DE102007041226B4

DE102007041226B4 - Bereichswahlsystem für ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe sowie Verfahren zum Identifizieren eines Bereichs eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102007041226B4
Application number: DE102007041226.8A
Authority: DE
Inventors: Jack P. Koski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-01
Also published as: US20080071448A1; CN100580280C; DE102007041226A1; US7983822B2; CN101140029A

Abstract

Bereichswahlsystem für ein Fahrzeug (10) mit einem Automatikgetriebe, das eine interne Betriebsartenschalteranordnung (IMS-Anordnung) (29) aufweist, umfassend: einen drehbaren Kern (50); einen ersten Satz (73) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen und auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen ersten Strom (I1) induzieren; einen zweiten Satz (88) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (D, START), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen und auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen zweiten Strom (I2) induzieren; eine erste Spannungsversorgung (86); und eine zweite Spannungsversorgung (98); einen ersten Widerstand (85); und einen zweiten Widerstand (96), wobei ein Ende des ersten Widerstands (85) mit einem Ende der ersten Spannungsversorgung (86) in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des ersten Widerstandes (85) mit dem ersten Satz (73) von Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C) in Reihe geschaltet ist; wobei ein erstes Ende des zweiten Widerstands (96) mit einem Ende der zweiten Spannungsversorgung (98) in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des zweiten Widerstands (96) mit dem zweiten Satz (88) von Hall-Effekt-Schaltern (D, Start) in Reihe geschaltet ist; wobei eine erste Spannung (V1) als ein erster Spannungsabfall an dem ersten Widerstand (85) festgelegt ist und eine zweite Spannung (V2) als ein zweiter Spannungsabfall an dem zweiten Widerstand (96) festgelegt ist; und ein Steuermodul (30), das die erste (V1) und die zweite (V2) Spannung anhand des ersten (I1) bzw. des zweiten (I2) Stroms bestimmt und das auf der Grundlage der ersten (V1) und der zweiten (V2) Spannung einen Bereich des Automatikgetriebes identifiziert.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugsteuersysteme und insbesondere auf ein Bereichswahlsystem für ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe sowie ein Verfahren zum Identifizieren eines Bereichs eines Automatikgetriebes.
HINTERGRUND
Ein interner Betriebsartenschalter (internal mode switch, IMS) ist eine Komponente eines Getriebes, die dazu verwendet wird, die Fahrerabsicht bezüglich der Bereichswahl zu einem Steuersystem eines Fahrzeugs zu übermitteln. Die herkömmliche IMS-Anordnung, die in Fahrzeugen mit einem Automatikgetriebe verwendet wird, ist eine Konfiguration mit mechanischem Kontakt. Genauer ist die IMS-Anordnung ein elektrischer Gleitkontaktschalter, der an einem unteren Steuerventilgehäuse des Getriebes angebracht ist. Herkömmliche Schalter bestehen aus zwei Hauptkomponenten: einem Gehäuse, das Bahnen aus leitendem und nicht leitendem Material unterbringt, die stationäre Kontakte bilden, und einer Isolatoranordnung, die die beweglichen Kontakte bildet und mit einem von der Bedienungsperson gesteuerten Schalthebel verbunden ist.
In 1 sind nun sechs Bahnen (A, B, C, Parität, Start, Masse) gemäß einer IMS-Anordnung des Standes der Technik gezeigt. Die beweglichen Kontakte bewegen sich über Bahnen, die aus leitenden Abschnitten (dun kel getönt) bestehen, die durch nicht leitende Abschnitte unterbrochen sind. Für jeden gewählten Fahrbereich sind die beweglichen Kontakte mit einem eindeutigen Muster aus leitenden und nicht leitenden Abschnitten in Kontakt.
Wenn ein Bereich gewählt ist, sind die beweglichen Kontakte auf leitende und nicht leitende Abschnitte an den Bahnen ausgerichtet. Die IMS-Anordnung gibt unabhängig (gewöhnlich über einen Draht) ein Signal für jede Bahn an ein Steuersystem aus. Die von dem Steuersystem gelesenen Signale sind entweder ein Signal einer hohen Spannung oder ein Signal einer niedrigen Spannung. Genauer tritt das Signal einer hohen Spannung dann auf, wenn der bewegliche Kontakt mit einem nicht leitenden Material in Kontakt ist, während das Signal einer niedrigen Spannung dann auftritt, wenn der bewegliche Kontakt mit einem leitenden Material in Kontakt ist. Die Signale erzeugen ein eindeutiges Bitmuster, das den gewählten Getriebebereich angibt.
Wenn die herkömmliche IMS-Anordnung verwendet wird, können Fehlerbedingungen nicht unterschieden werden, da die von dem Steuersystem gelesenen Signale entweder ein Signal einer niedrigen Spannung (z. B. 0 Volt) oder ein Signal einer hohen Spannung (z. B. Zündspannung) sind. Dies kann zu einer unerwünschten Bereichsangabe führen, was zu einem unerwünschten Betriebszustand führen kann.
