DE112015003567T5

DE112015003567T5 - Buskonfigurierter verriegelungs-elektromagnet

Info

Publication number: DE112015003567T5
Application number: DE112015003567.2T
Authority: DE
Inventors: Philip J. Mott
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-05-04
Also published as: CN106574472A; WO2016036530A1; US20170247917A1; KR20170048420A; US10829967B2

Abstract

Ein Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) umfasst eine Spule (114) und einen Anker (120). Der Anker (120) bewegt sich zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Ruhestellung in Ansprechen auf eine momentane Erregung der Spule (114), ohne sich in Ansprechen auf die Stromlosschaltung der Spule (114) zu bewegen. Ein Elektromagnet-Steuergerät (140) kann betrieben werden, um Meldungen von einem Fahrzeugbus (108, 410) zu empfangen und Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule (114) verursachen.

Description

HINTERGRUND
Der Begriff Elektromagnet bezeichnet allgemein eine Drahtspule, die ein Magnetfeld innerhalb der Drahtspule erzeugt, wenn sie elektrisch erregt wird. Im Kontext von technischen Anwendungen bezeichnet der Begriff Elektromagnet eine Klasse von elektromechanischen Wandlern oder Gebern, bei welchen eine Drahtspule einen als Anker bezeichneten beweglichen Kern umgibt. Als ein Beispiel kann der Anker aus Eisen gebildet sein. Wird die Spule erregt, indem ein elektrischer Strom durch die Spule angelegt wird, bewegt sich der Anker.
In Automobilanwendungen werden Elektromagnete auf eine Reihe von Arten verwendet. Als ein Beispiel setzen elektrische Verriegelungs- und Öffnungssysteme für Fahrzeugtüren in der Regel Elektromagnete ein, um die mechanischen Komponenten des Verriegelungsmechanismus zwischen einer verriegelten Stellung und einer freigegebenen Stellung zu bewegen. Als weiteres Beispiel wird ein Elektromagnet in Verbindung mit dem elektrischen Startermotor eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs verwendet, um zu veranlassen, dass Leistung an den elektrischen Startermotor geliefert wird und das Ritzel des elektrischen Startermotors sich in Eingriff mit dem Schwungrad des Motors bewegt. Als weiteres Beispiel werden verschiedenste elektromagnetgesteuerte Ventile in Fahrzeugen zur Steuerung der Strömung von Fluiden verwendet, zum Beispiel Kraftstoffeinspritzventile. In all diesen Beispielen wird die Betätigung des Elektromagnets oft durch eine zentrale Steuereinheit gesteuert, die den Betrieb mehrerer Elektromagnete sowie anderer Fahrzeugsysteme steuert. Da Elektromagnete in Ansprechen auf die Zufuhr elektrischer Leistung arbeiten, umfasst der Kabelbaum des Fahrzeugs einen dedizierten Leiter von der zentralen Steuereinheit zu jedem Elektromagnet.
In einigen Elektromagnet-Konstruktionen bewegt sich der Anker in die Ruhestellung, wenn keine Leistung an die Spule des Elektromagnets zugeführt wird, und bewegt sich in eine aktivierte Stellung, wenn elektrische Leistung an die Spule des Elektromagnets angelegt wird. In der Regel bewegt sich der Anker unter Einfluss einer Feder in die Ruhestellung. Solche Vorrichtungen werden hierin als nicht verriegelnde Elektromagnete bezeichnet. Damit ein nicht verriegelnder Elektromagnet in der aktivierten Stellung bleibt, muss kontinuierlich elektrische Leistung an den nicht verriegelnden Elektromagnet zugeführt werden. Andere Elektromagnet-Konstruktionen, die hierin als Verriegelungs-Elektromagnete bezeichnet werden, bewegen sich in Ansprechen auf die momentane Zufuhr von Elektrizität an den Verriegelungs-Elektromagnet zwischen einer Ruhestellung und einer verriegelten Stellung.
Ein Fahrzeugbus ist ein Kommunikationsnetzwerk, das Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs miteinander verbindet. Fahrzeuge haben üblicherweise mehrere Fahrzeugbusse, die unterschiedliche Gruppen von Komponenten oder Bereichen des Fahrzeugs versorgen. Fahrzeugbusse umfassen ein physisches Medium wie eine Einzeldraht- oder eine verdrillte Zweidrahtleitung, an die mehrere Vorrichtungen in dem Fahrzeug parallel angeschlossen sind. Die Vorrichtungen übertragen Meldungen über den Fahrzeugbus unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls. Ein Beispiel für ein übliches Protokoll ist das CAN-Bus-Protokoll, wie es in der Norm ISO 11898 beschrieben wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der offenbarten Ausführungsformen ist ein Verriegelungs-Elektromagnet, der eine Spule und einen Anker umfasst. Der Anker bewegt sich zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Ruhestellung in Ansprechen auf eine momentane Erregung der Spule, ohne sich in Ansprechen auf die Stromlosschaltung der Spule zu bewegen. Ein Elektromagnet-Steuergerät kann betrieben werden, um Meldungen von einem Fahrzeugbus zu empfangen und Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule des Verriegelungs-Elektromagnets verursachen.
