底盤安裝多輸入h橋電氣線束的制作方法
【專利摘要】一種用于控制諸如步進(jìn)電機(jī)的致動器的集成H橋電氣線束，其中該線束包括與ECU電通信的信號轉(zhuǎn)換器、與信號轉(zhuǎn)換器電通信的驅(qū)動器、以及多個連接器。連接器中的至少一個提供與ECU的連接，并且連接器中的另一個提供了與致動器的連接。信號轉(zhuǎn)換器從ECU接收第一類型的信號（諸如脈寬調(diào)制的信號），并將第一類型的信號轉(zhuǎn)換為第二類型的信號，并且信號轉(zhuǎn)換器將第二類型的信號發(fā)送到驅(qū)動器。驅(qū)動器向致動器發(fā)送第三類型的信號（諸如雙方波信號）以控制致動器。
【專利說明】底盤安裝多輸入H橋電氣線束
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2012年6月29日提交的美國臨時申請?zhí)?1/666，021、于2012年7月30日提交的美國臨時申請?zhí)?1/677，241以及于2013年4月29日提交的美國非臨時申請?zhí)?3/872，509的權(quán)益。上述申請的公開通過引用結(jié)合在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般地涉及一種用于提供引擎控制器與諸如步進(jìn)電機(jī)的數(shù)字線性致動器之間的連接的H橋電氣線束。

【背景技術(shù)】
[0003]諸如雙極步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)需要雙方波信號用于適當(dāng)?shù)牟僮?。此雙方波信號通常從諸如電H橋驅(qū)動器的L/R驅(qū)動器產(chǎn)生。對于許多車輛平臺，引擎控制單元(ECU)在可用輸出信號中具有有限的架構(gòu)，并且不能提供所需要的驅(qū)動信號(諸如雙方波信號)以控制步進(jìn)電機(jī)。不幸的是，由于ECU封裝約束或成本，往往不可能將該H橋驅(qū)動器集成到ECU中。對于諸如數(shù)字線性致動器(DLA)的步進(jìn)電機(jī)，需要專用輔助電控制器以便在缺乏集成到E⑶中的驅(qū)動器的這些車輛上使用。
[0004]此外，嘗試結(jié)合具有集成的H橋驅(qū)動器的DLA (以連接到E⑶)已經(jīng)遇到了困難，因?yàn)镈LA可能在引擎和車輛的操作期間暴露于過度的振動。諸如全地形車、雪上汽車等的休旅車輛(recreat1nal vehicle)將DLA暴露于大量引擎振動,這可能破壞H橋驅(qū)動器集成電子設(shè)備的功能。這影響了集成的H橋的操作，并因此影響了 DLA的操作。
[0005]相應(yīng)地，存在對具有專用集成電路(ASIC)的驅(qū)動器的模塊化的需要，其慮及E⑶外部的對DLA的功能控制，并從DLA移除驅(qū)動器以將驅(qū)動器與極端的引擎和車輛振動負(fù)載隔離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是一種用于控制致動器的具有集成驅(qū)動器的電氣線束，其中該線束包括與ECU電通信的信號轉(zhuǎn)換器、與該信號轉(zhuǎn)換器電通信的驅(qū)動器、以及多個連接器。連接器中的至少一個提供了與E⑶的連接，并且連接器中的另一個提供了與致動器的連接。信號轉(zhuǎn)換器從ECU接收第一類型的信號(如脈寬調(diào)制的或PWM信號)，并將第一類型的信號轉(zhuǎn)換為第二類型的信號，并且信號轉(zhuǎn)換器將第二類型的信號發(fā)送到驅(qū)動器。驅(qū)動器向致動器發(fā)送第三類型的信號(諸如雙方波信號)以控制致動器。
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種模塊，該模塊包括諸如H橋驅(qū)動器的驅(qū)動器，其具有ASIC，該ASIC具有用于電氣線束內(nèi)放置的模塊化。此模塊包括“即插即用”特征，并且因此能夠被結(jié)合以便與現(xiàn)有設(shè)計(jì)或生產(chǎn)DLA —起使用。該模塊還包括外部電源及ECU接口信號。模塊化慮及即插即用而不干擾ECU的功能，并且不影響DLA的當(dāng)前生產(chǎn)。
[0008]在一個實(shí)施例中，ASIC將從E⑶接收電輸入。E⑶輸入可以是通信總線接口，諸如但不限于以下:CAN、RS485、PWM, LIN線性電壓等。ASIC解釋來自E⑶的輸入信號，然后ASIC命令H橋驅(qū)動器產(chǎn)生所需的輸出。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，模塊包括診斷能力，諸如電機(jī)失速(stall)指示、開路、低功率、故障指示器(MIL)及其他。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是提供底盤安裝的模塊，使得電子設(shè)備的振動保護(hù)將小于引擎上或直接DLA安裝的電子設(shè)備所需要的。越野和較小引擎車輛(如全地形車、雪地機(jī)(snow machine)等)可以具有接近一百倍重力或10g的加速度水平的引擎振動峰值。在一個實(shí)施例中，DLA是安裝的節(jié)流閥體(throttle body),用于怠速空氣控制閥(IACV),并暴露于此極端振動。
[0010]本發(fā)明的適用性的進(jìn)一步領(lǐng)域?qū)南挛奶峁┑脑敿?xì)描述中變得清楚。應(yīng)當(dāng)理解的是，在指示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時，詳細(xì)描述和具體示例僅旨在說明的目的，而不意圖限制本發(fā)明的范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]將從詳細(xì)描述和附圖中更全面地理解本發(fā)明，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的H橋電氣線束的圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用作H橋電氣線束部分的占空比的替代實(shí)施例的表。

【具體實(shí)施方式】
[0012]對(一個或多個)優(yōu)選實(shí)施例的以下描述本質(zhì)上僅是示例性的，并且決不意圖限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
[0013]一般地在圖1的10處示出了具有為引擎控制器和數(shù)字線性致動器(DLA)之間提供連接的H橋電氣線束的系統(tǒng)的圖。系統(tǒng)圖10中所示的是H橋電氣線束12，其具有第一電連接器14A和第二電連接器14B。第一電連接器14A提供與引擎控制單元(E⑶)18的線束16的連接,并且EOJ 18接收情況輸入(situat1nal input), —般地在20處示出，該情況輸入指示該車輛的各種條件，諸如但不限于，驅(qū)動器輸入22、RPM形式的引擎速度24、弓丨擎歧管絕對壓力(MAP) 26、引擎溫度28、空氣溫度30、或輸入的其他組合。
[0014]線束12還包括專用集成電路(ASIC)信號轉(zhuǎn)換器32，其連接至第一電連接器14A及驅(qū)動器34，并且驅(qū)動器34連接至第二電連接器14B。在此實(shí)施例中，驅(qū)動器34是一種L/R驅(qū)動器，或更具體地說是H橋驅(qū)動器34。此外，轉(zhuǎn)換器32還與電源36和接地38電通信。第二電連接器14B還連接至數(shù)字線性致動器(DLA)線束40，該線束40然后連接至DLA 42。
[0015]在操作中，ECU 18能夠向H橋電氣線束12發(fā)送第一類型的信號，其在本實(shí)施例中是脈寬調(diào)制的(PWM)信號。在其他實(shí)施例中，第一信號是通信總線接口，諸如CAN、RS485、PWM、LIN線性電壓等。PWM信號從E⑶18、穿過E⑶18的線束16并穿過第一電連接器14A傳播。該信號由該信號轉(zhuǎn)換器32接收。信號轉(zhuǎn)換器32將該P(yáng)WM信號轉(zhuǎn)換成第二類型的信號，其在本實(shí)施例中是適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換信號，并將該第二類型的信號發(fā)送到H橋驅(qū)動器34。
[0016]發(fā)送到該信號轉(zhuǎn)換器32的該P(yáng)WM信號的占空比控制驅(qū)動器34的操作。該占空比的各部分的表格一般地示出在圖1中的44。當(dāng)DLA 42是步進(jìn)電機(jī)的形式時，表44表示該占空比。0-5 Hz的信號是到轉(zhuǎn)換器32的“斷電”信號，并且5-10 Hz的信號是到轉(zhuǎn)換器32的“上電”信號。10-20 Hz的信號是“跋行回家子例程(stutter step home subroutine)”信號,20-80 Hz的信號是“用于定位的線性步進(jìn)命令(linear step command to posit1n)，，信號，80-90 Hz的信號是“節(jié)流閥從動件子例程(throttle follower subroutine)”信號，并且90-100 Hz的信號是“跋行全縮重置子例程(stutter step full retract resetsubroutine)”信號。雖然在本實(shí)施例中的占空比的各個部分是在該表44中，但是也可以使用其他類型的占空比是在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。
