DE-102025109807-B3 - Verfahren und Steuereinrichtung zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mittels eines inkrementellen Messsystems für ein Mikromobilitätsfahrzeug

Abstract

Beim Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mittels eines inkrementellen Messsystems für ein Mikromobilitätsfahrzeug wird aus mindestens einem Sensorsignal eines Sensorelementes des inkrementellen Messsystems bei einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit eines Inkrementalelementes des inkrementellen Messsystems mindestens ein Tastverhältnis ermittelt. In Abhängigkeit mindestens eines Vergleiches zwischen dem ermittelten Tastverhältnisses und mindestens einem zuvor definierten Grenzbereichs wird festgelegt, ob für mindestens eine zeitlich nachfolgende Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit des Inkrementalelementes die Drehgeschwindigkeit pro Signalstrecke des Inkrementalelementes oder pro Signalstreckenpaar des Inkrementalelementes ermittelt wird. Das Verfahren ermöglicht bei einer außerhalb eines Toleranzbereiches liegenden Luftspaltweite eine Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mit einer ausreichenden Messgenauigkeit bei einer Halbierung einer Messauflösung. Bei Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mit einer ausreichenden Messgenauigkeit für eine Steuerung eines elektrischen Antriebsmotor des Mikromobilitätsfahrzeug oder eines Antiblockiersystems des Mikromobilitätsfahrzeug können mittels des Verfahrens Fehlsteuerungen verhindert werden. Folglich wird ein Unfallrisiko und ein Verletzungsrisiko eines Fahrers des Mikromobilitätsfahrzeuges minimiert.

Inventors

• Gerhard Freudenthaler

Assignees

• ZF FRIEDRICHSHAFEN AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250314

Claims (13)

