JP4280378B2

JP4280378B2 - 選択スイッチにより得られる位置の確実な位置検知のための方法、選択スイッチおよび選択装置

Info

Publication number: JP4280378B2
Application number: JP31538999A
Authority: JP
Inventors: クレッポルトベルンハルト
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: EP1003186A1; EP1003186B1; DE59907005D1; DE19852227A1; US6469642B1; JP2000148352A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも二つの位置で操作可能な選択スイッチの確実な位置検知のための、特に車両における、方法、選択スイッチおよび選択装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
選択スイッチは、種々の方法で各使用分野において周知である。これらの選択スイッチの操作は、機械的、液圧的、気体的または電気的な反応を起こさせ得る。ここでは、少なくとも二つの位置において操作可能で、それぞれの位置に関連付けられた電気信号を発信する選択スイッチに関する。対応する反応への操作位置の関連付け（コード化（符号化）も含む）は、アナログ方式またはデジタル方式のものであり得る。デジタル方式のコード化では、各選択スイッチ位置に一定の、例えばスイッチ要素の操作を介して生成されるビットパターンが関連付けられる。
【０００３】
各選択スイッチ位置において一定の電気スイッチ、例えばリミットスイッチ(Endlagenschalter)が操作される選択スイッチは既に周知であり、この電気スイッチの信号は、制御装置に選択スイッチ位置を伝達する。
【０００４】
選択スイッチの幅広い使用分野の中には、特に安全上重要な情報を発信するような選択スイッチもある。これらの選択スイッチにおいては、特に固有の信頼性と利用性が考慮されなければならない。例としてここでは、電子的に切替可能な変速装置を備えた動力車における変速装置用選択スイッチがあげられる。複数のスイッチング位置は、確実に且つ利用可能な状態で検知され、変速装置用電子制御装置に伝達されなくてはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、選択スイッチにより得られる位置の確実な位置検知を可能とする、方法、選択スイッチおよび選択装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本課題は、請求項１、４および６に記載した、方法、選択スイッチおよび選択装置のための特徴により解決される。
【０００７】
必要とされている固有の信頼性は基本的に、冗長し、それによりエラー検知を可能とするコード（符号）の使用により達成され、この際選択スイッチ位置には、一対一で対応する一定のコード文字が関連付けられている。コードにおいて冗長する情報を評価することにより、エラーのある位置検知が推定され得る。
【０００８】
このような方法は、部分的には既に他の分野より、例えば正確なデータ伝送の保障において周知である。冗長度およびそれと共に使用されるコードの大きさは、選択スイッチの固有の信頼性に対する要求に従う。まとめると、冗長するデジタル方式コードの使用により、有利な方法で、固有の信頼性を任意に有する選択スイッチが実現され得る。
【０００９】
本発明の本質として更に、コード化規則を介して有効なコード文字は、構成上の変換を介して、形状としてのスイッチ配置に対して、一対一のみで対応する有効なコード文字が、使用されているコード空間より関連付けられるだけではなく、このコード文字が選択スイッチ位置を内容として少なくとも二重に含むように写像される。このコード文字における、コード一致のアルゴリズムを有するデコード化を用いて、このコード文字に潜む冗長が、選択スイッチ位置のチェックにおいて使用される。
【００１０】
選択的には、二つの異なる解決策のバリエーションが示される。一方によれば、冗長してコード文字の中に特定されている少なくとも二つの選択スイッチ位置が検出され、互いに比較される。他方によれば、一つの選択スイッチ位置より、選択スイッチ位置による周知の写像規則(Abbildungsvorschrift)を用いて、冗長する選択スイッチ位置が理論的に算定され、実際にこれらの二つの選択スイッチ位置が比較される。
【００１１】
別の方式では、ハミングコードが使用される。請求項１からの方法に関する請求項でこのことが示される。ハミングコードの使用は、しかしながら限定されて理解されるべきではない。
【００１２】
請求項１によれば、各選択スイッチ位置に、データ部とチェック部より構成されているコード文字が関連付けられている。各選択スイッチ位置における各コード文字は、コード文字のビット数に対応する数量のスイッチにより生成され、この際データ部は、明確な選択スイッチ位置を示す。各コード文字のチェック部は、定義されている写像規則によりデータ部より得られる。実際にスイッチにより生成されるチェック部が、定義されている写像規則に従いデータ部より算定されているチェック部と比較されると、選択スイッチにおける正しい位置検知または誤った位置検知が推定され得る。
【００１３】
拡張ハミングコードにより、コード文字において拡張チェック部が設けられ得て、この拡張チェック部の情報は、データ部とチェック部の、定義されている組合せにより得られる。
【００１４】
拡張ハミングコードでは、二重エラー検知が可能である。二重エラー修正は確かに実施され得ないが、運転者は対応するエラーの提示を介して、その情報を得ることが可能で、対応する予防手段を取ることができる。
