DE102010024703B4

DE102010024703B4 - Verfahren für eine lagerückkopplungsbasierte Steuerung für einen Überlastschutz

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Publication number: DE102010024703B4
Application number: DE102010024703.0A
Authority: DE
Inventors: Xiujie Gao; Lei Hao; Paul W. Alexander; Alan L. Browne; Derek L. Patterson; Mark A. Voss
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: CN101950952A; DE102010024703A1; CN101950952B; US20100332035A1; US8744603B2

Abstract

Verfahren (1100) zum Ausführen eines mechanischen Überlastschutzes, um zu verhindern, dass einem Linearaktuator (10) ein Steuersignal (79) befohlen wird, das den Linearaktuator (10) mechanisch überlasten kann, wenn eine Überlastbedingung des Linearaktuators (10) detektiert wird, wobei der Linearaktuator (10) benutzt wird, um ein bewegbares Element (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, in Ansprechen auf das Steuersignal (79) zu steuern, das umfasst, dass: • eine Überlastbedingung auf der Basis einer Lageänderung des bewegbaren Elements (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, während einer Integrationsperiode und überschüssige Energie während der Integrationsperiode überwacht werden (1132, 1136); • der Linearaktuator (10) abgeschaltet wird, wenn eine Überlastbedingung detektiert worden ist (1138); • ein Überlastneuversuchszähler auf der Basis der Zahl von Zyklen, die die Überlastbedingung detektiert wird, überwacht wird (1144); • der Überlastneuversuchszähler mit einem Überlastneuversuchsschwellenwert verglichen wird (1152); und • der Linearaktuator (10) wieder eingeschaltet wird (1160), wenn der Überlastneuversuchszähler kleiner als der Überlastneuversuchsschwellenwert ist, und die Abschaltung des Linearaktuators (10) aufrechterhalten wird (1154), wenn der Überlastneuversuchszähler zumindest der Überlastneuversuchsschwellenwert ist.

Description

Diese Offenbarung betrifft das Steuern der Aktivierung eines aktiven Materials.
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 wesentlich, um zu verhindern, dass sich der Draht überstreckt und somit die Fähigkeit verliert, die Dehnung wiederherzustellen, wenn er aktiviert wird.
Es ist beispielsweise bekannt, Techniken, wie etwa einen mechanischen Überlastschutz, zu verwenden. Ein mechanischer Überlastschutz erfordert zusätzliche Bauteile, die die Kosten, Bauraumbeschränkungen und das Gewicht erhöhen können.
Die US 4 763 219 A offenbart einen kombinierten mechanischen/elektrischen Überlastschutz bei einem über einen Permanentmagnet-Gleichstrommotor angetriebenen Linearaktuator. Der mechanische Teil besteht aus einer über eine Druckfeder vorbelasteten Antriebsspindel. Der elektrische Teil besteht aus einer Diodenschaltung. Bei zu großem Druck in Richtung der Spindel, der etwa daraus resultiert, dass das von dem Motor angetriebene Element auf ein Hindernis stößt, verlagert sich die Spindel axial und betätigt einen Endschalter. Dies bewirkt, dass die Diodenschaltung den Motor abschaltet, worauf dieser schnell abbremst. Die Diodenschaltung polt auch den Motorstrom um, so dass der Motor rückwärts rotieren und sich ggf. von dem Hindernis lösen kann.
Die US 2008/0 024 940 A1 offenbart einen elektrischen Überlastschutz für einen Elektromotor. Eine Überlast des Elektromotors, die aufgrund eines erhöhten Lastdrehmoments resultiert, wird anhand einer Zunahme des Motorstromes oder einer Abnahme der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors, die einer Zunahme des Motorstromes entspricht, ermittelt. Zudem ist ein Übertemperaturschutz vorgesehen, indem die Betriebstemperatur des Elektromotors über einen Temperatursensor erfasst wird. Der ermittelte Strom bzw. die ermittelte Drehzahl wird mit einem Schwellenwert verglichen, bei dessen Unterschreiten der Motor abgeschaltet wird. In einer Ausführungsform werden bei unter dem Schwellenwert liegender Motordrehzahl über einen vorbestimmten Zeitraum Drehzahlmessungen vorgenommen und die Messwerte gemittelt. Der Schwellenwert wird dynamisch anhand weiterer Umgebungsparameter, wie etwa Umgebungstemperatur, Eingangsspannung und Eingangsstrom, festgelegt. Es können auch mehrere Vergleiche der ermittelten Drehzahlwerte mit dem Schwellenwert vorgenommen werden. Der Motor wird wieder eingeschaltet, wenn die Bedingungen, die zur Überlast führten, beseitigt sind und der Übertemperaturschutz ebenfalls nicht mehr anspricht. Es ist auch Software-Code offenbart, um das entsprechende Verfahren auszuführen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen nichtmechanischen Überlastschutz für einen von seiner Natur her besonders temperaturempfindlichen Linearaktuator zur Verfügung zu stellen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Verfahren zum Ausführen eines mechanischen Überlastschutzes, um zu verhindern, dass einem Linearaktuator ein Steuersignal befohlen wird, das den Linearaktuator mechanisch überlasten kann, wenn eine Überlastbedingung des Linearaktuators detektiert wird, wobei der Linearaktuator zum Steuern eines bewegbaren Elements, das dem Linearaktuator zugeordnet ist, in Ansprechen auf das Steuersignal benutzt wird, umfasst, dass eine Überlastbedingung auf der Basis einer Lageänderung des bewegbaren Elements, das dem Linearaktuator zugeordnet ist, während einer Integrationsperiode und überschüssiger Energie während der Integrationsperiode überwacht wird, der Linearaktuator abgeschaltet wird, wenn eine Überlastbedingung detektiert worden ist, ein Überlastneuversuchszähler auf der Basis der Zahl von Zyklen, die die Überlastbedingung detektiert wird, überwacht wird, der Überlastneuversuchszähler mit einem Überlastneuversuchsschwellenwert verglichen wird, der Linearaktuator wieder eingeschaltet wird, wenn der Überlastneuversuchszähler kleiner als der Überlastneuversuchsschwellenwert ist, und das Abschalten des Linearaktuators aufrechterhalten wird, wenn der Überlastneuversuchszähler zumindest der Überlastneuversuchsschwellenwert ist.
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 (σ), 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 beispielhafte Testdaten, die einen Ausdruck 900 von Lageänderung des SMA-Linearaktuators 30 und eines entsprechenden Pulsweitenmodulations-(PWM)-Tastverhältnisses über die Zeit gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
10 graphisch ein Steuerschema 1000, das ein Verfahren zum Überwachen einer Überlastbedingung auf der Basis eines Fehlersignals 77 und eines Integrationswerts von überschüssiger Energie ohne Überwachen einer Integrationsperiode gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
11 ein mechanisches Überlastschutzsteuerschema, um zu verhindern, dass einem Linearaktuator ein Steuersignal befohlen wird, das den Linearaktuator mechanisch überlasten kann, wenn eine Überlastbedingung des Linearaktuators detektiert wird, veranschaulicht.
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 wieder herstellbarer 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. Die 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, die 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 As 4 bei einer dritten Zone 20 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, das aus einem beispielhaften SMA-Material gefertigt ist, der/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 ihrer/seiner Austenitphase aufgebracht, was eine Dehnung zwischen Bezugspunkten 91 und 95 ergibt. Während es/er bei einer konstanten Temperatur verbleibt, wird das SMA-Kabel oder der SMA-Draht zwischen Bezugspunkten 95 und 91 teilweise entlastet, wobei ein Großteil der induzierten Dehnung zwischen den 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 den 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 ändert. 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 den Bezugpunkten 83 und 85 entlastet. Der Belastungs-Entlastungs-Zyklus zwischen 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 Verschiebung 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 Spannungsregler- oder Stromreglervorrichtung umfasst, die den Einschaltstrom zu dem SMA-Linearaktuator 30 steuert.
Es wird ein Befehlssignal 71 erzeugt, das ein Befehlssignal (P_C) 76 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 Spannungsbegrenzer 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 und aus dem die Ist-Lage (P_M) 73 des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 ermittelt wird.
In Betracht gezogene Ausführungsformen umfassen das Ausführen eines Überlastschutzschemas, wenn eine Überlastbedingung detektiert wird. Es ist zu verstehen, dass das Detektieren von Überlastbedingungen auf vordefinierten Fenstern beruhen kann, bei denen die Detektion einer Überlastbedingung für eine festgelegte Häufigkeit innerhalb eines Fensters erfüllt sein muss. Gleichermaßen kann ein sich bewegendes Fenster dazu verwendet werden, die Zahl von Abtastungen in einem Fenster zu zählen, die das Überlastbedingungskriterium erfüllt, und der Zählwert kann gemäß dem vorhergehenden Fenster und dem gegenwärtigen Fenster aktualisiert werden. Alternativ können Überlastbedingungen auf eine zeitbasierte Weise ohne die Benutzung vordefinierter Fenster detektiert werden.
Wie es zuvor mit Bezug auf 6 erwähnt wurde, überwacht das Überlastschutzschema 91 das Steuersignal 76 in Kontext des Spannungspotentials (V_B) 63, das von der Energiespeichervorrichtung 42 ausgegeben wird, der Umgebungstemperatur (T) 75 und dem Ist-Lagerückkopplungssignal 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, um zu verhindern, dass ein Steuersignal befohlen wird, das den SMA-Linearaktuator 30 mechanisch überlasten kann. Genauer steuert das Aktivierungssignal V_CMD 79 die Schaltvorrichtung 41, um den Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg zu übertragen und somit den SMA-Linearaktuator 30 zu aktivieren, wodurch die Ist-Lage (P_M) 73 des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in die Vorzugslage geändert wird. Beispielsweise kann die Ist-Lage (P_M) 73 des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in die Vorzugslage geändert werden, um ein Öffnungs- oder Schließereignis für eine Tür oder eine Heckklappe eines Fahrzeugs zu unterstützen. Deshalb ist eine Lageänderung erforderlich, um das Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 aus einer anfänglichen Ist-Lage (P_M) 73 (d. h. die geschlossene Heckklappe) in die Vorzugslage (P_C) (d. h. die offene Heckklappe) zu bewegen. Es ist zu verstehen, dass die Lageänderung variabel ist und mit der Zeit während Aktivierungsperioden abnehmen wird, da die Ist-Lage sich bei Aktivierung näher zu der Vorzugslage bewegen wird.
Das Ausführen eines mechanischen Überlastschutzes des SMA-Linearaktuators 30, um zu verhindern, dass dem SMA-Linearaktuator 30 ein Aktivierungssignal V_CMD 79 befohlen wird, das den SMA-Linearaktuator 30 mechanisch überlasten kann, wenn eine Überlastbedingung detektiert wird, umfasst zunächst, dass das Auftreten einer Überlastbedingung überwacht wird. Eine Überlastbedingung kann auf der Basis einer Lageänderung (d. h. eines Fehlersignals 77) des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 während einer Integrationsperiode und eines Integrationswerts von überschüssiger Energie oder akkumulierter Energie während der Integrationsperiode detektiert werden. Es wird deutlich werden, dass, wenn die Integrationsperiode vor dem Detektieren einer Überlastbedingung verstreicht, die Integrationsperiode zurückgesetzt wird und die Integration von überschüssiger Energie neu gestartet wird, wobei die Lageänderung (d. h. das Fehlersignal 77) aufgrund der fortgesetzten Aktivierung des SMA-Linearaktuators 30 abnehmen wird. Gleichermaßen kann auch eine Überlastbedingung auf der Basis des Fehlersignals 77 und eines Integrationswerts von überschüssiger Energie ohne Überwachen einer Integrationsperiode detektiert werden. Es ist festzustellen, dass die Integrationsperiode vordefinierten Fenstern entspricht, bei denen die Detektion einer Überlastbedingung für eine festgelegte Häufigkeit innerhalb eines Fensters erfüllt sein muss. Ferner kann die Integration von überschüssiger Energie umfassen, dass die Ausgangsspannung (V_C) 83 der Energiespeichervorrichtung 42 überwacht wird, eine Steuersignaldifferenz zwischen dem Steuersignal 76 und einem Steuersignalschwellenwert überwacht wird und das Produkt zwischen der Steuersignaldifferenz und der Ausgangsspannung (V_C) 83 integriert wird, um die überschüssige Energie zu ermitteln. Um ein beständiges Verhalten zu erreichen, können sowohl das Steuersignal 76 als auch der Steuersignalschwellenwert gemäß der Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem SMA-Linearaktuator 30 und die an den SMA-Linearaktuator 30 angelegte Spannung verändert werden. Wie es zuvor erwähnt wurde, kann das Steuersignal 76 mit dem abschließenden Steuersignal (d. h. dem Aktivierungssignal 79) korrelieren, um den Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg unter Verwendung von Pulsweitenmodulations-Tastverhältnissen oder alternativ Spannungsregelung oder Stromregelung zu steuern. Wie es deutlich werden wird, können das Steuersignal 76 und der Steuersignalschwellenwert auf der Basis von vorhergehenden Aktivierungszyklen variabel gewählt werden, um Restwärmezurückhaltung über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg zu kompensieren. Genauer kann das Steuersignal 76 verringert werden, um eine erhöhte Restwärmezurückhaltung über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg während eines vorhergehenden Aktivierungszyklus zu kompensieren.
Unter Bezugnahme auf 9 sind beispielhafte Testdaten eines Ausdrucks 900 von Lageänderung des SMA-Linearaktuators 30 und entsprechendem Pulsweitenmodulations-(PWM)-Tastverhältnis über die Zeit gezeigt. Die Abszissenachse stellt die Zeit 901 in Sekunden dar, und die Ordinatenachse stellt das PWM-Tastverhältnis 902 und die Lage 903 des SMA-Linearaktuators 30 dar. Durch die vertikale gestrichelte Linie 904 bezeichnet, wird die Aktivierung des SMA-Linearaktuators durch das PWM-Tastverhältnis 902 derart gesteuert, dass ein Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg angelegt wird. Eine Anfangsverzögerungsperiode befindet sich zwischen der vertikalen gestrichelten Linie 904 und der vertikalen gestrichelten Linie 906. Die Anfangsverzögerungsperiode ist variabel gewählt, um Restwärmezurückhaltung in dem SMA-Linearaktuator 30, Umgebungstemperaturschwankung im Wesentlichen bei dem SMA-Linearaktuator 30 und eine Spannungsschwankung, die an den SMA-Linearaktuator 30 angelegt wird, zu kompensieren. Während eines Aktivierungszyklus wird der SMA-Linearaktuator 30 von der Umgebungstemperatur aus für eine Zeitdauer erwärmt, um das Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in die Vorzugslage zu bewegen, und dann auf Umgebungstemperatur abkühlt, nachdem die Leistung weggenommen worden ist. Es kann z. B. 10 Sekunden dauern, um den Aktuator herunter auf Umgebungstemperatur abzukühlen. Wenn der SMA-Linearaktuator 30 nicht vollständig vor einem nachfolgenden Aktivierungszyklus abgekühlt ist, wird zurückgehaltene Restwärme über den Aktuator hinweg die Zeit verringern, die es dauert, um den SMA-Linearaktuator 30 von der Ist-Lage in die Vorzugslage zu erwärmen. Infolgedessen muss die Anfangsverzögerungsperiode gemäß der erhöhten Restwärmezurückhaltung von dem vorhergehenden Aktivierungszyklus verringert werden. Gleichermaßen muss die Anfangsverzögerungsperiode gemäß der erhöhten Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem SMA-Linearaktuator 30 und/oder Spannung, die an den SMA-Linearaktuator 30 angelegt wird, verringert werden. Wie es durch die vertikale gestrichelte Linie 906 bezeichnet ist, beginnt die Integration von überschüssiger oder akkumulierter Energie. Hier werden die Ausgangsspannung der Energiespeichervorrichtung (d. h. Ausgangsspannung (V_C) 83 der in 7 gezeigten Energiespeichervorrichtung 42) und die Differenz zwischen dem PWM-Tastverhältnis 902 und einem PWM-Tastverhältnisschwellenwert überwacht. Das Produkt zwischen der Ausgangsspannung und der Differenz zwischen dem PWM-Tastverhältnis 902 und dem PWM-Tastverhältnisschwellenwert wird über eine Integrationsperiode integriert. Beispielsweise