WO2024208397A1 - Elektrische stellvorrichtung - Google Patents

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WO2024208397A1
WO2024208397A1 PCT/DE2024/100266 DE2024100266W WO2024208397A1 WO 2024208397 A1 WO2024208397 A1 WO 2024208397A1 DE 2024100266 W DE2024100266 W DE 2024100266W WO 2024208397 A1 WO2024208397 A1 WO 2024208397A1
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electrical actuating
bus system
connection
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Hendrik TECH
Johannes Ruettinger
Friedrich Schuler
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • H04L2012/40273Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to an electrical actuating device of a motor vehicle with an electric motor, with a control unit for the electric motor, which has a signal connection that forms a PWM interface, wherein the control unit has a bus system interface.
  • Such adjusting devices are required, for example, for electric camshaft adjusters.
  • This usually involves an electric motor as an actuator and control electronics as a control unit, which can be designed as a separate module or integrated into the actuator.
  • the actuators usually have simple communication interfaces to the engine control unit in operating mode, in which the system status is communicated, for example, using a pulse width modulation signal (PWM).
  • PWM pulse width modulation signal
  • the PWM interface is usually not used because the modules are usually integrated into systems with existing ECUs that cannot provide higher-quality bidirectional data bus connections for service activities. A second interface with a second wiring is therefore required. This causes additional effort and requires installation space.
  • the available interface contacts of a module are often very limited in order to save installation space and costs.
  • the modules usually have to be integrated into systems with existing ECUs that cannot provide higher-quality bidirectional data bus connections for service activities.
  • the various physical interfaces have to be combined on the same functional contact.
  • DE 10 2017 121 175 A1 shows such an actuator unit with a combined PWM and a LIN interface.
  • the LIN bus has the advantage over the PWM interface that many different actuators can be addressed via a common data line
  • the distinction is made by transmitting and evaluating an address.
  • the detection of which interface is to be used is carried out by a combination of hardware (detection unit) and software (interrupt routine). If the detection is carried out entirely in hardware, special frequency counters and similar components are necessary. Both variants are complex.
  • the object of the invention is to avoid the deficiencies of the known solutions and to create an electrical actuating device with an interface for several bus systems, in which the assignment to one of the bus systems is possible in a simple manner.
  • the object of the invention is solved by an electrical actuating device according to claim 1.
  • the core idea is to select the interface not by changing the duty cycle, but by applying different voltages. This makes it easy to assign the appropriate values in hardware without having to program a microcontroller.
  • a level converter can be used to apply the appropriate voltage. One of the two interfaces is then selected by the external circuit.
  • the “electrical actuating device”, also called an actuator, is an electromechanical component that has a control unit that receives corresponding electronic control signals via a communication connection with communication contacts and then takes over a mechanical actuating task, for example adjusting a camshaft or another mechanical actuating task in a motor vehicle.
  • the necessary operating energy is fed to the actuator via a "voltage supply”, which supplies the actuator with electrical voltage, for example from the vehicle's on-board network, and thus enables operation.
  • a “motor vehicle” is, for example, an automobile, a truck, or another motor-driven vehicle with, for example, an internal combustion engine or an electric motor.
  • An “interface” is, for example, a plug, a connector or another type of electrical connection which has individual “communication contacts”, for example individual electrical conductors, for transmitting voltage signals.
  • the "operating mode” is, for example, the mode in which the actuator performs its usual intended operation, for example adjusting a camshaft.
  • a “maintenance mode” is a mode into which the actuator can be transferred in order to be able to read out, for example, corresponding maintenance signals, a position of a servomotor, feedback signals from the actuator or stored error messages.
  • a so-called operating program can be stored on the actuator or in the actuator's control unit. This can be a characteristic map according to which the actuator performs its actuating task in accordance with the electronic control signals.
  • switching from operating mode to maintenance mode is mentioned here as an example, so that a reverse procedure, namely switching from maintenance mode to operating mode depending on the state and desired result, also reflects the idea of the invention.
  • the control unit is set up in such a way that switching from operating mode to maintenance mode takes place automatically when the voltage exceeds a certain threshold value.
  • the signal connection as a plug contact forms exclusively the PWM interface in a first operating mode and exclusively the bus system interface in a second operating mode. This means that the selection of the external voltage results in a clear assignment to an interface.
  • the integrated bus system interface is converted from 12V to 5V via a level shifter within the module. This is the necessary voltage level for PWM Communication with the higher-level control unit.
  • the external circuit overrides the 5V level of the PWM interface with the external 12V level. The circuit is designed so that this override works reliably.
  • the PWM interface can be used to transmit information.
  • the bus system interface is preferably a LIN interface or CAN bus interface.
  • the signal connection preferably forms only a PWM interface. This ensures that the control unit cannot inadvertently switch to maintenance mode due to transmission errors, for example.
  • control unit is set up in such a way that writing to a memory, in particular writing of a modified operating program, is possible in maintenance mode. In this way, for example, a software update can be carried out on the actuator.
  • These electrical actuators are particularly suitable for auxiliary units of an internal combustion engine. These can be designed, for example, as camshaft adjusters or as thermal management modules.
  • the electric motor is preferably designed as a BLDC motor with three phases and operated with block commutation and back EMF.
  • the invention is described below using an exemplary embodiment.
  • the electrical actuating device is part of an electrical camshaft adjuster.
  • Figure 1 is a schematic representation of an actuator with a separate service interface in an isometric view
  • Figure 2 shows an alternative actuator with switchable diagnostic connection in an isometric view
  • Figure 3 is a circuit diagram that enables voltage overprinting according to the invention.
  • An electrical actuating device 101 serves as an actuator for a camshaft adjustment of an internal combustion engine of a motor vehicle (internal combustion engine and motor vehicle not shown).
  • the electrical actuating device 101 has a housing 103 in which the electronic components, i.e. the control electronics of the electrical actuating device 101, are installed.
  • the housing 103 has screw tabs 105 so that the electrical actuating device 101 can be attached to the internal combustion engine, for example, with a surface 106.
  • a motor housing 107 is arranged on the surface 106, from which a shaft 108 for the actual drive protrudes.
  • the shaft 108 is controlled by a motor (not shown) arranged in the motor housing 107 by means of the control electronics arranged in the housing 103.
  • a power connection 121 with a ground connection 123 and a voltage connection 125 is arranged on the housing 103, via which the electrical actuating device 101 is supplied with the on-board voltage of a motor vehicle (for example terminal 31 and terminal 30).
  • a signal connection 131 with four different contacts is arranged on the housing 103.
  • the signal connection 131 which is designed as a plug connection, there is a specification connection 133, a feedback connection 135, an ignition connection 137 and a diagnostic connection 139.
  • the specification connection 133 is used to receive a specification signal for controlling the electrical actuating device 101
  • the feedback connection 135 is used to read out a feedback signal relating to a control task carried out and, for example, a position of the shaft 108 in the direction of rotation
  • the ignition connection 137 is used to receive an ignition signal (for example terminal 15) so that the electrical actuating device 101 recognizes that the ignition of the motor vehicle has been switched on
  • the diagnostic connection 139 is used to transmit a diagnostic signal and to read out the electrical actuating device 101.
  • the electrical actuating device 101 also has a service connection 141, which is closed by a cover cap 143.
  • the service connection 141 enables, for example, the input of service signals or the transfer of a basic control program to the electrical actuating device 101 as part of a factory setting.
  • a vent 161 is used to equalize the pressure in the housing 103.
  • the electrical actuating device 201 has a housing 203 in which the electronic components, i.e. the control electronics of the electrical actuating device 201, are installed.
  • the housing 203 has screw tabs 205 so that the electrical actuating device 201 can be attached to the combustion engine, for example, with a surface 206.
  • a motor housing 207 is arranged on the surface 206, from which a shaft 208 for the actual drive protrudes.
  • the shaft 208 is controlled by a motor (not shown) arranged in the motor housing 207 by means of the control electronics arranged in the housing 203.
  • a power connection 221 with a ground connection 223 and a voltage connection 225 is arranged on the housing 203, via which the electrical actuating device 201 is supplied with the on-board voltage of a motor vehicle (for example terminal 31 and terminal 30).
  • a signal connection 231 is arranged on the housing 203, whereby the contacts 233, 235, 237, 239 are shown only as examples.
  • a vent 261 serves to equalize the pressure in the housing 203.