1. Verfahren zur Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit (N) mittels mindestens eines inkrementellen Messsystems (IM), wobei das inkrementelle Messsystem (IM) mindestens ein Sensorelement (SE) und mindestens ein Inkrementalelement (IE) umfasst, wobei das Sensorelement (SE) und das Inkrementalelement (IE) über mindestens einen Luftspalt (LT) magnetisch gekoppelt sind, wobei das Inkrementalelement (IE) mindestens ein Signalstreckenpaar (SP) mit mindestens einer ersten Signalstrecke (SH) und mindestens einer zweiten Signalstrecke (SL) umfasst, wobei die erste Signalstrecke (SH) und die zweite Signalstrecke (SL) mindestens eine unterscheidbare magnetische Wirkung auf das Sensorelement (SE) aufweisen, wobei das Sensorelement (SE) bei mindestens einer Drehbewegung mit mindestens einer Drehgeschwindigkeit (N) des Inkrementalelementes (IE) mindestens ein Sensorsignal (SIG) erzeugt, wobei aus dem Sensorsignal (SIG) mindestens ein Tastverhältnis (DT) ermittelt wird, wobei mindestens ein innerhalb eines zuvor definierten Grenzbereichs (GbDT) liegendes Tastverhältnis (DT) mindestens eine innerhalb eines zuvor definierten Toleranzbereiches (TbLW) liegende Luftspaltweite (LW) des Luftspaltes (LT) indiziert, wobei mindestens ein außerhalb des zuvor definierten Grenzbereichs (GbDT) liegendes Tastverhältnis (DT) mindestens eine außerhalb des zuvor definierten Toleranzbereiches (TbLW) liegende Luftspaltweite (LW) des Luftspaltes (LT) indiziert, wobei für mindestens eine zeitlich nachfolgende Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit (N) des Inkrementalelementes (IE) bei mindestens einem innerhalb des zuvor definierten Grenzbereiches (GbDT) liegenden Tastverhältnisses (DT) die Drehgeschwindigkeit (N) pro Signalstrecke (SH, SL) oder bei mindestens einem außerhalb des zuvor definierten Grenzbereiches (GbDT) liegenden Tastverhältnisses (DT) die Drehgeschwindigkeit (N) pro Signalstreckenpaar (SP) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine für menschliche Sinne wahrnehmbare Benachrichtigung (MSG) in Abhängigkeit mindestens eines Vergleiches zwischen mindestens eines Tastverhältnisses (DT) und des zuvor definierten Grenzbereichs (GbDT) erzeugt wird, wobei die Benachrichtigung (MSG) visuell, akustisch oder haptisch oder visuell und akustisch oder visuell und haptisch oder akustisch und haptisch erzeugbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit oder mindestens eine Vorgabe (VG) für mindestens eine Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit (N) pro Signalstecke (SH, SL) oder pro Signalstreckenpaar (SP) in Abhängigkeit mindestens einer Wahlbedingung (CND) festlegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der zuvor definierte Grenzbereich (GbDT) und mindestens eine Vorgabe (VG) für mindestens eine Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit (N) pro Signalstrecke (SH, SL) oder pro Signalstreckenpaar (SP) in mindestens einem Datenspeicher (STO) ablegbar oder abrufbar sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass mindestens eine Luftspaltweite (LW) des Luftspaltes (LT) zwischen dem Sensorelement (SE) und dem Inkrementalelement (IE) in Abhängigkeit mindestens eines Vergleiches zwischen mindestens eines Tastverhältnisses (DT) und des zuvor definierten Grenzbereichs (GbDT) einstellbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das mindestens eine Sensorelement (SE) mindestens als ein Hall-Sensor oder mindestens als ein magnetoresistiver Sensor oder mindestens als ein induktiver Sensor oder mindestens als ein Hall-Sensor und mindestens als ein magnetoresistiver Sensor oder mindestens als ein Hall-Sensor und mindestens als ein induktiver Sensor oder mindestens als ein magnetoresistiver Sensor und mindestens als ein induktiver Sensor ausgebildet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Sensorelement (SE) geeignet ist weichmagnetische Werkstoffe oder hartmagnetische Werkstoffe oder weichmagnetische Werkstoffe und hartmagnetische Werkstoffe zu detektieren.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Inkrementalelement (IE) als mindestens eine Geberscheibe (GS) mit mindestens einem Steg (TH) und mindestens einem Schlitz (TL) ausbildbar ist, wobei der Steg (TH) und Schlitz (TL) nebeneinander radial um eine Mittelachse (MS) der Geberscheibe (GS) angeordnet sind, wobei der Steg (TH) die erste Signalstrecke (SH) und der Schlitz (TL) die zweite Signalstrecke (SL) bildet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das inkrementelle Messsystem (IM) für mindestens eine Ermittlung mindestens einer Drehgeschwindigkeit (N) mindestens eines drehbaren Rades (11,12) eines Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor (EM) verwendet wird, wobei mindestens eine Drehbewegung mit mindestens einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit (N) des Inkrementalelementes (IE) mittels mindestens einer Ansteuerung (C) des elektrischen Antriebsmotors (EM) oder mindestens einer Drehbewegung mit mindestens einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit (N) des Rades (11,12) erzeugbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass die gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit (N) während mindestens einer Fahrt des Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit mindestens einem mit einem Oberflächenkontakt aufweisendem Rad (11,12) oder während mindestens eines Stillstandes des Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit mindestens einem ohne einen Oberflächenkontakt aufweisenden Rad (11,12) einstellbar ist.