Ein weiterer Aspekt der offenbarten Ausführungsformen ist ein Fahrzeug, das umfasst: einen Fahrzeugbus, eine Fahrzeugleistungsversorgung, die elektrische Leistung an den Fahrzeugbus liefert, eine zentrale Steuereinheit, die mit dem Fahrzeugbus verbunden ist, um Meldungen über den Fahrzeugbus zu übertragen, und eine Vielzahl von separat adressierbaren Verriegelungs-Elektromagneten, die mit dem Fahrzeugbus verbunden sind, um die Meldungen von der zentralen Steuereinheit zu empfangen. Jeder der separat adressierbaren Verriegelungs-Elektromagnete umfasst eine Spule, einen Anker, wobei der Anker sich in Ansprechen auf eine momentane Erregung der Spule zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Ruhestellung bewegt, ohne sich in Ansprechen auf die Stromlosschaltung der Spule zu bewegen, und ein Elektromagnet-Steuergerät, das betrieben werden kann, um Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule in Ansprechen auf die Meldungen von dem Fahrzeugbus verursachen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin enthaltene Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen sich innerhalb der verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine seitliche Querschnittsansicht eines Verriegelungs-Elektromagnets nach dem Stand der Technik in einer verriegelten Stellung;
2 eine seitliche Querschnittsansicht des Verriegelungs-Elektromagnets nach dem Stand der Technik in einer Ruhestellung;
3 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt einen buskonfigurierten Verriegelungs-Elektromagnet gemäß einem ersten Beispiel;
4 ist ein Blockdiagramm des buskonfigurierten Verriegelungs-Elektromagnets gemäß dem ersten Beispiel;
5 ist ein Blockdiagramm eines buskonfigurierten Verriegelungs-Elektromagnets gemäß einem zweiten Beispiel;
6 ist ein Blockdiagramm eines buskonfigurierten Verriegelungs-Elektromagnets gemäß einem dritten Beispiel; und
7 ist ein Blockdiagramm und zeigt ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugbus, der mit einer Vielzahl von buskonfigurierten Elektromagneten verbunden ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung hierin betrifft buskonfigurierte Verriegelungs-Elektromagnete, die Steuersignale über den Fahrzeugbus eines Fahrzeugs empfangen, für Automobilanwendungen. Durch Versehen eines jeden Elektromagnets mit einem Elektromagnet-Steuergerät, das einen Geräteidentifikator-Wert aufweist und betrieben werden kann, um Meldungen von dem Fahrzeugbus zu erhalten, können mehrere Elektromagnete individuell über den Fahrzeugbus adressiert und gesteuert werden.
Die 1 und 2 zeigen einen Verriegelungs-Elektromagnet 10 einer herkömmlichen Konstruktion nach dem Stand der Technik. Der Verriegelungs-Elektromagnet 10 ist eine elektromechanische Vorrichtung, die in Ansprechen auf die Zufuhr einer elektrischen Leistung Bewegung erzeugt. Der Verriegelungs-Elektromagnet 10 umfasst ein Gehäuse oder einen Rahmen 12, eine Spule 14, ein Polstück 16, einen Magnet 18, der um das Polstück 16 angeordnet ist, an einem Ende des Rahmens 12, einen Anker 20, und eine Feder 22.
Der Verriegelungs-Elektromagnet 10 ist in Ansprechen auf die momentane Erregung der Spule 14 zwischen einer verriegelten Stellung (1) und einer Ruhestellung (2) beweglich. In der verriegelten Stellung wird der Anker 20 durch die magnetische Anziehung des Ankers 20 an den Magnet 18 in Eingriff mit dem Polstück 16 gehalten. In der verriegelten Stellung wird die Feder 22 zusammengedrückt und übt eine Vorspannungskraft auf den Anker 20 in einer Richtung von dem Magnet 18 weg aus. Die Vorspannungskraft der Feder 22 ist jedoch nicht ausreichend, um die magnetische Anziehung des Ankers 20 des Magnets 18 zu überwinden. Die Erregung der Spule 14 durch Zuführen von Elektrizität einer ersten Polarität an die Spule 14 veranlasst die Spule 14, die magnetische Anziehung des Magnets 18 aufzuheben oder zu löschen, und die Kraft, die auf den Anker 20 durch die Feder 22 ausgeübt wird, veranlasst den Anker, sich in die Ruhestellung zu bewegen. Der Anker 20 bleibt in der Ruhestellung, sobald die Spule 14 stromlos geschaltet ist, da der Anker 14 sich nun von dem Magnet 18 um einen Abstand weg bewegt hat, der ausreichend ist, um die Kraft der magnetischen Anziehung, die auf den Anker 20 von dem Magnet 18 ausgeübt wird, so weit zu verringern, dass sie durch die Vorspannungskraft, die auf den Anker 20 durch die Feder 22 ausgeübt wird, überwunden werden kann. Die Erregung der Spule 14 durch Zuführen von Elektrizität einer ersten Polarität an die Spule 14 veranlasst die Spule 14, die magnetische Anziehung des Magnets 18 noch zu verstärken, wodurch die Kraft, die auf den Anker 20 durch die Feder 22 ausgeübt wird, überwunden wird, so dass der Anker 20 in die verriegelte Stellung zurückkehrt.