  • Figure 3 shows a sample implementation of a circuit for implementing the invention, which is part of the control unit. It is divided into an internal circuit part 301 and an external circuit part 303.
  • the internal circuit part 301 is in turn divided into a LIN bus unit 309 and a PWM output unit 307.
  • the internal LIN bus supply voltage 311 is, for example, 12V
  • the logic supply voltage 313 is, for example, 5V
  • the external bus supply voltage 315 corresponds to that of the LIN bus.
  • a specific voltage is provided at the signal connection 231 by a LIN control signal 305.
  • two voltage values define two different states: In a first operating mode, the signal connection 231 forms a PWM interface, ie in the absence of an external control signal 305, the electrical actuating device 201 is operated in its normal mode.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Stellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Elektromotor und eine Steuereinheit für den Elektromotor mit einem Signalanschluss (231), der eine PWM-Schnittstelle ausbildet, wobei die Steuereinheit eine Bussystem-Schnittstelle aufweist, wobei der Signalanschluss (231) sowohl die PWM-Schnittstelle als auch die Bussystem-Schnittstelle ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl zwischen der PWM-Schnittstelle und der Bussystem-Schnittstelle durch die an dem Signalanschluss (231) anliegende Spannung erfolgt.

Description

Elektrische Stellvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Stellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor, mit einer Steuereinheit für den Elektromotor, die einen Signalanschluss aufweist, der eine PWM-Schnittstelle ausbildet, wobei die Steuereinheit eine Bussystem-Schnittstelle aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Stellvorrichtungen werden beispielsweise für elektrische Nockenwellenversteller benötigt. Dabei handelt es sich in der Regel um einen Elektromotor als Aktuator sowie eine Ansteuerelektronik als Steuereinheit, die als separates Modul ausgebildet oder in den Aktuator integriert werden kann.
Die Aktuatoren haben in der Regel einfach gehaltene Kommunikationsschnittstellen zum Motorsteuergerät im Betriebsmodus, in der der Systemstatus beispielsweise per Pulsweitenmo- dulations-Signal (PWM) kommuniziert wird. Für Service-Tätigkeiten oder zur Programmierung der Baugruppe wird zusätzlich eine weitere Schnittstelle mit höherer Datenrate benötigt. Eine Nutzung der PWM-Schnittstelle in der Regel aus, weil die Baugruppen in der Regel in Systeme mit bestehenden ECUs integriert werden, die keine höherwertigen bidirektionalen Datenbusverbindungen für Service-Tätigkeiten bereitstellen können. Daher wird eine zweite Schnittstelle mit einer zweiten Verkabelung benötigt. Das verursacht zusätzlichen Aufwand und benötigt Bauraum.
Häufig sind die verfügbaren Schnittstellenkontakte einer Baugruppe stark begrenzt, um Bauraum und Kosten zu sparen. Außerdem müssen die Baugruppen in der Regel in Systeme mit bestehenden ECUs integriert werden, die keine höherwertigen bidirektionalen Datenbusverbindungen für Service-Tätigkeiten bereitstellen können. Um dennoch den Normalbetrieb und die Service-Tätigkeiten sowie die Programmierung der Baugruppe zu ermöglichen, müssen die verschiedenen physikalischen Schnittstellen auf dem gleichen Funktionskontakt kombiniert werden.
DE 10 2017 121 175 A1 zeigt eine derartige Aktuatoreinheit mit einer kombinierten PWM- und einer LIN-Schnittstelle. Der LIN-Bus hat gegenüber der PWM-Schnittstelle den Vorteil, dass viele verschiedene Stellantriebe über eine gemeinsame Datenleitung angesprochen werden können. Die Unterscheidung erfolgt dabei durch die Übermittlung und Auswertung einer Adresse. Die Erkennung, welche Schnittstelle zu nutzen ist, erfolgt durch eine Kombination aus Hardware (Erkennungseinheit) und Software (Interrupt-Routine). Erfolgt die Erkennung vollständig in Hardware, sind spezielle Frequenzzähler und dergleichen Bausteine notwendig. Beide Varianten sind aufwändig.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Lösungen zu vermeiden und eine elektrische Stellvorrichtung mit einer Schnittstelle für mehrere Bussysteme zu schaffen, bei der die Zuordnung zu einem der Bussysteme auf einfache Weise möglich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine elektrische Stellvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Kerngedanke besteht darin, die Schnittstellenauswahl nicht durch ein veränderliche Tastverhältnis vorzunehmen, sondern durch Anliegen verschiedener Spannungen zu treffen. Damit lässt sich eine entsprechende Zuordnung auf einfache Weise in Hardware realisieren, ohne dass ein Mikrocontroller programmiert werden muss. Durch einen Pegelwandler kann eine entsprechende Spannung angelegt werden. Eine der beiden Schnittstellen wird dann durch die externe Beschaltung ausgewählt.
