die Spannung an dem Port 26 bereit, sodass eine Spannung U₂ an dem zweiten Anschluss 16 in Abhängigkeit von der Präsenz/Abwesenheit der Brücke 28 anliegt. Anschließend bestimmt die Messeinheit 30, ob die Spannung U₂ oberhalb eines Spannungsschwellwerts ist, und die Logikeinheit 32 bestimmt aus dem gemessenen Wert den Stellzustand und speichert ihn in dem internen Speicher. Danach trennt die Logikeinheit 32 die Verbindung des ersten Anschlusses 14 mit dem Port 26 über den Schalter 34 und stoppt damit den Stromfluss durch die Codier-Schnittstelle 12 bis zu dem nächsten Reset. Der Stellzustand kann bis dahin aus dem internen Speicher bereitgestellt werden. Dadurch wird die Steuereinrichtung 10 stromsparender und bleibt gleichzeitig vielseitig, wobei sie für die jeweilige Anwendung angepasst werden kann. Durch einen regelmäßigen Reset in Intervallen können technischen Fehlzuständen des internen Speichers vorgebeugt werden.
Wie in 3 zu erkennen, kann außerdem eine weitere Codier-Schnittstelle 38 in der Steuereinrichtung 10 hinzugefügt werden. Die weitere Codier-Schnittstelle 38 umfasst einen ersten Widerstand 46 und einen zweiten Widerstand 48, die einen ersten Anschluss 40, einen zweiten Anschluss 42 und einen dritten Anschluss 44 definieren. Über einen weiteren Brückenanschluss 50 kann eine weitere Brücke 52 angeschlossen werden, die den zweiten Anschluss 42 der weiteren Codier-Schnittstelle 38 mit dem Massepotenzial 24 verbindet.
In 3 ist der zweite Anschluss 42 der weiteren Codier-Schnittstelle 38 mit einem weiteren Terminal der Messeinheit 30 verbunden, so dass ein elektrischer Kennwert an dem zweiten Anschluss 42 bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann analog zu der zuvor beschriebenen Codier-Schnittstelle 12 bestimmt werden, ob eine weitere Brücke 52 an dem weiteren Brückenanschluss 50 angeschlossen ist. Die Logikeinheit 32 kann so durch Hardwarecodierung vier verschiedene Stellzustände bestimmen. Beispielsweise können zwei Stellzustände eine links- bzw. rechtsdrehende Drehrichtung des Elektromotors und die weiteren Stellzustände eine Zugehörigkeit zu einer funktionalen Gruppe, wie Klappensteller oder Richtungssteller für Abblendlichter codieren. Die funktionale Gruppe der Richtungssteller kann dabei zum Beispiel eine angepasste Drehgeschwindigkeit der Elektromotoren festsetzen, um den Winkel des Abblendlichts besser einstellen zu können.
In 3 ist der erste Anschluss 40 der weiteren Codier-Schnittstelle 38 über den Schalter 34 mit der Spannung an dem Port 26 verbunden. Dies erlaubt das gemeinsame Trennen der Codier-Schnittstellen 12,38 von der Spannung und reduziert die Anzahl an notwendigen elektronischen Bauteilen. Es ist jedoch möglich, den ersten Anschluss 40 über einen weiteren Schalter (nicht gezeigt) getrennt mit dem Port 26 zu verbinden, um einen Stromfluss durch die weitere Codier-Schnittstelle 38 unabhängig von dem Stromfluss durch die Codier-Schnittstelle 12 zu machen. Außerdem ist grundsätzlich jede beliebige Anzahl an Codier-Schnittstellen 12, 38 für die Hardwarecodierung der Steuereinrichtung 10 denkbar.
Wie in 4 zu erkennen, können mehrere Funktionen und Elemente der Steuereinrichtung 10 durch einen Mikrocontroller 54 realisiert werden. Der Mikrocontroller 54 umfasst dabei beispielsweise einen HSBVDD (High Side Battery Voltage Drain Drain) Anschluss 55, der die Funktionalität des Schalters 34 und/oder des Ports 26 und/oder der Logikeinheit 32 kombiniert und dessen Spannungsausgabe durch eine Software oder Firmware in dem Mikrocontroller 54 kontrolliert werden kann. Ein solcher HSBVDD Anschluss 55 wird in Elektromotoren üblicherweise dazu verwendet, die extern angelegte Spannung BVDD (Battery Voltage Drain Drain), wie die Spannung der Lichtmaschine eines Automobils, geschaltet bereitzustellen.
In der Ausführungsform aus 4 wird der HSBVDD Anschluss 55 des Mikrocontrollers 54 verwendet, um die Spannungsversorgung der Codier-Schnittstelle 12 zu kontrollieren. Dazu kann die Spannung U an dem HSBVDD Anschluss 55 von dem Mikrocontroller 54 mit einem internen Schalter an- oder ausgeschaltet werden und es erlauben, dass ein Strom durch die Codier-Schnittstelle 12 nur während einer Bestimmung des Stellzustandes des Elektromotors fließt.
Der Mikrocontroller 54 kann weiterhin die Messeinheit 30 an einem LGPIO (Low voltage General Purpose Input Output) Anschluss 56 oder an einem GPIO (General Purpose Input Output) Anschluss implementieren, die gemessenen Werte in einen Stellzustand übersetzen und/oder den Stellzustand in einem internen Speicher speichern. Der Stellzustand kann dabei in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher gespeichert und, abhängig von der Anwendung, durch den Mikrocontroller 54 beispielsweise bei jedem Einschaltvorgang oder nach einem Reset neu bestimmt werden.
Der Mikrocontroller 54 kann wie in 4 dargestellt auch die Kontrolle eines LIN (Local Interconnect Network) Interface 58 übernehmen und/oder die Funktionalität eines Stellers für einen bürstenlosen Elektromotor 60 bereitstellen. Der Steller stellt Spannungen für den Elektromotor 60 an Spulen eines Stators bereit und steuert deren zeitlichen Verlauf und Synchronisation, um die Drehbewegung eines Rotors zu steuern. Dazu kann der Mikrokontroller 54 Schalter umfassen, um eine zeitliche Abhängigkeit von Ausgangsspannungen des Mikrokontrollers 54 zu steuern und zu synchronisieren. Der zeitliche Verlauf der Spannungen kann dabei durch den Stellzustand bestimmt oder abgewandelt sein und auf diese Weise die Drehrichtung, die Drehgeschwindigkeit oder das Drehmoment des Elektromotors 60 modifizieren.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Hardwarecodierung einer Steuereinrichtung 10, welches ein Bereitstellen S10 einer Spannung an einem ersten Anschluss einer Codier-Schnittstelle und ein Bereitstellen eines Massepotenzials an einem dritten Anschluss der Codier-Schnittstelle, ein Codieren S12 der Codier-Schnittstelle durch Einstellen einer Verbindung eines zweiten Anschlusses der Codier-Schnittstelle mit einem Massepotenzial, und ein Bestimmen S14 eines elektrischen Kennwerts an dem zweiten Anschluss der Codier-Schnittstelle umfasst. Das Bereitstellen des Massepotenzials am dritten Anschluss der Codier-Schnittstelle kann auch passiv erfolgen, beispielsweise durch eine feste Kabelverbindung. Alternativ kann das Massepotenzial auch aktiv, beispielsweise durch Schalten eines Schalters, am dritten Anschluss der Codier-Schnittstelle bereitgestellt werden. Das Bereitstellen des Massepotenzials am dritten Anschluss der Codier-Schnittstelle und das Bereitstellen der Spannung am ersten Anschluss der Codier-Schnittstelle können folglich auch in unterschiedlichen Verfahrensschritten erfolgen.
Das Verfahren kann von oder mit der Steuereinrichtung 10 oder dem Mikrokontroller 54 durchgeführt werden und kann die Bestimmung des Stellzustandes eines Elektromotors erlauben. Beispielsweise wird das Verfahren in einem Kraftfahrzeug implementiert und bestimmt die Drehrichtung eines Elektromotors für Richtungssteller von Abblendlichtern. Wie mit Bezug auf die Steuereinrichtung 10 oder den Mikrokontroller 54 ausgeführt, kann das Verfahren durch einen Reset-Befehl (bspw. durch Betätigen eines externen Schalters), eine LIN Nachricht oder ein Anschließen einer Spannungsversorgung initialisiert werden.
BEZUGSZEICHEN

10: Steuereinrichtung
12: Codier-Schnittstelle
14: erster Anschluss
16: zweiter Anschluss
18: dritter Anschluss
20: erster Zweipol/Widerstand
22: zweiter Zweipol/Widerstand
24: Massepotenzial
26: Spannung/ Port
28: Verbindung/Brücke
30: Messeinheit
32: Logikeinheit
34: schaltbarer Leiter
35a, 35b: Schmutz-Nebenschlusswiderstände
36: Brückenanschluss
38: weitere Codier-Schnittstelle
40: erster Anschluss der weiteren Codier-Schnittstelle
42: zweiter Anschluss der weiteren Codier-Schnittstelle
44: dritter Anschluss der weiteren Codier-Schnittstelle
46: erster Zweipol/Widerstand der weiteren Codier-Schnittstelle
48: zweiter Zweipol/Widerstand der weiteren Codier-Schnittstelle
50: Brückenanschluss der weiteren Codier-Schnittstelle
52: Verbindung/Brücke der weiteren Codier-Schnittstelle
54: Mikrocontroller
55: HSBVDD Anschluss
56: CCPIO Anschluss
58: LIN Interface
60: Elektromotor

Claims

Verfahren zur Hardware-Codierung einer Steuereinrichtung (10) mit einer Codier-Schnittstelle (12), die einen ersten (14), einen zweiten (16) und einen dritten Anschluss (18) aufweist, welches umfasst: Bereitstellen einer Spannung (U, 26) an dem ersten Anschluss (14) der Codier-Schnittstelle (12); Bereitstellen eines Massepotentials (24) an dem dritten Anschluss (18) der Codier-Schnittstelle (12); Codieren der Codier-Schnittstelle (12) durch Einstellen einer Verbindung (28) des zweiten Anschlusses (16) der Codier-Schnittstelle mit dem Massepotential (24); und Bestimmen eines elektrischen Kennwerts (U₂) an dem zweiten Anschluss (16) der Codier-Schnittstelle (12), wobei zum Einstellen der Verbindung (28) eine Brücke (28) zwischen dem zweiten Anschluss und dem Massepotential (24) eingeführt oder entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Codier-Schnittstelle (12) umfasst: eine Serienschaltung aus einem ersten Zweipol (20) und einem zweiten Zweipol (22), wobei die Serienschaltung umfasst: den ersten Anschluss (14) in elektrischer Verbindung mit einem ersten Pol des ersten Zweipols (20); den zweiten Anschluss (16) in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Pol des ersten Zweipols (20) und einem ersten Pol des zweiten Zweipols (22); und den dritten Anschluss (18) in elektrischer Verbindung mit einem zweiten Pol des zweiten Zweipols (22).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Zweipol (20) ein erster Widerstand (20) mit einem Widerstandswert (R₁) von mindestens 100 Ohm und höchstens 4,5 kOhm ist und der zweite Zweipol (22) ein zweiter Widerstand (22) mit einem Widerstandswert (R₂) der mindestens der zwölfte Teil und höchstens die Hälfte des Widerstandswerts (R₁) des ersten Widerstands (20) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Trennen der Spannung (U, 26) von dem ersten Anschluss (14) der Codier-Schnittstelle (12) nach dem Bestimmen des elektrischen Kennwerts (U₂).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannung (U, 26) ein Potential zwischen 9 V und 16 V, insbesondere zwischen 12 V und 13,5 V, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Kennwert (U₂) eine Spannung oder ein digitaler Wert entsprechend einer Spannung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: Speichern des elektrischen Kennwerts (U₂) in einem flüchtigen oder einem nichtflüchtigen Speicher.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (10) einen Elektromotor (60) ansteuert und das Verfahren ferner umfasst: Bestimmen einer Drehrichtung des Elektromotors (60) aus dem elektrischen Kennwert (U₂).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Bereitstellen mindestens einer weiteren Codier-Schnittstelle (38) an der Steuereinrichtung (10), die einen ersten (40), einen zweiten (42) und einen dritten Anschluss (44) aufweist; Bereitstellen der Spannung (U, 26) an dem ersten Anschluss (40) der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle (38); Bereitstellen des Massepotentials (24) an dem dritten Anschluss (44) der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle (38); Bestimmen eines weiteren elektrischen Kennwerts an dem zweiten Anschluss (42) der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle (38); und Trennen der Spannung (U, 26) von dem ersten Anschluss (40) der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle (38) nach dem Bestimmen des weiteren elektrischen Kennwerts an der weiteren Codier-Schnittstelle (38).
