EP4413329A1 - Verfahren zum betrieb eines erfassungssystems und erfassungssystem - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines erfassungssystems und erfassungssystem

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Publication number
EP4413329A1
EP4413329A1 EP22783445.4A EP22783445A EP4413329A1 EP 4413329 A1 EP4413329 A1 EP 4413329A1 EP 22783445 A EP22783445 A EP 22783445A EP 4413329 A1 EP4413329 A1 EP 4413329A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motion sensor
counter
detection system
incremental
limit value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22783445.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Irle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella GmbH and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hella GmbH and Co KGaA filed Critical Hella GmbH and Co KGaA
Publication of EP4413329A1 publication Critical patent/EP4413329A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/049—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting sensor failures
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    • G01B2210/10—Wheel alignment
    • G01B2210/26—Algorithms, instructions, databases, computerized methods and graphical user interfaces employed by a user in conjunction with the wheel aligner
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    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation

Definitions

  • angle of rotation sensors and/or linear path sensors are usually designed as incremental or partially incremental sensors.
  • partially incremental sensors only a partial segment of the movement (rotation or translation) that can be performed by the component can be directly detected by the corresponding sensor. This sub-segment is referred to below as the measurement segment. If the measurement segment that can be detected by the sensor is exceeded by a progressive movement of the component to be monitored, an incremental counter assigned to the sensor is incremented or decremented and the measurement segment is then passed through again.
  • the current value of a rotation angle or a linear displacement can be determined on the basis of the output signal of the sensor, which is within the measurement segment is proportional to a corresponding rotation or translational, in particular linear, displacement of the movably mounted component.
  • the angle of rotation can be read from the output signal of the sensor, since the output signal is proportional to the rotational angle of the rotationally mounted component within the partial angle segment.
  • an incremental counter is incremented or decremented and the partial angle segment is passed through again during a further rotation of the rotary component. The incremental counter is incremented or decremented depending on whether the partial angle segment falls below or reaches an upper or lower limit value. It can be provided that when an upper limit value is reached or exceeded, the incremental counter is incremented and when it is reached or
  • An example of this is the monitoring or recording of the current steering angle in a vehicle, in particular an automobile.
  • vehicles that use steer-by-wire systems and where there is no mechanical connection between the steering wheel and the steered wheels require an accurate and reliable detection of the current steering angle, since the steered wheels of the vehicle are aligned solely on the basis of the sensor-detected angle of rotation of the steering wheel become.
  • a discrepancy between the sensor-detected current steering angle of the wheels and the actual steering angle of the wheels can therefore lead to situations that seriously endanger the safe operation of the vehicle and/or the health of the driver or other occupants.
  • the rotational movement of a rotationally mounted component can be geared down for sensory detection via at least one gear in such a way that several complete revolutions of a rotationally mounted component or the entire permissible rotational angle range of a rotationally mounted component can be mapped to the measuring segment ( ⁇ 360°) of a rotational angle sensor or can be recorded.
  • a complete rotation of a rotationally mounted component corresponds to the frame of the present invention, a rotation of 360° (angular degrees).
  • the gearing down of translational, in particular linear, movements of translationally mounted components can also be provided accordingly.
  • a method for operating at least one detection system for detecting a, in particular current, position and/or a, in particular current, angle of rotation of a movably mounted component, the detection system comprising at least three, in particular partially incremental, motion sensors for independent and/or redundant monitoring of the movably mounted component, at least the following steps being carried out for each motion sensor: a) Evaluation of an output signal of the respective motion sensor and detection of at least one falling below or reaching a lower limit value and exceeding or reaching an upper limit value by the output signal, wherein the lower limit value and the upper limit value limit a measurement segment that can be detected by the motion sensor, b) incrementing or decrementing an incremental counter assigned to the respective motion sensor at least if the output signal has detected that the output signal has fallen below or reached the lower limit value or exceeded or reached the upper limit value , wherein the following step is additionally carried out: c) retrieving and comparing the counter readings of the incremental counters assigned to the motion sensors to detect an incorrect counter reading of at least one incremental counter
  • the detection system serving to detect a current angle of rotation and/or a current position of a movably, preferably rotationally or translationally, mounted component.
  • the detection system comprises at least three, in particular partially incremental, motion sensors for independent and/or redundant and/or multi-channel monitoring or detection of the current angle of rotation and/or the current position of the movably mounted component.
  • the use of at least three motion sensors offers the advantage that if an erroneous measured value of a motion sensor is detected, not only the mere presence of an error can be determined per se, but also a conclusion can be drawn as to which of the motion sensors is faulty, which in turn Implementation of a corresponding error correction allows.
  • all movement sensors of the detection system are designed to monitor a similar or the same movement of the movably mounted component.
  • all movement sensors are designed as rotation angle sensors for monitoring or detecting a current rotation angle of the movably, in particular rotationally, mounted component.
  • all motion sensors are designed as path sensors, in particular linear path sensors, for monitoring or detecting a current position of the movably, in particular translatory or linear, mounted component.
  • the movably mounted component can preferably be a rotationally mounted component.
  • the movably mounted component can also be a translationally mounted component, with the mounting being designed in particular in such a way that a linear translational movement can be carried out by the component.
  • At least one motion sensor can be designed as a partially incremental motion sensor.
  • a partially incremental motion sensor is designed to detect a movement, in particular a rotation or a, preferably linear, translation, of a movably mounted component via a measuring segment, in particular continuously or quasi-continuously and/or time-resolved, with in particular a The output signal is proportional to the movement of the movably mounted component within the measuring segment.
  • a current position or a current angle of rotation of the movably mounted component within the measurement segment that can be detected by the motion sensor can thus be determined via the output signal.
  • the incremental counter is incremented or decremented as a function of falling below and/or reaching the lower limit or exceeding and/or reaching the upper limit of the measurement segment that can be detected by the movement sensor.
  • the monitoring of a rotationally mounted component by at least one rotation angle sensor it can be provided that when the rotationally mounted component rotates clockwise, the measurement segment of the rotation angle sensor is passed from the lower limit value of the measurement segment in the direction of the upper limit value of the measurement segment and the incremental counter assigned to the angle of rotation sensor is incremented with the value +1 when the upper limit value is exceeded or reached. The counter reading is thus increased by the value one.
  • At least two, preferably all, motion sensors of a detection system are designed for detection in the same measuring segment or the range of motion spanned by the measuring segment, in particular angular range or, preferably linear, travel range, with at least two motion sensors , especially all motion sensors, is the same size.
  • the measuring segment covers a rotation angle range from 0° to less than 360° (angle degrees), in particular from 0° to less than or equal to 240° (angle degrees), preferably from 0° to less or equal to 180° (degrees of angle), particularly preferably from 0° to less than or equal to 120° (degrees of angle). If the measuring segment extends from 0° to 120°, for example, then the measuring range covered by the measuring segment of the motion sensor is 120° (angular degrees).
  • the current position detected by a partially incremental motion sensor or the current angle of rotation detected by a partially incremental motion sensor of a movably mounted component monitored by the motion sensor can be determined by multiplying the counter reading of the incremental counter assigned to the motion sensor by the measuring range covered by the measuring segment of the motion sensor (e.g. a total detectable total length in the measuring segment or a total detectable angular range in the measuring segment) and a subsequent addition with the value that can be read or determined from the output signal of the motion sensor within the measuring segment that can be detected by the motion sensor.
  • the measurement range covered by the measurement segment of the motion sensor can be, for example, a distance covered by the measurement segment as a whole or an angular range covered as a whole by the measurement segment.
  • the counter reading is changed or corrected by preceding arithmetic operations, in particular at least one division without remainder. This can be necessary in particular if the incremental counter is not only incremented or decremented when an upper or lower limit value of the measuring segment is exceeded and/or reached or fallen below and/or reached, but also when the measuring segment exceeds and/or reaches or Falling below and/or reaching at least one additional limit value within the measurement segment or between the upper and lower limit value.
  • step a) of the method according to the invention the output signal of at least one motion sensor or the output signals of all motion sensors are evaluated and at least one of the output signals falling below or reaching a lower limit value and exceeding or reaching an upper limit value is detected by the output signal, with the lower limit value and the upper limit value delimit a measurement segment that can be detected by the movement sensor.
  • the detection is carried out with the aim of determining whether the incremental counter assigned to the motion sensor needs to be incremented or decremented and in which direction the incremental counter must be incremented or decremented. Provision can be made for step a) to be carried out continuously or quasi-continuously.
  • step a) is therefore necessary in order to correctly detect the current angle of rotation or the current position of a movably mounted component by at least one motion sensor even if the angle of rotation of the movably mounted component or the preferably linear distance covered by the movably mounted component is greater than the measuring segment that can be detected by the motion sensor.
  • the output signal of at least one motion sensor has or can have a sawtooth structure or a sawtooth-shaped profile, at least in sections, with a sawtooth in particular marking the complete or one-time crossing of the measuring segment that can be detected by the motion sensor.
  • the output signal of at least one motion sensor in the case of a progressive movement of the movably mounted component monitored by the motion sensor over a range of motion that is a multiple, in particular at least twice, of the range of motion covered by the measuring segment of the motion sensor, is several has successive saw teeth, each saw tooth characterizing the complete or one-time crossing of the measurement segment that can be detected by the motion sensor.
  • At least one sawtooth has a flank inclined relative to a vertical direction and a flank which is parallel or substantially parallel to the vertical direction.
  • at least one sawtooth has an edge with an infinitely large or almost infinitely large gradient and an edge with a finite gradient, the gradient relating to the change in the output signal being related to the change in the movement detected by the motion sensor (linear path or angle of rotation).
  • the edge which is inclined relative to the vertical direction causes a continuous rise or fall in the output signal of the movement sensor during the stepping through the measurement segment that can be detected by the movement sensor.
  • the edge parallel or substantially parallel to the vertical direction marks the transition from a (e.g. first) passage through the measurement segment that can be detected by the motion sensor to a renewed (e.g. second) passage through the measurement segment that can be detected by the motion sensor and/or or indicates a required incrementing or decrementing of the incremental counter associated with the motion sensor.
  • the detection of falling below or reaching a lower limit value and/or exceeding or reaching an upper limit value by the output signal in step a) includes the detection of at least one vertical or essentially vertical edge of the output signal.
  • step a) additionally includes a detection of at least one falling below and/or exceeding and/or reaching of at least one intermediate limit value, preferably at least two intermediate limit values.
  • step b) of the method according to the invention at least one incremental counter assigned to a motion sensor is incremented or decremented.
  • the incrementing or decrementing takes place at least when it has been detected that the value falls below or reaches the lower limit value and/or exceeds or reaches the upper limit value, in particular in step a). Provision can be made for incrementing when the upper limit value is reached or exceeded, and decrementing when the lower limit value is reached or fallen below.
  • the current angle of rotation or the current position of a movably mounted component monitored by the motion sensor is determined not only by the current value of the output signal of the motion sensor, but also by taking into account the count of the incremental counter assigned to the motion sensor and thus taking into account an in past single or multiple crossings of the can be determined or can be determined by the motion sensor detectable measurement segment.
  • step c) of the method according to the invention the counter readings of the incremental counters assigned to the movement sensors of the detection system are retrieved and compared in order to detect an incorrect counter reading of at least one incremental counter.
  • a possibly faulty movement sensor or counter reading of an incremental counter assigned to the movement sensor can be recognized quickly and easily.
  • decisions can be made for the further operation of a higher-level system, in particular a vehicle. For example, a decision can be made as to whether the safe operation of the system, in particular the vehicle, can continue to be guaranteed or whether the detected error can be corrected and a reliable and precise detection of the current angle of rotation or the current position of a movably mounted component can be further guaranteed by the registration system.
  • the method according to the invention thus has the advantage that even when using partially incremental motion sensors, a reliable and precise statement can be made about the current angle of rotation or the current position of a movably, in particular rotatory or translatory, mounted component, since a loss of counter readings of the incremental counters assigned to the motion sensors is effectively avoided and furthermore counter readings that may contain errors can be recognized and corrected.
  • partially incremental motion sensors can also be used in safety-relevant systems without having to accept losses in safety and/or prediction accuracy.
  • the movably mounted component can be a steering wheel, in particular a steering wheel mounted in a rotational manner, or at least part of an actuator for adjusting the steering angle of the front or rear wheels of a vehicle.
  • the movably mounted component can also be a component connected, in particular rotatorily mounted, to a, in particular rotatorily mounted, steering wheel or steering system, with a rotational movement of the steering wheel or steering system being transmitted, preferably equally, to the movably mounted component.
  • a vehicle can preferably be a car, a truck or an agricultural vehicle, in particular a tractor, a combine harvester or an excavator.
  • the vehicle can preferably be an electric vehicle or a fully electric vehicle or a hybrid electric vehicle.
  • a method according to the invention is carried out repeatedly, in particular cyclically, and/or continuously or quasi-continuously. It is also conceivable that at least two steps of a method according to the invention run or are carried out at least partially simultaneously. Furthermore, it can be provided that a method according to the invention is a computer-implemented method.
  • a quasi-continuous implementation means a repeated implementation of a step at short time intervals.
  • a quasi-continuous implementation can include an implementation frequency of at least 100 Hz, in particular at least 1 kHz, particularly preferably at least 100 or at least 200 kHz.
  • At least two movement sensors of a detection system are arranged on a common component, in particular a printed circuit board, or are part of a common assembly, in particular a control unit. Provision can also be made for at least two movement sensors of a detection system to be arranged on different components, in particular different printed circuit boards, or to be part of different assemblies, in particular different control units. In particular, however, it is conceivable that all motion sensors of a detection system are used to monitor a movably mounted component, regardless of their arrangement on or in common or different components or assemblies.
  • the detection system comprises at least one non-volatile data memory in order to be able to permanently file or store at least one motion sensor data set and/or at least one error data set.
  • At least one non-volatile memory can be in the form of a flash memory.
  • the use of a non-volatile data memory offers the advantage that the data is retained even if the power supply to the acquisition system is lost. A loss of Energy can be supplied unplanned, e.g. as part of a sudden voltage drop (brown-out), but also if the detection system is deliberately switched off. This can occur, for example, when the detection system is used in a vehicle and the vehicle is switched off.
  • the stored data can be retrieved from the data memory after the power supply has been restored and used, for example, to initialize at least one motion sensor associated incremental counter.
  • at least two, in particular several, non-volatile data memories are included. This results in the advantage that redundancy can be implemented in relation to the stored motion sensor data sets.
  • a data memory is a main memory on which motion sensor data sets and/or error data sets are stored or filed and at least one data memory is a backup memory. Provision can also be made for the main memory to be backed up at least at fixed time intervals, with all data records stored in the main memory being copied to the backup memory.
  • step d is additionally carried out, in particular for each motion sensor: - Retrieving the counter reading of the incremental counter and storing at least one motion sensor data set in a or the non-volatile data memory, the motion sensor data set comprising at least the current counter reading of the incremental counter and a motion sensor identifier of the respective motion sensor.
  • step d the above method step relating to retrieving an incremental count and storing a motion sensor data set is hereinafter referred to as step d).
  • at least one movement sensor data record is stored in at least one non-volatile memory of the detection system. This has the advantage that the movement sensor data set is permanently saved and is retained within the detection system even if the power supply is interrupted. Thus, when the power supply is restored, the measurement history of one or more motion sensors can be accessed and the current angle of rotation or the current position of a movably mounted component monitored by the motion sensor or sensors can be determined or further recorded.
  • the motion sensor data set can include at least the current count of an incremental counter assigned or assignable to a motion sensor and/or a motion sensor identifier of the motion sensor and/or a time stamp.
  • the use of a time stamp makes it possible to always identify the most recent motion sensor data set if several motion sensor data sets with an identical motion sensor identifier were stored on the non-volatile data memory and also allows a chronological traceability of the increments or decrements of an associated incremental counter made in relation to a motion sensor, which is a root cause analysis in the event of an identified error.
