DE102022100482A1 - Method for determining a change in position of a component mechanically coupled to an electric motor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils, welches über ein Getriebe mit einem Rotor eines Elektromotors mechanisch gekoppelt ist, sowie einen Stellantrieb mit einem Elektromotor, einem beweglich gelagerten Bauteil und einem Getriebe. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Stellungsänderung des Rotors sowie das Bestimmen mindestens einer Einflussgröße, die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes beeinflusst. Anhand der mindestens einen Einflussgröße wird ein Korrekturparameter, der eine Abweichung zwischen einer Ist-Stellungsänderung und einer Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils charakterisiert, bestimmt. Die Soll-Stellungsänderung ist die Stellungsänderung des beweglichen Bauteils, die aufgrund der Stellungsänderung des Rotors ohne Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes zu erwarten ist. Die Ist-Stellungsänderung ist die Stellungsänderung des beweglichen Bauteils, die aufgrund der Stellungsänderung des Rotors unter Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes zu erwarten ist.

The invention relates to a method for determining a change in position of a movably mounted component which is mechanically coupled via a gear to a rotor of an electric motor, and an actuator with an electric motor, a movably mounted component and a gear. The method includes determining a change in position of the rotor and determining at least one influencing variable that influences a strain and/or backlash in the transmission. A correction parameter, which characterizes a deviation between an actual change in position and a desired change in position of the movably mounted component, is determined on the basis of the at least one influencing variable. The setpoint change in position is the change in position of the moving component that is to be expected due to the change in position of the rotor without taking into account the tension and/or the backlash of the gearing. The actual change in position is the change in position of the moving component that is to be expected due to the change in position of the rotor, taking into account the tension and/or the backlash of the transmission.

Description

GEBIETAREA

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils, welches über ein Getriebe mit einem Rotor eines Elektromotors mechanisch gekoppelt ist, sowie einen Stellantrieb mit einem Elektromotor, einem beweglich gelagerten Bauteil und einem Getriebe.The invention relates to a method for determining a change in position of a movably mounted component which is mechanically coupled via a gear to a rotor of an electric motor, and an actuator with an electric motor, a movably mounted component and a gear.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Stellantriebe mit elektrischen Kleinmotoren wie beispielsweise bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) kommen unter anderem im Automobilbereich und in der Automatisierungstechnik zur Anwendung, zum Beispiel als Antrieb für Stellglieder wie Klappen oder Ventile, beispielsweise Kugel- oder Nadelventile. Zur Steuerung und Überwachung können solche Stellantriebe mit Sensoren ausgestattet sein, um Parameter wie die Rotorstellung, die Rotordrehzahl oder die Stellung eines mit dem Rotor gekoppelten Stellglieds zu bestimmen.Actuators with small electric motors such as brushless direct current motors (BLDC motors) are used, among other things, in the automotive sector and in automation technology, for example as a drive for actuators such as flaps or valves, for example ball or needle valves. Such actuators can be equipped with sensors for control and monitoring in order to determine parameters such as the rotor position, the rotor speed or the position of an actuator coupled to the rotor.

Ein Stellantrieb kann einen Positionssensor aufweisen, der an einem beweglich gelagerten Bauteil des Stellantriebs, wie einem Rotor, einem Abtriebsrad oder einem Zwischenrad eines Getriebes, angeordnet ist. Beispielsweise kann der Stellantrieb einen magnetischen Sensor wie einen Hall-Sensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Stärke und/oder Richtung eines Magnetfelds zu messen. Auf dem beweglich gelagerten Element, z.B. auf dem Abtriebsrad, kann ein Magnet angebracht sein. Der Hall-Sensor kann in der Nähe des Abtriebsrads angeordnet sein, um das von dem Magneten erzeugte Magnetfeld zu messen. Wird das Abtriebsrad bewegt, ändert sich das Magnetfeld am Ort des Sensors. Anhand des gemessenen Magnetfelds kann somit die Drehwinkelstellung des Abtriebsrads sowie gegebenenfalls die Stellung eines mit dem Abtriebsrad gekoppelten Stellglieds ermittelt werden. Ebenso sind magnetoresistive Sensoren wie beispielsweise AMR-Sensoren, die auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt (AMR-Effekt) basieren, möglich. Ein Stellantrieb mit einem an einem Abtriebsrad angeordneten magnetischen Positionssensor ist beispielsweise aus der WO 2018/060630 A1 bekannt.An actuator can have a position sensor which is arranged on a movably mounted component of the actuator, such as a rotor, an output wheel or an intermediate wheel of a transmission. For example, the actuator can have a magnetic sensor, such as a Hall sensor, which is set up to measure a strength and/or direction of a magnetic field. A magnet can be attached to the movably mounted element, for example on the driven wheel. The Hall sensor can be placed near the driven gear to measure the magnetic field generated by the magnet. If the driven wheel is moved, the magnetic field at the sensor location changes. Based on the measured magnetic field, the angular position of the driven wheel and, if necessary, the position of an actuator coupled to the driven wheel can thus be determined. Magnetoresistive sensors such as AMR sensors based on the anisotropic magnetoresistive effect (AMR effect) are also possible. An actuator with a driven wheel arranged on a magnetic position sensor is, for example, from WO 2018/060630 A1 known.

Basierend auf der mittels des Positionssensors bestimmten Drehwinkelstellung des Abtriebsrads kann eine Bewegung des Stellglieds gesteuert werden. Insbesondere bei Stellantrieben mit kompakter Bauweise ist der für die Anordnung des Positionssensors zur Verfügung stehende Platz allerdings in der Regel begrenzt und es besteht meist ein erheblicher Kostendruck. Daher kann ein Kompromiss im Hinblick auf die erreichbare Genauigkeit bei der Bestimmung der Drehwinkelstellung des Abtriebsrads und damit bei der Bewegung des Stellglieds erforderlich sein. Eine indirekte Bestimmung der Drehwinkelstellung des Abtriebsrads wiederum, beispielsweise anhand eines Antriebssignals für den Elektromotor, kann zwar theoretisch eine höhere Genauigkeit erlauben, die aber in der Praxis zum Beispiel aufgrund einer Verspannung oder eines Spiels in dem Getriebe des Stellantriebs im Allgemeinen nicht erreicht werden kann.A movement of the actuator can be controlled based on the rotational angle position of the driven wheel determined by means of the position sensor. However, particularly in the case of actuators with a compact design, the space available for arranging the position sensor is usually limited and there is usually considerable cost pressure. Therefore, a compromise may be necessary with regard to the accuracy that can be achieved when determining the angular position of the output wheel and thus when moving the actuator. Indirect determination of the rotational angle position of the driven wheel, for example using a drive signal for the electric motor, can theoretically allow greater accuracy, but this cannot generally be achieved in practice, for example due to tension or play in the actuator transmission.

ÜBERBLICKOVERVIEW

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung einer Stellung eines mit einem Stellantrieb mechanisch gekoppelten Stellglieds anzugeben, mit dem insbesondere bei Stellantrieben mit kompakter Bauweise die Genauigkeit bei der Bewegung des Stellglieds verbessert werden kann.It is therefore an object of the invention to specify a method for determining a position of an actuator mechanically coupled to an actuator, with which the accuracy during the movement of the actuator can be improved, particularly in actuators with a compact design.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a method for determining a change in position of a movably mounted component having the features of claim 1 and an actuator having the features of claim 18 . Developments of the invention are specified in the dependent claims.

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils, welches über ein Getriebe mit einem Rotor eines Elektromotors mechanisch gekoppelt ist, vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Stellungsänderung des Rotors sowie das Bestimmen mindestens einer Einflussgröße, die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes beeinflusst. Anhand der mindestens einen Einflussgröße wird ein Korrekturparameter, der eine Abweichung zwischen einer Ist-Stellungsänderung und einer Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils charakterisiert, bestimmt. Die Soll-Stellungsänderung ist die Stellungsänderung des beweglichen Bauteils, die aufgrund der Stellungsänderung des Rotors ohne Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes zu erwarten ist. Die Ist-Stellungsänderung ist die Stellungsänderung des beweglichen Bauteils, die aufgrund der Stellungsänderung des Rotors unter Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes zu erwarten ist.A method for determining a change in position of a movably mounted component, which is mechanically coupled to a rotor of an electric motor via a gear, is provided. The method includes determining a change in position of the rotor and determining at least one influencing variable that influences a strain and/or backlash in the transmission. A correction parameter, which characterizes a deviation between an actual change in position and a desired change in position of the movably mounted component, is determined on the basis of the at least one influencing variable. The setpoint change in position is the change in position of the moving component that is to be expected due to the change in position of the rotor without taking into account the tension and/or the backlash of the gearing. The actual change in position is the change in position of the movable component, which is due to the position change change of the rotor is to be expected taking into account the tension and/or the backlash of the gearbox.

Das beweglich gelagerte Bauteil kann beispielsweise ein drehbar gelagertes Bauteil wie ein Zahnrad sein, wobei eine Stellungsänderung des drehbar gelagerten Bauteils zum Beispiel eine Drehung um eine Drehachse sein kann und durch einen Drehwinkel Δφ um die Drehachse charakterisiert sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann das beweglich gelagerte Bauteil auch ein linear beweglich gelagertes Bauteil sein, wobei eine Stellungsänderung des linear beweglich gelagerten Bauteils zum Beispiel eine lineare Bewegung entlang einer Bewegungsrichtung sein kann und durch eine Strecke ΔL entlang der Bewegungsrichtung charakterisiert sein kann.The movably mounted component can be, for example, a rotatably mounted component such as a gear wheel, wherein a change in position of the rotatably mounted component can be, for example, a rotation about an axis of rotation and can be characterized by an angle of rotation Δφ about the axis of rotation. Alternatively or additionally, the movably mounted component can also be a linearly movably mounted component, wherein a change in position of the linearly movably mounted component can be, for example, a linear movement along a direction of movement and can be characterized by a distance ΔL along the direction of movement.

Das beweglich gelagerte Bauteil kann insbesondere ein Bauteil eines Stellantriebs, zum Beispiel ein Abtriebsrad, oder ein mit einem Stellantrieb mechanisch gekoppeltes Bauteil, zum Beispiel ein Stellglied, sein. Das beweglich gelagerte Bauteil, das Getriebe, der Rotor und/oder der Elektromotor können beispielsweise wie unten für den erfindungsgemäßen Stellantrieb beschrieben ausgebildet sein.The movably mounted component can in particular be a component of an actuator, for example a driven wheel, or a component mechanically coupled to an actuator, for example an actuator. The movably mounted component, the gear, the rotor and/or the electric motor can be designed, for example, as described below for the actuator according to the invention.

Die Stellungsänderung des Rotors kann beispielsweise anhand eines Steuersignals für den Elektromotor, zum Beispiel eines Steuersignals für eine Steuereinheit des Stellantriebs, bestimmt werden. Das Steuersignal kann einen Verfahrweg für den Rotor oder für ein mit dem Rotor mechanisch gekoppeltes Element, z.B. das beweglich gelagerte Element und/oder ein Stellglied, vorgeben. Alternativ kann die Stellungsänderung des Rotors auch mittels eines Positionssensor gemessen werden, zum Beispiel mittels eines Magnetfeldsensor und/oder durch Messung eines Stroms oder einer Spannung an dem Elektromotor. Die Stellungsänderung des Rotors kann beispielsweise einen Drehwinkel bzw. eine Anzahl von Umdrehungen des Rotors und/oder einen Anzahl von Schritten, insbesondere Kommutierungsschritten, des Elektromotors angeben.The change in position of the rotor can be determined, for example, using a control signal for the electric motor, for example a control signal for a control unit of the actuator. The control signal can specify a travel path for the rotor or for an element mechanically coupled to the rotor, e.g. the movably mounted element and/or an actuator. Alternatively, the change in position of the rotor can also be measured using a position sensor, for example using a magnetic field sensor and/or by measuring a current or a voltage at the electric motor. The change in position of the rotor can indicate, for example, an angle of rotation or a number of revolutions of the rotor and/or a number of steps, in particular commutation steps, of the electric motor.

Die mindestens eine Einflussgröße kann durch eine Messung bestimmt werden, beispielsweise mittels eines entsprechenden Sensors. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Einflussgröße auch anderweitig bestimmt werden, beispielsweise aus einem Speicher ausgelesen werden und/oder anhand eines Steuersignals für den Elektromotor ermittelt werden. Die mindestens eine Einflussgröße kann eine oder mehrere Größen umfassen, deren Änderung zu einer Änderung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes führt. Die mindestens eine Einflussgröße kann beispielsweise eine Temperatur, ein Drehmoment, einen Verfahrweg des Rotors und/oder des beweglich gelagerten Bauteils und/oder einen Verschleiß und/oder eine Materialermüdung des Getriebes charakterisieren. Die mindestens eine Einflussgröße kann eine oder mehrere Einflussgrößen umfassen, die jeweils eine der voranstehend genannten Größen sind (zum Beispiel eine Temperatur) oder in einem funktionalen Zusammenhang mit einer dieser Größen stehen, insbesondere proportional zu einer dieser Größen sind (zum Beispiel ein temperaturabhängiger Widerstand eines Thermistors).The at least one influencing variable can be determined by a measurement, for example using a corresponding sensor. Alternatively or additionally, the at least one influencing variable can also be determined in some other way, for example read out from a memory and/or determined using a control signal for the electric motor. The at least one influencing variable can include one or more variables whose change leads to a change in the tension and/or the backlash of the transmission. The at least one influencing variable can characterize, for example, a temperature, a torque, a travel path of the rotor and/or the movably mounted component and/or wear and/or material fatigue of the transmission. The at least one influencing variable can include one or more influencing variables, each of which is one of the above variables (e.g. a temperature) or is functionally related to one of these variables, in particular proportional to one of these variables (for example a temperature-dependent resistance of a thermistors).

Die von der mindestens einen Einflussgröße charakterisierte Temperatur kann zum Beispiel eine Temperatur des Getriebes und/oder eine Temperatur in der Umgebung des Getriebes, beispielsweise in einem Gehäuse eines Stellantriebs, sein. Die Temperatur kann mittels eines Temperatursensors bestimmt werden, beispielsweise wie unten für den erfindungsgemäßen Stellantrieb ausgeführt. Eine Änderung der Temperatur kann zu einer Größenänderung (z.B. einer Ausdehnung), einer Verformung und/oder einer Änderung der Plastizität (z.B. einem Aufweichen) von Komponenten des Getriebes führen.The temperature characterized by the at least one influencing variable can be, for example, a temperature of the transmission and/or a temperature in the vicinity of the transmission, for example in a housing of an actuator. The temperature can be determined by means of a temperature sensor, for example as explained below for the actuator according to the invention. A change in temperature can result in a change in size (e.g., expansion), deformation, and/or a change in plasticity (e.g., softening) of components of the transmission.

Das von der mindestens einen Einflussgröße charakterisierte Drehmoment kann beispielsweise ein von dem Rotor erzeugtes Drehmoment, ein an einem Element des Getriebes anliegendes Drehmoment und/oder ein an dem beweglich gelagerte Bauteil anliegendes Drehmoment sein. Das Drehmoment kann beispielsweise anhand eines elektrischen Signals in dem Elektromotor, zum Beispiel eines Motorstroms, anhand einer Kraft, die auf das entsprechende Element wirkt, und/oder anhand einer von dem entsprechenden Element angetriebenen Last bestimmt werden. Durch das Anlegen eines Drehmoments an das Getriebe kann eine Verspannung in dem Getriebe aufgebaut werden, zum Beispiel durch zwischen Komponenten des Getriebes wirkenden Kräfte.The torque characterized by the at least one influencing variable can be, for example, a torque generated by the rotor, a torque applied to an element of the transmission and/or a torque applied to the movably mounted component. The torque can be determined for example based on an electrical signal in the electric motor, for example a motor current, based on a force acting on the corresponding element and/or based on a load driven by the corresponding element. By applying a torque to the transmission, a tension can be built up in the transmission, for example due to forces acting between components of the transmission.

Der von der mindestens einen Einflussgröße charakterisierte Verfahrweg des Rotors und/oder des beweglichen Bauteils kann beispielsweise eine Stellungsänderung des entsprechenden Elements sein, insbesondere die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte Stellungsänderung des Rotors und/oder die Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils. Der Verfahrweg kann beispielsweise anhand eines Steuersignals für den Elektromotor bestimmt werden. Abhängig von dem Verfahrweg kann bei einer Bewegung beispielsweise eine unterschiedlich große Verspannung in dem Getriebe hervorgerufen werden und/oder das Getriebespiel ganz oder teilweise durchlaufen werden.The travel path of the rotor and/or the movable component characterized by the at least one influencing variable can be, for example, a change in position of the corresponding element, in particular the change in position of the rotor determined using the method according to the invention and/or the target change in position of the movably mounted component. The travel path can be determined, for example, using a control signal for the electric motor. Depending on the traverse path a movement, for example, a different amount of tension in the transmission are caused and / or the gear backlash are completely or partially run through.

Der Verschleiß und/oder die Materialermüdung des Getriebes können beispielsweise durch einen Verschleißparameter wie etwa ein Alter des Getriebes, eine Betriebsdauer des Getriebes und/oder einen kumulierten Gesamtverfahrweg des Rotors und/oder des beweglich gelagerten Bauteils charakterisiert werden. Die entsprechenden Größen können zum Beispiel von einer Steuereinheit für den Elektromotor aufgezeichnet und/oder gespeichert werden. Ein Verschleiß des Getriebes kann beispielsweise zu einem größeren Spiel in dem Getriebe und/oder zu einer Änderung der Verspannung verführen. Ebenso können zur Charakterisierung des Verschleiß und/oder der Materialermüdung auch die Dauer und die Häufigkeit unterschiedlicher Belastungsintensitäten, sowie eine Ausprägung der Belastungsintensitäten oder ein Belastungsprofil, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Belastungsprofil in Abhängigkeit des Verlaufs des bereitgestellten Drehmomentes über der Zeit, oder in Abhängigkeit anwendungsspezifischer Drehmomentprofile, sogenannter Missionsprofile, zur Charakterisierung erstellt und verwendet werden.The wear and/or material fatigue of the transmission can be characterized, for example, by a wear parameter such as the age of the transmission, the operating time of the transmission and/or a cumulative total travel of the rotor and/or the movably mounted component. The corresponding variables can be recorded and/or stored, for example, by a control unit for the electric motor. Gear wear and tear can lead, for example, to greater play in the gear and/or to a change in the tension. Likewise, the duration and frequency of different load intensities, as well as a manifestation of the load intensities or a load profile, can also be used to characterize the wear and/or material fatigue. For example, a load profile can be created and used for characterization as a function of the progression of the torque provided over time, or as a function of application-specific torque profiles, so-called mission profiles.

Zur Identifikation relevanter Einflussgrößen und/oder zur Bestimmung ihres Einflusses auf die Verspannung des Getriebes, das Spiel des Getriebes und/oder die Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils kann der Stellantrieb beispielsweise in einer Messvorrichtung betrieben werden. Die Messvorrichtung kann insbesondere eine Bremse, wie eine Magnetpulverbremse, und/oder einen Drehgeber umfassen. Die Bremse und/oder der Drehgeber können beispielsweise mit dem Abtrieb des Stellantriebs gekoppelt werden, beispielsweise über eine gemeinsame Welle. Mittels der Bremse kann eine am Stellantrieb anliegende Last simuliert werde. Ferner kann die Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, verschiedene Umgebungstemperaturen einzustellen. Somit kann über Testreihen ein Kennfeld der Änderung der Stellung des beweglich gelagerten Bauteils, beispielsweise seiner Drehwinkelstellung, für verschiedene Temperaturen und Lasten (Drehmomente) ermittelt werden. Die Änderung der Stellung kann insbesondere mit einer Soll-Stellungsänderung verglichen werden. Auf Basis der Abweichung der gemessenen Änderungen der Stellungen von der Soll-Stellungsänderung kann somit eine Korrekturfunktion ermittelt und/oder parametrisiert werden.The actuator can be operated in a measuring device, for example, to identify relevant influencing variables and/or to determine their influence on the tension of the transmission, the play in the transmission and/or the deviation between the actual and the desired position change of the movably mounted component. The measuring device can in particular include a brake, such as a magnetic particle brake, and/or a rotary encoder. The brake and/or the rotary encoder can, for example, be coupled to the output of the actuator, for example via a common shaft. A load applied to the actuator can be simulated by means of the brake. Furthermore, the measuring device can be set up to set different ambient temperatures. A characteristic diagram of the change in the position of the movably mounted component, for example its rotational angle position, can thus be determined for different temperatures and loads (torques) via test series. The change in position can in particular be compared with a setpoint change in position. A correction function can thus be determined and/or parameterized on the basis of the deviation of the measured changes in the positions from the setpoint change in position.

Beim Verwenden einer Magnetpulverbremse kann über die Stromstärke, mit welcher die Bremse betrieben wird, das auf das Abtriebsrad wirkende Drehmoment/Bremsmoment bestimmt werden. Der Drehgeber kann beispielsweise eine Genauigkeit im Bereich von 0.1° bis 1° aufweisen. Somit kann eine hochpräzise Ermittlung des Kennfeldes erfolgen, das insbesondere mit einer höheren Genauigkeit ermittelt werden kann, als es mit Positionssensoren typischer Stellantriebe möglich ist.When using a magnetic particle brake, the torque/braking torque acting on the driven wheel can be determined via the current strength with which the brake is operated. The rotary encoder can have an accuracy in the range of 0.1° to 1°, for example. Thus, a high-precision determination of the characteristics map can take place, which can be determined in particular with a higher level of accuracy than is possible with position sensors of typical actuators.

Die Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils kann beispielsweise diejenige Stellungsänderung sein, die aufgrund der Stellungsänderung des Rotors unter Berücksichtigung einer Über- oder Untersetzung des Getriebes zu erwarten ist. Die Soll-Stellungsänderung kann zum Beispiel die mit einem Über- bzw. Untersetzungsverhältnis des Getriebes multiplizierte Stellungsänderung des Rotors sein.The setpoint change in position of the movably mounted component can be, for example, that change in position that is to be expected on the basis of the change in position of the rotor, taking into account a step-up or step-down of the transmission. The setpoint change in position can be, for example, the change in position of the rotor multiplied by a transmission or reduction ratio of the transmission.

Die Bestimmung des Korrekturparameters, der die Abweichung zwischen der Ist- und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils charakterisiert, kann eine Bestimmung der Soll-Stellungsänderung umfassen, beispielsweise anhand eines Steuersignals. Das Steuersignal kann eine Stellungsänderung für das beweglich gelagerte Bauteil und/oder ein damit mechanisch gekoppeltes Bauteil, z.B. ein Stellglied, vorgeben und zum Beispiel von einer Steuereinheit eines Stellantriebs empfangen werden. In manchen Ausführungsformen kann die Stellungsänderung des Rotors anhand der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils bestimmt werden, beispielsweise durch Umrechnung unter Berücksichtigung der Über- bzw. Untersetzung des Getriebes. In anderen Ausführungsformen kann die Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils umgekehrt auch anhand der Stellungsänderung des Rotors bestimmt werden, wobei die Stellungsänderung des Rotors beispielsweise durch das Steuersignal vorgegeben oder mittels eines Positionssensors gemessen wird.The determination of the correction parameter, which characterizes the deviation between the actual and the setpoint change in position of the movably mounted component, can include a determination of the setpoint change in position, for example using a control signal. The control signal can specify a change in position for the movably mounted component and/or a component mechanically coupled thereto, e.g. an actuator, and can be received, for example, by a control unit of an actuator. In some embodiments, the change in position of the rotor can be determined on the basis of the desired change in position of the movably mounted component, for example by conversion taking into account the step-up or step-down of the gearing. Conversely, in other embodiments, the setpoint change in position of the movably mounted component can also be determined based on the change in position of the rotor, the change in position of the rotor being specified, for example, by the control signal or measured using a position sensor.

Die Ist-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils kann eine tatsächliche Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils sein, die bei der Stellungsänderung des Rotors tatsächlich auftritt. Aufgrund der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes kann die Ist-Stellungsänderung von der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils abweichen und insbesondere kleiner als die Soll-Stellungsänderung sein. Anhand der mindestens einen Einflussgröße, welche die Verspannung und/oder das Spiel des Getriebes beeinflusst, kann die Abweichung abgeschätzt werden, d.h. ein Schätzwert für die Ist-Stellungsänderung ermittelt werden.The actual change in position of the movably mounted component can be an actual change in position of the movably mounted component, which actually occurs when the rotor changes its position. Due to the tension and/or play of the transmission, the actual change in position can deviate from the desired change in position of the movably mounted component and, in particular, be smaller than the desired change in position. The deviation can be estimated, i.e. an estimated value for the actual position change can be determined on the basis of the at least one influencing variable which influences the tension and/or the play of the transmission.

Der Korrekturparameter kann die Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils oder eine mit dieser Abweichung zusammenhängende Größe quantifizieren. Insbesondere kann der Korrekturparameter die Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils sein, d.h. das Verfahren kann das Bestimmen der Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils anhand der mindestens einen Einflussgröße umfassen.The correction parameter can quantify the deviation between the actual change in position and the desired change in position of the movably mounted component or a variable associated with this deviation. In particular, the correction parameter can be the deviation between the actual change in position and the target change in position of the movably mounted component, ie the method can include determining the deviation between the actual change in position and the target change in position of the movably mounted component using the at least one influencing variable .

In manchen Ausführungsformen kann anstelle oder zusätzlich zu der Bestimmung der Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils auch eine anhand der Abweichung korrigierte Stellungsänderung für den Rotor und/oder für das beweglich gelagerte Bauteil als Korrekturparameter bestimmt werden, zum Beispiel indem eine unter Berücksichtigung der Abweichung korrigierte Zielstellung für das betreffende Element bestimmt wird. Anders ausgedrückt kann die Abweichung in manchen Ausgestaltung nicht explizit quantifiziert werden, sondern lediglich indirekt in eine Bestimmung einer um die Abweichung korrigierten Stellungsänderung oder Zielstellung einfließen. Die folgenden Ausführungen zur Bestimmung der Abweichung lassen sich somit entsprechend auf die Bestimmung der anhand der Abweichung korrigierten Stellungsänderung oder Zielstellung übertragen.In some embodiments, instead of or in addition to determining the deviation between the actual change in position and the target change in position of the movably mounted component, a change in position for the rotor and/or for the movably mounted component that has been corrected based on the deviation can also be determined as a correction parameter, e.g Example in which a target position corrected taking into account the deviation is determined for the element in question. To put it another way, the deviation cannot be explicitly quantified in some configurations, but can only flow indirectly into a determination of a position change or target position corrected by the deviation. The following explanations for determining the deviation can thus be transferred accordingly to the determination of the position change or target position corrected on the basis of the deviation.

Vorzugsweise wird der Korrekturparameter, zum Beispiel die Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils, mittels eines mathematischen Modells bestimmt, welches den Korrekturparameter als Funktion der mindestens einen Einflussgröße beschreibt. In anderen Worten stellt das mathematische Modell einen funktionalen Zusammenhang zwischen der mindestens einen Einflussgröße (x₁, x₂, x₃, ...) als unabhängiger Variable/Eingangsgröße und dem Korrekturparameter δ als abhängiger Variable/Ausgangsgröße her, δ = f(x₁, x₂, x₃, ...). Somit ermöglicht das mathematische Modell eine Berechnung des Korrekturparameters ausgehend von der mindestens einen Einflussgröße.The correction parameter, for example the deviation between the actual position change and the desired position change of the movably mounted component, is preferably determined using a mathematical model which describes the correction parameter as a function of the at least one influencing variable. In other words, the mathematical model establishes a functional relationship between the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ , ...) as an independent variable/input variable and the correction parameter δ as a dependent variable/output variable, δ = f(x ₁ , _x2 , _x3 , ...). The mathematical model thus enables the correction parameter to be calculated on the basis of the at least one influencing variable.

Das mathematische Modell kann Änderungen der mindestens einen Einflussgröße (δx₁, δx₂, δx₃, ...) in verschiedenen Ordnungen berücksichtigen, beispielsweise in erster Ordnung (lineare Abhängigkeit, z.B. δx₁), in zweiter Ordnung (quadratische Abhängigkeit, z.B. (δx₁)²), in dritter Ordnung (z.B. (δx₁)³) und so weiter. Das mathematische Modell kann eine Taylorentwicklung des Korrekturparameters, zum Beispiel der Abweichung, in der mindestens einen Einflussgröße um einen Referenzpunkt (x₁ ⁽⁰⁾, ...) mit δx₁ = x₁ - x₁ ⁽⁰⁾ sein.The mathematical model can take into account changes in the at least one influencing variable (δx ₁ , δx ₂ , δx ₃ , ...) in different orders, for example in the first order (linear dependency, e.g. δx ₁ ), in the second order (quadratic dependency, e.g. ( δx ₁ ) ² ), in third order (e.g. (δx ₁ ) ³ ), and so on. The mathematical model can be a Taylor development of the correction parameter, for example the deviation, in the at least one influencing variable around a reference point (x ₁ ⁽⁰⁾ , . . . ) with δx ₁ =x ₁ −x ₁ ⁽⁰⁾ .

Die mindestens eine Einflussgröße kann beispielsweise eine erste Einflussgröße x₁ umfassen und das mathematische Modell kann eine Änderung der ersten Einflussgröße x₁ in erster Ordnung, vorzugsweise in erster und zweiter Ordnung berücksichtigen. In manchen Ausführungsformen kann das mathematische Modell zusätzlich auch eine Änderung der ersten Einflussgröße x₁ in höheren Ordnungen berücksichtigen, z.B. in dritter, vierter und/oder fünfter Ordnung. Die erste Einflussgröße kann beispielsweise eine Temperatur charakterisieren. Die Temperatur kann einen besonders großen und/oder einen besonders nicht-linearen Einfluss auf die Verspannung und/oder das Spiel des Getriebes haben. Entsprechend kann es vorteilhaft sein, Änderungen der Temperatur auch in höheren Ordnungen zu berücksichtigen.The at least one influencing variable can include a first influencing variable x ₁ , for example, and the mathematical model can take into account a change in the first influencing variable x ₁ of the first order, preferably of the first and second order. In some embodiments, the mathematical model can also take into account a change in the first influencing variable x ₁ in higher orders, for example in the third, fourth and/or fifth order. The first influencing variable can characterize a temperature, for example. The temperature can have a particularly large and/or a particularly non-linear influence on the tension and/or the backlash of the transmission. Accordingly, it can be advantageous to also consider changes in temperature in higher orders.

Die mindestens eine Einflussgröße kann weiterhin eine zweite Einflussgröße x₂ umfassen. Das mathematische Modell kann eine Änderung der zweiten Einflussgröße zum Beispiel in erster Ordnung, vorzugsweise in erster und zweiter Ordnung berücksichtigen. In manchen Ausführungsformen kann das mathematische Modell zusätzlich auch eine Änderung der zweiten Einflussgröße in höheren Ordnungen berücksichtigen, z.B. in dritter, vierter und/oder fünfter Ordnung. In manchen Ausführungsformen kann das mathematische Modell eine Änderung der zweiten Einflussgröße lediglich bis zu einer geringeren Ordnung als eine Änderung der ersten Einflussgröße berücksichtigen. In einem Beispiel berücksichtigt das mathematische Modell eine Änderung der ersten Einflussgröße in erster, zweiter und dritter Ordnung sowie eine Änderung der zweiten Einflussgröße in erster und zweiter Ordnung. Die zweite Einflussgröße kann beispielsweise ein Drehmoment oder einen Verfahrweg charakterisieren. Das Drehmoment und/oder der Verfahrweg können einen kleineren und/oder einen lineareren Einfluss auf die Verspannung und/oder das Spiel des Getriebes als die Temperatur haben. Entsprechend kann es ausreichend sein, Änderungen des Drehmoment und/oder des Verfahrwegs lediglich in niedrigeren Ordnungen zu berücksichtigen.The at least one influencing variable can also include a second influencing variable _x2 . The mathematical model can take into account a change in the second influencing variable, for example in the first order, preferably in the first and second order. In some embodiments, the mathematical model can also take into account a change in the second influencing variable in higher orders, for example in the third, fourth and/or fifth order. In some embodiments, the mathematical model can only take into account a change in the second influencing variable up to a lower order than a change in the first influencing variable. In one example, the mathematical model accounts for a first, second, and third order change in the first predictor and a first and second order change in the second predictor. The second influencing variable can, for example, characterize a torque or a travel distance. Torque and/or travel may have a smaller and/or more linear impact on gear set-up and/or backlash than temperature. Accordingly, it may be sufficient to consider changes in torque and/or travel only in lower orders.

In manchen Ausgestaltungen kann die mindestens eine Einflussgröße weiterhin eine dritte Einflussgröße x₃ umfassen. Das mathematische Modell kann eine Änderung der dritten Einflussgröße in erster Ordnung, vorzugsweise in erster und zweiter Ordnung berücksichtigen. In manchen Ausführungsformen kann das mathematische Modell zusätzlich auch eine Änderung der dritten Einflussgröße in höheren Ordnungen berücksichtigen, z.B. in dritter, vierter und/oder fünfter Ordnung. In manchen Ausführungsformen kann das mathematische Modell eine Änderung der dritten Einflussgröße lediglich bis zu einer geringeren Ordnung als eine Änderung der ersten Einflussgröße und/oder eine Änderung der zweiten Einflussgröße berücksichtigen. In einem Beispiel charakterisiert die zweite Einflussgröße ein Drehmoment und die dritte Einflussgröße einen Verfahrweg.In some configurations, the at least one influencing variable can also include a third influencing variable x ₃ . The mathematical model can take into account a change in the third influencing variable of the first order, preferably of the first and second order. In some embodiments, the mathematical model can also change the third influencing variable in higher orders take into account, eg in the third, fourth and/or fifth order. In some embodiments, the mathematical model can only take into account a change in the third influencing variable up to a lower order than a change in the first influencing variable and/or a change in the second influencing variable. In one example, the second influencing variable characterizes a torque and the third influencing variable characterizes a travel distance.

Das mathematische Modell kann Mischterme umfassen, die von einer Änderung von mehr als einer Einflussgröße abhängen, beispielsweise Terme der Art δx₁ · δx₂, δx₁ · δx₃ oder δx₁ · δx₂ · δx₃. Mischterme können ebenfalls bis zu einer bestimmten Ordnung berücksichtigt werden. Beispielsweise können Mischterme bis zu der höchsten Ordnung berücksichtigt werden, bis zu der eine in dem Mischterm enthaltene Änderung einer Einflussgröße für sich genommen in dem mathematischen Modell berücksichtigt wird (z.B. kann die erste Einflussgröße bis zu dritter Ordnung (δx₁)³ berücksichtigt werden und entsprechend Mischterme, die δx₁ enthalten, ebenfalls bis zu dritter Ordnung berücksichtigt werden, z.B. δx₁ · δx₂ · δx₃ oder (δx₁)²· δx₃). Alternativ oder zusätzlich können Mischterme bis zu der niedrigsten Ordnung berücksichtigt werden, bis zu der eine in dem Mischterm enthaltene Änderung einer Einflussgröße für sich genommen in dem mathematischen Modell berücksichtigt wird (z.B. kann die dritte Einflussgröße lediglich bis zu zweiter Ordnung (δx₃)² berücksichtigt werden und entsprechend Mischterme, die δx₃ enthalten, ebenfalls lediglich bis zu zweiter Ordnung berücksichtigt werden, z.B. δx₁ · δx₃, aber nicht (δx₁)² · δx₃).The mathematical model may include mixed terms that depend on a change in more than one predictor, such as δx ₁ · δx ₂ , δx ₁ · δx ₃ , or δx ₁ · δx ₂ · δx ₃ terms. Mixed terms can also be considered up to a certain order. For example, mixed terms can be taken into account up to the highest order, up to which a change in an influencing variable contained in the mixed term is taken into account in the mathematical model itself (e.g. the first influencing variable can be taken into account up to third order (δx ₁ ) ³ and accordingly Mixed terms containing δx ₁ can also be considered up to third order, e.g. δx ₁ · δx ₂ · δx ₃ or (δx ₁ ) ² · δx ₃ ). Alternatively or additionally, mixed terms can be considered up to the lowest order up to which a change in an influencing variable contained in the mixed term is taken into account in the mathematical model (e.g. the third influencing variable can only be considered up to second order (δx ₃ ) ² and accordingly mixed terms containing δx ₃ are also only considered up to second order, eg δx ₁ · δx ₃ , but not (δx ₁ ) ² · δx ₃ ).