Folgende Begriffe seien dazu erläutert:
Die „elektrische Stellvorrichtung“, auch Aktuator genannt, ist ein elektromechanisches Bauteil, welches eine Steuereinheit aufweist, welche entsprechende elektronische Steuersignale über einen Kommunikationsanschluss mit Kommunikationskontakten erhält und dann eine mechanische Stellaufgabe, beispielsweise das Verstellen einer Nockenwelle oder eine andere mechanische Stellaufgabe in einem Kraftfahrzeug, übernimmt. Über eine „Spannungsversorgung“, welche den Aktuator beispielsweise aus einem Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Spannung versorgt und damit einen Betrieb ermöglicht, wird die notwendige Betriebsenergie an den Aktuator geführt. Ein „Kraftfahrzeug“ ist in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Automobil, ein Lastkraftwagen, ein anderes motorisch angetriebenes Fahrzeug mit beispielsweise Verbrennungsmotor oder auch Elektromotor.
Eine „Schnittstelle“ ist dabei beispielsweise ein Stecker, eine Steckverbindung oder eine anders geartete elektrische Verbindung, welche einzelne „Kommunikationskontakte“, also beispielsweise einzelne elektrische Leiter, zum Übermitteln von Spannungssignalen aufweist.
Die „Betriebsart“ ist in diesem Zusammenhang beispielsweise der Modus, in dem der Aktuator seinen üblichen, ihm zugedachten Betrieb, beispielsweise das Verstellen einer Nockenwelle, erfüllt. Demgegenüber ist ein „Wartungsmodus“ ein Modus, in den der Aktuator überführt werden kann, um beispielsweise entsprechende Wartungssignale, eine Stellung eines Stellmotors, Rückmeldungssignale vom Aktuator oder abgelegte Fehlermeldungen auslesen zu können.
Zur Nutzung im Betriebsmodus kann auf dem Aktuator oder in der Steuereinheit des Aktuators ein sogenanntes Betriebsprogramm abgelegt sein. Dabei kann es sich um ein Kennfeld handeln, nach dem der Aktuator entsprechend der elektronischen Steuersignale seine Stellaufgabe erfüllt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das beschriebene „Umschalten vom Betriebsmodus in den Wartungsmodus“ hier beispielhaft genannt ist, sodass auch ein umgekehrtes Vorgehen, nämlich ein Umschalten vom Wartungsmodus in den Betriebsmodus je nach Zustand und angestrebtem Ergebnis den Gedanken der Erfindung abbildet. Der Einfachheit halber wird in der Folge stetig vom Umschalten vom Betriebsmodus in den Wartungsmodus gesprochen, wobei der jeweils umgekehrte Weg auch umfasst ist. In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit derart eingerichtet, dass das Umschalten vom Betriebsmodus in den Wartungsmodus automatisch erfolgt, wenn die Spannung einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung bildet der Signalanschluss als ein Steckerkontakt in einer ersten Betriebsart ausschließlich die PWM-Schnittstelle und in einer zweiten Betriebsart ausschließlich die Bussystem-Schnittstelle aus. Das bedeutet, dass durch die Wahl der externen Spannung eine eindeutige Zuordnung zu einer Schnittstelle erfolgt.
Baugruppenintern wird die integrierte Bussystem-Schnittstelle über einen Level-Shifter von 12V-Pegel auf 5V-Pegel gewandelt. Dies ist der notwendige Spannungspegel zur PWM- Kommunikation mit dem übergeordneten Steuergerät. Durch die externe Beschaltung wird der 5V-Pegel der PWM-Schnittstelle mit dem externen 12V-Pegel überprägt. Die Schaltung ist so ausgelegt, dass dieses Überprägen zuverlässig funktioniert.