  • a motion sensor data set For this purpose, on the basis of a new motion sensor data set to be stored, a It is checked whether there is already a motion sensor data set with the relevant or the same motion sensor identifier on the non-volatile data memory. If this is the case, the movement sensor data set in question can be deleted or overwritten on the non-volatile data memory and the new movement sensor data set can be saved or stored on the non-volatile data memory.
  • the motion sensor identifier can be specific to the or a motion sensor. In other words, it can be provided that the counter reading of an incremental counter contained in the motion sensor data record can be unambiguously assigned to a, in particular specific, motion sensor via the motion sensor identifier. In this way, motion sensor data sets stored or saved in the data memory can always be assigned to the associated motion sensors and a continuous incrementing or decrementing of an incremental counter assigned to the motion sensor can be ensured, whereby a reliable and precise detection of the current angle of rotation or the current position of a device monitored by the motion sensor movably mounted component can be carried out.
  • At least one motion sensor identifier can be in the form of a numeric, alphabetic or alphanumeric character string and can comprise at least 10, preferably at least 20, characters.
  • At least two movement sensors, in particular all movement sensors, of the detection system are operated with different, in particular independent, energy sources or receive their energy supply from different, in particular independent, energy sources.
  • the energy sources can energy sources of a vehicle. In particular a fully electric or hybrid electric vehicle.
  • at least one energy source is one of the following energy sources:
  • a high-voltage battery in particular of a fully electric or hybrid electric vehicle
  • a backup capacitor in particular of a fully electric or hybrid electric vehicle
  • a backup battery in particular in the form of a button cell, a lithium battery or a rechargeable battery, in particular lithium rechargeable batteries,
  • a DC-DC converter in particular a fully electric or hybrid electric vehicle.
  • the establishment or detection of an erroneous counter reading is carried out or can be carried out on the basis of a majority decision.
  • a comparison of the counter readings first checks whether all counter readings are the same. If this is the case, it is assumed that there is no error in the recording system and/or no movement sensor or counter reading of an incremental counter is faulty. On the other hand, if at least one counter reading of an incremental counter deviates from the counter reading of at least one other incremental counter, it is assumed that the counter reading of at least one incremental counter is faulty.
  • the incorrect counter reading can be identified on the basis of a majority decision, it being assumed that if a majority of the compared counter readings have the same value, this value is the correct value.
  • a majority decision in particular when using more than three, in particular partially incremental, motion sensors in the detection system, that a, in particular random or quasi-random, classification is used to carry out the majority decision or to detect at least one incorrect meter reading of the movement sensors or the incremental counters assigned to the movement sensors takes place in at least two groups and, in particular, in relation to each of the groups, a majority decision is made the evaluation of the respective meter readings is carried out to detect at least one erroneous meter reading. Provision can be made for the, in particular random or quasi-random, division into groups to be carried out again each time step c) is carried out.
  • the number of motion sensors or incremental counters can be adapted to the type of majority decision to be made. It can be provided that each movement sensor or incremental counter is assigned to at least one group. Provision can also be made for at least one movement sensor or incremental counter to be assigned to at least two groups.
  • each group includes the same number of incremental counters or motion sensors.
  • step c) at least one of the following steps is carried out, in particular if the detection system comprises more than three, preferably partially incremental, motion sensors:
  • At least one meter reading identified as incorrect or containing errors is corrected by setting the meter reading identified as incorrect to the meter reading identified as correct by the majority decision or .is corrected.
  • At least one error data record is stored or filed in at least one non-volatile data memory. This enables subsequent tracking of the error history within the acquisition system. It is also possible to carry out an evaluation of the error data records with regard to the frequency of the occurrence of an error in a specific movement sensor or in the associated incremental counter. In this way, it can be determined whether a detected error in a specific motion sensor has already been detected more frequently in the past, which indicates a systemic error and requires a corresponding check of the detection system or the motion sensor.
  • the correction value can be the value to which at least one count of at least one incremental counter identified as faulty was corrected.
  • the motion sensor identifier can be specific to that motion sensor's incremental counter has been corrected or is to be corrected. Provision can be made for an individual error data set to be created or stored on the non-volatile data memory for each error identified in relation to a motion sensor or the incremental counter assigned to the motion sensor and/or a correspondingly performed correction.
  • at least one incremental counter is initialized and assigned for each motion sensor.
  • the assignment can take place via a motion sensor identifier, as a result of which a clear connection can be established between the incremental counter and the motion sensor.
  • the initialization can include setting the count of the incremental counter to an initial value.
  • a motion sensor data set stored in the non-volatile data memory can preferably be accessed in order to be able to correctly detect and continue the increments or decrements made in the past in relation to the motion sensor when setting the initial value.
  • the retrieval of the motion sensor data set can be done using a motion sensor identifier of the motion sensor, so that a motion sensor identifier or to the Motion sensor associated motion sensor data set can be identified. This ensures that the incremental counter is initialized with the correct value related to the associated motion sensor. If no motion sensor data set with the motion sensor identifier is contained or stored in the non-volatile data memory, the initial value can be set to zero. This may be necessary, for example, when starting or using the acquisition system for the first time.
  • step d) it is also conceivable within the scope of the invention for step d) to be carried out at least at fixed time intervals and/or at least after step b) has been carried out and/or at least in the event of a loss of a supply voltage of at least one motion sensor and/or at least after completion of an initialization of at least one incremental counter is carried out.
  • step d) of a method according to the invention is carried out at least at fixed time intervals.
  • the time interval between two executions of step d) can be less than 1 minute, in particular less than 30 seconds, preferably less than 10 seconds, particularly preferably less than 1 second.
  • the probability of data loss with regard to the count of one or more incremental counters can be reduced by performing step d) repeatedly over time.
  • step d) can be carried out at least after each execution of step b).
  • step d) can be carried out at least whenever at least one incremental counter assigned to a movement sensor has been incremented or decremented. This ensures that every change to an incremental counter is immediately stored in the non-volatile data memory. The loss of information relating to the counter reading of at least one incremental counter can be further reduced as a result.
  • Step d) can also or alternatively be carried out at least in the event of a loss of a supply voltage and/or energy supply of at least one motion sensor. This results in the advantage that a loss of information in the event of a loss of a supply voltage or energy supply can be effectively avoided and safe and correct operation of the detection system can be resumed after the voltage supply or energy supply has been restored.
  • the execution of step d) is preceded by a detection of an at least temporary loss of the supply voltage or energy supply (brownout).
  • step is additionally carried out as part of a method according to the invention: - Monitoring, in particular continuous monitoring, of the supply voltage of at least one motion sensor, in particular all motion sensors, by at least one brown-out detector for detecting an at least temporary loss of the supply voltage of the motion sensor.
  • the detection system comprises at least one brown-out detector or at least one brown-out detector is assigned or can be assigned to each motion sensor. Provision can also be made for at least one brown-out detector to monitor the supply voltage of at least two motion sensors.
  • at least one movement sensor in particular all movement sensors, is monitored with at least one detector for detecting a drop or loss of the supply voltage or energy supply (brown-out detector), in particular continuously.
  • the detection system can have at least one brown-out detector for monitoring the voltage supply or
  • the detector can be designed at least partially as an electrical circuit (BOD circuit, brown-out detection circuit). Detection of a loss of the supply voltage can at least include detecting or detecting a drop in the supply voltage below a limit value.
  • step d) can be carried out at least after completion of an initialization and/or assignment of at least one incremental counter. This ensures that a motion sensor record after the Initialization or assignment of an incremental counter in the non-volatile
  • step b) is additionally carried out at least when the output signal exceeds and/or falls below at least one intermediate limit value, the intermediate limit value being smaller than the upper limit value and larger than the lower limit value.
  • the incremental counter assigned to a motion sensor is incremented or decremented not only when the upper and/or lower limit of the measurement segment that can be detected by the motion sensor is undershot or exceeded, but also when at least one or always , if an intermediate limit value arranged or lying between the upper and lower limit value is exceeded and/or fallen below. It can be provided that several, in particular at least two or exactly two, intermediate limit values are provided.
  • the measuring segment of the motion sensor or the area between the upper and lower limit value is divided into segments of equal size by at least one intermediate limit value or the upper limit value, the lower limit value and at least one intermediate limit value are equidistantly spaced.
  • Such a counting method can create the prerequisite for a more precise evaluation of the movement sensor or of the count of the incremental counter assigned to the movement sensor.
  • a first count in connection with an output signal of the Motion sensor which is equal to or virtually equal to the upper limit value and compared to the first counter reading increased by one second counter reading in conjunction with an output signal of the motion sensor, which is equal to or virtually equal to the lower limit value are identified as equivalent counter readings.
  • Such an identification can be realized by the counting method described above.
  • a first and a second intermediate limit value are provided, with the first intermediate limit value preferably being smaller than the second intermediate limit value and in particular the first and the second intermediate limit value being greater than the lower limit value and smaller than the upper limit value.
  • step c) preferably before the counter readings are compared, at least one arithmetic operation is applied to at least one counter reading of an incremental counter, in particular to all counter readings, and a corrected value of the counter reading of the incremental counter is thereby determined . Furthermore, it can be provided that for the subsequent comparison of the counter readings it is not the retrieved counter reading that is used, but rather the result of the arithmetic operation or arithmetic operations applied to the counter reading or the corrected counter reading. In other words, provision can be made for the counter reading of at least one incremental counter to be corrected in step c), preferably before the counter readings are compared. It can preferably be provided that at least the following arithmetic operations are carried out to correct the counter reading:
  • the counter reading is first increased by one and then a division is carried out, with the increased by one as the dividend Counter reading and the number of intermediate limit values increased by one is used as the divisor. If the number of intermediate limit values is two, for example, then the divisor has a value of three. For example, if the count is three, the dividend is 4. The result of the division without remainder or the corrected count would be one in this example.
  • the result is a value that is suitable for comparing two incremental counters, which solves the problem described above that a first counter reading in connection with an output signal of the motion sensor, which is equal or almost equal to the upper limit value, and a second counter reading that is increased by one compared to the first counter reading Counter reading in conjunction with an output signal of the motion sensor, which is equal or virtually equal to the lower limit value takes into account. In this way, incorrect identification of erroneous meter readings or erroneous detection of error states can be effectively avoided.
  • step a the following step is carried out:
  • the adjustment takes place on the basis of a spatial offset, in particular a known one, of the movement sensors in the detection system. This allows a more efficient evaluation of the output signals to be implemented.
  • At least one incremental counter is designed in terms of software or is implemented as software. Also or alternatively, at least one incremental counter can be physically formed.
  • the output signal of at least one movement sensor is a preferably variable electrical voltage or current intensity, with the output signal preferably being proportional to the measured value (angle of rotation or distance) currently detected by the motion sensor is in the measuring segment that can be detected by the motion sensor.
  • the detection system is a detection system according to the invention and/or is designed according to one of claims 8 to 12.
  • a detection system comprising at least three, in particular partially incremental, motion sensors for redundant detection of the, in particular current, angle of rotation and/or the, in particular current, position of a movably, in particular rotationally or translationally, mounted component and at least one non-volatile Data memory, wherein the acquisition system is operated or can be operated according to a method according to the invention, in particular according to a method according to one of claims 1 to 7.
  • the detection system the same advantages result as have already been described with regard to the method according to the invention.
  • At least two movement sensors, in particular all movement sensors, of the detection system can be operated by different or independent energy sources.
  • At least one energy source can preferably be one of the following energy sources:
  • a backup battery in particular in the form of a button cell, a lithium battery or a rechargeable battery, in particular lithium rechargeable batteries,
  • a high-voltage battery in particular of a fully electric or hybrid electric vehicle
  • a backup capacitor in particular of a fully electric or hybrid electric vehicle
  • - A supercapacitor in particular of an all-electric or hybrid-electric vehicle
  • a DC-DC converter in particular a fully electric or hybrid electric vehicle.
  • At least two motion sensors can have a spatial offset, in particular so that mutual influencing of the output signals of the motion sensors is reduced or ruled out.
  • a phase shift in the output signals of the motion sensors caused by the spatial offset is recalculated before the output signals are evaluated, in particular in order to adjust the phase position of the output signals.
  • At least one motion sensor is designed as a resistive motion sensor and/or as an inductive motion sensor and/or as a capacitive motion sensor and/or as a magnetic motion sensor.
  • a detection system comprises at least one means or means for executing a method according to the invention, in particular at least one microcontroller and/or at least one processor.
  • the detection system comprises more than three movement sensors, in particular at least four, at least five or at least six movement sensors.
  • the detection system can include at least one wake-up sensor. Provision can also be made for the energy supply of the detection system to be controllable in such a way that an energy supply to the wake-up sensor is maintained while the energy supply of at least one motion sensor is at least temporarily interrupted. Furthermore, it can be provided that a movement of the movably mounted component can be detected by the wake-up sensor. If a movement of the movably mounted component was detected, at least one motion sensor, in particular all motion sensors, can be or can be supplied with energy in order to enable continuous detection of the current angle of rotation or the current position of the movably mounted component. This results in the advantage that the energy consumption of the detection system can be reduced, at least temporarily, without endangering continuous detection of the current position or the current angle of rotation of the movably mounted component.
  • the detection system comprises at least one control unit. It can be provided that the control unit is or can be brought into an operative connection with at least one motion sensor in such a way that a power supply to the motion sensor can be interrupted or restored at least temporarily. It can also be provided that the control unit is or can be operatively connected to at least one wake-up sensor of the detection system in such a way that, depending on one of the wake-up Up sensor received signal (wake-up signal) a power supply of at least one motion sensor can be produced.
  • the control unit is or can be brought into an operative connection with at least one motion sensor in such a way that a power supply to the motion sensor can be interrupted or restored at least temporarily. It can also be provided that the control unit is or can be operatively connected to at least one wake-up sensor of the detection system in such a way that, depending on one of the wake-up Up sensor received signal (wake-up signal) a power supply of at least one motion sensor can be produced.
  • a vehicle comprising at least one detection system according to the invention or at least one detection system according to one of claims 8 to 12.
  • vehicle comprising at least one detection system according to the invention or at least one detection system according to one of claims 8 to 12.
  • a computer program product comprising instructions which cause a detection system according to the invention or a detection system according to any one of claims 8 to 10 to execute a method according to the invention or a method according to any one of claims 1 to 7.
  • the same advantages result as have already been described in relation to a detection system according to the invention and a method according to the invention.
  • Fig. 3 is a schematic view of an output signal of a
  • Fig. 4 is a schematic view of an output signal of a
  • FIG. 5 shows a schematic view of a vehicle according to the invention.
  • the detection system 10 comprises at least three partially incremental motion sensors 12, the motion sensors 12 being designed as rotation angle sensors for redundantly detecting the rotation angle A of a movably mounted component 11.
  • the movably mounted component 11 is mounted at least rotationally, with the component 11 being able to rotate about the axis of rotation R.
  • the rotationally mounted component 11 is mounted in such a way that from a reference position (zero position) a rotation both clockwise and counterclockwise about the axis of rotation R can be carried out.
  • the permissible range of movement (angle of rotation range) of the movably mounted component 11 extends over more than one complete rotation of the rotatably mounted component 11 about the axis of rotation R and is therefore more than 360° (angular degrees).
  • the motion sensors 12 are designed as partially incremental rotation angle sensors and enable continuous or quasi-continuous detection of the rotation angle A of the movably mounted component 11 via a measuring segment T that can be detected by the motion sensors 12. At least when the rotation angle A of the movably mounted component monitored by the partially incremental motion sensor 12 Component 11 is the upper or lower limit of the measuring segment T exceeds or falls below, an incremental counter 16 assigned to the movement sensor 12 is incremented or decremented and the measuring segment T of the movement sensor 12 is passed through again accordingly with a progressive rotation of the movably mounted component 11 .
  • the incremental counter 16 is incremented or decremented depending on whether the measurement segment that can be detected by the movement sensor 12 falls below or reaches the lower limit value U and whether it exceeds or reaches the upper limit value O. When the upper limit value O is reached or exceeded, the incremental counter is incremented and when it is reached or
  • the detection system 10 comprises at least one non-volatile data memory 13 in order to be able to permanently file or store at least one rotational angle sensor data set and/or at least one error data set.
  • the use of a non-volatile data memory offers the advantage that the data is retained even if the power supply to the acquisition system is lost.
  • the detection system 10 comprises at least three brown-out detectors 17, with each rotation angle sensor 12 being assigned at least one brown-out detector 17, so that a supply voltage of the corresponding rotation angle sensor 12 can be monitored via one of the brown-out detectors 17 or a loss of the supply voltage of the corresponding rotation angle sensor 12 can be detected.
  • the motion sensors 12 are operated with different energy sources 18 that are independent of one another, as a result of which the reliability of the detection system 10 can be increased.
  • 1 shows the detection system 10 purely schematically.
  • at least two movement sensors 12 can be arranged on a common printed circuit board (not shown).
  • at least one brown-out detector 17 can be designed at least partially as an electrical circuit, in particular as a brown-out detection circuit.
  • Fig. 2 also shows a schematic view of a method 100 according to the invention for operating at least one detection system 10 for detecting a, in particular current, angle of rotation A and/or a, in particular current, position of a movably mounted component 11, the detection system 10 comprising at least three, in particular , partially incremental motion sensors 12 for independent and/or redundant monitoring of the movably mounted component 11 and at least one non-volatile data memory 13, with at least the following steps being carried out for each motion sensor 12: a) evaluating 101 an output signal 14 of the respective motion sensor and detecting at least one Falling below or reaching a lower limit value U and exceeding or reaching an upper limit value O by the output signal 14, with the lower limit value U and the upper limit value O delimiting a measurement segment T that can be detected by the motion sensor 12, b) incrementing or decrementing 102 a incremental counter 16 assigned to the respective motion sensor 12 at least when the output signal 14 detects that the lower limit value U has been undershot or reached or that the upper limit value O has been exceeded or reached,
  • the following step is also carried out for each movement sensor 12: - retrieving 103 the count of the incremental counter 16 and storing at least one motion sensor data set in the non-volatile memory 13, the motion sensor data set comprising at least the current value of the incremental counter 16 and a motion sensor identifier of the respective motion sensor 12,
  • FIG. 3 shows a schematic view of an output signal 14 of a motion sensor 12, the motion sensor 12 being designed as a rotation angle sensor.
  • the output signal 14 generated by the movement sensor 12 is shown over the entire permissible movement range B of a rotationally mounted component 11, with a movement or rotation of the component 11 beyond the limits of the movement range B not being able to be carried out.
  • the component 11 can be rotated one complete rotation of 360° (angular degrees) clockwise and one complete rotation of 360° (angular degrees) counterclockwise, so that the range of motion covers a total of two complete revolutions (720° ) includes.
  • each sawtooth represents the complete or one-off stepping through or passing through the measurement segment T that can be detected by the motion sensor 12.
  • the measuring range of the measuring segment T is 120° (angular degrees), so that a complete revolution of the movable component 11 is shown in the output signal by a total of three saw teeth.
  • the saw teeth are lined up in accordance with a progressive rotation of the component 11 .
  • the amplitude or the value of the output signal 14 is plotted against the movement detected by the movement sensor 12 (in this case a rotation of the component 11).
  • Each sawtooth 15 of the output signal 14 has a first edge 15.1 with a finite gradient and a second edge 15.2 with an infinite gradient, the gradient representing the change in the output signal 14 in relation to the change in the angle of rotation A detected by the motion sensor 12.
  • the first edge 15.1 indicates a continuous rise or fall in the output signal 14 of the movement sensor 12 while passing through the measuring segment T that can be detected by the movement sensor 12 or during a progressive rotation of the component 11 in the measuring segment T.
  • the value of the output signal 14 is proportional to the measured value or angle of rotation or path currently recorded in the measuring segment T of the movement sensor 12 .
  • the second flank 15.2 marks the transition from a (e.g. first) passage through the measurement segment T that can be detected by the motion sensor 12 to a renewed (e.g. second) passage through the measurement segment T that can be detected by the motion sensor 12 and thus a necessary incrementing of the one assigned to the motion sensor 12 incremental counter 16.
  • the output signal 14 shown in Fig. 3 can be evaluated, whereby a detection takes place as to whether the output signal reaches or exceeds the upper limit value O and/or reaches or falls below the lower limit value U, since in both cases the measuring segment T of the motion sensor 12 would be passed through again and thus an incrementing of an incremental counter 16 assigned to the movement sensor 12 is necessary in order to continuously detect the correct position or the correct angle of rotation A of the movably mounted component 11 .
  • the upper limit value O and the lower limit value U delimit the measurement segment T that can be detected by the movement sensor 12, so that the value of the output signal 14 of the movement sensor 12 can only ever vary between the upper limit value O and the lower limit value U.
  • the dem Motion sensor 12 associated incremental counter 16 incremented.
  • the incremental counter 16 can be incremented in correspondingly opposite directions depending on the determined direction of movement (for example a clockwise or counterclockwise rotation) of the component 11 .
  • the current angle of rotation A of a movably mounted component 11 monitored by the motion sensor 12 can be determined by the partially incremental motion sensor 12 by multiplying the counter reading of the incremental counter 16 assigned to the motion sensor 12 by the measuring range covered by the measuring segment T of the motion sensor (here 120°) and a subsequent addition with the value that can be read or determined from the output signal 14 of the motion sensor 12 within the measurement segment T that can be detected by the motion sensor 12 can be determined.
  • FIG. 4 shows a schematic view of an output signal 14 of a motion sensor 12, the output signal 14 corresponding to that from FIG.
  • FIG. 4 shows two intermediate limit values Z.
  • the first intermediate limit value Z1 is smaller than the second intermediate limit value Z2.
  • the first intermediate limit value Z1 and the second intermediate limit value Z2 are greater than the lower limit value U and smaller than the upper limit value O.
  • the first intermediate limit value Z1 and the second intermediate limit value Z2 divide the value range between the upper limit value O and the lower limit value U into equidistant intervals .
  • the motion sensor when the output signal reaches or exceeds the upper limit value O or reaches or falls below the lower limit value U, the motion sensor is also incremented in relation to FIG 12 associated incremental counter 16 when one of the intermediate values Z is exceeded or fallen below or reached.
  • the incremental counter 16 is also incremented in correspondingly opposite directions.
  • Fig. 5 also shows a vehicle 200 according to the invention comprising at least one detection system 10 according to the invention.

Landscapes

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Abstract

Verfahren (100) zum Betreiben eines Erfassungssystems (10) zur Erfassung einer aktuellen Position oder eines aktuellen Drehwinkels eines beweglich gelagerten Bauteils (11), das Erfassungssystem (10) umfassend wenigstens drei teilinkrementelle Bewegungssensoren (12) zur redundanten Überwachung des beweglich gelagerten Bauteils (11) und wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher (13).

Description

Verfahren zum Betrieb eines Erfassungssystems und Erfassungssystem
Beschreibung
Die genaue Kenntnis des aktuellen Drehwinkels eines rotatorisch gelagerten Bauteils bzw. der aktuellen Position eines translatorisch gelagerten, insbesondere linear beweglichen, Bauteils gegenüber einer Referenzposition (Nullposition) spielt in zahlreichen technischen Bereichen eine große Rolle. Dies erfordert eine möglichst genaue und zuverlässige bzw. möglichst kontinuierliche sensorische Erfassung des Drehwinkels rotatorisch gelagerter Bauteile bzw. der aktuellen Position translatorisch gelagerter Bauteil. Der zulässige Drehwinkelbereich eines Bauteils ist in vielen Anwendungsfällen größer als eine vollständige Umdrehung bzw. erstreckt sich über mehrere Umdrehungen hinweg. Auch der zulässige Bewegungsbereich translatorisch gelagerter Bauteile kann in seiner Größe stark variieren bzw. sich über große Distanzen erstrecken. Insbesondere große Bewegungsbereiche gestalten eine zuverlässige, genaue und kontinuierliche Erfassung eines aktuellen Drehwinkels bzw. einer aktuellen Position eines Bauteils jedoch herausfordernd bzw. technisch aufwändig.
Grund hierfür ist, dass Drehwinkelsensoren und/oder Linearwegsensoren üblicherweise als inkrementelle oder teilinkrementelle Sensoren ausgebildet sind. Der Kerngedanke von teilinkrementellen Sensoren liegt darin, dass durch den entsprechenden Sensor lediglich ein Teilsegment der von dem Bauteil ausführbaren Bewegung (Rotation bzw. Translation) unmittelbar erfassbar ist. Dieses Teilsegment wird nachfolgend als Messsegment bezeichnet. Wird das durch den Sensor erfassbare Messsegment durch eine fortschreitende Bewegung des zu überwachenden Bauteils überschritten, so wird ein dem Sensor zugeordneter Inkrementalzähler inkrementiert oder dekrementiert und das Messsegment anschließend erneut durchschritten. Innerhalb des Messsegments kann der aktuelle Wert eines Drehwinkels bzw. einer Linearverschiebung auf Grundlage des Ausgangssignals des Sensors ermittelt werden, welches innerhalb des Messsegments proportional zu einer entsprechenden Rotation bzw. translatorischen, insbesondere linearen, Verschiebung des beweglich gelagerten Bauteils ist.
In Bezug auf einen Drehwinkelsensor bedeutet dies bspw., dass lediglich ein Teilwinkelsegment (<360°) einer vollen Umdrehung (360°) kontinuierlich durch den Sensor erfassbar ist. In anderen Worten kann bei einer Verdrehung des durch den Sensor überwachten rotatorisch gelagerten Bauteils innerhalb des Teilwinkelsegments der Drehwinkel aus dem Ausgangssignal des Sensors abgelesen werden, da das Ausgangssignal proportional zu dem Drehwinkel des rotatorisch gelagerten Bauteils innerhalb des Teilwinkelsegments ist. Überschreitet der Drehwinkel des rotatorisch gelagerten Bauteils hingegen einen oberen bzw. unteren Grenzwert des Teilwinkelsegments, so wird ein Inkrementalzähler inkrementiert oder dekrementiert und das Teilwinkelsegment bei einer weiteren Drehung des rotatorischen Bauteils erneut durchschritten. Das Inkrementieren oder Dekrementieren des Inkrementalzählers erfolgt dabei in Abhängigkeit des Unterschreitens bzw. Erreichens eines oberen oder unteren Grenzwerts des Teilwinkelsegments. So kann es vorgesehen sein, dass bei dem Erreichen bzw. Überschreiten eines oberen Grenzwerts der Inkrementalzähler inkrementiert wird und bei dem Erreichen bzw.
Unterschreiten eines unteren Grenzwerts der Inkrementalzähler dekrementiert wird. So ergibt sich der Drehwinkel des durch einen teilinkrementellen Drehwinkelsensor überwachten rotatorisch gelagerten Bauteils stets durch den aktuellen Wert bzw. Zählerstand des Inkrementalzählers multipliziert mit dem Winkelbereich des Teilwinkelsegments in Summe mit dem aktuell im Teilwinkelsegment erfassten bzw. ablesbaren Drehwinkel. Dieses Vorgehen kann entsprechend auf die Erfassung translatorischer, insbesondere linearer, Verschiebungen eines Bauteils durch einen teilinkrementellen Bewegungssensor übertragen werden.
Entsprechend muss neben dem aktuellen Ausgangssignal des Bewegungssensors , welches einen aktuellen Drehwinkel bzw. eine aktuelle Position in dem durch den Bewegungssensor überwachten Messsegment repräsentiert, auch stets genaue Kenntnis über den die Messhistorie repräsentierenden Zählerstand des dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers herrschen, um eine zuverlässige Aussage über den durch den Bewegungssensor insgesamt erfassten Drehwinkel eines rotatorisch gelagerten bzw. beweglichen Bauteils bzw. die insgesamt durch den Bewegungssensor erfasste Verschiebung eines translatorisch, insbesondere linear, gelagerten bzw. beweglichen Bauteils treffen zu können. Geht diese Zusatzinformation bzw. der Zählerstand des Inkrementalzählers verloren oder ist der Zählerstand des Inkrementalzählers fehlerbehaftet, so kann keine belastbare Aussage über den aktuellen Drehwinkel bzw. die aktuelle Position eines beweglich gelagerten Bauteils auf Grundlage einer alleinigen Auswertung des Ausgangssignals eines Bewegungssensors getroffen werden.
Dies kann insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen kritische Auswirkungen haben. Als Beispiel sei hierzu die Überwachung bzw. Erfassung des aktuellen Lenkeinschlags bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Automobil, genannt. Insbesondere Fahrzeuge, welche Steer-by-Wire Systeme verwenden und bei denen keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern besteht, erfordern eine genaue und zuverlässige Erfassung des aktuellen Lenkeinschlags, da die gelenkten Räder des Fahrzeugs allein auf Grundlage des sensorisch erfassten Drehwinkels des Lenkrads ausgerichtet werden. Eine Diskrepanz zwischen dem sensorisch erfassten aktuellen Lenkeinschlag der Räder und dem tatsächlichen Lenkeinschlag der Räder kann daher zu Situationen führen, die den sicheren Betrieb des Fahrzeugs und/oder die Gesundheit des Fahrers bzw. weiterer Insassen erheblich gefährden.
Alternative Verfahren zur Erfassung eines Drehwinkels oder einer aktuellen Position eines beweglich gelagerten Bauteils, welche auf die Verwendung eines Inkrementalzählers verzichten, sind aus dem Stand der Technik bekannt. So kann bspw. die Drehbewegung eines rotatorisch gelagerten Bauteils für eine sensorische Erfassung über wenigstens ein Getriebe derart untersetzt werden, dass mehrere vollständige Umdrehungen eines rotatorisch gelagerten Bauteils bzw. der gesamte zulässige Drehwinkelbereich eines rotatorisch gelagerten Bauteils das Messsegment (<360°) eines Drehwinkelsensors abgebildet bzw. erfasst werden können. Eine vollständige Umdrehung eines rotatorisch gelagerten Bauteils entspricht im Rahmen der vorliegenden Erfindung einer Drehung um 360° (Winkelgrad). Auch die Untersetzung translatorischer, insbesondere linearer, Bewegungen von translatorisch gelagerten Bauteilen kann entsprechend vorgesehen sein. Je nach Anwendungsfall und zulässigem Bewegungsbereich des rotatorisch bzw. translatorisch gelagerten Bauteils müssen diese Getriebe individuell ausgelegt werden, verursachen zusätzliches Gewicht, erfordern zusätzlichen Bauraum, unterliegen Verschleiß und Alterung, erfordern zusätzliche Material- und Entwicklungskosten und bringen zudem zusätzliche Toleranzen mit sich, die bei dem durch den Bewegungssensor erfassten Wert berücksichtigt werden müssen. Da insbesondere bei sicherheitsrelevanten Systemen eine mehrspurige bzw. redundante Erfassung eines einzigen Messwertes durch unabhängige Sensoren erforderlich oder zumindest ratsam ist, treten die genannten Nachteile bei einer solchen sensorischen Erfassung sicherheitsrelevanter Parameter umso stärker in den Vordergrund.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Erfassungssystems, ein Erfassungssystem, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium bereitzustellen, welche eine genaue und/oder zuverlässige und/oder fehlertolerante Erfassung bzw. Überwachung einer aktuellen Position bzw. eines aktuellen Drehwinkels eines beweglich gelagerten Bauteils ermöglichen und insbesondere eine kostengünstige und/oder bauraumsparende und/oder toleranzreduzierte Ausführung eines Bewegungssensors bzw. eines Erfassungssystems erlauben.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 , durch ein Erfassungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8; durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13, durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 und durch ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Erfassungssystem und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermedium, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines Erfassungssystems zur Erfassung einer, insbesondere aktuellen, Position und/oder eines, insbesondere aktuellen, Drehwinkels, eines beweglich gelagerten Bauteils, das Erfassungssystem umfassend wenigstens drei, insbesondere teilinkrementelle, Bewegungssensoren zur unabhängigen und/oder redundanten Überwachung des beweglich gelagerten Bauteils, wobei für jeden Bewegungssensor wenigstens die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Auswerten eines Ausgangssignals des jeweiligen Bewegungssensors und Detektieren wenigstens eines Unterschreitens bzw. Erreichens eines unteren Grenzwertes und eines Überschreitens bzw. Erreichens eines oberen Grenzwertes durch das Ausgangssignal, wobei der untere Grenzwert und der obere Grenzwert ein durch den Bewegungssensor erfassbares Messsegment eingrenzen, b) Inkrementieren oder Dekrementieren eines dem jeweiligen Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers wenigstens, wenn ein Unterschreiten bzw. Erreichen des unteren Grenzwertes oder ein Überschreiten bzw. Erreichen des oberen Grenzwertes durch das Ausgangssignal detektiert wurde, wobei zusätzlich der folgende Schritt durchgeführt wird: c) Abrufen und Vergleichen der Zählerstände der den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern zur Detektion eines fehlerhaften Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers. In anderen Worten wird ein Verfahren zum Betreiben eines Erfassungssystems vorgeschlagen, wobei das Erfassungssystem dazu dient, einen aktuellen Drehwinkel und/oder eine aktuelle Position eines beweglich, vorzugsweise rotatorisch oder translatorisch, gelagerten Bauteils zu erfassen. Das Erfassungssystem umfasst hierzu wenigstens drei, insbesondere teilinkrementelle, Bewegungssensoren zur unabhängigen und/oder redundanten und/oder mehrkanaligen Überwachung bzw. Erfassung des aktuellen Drehwinkels und/oder der aktuellen Position des beweglich gelagerten Bauteils. Die Verwendung von wenigstens drei Bewegungssensoren bietet hierbei den Vorteil, dass im Falle einer Detektion eines fehlerhaften Messwertes eines Bewegungssensors nicht nur das bloße Vorhandensein eines Fehlers an sich ermittelt werden kann sondern ebenfalls ein Rückschluss darauf ermöglicht wird, welcher der Bewegungssensoren fehlerbehaftet ist, was wiederum die Durchführung einer entsprechenden Fehlerkorrektur ermöglicht.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass alle Bewegungssensoren des Erfassungssystems zur Überwachung einer gleichartigen bzw. der gleichen Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils ausgebildet sind. So kann es vorgesehen sein, dass alle Bewegungssensoren als Drehwinkelsensoren zur Überwachung bzw. Erfassung eines aktuellen Drehwinkels des beweglich, insbesondere rotatorisch, gelagerten Bauteils ausgebildet sind. Auch kann es vorgesehen sein, dass alle Bewegungssensoren als Wegsensoren, insbesondere Linearwegsensoren, zur Überwachung bzw. Erfassung einer aktuellen Position des beweglich, insbesondere translatorisch bzw. linear, gelagerten Bauteils ausgebildet sind.
Bei dem beweglich gelagerten Bauteil kann es sich vorzugsweise um ein rotatorisch gelagertes Bauteil handeln. Auch kann das beweglich gelagerte Bauteil ein translatorisch gelagertes Bauteil sein, wobei die Lagerung insbesondere derart ausgebildet ist, dass durch das Bauteil eine lineare translatorische Bewegung durchführbar ist. Wenigstens ein Bewegungssensor kann als ein teilinkrementeller Bewegungssensor ausgebildet sein. Ein teilinkrementeller Bewegungssensor, ist dazu ausgebildet eine Bewegung, insbesondere eine Rotation oder eine, vorzugsweise lineare, Translation, eines beweglich gelagerten Bauteils über ein Messsegment, insbesondere kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich und/oder zeitaufgelöst, zu erfassen, wobei insbesondere ein durch den Bewegungssensor ausgegebenes Ausgangssignal proportional zu innerhalb des Messsegmentes erfassen Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils ist. Somit kann über das Ausgangssignal eine aktuelle Position oder ein aktueller Drehwinkel des beweglich gelagerten Bauteils innerhalb des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments ermittelt werden. Wenigstens wenn die Bewegung des durch den teilinkrementellen Bewegungssensor überwachten beweglich gelagerten Bauteils, insbesondere in ihrem Ausmaß, die obere bzw. untere Grenze des Messsegments Überschreitet bzw. unterschreitet, wird wenigstens ein dem Bewegungssensor zugeordneter Inkrementalzähler inkrementiert oder dekrementiert und das Messsegment des Bewegungssensors bei einer fortschreitenden Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils entsprechend erneut durchschritten bzw. durchlaufen. Dabei erfolgt ein Inkrementieren oder Dekrementieren des Inkrementalzählers in Abhängigkeit des Unterschreitens und/oder Erreichens der unteren Grenze bzw. Überschreitens und/oder Erreichens der oberen Grenze des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments. So kann es vorgesehen sein, dass bei dem Erreichen bzw. Überschreiten eines oberen Grenzwerts der Inkrementalzähler inkrementiert wird und bei dem Erreichen bzw. Unterschreiten eines unteren Grenzwerts der Inkrementalzähler dekrementiert wird. So kann es in Bezug auf die Überwachung eines rotatorisch gelagerten Bauteils durch wenigstens einen Drehwinkelsensor vorgesehen sein, dass bei einer Drehung des rotatorisch gelagerten Bauteils im Uhrzeigersinn das Messsegment des Drehwinkelsensors von der dem unteren Grenzwert des Messsegments in Richtung des oberen Grenzwerts des Messsegments durchschritten wird und der dem Drehwinkelsensor zugeordnete Inkrementalzähler bei einem Überschreiten bzw. Erreichen des oberen Grenzwerts mit dem Wert +1 inkrementiert wird. Der Zählerstand wird also um den Wert eins erhöht. Entsprechend kann es ferner vorgesehen sein, dass bei einer Drehung des rotatorisch gelagerten Bauteils entgegen dem Uhrzeigersinn das Messsegment in die entgegengesetzte Richtung bzw. von dem oberen Grenzwert in Richtung des unteren Grenzwerts durchschritten wird und bei einem Unterschreiten bzw. Erreichen des unteren Grenzwerts des Messsegments der dem Drehwinkelsensor zugeordnete Inkrementalzähler mit dem Wert -1 dekrementiert wird. Der Zählerstand wird also um den Wert 1 reduziert. Auch ein entsprechend umgekehrtes Vorgehen in Bezug auf das Inkrementieren und Dekrementieren wenigstens eines Inkrementalzählers ist im Rahmen der Erfindung prinzipiell denkbar. Dies kann analog auf eine Erfassung von translatorischen Bewegungen durch entsprechende Wegsensoren übertragen werden.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens zwei, vorzugsweise alle Bewegungssensoren eines Erfassungssystems, für eine Erfassung in einem gleichen Messsegment ausgebildet sind bzw. der von dem Messsegment überspannte Bewegungsbereich, insbesondere Winkelbereich oder, vorzugsweise lineare, Wegbereich, bei wenigstens zwei Bewegungssensoren, insbesondere allen Bewegungssensoren, gleich groß ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein Vergleich der Zählerstände von den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern besonders einfach und unkompliziert durchführbar ist.
Es ist denkbar, dass in Bezug auf wenigstens einen als Drehwinkelsensor ausgebildeten Bewegungssensor das Messsegment einen Drehwinkelbereich von 0° bis kleiner als 360° (Winkelgrad), insbesondere von 0° bis kleiner oder gleich 240° (Winkelgrad), bevorzugt von 0° bis kleiner oder gleich 180° (Winkelgrad), besonders bevorzugt von 0° bis kleiner oder gleich 120° (Winkelgrad) abdeckt. Erstreckt sich das Messsegment bspw. von 0° bis 120°, so beträgt der durch das Messsegment des Bewegungssensors abgedeckte Messbereich 120° (Winkelgrad).
Vorzugsweise kann die durch einen teilinkrementellen Bewegungssensor erfasste aktuelle Position bzw. der durch einen teilinkrementellen Bewegungssensor erfasste aktuelle Drehwinkel eines durch den Bewegungssensor überwachten beweglich gelagerten Bauteils durch eine Multiplikation des Zählerstandes des dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers mit dem durch das Messsegment des Bewegungssensors abgedeckten Messbereich (bspw. einer insgesamt erfassbaren Gesamtlänge im Messsegment oder eines insgesamt erfassbaren Winkelbereichs im Messsegment) und eine anschließende Addition mit dem aus dem Ausgangssignal des Bewegungssensor ablesbaren bzw. ermittelbaren Wertes innerhalb des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments ermittelt werden. Der durch das Messsegment des Bewegungssensors abgedeckte Messbereich kann bspw. eine durch das Messsegment insgesamt abgedeckt Wegstrecke oder ein durch das Messsegment insgesamt abgedeckter Winkelbereich sein. Auch ist es denkbar, dass vor der Multiplikation des Zählerstandes mit dem Messbereich des Messsegments der Zählerstand durch vorangehende Rechenoperationen, insbesondere wenigstens eine Division ohne Rest, verändert bzw. korrigiert wird. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn der Inkrementalzähler nicht nur bei einem Überschreiten und/oder Erreichen bzw. Unterschreiten und/oder Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwerts des Messsegments inkrementiert oder dekrementiert wird, sondern zusätzlich bei dem Überschreiten und/oder Erreichen bzw. Unterschreiten und/oder Erreichen wenigstens eines zusätzlichen Grenzwertes innerhalb des Messsegments bzw., zwischen dem oberen und unteren Grenzwert.
In Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Auswerten des Ausgangssignals wenigstens eines Bewegungssensors bzw. das Auswerten der Ausgangssignale aller Bewegungssensoren und eine Detektion wenigstens eines Unterschreitens bzw. Erreichens eines unteren Grenzwertes und eines Überschreitens bzw. Erreichens eines oberen Grenzwertes durch das Ausgangssignal, wobei der untere Grenzwert und der obere Grenzwert ein durch den Bewegungssensor erfassbares Messsegment eingrenzen. Die Detektion erfolgt dabei mit dem Ziel der Feststellung, ob ein Inkrementieren oder Dekrementieren des dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers erforderlich ist und in welche Richtung der Inkrementalzähler inkrementiert oder dekrementiert werden muss. Es kann vorgesehen sein, dass Schritt a) kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich durchgeführt wird. Das Auswerten und Detektieren in Schritt a) ist somit erforderlich, um die korrekte Erfassung des aktuellen Drehwinkels bzw. der aktuellen Position eines beweglich gelagerten Bauteils durch wenigstens einen Bewegungssensor auch dann sicherzustellen, wenn der Drehwinkel des beweglich gelagerten Bauteils oder die durch das beweglich gelagerte Bauteil zurückgelegte, vorzugsweise lineare, Wegstrecke größer ist als das durch den Bewegungssensor erfassbare Messsegment.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal wenigstens eines Bewegungssensors zumindest abschnittsweises eine Sägezahnstruktur bzw. ein sägezahnförmiges Profil aufweist bzw. aufweisen kann, wobei insbesondere jeweils ein Sägezahn das vollständige bzw. einmalige Durchschreiten des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments kennzeichnet. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal wenigstens eines Bewegungssensors im Falle einer fortschreitenden Bewegung des durch den Bewegungssensor überwachten beweglich gelagerten Bauteils über einen Bewegungsbereich der ein vielfaches, insbesondere wenigstens ein zweifaches, von durch das Messsegment des Bewegungssensors abgedeckten Bewegungsbereichs beträgt, mehrerer aufeinanderfolgender Sägezähne aufweist, wobei jeder Sägezahn das vollständige bzw. einmalige Durchschreiten des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments kennzeichnet.
Es kann vorgesehen sein, dass, insbesondere bei einer Auftragung des Ausgangssignals über den durch den Bewegungssensor und einen dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzähler insgesamt erfassten Bewegung (translatorische bzw. lineare Verschiebung oder Drehwinkel), wenigstens ein Sägezahn eine gegenüber einer vertikalen Richtung geneigte Flanke und eine zu der vertikalen Richtung parallele bzw. im Wesentlichen parallele Flanke aufweist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sägezahn eine Flanke mit einer unendlich großen oder quasi unendlich großen Steigung und eine Flanke mit einer endlich großen Steigung aufweist, wobei die Steigung die Änderung des Ausgangssignals bezogen auf die Änderung der durch den Bewegungssensor erfassten Bewegung (linearer Weg oder Drehwinkel) repräsentiert. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die gegenüber der vertikalen Richtung geneigte Flanke einen kontinuierlichen Anstieg bzw. Abfall des Ausgangssignals des Bewegungssensors während des Durchschreitens des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments kennzeichnet. Auch kann es vorgesehen sein, dass die zur vertikalen Richtung parallele oder im Wesentlichen parallele Flanke den Übergang von einem (bspw. ersten) Durchlaufen des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments zu einem erneuten (bspw. zweiten) Durchlaufen des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments und/oder ein erforderliches Inkrementieren oder Dekrementieren des dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers kennzeichnet. So kann es vorgesehen sein, dass die Detektion eines Unterschreitens bzw. Erreichens eines unteren Grenzwertes und/oder eines Überschreitens bzw. Erreichens eines oberen Grenzwertes durch das Ausgangssignal in Schritt a) die Detektion wenigstens einer vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Flanke des Ausgangssignals beinhaltet.
Es kann vorgesehen sein, dass Schritt a) zusätzlich ein Detektieren wenigstens eines Unterschreitens und/oder Überschreitens und/oder Erreichens wenigstens eines Zwischengrenzwertes, vorzugsweise wenigstens zweier Zwischengrenzwerte umfasst.
In Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Inkrementieren oder Dekrementieren wenigstens eines einem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers. Das Inkrementieren oder Dekrementieren erfolgt wenigstens dann, wenn ein Unterschreiten bzw. Erreichen des unteren Grenzwertes und/oder ein Überschreiten bzw. Erreichen des oberen Grenzwertes, insbesondere in Schritt a), detektiert wurde. Dabei kann es vorgesehen sein, dass bei dem Erreichen bzw. Überschreiten des oberen Grenzwertes ein Inkrementieren und bei dem Erreichen bzw. Unterschreiten des unteren Grenzwerts ein Dekrementieren erfolgt. Hierdurch wird folglich sichergestellt, dass der aktuelle Drehwinkel bzw. die aktuelle Position eines durch den Bewegungssensor überwachten beweglich gelagerten Bauteils nicht nur durch den aktuellen Wert des Ausgangssignals des Bewegungssensors, sondern auch unter Berücksichtigung des Zählerstandes des dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers und somit unter Berücksichtigung eines in der Vergangenheit bereits erfolgten einfachen oder mehrfachen Durchschreitens des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments ermittelbar ist bzw. ermittelt werden kann.
In Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Abrufen und Vergleichen der Zählerstände der den Bewegungssensoren des Erfassungssystems zugeordneten Inkrementalzählern zur Detektion eines fehlerhaften Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers. Hierdurch kann ein möglicherweise fehlerbehafteter Bewegungssensor bzw. Zählerstand eines dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers einfach und schnell erkannt werden. Auf Grundlage des erkannten Fehlers können Entscheidungen für den weiteren Betrieb eines übergeordneten Systems, insbesondere eines Fahrzeugs, getroffen werden. So kann bspw. eine Entscheidung darüber getroffen werden ob der sichere Betrieb des Systems, insbesondere des Fahrzeugs, weiter gewährleistet werden kann bzw. ob der erkannte Fehler korrigiert werden und eine zuverlässige und genaue Erfassung des aktuellen Drehwinkels bzw. der aktuellen Position eines beweglich gelagerten Bauteils durch das Erfassungssystem weiter gewährleistet werden kann. Da wenigstens drei Bewegungssensoren durch das Erfassungssystem umfasst sind und somit wenigstens drei Zählerstände von jeweils unterschiedlichen Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern verglichen werden, kann auf Grundlage des Vergleichs nicht nur das bloße Vorhandensein eines Fehlers detektiert werden, sondern ferner eine Aussage darüber getroffen werden, welcher der Bewegungssensoren bzw. der den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern fehlerbehaftet ist. Entsprechend kann der als fehlerhaft identifizierte Zählerstand des betreffenden Inkrementalzählers korrigiert und eine Drehwinkel- bzw. Positionsüberwachung durch das Erfassungssystem konsistent fortgesetzt werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens der Schritt c) zyklisch bzw. wiederholt, insbesondere in festen Zeitabständen, ausgeführt wird. Hierdurch werden die Vorteile einer kontinuierlichen Überwachung bzw. Erfassung der korrekten Funktion des Erfassungssystems und einer schnellen Fehlererkennung erzielt. Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren somit der Vorteil, dass auch bei der Verwendung von teilinkrementellen Bewegungssensoren eine zuverlässige und genaue Aussage über den aktuellen Drehwinkel bzw. die aktuelle Position eines beweglich, insbesondere rotatorisch oder translatorisch, gelagerten Bauteils getroffen werden kann, da ein Verlust von Zählerständen der den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern effektiv vermieden wird und ferner möglicherweise fehlerbehaftete Zählerstände erkannt und korrigiert werden können. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Einsatz von teilinkrementellen Bewegungssensoren auch in sicherheitsrelevanten Systemen realisiert werden, ohne Einbußen bei der Sicherheit und/oder Vorhersagegenauigkeit in Kauf nehmen zu müssen. Da somit auf die Verwendung zusätzlicher Untersetzungsgetriebe zur Erfassung großer Drehwinkelbereiche bzw. Wegstrecken verzichtet werden kann, können die Komplexität, der Bauraum und die Kosten eines Erfassungssystems zur Erfassung eines aktuellen Drehwinkels bzw. der aktuellen Position eines beweglich gelagerten Bauteils und letztlich auch die bei der sensorischen Erfassung des aktuellen Drehwinkels bzw. der aktuellen Position zu berücksichtigenden Toleranzen effektiv reduziert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das beweglich gelagerte Bauteil ein, insbesondere rotatorisch gelagertes, Lenkrad oder ein zumindest ein Teil eines Aktuators zum Verstellen des Lenkeinschlags der Vorder- oder Hinterräder eines Fahrzeugs, ist. Auch kann das beweglich gelagerte Bauteil ein mit einem, insbesondere rotatorisch gelagerten, Lenkrad bzw. Lenkungssystem verbundenes, insbesondere rotatorisch gelagertes, Bauteil sein, wobei eine Drehbewegung des Lenkrads bzw. Lenksystems, vorzugsweise gleichermaßen, auf das beweglich gelagerte Bauteil übertragen wird. Ein Fahrzeug kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Auto, ein LKW oder ein landwirtschaftlich genutztes Fahrzeug, insbesondere ein Traktor, ein Mähdrescher oder ein Bagger sein. Vorzugsweise kann das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug bzw. ein vollelektrisches Fahrzeug oder ein hybridelektrisches Fahrzeug sein. Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens ein Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens wiederholt, insbesondere zyklisch, und/oder kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich ausgeführt wird. Auch ist es denkbar, dass wenigstens zwei Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise simultan ablaufen bzw. durchgeführt werden. Ferner kann es vorgesehen sein, dass ein erfindungsgemäßes Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren ist.
Mit einer quasi-kontinuierlichen Durchführung ist vorliegend eine wiederholte Durchführung eines Schrittes in kurzen Zeitabständen gemeint. Insbesondere kann eine quasi-kontinuierliche Durchführung eine Durchführungsfrequenz von wenigstens 100 Hz, insbesondere wenigstens 1 kHz, besonders bevorzugt wenigstens 100 oder wenigstens 200 kHz umfassen.
Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren eines Erfassungssystems auf einem gemeinsamen Bauteil, insbesondere einer Leiterplatte, angeordnet oder Teil einer gemeinsamen Baugruppe, insbesondere einer Steuereinheit, sind. Auch kann es vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren eines Erfassungssystems auf unterschiedlichen Bauteilen, insbesondere unterschiedlichen Leiterplatten, angeordnet sind oder Teil unterschiedlicher Baugruppen, insbesondere unterschiedlicher Steuereinheiten, sind. Insbesondere ist es jedoch denkbar, dass alle Bewegungssensoren eines Erfassungssystems der Überwachung eines beweglich gelagerten Bauteils dienen, unabhängig von deren Anordnung auf bzw. in gemeinsamen oder unterschiedlichen Bauteilen bzw. Baugruppen.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Erfassungssystem wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher umfasst, um wenigstens einen Bewegungssensordatensatz und/oder wenigstens einen Fehlerdatensatz dauerhaft ablegen bzw. speichern zu können. Wenigstens ein nichtflüchtiger Speicher kann als ein Flash-Speicher ausgebildet sein. Die Verwendung eines nichtflüchtigen Datenspeichers bietet dabei den Vorteil, dass die Daten auch bei einem Verlust der Energieversorgung des Erfassungssystems erhalten bleiben. Ein Verlust der Energieversorgung kann unplanmäßig bspw. im Rahmen einer plötzlichen Spannungsabsenkung (Brown-out) erfolgen, aber auch wenn das Erfassungssystem bewusst abgeschaltet wird. Dies kann bspw. erfolgen, wenn das Erfassungssystem in einem Fahrzeug verwendet wird und das Fahrzeug ausgeschaltet wird. Durch das Speichern wenigstens eines Bewegungssensordatensatzes und/oder Fehlerdatensatzes auf einem nichtflüchtigen Datenspeicher können die gespeicherten Daten nach Wiederherstellung der Energieversorgung wieder aus dem Datenspeicher abgerufen werden und bspw. für eine Initialisierung wenigstens eines Bewegungssensors zugeordneten Inkrementalzähler verwendet werden. Die Information über den in der Vergangenheit mit Bezug auf einen Bewegungssensor ermittelten Zählerstand eines dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers geht somit nicht verloren, wodurch eine zuverlässige Überwachung bzw. Erfassung der aktuellen Position bzw. des aktuellen Drehwinkels eines beweglich gelagerten Bauteils durch wenigstens einen Bewegungssensor durchführbar ist. Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens zwei, insbesondere mehrere, nichtflüchtige Datenspeicher umfasst sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Redundanz in Bezug auf die gespeicherten Bewegungssensordatensätze realisierbar ist. So kann eine zuverlässige Erfassung eines Drehwinkels bzw. einer Position eines beweglich gelagerten Bauteils durch das Erfassungssystem auch dann sichergestellt werden, wenn ein nichtflüchtiger Datenspeicher des Erfassungssystems funktionell beeinträchtigt ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass ein Datenspeicher ein Hauptspeicher ist, auf dem Bewegungssensordatensätze und/oder Fehlerdatensätze gespeichert bzw. abgelegt werden und wenigstens ein Datenspeicher ein Backup-Speicher ist. Ferner kann es vorgesehen sein, dass wenigstens in festen Zeitabständen ein Backup des Hauptspeichers durchgeführt wird, wobei alle in dem Hauptspeicher gespeicherten Datensätze auf den Backupspeicher kopiert werden.
Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zusätzlich, insbesondere für jeden Bewegungssensor, wenigstens der folgende Schritt, insbesondere als Schritt d), ausgeführt wird: - Abrufen des Zählerstandes des Inkrementalzählers und Speichern wenigstens eines Bewegungssensordatensatzes in einem bzw. dem nichtflüchtigen Datenspeicher, wobei der Bewegungssensordatensatz wenigstens den aktuellen Zählerstand des Inkrementalzählers und eine Bewegungssensorkennung des jeweiligen Bewegungssensors umfasst.
Für eine einfachere Bezugnahme wird der obenstehende Verfahrensschritt betreffend das Abrufen eines Inkrementalzählerstandes und Speichern eines Bewegungssensordatensatzes nachfolgend als Schritt d) bezeichnet. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass ein Speichern wenigstens eines Bewegungssensordatensatzes in wenigstens einem nichtflüchtigen Speicher des Erfassungssystems erfolgt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Bewegungssensordatensatz dauerhaft gesichert wird und auch im Falle eines Abbruchs der Energieversorgung innerhalb des Erfassungssystems erhalten bleibt. So kann bei einer erneuten Herstellung der Energieversorgung auf die Messhistorie eines bzw. mehrerer Bewegungssensoren zugegriffen werden und der aktuelle Drehwinkel bzw. die aktuelle Position eines durch den bzw. die Bewegungssensoren überwachten beweglich gelagerten Bauteils ermittelt bzw. weiter erfasst werden. Dabei kann der Bewegungssensordatensatz wenigstens den aktuellen Zählerstand eines einem Bewegungssensor zugeordneten bzw. zuordenbaren Inkrementalzählers und/oder eine Bewegungssensorkennung des Bewegungssensors und/oder einen Zeitstempel umfassen. Die Verwendung eines Zeitstempels ermöglicht es, stets den aktuellsten Bewegungssensordatensatz zu identifizieren, falls mehrere Bewegungssensordatensätze mit einer identischen Bewegungssensorkennung auf dem nichtflüchtigen Datenspeicher abgelegt wurden und erlaubt ferner eine zeitliche Rückverfolgbarkeit der in Bezug auf einen Bewegungssensor vorgenommenen Inkrementierungen bzw. Dekrementierungen eines zugehörigen Inkrementalzählers, was eine Ursachenanalyse im Falle eines identifizierten Fehlers vereinfachen kann. Es kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass zu jeder Bewegungssensorkennung lediglich ein Bewegungssensordatensatz auf dem nichtflüchtigen Datenspeicher existiert und/oder abgelegt bzw. gespeichert ist bzw. wird. Hierzu kann auf Grundlage eines neuen zu speichernden Bewegungssensordatensatzes zunächst eine Überprüfung erfolgen, ob bereits ein Bewegungssensordatensatz mit der betreffenden bzw. gleichen Bewegungssensorkennung auf dem nichtflüchtigen Datenspeicher vorhanden ist. Ist dies der Fall, so kann der betreffende Bewegungssensordatensatz auf dem nichtflüchtigen Datenspeicher gelöscht bzw. überschrieben und der neue Bewegungssensordatensatz auf dem nichtflüchtigen Datenspeicher gespeichert bzw. abgelegt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Bewegungssensorkennung für den bzw. einen Bewegungssensor spezifisch ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass über die Bewegungssensorkennung eine eindeutige Zuordnung des in dem Bewegungssensordatensatz enthaltenen Zählerstandes eines Inkrementalzählers zu einem, insbesondere spezifischen, Bewegungssensor erfolgen kann bzw. durchführbar ist. So können in dem Datenspeicher abgelegte bzw. gespeicherte Bewegungssensordatensätze stets zu den zugehörigen Bewegungssensoren zugeordnet und ein fortlaufendes Inkrementieren bzw. Dekrementieren eines dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers sichergestellt werden, wodurch eine zuverlässige und genaue Erfassung des aktuellen Drehwinkels bzw. der aktuellen Position eines durch den Bewegungssensor überwachten beweglich gelagerten Bauteils durchführbar ist. Wenigstens eine Bewegungssensorkennung kann als eine numerische, alphabetische oder alpha-numerische Zeichenfolge ausgebildet sein und wenigstens 10, vorzugsweise wenigstens 20 Zeichen umfassen.
Es kann im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren, insbesondere alle Bewegungssensoren, des Erfassungssystems mit unterschiedlichen, insbesondere unabhängigen, Energiequellen betrieben werden bzw. ihre Energieversorgung aus unterschiedlichen, insbesondere unabhängigen, Energiequellen erhalten. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit des Erfassungssystems gesteigert werden. Die Energiequellen können Energiequellen eines Fahrzeugs. Insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs, sein. Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine Energiequelle eine der folgenden Energiequellen ist:
- Eine 12V Batterie, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Eine Hochvoltbatterie, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Ein Stützkondensator, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Ein Superkondensator, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Eine Stützbatterie, insbesondere, in Form einer Knopfzelle, einer Lithium- Batterie oder eines Akkus, insbesondere Lithium-Akkus,
- Ein Gleichspannungswandler, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs.
Es kann im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen sein, dass zusätzlich, insbesondere in Schritt c), wenigstens einer der folgenden Schritte ausgeführt wird:
- Durchführen wenigstens eines Mehrheitsentscheids, insbesondere eines 2-aus-
3 Entscheids, zur Identifikation wenigstens eines fehlerhaften Zählerstandes, insbesondere sofern wenigstens ein Zählerstand von wenigstens einem anderen Zählerstand abweicht,
- Korrigieren eines fehlerhaften Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers,
- Speichern wenigstens eines Fehlerdatensatzes in dem nichtflüchtigen Datenspeicher, sofern wenigstens ein fehlerhafter Zählerstand identifiziert wurde.
In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Feststellung bzw. Detektion eines fehlerhaften Zählerstandes auf Grundlage eines Mehrheitsentscheides durchgeführt wird bzw. durchführbar ist. Hierzu wird durch einen Vergleich der Zählerstände zunächst überprüft ob alle Zählerstände gleich sind. Ist dies der Fall, so wird davon ausgegangen, dass kein Fehler im Erfassungssystem vorliegt und/oder kein Bewegungssensor bzw. Zählerstand eines Inkrementalzählers fehlerbehaftet ist. Weicht hingegen wenigstens ein Zählerstand eines Inkrementalzählers von dem Zählerstand wenigstens eines anderen Inkrementalzählers ab, so wird davon ausgegangen, dass der Zählerstand wenigstens eines Inkrementalzählers fehlerbehaftet ist. Die Identifikation des fehlerbehafteten Zählerstandes kann auf Grundlage eines Mehrheitsentscheides durchgeführt werden, wobei davon ausgegangen wird, dass wenn eine Mehrheit der verglichenen Zählerstände den gleichen Wert aufweisen, dieser Wert der korrekte Wert ist. Von diesem als korrekt identifizierten Wert abweichende Zählerstände können entsprechend als fehlerbehaftet identifiziert werden. In Bezug auf die Durchführung eines 2-aus-3- Entscheids bedeutet dies, dass, sofern zwei Zählerstände einen identischen Wert und ein Zählerstand einen von diesem Wert abweichenden Wert aufweist, davon ausgegangen wird, dass die zwei Zählerstände mit einem identischen Wert den korrekten Wert anzeigen und der Zählerstand mit dem abweichenden Wert fehlerbehaftet ist. Umfasst das Erfassungssystem mehr als drei Bewegungssensoren, so kann der Mehrheitsentscheid auch abweichend durchgeführt werden. Im Falle von vier Bewegungssensoren kann der Mehrheitsentscheid als ein 3-aus-4-Entscheid durchgeführt werden. Im Falle von fünf Bewegungssensoren kann der Mehrheitsentscheid als 4-aus-5-Entscheid durchgeführt werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der Bewegungssensoren und die Durchführung entsprechender Mehrheitsentscheide kann eine noch zuverlässigere Erkennung von Einzelfehlern realisiert werden. Bei der Verwendung von drei Bewegungssensoren und der Durchführung eines 2-aus-3-Entscheids zeigt sich der Vorteil eines einfachen und kostengünstigen Aufbaus des Erfassungssystems.
Auch ist es im Rahmen eines Mehrheitsentscheids, insbesondere bei der Verwendung von mehr als drei, insbesondere teilinkrementellen, Bewegungssensoren in dem Erfassungssystem, denkbar, dass zur Durchführung des Mehrheitsentscheids bzw. zur Detektion wenigstens eines fehlerhaften Zählerstandes eine, insbesondere zufällige oder quasi-zufällige, Einteilung der Bewegungssensoren bzw. der den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern in wenigstens zwei Gruppen erfolgt und insbesondere in Bezug auf jede der Gruppen ein Mehrheitsentscheid bei der Auswertung der jeweiligen Zählerstände zur Detektion wenigstens eines fehlerhaften Zählerstandes durchgeführt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die, insbesondere zufällige oder quasi-zufällige, Einteilung in Gruppen bei jeder Ausführung des Schritts c) erneut vorgenommen wird. Es kann ferner vorgesehen sein, dass jede Gruppe wenigstens drei oder drei, insbesondere wenigstens vier oder vier, besonders bevorzugt wenigstens fünf oder fünf Bewegungssensoren bzw. den Bewegungssensoren zugeordnete Inkrementalzähler umfasst. Die Anzahl der Bewegungssensoren bzw. Inkrementalzähler kann der Art des durchzuführenden Mehrheitsentscheids angepasst sein. Es kann vorgesehen sein, dass jeder Bewegungssensor bzw. Inkrementalzähler wenigstens einer Gruppe zugeordnet ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Bewegungssensor bzw. Inkrementalzähler wenigstens zwei Gruppen zugeordnet ist. Dies ist bspw. erforderlich, wenn bei einer Anzahl von fünf Bewegungssensoren zwei Gruppen von jeweils drei Bewegungssensoren bzw. den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern gebildet werden, um in Bezug auf die Zählerstände der den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern in beiden Gruppen einen 2- aus-3 Entscheid durchzuführen, da die Anzahl der Bewegungssensoren bzw. Inkrementalzähler nicht ausreicht um zwei Gruppen zu bilden, wobei jeder Bewegungssensor bzw. Inkrementalzähler lediglich einer Gruppe zugeordnet ist. Hierdurch kann eine noch zuverlässigere Detektion wenigstens eines fehlerhaften Zählerstandes eines einem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers realisiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass jede Gruppe gleich viele Inkrementalzähler bzw. Bewegungssensoren umfasst.
Es kann vorgesehen sein, dass, vorzugsweise in Schritt c), wenigstens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird, insbesondere wenn das Erfassungssystem mehr als drei, vorzugsweise teilinkrementelle, Bewegungssensoren umfasst:
- Einteilen der Bewegungssensoren und/oder der den Bewegungssensoren zugeordneten Inkrementalzählern in wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei Bewegungssensoren und/oder Inkrementalzähler umfassende, Gruppen, wobei jeder Bewegungssensor und/oder Inkrementalzähler wenigstens einer Gruppe zugeordnet ist, - Durchführen eines Mehrheitsentscheids, insbesondere eines 2-aus-3- Entscheids, für jede Gruppe zur Identifikation wenigstens eines fehlerhaften Zählerstandes, insbesondere sofern wenigstens ein Zählerstand von wenigstens einem anderen Zählerstand abweicht,
- Korrigieren eines Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers,
- Speichern wenigstens eines Fehlerdatensatzes in dem nichtflüchtigen Speicher.
Es kann ferner im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass im Anschluss an die Durchführung wenigstens eines Mehrheitsentscheids eine Korrektur wenigstens eines als fehlerhaft bzw. fehlerbehaftet identifizierten Zählerstandes vorgenommen wird, indem der als fehlerhaft identifizierte Zählerstand auf den durch den Mehrheitsentscheid als korrekt identifizierten Zählerstand gesetzt bzw. korrigiert wird.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass sofern wenigstens ein fehlerhafter Zählerstand detektiert wurde, wenigstens ein Fehlerdatensatz in wenigstens einem nichtflüchtigen Datenspeicher gespeichert bzw. abgelegt wird. Hierdurch wird eine nachträgliche Verfolgung der Fehlerhistorie innerhalb des Erfassungssystems ermöglicht. Auch wird es ermöglicht, eine Auswertung der Fehlerdatensätze hinsichtlich der Häufigkeit des Auftretens eines Fehlers bei einem spezifischen Bewegungssensor bzw. bei dem zugehörigen Inkrementalzähler vorzunehmen. So kann festgestellt werden, ob ein detektierter Fehler bei einem spezifischen Bewegungssensor in der Vergangenheit bereits häufiger festgestellt wurde, was auf einen systemischen Fehler hindeutet und eine entsprechende Überprüfung des Erfassungssystems bzw. des Bewegungssensors erfordert. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Fehlerdatensatz kann wenigstens eine Bewegungssensorkennung und/oder einen als fehlerhaft identifizierten Zählerstand wenigstens eines Inkrementalzählers und/oder wenigstens einen Korrekturwert und/oder wenigstens einen Zeitstempel umfasst. Dabei kann der Korrekturwert derjenige Wert sein, auf den wenigstens ein als fehlerhaft identifizierter Zählerstand wenigstens eines Inkrementalzählers korrigiert wurde. Die Bewegungssensorkennung kann spezifisch sein, für denjenigen Bewegungssensor dessen Inkrementalzähler korrigiert wurde bzw. zu korrigieren ist. Es kann vorgesehen sein, dass für jeden in Bezug auf einen Bewegungssensor bzw. den Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzähler identifizierten Fehler und/oder eine entsprechend durchgeführte Korrektur ein individueller Fehlerdatensatz angelegt bzw. auf dem nichtflüchtigen Datenspeicher gespeichert wird.
Ferner ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, dass zusätzlich, insbesondere für jeden Bewegungssensor und/oder vor dem Schritt a), wenigstens der folgende Schritt durchgeführt wird:
- Initialisieren eines Inkrementalzählers mit einem initialen Zählerstand und Zuordnen des Inkrementalzählers zu dem jeweiligen Bewegungssensor, insbesondere unter Verwendung wenigstens eines Bewegungssensordatensatzes.
In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass eine Initialisierung wenigstens eines Inkrementalzählers und eine Zuordnung des Inkrementalzählers zu einem spezifischen Bewegungssensor erfolgt. Insbesondere erfolgt die Initialisierung und Zuordnung wenigstens eines Inkrementalzählers für jeden Bewegungssensor. Die Zuordnung kann dabei über eine Bewegungssensorkennung erfolgen, wodurch ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Inkrementalzähler und dem Bewegungssensor herstellbar ist. Ferner kann die Initialisierung das Setzen des Zählerstandes des Inkrementalzählers auf einen Initialwert umfassen. Dabei kann vorzugsweise auf einen in dem nichtflüchtigen Datenspeicher gespeicherten Bewegungssensordatensatz zurückgegriffen werden um bei dem Setzen des Initialwerts die in der Vergangenheit in Bezug auf den Bewegungssensor vorgenommenen Inkrementierungen bzw. Dekrementierungen korrekt zu erfassen und entsprechend fortsetzen zu können. Hierdurch wird sichergestellt, dass die aktuelle Position bzw. der aktuelle Drehwinkel eines beweglich gelagerten Bauteils stets korrekt erfasst bzw. ausgelesen werden kann und keine relevanten Informationen aus der Vergangenheit verloren gehen. Das Abrufen des Bewegungssensordatensatzes kann unter Verwendung einer Bewegungssensorkennung des Bewegungssensors erfolgen, sodass ein zu der Bewegungssensorkennung bzw. zu dem Bewegungssensor zugehöriger Bewegungssensordatensatzes identifiziert werden kann. So kann sichergestellt werden, dass die Initialisierung des Inkrementalzählers mit dem auf den zugehörigen Bewegungssensor bezogenen korrekten Wert erfolgt. Ist kein Bewegungssensordatensatz mit der Bewegungssensorkennung in dem nichtflüchtigen Datenspeicher enthalten bzw. gespeichert, so kann der Initialwert mit null gesetzt werden. Dies kann bspw. bei einem erstmaligen Start bzw. einer erstmaligen Verwendung des Erfassungssystems erforderlich sein.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass im Rahmen der Initialisierung wenigstens eines Inkrementalzählers und/oder Zuordnung wenigstens eines Inkrementalzählers zu einem Bewegungssensor wenigstens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird:
- Zuordnen einer Bewegungssensorkennung des jeweiligen Bewegungssensors zu dem Inkrementalzähler,
- Identifikation wenigstens eines, insbesondere aktuellsten bzw. zeitlich jüngsten, Bewegungssensordatensatzes in dem nichtflüchtigen Speicher, vorzugsweise anhand der Bewegungssensorkennung des jeweiligen Bewegungssensors,
- Abrufen eines Inkrementalzählerstandes aus dem Bewegungssensordatensatz und setzen des Inkrementalzählerstandes des Inkrementalzählers auf den Wert des aus dem Bewegungssensordatensatz abgerufenen Inkrementalzählerstandes,
- Setzen des Inkrementalzählerstandes auf null, sofern kein Bewegungssensordatensatz anhand der Bewegungssensorkennung des jeweiligen Bewegungssensors identifiziert werden konnte.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass Schritt d) wenigstens in festen Zeitintervallen und/oder wenigstens nach einer Ausführung des Schritt b) und/oder wenigstens bei Verlust einer Versorgungsspannung wenigstens eines Bewegungssensors und/oder wenigstens nach Abschluss einer Initialisierung wenigstens eines Inkrementalzählers durchgeführt wird. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass der Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest in festen Zeitabständen ausgeführt wird. Der Zeitabstand zwischen zwei Ausführungen des Schritt d) kann weniger als 1 Minute, insbesondere weniger als 30 Sekunden, vorzugsweise weniger als 10 Sekunden, besonders bevorzugt weniger als 1 Sekunde betragen. Durch eine zeitlich wiederkehrende Ausführung des Schritt d) kann die Wahrscheinlichkeit eines Datenverlustes in Bezug auf den Zählerstand eines oder mehrerer Inkrementalzähler verringert werden.
Auch oder alternativ kann die Ausführung des Schritts d) wenigstens nach einer jeden Ausführung des Schritts b) erfolgen. In anderen Worten kann Schritt d) zumindest immer dann ausgeführt werden, wenn wenigstens ein einem Bewegungssensor zugeordneter Inkrementalzähler inkrementiert oder dekrementiert wurde. Hierdurch wird sichergestellt, dass jede Veränderung eines Inkrementalzählers unmittelbar auf den nichtflüchtigen Datenspeicher hinterlegt wird. Der Verlust von Informationen in Bezug den Zählerstand wenigstens eines Inkrementalzählers kann hierdurch weiter verringert werden.
Auch oder alternativ kann Schritt d) wenigstens bei Verlust einer Versorgungsspannung und/oder Energieversorgung wenigstens eines Bewegungssensors ausgeführt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Informationsverlust im Falle des Verlusts einer Versorgungsspannung bzw. Energieversorgung effektiv vermieden werden kann und ein sicherer und korrekter Betrieb des Erfassungssystems nach einer Wiederherstellung der Spannungsversorgung bzw. Energieversorgung wieder aufgenommen werden kann. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass der Ausführung des Schritt d) eine Detektion eines zumindest temporären Verlusts der Versorgungsspannung bzw. Energieversorgung (Brown-out) vorangeht.
Es kann vorgesehen sein, dass im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich der folgende Schritt durchgeführt wird: - Überwachen, insbesondere kontinuierliches Überwachen, der Versorgungsspannung wenigstens eines Bewegungssensors, insbesondere aller Bewegungssensoren, durch wenigstens einen Brown-out Detektor zur Detektion eines zumindest temporären Verlusts der Versorgungsspannung des Bewegungssensors.
Es kann vorgesehen sein, dass das Überwachen der Versorgungsspannung für alle Bewegungssensoren durchgeführt wird. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass das Erfassungssystem wenigstens einen Brown-out Detektor umfasst bzw. jedem Bewegungssensor jeweils wenigstens ein Brown-out Detektor zugeordnet bzw. zuordenbar ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Brown-out Detektor die Versorgungsspannung von wenigstens zwei Bewegungssensoren überwacht. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Bewegungssensor, insbesondere alle Bewegungssensoren, mit wenigstens einem Detektor zur Detektion eines Abfalls bzw. Verlusts der Versorgungsspannung bzw. Energieversorgung (Brown-out-Detektor) insbesondere kontinuierlich überwacht wird. Das Erfassungssystem kann hierzu wenigstens einen Brown-out-Detektor zur Überwachung der Spannungsversorgung bzw.
Energieversorgung wenigstens eines Bewegungssensors umfassen bzw. wenigstens einen Brown-out Detektor umfassen durch den die Versorgungsspannung wenigstens eines Bewegungssensors, vorzugsweise kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, überwachbar bzw. erfassbar und/oder ein Verlust der Versorgungsspannung detektierbar ist. Der Detektor kann zumindest teilweise als eine elektrische Schaltung (BOD-Schaltung, Brown-out-detection Schaltung) ausgebildet sein. Eine Detektion eines Verlusts der Versorgungsspannung kann zumindest umfassen, dass ein Absinken der Versorgungsspannung unter einen Grenzwert detektiert bzw. erfasst wird.
Auch oder alternativ kann Schritt d) wenigstens nach Abschluss einer Initialisierung und/oder Zuordnung wenigstens eines Inkrementalzählers durchgeführt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Bewegungssensordatensatz nach der Initialisierung bzw. Zuordnung eines Inkrementalzählers in dem nichtflüchtigen
Speicher abgelegt und für nachfolgende Initialisierungen verwendet werden kann.
Ferner kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass Schritt b) zusätzlich wenigstens dann ausgeführt wird, wenn das Ausgangssignal wenigstens einen Zwischengrenzwert überschreitet und/oder unterschreitet, wobei der Zwischengrenzwert kleiner ist als der obere Grenzwert und größer ist als der untere Grenzwert. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das Inkrementieren oder Dekrementieren eines einem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers nicht nur bei einer Unterschreitung bzw. Überschreitung der oberen und/oder unteren Grenze des durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegments erfolgt, sondern ebenfalls, wenn wenigstens ein bzw. immer, wenn ein zwischen dem oberen und unteren Grenzwert angeordneter bzw. liegender Zwischengrenzwert überschritten und/oder unterschritten wird. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere, insbesondere wenigstens zwei oder genau zwei, Zwischengrenzwerte vorgesehen sind. Auch oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Messsegment des Bewegungssensors bzw. der Bereich zwischen dem oberen und unteren Grenzwert durch wenigstens einen Zwischengrenzwert in gleichgroße Segmente aufgeteilt wird bzw. der obere Grenzwert, der untere Grenzwert und wenigstens ein Zwischengrenzwert äquidistante Abstände aufweisen. Durch eine solche Zählweise kann die Voraussetzung für eine exaktere Auswertung des Bewegungssensors bzw. des Zählerstandes des dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers geschaffen werden. In Bezug auf ein sägezahnförmiges Ausgangssignal eines Bewegungssensors zeigt sich das Problem, dass in einem, insbesondere infinitesimal, kleinen Bereich um die vertikale oder im Wesentlichen vertikale Flanke eines Sägezahns zwei Zählerstände eines Inkrementalzählers vorliegen können, die jedoch unter zusätzlicher Berücksichtigung des aktuellen Ausgangssignals des Bewegungssensors einen identischen aktuellen Drehwinkel bzw. eine identische aktuelle Position des beweglich gelagerten Bauteils repräsentieren. Bei einem Vergleich der Zählerstände kann dies zur ungewollten Identifikation von Abweichungen führen. Es muss somit sichergestellt werden, dass ein erster Zählerstand in Verbindung mit einem Ausgangssignal des Bewegungssensors, welches gleich oder quasi gleich dem oberen Grenzwert ist und ein im Vergleich zum ersten Zählerstand um eins erhöhter zweiter Zählerstand in Verbindung mit einem Ausgangssignal des Bewegungssensors, welches gleich oder quasi gleich dem unteren Grenzwert ist als gleichwertige Zählerstände identifiziert werden. Eine solche Identifikation kann durch die oben beschriebene Zählweise realisiert werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein erster und ein zweiter Zwischengrenzwert vorgesehen sind, wobei vorzugsweise der erste Zwischengrenzwert kleiner ist als der zweite Zwischengrenzwert und insbesondere der erste und der zweite Zwischengrenzwert größer sind als der untere Grenzwert und kleiner sind als der obere Grenzwert.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass in Schritt c), vorzugsweise vor dem Vergleichen der Zählerstände, wenigstens eine Rechenoperation auf wenigstens einen Zählerstand eines Inkrementalzählers, insbesondere auf alle Zählerstände, angewendet wird und hierdurch ein korrigierter Wert des Zählerstandes des Inkrementalzählers ermittelt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass für den nachfolgenden Vergleich der Zählerstände nicht der abgerufene Zählerstand, sondern das Ergebnis der auf den Zählerstand angewendeten Rechenoperation oder Rechenoperationen bzw. der korrigierte Zählerstand verwendet wird. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass in Schritt c), vorzugsweise vor dem Vergleichen der Zählerstände, der Zählerstand wenigstens eines Inkrementalzählers korrigiert wird. Dabei kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass wenigstens die folgenden Rechenoperationen zur Korrektur des Zählerstandes durchgeführt werden:
- Berechnen eines Dividenden durch eine Addition des Zählerstandes mit eins,
- Berechnen eines Divisors durch Addition der Anzahl der Zwischengrenzwerte mit eins,
- Durchführen einer Division ohne Rest unter Verwendung des Dividenden und des Divisors, wobei insbesondere das Ergebnis der Division der korrigierte Zählerstand ist.
In anderen Worten wird der abgelesene Zählerstand zunächst um eins erhöht und anschließend eine Division durchgeführt, wobei als Dividend der um eins erhöhte Zählerstand und als Divisor die um eins erhöhte Anzahl der Zwischengrenzwerte verwendet wird. Beträgt die Anzahl der Zwischengrenzwerte bspw. zwei, so ergibt sich für den Divisor ein Wert von drei. Beträgt der Zählerstand bspw. drei, so ergibt sich für den Dividend ein Wert von 4. Das Ergebnis der Division ohne Rest bzw. der korrigierte Zählerstand würde in diesem Beispiel entsprechend eins betragen. Das Ergebnis ist ein für den Vergleich zweier Inkrementalzähler geeigneter Wert, welcher die zuvor geschilderte Problematik, dass ein erster Zählerstand in Verbindung mit einem Ausgangssignal des Bewegungssensors, welches gleich oder quasi gleich dem oberen Grenzwert ist und ein im Vergleich zum ersten Zählerstand um eins erhöhter zweiter Zählerstand in Verbindung mit einem Ausgangssignal des Bewegungssensors, welches gleich oder quasi gleich dem unteren Grenzwert ist Rechnung trägt. So kann eine falsche Identifikation fehlerhafter Zählerstände bzw. eine fehlerhafte Detektion von Fehlerzuständen effektiv vermieden werden.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass, insbesondere vor Schritt a), der folgende Schritt durchgeführt wird:
- Angleichen der Phasenlage von wenigstens zwei Ausgangssignalen bzw. der Phasenlage aller Ausgangssignale.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Angleichen auf Grundlage eines, insbesondere bekannten, räumlichen Versatzes der Bewegungssensoren im Erfassungssystem erfolgt. Hierdurch kann eine effizientere Auswertung der Ausgangssignale realisiert werden.
Vorzugsweise kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Inkrementalzähler softwaretechnisch ausgebildet bzw. als Software realisiert ist. Auch oder alternativ kann wenigstens ein Inkrementalzähler physisch ausgebildet sein.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal wenigstens eines Bewegungssensors eine, vorzugsweise variable, elektrische Spannung oder Stromstärke ist, wobei vorzugsweise das Ausgangssignal proportional zu dem durch den Bewegungssensor aktuell erfassten Messwert (Drehwinkel oder Weg) in dem durch den Bewegungssensor erfassbaren Messsegment ist.
Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Erfassungssystem ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem ist und/oder nach einem der Ansprüche 8 bis 12 ausgebildet ist.
Ferner wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem umfassend wenigstens drei, insbesondere teilinkrementelle, Bewegungssensoren zur redundanten Erfassung des, insbesondere aktuellen, Drehwinkels und/oder der, insbesondere aktuellen, Position eines beweglich, insbesondere rotatorisch oder translatorisch, gelagerten Bauteils und wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher, wobei das Erfassungssystem gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, betrieben wird bzw. betreibbar ist. In Bezug auf das Erfassungssystem ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren, insbesondere alle Bewegungssensoren, des Erfassungssystems durch unterschiedliche bzw. unabhängige Energiequellen betreibbar sind. Dabei kann wenigstens eine Energiequelle vorzugsweise eine der folgenden Energiequellen sein:
- Eine 12V Batterie, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Eine Stützbatterie, insbesondere in Form einer Knopfzelle, einer Lithium- Batterie oder eines Akkus, insbesondere Lithium-Akkus,
- Eine Hochvoltbatterie, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Ein Stützkondensator, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs, - Ein Superkondensator, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs,
- Ein Gleichspannungswandler, insbesondere eines vollelektrischen oder hybridelektrischen Fahrzeugs.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine höhere Zuverlässigkeit des Erfassungssystems realisiert werden kann.
Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren einen räumlichen Versatz aufweisen, insbesondere sodass eine gegenseitige Beeinflussung der Ausgangssignale der Bewegungssensoren reduziert bzw. ausgeschlossen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Fehlerereignis, welches bspw. einen fehlerhaften Zählerstand eines einem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzählers bedingt, sich lediglich auf einen Bewegungssensor bzw. den dem Bewegungssensor zugeordneten Inkrementalzähler auswirkt, jedoch nicht auf die übrigen Bewegungssensoren. Somit kann hierdurch eine zusätzliche Sicherheit geschaffen, dass Fehlerereignisse auch zuverlässig als solche erkannt werden können. Auch kann es vorgesehen sein, dass eine durch den räumlichen Versatz entstehende Phasenverschiebung der Ausgangssignale der Bewegungssensoren vor einer Auswertung der Ausgangssignale rückgerechnet wird, insbesondere um die Phasenlage der Ausgangssignale anzugleichen.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Bewegungssensor als ein resistiver Bewegungssensor und/oder als ein induktiver Bewegungssensor und/oder als ein kapazitiver Bewegungssensor und/oder als ein magnetischer Bewegungssensor ausgebildet ist.
Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens ein Bewegungssensor auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Bewegungssensor auf einer gemeinsamen bzw. der gleichen Leiterplatte angeordnet sind. Ferner ist es denkbar, dass ein Erfassungssystem wenigstens ein Mittel bzw. Mittel zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere wenigstens einen Microcontroller und/oder wenigstens einen Prozessor, umfasst.
Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass Erfassungssystem mehr als drei Bewegungssensoren, insbesondere wenigstens vier, wenigstens fünf oder wenigstens sechs Bewegungssensoren, umfasst.
Auch ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, dass das Erfassungssystem wenigstens einen Wake-Up Sensor umfasst. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Energieversorgung des Erfassungssystems derart steuerbar ist, dass eine Energieversorgung des Wake-Up Sensors aufrechterhalten wird, während die Energieversorgung wenigstens eines Bewegungssensors zumindest temporär unterbrochen wird. Ferner kann es vorgesehen sein, dass durch den Wake-Up Sensor eine Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils detektierbar ist. Wurde eine Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils detektiert, so kann eine Energieversorgung wenigstens eines Bewegungssensors, insbesondere aller Bewegungssensoren, herstellbar sein bzw. hergestellt werden, um eine kontinuierliche Erfassung des aktuellen Drehwinkels bzw. der aktuellen Position des beweglich gelagerten Bauteils zu ermöglichen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Energieverbrauch des Erfassungssystems zumindest temporär reduziert werden kann, ohne dass eine kontinuierliche Erfassung der aktuellen Position bzw. des aktuellen Drehwinkels des beweglich gelagerten Bauteils gefährdet wird.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Erfassungssystem wenigstens eine Steuereinheit umfasst. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mit wenigstens einem Bewegungssensor derart in Wirkverbindung steht bzw. bringbar ist, dass eine Energieversorgung des Bewegungssensors zumindest temporär unterbrochen bzw. hergestellt werden kann. Auch kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mit wenigstens einem Wake-Up Sensor des Erfassungssystems derart in Wirkverbindung steht bzw. bringbar ist, dass in Abhängigkeit eines von dem Wake- Up Sensor empfangenen Signals (Wake-Up Signal) eine Energieversorgung wenigstens eines Bewegungssensors herstellbar ist.
Ferner wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug, umfassend wenigstens ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem bzw. wenigstens ein Erfassungssystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12. In Bezug auf das Fahrzeug ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem und ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben wurden.
Ferner wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem bzw. ein Erfassungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10 ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführen. In Bezug auf das Computerprogrammprodukt ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem und ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben wurden.
Ferner wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch ein computerlesbares Speichermedium auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt bzw. ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13 gespeichert ist. In Bezug auf das computerlesbare Speichermedium ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt beschrieben wurden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 Eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ausgangssignals eines
Bewegungssensors,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Ausgangssignals eines
Bewegungssensors und
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems 10. Das Erfassungssystem 10 umfasst wenigstens drei teilinkrementelle Bewegungssensoren 12, wobei die Bewegungssensoren 12 als Drehwinkelsensoren zur redundanten Erfassung des Drehwinkels A eines beweglich gelagerten Bauteils 11 ausgebildet sind. Vorliegend ist das beweglich gelagerte Bauteil 11 wenigstens rotatorisch gelagert, wobei eine Drehung des Bauteils 11 um die Rotationsachse R durchführbar ist. Das rotatorisch gelagerte Bauteil 11 ist dabei derart gelagert, dass aus einer Referenzposition (Nullposition) eine Drehung sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn um die Rotationsachse R durchführbar ist. Der zulässige Bewegungsbereich (Drehwinkelbereich) des beweglich gelagerten Bauteils 11 erstreckt sich über mehr als eine vollständige Umdrehung des rotatorisch gelagerten Bauteils 11 um die Rotationsachse R und beträgt somit mehr als 360° (Winkelgrad).
Die Bewegungssensoren 12 sind als teilinkrementelle Drehwinkelsensoren ausgebildet und ermöglichen eine kontinuierliche bzw. quasi-kontinuierliche Erfassung des Drehwinkels A des beweglich gelagerten Bauteils 11 über ein durch die Bewegungssensoren 12 erfassbares Messsegment T. Wenigstens wenn der Drehwinkel A des durch den teilinkrementellen Bewegungssensor 12 überwachten beweglich gelagerten Bauteils 11 die obere bzw. untere Grenze des Messsegments T überschreitet bzw. unterschreitet, wird ein dem Bewegungssensor 12 zugeordneter Inkrementalzähler 16 inkrementiert oder dekrementiert und das Messsegment T des Bewegungssensors 12 bei einer fortschreitenden Drehung des beweglich gelagerten Bauteils 11 entsprechend erneut durchschritten. Dabei erfolgt ein Inkrementieren oder Dekrementieren des Inkrementalzählers 16 in Abhängigkeit des Unterschreitens bzw. Erreichens des unteren Grenzwerts U und des Überschreitens bzw. Erreichen des oberen Grenzwerts O des durch den Bewegungssensor 12 erfassbaren Messsegments. So wird bei dem Erreichen bzw. Überschreiten des oberen Grenzwertes O der Inkrementalzähler inkrementiert und bei dem Erreichen bzw.
Unterschreiten des unteren Grenzwerts U der Inkrementalzähler dekrementiert.
Ferner umfasst das Erfassungssystem 10 wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher 13, um wenigstens einen Drehwinkelsensordatensatz und/oder wenigstens einen Fehlerdatensatz dauerhaft ablegen bzw. speichern zu können. Die Verwendung eines nichtflüchtigen Datenspeichers bietet dabei den Vorteil, dass die Daten auch bei einem Verlust der Energieversorgung des Erfassungssystems erhalten bleiben.
Ferner umfasst das Erfassungssystem 10 wenigstens drei Brown-out Detektoren 17, wobei jedem Drehwinkelsensor 12 wenigstens ein Brown-out Detektor 17 zugeordnet ist, sodass über jeweils einen der Brown-out Detektoren 17 eine Versorgungsspannung des entsprechenden Drehwinkelsensors 12 überwachbar bzw. ein Verlust der Versorgungsspannung des entsprechenden Drehwinkelsensors 12 detektierbar ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Informationsverlust im Falle des Verlusts einer Versorgungsspannung bzw. Energieversorgung effektiv vermieden werden kann und ein sicherer und korrekter Betrieb des Erfassungssystems 10 nach einer Wiederherstellung der Spannungsversorgung bzw. Energieversorgung wieder aufgenommen werden kann.
Die Bewegungssensoren 12 werden mit unterschiedlichen voneinander unabhängigen Energiequellen 18 betrieben, wodurch die Zuverlässigkeit des Erfassungssystems 10 gesteigert werden kann. Fig. 1 zeigt das Erfassungssystem 10 rein schematisch. Insbesondere wenigstens zwei Bewegungssensoren 12 können auf einer gemeinsamen (nicht dargestellten) Leiterplatte angeordnet sein. Ferner kann wenigstens ein Brown-out Detektor 17 zumindest teilweise als eine elektrische Schaltung, insbesondere als eine Brown-out- detection Schaltung) ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt ferner eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betreiben wenigstens eines Erfassungssystems 10 zur Erfassung eines, insbesondere aktuellen, Drehwinkels A und/oder einer, insbesondere aktuellen, Position eines beweglich gelagerten Bauteils 11 , das Erfassungssystem 10 umfassend wenigstens drei, insbesondere, teilinkrementelle Bewegungssensoren 12 zur, unabhängigen und/oder redundanten Überwachung des beweglich gelagerten Bauteils 11 und wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher 13, wobei für jeden Bewegungssensor 12 wenigstens die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Auswerten 101 eines Ausgangssignals 14 des jeweiligen Bewegungssensors und Detektieren wenigstens eines Unterschreitens bzw. Erreichens eines unteren Grenzwertes U und eines Überschreitens bzw. Erreichens eines oberen Grenzwertes O durch das Ausgangssignal 14, wobei der untere Grenzwert U und der obere Grenzwert O ein durch den Bewegungssensor 12 erfassbares Messsegment T eingrenzen, b) Inkrementieren oder Dekrementieren 102 eines dem jeweiligen Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16 wenigstens, wenn ein Unterschreiten bzw. Erreichen des unteren Grenzwertes U oder ein Überschreiten bzw. Erreichen des oberen Grenzwertes O durch das Ausgangssignal 14 detektiert wurde, wobei zusätzlich der folgende Schritt durchgeführt wird: c) Abrufen 104 und Vergleichen der Zählerstände der den Bewegungssensoren 12 zugeordneten Inkrementalzählern 16 zur Detektion eines fehlerhaften Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers 16.
Auch wird für jeden Bewegungssensor 12 zusätzlich der folgende Schritt durchgeführt: - Abrufen 103 des Zählerstandes des Inkrementalzählers 16 und Speichern wenigstens eines Bewegungssensordatensatzes in dem nichtflüchtigen Speicher 13, wobei der Bewegungssensordatensatz wenigstens den aktuellen Wert des Inkrementalzählers 16 und eine Bewegungssensorkennung des jeweiligen Bewegungssensors 12 umfasst,
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausgangssignals 14 eines Bewegungssensors 12, wobei der Bewegungssensor 12 als Drehwinkelsensor ausgebildet ist. Dabei ist das durch den Bewegungssensor 12 generierte Ausgangssignal 14 über den gesamten zulässigen Bewegungsbereich B eines rotatorisch gelagerten Bauteils 11 dargestellt, wobei eine Bewegung bzw. Rotation des Bauteils 11 über die Grenzen des Bewegungsbereichs B nicht durchführbar ist.
Ausgehend von einer Referenzposition (0°) kann das Bauteil 11 jeweils eine vollständige Umdrehung von 360° (Winkelgrad) im Uhrzeigersinn und eine vollständige Umdrehung von 360° (Winkelgrad) entgegen des Uhrzeigersinns gedreht werden, sodass der Bewegungsbereich insgesamt zwei vollständige Umdrehungen (720°) umfasst.
Fig. 3 ist zu entnehmen, dass das Ausgangssignal 14 des Bewegungssensors 12 eine Sägezahnstruktur bzw. ein sägezahnförmiges Profil aufweist. Dabei repräsentiert jeder Sägezahn das vollständige bzw. einmalige Durchschreiten bzw. Durchlaufen des durch den Bewegungssensor 12 erfassbaren Messsegments T.
Vorliegend beträgt der Messbereich des Messsegments T 120° (Winkelgrad), sodass sich eine vollständige Umdrehung des beweglichen Bauteils 11 in dem Ausgangssignal durch insgesamt drei Sägezähne zeigt. Die Sägezähne reihen sich dabei entsprechend einer fortschreitenden Drehung des Bauteils 11 aneinander.
Vorliegend ist die Amplitude bzw. der Wert des Ausgangssignals 14 über der durch den Bewegungssensor 12 erfassten Bewegung (vorliegend eine Rotation des Bauteils 11 ) aufgetragen. Jeder Sägezahn 15 des Ausgangssignals 14 weist eine erste Flanke 15.1 mit einer endlichen Steigung und eine zweite Flanke 15.2 mit einer unendlichen Steigung auf, wobei die Steigung die Änderung des Ausgangssignals 14 bezogen auf die Änderung des durch den Bewegungssensor 12 erfassten Drehwinkels A repräsentiert.
Die erste Flanke 15.1 kennzeichnet einen kontinuierlichen Anstieg bzw. Abfall des Ausgangssignals 14 des Bewegungssensors 12 während des Durchschreitens des durch den Bewegungssensor 12 erfassbaren Messsegments T bzw. einer in dem Messsegment T fortschreitenden Rotation des Bauteils 11 . Dabei ist der Wert des Ausgangssignals 14 proportional zu dem aktuell in dem Messsegment T des Bewegungssensors 12 erfassten Messwert bzw. Drehwinkel oder Weg. Die zweite Flanke 15.2 kennzeichnet den Übergang von einem (bspw. ersten) Durchlaufen des durch den Bewegungssensor 12 erfassbaren Messsegments T zu einem erneuten (bspw. zweiten) Durchlaufen des durch den Bewegungssensor 12 erfassbaren Messsegments T und somit ein erforderliches Inkrementieren des dem Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausgangssignal 14 kann ausgewertet werden, wobei eine Detektion erfolgt, ob das Ausgangssignal den oberen Grenzwert O erreicht bzw. überschreitet und/oder den unteren Grenzwert U erreicht bzw. unterschreitet, da in beiden Fällen das Messsegment T des Bewegungssensors 12 erneut durchschritten werden würde und somit ein Inkrementieren eines dem Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16 erforderlich ist um die korrekte Position bzw. den korrekten Drehwinkel A des beweglich gelagerten Bauteils 11 kontinuierlich zu erfassen. Dabei grenzen der obere Grenzwert O und der untere Grenzwert U das durch den Bewegungssensor 12 erfassbare Messsegment T ein, sodass sich der Wert des Ausgangssignals 14 des Bewegungssensors 12 stets nur zwischen dem oberen Grenzwert O und dem unteren Grenzwert U bewegen kann.
Wurde ein Erreichen bzw. Überschreiten des oberen Grenzwerts O und/oder ein Unterschreiten bzw. Erreichen des unteren Grenzwerts U und/oder der Wechsel von einem ersten Sägezahn 15 zu einem zweiten Sägezahn 15 detektiert, so wird der dem Bewegungssensor 12 zugeordnete Inkrementalzähler 16 inkrementiert. Dabei kann in Abhängigkeit von der festgestellten Bewegungsrichtung (bspw. eine Drehung mit dem Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) des Bauteils 11 der Inkrementalzähler 16 in entsprechend entgegengesetzte Richtungen inkrementiert werden.
So kann der durch den teilinkrementellen Bewegungssensor 12 erfasste aktuelle Drehwinkel A eines durch den Bewegungssensor 12 überwachten beweglich gelagerten Bauteils 11 durch eine Multiplikation des Zählerstandes des dem Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16 mit dem durch das Messsegment T des Bewegungssensors abgedeckten Messbereich (vorliegend 120°) und eine anschließende Addition mit dem aus dem Ausgangssignal 14 des Bewegungssensor 12 ablesbaren bzw. ermittelbaren Wertes innerhalb des durch den Bewegungssensor 12 erfassbaren Messsegmentes T ermittelt werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausgangssignals 14 eines Bewegungssensors 12, wobei das Ausgangssignal 14 demjenigen aus Fig. 3 entspricht. Zusätzlich zeigt Fig. 4 jedoch zwei Zwischengrenzwerte Z. Der erste Zwischengrenzwert Z1 ist kleiner als der zweite Zwischengrenzwert Z2. Ferner sind der erste Zwischengrenzwert Z1 und der zweite Zwischengrenzwert Z2 größer als der untere Grenzwert U und kleiner als der obere Grenzwert O. Der erste Zwischengrenzwert Z1 und der zweite Zwischengrenzwert Z2 unterteilen den Wertebereich zwischen dem oberen Grenzwert O und dem unteren Grenzwert U in äquidistante Abstände.
Ergänzend zu dem bereits in Bezug zu Fig. 3 erläuterten Inkrementieren eines Bewegungssensors 12, wenn das Ausgangssignal den oberen Grenzwert O erreicht bzw. überschreitet oder den unteren Grenzwert U erreicht bzw. unterschreitet, erfolgt in Bezug zu Fig. 4 ebenfalls ein Inkrementieren des dem Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16, wenn einer der Zwischenwerte Z überschritten bzw. unterschritten bzw. erreicht wird. Je nach aktueller Bewegungsrichtung des Bauteils 11 erfolgt das Inkrementieren des Inkrementalzählers 16 dabei auch in entsprechend entgegengesetzte Richtungen. Durch eine solche Zählweise kann die Voraussetzung für eine exaktere Auswertung des Bewegungssensors 12 bzw. des Zählerstandes des dem Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16 geschaffen werden.
Grund hierfür ist, dass in Bezug auf die zweite Flanke 15.2 eines Sägezahns eine Doppeldeutigkeit in dem Ausgangssignal 14 vorliegen kann, da ein erster Zählerstand eines Inkrementalzählers 16 in Kombination mit einem Wert des Ausgangssignals 14 welcher dem oberen Grenzwert O entspricht (oberes Ende der zweiten Flanke 15.2) den gleichen Drehwinkel A kennzeichnet wie ein um (plus) eins inkrementierter Zählerstand in Kombination mit einem Wert des Ausgangssignals 14 welcher dem unteren Grenzwert U entspricht (unteres Ende der zweiten Flanke 15.2). Eine isolierte Betrachtung der um eins verschiedenen Zählerstände kann diesbezüglich jedoch zu einer fehlerhaften Interpretation und somit zu einer Fehldetektion eines Fehlers im Erfassungssystem 10 führen. Dies kann durch ein zusätzliches Inkrementieren des Inkrementalzählers 16 an den Zwischengrenzwerten Z und eine entsprechend angepasste Auswertung der Zählerstände vermieden werden.
Mit Bezug zu Fig. 3 ergibt sich unter der Annahme eines Zählerstandes des dem Bewegungssensor 12 zugeordneten Inkrementalzählers 16 von null an der Nullposition (0°) ein Zählerstand von drei an der Spitze des in Richtung des Drehwinkels A ersten Sägezahns 15 bzw. dem oberen Ende der zugehörigen zweiten Flanke 15.2, da der Inkrementalzähler 16 bei erreichen bzw. überschreiten des ersten und zweiten Zwischengrenzwertes Z2 und des oberen Grenzwertes O jeweils mit (plus) eins inkrementiert wurde. An dem unteren Ende der zweiten Flanke 15.2 bzw. dem Beginn des darauffolgenden Sägezahns 15 ergibt sich ein Zählerstand des Inkrementalzählers 16 von vier, da eine erneute Inkrementierung bei dem Erreichen des unteren Grenzwerts U vorgenommen wurde. Eine Auswertung dieser Zählerstände auf Grundlage eines direkten Vergleichs würde somit die Detektion eines Fehlers zur Folge haben.
Werden beide Zählerstände jedoch vor der Auswertung mit eins addiert und anschließend eine Division ohne Rest durch die um eins erhöhte Anzahl der Zwischengrenzwerte Z durchgeführt, so ergibt sich für einen Zählerstand von drei ein Ergebnis von 1 und für einen Zählerstand von vier ebenfalls ein Ergebnis von 1 . Entsprechend würden im Rahmen einer Auswertung der Zählerstände beide (verschiedenen) Zählerstände als gleichwertig und somit richtig bewertet werden. Somit kann durch die angepasste Auswertung einer Fehldetektion von Fehlern im Erfassungssystem 10 vorgebeugt werden.
Fig. 5 zeigt ferner ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 200 umfassend wenigstens ein erfindungsgemäßes Erfassungssystem 10.
Bezugszeichenliste
10 Erfassungssystem
11 Bauteil
12 Bewegungssensor
13 Datenspeicher
14 Ausgangssignal
15 Sägezahn
15.1 Erste Flanke
15.2 Zweite Flanke
16 Inkrementalzähler
17 Brown-out Detektor
18 Energiequelle
100 Verfahren
101 Auswerten
102 Inkrementieren oder Dekrementieren
103 Abrufen
104 Abrufen
200 Fahrzeug
A Drehwinkel
B Bewegungsbereich
O Oberer Grenzwert
R Rotationsachse
T Messsegment
U Unterer Grenzwert
Z Zwischengrenzwert
Z1 Erster Zwischengrenzwert
Z2 Zweiter Zwischengrenzwert

Claims

42 Verfahren zum Betrieb eines Erfassungssystems und Erfassungssystem Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Betreiben eines Erfassungssystems (10) zur Erfassung einer aktuellen Position oder eines aktuellen Drehwinkels eines beweglich gelagerten Bauteils (11 ), das Erfassungssystem (10) umfassend wenigstens drei teilinkrementelle Bewegungssensoren (12) zur redundanten Überwachung des beweglich gelagerten Bauteils (11 , wobei für jeden Bewegungssensor (12) wenigstens die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Auswerten (101 ) eines Ausgangssignals (14) des jeweiligen Bewegungssensors (12) und Detektieren wenigstens eines Unterschreitens oder Erreichens eines unteren Grenzwertes (U) und eines Überschreitens oder Erreichens eines oberen Grenzwertes (O) durch das Ausgangssignal (14), wobei der untere Grenzwert (U) und der obere Grenzwert (O) ein durch den Bewegungssensor (12) erfassbares Messsegment (T) eingrenzen, b) Inkrementieren oder Dekrementieren (102) eines dem jeweiligen Bewegungssensor (12) zugeordneten Inkrementalzählers (16) wenigstens, wenn ein Unterschreiten oder Erreichen des unteren Grenzwertes (U) oder ein Überschreiten oder Erreichen des oberen Grenzwertes (O) durch das Ausgangssignal (14) detektiert wurde, wobei zusätzlich der folgende Schritt durchgeführt wird: c) Abrufen (104) und Vergleichen der Zählerstände der den Bewegungssensoren (12) zugeordneten Inkrementalzählern (16) zur Detektion eines fehlerhaften Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers (16).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 43 dass zusätzlich, vorzugsweise in Schritt c), wenigstens einer der folgenden Schritte ausgeführt wird:
- Durchführen wenigstens eines Mehrheitsentscheids, insbesondere wenigstens eines 2-aus-3 Entscheids, zur Identifikation wenigstens eines fehlerhaften Zählerstandes,
- Korrigieren eines fehlerhaften Zählerstandes wenigstens eines Inkrementalzählers,
- Speichern wenigstens eines Fehlerdatensatzes in dem nichtflüchtigen Speicher. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Erfassungssystem wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher umfasst und dass zusätzlich für jeden Bewegungssensor (12) wenigstens der folgende Schritt, insbesondere wenigstens in festen Zeitintervallen und/oder wenigstens nach einer jeden Ausführung des Schritt b) und/oder wenigstens bei Verlust einer Versorgungsspannung wenigstens eines Bewegungssensors (12), durchgeführt wird:
- Abrufen des Zählerstandes des Inkrementalzählers und Speichern wenigstens eines Bewegungssensordatensatzes in einem bzw. dem nichtflüchtigen Datenspeicher, wobei der Bewegungssensordatensatz wenigstens den aktuellen Zählerstand des Inkrementalzählers und eine Bewegungssensorkennung des jeweiligen Bewegungssensors umfasst. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich für jeden Bewegungssensor (12), insbesondere vor dem Schritt a), wenigstens der folgende Schritt durchgeführt wird:
- Initialisieren eines Inkrementalzählers (16) mit einem initialen Zählerstand und Zuordnen des Inkrementalzählers (16) zu dem 44 jeweiligen Bewegungssensor (12). Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich für jeden Bewegungssensor (12) wenigstens der folgende Schritt, insbesondere kontinuierlich, durchgeführt wird:
- Überwachen der Versorgungsspannung des jeweiligen Bewegungssensors (12) durch wenigstens einen Brown-out Detektor (17) zur Detektion eines zumindest temporären Verlusts der Versorgungsspannung des Bewegungssensors (12). Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) zusätzlich wenigstens dann ausgeführt wird, wenn das Ausgangssignal (14) wenigstens einen ersten Zwischengrenzwert (Z1 ) oder einen zweiten Zwischengrenzwert (Z2) überschreitet oder unterschreitet, wobei der erste Zwischengrenzwert (Z1 ) kleiner ist als der zweite Zwischengrenzwert (Z2) und der erste Zwischengrenzwert (Z1 ) und der zweite Zwischengrenzwert (Z2) größer als der untere Grenzwert (U) und kleiner als der obere Grenzwert (O) sind. Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c), vorzugsweise vor dem Vergleichen der Zählerstände, der Zählerstand wenigstens eines Inkrementalzählers (16) korrigiert wird, wobei wenigstens die folgenden Rechenoperationen zur Korrektur des Zählerstandes durchgeführt werden:
- Berechnen eines Dividenden durch eine Addition des Zählerstandes mit eins,
- Berechnen eines Divisors durch Addition der Anzahl der Zwischengrenzwerte mit eins, - Durchführen einer Division ohne Rest unter Verwendung des Dividenden und des Divisors. Erfassungssystem (10) umfassend wenigstens drei teilinkrementelle Bewegungssensoren (12) zur redundanten Erfassung einer aktuellen Position oder eines aktuellen Drehwinkels (A) eines beweglich gelagerten Bauteils (11 ) und wenigstens einen nichtflüchtigen Datenspeicher (13), wobei das Erfassungssystem (10) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibbar ist. Erfassungssystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren (12) durch unterschiedliche, insbesondere unabhängige, Energiequellen betreibbar sind. Erfassungssystem (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Bewegungssensoren (12) einen räumlichen Versatz aufweisen. Erfassungssystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Brown-out Detektor (17) umfasst ist, mit dem die Versorgungsspannung wenigstens eines Bewegungssensors (12) überwachbar und/oder und ein Verlust der Versorgungsspannung detektierbar ist. Erfassungssystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Ausführung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst sind, insbesondere wenigstens ein Microcontroller und/oder wenigstens ein Prozessor. Fahrzeug (200) umfassend wenigstens ein Erfassungssystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 . Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Erfassungssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 ein Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt. Computerlesbares Speichermedium auf dem das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14 gespeichert ist.
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