Steuereinrichtung (10), welche umfasst: eine Codier-Schnittstelle (12) mit einem ersten Anschluss (14), einem zweiten Anschluss (16) und einem dritten Anschluss (18), wobei der dritte Anschluss (18) mit einem Massepotential (24) gekoppelt ist; einen Port (26) zum Anlegen einer Spannung (U) zwischen 9 V und 16 V, und insbesondere zwischen 12 V und 13,5 V; einen Schalter (34), welcher den Port (26) und den ersten Anschluss (14) koppelt; eine Messeinheit (30), die mit dem zweiten Anschluss (16) gekoppelt ist und so konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Kennwert (U₂) bestimmt; einen Brückenanschluss (36), der mit dem zweiten Anschluss (16) gekoppelt ist; und eine Logikeinheit (32), welche so konfiguriert ist, dass sie einen Stellzustand der Steuereinrichtung (10) aus dem elektrischen Kennwert (U₂) bestimmt, wobei zum Einstellen einer elektrischen Verbindung des Schalters (34) eine Brücke (28) zwischen dem zweiten Anschluss (16) und dem Massepotential (24) einführbar oder entfernbar ist.
Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Logikeinheit (32) den Schalter (34) zum Ein- und Ausschalten der Spannung (U) steuert.
Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuereinrichtung (10) umfasst: eine Speichereinheit zum flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichern des Stellzustandes.
Steuereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuereinrichtung (10) einen Elektromotor (60) ansteuert und wobei der Stellzustand eine Drehrichtung des Elektromotors (60) bestimmt.
Steuereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Codier-Schnittstelle (12) so konfiguriert ist, dass der Stellzustand aus dem elektrischen Kennwert (U₂) durch Anlegen einer Spannung (U) zwischen 9 V und 16 V, vorzugsweise zwischen 12 V und 13,5 V, an den Port (26) bestimmt wird.
Steuereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Codier-Schnittstelle (12) eine Serienschaltung aus einem ersten Widerstand (20) und einem zweiten Widerstand (22) umfasst, wobei der erste Anschluss (14) mit einem ersten Pol des ersten Widerstands (20) gekoppelt ist, wobei der zweite Anschluss (16) zwischen einem zweiten Pol des ersten Widerstands (20) und einem ersten Pol des zweiten Widerstands (22) gekoppelt ist, und wobei der dritte Anschluss (18) mit einem zweiten Pol des zweiten Widerstands (22) gekoppelt ist.
Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 15, wobei der erste Widerstand (20) einen Widerstandswert (R₁) von mindestens 100 Ohm und/oder höchstens 4,5 kOhm und der zweite Widerstand (22) einen Widerstandswert (R₂) von höchstens 1,3 kOhm aufweist, wobei das Verhältnis der Widerstandswerte des ersten Widerstands (20) und des zweiten Widerstands (22) mindestens 2 und höchstens 12 ist.
Steuereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die Steuereinrichtung (10) ferner umfasst: mindestens eine weitere Codier-Schnittstelle (38), die einen ersten (40), einen zweiten (42) und einen dritten Anschluss (44) aufweist, deren erster Anschluss (40) über den Schalter (34) oder einen weiteren Schalter mit dem Port (26) gekoppelt ist, deren dritter Anschluss (44) mit dem Massepotential (24) gekoppelt ist, und deren zweiter Anschluss (42) jeweils mit einem weiteren Brückenanschluss (50) der Steuereinrichtung (10) gekoppelt ist; und wobei der zweite Anschluss (42) der mindestens einen weiteren Codier-Schnittstelle (38) mit der Messeinheit (30) gekoppelt ist und die Messeinheit (30) so konfiguriert ist, dass sie einen weiteren elektrischen Kennwert bestimmt; wobei die Logikeinheit (32) so konfiguriert ist, dass durch Schalten des Schalters (34) oder des weiteren Schalters eine Vielzahl von Stellzuständen aus den elektrischen Kennwerten bestimmt wird.
Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 17, wobei die Logikeinheit (32) so konfiguriert ist, dass sie die elektrische Verbindung des Schalters (34) oder des weiteren Schalters trennt, wenn die Vielzahl von Stellzuständen bestimmt ist.
Elektrischer Stellantrieb mit einer Steuereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 18.