Da die IMS-Anordnung auf einer mechanischen Konfiguration basiert, werden die beweglichen Kontakte durch Federn an ihren jeweiligen Bahnen gehalten. Auf Grund der Fahrzeugbewegung und/oder unebener Straßenzustände können die beweglichen Kontakte vorübergehend den Kontakt mit ihrer jeweiligen Bahn verlieren. Diese Situation wird als Kontaktprellen bezeichnet. Die Steuersoftware muss jeglichem Kontaktprellen Rechnung tragen, um ein wahres Signal zu gewährleisten, was zu einer Zeitverzögerung beim Wählen eines Getriebebereichs führen kann. Außerdem tritt mechanischer Verschleiß und elektrische Korrosion zwischen den Kontakten auf. Daher besitzt jeder Draht, der ein hohes/niedriges Signal ausgibt, das Potential für einen elektrischen Fehler und damit verbundene Material- und Laborkosten.
Die Druckschrift DE 10 2005 041 324 A1 beschreibt einen Wählbereichssensor für ein Automatikgetriebe und ein Verfahren zum Betreiben desselben mit einem beweglichen Schlitten. Zur Bereichsbestimmung werden Sekundärsignale von Hall-Gebern unter Verwendung eines Widerstandsnetzwerkes ausgewertet. Die Druckschrift EP 0685707 A1 offenbart des Weiteren einen Drehgeber, welcher Hall-Sensoren zur Ermittlung der Drehstellung einer Kurbelwelle verwendet sowie ein Verfahren dazu. Die Druckschrift DE 102 27 633 A1 offenbart einen Getriebepositionsschalter mit Fehlerdiagnosemöglichkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Rahmen der Bereichswahlerkennung dafür Sorge zu tragen, dass Fehler erkannt werden können und dass der Verschleiß mechanischer Komponenten reduziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Bereichswahlsystem für ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe, das eine interne Betriebsartenschalteranordnung (IMS-Anordnung) umfasst. Das Bereichswahlsystem umfasst einen drehbaren Kern, einen ersten Satz von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern, die auf einer Drehstellung des Kerns basierend einen ersten Strom induzieren sowie einen zweiten Satz von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern, die auf einer Drehstellung des Kerns basierend einen zweiten Strom induzieren. Ferner umfasst das Bereichswahlsystem eine erste Spannungsversorgung und eine zweite Spannungsversorgung sowie einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, wobei ein Ende des ersten Widerstands mit einem Ende der ersten Spannungsversorgung in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des ersten Widerstandes mit dem ersten Satz von Hall-Effekt-Schaltern in Reihe geschaltet ist. Dabei ist ein erstes Ende des zweiten Widerstands mit einem Ende der zweiten Spannungsversorgung in Reihe geschaltet und das andere Ende des zweiten Widerstands mit dem zweiten Satz von Hall-Effekt-Schaltern in Reihe geschaltet. Eine erste Spannung ist als ein erster Spannungsabfall an dem ersten Widerstand festgelegt und eine zweite Spannung ist als ein zweiter Spannungsabfall an dem zweiten Widerstand festgelegt. Ein Steuermodul bestimmt die erste und die zweite Spannung anhand des ersten bzw. des zweiten Stroms und identifiziert auf der Grundlage der ersten und der zweiten Spannung einen Bereich des Automatikgetriebes.
Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausführungsform sind die erste und die zweite Spannungsversorgung eine gemeinsame Spannungsversorgung.
Gemäß einem Merkmal sind der erste und der zweite Satz von Schaltern parallel geschaltet.
Gemäß einem weiteren Merkmal induziert jeder der Schalter des ersten und des zweiten Satzes von Schaltern auf einer Drehstellung des Kerns basierend entweder eine hohen Strom oder einen niedrigen Strom.
Gemäß weiteren Merkmalen umfasst das Bereichswahlsystem ferner ein Gehäuse, in dem der Kern drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse mehrere darin eingebettete eisenhaltige Bahnen aufweist. Jede mehrerer Drehstellungen des Kerns in dem Gehäuse weist eine eindeutige Ausrichtung wenigstens eines Teils der mehreren eisenhaltigen Bahnen auf wenigstens einen Teil der Schalter der ersten und der zweiten mehreren Schalter auf. Ein bestimmter Schalter des ersten und des zweiten Satzes von Schaltern induziert einen hohen Strom, wenn er auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen ausgerichtet ist, und induziert einen niedrigen Strom, wenn er nicht auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen ausgerichtet ist. Der hohe und der niedrige Strom, die dem ersten Satz von Schaltern entsprechen, sind von dem hohen und dem niedrigen Strom, die dem zweiten Satz von Schaltern entsprechen, verschieden. In einer alternativen Konfiguration induziert ein bestimmter Schalter des ersten und des zweiten Satzes von Schaltern einen niedrigen Strom, wenn er auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen ausgerichtet ist, und induziert einen hohen Strom, wenn er nicht auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen ausgerichtet ist.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal identifiziert das Steuermodul einen Fehler, wenn die erste und/oder die zweite Spannung gleich null sind/ist.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal identifiziert das Steuermodul einen Fehler, wenn die erste und/oder die zweite Spannung gleich einer Spannung einer Spannungsversorgung sind/ist, die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Satz von Schaltern in elektrischer Verbindung steht.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zum Zweck der Veranschaulichung gedacht und nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen sind lediglich zur Veranschaulichung gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise begrenzen. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Bahnmusters einer internen Betriebsartenschalter-Anordnung (IMS-Anordnung) des Standes der Technik;
2 einen funktionalen Blockschaltplan eines Fahrzeugs mit einem Automatikgetriebe und einer IMS-Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3A eine Querschnittsansicht eines IMS in einem ersten gewählten Bereich;
3B eine alternative Querschnittsansicht eines IMS in dem ersten gewählten Bereich;
4A eine Querschnittsansicht eines IMS in einem zweiten gewählten Bereich;
4B eine alternative Querschnittsansicht eines IMS in dem zweiten gewählten Bereich;
5 ein beispielhaftes Bahnmuster für eine Zweidraht-IMS-Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6 eine schematische Darstellung der Zweidraht-IMS-Anordnung im Normalbetrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7 eine schematische Darstellung der Zweidraht-IMS-Anordnung, die einen Stromkreisunterbrechungsfehler aufweist, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
8 eine schematische Darstellung der Zweidraht-IMS-Anordnung, die einen Kurzschlussfehler aufweist, gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
9 einen beispielhaften Ablaufplan, der Schritte für ein Getriebesteuersystem zum Identifizieren des gewählten Getriebebereichs zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Selbstverständlich geben in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale an. Der Begriff Modul, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder für eine Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität verschaffen.
