專利名稱:用于操控和診斷至少兩個步進電動機的裝置以及機動車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于操控和診斷至少兩個步進電動機的裝置。
背景技術(shù)：
為了借助于多個步進電動機同步操作車輛的前燈、閥或者通風(fēng)擋板，需要可以用于同步操控多個步進電動機的裝置或者方法。此外必要的是定期測量步進電動機的物理特征參量，從而可以及時識別出故障。
電磁步進電動機是特殊的同步電動機。正如這些同步電動機,步進電動機也由固定的定子和轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子/運動的轉(zhuǎn)片(Ljiufer)構(gòu)成。步進電動機大多在定子中具有突出的極，這些極的繞組被周期性地通電。由此形成幾乎跳躍狀地循環(huán)的磁場，轉(zhuǎn)子逐步地跟隨該磁場。轉(zhuǎn)動運動因此通過有針對性地接通和斷開各個繞組而形成。因此可以通過簡單的方式控制電動機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)數(shù)。
由現(xiàn)有技術(shù)公開了用于操控多個步進電動機的不同方法或裝置。
公開文獻DE 44 17 369 Al公開了一種用于運行步進電動機的裝置，其中多個步進電動機可單個接通/斷開地并行連接成一個共同的供給電壓并且由一個共同的控制設(shè)備操控。尤其是圖3示出一種用于操控多個步進電動機的裝置，其中該步進電動機是雙極步進電動機，并且通過切換分配給各個電動機繞組的每個開關(guān)既可以單個地改變每個電動機繞組的電流流動方向又可以單個地中斷到每個電動機繞組的電流輸送。用于測量步進電動機的特征參量的診斷裝置盡管被指出，但是不進一步描述。
DE 295 04 735 Ul描述一種具有多個、每個本身可由供給電壓饋送的單極步進電動機的裝置。在此，步進電動機并行地連接成一個共同的供給電壓并且由一個共同的控制單元操控。不設(shè)置診斷裝置。
專利文獻DE 199 51 365 Cl描述一種用于運行多個步進電動機的裝置，這些步進電動機的運行電壓分別小于共同的供給電壓。為了驅(qū)動多個具有可靠運行電壓的步進電動機一該運行電壓小于設(shè)備的供給電壓，這些電動機被劃分成至少兩組。一組的所有步進電動機的繞組(相，線圈)彼此并行地并且與共同的供給線路連接。兩組電動機串聯(lián)。電動機的每個單個的繞組借助于與該繞組串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)接通/斷開。不設(shè)置診斷裝置。
在半步運行中，步數(shù)可以在每轉(zhuǎn)中加倍，所通過的方式是在整步之間兩個定子線圈分別被電流流過。由此盡管僅僅得出半轉(zhuǎn)矩，但是得出雙倍的位置準(zhǔn)確性。此外，在所述現(xiàn)有技術(shù)中，沒有設(shè)置足夠的和在技術(shù)上可簡單實現(xiàn)的診斷裝置。微步運行通過有針對性地改變同時接通的定子繞組的電流幅度來實現(xiàn)。為此在各個支線中采用可控的直流發(fā)電機。因此可以與機座的支線數(shù)無關(guān)地達到幾乎任意的步角。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供用于操控和診斷多個步進電動機的裝置，由此可以以整步模式以及半步模式直至微步模式來運行電動機并且用少量的技術(shù)成本實現(xiàn)對步進電動機的特征參量的診斷。
該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過具有權(quán)利要求
I的特征的裝置來解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型是從屬權(quán)利要求
的主題。
根據(jù)本發(fā)明的用于操控和診斷至少兩個步進電動機的裝置，其中
-所述至少兩個步進電動機分別包括至少兩個繞組，其中分別有步進電動機的第一繞組通過第一線路以及步進電動機的第二繞組通過第二線路串聯(lián)，
-設(shè)置至少一個診斷單元，通過所述診斷單元測量所述第一和/或第二線路中的電特征參量和/或其值變化，并且-所述至少一個診斷單元被構(gòu)造為使得根據(jù)所測量的特征參量和/或其值變化來評估步進電動機的功能。
本發(fā)明的核心思想是，將不同電動機的繞組(相，線圈)串聯(lián)接線。在此將電動機的第一繞組彼此串聯(lián)并且將電動機的第二繞組彼此串聯(lián)等等。此外在繞組串之間設(shè)置至少一個診斷單元，以便監(jiān)視電動機的運行狀態(tài)。