【００１５】
通常ハミングコードでは、一重エラー検知が可能で、この際、写像規則（例えばデータ部情報のＥＸＯＲ（排他的論理和）結合）の対応する定義により、一重エラーの提示のみならず、その位置をもが検出され得る。
【００１６】
選択されているハミング距離（ｄ_min＝３；ｄ_min＝４）に応じて、選択スイッチにおけるスイッチング位置の各切替において、一定数のスイッチング過程（Schaltvorgang）が生じる。このためにコード文字は、可能なコード文字群（コード文字空間）より対応して選択されなくてはならない。この効果は、スイッチング過程における非同期を検出することに利用される。ハミング距離をｄ_min＝４と選択すると、３ビット交換により明確に新しいスイッチング位置が確定され得る。この際コード文字は、３ビット交換が実施されてから処理されるように考慮され得る。各位置切替のためにブール方程式が立てられ、変更されるビットはスイッチング形体（Schaltzustand）の真理値表と比較され、対応する一致において正しいスイッチ位置が発見される。この手段により更にエラー度は、４次までの範囲で修正され得る。しかしながら短所として、欠陥を有する信号経路の位置決めは、最初の段階で可能ではない。
【００１７】
両方のチェック部、つまり検出用のチェック部と算出用のチェック部は、ＥＸＯＲ結合、所謂シンドロームにより形成される。添付のシンドローム表は、一重エラーの検出においてエラーの位置についての情報を提供する。更に添付の表は、拡張チェック部を有するコード文字の使用において、拡張チェック部の考慮のもと、チェック部を、特にシンドロームを比較することにより、二重エラーの提示を迅速に且つ正確に行う。
【００１８】
請求項４により形成されている選択スイッチは、スイッチの数量がコード文字を生成するように構成されている。これらのスイッチは、この際データ部またはチェック部（拡張チェック部も）に関連付けられている。これらのスイッチはチェック部のために、各選択スイッチ位置において各チェック部の情報が、定義されている写像規則と一致して生成されるように、配置およびスイッチングされることが考慮されなくてはならない。スイッチとしては、すり接点、ホールセンサまたは他のスイッチが使用され得る。ホールセンサの使用が特に有利であると判明した。この際、それぞれ一定のスイッチに関連付けられたホールセンサのための磁石は、所望のスイッチングゲート（Schaltkulisse）に対応して、およびコード文字の情報と選択スイッチ位置との関連付けに対応して配置され得る。
【００１９】
対応するスイッチに関連付けられている全てのホールセンサは、一定の配置で構成され得て、この配置と向かい合わせにそれぞれに適合する磁石配列が設けられている。この関係において、次の実施の形態が示される。
【００２０】
選択スイッチとして、トグル−ロッカー−スイッチ（Kipp-Wipp-Schalter）、またはキースイッチ（Tastenschalter）、またはそのようなレバー、または任意の他のスイッチが使用され得る。
【００２１】
請求項６によれば、選択スイッチならびに制御装置を含む選択装置が示されている。この選択スイッチは、請求項４または５に記載の選択スイッチにより形成されている。前記制御装置は、伝達されるコード文字の記録と評価に適していて、選択スイッチより伝達される信号およびチェックされる信号を制御するべきユニットに伝達する。
【００２２】
総括として本発明により、複数のスイッチング位置より選択されている選択スイッチ位置を確実に検知するための可能性、およびエラーを少なくとも一定の規則で特定し、可能であるならばこのエラーを除去する可能性が提供されている。選択スイッチの使用においては、固有の信頼性と利用性に関して特に高い要求があり、本発明は前記冗長するシステムの実現化のために好ましい可能性を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の二つの実施の形態を示す。これらの実施の形態は、添付の図面により、より詳細に説明される。
【００２４】
ここで説明する二つの実施の形態では、本発明による方法が、十字形および直線状のスイッチングゲートにおいて示される。選択レバーは、この際それぞれに五つのスイッチング位置に位置決めされ得て、それぞれに中心のスイッチング位置が中立位置を示し、キーレバー（Tasthebel）として実施されている選択スイッチは、各操作の後、この中立位置に自動的に戻される。
【００２５】
もちろん、他のスイッチングゲートの形状と選択レバーの実施形態があり、例えば休止位置を有するものなどが簡単に考慮され得る。
各スイッチング位置において、選択レバーにより生成されるコード文字が制御装置に伝達される様子は図示されていない。この制御装置は、コード文字を処理するために以下に記載されている方法により形成され、また制御するべきユニット（例えば車両の変速装置）を、検出されている選択レバー位置に対応して制御する。
【００２６】
この方法においては、コード文字Ｃが選択され、このコード文字Ｃは、三つのデータビットＤ₀、Ｄ₁およびＤ₂、ならびに三つのチェックビットＰ₀、Ｐ₁およびＰ₂、および一つの拡張チェックビットＰ_Gより構成されている。
【００２７】
まず、ここで選択されている、拡張チェックビットＰ_Gを設けないコード文字Ｃにおける方法について説明する。そのデータビットＤ₀からＤ₂は、選択レバー位置を明確に定義する。コード文字の個々のビットは、それぞれ関連付けられている選択レバーのスイッチにより生成される。
【００２８】
更にデータビットとチェックビットとの間には、次の規則による写像規則が成立する。
【００２９】
【数式１】

