CN109690254A - 用于运行致动器设备的方法和控制器以及致动器系统 - Google Patents

用于运行致动器设备的方法和控制器以及致动器系统 Download PDF

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Abstract

建议了一种用于运行致动器设备(120)的方法。致动器设备(120)具有磁性的调整元件(122)、用于检测调整元件(122)的磁场的至少一个磁场传感器(130)和用于使调整元件(122)在两个机械的端部止挡(126、128)之间相对于至少一个磁场传感器(130)运动的驱动装置(124)。方法(200)具有从通向至少一个磁场传感器(130)的接口读取传感器信号(135)并且从通向驱动装置(124)的接口读取驱动器信号(125)的步骤。传感器信号(135)代表了调整元件(122)的磁场的至少一个磁场特性。驱动器信号(125)代表了驱动装置(124)的驱动方向和功率消耗。方法也具有在使用传感器信号(135)和/或驱动器信号(125)的情况下获知调整元件(122)的位置的步骤。方法还具有在使用所获知的位置的情况下产生状态信号(147)的步骤。状态信号(147)代表了致动器设备(120)的操作状态。此外，方法还具有提供状态信号(147)用以在输出接口上输出的步骤。

Description

用于运行致动器设备的方法和控制器以及致动器系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行致动器设备的方法、一种相应的控制器、一种致动器系统和一种相应的计算机程序产品。
背景技术
为了在调整机构中进行位置检测，尤其能使用经编码的磁场板，在其中由生成的比特序列确定位置，也就是说，无传感器元件衰减例如仅表示一个位置。
发明内容
在这种背景下，本发明创造出了按照独立权利要求的一种用于运行致动器设备的经改进的方法、一种经改进的控制器、一种经改进的致动器系统和一种经改进的计算机程序产品。有利的设计方案由从属权利要求和接下来的说明得出。
按照本发明的实施方式，特别是在额外考虑到致动器设备的驱动器的驱动方向或转动方向以及该驱动器的功率消耗或电流消耗的情况下，也能借助仅一个磁场传感器为致动器设备实现例如对三个位置的位置确定。换句话说，可以尤其在仅一个数字的传感器或磁场传感器的情况下，实现对通过驱动器运动的致动机构的例如三个位置进行明确的位置识别。比如也可以间接地通过识别磁场传感器信号的信号边沿之间的过渡区域以及机械的端部止挡并且通过驱动器的依赖于驱动方向的功率消耗的上升来实现所述检测。
按照本发明的实施方案，尤其能有利地用仅一个数字传感器或磁场传感器实现对致动器设备的例如三个位置进行成本技术上有利的检测。因此，用仅一个传感器就能实现对致动机构的例如三个位置进行明确和可靠的位置识别。通过考虑到致动器设备的驱动器的驱动方向或转动方向，可以用一个传感器对例如三个位置进行编码或者检测。在此，基于机械的端部止挡，还可以例如在使用驱动电流的情况下对位置进行可信度检验。
提出了一种用于运行致动器设备的方法，其中，该致动器设备具有磁性的调整元件、用于检测该调整元件的磁场的至少一个磁场传感器和用于使调整元件在两个机械的端部止挡之间相对于至少一个磁场传感器运动的驱动装置，其特征在于，所述方法至少具有下列步骤：
从通向至少一个磁场传感器的接口读取传感器信号并且从通向驱动装置的接口读取驱动器信号，其中，传感器信号代表调整元件的磁场的至少一个磁场特性，其中，驱动器信号代表了驱动装置的驱动方向和功率消耗；
在使用传感器信号和/或驱动器信号的情况下获知调整元件的位置；
在使用所获知的位置的情况下产生状态信号，其中，该状态信号代表致动器设备的操作状态；以及
提供状态信号，用以在输出接口上进行输出。
致动器设备可以例如使用在车辆中或结合车辆使用或者设置用于车辆。车辆可以涉及机动车。致动器设备尤其可以作为车辆的一部分或车辆的驻车闭锁致动器使用或应用。磁场特性可以代表调整元件的磁场的变化、磁场强度或类似特性。磁场传感器可以实施成数字传感器。
驱动方向可以理解为是驱动装置的转动方向。驱动装置的功率消耗可以代表电流消耗。调整元件的所获知的位置可以配属于致动器设备的操作状态。
按照一种实施方式，在获知的步骤中，在使用传感器信号的至少一个信号边沿的走向的情况下可以获知调整元件的位置。在此，信号边沿的走向可以例如是上升的或下降的。这种实施方式提供了这样的优点，即，能够轻松并且安全地获知调整元件在端部止挡之间的运动状态进而是位置。
在获知的步骤中，也可以在使用驱动装置的驱动方向并且额外或备选使用驱动装置的功率消耗的情况下获知调整元件的位置。在此，可以由驱动方向推断出调整元件向哪一个端部止挡运动。由功率消耗可以推断出，调整元件是否已经抵靠到其中一个端部止挡上。这种实施方式提供了这样的优点，即，能以简单和可靠的方式获知调整元件在其运动路径的终点处的两个位置。
有利地，在获知的步骤中，在端部止挡中的第一端部止挡处时可以将调整元件的位置获知为第一位置、在端部止挡之间时可以将调整元件的位置获知为第二位置或者在端部止挡中的第二端部止挡处时可以将调整元件的位置获知为第三位置。在第一位置中和在第三位置中，调整元件可以以贴靠在其中一个端部止挡上的方式布置。在第二位置中，调整元件可以与端部止挡相间隔地布置。这种实施方式提供了这样的优点，即，能明确确定三个位置。
在此，在获知的步骤中，当驱动装置的功率消耗根据传感器信号的信号边沿具有预限定的上升特性时，可以依赖于驱动装置的驱动方向地获知第一位置或第三位置。在获知的步骤中，在传感器信号处于两个信号边沿之间的过渡区域时，也可以不依赖于驱动装置的驱动方向地获知第二位置。在此，在传感器信号呈现出过渡区域时，可以达到第二位置。这种实施方式提供了这样的优点，即，能可靠和明确地检测三个不同的位置，其中，一个位置能直接通过磁场传感器检测以及两个位置能间接地在驱动器的驱动方向或转动方向的基础上并且在磁场传感器的信号走向的基础上进行检测。
此外，所述方法具有驱控驱动装置的步骤。在此，在驱控的步骤中，在使用驱动器信号以及附加或备选地使用状态信号的情况下可以驱控驱动装置。这种实施方式提供了这样的优点，即，特别是在对当前的并且在操作后达到的操作状态的准确认识下能安全地操作致动器设备。
在此，在驱控的步骤中可以驱控驱动装置，以便使调整元件运动到目标位置中。在此，可以作为对驱控的步骤的响应至少实施读取的步骤和获知的步骤，以便确定调整元件是否响应驱控的步骤地运动。在此，在驱控的步骤中，也可以在使用仅驱动器信号的情况下驱控驱动装置。这种实施方式提供了这样的优点，即，例如能根据致动器设备的初始化快速且简单地接近调整元件的目标位置并且依赖于调整元件是否已运动而能够推断出初始化时的位置。
此外，在获知的步骤中，在使用驱动装置的驱动方向并且附加或备选地使用驱动装置的功率消耗的情况下可以检查传感器信号的信号走向的可信度。这种实施方式提供了这样的优点，即，可以在靠到端部止挡时驱动电流的基础上实现对信号走向的可信度的可靠和快速的检查。
还提出了一种控制器，该控制器被构造用于，实施前述方法的一种实施方式的步骤。
因此，借助该控制器能有利地实施用于运行的方法。所述控制器可以是电气设备，该电气设备处理电信号，例如传感器信号并且依赖于该电信号地输出控制信号。控制器可以具有能在硬件方面和/或软件方面构造的一个或多个合适的接口。在硬件方面的构造方案中，接口可以例如是集成电路的一部分，在该集成电路中能实现控制器的功能。接口也可以是集成电路本身或者至少部分地由分立的结构元件构成。在软件方面的构造方案中，接口可以是例如在微型控制器上的除了其它软件模块之外的软件模块。
此外还提出了一种致动器系统，该致动器系统至少具有下列特征：
至少一个致动器设备，该致动器设备具有磁性的调整元件、用于检测该调整元件的磁场的至少一个磁场传感器和用于使该调整元件在两个机械的端部止挡之间相对于至少一个磁场传感器运动的驱动装置；以及
前述控制器的一种实施方式，其中，控制器以能传递信号的方式与至少一个致动器设备连接或能与之连接。
结合致动器系统能有利地使用或应用前述的控制器的一种实施方式，以便运行致动器设备，特别是确定该致动器设备的操作状态并且附加或备选地驱控致动器设备。致动器系统可以例如使用在车辆中或者结合车辆使用或设置用于车辆。车辆可以涉及机动车。致动器系统尤其可以作为车辆的一部分或车辆的驻车闭锁致动器或车辆的变速器的一部分使用或应用。
