DE102004008063B4

DE102004008063B4 - Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schrittmotors zur Variation der Charakteristik eines von einem Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgesandten Lichtbündels

Info

Publication number: DE102004008063B4
Application number: DE102004008063.1A
Authority: DE
Inventors: Henry Foster; Dr. Wüstenhagen Rainer; Joachim Schienle
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: DE102004008063A1; FR2866762A1; FR2866762B1

Abstract

Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schrittmotors (3) zur Variation der Charakteristik eines von einem Scheinwerfer (2) eines Kraftfahrzeugs ausgesandten Lichtbündels, umfassend die Verfahrensschritte:
- Vorgabe eines Soll-Werts (s_soll, α_soll) einer mechanischen Position eines Rotors (5) des Schrittmotors (3) in Abhängigkeit von einer einzustellenden Charakteristik des Lichtbündels;
- Vorgabe eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Soll-Werts (I_soll) für den Schrittmotor (3) in Abhängigkeit von dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5);
- Ansteuern des Schrittmotors (3) in Abhängigkeit von dem Strom-Soll-Wert (I_soll);
- Erfassen eines Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) oder einer den Ist-Wert (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) charakterisierenden Größe; und
- Vergleichen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) mit dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5), gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Ist-Werts (I_ist) des Schrittmotors (3) innerhalb einzelner Schritte des Schrittmotors (3); und
- Ermitteln des Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Strom-Ist-Werts (I_ist), und dadurch dass das Verfahren im Rahmen einer Referenzierung des Scheinwerfers (2) eingesetzt wird, wobei ein Auftreffen des Rotors (5) des Schrittmotors (3) oder eines von dem Schrittmotor (3) verstellbaren Bauteils des Scheinwerfers (2) auf einen mechanischen Anschlag detektiert und ein Weiterdrehen des Rotors (5) des Schrittmotors (3) verhindert wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schrittmotors zur Variation der Charakteristik eines von einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ausgesandten Lichtbündels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Computerprogramm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12 und eine Scheinwerferanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14. Ein solches Verfahren, ein solches Computerprogramm und eine solche Scheinwerferanordnung ist jeweils aus der Druckschrift DE 100 05 021 A1 bekannt.
Aus dem Kraftfahrzeugbereich ist es bekannt, die Charakteristik eines von einem Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgesandten Lichtbündels mittels eines Stellglieds, das beispielsweise als ein Schrittmotor ausgebildet ist, zu variieren. So ist es beispielsweise bekannt, zur Leuchtweitenregelung oder zur Realisierung eines Kurvenlichts in Kraftfahrzeugscheinwerfern sogenannte Linearsteller einzusetzen. Diese basieren unter anderem auch auf Schrittmotoren, die häufig als sogenannte 2-Phasen-Klauenpol-Schrittmotoren ausgebildet sind.
Die Schrittmotoren eines Kraftfahrzeugscheinwerfers werden mittels eines Steuergeräts angesteuert. Das Steuergerät ist in der Lage, einen Rotor des Schrittmotors durch Ansteuerung von einer oder mehreren Wicklungen des Schrittmotors mittels eines bestimmten Pulsmusters um eine bestimmte Anzahl an Schritten zu bewegen. Ein interner Zähler des Steuergeräts zählt die zurückgelegten Schritte, so dass die Position des Schrittmotors stets bekannt ist. Über eine Spindel oder einen anderen Umsetzer wird die rotatorische Bewegung des Schrittmotors dann in eine Linearbewegung zum Antrieb des gesamten Scheinwerfers oder eines Bauteils (Blende, Reflektor, Abbildungsoptik (z.B. eine Linse) oder ein zusätzliches optisch wirksames Element (z.B. ein Prisma oder eine Linse)) des Scheinwerfers umgesetzt. Der Rotor steht mit dem gesamten Scheinwerfer, einem Bauteil oder einem zusätzlichen optisch wirksamen Element des Scheinwerfers über eine Stellstange vorzugsweise gelenkig in Verbindung.
Aufgrund von äußeren oder inneren Einflüssen kann es dazu kommen, dass die für eine Bewegung des Rotors notwendige mechanische Kraft größer ist als die elektromagnetisch erzielte Verstellkraft und dass der Rotor nicht der vorgesehenen Drehbewegung folgt und es zu einem sogenannten Schrittverlust des Schrittmotors kommt. Äußere Einflüsse, die zu einer Beeinträchtigung der Drehbewegung des Rotors führen können, sind beispielsweise - wenn der Schrittmotor auf den Reflektor eines Scheinwerfers wirkt - ein Verklemmen des Reflektors, eine Schwergängigkeit der Verstellkinematik aufgrund von mechanischer Reibung, trägheitsbedingte Kräfte, Schläge durch Beschleunigungskräfte beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten, etc. Innere Einflüsse, durch die eine freie Drehbewegung des Rotors beeinträchtigt werden kann, sind beispielsweise verbrauchtes Lagerfett, eine Betriebstemperatur des Schrittmotors außerhalb eines spezifizierten Bereichs, etc.
Eine Logik oder eine Ablaufsteuerung in dem Steuergerät kann den unerwünschten Betriebszustand eines Schrittverlustes nicht erkennen, da der interne Zähler des Steuergeräts nicht mehr mit der tatsächlichen Ist-Position des Rotors bzw. des durch den Schrittmotor verstellbaren Bauteils des Scheinwerfers übereinstimmt. Das hat schließlich zur Folge, dass der Scheinwerfer ein fehlerhaftes Lichtbündel aussendet, das beispielsweise bei einer Leuchtweitenverstellung entgegenkommende Verkehrsteilnehmer blendet oder aber eine viel zu geringe Leuchtweite hat, oder das beispielsweise bei Kurvenlicht nicht dem Kurvenverlauf einer Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug fährt, entspricht.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mittels eines Sensors den Ist-Wert der mechanischen Position des Rotors eines Schrittmotors oder des von dem Schrittmotor verstellbaren Bauteils des Scheinwerfers zu erfassen und zur Weiterverarbeitung an das Steuergerät weiter zu leiten. Der Sensor ist beispielsweise als ein Hall-Sensor ausgebildet. Der Soll-Wert der mechanischen Position des Rotors kann anhand des Ansteuerstroms für den Schrittmotor ermittelt werden. Durch einen Vergleich des Ist-Werts und des Soll-Werts der mechanischen Position des Rotors können bleibende Schrittverluste des Schrittmotors detektiert werden. Es wird also die Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert der mechanischen Position des Rotors beobachtet. Der Einsatz eines Sensors zum Erfassen des Ist-Werts der mechanischen Position des Rotors ist jedoch aufwendig und teuer. Darüber hinaus beansprucht der eingesetzte Sensor einen relativ großen Bauraum in dem Scheinwerfer oder anderen Teilen der Scheinwerferanordnung.