Die interne Zweidraht-Betriebsartenschalteranordnung (IMS-Anordnung) gemäß der vorliegenden Offenbarung verringert die Hardwareanforderungen im Vergleich zu einer herkömmlichen IMS-Anordnung. Genauer verringert die Zweidraht-IMS-Anordnung die Anzahl von Schaltkreisen durch Kombinieren einzelner Bahnschaltkreise. Dies verringert die Anzahl von Drähten von fünf oder mehr auf lediglich zwei. Die Verringerung der Drähte verschafft größere Einsparungen bei den Materialkosten. Ferner ermöglicht das Steuersystem der Zweidraht-IMS-Anordnung das Bestimmen, ob ein Fehler (z. B. eine Stromkreisunterbrechung/ein Kurzschluss) aufgetreten ist.
Außerdem verwendet die IMS-Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung Hall-Effekt-Schalter, um die Konfiguration mit mechanischem Kontakt zu beseitigen. In dieser Weise ist das Kontaktgrellen beseitigt und sind der Verschließ von mechanischen Komponenten und die Erosion von elektrischen Komponenten verringert.
In 2 ist ein Fahrzeug 10 allgemein gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Motor 12, der über einen Drehmomentwandler 16 ein Getriebe 14 antreibt. Durch eine Drosselklappe 18 wird Luft in den Motor 12 angesaugt. Die Luft wird mit Kraftstoff vermischt und in Zylindern (nicht gezeigt) des Motors 12 verbrannt, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Der Drehmomentwandler 16 überträgt das Motordrehmoment über eine Antriebswelle 20 zu dem Getriebe. Das Getriebe 14 ist in der beispielhaften Ausführungsform ein Automatikgetriebe, das auf dem Motordrehmoment basierend eine Abtriebswelle 22 antreibt. Die Abtriebswelle 22 treibt einen Antriebsstrang 24 des Fahrzeugs 10 an.
Eine Bereichswahlwelle 26 ermöglicht einer Bedienungsperson das Einstellen des Getriebes 14 auf einen gewünschten Betriebsbereich, der Parken, Rückwärtsgang, Neutral und eine oder mehrere Vorwärtsfahrtstellungen umfasst, jedoch nicht darauf begrenzt ist. Die Bereichswahlwelle 26 ermöglicht einer Fahrzeugbedienungsperson das Wählen eines gewünschten Getriebebereichs. Das Getriebe 14 umfasst einen IMS 29. Das Getriebe 14 kann ein Getriebesteuermodul 30 umfassen oder separat von einem Getriebesteuermodul 30 sein. Der IMS 29 induziert auf dem gewählten Bereich basierend zwei Ströme. Das Getriebesteuermodul (transmission control modul, TCM) 30 identifiziert den gewählten Bereich anhand der durch den IMS 29 induzierten Ströme. Ein erster Verbindungsleiter 34 und ein zweiter Verbindungsleiter 36 übertragen jeweils Signale, um für das TCM 30 den gewählten Bereich zu identifizieren. Der Begriff ”Leiter” kann einen Draht, eine Zuleitung und/oder eine Leitung umfassen, jedoch ist er nicht darauf begrenzt.
In den 3A und 3B sind nun alternative Querschnittsansichten eines beispielhaften IMS 29 gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem ersten gewählten Bereich (D5) gezeigt. Der IMS 29 umfasst einen Kern 50 und ein Bahnengehäuse 51. Der Kern 50 ist aus einem nicht leitenden Material gefertigt. Ferner umfasst der Kern 50 mehrere Hall-Effekt-Schalter 52, mehrere Back-Bias-Magnete 54 und einen ersten und einen zweiten Verbindungsleiter 34 bzw. 36. Die Back-Bias-Magnete 54 sind direkt hinter den Hall-Effekt-Schaltern 52 und in einer Reihe mit diesen angeordnet. Die Fahrerwahlwelle 26 dreht das Bahnengehäuse 51, das mehrere Bahnen 55 aufnimmt, die zum Zweck der Veranschaulichung mit A, B, C, D, START bezeichnet sind. Jeder der Hall-Effekt-Schalter 52 und der Back-Bias-Magnete 54 entspricht jeweils einer der Bahnen 55. Das Bahnengehäuse 51 kann irgendeine Anzahl von Bahnen 55 enthalten. Die Bahnen 55 weisen Abschnitte aus dem eisenhaltigen Material 56 auf, die durch Abschnitte, in denen das eisenhaltige Material 56 nicht vorhanden ist, unterbrochen sind. Die Bahnen 55 werden in Verbindung mit 5 näher beschrieben.