按照一种实施方式，调整元件可以呈长形地成形出。调整元件在此可以在两个彼此背离的端部区段上具有第一磁极并且在这两个端部区段之间的中间区段中具有第二磁极。这种实施方式提供了这样的优点，即，可以借助磁场传感器从这个调整元件获得一个有意义的传感器信号。
至少一个磁场传感器也可以布置在端部止挡之间。至少一个磁场传感器可以居中地布置在端部止挡之间。这种实施方式提供了这样的优点，即，能够简单地并且以直接的方式检测与调整元件贴靠在端部止挡上的位置不同的位置。
此外，致动器设备具有多个磁场传感器。这种实施方式提供了这样的优点，即，通过冗余能提高致动器设备的安全性并且例如能识别和修正简单错误。通过使用多个例如能检测调整元件在端部止挡之间的位置的磁场传感器，因此也能对至少一个与安全相关的位置进行编码以及实现在简单错误情况下的可用性。
此外，致动器设备或控制器可以具有用于驱控驱动装置的驱控装置。这种实施方式提供了这样的优点，即，特别是在对操作前和操作后的操作状态有准确认识的情况下能安全地操作致动器设备。
也有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码能储存在可机读的载体，如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且当程序在计算机上或控制器上实施时，该程序代码能用于执行按照前述实施方式中任一项所述的方法。
附图说明
借助附图示例性地详细阐释本发明。附图中：
图1示意性示出了在车辆中的按照本发明的第一实施例的致动器系统；
图2示出按照本发明的实施例的用于运行的方法的流程图；
图3示意性示出了图1的致动器设备的第一操作状态；
图4示意性示出了图1的致动器设备的第二操作状态；以及
图5示意性示出了图1的致动器设备的第三操作状态。
在对本发明的优选的实施例的下列说明中，为在不同的附图中示出且相似地作用的元件使用相同的或相似的附图标记，其中，略去对这些元件的重复说明。
具体实施方式
图1示意性示出了在车辆100中的按照本发明的一个实施例的致动器系统110。按照图1所示的本发明的实施例，针对致动器系统110例如仅示出了致动器设备120和控制器140。控制器140被构造成用于运行致动器设备120。致动器设备120和控制器140在此以能传递信号的方式相互连接。
致动器设备120具有磁性的调整元件122、驱动装置124、机械的第一端部止挡126和机械的第二端部止挡128以及例如仅一个磁场传感器130。按照一个实施例，致动器设备120可以具有多个磁场传感器130。
致动器设备120的驱动装置124被构造成用于使调整元件122相对磁场传感器130在第一端部止挡126和第二端部止挡128之间运动。在驱动装置124上能截取驱动器信号125。该驱动器信号在此代表了驱动装置124的驱动方向或转动方向以及功率消耗或电流消耗。
致动器设备120的磁场传感器130被构造成用于检测调整元件122的磁场。此外，磁场传感器130被构造成用于提供传感器信号135。传感器信号135代表调整元件122的磁场的至少一个磁场特性，例如磁场强度或类似特性。在此，磁场传感器130布置在第一端部止挡126与第二端部止挡128之间。
控制器140具有读取装置142、获知装置144、产生装置146和提供装置148。读取装置142被构造成用于从通向驱动装置124的接口读取驱动器信号125并且从通向磁场传感器130的接口读取传感器信号135。此外，读取装置142还被构造成用于将驱动器信号125和传感器信号135进一步传达给获知装置144。
控制器140的获知装置144被构造成用于在使用驱动器信号125和/或传感器信号135的情况下获知致动器设备120的调整元件122的位置。获知装置144也被构造成用于将代表了所获知的位置的位置信息145输出给产生装置146或者提供给产生装置。
控制器140的产生装置146被构造成用于接收位置信息145。此外，该产生装置146还被构造成用于在使用所获知的位置的情况下产生状态信号147。该状态信号147在此代表了致动器设备120的操作状态。操作状态尤其与致动器设备120的调整元件122的位置关联。
控制器140的提供装置148被构造成用于提供所产生的状态信号147，用以输出给输出接口。输出接口例如涉及提供装置148的或控制器140的电接头。
