用于檢測(cè)設(shè)有電機(jī)的馬達(dá)裝置中的故障的方法和馬達(dá)控制單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)設(shè)有電機(jī)尤其是同步馬達(dá)的馬達(dá)裝置中的故障的方法，并且涉及一種用于控制電機(jī)尤其是同步馬達(dá)的馬達(dá)控制器，該馬達(dá)控制器設(shè)有用于檢測(cè)馬達(dá)裝置中的故障的故障檢測(cè)單元。此外，本發(fā)明涉及一種設(shè)有電機(jī)尤其是同步馬達(dá)以及馬達(dá)控制器的馬達(dá)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代的機(jī)動(dòng)車輛中，越來(lái)越多地使用諸如同步馬達(dá)之類的電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。為了調(diào)節(jié)電機(jī)，經(jīng)常在電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛中的電機(jī)上布置旋轉(zhuǎn)角度傳感器，所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器感測(cè)轉(zhuǎn)子和電機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)角度。例如，DE 102 10 372 Al中提供了這樣一種旋轉(zhuǎn)角度傳感器。
[0003]舉例而言，旋轉(zhuǎn)角度傳感器可以設(shè)有傳感器元件和傳感器盤，該傳感器盤具有已知形狀的信號(hào)軌跡。例如，如果信號(hào)軌跡是正弦曲線，則旋轉(zhuǎn)角度傳感器傳遞正弦曲線信號(hào)。通常，具有正弦曲線信號(hào)軌跡的旋轉(zhuǎn)角度傳感器設(shè)有另一個(gè)傳感器元件，該傳感器元件相對(duì)于第一傳感器元件裝配成90°的間隔，并且因此傳遞余弦形狀的信號(hào)。對(duì)于這兩個(gè)信號(hào)(即，正弦信號(hào)和余弦信號(hào))，可以使用反正切來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度。尤其對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)向的電機(jī)調(diào)節(jié)，可能需要電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。
[0004]由于安全性原因，需要不斷地監(jiān)測(cè)電機(jī)的正確操作。舉例而言，EP I 479 157 BI公開(kāi)了一種用于機(jī)動(dòng)車輛領(lǐng)域中的電馬達(dá)的故障檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是說(shuō)明一種用于檢測(cè)設(shè)有電機(jī)的馬達(dá)裝置中的故障的方法和相關(guān)的馬達(dá)控制器，該方法和相關(guān)的馬達(dá)控制器能夠以低成本可靠地檢測(cè)至少一個(gè)故障。另一個(gè)目的是提供一種相關(guān)的馬達(dá)裝置。
[0006]通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法、根據(jù)權(quán)利要求11所述的馬達(dá)控制器和根據(jù)權(quán)利要求13所述的馬達(dá)裝置實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。從屬權(quán)利要求說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0007]因此，本發(fā)明包括一種用于檢測(cè)設(shè)有電機(jī)尤其是同步馬達(dá)的馬達(dá)裝置中的故障的方法，該方法具有如下步驟:確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，在未發(fā)生故障的情況下，所述旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度；確定附加數(shù)據(jù)，所述附加數(shù)據(jù)允許推斷故障；以及當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)并且附加數(shù)據(jù)滿足第二標(biāo)準(zhǔn)時(shí)檢測(cè)到故障。
[0008]在這種情況下，所述旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)尤其在基本上對(duì)應(yīng)于預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度時(shí)可以滿足第一標(biāo)準(zhǔn)。如果旋轉(zhuǎn)角度傳感器和馬達(dá)控制器上的相關(guān)的評(píng)估用電子器件的正弦路徑和余弦路徑的設(shè)計(jì)是相同的，則所述預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度可以是例如45°。
[0009]如果電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器失去了與地的連接，則旋轉(zhuǎn)角度傳感器仍然傳遞傳感器信號(hào)，傳感器信號(hào)雖然是恒定的并且與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度無(wú)關(guān)，但是馬達(dá)控制器的處理單元還是會(huì)解譯傳感器信號(hào)。因此，處理單元確定一個(gè)角度，所述角度不對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，但是在電機(jī)的正常操作過(guò)程中還是可能發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)表示在旋轉(zhuǎn)角度傳感器與地之間可能失去連接的特征角度時(shí)，通過(guò)確定附加數(shù)據(jù)，就可以執(zhí)行檢驗(yàn)以確定是否實(shí)際上存在相應(yīng)故障。因此，只有當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)并且附加數(shù)據(jù)滿足第二標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才確立故障。
[0010]如前所述，電機(jī)通常設(shè)有旋轉(zhuǎn)角度傳感器，所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器提供傳感器信號(hào)，由這些傳感器信號(hào)可以推導(dǎo)出電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。因此，確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)的步驟可以包括如下步驟:測(cè)量傳感器信號(hào)值，所述傳感器信號(hào)值指示旋轉(zhuǎn)角度；以及基于測(cè)量到的傳感器信號(hào)值來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，以便確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)。