Aus dem Stand der Technik (beispielsweise DE 198 23 487 A1 ) ist es auch bekannt, nach dem Einschalten einer Scheinwerferanordnung und auch zu vorgegebenen anderen Zeitpunkten eine Initialisierung der Scheinwerferanordnung vorzunehmen. Dabei wird der Schrittmotor und damit auch der Scheinwerfer der Scheinwerferanordnung bzw. die durch den Schrittmotor verstellbaren Bauteile des Scheinwerfers in eine definierte Ausgangslage versetzt. In der genannten Druckschrift wird vorgeschlagen, den Schrittmotor derart anzusteuern, dass der Rotor um mindestens die maximal mögliche Anzahl an Schritten in eine Richtung bewegt wird. In Abhängigkeit von der Ausgangsposition des Rotors fährt er früher oder später gegen einen mechanischen Anschlag. Durch den Impuls des Aufpralls auf den Anschlag prallt der Rotor wieder von dem Anschlag ab und dreht um wenige Halb- oder Vollschritte zurück, um anschließend wieder gegen den Anschlag zu fahren. Der Rotor wird so lange gegen den Anschlag gefahren, bis der Rotor mindestens die maximal mögliche Anzahl an Schritten in die eine Richtung zurückgelegt hat. Nach Abschluß der Initialisierung liegt der Rotor des Schrittmotors an bzw. in der Nähe des mechanischen Anschlags. Dieser Initialisierungsvorgang wird als Referenzierung des Scheinwerfers bezeichnet. Die Referenzierung wird zumindest nach jedem Aktivieren der Scheinwerfer ausgeführt.
Die Referenzierung führt zu Vibrationen des Schrittmotors, die von den Insassen eines Kraftfahrzeugs als akustisch störend empfunden werden. Außerdem kann es zu einem regelmäßigen (periodischen) oder unregelmäßigen Lichtzittern in Folge der Referenzierung kommen. Ursache für das Lichtzittern ist das ungewolltes Zurückdrehen des Rotors des Schrittmotors um wenige Halb- oder Vollschritte, sobald der mechanische Anschlag erreicht ist. Sowohl die Geräuschentwicklung als auch das Rückdrehen des Rotors hängen stark von der Bauart des Schrittmotors ab, werden aber in jedem Fall als äußerst störend empfunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf eine einfache, sichere und dennoch zuverlässige Weise bleibende Schrittverluste eines Schrittmotors für den Einsatz in einer Scheinwerferanordnung zu detektieren, insbesondere ohne den Einsatz eines Sensors zum Erfassen der mechanischen Position des Rotors des Schrittmotors.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren, dem Computerprogramm und der Scheinwerferanordnung der jeweils eingangs genannten Art ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Scheinwerferanordnung mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 12 und 14 vorgeschlagen.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also auf den Einsatz eines zusätzlichen Sensors zum Erfassen des Ist-Werts der mechanischen Position des Rotors verzichtet. Stattdessen wird der Ist-Wert der mechanischen Position des Rotors anhand des zeitlichen Verlaufs des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors ermittelt. Dabei wird der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts mittels geeigneter Algorithmen ausgewertet. Der Verlauf des Strom-Ist-Werts wird beobachtet und ausgewertet. Die eingesetzten Algorithmen berücksichtigen vorzugsweise den Strom-Ist-Wert zu einem aktuellen und mindestens einem vergangenen Schritt des Schrittmotors. Durch einen Vergleich des Ist-Werts und des Soll-Werts der mechanischen Position des Rotors können bleibende Schrittverluste frühzeitig sicher und zuverlässig detektiert werden.
Für die Referenzierung des Scheinwerfers einer Scheinwerferanordnung bedeutet dies, dass ein Auftreffen des Rotors des Schrittmotors oder des von dem Schrittmotor verstellbaren Bauteils des Scheinwerfers auf einen mechanischen Anschlag, wodurch ein Weiterdrehen des Rotors des Schrittmotors verhindert wird, schnell und zuverlässig detektiert werden kann. Dies ist dadurch möglich, da sich der Ist-Wert des Stromverlaufs beim Auftreffen des Rotors auf den Anschlag reproduzierbar in charakteristischer Weise verändert. Nach dem Detektieren eines Auftreffens des Rotors auf den Anschlag kann ein Weiterdrehen des Schrittmotors verhindert werden, obwohl die maximal mögliche Anzahl an Schritten noch nicht zurückgelegt wurde. Das hat den Vorteil, dass die Geräuschentwicklung bei der Referenzierung eines Scheinwerfers zeitlich deutlich verringert werden kann. Außerdem verringert sich die mechanische Belastung, die während der herkömmlichen Referenzierung auf den Scheinwerfer und die übrigen Bauteile der Scheinwerferanordnung wirken, da der Rotor bzw. das von dem Schrittmotor angetriebene Bauteil des Scheinwerfers zum Zwecke der Referenzierung nur einige wenige Male, im Idealfall nur ein Mal, gegen den mechanischen Anschlag der Scheinwerferanordnung fährt.