10. Steuereinrichtung (EC) für ein Mikromobilitätsfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet , dass mindestens ein elektrischer Antriebsmotor (EM) des Mikromobilitätsfahrzeug (1) oder mindestens ein Sensorelement (SE) des Mikromobilitätsfahrzeug (1) oder mindestens ein elektrischer Antriebsmotor (EM) des Mikromobilitätsfahrzeug (1) und mindestens ein Sensorelement (SE) des Mikromobilitätsfahrzeug (1) signalwirksam verbindbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (EC) Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
11. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung (EC) diese veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
12. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Steuereinrichtung (EC) diese veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
13. Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit mindestens einer Steuereinrichtung (EC) nach Anspruch 10 .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mittels eines inkrementellen Messsystems für ein Mikromobilitätsfahrzeug, eine Steuereinrichtung, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Medium und ein Mikromobilitätsfahrzeug. Zur Ermittlung einer longitudinalen Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges oder zur Steuerung eines Antiblockiersystems eines Fahrzeuges wird eine Drehgeschwindigkeit eines Rades eines Fahrzeuges benötigt. Zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines Rades wird häufig ein inkrementelles Messsystem umfassend mindestens ein Sensorelement und mindestens ein Inkrementalelement verwendet. Das Sensorelement und das Inkrementalelement sind über einen Luftspalt magnetisch gekoppelt. Das Inkrementalelement umfasst mindestens ein Signalstreckenpaar bestehend aus zwei Signalstrecken. Dabei weisen die zwei Signalstrecken eine unterscheidbare magnetische Wirkung auf das Sensorelement auf. Bei einer Drehbewegung des Inkrementalelementes werden die Signalstrecken vom Sensorelement erfasst und erzeugen ein Sensorsignal, wobei aus dem Sensorsignal eine Drehgeschwindigkeit des Inkrementalelementes ermittelbar ist. Eine Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mittels dem Sensorelement und dem Inkrementalelement ist von einer Luftspaltweite des Luftspaltes beinflussbar, weshalb ein zuvor definierter Toleranzbereich der Luftspaltweite des Luftspaltes eingehalten werden muss. Aus diesem Grund ist eine Prüfung der Luftspaltweite des Luftspaltes erforderlich. Die EP 0 955 522 A1 offenbart ein Verfahren und eine Schaltung zur Überprüfung der Luftspaltweite des Luftspaltes zwischen einem Sensorelement und einem Inkrementalelement mittels eines aus dem Sensorelement ermittelten Tastverhältnisses. Dabei indiziert ein innerhalb eines zuvor definierten Grenzbereichs liegendes Tastverhältnisses mindestens eine innerhalb eines zuvor definierten Toleranzbereiches liegende Luftspaltweite des Luftspaltes. Umgekehrt, indiziert ein außerhalb des zuvor definierten Grenzbereichs liegendes Tastverhältnis mindestens eine außerhalb des zuvor definierten Toleranzbereiches liegende Luftspaltweite des Luftspaltes. Bei diesem Verfahren kann somit nur eine Abweichung der Luftspaltweite des Luftspaltes von einem zuvor definierten Toleranzbereich festgestellt werden. Die US 2021 / 0 075 347 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehzahl bei beibehaltener hoher Zeitauflösung sowie eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die dieses Verfahren verwendet. In der Leistungsumwandlungsvorrichtung misst eine Drehzahlberechnungseinheit ein Tastverhältnis von Ausgangsimpulse eines an einem Motor angeschlossenen Encoders und berechnet eine Drehzahl anhand Halbperioden der Ausgangsimpulse, wenn das Tastverhältnis innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um 50 % liegt; liegt das Tastverhältnis außerhalb dieses Bereichs, wird die Drehzahl anhand Vollperioden der Ausgangsimpulse berechnet. Die DE 42 16 142 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Sensors, insbesondere eines Sensors, der sich in einem bestimmten Abstand zu einem sich periodisch bewegenden Teil befindet, wobei der Abstand gemessen und elektronisch ausgewertet wird. Die US 5 608 277 A offenbart einen an einer Maschinenwelle befestigten Drehimpulsgenerator mit einem periodischen Impulsgenerierungsmuster versehenden Rotor und einem Statorgehäuse mit einer Sensorbaugruppe mit Sensor, der eine Drehzahl des Rotors erfasst. Dabei ist der Sensor durch einen Sensorspalt radial vom Rotor beabstandet ist. Der Sensor ist kann zwischen Kontaktposition (am Rotor) und zurückgezogener Position bewegt werden, um den Sensorspalt einzustellen. Die DE 10 2010 045 952 A1 offenbart ein Sensorsystem zur Drehzahlmessung eines drehbaren Maschinenelementes, insbesondere einer Radnabe, aufweisend einen Signalgeber, einen ersten und einen zweiten Sensor, wobei der Signalgeber mit dem drehbaren Maschinenelement gekoppelt und zu dessen Drehachse konzentrisch angeordnet ist und in Umfangsrichtung alternierende Informationsbereiche zweiter unterschiedlicher Sorten aufweist. Ferner wird ein Verfahren zur Drehzahlmessung mittels zwei Sensoren offenbart. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mit einer ausreichenden Messgenauigkeit mittels eines inkrementellen Messsystems auch bei einer außerhalb eines zuvor definierten Toleranzbereiches liegende Luftspaltweite eines Luftspaltes beim inkrementellen Messsystem sowie eine Anwendung dieses Verfahrens in einem Mikromobilitätsfahrzeug bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mittels eines inkrementellen Messsystems mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 11, ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen nach Anspruch 12 sowie ein Mikromobilitätsfahrzeug mit den M