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QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der provisorischen US-Anmeldung Nummer 62/329 278, die am 29. April 2016 eingereicht wurde und die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingebracht wird.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine elektronische Verriegelung (allgemein als E-Verriegelung bekannt) für ein Kraftfahrzeug-Verschlusssystem mit einer Griffschalter-Leseschaltung für einen Zwei-Stift-Griffschalter und ein Verfahren zum Betreiben der Griffschalter-Leseschaltung.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformationen, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen und nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
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In der folgenden Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen wird der Ausdruck „Verschlussvorrichtung” zur allgemeinen Bezeichnung jedes Elements verwendet, das zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist, wodurch jeweils ein Zugriff auf einen Innenbereich eines Kraftfahrzeugs geöffnet bzw. geschlossen wird, somit einschließlich Kofferräumen, Hecktüren, Motorhauben oder andere geschlossene Abteilungen, Fensterheber, Sonnendächer zusätzlich zu den Seitentüren eines Kraftfahrzeugs, auf die die folgende Beschreibung lediglich beispielsweise explizit Bezug nimmt.
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Es ist bekannt, dass elektrische Türverriegelungen in Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, beispielsweise zum Steuern des Öffnens und Schließens der Seitentüren.
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Eine elektrische Türverriegelung umfasst allgemein einen Verriegelungsmechanismus mit einer Ratsche, die selektiv mit Bezug auf einen Schließer, der an einem Türpfosten fixiert ist, drehbar ist, um die Tür zu verriegeln und zu entriegeln. Der Verriegelungsmechanismus umfasst ferner eine Klinke, die selektiv in die Ratsche eingreift, um eine Drehung der Ratsche zu verhindern. Die elektrische Türverriegelung umfasst einen Elektromotor, der elektrisch mit einer elektrischen Hauptversorgung des Fahrzeugs (beispielsweise mit der 12 V-Batterie desselben Fahrzeugs) verbunden ist, um die Klinke über ein elektrisch betätigtes Verriegelungsfreigabe-Betätigungsglied direkt oder indirekt zu betätigen.
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Wie bekannt ist, besteht ein gemeinsames Problem bei elektrischen Verriegelungen in der Steuerung des Öffnens und des Schließens der Türen, wie es auch durch Sicherheitsvorschriften erforderlich ist, selbst in dem Fall eines Fehlers der Hauptversorgungsquelle des Fahrzeugs oder im Fall der Unterbrechung oder des Bruchs der elektrischen Verbindung zwischen der Hauptversorgungsquelle und dem Elektromotor in der Verriegelung; diese Art von Situationen kann beispielsweise im Fall eines Unfalls oder einer Kollision, in die das Fahrzeug verwickelt ist, auftreten.
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Desweiteren führt die Verwendung von elektrischen Türverriegelungen zum Gebrauch von Türgriffschaltern oder Sensoren, um beispielsweise die Position des Handgriffs oder eine Griffbetätigung (d. h. wurde der Handgriff betätigt oder nicht) festzustellen. Diese Griffschalter können mit einer Steuerschaltung oder mit Steuereinheiten, die der elektronischen Verriegelung zugeordnet sind, über eine verdrahtete Verbindung verbunden sein. Derartige Türschalter können jedoch Fehlern unterliegen und/oder eine Verdrahtung, die mit den Schaltern verbunden ist, kann fehlerhaft sein oder zu Masse oder anderen Drähten wie Drähten, die die Fahrzeug-Batteriespannung führen, kurzgeschlossen sein. Fehler bei dem Griffschalter und/oder der zugeordneten Verdrahtung können beispielsweise Insassen des Fahrzeugs einsperren (d. h. die Türgriffbewegung wird nicht ordentlich erfasst) und/oder können zu einer spontanen Lösung der elektronischen Verriegelung oder zur Türöffnung führen (d. h. der Schalterzustand wird aufgrund eines Vorkommnis in der Verdrahtung zu dem Türgriffschalter fehlerhaft gelesen). Bekannte Lösungen zur Diagnose von Türschalter-Vorkommnissen sind allgemein nicht in der Lage, alle möglichen gefährlichen Fehlermodi zu erfassen und/oder verwenden komplizierte Erfassungsschemata.
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Es besteht somit auf dem Gebiet ein Bedarf für eine verbesserte Schaltung zum Betreiben eines Griffschalters und zur Diagnose des Griffschalters und für ein Verfahrens zum Betreiben der Schaltung.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Zusammenfassung der vorliegenden Offenbarung und soll nicht als eine umfassende Offenbarung des vollständigen Umfangs oder aller seiner Merkmale, Aspekte und Aufgaben interpretiert werden.
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Es ist dementsprechend ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung, eine elektronische Steuerschaltung für eine E-Verriegelungsanordnung zu schaffen. Die elektronische Steuerschaltung umfasst eine Steuereinheit mit einem Berechnungsmodul und einem Speicher zur Kommunikation mit einer Anzahl von Sensoren und ist mit einer Versorgungsquelle verbunden. Eine Griffschalter-Leseschaltung ist mit der Steuereinheit verbunden und wird durch sie gesteuert und ist mit der Hauptversorgungsquelle verbunden. Die Griffschalter-Leseschaltung hat einen normalerweise offenen Knoten und einen gemeinsamen Knoten zur Kopplung mit einer Griffschalter-Unteranordnung, die einen Griffschalter zur Verbindung des normalerweise offenen Knotens und des gemeinsamen Knotens und eines Griffkondensators parallel zu dem Griffschalter aufweist. Die Griffschalter-Leseschaltung ist ausgebildet, um eine Wechselspannung an die Griffschalter-Unteranordnung zu liefern. Desweiteren ist die Griffschalter-Leseschaltung ausgebildet, um eine Ausgabespannungs-Wellenform an dem gemeinsamen Knoten entsprechend der Ladung und der Entladung des Griffkondensators und in Abhängigkeit davon, dass der Griffschalter betätigt wird, zu erzeugen. Schließlich ist die Griffschalter-Leseschaltung ausgebildet, um eine Position des Griffschalters und das Vorhandensein von Fehlern in der Griffschalter-Leseschaltung und der Griffschalter-Unteranordnung basierend auf der Ausgabespannungs-Wellenform zu erfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird eine Griffschalter-Leseschaltung für eine E-Verriegelungsanordnung geschaffen. Die Griffschalter-Leseschaltung umfasst mindestens einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten zur Verbindung zu einer Steuereinheit. Die Griffschalter-Leseschaltung umfasst ferner einen Hauptversorgungsknoten zur Verbindung mit einer Hauptversorgungsquelle und einen Masseknoten zur Verbindung mit Masse und einen normalerweise offenen Knoten und einen gemeinsamen Knoten zur Verbindung mit einer Griffschalter-Unteranordnung. Desweiteren umfasst die Griffschalter-Leseschaltung einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler, der mit einem der mindestens einen Eingangsknoten und dem Hauptversorgungsknoten verbunden ist und einen Wandler-Ausgangsknoten zur Wandlung einer Gleichspannung von der Hauptversorgungsquelle in eine Wechselspannungsausgabe an dem Wandler-Ausgabeknoten. Ein Reihenkondensator ist zwischen den gemeinsamen Knoten und den Masseknoten geschaltet. Der gemeinsame Knoten ist mit dem Ausgabeknoten zur Lieferung einer Ausgabe-Wellenform an die Steuereinheit an dem Ausgangsknoten verbunden, um eine Position eines Griffschalters der Griffschalter-Unteranordnung und jeden Fehler, der in der Schalter-Leseschaltung vorhanden ist, zu erfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Schalter-Leseschaltung für eine E-Verriegelungsanordnung geschaffen. Das Verfahren umfasst den Schritt der Erzeugung einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung. Als nächstes wird die Wechselspannung an eine Griffschalter-Unteranordnung geliefert. Das Verfahren geht weiter mit der Erzeugung einer Ausgabespannungs-Wellenform entsprechend der Ladung und der Entladung eines Griffkondensators der Griffschalter-Unteranordnung und in Abhängigkeit davon, dass ein Griffschalter betätigt wird. Der nächste Schritt des Verfahrens ist die Abtastung der Ausgangsspannungs-Wellenform unter Verwendung einer Steuereinheit. Das Verfahren schließt mit der Bestimmung einer Position des Griffschalters der Griffschalter-Unteranordnung und aller Fehler, die in der Schalter-Leseschaltung vorhanden sind, basierend auf dem Abtasten der Ausgabespannungs-Wellenform.
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Diese und andere Aspekte und Gebiete der Anwendung werden aus der hier gelieferten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die bestimmten Beispiele in dieser Zusammenfassung sind lediglich zur zum Zweck der Erläuterung beabsichtigt, es ist nicht beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen sind nur zum Zweck der Erläuterung ausgewählter Ausführungsbeispiele und nicht aller Umsetzungen und sind nicht dazu beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung auf nur das zu beschränken, was tatsächlich dargestellt ist. Unter Berücksichtigung dessen werden viele Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung aus der folgenden geschriebenen Beschreibung offensichtlich, wenn sie in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen berücksichtigt wird, in denen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Verschlussvorrichtung und einer zugeordneten E-Verriegelungsanordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist;
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2 ein allgemeines Blockdiagramm einer elektronischen Steuerschaltung der E-Verriegelungsanordnung der 1 gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist;
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3 ein Schaltungsdiagramm einer Griffschalter-Leseschaltung der elektronischen Steuerschaltung der 2 gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist;
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4A, 4B und 5 Verfahren des Betriebs einer Griffschalter-Leseschaltung der E-Verriegelungsanordnung gemäß einem Aspekt der Offenbarung erläutern;
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6 ein Graph einer Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an eine Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Eingangsspannung während aller möglichen Zustände des Griffschalters gemäß den Aspekten der Offenbarung zeigt,
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7 eine Tabelle ist, die eine Anzahl von erfassbaren Fehlern und zugeordneten Proben der Ausgabespannungswellenform an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 und die entsprechende Aktion des Mikrocontrollers für jeden erfassbaren Fehler zeigt;
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8 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die eine Ausgabe-Spannungswellenform zeigt, wenn keine Fehler vorhanden sind;
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9 ein Graph der Ausgabe-Spannungswellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabe-Spannungswellenform zeigt, wobei der Handgriff während einer Kein-Fehler-Bedingung gezogen ist,
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10 ein Graph einer Ausgabe-Spannungswellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabe-Spannungswellenform zeigt, wenn ein gemeinsamer Stift zur Batterie kurzgeschlossen ist;
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1 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabespannungs-Wellenform zeigt, wenn der gemeinsame Stift zu Masse kurzgeschlossen ist;
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12 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronische Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabespannungs-Wellenform zeigt, wobei ein normalerweise offener Stift zur Batterie kurzgeschlossen ist;
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13 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabespannungs-Wellenform zeigt, wobei der normalerweise offene Stift zu Masse kurzgeschlossen ist;
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14 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabespannungs-Wellenform zeigt, wobei der normalerweise offene Stift zu dem gemeinsamen Stift kurzgeschlossen ist;
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15 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe zu der Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabespannungs-Wellenform zeigt, wobei der normalerweise offene Stift gebrochen ist (das heißt offene Schaltung);
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16 ein Graph der Ausgabespannungs-Wellenform-Eingabe an die Steuereinheit der elektronischen Steuerschaltung der 2 ist, die die Ausgabespannungs-Wellenform zeigt, wobei ein externer Kondensator defekt ist (d. h. Kurzschluss); und
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17 Tabellen darstellt, die eine Anzahl von Fehlermodi zeigen, die Gefahrenbeschreibungen zugeordnet sind und ob die Fehlermodi erfassbar sind.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In der folgenden Beschreibung sind Details fortgeführt, um ein Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. In einigen Fällen sind bestimmte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht beschrieben oder im Detail dargestellt, um die Offenbarung nicht zu überfrachten.
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Allgemein bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine kraftbetriebene Vorrichtung der Art, die für viele Anwendungen geeignet ist. Insbesondere werden hier eine elektronische Verriegelung für ein Kraftfahrzeug-Verschlusssystem mit einer Griffschalter-Leseschaltung für einen Zwei-Stift-Griffschalter und ein Verfahren zum Betreiben der Griffschalter-Leseschaltung hier offenbart. Die elektronische Steuerschaltung für die elektronische Verriegelungsanordnung dieser Offenbarung wird in Verbindung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben. Die offenbarten bestimmten Ausführungsbeispiele sind jedoch lediglich dazu vorgesehen, die erfinderischen Konzepte, Merkmale, Vorteile und Aufgaben mit ausreichender Klarheit zu beschreiben, um Fachleute in die Lage zu versetzen, die Offenbarung zu verstehen und umzusetzen.
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Bezugnehmend auf die Figuren, denen gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile durchgängig in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, bezeichnet in 1 die Nummer 1 eine elektronische Verriegelungsanordnung als Ganzes (im folgenden E-Verriegelungsanordnung 1), die mit einer Seitentür 2 eines Kraftfahrzeugs 3 verbunden ist (es soll jedoch festgestellt werden, dass die E-Verriegelungsanordnung 1 in gleicher Weise mit jeder Art von Verschlussvorrichtung des Kraftfahrzeugs 3 verbunden sein kann).
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Die E-Verriegelungsanordnung 1 ist elektrisch mit einer Hauptversorgungsquelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 verbunden, beispielsweise einer Hauptbatterie, die eine Batteriespannung Vbatt von 12 V über ein elektrisches Verbindungselement 5, beispielsweise ein Versorgungskabel, liefert (die Hauptversorgungsquelle 4 kann in gleicher Weise eine andere Quelle elektrischer Energie innerhalb des Kraftfahrzeugs 3 sein, beispielsweise ein Wechselrichter).
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die E-Verriegelungsanordnung 1 umfasst eine Betätigungsgruppe 6 einschließlich eines Elektromotors 6d, der zur Steuerung der Betätigung der Tür 2 (oder allgemein der Fahrzeug-Verschlussvorrichtung) betreibbar ist.
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In einem möglichen Ausführungsbeispiel umfasst die Betätigungsgruppe 6 einen Verriegelungsmechanismus mit einer Ratsche 6a, die selektiv zum Ergreifen eines Schließers 6b (der mit dem Körper des Kraftfahrzeugs 3 verbunden ist, beispielsweise mit der sogenannten „A-Säule” oder der „B-Säule”, in einer Weise, die nicht im Detail gezeigt ist) drehbar ist. Wenn die Ratsche 6a in eine Verriegelungsposition mit Bezug auf den Schließer 6b gedreht wird, ist die Seitentür 2 in einem geschlossenen Betriebszustand. Eine Klinke 6c, die ebenfalls dem Verriegelungsmechanismus zugeordnet ist, ergreift selektiv die Ratsche 6a, um sie an einer Drehung zu hindern, angetrieben durch einen Elektromotor 6d, um sich so zwischen einer Eingriffsposition und einer Nicht-Eingriffsposition zu bewegen.
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Die E-Verriegelungsanordnung 1 umfasst ferner eine elektronische Steuerschaltung 10, beispielsweise mit einem Mikrocontroller oder einer anderen Berechnungseinheit, die bequemer Weise in einer gleichen Aufnahme oder einem Gehäuse 11 (schematisch dargestellt) mit der Betätigungsgruppe 6 der E-Verriegelungsanordnung 1 aufgenommen ist, um somit eine integrierte kompakte und leicht zu montierende Einheit zu bilden.
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Die elektronische Steuerschaltung 10 ist mit dem Elektromotor 6d verbunden und liefert an ihn Treibersignale Sd. Die elektronische Steuerschaltung 10 ist auch elektrisch mit einer Haupt-Fahrzeugverwaltungseinheit 12 verbunden (auch als ECU oder „Fahrzeug-Bordcomputer” bekannt), die ausgebildet ist, um den allgemeinen Betrieb des Kraftfahrzeugs 3 über einen Datenbus für 10 zu steuern, um so Signale, Daten, Befehle und/oder Informationen auszutauschen.
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Die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 ist auch mit Unfallsensoren 13, beispielsweise Beschleunigungsmesser oder Kraftmesser verbunden, die Signale, beispielsweise Beschleunigungs- oder Kraftsignale liefern, die das Vorhandensein einer Notsituation wie beispielsweise einen Unfall anzeigen.
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Sinnvollerweise erhält die elektronische Steuerschaltung 10 auch Rückkopplungsinformationen über die Verriegelungsbetätigung von Positionssensoren (nicht dargestellt) wie Hallsensoren, die ausgebildet sind, um die Betriebsposition beispielsweise der Ratsche 6a und/oder der Klinke 6c zu erfassen, und empfängt (direkt und/oder indirekt über die Fahrzeugverwaltungseinheit 12) Informationen über die Betätigung der Fahrzeuggriffe 15 (außen und/oder innen) von einer Griffschalter-Unteranordnung 16, die die Betätigung der inneren und/oder äußeren Griffe 15 der Türen des Kraftfahrzeugs 3 erfasst.
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Die elektronische Steuerschaltung 10 ist auch mit der zu Hauptversorgungsquelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 verbunden, um die Batteriespannung Vbatt zu erhalten; die elektronische Steuerschaltung 10 ist somit in der Lage zu prüfen, ob der Wert der Batteriespannung Vbatt unter einen vorgegebenen Schwellwert fällt, um sofort festzustellen, falls eine Notsituation (wenn eine Sicherungsenergiequelle gebraucht wird) auftritt.
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Wie in dem schematischen Blockdiagramm der 2 dargestellt ist, umfasst die elektronische Steuerschaltung 10 eine eingebettete und integrierte Sicherheits-Energiequelle 20, die ausgebildet ist, um elektrische Energie an die Betätigungsgruppe 6 und den Elektromotor 6d und zu derselben elektronische Steuerschaltung 10 in dem Fall eines Fehlers oder einer Unterbrechung der Hauptenergiezufuhr von der Hauptversorgungsquelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 zu liefern.
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Diese Sicherheits-Energiequelle 20 wird gewöhnlich während des normalen Betriebs von der Hauptversorgungsquelle 4 in einem geladenen Zustand gehalten, sodass sie, sobald die Notwendigkeit auftritt, beispielsweise im Fall eines Unfalls, sofort zur Verfügung steht.
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Im einzelnen umfasst die elektronische Steuerschaltung 10 eine Steuereinheit 21, beispielsweise mit einem Mikrocontroller, Mikroprozessor oder einem analogen Rechenmodul 21a, die mit der Sicherheits-Energiequelle 20 und der Betätigungsgruppe 6 der E-Verriegelungsanordnung 1 verbunden ist, um ihren Betrieb zu steuern.
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Die Steuereinheit 21 hat einen eingebetteten Speicher 21b, beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher 21b mit freiem Zugriff, der mit dem Rechenmodul 21a verbunden ist und geeignete Programme und Computerbefehle speichert (beispielsweise in Form einer Firmware). Es soll festgestellt werden, dass die Steuereinheit 21 alternativ eine Logikschaltung aus diskreten Komponenten aufweisen kann, um die Funktionen des Rechenmoduls 21a und des Speichers 21b auszuführen.
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In bekannter Weise (hier nicht im einzelnen diskutiert) ist die Steuereinheit 21 ausgebildet, um die E-Verriegelungsanordnung 1 zu steuern, um die Betätigung der Tür 2 basierend auf Signalen zu steuern, die durch die Griffschalter-Unteranordnung 16 erfasst werden, die beispielsweise die Absicht eines Benutzers anzeigen, die Tür 2 des Kraftfahrzeugs 3 zu öffnen, und basierend auf Signalen, die von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 empfangen werden, die beispielsweise eine korrekte Authentisierung des Benutzers anzeigen, der ein geeignetes Authentisierungsmittel (beispielsweise einen Schlüsselanhänger) trägt, oder zur Anzeige des Auftretens einer Notsituation wie eines Unfalls (das heißt die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 kann ein Notsignal Cs an die Steuereinheit 21 senden).
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst die elektronische Steuerschaltung 10 eine Griffschalter-Leseschaltung 22, die allgemein in 2 und in größerem Detail in 3 dargestellt ist. Die Griffschalter-Leseschaltung 22 umfasst einen ersten Eingangsknoten 24 und einen zweiten Eingangsknoten 26 und einen Ausgangsknoten 28 zur Verbindung mit der Steuereinheit 21. Die Griffschalter-Leseschaltung 22 umfasst ferner einen Hauptversorgungsknoten 30 zur Verbindung mit der Hauptversorgungsquelle 4 und einen Masseknoten 32 zur Verbindung mit Masse. Zusätzlich ist ein Sicherheitsversorgungsknoten 34 in der Griffschalter-Leseschaltung 22 zur Verbindung mit der Sicherheitsenergiequelle 20 enthalten. Ein normalerweise offener Knoten 36 und ein gemeinsamer Knoten 38 werden jeweils zur Verbindung zu der Griffschalter-Unteranordnung 16 verwendet.
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Ein Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 40 ist mit dem ersten Ausgangsknoten 28 und dem Hauptversorgungsknoten 30 verbunden und umfasst einen Wandler-Ausgangsknoten 42 zur Wandlung einer Gleichspannung (Gleichstrom) von der Hauptversorgungsquelle 4 in eine Wechselspannungsausgabe (Wechselstrom) an dem Wandler-Ausgabeknoten 42. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 40 umfasst einen ersten Leistungsschalter 44, der eine erste Basis 46 aufweist, die mit dem ersten Eingangsknoten 24 verbunden ist, und einen ersten Emitter 48, der mit dem Masseknoten 32 verbunden ist, und einen ersten Kollektor 50. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 40 umfasst ferner einen zweiten Leistungsschalter 52, der eine zweite Basis 54 aufweist, die mit dem ersten Kollektor 50 verbunden ist, und einen zweiten Emitter 56, der mit dem Hauptversorgungsknoten 30 verbunden ist, und einen zweiten Kollektor 58. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 40 umfasst ferner einen Wandlerwiderstand 60, der mit dem zweiten Kollektor 58 verbunden ist. Der erste Leistungsschalter 44 und folglich der zweite Leistungsschalter 56 können durch die Steuerschaltung 21 durch den ersten Eingangsknoten 24 gesteuert werden (d. h. die Steuereinheit 21 kann ein wechselndes Signal an den ersten Eingangsknoten 24 liefern, um den ersten Leistungsschalter 44 zu schalten, um die Wechselspannungsausgabe zu erzeugen).
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Ferner umfasst der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 40 eine Doppeldiode 62 mit einer ersten Diode 64, die zwischen den Sicherheitsversorgungsknoten 34 und den Wandler-Ausgabeknoten 42 geschaltet ist, um einen Stromfluss zu dem Sicherheitsversorgungsknoten 34 von dem Wandler-Ausgangsknoten 42 zu verhindern. Die Doppeldiode 62 umfasst eine zweite Diode 66, die zwischen den Wandlerwiderstand und den Wandler-Ausgangsknoten 42 geschaltet ist, um die Wechselspannung gleichzurichten und einen Stromfluss zu dem zweiten Kollektor 58 von dem Wandler-Ausgangsknoten 42 zu verhindern. Ein Wandler-zu-Schalter-Widerstand 68 ist zwischen den Wandler-Ausgangsknoten 40 und den normalerweise offenen Knoten 36 geschaltet, um einen Spannungsabfall zu erzeugen.
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Die Griffschalter-Unteranordnung 16, die zu der Griffschalter-Leseschaltung 22 koppeln kann, umfasst einen Griffschalter 70 zur Verbindung des normalerweise offenen Knotens 36 und des gemeinsamen Knotens 38 der Griffschalter-Leseschaltung 22 und einen Griffkondensator 72 parallel zu dem Griffschalter 70. Die Kapazität des Griffkondensators 72 kann beispielsweise 10 Nanofarad betragen, es sei jedoch anzumerken, dass der Griffkondensators 72 eine andere Kapazität haben kann. Vorzugsweise wird die Kapazität des Griffkondensators 72 ausgewählt, um sich von einer parasitären Kapazität der Schaltung zu unterscheiden (d. h. der Griffschalter-Unteranordnung 16 und der Griffschalter-Leseschaltung 22). Ein Griffwiderstand 74 ist ebenfalls zwischen den Griffschalter 70 und den normalerweise offenen Knoten 36 geschaltet. Wie unten in größerem Detail beschrieben wird, hilft der Griffwiderstand 74 zur Schaffung eines Spannungsabfalls, der durch die Steuerschaltung 21 verwendet werden kann, um zwischen Fehlern in der Griffschalter-Leseschaltung 22 und/oder der Griffschalter-Unteranordnung 16 zu unterscheiden. Der Griffschalter 70 ist zwischen einer geöffneten Position in Abhängigkeit davon, dass der Griff 15 in einer Ruheposition ist, und einer geschlossenen Position in Abhängigkeit davon betreibbar, dass der Griff 15 gezogen wurde.
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Ein Reihenkondensator 76 verbindet zwischen dem gemeinsamen Knoten 38 und dem Masseknoten 32. Ein Parallelkondensator 78 ist zwischen dem Wandler-Ausgangsknoten 42 und dem Masseknoten 32 verbunden, um einen Schutz gegen elektrostatische Entladung zu schaffen. Der Reihenkondensator 76 unterstützt die Diagnose von Fehlern in der Griffschalter-Leseschaltung 22, wie im einzelnen unten beschrieben wird.
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Ein Erdungsschalter 80 hat eine erste Source 82, die mit dem Masseknoten 32 verbunden ist, und ein erstes Gate 84, das mit dem zweiten Eingangsknoten 26 verbunden ist, und ein Drain 86. Ein Erdungswiderstand 88 ist zwischen den gemeinsamen Knoten 38 und das erste Drain 86 des Erdungsschalters 80 geschaltet. Der Erdungsschalter 80 wird durch die Steuereinheit 21 unter Verwendung des zweiten Eingangsknotens 26 betrieben (d. h. die Steuerschaltung 21 liefert eine Spannung, die ausreichend ist, um den Erdungsschalter 80 zu schalten).
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Eine Spannungsteiler-Unterschaltung 90 ist mit dem gemeinsamen Knoten 38 und dem Ausgangsknoten 28 zur Verminderung einer Gemeinknoten-Ausgabespannung an dem gemeinsamen Knoten 38 verbunden. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 21, die mit dem Ausgangsknoten 28 der Griffschalter-Leseschaltung 22 verbunden ist, nur in der Lage sein, Spannungen innerhalb eines bestimmten akzeptablen Spannungsbereichs zu akzeptieren, sodass die Spannungsteiler-Unterschaltung 90 dabei hilft, die Gemeinknoten-Ausgangsspannung zu reduzieren, sodass sie nicht den bestimmten akzeptablen Spannungsbereich überschreitet. Eine Ausgangsdiode 94 ist zwischen den gemeinsamen Knoten 38 und die Spannungsteiler-Unterschaltung 90 geschaltet, um einen Stromfluss von dem Ausgangsknoten 28 zu dem gemeinsamen Knoten 38 zu verhindern. Die Spannungsteiler-Unterschaltung 90 umfasst einen ersten Widerstand 92, der zwischen die Ausgangsdiode 94 und den Ausgangsknoten 28 geschaltet ist, und einen zweiten Widerstand 96, der zwischen den Ausgangsknoten 28 und dem Masseknoten 32 geschaltet ist. Ein Teilungskondensator 98 ist zwischen die Ausgangsdiode 94 und den Masseknoten 32 geschaltet. Eine Triggerspannung kann von einem Triggerknoten 99 gemessen werden, um das System zu starten, wenn es durch die Sicherheitsenergiequelle 20 gespeist wird. Ein zweiter Eingabewiderstand 100 ist zwischen den zweiten Eingangsknoten 26 und den Masseknoten 32 geschaltet.
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Wie in den 4A, 4B und 5 dargestellt ist, ist ferner auch ein Verfahren zum Betreiben der Schalter-Leseschaltung offenbart. Das Verfahren kann den Schritt 200 des Einschaltens eines Erdungsschalters 80 umfassen. Anschließend, 202, wird eine Wechselspannung aus einer Gleichspannung erzeugt. Dieser Schritt kann 204 umfassen, wobei eine Gleichspannung an einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 40 von einer Hauptversorgungsquelle 4 geliefert wird. Der Schritt 202 der Erzeugung einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung kann auch die Schritte 206 des Schaltens eines ersten Leistungsschalters 44 und eines zweiten Leistungsschalters 52 des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 40 unter Verwendung einer Steuereinheit 21 umfassen und 208, die Erzeugung einer Wechselspannung aus der Gleichspannung in Abhängigkeit von dem Schalten des ersten Leistungsschalters 44 und des zweiten Leistungsschalters 52 des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 40. Dann umfasst das Verfahren den Schritt 209 der Zuführung der Wechselspannung an die Griffschalter-Unteranordnung 16.
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Das Verfahren geht bei 210 weiter mit der Erzeugung einer Ausgabespannungs-Wellenform (d. h. der Eingangsspannung der Steuerschaltung 21), die dem Laden und Entladen eines Griffkondensators 72 der Griffschalter-Unteranordnung 16 entspricht, und abhängig davon, dass ein Griffschalter 70 der Griffschalter-Unteranordnung 16 betätigt wird. Beispielsweise ist eine Ausgangsspannungs-Wellenform in 6 dargestellt und zeigt die Ausgangsspannungs-Wellenform für mögliche Positionen des Griffschalters und Bedingungen, die in der Griffschalter-Leseschaltung 22 auftreten können. Das Verfahren kann auch 212 enthalten, die Gleichrichtung der Wechselspannung mit einer Diode zur Erzeugung einer gleichgerichteten Wechselspannung (unter Verwendung der ersten Diode 64 der Doppeldiode 62). Falls dem so ist, ist der Schritt 209 der Zuführung der Wechselspannung an die Griffschalter-Unteranordnung 16 ferner als 214 definiert, die Lieferung der gleichgerichteten Wechselspannung an die Griffschalter-Unteranordnung 16. Der Schritt der Erzeugung einer Ausgangsspannungs-Wellenform kann auch die Schritte 216 der Ladung des Griffkondensators 72 der Griffschalter-Unteranordnung 16 mit der gleichgerichteten Wechselspannung in Abhängigkeit davon, dass die gleichgerichteten Wechselspannung positiv ist, und 218 enthalten, das Laden des Griffkondensators 72 der Griffschalter-Unteranordnung 16 mit der gleichgerichteten Wechselspannung in Abhängigkeit davon, dass die gleichgerichtete Wechselspannung 0 ist.
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Das Verfahren geht weiter mit 220, der Abtastung der Ausgangsspannungs-Wellenform unter Verwendung der Steuerschaltung 21. Dieser Schritt kann 222 enthalten, die Abtastung einer ersten Probe der Ausgangsspannungs-Wellenform an einem Ausgangsknoten 28 nach einer vorgegebenen Zeitspanne (d. h. 1 Millisekunde nach dem Schritt 208 der Erzeugung einer Wechselspannung aus der Gleichspannung in Abhängigkeit von dem Schalten des ersten Leistungsschalters 44 und des zweiten Leistungsschalters 52 des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 40) unter Verwendung der Steuerschaltung 21. In gleicher Weise erfolgt bei 224 eine Abtastung einer zweiten Probe der Ausgangsspannungs-Wellenform am Ausgangsknoten 28 nach einer zweiten vorgegebenen Zeitspanne (d. h. 10 Millisekunden nach dem Schritt 208 der Erzeugung einer Wechselspannung aus der Gleichspannung in Abhängigkeit von dem Schalten des ersten Leistungsschalters 44 und des zweiten Leistungsschalters 52 des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 40), die länger als die erste vorgegebene Zeitspanne ist, durch die Steuerschaltung 21. Der Schritt der Abtastung der ersten und zweiten Proben können auch periodisch wiederholt werden.
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Das Verfahren umfasst auch 226, die Erfassung einer Position des Griffschalters 70 der Griffschalter-Unteranordnung 16 und aller Fehler, die in der Griffschalter-Leseschaltung 22 vorhanden sind, basierend auf der Abtastung der Ausgangsspannungs-Wellenform. Ein solcher Schritt kann den Schritt 228 umfassen, den Vergleich der ersten Probe mit der zweiten Probe. Wie am besten in 7 dargestellt ist, kann die Griffschalter-Leseschaltung 22 die Position des Griffschalters 70 und mögliche Fehler erfassen, die in der Griffschalter-Leseschaltung 22 und/oder der Griffschalter-Unteranordnung 16 auftreten. Der Schritt 226 der Erfassung einer Position des Griffschalters 70 der Griffschalter-Unteranordnung 16 und jedes Fehlers, der in der Griffschalter-Leseschaltung 22 auftritt, basierend auf der Abtastung der Ausgangsspannungs-Wellenform kann auch 230 enthalten, die Erfassung, dass der Griffschalter 70 offen ist (d. h. der Griff 15 nicht gezogen ist) und dass keine Fehler vorhanden sind, und zwar in Abhängigkeit davon, dass die erste Probe eine höhere Spannung im Vergleich zu der zweiten Probe hat (8). In ähnlicher Weise kann das Verfahren 232 umfassen, die Bestimmung, dass der Griffschalter 70 geschlossen ist (der Griff 15 ist gezogen) und dass keine Fehler vorhanden sind, und zwar in Abhängigkeit davon, dass die erste Probe und die zweite Probe einen definierten konstanten Wert aufweisen, beispielsweise 2,3 V (9).
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Der Schritt der Erfassung einer Position eines Griffschalters 70 kann auch den Schritt 234 umfassen, die Erfassung, dass der Griffschalter 70 offen ist, und ein Fehler, dass der gemeinsame Knoten 38 zur Batterie kurzgeschlossen ist, vorhanden ist, und zwar in Abhängigkeit davon, dass die erste Probe und die zweite Probe beide eine zweite definierte konstante Spannung aufweisen, beispielsweise 4 V (10). In gleicher Weise erfasst 236 dass der Griffschalter 70 offen ist und ein Fehler vorhanden ist, dass ein normalerweise offener Knoten 36 zu dem gemeinsamen Knoten 38 kurzgeschlossen ist, in Abhängigkeit davon, dass die erste Probe und die zweite Probe beide einen dritten definierten konstanten Spannungswert haben, beispielsweise 2,8 V (14). Wie oben erwähnt wurde, liefert der Griffwiderstand 74 einen Spannungsabfall, um zwischen Fehlern zu unterscheiden. Insbesondere hilft der Griffwiderstand 74 zur Unterscheidung zwischen dem Fehler, dass ein normal offener Knoten 36 zu dem gemeinsamen Knoten 38 kurzgeschlossen ist (14), und einem normalen Betrieb des Griffschalters 70, der in die geschlossene Position bewegt wird, wobei kein Fehler vorhanden ist (9). Im Einzelnen, wenn der Griff 15 gezogen wird, geht Strom durch den Griffwiderstand 74, was einen Spannungsabfall verursacht, im Vergleich zu einem Kurzschluss über dem normalerweise offenen Knoten 36 und dem gemeinsamen Knoten 38. Im letzteren Fall besteht der Kurzschluss vor dem Griffwiderstand 74, sodass kein Spannungsabfall über den Griffwiderstand 74 erfolgt, und die Steuerschaltung 21 kann somit zwischen den beiden Situationen unterscheiden.
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Das Verfahren kann auch den Schritt 238 der Erfassung umfassen, dass der Griffschalter 70 offen ist und dass ein Fehler eines kurzgeschlossenen Griffkondensators 72 vorhanden ist, und zwar in Abhängigkeit davon, dass die erste Probe und die zweite Probe beide eine vierte definierte konstante Spannung haben, beispielsweise 1,6 V (16). Das Verfahren kann zusätzlich den Schritt 240 umfassen, die Bestimmung, dass der Griffschalter 70 offen ist und dass mindestens ein Fehler vorhanden ist, in Abhängigkeit davon, dass die erste Probe und die zweite Probe beide 0 V haben (11, 12, 13 und 15). In jeder der 8–16 entspricht die Angabe „Schalter an”, die gezeigt ist, dem Moment, wenn das Lesen/die Diagnose beginnt (das heißt Aktivierung des ersten Leistungsschalters 44).
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Die Vorteile der diskutierten Lösung sind aus der vorstehenden Beschreibung klar. Insbesondere kann eine Erhöhung der Sicherheit erzielt werden, und zwar während des normalen Betriebs der E-Verriegelungsanordnung 1 sowie nach einem Unfall oder einer anderen Art Notsituation als Ergebnis der verbesserten Fähigkeiten der Griffschalter-Leseschaltung 22 (d. h. der Fähigkeit, Fehlerbedingungen zu erkennen). Insbesondere ist die hier offenbarte Griffschalter-Leseschaltung 22 zur Kopplung mit der Griffschalter-Unteranordnung 16 in der Lage, alle möglichen gefährlichen Fehler zu erfassen. Wie in 17 dargestellt ist, verbessern die Griffschalter Leseschaltung 22 und die oben diskutierten Verfahrensschritte die Verriegelungsanordnungen inklusive solcher, die beispielsweise Drei-Stift-Griffschalter verwenden. Eine solche Erfassung von Fehlern in der Griffschalter-Leseschaltung 22 und/oder der Griffschalter-Unteranordnung 16 ist zur Verhinderung einer unerwünschten Türöffnung wichtig (d. h. einer spontanen Lösung der E-Verriegelungsanordnung 1) und der Einsperrung des Benutzers wichtig (d. h. eine Bewegung des Begriffs 15 wird nicht ordnungsgemäß erfasst.