Dadurch, dass bei der vorliegenden Erfindung nicht nur der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts zu einem aktuellen Schritt des Schrittmotors, sondern zusätzlich auch zu mindestens einem vergangenen Schritt berücksichtigt wird, ist eine besonders genaue, zuverlässige Ermittlung des Ist-Werts der mechanischen Position des Rotors möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ist-Wert der mechanischen Position des Rotors in Abhängigkeit von einem Gradienten einer Stromflanke des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors ermittelt wird. Gemäß dieser Weiterbildung wird der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors dahingehend beobachtet und ausgewertet, dass der Gradient des Strom-Ist-Werts ermittelt und der weiteren Auswertung zu Grunde gelegt wird. Zur Ermittlung des Gradienten wird der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts nach der Zeit differenziert (ΔI/Δt).
Der Gradient des Strom-Ist-Werts ist abhängig von einem sogenannten Schleppwinkel, der die Differenz zwischen einem umlaufenden Magnetfeld eines Stators zu dem (mechanischen) Umlaufen des Rotors repräsentiert. Der Schleppwinkel ist abhängig von einer veränderlichen oder statisch veränderten mechanischen Belastung des Schrittmotors. Die unterschiedlichen Schleppwinkel führen zusammen mit anderen Parametern des Schrittmotors zu unterschiedlichen Induktivitäten der Wicklungen des Schrittmotors.
Des Weiteren ist der Gradient des Strom-Ist-Werts abhängig von den Gegeninduktivitäten der Wicklungen des Schrittmotors, die ihrerseits von der Position des Rotors relativ zu dem umlaufenden Magnetfeld beeinflusst werden. Außerdem ist der Gradient des Strom-Ist-Werts auch abhängig von der Temperatur der Wicklungen des Schrittmotors, da sich mit sich verändernder Temperatur auch die ohmschen Widerstände der Wicklungen verändern. Schließlich ist der Gradient des Strom-Ist-Werts abhängig von der an dem Schrittmotor anliegenden Betriebsspannung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Gradient einer Stromflanke anhand einer zeitlichen Dauer eines Anstiegs oder eines Abfallens der Stromflanke ausgehend von einem ersten vorgebbaren Stromwert bis zum Erreichen eines zweiten vorgebbaren Stromwerts ermittelt wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird also zur Ermittlung des Gradienten des Strom-Ist-Werts gemessen, wie lange der zeitliche Verlauf des Stroms benötigt, von dem ersten Stromwert zu dem zweiten Stromwert zu gelangen.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Gradient einer Stromflanke anhand eines Stromwertes eines Anstiegs oder eines Abfallens der Stromflanke ausgehend von einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt bis zum Erreichen eines zweiten vorgebbaren Zeitpunkts ermittelt wird. Gemäß dieser Alternative wird der Gradient des Strom-Ist-Werts also ermittelt, indem gemessen wird, um wie viel der Strom von einem ersten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Zeitpunkt ansteigt bzw. abfällt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ist-Wert der mechanischen Rotation des Rotors in Abhängigkeit von einer Temperatur von mindestens einer Wicklung des Schrittmotors ermittelt wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Ist-Wert der mechanischen Position des Rotors in Abhängigkeit von einer Betriebsspannung des Schrittmotors ermittelt wird.
Zum Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors sind verschiedene Verfahren denkbar. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors mittels eines galvanisch trennenden Stromsensors erfasst wird. Es ist aber auch denkbar, dass der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors mittels eines Shunt-Widerstands erfasst wird. Der Shunt-Widerstand hat einen bekannten Widerstandswert und ist in den Strompfad des Schrittmotors eingebracht. Die über dem Shunt-Widerstand abfallende Spannung wird gemessen, und anhand der gemessenen Spannung und dem Widerstandswert des Shunt-Widerstands kann der Strom-Ist-Wert ermittelt werden.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Computerprogramms, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist. Das Rechengerät ist Teil eines Steuergeräts zur Ansteuerung eines elektrischen Schrittmotors zur Variation der Charakteristik eines von einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ausgesandten Lichtbündels. Dabei ist das Computerprogramm auf dem Rechengerät ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert. In diesem Fall wird also die Erfindung durch das Computerprogramm realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die Erfindung darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist. Das Computerprogramm ist vorzugsweise auf einem Speicherelement abgespeichert. Als Speicherelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Random-Access-Speicher, ein Read-Only-Speicher oder ein Flash-Speicher.
Erfindungsgemäß wird insbesondere vorgeschlagen, dass der Ist-Wert der mechanischen Position des Rotors in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Strom-Ist-Werts mittels eines Computerprogramms ermittelt wird. Dem Steuergerät wird also der Strom-Ist-Wert von einem Stromsensor geliefert. Alternativ kann dem Steuergerät auch eine für den Strom-Ist-Wert charakteristische Größe (z.B. die über einen Messwiderstand (Shunt) abfallende Spannung) zugeführt werden, die in dem Steuergerät in den Strom-Ist-Wert umgerechnet wird. Anhand des auf einem Flash-Speicher o.ä. abgespeicherten und auf dem Mikroprozessor des Steuergeräts ablaufenden Computerprogramm wird anhand des Strom-Ist-Werts der Ist-Wert für die mechanische Position des Scheinwerfers ermittelt. Auch der Vergleich des Soll-Werts mit dem Ist-Wert der mechanischen Position des Scheinwerfers kann in dem Steuergerät softwaremäßig realisiert sein. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs können - vorzugsweise ebenfalls softwaremäßig realisiert - geeignete Ansteuersignale für den Schrittmotor ermittelt und der Schrittmotor unmittelbar oder mittelbar über eine Treiberstufe mit diesen Ansteuersignale beaufschlagt werden.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von der Scheinwerferanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Scheinwerferanordnung des weiteren umfasst:

- Mittel zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Ist-Werts des Schrittmotors innerhalb einzelner Schritte des Schrittmotors; und
- Mittel zum Ermitteln des Ist-Werts der mechanischen Position des Rotors in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Strom-Ist-Werts.

