DE102010024570B4

DE102010024570B4 - Verfahren für einen Überlastschutz einer SMA-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010024570B4
Application number: DE201010024570
Authority: DE
Inventors: Lei Hao; Xiujie Gao; Sanjeev M. Naik
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: CN101950953A; US8972032B2; US20100332151A1; CN101950953B; DE102010024570A1

Abstract

Verfahren zum Detektieren einer mechanischen Überlastbedingung eines eingeschalteten Linearaktuators (30) und zum Vorsehen eines mechanischen Überlastschutzschemas, um zu verhindern, dass dem Linearaktuator (30) ein Aktivierungssignal befohlen wird, das den Linearaktuator (30) mechanisch überlasten kann, wenn die mechanische Überlastbedingung detektiert wird, das umfasst, dass: eine Rückkopplungsabweichung eines bewegbaren Elements (34, 34A), das dem Linearaktuator (30) zugeordnet ist, überwacht wird, was umfasst, dass ein Ist-Rückkopplungssignal des bewegbaren Elements (34, 34A) überwacht wird, ein vorhergehendes Rückkopplungssignal des bewegbaren Elements (34, 34A) überwacht wird, das Ist-Rückkopplungssignal und das vorhergehende Rückkopplungssignal verglichen werden, und die Rückkopplungsabweichung auf der Basis des Vergleichs ermittelt wird; die Rückkopplungsabweichung mit einem Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert verglichen wird; ein Eingangssignal, das dem Aktivierungssignal zum Steuern des Linearaktuators (30) zugeordnet ist, überwacht wird; das Eingangssignal mit einem Eingangssignal-Schwellenwert verglichen wird; und die mechanische Überlastbedingung detektiert wird und das mechanische Überlastschutzschema vorgesehen wird, wenn die Rückkopplungsabweichung kleiner als der Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist und das Eingangssignal größer als der Eingangssignal-Schwellenwert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Detektieren und Verhindern, dass eine Überlastbedingung ein eingeschaltetes, d. h. mit Energie beaufschlagtes aktives Material beschädigt.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Aktive Materialien bieten eine Betätigung mit relativ niedrigen Kosten und relativ niedriger Masse. Aktive Materialien können Formgedächtnislegierungen (SMAs), elektroaktive Polymere (EAPs), piezoelektrische, magnetostriktive und elektrorestriktive Materialien umfassen. Durch Anlegen eines Stromes durch das aktive Material, um die Temperatur oder das Magnetfeld des aktiven Materials zu erhöhen, kann ein aktives Material eine Dehnung wiederherstellen, die sich aus einer ausgeübten Spannung oder Last entwickelte. Die Fähigkeit, eine Dehnung wiederherzustellen, ermöglicht es, dass das aktive Material eine Betätigung bietet. Bei vielen Anwendungen ist das aktive Material ein SMA-Draht oder -Kabel. Jedoch ist der Überlastschutz aufgrund der thermischen Eigenschaften von SMA-Material wünschenswert, um zu verhindern, dass sich der Draht überstreckt und somit die Fähigkeit verliert, die Dehnung wiederherzustellen, wenn er aktiviert wird.
Aus der US 5,685,149 A ist ein elektrisch gesteuertes Aktuatorsystem bekannt, bei welchem ein Eingangskreis, ein Rückkopplungskreis, ein Ditherkreis und ein Fehlerkreis ausgebildet sind. Der Ditherkreis erzeugt ein oszillierendes Dithersignal, welches einem Steuersignal oder einem Rückkopplungssignal überlagert wird. Der Fehlerkreis bestimmt eine Abweichung zwischen dem Steuersignal und dem Rückkopplungssignal nach Modifikation mit dem Dithersignal und regelt die Stromversorgung entsprechend ein.
ZUSAMMENFASSUNG
Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden bei einem Verfahren zum Detektieren einer mechanischen Überlastbedingung eines eingeschalteten Linearaktuators erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Verfahren zum Detektieren einer mechanischen Überlastbedingung eines eingeschalteten Linearaktuators, um zu verhindern, dass dem Linearaktuator ein Aktivierungssignal befohlen wird, das den Linearaktuator mechanisch überlasten kann, umfasst, dass eine Rückkopplungsabweichung eines bewegbaren Elements, das dem Linearaktuator zugeordnet ist, überwacht wird, was umfasst, dass ein Ist-Rückkopplungssignal des bewegbaren Elements überwacht wird, ein vorhergehendes Rückkopplungssignal des bewegbaren Elements überwacht wird, das Ist-Rückkopplungssignal und das vorhergehende Rückkopplungssignal verglichen werden, und die Rückkopplungsabweichung auf der Basis des Vergleichs ermittelt wird. Die Rückkopplungsabweichung wird mit einem Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert verglichen. Ein Eingangssignal, das dem Aktivierungssignal zum Steuern des Linearaktuators zugeordnet ist, wird überwacht und das Eingangssignal mit einem Eingangssignal-Schwellenwert verglichen. Die elektrische Überlastbedingung wird detektiert, wenn die Rückkopplungsabweichung kleiner als der Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist und das Eingangssignal größer als der Eingangssignal-Schwellenwert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1A und 1B Phasendiagramme von kritischen Spannungen von Austenit-Martensit-Kristallumwandlungen als Funktionen der Temperatur gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
2 ein Diagramm von Spannung und Dehnung eines Materials gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 und 4 jeweils eine dreidimensionale graphische Darstellung gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigen, die Spannung (σ) 0, Dehnung (ε) 6 und Temperatur (T(°C)) 1 für einen Draht oder ein Kabel zeigen, der/das aus einem beispielhaften SMA-Material gefertigt ist, das sowohl einen Formgedächtniseffekt als auch einen superelastischen Effekt unter unterschiedlichen Bedingungen von Last und Temperatur zeigt;
5 ein Aktuatorsystem für eine Vorrichtung, die ein Gehäuse mit einem drehbaren Element umfasst, das mit einem SMA-Linearaktuator verbunden ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6 und 7 jeweils ein ausführliches schematisches Diagramm eines Steuerkreises, der einen Aktivierungs-Controller umfasst, um eine Lage einer Vorrichtung unter Verwendung eines SMA-Linearaktuators zu steuern, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen;
8A und 8B ausführliche Ansichten von Spannung (s), Dehnung (ε) und Dehnungswiederherstellung (ε_REC) an einem SMA-Aktuator, wenn der SMA-Aktuator aktiviert und deaktiviert ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen;
9–11 verschiedene Steuerschemata, die dazu verwendet werden, die Entwicklung einer Überlastbedingung in dem SMA-Linearaktuator zu detektieren, wenn ein hoher Einschaltstrompegel über den Linearaktuator hinweg angelegt wird, um eine Aktivierung in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal über eine Zeitdauer vorzusehen, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen; und
12 ein Steuerschema zum Verhindern einer Überlastbedingung, die von einem der Steuerschemata in den 9–11 detektiert wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen das gezeigte lediglich zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck der Einschränkung derselben dienen, veranschaulichen die 1A und 1B ein Phasendiagramm von kritischen Spannungen zur Konversion von Austenit-Martensit-Kristallumwandlungen als Funktionen der Temperatur für eine Formgedächtnislegierung (SMA). Die Abszissenachse 1 stellt die Temperatur dar, und die Ordinatenachse 0 stellt die Spannung (σ) dar. SMAs haben die Eigenschaft sehr großer wiederherstellbarer Dehnungen aufgrund kristallographischer Umwandlungen zwischen Martensit und Austenit. Infolgedessen sind SMAs sehr erwünscht, da sie große Formänderungen oder eine große Krafterzeugung bieten.
2 veranschaulicht graphisch Spannung (σ) und Dehnung (ε) eines Materials. Die Abszissenachse 6 stellt die Dehnung (ε) dar, und die Ordinatenachse 0 stellt die Spannung (σ) dar. Wie es gezeigt ist, wird die temperaturabhängige Dehnung entweder in einer Hystereseschleife bei Erwärmen 14 oder bei Entlasten des Materials wiederhergestellt. Diese Fähigkeit für reversible, steuerbare, große Dehnungen ist die interessierende Basis bei der Auswahl von SMAs als Aktuatormaterialien. Große Formänderungen können mit diesen Materialien leicht induziert werden. In einer eingespannten Situation können den verbundenen Konstruktionskomponenten große Spannungen auferlegt werden.
Unter Bezugnahme auf die 1A und 2 erfolgt ein SMA-Verhalten aufgrund einer reversiblen Umwandlung der thermoelastischen kristallinen Phase zwischen einer hochsymmetrischen Elternphase, Austenit 10, und einer Produktphase mit geringer Symmetrie, Martensit 12. Diese Phasenwechsel zwischen Austenit 10 und Martensit 12 treten infolge von sowohl Spannung als auch Temperatur auf. Die Bildung der Martensitphase 12 unter Spannung 13 resultiert in der Bildung von bevorzugten Orientierungen kristalliner Varianten, was zu einer großen induzierten Dehnung führt.
Unter Bezugnahme auf 1B wird das Material unter einer statischen Last und bei einer ausreichend niedrigen Temperatur bei Martensit 12 stabilisiert. Bei einer ausreichend hohen Temperatur wird das Material bei Austenit 10 stabilisiert. Martensitanfang (Ms) 3 und -ende (Mf) 2 geben Temperaturen an, bei denen die Phasenumwandlung in Martensit 12 anfängt bzw. endet. Austenitanfang (As) 4 und -ende (Af) 5 geben Temperaturen an, bei denen die Phasenumwandlung in Austenit 10 anfängt bzw. endet. Bei Temperaturen unter Mf 2 ist ein SMA-Material in der Martensit-12-Phase stabil. Wenn ein SMA-Material in der Martensit-12-Phase unter konstanter Spannung erwärmt wird, beginnt die Umwandlung in die Austenitphase 10 nur dann, wenn die Temperatur bei einer dritten Zone 20 As 4 übersteigt. Ab diesem Punkt wandelt sich das Material fortschreitend in die Austenitphase 10 um, bis die Umwandlung bei Af 5 abgeschlossen ist. Wie es in 1B gezeigt ist, ist das Material bei Temperaturen über Af 5 in der Austenit-10-Phase bei dieser statischen Spannung 22 stabil. Das Aufbringen einer ausreichenden Last 24 auf das Material kann jedoch eine diffusionslose Umwandlung im festen Zustand von Austenit 10 zu dehnbarem (oder entzwillingtem) Martensit induzieren, was zu einer induzierten Dehnung an dem Material führt. Während eines anschließenden Entlastens 26 bei der gleichen Temperatur kehrt das Material in Austenit 10 zurück, wobei die Dehnung vollständig oder teilweise wiederhergestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine dreidimensionale graphische Darstellung veranschaulicht, die Spannung (σ) 0, Dehnung (ε) 6 und Temperatur (T(°C)) 1 für einen Draht oder ein Kabel angibt, der/das aus einem beispielhaften SMA-Material gefertigt ist, das sowohl einen Formgedächtniseffekt als auch einen superelastischen Effekt unter unterschiedlichen Bedingungen von Last und Temperatur zeigt. Zwischen Bezugspunkten 81 und 91 wird eine zuvor induzierte Dehnung bei niedrigerer Temperatur mit einer Zunahme der Temperatur wiederhergestellt. Zwischen Bezugspunkten 91 und 93 wird eine Zuglast auf das SMA-Kabel oder den SMA-Draht in seiner Austenitphase aufgebracht, was eine Dehnung zwischen den Bezugspunkten 91 und 95 ergibt. Während des Verbleibs bei einer konstanten Temperatur wird das SMA-Kabel oder der SMA-Draht zwischen den Bezugspunkten 95 und 91 teilweise entlastet, wobei ein Großteil der induzierten Dehnung zwischen Bezugspunkten 97 und 99 wiederhergestellt wird. Während es/er noch bei der konstanten Temperatur bleibt, wird das SMA-Kabel oder der SMA-Draht zwischen Bezugspunkten 99 und 91 vollständig entlastet, wobei die Dehnung in der Austenitphase vollständig wiederhergestellt wird. Zwischen Bezugspunkten 91 und 81 wird das SMA-Kabel oder der SMA-Draht auf eine materialspezifische Temperatur abgekühlt, wobei das Material die Phase von der Austenitphase in die Martensitphase wechselt. Somit kann das SMA-Material angewandt werden, um eine Formänderung zu bewirken, die in Ansprechen auf ein Aktivierungssignal, z. B. einen elektrischen Einschaltstrom, induziert wird, welcher eine Wärmezunahme oder eine Wärmeabnahme in dem SMA-Material bewirkt. Wie es nachstehend beschrieben wird, kann ein SMA-Material in einer physikalischen Einspannanwendung angewandt werden, um eine Spannung zwischen verbundenen Konstruktionselementen in Ansprechen auf das Aktivierungssignal zu induzieren.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine dreidimensionale graphische Darstellung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die Spannung (σ) 0, Dehnung (ε) 6 und Temperatur (T(°C)) 1 für einen Draht oder ein Kabel angibt, der/das aus einem beispielhaften SMA-Material gefertigt ist, das sowohl einen Formgedächtniseffekt als auch einen superelastischen Effekt unter unterschiedlichen Bedingungen von Last und Temperatur zeigt. Zwischen Bezugspunkten 81 und 83 wird eine Last auf das SMA-Material in seiner Martensitphase aufgebracht, was eine Dehnung ergibt. Während es auf einer statischen Temperatur bleibt, wird das Material zwischen Bezugspunkten 83 und 85 entlastet. Der Belastungs-Entlastungs-Zyklus zwischen den Bezugspunkten 81–85 führt zu einem Material, das in der Martensitphase stabilisiert ist und eine induzierte Dehnung aufweist. Ein Erhöhen der Temperatur des Materials führt zu einer relativ statischen Dehnung zwischen Bezugspunkten 85 und 87. Zwischen Bezugspunkten 87 und 89 nimmt jedoch die Dehnung bei einer materialspezifischen Temperatur schnell ab (d. h. wird wiederhergestellt) wobei die Umwandlung von Martensit in Austenit auftritt. Bei Bezugspunkt 91 ist das umgewandelte Material in der Austenitphase stabilisiert. Nach dem Abkühlen von Austenit in Martensit wird gewöhnlich wenig, wenn überhaupt, Dehnung (oder Formänderung) beobachtet, es sei denn, das Material ist zuvor in großem Maße verarbeitet worden, so dass es einen so genannten Formgedächtniseffekt in zwei Richtungen aufweist. Eine Alternative für die Verwendung eines SMA-Materials mit einem Formgedächtniseffekt in zwei Richtungen umfasst die Verwendung eines Vorspannelements, um in dem Material beim Abkühlen eine Dehnung zu induzieren.
5 zeigt ein Aktuatorsystem für eine Vorrichtung 10, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet ist. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 32, das ein drehbares Element 34 umfasst, das in dem Gehäuse 32 an einer Achse 39 schwenkbar montiert ist. Das Gehäuse 32 umfasst Innen- bzw. Außenflächen 31, 33. Das drehbare Element 34 kann in der Innenfläche 31 des Gehäuses 32 eingeschlossen sein. Das Aktuatorsystem umfasst einen SMA-Linearaktuator 30, der elektrisch mit einem Aktivierungs-Controller 40 verbunden ist. Der SMA-Linearaktuator 30 ist mit einer Seite des drehbaren Elements 34 verbunden, und ein mechanisches Vorspannelement 44 ist mechanisch mit dem drehbaren Element 34 auf einer entgegengesetzten Seite relativ zu der Achse 39 gekoppelt. Der SMA-Linearaktuator 30 und das Vorspannelement 44 bringen entgegengesetzte Zugkräfte über einen Drehpunkt entsprechend der Achse 39 auf, was zu entgegengesetzten Drehmomentarmen führt. Ein Lagerückkopplungssensor 50 ist ausgestaltet, um die Lage der drehbaren Vorrichtung 34, z. B. eine Drehlage, zu überwachen. Der Aktivierungs-Controller 40 überwacht einen Signaleingang von dem Lagerückkopplungssensor 50 und erzeugt ein Aktivierungssignal V_CMD, das einen Einschaltstrom steuert, um den SMA-Linearaktuator 30 zu aktivieren.
Der SMA-Linearaktuator 30 umfasst einen Draht oder ein Kabel, der/das aus aktivem Material gefertigt ist, das ein SMA-Material umfassen kann. Ein erstes Ende 30A des SMA-Linearaktuators 30 ist mechanisch mit einem festen Ankerpunkt 37 an der Vorrichtung 10 gekoppelt. Ein zweites Ende 30B des SMA-Linearaktuators 30 ist mechanisch mit einem festen Ankerpunkt 35 an der drehbaren Vorrichtung 34 gekoppelt. Der SMA-Linearaktuator 30 induziert ein Drehmoment an der drehbaren Vorrichtung 34 relativ zu der Achse 39, wenn er aktiviert ist, was bewirkt, dass ein Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 rotiert. Alternative Ausführungsformen von aktiven Materialien umfassen elektroaktive Polymere (EAPs), piezoelektrische, magnetostriktive und elektrorestriktive Materialien. Es ist festzustellen, dass Elemente mit aktivem Material in einer breiten Vielfalt von Formen abhängig von der gewünschten Funktion der Vorrichtung und der von dem Element erforderlichen Aktivierungskraft genutzt werden können.
Der Aktivierungs-Controller 40 ist elektrisch mit dem SMA-Linearaktuator 30 an dem ersten Ende 30A und an dem zweiten Ende 30B angeschlossen und erzeugt das Aktivierungssignal V_CMD 79, das den Einschaltstrom steuert, um den SMA-Linearaktuator 30 zu aktivieren. In einer Ausführungsform fließt der Einschaltstrom, der durch das Aktivierungssignal V_CMD 79 gesteuert wird, durch den SMA-Linearaktuator 30 und bewirkt eine Temperaturänderung darin, um in dem SMA-Linearaktuator 30 eine Dehnung zu induzieren, was bewirkt, dass er das Ende 30B relativ zu dem ersten Ende 30A entweder physikalisch ausdehnt oder zurückzieht, wodurch das Drehmoment an der drehbaren Vorrichtung 34 induziert wird, um den festen Ankerpunkt 35 relativ zu dem festen Ankerpunkt 37 an der Vorrichtung 10 linear zu verschieben. Das Aktivierungssignal V_CMD 79 kann z. B. dazu verwendet werden, ein Gesamtbetrag eines elektrischen Stromes, der dem Einschaltstrom zugeordnet ist, zu steuern, oder einen durchschnittlichen oder RMS-Betrag des elektrischen Stromes, der dem Einschaltstrom zugeordnet ist, zu steuern, wenn der elektrische Strom pulsweitenmoduliert ist oder auf andere Weise alterniert. Es ist festzustellen, dass es andere Ausführungsformen gibt, um das Aktivierungssignal V_CMD 79 bereitzustellen und somit den Einschaltstrom zu steuern.
In einer Ausführungsform ist der Aktivierungs-Controller 40 elektrisch mit einer Schaltvorrichtung 41 verbunden, um den Einschaltstrom zu dem SMA-Linearaktuator 30 in Ansprechen auf das Aktivierungssignal V_CMD 79 zu steuern. Die Schaltvorrichtung 41 steuert den Einschaltstrom durch Steuern des elektrischen Stromflusses von einer Energiespeichervorrichtung 42, z. B. einer Batterie, zu dem ersten Ende 30A des SMA-Linearaktuators 30 an dem festen Ankerpunkt 37 über einen Kabelbaum. Wie es dargestellt ist, befindet sich die Schaltvorrichtung 41 in einem aktivierten Zustand. Die Schaltvorrichtung 41 kann irgendeine geeignete Form annehmen, einschließlich eine mechanische, elektromechanische Leistungsschaltvorrichtung oder Festkörpervorrichtung, z. B. IGBT- und MOSFET-Vorrichtungen.
Das Vorspannelement 44 ist mit der drehbaren Vorrichtung 34 verbunden und umfasst in einer Ausführungsform eine mechanische Federvorrichtung mit einem ersten und zweiten Ende 43 bzw. 45. Das erste Ende 43 ist mechanisch mit der drehbaren Vorrichtung 34 gekoppelt, und das zweite Ende 45 ist mechanisch an der Innenfläche 31 des Gehäuses 32 verankert.
Der Lagerückkopplungssensor 50 wird dazu verwendet, eine Lage der drehbaren Vorrichtung 34 zu überwachen, aus welcher eine vorhandene Lage (P_M), die dem Element 34A zugeordnet ist, ermittelt werden kann. Der Lagerückkopplungssensor 50 kann signaltechnisch mit dem Aktivierungs-Controller 40 verbunden sein. Der Lagerückkopplungssensor 50 kann in einer Ausführungsform ein Drehlagesensor sein, der an der Achse 39 angebracht ist, und kann ausgestaltet sein, um einen Drehwinkel der drehbaren Vorrichtung 34 zu messen. In einer Ausführungsform kann der Drehlagesensor 50 ein Potentiometer sein, das ausgestaltet ist, eine Rückkopplungslage zu liefern, und ist in das Gehäuse 32 der Vorrichtung 10 integriert. Alternativ können andere Rückkopplungssensoren einen Drehwinkel oder eine Linearbewegung oder einen elektrischen Widerstand durch den SMA-Linearaktuator 30 überwachen, um die gegenwärtige Lage zu erhalten. Andere Sensoren, die Signaleingänge in den Aktivierungs-Controller 40 liefern, umfassen einen Spannungsüberwachungssensor, um die Ausgangsspannung (V_B) der Energiespeichervorrichtung 42 zu überwachen, und einen Temperaturüberwachungssensor, um die Umgebungstemperatur (T_A) bei oder in der Nähe des SMA-Linearaktuators 30 zu überwachen.
Die drehbare Vorrichtung 34 rotiert um die Achse 39, wenn der SMA-Linearaktuator 30 das zweite Ende 30B relativ zu dem ersten Ende 30A in Ansprechen auf das Aktivierungssignal V_CMD 79 von dem Aktivierungs-Controller 40 linear verschiebt, wobei die Lage des Elements 34A verändert wird.
In der gezeigten Ausführungsform verschiebt der SMA-Linearaktuator 30 die drehbare Vorrichtung 34 an dem festen Ankerpunkt 35 linear. Die lineare Verschiebung an dem festen Ankerpunkt 35 bewirkt, dass die drehbare Vorrichtung 34 um die Achse 39 rotiert, wodurch eine Rotation des Elements 34A hervorgerufen wird. Es ist festzustellen, dass alternative Ausführungsformen eine lineare Bewegung von Vorrichtungen, die mit dem SMA-Linearaktuator 30 verbunden sind, und zugehörige Rotationen und Verschiebungen umfassen können.
Wenn der SMA-Linearaktuator 30 deaktiviert ist, übt das Vorspannelement 44 eine Vorspannkraft 94 auf die drehbare Vorrichtung 34 aus, wobei eine Spannung erzeugt wird, die dem SMA-Linearaktuator 30 eine Dehnung auferlegt und dadurch den SMA-Linearaktuator 30 streckt. Es ist festzustellen, dass, wenn der SMA-Linearaktuator 30 deaktiviert ist, der Schalter 41 ebenfalls deaktiviert ist und in einer offenen Stellung ist. Wenn der SMA-Linearaktuator 30 aktiviert ist, stellt der SMA-Linearaktuator 30 die auferlegte Dehnung, die dem Vorspannelement zugeordnet ist, wieder her und übt eine entgegengesetzte Kraft 96 auf das Vorspannelement 44 aus, wobei die Vorspannkraft 94 überwunden und die drehbare Vorrichtung 34 um die Achse 39 gedreht und das Element 34A gedreht oder geradlinig verschoben wird. Der Aktivierungs-Controller 40 ist ausgestaltet, um ein Bezugssignal oder ein Befehlssignal (P_C) zu empfangen und das Aktivierungssignal V_CMD 79 in Ansprechen auf das Bezugssignal und das Rückkopplungssignal, das die Ist-Lage (P_M), die dem Element 34A zugeordnet ist, angibt, zu erzeugen. Das Befehlssignal (P_C) kann eine vorbestimmte diskrete Lage, die dem Element 34A zugeordnet ist, z. B. geöffnet oder geschlossen, umfassen. Alternativ kann das Befehlssignal (P_C) eine lineare Lage, die dem Element 34A zugeordnet ist, z. B. eine prozentual geöffnete oder prozentual geschlossene Lage, umfassen. Das Befehlssignal (P_C) kann durch ein anderes Steuerschema erzeugt werden oder kann durch einen Bediener über eine Benutzerschnittstelle erzeugt werden. Das Befehlssignal (P_C) kann die Vorrichtung 10 in Ansprechen auf Fahrzeugbedingungen aktivieren oder deaktivieren. Nicht einschränkende Beispiele von Fahrzeugbedingungen, die das Befehlssignal (P_C) erzeugen, umfassen ein Türöffnungs- oder Türschließereignis und ein Heckklappenöffnungs- oder Heckklappenschließereignis.
Der Aktivierungs-Controller 40 vergleicht ein Ist-Lagerückkopplungssignal, das die Ist-Lage (P_M), die dem Element 34A zugeordnet ist, angibt, und das Befehlssignal (P_C) und erzeugt dementsprechend das Aktivierungssignal V_CMD 79. Das Aktivierungssignal V_CMD 79 wird dazu verwendet, einen Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg zu erzeugen, indem elektrische Leistung dorthin unter Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) oder Spannungsregelung gesteuert wird. Der Aktivierungs-Controller 40 kann einen Mikrocontroller umfassen, um ein Steuerschema auszuführen, und einen elektrischen Schaltkreis, um das Aktivierungssignal V_CMD 79 zu erzeugen, das an eine Leistungsstufe, z. B. einen PWM-Controller, übermittelt wird, um den Einschaltstrom, der durch den SMA-Linearaktuator 30 fließt, freizugeben und zu sperren. Eine Ableitung des Ist-Lagerückkopplungssignals nach der Zeit, die die Ist-Lage (P_M) angibt, kann für einen Überlastschutz und eine genaue Steuerung verwendet werden.
6 zeigt ein ausführliches schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Steuerkreises für den Aktivierungs-Controller 40, um die Lage einer Vorrichtung zu steuern, z. B. um die Lage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 zu steuern. Der Aktivierungs-Controller 40 umfasst einen Steuerkreis, um das Aktivierungssignal V_CMD 79 zu erzeugen und somit einen PWM-Generator 58 zu steuern, der den Einschaltstrom zu dem SMA-Linearaktuator 30 über eine Schaltvorrichtung 41 steuert. Alternativ umfasst der Aktivierungs-Controller 40 einen Steuerkreis, um das Aktivierungssignal V_CMD 79 zu erzeugen, welcher eine Spannungsreglervorrichtung umfasst, die den Einschaltstrom zu dem SMA-Linearaktuator 30 steuert.