In einer bevorzugten Ausführungsform wurde das mathematische Modell basierend auf empirisch ermittelten Abweichungen zwischen Ist-Stellungsänderungen und Soll-Stellungsänderungen des beweglich gelagerten Bauteils bestimmt, beispielsweise mittels linearer Regression oder multipler linearer Regression. In einigen Ausgestaltungen kann das mathematische Modell auch als Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden. Zur Bestimmung der mathematischen Modells kann beispielsweise die Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung für eine Vielzahl von Werten der mindestens einen Einflussgröße ermittelt werden, z.B. für eine Vielzahl von diskreten Werten x_i ⁽⁰⁾, x_i ⁽¹⁾, x_i ⁽²⁾, ... für jede der mindestens einen Einflussgröße. Anschließend kann das mathematische Modell an die empirisch ermittelten Abweichungen angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann das mathematische Modell auch basierend auf einem physikalischen Modell des Getriebes bestimmt worden sein, welches beispielsweise bestimmte funktionelle Abhängigkeiten der Abweichung von der mindestens einen Einflussgröße voraussagt.In a preferred embodiment, the mathematical model was determined on the basis of empirically determined deviations between actual changes in position and desired changes in position of the movably mounted component, for example by means of linear regression or multiple linear regression. In some configurations, the mathematical model can also be determined as part of the method according to the invention. To determine the mathematical model, for example, the deviation between the actual change in position and the target change in position can be determined for a large number of values of the at least one influencing variable, for example for a large number of discrete values x _i ⁽⁰⁾ , x _i ⁽¹⁾ , x _i ⁽²⁾ , ... for each of the at least one influencing variable. The mathematical model can then be adapted to the empirically determined deviations. Alternatively or additionally, the mathematical model can also have been determined based on a physical model of the transmission, which predicts certain functional dependencies of the deviation from the at least one influencing variable, for example.

Das Anpassen des mathematische Modells kann das Anpassen von einem oder mehreren Koeffizienten β₀, β₁, β₂, des mathematischen Modells umfassen, wobei die Koeffizienten β₀, β₁, β₂, ... jeweils einen Term des mathematischen Modells gewichten, z.B. $$\mathrm{\delta }={\mathrm{\beta }}_0+{\mathrm{\beta }}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1+{\mathrm{\beta }}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2+{\mathrm{\beta }}_3\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3+{\mathrm{\beta }}_4\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_1\right)}^2+\dots$$

Adjusting the mathematical model may include adjusting one or more coefficients β ₀ , β ₁ , β ₂ , of the mathematical model, with the coefficients β ₀ , β ₁ , β ₂ , ... each weighting a term of the mathematical model, eg $$\mathrm{\delta }={\mathrm{\beta }}_0+{\mathrm{\beta }}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1+{\mathrm{\beta }}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2+{\mathrm{\beta }}_3\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3+{\mathrm{\beta }}_4\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_1\right)}^2+...$$

Die Koeffizienten können mittels eines Regressionsverfahrens angepasst werden, um einen Fehler zwischen dem mathematischen Modell und den ermittelten Abweichungen zu minimieren, beispielsweise mittels der Methode der kleinsten Quadrate (least square fitting).The coefficients can be fitted using a regression method to minimize error between the mathematical model and the determined deviations, for example using the method of least squares (least square fitting).

Das Anpassen des mathematischen Modells kann ferner das Hinzufügen und/oder Entfernen von einem oder mehreren Termen zu dem mathematischen Modell umfassen, beispielsweise das Berücksichtigen einer weiteren Ordnung der Änderung einer Einflussgröße und/oder das Berücksichtigen einer weiteren Einflussgröße. In einigen Ausgestaltungen kann zunächst ein Ausgangsmodell an die ermittelten Abweichungen angepasst werden, wobei das Ausgangsmodell ein vereinfachtes Modell ist, das beispielsweise nur eine Teilmenge der Einflussgrößen (z.B. nur die erste Einflussgröße) und/oder Änderungen der Einflussgrößen nur in bestimmten Ordnungen (z.B. nur in erster Ordnung) berücksichtigt, z.B. δ = β₀ + β₁ · δx₁. Anschließend kann der Fehler zwischen dem mathematischen Modell und den ermittelten Abweichungen durch Hinzufügen weiterer Terme minimiert werden, beispielsweise um einen Kompromiss zwischen dem Fehler und der zur Berechnung des Korrekturparameters mittels des mathematischen Modells nötigen Rechenleistung, Speicherkapazität und/oder Rechenzeit zu finden. Hierzu kann beispielsweise eine weitere Ordnung einer Einflussgröße (zum Beispiel δ = β₀ + β₁ · δx₁ + β₄ · (δx₁)²) und/oder eine weitere Einflussgröße zum Beispiel δ = β₀ + β₁ · δx₁ + β₂ · δx₂ berücksichtigt werden. Die Anpassung des mathematischen Modells kann iterativ fortgeführt werden, zum Beispiel bis der Fehler kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist und/oder bis die Rechenzeit größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist.Adjusting the mathematical model may further include adding and/or removing one or more terms to the mathematical model, for example accounting for a further order of change in an influencing variable and/or accounting for an additional influencing variable. In some configurations, an initial model can first be adapted to the deviations determined, with the initial model being a simplified model which, for example, contains only a subset of the influencing variables (e.g. only the first influencing variable) and/or changes in the influencing variables only in certain orders (e.g. only in first order) is taken into account, e.g. δ = β ₀ + β ₁ · δx ₁ . The error between the mathematical model and the determined deviations can then be minimized by adding further terms, for example to find a compromise between the error and the computing power, storage capacity and/or computing time required to calculate the correction parameter using the mathematical model. For this purpose, for example, a further order of an influencing variable (for example δ = β ₀ + β ₁ δx ₁ + β ₄ (δx ₁ ) ² ) and/or a further influencing variable, for example δ = β ₀ + β ₁ δx ₁ + β ₂ · δx ₂ must be taken into account. The adaptation of the mathematical model can be continued iteratively, for example until the error is less than a predefined threshold value and/or until the computing time is greater than a predefined threshold value.

Die Anpassung des mathematischen Modells kann eine Validierung des mathematischen Modells umfassen, beispielsweise um eine Güte des mathematischen Modells zu prüfen, d.h. zu ermitteln, ob das mathematische Modell in der Lage ist, die ermittelten Abweichungen hinreichend genau abzubilden. Die Güte des mathematischen Modells kann zum Beispiels mittels eines Gütemaßes wie dem Bestimmtheitsmaß R₂ (Determinationskoeffizient) und/oder Konfidenzintervallen für die angepassten Koeffizienten und/oder mittels eines statistischen Test, z.B. eines F-Tests und/oder eines t-Tests, bestimmt werden.The adaptation of the mathematical model can include a validation of the mathematical model, for example to check the quality of the mathematical model, i.e. to determine whether the mathematical model is able to depict the determined deviations with sufficient accuracy. The quality of the mathematical model can be determined, for example, using a quality measure such as the coefficient of determination R ₂ (coefficient of determination) and/or confidence intervals for the adjusted coefficients and/or using a statistical test, eg an F-test and/or a t-test .

In manchen Ausführungsformen ist die Stellungsänderung des Rotors eine Soll-Stellungsänderung, die zum Beispiel anhand der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils bestimmt wird. Beispielsweise kann die Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils mittels des Über- bzw. Untersetzungsverhältnisses des Getriebes in eine Soll-Stellungsänderung des Rotors umgerechnet werden.In some embodiments, the change in position of the rotor is a setpoint change in position, which is determined, for example, on the basis of the setpoint change in position of the movably mounted component. For example, the setpoint change in position of the movably mounted component can be converted into a setpoint change in position of the rotor by means of the step-up or step-down ratio of the gear.

Das Verfahren kann weiterhin das Bewegen des Rotors umfassen, zum Beispiel um das beweglich gelagerte Bauteil um die Soll-Stellungsänderung zu bewegen. Der Rotor kann beispielsweise ausgehend von einer Ausgangsstellung um zumindest einen Teil der Soll-Stellungsänderung des Rotors in eine Zwischenstellung bewegt werden. Die mindestens eine Einflussgröße kann zumindest teilweise während des Bewegens des Rotors detektiert werden. Zum Beispiel können eine oder mehrere Einflussgrößen ganz oder teilweise während der Bewegung des Rotors von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung detektiert werden. Beispielsweise kann das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment während der Bewegung des Rotors ermittelt werden, zum Beispiel anhand des Motorstroms. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Einflussgrößen auch vor und/oder nach dem Bewegen des Rotors bestimmt werden, z.B. eine Temperatur, ein Verfahrweg und/oder ein Verschleißsparameter.The method may further include moving the rotor, for example to move the movably mounted component by the target change in position. Starting from an initial position, the rotor can, for example, be moved by at least part of the desired position change of the rotor into an intermediate position. The at least one influencing variable can be detected at least partially during the movement of the rotor. For example, one or more influencing variables can be detected in whole or in part during the movement of the rotor from the initial position to the intermediate position. For example, the torque generated by the electric motor can be determined during the movement of the rotor, for example using the motor current. Alternatively or additionally, one or more influencing variables can also be determined before and/or after the rotor is moved, e.g. a temperature, a travel distance and/or a wear parameter.

Anhand des Korrekturparameters, der die Abweichung zwischen der Ist-Stellungsänderung und der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils charakterisiert, kann eine korrigierte Zielstellung des Rotors bestimmt werden. Die korrigierte Zielstellung wird vorzugsweise so gewählt, dass die Abweichung zwischen der Ist- und Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils kompensiert wird, z.B. so dass eine Bewegung des Rotors von der Ausgangsstellung in die korrigierte Zielstellung zu einer Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils um die Soll-Stellungsänderung führt. Beispielsweise kann ein Verhältnis zwischen Soll- und Ist-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils bestimmt werden und die Soll-Stellungsänderung des Rotors mit diesem Verhältnis multipliziert werden, um eine korrigierte Soll-Stellungsänderung des Rotors und somit eine korrigierte Zielstellung zu ermitteln.A corrected target position of the rotor can be determined on the basis of the correction parameter, which characterizes the deviation between the actual position change and the desired position change of the movably mounted component. The corrected target position is preferably chosen so that the deviation between the actual and target position change of the movably mounted component is compensated, e.g. so that a movement of the rotor from the initial position to the corrected target position results in a movement of the movably mounted component around the target -Change of position leads. For example, a ratio between the target and actual position change of the movably mounted component can be determined and the target position change of the rotor multiplied by this ratio in order to determine a corrected target position change of the rotor and thus a corrected target position.

Anschließend kann der Rotor von der Zwischenstellung in die korrigierte Zielstellung bewegt werden. Vorzugsweise wird der Rotor von der Ausgangsstellung in die korrigierte Zielstellung bewegt ohne in der Zwischenstellung anzuhalten. Beispielsweise kann der Korrekturparameter sowie die korrigierte Zielstellung des Rotors vor Erreichen der Zwischenstellung oder vor Erreichen einer der Soll-Stellungsänderung des Rotors entsprechenden ursprünglichen Zielstellung des Rotors bestimmt werden, d.h. vor und/oder während der Bewegung des Rotors von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung bzw. die ursprüngliche Zielstellung.The rotor can then be moved from the intermediate position to the corrected target position. Preferably, the rotor is moved from the home position to the corrected target position without stopping at the intermediate position. For example, the correction parameter and the corrected target position of the rotor can be determined before the intermediate position is reached or before an original target position of the rotor that corresponds to the desired change in position of the rotor is reached, i.e. before and/or during the movement of the rotor from the initial position to the intermediate position or the original goal.

Alternativ kann der Rotor beim Erreichen der Zwischenstellung angehalten, oder die Drehgeschwindigkeit in einem Bereich vor dem Erreichen der Zwischenstellung reduziert werden. Somit kann insbesondere bei Anwendungen, in welchen nur geringe Rechenkapazitäten vorhanden sind, eine korrigierte Zielstellung ermittelt werden, bevor die ursprüngliche Zielstellung erreicht wird.Alternatively, the rotor can be stopped when the intermediate position is reached, or the rotational speed can be reduced in a range before the intermediate position is reached. A corrected target setting can thus be determined before the original target setting is reached, particularly in applications in which only low computing capacities are available.

Ebenso kann es vorgesehen sein, dass erst nach Erreichen der ursprünglichen Zielstellung eine korrigierte Zielstellung bestimmt wird. Das bewegliche Bauteil kann dann erst nach dem Beenden der Bewegung in einer weiteren Bewegung so weit bewegt werden, dass die Soll-Stellungsänderung des beweglichen Bauteils erreicht wird.Provision can also be made for a corrected target position to be determined only after the original target position has been reached. Only after the movement has ended can the movable component be moved in a further movement to such an extent that the desired change in position of the movable component is achieved.

Die Zwischenstellung wird vorzugsweise so gewählt, dass die Stellungsänderung des Rotors zwischen der Ausgangs- und der Zwischenstellung ausreichend groß ist, um die mindestens eine Einflussgröße und/oder den Korrekturparameter mit ausreichender Genauigkeit bestimmen zu können, zum Beispiel um die mindestens eine Einflussgröße zeitlich mitteln und/oder mehrfach bestimmen zu können. Insbesondere kann die Bestimmung von gewissen Einflussgrößen wie etwa einem Drehmoment abhängig davon sein, ob und in wie weit das Getriebespiel durchlaufen und/oder die Verspannung des Getriebes aufgebaut ist. Beispielsweise kann die Bestimmung des Drehmoments anhand des Motorstroms erst nach Durchlaufen des Getriebespiels und/oder nach Aufbau der Verspannung zuverlässige Werte liefern. Gleichzeit kann die Zwischenstellung so gewählt werden, dass eine verbleibende Stellungsänderung des Rotors zwischen der Zwischenstellung und der ursprünglichen Zielstellung ausreichend groß ist, um ein Anhalten oder Abbremsen in der Zwischenstellung und/oder der ursprünglichen Zielstellung zu vermeiden.The intermediate position is preferably selected in such a way that the change in position of the rotor between the initial position and the intermediate position is sufficiently large to be able to determine the at least one influencing variable and/or the correction parameter with sufficient accuracy, for example to average the at least one influencing variable over time and / or to be able to determine multiple times. In particular, the determination of certain influencing variables, such as a torque, can depend on whether and to what extent the gear backlash has passed and/or the tension in the gear has built up. For example, the determination of the torque based on the motor current can only deliver reliable values after the gear play has been run through and/or after the tension has built up. At the same time, the intermediate position can be chosen such that a remaining position change of the rotor between the intermediate position and the original target position is sufficiently large to avoid stopping or decelerating in the intermediate position and/or the original target position.

Die Zwischenstellung kann zum Beispiel so gewählt werden, dass der Teil der Soll-Stellungsänderung des Rotors von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung zwischen 10% und 90%, vorzugsweise zwischen 50% und 90%, in einem Beispiel zwischen 70% und 80% der Soll-Stellungsänderung des Rotors beträgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Zwischenstellung so gewählt werden, dass der Teil der Soll-Stellungsänderung des Rotors von der Ausgangsstellung in die Zwischenstellung größer als ein absoluter Mindestwert, insbesondere größer als eine dem Spiel des Getriebes entsprechende Stellungsänderung ist. Die dem Getriebespiel entsprechende Stellungsänderung des Rotors kann beispielsweise die Stellungsänderung zwischen der Ausgangsstellung und derjenigen Stellung des Rotors sein, in der das beweglich Bauteil anfängt sich in Bewegung zu setzen. Alternativ oder zusätzlich kann die Zwischenstellung so gewählt werden, dass die verbleibende Stellungsänderung des Rotors zwischen der Zwischenstellung und der Soll-Stellungsänderung des Rotors entsprechenden ursprünglichen Zielstellung größer als eine absoluter Mindestwert, insbesondere größer als ein Bremsweg des Rotors und/oder eine Stellungsänderung des Rotors während der für die Bestimmung des Korrekturparameters nötigen Rechenzeit ist.The intermediate position can for example be chosen so that the part of the desired position change of the rotor from the starting position to the intermediate position is between 10% and 90%, preferably between 50% and 90%, in one example between 70% and 80% of the desired -Change in position of the rotor. Alternatively or additionally, the intermediate position can be selected such that the part of the setpoint change in position of the rotor from the initial position to the intermediate position is greater than an absolute minimum value, in particular greater than a change in position corresponding to the play of the transmission. The change in position of the rotor that corresponds to the gear backlash can be, for example, the change in position between the initial position and that position of the rotor in which the movable component begins to move. Alternatively or additionally, the intermediate position can be selected in such a way that the remaining position change of the rotor between the intermediate position and the target position change of the rotor corresponding to the original target position is greater than an absolute minimum value, in particular greater than a braking distance of the rotor and/or a change in position of the rotor during the computing time required to determine the correction parameter.

In manchen Ausgestaltungen umfasst das Verfahren weiterhin das Detektieren einer Stellung des beweglich gelagerten Bauteils mittels eines an oder in unmittelbarer Nähe des beweglich gelagerten Bauteils angeordneten Positionssensors. Insbesondere kann die Stellung des beweglich gelagerten Bauteils nach und/oder bei dem Bewegen des Rotors in die korrigierte Zielstellung detektiert werden, zum Beispiel um eine Stellungsänderung detektieren zu können, die nicht aus einer Stellungsänderung des Rotors und/oder einem Steuersignal für den Elektromotor resultiert. Der Positionssensor kann insbesondere ein Hall-Sensor sein, zum Beispiel wie unten für den erfindungsgemäßen Stellantrieb beschrieben. Alternativ kann auch ein anderer Positionssensor, insbesondere ein kapazitiver oder ein induktiver Positionssensor vorgesehen sein.In some configurations, the method also includes detecting a position of the movably mounted component by means of a position sensor arranged on or in the immediate vicinity of the movably mounted component. In particular, the position of the movably mounted component can be detected after and/or during the movement of the rotor into the corrected target position, for example to be able to detect a change in position that does not result from a change in position of the rotor and/or a control signal for the electric motor. The position sensor can in particular be a Hall sensor, for example as described below for the actuator according to the invention. Alternatively, another position sensor, in particular a capacitive or an inductive position sensor, can also be provided.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass beim Erreichen der korrigierten Zielstellung eine mittels des Positionssensors detektierte Stellung des beweglich gelagerten Bauteils mit einer bei der korrigierten Zielstellung erwarteten Stellung des beweglich gelagerten Bauteils verglichen wird, zum Beispiel durch eine Steuerschaltung oder Steuereinheit. Die Steuerschaltung bzw. Steuereinheit kann dann einen Fehler erkennen, wenn die Abweichung der detektierten Stellung des beweglich gelagerten Bauteils von der bei der Zielstellung erwarteten Stellung einen Schwellwert überschreitet.Furthermore, it can be provided that when the corrected target position is reached, a position of the movably mounted component detected by the position sensor is compared with a position of the movably mounted component expected for the corrected target position, for example by a control circuit or control unit. The control circuit or control unit can then detect an error if the deviation of the detected position of the movably mounted component from the position expected for the target position exceeds a threshold value.