Der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts des Schrittmotors kann entweder durch geeignete Sensoren gemessen oder aber aus geeigneten Größen modelliert werden. Zum Messen des Strom-Ist-Werts können die unterschiedlichsten Sensoren und Verfahren eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum Vergleich des Ist-Werts mit dem Soll-Wert der mechanischen Position des Rotors Strom-Ist-Werte des Schrittmotors zu einem aktuellen und mindestens einem vergangenen Schritt des Schrittmotors berücksichtigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum Ermitteln des Ist-Werts der mechanischen Position des Rotors einen Gradienten einer Stromflanke des Verlaufs des Strom-Ist-Werts ermitteln und auswerten.
Vorteilhafterweise sind die Mittel zum Ermitteln des Ist-Werts der mechanischen Position des Rotors als ein Computerprogramm ausgebildet, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, des Steuergeräts ablauffähig ist.
Vorzugsweise ist der Schrittmotor als ein 2-Phasen-Klauenpol-Schrittmotor ausgebildet. Ein derart ausgebildeter Schrittmotor umfasst beispielsweise zwei derart räumlich zueinander angeordnete Wicklungen (Induktivitäten), dass sich zusammen mit den magnetisch leitfähigen Klauen Magnetfelder ergeben, die räumlich - und bei entsprechender Bestromung auch zeitlich - in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Mit derartigen Schrittmotoren kann eine Verstellung der Charakteristik einer von dem Scheinwerfer ausgesandten Lichtverteilung schnell und einfach, aber insbesondere sehr genau variiert werden.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 einen Verlauf eines von einer Treiberstufe vorgegebenen Strom-Soll-Werts für zwei Phasen eines Schrittmotors;
3 einen kleinen und einen großen Schleppwinkel zwischen einem Umlaufen eines Magnetfelds des Schrittmotors und einem mechanischen Umlaufen eines Rotors des Schrittmotors;
4 einen Verlauf eines Strom-Ist-Werts für den Schrittmotor; und
5 verschiedene Arten einer Auswertung des Verlaufs des Strom-Ist-Werts.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie umfasst einen Scheinwerfer 2 zum Aussenden eines Lichtbündels LB mit einer vorgebbaren Charakteristik LC. Außerdem umfasst die Scheinwerferanordnung 1 einen elektrischen Schrittmotor 3 als Stellglied zur Variation der Charakteristik LC des von dem Scheinwerfer 2 ausgesandten Lichtbündels LB. Der Schrittmotor 3 ist vorzugsweise als ein 2-Phasen-Klauenpol-Schrittmotor ausgebildet. Der Stator des Schrittmotors 3 umfasst insgesamt sechs Polpaare, die durch jeweils eine der in 1 dargestellten Wicklungen 4 und nicht dargestellte Klauenpole gebildet werden. Ein Rotor 5 des Schrittmotors 3 umfasst ebenfalls sechs Polpaare. Selbstverständlich kann der Schrittmotor 3 auch mehr oder weniger als sechs Polpaare umfassen.
Der Rotor 5 des Schrittmotors 3 steht mittelbar oder direkt mit einer Stellstange (nicht dargestellt) in Verbindung, über die er mit dem gesamten Scheinwerfer 2 oder nur mit einem oder mehreren Bauteilen 6 des Scheinwerfers 2 vorzugsweise gelenkig in Verbindung steht. Zur Variation der Charakteristik LC des Lichtbündels LB im Rahmen von Kurvenlicht wäre es beispielsweise denkbar, dass der Rotor 5 auf den gesamten Scheinwerfer 2 oder auf eine in einem Scheinwerfergehäuse (nicht dargestellt) angeordnete Leuchtgruppe umfassend eine Lichtquelle, einen Reflektor sowie gegebenenfalls (bei Projektionsscheinwerfern) eine Blende und/oder eine Abbildungsoptik (Linse) wirkt. Zur Variation der Charakteristik LC des Lichtbündels LB im Rahmen einer Leuchtweitenverstellung wäre es beispielsweise denkbar, dass der Schrittmotor 3 auf eine Leuchtgruppe, auf eine Lichtquelle, auf einen Reflektor, gegebenenfalls auf eine Blende, auf eine Abbildungsoptik oder ein zusätzliches, in den Strahlengang des Scheinwerfers 3 eingebrachtes optisch wirksames Element (Linse, Prisma, Fresnell-Optik, etc.) wirkt.
Zwischen dem Schrittmotor 3 und dem angesteuerten Bauteil 6 des Scheinwerfers 2 kann ein Umsetzer 7 angeordnet sein, der beispielsweise als ein Zahnstangengetriebe ausgebildet ist. Durch den Umsetzer 7 wird eine rotatorische Bewegung α des Schrittmotors 3 in eine translatorische Bewegung s zum Antrieb des Bauteils 6 umgesetzt. Der Umsetzer 7 kann zusammen mit dem Schrittmotor 3 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Der Umsetzer 7 steht über die Stellstange mit dem Bauteil 6 vorzugsweise gelenkig in Verbindung, so dass der Rotor 5 mittelbar über den Umsetzer 7 mit dem Bauteil 6 in Verbindung steht.
Die Scheinwerferanordnung 1 umfasst des weiteren ein Steuergerät 8 zur Ansteuerung des Schrittmotors 3. Der Schrittmotor 3 kann entweder direkt oder mittelbar über eine Treiberstufe 9 angesteuert werden. Die Treiberstufe 9 hat unter anderem die Aufgabe, die relativ schwachen Ansteuersignale des Steuergeräts 8 in stärkere Signale zur Ansteuerung des Schrittmotors 3 zu verstärken. Außerdem umfasst die Treiberstufe zwei Schalter S1 und S2 für die beiden Phasen des Schrittmotors 3. Über die Schalter S1 und S2 wird die Höhe eines durch die Wicklungen 4 fließenden Stroms eingestellt. Die Schalter S1 und S2 können als Halbleiter-Schalter ausgebildet sein. Statt der Schalter S1 und S2 können auch sogenannte H-Brücken vorgesehen sein, welche eine H-förmige Schaltung mit jeweils zwei Schaltern in den senkrechten Balken und eine Wicklung (Induktivität) in dem Querbalken aufweist, wobei der Querbalken mit den senkrechten Balken jeweils zwischen den beiden Schaltern kontaktiert ist. Mittels einer H-Brücke kann zusätzlich zu der Höhe auch die Richtung des durch eine Wicklung fließenden Stroms eingestellt werden.