Beispielsweise kann im Normalbetrieb der Baugruppe die PWM-Schnittstelle zur Übertragung von Informationen verwendet werden. Die Bussystem-Schnittstelle ist bevorzugt eine LIN- Schnittstelle oder CAN-Bus-Schnittstelle.
Vorzugsweise bildet im Betrieb des Kraftfahrzeugs der Signalanschluss ausschließlich eine PWM-Schnittstelle aus. Damit ist sichergestellt, dass die Steuereinheit beispielsweise aufgrund von Übertragungsfehlern nicht unbeabsichtigt in den Wartungsmodus wechseln kann.
Wird der Service-Modus bzw. der Programmiermodus benötigt, muss wird eine externe Beschaltung genutzt. Erst nach Anschluss dieser externen Beschaltung ist die Schnittstelle LIN- kompatibel. Damit kann sichergestellt werden, dass nur autorisiertes Fachpersonal in diese Modi wechseln kann. Vorteilhafterweise ist zur Umschaltung der Schnittstelle ist weder eine Software, eine andere Logik oder eine Steuereingang erforderlich.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit derart eingerichtet, dass im Wartungsmodus ein Schreiben auf einem Speicher, insbesondere ein Schreiben eines insbesondere veränderten Betriebsprogramms, ermöglicht ist. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Software- Update auf dem Aktuator durchgeführt werden.
Besonders geeignet sind diese elektrischen Stellvorrichtungen für Hilfsaggregate eines Verbrennungsmotors. Dabei können diese beispielsweise als Nockenwellenversteller oder als Thermomanagementmodul ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Elektromotor als ein BLDC- Motor mit drei Phasen ausgebildet und mit Blockkommutierung und Back-EMF betrieben.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Dabei ist die elektrische Stellvorrichtung Teil eines elektrischen Nockenwellenverstellers. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Aktuators mit einer separaten Service- Schnittstelle in einer isometrischen Ansicht, Figur 2 einen alternativen Aktuator mit umschaltbarem Diagnoseanschluss in einer isometrischen Ansicht und
Figur 3 ein Schaltungsdiagramm, das ein Spannungsüberprägen nach der Erfindung ermöglicht.
Eine elektrische Stellvorrichtung 101 dient als Stellantrieb für eine Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs (Verbrennungsmotor und Kraftfahrzeug nicht dargestellt). Die elektrische Stellvorrichtung 101 weist ein Gehäuse 103 auf, in dem die elektronischen Bestandteile, also die Steuerelektronik der elektrischen Stellvorrichtung 101, eingebracht sind. Das Gehäuse 103 weist Anschraublaschen 105 auf, sodass die elektrische Stellvorrichtung 101 mit einer Fläche 106 beispielsweise am Verbrennungsmotor befestigt werden kann.
An der Fläche 106 ist ein Motorgehäuse 107 angeordnet, aus dem eine Welle 108 für den eigentlichen Antrieb hervorsteht. Die Welle 108 wird mit einem im Motorgehäuse 107 angeordneten, nicht dargestellten Motor mittels der im Gehäuse 103 angeordneten Steuerelektronik angesteuert.
Am Gehäuse 103 ist weiterhin ein Stromanschluss 121 mit einem Masseanschluss 123 und einem Spannungsanschluss 125 angeordnet, über den die elektrische Stellvorrichtung 101 mit der Bordspannung eines Kraftfahrzeuges (beispielsweise Klemme 31 und Klemme 30) versorgt wird.
Weiterhin ist am Gehäuse 103 ein Signalanschluss 131 mit vier unterschiedlichen Kontakten angeordnet. Innerhalb des Signalanschluss 131, der als Steckverbindung ausgeführt ist, ist ein Vorgabeanschluss 133, ein Rückmeldeanschluss 135, ein Zündungsanschluss 137 und ein Diagnoseanschluss 139 angeordnet. Der Vorgabeanschluss 133 dient der Aufnahme eines Vorgabesignals zum Steuern der elektrischen Stellvorrichtung 101, der Rückmeldeanschluss 135 dient einem Auslesen eines Rückmeldesignals bezüglich einer ausgeführten Steueraufgabe und beispielsweise einer Stellung der Welle 108 in Rotationsrichtung, der Zündungsanschluss 137 dient der Aufnahme eines Zündungssignals (beispielsweise Klemme 15), sodass die elektrische Stellvorrichtung 101 das Einschalten einer Zündung des Kraftfahrzeuges erkennt, der Diagnoseanschluss 139 dient zum Übertragen eines Diagnosesignals und dem Auslesen der elektrischen Stellvorrichtung 101. Weiterhin verfügt die elektrische Stellvorrichtung 101 über einen Serviceanschluss 141 , welche mittels einer Abdeckkappe 143 verschlossen ist. Über den Serviceanschluss 141 ist beispielsweise das Eingeben von Servicesignalen oder das Übertragen eines grundsätzlichen Steuerprogramms auf die elektrische Stellvorrichtung 101 im Rahmen einer Werkseinstellung ermöglicht. Eine Entlüftung 161 dient dem Druckausgleich im Gehäuse 103.