Ein Positionssensor am Abtriebszahnrad oder an einem damit gekoppelten Stellglied kann ferner dazu verwendet werden, eine Entspannung des Getriebes zu detektieren. Wird der Stellantrieb beispielsweise gegen eine Last betrieben und beim Übergang zu einem lastfreien Zustand gestoppt, kann sich das Getriebe nach dem Stoppen entspannen und eine Änderung der Drehwinkelstellung des Abtriebszahnrades bewirken. Über den Positionssensor kann diese Änderung erkannt werden. Somit kann die Genauigkeit des Stellantriebes weiter verbessert und insbesondere ein Schrittverlust beim Entspannen des Getriebes verhindert werden. Ebenso kann der Positionssensor zum Überprüfen der Plausibilität eines nach der Erfindung ermittelten Verfahrweges verwendet werden, beispielsweise in dem überprüft wird, ob die Abweichung der durch den Positionssensor ermittelten Drehwinkeländerung in einem Toleranzbereich um eine Solldrehwinkeländerung liegt.A position sensor on the output gear or on an actuator coupled thereto can also be used to detect a relaxation of the transmission. For example, if the actuator is operated against a load and is stopped during the transition to a no-load state, the gear can relax after stopping and cause a change in the angular position of the output gear wheel. This change can be detected via the position sensor. In this way, the accuracy of the actuator can be further improved and, in particular, a loss of steps when the transmission is released can be prevented. The position sensor can also be used to check the plausibility of a travel path determined according to the invention, for example by checking whether the deviation of the change in rotation angle determined by the position sensor is within a tolerance range around a setpoint change in rotation angle.

In Ausgestaltungen, in denen der Stellantrieb keinen Positionssensor oder Temperatursensor aufweist, können eine oder mehrere der Einflussgrößen, z.B. der Verfahrweg und/oder die Temperatur, als Steuersignal von einem externen Steuergerät bereitgestellt werden, zum Beispiel als Steuersignal für den Stellantrieb oder eine Steuereinheit des Stellantriebs. Ein externes Steuergerät kann insbesondere über eine Datenschnittstelle, zum Beispiel einen Daten-Bus, wie einen LIN-Bus, mit dem Stellantrieb gekoppelt sein.In configurations in which the actuator does not have a position sensor or temperature sensor, one or more of the influencing variables, e.g. the travel distance and/or the temperature, can be provided as a control signal by an external control device, for example as a control signal for the actuator or a control unit of the actuator . An external control unit can be coupled to the actuator, in particular via a data interface, for example a data bus such as a LIN bus.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Elektromotor und das Getriebe Teil eines Stellantriebs, insbesondere Teil eines erfindungsgemäßen Stellantriebs nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen. Das beweglich gelagerte Bauteil kann beispielsweise ein Abtriebsrad des Stellantriebs oder ein mit dem Abtriebsrad mechanisch gekoppeltes Stellglied sein, zum Beispiel ein Ventilregler wie beispielsweise ein Ventilstift oder eine Ventilklappe.In a preferred embodiment, the electric motor and the transmission are part of an actuator, in particular part of an actuator according to the invention according to one of the embodiments described herein. The movably mounted component can be, for example, a driven wheel of the actuator or an actuator mechanically coupled to the driven wheel, for example a valve controller such as a valve pin or a valve flap.

Es wird weiterhin ein Stellantrieb vorgesehen, der einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, ein beweglich gelagertes Bauteil und ein Getriebe aufweist, wobei das Getriebe das beweglich gelagerte Bauteil mit dem Rotor mechanisch koppelt. Der Stellantrieb weist ferner mindestens einen Sensor auf, der dazu eingerichtet ist, eine Einflussgröße zu bestimmen, die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes beeinflusst, und/oder der Stellantrieb weist eine Datenschnittstelle auf, die dazu eingerichtet ist, die Einflussgröße zu empfangen. Beispielsweise kann die Einflussgröße von einer externen Steuereinheit über die Datenschnittstelle an den Stellantrieb übermittelt werden. Die Datenschnittstelle kann insbesondere eine Busschnittstelle sein. Außerdem weist der Stellantrieb eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Die Datenschnittstelle kann beispielsweise in der Steuereinheit integriert sein.Furthermore, an actuator is provided which has an electric motor with a stator and a rotor, a movably mounted component and a gear, the gear mechanically coupling the movably mounted component to the rotor. The actuator also has at least one sensor that is set up to determine an influencing variable that influences tension and/or backlash in the transmission, and/or the actuator has a data interface that is set up to receive the influencing variable . For example, the influencing variable can be transmitted from an external control unit to the actuator via the data interface. The data interface can in particular be a bus interface. In addition, the actuator has a control unit that is set up to carry out a method according to the invention according to one of the embodiments described herein. The data interface can be integrated in the control unit, for example.

Der Elektromotor kann beispielsweise ein Gleichstrommotor, insbesondere ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor wie beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. In manchen Ausgestaltungen ist der Elektromotor als Schrittmotor ausgebildet. Das Getriebe kann als Über- oder Untersetzungsgetriebe ausgebildet sein und kann zum Beispiel ein Stirnradgetriebe und/oder ein Schneckengetriebe sein. Das Getriebe kann eine Vielzahl von miteinander gekoppelten Getriebeelementen wie etwa Getrieberädern aufweisen, die dazu eingerichtet sind, eine Drehbewegung des Rotors in eine Bewegung des beweglich gelagerten Bauteils zu übersetzen. Das beweglich gelagerte Bauteil kann ein drehbar gelagertes Bauteil sein, beispielsweise ein Zahnrad und insbesondere ein Abtriebsrad.The electric motor can be a DC motor, for example, in particular an electronically commutated DC motor such as a brushless DC motor. In some configurations, the electric motor is designed as a stepping motor. The gear can be designed as a step-up or step-down gear and can be, for example, a spur gear and/or a worm gear. The transmission can have a multiplicity of transmission elements coupled to one another, such as gear wheels, which are set up to convert a rotational movement of the rotor into a movement of the movably mounted component. The movably mounted component can be a rotatably mounted component, for example a gear wheel and in particular a driven wheel.

Der mindestens eine Sensor kann einen Temperatursensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu bestimmen. Der Temperatursensor kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine Temperatur an oder in einem Gehäuse des Stellantriebs zu messen. Vorzugsweise ist der Temperatursensor in der Nähe des Getriebes bzw. eines Getriebeelements angeordnet. In einigen Ausgestaltungen beträgt ein Abstand zwischen dem Temperatursensor und einem Getriebeelement weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, in einem Beispiel weniger als 5 mm. Der Temperatursensor kann beispielsweise einen Thermistor, ein Thermoelement und/oder einen halbleiter-basierten Temperatursensor aufweisen. In manchen Ausgestaltungen ist der Temperatursensor dazu eingerichtet, die Temperatur an mehreren verschiedenen Stellen, beispielsweise an mehreren Stellen an oder in dem Gehäuse des Stellantriebs, zu messen.The at least one sensor can include a temperature sensor that is set up to determine a temperature. In particular, the temperature sensor can be set up to measure a temperature on or in a housing of the actuator. The temperature sensor is preferably arranged in the vicinity of the transmission or a transmission element. In some configurations, a distance between the temperature sensor and a transmission element is less than 20 mm, preferably less than 10 mm, in one example less than 5 mm. The temperature sensor can have, for example, a thermistor, a thermocouple and/or a semiconductor-based temperature sensor. In some configurations, the temperature sensor is set up to measure the temperature at a number of different points, for example at a number of points on or in the housing of the actuator.

Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Sensor auch einen Drehmoment- oder Kraftsensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment bzw. eine Kraft zu bestimmen, beispielsweise wie unten beschrieben. In manchen Ausführungsformen kann der mindestens eine Sensor auch einen Zähler umfassen, der dazu eingerichtet ist, einen Verschleißparameter wie etwa eine Betriebsdauer und/oder einen kumulierten Gesamtverfahrweg des Rotors oder des beweglich gelagerten Bauteils zu bestimmen. In einigen Ausgestaltungen kann der mindestens eine Sensor ganz oder teilweise in die Steuereinheit integriert sein.Alternatively or additionally, the at least one sensor can also include a torque or force sensor that is set up to determine a torque or a force, for example as described below. In some embodiments, the at least one sensor can also include a counter that is set up to determine a wear parameter such as an operating time and/or a cumulative total travel of the rotor or the movably mounted component. In some configurations, the at least one sensor can be fully or partially integrated into the control unit.

Die Steuereinheit kann als Hardware und/oder Software implementiert sein und kann zum Beispiel einen Prozessor sowie ein Speichermedium umfassen, wobei das Speichermedium Programmbefehle enthält, die von dem Prozessor ausgeführt werden können, um die hier beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit weitere analoge und/oder digitale elektronische Schaltungen umfassen. In manchen Ausgestaltungen ist die Steuereinheit eine Hauptsteuereinheit des Stellantriebs und kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, ein Antriebssignal für den Elektromotor bereitzustellen, um den Rotor zu bewegen. Hierzu kann die Hauptsteuereinheit beispielsweise eine Spannungs- und/oder Stromquelle aufweisen oder dazu eingerichtet sein, eine solche Quelle zu steuern, zum Beispiel mittels einer Brückenschaltung.The control unit may be implemented in hardware and/or software and may include, for example, a processor and a storage medium, the storage medium containing program instructions executable by the processor to provide the functionality described herein. Alternatively or additionally, the control unit can include further analog and/or digital electronic circuits. In some configurations, the control unit is a main control unit of the actuator and can be configured, for example, to provide a drive signal for the electric motor in order to move the rotor. For this purpose, the main control unit can have a voltage and/or current source, for example, or be set up to control such a source, for example by means of a bridge circuit.

In manchen Ausführungsformen weist der Stellantrieb eine Leiterplatte auf, auf der beispielsweise die Steuereinheit angeordnet ist. Die Steuereinheit kann insbesondere einen Mikrocontroller und/oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) umfassen. Ein oder mehrere Sensoren, insbesondere der Temperatursensor, können ebenfalls auf der Leiterplatte angeordnet sein. In einem Beispiel ist der Temperatursensor auf einer von dem Elektromotor abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet, beispielsweise um eine Verfälschung der Temperaturmessung aufgrund der von dem Elektromotor erzeugten Wärme zu verringern.In some embodiments, the actuator has a printed circuit board on which the control unit is arranged, for example. In particular, the control unit can comprise a microcontroller and/or an application-specific integrated circuit (ASIC). One or more sensors, in particular the temperature sensor, can also be arranged on the printed circuit board. In one example, the temperature sensor is arranged on a side of the printed circuit board facing away from the electric motor, for example in order to reduce falsification of the temperature measurement due to the heat generated by the electric motor.

In einigen Ausgestaltungen umfasst der mindestens eine Sensor einen elektrischen Sensor, der dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Signal wie einen Strom und/oder eine Spannung zu messen, insbesondere ein elektrisches Signal durch eine Phasenwicklung des Elektromotors. Der mindestens eine Sensor kann insbesondere einen Stromsensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, einen Strom durch eine Phasenwicklung des Elektromotors zu messen.In some configurations, the at least one sensor includes an electrical sensor that is set up to measure an electrical signal such as a current and/or a voltage, in particular an electrical signal through a phase winding of the electric motor. The at least one sensor can in particular include a current sensor which is set up to measure a current through a phase winding of the electric motor.

Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, anhand einer von dem mindestens einen Sensor gemessenen Messgröße und/oder eines von dem mindestens einen Sensor gemessenen Messsignals die zugehörige Einflussgröße zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, anhand des von dem elektrischen Sensors gemessenen elektrischen Signals, z.B. des von dem Stromsensor gemessenen Stroms, einen Drehmomentparameter zu bestimmen, der ein Drehmoment an dem Rotor und/oder an dem beweglich gelagerten Bauteil charakterisiert. Ein bestimmter Motorstrom kann beispielsweise mit einem bestimmen Drehmoment verknüpft sein. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, den Motorstrom mittels eines vorher bestimmten Kalibrierungskurve und/oder Umrechnungstabelle in ein Drehmoment umzurechnen.The control unit can be set up to determine the associated influencing variable based on a measured variable measured by the at least one sensor and/or a measured signal measured by the at least one sensor. In particular, the control unit can be set up to use the electrical signal measured by the electrical sensor, eg the current measured by the current sensor, to determine a torque parameter which characterizes a torque on the rotor and/or on the movably mounted component. A specific motor current can, for example, with be linked to a specific torque. The control unit can be set up to convert the motor current into a torque using a previously determined calibration curve and/or conversion table.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das beweglich gelagerte Bauteil ein Abtriebsrad des Stellantriebs. Das Abtriebsrad kann dazu eingerichtet sein, mit einem Stellglied mechanisch gekoppelt zu werden. Das Abtriebsrad kann beispielsweise eine Abtriebswelle aufweisen oder mit einer solchen Abtriebswelle verbunden sein, wobei die Abtriebswelle ein geeignetes Mitnahmeprofil aufweise kann, um das Abtriebsrad mit dem Stellglied mechanisch zu koppeln. Der Stellantrieb kann ferner einen Positionssensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Stellung des Abtriebsrads zu bestimmen. Der Positionssensor kann beispielsweise einen Magnetfeldsensor wie etwa einen Hall-Sensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, die Stärke und/oder Richtung eines Magnetfelds zu bestimmen, das von einem an dem Abtriebsrad angeordneten Magneten erzeugt wird. Der Positionssensor kann dazu eingerichtet sein, anhand der Stärke und/oder der Richtung des Magnetfeld eine Drehwinkelstellung des Abtriebsrads zu bestimmen.In a preferred embodiment, the movably mounted component is an output gear of the actuator. The output gear can be set up to be mechanically coupled to an actuator. The output wheel can have, for example, an output shaft or be connected to such an output shaft, wherein the output shaft can have a suitable driving profile in order to mechanically couple the output wheel to the actuator. The actuator can also have a position sensor that is set up to determine a position of the driven wheel. The position sensor can have, for example, a magnetic field sensor, such as a Hall sensor, which is set up to determine the strength and/or direction of a magnetic field that is generated by a magnet arranged on the driven wheel. The position sensor can be set up to determine a rotational angle position of the driven wheel based on the strength and/or the direction of the magnetic field.

Der Stellantrieb kann dazu eingerichtet sein, eine mittels des Positionssensors bestimmte Stellung des Abtriebsrads mit einer durch das Verfahren ermittelten Zielstellung zu vergleichen, zum Beispiel mit einer bei der durch das Verfahren ermittelten Zielstellung des Rotors erwarteten Stellung des Abtriebsrads. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Stellantrieb dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Vergleichs eine Statusmeldung und/oder einen Steuerbefehl zum Ansteuern des Elektromotors auszugeben.The actuator can be set up to compare a position of the driven wheel determined by the position sensor with a target position determined by the method, for example with an expected position of the driven wheel given the target position of the rotor determined by the method. In particular, it can be provided that the actuator is set up to output a status message and/or a control command for activating the electric motor as a function of the comparison.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor ein Schrittmotor und/oder ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor). Die Steuereinheit kann einen Schrittzähler aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Schritten bzw. Kommutierungsschritten des Elektromotors zu bestimmen, um die Stellungsänderung des Rotors zu bestimmen. Der Schrittzähler kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Soll-Anzahl der Schritte bzw. Kommutierungsschritte anhand der Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten Bauteils, anhand eines von der Steuereinheit empfangenen Steuersignals und/oder anhand eines Antriebssignals für den Elektromotor zu bestimmen (z.B. eine Anzahl durchzuführender oder durchgeführter Kommutierungen). Alternativ oder zusätzlich kann der Schrittzähler auch dazu eingerichtet sein, eine Ist-Anzahl der Schritte bzw. Kommutierungsschritte mittels eines Sensors zu messen, beispielsweise mittels eines elektrischen Sensors, der dazu eingerichtet ist, ein elektrisches Signal durch eine Phasenwicklung des Elektromotors zu messen (z.B. eine Anzahl von Nulldurchgängen einer in der Phasenwicklung in unbestromten Phasen induzierten Spannung) oder mittels eines Positionssensors, der dazu eingerichtet ist, eine Stellung des Rotors zu bestimmen.In a preferred embodiment, the electric motor is a stepper motor and/or an electronically commutated direct current motor, in particular a brushless direct current motor (BLDC motor). The control unit can have a step counter which is set up to determine a number of steps or commutation steps of the electric motor in order to determine the change in position of the rotor. The step counter can be set up, for example, to determine a target number of steps or commutation steps based on the target change in position of the movably mounted component, based on a control signal received from the control unit and/or based on a drive signal for the electric motor (e.g. a number of steps to be carried out or performed commutations). Alternatively or additionally, the step counter can also be set up to measure an actual number of steps or commutation steps using a sensor, for example using an electrical sensor which is set up to measure an electrical signal through a phase winding of the electric motor (e.g. a Number of zero crossings of a voltage induced in the phase winding in de-energized phases) or by means of a position sensor which is set up to determine a position of the rotor.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

• 1a: einen Stellantrieb gemäß einem Beispiel in einer Explosionsdarstellung;
• 1b: einen Schaltplan des Stellantriebs aus 1a;
• 1c: den Stellantrieb aus 1a in einer Draufsicht;
• 1d: den Stellantrieb aus 1a in einer perspektivischen Ansicht;
• 1e: den Stellantrieb aus 1a in einer Schnittansicht;
• 2a: einen Stellantrieb gemäß einem weiteren Beispiel in einer Schnittansicht;
• 2b: die Anordnung zur Bestimmung der Stellung des Abtriebsrads in dem Stellantrieb aus 2a in einer Schnittansicht;
• 3: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils gemäß einem Beispiel;
• 4a, 4b: die Stellungsänderung eines Rotors bzw. eines beweglich gelagerten Bauteils in einem Stellantrieb ohne Kompensation der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes gemäß einem Beispiel; und
• 5a, 5b: die Stellungsänderung eines Rotors bzw. eines beweglich gelagerten Bauteils in einem Stellantrieb mit Kompensation der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes gemäß einem Beispiel.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The figures show in a schematic representation:

• 1a : an actuator according to an example in an exploded view;
• 1b : a circuit diagram of the actuator 1a ;
• 1c : the actuator off 1a in a plan view;
• 1d : the actuator off 1a in a perspective view;
• 1e : the actuator off 1a in a sectional view;
• 2a 1: an actuator according to a further example in a sectional view;
• 2 B : the arrangement for determining the position of the output gear in the actuator 2a in a sectional view;
• 3 1: a flowchart of a method for determining a change in position of a movably mounted component according to an example;
• 4a , 4b : changing the position of a rotor or a movably mounted component in an actuator without compensating for the tension and/or the backlash of the transmission according to an example; and
• 5a , 5b : the change in position of a rotor or a movably mounted component in an actuator with compensation for the tension and/or the backlash of the gear according to an example.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF FIGURES

1a bis 1e zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung eines Stellantriebs 100 gemäß der Erfindung. Der Stellantrieb 100 ist in 1a in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in 1c in einer Draufsicht ohne den Deckel 112B, in 1d in einer perspektivischen Ansicht, wobei das Gehäuse 112 nur teilweise als Schnittansicht dargestellt ist, und in 1e als Schnittansicht. 1b zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltplans des Stellantriebs 100. 1a until 1e show an exemplary embodiment of an actuator 100 according to the invention. The actuator 100 is in 1a shown in an exploded view, in 1c in a plan view without the lid 112B, in 1d in a perspective view, wherein the housing 112 is only partially shown as a sectional view, and in 1e as a sectional view. 1b shows a schematic representation of a circuit diagram of the actuator 100.