Der Verriegelungs-Elektromagnet 10 ist eine beispielhafte Elektromagnet-Konfiguration, die als eine Grundlage für die Implementierung der hierin beschriebenen Vorrichtungen eingesetzt werden kann. Es gibt viele verschiedene Konstruktionen für Verriegelungs-Elektromagneten, die anstelle des in den 1 und 2 gezeigten Verriegelungs-Elektromagnets 10 eingesetzt werden können, die ebenfalls betrieben werden können, um einen Anker bei Zufuhr elektrischer Leistung an eine Spule zwischen einer verriegelten Stellung und einer Ruhestellung zu bewegen, ohne den Anker in Ansprechen auf eine Stromlosschaltung der Spule zu bewegen. Obwohl sich der Anker 20 des Verriegelungs-Elektromagnets 10 linear bewegt (d. h. sich entlang einer Achse verschiebt), sollte außerdem klar sein, dass andere Elektromagnetkonfigurationen zu unterschiedlichen Typen der Bewegung führen, und dass solche Konstruktionen ebenfalls als Basis für die Implementierung der hierin beschriebenen Vorrichtungen verwendet werden können. Zum Beispiel könnten die hierin beschriebenen Vorrichtungen unter Verwendung drehender Verriegelungs-Elektromagnete implementiert werden, bei denen sich der Anker in Ansprechen auf die Zufuhr elektrischer Leistung um eine Achse dreht, ohne den Anker in Ansprechen auf die Stromlosschaltung der Spule zu bewegen.
Die 3 und 4 zeigen einen Verriegelungs-Elektromagnet 100, der ein Steuergeräte-Gehäuse 102 mit einer darin angeordnet Steuerelektronik 104 umfasst, die betrieben werden kann, um Meldungen von einem Fahrzeugbus 108 zu empfangen und Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule des Verriegelungs-Elektromagnets 100 verursachen. Der Verriegelungs-Elektromagnet 100 umfasst herkömmliche Komponenten, wie jene, die in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wurden, darunter einen Rahmen 112 und einen Anker 120, der sich in Ansprechen auf die momentane Erregung einer Spule 114 zwischen einer verriegelten Stellung und einer Ruhestellung bewegt, ohne sich in Ansprechen auf eine Stromlosschaltung der Spule 114 zu bewegen.
Das Steuergeräte-Gehäuse 102 ist mit dem Rahmen 112 verbunden. Zum Beispiel könnten die hierin beschriebenen Vorrichtungen unter Verwendung drehender Verriegelungs-Elektromagnete implementiert werden, bei denen sich der Anker in Ansprechen auf die Zufuhr elektrischer Leistung um eine Achse dreht, ohne den Anker in Ansprechen auf die Stromlosschaltung der Spule zu bewegen. Das Steuergeräte-Gehäuse 102 könnte sich woanders befinden, etwa an einer Endfläche des Rahmens 112, oder könnte mit dem Rahmen 112 einteilig sein. Das Steuergeräte-Gehäuse 110 kann mit einer elektromagnetischen Abschirmung versehen sein, um eine Fehlfunktion der Steuerelektronik 104 aufgrund elektromagnetischer Interferenzen durch die Erregung der Spule 114 des Verriegelungs-Elektromagnets 100 zu verhindern. Ein Kabel 106 weist einen oder mehrere elektrische Leiter auf und erstreckt sich aus dem Steuergeräte-Gehäuse 102 heraus, um die Steuerelektronik 104 mit dem Fahrzeugbus 108 zu verbinden.
Die Steuerelektronik 104 umfasst eine Busschnittstelle 130 und ein Elektromagnet-Steuergerät 140. In einigen Implementierungen sind die Busschnittstelle 130 und das Elektromagnet-Steuergerät 140 separate Vorrichtungen. In anderen Implementierungen umfasst ein einzelnes Hardwaregerät die Funktionalität der Busschnittstelle 130 und des Elektromagnet-Steuergeräts 140.