[0017]—旦信號轉(zhuǎn)換器32已將第一信號轉(zhuǎn)換成第二信號,第二信號隨后就被發(fā)送到H橋驅(qū)動器34，其中H橋驅(qū)動器34將該第二信號轉(zhuǎn)換成第三信號。然后，H橋驅(qū)動器34通過第二電連接器14B及線束40向DLA 42發(fā)送第三信號，在本實(shí)施例中，第三信號是適當(dāng)?shù)碾p方波信號。
[0018]該E⑶18與模塊12接口連接，具有情況輸入20的若干可能性。模塊12連接至每個線束16、40，適于使用外部硬件進(jìn)行底盤安裝。這慮及“即插即用”功能，并且適于與不同類型的ECU和DLA —起使用。在諸如較小引擎車輛的車輛的底盤上安裝線束12慮及有限的暴露于來自車輛操作的振動，從而將振動與車輛引擎隔離。在一些實(shí)施例中，線束12可以包括診斷能力，諸如電機(jī)失速指示、開路、低功率、故障指示器(MIL)等。
[0019]—般地在圖2中的46處的第二表中不出了 PWM信號(被發(fā)送到信號轉(zhuǎn)換器32)的占空比的替代實(shí)施例。第二表46列出了占空比，其在該DLA 42是怠速空氣控制閥(IACV)的形式時適用，并且該線束12安裝在節(jié)流閥體上。在該第二個表46中示出和描述的PWM占空比中，該占空比的部分及該DLA 42的位置也被表示為該占空比的百分比，如在第一表44中所示的那樣。從零到占空比的百分之二，PWM信號或者是“無信號”、“信號尖峰接受”或者是“接地移位”信號，其中IACV是在“保持”位置，直到該P(yáng)WM信號的百分之五到九十五恢復(fù)。
[0020]從百分之二到百分之五，該P(yáng)WM信號被發(fā)送到該信號轉(zhuǎn)換器32，并且在該時間期間，IACV被定位在完全伸展的位置(該IACV關(guān)閉)并且被視為零步進(jìn)位置。在一個替代實(shí)施例中，還可以將“跛行子例程”結(jié)合到該占空比中以在最近的極板與轉(zhuǎn)子之間利用對齊在閥座上物理定位IACV的樞軸(pintle)或螺帽(capnut)。
[0021]從百分之五到百分之九十五，由該IACV接收的PWM信號從零步進(jìn)位置(該IACV在此處關(guān)閉)將IACV遞增步進(jìn)到二百一^h六(216)步進(jìn)位置，IACV在此處完全打開(或在完全縮回的位置)。在O與216之間的步進(jìn)是線性的，所以每一步具有相等的值，并且IACV可以放置在O步與216步之間的任何位置。
[0022]從百分之九十五到百分之九十八，該P(yáng)WM信號在時鐘容差帶中，并且該IACV保持在216步的位置，或完全縮回。從百分之九十八到百分之百，從ECU 18發(fā)送到信號轉(zhuǎn)換器32的PWM信號是過度信號，或全功率錯誤信號。在該P(yáng)WM占空比的此部分期間，該IACV保持在保持位置，直到占空比回到百分之五與百分之九十五之間。
[0023]在替代實(shí)施例中，H橋驅(qū)動器34可被替換為斬波器驅(qū)動器，為斬波器驅(qū)動器特定的DLA 42提供不同類型的致動。這將需要該DLA 42的特殊制造以便與該斬波器驅(qū)動器一起使用，但使用斬波器驅(qū)動器更適合其中需要更高轉(zhuǎn)矩和更高速度的應(yīng)用。在其他替代實(shí)施例中，該DLA 42還可以是連接到聯(lián)動裝置(linkage)的設(shè)備，以通過節(jié)流閥提供遠(yuǎn)程控制，此處該H橋驅(qū)動器34安裝在該節(jié)流閥體聯(lián)動裝置之中。在其他實(shí)施例中，該H橋驅(qū)動器34安裝在其他設(shè)備上，諸如自動阻風(fēng)門(choke )等。
[0024]本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅是示例性的，并且因此，不脫離本發(fā)明的主旨的變體也意在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此類變體不被視為脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 用于控制致動器的H橋電氣線束，包括: 與引擎控制單元(ECU)電通信的信號轉(zhuǎn)換器；以及 與信號轉(zhuǎn)換器電通信的驅(qū)動器； 其中信號轉(zhuǎn)換器從ECU接收第一類型的信號，并將第一類型的信號轉(zhuǎn)換成第二類型的信號，并且信號轉(zhuǎn)換器將第二類型的信號發(fā)送到驅(qū)動器，并且驅(qū)動器將第三類型的信號發(fā)送到致動器以控制致動器。