Es wird ein Befehlssignal 71 erzeugt, das ein Befehlssignal sein kann, das einer Vorzugslage einer Vorrichtung, z. B. einer Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34, zugeordnet ist. Der Lagerückkopplungssensor 50 misst das Ist-Lagerückkopplungssignal 73, das in einen Signalverarbeitungsschaltkreis 93 eingegeben wird, aus welchem eine Ist-Lage (P_M) eines interessierenden Elements, z. B. die Lage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34, ermittelt wird. Der Signalverarbeitungsschaltkreis 93 überwacht auch Signaleingänge von einem Versorgungsspannungssensor 52 und einem Umgebungstemperatursensor 54, um ein Spannungspotential (V_B) 63 bzw. eine Umgebungstemperatur (T) 75 zu ermitteln.
Die Ist-Lage (P_M) und die Vorzugslage (P_C) (d. h. das Ist-Lagerückkopplungssignal 73 bzw. das Befehlssignal 71) werden unter Verwendung einer Differenzeinheit 51 verglichen, die eine Lagedifferenz oder ein Fehlersignal 77 ermittelt, das in einen Fehlerverstärker 72 eingegeben wird. Der Fehlerverstärker 72 kann einen PI-Regler oder Controller umfassen und erzeugt ein verstärktes Signal 81, das an einen Signalbegrenzer 74 übermittelt wird. Der Signalbegrenzer 74 legt dem verstärkten Signal 81 Grenzen auf, um das Steuersignal 76 zu erzeugen, wobei das Steuersignal 76 maximale und minimale Steuersignalwerte umfasst, die dem Spannungspotential (V_B) 63 und der Umgebungstemperatur (T) 75 zugeordnet sind. Ein Überlastschutzschema 91 überwacht das Steuersignal 76 im Kontext des Spannungspotentials (V_B) 63, das von der Energiespeichervorrichtung 42 ausgegeben wird, der Umgebungstemperatur (T) 75 und des Ist-Lagerückkopplungssignals 73, das die Ist-Lage (P_M) des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 angibt, um eine mechanische Überlastbedingung zu detektieren und einen Überlastschutz auszuführen und somit zu verhindern, dass ein Steuersignal befohlen wird, das den SMA-Linearaktuator 30 mechanisch überlasten kann. Ein abschließendes Steuersignal, d. h. das Aktivierungssignal V_CMD 79, umfasst ein Tastverhältnis-Steuersignal zum Steuern des SMA-Linearaktuators 30, das an einen Aktuator, z. B. den PWM-Generator 58 oder die zugeordnete Schaltvorrichtung 41, ausgegeben wird. Alternativ kann das Aktivierungssignal V_CMD 79, das das Spannungssteuersignal zum Steuern des SMA-Linearaktuators 30 umfasst, an einen Spannungsregler oder einen Stromregler ausgegeben werden. Ein beispielhaftes Überlastschutzschema wird anhand von 14 beschrieben.
7 ist ein schematisches Diagramm, das Details einer Ausführungsform eines Steuerkreises 38 zeigt, der von dem Aktivierungs-Controller 40 verwendet wird, um den Einschaltstrom zu steuern, der zu dem SMA-Linearaktuator 30 einschließlich dem Lagesensor 50 übertragen wird. Der Lagesensor 50 kann eine Potentiometervorrichtung sein, die ausgestaltet ist, um als eine Drehlage erfassende Vorrichtung zu arbeiten, wie es gezeigt ist. Der Steuerkreis 38 umfasst eine Linearkomparatorvorrichtung 102, die in einer Ausführungsform ein Operationsverstärker sein kann. Die Energiespeichervorrichtung 42 führt eine Ausgangsspannung (V_C) 83 zu, um dem Lagesensor 50 und der Linearkomparatorvorrichtung 102 elektrische Leistung zu liefern. Die steuerbare Ausgangsspannung (V_C) 83 kann 0 V DC sein, welche den Steuerkreis 38 deaktiviert, um den SMA-Linearaktuator 30 in einen ausgedehnten Zustand 800 mit einer entsprechenden Rotation des drehbaren Elements 34 zu steuern. Die steuerbare Ausgangsspannung (V_C) 83 kann 5 V DC oder ein anderer geeigneter Spannungspegel sein, um den Steuerkreis 38 zu aktivieren und somit den SMA-Linearaktuator 30 in einen zusammengezogenen Zustand 802 mit einer entsprechenden Drehung des drehbaren Elements 34 zu steuern.
Wenn die Energiespeichervorrichtung 42 die Ausgangsspannung (V_C) 83 steuert, um den Steuerkreis 38 zu aktivieren, wird elektrische Leistung an den SMA-Linearaktuator 30 geliefert, was bewirkt, dass er sich zusammenzieht. Der Lagesensor 50 erzeugt einen Signaleingang in den positiven (+) Eingang der Linearkomparatorvorrichtung 102. Ein Signaleingang in den negativen (–) Eingang der Linearkomparatorvorrichtung 102 ist eine kalibrierbare Bezugsspannung, die unter Verwendung einer Vorrichtung mit variablem Widerstand 108 eingestellt werden kann, die einen Spannungsteiler bildet. Es ist festzustellen, dass der Bezugsspannungseingang in den negativen (–) Eingang der Linearkomparatorvorrichtung 102 unter Verwendung anderer Vorrichtungen und Verfahren erzeugt werden kann. Die Bezugsspannung in den negativen (–) Eingang der Linearkomparatorvorrichtung 102 steuert den SMA-Linearaktuator 30 auf eine vorbestimmte Länge, die dem zurückgezogenen Zustand 802 zugeordnet ist und das drehbare Element 34 entsprechend rotiert, wenn der Steuerkreis 38 aktiviert ist, indem elektrische Leistung über die Energiespeichervorrichtung 42 geliefert wird. Der Komparator 102 erzeugt eine Ausgangsspannung, die dem Aktivierungssignal V_CMD 79 entspricht, die in einer Ausführungsform in einen optionalen Schaltkreistreiber 58 eingegeben werden kann. Der Signalbegrenzer 74, der in einer Ausführungsform in der Form einer Widerstandsvorrichtung vorliegt, ist elektrisch zwischen das zweite Ende 30B des SMA-Linearaktuators 30 und die Energiespeichervorrichtung 42 geschaltet. Es gibt einen Pull-Up-Widerstand 53, der elektrisch zwischen die Energiespeichervorrichtung 42 und den Ausgangs-Pin des Komparators 102 geschaltet ist.
Der SMA-Linearaktuator 30 umfasst ein erstes und zweites Ende 30A bzw. 30B, wobei das zweite Ende 30B mechanisch mit dem festen Ankerpunkt 35 an der drehbaren Vorrichtung 34 gekoppelt ist und das erste Ende 30A mechanisch an dem festen Ankerpunkt 37 an der Innenfläche des Gehäuses 32 verankert ist. Die Rückkopplungsspannung von dem Lagesensor 50 wird in den Komparator 102 eingegeben, wobei die Rückkopplungsspannung mit der Bezugsspannung verglichen wird. Die Komparatorvorrichtung 102 ist signaltechnisch mit dem optionalen Schaltkreistreiber 58 verbunden und erzeugt das Aktivierungssignal, um die Schaltvorrichtung 41 zu steuern und somit elektrische Leistung zu dem SMA-Linearaktuator 30 in Ansprechen auf das Aktivierungssignal V_CMD zu steuern. Der Komparator 102 ist ausgestaltet, um den Einschaltstrom und die zugeordnete Materialtemperatur und somit die Länge des SMA-Linearaktuators 30 zu steuern. Da die Rückkopplungsspannung von dem Lagesensor 50 dazu verwendet wird, die Länge des SMA-Linearaktuators 30 zu steuern, werden jegliche äußere Kräfte, wie Temperatur oder Luftströme, intern kompensiert. Solange im Betrieb die Rückkopplungsspannung von dem Lagesensor 50 kleiner als die Bezugsspannung ist, steuert das Aktivierungssignal V_CMD 79 die Schaltvorrichtung 41, um den Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg zu übertragen. Wenn die Rückkopplungsspannung von dem Lagesensor 50 größer als die Bezugsspannung ist, fällt das Aktivierungssignal V_CMD 79, das von dem Komparator 102 ausgegeben wird, auf Null, was dazu dient, die Schaltvorrichtung 41 zu deaktivieren und somit den Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg zu unterbrechen und zu beenden. Das drehbare Element 34 ist in der ersten Lage 800, die dem deaktivierten Zustand zugeordnet ist, und der zweiten Lage 802, die dem aktivierten Zustand zugeordnet ist, gezeigt, die in einer Ausführungsform der Bezugsspannung des Spannungsteilers 108 bei 0 V DC bzw. 5 V DC entsprechen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen die 8A und 8B ausführliche Ansichten von Spannung (σ), Dehnung (ε) und Dehnungswiederherstellung (ε_REC) an dem SMA-Aktuator 30, wenn der SMA-Aktuator 30 aktiviert und deaktiviert wird. Es ist festzustellen, dass 8A den deaktivierten SMA-Aktuator 30, d. h. im ausgedehnten Zustand 800 entspricht. 8B entspricht dem aktivierten SMA-Aktuator 30, d. h. im zusammengezogenen Zustand 802. Es ist festzustellen, dass der SMA-Aktuator 30 ein SMA-Material umfassen kann, das derart gewählt ist, dass die Umgebungs- oder Betriebstemperatur des SMA-Aktuators 30 kleiner als die Austenitanfangstemperatur des SMA-Materials ist. Wenn somit der SMA-Aktuator 30 deaktiviert ist und nicht elektrisch erwärmt ist, bleibt der SMA-Aktuator 30 in der Martensitphase und ist gegen versehentliche Betätigung aufgrund eines Anstiegs der Umgebungstemperatur geschützt.
Unter Bezugnahme auf 8A übt das Vorspannelement 44, wenn der SMA-Linearaktuator 30 deaktiviert ist, eine Vorspannkraft 94 auf die drehbare Vorrichtung 34 aus, wobei eine Spannung (σ) erzeugt wird, die dem SMA-Linearaktuator 30 eine Dehnung (ε) auferlegt und dadurch den SMA-Linearaktuator 30 in den ausgedehnten Zustand 800 streckt. Es ist festzustellen, dass, wenn der SMA-Linearaktuator 30 deaktiviert ist, der Schalter 41 ebenfalls deaktiviert ist und sich in einer offenen Stellung befindet. Es ist darüber hinaus festzustellen, dass der Lagerückkopplungssensor 50 das Ist-Lagerückkopplungssignal misst, das in den Signalverarbeitungsschaltkreis 93 eingegeben wird und aus dem die Ist-Lage (P_M) 73 des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 ermittelt wird.
Unter Bezugnahme auf 8B, stellt der SMA-Aktuator, wenn der SMA-Aktuator 30 aktiviert ist, die auferlegte Dehnung (ε_REC), die dem Vorspannelement zugeordnet ist, wieder her und übt die entgegengesetzte Kraft 96 auf das Vorspannelement 44 aus, wobei die Vorspannkraft 94 überwunden wird und die drehbare Vorrichtung 34 um die Achse 39 gedreht und das Element 34A gedreht oder linear verschoben wird. Es ist festzustellen, dass der Lagerückkopplungssensor 50 das Ist-Lagerückkopplungssignal misst, das in den Signalverarbeitungsschaltkreis 93 eingegeben wird, aus welchem die Ist-Lage (P_M) 73 des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 ermittelt wird.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen die 9–11 verschiedene Steuerschemata, die dazu verwendet werden, die Entwicklung einer Überlastbedingung in dem SMA-Linearaktuator 30 zu detektieren, wenn ein hoher Einschaltstrompegel über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg angelegt wird, um für eine Betätigung über eine Zeitdauer zu sorgen, indem elektrische Leistung dorthin unter Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM), Stromregelung oder Spannungsregelung gesteuert wird.
Es ist festzustellen, dass es Zeit dauert, um den SMA-Linearaktuator 30 zu erwärmen, bevor der Aktuator beginnt, seine Lage zu ändern oder irgendeine Rückkopplungsabweichung auftritt. Diese Anfangserwärmungszeit variiert. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt die Anfangserwärmungszeit ungefähr eine Sekunde. Während dieser Dauer kann der Fehler groß sein und die Rückkopplungsabweichung ist gleich Null. Da es unerwünscht ist, die Überlast während der Erwärmungsperiode auszulösen, wird eine Anfangsverzögerungsperiode benutzt, in der ein Fehler oder eine Rückkopplungsabweichung gemessen wird. Die Anfangsverzögerungsperiode kann ausgestaltet sein, um zuzulassen, dass Restwärme über den eingeschalteten Linearaktuator hinweg abnimmt, wodurch eine falsche Überlastbedingungsdetektion aufgrund einer niedrigen Rückkopplungsabweichung verringert wird. Die Anfangsverzögerungsperiode kann variabel gewählt werden, was einschließt, dass eine längere Anfangsverzögerungsperiode gewählt wird, wenn im Wesentlichen keine Restwärme über den Linearaktuator hinweg zurückgehalten wird, bevor eingeschaltet wird, und eine kürzere Anfangsverzögerungsperiode gewählt wird, wenn Restwärme über den Linearaktuator hinweg vor dem Einschalten zurückgehalten wird.
Ausführungsformen, die in den Steuerschemata 100 und 200 (9 bzw. 10) in Betracht gezogen werden, umfassen, dass ein Überlastschutzschema ausgeführt wird, wenn eine Überlastbedingung detektiert wird. Es ist zu verstehen, dass das Detektieren von Überlastbedingung auf vordefinierten Fenstern beruhen kann, bei denen eine Detektion einer Überlastbedingung für eine festgelegte Häufigkeit innerhalb eines Fensters erfüllt sein muss. Gleichermaßen kann ein sich bewegendes Fenster verwendet werden, wenn eine jede der Abtastungen in einem Fenster Überlastbedingungskriterien erfüllt, wobei die Abtastungen, die Überlastbedingungskriterien erfüllen, in dem Aktivierungs-Controller 40 aufgezeichnet werden. Der Zählwert wird auf der Basis der ältesten und der jüngsten Abtastungen aktualisiert. Das Überlastschutzschema kann ausgeführt werden, wenn die Überlastbedingung eine festgelegte Häufigkeit in dem sich bewegenden Fenster erfüllt. Alternativ können Überlastbedingungen auf eine zeitbasierte Weise ohne Benutzung vordefinierter Fenster detektiert werden.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 9 detektiert ein Steuerschema 100 eine Überlastbedingung, indem eine Lagerückkopplungsabweichung auf der Basis der Differenz zwischen dem Ist-Lagerückkopplungssignal 73 und einem vorhergehenden Lagerückkopplungssignal überwacht wird, und das Fehlersignal 77 auf der Basis der Differenz zwischen dem Ist-Lagerückkopplungssignal 73 (z. B. eine Ist-Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34) und dem Befehlssignal 71 (z. B. eine Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34) überwacht wird. Wie es zuvor erwähnt wurde, ist das Fehlersignal 77 ein Eingangssignal, das bei der Erzeugung des Aktivierungssignals V_CMD 79 benutzt wird und ein Spannungspegelsteuersignal oder pulsweitenmodulierte Signalpulse zum Steuern des SMA-Linearaktuators 30 umfasst. Wie es zuvor erwähnt wurde, erhöht der Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg die Temperatur über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg, um die Länge des SMA-Linearaktuators 30 zu steuern und somit das Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in eine Vorzugslage zu bewegen.
Bei den Blöcken 101 bzw. 102 beginnt das Steuerschema 100 bzw. es wird ein Fensterzeitzähler erhöht. Der Fensterzeitzähler wird mit einem Fensterzeit-Schwellenwert bei Entscheidungsblock 103 verglichen. Wenn der Ruhezeitzähler größer als der Fensterzeit-Schwellenwert ist, werden ein Überlastzeitzähler und der Fensterzeitzähler bei Block 104 auf Null zurückgesetzt, bevor zu Entscheidungsblock 169 fortgefahren wird. Wenn der Fensterzeitzähler kleiner als der Fensterzeitzähler-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 100 zu Block 169 fort, bei dem die Lagerückkopplungsabweichung auf der Basis des Ist-Lagerückkopplungssignals 73 und des vorhergehenden Lagerückkopplungssignals überwacht wird. Der Fensterzeit-Schwellenwert wird als eine Zeitdauer gewählt, wenn Anfangswerte und -parameter, die erforderlich sind, um eine Überlastbedingung zu überwachen und zu detektieren, zurückgesetzt werden. Beispielsweise können der Überlastzeitzähler und der Fensterzeitzähler jede Sekunde zurückgesetzt werden. Unter Bezugnahme auf Entscheidungsblock 170 wird die Lagerückkopplungsabweichung mit einem Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert verglichen. Wenn das Lagerückkopplungsabweichungssignal größer als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, endet das Steuerschema 100 bei Block 199, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn das Lagerückkopplungsabweichungssignal kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema zu Block 173 fort, bei dem das Fehlersignal 77 überwacht wird. Es ist zu verstehen, dass, wenn die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, ist die Änderung der Ist-Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 während der Aktivierung des SMA-Linearaktuators zu langsam, was eine Blockierung oder Unterbrechung einer Aktivierung des SMA-Linearaktuators 30 anzeigt. Diese Blockierung oder Unterbrechung der Aktivierung des SMA-Linearaktuators 30 kann das Ergebnis einer Überlastbedingung aufgrund des zu lange angelegten Einschaltstromes über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg sein. Der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert kann abhängig von einer gewünschten Aktivierungszeit variabel sein, um das bewegbare Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in die Vorzugslage zu bewegen. Es ist ferner zu verstehen, dass der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert einen Bereich von zulässigen Grenzen umfassen kann, der das Auswählen einer unteren Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwertgrenze, wenn die gewünschte Aktivierungszeit zum Bewegen des bewegbaren Elements lang ist, und das Auswählen einer oberen Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwertgrenze, wenn die gewünschte Aktivierungszeit zum Bewegen des bewegbaren Elements kurz ist, umfasst. Unter Bezugnahme auf Entscheidungsblock 174 wird das Fehlersignal 77 mit einem Fehlerschwellenwert verglichen. Wenn das Fehlersignal 77 kleiner als der Fehlerschwellenwert ist, endet das Steuerschema 100 bei Block 199, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn das Fehlersignal 77 größer als der Fehlerschwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 100 zu Block 177 fort, bei dem der Überlastzeitzähler erhöht wird. Der Fehlerschwellenwert wird als ein annehmbarer oder tolerierbarer Fehler auf der Basis der Differenz zwischen dem Ist-Lagerückkopplungssignal 73 (z. B. eine Ist-Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34) und dem Befehlssignal 71 (z. B. eine Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung) gewählt. Beispielsweise kann das Befehlssignal 71 eine Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 befehlen, um zu einem Drehwinkel von 60 Grad zu drehen, wohingegen das Ist-Lagerückkopplungssignal 73 nur angibt, dass die Ist-Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 55 Grad beträgt, was zu einem Fehlersignal 77 von 5 Grad führt. Wenn der Fehlerschwellenwert als 4 Grad gewählt wäre, wäre das Fehlersignal 77 größer als der Fehlerschwellenwert, was eine mögliche Überlast angibt. Es ist festzustellen, dass der Fehlerschwellenwert einen Bereich von zulässigen Grenzen umfassen kann, der das Wählen einer unteren Schwellenwertgrenze, um im Wesentlichen eine verfrühte Detektion einer Überlastbedingung zu verringern, und das Wählen einer oberen Schwellenwertgrenze, um die Vorzugslage des bewegbaren Elements im Wesentlichen anzupassen, umfasst.