【数式２】

【数式３】

による
【００３０】
【数式４】

個々のデータ部の結合は、ＥＸＯＲ結合を介して行われる。また、
【００３１】
【数式５】

は、ＥＸＯＲ結合を表わす。
【００３２】
下の表１（通常ハミングコードによるコード表を示す表）で示されているようなコード表が得られれば、この表において八つの選択レバー位置が考慮される。
【００３３】
【表１】

【００３４】
選択レバーのスイッチにより生成されるコード文字は（図示されていない）制御装置に伝達され、この制御装置は、前記写像規則に対応してチェック部を、次の規則により生成する。
【００３５】
【数式６】

【数式７】

【数式８】

【００３６】
前記制御装置において、選択レバーによりスイッチ位置から伝達されるチェック部と、この制御装置においてＥＸＯＲ結合を介して算出されるチェック部とが互いに比較される。シンドロームＦは、次の方法で算出される。
【００３７】
【数式９】

データ文字（データ部）と、制御装置において算出されるシンドロームＦの組合せを考慮して、簡単な方法でエラー検知とエラー修正が実施される。これは、次に記載の場合で区別される。
【００３８】
１．シンドロームＦ＝０、および選択レバーにより伝達されているデータ文字が有効なビットの組合せ、つまり有効なスイッチ位置に対応すると、エラーの無い検出である。
【００３９】
２．しかしながらシンドロームが、(1,0,0),(0,1,0)または(0,0,1)における要素であり、およびデータ部が有効なデータ部であると、チェック文字（チェック部）において一重エラーがある。データ部Ｄと、このデータ部Ｄによるスイッチング位置のこの検出は、エラーが無いものとして仮定され得る。
【００４０】
３．シンドロームＦが、しかしながら下の表２（シンドローム表を示す表）に示されているシンドローム表の要素であると、データ文字Ｄにおいて一重エラーがあり、つまり、データ部において伝達されている情報（ビット）の一つにエラーがある。算出されるシンドロームをシンドローム表と比較することにより、データビットＤ₀、Ｄ₁またはＤ₂にエラーがあるか否かが判定され得る。
【００４１】
【表２】

【００４２】
拡張チェック部を有するコード文字の使用は有利である。これによりｄ_min＝４のハミング距離が達成され得て、二重エラー検知が可能である。この際コード文字にはパリティビットｐ_gesが付加される。
【００４３】
【数式１０】

【００４４】
これにより下の表３（拡張ハミングコードによるコード表を示す表）に示されているようなコード表が得られる。
【００４５】
【表３】

【００４６】
制御装置においてチェック文字とパリティビットの別個の評価を介して二重エラーが次に記載の表により検知され得る。

【００４７】
二重エラーは、シンドロームＦ≠０および全てのコード文字のためのパリティコントロールが同様に０であることで特徴付けられる。この場合、コード文字は修正不可能である。一重エラー修正は遮断される。二重エラー修正は不可能である。この場合、必要な措置が取られ、車両利用者に通知されなくてはならない。
【００４８】
二つの明確なスイッチング位置の間のスイッチの中間位置における非同期のスイッチング時機の問題を解決するためには、４（ｄ_min＝４）のハミング距離を選択すること、および、どのスイッチング過程においても四つのビットの交換が行われるように、コード文字を対応するスイッチング位置に関連付けることが有利である。三つのビットの交換により既に新しいスイッチング位置が明確に設定されている。まとめとして、この方法で４のエラー度が修正され得て、この際しかしながら最初の段階において、欠陥を有する信号経路の位置決めは可能ではない。更に有効な信号形体（Signalzustand）が前提とされなくてはならない。
【００４９】
２ビットのみが反転したとすると、変更しているビットにおける、まさしく二つの信号経路が妨げられている。これは直接的には究明され得ない。スイッチが確実に押下されなかっただけなのかもしれない。複数のスイッチ切替による結合を介して始めてこのことが確かめられる。
【００５０】
図１ａ、１ｂおよび３には、ギア選択レバー用の十字ゲート（Kreuzkulisse）におけるスイッチの形状のための実施の形態が示されている。このギア選択レバーは、五つの位置で操作され得る。つまり左方、右方、前方、後方および中立（中心位置）である。このスイッチングゲートとこの選択レバーの操作性に対応して、使用可能なコード空間より五つのコード文字が選択される。これらのコード文字の選択は、例えば構成空間のような別の周辺条件を考慮して、個々のビットにおいて出来るだけ多くの磁石領域が論理的に重なり合い、これにより同一の空間を占め得るように成される。ここでは七つのホールセンサｄ₀,ｄ₁,ｄ₂,p₀,p₁,p₂,p_Gが配置されていて、この際スイッチに関連付けられている各ホールセンサのために、図１ｂに示されているように一定の磁石敷設（Ｎ−Ｓ）を有する十字形の磁石配列が設定される。更にこれらのホールセンサｄ₀,ｄ₁,ｄ₂,p₀,p₁,p₂,およびp_Gは、表３において対応するデータビットに対応する。Ｓ極は、それぞれ斜線部分Ａで示されていて、論理的な０に対応する。Ｎ極はそれぞれ斜線部分Ａ以外の部分Ｂで表わされ、ホールセンサの上方に配置されると、論理的な１に対応する。
【００５１】
これらの七つのスイッチ、つまりホールセンサと、対応する磁場は、同時に実現されなくてはならないので、ホールセンサｄ₀からｄ₂、p₀からp₂およびp_Gの配置は、図３で示されているように選択される。この際、形成される全ての図３による磁石配列は、図１bで示されている配列の平面上最適な積重に対応し、それぞれのホールセンサにそれぞれで関連付けられている。この磁石配列は、例えば選択レバーに配置され得て、スイッチングゲートに対応して可能なスイッチング過程においてホールセンサを横切る。スイッチング位置に応じて、表３で示されているコード化が成される。
【００５２】
アナログ方式の方法では、図２ａと２ｂにおいて、五つのスイッチング位置を有する直線状のスイッチングゲートのための磁石配列とホールセンサが示されている。対応する移動、例えば基準位置（位置III）より残りの位置I,II,IVおよびVへのキートグルスイッチ（Tast-Kipp-Schalter）の押下を介して、関連付けられているコード順番が磁石配列とスイッチ配置により生成され得る。
【００５３】
勿論、別のスイッチ、別のスイッチ配置も使用され得る。前記の場合では、ギア選択レバーにおけるスイッチの形状が説明されていて、このギア選択レバーは五つの走行領域位置（Ｒ、Ｎ、ニュートラル、Ｎ、Ｄ）を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1においてａは、十字形のスイッチングゲートにおける選択スイッチの五つの可能なスイッチ位置を示す略図である。図1においてｂは、それぞれに一つのスイッチに対応する七つのホールセンサのために関連付けられた磁石の形状を示す図である。
【図２】図2においてａは、直線状のスイッチングゲートによる五つのスイッチ位置を示す略図である。図２においてｂは、七つのスイッチのためのホールセンサの使用における付属する磁石の形状を示す図である。
【図３】図１および２による実施の形態のための、付属のホールセンサ配置を有する磁場配列を示す図である。
【符号の説明】
ｄ０ホールセンサ
ｄ１ホールセンサ
ｄ２ホールセンサ
ｐ０ホールセンサ
ｐ１ホールセンサ
ｐ２ホールセンサ
Ｐｇホールセンサ
Ａ（斜線部）磁石におけるＳ極
Ｂ（斜線部以外の部分）磁石におけるＮ極