kann die Integration vier Sekunden dauern. Wie es zuvor erwähnt wurde, korreliert die Integrationsperiode mit vordefinierten Fenstern, bei denen eine Detektion einer Überlastbedingung für eine festgelegte Häufigkeit innerhalb eines Fensters erfüllt sein muss. Gleichzeitig mit der Integration von überschüssiger Energie wird die Lageänderung kontinuierlich überwacht. Wie veranschaulicht, kann Punkt 908 eine Anfangslage des SMA-Linearaktuators 30 darstellen. Zum Beispiel kann die Anfangslage einer geschlossenen Lage einer Entlüftung entsprechen. Punkt 912 kann die Vorzugslage des SMA-Linearaktuators 30 darstellen. Zum Beispiel kann die Vorzugslage einer offenen Lage der Entlüftung entsprechen. Die Lageänderung während der Integrationsperiode kann die Differenz zwischen dem Punkt 912 und 908 sein. Wenn die Integrationsperiode zunimmt, kann gleichermaßen die Lageänderung abnehmen. Beispielsweise kann Punkt 910 eine neue Ist-Lage sein, wobei die verringerte Lageänderung die Differenz zwischen den Punkten 910 und 912 ist. Im Anschluss an das Überwachen des Integrationswerts von überschüssiger Energie und der Lageänderung wird der Integrationswert von überschüssiger Energie mit einem Integrationsschwellenwert verglichen, und die Lageänderung wird mit einem Lageänderungsschwellenwert verglichen. Eine Überlastbedingung wird detektiert, wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie während der Integrationsperiode den Integrationsschwellenwert übersteigt und die Lageänderung während der Integrationsperiode kleiner als der Lageänderungsschwellenwert ist. Gleichermaßen wird keine Überlastbedingung detektiert, wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie während der Integrationsperiode den Integrationsschwellenwert nicht übersteigt oder die Lageänderung während der Integrationsperiode zumindest der Lageänderungsschwellenwert ist. Wenn die Überlastbedingung nicht innerhalb der Integrationsperiode detektiert wird, wird somit die Integrationsperiode zurückgesetzt und der Integrationswert und die Lageänderung werden erneut überwacht.
Nun unter Bezugnahme auf die 6 und 10 wird ein Steuerschema 1000 veranschaulicht, das ein Verfahren zum Überwachen einer Überlastbedingung auf der Basis des Fehlersignals 77 und des Integrationswerts von überschüssiger Energie ohne Überwachung einer Integrationsperiode zeigt. Das Steuerschema 1000 beginnt bei Block 1002 und schreitet zu Block 1004 fort, bei dem der Integrationswert von überschüssiger oder akkumulierter Energie überwacht wird. Der Integrationswert von überschüssiger Energie wird auf der Basis einer Ausgangsspannung einer Energiespeichervorrichtung (d. h. Ausgangsspannung (V_C) 63 der in 6 gezeigten Energiespeichervorrichtung 42) ermittelt, und die Differenz zwischen dem Steuersignal 76 und einem Steuersignalschwellenwert wird überwacht. Es ist festzustellen, dass der Steuersignalschwellenwert auf dem Einschaltstrom beruhen kann, der erforderlich ist, um das Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 in die Vorzugslage gemäß der Zeit zu bewegen. Das Produkt zwischen der Ausgangsspannung und der Differenz zwischen dem Steuersignal 76 und dem Steuersignalschwellenwert wird integriert, um den Integrationswert von überschüssiger Energie zu ermitteln, bevor zu Block 1006 fortgeschritten wird. Bei Block 1006 wird das Fehlersignal 77 auf der Basis des Befehlssignals 71 und des Ist-Lagerückkopplungssignals 73 überwacht. Wie es zuvor erwähnt wurde, gibt das Befehlssignal 71 die Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 an, und das Ist-Lagerückkopplungssignal 73 gibt die Ist-Lage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 an. Bei Block 1008 wird das Fehlersignal 77 mit einem Fehlerschwellenwert verglichen. Wenn das Fehlersignal 77 kleiner als der Fehlerschwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 1000 zu Block 1010 voran, bei dem der Integrationswert, der bei Block 1004 ermittelt wird, auf Null gesetzt wird, bevor zu Block 1012 fortgeschritten wird. Wenn das Fehlersignal bei Block 1006 zumindest der Fehlerschwellenwert ist, schreitet das Steuerschema 1000 zu Block 1012 fort, bei dem der Integrationswert von überschüssiger Energie mit einem Integrationsschwellenwert verglichen wird. Wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie größer als der Integrationsschwellenwert ist, wird eine Überlastbedingung detektiert. Wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie kleiner als oder gleich wie der Integrationsschwellenwert ist, wird keine Überlastbedingung detektiert, und das Steuerschema 1000 endet bei Block 1016. Es ist festzustellen, dass jedes Mal dann, wenn das Fehlersignal 77 kleiner als der Fehlerschwellenwert ist, der Integrationswert von überschüssiger Energie auch kleiner als der Integrationsschwellenwert sein wird, weil der Integrationswert von überschüssiger Energie bei Block 1010 auf Null gesetzt wird, wenn das Fehlersignal 77 kleiner als der Fehlerschwellenwert ist. Deshalb wird eine Überlastbedingung detektiert, wenn das Fehlersignal 77 zumindest der Fehlerschwellenwert ist und die überschüssige Energie zumindest der Überschussenergieschwellenwert ist, und es wird keine Überlastbedingung detektiert, wenn das Fehlersignal 77 kleiner als der Fehlerschwellenwert ist oder die überschüssige Energie kleiner als der Überschussenergieschwellenwert ist. Es ist zu verstehen, dass, wenn das Fehlersignal 77 kleiner als der Fehlerschwellenwert ist, das Element 34A der drehbaren Vorrichtung 34 die Vorzugslage erreicht haben kann, weshalb eine Aktivierung erfolgreich abgeschlossen ist.