Unter Bezugnahme auf Entscheidungsblock 178 wird der Überlastzeitzähler mit einem Überlastzeit-Schwellenwert verglichen. Der Überlastzeit-Schwellenwert ist als eine ausreichende Zeitdauer gewählt, um eine Überlastbedingung zu detektieren, wenn das Steuerschema 100 ermittelt hat, dass die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert (z. B. Block 170) und das Fehlersignal 77 größer als der Fehlerschwellenwert (z. B. Block 174) häufig genug in der Fensterzeitperiode aufgetreten sind. Der Überlastzeit-Schwellenwert kann variabel sein und auf der Basis einer Überlast-Lastwechsellebensdauer und einer Betriebs-Lastwechsellebensdauer, die dem Material des SMA-Linearaktuators 30 zugeordnet sind, gewählt sein. Wenn der Überlastzeitzähler kleiner als der Überlastzeit-Schwellenwert ist, endet das Steuerschema 100 bei Block 199, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn der Überlastzeitzähler größer als der Überlastzeit-Schwellenwert ist, wird eine Überlastbedingung detektiert, und ein Überlastschutz (d. h. das in 12 gezeigte Überlastschutzschema 600) kann benutzt werden, um die Entwicklung der Überlastbedingung in dem SMA-Linearaktuator 30 zu verhindern. Um mit anderen Worten eine Überlastbedingung zu detektieren, muss innerhalb der Fensterzeitdauer eine Zahl vorbestimmter Häufigkeiten (d. h. Fenster) die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert sein, und das Fehlersignal 77 muss größer als der Fehlerschwellenwert sein.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 10 detektiert das Steuerschema 200 eine Überlastbedingung, indem eine Lagerückkopplungsabweichung auf der Basis der Differenz zwischen dem Ist-Lagerückkopplungssignal 73 und einem vorhergehenden Lagerückkopplungssignal überwacht wird, und das Steuersignal 76 auf der Basis des Ist-Lagerückkopplungssignals 73 (z. B. eine Ist-Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34) und des Befehlssignals 71 (z. B. einer Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34) überwacht werden. Wie es zuvor erwähnt wurde, ist das Steuersignal 76 ein Eingangssignal, das von dem Signalbegrenzer 74 erzeugt und bei der Erzeugung des Aktivierungssignals V_CMD 79 benutzt wird, das ein Spannungspegelsteuersignal oder pulsweitenmodulierte Signalpulse zum Steuern des SMA-Linearaktuators 30 umfasst. Das Steuersignal 76 umfasst ferner maximale und minimale Steuersignalwerte, die dem Spannungspotential (V_B) 63 und der Umgebungstemperatur (T) 75 zugeordnet sind. Wie es zuvor erwähnt wurde, wird die Umgebungstemperatur (T) 75 bei oder im Wesentlichen nahe bei dem SMA-Linearaktuator gemessen, und das Spannungspotential V_B 63 entspricht der elektrischen Energiespeichervorrichtung zum Zuführen des Einschaltstroms zum Steuern des SMA-Linearaktuators 30.
Das Steuerschema 200 startet, und ein Fensterzeitzähler wird bei den Blöcken 201 bzw. 202 erhöht. Der Fensterzeitzähler wird mit einem Fensterzeit-Schwellenwert bei Entscheidungsblock 203 verglichen. Wenn der Fensterzeitzähler größer als der Fensterzeit-Schwellenwert ist, dann werden der Fensterzeitzähler und ein Überlastzeitzähler bei Block 204 auf Null zurückgesetzt, bevor zu Entscheidungsblock 269 fortgefahren wird. Wenn der Fensterzeitzähler kleiner als der Fensterzeit-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 200 zu Block 269 fort, bei dem die Lagerückkopplungsabweichung auf der Basis des Ist-Lagerrückkopplungssignals 73 und des vorhergehenden Lagerückkopplungssignals überwacht wird. Der Fensterzeit-Schwellenwert ist als eine Zeitdauer gewählt, wenn Anfangswerte und -parameter, die zum Überwachen und Detektieren einer Überlastbedingung erforderlich sind, zurückgesetzt werden. Zum Beispiel können der Überlastzeitzähler und der Fensterzeitzähler jede Sekunde zurückgesetzt werden. Unter Bezugnahme auf Entscheidungsblock 270 wird die Lagerrückkopplungsabweichung mit einem Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert verglichen. Wenn die Lagerückkopplungsabweichung größer als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, endet das Steuerschema 200 bei Block 299, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema zu Entscheidungsblock 276 fort, bei dem das Steuersignal 76 überwacht und mit einem Steuersignal-Schwellenwert verglichen wird. Es ist zu verstehen, dass, wenn die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, die Änderung der vorgegebenen Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 während der Aktivierung des SMA-Linearaktuators zu langsam ist, was eine Blockierung oder Unterbrechung der Aktivierung des SMA-Linearaktuators 30 anzeigt. Diese Blockierung oder Unterbrechung der Aktivierung des SMA-Linearaktuators 30 kann das Ergebnis einer Überlastbedingung aufgrund zu lange des angelegten Einschaltstromes über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg sein. Der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert kann abhängig von einer gewünschten Aktivierungszeit variabel sein, um das bewegbare Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in die Vorzugslage zu bewegen. Es ist ferner zu verstehen, dass der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert einen Bereich zulässiger Grenzen umfassen kann, die das Wählen einer unteren Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwertgrenze, wenn die gewünschte Aktivierungszeit zum Bewegen des Elements 34A lang ist, und das Wählen einer oberen Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwertgrenze, wenn die gewünschte Aktivierungszeit zum Bewegen des Elements 34A kurz ist, umfasst. Wenn das Steuersignal 76 kleiner als der Steuersignal-Schwellenwert ist, endet das Steuerschema 200 bei Block 299, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn das Steuersignal 76 größer als der Steuersignal-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema zu Block 277 fort, bei dem der Überlastzeitzähler erhöht wird. Der Steuersignal-Schwellenwert ist als eine Grenze für ein annehmbares Steuersignal 76 zum Erzeugen des Aktivierungssignals V_CMD zum Steuern des SMA-Linearaktuators gewählt. Der Steuersignal-Schwellenwert kann einen Bereich zulässiger Grenzen umfassen, der das Wählen einer unteren Schwellenwertgrenze, um eine vorzeitige Detektion einer Überlastbedingung im Wesentlichen zu verringern, und das Wählen einer oberen Schwellenwertgrenze, um sich an die Vorzugslage des bewegbaren Elements anzupassen, umfasst.