Der Stellantrieb 100 weist einen Elektromotor 102 mit einem Stator 104 und einem Rotor 106 auf. Der Elektromotor 102 ist in diesem Beispiel als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgebildet, wobei der Rotor 106 einen als Permanentmagnet ausgebildeten Rotormagneten 106A aufweist. Der Stator 104 weist drei Phasenwicklungen 104A auf, von denen jeweils ein Ende über einen Sternpunkt 104B mit den anderen Phasenwicklungen 104A verbunden ist. In anderen Ausgestaltungen können die Phasenwicklungen 104A auch über eine Dreiecksschaltung verbunden sein oder einzeln ansteuerbar sein. Der Stellantrieb 100 weist ferner ein beweglich gelagertes Bauteil 108 auf, in diesem Beispiel ein drehbar gelagertes Abtriebsrad 108. Das Abtriebsrad 108 ist über ein Getriebe 110 mechanisch mit dem Rotor 106 gekoppelt. Das Getriebe 110 ist als Untersetzungsgetriebe mit einem Antriebsrad 110-1 des Rotors 106 sowie drei Doppelzahnrädern 110-2, 110-3, 110-4 als Zwischenräder ausgebildet. Das Getriebe 110 ist dazu eingerichtet, eine Drehbewegung des Rotors 106 auf das Abtriebsrad 108 zu übertragen.The actuator 100 has an electric motor 102 with a stator 104 and a rotor 106 . In this example, the electric motor 102 is designed as a brushless direct current motor (BLDC motor), the rotor 106 having a rotor magnet 106A designed as a permanent magnet. The stator 104 has three phase windings 104A, one end of each of which is connected to the other phase windings 104A via a neutral point 104B. In other configurations, the phase windings 104A can also be connected via a delta connection or be individually controllable. The actuator 100 also has a movably mounted component 108, in this example a rotatably mounted output wheel 108. The output wheel 108 is mechanically coupled to the rotor 106 via a gear 110. The gear 110 is designed as a reduction gear with a drive wheel 110-1 of the rotor 106 and three double gears 110-2, 110-3, 110-4 as intermediate wheels. The transmission 110 is set up to transmit a rotational movement of the rotor 106 to the driven wheel 108 .

Der Stator 104 und der Rotor 106 sind zusammen mit dem Getriebe 110 und dem Abtriebsrad 108 in einem Gehäuse 112 mit einer Gehäuseschale 112A und einem Deckel 112B angeordnet. Das Abtriebsrad 108 ist mittels eines Führungselements 114 in dem Gehäuse 112 um eine Drehachse 116 drehbar gelagert. Ferner ist das Abtriebsrad 108 einteilig mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 108A ausgeformt. Dabei ist die Abtriebswelle 108A zum Verbinden mit einem Stellglied (nicht gezeigt) als Last über eine Öffnung in der Gehäuseschale 112A eingerichtet. Hierzu weist die Abtriebswelle 108A an ihrem Innenumfang ein entsprechendes Mitnahmeprofil auf. Der Stellantrieb 100 kann beispielsweise als Ventilsteller eingesetzt werden und dazu eingerichtet sein, einen Ventilregler wie beispielsweise einen Ventilstift oder eine Ventilklappe zu bewegen.The stator 104 and the rotor 106 are arranged together with the transmission 110 and the output wheel 108 in a housing 112 with a housing shell 112A and a cover 112B. The output wheel 108 is mounted in the housing 112 by means of a guide element 114 so as to be rotatable about an axis of rotation 116 . Furthermore, the driven gear 108 is formed in one piece with a driven shaft 108A designed as a hollow shaft. Here, the output shaft 108A is adapted to be connected to an actuator (not shown) as a load via an opening in the housing shell 112A. For this purpose, the output shaft 108A has a corresponding driving profile on its inner circumference. The actuator 100 can be used, for example, as a valve positioner and set up to move a valve controller such as a valve pin or a valve flap.

Ferner ist über dem Stator 104 liegend eine Leiterplatte oder Platine 120 mit einer Steuereinheit 122 angeordnet. Die Steuereinheit 122 kann als Hardware und/oder Software implementiert sein und beispielsweise einen Mikrocontroller 122A mit einem Prozessor und einem Speichermedium umfassen, wobei das Speichermedium Programmbefehle enthält, die von dem Prozessor ausgeführt werden können, um die hier beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 122 weitere Komponenten, insbesondere analoge und/oder digitale Schaltungen umfassen, zum Beispiel einen Analog-Digital-Wandler 122B. Die Steuereinheit 122 ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils nach einer der hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen, zum Beispiel das unten beschriebene Verfahren 300.Furthermore, a printed circuit board or circuit board 120 with a control unit 122 is arranged above the stator 104 . The control unit 122 may be implemented in hardware and/or software and may include, for example, a microcontroller 122A having a processor and a storage medium, the storage medium containing program instructions executable by the processor to provide the functionality described herein. Alternatively or additionally, the control unit 122 can include further components, in particular analog and/or digital circuits, for example an analog/digital converter 122B. Control unit 122 is set up to execute the method according to the invention for determining a change in position of a movably mounted component according to one of the specific embodiments described here, for example method 300 described below.

Die Steuereinheit 122 ist ferner dazu eingerichtet, den dreiphasigen BLDC-Motor 102 anzusteuern und hierzu mittels einer Spannungsquelle 124 und einer Brückenschaltung 126 geeignet kommutierte Antriebssignale für die Phasenwicklungen 104A bereitzustellen. Die Steuereinheit 122 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Ströme durch die Phasenwicklungen 104A mittels der Spannungsquelle 124 und/oder der Brückenschaltung 126 so zu regeln, dass ein zeitabhängiges Magnetfeld erzeugt wird, welches den Rotor 106 in Bewegung versetzt. Die Spannungsquelle 124 ist dazu eingerichtet, eine Versorgungsspannung für die Phasenwicklungen 104A bereitzustellen. Die Spannungsquelle 124 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, mittels Pulsweitenmodulation (PWM) elektrische Spannungspulse mit einem variablen Tastverhältnis als Versorgungsspannung für die Phasenwicklungen 104A zu erzeugen. Die Brückenschaltung 126 verbindet die Spannungsquelle 124 mit den Phasenwicklungen 104A und ist dazu eingerichtet, die von der Spannungsquelle 124 bereitgestellte Versorgungsspannung zu kommutieren, beispielsweise auf Basis eines von der Steuereinheit 114 erzeugten Triggersignals. Im Beispiel der 1b sind die Steuereinheit 122, die Spannungsquelle 124 und die Brückenschaltung 126 als getrennte Einheiten dargestellt. In anderen Ausgestaltungen können die Steuereinheit 122, die Spannungsquelle 124 und/oder die Brückenschaltung 126 aber auch in einer Einheit integriert sein.The control unit 122 is also set up to control the three-phase BLDC motor 102 and for this purpose to provide suitably commutated drive signals for the phase windings 104A by means of a voltage source 124 and a bridge circuit 126 . The control unit 122 can be set up, for example, to regulate the currents through the phase windings 104A by means of the voltage source 124 and/or the bridge circuit 126 in such a way that a time-dependent magnetic field is generated which sets the rotor 106 in motion. The voltage source 124 is set up to provide a supply voltage for the phase windings 104A. The voltage source 124 can be set up, for example, to generate electrical voltage pulses with a variable pulse duty factor as supply voltage for the phase windings 104A by means of pulse width modulation (PWM). The bridge circuit 126 connects the voltage source 124 to the phase windings 104A and is set up to commutate the supply voltage provided by the voltage source 124, for example on the basis of a trigger signal generated by the control unit 114. In the example of 1b For example, controller 122, voltage source 124 and bridge circuit 126 are shown as separate units. In other configurations, however, the control unit 122, the voltage source 124 and/or the bridge circuit 126 can also be integrated in one unit.

Der Stellantrieb 100 weist ferner mehrere Sensoren auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, eine Einflussgröße x₁, x₂ zu bestimmen, die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes 110 beeinflusst, nämlich einen Temperatursensor 128 und einen Stromsensor 130. Der Temperatursensor 128 und der Stromsensor 130 können ebenfalls auf der Platine 120 angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen können der Temperatursensor 128 und/oder der Stromsensor 130 ganz oder teilweise in die Steuereinheit 122 integriert sein. Die Steuereinheit 122 kann beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler 122B aufweisen, der dazu eingerichtet ist, analoge Messsignale von Messelementen des Temperatursensors 128 und/oder des Stromsensors 130 in entsprechende digitale Signale umzuwandeln. Der Mikrocontroller 122A kann dazu eingerichtet sein, diese digitalen Signale weiterzuverarbeiten, beispielsweise um die entsprechende Einflussgröße zu bestimmen.The actuator 100 also has a plurality of sensors, each of which is set up to determine an influencing variable x ₁ , x ₂ that influences tension and/or backlash in the transmission 110, namely a temperature sensor 128 and a current sensor 130. The temperature sensor 128 and the current sensor 130 can also be arranged on the circuit board 120 . In some embodiments, the temperature sensor 128 and/or the current sensor 130 can be fully or partially integrated into the control unit 122 . The control unit 122 can have an analog/digital converter 122B, for example, which is set up to convert analog measurement signals from measurement elements of the temperature sensor 128 and/or the current sensor 130 into corresponding digital signals. The microcontroller 122A can be set up to further process these digital signals, for example in order to determine the corresponding influencing variable.

Der Temperatursensor 128 ist dazu eingerichtet, eine Temperatur in dem Gehäuse 112 des Stellantriebs 100 zu messen. Hierzu kann der Temperatursensor 128 ein Messelement wie beispielsweise einen Thermistor, ein Thermoelement und/oder einen halbleiter-basierten Temperatursensor aufweisen. Vorzugsweise ist der Temperatursensor 128 in der Nähe des Getriebes 110 angeordnet, beispielsweise auf einer dem Getriebe 110 zugewandten und vom Elektromotor 102 abgewandten Seite der Platine 120 wie beispielsweise in 2b gezeigt.The temperature sensor 128 is set up to measure a temperature in the housing 112 of the actuator 100 . For this purpose, the temperature sensor 128 can have a measuring element such as a thermistor, a thermocouple and/or a semiconductor-based temperature sensor. Temperature sensor 128 is preferably arranged in the vicinity of transmission 110, for example on a side of circuit board 120 that faces transmission 110 and is remote from electric motor 102, as for example in FIG 2 B shown.

Im Beispiel der 1b umfasst der Stromsensor 130 einen Shunt-Widerstand 130A, der zwischen einem Ausgang der Brückenschaltung 126 und einem Erdungskontakt 132 angeordnet ist. Der Stromsensor 130 umfasst weiterhin ein Spannungsmessgerät 130B, welches dazu eingerichtet ist, eine an dem Shunt-Widerstand 130A abfallende Spannung zu messen. Anhand dieser Spannung kann der Stromsensor 130 den durch ein bestromtes Phasenwicklungspaar 104A fließenden Strom bestimmen. In anderen Beispielen kann der Stromsensor 130 alternativ oder zusätzlich auch dazu eingerichtet sein, Ströme in Zweigen der Brückenschaltung 126 und/oder in den Zuleitungen zwischen der Brückenschaltung 126 und den Phasenwicklungen 104A zu messen.In the example of 1b current sensor 130 includes a shunt resistor 130A connected between an output of bridge circuit 126 and a ground contact 132 . The current sensor 130 also includes a voltage measuring device 130B, which is set up to measure a voltage drop across the shunt resistor 130A. Based on this voltage, the current sensor 130 can determine the current flowing through an energized phase winding pair 104A. In other examples, the current sensor 130 may alternatively or additionally also be set up to measure currents in branches of the bridge circuit 126 and/or in the feed lines between the bridge circuit 126 and the phase windings 104A.

Die Steuereinheit 122 ist dazu eingerichtet, anhand des von dem Stromsensor 130 gemessenen Stroms einen Drehmomentparameter zu bestimmen, der ein von dem Rotor 106 erzeugtes Drehmoment charakterisiert. Der Drehmomentparameter kann beispielsweise ein Maximalwert des Stroms, ein Mittelwert des Stroms oder ein Endwert des Stroms am Ende eines Kommutierungsschritts sein. In manchen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 122 auch dazu eingerichtet sein, das Drehmoment mittels einer Kalibrierungskurve oder einer Umrechnungstabelle aus dem von dem Stromsensor 130 gemessenen Storm zu berechnen.The control unit 122 is set up to use the current measured by the current sensor 130 to determine a torque parameter which characterizes a torque generated by the rotor 106 . The torque parameter can be, for example, a maximum value of the current, an average value of the current or a final value of the current at the end of a commutation step. In some embodiments, the control unit 122 can also be set up to calculate the torque using a calibration curve or a conversion table from the current measured by the current sensor 130 .

In manchen Ausgestaltungen weist der Stellantrieb 100 außerdem einen Rotor-Positionssensor 134 auf, der ebenfalls mit der Steuereinheit 122 verbunden ist (nicht dargestellt) und dazu eingerichtet ist, eine Drehwinkelstellung des Rotors 106 zu bestimmen. Im Beispiel der 1a-1e weist der Rotor-Positionssensor 134 mehrere Spannungsmessgeräte auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, die an einer zugehörigen Phasenwicklung 104A abfallende Spannung zu messen. Der Rotor-Positionssensor 134 ist dazu eingerichtet, Nulldurchgänge der durch die Drehbewegung des Rotormagneten 106A in den Phasenwicklungen 104A induzierten gegenelektromotorischen Spannung U_BEMV zu detektieren. Hierzu kann der Rotor-Positionssensor 134 beispielsweise eine Komparatorschaltung zum Messen der Nulldurchgänge der Spannung U_BEMV und/oder einen Analog-Digital-Wandler zum Messen des Spannungsverlaufes an den Phasenwicklungen 104A umfassen. Die Nulldurchgänge der in einer unbestromten Phasenwicklung induzierten Spannung können bei einer bestimmten Drehwinkelstellung des Rotors 106 auftreten und somit Rückschlüsse auf die Drehwinkelstellung des Rotors 106 erlauben.In some configurations, the actuator 100 also has a rotor position sensor 134 which is also connected to the control unit 122 (not shown) and is set up to determine an angular position of the rotor 106 . In the example of 1a-1e the rotor position sensor 134 has a plurality of voltmeters each configured to measure the voltage drop across an associated phase winding 104A. The rotor position sensor 134 is set up to detect zero crossings of the back electromotive voltage U _BEMV induced in the phase windings 104A by the rotational movement of the rotor magnet 106A. For this purpose, the rotor position sensor 134 can include, for example, a comparator circuit for measuring the zero crossings of the voltage U _BEMV and/or an analog/digital converter for measuring the voltage profile at the phase windings 104A. The zero crossings of the voltage induced in a phase winding without current can occur at a specific angular position of the rotor 106 and thus allow conclusions to be drawn about the angular position of the rotor 106 .

Die Steuereinheit 122 kann dazu eingerichtet sein, mittels des Rotor-Positionssensors 134 eine Stellungsänderung des Rotors 106 zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 122 beispielsweise einen Schrittzähler (nicht dargestellt) aufweisen, der dazu eingerichtet ist, mittels des Rotor-Positionssensors 134 eine Anzahl von durchgeführten Kommutierungsschritten und/oder eine Anzahl von Umdrehungen des Rotors 106 zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Schrittzähler auch dazu eingerichtet sein, die Anzahl der durchgeführten Kommutierungsschritte und/oder die Anzahl der Umdrehungen mittels des Stromsensors 130, anhand eines Steuersignals für die Steuereinheit 122 und/oder anhand eines Triggersignals für die Brückenschaltung 126 zu bestimmen.The control unit 122 can be set up to determine a change in the position of the rotor 106 by means of the rotor position sensor 134 . In some embodiments, the control unit 122 can have, for example, a step counter (not shown) that is set up to use the rotor position sensor 134 to determine a number of commutation steps carried out and/or a number of revolutions of the rotor 106 . Alternatively or additionally, the step counter can also be set up to determine the number of commutation steps performed and/or the number of revolutions using current sensor 130, using a control signal for control unit 122 and/or using a trigger signal for bridge circuit 126.

Der Stellantrieb 100 weist ferner einen Abtriebs-Positionssensor 136 auf, der dazu eingerichtet ist, eine Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108 um die Drehachse 116 zu bestimmen. Der Abtriebs-Positionssensor 136 ist auf der Platine 120 angeordnet und mit der Steuereinheit 122 verbunden, zum Beispiel über eine oder mehrere elektrische Leiterbahnen auf der Platine 120. Der Abtriebs-Positionssensor 136 ist über dem Abtriebsrad 108 angeordnet, so dass die Drehachse 116 sich durch den Abtriebs-Positionssensor 136 hindurch erstreckt. Auf einer Stirnseite des Abtriebsrads 108 ist ein scheibenförmiger Permanentmagnet 138, zum Beispiel ein gespritzter oder gepresster Seltenerdmagnet wie etwa ein kunststoffgebundener Neodym-Eisen-Bor-Magnet (NdFeB), befestigt. Der Magnet 138 ist in einer Vertiefung in der Stirnseite des Abtriebsrads 108 angeordnet, so dass die Drehachse 116 sich durch den Magneten 138 hindurch erstreckt. Der Abtriebs-Positionssensor 136 weist einen Magnetfeldsensor auf, beispielsweise einen zwei-dimensionalen oder drei-dimensionalen Hall-Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine Stärke des von dem Magneten 138 erzeugten Magnetfelds entlang zwei bzw. drei Raumrichtungen zu bestimmen. Die Steuereinheit 122 ist dazu eingerichtet, anhand eines von dem Abtriebs-Positionssensor 136 übermitteln Sensorsignals die Drehwinkelstellung des Abtriebsrads 108 zu ermitteln, zum Beispiel mittels einer entsprechenden Kalibrierungskurve.The actuating drive 100 also has an output position sensor 136 which is set up to determine a rotational angle position φ of the output wheel 108 about the axis of rotation 116 . The output position sensor 136 is arranged on the circuit board 120 and connected to the control unit 122, for example via one or more electrical conductor paths on the circuit board 120. The output position sensor 136 is arranged above the output gear 108 so that the axis of rotation 116 passes through extends through output position sensor 136 . A disc-shaped permanent magnet 138, for example an injection-molded or pressed rare-earth magnet such as a plastic-bonded neodymium-iron-boron (NdFeB) magnet, is fastened to one end face of the output gear 108 . The magnet 138 is in a recess in the front of the Driven wheel 108 arranged so that the axis of rotation 116 extends through the magnet 138 therethrough. Output position sensor 136 has a magnetic field sensor, for example a two-dimensional or three-dimensional Hall sensor, which is set up to determine a strength of the magnetic field generated by magnet 138 along two or three spatial directions. The control unit 122 is set up to use a sensor signal transmitted by the output position sensor 136 to determine the rotational angle position of the output wheel 108, for example using a corresponding calibration curve.

