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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators für ein Fahrzeug, auf ein entsprechendes Steuergerät, auf ein entsprechendes Computerprogramm sowie auf eine Parksperreneinrichtung für ein Fahrzeug.
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Die
DE 600 06 666 T2 beschreibt einen Positionsregler für einen Motor, der basierend auf einem Last-Positions-Signal von einem Positionssensor, der an einer durch den Motor angetriebenen Last angebracht ist, eine Positionsregelung durchführt.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators für ein Fahrzeug, ein verbessertes Steuergerät und eine verbesserte Parksperreneinrichtung für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es wird ein Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei der Aktuator mit einer Antriebseinheit zum Antreiben des Aktuators und über ein Sensorgetriebe mit einem Sensor zum Erfassen einer Position und/oder Positionsänderung des Sensorgetriebes gekoppelt oder koppelbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Einlesen eines Sensorsignals, das eine von dem Sensor erfasste Position und/oder Positionsänderung des Sensorgetriebes repräsentiert;
- Ermitteln einer eine Position und/oder Positionsänderung des Aktuators repräsentierenden Aktuatorinformation unter Verwendung des Sensorsignals und eines Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes; und
- Erzeugen eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Aktuators unter Verwendung der Aktuatorinformation.
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Unter einem Aktuator kann beispielsweise ein Seilzug oder ein sonstiges Bauteil zur mechanischen Ansteuerung verstanden werden. Insbesondere kann der Aktuator Komponente eines Schaltgetriebes, beispielsweise eines Automatikgetriebes, sein. Der Aktuator kann etwa ausgebildet sein, um eine Parksperre des Fahrzeugs zu aktivieren, beispielsweise durch Einlegen einer bestimmten Getriebestufe des Schaltgetriebes oder durch Feststellen einer Bremse des Fahrzeugs. Unter einer Antriebseinheit kann beispielsweise ein Elektromotor verstanden werden. Unter einem Sensorgetriebe kann ein Getriebe verstanden werden, das eine Bewegung des Aktuators entsprechend einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis in eine Bewegung eines durch den Sensor erfassbaren Impulsgebers umsetzt.
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Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Sensorgetriebe zur einfachen und eindeutigen Erfassung einer Position oder Positionsänderung eines Aktuators in einem Fahrzeug verwendet werden kann, etwa eines Parksperrenaktuators in Form eines Seilzugs. Insbesondere bietet eine derartige Erfassung den Vorteil, dass die Position bzw. Positionsänderung des Aktuators direkt aus einer Position bzw. Positionsänderung des Sensorgetriebes berechnet werden kann. Somit kann beispielsweise auf eine zusätzliche Auswertung eines Sensorsignalverlaufs zur Positionsbestimmung verzichtet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns das Sensorsignal unter Verwendung des Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes direkt auf die Position des Aktuators umgerechnet werden, um die Aktuatorinformation zu erhalten. Dadurch kann die Ermittlung der Position des Aktuators besonders schnell und effizient erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in einem Schritt des Bestimmens eine Drehzahl der Antriebseinheit unter Verwendung der Aktuatorinformation bestimmt werden. Entsprechend kann im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal unter Verwendung der Drehzahl erzeugt werden. Dadurch wird eine zuverlässige Bestimmung der Drehzahl der Antriebseinheit ermöglicht.
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Der Aktuator kann über ein Antriebsgetriebe mit der Antriebseinheit gekoppelt oder koppelbar sein. Im Schritt des Erzeugens kann das Ansteuersignal dementsprechend unter Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses des Antriebsgetriebes erzeugt werden. Dadurch wird eine präzise Ansteuerung des Aktuators bei Verwendung eines Antriebsgetriebes ermöglicht.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal erzeugt wird, um eine Sollgeschwindigkeit zum Verfahren des Aktuators in eine Sollposition einzustellen. Dadurch kann der Aktuator mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens ein analoges Signal als das Sensorsignal eingelesen werden. Dadurch wird eine einfache Verarbeitung des Sensorsignals ermöglicht.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem eine Parksperreneinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Parksperreneinrichtung folgende Merkmale aufweist:
- einen Aktuator zum Aktivieren der Parksperre;
- eine Antriebseinheit zum Antreiben des Aktuators;
- ein Sensorgetriebe;
- einen Sensor zum Erfassen einer Position und/oder Positionsänderung des Sensorgetriebes, wobei der Aktuator über das Sensorgetriebe mit dem Sensor gekoppelt ist; und
- ein Steuergerät gemäß einer vorstehenden Ausführungsform.