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括多個連接器，多個連接器中的至少一個提供H橋電氣線束與ECU之間的連接，并且多個連接器中的另一個提供H橋電氣線束與致動器之間的連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，信號轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括專用集成電路(ASIC)信號轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，驅(qū)動器進(jìn)一步包括H橋驅(qū)動器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，第一類型的信號進(jìn)一步包括CAN總線信號，該信號是選自由以下內(nèi)容組成的組的一個信號:CAN、RS485、PWM, LIN線性電壓、及其組合。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，第一類型的信號進(jìn)一步包括脈寬調(diào)制信號。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，第二類型的信號進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換信號。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，致動器進(jìn)一步包括數(shù)字線性致動器。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，數(shù)字線性致動器進(jìn)一步包括具有節(jié)流閥體的怠速空氣控制閥，安裝到節(jié)流閥體的H橋電氣線束。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，數(shù)字線性致動器進(jìn)一步包括步進(jìn)電機(jī)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，第三類型的信號進(jìn)一步包括雙方波信號，并且雙方波信號被發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)以控制步進(jìn)電機(jī)的操作。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，驅(qū)動器進(jìn)一步包括斬波器驅(qū)動器。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，雙方波信號進(jìn)一步包括雙斬波器信號。
14.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中數(shù)字線性致動器連接至聯(lián)動裝置用于通過節(jié)流閥提供遠(yuǎn)程控制。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中H橋電氣線束安裝在車輛的底盤上。
16.一種用于控制致動器的H橋電氣線束，包括: 與引擎控制單元(ECU)電通信的信號轉(zhuǎn)換器； 與信號轉(zhuǎn)換器及數(shù)字線性致動器電通信的驅(qū)動器；以及 多個連接器，多個連接器中的至少一個提供與ECU的連接，并且多個連接器中的另一個提供與數(shù)字線性致動器的連接； 其中信號轉(zhuǎn)換器從ECU接收第一類型的信號，并將第一類型的信號轉(zhuǎn)換成第二類型的信號，并且信號轉(zhuǎn)換器將第二類型的信號發(fā)送到驅(qū)動器，并且驅(qū)動器將第三類型的信號發(fā)送到數(shù)字線性致動器以控制數(shù)字線性致動器。
17.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，信號轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括專用集成電路(ASIC)信號轉(zhuǎn)換器。
18.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，驅(qū)動器進(jìn)一步包括H橋驅(qū)動器。