Die Hall-Effekt-Schalter 52 basieren auf dem Hall-Effekt-Prinzip, das einem Fachmann bekannt ist. Die Hall-Effekt-Schalter 52 sind so beschaffen, dass sie einen konstanten hohen Strom oder einen konstanten niedrigen Strom induzieren. Genauer ausgedrückt, wenn eine der Bahnen 55 ausgerichtet ist, bei der sich einer der mehreren Hall-Effekt-Schalter 52 und einer der Back-Bias-Magnete 54 in Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 befinden (Bahn A), induziert der Hall-Effekt-Schalter 52 einen hohen Strom. Wenn umgekehrt eine der Bahnen 55 ausgerichtet ist, bei der sich einer der mehreren Hall-Effekt-Schalter 52 und einer der Back-Bias-Magnete 54 nicht in Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 befinden (Bahn D), induziert der Hall-Effekt-Schalter 52 einen niedrigen Strom.
In den 3A und 3B ist der gewählte Bereich beispielsweise D5. Der gewählte Bereich besitzt drei der Bahnen 55 (A, B, C), bei denen sich die entsprechenden Hall-Effekt-Schalter 52 in Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 befinden und einen hohen Strom induzieren. Der gewählte Bereich besitzt außerdem zwei der Bahnen 55 (D, START), bei denen sich die entsprechenden Hall-Effekt-Schalter nicht in Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 befinden und einen niedrigen Strom induzieren.
In den 4A und 4B sind nun alternative Querschnittsansichten des beispielhaften IMS 29 in einem zweiten gewählten Bereich (P) gezeigt. Der gewählte Bereich besitzt zwei der Bahnen 55 (A, START), bei denen sich die entsprechenden Hall-Effekt-Schalter 52 in Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 befinden und einen hohen Strom induzieren. Der gewählte Bereich besitzt außerdem drei der Bahnen 55 (B, C, D), bei denen sich die entsprechenden Hall-Effekt-Schalter 52 nicht in Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 befinden und einen niedrigen Strom induzieren.
In 5 ist nun ein beispielhafter Satz von Bahnmustern 60 für ein Sechsganggetriebe gezeigt. Obwohl der Satz von Bahnmustern 60 für ein Sechsganggetriebe vorgesehen ist, kann in alternativen Konfigurationen ein Getriebe mit weniger als sechs Gängen oder ein Getriebe mit mehr als sechs Gängen verwendet werden. Mit anderen Worten, Getriebebereiche können P, R, N, D6, D5, D4, D3, D2, D1 umfassen, jedoch sind sie nicht darauf beschränkt. Der Satz von Bahnmustern 60 umfasst fünf eindeutige Bahnmuster, wobei jedes einer der Bahnen 55 (A, B, C, D, START) entspricht. Obwohl fünf Bahnen aufgenommen sind, kommt auch in Betracht, in alternativen Konfigurationen weniger als fünf Bahnen oder mehr als fünf Bahnen zu verwenden.
In 6 umfasst nun ein elektrischer Schaltplan 70 eine erste Schaltung 71 und eine zweite Schaltung 72. Die erste Schaltung 71 umfasst einen ersten Satz von Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C) in Parallelschaltung. Genauer ist ein Ende eines ersten Signalleiters 74 mit dem Hall-Effekt-Schalter A verbunden. Ein Ende eines zweiten Signalleiters 75 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter B verbunden. Ein Ende eines dritten Signalleiters 76 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter C verbunden. Die entgegengesetzten Enden des ersten, des zweiten und des dritten Signalleiters 74, 75 bzw. 76 sind miteinander verbunden und mit dem ersten Verbindungsleiter 34 in Reihe geschaltet.
Ein Ende eines ersten Masseleiters 78 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter A verbunden. Ein Ende eines zweiten Masseleiters 80 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter B verbunden. Ein Ende eines dritten Masseleiters 82 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter C verbunden. Die entgegengesetzten Enden des ersten, des zweiten und des dritten Masseleiters 78, 80 bzw. 82 sind miteinander verbunden und enden an einer ersten Masse 84.
Die erste Schaltung 71 umfasst außerdem einen Pull-up-Widerstand 85 mit einem Widerstandswert R₁ (z. B. von 63 Ω) und eine Spannungsversorgung 86 mit einem Spannungswert V_s. Die Spannungsversorgung 86 ist mit einem Ende des Pull-up-Widerstands 85 in Reihe geschaltet, wobei das andere Ende des Pull-up-Widerstands 85 mit dem ersten Verbindungsleiter 34 in Reihe geschaltet ist. Das TCM 30 bestimmt bei 87 eine erste Spannung (V₁).
Die zweite Schaltung 72 umfasst einen zweiten Satz von Hall-Effekt-Schaltern 88 (D, START) in Parallelschaltung. Genauer ist ein Ende eines vierten Signalleiters 89 mit dem Hall-Effekt-Schalter D verbunden. Ein Ende eines fünften Signalleiters 90 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter START verbunden. Die entgegengesetzten Enden des vierten und des fünften Signalleiters 89 bzw. 90 sind miteinander verbunden und mit dem zweiten Verbindungsleiter 36 in Reihe geschaltet.
Ein Ende eines vierten Masseleiters 91 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter D verbunden. Ein Ende eines fünften Masseleiters 92 ist mit dem Hall-Effekt-Schalter START verbunden. Die entgegengesetzten Enden des ersten und des zweiten Masseleiters 91 bzw. 92 sind miteinander verbunden und enden an einer zweiten Masse 94. Obwohl eine erste Masse 84 und eine zweite Masse 94 gezeigt sind, können die erste und die zweite Schaltung 71 bzw. 72 eine gemeinsame Masse besitzen.
Die zweite Schaltung 72 umfasst ferner einen Pull-up-Widerstand 96 mit einem Widerstandswert R₂ (von z. B. 120 Ω) und eine Spannungsversorgung 98 mit einem Spannungswert V_s. Die Spannungsversorgungen 86, 98 können eine gemeinsame Spannungsversorgung sein. Die Spannungsversorgung 98 ist mit einem Ende des Pull-up-Widerstands 96 in Reihe geschaltet, wobei das entgegengesetzte Ende des Pull-up-Widerstands mit dem zweiten Verbindungsleiter 36 in Reihe geschaltet ist. Das TCM 30 bestimmt bei 99 eine zweite Spannung (V₂).
Wie oben besprochen worden ist, können der erste und der zweite Satz von Hall-Effekt-Schaltern 73, 88 (A, B, C, D, START) auf der Gegenwart des eisenhaltigen Materials 56 basierend zwei konstante Strompegel induzieren. Genauer besitzt jeder Hall-Effekt-Schalter seinen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom bezüglich seines entsprechenden Satzes. Auf Grund dieser Eigenschaft können die erste Schaltung 71 und die zweite Schaltung 72 bei 87 und 99 für jeden gewählten Bereich ein eindeutiges Paar von Spannungen erzeugen. Daher kann das TCM 30 den gewählten Bereich durch Verwendung einer Verweistabelle (lookup table, LUT) 100, die für jeden gewählten Bereich einen vorgegebenen Satz von Werten von V₁ und V₂ enthält, identifizieren.
Wenn beispielsweise D5 gewählt ist, befindet sich auf dem beispielhaften Bahnmuster 60 in 5 und den 3A und 3B basierend der erste Satz von Hall-Effekt-Schaltern 73 (A, B, C) in Gegenwart von eisenhaltigem Material. Daher induziert der Hall-Effekt-Schalter A einen konstanten eindeutigen Hochpegelstrom (I_AH), der Hall-Effekt-Schalter B einen konstanten eindeutigen Hochpegelstrom (I_BH) und der Hall-Effekt-Schalter C einen konstanten eindeutigen Hochpegelstrom (I_CH). Da die Hall-Effekt-Schalter des ersten Satzes 73 parallel geschaltet sind, summieren sich die von den einzelnen Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C) induzierten Ströme. Die Summe der induzierten Ströme ist der Gesamtstrom (I₁) durch den ersten Verbindungsleiter 34 und kann auf der folgenden Gleichung basieren: I₁ = I_AH + I_BH + I_CH
Das TCM 30 kann die erste Spannung (V₁) bei 87 anhand der folgenden Gleichung bestimmen: V₁ = V_S – (I₁ × R₁)
Der zweite Satz von Hall-Effekt-Schaltern 88 (D, START), der auf dem beispielhaften Bahnmuster 60 in 5 und den 3A und 3B basiert, befindet sich nicht in Gegenwart eines eisenhaltigen Materials. Daher induziert der Hall-Effekt-Schalter D einen konstanten Tiefpegelstrom (I_DL) und induziert der Hall-Effekt-Schalter START einen konstanten Tiefpegelstrom (I_SL). Da die Hall-Effekt-Schalter des zweiten Satzes 88 parallel geschaltet sind, summieren sich die von den einzelnen Hall-Effekt-Schaltern (D, START) induzierten Ströme. Die Summe der induzierten Ströme ist der Gesamtstrom (I₂) durch den zweiten Verbindungsleiter 36 und kann auf der folgenden Gleichung basieren: I₂ = I_DL + I_SL
Das TCM 30 kann die zweite Spannung (V₂) bei 99 anhand der folgenden Gleichung bestimmen: V₂ = V_S – (I₂ × R₂)
Wenn die Werte von V₁ und V₂ bestimmt sind, kann das TCM 30 die Werte von V₁ und V₂ mit vorgegebenen Werten in der Verweistabelle 100 vergleichen, um den gewählten Bereich zu identifizieren.