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Die Parksperreneinrichtung kann als Teil einer automatisierten Schaltbetätigung ausgebildet sein, wobei die automatisierte Schaltbetätigung dazu ausgelegt ist, mehrere Funktionen, wie beispielsweise das Einlegen eines Rückwärts-, Vorwärts und/oder Neutralganges, auszuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Aktuator als Seilzug realisiert sein. Dadurch kann eine hohe Belastbarkeit des Aktuators bei geringem Gewicht und geringem Platzbedarf gewährleistet werden.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Parksperreneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung einer Parksperreneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Parksperreneinrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Parksperreneinrichtung 102 umfasst einen Aktuator 104 zum Aktivieren einer Parksperre des Fahrzeugs 100, durch die verhindert werden kann, dass das Fahrzeug 100 im geparkten Zustand weggerollt, wie dies in 1 beispielhaft angedeutet ist. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 104 als Seilzug ausgebildet, etwa zur mechanischen Betätigung eines Schaltgetriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes, oder einer Bremsanlage des Fahrzeugs 100. Alternativ kann der Aktuator 104 auch als ein beliebig anderes mechanisches Betätigungselement ausgebildet sein, etwa in Form eines Hebels oder einer Zahnstange. Der Aktuator 104 ist mit einer geeigneten Antriebseinheit 106, etwa in Form eines Servomotors, zur Verstellung des Aktuators 104 gekoppelt. Zudem ist der Aktuator 104 mit einem Sensorgetriebe 108 gekoppelt, wobei das Sensorgetriebe 108 einen Sensor 110 zum Erfassen einer Position oder Positionsänderung des Sensorgetriebes 108 aufweist. Sowohl der Sensor 110 als auch die Antriebseinheit 106 sind mit einem Steuergerät 112 zum Steuern der Antriebseinheit 106 verbunden.
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Das Steuergerät 112 ist ausgebildet, um von dem Sensor 110 ein die Position oder Positionsänderung des Sensorgetriebes 108 repräsentierendes Sensorsignal 114 einzulesen und dieses unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes 108 zur Ermittlung einer Position oder Positionsänderung des Aktuators 104 auszuwerten. Je nach Ergebnis dieser Auswertung erzeugt das Steuergerät 112 ein geeignetes Ansteuersignal 116 zum Ansteuern der Antriebseinheit 106 in Abhängigkeit von der mithilfe des Sensorgetriebes 108 ermittelten Position oder Positionsänderung des Aktuators 104. Vorteilhafterweise kann die Position oder Positionsänderung des Aktuators 104 aufgrund des bekannten Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes 108 hierbei direkt aus der Position oder Positionsänderung des Sensorgetriebes 108, wie sie vom Sensor 110 erfasst wurde, durch das Steuergerät 112 ermittelt werden.
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Durch die Erfassung der Aktuatorposition und die Regelung des Aktuatorantriebs über das Sensorgetriebe 108 kann eine Grundfunktion, durch die der Aktuator 104 positioniert und verfahren wird, mit verhältnismäßig geringem technischem Aufwand umgesetzt werden. Insbesondere ermöglicht die Verwendung des Sensorgetriebes 108 die einfache Umsetzung eines Verfahrens zur eineindeutigen Positionierung eines Seilzuges im Fahrzeug 100 und zur Geschwindigkeitsregelung der Positionsänderung des Seilzuges mithilfe des Sensors 110.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Parksperreneinrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Parksperreneinrichtung 102 entspricht im Wesentlichen der vorangehend anhand von 1 beschriebenen Parksperreneinrichtung, mit dem Unterschied, dass die Antriebseinheit 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel über ein optionales Antriebsgetriebe 200 mechanisch mit dem Aktuator 104 gekoppelt ist. Dementsprechend erfolgt die Ansteuerung der Antriebseinheit 106 zusätzlich unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses des Antriebsgetriebes 200, wie dies nachfolgend näher beschrieben ist.
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Durch das Sensorgetriebe 108 wird beispielsweise ein gesamter Arbeitsbereich des Aktuators 104 im Messbereich des Sensors 110 dargestellt. Dadurch kann die eindeutige Position des Aktuators 104 berechnet werden. Durch den Sensorsignalverlauf über die Zeit ist beispielsweise die Drehzahl der Antriebseinheit 106 aufgrund des bekannten Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes 108 und des Antriebsgetriebes 200 regelbar. Somit können mithilfe des Sensors 110 zwei Funktionen realisiert werden.
