用于机动车的线性执行器的可动元件的位置确定制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定用于机动车的线性执行器(1)的可动元件(2)的位置的方法，可动元件(2)能借助线性执行器(1)的线圈(3)的磁场移动，基于线圈(3)的阻抗或导纳的变化来确定可动元件(2)的位置，包括下述步骤：利用预先确定的频率的电交变参量(U50)来调制为移动和/或保持可动元件(2)而输送至线圈(3)的线圈电流；通过在预先确定的频率下测量另外的参量来查明线圈在预先确定频率下的阻抗或导纳；由查明的阻抗或导纳来确定可动元件(2)的位置，以便简化位置的确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车的线性执行器的可动元件的位置确定
本专利技术涉及一种确定用于机动车的线性执行器的可动元件的位置的方法，其中可动元件能借助线性执行器的线圈的磁场移动，基于线圈的阻抗的变化来确定可动元件的位置。本专利技术还涉及一种用于机动车的线性执行器，其包括电线圈；可动元件，所述可动元件能借助线性执行器的线圈的磁场移动；和控制单元，所述控制单元被设计用于基于线圈的阻抗的变化来确定可动元件的位置。
技术介绍
通常，由关于线圈电流——所述线圈电流被输送至线性执行器、例如保持磁体、例如保持磁体的衔铁以移动和/或保持可动元件——和线性执行器的与此成比例的力的知识可以推导出可动元件到达预先给定的位置。然而如果可动元件的运动还受到其它因素的影响，例如可动元件在其中运动的油的、与温度相关的粘度的影响，则施加到线性执行器上的力和因此线圈电流必须匹配于其它因素的影响，以便实现上述情况。例如线圈电流能与温度相关地进行调整。另一种可能性在于，与用于移动和/或保持的线圈的电流相关地确定可动元件的位置。上述情况例如可以通过附加的传感器来实现。然而还存在下述方法，该方法通过线圈的阻抗或电感的变化来测量磁性执行器的衔铁位置。所述方法在此或者基于检测线圈电流的上升或下降的时间常数，或者——如果线圈电流借助脉宽调制来控制——基于通过线圈电流在脉宽调制的频率时的振幅测量电感。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，简化对机动车的线性执行器的可动元件的位置确定。所述目的由两个独立权利要求的主题来实现。有利的实施方式由从属权利要求、附图和附图说明得出。本专利技术提出一种确定用于机动车的线性执行器的可动元件的位置的方法。在此，可动元件能借助线性执行器的线圈的磁场移动。线性执行器和可动元件例如可以是保持磁体和配属的衔铁。基于线圈的阻抗或电感或导纳的变化来确定可动元件相对于线圈的位置。线性执行器和可动元件在此以下述方式构成：可动元件的位置的变化改变了线圈的阻抗或导纳。阻抗和导纳在本专利技术的范围内等效。下面，术语“阻抗”不仅包括阻抗而且还包括导纳。这例如可以通过布置在线圈内的、其材料的导磁率与线圈磁路的其它材料不同的、可变的隙部实现，所述隙部与可动元件相对于线圈的位置或在线圈中的位置相关地改变其尺寸大小。隙部的材料——利用所述材料来填充所述隙部——可以是下述材料、例如空气、油、水等。为了简化位置的确定，首先，为移动和/或保持可动元件而输送至线圈的线圈电流利用恒定的预先确定的频率的电交变参量来调制。所述调制在此可以通过对引起线圈电流的电压叠加或加载与电交变参量相对应的交流电压来实现。在下一个步骤中，在预先确定的频率下通过测量另外的参量、特别是另外的电参量来查明阻抗。除了静态的线圈电流，所述系统可以被加载电交变参量、特别是电压U或电流I。线圈系统根据U/kompl{Z}＝I在预先确定的频率下和必要时其谐波下的电响应以适合的形式被测量，并且例如通过解调转变为另外的参量，其反映了阻抗Z的变化。另外的参量可以是电参量或另外的参量，例如在处理器中以数字的方式执行解调时是处理器内部的变量。如果预先确定的频率的交变参量是交流电压，则例如另外的交变参量可以是与线圈电流成比例的电压的与预先确定的频率的交流电压相对应的份额的振幅。最后，由查明的阻抗——该阻抗在预先给定的频率下存在——来确定可动元件的位置。上述情况例如通过将查明的阻抗与比较值进行比较来实现，所述比较值尤其相应于可动元件的已知的位置。替选地，可以通过确定在衔铁位置和另外的参量之间的转换功能来线性地获取所述位置。首先，其优点在于，不必为确定可动元件的位置而使用附加的传感器。所述方法此外在电路技术方面能非常简单地实现，仅需要较小的计算成本并且对信号处理和信号获取提出了较少的要求。从而可以利用常规的、通常已经用于线性执行器的且必须要存在的或已经集成在线性执行器中硬件元件来实现。此外，所述方法并不需要线性执行器的特殊的几何形状。不需要昂贵的、在磁性方面优化的材料。最后，作为基础的效应非常显著，从而形成的信号、在此阻抗在预先确定的频率时的变化在测量技术方面可以良好地提供。因此，位置确定可以比此前已知的方法更简单地实现。在一种优选的实施方式中规定，所述线性执行器用作锁定装置，其具有作为锁定元件的可动元件。特别是，其可以作为机动车变速器的驻车锁的一部分实现。其优点在于，以特别简单的方式实现锁定装置，该锁定装置符合提高的安全要求，因为能简单地且还在其它难以控制的影响下测试可动元件的位置。上述情况恰恰在用在机动车变速器的驻车锁中时是值得期待的，因为在那里一方面可靠地锁定不可或缺，另一方面与温度、磨损和其它因素相关地由于变速器油的变化的粘度而存在不受控的影响作用于锁定装置。在另一种实施方式中规定，预先确定的频率与线性执行器、即特别是线圈和配属于线圈的磁路的具体实施方式相关地预先给定。在此，线性执行器、即线圈和磁路的几何结构、在磁路及其磁性方面所应用的材料且因此出现的磁损耗对适合地选择预先确定的频率起作用。为了规定预先确定的频率，在此在不同的频率下确定针对可动元件的不同位置的线圈的阻抗间的差别，将具有最大可能的、可动元件的不同位置中的阻抗间的差别——即最大可能的阻抗反差——的频率规定为所述预先确定的频率。这种差别的确定在此可以以实验的方式通过测量来实现，或者也可以以理论的方式通过计算或模拟来实现。在此特别是可以同时考虑其它条件、例如对在配属的控制单元中应用的部件的限制。上述情况具有下述优点，预先确定的频率匹配于线性执行器以及因此线圈磁路的具体实施方式，并且能特别简单且可靠地确定可动元件的位置。在一种特别有利的实施方式中规定，作为交变参量的预先确定的频率选择10Hz到1000Hz、特别是25Hz到200Hz的频率。在此特别优选地，频率在50Hz到150Hz的范围内。其优点在于，在所述频率范围内线圈的阻抗经历特别显著的改变，而在其它频率范围内或者欧姆损耗或交变磁化损失影响阻抗。相应地，与线圈电流成比例的电压与可动元件的位置相关地在这种频率下特别强地变化，从而能容易地确定所述位置。在另一种实施方式中规定，通过交变参量调制线圈电流，以使之变化的值为0.1％到25％、特别是1％和20％、特别优选为5％到15％。如果为线圈的线圈电流输入与预先确定的频率相比为高频的脉宽调制，则这可以通过脉宽调制的也称为占空因数的占空比或者说调制率来进行。其优点在于，在预先确定的交流电压频率下交流电压大到足以简单地查明与线圈电流成比例的电压，然而同时并不会由于该交流电压影响可动元件的保持和/或移动。在一种有利的实施方式中规定，所述另外的参量利用小于1000Hz的采样频率或时间分片、特别是利用小于250Hz的采样频率被调节。尤其是在这种情况下，预先确定的频率选择为低于采样频率的奈奎斯特界限(Nyquist-Grenze)。其优点在于，所述方法例如还能通过调节电路执行，调节电路在有利的且牢固的部件、例如微型控制器中实现。刚好在这种调节电路中通常已经存在这种与高频脉宽调制相比缓慢的采样频率。从而还能特别容易地且成本经济地通过低通滤波过滤掉高频脉宽调制的影响。因此特别是，所述方法可以在必要时已经存在的调节电路中借助简单的软件或硬件调整来实现。在一种优选的实施方式中规定，所述阻抗在预先确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定用于机动车的线性执行器(1)的可动元件(2)的位置的方法，可动元件(2)能借助线性执行器(1)的线圈(3)的磁场移动，基于线圈(3)的阻抗或导纳的变化来确定可动元件(2)的位置，其特征在于下述步骤：‑利用预先确定的频率的电交变参量(U50)来调制为移动和/或保持可动元件(2)而输送至线圈(3)的线圈电流；‑通过在预先确定的频率下测量另外的参量来查明线圈在预先确定频率下的阻抗或导纳；‑由查明的阻抗或导纳来确定可动元件(2)的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.03 DE 102014016189.71.一种确定用于机动车的线性执行器(1)的可动元件(2)的位置的方法，可动元件(2)能借助线性执行器(1)的线圈(3)的磁场移动，基于线圈(3)的阻抗或导纳的变化来确定可动元件(2)的位置，其特征在于下述步骤：-利用预先确定的频率的电交变参量(U50)来调制为移动和/或保持可动元件(2)而输送至线圈(3)的线圈电流；-通过在预先确定的频率下测量另外的参量来查明线圈在预先确定频率下的阻抗或导纳；-由查明的阻抗或导纳来确定可动元件(2)的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性执行器(1)用作锁定装置，其具有作为锁定元件、特别是机动车变速器的驻车锁的一部分的可动元件(2)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，预先确定的频率与线性执行器(1)的具体实施方式相关地通过下述方式给出：在不同的频率下确定针对可动元件(2)的不同位置的线圈(3)的阻抗间的差别，将具有最大可能的、可动元件(2)的不同位置中的阻抗间的差别的频率规定为所述预先确定的频率。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，选择10Hz到1000Hz、特别是25Hz到200Hz、特别优选50Hz到150Hz的频率作为交变参量(U50)的预先确定的频率。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过交变参量(U50)调制线圈电流，以使之变化的值为0.1％到25％、特别是1％到20％、特别优选为5％到15％。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·范达尔，C·J·施洛克曼，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE