DE102023203152A1 - Method for defined tensioning of a rotor shaft of an electric motor, computer program, computer program product, system and vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum definierten Verspannen einer Rotorwelle (RW) eines Elektromotors, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, vorgeschlagen, nachdem die Rotorwelle (RW) in eine definierte Drehwinkelposition positioniert und ein Formschlusselement (FE) eines Sperraktuators (SA) in einer Hubbewegung verzwängungsfrei in die Rotorwelle (RW) hinein verfahren wurde, um sie zu verriegeln.Dabei wird das Positionieren der Rotorwelle (RW) mittels eines Rotor(wellen)-positionssensors absolut erfasst.Und zudem wird die Rotorwelle (RW) in diesem verriegelten Zustand im oder gegen den Uhrzeigersinn definiert gegen das Formschlusselement (FE) angeschlagen, um die Rotorwelle (RW) gegen das Formschlusselement (FE) definiert zu verspannen.Es werden zudem ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt, ein System sowie ein Fahrzeug vorgeschlagen.A method is proposed for the defined clamping of a rotor shaft (RW) of an electric motor, in particular for driving a vehicle, after the rotor shaft (RW) has been positioned in a defined rotational angle position and a form-locking element (FE) of a locking actuator (SA) has been moved into the rotor shaft (RW) in a lifting movement without constraint in order to lock it. The positioning of the rotor shaft (RW) is absolutely recorded by means of a rotor (shaft) position sensor. And in addition, the rotor shaft (RW) is struck in a defined clockwise or anti-clockwise direction against the form-locking element (FE) in this locked state in order to clamp the rotor shaft (RW) against the form-locking element (FE) in a defined way. A computer program, a computer program product, a system and a vehicle are also proposed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum definierten Verspannen einer Rotorwelle eines Elektromotors, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for the defined tensioning of a rotor shaft of an electric motor, in particular for driving a vehicle.
Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, welche jeweils dieses Verfahren abbilden, ein System mit einem Sperraktuator und einer mit dem Sperraktuator verbundenen Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ein solches Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt aufweist, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt.The invention also relates to a computer program and a computer program product, each of which depicts this method, a system with a locking actuator and a control unit connected to the locking actuator, wherein the control unit has such a computer program or computer program product, and a vehicle with such a computer program or computer program product.
Es sind Parksperren bekannt, bei welchen ein elektrisch aktuierbarer Hebel mit einem sog. Klinkenzahn mit einem Zahnrad eines Antriebsstrangs zusammenwirkt, um den Antriebsstrang zu blockieren bzw. zu verriegeln. Es sei beispielsweise die Druckschrift
Auch sind Parksperren bekannt, deren Sperrorgan bzw. Sperrelement geradlinig entlang einer Bewegungsbahn verstellbar bzw. verfahrbar ist. Es sei beispielsweise die Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Parksperren vor Manipulationsversuchen Dritter bzw. Unbefugter zu sichern.The object of the present invention is to protect such parking locks against attempts at manipulation by third parties or unauthorized persons.
Diese Aufgabe wird durch ein gemäß Anspruch 1 vorgeschlagenes und unter Schutz gestelltes Verfahren gelöst.This object is achieved by a method proposed and protected according to claim 1.
Es wird ein Verfahren zum definierten Verspannen einer Rotorwelle eines Elektromotors, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, vorgschlagen, nachdem die Rotorwelle in eine definierte Drehwinkelposition positioniert und ein Formschlusselement eines Sperraktuators in einer Hubbewegung verzwängungsfrei in die Rotorwelle hinein verfahren wurde, um sie zu verriegeln.A method is proposed for the defined clamping of a rotor shaft of an electric motor, in particular for driving a vehicle, after the rotor shaft has been positioned in a defined rotational angle position and a positive locking element of a locking actuator has been moved into the rotor shaft in a lifting movement without constraint in order to lock it.
Dabei wird das Positionieren der Rotorwelle mittels eines Rotor(wellen)positionssensors absolut erfasst.The positioning of the rotor shaft is absolutely recorded by means of a rotor (shaft) position sensor.