Claims

特に車両において使用するための、少なくとも二つの位置で操作可能な選択スイッチの確実な位置検知のための方法において、
ａ）各選択スイッチ位置には少なくとも二つのビットで構成されているコード文字が関連付けられていて、
ｂ）このコード文字はコード文字のビット数に対応する数量のスイッチにより生成され、
ｃ）コード化が使用され、このコード化により、一つのコード文字に関連付けられている選択スイッチ位置がこのコード文字において次のように冗長して設けられている、即ち、
ｄ）各コード文字がデータ部とチェック部を有し、このデータ部が一義的な選択スイッチ位置を示し、
ｅ）各コード文字において前記チェック部が、定義されている写像規則に対応して前記データ部から定められていて、
ｆ）前記スイッチにより生成されるチェック部が、前記写像規則によりデータ部から形成されるチェック部と比較され、
ｇ）両方のチェック部の比較により、コード文字のエラー検知とエラー修正が可能であり、選択スイッチの正しい位置検知または誤った位置検知を推定する、前記方法において、
ｉ）スイッチとして、ホールセンサを用いた電磁スイッチが使用されること、
ｉｉ）各スイッチのために、ホールセンサに対する磁石が、所望のスイッチングゲートに対応し且つ前記コード文字の情報と選択スイッチ位置との関連付けに対応して配置されること、
ｉｉｉ）全てのホールセンサに対する全ての磁石が１つの磁石配列で配置されること、
ｉｖ）前記コード文字の個々のビットの磁石領域において出来るだけ多くの磁石領域が論理的に共通して空間的に一致しているように前記コード文字の選択が成されること
を特徴とする方法。
各コード文字が拡張チェック部を有し、この拡張チェック部の情報が、データ部とチェック部の定義されている組合せにより得られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
拡張チェック部には１ビットが含まれることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
動力車のための選択スイッチであって、
ａ）選択スイッチ位置が所定数量のスイッチを用いて電気的に検出可能であり、これらのスイッチが、それぞれの選択スイッチ位置に関連付けられていて且つそれぞれに関連付けられているコード文字として纏められている情報を発信し、これらのコード文字が選択スイッチ位置を次のように冗長して有する、即ち、
ｂ）各コード文字がデータ部およびチェック部を有し、データ部から選択スイッチ位置が検知可能であり、また、チェック部のためには、各選択スイッチ位置においてこのチェック部が、定義されている写像規則と一致してデータ部から得られるように、前記スイッチが設けられていて、コード文字のエラー検知とエラー修正が可能である、前記選択スイッチにおいて、
ｉ）スイッチとして、ホールセンサを用いた電磁スイッチが使用されていること、
ｉｉ）各スイッチのために、ホールセンサに対する磁石が、所望のスイッチングゲートに対応し且つ前記コード文字情報と選択スイッチ位置との関連付けに対応して配置されていること、
ｉｉｉ）全てのホールセンサに対する全ての磁石が１つの磁石配列で配置されていること、
ｉｖ）前記コード文字の個々のビットの磁石領域において出来るだけ多くの磁石領域が論理的に共通して空間的に一致しているように前記コード文字の選択が成されていること
を特徴とする選択スイッチ。
選択スイッチが、トグルスイッチ、ロッカースイッチまたはキースイッチ、またはトグルレバー、ロッカーレバーまたはキーレバーの形態で実施されていることを特徴とする、請求項４に記載の選択スイッチ。
請求項４または５に記載の選択スイッチおよび制御装置を有する特に車両のための選択装置において、前記選択スイッチが前記制御装置にコード文字を発信し、この制御装置が請求項１から３の一つに記載の方法を実施するために形成されていて、選択スイッチにより伝達されてチェックされた選択スイッチ位置に対応し、対応する信号を制御するべきユニットに発信することを特徴とする選択装置。