In 7 ist nun gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Stromkreisunterbrechungsfehler 120 gezeigt. Der erste Verbindungsleiter 34 ist daher getrennt, wodurch der Stromfluss durch die Schaltung unterbrochen ist. Da kein Strom (I₁) durch den Widerstand 85 fließt, entsteht an diesem kein Spannungsabfall. Daher ist V₁ gleich V_s. Das TCM 30 kann den Stromkreisunterbrechungsfehler 120 identifizieren, wenn V₁ und/oder V₂ gleich V_s sind/ist. Genauer kann das TCM 30 den Ort des Stromkreisunterbrechungsfehlers 120 identifizieren. Wenn V₂ gleich V_S ist, tritt der Stromkreisunterbrechungsfehler 120 in der zweiten Schaltung 72 auf. Ähnlich tritt dann, wenn V₁ gleich V_s ist, der Stromkreisunterbrechungsfehler in der ersten Schaltung 71 auf.
In 8 ist nun gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Kurzschlussfehler 122 gezeigt. Der zweite Verbindungsleiter 36 ist kurzgeschlossen, wobei Strom (I₂) zur Masse geleitet wird, nachdem er durch den Widerstand 96 geflossen ist. Der Kurzschlussfehler kann beispielsweise dann auftreten, wenn ein fremdes leitendes Material, das mit einer Masse verbunden ist, mit dem zweiten Verbindungsleiter 36 in direkten Kontakt kommt. Da die gesamte Spannung V_s an dem Widerstand 96 abfällt, entsteht an dem zweiten Satz von Hall-Effekt-Schaltern kein Spannungsabfall. Daher ist der Wert von V₁ gleich 0.
Das TCM 30 kann den Kurzschlussfehler 122 identifizieren, wenn V₁ und/oder V₂ gleich 0 sind/ist. Genauer kann das TCM 30 den Ort des Kurzschlussfehlers 122 identifizieren. Wenn V₂ gleich 0 ist, tritt der Kurzschlussfehler 122 in der zweiten Schaltung 72 auf. Ähnlich tritt dann, wenn V₁ gleich 0 ist, der Kurzschlussfehler 122 in der ersten Schaltung 71 auf.
In 9 zeigt nun ein Ablaufplan 150 beispielhafte Schritte für das TCM 30 zum Identifizieren des gewählten Getriebebereichs. Im Schritt 160 wird ein Getriebebereich gewählt. Im Schritt 170 induzieren die Hall-Effekt-Schalter 52 einen Strom. Genauer induzieren die Hall-Effekt-Schalter 52 auf der Gegenwart oder dem Nichtvorhandensein eines eisenhaltigen Materials basierend einen Strom. Im Schritt 180 bestimmt die Steuerung, ob V₁ und/oder V₂ gleich null sind/ist. Wenn V₁ und/oder V₂ gleich null sind/ist, identifiziert die Steuerung im Schritt 190 einen Kurzschlussfehler 122, worauf die Steuerung endet. Wenn V₁ und V₂ nicht gleich null sind, fährt die Steuerung fort, um im Schritt 200 zu bestimmen, ob V₁ und/oder V₂ gleich V_s sind/ist. Wenn V₁ und/oder V₂ gleich V_s sind/ist, identifiziert die Steuerung im Schritt 210 einen Stromkreisunterbrechungsfehler 120. Wenn V₁ und V₂ nicht gleich V_s sind, fährt die Steuerung fort, um im Schritt 220 V₁ und V₂ mit entsprechenden Werten in der LUT 100 zu vergleichen und den gewählten Bereich zu identifizieren.

Claims

Bereichswahlsystem für ein Fahrzeug (10) mit einem Automatikgetriebe, das eine interne Betriebsartenschalteranordnung (IMS-Anordnung) (29) aufweist, umfassend: einen drehbaren Kern (50); einen ersten Satz (73) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen und auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen ersten Strom (I1) induzieren; einen zweiten Satz (88) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (D, START), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen und auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen zweiten Strom (I2) induzieren; eine erste Spannungsversorgung (86); und eine zweite Spannungsversorgung (98); einen ersten Widerstand (85); und einen zweiten Widerstand (96), wobei ein Ende des ersten Widerstands (85) mit einem Ende der ersten Spannungsversorgung (86) in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des ersten Widerstandes (85) mit dem ersten Satz (73) von Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C) in Reihe geschaltet ist; wobei ein erstes Ende des zweiten Widerstands (96) mit einem Ende der zweiten Spannungsversorgung (98) in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des zweiten Widerstands (96) mit dem zweiten Satz (88) von Hall-Effekt-Schaltern (D, Start) in Reihe geschaltet ist; wobei eine erste Spannung (V₁) als ein erster Spannungsabfall an dem ersten Widerstand (85) festgelegt ist und eine zweite Spannung (V₂) als ein zweiter Spannungsabfall an dem zweiten Widerstand (96) festgelegt ist; und ein Steuermodul (30), das die erste (V₁) und die zweite (V₂) Spannung anhand des ersten (I1) bzw. des zweiten (I₂) Stroms bestimmt und das auf der Grundlage der ersten (V₁) und der zweiten (V₂) Spannung einen Bereich des Automatikgetriebes identifiziert.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 1, bei dem die erste Spannungsversorgung (86) und die zweite Spannungsversorgung (98) eine gemeinsame Spannungsversorgung sind.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der erste (73) und der zweite (88) Satz von Schaltern (A, B, C, D, START) parallel geschaltet sind.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jeder der Schalter (A, B, C, D, START) des ersten (73) und des zweiten (88) Satzes von Schaltern auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen hohen Strom (I_AH, I_BH, I_CH, I_DH, I_SH) oder einen niedrigen Strom (I_AL, I_BL, I_CL, I_DL, I_SL) induziert.