Eine direkte Bestimmung der Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108 mittels des Abtriebs-Positionssensors 136 kann eine geringere Messgenauigkeit aufweisen als eine indirekte Bestimmung anhand der Drehwinkelstellung des Rotors 106. Beispielsweise kann die mittels des Abtriebs-Positionssensors 136 bestimmte Drehwinkelstellung eine Messunsicherheit in einer Größenordnung zwischen 1° und 5° aufweisen. Die Messgenauigkeit kann beispielsweise durch externe Magnetfelder, Positionsänderungen aufgrund thermischer Ausdehnung und/oder eine Bit-Auflösung des Sensorsignals begrenzt sein. Im Gegensatz dazu kann sich das Abtriebsrad 108 zwischen zwei aufeinander folgenden Kommutierungsschritten des Elektromotors 102 beispielsweise lediglich zwischen 0.005° und 0.05° drehen. Eine indirekte Bestimmung der Drehwinkelstellung des Abtriebsrads 108 basierend auf einer Stellungsänderung des Rotors 106, beispielsweise einer Anzahl durchgeführter Kommutierungsschritte, ermöglicht somit theoretisch eine wesentlich höhere Messgenauigkeit. Wie unten in Bezug auf 4a, 4b erläutert ist j edoch aufgrund des Spiels des Getriebes 110 sowie der in dem Getriebe 110 hervorgerufenen Verspannungen nicht immer ein linearer Zusammenhang zwischen einer Stellungsänderung des Rotors 106 und einer Stellungsänderung des Abtriebsrads 108 gegeben.A direct determination of the rotational angle position φ of the output gear 108 by means of the output position sensor 136 can have a lower measurement accuracy than an indirect determination based on the rotational angle position of the rotor 106. For example, the rotational angle position determined by means of the output position sensor 136 can have a measurement uncertainty of a magnitude between 1° and 5°. The measurement accuracy can be limited, for example, by external magnetic fields, changes in position due to thermal expansion and/or a bit resolution of the sensor signal. In contrast to this, the driven wheel 108 can rotate between two successive commutation steps of the electric motor 102, for example only between 0.005° and 0.05°. An indirect determination of the angular position of the output wheel 108 based on a change in the position of the rotor 106, for example a number of commutation steps carried out, thus theoretically enables a significantly higher measurement accuracy. As below regarding 4a , 4b However, due to the play in the transmission 110 and the stresses caused in the transmission 110, there is not always a linear relationship between a change in the position of the rotor 106 and a change in the position of the driven wheel 108.

2a und 2b zeigen einen Stellantrieb 200 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Dabei zeigt 2a den gesamten Stellantrieb 200 in einer Schnittansicht, während 2b nur eine Anordnung 200A des Stellantriebs 200 zur Bestimmung der Stellung des Abtriebsrads 108 zeigt. Der Stellantrieb 200 ähnelt dem Stellantrieb 100 aus 1a-1e, wobei entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Stellantrieb 200 weist ebenfalls einen Elektromotor mit einem Stator 104 und einem Rotor 106 sowie ein um eine Drehachse 116 drehbar gelagertes Abtriebsrad 108 auf, wobei das Abtriebsrad 108 über ein Getriebe 110 mit dem Rotor 106 mechanisch gekoppelt ist. Ferner weist der Stellantrieb 200 auch einen Temperatursensor 128 auf, der dazu eingerichtet ist, eine Einflussgröße zu bestimmen, die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes 110 beeinflusst, nämlich eine Temperatur. Außerdem weist der Stellantrieb 200 eine Steuereinheit 122 auf, die dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren nach einer der hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen, zum Beispiel das unten beschriebene Verfahren 300. Darüber hinaus kann der Stellantrieb 200 weitere der oben in Bezug auf den Stellantrieb 200 beschriebenen Komponenten aufweisen. 2a and 2 B 12 show an actuator 200 according to another exemplary embodiment of the invention. while showing 2a the entire actuator 200 in a sectional view, while 2 B 10 shows only one arrangement 200A of the actuator 200 for determining the position of the output gear 108. FIG. Actuator 200 is similar to actuator 100 of FIG 1a-1e , where corresponding elements are provided with the same reference numbers. The actuator 200 also has an electric motor with a stator 104 and a rotor 106 as well as a driven wheel 108 rotatably mounted about an axis of rotation 116 , with the driven wheel 108 being mechanically coupled to the rotor 106 via a transmission 110 . Furthermore, the actuating drive 200 also has a temperature sensor 128 which is set up to determine an influencing variable which influences a tension and/or backlash in the transmission 110, namely a temperature. In addition, the actuator 200 has a control unit 122 which is set up to carry out the method according to one of the embodiments described here, for example the method 300 described below have components.

Der Stellantrieb 200 unterscheidet sich von dem Stellantrieb 100 im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des Magneten 138 und die Anordnung des Abtriebs-Positionssensors 136. In diesem Beispiel ist der Magnet 138 ein ringförmiger Magnet, der auf einer Stirnseite des Abtriebsrads 108 angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung vollständig um die Drehachse 116 erstreckt. Der Magnet 138 weist in seiner Mitte eine Öffnung auf, durch die sich die Abtriebswelle 108A erstreckt und die Drehachse 116 verläuft. Anders als im Beispiel der 1a-1e ist der Abtriebs-Positionssensor 136 nicht auf der Drehachse 116, sondern gegenüber der Drehachse 116 versetzt angeordnet, so dass die Drehachse 116 sich nicht durch den Abtriebs-Positionssensor 136 hindurch erstreckt. Der Abtriebs-Positionssensor 136 kann beispielsweise wie in 2b dargestellt über einem Außenumfang des Magneten 138 angeordnet sein.The actuator 200 differs from the actuator 100 essentially in the design of the magnet 138 and the arrangement of the output position sensor 136. In this example, the magnet 138 is an annular magnet which is arranged on an end face of the output gear 108 and extends in the circumferential direction extends completely around the axis of rotation 116 . The magnet 138 has an opening at its center through which the output shaft 108A extends and the axis of rotation 116 passes. Unlike in the example of 1a-1e the output position sensor 136 is not arranged on the axis of rotation 116, but offset relative to the axis of rotation 116, so that the axis of rotation 116 does not extend through the output position sensor 136. The output position sensor 136 can, for example, as in 2 B shown disposed over an outer periphery of magnet 138 .

3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils, welches über ein Getriebe mit einem Rotor eines Elektromotors mechanisch gekoppelt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 300 kann beispielsweise zur Bestimmung einer Stellungsänderung des Abtriebsrads 108 des Stellantriebs 100 aus 1a-1e und/oder des Stellantriebs 200 aus 2a, 2b verwendet werden. In manchen Ausgestaltungen kann das Verfahren 300 ganz oder teilweise von der Steuereinheit 122 des entsprechenden Stellantriebs ausgeführt werden. Im Folgenden wird der Stellantrieb 100 zur beispielhaften Illustration des Verfahrens 300 verwendet. Die Ausführung des Verfahrens 300 ist nicht auf die durch das Flussdiagramm in 3 angedeutete Abfolge beschränkt. Soweit technisch möglich können die Schritte des Verfahrens 300 in einer beliebigen Reihenfolge und insbesondere auch zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden, beispielsweise die Schritte 304 und 306. 3 FIG. 3 shows a flow chart of a method 300 for determining a change in position of a movably mounted component, which is mechanically coupled to a rotor of an electric motor via a transmission, according to an exemplary embodiment of the invention. Method 300 can be used, for example, to determine a change in position of output gear 108 of actuator 100 1a-1e and/or the actuator 200 2a , 2 B be used. In some configurations, the method 300 can be carried out in whole or in part by the control unit 122 of the corresponding actuator. In the following, the actuator 100 is used to illustrate the method 300 by way of example. Execution of method 300 is not limited to that indicated by the flowchart in 3 indicated sequence limited. As far as technically possible, the steps of method 300 can be carried out in any order and in particular at least partially simultaneously, for example steps 304 and 306.

Das Verfahren 300 umfasst in Schritt 302 das Bestimmen einer Stellungsänderung des Rotors 106. Die Stellungsänderung des Rotors 106 kann beispielsweise eine Soll-Stellungsänderung ΔN_soll sein, die von einem Steuersignal vorgegeben wird, das die Steuereinheit 122 empfängt, zum Beispiel von einer externen Steuereinheit außerhalb des Stellantriebs 100. In einem Beispiel gibt das Steuersignal eine Soll-Stellungsänderung Δφ_soll für das Abtriebsrad 108 vor, zum Beispiel eine Drehung um einen bestimmten Winkel, z.B. Δφ_soll = 10°. Diese kann von der Steuereinheit 122 mittels eines Über- oder Untersetzungsverhältnisses des Getriebes 110 in die entsprechenden Soll-Stellungsänderung ΔN_soll des Rotors 106 umgerechnet werden, wobei die Soll-Stellungsänderung ΔN_soll zum Beispiel eine Anzahl von auszuführenden Kommutierungsschritten angeben kann, z.B. ΔN_soll = 200.In step 302, the method 300 includes determining a change in position of the rotor 106. The change in position of the rotor 106 _can be, for example, a setpoint change in position ΔN set which is specified by a control signal which the control unit 122 receives, for example from an external control unit outside of the actuator 100. In one example, the control signal specifies a target change in position Δφ _target for the output gear 108, for example a rotation through a certain angle, for example Δφ _target =10°. This can be converted by the control unit 122 into the corresponding setpoint change in position ΔN _set of the rotor 106 by means of a transmission or reduction ratio of the transmission 110, wherein the setpoint change in position ΔN _set can indicate, for example, a number of commutation steps to be carried out, e.g. ΔN _set = 200

Wird der Rotor 106 um die Soll-Stellungsänderung ΔN_soll des Rotors bewegt, kann eine Ist-Stellungsänderung Δφ_ist des Abtriebsrads 108 jedoch von der gewünschten Soll-Stellungsänderung Δφ_soll des Abtriebsrads 108 abweichen, beispielsweise aufgrund einer Verspannung und/oder eines Spiels des Getriebes 110. Dies ist beispielhaft in den 4a und 4b dargestellt. 4a zeigt dabei die von dem Elektromotor 102 mit dem Rotor 106 ausgeführten Kommutierungsschritte N als Funktion der Zeit t, während 4b die Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108 zeigt.If the rotor 106 is moved by the target position change ΔN set of the rotor, an actual position change Δφ _act of the output gear 108 can deviate from _the desired target position change Δφ _set of the output gear 108, for example due to tension and/or play in the transmission 110. This is exemplified in the 4a and 4b shown. 4a shows the commutation steps N executed by the electric motor 102 with the rotor 106 as a function of the time t, during 4b the rotational angle position φ of the output gear 108 shows.

In diesem Beispiel wird der Rotor 106 ausgehend von einer Ausgangsstellung N_A entlang der Kurve 400 linear um die Soll-Stellungsänderung ΔN_soll in eine Zielstellung N_B bewegt. Die gestrichelte Kurve 402 in 4b zeigt den Verlauf der Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108, der aufgrund des Über- bzw. Untersetzungsverhältnisses des Getriebes 110 idealerweise zu erwarten wäre, d.h. ohne Berücksichtigung der Verspannung und des Spiels des Getriebes 110. Die durchgezogene Kurve 404 zeigt dagegen den tatsächlichen Verlauf der Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108 unter Berücksichtigung der Verspannung und des Spiels des Getriebes 110.In this example, starting from an initial position N _{A ,} the rotor 106 is moved linearly along the curve 400 by the setpoint change in position ΔN _setpoint into a target position N _B . The dashed curve 402 in 4b shows the progression of the rotational angle position φ of the driven wheel 108, which would ideally be expected based on the transmission or reduction ratio of the gear 110, i.e. without taking into account the tension and play of the gear 110. The solid curve 404, on the other hand, shows the actual progression of the rotational angle position φ of the output gear 108, taking into account the tension and play of the gear 110.

Aufgrund des Getriebespiels führt die Bewegung des Rotors 106 in einem ersten Abschnitt 404A zunächst nicht zu einer Bewegung des Abtriebsrads 108. Dies kann insbesondere nach einem Wechsel der Bewegungsrichtung des Rotors 106 auftreten. Nach einer Stellungsänderung ΔN₁ des Rotors 106 ist das Getriebespiel durchlaufen und das Abtriebsrad 108 beginnt sich zu bewegen. Jedoch kann sich nach dem Durchlaufen des Getriebespiels sukzessive eine Verspannung in dem Getriebe 110 aufbauen, so dass das Abtriebsrad 108 sich in einem zweiten Abschnitt 404B zunächst langsamer bewegt als nach dem idealen Verlauf 402 zu erwarten wäre. Sobald die Verspannung vollständig aufgebaut ist, kann sich das Abtriebsrad 108 in einem dritten Abschnitt 404C zumindest näherungsweise mit der nach dem idealen Verlauf 402 erwarteten Geschwindigkeit bewegen. Aufgrund der Verspannung und des Spiels des Getriebes 110 ist die tatsächliche Ist-Stellungsänderung Δφ_ist des Abtriebsrads 108 bei Erreichen der Rotor-Zielstellung N_B um eine Abweichung δφ kleiner als die idealerweise erwartete Soll-Stellungsänderung Δφ_soll.Because of the gear play, the movement of the rotor 106 in a first section 404A does not initially lead to a movement of the output wheel 108. This can occur in particular after the direction of movement of the rotor 106 has changed. After a change in position ΔN ₁ of the rotor 106, the gear play has been completed and the driven wheel 108 begins to move. However, after the gear play has been run through, tension can gradually build up in the gear 110 so that the output wheel 108 initially moves more slowly in a second section 404B than would be expected after the ideal course 402 . As soon as the bracing has been fully built up, the driven wheel 108 can move at least approximately at the speed expected according to the ideal curve 402 in a third section 404C. Due to the tension and play of the transmission 110, the actual change in position Δφ actual of the output wheel 108 when the target rotor position N _B is reached _is smaller by a deviation δφ _than the ideally expected change in position Δφ setpoint .

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren 300 kann die Abweichung δφ abgeschätzt und zumindest teilweise kompensiert werden. Dies ist beispielhaft in den 5a und 5b dargestellt. 5a zeigt dabei den Verlauf 500 der von dem Elektromotor 102 mit dem Rotor 106 ausgeführten Kommutierungsschritte N als Funktion der Zeit t, während 5b den Verlauf 502 der Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108 zeigt.Using the method 300 according to the invention, the deviation δφ can be estimated and at least partially compensated. This is exemplified in the 5a and 5b shown. 5a shows the course 500 of the commutation steps N executed by the electric motor 102 with the rotor 106 as a function of the time t, while 5b shows the course 502 of the rotational angle position φ of the output gear 108 .

Der Rotor 106 wird zunächst in Schritt 304 von der Ausgangsstellung N_A lediglich um einen Teil der Soll-Stellungsänderung ΔN_soll des Rotors 106 in eine Zwischenstellung N_i bewegt. Die Zwischenstellung N_i ist dabei so gewählt, dass die Stellungsänderung relativ zu der Ausgangsstellung N_A größer als die dem Getriebespiel entsprechende Stellungsänderung ΔN₁ ist (d.h. vollständiges Durchlaufen des Abschnitts 502A), vorzugsweise so groß, dass auch die Verspannung in dem Getriebe 110 größtenteils oder sogar vollständig aufgebaut ist (d.h. zumindest teilweises oder vollständiges Durchlaufen des Abschnitts 502B). In einem Beispiel beträgt die Stellungsänderung von der Ausgangsstellung N_A in die Zwischenstellung N_i zwischen 50% und 90% der Soll-Stellungsänderung ΔN_soll, z.B. 75% der Soll-Stellungsänderung ΔN_soll.In step 304, the rotor 106 is first moved from the starting position N _A by only part of the setpoint change in position ΔN _set of the rotor 106 into an intermediate position N _i . The intermediate position N _i is selected in such a way that the change in position relative to the starting position N _A is greater than the change in position ΔN ₁ corresponding to the gear backlash (i.e. complete passage through section 502A), preferably so large that the tension in the gear 110 is also largely or even fully constructed (ie, at least partially or fully traversing portion 502B). In one example, the change in position from the initial position N _A to the intermediate position N _{i is} between 50% and 90% of the target position change ΔN set , for example 75% of the target position change ΔN _set .

In Schritt 306 werden mehrere Einflussgrößen x₁, x₂, x₃ bestimmt, die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes 110 beeinflussen. Die Bestimmung dieser Einflussgrößen kann zumindest teilweise während des Verfahrens der Rotors 106 in Schritt 304 erfolgen. Die Einflussgrößen können beispielsweise eine mittels des Temperatursensors 128 gemessene Temperatur innerhalb des Gehäuses 112 des Stellantriebs 100 umfassen (erste Einflussgröße x₁), die z.B. bereits vor dem Bewegen des Rotors 106 in Schritt 304 ermittelt werden kann. Außerdem kann ein von dem Rotor 106 erzeugtes Drehmoment bestimmt werden (zweite Einflussgröße x₂). Dieses kann beispielsweise anhand des von dem Stromsensor 130 gemessenen Motorstroms durch die Phasenwicklungen 104A bestimmt werden, z.B. basierend auf einem Endwert des Motorstroms gegen Ende eines Kommutierungsschrittes (z.B. direkt vor dem Durchführen der nächsten Kommutierung). Der Motorstrom kann während der Bewegung des Rotors 106 in Schritt 304 gemessen werden, z.B. gemittelt über die gesamte Bewegung von der Ausgangsstellung N_A in die Zwischenstellen N_i oder vorzugsweise erst nach Durchlaufen des Getriebespiels (z.B. in den Abschnitten 502B, 502C) oder nach dem Aufbau der Verspannung in dem Getriebe 110 (z.B. in dem Abschnitt 502C). In manchen Ausgestaltungen wird der Motorstrom kontinuierlich oder wiederholt über eine vollständige Kommutierungsperiode hinweg bestimmt und gemittelt, so dass Schwankungen des Motorstroms während einer Kommutierung ausgeglichen werden. Beispielsweise kann der Motorstrom in den bestromten Phasen zu jeder der Anschaltzeiten einer Pulsweitenmodulation, insbesondere in der Mitte jeder Anschaltzeit der Pulsweitenmodulation, über einen Kommutierungsperiode hinweg bestimmt werden und schließlich ein Mittelwert der bestimmten Werte berechnet werden. Weiterhin kann als eine dritte Einflussgröße x₃ ein Verfahrweg des Rotors 106 und/oder des Abtriebsrads 108 bestimmt werden, z.B. die Soll-Stellungsänderung Δφ_soll oder die Soll-Stellungsänderung ΔN_soll. Der Verfahrweg kann beispielsweise in Schritt 302 von der Steuereinheit 122 bestimmt werden. In manchen Ausgestaltungen können zudem weitere Einflussgrößen bestimmt werden, z.B. ein Verschleißparameter, der einen Verschleiß des Getriebes 110 charakterisiert und zum Beispiel einer kumulierten Gesamtzahl der von dem Elektromotor 102 ausgeführten Kommutierungsschritte entsprechen kann, oder ein Richtungswechsel-Bit, das angibt, ob die Stellungsänderung ΔN_soll des Rotors 106 mit einer Richtungsänderung verglichen mit einer früheren Bewegungsrichtung des Rotors 106 verknüpft ist.In step 306, a number of influencing variables x ₁ , x ₂ , x ₃ are determined, which influence tension and/or backlash in transmission 110 . These influencing variables can be determined at least partially during the movement of the rotor 106 in step 304 . The influencing variables can include, for example, a temperature measured by temperature sensor 128 within housing 112 of actuator 100 (first influencing variable x ₁ ), which can be determined, for example, before rotor 106 is moved in step 304 . In addition, a torque generated by the rotor 106 can be determined (second influencing variable x ₂ ). This can be determined, for example, based on the motor current through the phase windings 104A measured by the current sensor 130, for example based on a final value of the motor current towards the end of a commutation step (for example directly before the next comm mutation). The motor current can be measured during the movement of the rotor 106 in step 304, e.g. averaged over the entire movement from the starting position N _A to the intermediate positions N _i or preferably only after passing through the gear backlash (e.g. in sections 502B, 502C) or after Tension build-up in transmission 110 (eg, in section 502C). In some configurations, the motor current is determined and averaged continuously or repeatedly over a complete commutation period, so that fluctuations in the motor current during a commutation are compensated for. For example, the motor current in the energized phases can be determined at each of the switch-on times of a pulse width modulation, in particular in the middle of each switch-on time of the pulse width modulation, over a commutation period and finally a mean value of the determined values can be calculated. Furthermore, a travel path of the rotor 106 and/or the driven wheel 108 can be determined as a third influencing variable x ₃ , for example the setpoint change in position Δφ _setpoint or the setpoint change in position ΔN _setpoint . The travel path can be determined by the control unit 122 in step 302, for example. In some configurations, further influencing variables can also be determined, e.g. a wear parameter that characterizes wear on the transmission 110 and can correspond, for example, to a cumulative total number of commutation steps executed by the electric motor 102, or a direction change bit that indicates whether the change in position ΔN _target of the rotor 106 is associated with a change in direction compared to a previous direction of movement of the rotor 106 .

In Schritt 308 wird mittels eines mathematischen Modells anhand der in Schritt 306 bestimmten Einflussgrößen ein Korrekturparameter, nämlich die Abweichung δcp zwischen der Ist-Stellungsänderung Δφ_ist und der Soll-Stellungsänderung Δφ_soll des Abtriebsrads 108, bestimmt. Das mathematische Modell beschreibt die Abweichung δφ als Funktion der Einflussgrößen, δcp = f(x₁, x₂, x₃). Das mathematische Modell kann Änderungen der Einflussgrößen δx₁, δx₂, δx₃ in verschiedenen Ordnungen berücksichtigen, z.B. eine Änderung der Temperatur δx₁ in erster, zweiter und dritter Ordnung, eine Änderung des Drehmoments δx₂ in erster und zweiter Ordnung und eine Änderung des Verfahrwegs δx₃ in erster und zweiter Ordnung. In einem Beispiel hat das mathematische Modell die folgende Form: $$\begin{array}{l}\mathrm{\delta \phi =}{\mathrm{\beta }}_{\mathrm{0}}\\ +{\mathrm{\beta }}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1+{\mathrm{\beta }}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2+{\mathrm{\beta }}_3\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3\\ +{\mathrm{\beta }}_4\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_1\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_5\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_2\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_6\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_3\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_7\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2+{\mathrm{\beta }}_8\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3+{\mathrm{\beta }}_9\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3\\ +{\mathrm{\beta }}_{10}\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_1\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_{11}\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_2\right)}^2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3+{\mathrm{\beta }}_{12}\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_3\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_{13}\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3\end{array}$$

In anderen Ausführungsformen kann das mathematische Modell weniger Terme enthalten, beispielsweise nur konstante und lineare Terme (erste und zweite Zeile, β₀ bis β₃) oder nur konstante, lineare und quadratische Terme (erste bis dritte Zeile, β₀, bis β₉). In manchen Ausgestaltungen kann das mathematische Modell alternativ oder zusätzlich weitere Terme enthalten, beispielsweise weitere Terme dritter Ordnung (vierte Zeile) und/oder Terme vierter Ordnung, z.B. (δx₁)⁴.In step 308, a correction parameter, namely the deviation Δcp between the actual change in position Δφ actual and the setpoint change in position Δφ _setpoint of the driven wheel 108, is determined using a mathematical model based on the influencing variables determined in _step 306. The mathematical model describes the deviation δφ as a function of the influencing variables, δcp = f(x ₁ , x ₂ , x ₃ ). The mathematical model can take into account changes in the influencing variables δx ₁ , δx ₂ , δx ₃ in different orders, e.g. a change in the temperature δx ₁ in the first, second and third order, a change in the torque δx ₂ in the first and second order and a change in the Travel δx ₃ in first and second order. In one example, the mathematical model has the following form: $$\begin{array}{l}\mathrm{\delta \phi =}{\mathrm{\beta }}_{\mathrm{0}}\\ +{\mathrm{\beta }}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1+{\mathrm{\beta }}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2+{\mathrm{\beta }}_3\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3\\ +{\mathrm{\beta }}_4\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_1\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_5\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_2\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_6\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_3\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_7\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2+{\mathrm{\beta }}_{\mathrm{8th}}\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3+{\mathrm{\beta }}_9\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3\\ +{\mathrm{\beta }}_{10}\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_1\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_{11}\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_2\right)}^2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3+{\mathrm{\beta }}_{12}\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2\cdot {\left(\mathrm{\delta }{\text{x}}_3\right)}^2+{\mathrm{\beta }}_{13}\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_1\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_2\cdot \mathrm{\delta }{\text{x}}_3\end{array}$$

In other embodiments, the mathematical model may contain fewer terms, for example only constant and linear terms (first and second rows, β ₀ to β ₃ ) or only constant, linear and quadratic terms (first to third rows, β ₀ to β ₉ ) . In some configurations, the mathematical model can alternatively or additionally contain further terms, for example further third-order terms (fourth row) and/or fourth-order terms, for example (δx ₁ ) ⁴ .

Die Koeffizienten β₀, β₁, β₂, ... des mathematischen Modells können vor der Ausführung des Verfahrens 300 bestimmt werden, beispielsweise als Teil einer Kalibrierung des Stellantriebs 100. Die Koeffizienten β₀, β₁, β₂, ... können zum Beispiel mittels eines Regressionsverfahrens an empirisch für eine Vielzahl von Werten der Einflussgrößen (δx_i, δx_j, δx_k) ermittelte Abweichungen zwischen Ist- und Soll-Stellungsänderungen des Abtriebsrads 108 angepasst werden, z.B. mittels eines least square-Fits. Dabei kann die Komplexität des mathematischen Modells durch Hinzufügen oder Weglassen von Termen so angepasst werden, dass die Abschätzung der Abweichung δcp durch das mathematische Modell zum einen eine gewünschte Güte aufweist und zum anderen die Steuereinheit 122 mit der ihr zur Verfügung stehenden Rechenleistung und Speicherkapazität in der Lage ist, die Abweichung δφ mittels des mathematischen Modells innerhalb einer gewünschten Zeit zu berechnen, z.B. bevor der Rotor die Zwischenstellung N_i oder die ursprüngliche Zielstellung N_B erreicht.The coefficients β ₀ , _{β 1} , _{β 2 , .} For example, a regression method can be used to adapt empirically determined deviations between actual and target position changes of the driven wheel 108 for a large number of values of the influencing variables (δx _i , δx _j , δx _k ), eg using a least square fit. The complexity of the mathematical model can be adjusted by adding or omitting terms in such a way that the estimation of the deviation δcp by the mathematical model has a desired quality on the one hand and, on the other hand, the control unit 122 with the computing power and memory capacity available to it in the Is able to calculate the deviation δφ by means of the mathematical model within a desired time, eg before the rotor reaches the intermediate position N _i or the original target position N _B .

In Schritt 310 wird anhand des Korrekturparameters, d.h. in diesem Beispiel anhand der Abweichung δcp, eine korrigierte Zielstellung N_C für den Rotor 106 bestimmt. Die korrigierte Zielstellung N_C wird vorzugsweise so gewählt, dass die Abweichung δφ ganz oder zumindest teilweise kompensiert wird. In einem Beispiel entspricht die Stellungsänderung von der ursprünglichen Zielstellung N_B in die korrigierte Zielstellung N_C derjenigen Stellungsänderung des Rotors 106, für die ohne Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes 110 eine Soll-Stellungsänderung des Abtriebsrads 108 entsprechend der Abweichung δcp zu erwarten ist. Beispielsweise kann die Abweichung δcp anhand des Über- bzw. Untersetzungsverhältnisses des Getriebes 110 in eine entsprechende Stellungsänderung des Rotors 106 umgerechnet werden. In einem anderen Beispiel entspricht die Stellungsänderung von der ursprünglichen Zielstellung N_B in die korrigierte Zielstellung N_C derjenigen Stellungsänderung des Rotors 106, für die unter Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes 110 eine Ist-Stellungsänderung des Abtriebsrads 108 entsprechend der Abweichung δφ zu erwarten ist, d.h. auch bei der Bestimmung der korrigierten Zielstellung N_C kann zusätzlich eine zu erwartende weitere Abweichung berücksichtigt werden, die ebenfalls anhand der in Schritt 306 bestimmten Einflussgrößen bestimmt werden kann.In step 310, a corrected target position N _C for the rotor 106 is determined using the correction parameter, ie using the deviation δcp in this example. The corrected target position N _C is preferably selected in such a way that the deviation δφ is fully or at least partially compensated. In one example, the position change from the original target position N _B to the corrected target position N _C corresponds to that position change of the rotor 106 for which, without taking into account the tension and/or the backlash of the transmission 110, a target position change of the output gear 108 corresponding to the deviation δcp expect is. For example, the deviation δcp can be converted into a corresponding change in the position of the rotor 106 using the transmission or reduction ratio of the transmission 110 . In another example, the pose change from the original target pose is N _B in the corrected target position N _C of that change in position of the rotor 106 for which an actual change in position of the output gear 108 corresponding to the deviation δφ is to be expected, taking into account the tension and/or the backlash of the transmission 110, i.e. also when determining the corrected target position N _C a further deviation to be expected can also be taken into account, which can also be determined on the basis of the influencing variables determined in step 306 .

In manchen Ausgestaltungen können die Schritte 308 und 310 auch in einem einzigen Verfahrensschritt zusammengefasst sein. Die Bestimmung der Abweichung δcp und der korrigierten Zielstellung N_C können also auch in einem einzigen Verfahrensschritt erfolgen, beispielsweise in einer Berechnungsroutine zusammengefasst sein. Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen die Abweichung δcp nicht explizit quantifiziert werden, sondern lediglich indirekt in die Bestimmung der anhand der Abweichung δcp korrigierten Zielstellung N_C einfließen, beispielsweise durch eine Anpassung von Parametern für die Berechnung der korrigierten Zielstellung N_C basierend auf den in Schritt 306 bestimmten Einflussgrößen, so dass die Abweichung δcp zumindest teilweise kompensiert wird. In anderen Worten kann der Korrekturparameter auch eine anhand der Abweichung δcp korrigierte Stellungsänderung für den Rotor 106 und/oder für das beweglich gelagerten Bauteil 108, insbesondere die korrigierte Zielstellung N_C.In some configurations, steps 308 and 310 can also be combined in a single method step. The determination of the deviation δcp and the corrected target position N _C can therefore also take place in a single method step, for example combined in a calculation routine. In particular, in some embodiments, the deviation δcp cannot be explicitly quantified, but only indirectly included in the determination of the target position N _C corrected using the deviation δcp, for example by adjusting parameters for the calculation of the corrected target position N _C based on the in step 306 certain influencing variables, so that the deviation δcp is at least partially compensated. In other words, the correction parameter can also be a change in position for the rotor 106 and/or for the movably mounted component 108, in particular the corrected target position N _C , corrected on the basis of the deviation δcp.

In Schritt 312 wird der Rotor 106 von der Zwischenstellung N_i in die korrigierte Zielstellung N_C bewegt. Dabei kann die ursprüngliche Endstellung N_B überfahren werden und durch die zusätzliche Bewegung des Rotors 106 die Abweichung δφ kompensiert werden, so dass sich das Abtriebsrad 108 von seiner Ausgangsstellung φ_A um die Soll-Stellungsänderung Δφ_soll in eine gewünschte End-/Zielstellung φ_B bewegt. Vorzugsweise wird der Rotor 106 von der Ausgangsstellung N_A in die korrigierte Zielstellung N_C bewegt ohne in der Zwischenstellung N_i oder in der ursprünglichen Zielstellung N_B anzuhalten, z.B. mit konstanter Geschwindigkeit wie in 5a gezeigt. In manchen Ausgestaltungen kann die Drehwinkelstellung φ des Abtriebsrads 108 vor oder nach Erreichen der korrigierten Zielstellung N_C des Rotors 106 zusätzlich mittels des Abtriebs-Positionssensors 136 überwacht werden, zum Beispiel um eine Stellungsänderung des Abtriebsrads 108 nach Erreichen der Zielstellung φ_B detektieren zu können. Eine unkontrollierte Stellungsänderung, die nicht auf eine Bewegung des Rotors 106 zurückzuführen ist, kann etwa durch eine Kraft hervorgerufen werden, die von einem mit dem Abtriebsrad 108 mechanisch gekoppelten Stellglied auf das Abtriebsrad 108 ausgeübt wird.In step 312, the rotor 106 is moved from the intermediate position N _i to the corrected target position N _C . The original end position N _B can be overrun and the deviation δφ can be compensated for by the additional movement of the rotor 106, so that the output gear 108 moves from its initial position φ _A by the target position change Δφ _set to a desired end/target position φ _B emotional. Preferably, the rotor 106 is moved from the initial position N _A to the corrected target position N _C without stopping at the intermediate position N _i or the original target position N _B , eg at a constant speed as in FIG 5a shown. In some configurations, the angular position φ of the output gear 108 before or after the corrected target position N _C of the rotor 106 has been reached can also be monitored by means of the output position sensor 136, for example in order to be able to detect a change in the position of the output gear 108 after the target position φ _B has been reached. An uncontrolled change in position that cannot be attributed to a movement of the rotor 106 can be caused, for example, by a force that is exerted on the output wheel 108 by an actuator mechanically coupled to the output wheel 108 .

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und die Figuren dienen nur zur rein beispielhaften Illustration. Die Erfindung kann in ihrer Gestalt variieren, ohne dass sich das zugrundeliegende Funktionsprinzip ändert. Der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich allein aus den folgenden Ansprüchen.The described embodiments according to the invention and the figures are only intended to serve as purely exemplary illustrations. The invention can vary in its form without changing the underlying functional principle. The scope of protection of the method according to the invention and the device according to the invention results solely from the following claims.