按照图1所示的本发明的实施例，控制器140还具有用于在使用状态信号147和/或驱动器信号125或由此推导出的信号的情况下驱控驱动装置124的驱控装置150。在此，提供装置148被构造成用于将所产生的状态信号147提供给通向驱控装置150以及可选地通向另外的装置的输出接口。
驱控装置150被构造成用于将驱控信号155输出给驱动装置124。驱控信号155至少部分由驱动器信号125和/或状态信号147推导出。驱控装置150可选也从控制器140之外接收适用于驱控的信号。按照另一个实施例，驱控装置150也可以实施在控制器140之外并且实施成致动器设备120的一部分。
图2示出了按照本发明的实施例的用于运行的方法200的流程图。所述方法200涉及用于运行致动器设备的方法200。在此，用于运行的方法200能实施成用于运行与图1的致动器对应或类似的致动器设备。用于运行的方法200能借助图1的控制器或类似的控制器被实施。在此，图1的控制器被构造成用于在相应的装置中实施用于运行的方法200的步骤。
在所述方法200中，在读取的步骤210中，从通向至少一个磁场传感器的接口读取传感器信号以及从通向驱动装置的接口读取驱动器信号。传感器信号代表调整元件的磁场的至少一个磁场特性。驱动器信号代表驱动装置的驱动方向和功率消耗。
接下来在获知的步骤220中，在使用传感器信号和/或驱动器信号的情况下获知调整元件的位置。然后在产生的步骤230中，在使用所获知的位置的情况下产生状态信号，该状态信号代表致动器设备的操作状态。接下来在提供的步骤240中，提供状态信号，用以在输出接口上输出。
按照一个实施例，在获知的步骤220中，在使用传感器信号的至少一个信号边沿的走向的情况下获知调整元件的位置。按照另一个实施例，在获知的步骤220中，在使用驱动装置的驱动方向和/或功率消耗的情况下获知调整元件的位置。
按照本发明的图2所示的实施例，用于运行的方法200还具有驱控驱动装置的步骤250。在此，在驱控的步骤250中在使用驱动器信号和/或状态信号的情况下驱控驱动装置。
用于运行的方法200的步骤210、220、230、240和/或250能被重复和/或连续地实施。
图3示意性示出了图1的致动器设备120的第一操作状态。按照在此所示的实施例，调整元件122呈长形。在此可以看到，调整元件122在两个彼此背离的端部区段上具有第一磁极，在此仅示例性是磁南极S，并且在这两个端部区段之间的中间区段中具有第二磁极，在此仅示例性是磁北极N。此外，在图3中示出了调整元件122的第一位置361、第二位置362和第三位置363。
在第一操作状态中，调整元件122布置在第一端部止挡126处。在此，调整元件122布置在第一位置361中。更准确地说，调整元件122的其中一个端部区段贴靠在第一端部止挡126上。在图3中还象征性地示出了调整元件122通过驱动装置124的转动运动而运动的起始。
图4示意性示出了图1的致动器设备120的第二操作状态。在此，除了调整元件122布置在第二位置362中外，图4所示对应图3所示。在此，调整元件122与第一端部止挡126以及与第二端部止挡128相间隔地布置。
图5示意性示出了图1的致动器设备120的第三操作状态。除了调整元件122布置在第三位置363中外，图5所示对应图3或图4所示。在此，调整元件122布置在第二端部止挡128处。更准确地说，调整元件122的另一个端部区段贴靠在第二端部止挡128上。
参考前述附图可知，借助控制器140的获知装置144或者在获知的步骤220中，在第一端部止挡126处时能将调整元件122的位置获知为第一位置361、在端部止挡126和128之间时能将调整元件122的位置获知为第二位置362或者在第二端部止挡128处时能将调整元件122的位置获知为第三位置363。在此，当驱动装置124的功率消耗根据传感器信号135的信号边沿具有预限定的上升特性时，能依赖于驱动装置124的驱动方向获知第一位置361或第三位置363。预限定的上升特性可以是超过某个阈值的陡度。在传感器信号135处于两个信号边沿之间的过渡区域时，能不依赖于驱动装置124的驱动方向地获知第二位置362。
以第一位置361或第一操作状态为出发点，通过例如逆时针地驱控驱动装置124的方式达到第三位置363或第三操作状态。在此，磁场传感器130先是检测到传感器信号135的上升边沿并且紧接着检测到下降边沿(或者在调整元件122的另一实施方案中反过来)，其中，在上升边沿与下降边沿之间的过渡区域表示第二位置362或第二操作状态。在传感器信号135之内的下降边沿之后，驱动电流上升，这是因为调整元件122朝着机械的第二端部止挡128移动。