Die Busschnittstelle 130 ist mit dem Fahrzeugbus 108 und mit dem Elektromagnet-Steuergerät 140 verbunden. Die Busschnittstelle 130 kann die physische Verbindung mit dem Fahrzeugbus 108 umfassen und optional einen Busschnittstellenchip, der eine dem Standard entsprechende Hardwarekomponente ist, die dazu ausgestaltet ist, mit einem bestimmten Typ von Fahrzeugbus zu arbeiten, um den Empfang und die Übertragung von Meldungen zu ermöglichen.
Das Elektromagnet-Steuergerät 140 kann betrieben werden, um Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule in Ansprechen auf die Meldungen, die von dem Fahrzeugbus 108 zum Beispiel über die Busschnittstelle 130 empfangen werden, verursachen. Das Elektromagnet-Steuergerät 140 kann eine Hardware-Komponente sein, die zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und eine oder mehrere Speichereinrichtungen umfasst, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren betrieben werden können, um Anweisungen auszuführen, die durch die eine oder mehreren Speichereinrichtungen gespeichert werden.
Das Elektromagnet-Steuergerät 140 kann betrieben werden, um einen Geräteidentifikator-Wert 142 zu speichern. Während des Betriebs kann das Elektromagnet-Steuergerät 140 eine große Anzahl von Meldungen von dem Fahrzeugbus 108 über die Busschnittstelle 130 erhalten, da alle mit dem Fahrzeugbus 108 verbundenen Vorrichtungen alle Meldungen empfangen, die auf dem Fahrzeugbus 108 übertragen werden. Der Geräteidentifikator-Wert 142 wird von dem Elektromagnet-Steuergerät 140 eingesetzt, um Meldungen zu identifizieren, die für den Verriegelungs-Elektromagnet 100 bestimmt sind. Dies ermöglicht, dass der Verriegelungs-Elektromagnet 100 unabhängig von anderen Vorrichtungen auf dem Fahrzeugbus 108 adressiert werden kann. Dementsprechend kann der Geräteidentifikator-Wert 142 ein beliebiger Typ von Information sein, durch den das Elektromagnet-Steuergerät 140 bestimmen kann, ob eine einzelne Meldung für es bestimmt ist. In einer Implementierung ist der Geräteidentifikator-Wert 142 ein alphanumerischer Wert. Der Geräteidentifikator-Wert 142 kann ein eindeutiger Wert sein (d. h., keine zwei Vorrichtungen oder Geräte an demselben Bus haben denselben Geräteidentifikator-Wert). In einigen Implementierungen kann es jedoch zulässig sein, denselben Wert für den Geräteidentifikator-Wert 142 für mehrere Vorrichtungen einzusetzen, solange dies die Vorrichtungen veranlasst, stets in gleicher Weise auf eine einzelne Nachricht zu reagieren.
In der Regel umfasst eine Meldung, die durch das Elektromagnet-Steuergerät 140 von dem Fahrzeugbus 108 empfangen wird, einen Geräteidentifikator und einen Befehl. Der Geräteidentifikator hat einen Wert, der eine spezielle Komponente oder einen Satz ähnlicher Komponenten an dem Fahrzeugbus 108 identifiziert. Bei Empfang einer Meldung von dem Fahrzeugbus 108 bestimmt das Elektromagnet-Steuergerät zunächst, ob der Geräteidentifikator in der Meldung mit dem Geräteidentifikator-Wert 142 übereinstimmt, der von dem Elektromagnet-Steuergerät 140 gespeichert wurde. Wenn der Geräteidentifikator in der Meldung mit dem Geräteidentifikator-Wert 142 übereinstimmt, verarbeitet das Elektromagnet-Steuergerät 140 den Befehl in der Meldung. Wenn der Geräteidentifikator in der Meldung nicht mit dem Geräteidentifikator-Wert 142 übereinstimmt, ignoriert das Elektromagnet-Steuergerät 140 den Befehl in der Meldung. In einem typischen Anwendungsfall umfassen zumindest einige der Befehle, die durch das Steuergerät empfangen werden, einen Geräteidentifikator, der mit dem Geräteidentifikator-Wert 142 übereinstimmt, und somit das Elektromagnet-Steuergerät 140 veranlasst, die Steuersignale in Ansprechen auf die Meldungen auszugeben.
Der Befehl ist eine Anweisung, die durch das Elektromagnet-Steuergerät 140 interpretiert werden kann. Zum Beispiel kann das Elektromagnet-Steuergerät 140 mit Anweisungen versehen werden, die im Speicher gespeichert sind, der dem Elektromagnet-Steuergerät 140 zugeordnet ist, und die Betriebsvorgänge definieren, die in Ansprechen auf spezielle Befehle auszuführen sind. Zum Beispiel kann ein erster Befehl, der durch das Elektromagnet-Steuergerät 140 empfangen wird, der verriegelten Stellung des Ankers 120 entsprechen, und ein zweiter Befehl, der durch das Elektromagnet-Steuergerät empfangen wird, kann der Ruhestellung des Ankers 120 entsprechen. In Ansprechen auf den ersten Befehl gibt das Elektromagnet-Steuergerät ein Steuersignal aus, das eine momentane Erregung der Spule 114 mit elektrischer Leistung einer ersten Polarität verursacht, und in Ansprechen auf den zweiten Befehl gibt das Elektromagnet-Steuergerät ein Steuersignal aus, das eine momentane Erregung der Spule 114 mit elektrischer Leistung einer zweiten Polarität verursacht, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist. In dem veranschaulichten Beispiel ist das Elektromagnet-Steuergerät direkt mit der Spule 114 verbunden, und die Steuersignale, die durch das Elektromagnet-Steuergerät 140 ausgegeben werden, werden verwendet, um die Spule zu erregen. In diesem Beispiel kann das Elektromagnet-Steuergerät 140 ausschließlich durch den Fahrzeugbus 108 versorgt werden, und die Spule wird durch die Steuersignale von dem Elektromagnet-Steuergerät 140 erregt. Somit dient der Fahrzeugbus 108 als die einzige Quelle für elektrische Leistung zur Erregung der Spule 114.
In der vorstehenden Beschreibung sind der Geräteidentifikator und der Befehl separate Werte. Es sollte jedoch klar sein, dass der Geräteidentifikator mit einem Befehl kombiniert werden kann. Ein Befehl enthält definitionsgemäß dann einen impliziten Geräteidentifikator, wenn zwei ähnliche Vorrichtungen nicht gleich auf denselben Befehl reagieren würden. In einem Beispiel, in dem eine Meldung mit einem separaten Geräteidentifikator und Befehl von mehreren Verriegelungs-Elektromagneten 100 empfangen werden, die jeweils einen unterschiedlichen Geräteidentifikator-Wert 142 aufweisen, kann der Befehl, sich zu bewegen oder in der verriegelten Stellung zu bleiben (d.h., ein Code, Wert oder eine Zeichenkette, die die auszuführende Funktion anzeigen) für alle der Verriegelungs-Elektromagnete 100 derselbe sein, wird jedoch nur von dem Verriegelungs-Elektromagnet 100 verarbeitet, für den der Geräteidentifikator in der Meldung mit dem Geräteidentifikator-Wert 142 übereinstimmt. Im Gegensatz dazu ist bei einer Meldung, in der der Befehl und der Geräteidentifikator der Meldung kombiniert sind, der Geräteidentifikator ein expliziter Teil des Befehls. In diesem Beispiel müssen nicht mehrere Verriegelungs-Elektromagnete 100 explizite Geräteidentifikator-Werte 142 aufweisen, würden stattdessen jedoch nicht alle auf denselben Befehl reagieren. So könnte zum Beispiel der Befehl, sich zu bewegen oder in der verriegelten Stellung zu verbleiben, für jeden der Elektromagnete unterschiedlich sein.
5 zeigt einen Verriegelungs-Elektromagnet 200. Der Verriegelungs-Elektromagnet 200 ist dem Verriegelungs-Elektromagnet 100 ähnlich. Die Beschreibung, die in Bezug auf die 3 und 4 ausgeführt wurde, gilt mit den beschriebenen Ausnahmen auch für den Verriegelungs-Elektromagnet 200, und mit ähnlichen Bezugszeichen versehene Teile funktionieren wie zuvor beschrieben.
In dem Verriegelungs-Elektromagnet 200 ist das Elektromagnet-Steuergerät 140 nicht direkt mit der Spule 114 verbunden, sondern ist stattdessen mit einer Schaltkomponente 210 verbunden, die die Steuersignale von dem Elektromagnet-Steuergerät empfängt und betrieben werden kann, um die Spule 114 in Ansprechen auf die Steuersignale zu erregen. Verschiedene wohlbekannte elektrische Komponenten und Kombinationen elektrischer Komponenten, darunter Transistoren und Relais, können von der Schaltkomponente eingesetzt werden, um selektiv elektrische Leistung an die Spule 114 in Ansprechen auf die Steuersignale zu liefern.
