DE60021831T2

DE60021831T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Eichung von Getriebeschaltern

Info

Publication number: DE60021831T2
Application number: DE60021831T
Authority: DE
Inventors: William Todd Kalamazoo Fritz; Edward Francis Portage Handley
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2001215116A; BR0005588A; EP1099888A2; EP1099888B1; US6480797B1; EP1099888A3; DE60021831D1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betätigte Schalteinrichtung für automatisierte mechanische Getriebe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Elektronikschaltung, die verwendet wird, um Veränderungen in der Kalibrierung von Getriebeschalteinrichtungen in Kraftwagen oder sonstigen Fahrzeugen in Folge von Temperaturschwankungen in der zugehörigen elektronischen Schaltung zu kompensieren. Die Erfindung lehrt eine elektronische Schaltung und ein Verfahren zur Bereitstellung eines Rückführungs-Kalibrierungsreferenzsignals für einen Mikroprozessor von einer Netzversorgungsschaltung, die dem Mikroprozessor ermöglicht, Schwankungen der Temperatur der Netzversorgung und daraus resultierende Messwertschwankungen während des Kalibrierungsprozesses der Schalteinrichtung mit zu berücksichtigen.
Hintergrund zu der Erfindung
Elektrisch betätigte X-Y-Schalteinrichtungen zur Bewirkung von Gangschaltungen in automatisierten mechanischen Getrieben sind in der Technik allgemein bekannt. Derartige Einrichtungen erfordern eine Positionierungskalibrierung um sicherzustellen, dass der Betrieb der Einrichtung fehlerfreie Gangschaltungen herbeiführt. Es existieren zahlreiche unterschiedliche Verfahren und Algorithmen zur Kalibrierung von X-Y-Schalteinrichtungen, wobei ein derartiges Verfahren in der US-Patentschrift 5350 240 beschrieben ist, die auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung lautet. Die Kalibrierungsalgorithmen werden gewöhnlich durch einen Mikroprozessor ausgeführt, der Ein gangswerte von einem oder mehreren Positionssensoren verwendet.
Jedoch sind die Ausgangssignale der Positionssensoren gegen Schwankungen der Temperatur der zugehörigen elektronischen Schaltung und der Eingangsspannungsversorgung empfindlich.
Wenn die Temperatur der zugehörigen elektronischen Schaltung und der Spannungsversorgung für die Positionssensoren im Vergleich zu den Umgebungsbedingungen hoch ist, unterscheiden sich die Ausgangssignale der Positionssensoren von den Ausgangssignalen in dem Fall, wenn derartige Komponenten einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt sind, selbst wenn sich die Schalteinrichtung in der gleichen physikalischen Stellung befindet. Demgemäß ist es in der Technik allgemein bekannt, für den Mikroprozessor ein Kalibrierungsreferenzsignal zu verwenden, um diese Temperatur abhängigen Abweichungen in den Positionssensorausgaben auszugleichen.
Im Stand der Technik wird das Kalibrierungsreferenzsignal unmittelbar dem Vorspannungssignal entnommen, das die Positionssensoren mit Energie versorgt. Jedoch können die meisten Mikroprozessoren Spannungsschwankungen von über 0,5 Volt nicht vertragen. Demgemäß erfordern die meisten Systeme eine Überspannungsschutzschaltung zwischen dem Kalibrierungssignal und dem Mikroprozessor. Eines der mit dieser Methodik verbundenen Probleme besteht darin, dass die zusätzliche Schaltung selbst in Folge ihrer eigenen Temperaturschwankungen eine Abweichung in dem Kalibrierungsreferenzsignal hervorrufen kann. Somit ist es erwünscht, eine elektronische Kalibrierungsschaltung zu haben, die ein Kalibrierungsreferenzsignal enthält, das als eine der Steuerungsvariablen bearbeitet wird, die zu der gleichen Zeit wie die Positionssensoren gemessen werden und ohne eine dazwischen eingreifende Schaltung unmittelbar dem Mikroprozessor zugeführt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, die verwendet wird, um eine Gangschalteinrichtung in einem Getriebe zu kalibrieren. Insbesondere gleicht die vorliegende Erfindung Schwankungen der durch die Getriebepositionssensoren gelieferten Messwerte aus, die von Differenzen der Temperaturen der zugehörigen elektronischen Komponenten zu unterschiedlichen Zeiten herrühren. Bei einer Fahrzeuggetriebeschalteinrichtung beispielsweise, die kalibriert wird, wenn das Fahrzeug und die zugehörige elektronische Schaltung im Vergleich zu den Umgebungsbedingungen einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind, sind die durch die Positionssensoren der Schalteinrichtung gelieferten Messwerte anders, als wenn das Fahrzeug und die zugehörige Schaltung einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt sind, selbst wenn sich die Getriebeschalteinrichtung in der gleichen physikalischen Stellung befindet. Die vorliegende Erfindung kompensiert diese Differenz und passt die Positionsdaten der Getriebeschalteinrichtung auf der Grundlage eines Rückführungs-Kalibrierungsreferenzsignals an, das dem Mikroprozessor von der Spannungsversorgungsschaltung zugeführt wird.