以第三位置363为出发点，通过例如顺时针地驱控驱动装置124的方式达到第一位置361。在此，磁场传感器130先检测到传感器信号135的上升边沿并且紧接着检测到下降边沿(或者在调整元件122的另一种实施方案中反过来)，其中，在上升边沿与下降边沿之间的过渡区域表示第二位置362。在传感器信号135之内的下降边沿之后，驱动电流上升，这是因为调整元件122朝着机械的第一端部止挡126移动。
按照一个实施例，能借助驱控装置150或者在驱控的步骤250中驱控驱动装置，以便使调整元件122运动到目标位置。作为对此的响应，尤其能借助获知装置144或者通过至少实施读取的步骤210或获知的步骤220来确定，调整元件122是否对驱控信号155或驱控的步骤250作出响应地运动。按照一个实施例，也借助获知装置144或在获知的步骤220中在使用驱动装置124的驱动方向和/或功率消耗的情况下检验传感器信号135的信号走向的可信度。
换句话说，倘若在初始化之后实际位置或实际操作状态不是已知的，那么可以根据预定目标位置来检验调整元件122的当前的位置或者致动器设备120的当前的操作状态。能通过对驱动装置124逆时针地通电的方式检验第一位置361。若在传感器信号135之内不存在信号变换并且存在上升的马达电流，那么就达到了第一位置361。能通过对驱动装置124顺时针通电的方式检验第三位置363。若在传感器信号135中不存在信号变换并且存在上升的马达电流，那么就达到了第三位置363。
若一个实施例包括在第一特征与第二特征之间的关联词“和/或”，那么这可以被解读成，该实施例按照一种实施方式既具有第一特征也具有第二特征并且按照另一种实施方式要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。
附图标记列表
100 车辆
110 致动器系统
120 致动器设备
122 调整元件
124 驱动装置
125 驱动器信号
126 第一端部止挡
128 第二端部止挡
130 磁场传感器
135 传感器信号
140 控制器
142 读取装置
144 获知装置
145 位置信息
146 产生装置
147 状态信号
148 提供装置
150 驱控装置
155 驱控信号
200 用于运行的方法
210 读取的步骤
220 获知的步骤
230 产生的步骤
240 提供的步骤
250 驱控的步骤
361 第一位置
362 第二位置
363 第三位置

Claims (15)

1.用于运行致动器设备(120)的方法(200)，其中，所述致动器设备(120)具有磁性的调整元件(122)、用于检测所述调整元件(122)的磁场的至少一个磁场传感器(130)和用于使所述调整元件(122)在两个机械的端部止挡(126、128)之间相对于所述至少一个磁场传感器(130)运动的驱动装置(124)，其特征在于，所述方法(200)至少具有下列步骤：
从通向所述至少一个磁场传感器(130)的接口读取(210)传感器信号(135)并且从通向所述驱动装置(124)的接口读取(210)驱动器信号(125)，其中，所述传感器信号(135)代表所述调整元件(122)的磁场的至少一个磁场特性，其中，所述驱动器信号(125)代表所述驱动装置(124)的驱动方向和功率消耗；
在使用所述传感器信号(135)和/或所述驱动器信号(125)的情况下获知(220)所述调整元件(122)的位置(316、362、363)；
在使用所获知的位置(316、362、363)的情况下产生(230)状态信号(147)，其中，所述状态信号(147)代表所述致动器设备(120)的操作状态；以及
提供(240)所述状态信号(147)，用以在输出接口上进行输出。
2.按照权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，在获知的步骤(220)中，在使用所述传感器信号(135)的至少一个信号边沿的走向的情况下获知所述调整元件(122)的位置(316、362、363)。