[0011]如前所述，在正常操作過(guò)程中未發(fā)生故障的情況下，也會(huì)出現(xiàn)預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以具有如下步驟:檢驗(yàn)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)是否滿足第一標(biāo)準(zhǔn)，并且如果旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)，則檢驗(yàn)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)是否恒定。舉例而言，當(dāng)檢測(cè)到預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，在規(guī)定的某一時(shí)間段之后，可以再次確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，以便檢驗(yàn)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)是否繼續(xù)對(duì)應(yīng)于預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，確定附加數(shù)據(jù)的步驟包括如下步驟:當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，感測(cè)扭矩要求作為附加數(shù)據(jù)。如果例如旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度，則因此執(zhí)行檢驗(yàn)以確定對(duì)電機(jī)是否存在扭矩要求。舉例而言，當(dāng)車輛的駕駛員踩著油門時(shí)，就存在這樣的扭矩要求。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)扭矩要求的步驟至少執(zhí)行兩次，并且根據(jù)本發(fā)明的方法另外包括如下步驟:基于感測(cè)到的扭矩要求來(lái)確定最大扭矩要求和最小扭矩要求，計(jì)算最大扭矩要求與最小扭矩要求之間的差值，以及檢驗(yàn)計(jì)算出的差值是否滿足第二標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，可以檢驗(yàn)計(jì)算出的差值是否超過(guò)預(yù)定閾值。
[0014]優(yōu)選地，當(dāng)計(jì)算出的差值滿足第二標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，執(zhí)行另一個(gè)檢驗(yàn)以確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)是否仍然滿足第一標(biāo)準(zhǔn)。如果旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)基本上對(duì)應(yīng)于預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度，則因此確定機(jī)動(dòng)車輛的駕駛員是否在操作油門，以及這是否會(huì)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。如果在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度未在改變的情況下存在扭矩要求，則可以推斷存在故障。原因在于，對(duì)于正在工作的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，不可能出現(xiàn)這種情況，因?yàn)榧词故窃诒焕卫沃苿?dòng)的車輛中，轉(zhuǎn)子也將充分旋轉(zhuǎn)，因?yàn)檐囕v中存在馬達(dá)軟懸掛。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，確定附加數(shù)據(jù)的步驟包括如下步驟:基于所確定的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)來(lái)確定電機(jī)的速度。
[0016]確定電機(jī)的速度的步驟可以尤其包括如下步驟:確定第一旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，等待預(yù)定的第一時(shí)間段，確定第二旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，以及基于第一旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)和第二旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)還有預(yù)定的第一時(shí)間段來(lái)確定電機(jī)的速度。
[0017]以此方式，還可以重復(fù)使用旋轉(zhuǎn)角度傳感器來(lái)確定電機(jī)的速度。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，確定速度的步驟執(zhí)行兩次，使得確定附加數(shù)據(jù)的步驟包括如下步驟:確定第一速度，等待預(yù)定的第二時(shí)間段，確定第二速度，以及基于第一速度和第二速度還有預(yù)定的第二時(shí)間段將所確定的速度的變化率確定為附加數(shù)據(jù)。然后執(zhí)行檢驗(yàn)以確定所確定的變化率是否滿足第二標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，可以檢驗(yàn)所確定的變化率是否超過(guò)預(yù)定變化率閾值。
[0019]如果在行駛的同時(shí)發(fā)生故障，則測(cè)量到的速度會(huì)突然變化。如果旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)隨后變化成使其滿足第一標(biāo)準(zhǔn)，則可以推斷存在故障。優(yōu)選地，在速度突然變化之后，所述方法因此執(zhí)行如下步驟:檢驗(yàn)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)是否滿足第一標(biāo)準(zhǔn)，以及，如果旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)，則檢驗(yàn)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)是否恒定。如果旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)并且附加數(shù)據(jù)滿足第二標(biāo)準(zhǔn)，則檢測(cè)到故障。
[0020]使用根據(jù)本發(fā)明的方法，檢測(cè)到的故障可以是在用于確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器與地之間失去連接。
[0021]此外，本發(fā)明包括一種用于控制馬達(dá)裝置中的電機(jī)尤其是同步馬達(dá)的馬達(dá)控制器。所述馬達(dá)控制器設(shè)有至少一個(gè)輸入端，用于接收用于確定旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)的傳感器信號(hào)，在未發(fā)生故障的情況下，所述旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。另外，所述馬達(dá)控制器包括:用于確定附加數(shù)據(jù)的構(gòu)件，所述附加數(shù)據(jù)允許推斷馬達(dá)裝置中的故障；以及故障檢測(cè)單元，用于當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)并且附加數(shù)據(jù)滿足第二標(biāo)準(zhǔn)時(shí)檢測(cè)到故障。
[0022]所述馬達(dá)控制器可以設(shè)有處理單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包含程序，所述程序可以由處理單元執(zhí)行，并且包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的指令。
[0023]此外，本發(fā)明包括一種馬達(dá)裝置，所述馬達(dá)裝置設(shè)有電機(jī)，尤其是同步馬達(dá)，所述馬達(dá)裝置設(shè)有:旋轉(zhuǎn)角度傳感器，所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器經(jīng)由線路連接到地，還設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的控制器，所述控制器設(shè)置成檢測(cè)在旋轉(zhuǎn)角度傳感器與地之間的連接的失去。
【附圖說(shuō)明】
[0024]下文參照這些圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1示出了基于現(xiàn)有