Des weiteren ist in der Treiberstufe 9 ein Teil der Ablaufsteuerung und eine Stromregelung 10a integriert. Der restliche Teil der Ablaufsteuerung 10b ist in dem Steuergerät 8 enthalten. Die Ablaufsteuerung 10b ist beispielsweise als ein Computerprogramm ausgebildet, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor 12, des Steuergeräts 8 ablauffähig ist. An das Steuergerät 8 sind Mittel 11 zur Vorgabe eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Soll-Werts I_soll(t) für den Schrittmotor 3 in Abhängigkeit von der einzustellenden Lichtcharakteristik LC des von dem Scheinwerfer 2 ausgesandten Lichtbündels LB angeschlossen. Die Treiberstufe 9 stellt also Mittel zum Ansteuern des Schrittmotors 3 in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Strom-Soll-Wert-Verlauf I_soll(t) dar.
An das Steuergerät 8 sind außerdem Mittel 13 zur Vorgabe eines Soll-Werts s_soll bzw. α_soll für die mechanische Position des Rotors 5 bzw. der Stellstange in Abhängigkeit von der einzustellenden Lichtcharakteristik LC des von dem Scheinwerfer 2 ausgesandten Lichtbündels LB angeschlossen. Der zeitlichen Verlauf des Strom-Soll-Werts I_soll(t) wird also mittelbar über den Positions-Soll-Wert s_soll bzw. α_soll in Abhängigkeit von der vorgegebenen Charakteristik LC des Lichtbündels LB ermittelt.
Es ist denkbar, dass das Steuergerät 8 und die Treiberstufe 9 in einem gemeinsamen Halbleiterbaustein (einem sogenannten Chip) integriert sind. Die Mittel 11 und/oder die Mittel 13 können integraler Bestandteil des Steuergeräts 8 sein. Die Mittel 11 und 13 umfassen beispielsweise einen Neigungssensor zum Erfassen der Neigung der Kraftfahrzeugkarosserie. In Abhängigkeit von der Karosserieneigung wird von den Mitteln 11 und 13 (oder alternativ von dem Steuergerät 8) ein Positions-Soll-Wert s_soll bzw. α_soll und daraus folgend ein Strom-Soll-Wert-Verlauf I_soll(t) für den Schrittmotor 3 ermittelt, welcher der entsprechenden Neigung des von dem Scheinwerfer 2 ausgesandten Lichtbündels LB entspricht, damit trotz der Karosserieneigung eine vorgegebene Leuchtweite des Scheinwerfers 2 erhalten bleibt. Das Ermitteln des entsprechenden Strom-Soll-Wert-Verlaufs I_soll(t) kann beispielsweise mittels eines geeigneten Computerprogramms erfolgen, das auf dem Mikroprozessor 12 des Steuergeräts 8 ablauffähig ist. Die Mittel 11 und 13 können auch eine manuelle Verstelleinrichtung umfassen, mit der eine gewünschte Neigung des von dem Scheinwerfer 2 ausgesandten Lichtbündels LB (und damit eine bestimmte Charakteristik LC des Lichtbündels LB) eingestellt werden kann. In Abhängigkeit von der eingestellten Neigung wird von den Mitteln 11 und 13 (oder alternativ von dem Steuergerät 8) ein entsprechender Positions-Soll-Wert s_soll bzw. α_soll und daraus folgend ein Strom-Soll-Wert-Verlauf I_soll(t) für den Schrittmotor 3 ermittelt. Schließlich ist es auch denkbar, dass die Mittel 11 und 13 einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs und damit eines Kurvenradius einer von dem Fahrzeug durchfahrenen Kurve umfassen. In Abhängigkeit von dem Lenkwinkel wird von den Mitteln 11 und 13 (oder alternativ von dem Steuergerät 8) ein Strom-Soll-Wert-Verlauf I_soll(t) für den Schrittmotor 3 ermittelt, welcher der entsprechenden horizontalen Neigung des von dem Scheinwerfer 2 ausgesandten Lichtbündels LB entspricht, damit trotz des Kurvenverlaufs eine möglichst gute Ausleuchtung der Fahrbahn gegeben ist.
Schließlich sind in dem Steuergerät 8 auch Mittel 14 zum Vergleichen des Ist-Werts s_ist bzw. α_ist der mechanischen Position des Rotors 5 mit dem Soll-Wert s_soll bzw. α_soll der mechanischen Position des Rotors 5 vorgesehen. Die Mittel 14 sind beispielsweise als ein Computerprogramm ausgebildet, das auf dem Mikroprozessor 12 des Steuergeräts 8 ablauffähig ist. Durch den Vergleich des Ist-Werts s_ist bzw. α_ist mit dem Soll-Wert s_soll bzw. α_soll der mechanischen Position des Rotors 5 können zum Beispiel bleibende Schrittverluste des Schrittmotors 3 detektiert werden. Schrittverluste können dann auftreten, wenn die für eine Bewegung des Rotors 5 notwendige mechanische Kraft größer ist als die elektromagnetisch erzielte Verstellkraft des Schrittmotors 3 ist, so dass der Rotor 5 nicht der vorgesehenen Drehbewegung folgen kann.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Ist-Wert s_ist bzw. α_ist der mechanischen Position des Rotors 5 nicht - wie bisher üblich - mit gesonderten Positionssensoren, sondern durch Auswerten des Verlaufs des durch den Schrittmotor 3 fließenden Strom-Ist-Werts I_ist(t) zu ermitteln. Genauer gesagt wird zu vorgebbaren diskreten Zeitpunkte, nämlich immer bevor, nachdem oder während der Schrittmotor 3 einen Schritt zurückgelegt hat bzw. zurücklegt, der dann aktuelle Strom-Ist-Wert I_ist oder eine andere von dem Strom-Ist-Wert I_ist abhängige charakteristische Größe erfasst und ausgewertet. Diese diskreten Strom-Ist-Werte I_ist oder die diskreten charakteristischen Größen werden zu den diskreten Zeitpunkten ausgewertet. Dabei werden nicht nur die Strom-Ist-Werte I_ist bzw. die charakteristischen Größen des aktuellen diskreten Zeitpunkts, sondern auch die Strom-Ist-Werte I_ist bzw. die charakteristischen Größen zu einem oder mehreren vorangegangenen diskreten Zeitpunkten berücksichtigt.
In 2 sind die Soll-Verläufe I_soll(t) der Ströme I1_soll(t) und I2_soll(t) für die beiden Phasen des Schrittmotors 3 dargestellt. Die Treiberstufe 9 versucht über die Stromregelung 10a, die Ströme auf die dargestellten Pulsmuster einzustellen. In 2 wurde exemplarisch das Pulsmuster für einen unkompensierten Halbschrittbetrieb und einfahrender Bewegungsrichtung dargestellt. Selbstverständlich könnte diesem Pulsmuster auch die Bewegungsrichtung „ausfahrend“ zugeordnet werden, oder es könnte ein Vollschrittbetrieb oder ein Mikroschrittbetrieb (sogenannter Microstep-Betrieb) gewählt werden. Die x-Achse ist in Halbschritte unterteilt. Die Ströme können Werte von (+), 0 und (-) einnehmen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die obere Phase der unteren um zwei Halbschritte voreilt (d. h. die obere Phase erreicht zeitlich früher die Stromzustände). Der in 2 dargestellte Stromverlauf I1_soll(t) und I2_soll(t) entspricht dem Verlauf des Strom-Soll-Werts I_soll(t).
Um durch den Schrittmotor 3 einen diesem Pulsmuster entsprechenden Strom fließen zu lassen, wird in der Treiberstufe 9 eine Betriebsspannung U_B auf den Schrittmotor 3 geschaltet. Der Strom I_ist(t) wird über einen Shunt R_1, R_2 gemessen. Sobald der Ist-Wert des Stroms I_ist(t) einen gewünschter Stromwert I_soll(t) erreicht, werden die Schalter S1 bzw. S2 geschlossen. Durch hochfrequentes Öffnen und Schließen der Schalter S1 und S2 wird der Strom I_ist(t) auf einen engen Bereich beschränkt.
Der durch den Schrittmotor 3 fließende reale Strom (Strom-Ist-Wert I_ist(t)) entspricht jedoch nicht dem in 2 dargestellten Verlauf. Die Wicklungen 4 der beiden Phasen des Schrittmotors 3 sind Induktivitäten, die in einem Ersatzschaltbild als eine Reihenschaltung einer Induktivität L und eines ohmschen Anteils R beschrieben werden können. Bei Anschluss einer einzelnen Wicklung 4 eines stillstehenden Schrittmotors 3 an eine Konstantspannung entspricht der Stromverlauf I_ist(t) einer Funktion, die näherungsweise der Gleichung $I_{i s t} (t) = \hat{I} \cdot [1 - e^{- \frac{t}{τ}}]$
entspricht. Anhand dieser Gleichung und einiger weiterer Erkenntnisse kann aus dem Strom-Ist-Wert I_ist(t) näherungsweise der Ist-Wert s_ist bzw. α_ist für die mechanische Position des Rotors 5 bzw. der Stellstange des Schrittmotors 3 ermittelt werden. Diese weiteren Erkenntnisse betreffen die Abhängigkeiten der Größen Î und τ von mehreren Parametern, die nachfolgend beispielhaft näher beschrieben werden.
Die Größen Î und τ sind abhängig von der Position des Rotors 5. Bei veränderlicher oder statisch veränderter mechanischer Belastung des Schrittmotors 3 stellen sich unterschiedliche Schleppwinkel ein. Dies ist in 3 dargestellt, wobei N einen magnetischen Nordpol und S einen magnetischen Südpol darstellt. In der oberen Darstellung von 3 ist ein kleiner Schleppwinkel und in der unteren Darstellung ein großer Schleppwinkel dargestellt. Der Stator des Schrittmotors 3 ist in 3 nur symbolisch dargestellt und dort mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet. Die Umlaufrichtung des Magnetfeldes ist mit einem Pfeil 16 und die mechanische Umlaufrichtung des Rotors 5 mit einem Pfeil 17 bezeichnet. Die unterschiedlichen Schleppwinkel führen zusammen mit anderen Parametern zu unterschiedlichen Induktivitäten L_1 und L_2.
Die Größen Î und τ sind auch abhängig von den Gegeninduktivitäten M_12 und M_21, wobei die Position des Rotors 5 zu den unterschiedlichen Gegeninduktivitäten führt.
Des weiteren ist eine Abhängigkeit der Größe τ von der Temperatur der Wicklungen 4 gegeben, da die Shunt-Widerstände R_1 und R_2 sowie die Wicklungswiderstände temperaturabhängig sind.
Schließlich beeinflusst die Betriebsspannung U_B die Größe τ und damit auch I_ist(t).
Selbstverständlich gibt es darüber hinaus auch Abhängigkeiten der Größen Î und τ von weiteren Einflussgrößen, die zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Ermittlung des Ist-Wertes s_ist bzw. α_ist der mechanischen Position des Rotors 5 aus dem aufgenommenen Verlauf des Strom-Ist-Werts I_ist(t) des Schrittmotors 3 Berücksichtigung finden können, die hier aber nicht näher erläutert sind. Einen maßgeblichen Einfluss auf den Stromverlauf hat auch die sogenannte elektromotorische Kraft (EMK). Diese hängt maßgeblich von der momentanen Drehzahl des Rotors 5 ab.