Unter Bezugnahme auf Entscheidungsblock 278 wird der Überlastzeitzähler mit einem Überlastzeit-Schwellenwert verglichen. Der Überlastzeit-Schwellenwert ist als eine ausreichende Zeitdauer gewählt, um eine Überlastbedingung zu detektieren, wenn das Steuerschema 200 eine vorbestimmte Häufigkeit (z. B. Fenster) in der Fensterperiode ermittelt hat, dass die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist (z. B. Block 270) und das Steuersignal 76 größer als der Steuersignal-Schwellenwert ist (z. B. Block 276). Der Überlastzeit-Schwellenwert kann variabel sein und auf der Basis einer Überlast-Lastspiellebensdauer und Betriebs-Lastspiellebensdauer, die dem Material des SMA-Linearaktuators 30 zugeordnet sind, gewählt sein. Wenn der Überlastzeitzähler kleiner als der Überlastzeit-Schwellenwert ist, endet das Steuerschema 200 bei Block 299, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn der Überlastzeitzähler größer als der Überlastzeit-Schwellenwert ist, wird eine Überlastbedingung detektiert, und ein Überlastschutz (z. B. das in 12 gezeigte Überlastschutzschema 600) kann benutzt werden, um die Entwicklung der Überlastbedingung in dem SMA-Linearaktuator 30 zu verhindern. Um mit anderen Worten eine Überlastbedingung zu detektieren, muss eine Zahl vorbestimmter Häufigkeiten (z. B. Fenster) in der Fensterzeitperiode die Lagerückkopplungsabweichung kleiner als der Lagerückkopplungsabweichungs-Schwellenwert sein, und das Steuersignal 76 muss größer als der Steuersignal-Schwellenwert sein.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 11 kann ein Steuerschema 300 eine Überlastbedingung detektieren, indem der Integrationswert des Steuersignals 76 über eine Zeitdauer überwacht wird, wobei das Steuersignal 76 durch den Spannungsbegrenzer 74 erzeugt wird und maximale und minimale Steuersignalwerte umfasst, die dem Spannungspotential (V_B) und der Umgebungstemperatur (T) zugeordnet sind. Alternativ kann das Steuerschema 300 eine Überlastbedingung detektieren, indem der Integrationswert des Absolutwerts des Fehlersignals 77 über eine Zeitdauer überwacht wird. Wie es zuvor erwähnt wurde, beruht das Fehlersignal 77 auf dem Befehlssignal 71 (z. B. eine Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34) und dem Ist-Lagerückkopplungssignal (z. B. eine Ist-Lage P_M des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34). Hier wird die Integration des Steuersignals 76 über eine Zeitdauer besprochen. Bei den Blöcken 301 bzw. 302 startet das Steuerschema 300 bzw. es wird der Rücksetzzeitzähler erhöht. Der Rücksetzzeitzähler wird mit einem Fensterzeit-Schwellenwert bei Entscheidungsblock 303 verglichen. Wenn der Rücksetzzeitzähler größer als der Rücksetzzeit-Schwellenwert ist, werden ein Überlastzeitzähler, der Rücksetzzeitzähler und der Integrationswert des Signals (z. B. Steuersignal 76 oder Fehlersignal 77) bei Block 304 auf Null zurückgesetzt, bevor zu Block 376 fortgefahren wird. Wenn der Rücksetzzeitzähler kleiner als der Rücksetzzeit-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 300 zu Block 376 fort, bei dem der Integrationswert des Steuersignals 76 von dem Überlastzeitzähler gleich Null überwacht wird. Der Rücksetzzeit-Schwellenwert ist als eine Zeitdauer gewählt, wenn Anfangswerte und -parameter, die erforderlich sind, um eine Überlastbedingung zu überwachen und zu detektieren, zurückgesetzt werden. Zum Beispiel können der Überlastzeitzähler, der Integrationswert und der Fensterzeitzähler alle drei Sekunden zurückgesetzt werden. Das Integrieren des Signals (z. B. Steuersignal 76 oder Fehlersignal 77) umfasst, dass die gesamte akkumulierte Energie über eine Integrationsperiode ermittelt wird. Bei Entscheidungsblock 370 werden der Integrationswert des Signals und ein Integrationsschwellenwert verglichen. Wenn der Integrationswert des Steuersignals 76 größer als der Integrationsschwellenwert ist, wird die Überlastbedingung detektiert, und ein Überlastschutzsteuerschema (z. B. das in 12 gezeigte Überlastschutzschema 600) wird laufen gelassen, um die Entwicklung der Überlastbedingung in dem SMA-Linearaktuator 30 zu verhindern. Wenn der Integrationswert des Steuersignals 76 (oder des Fehlersignals 77) kleiner als der Integrationsschwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 300 zu Block 377 fort, bei dem der Überlastzeitzähler erhöht wird. Unter Bezugnahme auf Entscheidungsblock 378 wird der Überlastzeitzähler mit einem Überlastzeit-Schwellenwert verglichen. Wenn der Zeitzähler kleiner als der Überlastzeit-Schwellenwert ist, endet das Steuerschema 300 bei Block 399, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn der Zeitzähler größer als der Überlastzeit-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 300 zu Block 380 fort, bei dem die Differenz zwischen dem Integrationswert des Signals und dem Steuerschwellenwert berechnet wird, bevor das Steuerschema bei Block 399 endet. Der Überlastzeit-Schwellenwert kann variabel sein und auf der Basis der Überlast-Lastspiellebensdauer und der Betriebs-Lastspiellebensdauer, die dem Material des SMA-Linearaktuators 30 zugeordnet sind, gewählt sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in 12 ein beispielhaftes Überlastschutzsteuerschema 600 veranschaulicht. Wenn das Auftreten einer Überlastbedingung des SMA-Linearaktuators 30 durch irgendeines der in den 9–11 beschriebenen Steuerschemata detektiert wird, ist das Überlastschutzsteuerschema 600 ausgestaltet, zu planen, zu verhindern, dass dem Linearaktuator ein Aktivierungssignal V_CMD 79 befohlen wird, das den SMA-Linearaktuator 30 elektrisch überlasten kann. Es ist festzustellen, dass, wenn eine Überlastbedingung von irgendeinem der Steuerschemata 100, 200 und 300 detektiert wird, die Überlastbedingung in dem Speicher des Aktivierungs-Controllers 40 aufgezeichnet werden kann. Der Speicher kann flüchtig sein, wobei kein Ruhen oder Ausschalten geschehen wird, oder kann nicht flüchtig sein. Der Speicher in dem Controller 40 ist ferner ausgestaltet, eine Zahl von Überlastzyklen, die Zahl von Zyklen, die letzten Überlastlagen, die letzte Betätigungszeit und ob eine Überlastbedingung während einer vorhergehenden Aktivierung detektiert wurde, zu speichern. Darüber hinaus kann der Controller 40 ausgestaltet sein, mit dem Lagerückkopplungssensor 50 zu kommunizieren, wobei eine Ableitung für eine Überlast und eine genaue Steuerung bezüglich einer Geschwindigkeitssteuerung und des Aufrechterhaltens eines Profils der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeitsbedingungen, ohne darauf beschränkt zu sein, gelesen werden kann.