Die elektronische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Mikroprozessor zur Implementierung des Kalibrierungsalgorithmus, um die Getriebeschalteinrichtung in Bezug auf die unterschiedlichen Innenwandflächen des Schaltblockes physikalisch anzupassen. Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit einer Vielzahl unterschiedlicher Kalibrierungsalgorithmen verwendet werden. Ein derartiger Algorithmus wird in der US-Patentschrift 5 305 240 gelehrt. Als Eingangsgröße für den Kalibrierungsalgorithmus empfängt der Mikroprozessor Positionsdaten der Schalteinrichtung von einem o der mehreren Positionssensoren der Schalteinrichtung. Die Positionssensoren werden durch eine Spannungsversorgungsschaltung mit Energie versorgt, die eine Vorspannungsversorgung und eine Überspannungsschutzschaltung enthält. Die Überspannungsschutzschaltung ist zwischen der Vorspannungsversorgung und den Positionssensoren angeordnet, um die Vorspannungsversorgung und die Positionssensoren vor Kurzschlüssen oder Übergangsspannungs- oder Überspannungszuständen zu schützen. Von der Überspannungsschutzschaltung wird ein Kalibrierungsreferenzsignal gemessen. Das Kalibrierungsreferenzsignal wird durch Abskalierung der Ausgangsvorspannung abgeleitet, die von der Vorspannungsversorgung den Positionssensoren zugeführt wird. Weil die meisten Mikroprozessoren Eingangssignale, die um mehr als 0,5 Volt variieren, nicht tolerieren, ist es wichtig, dass die Mikroprozessoreingänge gegen Überspannungs- oder Übergangszustände geschützt sind. Jedoch ist in dieser Erfindung, weil das Kalibrierungsreferenzsignal durch die Überspannungsschutzschaltung erzeugt wird, kein zusätzlicher Überspannungsschutz erforderlich, um den Mikroprozessor gegen große Schwankungen der Eingangsspannung von dem Kalibrierungsreferenzsignal zu schützen. Demgemäß wird das Kalibrierungsreferenzsignal unmittelbar dem Mikroprozessor von der Überspannungsschutzschaltung über einen A/D-Wandler zugeführt. Ein entsprechendes Kalibrierungsreferenzsignal wird jedes Mal, wenn die Positionssensoren eine Messung durchführen und dem Mikroprozessor Positionsdaten zuführen, zu dem Mikroprozessor zurückgeführt.
Die Überspannungsschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Schaltnetzwerk, das anfänglich ermittelt, ob die Positionssensoren an die Schaltung angeschlossen sind und ob ein Kurzschluss- oder Überstromzustand vorliegt. Falls kein Kurzschluss- oder Überstromzustand vorliegt, ermöglicht das Schaltnetzwerk dem System ein „Einschalten" („Power up"). Falls ein Kurzschluss- oder Überstromzustand existiert, hindert das Schaltnetzwerk die Spannungsversorgung des Systems daran, dem System Energie zuzuführen. Somit ist die Vorspannungsversorgung gegen einen möglichen Schaden geschützt, der von dem Kurzschluss oder Überstromzustand herrühren kann.
Die Überspannungsschutzschaltung enthält ferner eine Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung zur Steuerung des Stromes, der von der Vorspannungsversorgung während eines normalen Betriebs bereitgestellt wird und zum Unterbrechen der Vorspannungsversorgung, falls während eines Betriebs ein Kurschluss- oder Überstromzustand erfasst wird. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform enthält die Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung einen bipolaren Sperrschicht-Ausgangstransistor, der zwischen der Systemspannungsversorgung und der Lastvorrichtung angeschlossen ist. Der Ausgangsstrom des Ausgangstransistors hängt von einem Treibstrom-Steuerungssignal ab, das das Ausgangssignal einer Treibstrom-Steuerungsschaltung bildet. Vorzugsweise enthält die Treibstrom-Steuerungsschaltung einen Vortreiber-Transistor, der den Eingangsstrom steuert, der der Basis des Ausgangstransistors zugeführt wird, der wiederum den Ausgangsstrom vorgibt, der den Positionssensoren zugeführt wird.
Während eines normalen Betriebs (d.h., wenn kein Kurschluss oder Überstromzustand existiert) bestimmt der Vortreiber-Transistor einen stabilen Pegel des Ausgangsstroms, der den Positionssensoren zugeführt werden soll, indem ein Rückführungssignal von dem Ausgangstransistor empfängt. Es wird im Allgemeinen bevorzugt, dass die Ausgangsspannung über den Positionssensoren durch einen Operationsverstärker mit einer vorbestimmten Referenzspannung verglichen wird. Der Ausgang des Operationsverstärkers liefert das Rückführungssignal für den Vortreiber-Transistor und aktiviert diesen. Wenn die Ausgangsspannung über der Lastvorrichtung sich der vorbestimmten Referenzspannung annähert, nehmen die Ströme durch den Vortreiber-Transistor und den Ausgangstransistor ab, bis sich die Ausgangsspannung stabilisiert.
Falls eine Kurschluss- oder Überstromsituation auftritt, deaktiviert das Treibstrom-Steuerungssignal den Ausgangstransistor, wodurch sämtlicher Stromfluss zu den Positionssensoren unterbrochen wird. Der Ausgangstransistor bleibt deaktiviert, bis die Kurschluss- oder Überstromsituation beseitigt ist, wobei zu diesem Zeitpunkt das Schaltnetzwerk die Schaltung erneut aktiviert.
Während eines Systembetriebs messen die Positionssensoren die physikalische Stellung der Getriebeschalteinrichtung und führen die Positionsdaten dem Mikroprozessor als Eingangsgrößen über einen A/D-Wandler zu. Wenn das Fahrzeug abgestellt (der Motor abgeschaltet) wird, werden der letzte Satz der Positionsdaten der Schalteinrichtung und das zugehörige Kalibrierungsreferenzsignal in einer Speichervorrichtung abgespeichert. Wenn das Fahrzeug erneut gestartet (der Motor eingeschaltet) wird und sich die Fahrzeugelektronik bei einer Umgebungstemperatur („kalt") befindet, unterscheiden sich die durch die Sensoren gemessen Positionsdaten der Schalteinrichtung von denjenigen, die gemessen worden sind, wenn das Fahrzeug einer erhöhten Betriebstemperatur („heiß") ausgesetzt war, selbst wenn die physikalische Stellung der Getriebeschalteinrichtung die gleiche ist. Der Mikroprozessor vergleicht das Kalibrierungsreferenzsignal, das abgespeichert worden ist, wenn die „heißen" Positionsdaten gemessen worden sind, mit dem Kalibrierungsreferenzsignal, das gemessen wird ist, wenn das Fahrzeug kalt ist. Auf der Grundlage der Differenz der Kalibrierungsreferenzsignale passt der Mikroprozessor die abgespeicherten Positionsdaten der Schalteinrichtung an. Weil das Kalibrierungssignal dem Mikroprozessor unmittelbar von der Überspannungsschutzschaltung zugeführt wird, ist die Gefahr variabler Abweichungen des Kalibrierungsreferenzsignals, die von einer zusätzlichen Überspannungs- oder Spannungsstoßschutzschaltung zwischen dem Kalibrierungsreferenzsignal und dem Mikroprozessor herrühren, beseitigt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht ein Blockschaltbild der Elektronikschaltung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Blockschaltbild der Spannungsversorgungsschaltung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein schematisiertes Schaltbild der Spannungsversorgungsschaltung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezug nehmend auf 1 und 2 weist eine elektronische Schaltung 1 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Spannungsversorgungsschaltung 10, die selbst eine Vorspannungsversorgung 20 mit einer Überspannungsschutzschaltung 11 aufweist. Wie nachstehend in größerer Einzelheit beschrieben, enthält die Schaltung 10 eine Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung 12, eine Vergleichsschaltung 14, eine Treibstrom-Steuerungsschaltung 16 und ein Schaltnetzwerk 18. Die elektronische Schaltung 1 weist ferner einen x-Positionssensor 2 und einen y-Positionssensor 3 auf, die beide durch die Spannungsversorgungsschaltung 10 mit Energie versorgt werden und Positionsdaten einem A/D-Wandler 4 und einem Mikroprozessor 5 zuführen. Die Spannungsversorgungsschaltung 10, und insbesondere die Vergleichsschaltung 14 der Überspannungsschutzschaltung 10, liefert ein Kalibrierungsreferenzsignal 6 für den A/D-Wandler 4 und den Mikroprozessor 5.
Bezug nehmend auf 2 weist die Spannungsversorgungsschaltung 10 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Vorspannungsversorgung 20, eine Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung 12, die zwischen der Vorspannungsversorgung und den Positionssensoren 2, 3 zur Steuerung des Pegels des den Sensoren 2, 3 zugeführten Ausgangsstroms angeschlossen ist, eine Vergleichsschaltung 14 zum Vergleich der über den Sensoren 2, 3 anliegenden Spannung mit einer vorbestimmten Referenzspannung, um ein Spannungsstabilisierungs-Steuerungssignal bereitzustellen, eine Treibstrom-Steuerungsschaltung 16, die auf das Stabilisierungs-Steuerungssignal anspricht, um ein Treibstrom-Steuerungssignal für die Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung 12 zu liefern, und ein Schaltnetzwerk 18 auf, das an der Treibstrom-Steuerungsschaltung 16 angeschlossen ist, um die Spannungsversorgungsschaltung 10 wahlweise zu aktivieren. In der beschriebenen Ausführungsform wird angenommen, dass die Vorspannungsversorgung 20 durch eine gewöhnliche 12-Volt-Batterie eines Kraftfahrzeugs gebildet ist.
Bezug nehmend auf 3, die die Schaltung 10 im Detail veranschaulicht, ist ersichtlich, dass die Vorspannungsversorgung 20 mit dem Ausgangspotential V_L einen Ausgangsstrom für die Sensoren 2, 3 über einen Widerstand R1 und einen Ausgangstransistor Q1 liefert, die gemeinsam die Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung umfassen. Das Ausgangspotential Vout über den Sensoren 2, 3 wird durch einen Spannungsteiler R4/R5 mit Widerständen R4 und R5 abskaliert oder verkleinert. Durch einen Spannungsteiler R6/R7, der Widerstände R6 und R7 aufweist, wird eine Referenzspannung Vcc abskaliert. Die skalierte Ausgangsspannung Vout und die skalierte Referenzspannung Vcc weisen einen invertierenden 24 bzw. einen nicht invertierenden 25 Eingang zu einem Operationsverstärker U1 auf. Der Spannungsteiler R4/R5, der Spannungsteiler R6/R7 und der Operationsverstärker U1 umfassen die Vergleichsschaltung 14. Das Kalibrierungsreferenzsignal 6 wird in Form des Ausgangssignals des Spannungsteilers R4/R5 entnommen.
Der Ausgang von U1 führt einen Strom dem Basisanschluss eines Vortreiber-Transistors Q3 zu. Der Kollektoranschluss des Transistors Q3 ist mit einem Widerstand R3 verbunden, der mit einem Widerstand R2 verbunden ist, der an die Vorspannungsversorgung 20 angeschlossen ist. Das Potential an dem Knoten R2/R3 stellt das Eingangssignal für den Basisanschluss des Transistors Q1 zur Verfügung. Die Widerstände R2, R3 und der Transistor Q3 umfassen die Treibstrom-Steuerungsschaltung 16. Der Transistor Q1 weist die Ausgangsstrom-Steuerungsschaltung 12 auf.
Das Schaltnetzwerk 18 weist einen Widerstand R10, Dioden D1 und D2 sowie einen Schalttransistor Q2 auf. Der Emitteranschluss des Transistors Q3 ist an dem Kollektoranschluss des Schaltransistors Q2 angeschlossen, während der Emitteranschluss des Transistors Q2 mit der Masse verbunden ist. Vcc liefert einen Strom über den Widerstand R10 und die Diode D1 zu dem Basisanschluss des Transistors Q2. Vcc ist ferner über den Widerstand R10 und die Diode D2 mit dem Vout-Knoten verbunden.
Wenn an den Sensoren 2, 3 ein Kurschluss oder Überstromzustand existiert, lässt das Schaltnetzwerk 18 einen Vorspannungsstrom von Vcc über den Widerstand R10 und die Diode D2 durch, weil das Potential Vout annähernd Null beträgt. Während dieses Zustands ist der Transistor Q2 inaktiv, weil der Basis des Transistors Q2 nicht ausreichend Strom zugeführt wird, um diesen zu aktivieren. Demgemäß unterbricht der Transistor Q2 den Stromweg von dem Transistor Q3 zu der Masse, was im Wesentlichen die Spannungsversorgungsschaltung 10 unwirksam macht und die Vorspannungsversorgung 20 von den Sensoren 2, 3 trennt. Somit wird die Spannungsversorgungsschaltung 10 an einem „Einschalten" („Power up") gehindert, falls ein Kurzschluss- oder Überstromzustand vorliegt.