Nun unter Bezugnahme auf die 6 und 11 ist ein beispielhaftes Überlastschutzschema 1100 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Schema 1100 beginnt bei Block 1102, und Variablen und Schwellenwerte, die bei dem Schema 1100 benutzt werden, werden bei Block 1108 definiert. Bei Block 1112 wird die Verzögerung derart definiert, dass eine Initialisierung zugelassen wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die Verzögerungsperiode auf 2,5 Sekunden festgesetzt. Bei Block 1114 wird eine Initialisierung des Schemas 1100 durchgeführt, die, als ein Beispiel, umfasst, dass eine Anfangslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 überwacht wird. Die Anfangslage wird mehrere Male überwacht und gemittelt. Die Anfangslage kann z. B. eine geschlossene Lage einer Heckklappenentlüftung sein. Es ist festzustellen, dass die in den Blöcken 1102–1114 durchgeführten Schritte einmal durchgeführt werden und nicht als die Schleife enthalten sind, die hierin bei den Blöcken 1118–1160 offenbart ist.
Bei Block 1118 wird ein Schleifenzähler inkrementiert. Zum Beispiel kann der Schleifenzähler gewählt sein, um jeden der Blöcke 1118–1160 alle vier Millisekunden zu überwachen. Bei Block 1120 werden die Ist-Lage P_M 73 des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34, die Umgebungstemperatur (T) 75 im Wesentlichen bei oder in der Nähe des SMA-Linearaktuators 30 und das Spannungspotential (V_B) 63, das von der Energiespeichervorrichtung 42 ausgegeben wird, überwacht, um das Steuersignal 76 bei Block 1122 zu ermitteln (d. h. PWM-Tastverhältnis-, Spannungs- oder Stromsteuersignale). Block 1122 ermittelt wie viel Einschaltstrom über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg angelegt wird. Bei Block 1124 wird die Lageänderung (d. h. das Fehlersignal 77) auf der Basis des Befehlssignals 71 und des Ist-Rückkopplungssignals 73 (d. h. die Vorzugslage (P_C) bzw. die Ist-Lage (P_M) berechnet). Bei Block 1126 beginnt die Aktivierung, und ein entsprechender Aktivierungszähler wird auf der Basis des Aktivierungssignals (V_CMD) 76 initialisiert, bevor zu Spalte 1104 fortgeschritten wird.
Bei Entscheidungsblock 1128 wird der Aktivierungszähler mit einer Anfangsverzögerungsperiode verglichen. Wie es zuvor erwähnt wurde, wird die Anfangsverzögerungsperiode variabel gewählt, um Restwärmezurückhaltung innerhalb des SMA-Linearaktuators 30 von früheren Aktivierungszyklen zu kompensieren. Die Anfangsverzögerungsperiode kann aus einer Nachschlagetabelle (LUT) oder einer Gleichung auf der Basis der verstrichenen Zeit seit einem vorhergehenden Aktivierungszyklus entsprechend einer Restwärmezurückhaltung gewählt sein. Wenn der Aktivierungszähler nicht größer als die Anfangsverzögerungsperiode ist, schreitet das Schema zu Entscheidungsblock 1144 in Spalte 1106 fort, bei dem ermittelt wird, dass keine Überlastbedingung detektiert wird. Wenn der Aktivierungszähler größer als die Anfangsverzögerungsperiode ist, schreitet das Schema zu Block 1130 fort. Es ist festzustellen, dass die Anfangsverzögerungsperiode eine Falschdetektion von Überlastbedingungen, während sich der SMA-Linearaktuator 30 durch den Einschaltstrom, der über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg angelegt wird, erwärmt, oder Schwankungen in der Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem SMA-Linearaktuator 30 im Wesentlichen beseitigt. Bei Block 1130 wird überschüssige Energie integriert. Bei Block 1132 wird eine Lageänderung mit einem Lageänderungsschwellenwert verglichen, und eine Integrationsperiode überwacht. Wenn die Lageänderung größer als der Lageänderungsschwellenwert ist oder die Integrationsperiode erreicht ist, wird der Integrationswert bei Block 1134 zurückgesetzt. Mit anderen Worten wird, wenn die Lageänderung größer als der Lageänderungsschwellenwert ist, oder die Integrationsperiode erreicht ist, der Integrationswert bei Block 1134 zurückgesetzt. Wenn die Lageänderung nicht größer als der Lageänderungsschwellenwert ist, oder die Integrationsperiode nicht verstrichen ist, schreitet das Schema zu Entscheidungsblock 1136 fort, bei dem der Integrationswert von überschüssiger Energie mit einem Integrationsschwellenwert verglichen wird. Wie es zuvor erwähnt wurde, nimmt die Lageänderung mit der Zeit während Zeiträumen einer Aktivierung ab. Wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie größer als der Integrationsschwellenwert ist, wird eine Überlastbedingung detektiert und das Schema 1100 schreitet zu Block 1138 fort. Wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie nicht größer als der Integrationsschwellenwert ist, wird keine Überlastbedingung detektiert. Es ist festzustellen, dass die Blöcke 1128–1136 dem in 9 offenbarten Integrationsverfahren unter Verwendung vordefinierter Fenster entsprechen, bei denen eine Detektion einer Überlastbedingung für eine festgelegte Häufigkeit innerhalb eines Fensters (d. h. die Integrationsperiode) erfüllt sein muss. Wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie bei Block 1140 negativ ist, was angibt, dass das Ist-Rückkopplungssignal 73 das Befehlssignal 71 überstieg, wird der Integrationswert bei Block 1142 zurückgesetzt.
