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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalaufbereitung eines Messrohsignals eines Fahrzeugs, wobei Messwerte des Messrohsignals eingestellt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebesteuersystem zur Signalaufbereitung eines Messrohsignals eines Fahrzeugs mit einem digitalen Eingang zum Bereitstellen des Messrohsignals. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Getriebesteuersystem.
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Mess- und Steuerungssignale benötigen für ihre adäquate Verwendung in einer Steuerung eine Signalaufbereitung. Dabei werden beispielsweise diese Signalaufbereitungen üblicherweise mittels Mittelwertbildungen aus den vergangenen Messwerten sowie Tief- und Hochpassfilterungen durchgeführt.
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Mittels eines Messaufnehmers werden die Signale erfasst. Bereits hier kann es zu Ungenauigkeiten kommen, da bei der Aufnahme durch den Messaufnehmer durch dessen Messgenauigkeit die Signale verrauscht werden können. Dieses Verrauschen ist insbesondere bei Regelungen um die Nulllage der Signale störend. In einigen Fällen ist für die Regelung auch eine Differenzierung des Messsignals notwendig, aber durch diese kann ein Grundrauschen der Signale verstärkt werden. Dies führt beispielsweise zu unnötigen Systemanregungen.
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Bei vielen Messsignalaufbereitungsmethoden können die zugrunde liegenden gemessenen Systeme in bestimmten Situationen sich unterschiedlich verhalten, so dass es hier zu ständigen Messungenauigkeiten und Messvarianzen kommen kann. Beispielsweise kann ein positiver Zeitverlauf und ein negativer Zeitverlauf eines Signals von der jeweiligen Dynamik verschieden sein, so dass sich eine Richtungsänderung des Signalverlaufs schlechter detektieren lassen kann.
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Beispielsweise kann mit einer Antriebsschlupfregelung eines Fahrzeugs dafür gesorgt werden, dass die Räder beim Anfahren des Fahrzeugs nicht durchdrehen. Dies kann für einen Endkunden des Fahrzeugs als negatives Fahrverhalten des Fahrzeugs empfunden werden. Dies kann daher kommen, da die Drehzahlanzeige im Kombiinstrument des Fahrzeugs einen Drehzahlausreißer anzeigt und es dadurch zu einem Ruck beziehungsweise zu einer Bewegung kommt, da die Kupplung zu schnell schließt, um die Drehzahl wieder einzuregeln.
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Bedeutende Einflussgrößen auf dieses Verhalten hat die dynamische Störgrößenaufschaltung.
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Bei aktuellen Messsignalaufbereitungsmethoden erlaubt eine Filterung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem aktuellen Moment und einem Wunschmoment. Also wird hierbei ein differenziertes Motormoment betrachtet.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2008 044 147 A1 ein Empfangskomparator für Signalmodulationen auf Versorgungsleitungen bekannt. Dabei wird eine Empfangsstufe für ein mehrstufiges elektrisches Signal für einen Sensor eines Steuergeräts offenbart. Das Signal wird hinsichtlich einer Über- beziehungsweise Unterschreitung zumindest eines Schwellwerts mittels einer Erfassung steigender sowie fallender Signalflanken überwacht, welchen jeweils ein Komparator zugeordnet ist, der zur Ausgabe eines durch einen Filter entprellten Ausgangssignals dient.
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Die
DE 298 14 435 U1 offenbart ein System zur Übertragung von Digitalsignalen zwischen einer Nachrichtenquelle und einer Nachrichtensenke. Die Digitalsignale werden durch eine separate Erfassung steigender und fallender Signalflanken zeitlich entkoppelt und bezüglich Störungen entprellt.
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Des Weiteren ist aus der
US 2006/0146018 A1 ein System zur Erfassung eines Zurückschnappens eines taktilen Eingabeelements mit einer Kraftmesskomponente bekannt. Die Kraftmesskomponente dient zur Detektion einer Entprellungstendenz hinsichtlich einer elektrischen Widerstands- beziehungsweise Spannungsänderung.
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Ein Nachteil bei den Signalaufbereitungsmethoden im Stand der Technik ist der, dass keine Entprellungen für kleine beziehungsweise stochastische Störungen berücksichtigt werden. Daher müssen sehr starke Filter eingesetzt werden, um Störungen effektiv zu entprellen. Dies schränkt die Dynamik und somit auch die Wirksamkeit dieses wichtigen Elements in der Regelungsstruktur deutlich ein.
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Somit ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die, dass eine verbesserte Signalaufbereitung von elektrischen beziehungsweise digitalen Signalen hinsichtlich stochastischer Störungen durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Getriebesteuersystem sowie ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalaufbereitung eines Messrohsignals eines Fahrzeugs, wobei
- - Messwerte des Messrohsignals bereitgestellt werden, gekennzeichnet, durch folgende Schritte:
- - Ermitteln eines Mittelwerts zumindest aus einem aktuellen Messwert des Messrohsignals und einem unmittelbar zeitlich davor liegenden vorhergehenden Messwert des Messrohsignals;
- - Bilden eines aufbereiteten Messsignals in Abhängigkeit von dem Messrohsignal durch:
- o Erzeugen eines von dem aktuellen Messwert verschiedenen aufbereiteten Messwerts, wenn der Mittelwert außerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt, oder
- o Verwenden des aktuellen Messwerts des Messrohsignals als den aufbereiteten Messwert, wenn der Mittelwert innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs liegt;
- - Bereitstellen des aufbereiteten Messsignals zumindest einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs.
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Durch das vorgeschlagene Verfahren können Signale, insbesondere Messsignale oder Steuerungssignale, derart aufbereitet werden, dass stochastische Störungen oder stochastische Störgrößen eliminiert beziehungsweise reduziert werden können. Mit anderen Worten kann mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens eine Optimierung einer dynamischen Störgröße einer Aufschaltung durchgeführt werden. Somit können digitale beziehungsweise elektronische Signale, insbesondere das Messsignal, umfangreicher und effektiver verwendet werden, da durch die vorgeschlagene Signalaufbereitung Störungen und/oder Rauschen und/oder störende Eigenschaften in den Signalen minimiert beziehungsweise reduziert beziehungsweise eliminiert wurden.
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Insbesondere können mit dem bereitgestellten aufbereiteten Messsignal eine Regelgüte beziehungsweise ein Regelungsverhalten verbessert beziehungsweise erhöht werden. Dies ist insbesondere bei der Steuerung des Motors beziehungsweise der Antriebseinheit des Fahrzeugs oder bei anderweitigen Systemen und/oder Regelungen der Antriebseinheit des Fahrzeugs von Vorteil.
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Bei dem Messrohsignal kann es sich insbesondere um ein Grundsignal eines digitalen beziehungsweise elektrischen Signals handeln. Insbesondere handelt es sich bei dem Messrohsignal um ein Digitalsignal. Insbesondere kann es sich bei dem Messrohsignal um ein Grundsignal beziehungsweise um ein Rohsignal eines Messsignals oder eines Steuerungssignals handeln.
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Beispielsweise handelt es sich bei dem Messrohsignal um ein Motorrohsignal oder um ein Getrieberohsignal oder um ein Motormomentrohsignal oder um ein beliebiges Messsignal eines elektrischen Systems.
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Um insbesondere die stochastischen Störungen des Messrohsignals herausfiltern, insbesondere eliminieren, zu können, wird das aufbereitete Messsignal gebildet beziehungsweise generiert beziehungsweise erzeugt. Dafür wird insbesondere in Betrachtung des aktuellen Messwerts des Messrohsignals, also zum jetzigen Zeitpunkt des Messrohsignals, im Zeitverlauf der aktuelle Messwert und zumindest der vor diesem aktuellen Messwert liegende, vorhergehende beziehungsweise vorherliegende Messwert, betrachtet. Somit wird neben dem aktuellen Messwert der vorherige Messwert berücksichtigt, so dass anhand dieser zumindest zwei Messwerte der Mittelwert gebildet beziehungsweise bestimmt beziehungsweise berechnet wird. Um das aufbereitete Messsignal bilden zu können, wird der ermittelte Mittelwert mit einem vorgebbaren beziehungsweise vorgegebenen Wertebereich verglichen. Mit anderen Worten wird dabei überprüft, ob der Mittelwert in dem vorgebbaren Wertebereich liegt oder nicht. Bei dem vorgebbaren Wertebereich handelt es sich insbesondere um einen Grenzbereich, welcher eine obere und eine untere Grenze aufweist. Wenn nun der Mittelwert außerhalb des vorgebbaren Wertebereichs liegt, so wird ein aufbereiteter Messwert in Abhängigkeit von dem aktuellen Messwert erzeugt. Dabei kann der aktuelle Messwert gefiltert beziehungsweise aufbereitet werden. Somit kann erreicht werden, dass der Mittelwert, welcher in diesem Fall eine Störung aufweist, eliminiert wird und ein aufbereiteter, insbesondere ohne Störungen, Messwert für das aufbereitete, neue Messsignal erzeugt wird. Folglich können bereits hier Störungen eliminiert und ausgeschlossen werden. In dem Fall, wenn der Mittelwert innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs, insbesondere in einem Grenzbereich, liegt, so liegen keine, insbesondere stochastische, Störungen vor, so dass dieser aktuelle Messwert als aufbereiteter Messwert weiterhin verwendet werden kann. Folglich wird der aktuelle Messwert weiterhin beibehalten, da dieser keine Störungen enthält beziehungsweise verursacht.
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Mit anderen Worten wird das aufbereitete Messsignal dadurch erzeugt, dass immer dann, wenn der Mittelwert außerhalb des Wertebereichs liegt, ein neuer Wert berechnet beziehungsweise generiert wird, welcher keine Störungen aufweist. Wenn der Mittelwert innerhalb des Wertebereichs liegt, wird keine Filterungen oder Maßnahmen durchgeführt, da bei diesem Zustand der aktuelle Messwert weiterhin beibehalten beziehungsweise festgehalten werden kann. Folglich kann ein effizienteres und beispielsweise rechenleistungseinsparendes Verfahren zur Signalaufbereitung durchgeführt werden.
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Mit anderen Worten kann mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens eine Entprellung des Messrohsignals durch eine Trendanalyse beziehungsweise durch ein Trendmodul beziehungsweise durch eine Zeitreihenanalyse durchgeführt werden.
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Bei der zumindest einen Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs kann es sich beispielsweise um eine Antriebseinheit des Fahrzeugs oder um ein Steuerungssystem oder um ein Regelungssystem oder um Messsystem des Fahrzeugs handeln. Insbesondere kann das aufbereitete Messsignal den verschiedensten Fahrzeugkomponenten und/oder Fahrzeugsystemen bereitgestellt beziehungsweise übermittelt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der vorgebbare Wertebereich durch einen positiven Grenzwert und einen negativen Grenzwert, welche den vorgebaren Wertebereich begrenzen, festgelegt wird, wobei der positive und der negative Grenzwert jeweils einen identischen Betrag mit unterschiedlichen Vorzeichen aufweisen. Mit anderen Worten kann der Grenzwert ein Plus-Minus-Zeichen oder Minus-Plus-Zeichen enthalten. Somit kann der Grenzwert sowohl positiv als auch negativ sein, so dass mit dem positiven und negativen Grenzwert der vorgebbare Wertebereich beziehungsweise eingeschlossene Zahlenbereich definiert wird. Dadurch wird mit dem vorgebbaren Wertebereich ausgehend von der Nulllage beziehungsweise Neutrallage beziehungsweise von dem Nullpunkt beziehungsweise einen Nulldurchgang der jeweilige positive und negative Bereich, innerhalb welchem keine Störungen vorliegen, definiert. Mit anderen Worten wird das Messrohsignal in Abhängigkeit des Nullpunkts beziehungsweise der Nulllage mit dem positiven Grenzwert und/oder dem negativen Grenzwert verglichen. Insbesondere hat der positive und negative Grenzwert jeweils einen identischen Betrag beziehungsweise einen identischen Zahlenwert mit unterschiedlichen Vorzeichen. Somit hat der positive und negative Grenzwert jeweils denselben Zahlenwert mit entweder einem positiven oder einem negativen Vorzeichen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass wenn der Mittelwert größer als der positive Grenzwert des vorgebaren Wertebereichs ist, dann wird der aufbereitete Messwert durch eine erste Filterung des aktuellen Messwerts mit einem Filter erzeugt, und wenn der Mittelwert kleiner als der negative Grenzwert des vorgebaren Wertebereichs ist, dann wird der aufbereitete Messwert durch eine zur ersten Filterung verschiedene zweite Filterung des aktuellen Messwerts mit dem Filter erzeugt. Mit anderen Worten wird mittels des Mittelwerts das Messrohsignal dahingehend überprüft, ob zum aktuellen Zeitpunkt des aktuellen Messwerts ein steigender oder fallender Trend des Signalverlaufs des Messrohsignals vorliegt. Folglich wird überprüft, ob der Mittelwert den positiven Grenzwert überschreitet beziehungsweise überschritten hat. In diesem Fall liegt ein steigender Trend beziehungsweise ein steigendes Verhalten des Signalverlaufs vor. In diesem Fall wird dann der aktuelle Messwert des Messrohsignals mit dem Filter gefiltert. Dies erfolgt insbesondere mittels der ersten Filterung. Dabei kann hierbei beispielsweise ein Filter für steigende Werte beziehungsweise für den steigenden Trend verwendet werden.
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Wenn der Mittelwert den negativen Grenzwert des vorgebbaren Wertebereichs unterschreitet und somit kleiner ist, so liegt ein fallender Trend beziehungsweise ein abfallender Signalverlauf des Messrohsignals vor. In diesem Fall kann mit demselben Filter oder mit einem anderen Filter der aktuelle Messwert gefiltert werden. Dies erfolgt mittels der zweiten Filterung.
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Die erste Filterung und die zweite Filterung kann beispielsweise mit ein und demselben Filter durchgeführt werden oder ein und derselbe Filter hat mehrere Operationsverstärkerschaltungen mit einzelnen verschiedenen Filterausgängen. Ebenfalls kann für die unterschiedlichen Filterungen ein und derselbe Filter verwendet werden oder je nach Filterungsart kann ein eigener Filter verwendet werden.
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Um den aktuellen Messwert entsprechend mit der ersten oder zweiten Filterung filtern zu können, ist des Weiteren vorgesehen, dass für die erste Filterung des aktuellen Messwerts der Filter mit einer ersten Filterkonstante und für die zweite Filterung des aktuellen Messwerts der Filter mit einer zur ersten Filterkonstante verschiedenen zweiten Filterkonstante parametriert wird. Mit anderen Worten kann ein und dasselbe Filter für die Signalaufbereitung des Messrohsignals verwendet werden, da nur die jeweils aktuell benötigte Filterkonstante parametriert beziehungsweise eingestellt beziehungsweise definiert werden kann. Somit kann bereits im Vorfeld beispielsweise eine Parametrierung des Filters vorgenommen werden, indem verschiedene Parametersätze beziehungsweise Parameterdaten bereitgestellt werden. Infolgedessen kann eine effizientere Bildung des aufbereiteten Messsignals durchgeführt werden, da je nachdem, ob der Mittelwert den positiven oder den negativen Grenzwert unterschritten beziehungsweise überschritten hat, die entsprechende Filterkonstante ausgewählt werden kann. Die Filterkonstanten können bereits im Vorfeld beispielsweise in einer elektronischen Verarbeitungseinheit gespeichert werden.
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Mit anderen Worten kann der Filter in Abhängigkeit von einem aktuellen Zustand des Messrohsignals parametriert werden. Beispielsweise kann jedem Zustand des Messrohsignals, insbesondere im Hinblick auf den vorgebbaren Wertebereich, ein bestimmter Filter beziehungsweise eine bestimmte Filterkonstante zugeordnet werden.
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Beispielsweise kann es sich bei dem Filter um einen digitalen Filter oder um einen Tiefpassfilter oder um einen Hochpassfilter oder um einen zustandsvariablen Filter oder um eine Filterschaltung oder um einen Bandpass oder um einen linearen Filter oder um einen nicht linearen Filter oder um einen elektronischen Filter oder um einen aktiven Filter handeln. Diese Beispiele für den Filter sind nicht abschließend zu verstehen, sondern sollen einen Ausschnitt aus den möglichen Verwendungsarten von Filtern widerspiegeln. Dabei kann der Filter ein beliebiger Filter der Digitaltechnik, Schaltungstechnik, Elektrotechnik oder der Signalverarbeitung sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Filter um einen Prozentfilter handeln.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mit dem aufbereiteten Messsignal Störgrößen des Messrohsignals, welche bei einem Signalverlauf des Messrohsignals in einem vorgegebenen Bereich innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs auftreten, eliminiert werden. Mit anderen Worten wird durch die Signalaufbereitung des Messrohsignals ein aufgewertetes Messsignal bereitgestellt, welches keine stochastischen Störungen oder Störgrößen aufweist. Dadurch kann das aufbereitete Messsignal entprellt werden und beispielsweise als entprelltes Signal der zumindest einen Fahrzeugkomponente bereitgestellt werden.
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Insbesondere werden die Störgrößen oder die stochastischen Störungen des Messrohsignals innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs eliminiert beziehungsweise reduziert beziehungsweise entfernt. Also wird der Signalverlauf des Messrohsignals dahingehend gefiltert, dass zwischen dem positiven Grenzwert und dem negativen Grenzwert die Störgrößen, insbesondere die stochastischen Störungen, herausgefiltert beziehungsweise entfernt werden. Somit kann ein störungsfreies und insbesondere rauschminimiertes Messsignal als Ausgangssignal bereitgestellt werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass bei dem Ermitteln des Mittelwerts zusätzlich ein weiterer vor dem vorhergehenden Messwert liegenden Messwert verwendet wird. Mit anderen Worten werden bei der Mittelwertbildung drei Messwerte verwendet. Diese sind der aktuelle Messwert und zwei vor dem aktuellen Messwert liegende vorhergehende Messwerte. Anders ausgedrückt erfolgt die Mittelwertbildung aus einer fest definierten Anzahl von Messwerten. Dabei werden der aktuelle Messwert und die letzten zwei Messwerte verwendet. Folglich werden vorteilhafterweise für die Ermittlung des Mittelwerts drei Messwerte verwendet. Optional können auch mehrere Messwerte, welche zeitlich vor dem aktuellen Messwert ermittelt wurden, verwendet werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der vorgebbare Wertebereich in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Standardabweichung des Messrohsignals, in welcher sich das Messrohsignal in einem stabilen Zustand befindet, eingestellt wird. Mit anderen Worten wird vor der Durchführung der Signalaufbereitung der vorgebbare Wertebereich eingestellt beziehungsweise definiert beziehungsweise vorgegeben beziehungsweise parametriert. Dabei wird der vorgebbare Wertebereich so eingestellt, dass als Vergleichswert ein stabiler Zustand mit dem aktuellen Zustand des Messrohsignals verglichen wird. Folglich kann unter Berücksichtigung der vorgegebenen Standardabweichung das aufbereitete Messsignal derart der zumindest einen Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs oder weiteren Komponenten oder Systemen bereitgestellt werden, ohne dass das aufbereitete Messsignal störende Eigenschaften oder ein Rauschen oder anderweitig schädliches Signal aufweist. Gegebenenfalls wird der Wertebereich unter Berücksichtigung von vorherigen Signalaufbereitungsvorgängen oder von statistischen Messergebnissen des Messrohsignals oder von gespeicherten Daten in einer Datenbank oder von Erfahrungswerten vergangener Messprozesse von Messrohsignalen oder von Mess- oder Steuerungssignalen eingestellt beziehungsweise definiert.
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Insbesondere werden der vorgebbare Wertebereich beziehungsweise der vorgebbare Grenzbereich so eingestellt, dass die stochastischen Störungen des Messrohsignals oder eines anderen digitalen Signals entprellt werden. Beispielsweise kann hierzu eine doppelte, insbesondere vielfache, Standardabweichung des Messrohsignals berücksichtigt werden. Bei einer doppelten Standardabweichung kann sich das Messrohsignal in einem stabilen Systemzustand befinden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Getriebesteuersystem zur Signalaufbereitung eines Messrohsignals eines Fahrzeugs, mit
- - einem digitalen Eingang zum Bereitstellen des Messrohsignals, gekennzeichnet, durch
- - eine Verarbeitungseinheit zum Ermitteln eines Mittelwerts zumindest aus einem aktuellen Messwert des Messrohsignals und eines unmittelbar zeitlich davor liegenden Messwerts des Messrohsignals,
- - eine Signalaufbereitungseinheit zum Bilden eines aufbereiteten Messsignals in Abhängigkeit von dem Messrohsignal durch:
- ◯ Erzeugen eines von dem aktuellen Messwert verschiedenen aufbereiteten Messwerts, wenn der Mittelwert außerhalb eines vorgebaren Wertebereichs liegt, oder
- ◯ Verwenden des aktuellen Messwerts des Messrohsignals als den aufbereiteten Messwert, wenn der Mittelwert innerhalb des vorgebaren Wertebereichs liegt,
- - einen digitalen Ausgang zum Bereitstellen des aufbereiteten Messsignals zumindest einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeugs.
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Insbesondere kann mit dem soeben geschilderten Getriebesteuersystem ein Verfahren nach einem der vorherigen Aspekte oder einer Weiterbildung daraus durchgeführt beispielsweise ausgeführt werden. Insbesondere kann das vorhin geschilderte Verfahren mit dem soeben geschilderten Getriebesteuersystem durchgeführt beziehungsweise ausgeführt werden.
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Beispielsweise kann es sich bei dem Getriebesteuersystem um eine Regelungs- und/oder Steuerungssystem einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs handeln. Dabei kann es sich bei der Antriebseinheit um eine Verbrennungskraftmaschine oder um einen Elektromotor handeln.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Getriebesteuersystem nach einem der vorhergehenden Aspekte. Insbesondere ist das Getriebesteuersystem im Fahrzeug integriert. Insbesondere ist das Getriebesteuersystem mit dem Fahrzeugbordnetz beziehungsweise einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs vernetzt.
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In einem Ausführungsbeispiel kann des Weiteren vorgesehen sein, dass eine Mikroschlupfregelung als die zumindest eine Fahrzeugkomponente im Fahrzeug integriert ist, wobei das aufbereitete Messsignal der Mikroschlupfregelung bereitgestellt ist. Mit anderen Worten kann mit Hilfe des aufbereiteten Messsignals eine Schlupfregelung oder eine automatische Schlupfregelung oder eine aktive Schlupfregelung oder eine Traktionskontrolle dynamisch gesteuert und insbesondere angepasst werden.
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Des Weiteren kann es sich bei der zumindest einen Fahrzeugkomponente um weitere im Fahrzeug vorhandene beziehungsweise integrierte beziehungsweise verbaute Systeme handeln. Dadurch können die verschiedensten Regelungs- und/oder Steuerungssysteme oder Fahrerassistenzsysteme mit dem aufbereiteten Messsignal versorgt werden.
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Insbesondere kann es sich bei dem Messrohsignal um ein beliebiges Mess- oder Steuerungssignal eines elektrischen oder elektromechanischen Systems handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Messrohsignal um ein Messsignal eines fahrzeugexternen Systems handeln.
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Zu der Erfindung gehört auch eine Steuervorrichtung oder Getriebesteuersystem für das Fahrzeug. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Getriebesteuersystems und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Getriebesteuersystems und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Getriebesteuersystem;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 3 einen schematischen Signalverlauf eines Messrohsignals;
- 4 einen schematischen Signalverlauf eines aufbereiteten Messsignals in Vergleich zum Messrohsignals aus 4; und
- 5 ein Histogramm einer Verteilung von Messwertes des Messrohsignals aus 3.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug 1 mit einem Getriebesteuersystem 2. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen. Für eine Fortbewegungsfahrt des Fahrzeugs 1 weist das Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 3 auf. Die Antriebseinheit 3 kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor oder ein Hybridmotor sein.
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In einem Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1 beispielsweise eine Mikroschlupfregelung beinhalten. Beispielsweise kann während der Fortbewegungsfahrt des Fahrzeugs 1 mittels einer Drehzahlanzeige im Kombiinstrument ein Drehzahlausreißer angezeigt werden. Dabei kann es zu einem unerwarteten Ruck des Fahrzeugs 1 kommen, da die Kupplung des Fahrzeugs 1 zu schnell schließt, um die Drehzahl wieder einzuregeln. Dieses Verhalten hat insbesondere eine dynamische Störgrößenaufschaltung, insbesondere in Bezug zu der Mikroschlupfregelung. Um dies verhindern zu können, erfolgt eine Messsignalaufbereitung, wie sie bereits im Stand der Technik bekannt ist, mittels eines differenzierten Motormoments der Antriebseinheit 3. Dabei wird eine Filterung eines Messsignals in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem aktuellen Moment und dem Wunschmoment durchgeführt.
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Um im Vergleich zum Stand der Technik eine Entprellung beziehungsweise Eliminierung von kleinen oder stochastischen Störungen in den Signalen durchzuführen, wird das erfindungsgemäße Getriebesteuersystem 2 verwendet. Mit Hilfe des Getriebesteuersystems 2 können Störungen in elektrischen, digitalen Messsignalen oder Steuerungssignalen oder anderweitigen digitalen Signalen ohne starke Filterung eliminiert beziehungsweise entprellt werden. Somit kann insbesondere die Mikroschlupfregelung dynamischer und wirksamer betrieben werden.
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In der 2 wird exemplarisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem ein Messrohsignal 4 (vergleiche 3) des Fahrzeugs 1 aufbereitet werden kann.
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In einem optionalen ersten Schritt S1 werden insbesondere Messwerte des Messrohsignals 4 einem digitalen Eingang 5 des Getriebesteuersystems 2 bereitgestellt. Insbesondere kann das Getriebesteuersystem 2 mehrere Eingänge, insbesondere digitale Eingänge, aufweisen. Bei den Messwerten kann es sich um eine Abfolge des zeitlichen Signalverlaufs des Messrohsignals 4 handeln. Insbesondere handelt es sich bei dem Messrohsignal 4 um ein digitales Mess- oder Steuerungssignal. Bei dem Messrohsignal handelt es sich um ein Rohsignal beziehungsweise um ein Grundsignal.
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In einem nachfolgenden vorteilhaften zweiten Schritt S2 wird eine Mittelwertbildung aus einer fest definierten Anzahl von Messwerten bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise mit einer digitalen beziehungsweise elektronischen Verarbeitungseinheit 6 des Getriebesteuersystems 2. Dabei kann die Verarbeitungseinheit 6 beispielsweise Mikroprozessoren oder Mikrocontroller oder Programmblöcke aufweisen.
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Dabei wird ein Mittelwert aus zumindest einem aktuellen Messwert des Messrohsignals 4 und einem unmittelbar zeitlich davor liegenden vorherigen Messwert des Messrohsignals 4 ermittelt beziehungsweise generiert beziehungsweise bestimmt. Folglich kann von der aktuellen Position auf einem Signalverlauf 7 (vergleiche 1) des Messrohsignals 4 dieser Wert und der zumindest vorhergehende, insbesondere direkt vorhergehende, Messwert zur Mittelwertbildung verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn bei der Ermittlung des Mittelwerts zusätzlich ein weiterer, vor dem vorhergehenden Messwert liegender Messwert verwendet wird. Mit anderen Worten wird der Mittelwert aus dem aktuellen Messwert und den zwei vorhergehenden Messwerten gebildet. Also kann der Mittelwert aus zumindest drei Messwerten gebildet werden.
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In einem nachfolgenden beispielhaften dritten Schritt S3 kann mittels einer Signalaufbereitungseinheit 8 (vergleiche 1) ein aufbereitetes Messsignal 9 (vergleiche 4) in Abhängigkeit von dem Messrohsignal 4 gebildet beziehungsweise erzeugt beziehungsweise generiert werden. Somit kann mit der digitalen Signalaufbereitungseinheit 8 des Getriebesteuersystems 2 das Messrohsignal 4 aufbereitet und beispielsweise von Störungen befreit werden.
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Um das aufbereitete Messsignal 9 bilden zu können, kann in einem optionalen vierten Schritt S4 ein vorgebbarer beziehungsweise vorgegebener Wertebereich 10 beziehungsweise Grenzbereich (vergleiche 3) definiert beziehungsweise parametriert beziehungsweise eingestellt werden. Dies kann beispielsweise mittels der Signalaufbereitungseinheit 8 erfolgen. Insbesondere handelt es sich bei dem vorgebbaren Wertebereich 10 um ein Entprellungsmaß beziehungsweise um einen Grenzwertbereich. Mit Hilfe dieses vorgebbaren Wertebereichs 10 kann der Mittelwert beziehungsweise ein Klassenwert verglichen beziehungsweise überprüft werden. Mit anderen Worten werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Getriebesteuersystems 2 nicht wie im Stand der Technik steigende Flanke oder fallende Flanke eines Messsignals überprüft, sondern erfindungsgemäß kann ein steigender oder fallender Trend des Signalverlaufs 7 des Messrohsignals 4 analysiert werden. Dies erfolgt insbesondere mittels des Mittelwerts, so dass nicht nur ein Wert einer steigenden oder fallenden Flanke verglichen wird, sondern der Mittelwert anhand der vorherigen Messwerte. Somit kann ein Trend des Signalverlaufs 7 analysiert und mit dem vorgebbaren Wertebereich 10 verglichen werden. Somit kann insbesondere eine Entprellung des Messrohsignals 4 anhand einer Trendanalyse beziehungsweise eines Trendmodells, insbesondere in Abhängigkeit einer Mittelwertbildung, durchgeführt werden.
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Beispielsweise kann der vorgebbare Wertebereich 10 im Vorfeld der Signalaufbereitung des Messrohsignals 4 definiert werden. Beispielsweise kann der vorgebbare Wertebereich 10 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Standardabweichung des Messrohsignals 4, in welcher sich das Messrohsignal 4 in einem stabilen, störungsfreien oder rauschminimierten Zustand befindet, eingestellt werden. Insbesondere kann als vorgebbarer Wertebereich 10 eine doppelte, insbesondere vielfache, Standardabweichung des Messrohsignals 4 verwendet werden. Bei einer doppelten, insbesondere vielfachen, Standardabweichung befindet sich insbesondere das Messrohsignal 4 in einem stabilen Systemzustand.
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Insbesondere ist der vorgebbare Wertebereich 10 durch einen positiven Grenzwert 11 (vergleiche 3) und einen negativen Grenzwert 12 (vergleiche 3) definiert. Insbesondere wird mit dem positiven Grenzwert 11 und dem negativen Grenzwert 12 der vorgebbare beziehungsweise vorgegebene Wertebereich 10 begrenzt beziehungsweise eingegrenzt. Insbesondere ist der vorgebbare Wertebereich 10 um die Nulllage beziehungsweise Nullstellung beziehungsweise Nullpunkt definiert. Somit weist der positive Grenzwert ausgehend von dem Nullpunkt die obere Grenze auf, und der negative Grenzwert bildet in Abhängigkeit von dem Nullpunkt die nach unten negative Grenze. Insbesondere handelt es sich bei dem vorgebbaren Wertebereich um einen Grenzwert mit einem positiven und negativen Vorzeichen. Anders formuliert weisen der positive und der negative Grenzwert 11, 12 einen identischen Betrag beziehungsweise Zahlenwert auf, mit jeweils unterschiedlichen Vorzeichen, also entweder einem Pluszeichen oder einem Minuszeichen.
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Mit Hilfe des vorgebbaren Wertebereichs 10 kann eine Fallunterscheidung der Messwerte vorgenommen werden. Dabei können die Messpunkte anhand des positiven und negativen Grenzwerts 11, 12 als steigender Trend, neutraler Trend oder fallender Trend unterschieden werden.
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In einem nachfolgenden, optionalen fünften Schritt S5 kann ein von dem aktuellen Messwert verschiedener aufbereiteter neuer Messwert für das aufbereitete Messsignal 9 erzeugt werden, indem der Mittelwert mit dem vorgebbaren Wertebereich 10 verglichen wird, wenn der Mittelwert beziehungsweise der Klassenwert des Messrohsignals 4 außerhalb des vorgebbaren Wertebereichs 10 liegt. Mit anderen Worten wird dann, wenn der Mittelwert außerhalb des vorgebbaren Wertebereichs 10 liegt, entweder ein Filter für steigende Werte oder ein Filter für fallende Werte verwendet. Somit kann bei einem Mittelwert außerhalb des Wertebereichs 10 entweder ein steigender Trend oder ein fallender Trend des Messrohsignals 4 folgen.
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In einem nachfolgenden, sechsten Schritt kann der positive Grenzwert und negative Grenzwert 11, 12 für die genauere Unterscheidung des Mittelwerts herangezogen werden. Wenn der Mittelwert größer als der positive Grenzwert 11 des vorgebbaren Wertebereichs 10 ist, dann wird der aufbereitete Messwert durch eine erste Filterung des aktuellen Messwerts mit einem Filter des Getriebesteuersystems 2 erzeugt. Mit anderen Worten kann der aktuelle Messwert bei der ersten Filterung mit dem Filter derart gefiltert werden, indem der erste Filter mit einer ersten Filterkonstante parametriert wird. Bei dem Filter kann es sich beispielsweise um einen digitalen Filter, insbesondere um einen Tiefpassfilter erster Ordnung, handeln. Ebenfalls kann es sich bei dem Filter um einen Prozentfilter oder um einen zustandsvariablen Filter handeln. Insbesondere liegt in diesem Fall ein steigender Trend des Messrohsignals 4 vor. Dies ist exemplarisch in dem Signalausschnitt 13 in der 3 und 4 zu sehen. Dabei ist zu erkennen, dass in diesem Signalausschnitt 13 ein steigender Trend vorliegt, da der Mittelwert größer als der positive Grenzwert 11 ist.
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Andernfalls kann dann, wenn der Mittelwert kleiner als der negative Grenzwert 12 des vorgebbaren Wertebereichs 10 ist, der aufbereitete Messwert durch eine zur ersten Filterung verschiedene zweite Filterung des aktuellen Messwerts mit dem Filter erzeugt werden. Somit liegt in diesem Fall ein fallender Trend vor, so dass ein Filter für fallende Werte, also die zweite Filterung, verwendet werden kann. Bei der zweiten Filterung kann der Filter mit einer zweiten zur ersten Filterkonstante verschiedenen Filterkonstante parametriert werden, so dass insbesondere der gleiche Filter den fallenden Trend des Messrohsignals 4 filtert. Beispielsweise ist dies in dem Signalausschnitt 14 in der 3 und 4 zu sehen. In diesem Fall erfolgt die zweite Filterung als Filterung für fallende Werte beziehungsweise für den fallenden Trend. Dabei kann der Filter wie vorhin geschildert verwendet werden. Somit kann der Filter entsprechend des aktuellen Zustands des Messrohsignals 4 entsprechend parametriert beziehungsweise an einen jeweiligen Zustand angepasst werden. Insbesondere kann die jeweilige Filtervariable als Filterkonstante entsprechend dem Zustand des Messrohsignals 4 angepasst, insbesondere dynamisch, werden.
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In einem nachfolgenden, optionalen siebten Schritt S7 kann beispielsweise das aufbereitete Messsignal 9 anhand der in dem fünften und sechsten Schritt S5, S6 durchgeführten Vergleiche des Mittelwerts zumindest eine Fahrzeugkomponente 15 bereitgestellt beziehungsweise übertragen beziehungsweise übermittelt werden. Dies erfolgt insbesondere über einen digitalen Ausgang 16 des Getriebesteuersystems 2 (vergleiche 1).
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Beispielsweise kann eine Mikroschlupfregelung als die zumindest eine Fahrzeugkomponente 15 im Fahrzeug 1 integriert werden, wobei das aufbereitete Messsignal 9 der Mikroschlupfregelung bereitgestellt werden kann.
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Für den Fall, dass der Mittelwert innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs 10 liegt, kann nach dem vierten Schritt S4 ein optionaler achter Schritt S8 durchgeführt werden. In dem achten Schritt kann also überprüft werden, ob der Mittelwert innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs 10 liegt. Mit anderen Worten ist der Mittelwert nicht größer als der positive Grenzwert 11 und nicht kleiner als der negative Grenzwert 12. Also befindet sich in diesem Fall der Mittelwert innerhalb des positiven Grenzwerts 11 und des negativen Grenzwerts 12. Somit liegt in diesem Fall ein neutraler Trend des Messrohsignals 4 vor.
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Mit anderen Worten ist der Mittelwert größer als der negative Grenzwert 12, aber kleiner als der positive Grenzwert 11. In dem neutralen Trend werden also das Messrohsignal 4 beziehungsweise der Messsignalrohwert und insbesondere der aktuelle Messwert beim Eintritt in die neutrale Lage, also wenn er innerhalb des Wertebereichs 10 liegt, festgehalten beziehungsweise beibehalten. Solange das Messrohsignal 4 innerhalb des Wertebereichs 10 liegt, wird der aktuelle Messwert als aufbereiteter Messwert beibehalten und insbesondere direkt ausgegeben. Mit anderen Worten werden auf dieser Basis die vorherigen gefilterten Signalwerte mit einer Filterkonstanten für einen neutralen Trend auf diesen festgehaltenen Wert des aktuellen Messwerts überführt. Somit wird der aktuelle Messwert als Initialwert gehalten und beibehalten. Somit kann eine Entprellung des Messrohsignals 4 in diesem Zustand durchgeführt werden. Insbesondere ist dies in dem Signalausschnitt 17 in der 3 und 4 schematisch zu sehen. Insbesondere ist in der 4 zu erkennen, dass in diesem Signalausschnitt 17 die Störgrößen 18 in dem aufbereiteten Messsignal 9 eliminiert und nicht mehr zu sehen sind. Somit wurden in der Phase des Messrohsignals 4, in welchem der Mittelwert innerhalb des vorgebbaren Wertebereichs 10 liegt, die stochastischen Störgrößen beziehungsweise Störgrößen 18 eliminiert beziehungsweise herausgefiltert.
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Im Anschluss zu dem achten Schritt S8 erfolgt wieder der siebte Schritt S7, so dass das aufbereitete Messsignal entweder mit dem aufbereiteten Messwert oder mit dem aktuellen Messwert ausgegeben wird. Somit erfolgt auf effiziente und stabile Weise eine Entprellung beziehungsweise eine Aufbereitung des Messrohsignals 4.
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Insbesondere ist das aufbereitete Messsignal 9 durch die Betrachtung des Mittelwerts derart aufbereitet, dass insbesondere ein Rauschen oder Störgrößen unterdrückt beziehungsweise eliminiert werden.
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Mit anderen Worten wird mittels der Mittelwertbildung das Messrohsignal 4 in seiner Neutrallage beobachtet, und falls hier Störungen auftreten, werden diese mit der vorher geschilderten Überprüfungsmethode eliminiert.
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Mit Hilfe des geschilderten Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Signalaufbereitung eines Messrohsignals 4 kann eine Entprellung dieses insbesondere digitalen Signals durchgeführt werden, so dass stochastische Störungen beziehungsweise kleine Störungen weitestgehend eliminiert werden. Darüber hinaus kann erreicht werden, dass steigende und fallende Werte mittels der ersten und zweiten Filterung unterschiedlich gefiltert werden. Ebenfalls können bestehende Werte, welche in der Entprellung, egal ob vorher steigend oder fallend, mit einem Überführungsfilter separat gefiltert werden.
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Insbesondere wird dieses Verfahren durch ein computerimplementiertes Verfahren in dem Getriebesteuersystem realisiert. Insbesondere wird die Signalaufbereitung des Messrohsignals derart durchgeführt wird, dass eine Rückwärtskompatibilität gegeben ist.
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Insbesondere ist in der 5 ein Histogramm aller Messwerte beziehungsweise Messpunkte des Messrohsignals 4 dargestellt. Insbesondere sind mit dem eingerahmten Balken 19 die Messwerte dargestellt, welche sich in dem vorgegebenen beziehungsweise vorgebbaren Wertebereich 10 befinden. Die statistischen Messwerte, welche außerhalb der markierten Messbalken 19 sich befinden, können durch die durchgeführte Signalaufbereitung eliminiert werden. Somit können starke Ausreißer durch die Betrachtung des Mittelwerts als entweder steigender, fallender oder neutraler Trend eliminiert werden. Somit können insbesondere die Messwerte in dem aufbereiteten Messsignal 9 beibehalten werden, welche in der Häufigkeitsverteilung im Histogramm am häufigsten vorliegen. Somit können die statistischen Störgrößen, insbesondere die stochastischen Ausreißer, eliminiert werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Mess- und Steuerungssignalaufbereitung sowie deren Entprellung durch Trendanalyse bereitgestellt werden kann. Speziell kann diese Mess- und Steuerungssignalaufbereitung für jedes beliebige Signal eines elektrischen Systems aus der Technik angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008044147 A1 [0009]
- DE 29814435 U1 [0010]
- US 2006/0146018 A1 [0011]