Unter Bezugnahme auf Block 601 beginnt das Überlastschutzsteuerschema 600 im Anschluss an die Deaktivierung einer Überlastbedingung (d. h. Steuerschemata 100, 200 und 300). Bei Entscheidungsblock 603 wird eine Rücksetzzeit mit einem Rücksetzzeit-Schwellenwert verglichen. Es ist festzustellen, dass die Rücksetzzeit periodisch jedes Mal dann inkrementiert wird, bevor der Aktivierungs-Controller 40 das Überlastschutzsteuerschema 600 ausführt, selbst wenn keine Überlastbedingung detektiert wird. Das Zählen beginnt das erste Mal, wenn der Aktivierungs-Controller 40 das Überlastschutzsteuerschema 600 ausführt. Alternativ kann das Zählen des Rücksetzzeitzählers starten, nachdem eine vorbestimmte Zahl von Überlastbedingungen detektiert worden ist. Der Rücksetzzeit-Schwellenwert weist einen viel größeren Wert als der oben diskutierte Fensterzeit-Schwellenwert auf. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt der Rücksetzzeit-Schwellenwert 30 Sekunden. Wenn die Rücksetzzeit größer als der Rücksetzzeit-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 600 zu Block 604 fort, bei dem die Rücksetzzeit und ein Überlastzykluszähler auf Null zurückgesetzt werden und der SMA-Linearaktuator 30 eingeschaltet wird, bevor zu Block 605 fortgeschritten wird. Wenn die Rücksetzzeit kleiner als der Rücksetzzeit-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 600 direkt zu Block 605 und 606 fort, bei denen ein Überlast-Flag-Bit, das von den Steuerschemata 100, 200 oder 300 gesetzt wird, geprüft wird. Wenn bei Block 606 keine Überlastbedingung detektiert wird, schreitet das Steuerschema zu Block 699 fort, da keine Überlastbedingung detektiert worden ist. Wenn bei Block 606 eine Überlastbedingung detektiert wird, schreitet das Steuerschema zu Block 608 fort, bei dem die detektierte Überlastbedingung gespeichert und aufgezeichnet wird (d. h. der Aktivierungs-Controller 40). Es ist zu verstehen, dass bei Block 608 die Zahl von detektierten Überlastbedingungszyklen in der Rücksetzzeitdauer als eine angesammelte Summe von Überlastbedingungszyklen gespeichert wird. Beispielsweise wird jedes Mal dann, wenn eine Überlastbedingung innerhalb der Fensterzeitdauer detektiert wird, die Überlastbedingung als ein einziger Überlastbedingungszyklus aufgezeichnet. Die Zahl von Überlastbedingungszyklen wird mit einem Überlastzyklus-Schwellenwert bei Entscheidungsblock 610 verglichen. Wenn die Zahl von Überlastbedingungszyklen größer als oder gleich wie der Überlastzyklus-Schwellenwert bei Entscheidungsblock 610 ist, wird der SMA-Linearaktuator 30 bei Block 612 vollständig abgeschaltet. Wenn die Zahl von Überlastbedingungszyklen kleiner als der Überlastzyklus-Schwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 600 zu Block 614 fort, bei dem der SMA-Linearaktuator 30 momentan während der Deaktivierungsperiode ausgeschaltet und im Anschluss bei Block 616, nachdem die Deaktivierungsperiode verstrichen ist, eingeschaltet wird. Es ist zu verstehen, dass das momentane Ausschalten den SMA-Linearaktuator 30 während der Deaktivierungsperiode abkühlt und somit zugelassen wird, dass die Blockierung freigegeben wird. Nach dem Einschalten bei Entscheidungsblock 616 schreitet das Steuerschema 600 zurück zu Entscheidungsblock 603 fort. Es ist festzustellen, dass, wenn die Zahl von Überlastbedingungszyklen nicht zumindest der Überlastzyklus-Schwellenwert ist, der SMA-Linearaktuator 30 abgeschaltet und neu eingeschaltet wird, wobei Steuerschemata (z. B. 100, 200 und 300) kontinuierlich während jedes nachfolgenden Zyklus angewandt werden, um eine Überlastbedingung zu detektieren.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Überlastschutzsteuerschema 600 werden andere Ausführungsformen in Betracht gezogen. Eine Ausführungsform, die in Betracht gezogen wird, um zu verhindern, dass die Überlastbedingung den SMA-Linearaktuator 30 beschädigt, ist es, einfach den SMA-Linearaktuator 30 sofort auszuschalten. Eine zweite Ausführungsform, die in Betracht gezogen wird, ist, den Strom zu dem SMA-Linearaktuator 30 momentan zu unterbrechen (d. h. den SMA-Linearaktuator 30 auszuschalten) und nach einer Deaktivierungsperiode, während der SMA-Linearaktuator 30 ausgeschaltet ist, den SMA-Linearaktuator 30 einzuschalten. Das Ausschalten des SMA-Linearaktuators 30 bewirkt, dass zugelassen wird, dass sich der SMA-Linearaktuator 30 beträchtlich abkühlt. Das Abkühlen des SMA-Linearaktuators 30 verhindert den Aufbau einer Blockierung an dem SMA-Linearaktuator 30, die zu einer Beschädigung führen kann. Wenn die Überlastbedingung noch nach mehreren Zyklen eines Einschaltens und Ausschaltens des SMA-Linearaktuators 30 detektiert wird, kann der SMA-Linearaktuator 30 vollständig für die Rücksetzzeitperiode ausgeschaltet werden, wonach die vorhergehende Abfolge neu versucht werden kann.

Claims

Verfahren zum Detektieren einer mechanischen Überlastbedingung eines eingeschalteten Linearaktuators (30) und zum Vorsehen eines mechanischen Überlastschutzschemas, um zu verhindern, dass dem Linearaktuator (30) ein Aktivierungssignal befohlen wird, das den Linearaktuator (30) mechanisch überlasten kann, wenn die mechanische Überlastbedingung detektiert wird, das umfasst, dass: eine Rückkopplungsabweichung eines bewegbaren Elements (34, 34A), das dem Linearaktuator (30) zugeordnet ist, überwacht wird, was umfasst, dass ein Ist-Rückkopplungssignal des bewegbaren Elements (34, 34A) überwacht wird, ein vorhergehendes Rückkopplungssignal des bewegbaren Elements (34, 34A) überwacht wird, das Ist-Rückkopplungssignal und das vorhergehende Rückkopplungssignal verglichen werden, und die Rückkopplungsabweichung auf der Basis des Vergleichs ermittelt wird; die Rückkopplungsabweichung mit einem Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert verglichen wird; ein Eingangssignal, das dem Aktivierungssignal zum Steuern des Linearaktuators (30) zugeordnet ist, überwacht wird; das Eingangssignal mit einem Eingangssignal-Schwellenwert verglichen wird; und die mechanische Überlastbedingung detektiert wird und das mechanische Überlastschutzschema vorgesehen wird, wenn die Rückkopplungsabweichung kleiner als der Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist und das Eingangssignal größer als der Eingangssignal-Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen des Ist-Rückkopplungssignals des bewegbaren Elements (34, 34A) umfasst, dass eine Ist-Lage des bewegbaren Elements (34, 34A) überwacht wird, und das Überwachen des vorhergehenden Rückkopplungssignals des bewegbaren Elements (34, 34A) umfasst, dass eine vorhergehende Lage des bewegbaren Elements (34, 34A) während eines nachfolgenden Aktivierungszyklus überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Ist-Lage einer Drehlage und/oder einem Drehwinkel und/oder einer linearen Bewegung durch das bewegbare Element (34, 34A) und/oder einem elektrischen Widerstand des Linearaktuators (30) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen des Eingangssignals, das dem Aktivierungssignal zum Steuern des Linearaktuators (30) zugeordnet ist, umfasst, dass: ein Befehlssignal, das eine Vorzugslage des bewegbaren Elements (34, 34A) angibt, überwacht wird; das Ist-Rückkopplungssignal, das eine Ist-Lage des bewegbaren Elements (34, 34A) angibt, überwacht wird; das Befehlssignal und das Ist-Rückkopplungssignal verglichen werden; und ein Fehlersignal auf der Basis des Vergleichs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vergleichen des Eingangssignals mit dem Eingangssignal-Schwellenwert umfasst, dass: das Fehlersignal mit einem Fehlerschwellenwert verglichen wird; ein Überlastzeitzähler überwacht wird; der Überlastzeitzähler mit einem Überlastzeitzähler-Schwellenwert verglichen wird; und die mechanische Überlastbedingung detektiert wird, wenn die Rückkopplungsabweichung kleiner als der Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, das Fehlersignal größer als der Fehlerschwellenwert ist, und der Überlastzeitzähler den Überlastzeitzähler-Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen des Eingangssignals, das dem Aktivierungssignal zum Steuern des Linearaktuators (30) zugeordnet ist, umfasst, dass: ein Befehlssignal, das eine Vorzugslage des bewegbaren Elements (34, 34A) angibt, überwacht wird; das Ist-Rückkopplungssignal, das eine Ist-Lage des bewegbaren Elements (34, 34A) angibt, überwacht wird; das Befehlssignal mit dem Ist-Rückkopplungssignal verglichen wird; ein verstärktes Signal auf der Basis der Anwendung einer PI-Regelung auf den Vergleich des Befehlssignals mit dem Ist-Rückkopplungssignal ermittelt wird; eine Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem Linearaktuator (30) und ein Spannungspotential einer elektrischen Energiespeichervorrichtung, die benutzt wird, um einen Einschaltstrom über den Linearaktuator (30) hinweg während Perioden einer Aktivierung im Ansprechen auf das Aktivierungssignal zu liefern, überwacht werden; und ein Steuersignal auf der Basis des verstärkten Signals, der Umgebungstemperatur und des Spannungspotentials ermittelt wird, wobei das Steuersignal maximale und minimale Werte, die dem Spannungspotential und der Umgebungstemperatur zugeordnet sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Vergleichen des Eingangssignals mit dem Eingangssignal-Schwellenwert umfasst, dass: das Steuersignal mit einem Steuersignal-Schwellenwert verglichen wird; ein Überlastzeitzähler überwacht wird; der Überlastzeitzähler mit einem Überlastzeitzähler-Schwellenwert verglichen wird; und die mechanische Überlastbedingung detektiert wird, wenn die Rückkopplungsabweichung kleiner als der Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist, das Steuersignal größer als der Steuersignal-Schwellenwert ist, und der Überlastzeitzähler den Überlastzeitzähler-Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuersignal eine Pulsweitenmodulation oder eine Stromregelung oder eine Spannungsregelung angibt, die den Einschaltstrom über den Linearaktuator (30) hinweg während Perioden einer Aktivierung in Ansprechen auf das Aktivierungssignal steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektieren der mechanischen Überlastbedingung und das Vorsehen des mechanischen Überlastschutzschemas, wenn die Rückkopplungsabweichung kleiner als der Rückkopplungsabweichungs-Schwellenwert ist und das Eingangssignal größer als der Eingangssignal-Schwellenwert ist, umfasst, dass der Linearaktuator (30) sofort ausgeschaltet wird, wodurch der Linearaktuator (30) abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass eine Anfangsverzögerungsperiode vor dem Überwachen der Rückkopplungsabweichung des bewegbaren Elements (34, 34A), das dem Linearaktuator (30) zugeordnet ist, überwacht wird, wobei die Anfangsverzögerungsperiode ausreicht, um zuzulassen, dass Restwärme über den eingeschalteten Linearaktuator (30) hinweg abnimmt, wodurch eine falsche Überlastbedingungsdetektion aufgrund einer niedrigen Rückkopplungsabweichung verringert wird.