Ein Überlastschutz wird eingesetzt, wenn bei Block 1138 eine Überlastbedingung detektiert worden ist, wobei der SMA-Linearaktuator 30 sofort deaktiviert und abgeschaltet wird. Bei Block 1138 wird für die Ist-Lage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34, bei der die Überlastbedingung detektiert wird, ein Flag gesetzt, ein Überlastschließzähler wird überwacht, und ein Neuversuchszähler, der der Zahl von Aktivierungszyklen entspricht, die Flags aufweisen, die die Überlastlage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 anzeigen, bei der die Überlastbedingung detektiert wird, wird überwacht. In Betracht gezogene Ausführungsformen umfassen, dass die Zahl von aufeinander folgenden Aktivierungszyklen, die Flags aufweisen, die der Überlastlage entsprechen, überwacht wird, die Zahl von aufeinander folgenden Aktivierungszyklen, die Flags aufweisen, die der Überlastlage entsprechen, mit einem Zielschwellenwert verglichen wird und die Vorzugslage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34 auf die Überlastlage zurückgesetzt wird, wenn der Zielschwellenwert erreicht ist. Es ist festzustellen, dass das Flag in dem Aktivierungs-Controller 40 gespeichert wird, während die Zahl von Zyklen, die letzten Überlastlagen und die letzte Betriebszeit eines vorhergehenden Aktivierungszyklus in dem Speicher innerhalb des Aktivierungs-Controllers 40 gespeichert werden. Bei Entscheidungsblock 1144 wird ermittelt, dass eine Überlastbedingung vorhanden ist, wie es durch das Flag angegeben ist, welches die Überlastlage angibt, bevor zu Entscheidungsblock 1146 fortgeschritten wird. Wie es zuvor erwähnt wurde, gibt der Entscheidungsblock 1144 keine Überlastbedingung an, wenn der Integrationswert von überschüssiger Energie bei Entscheidungsblock 1136 nicht größer als der Integrationsschwellenwert ist oder die Anfangsverzögerung bei Entscheidungsblock 1128 nicht überschritten worden ist. Wenn bei Entscheidungsblock 1144 keine Überlastbedingung detektiert worden ist (d. h. kein Flag), schreitet somit das Schema zu Entscheidungsblock 1142 fort.
Unter Bezugnahme auf den Entscheidungsblock 1146 wird, wenn ermittelt wird, dass bei Entscheidungsblock 1144 eine Überlastbedingung detektiert worden ist (d. h. ein Flag gesetzt worden ist), der Überlastschließzähler mit einem Überlastschließschwellenwert verglichen. Wenn der Überlastschließzähler größer als der Überlastschließschwellenwert ist, schreitet das Schema 1100 zu Block 1150 fort, bei dem angenommen wird, dass die Überlastbedingung nicht länger besteht, da eine ausreichende Zeitdauer verstrichen ist, die zulässt, dass der SMA-Linearaktuator 30 sich auf im Wesentlichen Umgebungstemperatur während der Deaktivierung abkühlt, wodurch Restwärmezurückhaltung über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg im Wesentlichen beseitigt wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt der Überlastschließschwellenwert acht Sekunden. Wenn jedoch der Überlastschließzähler nicht größer als der Überlastschließschwellenwert ist, schreitet das Schema zu Block 1148 fort, bei dem keine Aktivierung zugelassen wird. Bei Entscheidungsblock 1152 wird der überwachte Neuversuchszähler mit einem Neuversuchsschwellenwert verglichen. Wenn der Neuversuchszähler kleiner als der Neuversuchsschwellenwert ist, schreitet das Schema 1100 zu Entscheidungsblock 1156 fort. In diesem Szenario kann das Überlastschutzschema 1100 das Steuersignal oder den Steuersignalschwellenwert (d. h. Entscheidungsblock 1130) während nachfolgender Aktivierungszyklen so lange verringern, wie der Neuversuchszähler kleiner als der Neuversuchsschwellenwert ist, wobei das Verringern des Steuersignals oder des Steuersignalschwellenwerts während nachfolgender Aktivierungszyklen eine erhöhte Restwärmezurückhaltung über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg kompensiert. Der Überlastschließzähler korreliert mit der Menge an Restwärmezurückhaltung während des nachfolgenden Aktivierungszyklus. Gleichermaßen kann das Überlastschutzschema 1100 die Anfangsverzögerungsperiode (d. h. Entscheidungsblock 1128) während nachfolgender Aktivierungszyklen verringern, wenn der Neuversuchszähler kleiner als der Neuversuchsschwellenwert ist, wobei das Verringern der Anfangsverzögerungsperiode während nachfolgender Aktivierungszyklen Restwärmezurückhaltung über den SMA-Linearaktuator 30 hinweg kompensiert.
Unter Rückbezug auf Entscheidungsblock 1152 schreitet das Schema 1100 zu Block 1154 fort, bei dem der SMA-Linearaktuator 30 die Deaktivierung in dem abgeschalteten Zustand aufrechterhält, wenn der Neuversuchszähler zumindest der Neuversuchsschwellenwert ist. Bei Entscheidungsblock 1156 wird ermittelt, ob der SMA-Linearaktuator 30 die deaktivierte (d. h. abgeschaltete) Überlastrücksetzperiode durchlaufen hat. Die Überlastrücksetzperiode ist eine Zeitdauer, die ausreichend lang genug ist, um ein Abkühlen des SMA-Linearaktuators 30 zuzulassen und somit Restwärmezurückhaltung vor irgendeiner nachfolgenden Aktivierung des SMA-Linearaktuators 30 zu beseitigen. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt die Überlastrücksetzperiode 64 Sekunden, bei der die Deaktivierung möglicherweise aufrechterhalten wird, wenn der Neuversuchszähler bereits den Neuversuchsschwellenwert erreicht. Die Überlastrücksetzperiode kann an dem Schleifenzähler festgemacht werden, wobei sie mit einem vordefinierten Fenster korreliert. In einer alternativen Ausführungsform startet das Zählen nur dann, wenn eine Überlast detektiert wird. Es ist ferner festzustellen, dass der Neuversuchsschwellenwert auf eine Zahl von Neuversuchsaktivierungszyklen gewählt wird, die ausreichend lang genug ist, um eine wiederholte Detektion einer Überlastbedingung in einem nachfolgenden Neuversuchsaktivierungszyklus zu, die den SMA-Linearaktuator 30 mechanisch überlasten kann, verringern.
Unter Bezugnahme auf Block 1158 wird der Überlastneuversuchszähler auf Null zurückgesetzt, nachdem die Überlastrücksetzperiode erreicht ist, und die Aktivierung kann bei einem Block wiederfortfahren, bei dem das Steuersignal 76 (d. h. PWM-Tastverhältnis) für eine nachfolgende Aktivierung bei Block 1160 eingesetzt wird.
Ferner überwacht das Überlastschutzsteuerschema 1100 ständig die Lage des Elements 34A der drehbaren Vorrichtung 34, die Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem SMA-Linearaktuator 30 und die Ausgangsspannung der elektrischen Speichervorrichtung, um den SMA-Linearaktuator 30 einzuschalten. Der SMA-Linearaktuator 30 wird sofort deaktiviert und abgeschaltet, wenn die Lage oder die Umgebungstemperatur oder die Ausgangsspannung außerhalb jeweiliger Grenzen für den SMA-Linearaktuator 30 liegt. Wenn derartige Parameter außerhalb der Grenzen sind, kann ein Kurzschluss vorhanden sein.

Claims

Verfahren (1100) zum Ausführen eines mechanischen Überlastschutzes, um zu verhindern, dass einem Linearaktuator (10) ein Steuersignal (79) befohlen wird, das den Linearaktuator (10) mechanisch überlasten kann, wenn eine Überlastbedingung des Linearaktuators (10) detektiert wird, wobei der Linearaktuator (10) benutzt wird, um ein bewegbares Element (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, in Ansprechen auf das Steuersignal (79) zu steuern, das umfasst, dass: • eine Überlastbedingung auf der Basis einer Lageänderung des bewegbaren Elements (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, während einer Integrationsperiode und überschüssige Energie während der Integrationsperiode überwacht werden (1132, 1136); • der Linearaktuator (10) abgeschaltet wird, wenn eine Überlastbedingung detektiert worden ist (1138); • ein Überlastneuversuchszähler auf der Basis der Zahl von Zyklen, die die Überlastbedingung detektiert wird, überwacht wird (1144); • der Überlastneuversuchszähler mit einem Überlastneuversuchsschwellenwert verglichen wird (1152); und • der Linearaktuator (10) wieder eingeschaltet wird (1160), wenn der Überlastneuversuchszähler kleiner als der Überlastneuversuchsschwellenwert ist, und die Abschaltung des Linearaktuators (10) aufrechterhalten wird (1154), wenn der Überlastneuversuchszähler zumindest der Überlastneuversuchsschwellenwert ist.
Verfahren (1100) nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Überlastbedingung, das auf einer Lageänderung des bewegbaren Elements (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, während einer Integrationsperiode und überschüssiger Energie während der Integrationsperiode beruht (1132, 1136), im Anschluss an eine Anfangsverzögerungsperiode, nachdem der Linearaktuator (10) eingeschaltet ist, erfolgt (1128), wobei die Anfangsverzögerungsperiode gemäß einer verstrichenen Zeit seit dem vorhergehenden Einschaltzyklus variabel einstellbar ist, um eine Restwärmezurückhaltung von dem vorhergehenden Einschaltzyklus, eine Spannungsschwankung, die an den Linearaktuator (10) angelegt wird, und eine Umgebungstemperaturschwankung im Wesentlichen bei dem Linearaktuator (10) zu kompensieren, wobei die verstrichene Zeitdauer mit dem Betrag an Restwärmezurückhaltung von dem vorhergehenden Einschaltzyklus korreliert; und – wobei die Anfangsverzögerungsperiode gemäß einer verringerten verstrichenen Zeitdauer seit dem vorhergehenden Energiezyklus, einer erhöhten Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem Linearaktuator (10) und einer erhöhten Spannung, die an den Linearaktuator (10) angelegt wird, abnimmt; – wobei die Anfangsverzögerungsperiode gemäß einer erhöhten verstrichenen Zeitdauer seit dem vorhergehenden Einschaltzyklus, einer verringerten Umgebungstemperatur (T_A) im Wesentlichen bei dem Linearaktuator (10) und einer verringerten Spannung, die an den Linearaktuator (10) angelegt wird, zunimmt.