由此可以借助于在繞組串之間布置的唯一一個診斷單元來同時監(jiān)視所有的步進電動機。因此可以借助于該唯一的診斷單元來檢測例如相對于電動機繞組的地電壓或運行電壓的短路、繞組之間的短路、繞組拆除(Wicklungsabriss)或者電動機處的過載，因為在串聯(lián)電路中電參量的變化通過步進電動機的相應(yīng)繞組的串聯(lián)接線，可以與數(shù)目、電感或繞組電阻無關(guān)地對這些步進電動機供給電流。因此可以既以整步模式又以半步模式來運行電動機。
在本發(fā)明的有利構(gòu)型中，將所檢測的電特征參量和/或值變化與之前存儲的額定值比較。由此有利地實現(xiàn)，可以對所測量的特征參量進行評估。
在本發(fā)明的另一有利構(gòu)型中設(shè)置控制單元，所述控制單元與診斷單元交換數(shù)據(jù)并且根據(jù)診斷單元的數(shù)據(jù)操控所述至少兩個步進電動機。在此，診斷單元將步進電動機的所測量的特征參量與確定的額定值比較，并且尤其是在所測量的特征參量與額定值有偏移的情況下向控制單元發(fā)送信號，從而所述控制單元中斷到步進電動機的電流輸送。由此阻止了步進電動機的損壞。
適宜地，所述診斷單元被構(gòu)造為使得其可以在步進電動機的運動期間或者靜止時被采用。在靜止時，通過低通，步進電動機的脈沖方式的耐受電流被微控制器以模擬方式讀入并且與閾值比較。這總體上導(dǎo)致提高的監(jiān)視安全性，因為在每種狀態(tài)下都可以進行診斷。
在本發(fā)明的另一有利的構(gòu)型中，所述電特征參量包括線圈之間的電流移動、電壓移動和/或相移。因此檢測到步進電動機的決定性的電特征參量，通過這些電特征參量可以進行狀態(tài)評估。
在本發(fā)明的另一有利構(gòu)型中，分別通過至少兩個步進電動機之一來運動至少兩個可運動的分布。所述可運動的部分例如是機動車輛的兩個前燈、兩個通風(fēng)擋板或者兩個閥。通過所述步進電動機同步運動，可以進行前燈、通風(fēng)擋板或者閥的同步運動。
在使用相同的步進電動機的情況下，與并行操控不同地還得出較少電流需求以及因此較少損耗功率的優(yōu)點，因為通過一個網(wǎng)的所有組件的串聯(lián)接線中的電流是相同的。
另一優(yōu)點是，所有根據(jù)本發(fā)明連接的電動機在故障情況下、例如在電動機之一處發(fā)生拆除時或者在損失共同的引線時不繼續(xù)供給電流，因為電流回路被斷開。由此更好地保護電動機并且延長電動機的運行時長。
根據(jù)本發(fā)明的機動車輛，其特征在于，所述機動車輛包括所述用于操控和診斷至少兩個步進電動機的裝置和顯示裝置。


本發(fā)明的其他細節(jié)和優(yōu)點參照附圖闡述。
其中
圖I示意性示出具有診斷裝置的步進電動機；并且
圖2示意性示出機動車輛。
具體實施方式
在對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的以下描述中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的或類似的部件。
圖I示出根據(jù)本發(fā)明的裝置I。裝置I包括控制單元ST、診斷裝置D和兩個步進電動機M1、M2。兩個步進電動機Ml分別具有兩個繞組W11、W12 (Ml)和W21、W22 (M2)。借助于控制單元ST，兩個步進電動機Ml、M2被同步操控?？刂茊卧猄T具有四個端子MA-11、MA-21、MA-12、MA-22。端子MA-Il與第一電動機Ml的第一繞組Wll的電動機端子IA借助于電線路ELA電連接?？刂茊卧猄T的端子MA-21與第二步進電動機M2的第一繞組W21的電動機端子2A/借助于另一電線路ELA/電連接。兩個步進電動機Ml和M2的繞組Wl I和W21借助于電線路ELl串聯(lián)。在此，線路ELl連接第一電動機Ml的繞組Wll的電動機端子1A/與第二電動機M2的繞組W21的電動機端子2A。
因此，控制單元ST的端子MA-12與第一電動機Ml的第二繞組W12的電動機端子IB借助于電線路ELB電連接?？刂茊卧猄T的端子MA-22與第二步進電動機M2的第二繞組W22的電動機端子2B/借助于另一電線路ELB/電連接。兩個步進電動機Ml和M2的繞組W12和W22借助于電線路EL2串聯(lián)。在此，線路EL2連接第一電動機Ml的繞組W12的電動機端子1B/與第二電動機M2的繞組W22的電動機端子2B。
診斷單元D與兩條線路ELl和EL2連接。在該診斷單元D與控制單元ST之間進行數(shù)據(jù)交換DT。該診斷單元D監(jiān)視兩條線路ELl和EL2處的例如電壓或電壓波動。在例如由于相對于電氣地或者供給電壓短路而超過或低于預(yù)定閾值的情況下，該診斷單元D于是向控制單元ST發(fā)送信號?？刂茊卧猄T接著中斷例如到步進電動機Ml和M2的電流輸送。
具有六個或八個端子的步進電動機可以被類似地串聯(lián)操控和診斷。在此，可以布置用于另外的繞組串的另外的診斷單元。