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Selbstverständlich können Änderungen an dem, was beschrieben und dargestellt ist, ohne jedoch vom Umfang, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, vorgenommen werden. Die E-Verriegelungsanordnung 1 kann jede Art von unterschiedlichen Verschlussvorrichtungen beispielsweise innerhalb des Kraftfahrzeugs 3 betreiben. Allgemein kann die Griffschalter-Leseschaltung 22 auch für andere Zwecke innerhalb des Kraftfahrzeugs 3 verwendet werden, oder für andere Automobilanwendungen (die Griffschalter-Leseschaltung 22 ist für jede Art Schalter anwendbar, die einen internen Kondensator und einen Widerstand aufweist.).
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Die vorstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen wurde für Zwecke der Erläuterung und Beschreibung geliefert. Sie soll nicht als erschöpfend oder die Offenbarung beschränkend angesehen werden. Individuelle Merkmale oder Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels sind allgemein nicht auf das bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sind, wenn anwendbar, austauschbar und können in einem ausgewählten Ausführungsbeispiel verwendet werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Dieselben können auch auf viele verschiedene Wege variiert werden. Solche Variationen sind nicht als eine Abweichung von der Offenbarung anzusehen, und alle derartigen Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der Offenbarung eingeschlossen anzusehen. Fachleute werden erkennen, dass Konzepte, die in Verbindung mit einem beispielhaften Schaltsystem 20 offenbart sind, in gleicher Weise in vielen anderen Systemen implementiert werden können, um ein oder mehrere Vorgänge und/oder Funktionen zu steuern.
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Ausführungsbeispiele sind so vorgesehen, dass diese Offenbarung vollständig ist und vollständig den Umfang an Fachleute vermittelt. Viele bestimmte Details sind als Beispiele von bestimmten Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren fortgesetzt, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu schaffen. Es ist für Fachleute ersichtlich, dass bestimmte Details nicht eingesetzt werden müssen, dass Ausführungsbeispiele in verschiedenen unterschiedlichen Formen umgesetzt werden können und dass keins zur Beschränkung des Umfangs der Offenbarung anzusehen ist. In einigen Ausführungsbeispielen werden bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Die hier verwendete Terminologie wird nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet und ist nicht als beschränkend beabsichtigt. Die hier benutzten Singulärformen „ein, einer, eine” und „der, die, das” können beabsichtigen, die Pluralformen ebenfalls zu umfassen, sofern der Kontext dies nicht anders angibt. Die Ausdrücke „aufweisen”, „aufweisend”, „einschließen” und „mit” sind inklusiv und geben somit das Vorhandensein der genannten Merkmale, Punkte, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten an, schließen aber die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehreren Merkmalen, Punkten, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so anzusehen, dass sie notwendigerweise ihre Durchführung in der bestimmten diskutierten oder dargestellten Reihenfolge erfordern, sofern dies nicht als eine Reihenfolge von Durchführungen angegeben ist. Es soll auch so verstanden werden, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf”, „in Eingriff mit”, „verbunden mit” oder „gekoppelt an” ein anderes Element oder eine andere Schicht bezeichnet wird, kann es direkt auf, in Eingriff mit, verbunden mit oder gekoppelt zu dem anderen Element oder der Schicht sein, oder zwischengefügte Elemente oder Schichten können vorhanden sein. Wenn demgegenüber ein Element als „direkt auf”, „direkt in Eingriff mit”, „direkt verbunden mit” oder „direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder eine Schicht bezeichnet wird, sollen keine zwischengefügten Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter zur Beschreibung der Beziehungen zwischen Elementen sollen in gleicher Weise interpretiert werden (d. h. „zwischen” gegenüber „direkt zwischen”, „angrenzend” gegenüber „direkt angrenzend” etc.). Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder” jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Punkte.
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Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter etc. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu bezeichnen, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Ausdrücke nicht als beschränkend angesehen werden. Diese Ausdrücke können nur verwendet werden, um ein Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erster”, „zweiter” und andere hier verwendete numerische Ausdrücke implizieren nicht eine Folge oder Reihenfolge, sofern dies nicht klar durch den Kontext angegeben ist. Somit kann ein erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt, der später beschrieben wird, als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der Ausführungsbeispiele abzuweichen.
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Räumlich relative Ausdrücke so wie „innen”, „außen”, „unterhalb”, „unten”, „tiefer”, „oberhalb”, „oberhalb” und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element (Elementen) oder Merkmal (Merkmalen) zu beschreiben, das in den Figuren dargestellt ist. Räumlich relative Ausdrücke können beabsichtigt sein, um unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung in der Verwendung oder dem Betrieb zusätzlich zu den Orientierungen, die in den Figuren gezeigt sind, zu umfassen. Falls beispielsweise eine Figur umgedreht wird, sind Elemente, die als „unterhalb” oder „unter” anderen Elementen oder Merkmalen bezeichnet wurden, dann „über” den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert. Somit kann das Beispiel des Ausdrucks „unter” sowohl eine Orientierung über als auch unter umfassen. Die Vorrichtung kann in anderer Weise orientiert sein (gedrehte Grade oder anderen Orientierungen), und die räumlich relativen Beschreibungen, die hier verwendet werden, sind entsprechend zu interpretieren.