In Abhängigkeit von den oben beschriebenen Einflussgrößen stellen sich zu diskreten Zeitpunkten, insbesondere zu jedem von dem Schrittmotor 3 zurückgelegten oder zurückzulegenden Schritt, Stromflanken des Strom-Ist-Wert-Verlaufs I_ist(t) ein, die beispielhaft in 4 für den Halbschrittbetrieb dargestellt sind. Der Verlauf des Strom-Soll-Werts ist mit I_soll(t) bezeichnet. Beispielhaft herausgegriffen wurde hier ein Sprung des Strom-Soll-Werts I_soll(t) von 0 auf (+). Für eine abfallende Stromflanke gilt sinngemäß das gleiche. Wenn nun die zeitliche Dauer eines Anstiegs und/oder Abfallens der Stromflanken I_ist_a und I_ist_b gemessen wird, kann durch einen geeigneten Algorithmus ermittelt werden, ob sich während des Betriebs des Schrittmotors 3 der Schleppwinkel verändert hat bzw. ob es zu einem bleibenden Schrittverlust gekommen ist.
Insbesondere bei plötzlichen Lastwechseln, wie sie bei der Verwendung in Scheinwerfern auftreten können, kann es zu schlagartigen Veränderungen der Stromflankenzeiten einzelner Schritte kommen, ohne dass deshalb Schritte dauerhaft verloren gehen. Lediglich der Schleppwinkel verändert sich. Erst durch die hier vorgeschlagene Vorgehensweise (Berücksichtigung mehrer Stromflanken zu unterschiedlichen diskreten Zeitpunkten) kann ein dauerhafter Schrittverlust eindeutig detektiert werden. Anhand des zeitlichen Verlaufs des Strom-Ist-Werts I_ist(t) wird also zu jedem diskreten Schritt eine die Ist-Werte der Position s_ist bzw. α_ist des Rotors 5 bzw. der Stellstange charakterisierende Größe (z. B. Stromwert I_ist oder Flankenzeitwerte) ermittelt. Die ermittelten Werte können in einem Speicher (nicht dargestellt) des Steuergeräts 8 abgespeichert werden. Die Ermittlung von Schrittverlusten erfolgt dann anhand dieser wenigen, zu diskreten Zeitpunkten aufgenommenen Werte. Dadurch kann die Ermittlung von Schrittverlusten des Schrittmotors 3 hochgenau und gleichzeitig besonders Ressourcen (Speicherplatz und Rechenkapazität) sparend und schnell realisiert werden. Der Algorithmus zur Auswertung der aufgenommenen Werte berücksichtigt nicht nur die Werte des aktuellen Schritts des Schrittmotors 3, sondern auch die Werte vorangegangener Schritte.
Bei einer Referenzierung des Scheinwerfers 2 beispielsweise kann bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ansteuerung des Schrittmotors 3 abgebrochen werden, sobald eine Auswerteschaltung oder ein Auswerteprogramm im Steuergerät 8 ein Blockieren des Schrittmotors 3 erkannt hat. Dadurch werden störende Geräusche und Lichtzittern zeitlich auf ein Minimum reduziert.
Die messtechnische Erfassung des Strom-Ist-Werts I_ist(t) kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist beispielsweise der Einsatz eines galvanisch trennenden Stromsensors, z.B. nach dem Kompensations-Stromwandler-Prinzip, denkbar. Es können entweder zwei Sensoren (für jede Phase ein Sensor) eingesetzt werden, oder nur ein Sensor eingesetzt werden, der dann den Verlauf des Strom-Ist-Werts beider Phasen summarisch erfasst, wobei die Auswerteschaltung oder das Auswerteprogramm dann die einzelnen Stromflanken den jeweiligen Phasen zuordnen muss. Es kann auch der Spannungsabfall an den Shunt-Widerständen R_1 und R_2 der Treiberstufe 9 gemessen werden. Dieser ist direkt proportional zu dem Phasenstrom.
Die gemessene Stromflanke des Strom-Ist-Werts I_ist(t) kann auf unterschiedliche Weise ausgewertet werden. Insbesondere kann messtechnisch erfasst werden, nach welcher Zeitdauer Δt definierte Stromwerte erreicht werden, bzw. welche Zeit Δt für den Anstieg des Stromes I_ist(t) von einem definierten Stromwert I_1 zu einem Stromwert I_2 benötigt wird. Dies ist in 5 dargestellt.
Alternativ zu dem in 5 dargestellten Verfahren kann auch gemessen werden, welcher Stromwert I_ist(t) nach einer vorgegebenen Zeit erreicht worden ist und damit dann ebenfalls auf den Gradienten des Stroms I_ist(t) geschlossen werden. Eine A/D-Wandlung der gemessenen Stromwerte I_ist kann mit einem Mikrocontroller in dem Steuergerät 8 erfolgen, der auch den Schrittmotor 3 ansteuert. Die Erfassung der Phasenströme I_ist(t), die Auswertung der Ströme I_ist(t) oder beides kann in dem Schrittmotor 3 integriert sein.