BezugszeichenlisteReference List

100100

Stellantriebactuator

102102

Elektromotorelectric motor

104104

Statorstator

104A104A

Phasenwicklungphase winding

104B104B

Sternpunktstar point

106106

Rotorrotor

106A106A

Rotormagnetrotor magnet

108108

beweglich gelagertes Bauteil/Abtriebsradmovably mounted component/driven wheel

110110

Getriebetransmission

110-1, 110-2, 110-3, 110-4110-1, 110-2, 110-3, 110-4

Getrieberädergear wheels

112112

GehäuseHousing

112A112A

Gehäuseschalehousing shell

112B112B

DeckelLid

114114

Führungselementguide element

116116

Drehachseaxis of rotation

120120

Leiterplattecircuit board

122122

Steuereinheitcontrol unit

122A122A

Mikrocontrollermicrocontroller

122B122B

Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter

124124

Spannungsquellevoltage source

126126

Brückenschaltungbridge circuit

128128

Temperatursensortemperature sensor

130130

Stromsensorcurrent sensor

130A130A

Shunt-Widerstandshunt resistance

130B130B

Spannungsmessgerätvoltage meter

132132

Erdungskontaktground contact

134134

Rotor-PositionssensorRotor position sensor

136136

Abtriebs-PositionssensorOutput Position Sensor

138138

Magnet magnet

200200

Stellantriebactuator

200A200A

Anordnung zur Positionsbestimmung Arrangement for determining position

300300

Verfahren zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten BauteilsMethod for determining a change in position of a movably mounted component

302302

Bestimmen einer Stellungsänderung des Rotorsdetermining a change in position of the rotor

304304

Bewegen des Rotors von einer Ausgangsstellung in einer Zwischenstellungmoving the rotor from a home position to an intermediate position

306306

Bestimmen der EinflussgrößenDetermining the influencing variables

308308

Bestimmen einer Abweichung zwischen Ist- und Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten BauteilsDetermining a deviation between the actual and desired position change of the movably mounted component

310310

Bestimmen einer korrigierten Zielstellung für den Rotordetermining a corrected target position for the rotor

312312

Bewegen des Rotors von der Zwischenstellung in die korrigierten Zielstellung Moving the rotor from the intermediate position to the corrected target position

400400

Verlauf der Rotorstellung (Anzahl von Kommutierungsschritten)Course of the rotor position (number of commutation steps)

402402

Idealer Verlauf der Stellung des beweglich gelagerten BauteilsIdeal progression of the position of the movably mounted component

404404

Tatsächlicher Verlauf der Stellung des beweglich gelagerten BauteilsActual course of the position of the movably mounted component

404A404A

erster Abschnitt (Durchlaufen des Getriebespiels)first section (running through the gear backlash)

404B404B

zweiter Abschnitt (Aufbauen der Verspannung in dem Getriebe)second section (building up the tension in the transmission)

404C404C

dritter Abschnitt (näherungsweise ideale Bewegung) third section (approximately ideal motion)

500500

Verlauf der Rotorstellung (Anzahl von Kommutierungsschritten)Course of the rotor position (number of commutation steps)

502502

Tatsächlicher Verlauf der Stellung des beweglich gelagerten BauteilsActual course of the position of the movably mounted component

502A502A

erster Abschnitt (Durchlaufen des Getriebespiels)first section (running through the gear backlash)

502B502B

zweiter Abschnitt (Aufbauen der Verspannung in dem Getriebe)second section (building up the tension in the transmission)

502C502C

dritter Abschnitt (näherungsweise ideale Bewegung) third section (approximately ideal motion)

x1x1

erste Einflussgröße/Temperaturfirst influencing factor/temperature

x2x2

zweite Einflussgröße/Drehmomentsecond factor/torque

x3x3

dritte Einflussgröße/Verfahrwegthird influencing variable/travel

NN

Stellung des Rotors (Anzahl von Kommutierungsschritten)Position of the rotor (number of commutation steps)

ΔNsollΔNset

Soll-Stellungsänderung des RotorsSet position change of the rotor

ΔN1ΔN1

Stellungsänderung des Rotors zum Durchlaufen des GetriebespielsChanging the position of the rotor to run through the gear backlash

NAN / A

Ausgangsstellung des RotorsStarting position of the rotor

NBNB

ursprüngliche Zielstellung des Rotorsoriginal target position of the rotor

NCNC

korrigierte Zielstellung des Rotorscorrected aiming position of the rotor

Nino

Zwischenstellung des Rotorsintermediate position of the rotor

φφ

Stellung des beweglich gelagerten Bauteils (Drehwinkelstellung)Position of the movably mounted component (angle of rotation position)

ΔφistΔφist

Ist-Stellungsänderung des beweglich gelagerten BauteilsActual position change of the movably mounted component

ΔφsollΔφset

Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten BauteilsTarget position change of the movably mounted component

δφδφ

Abweichung zwischen Ist- und Soll-Stellungsänderung des beweglich gelagerten BauteilsDeviation between the actual and target position change of the movably mounted component

φAφA

Ausgangsstellung des beweglich gelagerten BauteilsInitial position of the movably mounted component

φBφB

Zielstellung des beweglich gelagerten BauteilsTarget position of the movably mounted component

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• WO 2018060630 A1 [0003]WO 2018060630 A1 [0003]

Claims (25)

Verfahren (300) zur Bestimmung einer Stellungsänderung eines beweglich gelagerten Bauteils (108), welches über ein Getriebe (110) mit einem Rotor (106) eines Elektromotors (102) mechanisch gekoppelt ist, wobei das Verfahren (300) umfasst: Bestimmen einer Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106); Bestimmen mindestens einer Einflussgröße (x₁, x₂, x₃), die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes (110) beeinflusst; und Bestimmen eines Korrekturparameters, der eine Abweichung (δcp) zwischen einer Ist-Stellungsänderung (Δφ_ist) und einer Soll-Stellungsänderung (Δφ_soll) des beweglich gelagerten Bauteils (108) charakterisiert, anhand der mindestens einen Einflussgröße (x₁, x₂, x₃), wobei die Soll-Stellungsänderung (Δφ_soll) die Stellungsänderung des beweglichen Bauteils (108) ist, die aufgrund der Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) ohne Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes (110) zu erwarten ist, und die Ist-Stellungsänderung (Δφ_ist) die Stellungsänderung des beweglichen Bauteils (108) ist, die aufgrund der Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) unter Berücksichtigung der Verspannung und/oder des Spiels des Getriebes (110) zu erwarten ist.Method (300) for determining a change in position of a movably mounted component (108) which is mechanically coupled via a gear (110) to a rotor (106) of an electric motor (102), the method (300) comprising: determining a change in position ( ΔN _target ) of the rotor (106); determining at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) which influences a strain and/or a backlash of the transmission (110); and determining a correction parameter, which characterizes a deviation (δcp) between an actual change in position (Δφ _ist ) and a setpoint change in position (Δφ _soll ) of the movably mounted component (108), on the basis of the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ), the setpoint change in position (Δφ setpoint ) being the change in position of the movable component (108) which, due to the change in position (ΔN _setpoint ) of the rotor ₍ 106) without taking into account the tension and/or the backlash of the gear (110) is to be expected, and the actual change in position (Δφ _ist ) is the change in position of the movable component (108) which, due to the change in position (ΔN _set ) of the rotor (106), taking into account the tension and/or the play of the gear (110) is to be expected. Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei der Korrekturparameter die Abweichung (δφ) zwischen der Ist-Stellungsänderung (Δφ_ist) und der Soll-Stellungsänderung (Δφ_soll) des beweglich gelagerten Bauteils (108) oder eine anhand der Abweichung (δcp) korrigierte Stellungsänderung für den Rotor (106) und/oder für das beweglich gelagerten Bauteil (108) ist.Method (300) according to claim 1 , wherein the correction parameter is the deviation (δφ) between the actual position change (Δφ _ist ) and the target position change (Δφ _target ) of the movably mounted component (108) or a position change for the rotor (106) corrected on the basis of the deviation (δcp) and/or for the movably mounted component (108). Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) eine Temperatur, ein Drehmoment, einen Verfahrweg des Rotors (106) und/oder des beweglich gelagerten Bauteils (108), einen Verschleiß des Getriebes (110) und/oder eine Materialermüdung des Getriebes (110) charakterisiert.Method (300) according to claim 1 or 2 , wherein the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) is a temperature, a torque, a travel distance of the rotor (106) and/or the movably mounted component (108), wear of the gear (110) and/or characterized by material fatigue of the transmission (110). Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Korrekturparameter mittels eines mathematischen Modells bestimmt wird, welches den Korrekturparameter als Funktion der mindestens einen Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) beschreibt.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the correction parameter is determined by means of a mathematical model which describes the correction parameter as a function of the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ). Verfahren (300) nach Anspruch ₄, wobei die mindestens eine Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) eine erste Einflussgröße (x₁) umfasst und das mathematische Modell eine Änderung der ersten Einflussgröße (x₁) in erster und zweiter Ordnung berücksichtigt.Method (300) according to claim ₄ , wherein the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) comprises a first influencing variable (x ₁ ) and the mathematical model takes into account a change in the first influencing variable (x ₁ ) of the first and second order . Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) weiterhin eine zweite Einflussgröße (x₂) umfasst und das mathematische Modell die Änderung der ersten Einflussgröße (x₁) in dritter Ordnung sowie eine Änderung der zweiten Einflussgröße (x₂) in erster und zweiter Ordnung berücksichtigt.Method (300) according to claim 5 , wherein the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) also includes a second influencing variable (x ₂ ) and the mathematical model includes the third-order change in the first influencing variable (x ₁ ) and a change in the second influencing variable (x ₂ ) is considered in first and second order. Verfahren (300) nach Anspruch 6, wobei die erste Einflussgröße (x₁) eine Temperatur charakterisiert und die zweite Einflussgröße (x₂) ein Drehmoment oder einen Verfahrweg charakterisiert.Method (300) according to claim 6 , wherein the first influencing variable (x ₁ ) characterizes a temperature and the second influencing variable (x ₂ ) characterizes a torque or a travel. Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) weiterhin eine dritte Einflussgröße (x₃) umfasst, das mathematische Modell eine Änderung der dritten Einflussgröße (x₃) in erster und zweiter Ordnung berücksichtigt, die zweite Einflussgröße (x₂) ein Drehmoment charakterisiert und die dritte Einflussgröße (x₃) einen Verfahrweg charakterisiert.Method (300) according to claim 7 , wherein the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) further includes a third influencing variable (x ₃ ), the mathematical model takes into account a change in the third influencing variable (x ₃ ) in first and second order, the second influencing variable (x ₂ ) characterizes a torque and the third influencing variable (x ₃ ) characterizes a travel. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das mathematische Modell basierend auf empirisch ermittelten Abweichungen zwischen Ist-Stellungsänderungen und Soll-Stellungsänderungen des beweglich gelagerten Bauteils (108) bestimmt wurde.Method (300) according to any one of Claims 4 until 8th , wherein the mathematical model was determined based on empirically determined deviations between actual changes in position and desired changes in position of the movably mounted component (108). Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stellungsänderung des Rotors (106) eine Soll-Stellungsänderung (ΔN_soll) ist, die anhand der Soll-Stellungsänderung (Δφ_soll) des beweglich gelagerten Bauteils (108) bestimmt wird.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the position change of the rotor (106) is a target position change (ΔN _target ) which is determined using the target position change (Δφ _target ) of the movably mounted component (108). Verfahren (300) nach Anspruch 10, wobei das Verfahren (300) weiterhin umfasst: Bewegen des Rotors (106) ausgehend von einer Ausgangsstellung (N_A) um zumindest einen Teil der Soll-Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) in eine Zwischenstellung (N_i), wobei die mindestens eine Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) zumindest teilweise während des Bewegens des Rotors (106) detektiert wird; Bestimmen einer korrigierten Zielstellung (N_C) des Rotors (106) anhand des Korrekturparameters; und Bewegen des Rotors (106) von der Zwischenstellung (N_i) in die korrigierte Zielstellung (N_C).Method (300) according to claim 10 , wherein the method (300) further comprises: moving the rotor (106) starting from an initial position (N _A ) by at least part of the target position change (ΔN _set ) of the rotor (106) to an intermediate position (N _i ), wherein the at least one influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) is detected at least partially during the movement of the rotor (106); determining a corrected target position (N _C ) of the rotor (106) based on the correction parameter; and moving the rotor (106) from the intermediate position (N _i ) to the corrected target position (N _C ). Verfahren (300) nach Anspruch 11, wobei der Rotor (106) von der Ausgangsstellung (N_A) in die korrigierte Zielstellung (N_C) bewegt wird ohne in der Zwischenstellung (N_i) anzuhalten.Method (300) according to claim 11 , whereby the rotor (106) is moved from the initial position (N _A ) to the corrected target position (N _C ) without stopping at the intermediate position (N _i ). Verfahren (300) nach Anspruch 11, wobei der Rotor (106) von der Ausgangsstellung (N_A) in die korrigierte Zielstellung (N_C) bewegt wird, wobei der Rotor (106) beim Erreichen der Zwischenstellung (N_i) gestoppt oder in einem Bereich um die Zwischenstellung (N_i) mit reduzierter Geschwindigkeit betrieben wird.Method (300) according to claim 11 , wherein the rotor (106) is moved from the initial position (N _A ) to the corrected target position (N _C ), the rotor (106) being stopped upon reaching the intermediate position (N _i ) or in a range around the intermediate position (N _i ) is operated at reduced speed. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Teil der Soll-Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) von der Ausgangsstellung (N_A) in die Zwischenstellung (N_i) zwischen 10% und 90% der Soll-Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) beträgt, und/oder wobei der Teil der Soll-Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) von der Ausgangsstellung (N_A) in die Zwischenstellung (N_i) größer als eine dem Spiel des Getriebes (110) entsprechende Stellungsänderung (ΔN₁) des Rotors (106) ist.Method (300) according to any one of Claims 11 until 13 , wherein the part of the target position change (ΔN _target ) of the rotor (106) from the initial position (N _A ) to the intermediate position (N _i ) is between 10% and 90% of the target position change (ΔN _target ) of the rotor (106) and/or the part of the setpoint change in position (ΔN _set ) of the rotor (106) from the initial position (N _A ) to the intermediate position (N _i ) is greater than a change in position (ΔN ₁ ) of the rotor (106). Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Verfahren (300) weiterhin das Detektieren einer Stellung (cp) des beweglich gelagerten Bauteils (108) mittels eines an oder in unmittelbarer Nähe des beweglich gelagerten Bauteils (108) angeordneten Positionssensors (136) nach und/oder bei dem Bewegen des Rotors (106) in die korrigierte Zielstellung (N_C) umfasst.Method (300) according to any one of Claims 11 until 14 , wherein the method (300) further includes detecting a position (cp) of the movably mounted component (108) by means of a position sensor (136) arranged on or in the immediate vicinity of the movably mounted component (108) after and/or during the movement of the rotor (106) in the corrected target position (N _C ). Verfahren (300) nach Anspruch 15, wobei beim Erreichen der korrigierten Zielstellung (N_C) eine mittels des Positionssensors (136) detektierte Stellung des beweglich gelagerten Bauteils (108) mit einer bei der korrigierten Zielstellung (N_C) erwarteten Stellung des beweglich gelagerten Bauteils (108) verglichen wird, und wobei ein Fehler erkannt wird, wenn die Abweichung der detektierten Stellung des beweglich gelagerten Bauteils (108) von der bei der korrigierten Zielstellung (N_C) erwarteten Stellung des beweglich gelagerten Bauteils (108) einen Schwellwert überschreitet.Method (300) according to claim 15 , wherein when the corrected target position (N _C ) is reached, a position of the movably mounted component (108) detected by the position sensor (136) is compared with a position of the movably mounted component (108) expected at the corrected target position (N _C ), and an error being detected if the deviation of the detected position of the movably mounted component (108) from the position of the movably mounted component (108) expected in the corrected target position (N _C ) exceeds a threshold value. Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (102) und das Getriebe (110) Teil eines Stellantriebs (100, 200) sind und das beweglich gelagerte Bauteil ein Abtriebsrad (108) des Stellantriebs (100, 200) oder ein mit dem Abtriebsrad (108) mechanisch gekoppeltes Stellglied ist.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the electric motor (102) and the gear (110) are part of an actuator (100, 200) and the movably mounted component is a driven wheel (108) of the actuator (100, 200) or a with the driven wheel (108) mechanically coupled actuator. Stellantrieb (100, 200), aufweisend: einen Elektromotor (102) mit einem Stator (104) und einem Rotor (106); ein beweglich gelagertes Bauteil (108); ein Getriebe (110), welches das beweglich gelagerte Bauteil (108) mit dem Rotor (106) mechanisch koppelt; mindestens einen Sensor (128, 130, 134), der dazu eingerichtet ist, eine Einflussgröße (x₁, x₂, x₃), die eine Verspannung und/oder ein Spiel des Getriebes (110) beeinflusst, zu bestimmen, und/oder eine Datenschnittstelle, welche zum Empfangen der Einflussgröße (x₁, x₂, x₃) eingerichtet ist; und eine Steuereinheit (122), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.An actuator (100, 200) comprising: an electric motor (102) having a stator (104) and a rotor (106); a movably mounted component (108); a gear (110) which mechanically couples the movably mounted component (108) to the rotor (106); at least one sensor (128, 130, 134) which is set up to determine an influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ) which influences tension and/or backlash in the transmission (110), and/or a data interface which is set up to receive the influencing variable (x ₁ , x ₂ , x ₃ ); and a control unit (122) set up to carry out a method (300) according to one of the preceding claims. Stellantrieb (100, 200) nach Anspruch 18, wobei der mindestens eine Sensor einen Temperatursensor (128) umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur an oder in einem Gehäuse (112) des Stellantriebs (100, 200) zu messen.Actuator (100, 200) after Claim 18 , wherein the at least one sensor comprises a temperature sensor (128) which is adapted to measure a temperature on or in a housing (112) of the actuator (100, 200). Stellantrieb (100, 200) nach Anspruch 19, wobei der Stellantrieb (100, 200) eine Leiterplatte (120) aufweist, auf der die Steuereinheit (122) und der Temperatursensor (128) angeordnet sind.Actuator (100, 200) after claim 19 , The actuator (100, 200) having a circuit board (120) on which the control unit (122) and the temperature sensor (128) are arranged. Stellantrieb (100, 200) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der mindestens eine Sensor einen Stromsensor (130) umfasst, der dazu eingerichtet ist, einen Strom durch eine Phasenwicklung (104A) des Elektromotors (102) zu messen.Actuator (100, 200) according to one of claims 18 until 20 , wherein the at least one sensor comprises a current sensor (130) which is adapted to measure a current through a phase winding (104A) of the electric motor (102). Stellantrieb (100, 200) nach Anspruch 21, wobei die Steuereinheit (122) dazu eingerichtet ist, anhand des von dem Stromsensor (130) gemessenen Stroms einen Drehmomentparameter zu bestimmen, der ein Drehmoment an dem Rotor (106) und/oder an dem beweglich gelagerten Bauteil (108) charakterisiert.Actuator (100, 200) after Claim 21 , The control unit (122) being set up to use the current measured by the current sensor (130) to determine a torque parameter which characterizes a torque on the rotor (106) and/or on the movably mounted component (108). Stellantrieb (100,200) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei das beweglich gelagerte Bauteil ein Abtriebsrad (108) des Stellantriebs (100, 200) ist und der Stellantrieb (100, 200) ferner einen Positionssensor (136) aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Stellung (cp) des Abtriebsrads (108) zu bestimmen.Actuator (100,200) according to one of claims 18 until 22 , wherein the movably mounted component is a driven wheel (108) of the actuator (100, 200) and the actuator (100, 200) further has a position sensor (136) which is set up to a position (cp) of the driven wheel (108) to determine. Stellantrieb (100, 200) nach Anspruch 23, wobei der Stellantrieb (100, 200) dazu eingerichtet ist, eine mittels des Positionssensors (136) bestimmte Stellung (cp) des Abtriebsrads (108) mit einer bei der durch das Verfahren (300) ermittelten Zielstellung (N_C) des Rotors (106) erwarteten Stellung des Abtriebsrads (108) zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichs eine Statusmeldung und/oder einen Steuerbefehl zum Ansteuern des Elektromotors (102) auszugeben.Actuator (100, 200) after Claim 23 , wherein the actuator (100, 200) is set up to match a position (cp) of the driven wheel (108), determined by means of the position sensor (136), with a target position (N _C ) of the rotor (106 ) to compare the expected position of the driven wheel (108) and, depending on the comparison, to output a status message and/or a control command for controlling the electric motor (102). Stellantrieb (100, 200) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei der Elektromotor (102) ein Schrittmotor und/oder ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor ist und die Steuereinheit (122) einen Schrittzähler aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Anzahl von Schritten bzw. Kommutierungsschritten (N) des Elektromotors (102) zu bestimmen, um die Stellungsänderung (ΔN_soll) des Rotors (106) zu bestimmen.Actuator (100, 200) according to one of claims 18 until 24 , wherein the electric motor (102) is a stepper motor and/or an electronically commutated DC motor and the control unit (122) has a step counter which is set up to determine a number of steps or commutation steps (N) of the electric motor (102), to determine the change in position (ΔN _set ) of the rotor (106).

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