Und zudem wird die Rotorwelle in diesem verriegelten Zustand im oder gegen den Uhrzeigersinn definiert gegen das Formschlusselement angeschlagen, um die Rotorwelle gegen das Formschlusselement definiert zu verspannen.In addition, in this locked state, the rotor shaft is struck against the form-locking element in a defined clockwise or anti-clockwise direction in order to clamp the rotor shaft against the form-locking element in a defined manner.
Mittels eines sog. Rotor(wellen)positionssensors lässt sich eine Position bzw. Lage eines Rotors des Elektromotors und somit eine Position bzw. Lage der besagten Rotorwelle, auf welcher der Rotor angeordnet ist, relativ zu den drei Phasen bzw. zu den Polen eines Stators des Elektromotors genau bestimmen. Der Rotor(wellen)-positionssensor ermöglicht somit einerseits eine effiziente Kommutierung des Elektromotors und andererseits eine Bereitstellung einer absoluten Drehwinkelposition der Rotorwelle.Using a so-called rotor (shaft) position sensor, a position or location of a rotor of the electric motor and thus a position or location of the said rotor shaft on which the rotor is arranged can be precisely determined relative to the three phases or to the poles of a stator of the electric motor. The rotor (shaft) position sensor thus enables efficient commutation of the electric motor on the one hand and provides an absolute rotational angle position of the rotor shaft on the other.
Der Rotor(wellen)positionssensor kann dabei in Gestalt eines induktiv wirkenden Signalgebers oder in Gestalt eines Hall-Gebers ausgeführt sein, deren Funktionsweise dem Fachmann hinreichend bekannt ist. Der Rotor(wellen)positionssensor kann dabei elektromotorseitig bzw. fahrzeugantriebsseitig, d.h. an einem Traktionsantrieb eines Fahrzeugs in Gestalt eines Elektromotors oder aber auch sperraktuatorseitig, d.h. am Sperraktuator vorgesehen sein.The rotor (shaft) position sensor can be designed in the form of an inductively acting signal transmitter or in the form of a Hall sensor, the functioning of which is sufficiently known to the person skilled in the art. The rotor (shaft) position sensor can be provided on the electric motor side or on the vehicle drive side, i.e. on a traction drive of a vehicle in the form of an electric motor or on the locking actuator side, i.e. on the locking actuator.
Die nach dem vorgeschlagenen Verfahren gezielt herbeigeführte Verspannung bewirkt bzw. gewährleistet einen effizienten Manipulationsschutz, welcher eine Entriegelung des Sperraktuators durch Dritte bzw. Unbefugte unterbindet oder aber zumindest signifikant erschwert. Und bei einem Versuch den Sperraktuator im verspannten Zustand des Sperrmechanismus zu manipulieren, etwa durch Anlegen eines Stromes an den Aktuator, reicht die dabei seitens des Aktuators erzeugte Kraft nicht für den Entriegelungsvorgang aus.The tension deliberately induced by the proposed method creates or ensures efficient protection against manipulation, which prevents unlocking of the locking actuator by third parties or unauthorized persons or at least makes it significantly more difficult. And if an attempt is made to manipulate the locking actuator when the locking mechanism is in a tensioned state, for example by applying a current to the actuator, the force generated by the actuator is not sufficient for the unlocking process.
Dabei kann die Rotorwelle gegen das Formschlusselement bis zum Erreichen eines definierbaren elektromotorischen Abschaltmoments des Elektromotors angeschlagen werden, bei welchem die Verdrehung der Rotorwelle unterbrochen wird.The rotor shaft can be struck against the form-locking element until a definable electromotive shutdown torque of the electric motor is reached, at which point the rotation of the rotor shaft is interrupted.
Das Abschaltmoment des Elektromotors korrespondiert dabei zu einer überwachbaren Stromaufnahme des Elektromotors, so dass bei Erreichen eines definierbaren Referenzwertes für die Stromaufnahme der Elektromotor abgeschaltet bzw. die Verdrehung der Rotorwelle unterbrochen wird.The switch-off torque of the electric motor corresponds to a monitorable current consumption of the electric motor, so that when a definable reference value for the current consumption is reached, the electric motor is switched off or the rotation of the rotor shaft is interrupted.