Analog zur elektrischen Stellvorrichtung 101 sei eine elektrische Stellvorrichtung 201 beschrieben:
Die elektrische Stellvorrichtung 201 weist ein Gehäuse 203 auf, in dem die elektronischen Bestandteile, also die Steuerelektronik der elektrischen Stellvorrichtung 201, eingebracht sind. Das Gehäuse 203 weist Anschraublaschen 205 auf, sodass die elektrische Stellvorrichtung 201 mit einer Fläche 206 beispielsweise am Verbrennungsmotor befestigt werden kann.
An der Fläche 206 ist ein Motorgehäuse 207 angeordnet, aus dem eine Welle 208 für den eigentlichen Antrieb hervorsteht. Die Welle 208 wird mit einem im Motorgehäuse 207 angeordneten, nicht dargestellten Motor mittels der im Gehäuse 203 angeordneten Steuerelektronik angesteuert.
Am Gehäuse 203 ist weiterhin ein Stromanschluss 221 mit einem Masseanschluss 223 und einem Spannungsanschluss 225 angeordnet, über den die elektrische Stellvorrichtung 201 mit der Bordspannung eines Kraftfahrzeuges (beispielsweise Klemme 31 und Klemme 30) versorgt wird.
Weiterhin ist am Gehäuse 203 ein Signalanschluss 231 angeordnet, wobei die Kontakte 233, 235, 237, 239 nur beispielshaft dargestellt sind. Eine Entlüftung 261 dient dem Druckausgleich im Gehäuse 203.
Figur 3 zeigt eine Musterimplementierung einer Schaltung zur Umsetzung der Erfindung, die Teil der Steuereinheit ist. Sie unterteilt sich in eine internen Schaltungsanteil 301 und einen externen Schaltungsanteil 303. Der interne Schaltungsanteil 301 gliedert sich wiederum in eine LIN-Bus-Einheit 309 und eine PWM-Output-Einheit 307. Die interne LIN-Bus- Versorgungsspannung 311 beträgt beispielsweise 12V, die logische Versorgungsspannung 313 beträgt beispielsweise 5V, und die externe Bus-Versorgungsspannung 315 entspricht der des LIN-Bus. Mit Hilfe des externen Schaltungsanteils wird durch ein LIN-Kontrollsignal 305 eine bestimmte Spannung am Signalanschluss 231 bereitgestellt. Vorliegend definieren zwei Spannungswerte zwei verschiedene Zustände: In einer ersten Betriebsart, bildet der Signalanschluss 231 eine PWM-Schnittstelle aus, d.h. in Abwesenheit eines externen Kontrollsignals 305, wird die elektrische Stellvorrichtung 201 in ihrem Normalmodus betrieben.
Erst bei Anlegen einer externen Versorgungsspannung 315 in Höhe des 12V-Pegels aufgrund des LIN-Kontrollsignals 305 wird in der internen Schaltung 301 auf die höhere Spannung des LIN-Bus zurückgegriffen.
Bezuqszeichenliste elektrische Stellvorrichtung
Gehäuse
Anschraublasche
Fläche
Motorgehäuse
Welle
Stromanschluss
Masseanschluss
Spannungsanschluss
Signalanschluss
Vorgabeanschluss
Rückmeldeanschluss
Zündungsanschluss
Diagnoseanschluss
Serviceanschluss
Abdeckkappe
Entlüftung elektrische Stellvorrichtung
Gehäuse
Anschraublasche
Fläche
Motorgehäuse
Welle
Stromanschluss
Masseanschluss
Spannungsanschluss
Signalanschluss interner Schaltungsanteil externer Schaltungsanteil LIN-Kontrollsignal PWM-Output LIN-Bus-Einheit LIN-Bus-Versorgungsspannung logische Versorgungsspannung externe Versorgungsspannung

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Stellvorrichtung (201) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Elektromotor und eine Steuereinheit für den Elektromotor mit einem Signalanschluss (231), der eine PWM- Schnittstelle ausbildet, wobei die Steuereinheit eine Bussystem-Schnittstelle aufweist, wobei der Signalanschluss (231) sowohl die PWM-Schnittstelle als auch die Bussystem-Schnittstelle ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl zwischen der PWM-Schnittstelle und der Bussystem-Schnittstelle durch die an dem Signalanschluss (231) anliegende Spannung erfolgt.
2. Elektrische Stellvorrichtung (201) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanschluss (231) in einer ersten Betriebsart ausschließlich die PWM-Schnittstelle und in einer zweiten Betriebsart ausschließlich die Bussystem-Schnittstelle ausbildet.
3. Elektrische Stellvorrichtung (201) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel zwischen den Betriebsarten durch externe Beschaltung mittels eines Pegelwandlers bewirkbar ist.
4. Elektrische Stellvorrichtung (201) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel in die zweite Betriebsart durch Überprägen mit einer Spannung von 12V erfolgt.
5. Elektrische Stellvorrichtung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bussystem-Schnittstelle eine LIN-Bus- oder CAN-Bus- Schnittstelle ist.
6. Elektrische Stellvorrichtung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs der Signalanschluss (231) ausschließlich eine PWM-Schnittstelle ausbildet.
7. Elektrische Stellvorrichtung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanschluss (231) die Bussystem-Schnittstelle ausschließlich in einem Service- oder Programmiermodus ausbildet.
8. Nockenwellenversteller oder Thermomanagementmodul mit einer elektrischen Stellvorrichtung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Kraftfahrzeug mit einem Nockenwellenversteller oder Thermomanagementmodul nach Anspruch 8.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259133A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-01 Aft Atlas Fahrzeugtechnik Gmbh Anordnung zum Verstellen der Drehwinkelrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle
DE10317213A1 (de) * 2003-04-15 2004-11-04 Robert Bosch Gmbh Pegelwandler
JP2005039943A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Zexel Valeo Climate Control Corp モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御回路
DE102012206390A1 (de) * 2012-04-18 2013-10-24 Magna Car Top Systems Gmbh Steuereinrichtung mit Signalzusammenfassung
JP2018158682A (ja) * 2017-03-23 2018-10-11 株式会社デンソー 車載装置
DE102017121175A1 (de) 2017-09-13 2019-03-14 Minebea Mitsumi Inc. Steuerschaltung zum Ansteuern eines Elektromotors
US11342915B1 (en) * 2021-02-11 2022-05-24 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Cold spare tolerant radiation hardened generic level shifter circuit
CN115157954A (zh) * 2021-04-02 2022-10-11 广州汽车集团股份有限公司 汽车风扇控制数据处理方法、风扇控制系统及汽车

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259133A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-01 Aft Atlas Fahrzeugtechnik Gmbh Anordnung zum Verstellen der Drehwinkelrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle
DE10317213A1 (de) * 2003-04-15 2004-11-04 Robert Bosch Gmbh Pegelwandler
JP2005039943A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Zexel Valeo Climate Control Corp モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御回路
DE102012206390A1 (de) * 2012-04-18 2013-10-24 Magna Car Top Systems Gmbh Steuereinrichtung mit Signalzusammenfassung
JP2018158682A (ja) * 2017-03-23 2018-10-11 株式会社デンソー 車載装置
DE102017121175A1 (de) 2017-09-13 2019-03-14 Minebea Mitsumi Inc. Steuerschaltung zum Ansteuern eines Elektromotors
US11342915B1 (en) * 2021-02-11 2022-05-24 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Cold spare tolerant radiation hardened generic level shifter circuit
CN115157954A (zh) * 2021-04-02 2022-10-11 广州汽车集团股份有限公司 汽车风扇控制数据处理方法、风扇控制系统及汽车

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