19.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，第一類型的信號進(jìn)一步包括CAN總線信號，該信號是選自由以下內(nèi)容組成的組的一個信號:CAN、RS485、PWM、LIN線性電壓、及其組合。
20.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，第一類型的信號進(jìn)一步包括脈寬調(diào)制信號，第二類型的信號進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換信號。
21.如權(quán)利要求20所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，數(shù)字線性致動器進(jìn)一步包括步進(jìn)電機(jī)。
22.如權(quán)利要求21所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，第三類型的信號進(jìn)一步包括雙方波信號，并且雙方波信號被發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)以控制步進(jìn)電機(jī)的操作。
23.如權(quán)利要求22所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，驅(qū)動器進(jìn)一步包括斬波器驅(qū)動器。
24.如權(quán)利要求23所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，雙方波信號進(jìn)一步包括雙斬波器信號。
25.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，數(shù)字線性致動器進(jìn)一步包括具有節(jié)流閥體的怠速空氣控制閥，安裝到節(jié)流閥體的H橋電氣線束。
26.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，其中數(shù)字線性致動器連接至聯(lián)動裝置用于通過節(jié)流閥提供遠(yuǎn)程控制。
27.如權(quán)利要求16所述的用于控制致動器的H橋電氣線束，其中H橋電氣線束安裝在車輛的底盤上。
28.一種用于從引擎控制器向數(shù)字線性致動器傳輸信號的系統(tǒng)，包括: 引擎控制單元，用于發(fā)送脈寬調(diào)制信號； H橋電氣線束，其具有信號轉(zhuǎn)換器及H橋驅(qū)動器，H橋電氣線束與引擎控制單元電通信，使得信號轉(zhuǎn)換器從引擎控制單元接收脈寬調(diào)制信號；以及 與H橋電氣線束電通信的數(shù)字線性致動器； 其中信號轉(zhuǎn)換器將脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換信號，將轉(zhuǎn)換信號發(fā)送到H橋驅(qū)動器，使得H橋驅(qū)動器然后向數(shù)字線性致動器發(fā)送雙方波信號以控制數(shù)字線性致動器。
29.如權(quán)利要求28所述的用于從引擎控制器向數(shù)字線性致動器傳輸信號的系統(tǒng)，H橋電氣線束進(jìn)一步包括多個連接器，多個連接器中的一個提供與引擎控制單元的連接，多個連接器中的另一個提供與致動器的連接。
30.如權(quán)利要求28所述的用于從引擎控制器向數(shù)字線性致動器傳輸信號的系統(tǒng)，信號轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括專用集成電路(ASIC)信號轉(zhuǎn)換器。
31.如權(quán)利要求28所述的用于從引擎控制器向數(shù)字線性致動器傳輸信號的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括安裝在車輛的底盤上的H橋電氣線束。
32.如權(quán)利要求31所述的用于從引擎控制器向數(shù)字線性致動器傳輸信號的系統(tǒng)，數(shù)字線性致動器進(jìn)一步包括具有節(jié)流閥體的怠速空氣控制閥，安裝到節(jié)流閥體的H橋電氣線束。
33.如權(quán)利要求28所述的用于從引擎控制器向數(shù)字線性致動器傳輸信號的系統(tǒng)，數(shù)字線性致動器進(jìn)一步包括步進(jìn)電機(jī)。
【文檔編號】F02D41/20GK104379912SQ201380034543
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】C.A.韋爾登, W.J.布歇爾, R.博格爾, D.克恩, D.B.瓦特森 申請人:大陸汽車系統(tǒng)公司