可以采用根據(jù)本發(fā)明的裝置或根據(jù)本發(fā)明的方法例如來操作可機械運動的部分，如車輛41的用于前照燈調(diào)節(jié)的前燈、閥或者通風(fēng)擋板。兩個相同的前燈在此通過兩個串聯(lián)的步進電動機來操控。
在車輛41中，用于前燈的每一個步進電動機Ml、M2通過杠桿與前燈的機械機構(gòu)連接。由此，車輛的兩個前燈同時運動。電動機M1、M2的不同運動會導(dǎo)致前燈的不相運行，并且因此導(dǎo)致前燈的不同的照射角。
有利地，本發(fā)明可以在電動機Ml、M2運動情況下或者靜止時運行。在靜止時，通過低通，步進電動機Ml、M2的脈沖方式的耐受電流被微控制器以模擬方式讀入并且與閾值比較。該耐受電流在步進電動機的情況下是將相應(yīng)的定子保持在當(dāng)前位置的電流。由于耐受電流(約50mA)比運行電流(約500mA)明顯更小，在關(guān)于時間積分的能量相同的情況下，在這里存在更大的脈沖暫停比、也就是更低的頻率。通過低通，相應(yīng)地測量僅具有較低頻率的、在靜止時存在的信號。對于運動電動機Ml、M2或停止電動機Ml、M2的不同測量也被描述為異步采樣。
圖2示出包括裝置I和顯示裝置43的機動車輛41。
在診斷單元D與控制單元ST之間進行數(shù)據(jù)交換DT。 診斷單元D監(jiān)視兩條線路ELl和EL2處的例如電壓或電壓波動。在例如由于相對于電氣地或供給電壓短路而超過或低于預(yù)定閾值的情況下，該診斷單元D于是向控制單元ST發(fā)送信號?？刂茊卧猄T接著中斷例如到步進電動機Ml和M2的電流輸送并且向顯示裝置43發(fā)送信號，在顯示裝置43處顯示該偏移。
顯示裝置42可以直接布置在機動車輛41的配件(Armatur)處，從而閾值的偏移被直接顯示給機動車輛41的駕駛員。但是，顯示裝置42也可以被構(gòu)造為使得所傳送的信號首先在工作室(Werkstatt)中顯示。
權(quán)利要求
1.一種用于操控和診斷至少兩個步進電動機(M1、M2、…)的裝置(1)，其中 -所述至少兩個步進電動機(Ml、M2)分別包括至少兩個繞組(Wll和W12或W21和W22)，其中分別有步進電動機(M1、M2)的第一繞組(Wll和W21)通過第一線路(ELl)以及步進電動機(M1、M2)的第二繞組(W12和W22)通過第二線路(EL2)串聯(lián)， -設(shè)置至少一個診斷單元(D)，通過所述診斷單元測量所述第一和/或第二線路(ELI、EL2)中的電特征參量和/或其值變化，并且 -所述至少一個診斷單元(D)被構(gòu)造為使得根據(jù)所測量的特征參量和/或其值變化來評估步進電動機的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(I)還包括控制單元(ST)，所述控制單元與診斷單元(D)交換數(shù)據(jù)并且根據(jù)診斷單元(D)的數(shù)據(jù)操控所述至少兩個步進電動機(Ml、M2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2的裝置(I)，其特征在于，裝置(I)還包括至少兩個能機械運動的部分(31、32)，所述部分通過所述至少兩個步進電動機(M1、M2)的分別一個運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的裝置(1)，其特征在于，所述兩個能機械運動的部分(31、32)包括兩 個前燈、兩個閥或者兩個通風(fēng)擋板。
5.一種機動車輛(41)，其特征在于，所述機動車輛(41)包括根據(jù)權(quán)利要求
1-4之一的裝置(I)和顯示裝置(43)。
專利摘要
用于操控和診斷至少兩個步進電動機的裝置以及機動車輛。本實用新型涉及一種用于操控和診斷至少兩個步進電動機(M1、M2、…)的裝置，其中－所述至少兩個步進電動機(M1、M2)分別包括至少兩個繞組(W11和W12或W21和W22)，其中分別有步進電動機(M1、M2)的第一繞組(W11和W21)通過第一線路(EL1)以及步進電動機(M1、M2)的第二繞組(W21和W22)通過第二線路(EL2)串聯(lián)，－設(shè)置至少一個診斷單元(D)，通過所述診斷單元測量所述第一和/或第二線路(EL1、EL2)中的電特征參量和/或其值變化，并且－所述至少一個診斷單元(D)被構(gòu)造為使得根據(jù)所測量的特征參量和/或其值變化來評估步進電動機的功能。
文檔編號H02P8/40GKCN202798555SQ201090001084
公開日2013年3月13日 申請日期2010年8月10日
發(fā)明者T.勒斯勒, W.沃爾弗魯姆 申請人:大陸泰密克微電子有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan