DE4426971A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung einer Verstelleinrichtung in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung einer Verstelleinrichtung in einem Fahr­ zeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprü­ che

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in der EP-A 285 868 (US-Patent 4,823,749) vorgeschlagen. Dort wird die Verstelleinrichtung, die Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, mittels eines Schrittmotors in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch bzw. im Leer­ lauf durch eine Leerlaufdrehzahlregelung positioniert. Die Positionierung erfolgt dabei im Rahmen eines Lageregelkrei­ ses, der in Abhängigkeit einer vorgegebenen Sollposition und der gemessenen Istposition der Verstelleinrichtung den Schrittmotor im Sinne einer Übereinstimmung des Istwertes mit dem Sollwert positioniert. Ein Lageregelkreis ist mit Blick auf die Positioniergenauigkeit erforderlich, weil der Schrittmotor konstruktionsbedingt eine Verstellhysterese aufweist. Ein bedeutender Vorteil des Schrittmotors z. B. im Vergleich zu einem Gleichstrommotor ist, daß dieser ohne La­ geregelung in einem Steuerungsbetrieb (offene Steuerkette) positioniert werden kann. Auf diesen Vorteil wird beim be­ kannten Verfahren bzw. bei der bekannten Vorrichtung ver­ zichtet.

Ein weiterer Grund für die Verwendung einer Lageregelung liegt vor, wenn die Verstelleinrichtung aus Sicherheitsgrün­ den mit zwei gegeneinander arbeitenden Federn ausgestattet ist. Dabei dient die erste Feder zur zwangsweisen Rückstel­ lung der Verstelleinrichtung in ihre Ruhelage, während die zweite Feder in entgegengesetzter Richtung wirkt, so daß beide Federn in der Summe die Verstelleinrichtung in eine Notposition bewegen. Bei einer Verstellung der Verstellein­ richtung über den gesamten Bereich ist somit eine Momenten­ umkehr mit einem Momentenumkehrpunkt, an dem die Momente der beiden Federn betragsmäßig gleich sind, zu durchlaufen bzw. zu überwinden. Im Bereich dieser Momentenumkehr folgt die Verstelleinrichtung der Schrittmotoransteuerung nicht exakt. Für eine exakte Positionierung war daher bisher eine Lagere­ gelung notwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe die Positionierung der Verstelleinrichtung mittels ei­ nes Schrittmotors in reinem Steuerungsbetrieb durchgeführt werden kann, ohne daß die mechanischen, elektrischen und konstruktiven Randbedingungen und Toleranzen der Ver­ stelleinrichtung und/oder des Schrittmotors die Genauigkeit der Positionierung beeinträchtigen.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann eine Positio­ nierung der Verstelleinrichtung mittels eines Schrittmotors durch reine Steuerung des Schrittmotors ohne Lageregelung mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden.

Insbesondere spielen mechanische und konstruktive Toleranzen der Verstelleinrichtung und/oder des Schrittmotors keine Rolle.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine gewünschte, vorzugsweise eine im wesent­ lichen lineare Verstellcharakteristik des Schrittmotors bzw. der Verstelleinrichtung erreicht wird.

Insbesondere ist von Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise die Bewegung der Verstelleinrichtung durch den Momentenumkehrpunkt, in dem die beiden Federkräfte gleich sind, linearisiert werden kann.

Durch den Verzicht auf eine Lageregelung ist kein hochauflö­ sender bzw. kein Positionssensor erforderlich.

Ferner ist vorteilhaft, daß eine durch die Konstruktion des Schrittmotors bedingte Verstellhysterese des Schrittmotors verringert werden kann und somit die Positioniergenauigkeit erheblich vergrößert wird.

Besondere Vorteile zeigt die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei einer dem Betrag nach konstanten, sich nicht ändernden Hysterese des Schrittmotors, die durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise vollständig eliminiert wird. Sich ändernde Hysteresen werden durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise so weit verringert, daß sie im Bereich der Nichtlinearität des Schrittmotors liegen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Ansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Positioniervor­ richtung. Fig. 2 zeigt anhand von schematischen Kennlinien die mechanischen Gegebenheiten bei Verstelleinrichtung bzw. Schrittmotor. In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm als Beispiel eines Rechnerprogramms zur Korrektur der durch die Momenten­ umkehr bedingte Lageabweichung skizziert. In den Fig. 4 und 5 schließlich sind Flußdiagramme für zwei Ausführungs­ beispiele zur Korrektur der Hysterese des Schrittmotors dar­ gestellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist ein Übersichtsblockschaltbild einer Vorrich­ tung zur Positionierung einer Verstelleinrichtung darge­ stellt. Bei der Verstelleinrichtung 10 handelt es sich dabei um eine im Luftansaugsystem 12 einer Brennkraftmaschine an­ geordneten Drosselklappe, welche über eine mechanische Ver­ bindung 14 mit einem Schrittmotor 16 verbunden ist. Die Ver­ stelleinrichtung 10 ist mit zwei Federn 18 und 20 vorge­ spannt, wobei die Feder 18 die Verstelleinrichtung in Rich­ tung ihrer Ruhestellung, der geschlossenen Stellung der Drosselklappe, vorspannt, während die Feder 20 die Ver­ stelleinrichtung 10 in Öffnungsrichtung vorspannt. Der Schrittmotor 16 besteht aus zwei Wicklungen 22 und 24, wel­ che den mit der mechanischen Verbindung 14 verbundenen Rotor 26 entsprechend der durch sie fließenden Ströme einstellen. Die Wicklung 22 ist über Anschlußleitungen 28 und 30 mit ei­ nem Ansteuerbaustein 32, die Wicklung 24 über Anschlußlei­ tungen 34 und 36 mit einem Ansteuerbaustein 38 verbunden. Die Ansteuerbausteine stellen die jeweils durch die Wicklun­ gen fließenden Ströme gemäß einer Vorgabe ein. Die Vorgabe wird über die Leitungen 40 bzw. 42 von einer Steuereinheit 44, welche im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Rechen­ element ist, zugeführt.

Der Steuereinheit 44 wird neben nicht dargestellten Leitun­ gen die Leitung 46 von einem Erfassungsmittel 48 für den Fahrerwunsch, beispielsweise ein Positionsgeber eines Fahr­ pedals, zugeführt. Die Leitung 46 führt in der Steuereinheit 44 auf ein Vergleichs- und Verzögerungselement 50, dessen Ausgangsleitung 52 auf ein Schrittgenerierungselement 54 führt. Dessen erste Ausgangsleitung 56 führt auf ein Strom­ vorgabeelement 58, dessen Ausgangsleitungen die Leitungen 40 und 42 sind. Die zweite Ausgangsleitung 60 des Elements 54 führt auf ein Berechnungselement 62, auf ein Korrektur­ element 64 und auf das Vergleichs- und Verzögerungselement 50. Die Ausgangsleitung 66 des Berechnungselements 62 führt ebenfalls auf das Korrekturelement 64. Dessen Ausgangslei­ tung 68 führt auf das Schrittgenerierungselement 54. Strichliert dargestellt ist die Eingangsleitung 70 des Be­ rechnungselements 62, welche von einem Speicherelement 72 ausgeht.

Die Positionierung der Verstelleinrichtung 10 erfolgt im we­ sentlichen in Abhängigkeit des durch das Erfassungsmittel 48 erfaßten Fahrerwunsches, ggf. unter Berücksichtigung von Mo­ tordrehzahl, Getriebestellung, etc. Der Fahrerwunsch bildet einen Sollwert für die Position der Verstelleinrichtung 10, welcher im Vergleichs- und Verzögerungselement 50 mit dem über die Leitung 60 zugeführten Schrittzählerstand vergli­ chen wird. Die Differenz zwischen den beiden Werten wird vom Vergleichs- und Verzögerungselement 50 verzögert über die Leitung 52 an das Schrittgenerierungselement 54 abgegeben. Das Vergleichs- und Verzögerungselement 50 enthält im ein­ fachsten Fall einen Tiefpaß zweiter Ordnung, in anderen Fäl­ len ein dynamisches Modell des Schrittmotors 16. Im Schritt­ generierungselement 54 wird die verzögert weitergegebene Differenz zwischen Sollpositionswert und Schrittzählerstand in eine Schrittanzahl sowie eine Anzahl von Mikroschritten umgerechnet, die über die Leitung 56 abgegeben werden. Mit Ausgabe der Schritte und Mikroschritte wird der Schrittzäh­ ler entsprechend verändert. Dabei wird eine Korrektur für die Einstellung der Verstelleinrichtung berücksichtigt. Aus dem Schrittzählerstand wird über die Leitung 60, das Berech­ nungselement 62 und die Korrekturstufe 64 ein Korrekturwert bzw. ein korrigierter Schrittzählerstand SZKORR an das Ele­ ment 54 geführt. Abhängig von dieser Korrektur wird der Aus­ gabesollwert des Elements 54 korrigiert, während der über die Leitung 60 ausgegebene Schrittzählerstand unkorrigiert bleibt. Die Korrektur im Element 54 erfolgt dabei durch Addition des Korrekturwerts bzw. der Abweichung des Schritt­ zählerstandes vom korrigierten Schrittzählerstand zum be­ rechnete Ausgabewert. Diese Korrektur führt dazu, daß die von der Verstelleinrichtung eingenommene Position im wesent­ lichen dem Schrittzählerstand entspricht. Im Stromsollwer­ telement 58 wird die zugeführte Schrittzahl und Mikro­ schritte nach vorgegebenen Tabellen oder Kennfeldern in Stromsollwerte umgerechnet, welche über die Leitungen 40 und 42 an die Ansteuerbausteine 32 und 38 zur Einstellung der vorgegebenen Stromwerte und somit zur Positionierung des Schrittmotors und der Verstelleinrichtung abgegeben werden.

Mechanische und elektrische Toleranzen im Bereich des Schrittmotors 16 und der Verstelleinrichtung 10, dort insbe­ sondere infolge der Federn 18 und 20, beeinträchtigen die Positioniergenauigkeit dieses reinen Steuerungsverfahrens. Dies insbesondere deshalb, weil durch die mechanischen Toleranzen die tatsächliche Bewegung des Schrittmotors 16 nicht exakt mit den über die Leitung 56 ausgegebenen Schrit­ te übereinstimmt. Dies bedeutet, daß die tatsächlich ausge­ führte mechanische Bewegung der vorgegebenen elektrischen zumindest in Teilbereichen des Verstellbereichs nicht exakt folgt.

Dies sei anhand der systematischen Darstellungen nach Fig. 2 näher erläutert. Dort ist in Fig. 2a die Position des Schrittmotors bzw. der Verstelleinrichtung bist über dem Schrittzählerstand SZ mit Blick auf die Momentenumkehr auf­ getragen. In Fig. 2b ist die schrittmotorspezifische Hysterese als Diagramm der Schrittmotorposition α ist über dem Schrittzählerstand SZ dargestellt.

Die beiden Federn 18 und 20 gewährleisten eine Notposition der Verstelleinrichtung (Notluftöffnung der Drosselklappe). Im Bereich dieser Notposition verursachen die Momente der Federn eine Momentenumkehr mit einem Momentenumkehrpunkt MUP, in welchem sich die Momente der Federn gerade kompen­ sieren. Im Bereich dieses Momentenumkehrpunkts folgt die mechanische Bewegung der Verstelleinrichtung und damit die des Schrittmotors nicht exakt der elektrischen Bewegung des Feldes des Schrittmotors. Dies deshalb, weil die Momente der beiden Federn die Einstellung eines unterschiedlichen Last­ winkels unterhalb und oberhalb des Momentenumkehrpunktes be­ wirken. Gemäß Fig. 2a ergibt sich demnach eine Ver­ stellcharakteristik, welche im Bereich des Momentenumkehr­ punkts eine Nichtlinearität aufweist. Durch die erfin­ dungsgemäße Vorgehensweise gelingt es, eine gewünschte Ver­ stellcharakteristik gemäß der strichliert dargestellten Kennlinie zu erreichen, vorzugsweise diese zu linearisieren.

Unter Linearität wird im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorge­ hensweise eine Linearität im Bereich der vorhandenen Nicht­ linearität des Schrittmotors verstanden.

Eine weitere Positionierungenauigkeit ergibt sich durch die Hysterese des Schrittmotors und die Reibung in der Ver­ stelleinrichtung. Diese ist im wesentlichen schrittmotorspe­ zifisch und hängt von der Konstruktion des Schrittmotors und seiner Reibung ab. Fig. 2b zeigt schematisch diese Hysterese, welche zu einer unterschiedlichen Verstellkenn­ linie je nach Bewegungsrichtung des Schrittmotors führt. Da­ bei kann die Hysterese bei einigen Verstelleinrichtungen konstant, bei anderen z. B. aufgrund der eingebauten Federn veränderlich sein. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise führt auch hier zu einer gewünschten, vorzugsweise zu einer im we­ sentlichen linearen Verstellkennlinie, wie anhand der strichlierten Linie in Fig. 2b dargestellt ist.

In der Summe wird durch die gemeinsame Korrektur beider Ab­ weichungen eine gewünschte Verstellcharakteristik erreicht.

Im Berechnungselement 62 wird zur Korrektur dieser mechani­ schen und elektrischen Toleranzerscheinungen der über die Leitung 60 zugeführte Schrittzählerstand SZ ausgewertet und wie nachfolgend dargestellt Korrekturwerte gebildet, welche über die Leitung 66 ausgegeben zur Bildung eines korrigier­ ten Schrittzählerstandes SZKORR führen. Durch diesen Korrek­ turwert wird der Ausgabewert des Elements 54 und damit die Einstellung der Verstelleinrichtung im Sinne einer Lineari­ sierung der Verstellkennlinie korrigiert. Ergebnis ist eine im Idealfall bei konstanter bekannter Hysterese bzw. bei be­ kanntem Momentenumkehrpunkt im wesentlichen lineare Ver­ stellkennlinie zwischen dem Positionssollwert und der tat­ sächlichen Position der Verstelleinrichtung 10 unter Verwen­ dung des oben dargestellten reinen Steuerungsverfahrens.

Neben der im folgenden beschrieben Korrektur der Steuergröße Ausgabesollwert (Leitung 56) mit Hilfe des korrigierten Schrittzählers SZKORR wird in anderen vorteilhaften Ausfüh­ rungsbeispielen eine andere Steuergröße, der Sollwert (Leitung 46), die Differenz (Leitung 52) oder die Stromsoll­ werte (Leitungen 40, 42), entsprechend korrigiert.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zur Korrektur der durch den Momentenumkehrpunkt entstehenden Positionie­ rungenauigkeit. Voraussetzung dieses Verfahrens ist, daß die Lage des Momentenumkehrpunkts, wenn die von den beiden Fe­ dern auf die Verstelleinrichtung ausgeübten Momente betrags­ mäßig gleich sind, bekannt ist. Die Momente der beiden Fe­ dern bewirken oberhalb und unterhalb des Momentenumkehr­ punkts unterschiedliche Lastwinkel des Schrittmotors. Der Lastwinkel bezeichnet dabei den Winkel zwischen der tatsäch­ lichen mechanischen Position des Schrittmotors und der elek­ trisch vorgegebenen Position des Schrittmotors. Dieser Last­ winkel ist wie aus Fig. 2a ersichtlich, oberhalb und unter­ halb des Momentenumkehrpunkts unterschiedlich. Außerhalb des Bereichs des Momentenumkehrpunkts sind konstante Offsetwerte vorgegeben, die aus einer Umrechnung dieser Lastwinkel in Mikroschritte abgeleitet sind. Ist die Abweichung des Schrittzählerstandes vom bekannten Momentenumkehrpunkt grö­ ßer als dieser Offsetwert, so werden die Offsetwerte zum Schrittzähler oder zum Ausgabesollwert (entspricht der auf Leitung 56 an das Stromsollwertelement 58 übermittelte Schrittanzahl) addiert. Ist die Abweichung des Schrittzäh­ lerstandes vom Momentenumkehrpunkt kleiner als der Offset­ wert, das heißt befindet sich der Schrittmotor im Bereich des Momentenumkehrpunkts, wird die Differenz zwischen Schrittzählerstand und Momentenumkehrpunkt vorzeichenrichtig zum Schrittzähler bzw. zum Ausgabesollwert addiert und da­ durch ein linearer Übergang zwischen den Bereichen unter­ halb und oberhalb des Momentenumkehrpunkts erreicht.

Mit anderen Worten werden die Lastwinkel in Lageabweichungen der Drosselklappe vom Sollwert umgerechnet und diese Lageab­ weichung durch entsprechende konstante Offsetwerte oberhalb und unterhalb des Momentenumkehrpunkts beseitigt. Das Vor­ zeichen des Offsetwertes ist davon abhängig, ob sich die Verstelleinrichtung oberhalb oder unterhalb des Momentenum­ kehrpunkts befindet. Bei Durchlaufen des Momentenumkehr­ punkts erfolgt ein linearer Übergang von dem einen zu dem anderen Offsetwert.

Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 100 überprüft, ob der Schrittzählerstand unterhalb des den Mo­ mentenumkehrpunkt repräsentierenden Wertes liegt. Ist dies der Fall, wird im darauffolgenden Abfrageschritt 102 über­ prüft, ob die Differenz zwischen dem Schrittzählerstand und dem Momentenumkehrpunkt kleiner als der erste Korrekturwert C1 ist. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 104 als Offsetwert die Differenz zwischen Schrittzählerstand und Mo­ mentenumkehrpunkt gewählt, während bei einer Differenz grö­ ßer als C1 der Korrekturwert C1 als Offsetwert angenommen wird. Wurde im Schritt 100 erkannt, daß der Schrittzähler­ stand nicht kleiner als der Momentenumkehrpunkt ist, das heißt die Verstelleinrichtung sich oberhalb des Momentenum­ kehrpunktes befindet, so wird im Schritt 108 überprüft, ob die Differenz zwischen Schrittzählerstand SZ und Momentenum­ kehrpunkt kleiner als ein zweiter Korrekturwert C2 ist. Ist dies der Fall, so befindet sich die Verstelleinrichtung im Bereich des Momentenumkehrpunkts Gemäß Schritt 110 wird als (negativer) Offsetwert die Differenz zwischen Schrittzähler­ stand und Momentenumkehrpunkt gewählt. Ist die Differenz zwischen Schrittzählerstand und Momentenumkehrpunkt größer als der Korrekturwert C2, so wird gemäß Schritt 112 als ne­ gativer Offsetwert der Korrekturwert C2 genommen. Nach Be­ stimmung des Korrekturwerts wird im darauffolgenden Schritt 114 ggf. der Hysteresekorrekturwert HYSTKORR eingelesen und im darauffolgenden Schritt 116 der korrigierte Schritt zäh­ lerstand SZKORR durch Addition des vorliegenden Schrittzäh­ lerstandes SZ, des Offsetwertes und ggf. des Hysterese­ korrekturwertes bestimmt. Im darauffolgenden Schritt 118 wird der Ausgabewert abhängig vom korrigierten Schritt zäh­ lerstand SZKORR und der über die Leitung 52 zugeführten Differenz A zwischen Sollwert und unkorrigiertem Schrittzäh­ lerstand gebildet. Danach wird der Programmteil beendet.

Die Steuerung zur Positionierung der Verstelleinrichtung findet also auf der Basis des im Schritt 116 korrigierten Schrittzählerstandes statt, wodurch bewirkt wird, daß die Ungenauigkeiten infolge des Momentenumkehrpunkts und ggf. der Hysterese des Schrittmotors reduziert bzw. ausgeglichen werden. Dabei ist zu beachten, daß zur Bildung der Differenz weiterhin der unkorrigierte Wert des Schrittzählers herange­ zogen wird, der die Stellung der Verstelleinrichtung reprä­ sentiert. Der korrigierte Schrittzählerstand dient lediglich zur Korrektur des Ausgabesollwertes. Dieser beschreibt die notwendigen Korrekturen beim Ausgabesollwert, so daß die Verstelleinrichtung tatsächlich die vom unkorrigierten Schrittzählerstand angegebene Position einnimmt.

Der im Schritt 114 eingelesene Korrekturwert bezüglich der Hysterese des Schrittmotors wird gemäß der Vorgehensweise nach Fig. 4 oder 5 bestimmt. Auch hier wird eine Korrektur­ größe eingeführt, die als Offset zum Ausgabesollwert bzw. zum Schrittzähierstand addiert wird. Dabei wird im Idealfall vorausgesetzt, daß die Hysteresebreite bekannt ist. Auf je­ den Fall wird eine Maximal- und eine Minimalbegrenzung des Korrekturwertes festgelegt, welche der bekannten, vermuteten oder der mittleren Schwankung einer sich verändernden Hysteresebreite im wesentlichen entspricht. Ist die Abhän­ gigkeit der Hysteresebreite von bestimmten Betriebsgrößen wie z. B. der Lufttemperatur, Schrittmotortemperatur, Batteriespannung, etc. bekannt, werden die Grenzwerte in ei­ nem vorteilhaften Ausführungsbeispiel abhängig von dieser oder diesen Betriebsgrößen vorgegebenen. Ferner sind die Grenzwerte abhängig von der Stellung der Verstelleinrich­ tung, wenn diese einen Momentenumkehrpunkt aufweist (oberhalb oder unterhalb des MUP).

Die Korrektur des Ausgabesollwertes bzw. des Schrittzähler­ standes kann entweder durchgeführt werden, indem der Inte­ gratorwert selbst den Korrekturwert darstellt, oder indem er einen Zeiger auf eine Tabelle, welche Korrekturwerte ent­ hält, darstellt. Durch letzteres Verfahren wird ermöglicht, die Korrektur abhängig von dem durch die Verstelleinrichtung zurückgelegten Weg unterschiedlich stark auszugestalten.

Die Bestimmung des Korrekturwertes kann auf zwei verschie­ dene Arten durchgeführt werden, die anhand der Flußdiagramme nach Fig. 4 und 5 verdeutlicht sind.

Die anhand des Flußdiagramms nach Fig. 4 dargestellte erste Vorgehensweise zur Bestimmung der Korrekturwerte basiert auf dem Grundgedanken, daß der Hystereseintegrator als Weginte­ grator ausgebildet ist, der den von der Verstelleinrichtung theoretisch zurückgelegten Weg, d. h. die Änderungen des Schrittzählers, aufsummiert und der begrenzt ist. Zur Kor­ rektur kann, wie oben erwähnt, der Integratorwert selbst Verwendung finden, wobei die Grenzwerte des Integrators die maximalen Korrekturwerte sind. Ferner ist im in Fig. 4 dar­ gestellten Ausführungsbeispiel der Integratorwert als Zeiger auf eine Korrekturwertetabelle ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß der Integrator auf kleinere Werte als die maxi­ malen Korrekturwerte begrenzt werden kann, die Korrekturwer­ te unabhängig von den Änderungen des Ausgabewertes (des Schrittzählerstandes) sind und mit verschiedenen Steigungen realisiert werden können.

Nach Start des Programmteils gemäß Fig. 4 wird im ersten Schritt 200 die Differenz zwischen dem eingelesenen aktuel­ len Schrittzählerstand SZn und dem aus dem vorherigen Pro­ grammdurchlauf bekannten, zwischengespeicherten früheren Schrittzählerstand SZ(n-1) gebildet. Im darauffolgenden Schritt 202 wird der Hystereseintegrator HYSTINT gemäß der in Schritt 200 gebildeten Differenz verändert. Im nachfol­ genden Schritt 204 wird der Integratorwert auf einen Maxi­ mal- bzw. Minimalwert begrenzt. Daraufhin wird im Schritt 206 der korrigierte Schrittzählerstand SZKORR mit dem aktu­ ellen Schrittzählerstand SZn geladen. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel folgt auf den Schritt 206 der Abfrage­ schritt 208, in dem überprüft wird, ob der aktuelle Schritt­ zählerstand kleiner als der Momentenumkehrpunkt ist.

Diese Abfrage dient dazu, den Bereich der Leerlaufregelung, während der die Verstelleinrichtung unterhalb des Momenten­ umkehrpunkts sich befindet, vom Fahrbetrieb zu unterschei­ den. Insbesondere im Leerlaufbetrieb bei einer sehr exakten Einstellung der Verstelleinrichtung wirkt sich die Hysterese negativ aus. In vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann da­ her die Hysteresekorrektur auf diesen Leerlaufbereich be­ schränkt werden. In anderen vorteilhaften Ausführungsbei­ spielen kann diese Hysteresekorrektur über den gesamten Ver­ stellbereich der Verstelleinrichtung erfolgen.

Wurde gegebenenfalls im Schritt 208 erkannt, daß die Ver­ stelleinrichtung oberhalb des Momentenumkehrpunkts sich be­ findet, wird der Programmteil beendet.

Unterhalb des Momentenumkehrpunkts, oder bei einer Korrektur über den gesamten Verstellbereich generell, wird im Schritt 210 der Hysteresekorrekturwert HYSTKORR aus einer Tabelle in Abhängigkeit des Hystereseintegratorwertes ausgelesen. Auf den Schritt 210 folgt der Abfrageschritt 212, in dem über­ prüft wird, ob der Schrittzählerstand betragsmäßig kleine Werte aufweist und ob der Hysteresekorrekturwert negative Werte angenommen hat. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 214 der Hysteresekorrekturwert auf den Wert 0 gesetzt. Dies vermeidet, daß der Schrittzähler durch die Korrektur negativ wird und somit eine Bestromung der Verstelleinrichtung gegen ihren mechanischen unteren Anschlag stattfindet. Mach Schritt 214 bzw. bei negativer Antwort im Schritt 212 wird der korrigierte Schrittzähler SZKORR als Addition des aktu­ ellen Schrittzählerstandes SZn und des Hysteresekorrektur­ werts gebildet. Danach wird der Programmteil beendet.

Wird sowohl die Hysterese als auch die Momentenumkehr korri­ giert, so ist der letzte Schritt 216 Bestandteil des in Fig. 3 dargestellten Schrittes 116.

Eine zweite Vorgehensweise zur Korrektur der Hysterese ist anhand des Flußdiagramms nach Fig. 5 dargestellt. Bei die­ ser Vorgehensweise bildet der Hystereseintegrator ein Ausga­ bezähler. Der Integrator wird bei jeder Sollwertausgabe um einen vorgegebenen Wert verändert. Das Vorzeichen der Verän­ derung des Integrators hängt von der Bewegungsrichtung der Verstelleinrichtung ab. Dies hat den Vorteil, daß unter­ schiedliche Steigungen der Korrektur möglich sind, indem die Änderungswerte ,von Stand und Laufrichtung des Integrators abhängig vorgegeben sind. Auch hier kann der Integrator di­ rekt als Korrekturoffset oder als Zeiger auf eine Korrektur­ tabelle dienen.

Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 300 überprüft, ob die Verstelleinrichtung stillsteht, das heißt ob keine Schrittausgabe erfolgt. Ist dies der Fall, bleibt der Hystereseintegrator gemäß Schritt 302 unverändert. Wird die Verstelleinrichtung bewegt, so wird im Schritt 304 an­ hand der Schrittausgabe festgestellt, ob die Verstellein­ richtung sich in die erste Richtung, z. B. in Richtung Öffnen bewegt. Ist dies der Fall, wird mit Schritt 306 fortgefah­ ren. In diesem Schritt wird überprüft, ob der Hystereseinte­ grator größer als ein vorgegebener Grenzwert a ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Hystereseintegrator sich in der Nähe seines Maximalwertes befindet. In diesem Fall wird im Schritt 308 der Hystereseintegrator um einen ersten Wert A1 inkrementiert und im darauffolgenden Schritt 310 auf seinen Maximalwert begrenzt. Befindet sich der Hystereseintegrator unterhalb des Grenzwertes a, so befindet er sich nicht im Bereich seines Maximalwertes und wird daher gemäß Schritt 312 um den Betrag A2 inkrementiert, wobei A2 betragsmäßig größer als A1 ist. Dadurch werden unterschiedliche Steigun­ gen der Korrektur erreicht, was zu Vorteilen bei dem Beginn der Bewegung bzw. bei einer Richtungsumkehr der Bewegung der Verstelleinrichtung führt. Die Korrektur kann in diesem Be­ reich schneller ausgeführt werden, so daß sich in diesem Be­ reich eine weitere Verkleinerung der Hystereseauswirkungen ergeben. Bewegt sich die Verstelleinrichtung in die zweite Richtung (Schließen), so wird gemäß Schritt 314 überprüft, ob der Hystereseintegrator größer als ein vorgegebener Grenzwert b ist. Beim Grenzwert b handelt es sich um einen negativen Wert, wenn der Hystereseintegrator von einem nega­ tiven Minimal- auf einen positiven Maximalwert veränderbar ist. Ist der Hystereseintegratorwert daher kleiner als der Grenzwert b, so ist dies ein Zeichen, daß er sich im Bereich seines Minimalwertes befindet. In diesem Fall wird gemäß Schritt 316 der Hystereseintegrator um den Wert B1 dekremen­ tiert und ggf. nach Schritt 318 auf seinen Minimalwert be­ grenzt. Ist der Hystereseintegratorwert größer als der Grenzwert b, so wird gemäß Schritt 320 der Hystereseintegra­ tor um den Wert B2 dekrementiert. Auch hier ist der Betrag des Wertes B2 größer als der des Wertes B1. Dies führt auch hier, wie oben erwähnt, zu unterschiedlichen Korrekturstei­ gungen mit angegebenen Vorteilen.

Nach Veränderung des Hystereseintegrators wird in einem vor­ teilhaften Ausführungsbeispiel vorhandenen Abfrageschritt 322 überprüft, ob sich die Verstelleinrichtung unterhalb des Momentenumkehrpunktes befindet. Wie oben erwähnt, wird in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel keine Korrektur vorgenommen, wenn sich die Verstelleinrichtung oberhalb des Momentenumkehrpunktes befindet, während unterhalb des Momen­ tenumkehrpunktes im Schritt 324 aus einer Tabelle in Abhän­ gigkeit des Integratorwertes ein Korrekturwert ausgelesen und gemäß Schritt 326 zum korrigierten Schrittzählerstand SZKORR addiert wird.

Neben der angegebenen Addition zur Korrektur des Schrittzäh­ lerstandes kann in anderen vorteilhaften Ausführungsbeispie­ len diese Korrektur auch durch andere mathematische Opera­ tionen durchgeführt werden, durch Subtraktion, Multiplikati­ on oder Division.

Claims (12)

1. Verfahren zur Positionierung einer Verstelleinrichtung in einem Fahrzeug,

• - wobei die Verstelleinrichtung mittels eines Schrittmotors elektrisch betätigbar ist und über eine Steuereinheit gemäß einer vorgegebenen Position positioniert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - diese Positionierung im Rahmen einer Steuerung erfolgt,
• - und diese Steuerung korrigiert wird, derart, daß durch To­ leranzen verursachte Abweichungen von einer gewünschten Ver­ stellcharakteristik der Verstelleinrichtung im wesentlichen kompensiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen kompensiert werden, die infolge einer Hysterese des Schrittmotors und/oder konstruktionsbedingt infolge ei­ ner Momentenumkehr im Verstellweg auftreten.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abweichungen kompensiert wer­ den, indem ein Steuerwert mit vorgegebenen Offsetwerten kor­ rigiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß konstruktionsspezifische Ab­ weichungen im Bereich der Momentenumkehr kompensiert werden, indem ein Steuerwert in Abhängigkeit der Differenz dieses Werts zum Momentenumkehrpunkt korrigiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Momentenkorrektur abhängig von der Stellung der Verstelleinrichtung zu einem Steuerwert ein Offsetwert aufgeschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schrittmotorhysterese kompen­ siert wird, indem der von der Verstelleinrichtung zurückge­ legte Weg aufsummiert und begrenzt wird und dieser aufsum­ mierte und ggf. begrenzte Wert zur Korrektur eines Steuer­ wertes dient.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Korrektur der Hysterese des Schrittmotors bei jeder Steuerungsausgabe ein die Korrektur festlegender Wert um einen vorgegebenen Wert verändert wird, dessen Vorzeichen abhängig ist von der Bewegungsrichtung der Verstelleinrichtung.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Korrektur abhängig von der Be­ wegung der Verstelleinrichtung mit unterschiedlicher Stei­ gung durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung die Dros­ selklappe einer Brennkraftmaschine ist.

10. Vorrichtung zur Positionierung einer Verstelleinrichtung in einem Fahrzeug,

• - mit einem Schrittmotor, welcher die Verstelleinrichtung betätigt,
• - mit einer Steuereinheit, welche den Schrittmotor und die Verstelleinrichtung entsprechend einer gewünschten Position positioniert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Steuereinheit Steuermittel umfaßt, die diese Positio­ nierung im Rahmen einer Steuerung durchführen,
• - und die Steuereinheit ferner Mittel aufweist, die diese Steuerung korrigieren, derart, daß durch Toleranzen verur­ sachte Abweichungen von einer gewünschten Verstellcharakte­ ristik der Verstelleinrichtung im wesentlichen kompensiert werden.