Die Schaltkomponente 210 ist elektrisch mit einer Leistungsversorgung 212 verbunden und empfängt elektrische Leistung von der Leistungsversorgung 212. Die Leistungsversorgung 212 ist eine externe Leistungsversorgung und kann einem Fahrzeug zugeordnet sein, wie etwa ein elektrisches Leistungssystem des Fahrzeugs, das elektrische Gleichstrom-Dauerleistung bereitstellt. Somit verursacht das Elektromagnet-Steuergerät 140 des Verriegelungs-Elektromagnets 200 eine Erregung der Spule 114, indem es die Steuersignale an die Schaltkomponente 210 sendet, und die Schaltkomponente 210 liefert in Ansprechen auf die Steuersignale elektrische Leistung zur Erregung der Spule an die Spule 114 unter Verwendung elektrischer Leistung, die von der Leistungsversorgung 212 erhalten wird. Durch Zuführen elektrischer Leistung an die Spule 114 von der Leistungsversorgung 212 über die Schaltkomponente 210 kann der Verriegelungs-Elektromagnet 200 zum Beispiel in Situationen eingesetzt werden, in denen die über den Fahrzeugbus 108 gelieferte elektrische Leistung nicht ausreichend ist, um die Spule 114 in einem ausreichenden Ausmaß zu erregen, um die Bewegung des Ankers 120 zwischen der verriegelten und der entriegelten Stellung zu verursachen.
6 zeigt einen Verriegelungs-Elektromagnet 300. Der Verriegelungs-Elektromagnet 300 ist dem Verriegelungs-Elektromagnet 200 ähnlich. Die Beschreibung, die in Bezug auf die 3 und 5 ausgeführt wurde, gilt mit den beschriebenen Ausnahmen auch für den Verriegelungs-Elektromagnet 200, und mit ähnlichen Bezugszeichen versehene Teile funktionieren wie zuvor beschrieben.
In dem Verriegelungs-Elektromagnet 300 ist die Schaltkomponente 210 nicht mit der Leistungsversorgung 212 verbunden. Stattdessen wird der Verriegelungs-Elektromagnet 300 ausschließlich durch den Fahrzeugbus 108 versorgt, wobei die Leistung von dem Fahrzeugbus 108 verwendet wird, um die Spule 114 zu erregen.
Der Verriegelungs-Elektromagnet 300 umfasst eine Leistungsversorgungsschaltung 310, die elektrische Leistung von dem Fahrzeugbus 108 empfängt und speichert, und mit der Schaltkomponente 210 derart verbunden ist, dass elektrische Leistung an der Schaltkomponente 210 von der Leistungsversorgungsschaltung 310 empfangen wird, um in Ansprechen auf die Steuersignale von dem Elektromagnet-Steuergerät 140 elektrische Leistung an die Spule 114 zu liefern.
In dem veranschaulichten Beispiel ist die Leistungsversorgungsschaltung mit dem Fahrzeugbus 108 verbunden und empfängt elektrische Leistung indirekt von diesem, und zwar über eine Verbindung der Leistungsversorgungsschaltung 310 mit der Busschnittstelle 130. Als eine Alternative könnte die Leistungsversorgungsschaltung 310 elektrische Leistung von dem Fahrzeugbus 108 über eine beliebige andere Komponente enthalten, etwa über das Elektromagnet-Steuergerät 140. Als weitere Alternative könnte die Leistungsversorgungsschaltung 310 elektrische Leistung direkt von dem Fahrzeugbus 108 durch eine elektrische Verbindung mit dem Fahrzeugbus 108 erhalten, die von der Verbindung der Busschnittstelle 130 mit dem Fahrzeugbus 108 getrennt ist.
Die Leistungsversorgungsschaltung 310 kann betrieben werden, um elektrische Leistung von dem Fahrzeugbus 108 zu empfangen und zu speichern, um dem Verriegelungs-Elektromagnet 300 zu ermöglichen, in Verbindung mit Bussen eingesetzt zu werden, die nicht mit den elektrischen Leistungsanforderungen des Verriegelungs-Elektromagnets 300 kompatibel sind. Als ein Beispiel kann die Leistungsversorgungsschaltung 310 elektrische Leistung an die Spule 114 über die Schaltkomponente 210 mit einer höheren Spannung liefern als die elektrische Leistung, die von dem Fahrzeugbus 108 geliefert wird. Als weiteres Beispiel kann die Leistungsversorgungsschaltung 310 elektrische Leistung an die Spule 114 über die Schaltkomponente 210 mit einem höheren Strom liefern als die elektrische Leistung, die von dem Fahrzeugbus 108 geliefert wird. In einigen Implementierungen umfasst die Leistungsversorgungsschaltung 310 ein oder mehrere Leistungsspeicherungselemente wie Kondensatoren oder eine wieder aufladbare Batterie. In anderen Implementierungen umfasst die Leistungsversorgungsschaltung 310 eine Spannungsverstärkungsschaltung oder eine Stromverstärkungsschaltung.
7 zeigt ein Fahrzeug 400, das einen Fahrzeugbus 410 umfasst. Der Fahrzeugbus 410 ist eine Kommunikationsbusleitung, die mit verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 400 verbunden ist und diesen Komponenten erlaubt, Meldungen unter Verwendung der Fahrzeugbusleitung 410 zu übertragen und zu erhalten. In dem veranschaulichten Beispiel umfasst das Fahrzeug ein Steuergerät wie etwa die zentrale Steuereinheit 420 und eine Elektromagnetbank 430.
Die zentrale Steuereinheit 420 ist eine herkömmliche Einrichtung, zum Beispiel ein Prozessor oder ein Speicher. Der Speicher speichert Anweisungen, die den Prozessor veranlassen, Meldungen über den Fahrzeugbus 410 zu übertragen, wobei die Meldungen Befehle umfassen, die einen oder mehrere der Elektromagnete veranlassen, sich zwischen zumindest einer Ruhestellung und einer verriegelten Stellung zu bewegen. In dem veranschaulichten Beispiel erhält die zentrale Steuereinheit 420 elektrische Leistung direkt von der Leistungsversorgung, die dem Fahrzeug zugeordnet ist, etwa der Leistungsversorgung 440. Als eine Alternative könnte die Leistungsversorgung 440 mit dem Fahrzeugbus 410 entweder direkt oder über eine weitere mit dem Bus verbundene Komponente verbunden sein, und die zentrale Steuereinheit 420 könnte elektrische Leistung von dem Fahrzeugbus 410 erhalten.
Die Elektromagnetbank 430 umfasst eine Vielzahl von buskonfigurierten Verriegelungs-Elektromagnete, etwa einen ersten Elektromagnet 431, einen zweiten Elektromagnet 432, einen dritten Elektromagnet 433, einen vierten Elektromagnet 434 und einen fünften Elektromagnet 435. Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff "buskonfiguriert" auf eine Einrichtung, die betrieben werden kann, Meldungen, die über den Kommunikationsbus übertragen werden, zu empfangen und in Ansprechen darauf zu arbeiten. Die Elektromagnete 431–435 der Elektromagnetbank 430 können jeder beliebige von Verriegelungs-Elektromagnet 100, Verriegelungs-Elektromagnet 200 oder Verriegelungs-Elektromagnet 300 sein.
Während des Betriebs überträgt die zentrale Steuereinheit 420 eine Meldung unter Verwendung der Fahrzeugbusleitung 410. Diese Meldung umfasst einen Befehl und einen Geräteidentifikator, wobei der Geräteidentifikator entweder ein expliziter Wert ist, der in der Meldung separat von dem Befehl enthalten ist, oder ein impliziter Teil des Befehls. Alle diese Vorrichtungen, die mit dem Fahrzeugbus 410 verbunden sind, empfangen die Meldung, die durch die zentrale Steuereinheit 420 übertragen wird. Jeder der Elektromagnete 431–435 der Elektromagnetbank 430 empfängt die Meldung und bestimmt unter Verwendung seines jeweiligen Elektromagnet-Steuergeräts, ob die Meldung für ihn bestimmt ist, indem er den expliziten oder impliziten Geräteidentifikator mit seinem eigenen Geräteidentifikator-Wert vergleicht. Für einen oder mehrere der Elektromagnete 431–435, die bestimmen, dass die Meldung für ihn/sie bestimmt ist, verarbeitet der jeweilige Elektromagnet den Befehl. Wenn der Befehl zum Beispiel angibt, dass der jeweilige Elektromagnet sich bewegen soll oder in der Ruhestellung verbleiben soll, und der jeweilige Elektromagnet befindet sich aktuell in der verriegelten Stellung, gibt das Elektromagnet-Steuergerät des jeweiligen Elektromagnets ein Steuersignal aus, das die Spule des jeweiligen Elektromagnets mit elektrischer Leistung einer Polarität erregt, die geeignet ist, den Anker zur Bewegung in die Ruhestellung zu veranlassen.
Während die Erfindung hierin in Verbindung mit der aktuell als praktischste und bevorzugte geltenden Ausführungsform beschrieben worden ist, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen mit abdecken soll, die in den Geist und Umfang der folgenden Ansprüche fallen; dieser Umfang soll dabei die weitestmögliche Auslegung erfahren, so dass er alle derartigen Modifikationen und Abwandlungen umfasst, soweit dies gesetzlich zulässig ist.

Claims

Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300), der Folgendes umfasst: eine Spule (114); einen Anker (120), wobei der Anker (120) sich in Ansprechen auf die momentane Erregung der Spule (114) zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Ruhestellung bewegt, ohne sich in Ansprechen auf das Stromlosschalten der Spule (114) zu bewegen; und ein Elektromagnet-Steuergerät (140), das betrieben werden kann, um Meldungen von einem Fahrzeugbus (108, 410) zu empfangen, und Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule (114) verursachen.
Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen Speicher, der dem Elektromagnet-Steuergerät (140) zugeordnet ist; und eine Geräte-ID, die in dem Speicher gespeichert ist, wobei zumindest einige der Meldungen die Geräte-ID umfassen und das Elektromagnet-Steuergerät (140) veranlassen, die Steuersignale auszugeben.
Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei die Spule (114) durch die Steuersignale von dem Elektromagnet-Steuergerät (140) erregt wird, und das Elektromagnet-Steuergerät (140) durch den Fahrzeugbus (108, 410) versorgt wird.
Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Schaltkomponente (210), die in Ansprechen auf die Steuersignale zur Erregung der Spule (114) elektrische Leistung an die Spule (114) liefert.
Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) nach Anspruch 4, wobei elektrische Leistung an der Schaltkomponente (210) von einer Leistungsversorgung (212, 440) kommend erhalten wird, die dem Fahrzeug (400) zugeordnet ist.
Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: eine Schaltung zur Leistungsversorgung (212, 440), die elektrische Leistung von dem Fahrzeugbus (108, 410) erhält und speichert, wobei elektrische Leistung an der Schaltkomponente (210) von der Schaltung zur Leistungsversorgung (212, 440) kommend erhalten wird.
Verriegelungs-Elektromagnet (100, 200, 300) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen Magnet (18), um den Anker (120) in der Verriegelungsstellung zu halten; und eine Feder (22), die eine Kraft auf den Anker (120) in einer Richtung von dem Magnet (18) weg ausübt.
Fahrzeug (400), das Folgendes umfasst: einen Fahrzeugbus (108, 410); eine Fahrzeugleistungsversorgung (212, 440), die elektrische Leistung an den Fahrzeugbus (108, 410) liefert; eine zentrale Steuereinheit (420), die mit dem Fahrzeugbus (108, 410) zur Übertragung von Meldungen über den Fahrzeugbus (108, 410) verbunden ist; und eine Vielzahl von separat adressierbaren Verriegelungs-Elektromagneten (100, 200, 300), die mit dem Fahrzeugbus (108, 410) zum Empfangen der Meldungen von der zentralen Steuereinheit (420) verbunden sind, wobei jeder der Verriegelungs-Elektromagneten (100, 200, 300) Folgendes aufweist: eine Spule (114), einen Anker (120), wobei der Anker (120) sich in Ansprechen auf die momentane Erregung der Spule (114) zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Ruhestellung bewegt, ohne sich in Ansprechen auf die Stromlosschaltung der Spule (114) zu bewegen, und ein Elektromagnet-Steuergerät (140), das betrieben werden kann, um Steuersignale auszugeben, die eine Erregung der Spule in Ansprechen auf die Meldungen von dem Fahrzeugbus veranlassen.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend: einen Speicher, der dem Elektromagnet-Steuergerät (140) zugeordnet ist; und eine Geräte-ID, die in dem Speicher gespeichert ist, wobei zumindest einige der Meldungen die Geräte-ID umfassen und das Elektromagnet-Steuergerät (140) veranlassen, die Steuersignale auszugeben.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 8, wobei die Spule (114) durch die Steuersignale von dem Elektromagnet-Steuergerät (140) erregt wird, und das Elektromagnet-Steuergerät (140) durch den Fahrzeugbus (108, 410) versorgt wird.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend: eine Schaltkomponente (210), die in Ansprechen auf die Steuersignale zur Erregung der Spule (114) elektrische Leistung an die Spule (114) liefert.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 11, wobei elektrische Leistung an der Schaltkomponente (210) von einer Leistungsversorgung (212, 440) kommend erhalten wird, die dem Fahrzeug (400) zugeordnet ist.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: eine Schaltung zur Leistungsversorgung (212, 440), die elektrische Leistung von dem Fahrzeugbus (108, 410) erhält und speichert, wobei elektrische Leistung an der Schaltkomponente (210) von der Schaltung zur Leistungsversorgung (212, 440) kommend erhalten wird.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 11, des Weiteren umfassend: einen Magnet (18), um den Anker (120) in der Verriegelungsstellung zu halten; und eine Feder (22), die eine Kraft auf den Anker (120) in einer Richtung von dem Magnet (18) weg ausübt.
Fahrzeug (400) nach Anspruch 8, wobei die Meldungen von der zentralen Steuereinheit (420) Befehle umfassen, die einen oder mehrere der Elektromagnete der Vielzahl von separat adressierbaren Verriegelungs-Elektromagnete (100, 200, 300) veranlassen, sich zwischen der Ruhestellung und der verriegelten Stellung zu bewegen.