Zum Bestimmen von einer Vielzahl von definierbaren idealen Drehwinkelpositionen bzw. Idealpositionen der Rotorwelle, in welchen die Rotorwelle mittels des Formschlusselements verzwängungsfrei verriegelbar oder entriegelbar ist, wird die Rotorwelle über ihren Umfang in einzelne Kreissegmentabschnitte derart untereilt, dass jedem dieser Kreissegmentabschnitte ein Formschlusselementabschnitt zugeordnet wird, welcher mit einem dazu komplementär ausgeformten Formschlusselementabschnitt des Sperraktuators fügbar ist.In order to determine a plurality of definable ideal rotation angle positions or ideal positions of the rotor shaft in which the rotor shaft can be locked or unlocked without constraint by means of the form-locking element, the rotor shaft is divided over its circumference into individual circular segment sections in such a way that each of these circular segment sections is assigned a form-locking element section which can be joined to a complementarily shaped form-locking element section of the locking actuator.
Ausgehend von einer einmal zu bestimmenden bzw. bestimmten Initialposition der Rotorwelle, unter welcher als solcher eine dieser besagten idealen Drehwinkelpositionen bzw. Idealpositionen der Rotorwelle relativ zum Formschlusselement des Sperraktuators zu verstehen ist, lässt sich die Rotorwelle entsprechend der besagten, definierbaren Teilung - und unter Berücksichtigung ihrer aktuellen, exakt erfassten Drehwinkelposition - in die jeweiligen Idealpositionen verdrehen bzw. verfahren. Diese sog. Idealpositionen stellen dabei Stützstellen dar, welche in einer Software bzw. einem Computerprogramm einer Steuereinheit zur Ansteuerung bzw. Verdrehung der Rotorwelle hinterlegt sind.Starting from an initial position of the rotor shaft that has to be determined or specified once, which is understood to be one of these ideal angle of rotation positions or ideal positions of the rotor shaft relative to the form-fitting element of the locking actuator, the rotor shaft can be rotated or moved into the respective ideal positions according to the said, definable division - and taking into account its current, precisely recorded angle of rotation position. These so-called ideal positions represent support points that are stored in a software or computer program of a control unit for controlling or rotating the rotor shaft.
Verzwängungsfrei bedeutet dabei, dass die beiden miteinander zusammenwirkenden Formschlusselementabschnitte in Bezug auf ihre zugeordneten Flanken in Umfangsrichtung der Rotorwelle bzw. des Sperraktuators nicht in Kontakt kommen bzw. kontaktlos ineinandergreifen bzw. kontaktlos zueinanderstehen.In this context, “free from constraint” means that the two interacting form-locking element sections do not come into contact with respect to their associated flanks in the circumferential direction of the rotor shaft or the locking actuator, or they mesh with one another without contact, or they are in contact with one another without contact.
Es wird vorgeschlagen, zur Unterteilung des Umfangs der Rotorwelle eine gleichmäßige Teilung zu verwenden. Dies vereinfacht das Positionieren der Rotorwelle, ausgehend von der besagten, einmal bestimmten und festgelegten Initialposition.It is proposed to use a uniform division to subdivide the circumference of the rotor shaft. This simplifies the positioning of the rotor shaft, starting from the initial position once determined and fixed.
Es wird zudem vorgeschlagen, dass die Rotorwelle derart positioniert wird, dass ein Formschlusselementabschnitt der Rotorwelle zu bzw. mit einem dazu komplementär ausgeformten Formschlusselementabschnitt des Sperraktuators keinen Relativwinkel einschließt. D.h., dass ideale Drehwinkelpositionen verwendet werden, in welchen die beiden miteinander zusammenwirkenden Formschlusselementabschnitte keinen Relativwinkel zueinander bzw. miteinander einschließen. D.h., dass die beiden Formschlusselementabschnitte in Umfangsrichtung der Rotorwelle bzw. des Sperraktuators mittig zueinander liegen bzw. angeordnet sind.It is also proposed that the rotor shaft is positioned in such a way that a form-locking element section of the rotor shaft does not enclose a relative angle to or with a complementary form-locking element section of the locking actuator. This means that ideal angle of rotation positions are used in which the two form-locking element sections that interact with one another do not enclose a relative angle to one another or with one another. This means that the two form-locking element sections are located or arranged centrally to one another in the circumferential direction of the rotor shaft or the locking actuator.
Alternativ dazu können auch Drehwinkelpositionen im Sinne von Idealpositionen verwendet werden, in welchen die beiden miteinander zusammenwirkenden Formschlusselementabschnitte einen Relativwinkel zueinander bzw. miteinander einschließen, so dass sie eine in Umfangsrichtung der Rotorwelle bzw. des Sperraktuators außermittige Anordnung zueinander bilden, sofern in Bezug auf die besagten Flanken der Formschlusselementabschnitte in Umfangsrichtung der Rotorwelle bzw. des Sperraktuators kein Kontakt zustande kommt. Dabei würde ein mechanisches Spiel zwischen den beiden Formschlusselementabschnitten in Umfangsrichtung der Rotorwelle bzw. des Sperraktuators entsprechend vorgesehen werden. Ein solches mechanisches Spiel ermöglicht dabei - je nach Auslegung - eine Vielzahl von möglichen Positionen der beiden miteinander zusammenwirkenden Formschlusselementabschnitte zueinander, in welchen der besagte Kontakt zwischen den besagten Flanken nicht zustande kommt.Alternatively, rotation angle positions in the sense of ideal positions can also be used, in which the two interacting form-locking element sections enclose a relative angle to one another or to each other, so that they form an off-center arrangement in the circumferential direction of the rotor shaft or the locking actuator, provided that no contact is made with respect to the said flanks of the form-locking element sections in the circumferential direction of the rotor shaft or the locking actuator. In this case, a mechanical play between the two form-locking element sections in the circumferential direction of the rotor shaft or the locking actuator would be provided accordingly. Such a mechanical play enables - depending on the design - a large number of possible positions of the two interacting form-locking element sections in relation to one another, in which the said contact between the said flanks does not occur.
In einer Ausführung wird ein Sperrmechanismus vorgeschlagen, bei welchem das Formschlusselement in einer Axialhubbewegung und längs zur Rotorwelle verfahren wird. Dabei kann eine Rotorwelle mit einer Außenverzahnung in einem Bereich eines ihrer Enden und ein dazu komplementär ausgeformtes Formschlusselement verwendet werden, welches in einer Axialhubbewegung und längs zur Rotorwelle gegen und in die Rotorwelle hinein verfahren wird.In one embodiment, a locking mechanism is proposed in which the form-locking element is moved in an axial stroke movement and longitudinally to the rotor shaft. In this case, a rotor shaft with an external toothing in an area of one of its ends and a complementary form-locking element can be used, which is moved in an axial stroke movement and longitudinally to the rotor shaft against and into the rotor shaft.
Es wird zudem ein Computerprogramm zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen sowie ein Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.Furthermore, a computer program for carrying out the method described above is proposed, as well as a computer program product comprising program code means stored on a computer-readable data carrier in order to carry out the method described above when the program code means are executed on a computer.
Des Weiteren wird ein System mit einem Sperraktuator und einer Steuereinheit, die mit dem Sperraktuator verbunden ist, vorgeschlagen, wobei die Steuereinheit ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art aufweist, sowie ein Fahrzeug mit einem Computerprogramm oder einem Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art.Furthermore, a system with a locking actuator and a control unit connected to the locking actuator is proposed, wherein the control unit has a computer program or a computer program product of the type described above, as well as a vehicle with a computer program or a computer program product of the type described above.
Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug zu verstehen, welches elektromotorisch betrieben wird, insbesondere aber Personenkraftwagen und / oder Nutzfahrzeuge in Gestalt von Elektro- oder Hybridfahrzeugen. Dabei kann es sich um teilautonom oder vollautonom betriebene Fahrzeuge handeln.A vehicle is understood to mean any type of vehicle or motor vehicle that is powered by an electric motor, but in particular passenger cars and/or commercial vehicles in the form of electric or hybrid vehicles. These can be partially or fully autonomous vehicles.
Es zeigen, teilweise schematisch:
-
1 eine Anordnung eines Sperraktuators und einer sperrbaren Rotorwelle eines Elektromotors, -
2 eine systemische Darstellung eines Inverters mit einer Steuereinheit und des in1 gezeigten Sperraktuators mit einer Steuereinheit, -
3 einen Verriegelungsvorgang des in1 gezeigten Sperrmechanismus und -
4 einen Entriegelungsvorgang des in1 gezeigten Sperrmechanismus.
-
1 an arrangement of a locking actuator and a lockable rotor shaft of an electric motor, -
2 a systemic representation of an inverter with a control unit and the1 shown locking actuator with a control unit, -
3 a locking process of the1 shown locking mechanism and -
4 an unlocking process of the1 locking mechanism shown.
Der Sperrmechanismus nach
Dabei wirkt eine Innenverzahnung IV des Formschlusselements FE mit einer Außenverzahnung AV der Rotorwelle RW zusammen, welche als solche in einem Bereich eines Endes der Rotorwelle RW ausgeformt ist, indem das Formschlusselement FE in einer Axialhubbewegung und längs zur Rotorwelle RW elektrisch aktuiert und dabei mit dem Rotorwellenende abschnittsweise gefügt wird.In this case, an internal toothing IV of the form-locking element FE interacts with an external toothing AV of the rotor shaft RW, which is formed as such in a region of one end of the rotor shaft RW, in that the form-locking element FE is electrically actuated in an axial stroke movement and longitudinally to the rotor shaft RW and is thereby joined to the rotor shaft end in sections.
Das besagte Fahrzeug, welches diesen Sperrmechanismus umfasst, weist eine Elektromotor-Antriebseinheit mit einem Elektromotor in Gestalt einer permanent- oder fremderregten Synchronmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs auf, wobei der Elektromotor ggf. mit einem Reduktionsgetriebe kombiniert sein kann, eine Hochvolt-Batterie sowie einen Inverter, welcher von einer Leistungselektronik des Fahrzeugs umfasst ist und welcher die Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Hochvolt-Batterie herstellt. Die Leistungselektronik kann dabei optional einen integrierten Spannungswandler umfassen, welcher ein Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs aus dem Hochvolt-Bordnetz des Fahrzeugs versorgt.The vehicle in question, which includes this locking mechanism, has an electric motor drive unit with an electric motor in the form of a permanent or separately excited synchronous machine for driving the vehicle, wherein the electric motor can optionally be combined with a reduction gear, a high-voltage battery and an inverter, which is included in the vehicle's power electronics and which establishes the connection between the electric motor and the high-voltage battery. The power electronics can optionally include an integrated voltage converter, which supplies a low-voltage electrical system of the vehicle from the vehicle's high-voltage electrical system.
Eine Steuereinheit des Inverters steuert, regelt und überwacht den Elektromotor und sorgt für eine anforderungsgerechte Drehmomentversorgung und Drehzahlsteuerung eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs. Außerdem wandelt der Inverter die Gleichspannung der Hochvolt-Batterie in die vom Elektromotor benötigte Wechselspannung um.A control unit of the inverter controls, regulates and monitors the electric motor and ensures that the torque supply and speed control of a vehicle's drive train are as required. The inverter also converts the direct current of the high-voltage battery into the alternating current required by the electric motor.
Die Leistungselektronik bzw. der von der Leistungselektronik umfasste Inverter versorgt nicht nur den Elektromotor mit Strom, sondern auch die Hochvolt-Batterie - nämlich dann, wenn der Elektromotor als Generator arbeitet und Strom in die Hochvolt-Batterie einspeist. Bei diesem als Rekuperation bezeichneten Vorgang wandelt sie den vom Elektromotor erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom um und lädt damit die Hochvolt-Batterie.The power electronics or the inverter included in the power electronics not only supplies the electric motor with electricity, but also the high-voltage battery - namely when the electric motor works as a generator and feeds electricity into the high-voltage battery. In this process, known as recuperation, it converts the alternating current generated by the electric motor into direct current and uses it to charge the high-voltage battery.
Dabei sind sowohl das Formschlusselement FE als auch die Rotorwelle RW gemäß einer definierbaren gemeinsamen Teilung über den jeweils zugeordneten Umfang in gleichmäßige Kreissegmentabschnitte untereilt (Kreissegmentabschnitt = 360°/n; n = Anzahl der Zähne), welche somit allesamt die gleiche Winkelerstreckung aufweisen.Both the form-locking element FE and the rotor shaft RW are divided into uniform circular segment sections according to a definable common division over the respective assigned circumference (circular segment section = 360°/n; n = number of teeth), which thus all have the same angular extension.
In der aufgewickelten Darstellung nach
Diese Segmentlänge SL nach
Eine solch ideale Ausrichtung der beiden Formschlusselemente FE, RW zueinander ist durch die in
In Kenntnis dieser einmal bestimmten Initialposition lässt sich die Rotorwelle RW entsprechend der festgelegten Teilung, d.h. der Anzahl der Kreissegmentabschnitte nach, welche durch die Anzahl der Zähne definiert wird, in die jeweiligen Idealausrichtungen bzw. in die dazu korrespondierenden Drehwinkelpositionen verdrehen (veranschaulicht durch die vorletzte Anordnung in
So lassen sich die Umfänge der beiden Formschlusselemente FE, RW in z.B. n = 32 (weil jeweils 32 Zähne aufweisend) Kreissegmentabschnitte unterteilen, so dass sich jeweils gleichmäßige Kreissegmentabschnitte von 360°/32 = 11,25° ergeben. Die besagten Idealausrichtungen bzw. die dazu korrespondierenden Drehwinkelpositionen der Rotorwelle RW stellen somit Stützstellen dar, die als solche in der Steuereinheit SEInv hinterlegt sind und angefahren werden können.In this way, the circumferences of the two form-locking elements FE, RW can be divided into, for example, n = 32 (because each has 32 teeth) circular segment sections, so that uniform circular segment sections of 360°/32 = 11.25° are obtained. The said ideal alignments or the corresponding rotation angle positions of the rotor shaft RW thus represent support points that are stored as such in the control unit SE Inv and can be approached.
Die in der
In einer Parksituation, in welcher das Fahrzeug zum Stillstand gebracht und verriegelt werden soll, kann die Rotorwelle RW in einer ersten oder in einer dazu entgegengesetzten zweiten Drehrichtung bzw. im oder gegen den Uhrzeigersinn bis in eine der besagten Idealausrichtungen verdreht werden.In a parking situation in which the vehicle is to be brought to a standstill and locked, the rotor shaft RW can be rotated in a first or in an opposite second direction of rotation or clockwise or counterclockwise to one of the said ideal orientations.
Die Rotorwelle RW kann dabei - dem kürzesten Weg nach - in die nächstgelegene Idealausrichtung bzw. bis zur nächsten Stützstelle verdreht werden, d.h. in diejenige Idealausrichtung, welche mit der aktuell erfassten absoluten Drehwinkelposition der Rotorwelle RW den kleinsten Winkel einschließt bzw. die kleinste Winkeldifferenz bildet, sofern es die Umgebungsbedingungen zulassen. Die Rotorwelle RW wird demnach um eine dieser erfassten Winkeldifferenzen bis in die entsprechende Stützstelle verdreht.The rotor shaft RW can be rotated - along the shortest path - to the nearest ideal alignment or to the next support point, i.e. to the ideal alignment that encloses the smallest angle with the currently recorded absolute rotation angle position of the rotor shaft RW or forms the smallest angle difference, provided the ambient conditions permit it. The rotor shaft RW is therefore rotated by one of these recorded angle differences to the corresponding support point.
In der vorletzten in
In der letzten bzw. untersten Anordnung in
Dies kann zum einen dadurch bedingt sein, dass das Fahrzeug uneben abgestellt wird, so dass sich das Fahrzeug neigungsbedingt am Sperraktuator SA und somit am Gehäuse des Elektromotors abstützt. Dies wiederum bedingt eine Verspannung der Rotorwelle RW gegen das Formschlusselement FE.This can be caused by the vehicle being parked on an uneven surface, so that the vehicle leans against the locking actuator SA and thus against the housing of the electric motor. This in turn causes the rotor shaft RW to be tensioned against the form-locking element FE.
Eine solche Verspannung der Rotorwelle RW gegen das Formschlusselement FE kann zum anderen auch dadurch bedingt sein, dass die Rotorwelle RW, nachdem sie durch das Formschlusselement FE verzwängungsfrei verriegelt worden ist, im oder gegen den Uhrzeigersinn definiert gegen das Formschlusselement FE angeschlagen wird, um die Rotorwelle RW gegen das Formschlusselement FE definiert zu verspannen. Dadurch wird ein Manipulationsschutz gegenüber Dritten bzw. Unbefugten gewährleistet, welcher eine Entriegelung des Sperraktuators unterbindet oder aber zumindest signifikant erschwert.Such a clamping of the rotor shaft RW against the form-locking element FE can also be caused by the rotor shaft RW, after it has been locked by the form-locking element FE without any constraint, being struck against the form-locking element FE in a defined clockwise or anti-clockwise direction in order to clamp the rotor shaft RW against the form-locking element FE in a defined way. This provides protection against manipulation by third parties or unauthorized persons. which prevents or at least significantly complicates the unlocking of the locking actuator.
Bei einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird seitens der Steuereinheit SEA ein Verriegelungszustand VZ angezeigt und an die Steuereinheit SEInv ausgegeben. Die Steuereinheit SEInv gibt einen Steuerbefehl SB zur Entriegelung der Rotorwelle RW an die Steuereinheit SEA aus. Daraufhin wird die Rotorwelle RW - bei stillstehendem Fahrzeug (Fahrzeuggeschwindigkeit = 0 km/h) und in Kenntnis der exakt erfassten absoluten Position bzw. Lage der Rotorwelle RW - in die Drehwinkelposition positioniert, in welcher sie zuvor verriegelt wurde und mit welcher die aktuell erfasste absolute Drehwinkelposition der Rotorwelle RW einen Winkel einschließt bzw. eine Winkeldifferenz bildet, um die Rotorwelle RW zu entspannen. Die Rotorwelle RW wird demnach um diese Winkeldifferenz in die zuletzt angefahrene Stützstelle verdreht.When the vehicle is started up, the control unit SE A displays a locking status VZ and outputs it to the control unit SE Inv . The control unit SE Inv outputs a control command SB to unlock the rotor shaft RW to the control unit SE A. The rotor shaft RW is then positioned - with the vehicle at a standstill (vehicle speed = 0 km/h) and with knowledge of the exact recorded absolute position or location of the rotor shaft RW - in the rotational angle position in which it was previously locked and with which the currently recorded absolute rotational angle position of the rotor shaft RW encloses an angle or forms an angular difference in order to relax the rotor shaft RW. The rotor shaft RW is therefore rotated by this angular difference to the last support point approached.
Anschließend wird das Formschlusselement FE verzwängungsfrei, d.h. mit Bezug auf die jeweiligen, zugeordneten Zahnflanken kontaktlos und infolgedessen aus Sicht des Sperraktuators SA kraftoptimiert aus der Rotorwelle RW heraus verfahren, so dass ein Formschluss des Sperrmechanismus aufgelöst wird. Das Fahrzeug kann daraufhin bewegt werden.The form-locking element FE is then moved out of the rotor shaft RW without any constraint, i.e. without contact with the respective assigned tooth flanks and consequently with optimized force from the perspective of the locking actuator SA, so that a form-locking of the locking mechanism is released. The vehicle can then be moved.
Die Abweichung Abw. 03 nach
Eine derartige Abweichung Abw. 03, bei welcher die Rotorwelle RW gegen das Formschlusselement FE verspannt ist, kann aber auch nur durch eine dem Sperrmechanismus zugrunde liegende Elastizität bedingt sein, wobei sich die Abweichung Abw. 03 in Verbindung mit einer sich einstellenden bzw. darstellenden Belastung einstellt, die als solche auf den Sperrmechanismus wirkt. Dies hängt davon ab, wie die beiden miteinander zusammenwirkenden Formschlusselemente FE, RW abschnittsweise ausgeformt bzw. ausgebildet sind. Es sei an dieser Stelle eine Verzahnungspaarung in Gestalt einer Hirthzverzahnung genannt, die als solche kein mechanisches Spiel zulässt.Such a deviation Abw. 03, in which the rotor shaft RW is braced against the form-locking element FE, can also be caused by an elasticity underlying the locking mechanism, whereby the deviation Abw. 03 occurs in connection with an occurring or occurring load, which as such acts on the locking mechanism. This depends on how the two interacting form-locking elements FE, RW are shaped or formed in sections. At this point, a gear pair in the form of a Hirthz gear should be mentioned, which as such does not allow any mechanical play.
Die Positionierung der Rotorwelle RW kann dabei über eine sog. Drehzahlregelung oder eine sog. Drehmomentregelung mit einem sog. P-Anteil und einem sog. I-Anteil erfolgen.The positioning of the rotor shaft RW can be carried out via a so-called speed control or a so-called torque control with a so-called P component and a so-called I component.
Die besagten Idealausrichtungen der beiden Formschlusselemente FE, RW zueinander bzw. die dazu korrespondierenden Drehwinkelpositionen der Rotorwelle RW, die als solche - wie zuvor beschrieben wurde - Stützstellen darstellen und in der Steuereinheit SEInv hinterlegt sind, können zudem mittels eines Lern- bzw. Adaptionsverfahrens angelernt werden, so dass Fertigungstoleranzen zwischen den beiden Formschlusselementen FE, RW vorteilhafterweise ausgeglichen werden können.The said ideal alignments of the two form-locking elements FE, RW to each other or the corresponding rotational angle positions of the rotor shaft RW, which as such - as previously described - represent support points and are stored in the control unit SE Inv , can also be taught by means of a learning or adaptation process, so that manufacturing tolerances between the two form-locking elements FE, RW can advantageously be compensated.
Die zuvor beschriebenen Steuereinheiten SEInv, SEA umfassen dabei eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM) sowie ein Speichermittel. Die CPU ist dabei ausgebildet, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangssignale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangssignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem kann verschiedene Speichermedien in Gestalt magnetischer, Festkörper- und anderer nicht-flüchtiger Medien besitzen, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie der vorteilhaften Ausgestaltungen gespeichert ist. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahrensaspekte verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen und damit sowohl das Fahrzeug als auch die Parksperre bzw. Sperrvorrichtung steuern kann.The previously described control units SE Inv , SE A comprise a digital microprocessor unit (CPU) data-connected to a memory system and a bus system, a working memory (RAM) and a storage means. The CPU is designed to process commands that are implemented as a program stored in a memory system, to detect input signals from the data bus and to output output signals to the data bus. The memory system can have various storage media in the form of magnetic, solid-state and other non-volatile media on which a corresponding computer program for carrying out the method and the advantageous embodiments is stored. The program can be designed in such a way that it embodies or is capable of carrying out the method aspects described here, so that the CPU can carry out the steps of such methods and thus control both the vehicle and the parking lock or locking device.
Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens geeignet ist ein Computerprogramm, welches Programmcode-Mittel aufweist, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche bzw. Verfahrensansprüche durchzuführen, wenn das Programm in der CPU ausgeführt wird.Suitable for carrying out the proposed method is a computer program which has program code means for carrying out all the steps of any of the claims or method claims when the program is executed in the CPU.
Das Computerprogramm kann dabei mit einfachen Mitteln in eine bereits bestehende Ansteuerelektronik eingelesen und verwendet werden, um sowohl das Fahrzeug als auch den Sperraktuator - bzw. die Parksperre bzw. die Sperrvorrichtung - zu steuern.The computer program can be easily read into existing control electronics and used to control both the vehicle and the locking actuator - or the parking lock or locking device.
Hierfür vorgesehen ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der CPU ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann auch als Nachrüstoption in die Ansteuerelektronik integriert werden.For this purpose, a computer program product is provided with program code means stored on a computer-readable data carrier in order to carry out the method according to any of the claims when the computer program product is executed in the CPU. The computer program product can also be integrated into the control electronics as a retrofit option.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.Although exemplary embodiments are explained in the preceding description, it should be noted that a large number of modifications are possible. It should also be noted that the exemplary embodiments are merely examples that are not intended to limit the scope of protection, applications and structure in any way. Rather, the preceding description provides the person skilled in the art with a guide for implementing at least one exemplary embodiment, whereby various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the components described, can be made without departing from the scope of protection as it results from the claims and combinations of features equivalent to these.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102019110384 A1 [0004]DE 102019110384 A1 [0004]
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