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Das Sensorgetriebe 108 ist beispielsweise so ausgelegt, dass die Messgenauigkeit erhöht wird. Dadurch geht die eindeutige Zuordnung verloren und es sind Referenzpunkte erforderlich, beispielsweise wenn der Arbeitsbereich des Aktuators 104 mehr als einer Sensordrehung entspricht.
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Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht nun die eineindeutige Positionierung des Aktuator 100 im Fahrzeug, insbesondere etwa eines Seilzuges, sowie eine Geschwindigkeitsregelung der Positionsänderung mithilfe des Sensors 110. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden hierzu eine Ist-Position x des Aktuators 104 und eine Geschwindigkeit dx/dt des Aktuators 104 ermittelt. Dabei wird der Sensor 110 über das Sensorgetriebe 108 derart bewegt, dass jederzeit eine eindeutige Positionsbestimmung des Aktuators 104 auf Basis eines Messsignals y, vorangehend auch Sensorsignal genannt, möglich ist. Ein Messbereich Y des Sensors 110 beinhaltet einen gesamten Positionsbereich X des Aktuators 104. Für die Bestimmung der Ist-Position x des Aktuators 104 ist somit keine Auswertung eines Sensorsignalverlaufs des Sensors 110 erforderlich. Stattdessen wird das Messsignal y auf Basis des Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes 108 direkt auf die Ist-Position x umgerechnet. Durch die Positionsänderung des Sensors 110 über die Zeit (dy/dt) wird eine Drehzahl der Antriebseinheit 106 direkt bestimmt. Auf Basis des Übersetzungsverhältnisses des Antriebsgetriebes 200 wird somit die Geschwindigkeit dx/dt des Aktuators 104 geregelt. Bei dem Messsignal y handelt es sich beispielsweise um ein analoges Signal.
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Beispielsweise umfasst die Ansteuerung eines Seilzuges folgende Schritte.
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In einem ersten Schritt wird die Seilzugposition, vorangehend auch Ist-Position x genannt, auf Basis des Messsignals y, d. h. auf Basis einer Ist-Position des Sensors, und der Sensorgetriebeübersetzung erfasst.
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In einem zweiten Schritt erfolgt die Steuerung einer Sollgeschwindigkeit dx/dt des Seilzuges auf Basis des Sensorsignalwechsels dy/dt sowie der Sensor- und Antriebsgetriebeübersetzung.
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In einem dritten Schritt erfolgt die Positionierung des Seilzuges im Positionsbereich X sowie eine permanente Positionsüberwachung oder -korrektur auf Basis des Messsignals y.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines vorangehend anhand von 1 beschriebenen Steuergeräts. Das Steuergerät 112 umfasst eine Einleseeinheit 310 zum Einlesen des Sensorsignals 114, wobei die Einleseeinheit 310 mit einer Ermittlungseinheit 320 zum Ermitteln einer die Position oder Positionsänderung des Aktuators repräsentierenden Aktuatorinformation 322 unter Verwendung des Sensorsignals 114 und des Übersetzungsverhältnisses des Sensorgetriebes verbunden ist. Die Ermittlungseinheit 320 übergibt die Aktuatorinformation 322 an eine Erzeugungseinheit 330, die ausgebildet ist, um unter Verwendung der Aktuatorinformation 322 das Ansteuersignal 116 zum Ansteuern der Antriebseinheit zu erzeugen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 zum Ansteuern eines Aktuators für ein Fahrzeug kann beispielsweise unter Verwendung eines Steuergeräts, wie es vorangehend anhand der 1 bis 3 beschrieben ist, durchgeführt werden. Dabei wird in einem Schritt 410 das vom Sensor des Sensorgetriebes bereitgestellte Sensorsignal eingelesen und in einem Schritt 420 in Kombination mit dem bekannten Übersetzungsverhältnis des Sensorgetriebes verwendet, um die Aktuatorinformation zu ermitteln. In einem Schritt 430 wird unter Verwendung der Aktuatorinformation das Ansteuersignal zum Ansteuern der Antriebseinheit erzeugt.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 102
- Parksperreneinrichtung
- 104
- Aktuator
- 106
- Antriebseinheit
- 108
- Sensorgetriebe
- 110
- Sensor
- 112
- Steuergerät
- 114
- Sensorsignal
- 116
- Ansteuersignal
- 200
- Antriebsgetriebe
- 310
- Einleseeinheit
- 320
- Ermittlungseinheit
- 322
- Aktuatorinformation
- 330
- Erzeugungseinheit
- 400
- Verfahren zum Ansteuern eines Aktuators für ein Fahrzeug
- 410
- Schritt des Einlesens
- 420
- Schritt des Ermittelns
- 430
- Schritt des Erzeugens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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