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Gehäuse (51) umfasst, in dem der Kern (50) drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse (51) mehrere darin eingebettete eisenhaltige Bahnen (55) aufweist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 5, bei dem jede mehrerer Drehstellungen des Kerns (50) in dem Gehäuse (51) eine eindeutige Ausrichtung wenigstens eines Teils der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) auf wenigstens einen Teil der Schalter (A, B, C, D, START) der ersten (A, B, C) und zweiten (D, START) mehreren Schalter aufweist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 6, bei dem ein bestimmter Schalter des ersten (73) und des zweiten (88) Satzes von Schaltern (A, B, C, D, START) einen hohen Strom induziert, wenn er auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) ausgerichtet ist, und einen niedrigen Strom induziert, wenn er nicht auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) ausgerichtet ist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 4, bei dem der hohe (I_AH, I_BH, I_CH) und der niedrige (I_AL, I_BL, I_CL) Strom, die dem ersten Satz (73) von Schaltern (A, B, C) entsprechen, von dem hohen (I_DH, I_SH) und dem niedrigen (I_DL, I_SL) Strom, die dem zweiten Satz (88) von Schaltern (D, START) entsprechen, verschieden sind.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Steuermodul (30) einen Fehler identifiziert, wenn die erste (V₁) und/oder die zweite (V₂) Spannung gleich null sind/ist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 2, bei dem das Steuermodul (30) einen Fehler identifiziert, wenn die erste (V₁) und/oder die zweite (V₂) Spannung gleich einer Spannung (V_s) der Spannungsversorgung (86, 98) sind/ist, die jeweils mit dem ersten (73) und dem zweiten (88) Satz von Schaltern (A, B, C, D, START) in elektrischer Verbindung steht.
Bereichswahlsystem für ein Fahrzeug (10) mit einem Automatikgetriebe, das umfasst: eine interne Betriebsartenschalteranordnung (IMS-Anordnung) (29) mit einem drehbaren Kern (50); einen ersten Satz (73) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen und einen ersten Strom (I₁) induzieren, der auf einer Drehstellung des Kerns (50) basiert; einen zweiten Satz (88) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (D, START), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen und einen zweiten Strom (I₂) induzieren, der auf einer Stellung des Kerns (50) basiert und der gegenüber dem ersten Strom (I₁) eindeutig ist; eine erste Spannungsversorgung (86); und eine zweite Spannungsversorgung (98); einen ersten Widerstand (85); und einen zweiten Widerstand (96), wobei ein Ende des ersten Widerstands (85) mit einem Ende der ersten Spannungsversorgung (86) in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des ersten Widerstandes (85) mit dem ersten Satz (73) von Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C) in Reihe geschaltet ist; wobei ein erstes Ende des zweiten Widerstands (96) mit einem Ende der zweiten Spannungsversorgung (98) in Reihe geschaltet ist und wobei das andere Ende des zweiten Widerstands (96) mit dem zweiten Satz (88) von Hall-Effekt-Schaltern (D, START) in Reihe geschaltet ist; wobei eine erste Spannung (V₁) als ein erster Spannungsabfall an dem ersten Widerstand (85) festgelegt ist und eine zweite Spannung (V₂) als ein zweiter Spannungsabfall an dem zweiten Widerstand (96) festgelegt ist; und ein Steuermodul (30), das die erste (V₁) und die zweite (V₂) Spannung anhand des ersten (I₁) bzw. des zweiten (I₂) Stroms bestimmt und das auf der Grundlage der ersten (V₁) und der zweiten (V₂) Spannung bestimmt, ob ein Fehler in der IMS-Anordnung (29) vorhanden ist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 11, bei dem die erste Spannungsversorgung (86) und die zweite Spannungsversorgung (98) eine gemeinsame Spannungsversorgung sind.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Steuermodul (30) auf der Grundlage der ersten (V₁) und der zweiten (V₂) Spannung einen Bereich des Automatikgetriebes identifiziert.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 11 oder 12, bei dem jeder der Schalter (A, B, C, D, START) des ersten (73) und des zweiten (88) Satzes von Schaltern auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen hohen Strom (I_AH, I_BH, I_CH, I_DH, I_SH) oder einen niedrigen Strom (I_AL, I_BL, I_CL, I_DL, I_SL) induziert.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 11 oder 12, das ferner ein Gehäuse (51) umfasst, in dem der Kern (50) drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse (51) mehrere darin eingebettete eisenhaltige Bahnen (55) aufweist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 15, bei dem jede mehrerer Drehstellungen des Kerns (50) in dem Gehäuse (51) eine eindeutige Ausrichtung wenigstens eines Teils der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) auf wenigstens einen Teil der Schalter (A, B, C, D, START) der ersten (A, B, C) und zweiten (D, START) mehreren Schalter aufweist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 16, bei dem ein bestimmter Schalter des ersten (73) und des zweiten (88) Satzes von Schaltern (A, B, C, D, START) einen hohen Strom induziert, wenn er auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen ausgerichtet ist, und einen niedrigen Strom induziert, wenn er nicht auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) ausgerichtet ist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 14, bei dem der hohe (I_AH, I_BH, I_CH) und der niedrige (I_AL, I_BL, I_CL) Strom, die dem ersten Satz (73) von Schaltern (A, B, C) entsprechen, von dem hohen (I_DH, I_SH) und dem niedrigen (I_DL, I_SL) Strom, die dem zweiten Satz (88) von Schaltern (D, START) entsprechen, verschieden sind.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Steuermodul (30) einen Fehler identifiziert, wenn die erste (V₁) und/oder die zweite (V₂) Spannung gleich null sind/ist.