Verfahren (1100) nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Überlastbedingung, das auf einer Lageänderung des bewegbaren Elements (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, während einer Integrationsperiode und überschüssiger Energie während der Integrationsperiode beruht (1132, 1136), umfasst, dass: • eine Lageänderung des bewegbaren Elements (34), das dem Linearaktuator (10) zugeordnet ist, während der Integrationsperiode überwacht wird, was umfasst, dass ein Ist-Rückkopplungssignal (73) des bewegbaren Elements (34) überwacht wird, ein Befehlssignal (71) des bewegbaren Elements (34) überwacht wird, das Ist-Rückkopplungssignal (73) und das Befehlssignal (71) verglichen werden, und eine Lageänderung auf der Basis des Vergleichs des Ist-Rückkopplungssignals (73) und des Befehlssignals (71) ermittelt wird (1120, 1122, 1124); • überschüssige Energie während der Integrationsperiode überwacht wird, was umfasst, dass: – eine Ausgangsspannung (V_B) einer elektrischen Speichervorrichtung (42) zum Einschalten des Linearaktuators (10) überwacht wird; – eine Steuersignaldifferenz zwischen dem Steuersignal und einem Steuersignalschwellenwert überwacht wird; – das Produkt zwischen der Steuersignaldifferenz und der Ausgangsspannung integriert wird; und – die überschüssige Energie während der Integrationsperiode auf der Basis des Integrationswerts ermittelt wird; – die überschüssige Energie während der Integrationsperiode mit einem Integrationsschwellenwert verglichen wird; – die Lageänderung mit einem Lageänderungsschwellenwert verglichen wird; und – eine Überlastbedingung detektiert wird, wenn die überschüssige Energie während der Integrationsperiode den Integrationsschwellenwert übersteigt und die Lageänderung während der Integrationsperiode kleiner als der Lageänderungsschwellenwert ist (1130 1132, 1134, 1136).
Verfahren (1100) nach Anspruch 3, wobei das Detektieren der Überlastbedingung, wenn die überschüssige Energie während der Integrationsperiode den Integrationsschwellenwert übersteigt und die Lageänderung während der Integrationsperiode kleiner als der Lageänderungsschwellenwert ist, ferner umfasst, dass keine Überlastbedingung detektiert wird und überschüssige Energie erneut überwacht wird, wenn die überschüssige Energie während der Integrationsperiode den Integrationsschwellenwert nicht übersteigt oder die Lageänderung während der Integrationsperiode zumindest der Lageänderungsschwellenwert ist.
Verfahren (1100) nach Anspruch 4, wobei die Lageänderung mit zunehmender Zeit während Perioden eines Einschaltens des Linearaktuators (10) variabel abnimmt.
Verfahren (1100) nach Anspruch 3, wobei das Überwachen der Steuersignaldifferenz zwischen dem Steuersignal und dem Steuersignalschwellenwert umfasst, dass: – das Befehlssignal, das eine Vorzugslage des bewegbaren Elements (34) angibt, überwacht wird; – das Ist-Rückkopplungssignal (73), das die Ist-Lage des bewegbaren Elements (34) angibt, überwacht wird; – das Befehlssignal und das Ist-Rückkopplungssignal (73) verglichen werden; – die Ausgangsspannung der elektrischen Energiespeichervorrichtung zum Einschalten des Linearaktuators (10) überwacht wird, und die Umgebungstemperatur im Wesentlichen bei dem Linearaktuator (10) überwacht wird; und – das Steuersignal auf der Basis des Vergleichs des Befehlssignals und des Ist-Rückkopplungssignals (73), der Ausgangsspannung und der Umgebungstemperatur ermittelt wird.
Verfahren (1100) nach Anspruch 6, wobei das Steuersignal eine Pulsweitenmodulation oder eine Stromregelung oder eine Spannungsregelung zum Steuern des Einschaltstroms über den Linearaktuator (10) hinweg angibt, und wobei der Steuersignalschwellenwert den Einschaltstrom über den Linearaktuator (10) hinweg angibt, der erforderlich ist, um das bewegbare Element in die Vorzugslage gemäß der Zeit zu bewegen.
Verfahren (1100) nach Anspruch 3, wobei das Überwachen der Lageänderung des bewegbaren Elements (34) umfasst, dass eine Ist-Lage des bewegbaren Elements (34) überwacht wird, und wobei das Überwachen eines Befehlssignals des bewegbaren Elements (34) umfasst, dass eine Vorzugslage des bewegbaren Elements (34) überwacht wird.
Verfahren (1100) nach Anspruch 1, wobei das Überwachen des Überlastneuversuchszählers, das auf der Zahl von Zyklen beruht, die die Überlastbedingung detektiert, umfasst, dass ein Flag für ein Überlastrückkopplungssignal, das eine Lage des bewegbaren Elements (34) angibt, bei der die Überlastbedingung detektiert wird, gesetzt wird, wobei der Überlastneuversuchszähler, der der Zahl von Zyklen entspricht, die Flags aufweisen, die Lage des bewegbaren Elements (34), bei der die Überlastbedingung detektiert wird, angibt.
Verfahren (1100) nach Anspruch 1, wobei das Vergleichen des Überlastneuversuchszählers mit dem Überlastneuversuchsschwellenwert (1152) umfasst, dass der Überlastneuversuchsschwellenwert auf eine Zahl von Neuversuchszyklen gesetzt wird, die ausreichend niedrig genug ist, um ein wiederholtes Detektieren einer Überlastbedingung in einem nachfolgenden Neuversuchszyklus, die den Linearaktuator (10) mechanisch überlasten kann, zu reduzieren.