Unter der Annahme, dass die Sensoren 2, 3 einen ausreichenden Widerstand bieten, um den Laststrom zu reduzieren und das Potential Vout auf ein Niveau zu erhöhen, das größer ist als der Wert, auf den die Spannung an der Verbindung der beiden Dioden (der Diode D1 und des Emitters des Transistors Q2) fällt, wird der Transistor Q2 aktiviert, wodurch ein Stromweg von dem Transistor Q3 zu der Masse bereitgestellt wird. Der Kollektorstrom des Transistors Q3 wird von V_L über die Widerstände R2 und R3 geliefert. In Folge dessen wird der Basis des Transistors Q1 ein Treibstrom zugeführt, der bewirkt, dass den Sensoren 2, 3 ein Ausgangsstrom zugeführt wird und Vout steigt.
Das steigende Potential an dem Knoten Vout wird durch den Spannungsteiler R4/R5 skaliert. In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Widerständer R4 und R5 gleiche Größen auf, um Vout um die Hälfte zu verkleinern. In ähnlicher Weise wird das Potential Vcc durch den Spannungsteiler R6/R7 skaliert. In der bevorzugten Ausführungsform weisen die Widerstände R6 und R7 gleiche Größen auf, um Vcc auf die Hälfte zu verringern. Die Differenz zwischen den skalierten Potentialen Vcc und Vout weist die Eingangsgröße für den Verstärker U1 auf. Die verstärkte Differenz wird der Basis des Transistors Q3 zugeführt. Der der Basis des Transistors Q3 zugeführte Strom steuert den durch den Kollektor des Transistors Q3 aufgenommen Strom und somit die Spannungsabfälle über den Widerständen R2 und R3. Das Potential an dem Knoten R2/R3 steuert die Aktivierung des Transistors Q1. Wenn den Sensoren 2, 3 Strom zugeführt wird und das Potential Vout steigt, nimmt die dem Verstärker U1 zugeführte Differenzspannung ab. Infolgedessen nimmt der Emitterstrom des Transistors Q3 ab, bis ein stabiles Potential Vout erreicht wird. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt das stabile Potential Vout ungefähr 5 Volt.
Nachdem ein stabiles Vout erreicht ist, arbeitet das System in einem stabilen Zustand, bis eine Kurzschluss- oder Überstrombedingung detektiert wird.
Falls ein Kurzschluss- oder Überstromzustand an den Sensoren 2, 3 auftritt, schaltet die Überstromschutzschaltung 11 die Vorspannungsversorgung 20 ab und trennt diese von dem Kurzschluss- oder Überstromzustand. In einer derartigen Situation bewirkt der Kurzschluss- oder Überstromzustand an den Sensoren 2, 3, dass der durch den Widerstand R1 geschobene Strom ansteigt und auch der Spannungsabfall über R1 steigt. Dies beseitigt das Potential für einen Vorspannungsstrom von dem Transistor Q3. Wenn der Kollektorstrom des Transistors Q3 abnimmt, verringert sich das Potential an dem Knoten R2/R3, wodurch der Transistor Q1 in den Sperrzustand getrieben wird. Wenn der Sperrzustand erreicht wird, ist der Emitterstrom des Transistors Q1 reduziert, und das Potential Vout ist annähernd gleich 0. Wenn das Potential Vout abnimmt, wird der Strom von Vcc von der Basis des Transistors Q2 entzogen, bis der Transistor deaktiviert ist. Wenn der Kurzschluss- oder Überstromzustand eliminiert ist, aktiviert das Schaltnetzwerk 18 die Schaltung 10 erneut, wie dies oben beschrieben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Steuerungsschaltung 10 für solche Angelegenheiten, wie Temperaturkompensation, Verstärkungsschwankungen der Vorrichtung, allgemeine Schaltungsstabilisierung und Schutz gegen Kurzschlüsse der Hochspannung oder Polaritätsumkehr, weitere Komponenten enthalten. Insbesondere ist zwischen dem Kollektor des Transistors Q1 und dem Knoten Vout ein drei Anschlüsse aufweisender linearer Spannungsregler U2 angeschlossen. Der Regler U2 stellt eine Ausgangsspannung hoher Präzision zur Verfügung und reguliert Vout genau auf eine stabile Spannung, während die Kurzschluss- und Überstrom-Schutzmerkmale der Erfindung aufrechterhalten werden. Parallel zu den Sensoren 2, 3 ist ein Widerstand R11 angeschlossen, um die Schaltung durch Dämpfung einer möglichen Überschwingung des stabilisierten Vout-Potentials von 5 Volt beim anfänglichen Systemstart der Steuerungsschaltung 10 zu stabilisieren. Parallel zu den Sensoren 2, 3 sind ferner Kondensatoren C4 und C5 sowie der Widerstand R11 angeschlossen, um die Steuerungsschaltung 10 an einer Schwingung in Folge der hohen Verstärkung in dem System zu hindern. Zwischen dem invertierenden Eingangsknoten des Verstärkers U1 und der Masse ist ein Kondensator C3 angeschlossen, und dieser dient als ein Filter gegen ein dem System zugeführtes negatives Eingangssignal. Zwischen einem Widerstand R8 und dem Basisanschluss des Transistors Q3 ist eine Diode D3 angeschlossen, um einen rückführenden Leckstrom von dem Kollektor des Transistors Q3 zu verhindern, wenn der Transistor Q3 sperrt. Der Basisanschluss des Transistors Q3 ist über einen Widerstand R9 mit der Referenzmasse verbunden, und der Widerstand R9 dient als Emitterfolger, um eine Potentialverstärkung bei hohen Temperaturen zu stabilisieren. Zwischen dem invertierenden Eingang des Verstärkers U1 und Vcc ist eine Diode D4 angeschlossen, um das Potential Vout bei seinem stabilen Spannungswert festzusetzen und einen von einer elektrostatischen Entladung herrührenden Schaden zu verhindern. Zwi schen einem invertierenden Eingangsknoten 24 des Verstärkers U1 und dem Widerstand R9 ist eine Diode D5 angeschlossen, die einen Stromweg von der Basis des Transistors Q3 zu dem invertierenden Eingangsknoten 24 bereitstellt und einen rückführenden Leckstrom verhindert. Die Diode D5 verhindert ferner, dass die Vorspannung an dem invertierenden Eingangsknoten 24 größer wird als ein Diodenspannungsabfall unterhalb des Massepotentials. Zwischen dem invertierenden Eingangsknoten 24 und einem Ausgangsanschluss 26 des Verstärkers U1 ist ein Kondensator C1 angeschlossen, während ein Kondensator C2 parallel zu dem Widerstand R4 angeschlossen ist. Die Kondensatoren C1 und C2 halten die Schaltung stabil, indem sie unerwünschte Schwingungen reduzieren. Zwischen dem invertierenden Eingang 24 und dem A/D-Wandler 4 ist ein Widerstand R12 angeschlossen, um den A/D-Wandler 4 gegen einen möglichen Schaden wegen elektrostatischer Entladung zu schützen.
Im Betrieb versorgt die Spannungsversorgungsschaltung 10 die Sensoren 2, 3 mit Energie von der Vorspannungsversorgung 20 über die Überspannungsschutzschaltung 11. Die Sensoren 2, 3 erfassen die physikalische Stellung der (nicht veranschaulichten) Getriebeschalteinrichtung und liefern diesbezügliche Positionsdaten an den Mikroprozessor 5 über den A/D-Wandler 4. Durch das Kalibrierungsreferenzsignal 6 wird dem Mikroprozessor 5 über den A/D-Wandler 4 ein Kalibrierungsreferenzwert zugeführt. Der Mikroprozessor 5 verwirklicht einen aus einer Vielzahl verfügbarer Kalibrierungsalgorithmen, wie beispielsweise denjenigen, der in der US-Patentschrift 5 305 240 offenbart ist. Die Positionsdaten für jede Messung und der Kalibrierungsreferenzwert können in (nicht veranschaulichten) Speichervorrichtungen abgespeichert werden.
Wenn das Fahrzeug abgestellt wird, kühlen sich das Fahrzeug, das Getriebe und der zugehörige elektronische Schalt kreis alle auf eine Umgebungstemperatur ab. Wenn das Fahrzeug erneut gestartet wird, weist die Vorspannungsversorgung 20 einen Versatz oder eine Abweichung in der Ausgangs-Vorspannung im Vergleich zu dem Fall auf, wenn die Vorspannungsversorgung 20 einer verglichen mit der Umgebung erhöhten Temperatur ausgesetzt würde. Die Verschiebung in der Ausgangsspannung bewirkt, dass die Sensoren 2, 3 unterschiedliche Positionsmesswerte an den Mikroprozessor 5 liefern, selbst wenn die physikalische Position der Getriebeschalteinrichtung die gleiche ist. Wenn das Fahrzeug wieder gestartet wird, liefert das Kalibrierungsreferenzsignal 6 einen neuen Kalibrierungsreferenzwert an den Mikroprozessor 5. Der Mikroprozessor 5 vergleicht den neuen Kalibrierungsreferenzwert mit dem früheren Kalibrierungsreferenzwert. Auf der Grundlage der Differenz zwischen den beiden Kalibrierungsreferenzwerten passt der Mikroprozessor die abgespeicherten Positionswerte, die durch die Sensoren 2, 3 geliefert werden, entsprechend in der Technik allgemein bekannten Methoden an.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Kalibrierungsreferenzsignal 6 unmittelbar von Vout abgeleitet und durch die Überspannungsschutzschaltung 11 gegen Spannungsstöße und Spannungsübergänge oder -sprünge geschützt ist. Somit ist der Bedarf nach einer zusätzlichen Spannungsstoßschutzschaltung oder Überspannungsschutzschaltung zwischen dem Kalibrierungsreferenzsignal 6 und dem Mikroprozessor 5 eliminiert, was wiederum die unerwünschte Möglichkeit beseitigt, dass das Kalibrierungsreferenzsignal 6 durch die zusätzliche Spannungsstoßschutzschaltung einen Versatz oder eine Abweichung erfährt, bevor es den Mikroprozessor 5 erreicht. Infolgedessen sind die durch den Mikroprozessor 5 an den Positionsdaten vorgenommenen Anpassungen genauer, und das Gesamtsystem wird im Vergleich zu herkömmlichen Systemen nach dem Stand der Technik stabiler.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Überwachung und Anpassung von Vout basierend auf dem Rückführungssignal bereit, das der Basis des Transistors Q3 zugeführt wird. Weil das Rückführungssignal, das der Basis des Transistors Q3 zugeführt wird, von dem invertierenden Eingang 24 des Verstärkers U1 abhängig ist, haben beliebige Last- oder Temperatureinflüsse des Mikroprozessors 5 auf das Kalibrierungssignal 6 einen Einfluss auf das der Basis des Transistors Q3 zugeführte Rückführungssignal und unterstützten somit eine Stabilisierung des Systems.

Claims

Elektronische Schaltung (1) zur Kalibrierung der Position einer Getriebeschalteinrichtung, wobei die elektronische Schaltung aufweist: eine Netzversorgungsschaltung (10), die eine Vorspannungsversorgung (20) und eine Überspannungsschutzschaltung aufweist; wenigstens einen Positionssensor (2, 3), wobei der Sensor eine gegen Überspannung geschützte Ausgangsvorspannung (V_out) von der Netzversorgungsschaltung empfängt; einen Mikroprozessor (5), der von dem Positionssensor einen oder mehrere Positionswerte empfängt, der bzw. die die physikalische Stellung der Getriebeschalteinrichtung betrifft bzw. betreffen; wobei die Netzversorgungsschaltung (10) ein Kalibrierungsreferenzsignal (6) an den Mikroprozessor liefert und wobei das Kalibrierungsreferenzsignal (6) durch die Überspannungsschutzschaltung gegen einen Überspannungszustand geschützt ist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Kalibrierungsreferenzsignal (6) eine Funktion der Ausgangsvorspannung (V_out) ist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Netzversorgungsschaltung (10) eine Spannungsteilerschaltung (R₄/R₅) enthält, die die Ausgangsvorspannung (V_out) skaliert.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 3, wobei die Spannungsteilerschaltung (R₄/R₅) die Ausgangsvorspannung (V_out) auf die Hälfte skaliert.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Positionssensoren (2, 3) wenigstens einen X-Positionssensor (2) und einen Y-Positionssensor (3) enthalten.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Überspannungsschutzschaltung aufweist: eine Ausgangsstrom-Steuerungseinrichtung (12), die zwischen der Vorspannungsversorgung (20) und dem Positionssensor (2, 3) angeschlossen ist, um die Stärke des Ausgangsstromes, der dem Positionssensor zugeführt wird, zu steuern; eine Vergleichseinrichtung (14) zum Vergleich der Spannung über dem Positionssensor mit einem vorbestimmten Spannungsreferenzwert, um ein Spannungsstabilisierungs-Steuerungssignal zu liefern; eine Treibstrom-Steuerungssignaleinrichtung (16), die auf das Spannungsstabilisierungs-Steuerungssignal anspricht, um ein Treibstrom-Steuerungssignal an die Ausgangsstrom-Steuerungseinrichtung zu übermitteln; und ein Schaltnetzwerk (18), das mit der Einrichtung zur Bereitstellung eines Treibstrom-Steuerungssignals verbunden ist, um die Netzversorgungssteuerschaltung wahlweise zu aktivieren und zu deaktivieren.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Treibstrom-Steuerungssignaleinrichtung (16) einen Vortreiber-Transistor aufweist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 7, wobei die Treibstrom-Steuerungssignaleinrichtung (16) ferner einen ersten und einen zweiten Vortreiber-Widerstand aufweist, die in Reihe zwischen dem Vortreiber-Transistor und der Vorspannungsversorgung angeschlossen sind.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 7, wobei die Ausgangsstrom-Steuerungseinrichtung (12) einen Ausgangstransistor aufweist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 7, wobei die Vergleichseinrichtung (14) aufweist: einen Operationsverstärker, der zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist und dessen Ausgang mit dem Vortreiber-Transistor verbunden ist und als das Stabilisierungs-Steuerungssignal dient.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, wobei die Vergleichseinrichtung (14) ferner aufweist: eine erste Spannungsteilerschaltung- die zwischen der Ausgangsstrom-Steuerungseinrichtung und einer Referenzerde angeschlossen ist, wobei der Ausgang der ersten Spannungsteilerschaltung mit einem der Eingänge des Operationsverstärkers verbunden ist; und eine zweite Spannungsteilerschaltung, die zwischen einer Referenzspannungsversorgung und einer Referenzerde angeschlossen ist, wobei der Ausgang der zweiten Spannungsteilerschaltung mit dem anderen der Eingänge des Operationsverstärkers verbunden ist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 11, wobei das Kalibrierungsreferenzsignal (6) das Ausgangssignal der ersten Spannungsteilerschaltung aufweist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 7, wobei das Schaltnetzwerk (18) aufweist: einen Schalttransistor, der zwischen der Einrichtung zur Bereitstellung eines Treibstrom-Steuerungssignals und einer Referenzerde angeschlossen ist; eine erste Diode, die zwischen dem Schalttransistor und einer logischen Spannungsversorgung angeschlossen ist; und eine zweite Diode, die zwischen der logischen Spannungsversorgung und den Sensoren angeschlossen ist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Ausgangsstrom-Steuerungseinrichtung (12) einen Ausgangstransistor aufweist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 14, wobei die Ausgangsstrom-Steuerungseinrichtung (12) ferner einen Ausgangswiderstand aufweist, der in Reihe zwischen der Vorspannungsversorgung und dem Ausgangstransistor angeschlossen ist.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, wobei das Schaltnetzwerk (18) aufweist: einen Schalttransistor, der zwischen der Einrichtung zur Bereitstellung eines Treibstrom-Steuerungssignals und einer Referenzerde angeschlossen ist; eine erste Diode, die zwischen dem Schalttransistor und einer logischen Spannungsversorgung angeschlossen ist; und eine zweite Diode, die zwischen der logischen Spannungsversorgung und den Sensoren (2, 3) angeschlossen ist.
Verfahren zur Kalibrierung einer Getriebeschalteinrichtung, das die Schritte aufweist: Bereitstellung einer Ausgangsvorspannung (V_out) von einer Spannungsversorgungsschaltung (10) für einen oder mehrere Positionssensoren (2, 3); wobei die Spannungsversorgungsschaltung (10) die Ausgangsvorspannung (V_out) gegen Überspannungszustände schützt; wobei die Positionssensoren (2, 3) einen oder mehrere Positionswerte erfassen, der bzw. die die physikalische Stellung der Getriebeschalteinrichtung in einem ersten Zeitpunkt betrifft bzw. betreffen; Schaffung eines Kalibrierungsreferenzsignals (6), das gegen Überspannungszustände durch die Spannungsversorgungsschaltung geschützt ist; Messung eines ersten Kalibrierungsreferenzwertes, der dem ersten Zeitpunkt entspricht; Messung eines zweiten Kalibrierungsreferenzwertes, der einem zweiten Zeitpunkt entspricht; Vergleich des ersten Kalibrierungsreferenzwertes mit dem zweiten Kalibrierungsreferenzwert; und Anpassung der Positionswerte basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Kalibrierungsreferenzwert und dem zweiten Kalibrierungsreferenzwert.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Schaffung eines Kalibrierungsreferenzsignals (6) den Schritt einer Skalierung der Ausgangsvorspannung aufweist.
Verfahren nach Anspruch. 18, wobei die Ausgangsvorspannung (V_out) auf ungefähr die Hälfte reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Schutzes der Ausgangsvorspannung (V_out) gegen Überspannungszustände aufweist: Aktivierung eines Schalttransistors, um einen offenen Strompfad von einem Vortreiber-Transistor zu einer Referenzerde zu schaffen; Bereitstellung eines Spannungsstabilisierungs-Steuerungssignals für den Vortreiber-Transistor; Bereitstellung eines Treibstrom-Steuerungssignals und wahlweise Aktivierung eines Ausgangstransistors, um die Stärke des den Positionssensoren (2, 3) zugeführten Ausgangsstroms zu steuern; Deaktivierung des Ausgangstransistors, falls ein Überspannungszustand an den Positionssensoren erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt der Bereitstellung eines Spannungsstabilisierungs-Steuerungssignals für den Vortreiber-Transistor einen Vergleich der den Positionssensoren (2, 3) zugeführten Ausgangsvorspannung mit einem vorbestimmten Spannungsreferenzwert aufweist.