DE102007039212B4

DE102007039212B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme

Info

Publication number: DE102007039212B4
Application number: DE102007039212.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Kilz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2027-08-21
Also published as: DE102007039212A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme, mittels mindestens eines Sensors (5) zur Erfassung der Lage und/oder Position einer mechanischen Komponente und einer Steuereinheit (2), wobei die Steuereinheit (2) einen elektromotorischen Antrieb (3) zur Bewegung der mechanischen Komponente ansteuert, wobeimittels der Daten des Sensors (5) ein Systemstillstand detektiert wird, der der Steuereinheit (2) übermittelt wird,dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) ein alternierendes Testsignal generiert und auf ein blockiertes System erkennt, falls der Sensor (5) keine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme.
Elektromechanische Systeme wie beispielsweise eine elektromechanische Lenkung umfassen einen elektromotorischen Antrieb, der die Position und/oder Lage einer mechanischen Komponente verändert. Hierzu wird der elektromotorische Antrieb durch eine Steuereinheit angesteuert. Über einen Sensor zur Erfassung der Lage und/oder Position der mechanischen Komponente kann dann die Ist-Lage mit einer Soll-Lage verglichen werden. Elektromechanische Systeme können durch eingefrorene Flüssigkeiten oder andere Fremdkörper blockieren. Solche Blockaden müssen erkannt werden, um gegebenenfalls den Maschinenführer oder Fahrer zu warnen und/oder Ersatzmaßnahmen wie z.B. die Abschaltung des Systems zu veranlassen. Bekannte Maßnahmen zur Blockiererkennung von motorischen Antrieben beruhen auf einer Auswertung des Stromes des elektromotorischen Antriebs im Vergleich zu einem anderen Parameter.
Aus der gattungsgemäßen DE 692 04 013 T2 ist ein elektromechanisches System in Form eines Kompressor mit einem Elektromotor bekannt, welches einen Positionssensor zum Ermitteln der Position des Elektromotors und eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet mit Hilfe der Sensordaten, den Stillstand des elektromechanischen Systems festzustellen.
Auch die DE 101 33 861 A1 offenbart ein elektromechanisches System mit einer Steuereinheit, welche die Detektion einer Blockade des Systems realisert.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme zu schaffen, mittels derer ein blockierter Systemzustand besser erkannt wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst die Vorrichtung zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme mindestens einen Sensor zur Erfassung der Lage und/oder Position einer mechanischen Komponente und ein elektromechanisches System mit einer Steuereinheit, die einen elektromotorischen Antrieb zur Bewegung der mechanischen Komponente ansteuert, wobei mittels der Daten des Sensors ein Systemstillstand detektiert wird, der der Steuereinheit übermittelt wird, wobei die Steuereinheit ein alternierendes Testsignal generiert und auf ein blockiertes System erkennt, falls der Sensor keine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente aufgrund des Testsignals erfasst. Aufgrund von Messfehlern des Sensors wird dabei dann auf keine Änderung der Lage- und/oder Position erkannt, wenn die Änderung unterhalb eines Grenzwertes bleibt. Das alternierende Testsignal ist dabei von der Amplitude vorzugsweise derart ausgestaltet, dass dies keinen spürbaren Einfluss auf das Gesamtverhalten des elektromechanische System hat. Bei einer elektromechanischen Lenkung beispielsweise wird die eingestellte Lenkrichtung nicht beeinflusst, da sich die aufgeprägten Lenkausschläge aufgrund des Testsignals im Mittel gegenseitig aufheben. Alternierend ist im vorliegenden Sinne allgemein so zu verstehen, dass das Testsignal eine Bewegung in unterschiedliche Richtung erzeugen müsste, wenn das System nicht blockiert ist, wobei die Zwischenverläufe sprunghaft oder kontinuierlich sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Systemstillstand detektiert, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit die Änderungen der Daten des Sensors unterhalb eines Grenzwertes bleiben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Amplitude des Testsignals solange erhöht, bis ein Grenzwert erreicht wird, ohne dass der Sensor eine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente erfasst. Wird dieser Grenzwert erreicht, ohne dass es zu einer Lageänderung kommt, so wird auf ein blockiertes System erkannt.
Dabei sei angemerkt, dass vorzugsweise bereits dann auf ein nicht blockiertes System erkannt wird, wenn das Testsignal zu einer Bewegung in einer Richtung führt, da dadurch verhindert wird, dass ein mechanischer Endanschlag fälschlich als blockiertes System eingestuft wird.
Des Weiteren ist vorzugsweise der Sensor redundant ausgebildet, da dadurch verhindert wird, dass aufgrund eines defekten Sensors auf ein blockiertes System erkannt wird. Weiter werden vorzugsweise die Eingangsgrößen geeignet gefiltert, um Fehler aufgrund von Unterabtastung und/oder nicht synchronisierten Messdaten zu vermeiden bzw. zu reduzieren.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Einsatz in einem elektromechanischen Lenksystem eines Kraftfahrzeuges.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme,
2a einen beispielhaften Verlauf eines Lagewinkels φ einer Welle über der Zeit und
2b einen beispielhaften Verlauf eines Testsignals über der Zeit.

Die Vorrichtung 1 zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme umfasst eine Steuereinheit 2, einen elektromotorischen Antrieb 3, eine Abtriebswelle 4 und einen Sensor 5 zur Erfassung der Lage der Abtriebswelle 4, der vorzugsweise als Winkelsensor ausgebildet ist. Die Abtriebswelle 4 ist dabei beispielsweise mit einem Rad 6 eines Kraftfahrzeuges verbunden. Die Steuereinheit 2 erhält verschiedene Eingangsgrößen E, aus denen ein Lenkwinkel φ berechnet wird, und erzeugt eine elektrische Stellgröße I (z.B. einen Strom), um mittels des elektromotorischen Antriebs 3 den gewünschten Lenkwinkel φ einzustellen. Der Sensor 5 erfasst den Ist-Winkel φ und koppelt diesen auf die Steuereinheit 2 zurück, so dass dort ein Soll-Ist-Vergleich durchführbar ist. Erfasst nun der Sensor 5 für einen Zeitraum ts keine Änderung von φ, so wird dies als Systemstillstand detektiert (siehe 2a). Die Steuereinheit 2 generiert daraufhin ein alternierendes Testsignal, wobei die Amplitude des Testsignals jeweils bis zu einem Grenzwert I_MAX erhöht wird. Hat sich bis zum Erreichen von I_MAX der Winkel φ nicht geändert, so wird zum Zeitpunkt t_A auf ein blockiertes System erkannt. Anstelle einer ansteigenden Amplitude kann das Testsignal auch gleich auf I_MAX bzw. -I_MAX geschaltet werden. Weiter sei angemerkt, dass die Amplituden für die positive und negative Richtung nicht gleich groß sein müssen.
Wird auf ein blockiertes System erkannt, so kann der Nutzer akustisch, optisch und/oder haptisch gewarnt werden und/oder das System abgeschaltet werden. Alternativ zum Abschalten kann das Testsignal weiter beaufschlagt werden, um das System „freizurütteln“.

Claims

Verfahren zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme, mittels mindestens eines Sensors (5) zur Erfassung der Lage und/oder Position einer mechanischen Komponente und einer Steuereinheit (2), wobei die Steuereinheit (2) einen elektromotorischen Antrieb (3) zur Bewegung der mechanischen Komponente ansteuert, wobei mittels der Daten des Sensors (5) ein Systemstillstand detektiert wird, der der Steuereinheit (2) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) ein alternierendes Testsignal generiert und auf ein blockiertes System erkennt, falls der Sensor (5) keine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Systemstillstand detektiert wird, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit (ts) die Änderungen der Daten des Sensors (5) unterhalb eines Grenzwertes liegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Testsignals solange erhöht wird, bis ein Grenzwert (I_MAX, -I_MAX) erreicht wird, ohne dass der Sensor (5) eine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente erfasst.
Vorrichtung zur Erkennung blockierter elektromechanischer Systeme, umfassend mindestens einen Sensor (5) zur Erfassung der Lage und/oder Position einer mechanischen Komponente und ein elektromechanisches System mit einer Steuereinheit (2), die einen elektromotorischen Antrieb (3) zur Bewegung der mechanischen Komponente ansteuert, wobei mittels der Daten des Sensors (5) ein Systemstillstand detektiert wird, der der Steuereinheit (2) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) ein alternierendes Testsignal generiert und auf ein blockiertes System erkennt, falls der Sensor (5) keine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Systemstillstand detektiert wird, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit (ts) die Änderungen der Daten des Sensors (5) unterhalb eines Grenzwertes liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Testsignals solange erhöht wird, bis ein Grenzwert (I_MAX, -I_MAX) erreicht wird, ohne dass der Sensor (5) eine Lage- und/oder Positionsveränderung der mechanischen Komponente erfasst.