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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionierung einer Komponente, die über einen Elektromotor positionierbar ist sowie ein Fahrzeug mit dieser Vorrichtung.
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Aus der
DE 10 2008 057 288 A1 ist eine Steuervorrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor bekannt, wobei eine Absolutposition eines Rotors des Gleichstrommotors über eine Sensorik erfasst wird und aus der Absolutposition ein Inkrementalsignal zur Kommutierung des Gleichstrommotors abgeleitet wird.
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Die Vorrichtung gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 ermöglicht eine demgegenüber verbesserte Positionierung.
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Die Vorrichtung für eine Komponente, die über einen Elektromotor positionierbar ist, umfasst einen Inkrementalgeber, der am Elektromotor angeordnet ist, wobei der Inkrementalgeber ausgebildet ist, Motorinkremente des Elektromotors zu erfassen, wobei die Vorrichtung einen Absolutwinkelgeber umfasst, der ausgebildet ist eine Position der Komponente oder eines Abtriebs der Vorrichtung zur Veränderung der Position der Komponente zu erfassen, wobei die Vorrichtung eine Steuerung umfasst, die ausgebildet ist, abhängig von Motorinkrementen, die vom Inkrementalgeber erfasst werden, oder abhängig von Positionen, die vom Absolutwinkelgeber erfasst werden, eine Ziel-Position der Komponente einzustellen, bei Erreichen der Ziel-Position zu prüfen, ob eine Abweichung zwischen der Ziel-Position und der vom Absolutwinkelgeber in der Ziel-Position erfassten Position der Komponente größer als ein Schwellwert ist oder nicht, und wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist, eine vorgegebene Ausgangsposition der Komponente und/oder des Elektromotors anzufahren und entweder den Wert der Motorinkremente, der vom Inkrementalgeber erfasst wird, oder die Position, die vom Absolutwinkelgeber erfasst wird, in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückzusetzen. Die Komponente kann ein Spoiler eines Fahrzeugs sein.
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Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, die Motorinkremente zum Einstellen der Ziel-Position abhängig von der Ausgangsposition zu bestimmen.
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Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, nach der Ziel-Position eine weitere Ziel-Position einzustellen, ohne zuvor die vorgegebene Ausgangsposition anzufahren, wenn die Abweichung kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.
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Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, nach der Ziel-Position zuerst die vorgebebene Ausgangsposition anzufahren, den Wert der Motorinkremente oder die Position in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückzusetzen, und dann eine weitere Ziel-Position einzustellen, wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist.
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Ein Verfahren zum Positionieren einer Komponente, die über einen Elektromotor positionierbar ist, sieht vor, dass Motorinkremente des Elektromotors mit einem Inkrementalgeber erfasst werden, der am Elektromotor angeordnet ist, wobei eine Position der Komponente oder eines Abtriebs der Vorrichtung zur Veränderung der Position der Komponente mit einem Absolutwinkelgeber erfasst wird, wobei abhängig von Motorinkrementen, die vom Inkrementalgeber erfasst werden, oder Positionen, die vom Absolutwinkelgeber erfasst werden, eine Ziel-Position der Komponente eingestellt wird, bei Erreichen der Ziel-Position geprüft wird, ob eine Abweichung zwischen der Ziel-Position und der vom Absolutwinkelgeber in der Ziel-Position erfassten Position der Komponente größer als ein Schwellwert ist oder nicht, und wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist, eine vorgegebene Ausgangsposition der Komponente und/oder des Elektromotors angefahren wird und entweder der Wert der Motorinkremente der vom Inkrementalgeber erfasst wird, oder die Position, die vom Absolutwinkelgeber erfasst wird, in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückgesetzt wird.
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Vorzugsweise werden die Motorinkremente zum Einstellen der Ziel-Position abhängig von der Ausgangsposition bestimmt.
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Vorzugsweise wird nach der Ziel-Position eine weitere Ziel-Position eingestellt, ohne zuvor die vorgegebene Ausgangsposition anzufahren, wenn die Abweichung kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.
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Vorzugsweise wird nach der Ziel-Position zuerst die vorgebebene Ausgangsposition angefahren, der Wert der Motorinkremente oder die Position in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückgesetzt, und dann eine weitere Ziel-Position eingestellt, wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist.
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Ein Fahrzeug mit dieser Vorrichtung ist ebenfalls vorgesehen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der folgenden Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung,
- 2 ein Flussdiagramm mit Schritten in einem Verfahren,
- 3 ein Messsystem.
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In 1 ist eine Vorrichtung 100 für eine Komponente, die über einen Elektromotor 102 positionierbar ist dargestellt.
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Die Vorrichtung 100 umfasst einen Inkrementalgeber 104, der am Elektromotor 102 angeordnet ist.
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Der Inkrementalgeber 104 ist ausgebildet, Motorinkremente des Elektromotors 102 zu erfassen.
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Die Vorrichtung 100 umfasst einen Absolutwinkelgeber 106, der ausgebildet ist eine Position der Komponente oder eines Abtriebs 108 der Vorrichtung 100 zur Veränderung der Position der Komponente zu erfassen.
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Die Vorrichtung 100 umfasst eine Steuerung 110, die ausgebildet ist, abhängig von Motorinkrementen, die vom Inkrementalgeber 104 erfasst werden, eine Ziel-Position der Komponente einzustellen.
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Die Steuerung 110 ist ausgebildet, die Motorinkremente zum Einstellen der Ziel-Position abhängig von einer vorgegebenen Ausgangsposition zu bestimmen.
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Die Steuerung 110 umfasst einen Speicher, in dem die vorgegebene Ausgangsposition und ein aktueller Wert der Motorinkremente gespeichert ist.
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Die Steuerung 110 ist ausgebildet, bei Erreichen der Ziel-Position zu prüfen, ob eine Abweichung zwischen der Ziel-Position und der vom Absolutwinkelgeber 106 in der Ziel-Position erfassten Position der Komponente größer als ein Schwellwert ist oder nicht.
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Im Beispiel ist der Abtrieb 108 über ein Getriebe 112 mit dem Elektromotor 102 verbunden. Im Beispiel ist das Getriebe 112 möglichst spielfrei ausgeführt.
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Die Steuerung 110 ist ausgebildet, wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist, die vorgegebene Ausgangsposition der Komponente und/oder des Elektromotors anzufahren.
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Die Steuerung 110 ist ausgebildet, den Wert der Motorinkremente in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückzusetzen.
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Die Steuerung 110 ist ausgebildet, nach der Ziel-Position eine weitere Ziel-Position einzustellen, ohne zuvor die vorgegebene Ausgangsposition anzufahren, wenn die Abweichung kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.
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Die Steuerung 110 ist ausgebildet nach der Ziel-Position zuerst die vorgebebene Ausgangsposition anzufahren, den Wert der Motorinkremente in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückzusetzen, und eine dann eine weitere Ziel-Position einzustellen, wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist.
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Ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Positionieren einer Komponente, die über einen Elektromotor 102 positionierbar ist, ist in 2 dargestellt.
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Das Verfahren wird für eine vorgegebene Ziel-Position ausgeführt. Das Verfahren kann sowohl für ein Konzept bei dem der Inkrementalgeber 104 führend eingesetzt wird als auch für ein Konzept bei dem der Absolutwinkelgeber 106 führend eingesetzt wird angewendet werden. Die Unterschiede sind im Folgenden angegeben.
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In einem Schritt 202 werden Motorinkremente des Elektromotors 102 mit dem Inkrementalgeber 104 erfasst.
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Im Schritt 202 wird eine Position der Komponente oder des Abtriebs 108 mit dem Absolutwinkelgeber 106 erfasst
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Anschließend wird ein Schritt 204 ausgeführt.
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Im Schritt 204 wird für den Fall, dass der Inkrementalgeber 104 führend ist, abhängig von Motorinkrementen, die vom Inkrementalgeber 104 erfasst werden, eine Ziel-Position der Komponente eingestellt.
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Die Motorinkremente zum Einstellen der Ziel-Position werden abhängig von der Ausgangsposition bestimmt.
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Im Schritt 204 wird für den Fall, dass der Absolutwinkelgeber 106 führend ist, abhängig von der Position der Komponente oder des Abtriebs 108, die vom Absolutwinkelgeber 106 erfasst wird, eine Ziel-Position der Komponente bzw. des Abtriebs 108 eingestellt.
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Anschließend wird ein Schritt 206 ausgeführt.
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Im Schritt 206 wird bei Erreichen der Ziel-Position geprüft, ob eine Abweichung zwischen der Ziel-Position und der vom Absolutwinkelgeber 106 in der Ziel-Position erfassten Position der Komponente größer als der Schwellwert ist oder nicht.
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Wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist, wird ein Schritt 208 ausgeführt. Anderenfalls wird der Schritt 202 für eine weitere Ziel-Position ausgeführt. Das bedeutet, es erfolgt eine Plausibilisierung. Solange der Schwellwert nicht überschritten ist, ist der Wert des Inkrementalgebers 104 und der Wert des Absolutwinkelgebers 106 weiterhin gültig.
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Das bedeutet, nach der Ziel-Position wird eine weitere Ziel-Position eingestellt, ohne zuvor die vorgegebene Ausgangsposition anzufahren, wenn die Abweichung kleiner oder gleich dem Schwellwert ist.
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Im Schritt 208 wird die vorgegebene Ausgangsposition der Komponente und/oder des Elektromotors angefahren.
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Anschließend wird ein Schritt 210 ausgeführt.
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Im Schritt 210 wird für den Fall, dass der Inkrementalgeber 104 führend ist, die Position der Komponente oder des Abtriebs 108, die der Absolutwinkelgeber 106 ausgibt, in der Ausgangsposition zurückgesetzt
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Im Schritt 210 wird für den Fall, dass der Absolutwinkelgeber 106 führend ist, der Wert der Motorinkremente in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückgesetzt.
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Das bedeutet, nach der Ziel-Position wird zuerst die vorgebebene Ausgangsposition angefahren, der Wert der Motorinkremente, die der Inkrementalgeber 104 ausgibt oder die Position der Komponente oder des Abtriebs 108, die der Absolutwinkelgeber 106 ausgibt, in der vorgegebenen Ausgangsposition zurückgesetzt, und dann eine weitere Ziel-Position eingestellt, wenn die Abweichung größer als der Schwellwert ist.
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In 3 ist ein Messsystem 300 dargestellt, welches den Absolutwinkelgeber 106 und den Inkrementalgeber 104 umfasst. Der Absolutwinkelgeber 106 erfasst die Position auf einer ersten Seite des Getriebes 112. Der Inkrementalgeber 104 erfasst Motorinkremente auf einer zweiten Seite des Getriebes 112.
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Im rechen oberen Teil der 3 ist ein Verlauf 300 der Position 302 auf der ersten Seite über einem Drehwinkel 304 zwischen der Ausgangsposition 306 und einer Ziel-Position 308 dargestellt. Der Verlauf 300 der Position 302 auf der ersten Seite ist im Wesentlichen eine Periode einer Sinuswelle.
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Im rechten unteren Teil der 3 ist ein dementsprechender Verlauf 310 einer Position 312 auf der zweiten Seite in Motorinkrementen 314 zwischen einem Ausgangsinkrement 316 und einem Ziel-Inkrement 318 dargestellt. Der Verlauf 310 der Position 312 auf der zweiten Seite ist mit zunehmendem Motorinkrement 114 linear steigend.
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Die Ausgangsposition 306 ist im Beispiel 0° bei einem Ausgangsinkrement 316 von Null. Die Ziel-Position 308 ist im Beispiel kleiner als 360° bei einem Ziel-Inkrement 318 von 1000.
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Das Messsystem 300 nutzt die Motorinkremente zur Positionierung. Die Anzahl der Motorinkremente wird insbesondere vor jedem Ausschalten der Steuerung 110 gespeichert und insbesondere bei jedem Einschalten der Steuerung 110 geladen. Damit Veränderungen im ausgeschalteten Zustand oder bei einem Stromausfall, der ein Speichern aktueller Motorinkremente verhindert, nicht unbemerkt zu einem Positionsverlust führen, wird die Position 312 auf der zweiten Seite insbesondere kontinuierlich mit der Position 302 auf der ersten Seite, d.h. vom Absolutwinkelgeber 106, verglichen.
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Der Schwellwert ist in einem Beispiel eine parametrierbare Toleranz. Sollte es eine Abweichung geben, die größer als diese Toleranz ist, wird die Ausgangsposition 306 angefahren und hier der Wert der Motorinkremente insbesondere auf Null zurückgesetzt.
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Dadurch wird eine genaue Positionierung mit hoher Auflösung und hoher Wiederholgenauigkeit erreicht.
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Für eine absolute Positionierung kann der Absolutwinkelgeber 106 auch führend eingesetzt werden. Durch eine entsprechende Auswertung der Messsignale des Absolutwinkelgebers 106 und des Inkrementalgebers 104 wird für jede mögliche Ausgangsposition 306 zuverlässig jede mögliche Ziel-Position 308 angefahren. Im Beispiel wird dazu ausschließlich der Absolutwinkelgeber 106 zur Positionsermittlung verwendet. Die Verstellung des Elektromotors 102 erfolgt durch den Inkrementalgeber 104 bis die vom Absolutwinkelgeber 106 erfasste Position die Ziel-Position 308 ist. Dieses Konzept ist unabhängig von etwaigem Getriebespiel.
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Im Beispiel werden sowohl im Absolutwinkelgeber 106 als auch im Inkrementalgeber 104 Ringmagneten eingesetzt. Der Ringmagnet im Absolutwinkelgeber 106 weist im Beispiel in einer Hälfte einen magnetischen Nordpol und in einer Hälfte einen magnetischen Südpol auf. Der Ringmagnet im Inkrementalgeber 104 weist im Beispiel in zwei Vierteln, die einander gegenüberliegen, einen magnetischen Nordpol und in zwei Vierteln, die einander gegenüberliegen, einen magnetischen Südpol auf. Die Viertel mit magnetischem Nordpol und die Viertel mit magnetischem Südpol sind im Beispiel abwechselnd angeordnet.
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Der Verlauf 300 stellt ein Rohsignal dar, das im Beispiel linearisiert verwendet wird. Im oberen Teil der 3 ist ein entsprechender linearisierter Verlauf 320 ebenfalls dargestellt.
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Der linearisierte Verlauf 320 wird im Beispiel mit einem hochpräzisen externen Sensor bestimmt. Das Rohsignal des Absolutwinkelgeber 106 wird z.B. zum linearisierten Verlauf 320 linearisiert wobei eine Differenz des linearisierten Verlauf 320 zu dem vom hochpräzisen externen Sensor gemessenen Verlauf in einer Wertetabelle festgehalten wird. Die Tabelle umfasst z.B. 36 Messpunkte im Abstand von jeweils 10° zueinander. Die Wertetabelle wird im Beispiel in der Steuerung 110 gespeichert und zur Korrektur des Rohsignals im Betrieb verwendet. Dadurch wird eine sehr hohe Messgenauigkeit erzielt.
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Die Steuerung 110 ist im Beispiel in der Vorrichtung 100 integriert in ein Gehäuse mit dem Elektromotor 102, dem Getriebe 112, dem Absolutwinkelgeber 106 und dem Inkrementalgeber 104 angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerung 110 außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Wertetabelle und eine Recheneinrichtung zum Bestimmen des linearisierten Verlaufs 320 im Gehäuse angeordnet sind.
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Ein Fahrzeug mit dieser Vorrichtung ist ebenfalls vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst die Komponente. Die Steuerung 110 ist ausgebildet, die Komponente anzusteuern. Im Beispiel ist die Komponente ein Spoiler. Die Steuerung 110 ist beispielsweise ausgebildet, die Komponente abhängig von einem Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung und/oder einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu positionieren.
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Das Verfahren umfasst in diesem Fall ein Erfassen des Betriebszustands, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und/oder der Querbeschleunigung des Fahrzeugs und ein Vorgeben der Ziel-Position abhängig davon.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057288 A1 [0002]