3.按照前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，在获知的步骤(220)中，在使用所述驱动装置(124)的驱动方向和/或功率消耗的情况下获知所述调整元件的位置(316、362、363)。
4.按照前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，在获知的步骤(220)中，在端部止挡(126、128)中的第一端部止挡处时将所述调整元件(122)的位置(316、362、363)获知为第一位置(361)，在端部止挡(126、128)之间时将所述调整元件(122)的位置(316、362、363)获知为第二位置(362)或者在端部止挡(126、128)中的第二端部止挡处时将所述调整元件(122)的位置(316、362、363)获知为第三位置(363)。
5.按照权利要求4所述的方法(200)，其特征在于，在获知的步骤(220)中，当所述驱动装置(124)的功率消耗根据所述传感器信号(135)的信号边沿具有预限定的上升特性时，依赖于所述驱动装置(124)的驱动方向地获知所述第一位置(361)或所述第三位置(363)，并且在所述传感器信号(135)处于两个信号边沿之间的过渡区域时不依赖于所述驱动装置(124)的驱动方向地获知所述第二位置(362)。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于所述方法还具有驱控所述驱动装置(124)的步骤(250)，其中，在驱控的步骤(250)中，在使用所述驱动器信号(125)和/或所述状态信号(147)的情况下驱控所述驱动装置(124)。
7.按照权利要求6所述的方法(200)，其特征在于，在驱控的步骤(250)中驱控所述驱动装置(124)，以便使所述调整元件(122)运动到目标位置中，其中，响应于驱控的步骤(250)地至少实施读取的步骤(210)和获知的步骤(220)，以便确定所述调整元件(122)是否响应于驱控的步骤(250)地运动。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法(200)，其特征在于，在获知的步骤(220)中，在使用所述驱动装置(124)的驱动方向和/或功率消耗的情况下检查所述传感器信号(135)的信号走向的可信度。
9.控制器(140)，其被构造用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法(200)的步骤。
10.致动器系统(110)，其特征在于，所述致动器系统(110)至少具有下列特征：
至少一个致动器设备(122)，所述致动器设备具有磁性的调整元件(122)、用于检测所述调整元件(122)的磁场的至少一个磁场传感器(130)和用于使所述调整元件(122)在机械的端部止挡(126、128)之间相对于所述至少一个磁场传感器(130)运动的驱动装置(124)；以及
按照前述权利要求中任一项所述的控制器(140)，其中，所述控制器(140)以能传递信号的方式与所述至少一个致动器设备(120)连接或能与之连接。
11.按照权利要求10所述的致动器系统(110)，其特征在于，所述调整元件(122)长形地成形出，其中，所述调整元件(122)在两个彼此背离的端部区段上具有第一磁极(S)并且在这两个端部区段之间的中间区段中具有第二磁极(N)。
12.按照权利要求10至11中任一项所述的致动器系统(110)，其特征在于，所述至少一个磁场传感器(130)布置在端部止挡(126、128)之间。
13.按照权利要求10至12中任一项所述的致动器系统(110)，其特征在于，所述致动器设备(120)具有多个磁场传感器(130)。
14.按照权利要求10至13中任一项所述的致动器系统(110)，其特征在于，所述致动器设备(120)或所述控制器(140)具有用于驱控所述驱动装置(124)的驱控装置(150)。
15.具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在控制器(140)上实施时，所述程序代码执行按照前述权利要求中任一项所述的方法(200)。
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