Bereichswahlsystem nach Anspruch 12, bei dem das Steuermodul (30) einen Fehler identifiziert, wenn die erste (V₁) und/oder die zweite (V₂) Spannung gleich einer Spannung (V_s) einer Spannungsversorgung (86, 98) sind/ist, die jeweils mit dem ersten (73) und dem zweiten Satz (88) von Schaltern (A, B, C, D, START) in elektrischer Verbindung steht.
Verfahren zum Identifizieren eines Bereichs eines Automatikgetriebes in einem Fahrzeug (10), das eine interne Betriebsartenschalteranordnung (IMS-Anordnung) (29) enthält, umfassend: Induzieren eines ersten Stroms (I₁) unter Verwendung eines ersten Satzes (73) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen, basierend auf einer Drehstellung eines Kerns (50) der IMS-Anordnung (29); Induzieren eines zweiten Stroms (I₂) unter Verwendung eines zweiten Satzes (88) von parallel geschalteten Hall-Effekt-Schaltern (D, START), die jeweils einen eigenen eindeutigen Hochpegelstrom besitzen, basierend auf einer Drehstellung des Kerns (50); Vorsehen einer ersten Spannungsversorgung (86), eines ersten Widerstands (85) sowie einer zweiten Spannungsversorgung (98) und eines zweiten Widerstands (96); In-Reihe-Schalten eines Endes des ersten Widerstands (85) mit einem Ende der ersten Spannungsversorgung (86) und In-Reihe-Schalten des anderen Endes des ersten Widerstands (85) mit dem ersten Satz (73) von Hall-Effekt-Schaltern (A, B, C); und In-Reihe-Schalten eines Endes des zweiten Widerstands (96) mit einem Ende der zweiten Spannungsversorgung (98) und In-Reihe-Schalten des anderen Endes des zweiten Widerstands (96) mit dem zweiten Satz (88) von Hall-Effekt-Schaltern (D, START); Festlegen der ersten Spannung (V₁) als einen ersten Spannungsabfall an dem ersten Widerstand (85); und Festlegen der zweiten Spannung (V₂) als einen zweiten Spannungsabfall an dem zweiten Widerstand (96); Bestimmen einer ersten (V₁) und einer zweiten (V₂) Spannung anhand des ersten (I₁) bzw. des zweiten (I₂) Stroms; und Identifizieren eines Bereichs des Automatikgetriebes auf der Grundlage der ersten (V₁) und der zweiten (V₂) Spannung.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem dem die erste Spannungsversorgung (86) und die zweite Spannungsversorgung (98) eine gemeinsame Spannungsversorgung sind.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, bei dem jeder der Schalter (A, B, C, D, START) des ersten (73) und des zweiten (88) Satzes von Schaltern auf einer Drehstellung des Kerns (50) basierend einen hohen Strom (I_AH, I_BH, I_CH, I_DH, I_SH) oder einen niedrigen (I_AL, I_BL, I_CL, I_DL, I_SL) Strom induziert.
Verfahren nach Anspruch 23, das ferner das Vorsehen eines Gehäuses (51) umfasst, in dem der Kern (50) drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse (51) mehrere darin eingebettete eisenhaltige Bahnen (55) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem jede mehrerer Drehstellungen des Kerns (50) in dem Gehäuse (51) eine eindeutige Ausrichtung wenigstens eines Teils der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) auf wenigstens einen Teil der Schalter der ersten (A, B, C) und zweiten (D, START) mehreren Schalter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem ein bestimmter Schalter des ersten (73) und des zweiten (88) Satzes von Schaltern (A, B, C, D, START) einen hohen Strom induziert, wenn er auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) ausgerichtet ist, und einen niedrigen Strom induziert, wenn er nicht auf eine der mehreren eisenhaltigen Bahnen (55) ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der hohe (I_AH, I_BH, I_CH) und der niedrige (I_AL, I_BL, I_CL) Strom, die dem ersten Satz (73) von Schaltern (A, B, C) entsprechen, von dem hohen (I_DH, I_SH) und dem niedrigen (I_DL, I_SL) Strom, die dem zweiten Satz (88) von Schaltern (D, START) entsprechen, verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, das ferner das Identifizieren eines Fehlers umfasst, wenn die erste (V₁) und/oder die zweite (V₂) Spannung gleich null sind/ist.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner das Identifizieren eines Fehlers umfasst, wenn die erste (V₁) und/oder die zweite (V₂) Spannung gleich einer Spannung (V_s) einer Spannungsversorgung (86, 98) sind/ist, die jeweils mit dem ersten (73) und dem zweiten (88) Satz von Schaltern (A, B, C, D, START) in elektrischer Verbindung steht.