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schrittmotors (3) zur Variation der Charakteristik eines von einem Scheinwerfer (2) eines Kraftfahrzeugs ausgesandten Lichtbündels, umfassend die Verfahrensschritte: - Vorgabe eines Soll-Werts (s_soll, α_soll) einer mechanischen Position eines Rotors (5) des Schrittmotors (3) in Abhängigkeit von einer einzustellenden Charakteristik des Lichtbündels; - Vorgabe eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Soll-Werts (I_soll) für den Schrittmotor (3) in Abhängigkeit von dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5); - Ansteuern des Schrittmotors (3) in Abhängigkeit von dem Strom-Soll-Wert (I_soll); - Erfassen eines Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) oder einer den Ist-Wert (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) charakterisierenden Größe; und - Vergleichen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) mit dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5), gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: - Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Ist-Werts (I_ist) des Schrittmotors (3) innerhalb einzelner Schritte des Schrittmotors (3); und - Ermitteln des Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Strom-Ist-Werts (I_ist), und dadurch dass das Verfahren im Rahmen einer Referenzierung des Scheinwerfers (2) eingesetzt wird, wobei ein Auftreffen des Rotors (5) des Schrittmotors (3) oder eines von dem Schrittmotor (3) verstellbaren Bauteils des Scheinwerfers (2) auf einen mechanischen Anschlag detektiert und ein Weiterdrehen des Rotors (5) des Schrittmotors (3) verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vergleichen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) mit dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5) Strom-Ist-Werte (I_ist) des Schrittmotors (3) zu einem aktuellen und mindestens einem vergangenen Schritt des Schrittmotors (3) berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) in Abhängigkeit von einer zeitlichen Ableitung des Strom-Ist-Werts (I_ist) des Schrittmotors (3) während einer Stromflanke ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient einer Stromflanke anhand einer zeitlichen Dauer (ΔT) eines Anstiegs oder eines Abfallens der Stromflanke ausgehend von einem ersten vorgebbaren Stromwert (I_1) bis zum Erreichen eines zweiten vorgebbaren Stromwerts (I_2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient einer Stromflanke anhand eines Stromwertes (ΔI) eines Anstiegs oder eines Abfallens der Stromflanke ausgehend von einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt (T_1) bis zum Erreichen eines zweiten vorgebbaren Zeitpunkts (T_2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) in Abhängigkeit von einer Temperatur (T) von mindestens einer Wicklung (4) des Schrittmotors (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) in Abhängigkeit von einer Betriebsspannung (U_B) des Schrittmotors (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts (I_ist) des Schrittmotors (3) mittels eines galvanisch trennenden Stromsensors erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Strom-Ist-Werts (I_ist) des Schrittmotors (3) mittels eines Shunt-Widerstands (R_1, R_2) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass - anhand des zeitlichen Verlaufs des Strom-Ist-Werts I_ist(t) zu diskreten Schritten des Schrittmotors (3) eine den Ist-Wert der Position (s_ist; α_ist) des Rotors 5 charakterisierende Größe ermittelt wird; - anhand der zu den diskreten Schritten des Schrittmotors (3) ermittelten Größen Schrittverluste des Schrittmotors (3) ermittelt werden, wobei - bei der Ermittlung der Schrittverluste zu mindestens zwei verschiedenen Schritten des Schrittmotors (3) ermittelte Größen berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu diskreten Schritten des Schrittmotors (3) ermittelten die Ist-Werte der Position (s_ist; α_ist) des Rotors (5) charakterisierenden Größen in einem dem Steuergerät (8) zugeordneten Speicher abgelegt werden.
Computerprogramm, das auf einem Mikroprozessor (12) eines Steuergeräts (8) zur Ansteuerung eines elektrischen Schrittmotors (3) zur Variation der Charakteristik eines von einem Scheinwerfer (2) eines Kraftfahrzeugs ausgesandten Lichtbündels ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm (10b, 14) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 programmiert ist.
Computerprogramm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm auf einem Speicherelement abgespeichert ist.
Scheinwerferanordnung (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend: - einen Scheinwerfer (2) zum Aussenden eines Lichtbündels; - einen elektrischen Schrittmotor (3) zur Variation der Charakteristik des von dem Scheinwerfer (2) ausgesandten Lichtbündels; - Mittel (13) zur Vorgabe eines Soll-Werts (s_soll, α_soll) einer mechanischen Position eines Rotors (5) des Schrittmotors (3) in Abhängigkeit von einer einzustellenden Charakteristik des Lichtbündels; - Mittel (11) zur Vorgabe eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Soll-Werts (I_soll) für den Schrittmotor (3) in Abhängigkeit von dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5); - Mittel (8, 9) zum Ansteuern des Schrittmotors (3) in Abhängigkeit von dem Strom-Soll-Wert (I_soll); - Mittel zum Erfassen eines Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) oder einer den Ist-Wert (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) charakterisierenden Größe; und - Mittel (14) zum Vergleichen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) mit dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung (1) des weiteren umfasst: - Mittel (R_1, R_2) zum Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines Strom-Ist-Werts (I_ist) des Schrittmotors (3) innerhalb einzelner Schritte des Schrittmotors (3); und - Mittel (8; 12) zum Ermitteln des Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf des Strom-Ist-Werts (I_ist) und dadurch dass die Mittel (8, 9) im Rahmen einer Referenzierung des Scheinwerfers (2) eingesetzt werden, wobei die Mittel (8, 9) ein Auftreffen des Rotors (5) des Schrittmotors (3) oder eines von dem Schrittmotor (3) verstellbaren Bauteils des Scheinwerfers (2) auf einen mechanischen Anschlag detektieren und den Schrittmotor (3) derart ansteuern, dass ein Weiterdrehen des Rotors (5) des Schrittmotors (3) verhindert wird.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Vergleichen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) mit dem Soll-Wert (s_soll, α_soll) der mechanischen Position des Rotors (5) Strom-Ist-Werte (I_ist) des Schrittmotors (3) zu einem aktuellen und mindestens einem vergangenen Schritt des Schrittmotors (3) berücksichtigen.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) einen Gradienten einer Stromflanke des Verlaufs des Strom-Ist-Werts (I_ist) ermitteln und auswerten.
Scheinwerferanordnung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen des Ist-Werts (s_ist, α_ist) der mechanischen Position des Rotors (5) als ein Computerprogramm ausgebildet sind, das auf einem Mikroprozessor (12), des Steuergeräts (8) ablauffähig ist.
Scheinwerferanordnung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (3) als ein 2-Phasen-Klauenpol-Schrittmotor ausgebildet ist.