DE102008055923A1 - Verhaltenstest für Abschaltpfad für einen Permanentmagnet-AC-Motor in einem Hybridantriebsstrang - Google Patents

Verhaltenstest für Abschaltpfad für einen Permanentmagnet-AC-Motor in einem Hybridantriebsstrang Download PDF

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Abstract

Ein Diagnosesystem für ein Hybridfahrzeug umfasst ein Motorsteuerungsmodul und ein Fehlerdiagnosemodul. Das Motorsteuerungsmodul steuert einen Drehmomentabtrieb eines Elektromotors, der eine vorbestimmte Anzahl von Phasen aufweist. Das Fehlerdiagnosemodul ermittelt eine Position eines Rotors des Elektromotors, richtet den Rotor nach einem Phasenwinkel einer der Phasen aus, diagnostiziert auf der Grundlage eines Stroms mindestens einer der Phasen selektiv einen Fehler und deaktiviert den Elektromotor selektiv auf der Grundlage der Diagnose.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/986,414, die am 8. November 2007 eingereicht wurde. Die Offenbarung der voranstehenden Anmeldung ist durch Bezugnahme hierin vollständig aufgenommen.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybridfahrzeuge und insbesondere eine Abschaltpfaddiagnose für einen Motor eines Hybridfahrzeugs.
  • HINTERGRUND
  • Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik qualifiziert sind, werden weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
  • Nun auf 1 Bezug nehmend ist ein beispielhaftes Hybridelektrofahrzeug 10 gezeigt. Das Hybridelektrofahrzeug 10 umfasst eine Maschinen anordnung 12, eine Hybridleistungsanordnung 14, ein Getriebe 16, eine Antriebsachse 18 und ein Steuerungsmodul 20. Die Maschinenanordnung 12 umfasst eine Brennkraftmaschine 22, die mit einem Ansaugsystem 24, einem Kraftstoffsystem 26 und einem Zündungssystem 28 in Verbindung steht.
  • Das Ansaugsystem 24 umfasst einen Ansaugkrümmer 30, eine Drosselklappe 32 und eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) 34. Die ETC 34 steuert die Drosselklappe 32, um eine Luftströmung in die Maschine 22 zu steuern. Das Kraftstoffsystem 26 umfasst (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzventile, um eine Kraftstoffströmung in die Maschine 22 zu steuern. Das Zündungssystem 28 zündet ein Luft/Kraftstoffgemisch, welches durch das Ansaugsystem 24 und das Kraftstoffsystem 26 an die Maschine 22 geliefert wird.
  • Die Maschine 22 ist mit dem Getriebe 16 über eine Kupplungseinrichtung 44 gekoppelt. Die Kupplungseinrichtung 44 kann eine oder mehrere Kupplungen und/oder einen Drehmomentwandler umfassen. Die Maschine 22 erzeugt Drehmoment, um das Getriebe 16 anzutreiben und das Hybridelektrofahrzeug 10 voranzutreiben. Das Getriebe 16 überträgt Leistung von der Maschine 22 an eine Abtriebswelle 46, welche die Antriebsachse 18 drehend antreibt.
  • Die Hybridleistungsanordnung 14 umfasst eine oder mehrere Motor-Generatoreinheiten. Nur als Beispiel umfasst, wie in 1 gezeigt ist, die Hybridleistungsanordnung 14 zwei Motor-Generatoreinheiten: eine erste Motor-Generatoreinheit (MGU) 38 und eine zweite MGU 40. Die Hybridleistungsanordnung 14 umfasst auch eine Leistungssteuerungseinrichtung 41 und eine wiederaufladbare Batterie 42.
  • Die erste und zweite MGU 38 und 40 arbeiten unabhängig voneinander und zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt kann jede entweder wie ein Motor oder wie ein Generator arbeiten. Eine MGU, die wie ein Motor arbeitet, liefert Leistung (z. B. Drehmoment), die vollständig oder teilweise verwendet werden kann, um die Abtriebswelle 46 anzutreiben. Eine MGU, die wie ein Generator arbeitet, wandelt mechanische Leistung in elektrische Leistung um.
  • Nur als Beispiel kann die erste MGU 38 elektrische Leistung auf der Grundlage des Abtriebs der Maschine 22 erzeugen, und die zweite MGU 40 kann elektrische Leistung auf der Grundlage der Abtriebswelle 46 erzeugen. Elektrische Leistung, die von einer der MGUs 38 und 40 erzeugt wird, kann beispielsweise verwendet werden, um die andere der MGUs 38 und 40 mit Leistung zu versorgen, um die Batterie 42 wiederaufzuladen, und/oder um elektrische Komponenten mit Leistung zu versorgen. Obwohl die MGUs 38 und 40 so gezeigt sind, dass sie in dem Getriebe 16 angeordnet sind, können die MGUs 38 und 40 auch an einer beliebigen geeigneten Stelle angeordnet sein.
  • Das Steuerungsmodul 20 steht in Verbindung mit dem Kraftstoffsystem 26, dem Zündungssystem 28, der ETC 34, den MGUs 38 und 40, der Leistungssteuerungseinrichtung 41 und der Batterie 42. Das Steuerungsmodul 20 steht auch in Verbindung mit einem Maschinendrehzahlsensor 48, der eine Maschinendrehzahl misst. Die Maschinendrehzahl kann beispielsweise auf der Rotation der Kurbelwelle basieren. Der Maschinendrehzahlsensor 48 kann in der Maschine 22 oder an einer beliebigen geeigneten Stelle angeordnet sein, wie etwa in der Nähe der Kurbelwelle.
  • Das Steuerungsmodul 20 steuert den Betrieb der Maschine 22 und der MGUs 38 und 40. Das Steuerungsmodul 20 steuert auch selektiv ein Wiederaufladen der Batterie 42. Das Steuerungsmodul 20 steuert das Wiederaufladen der Batterie 42 und den Betrieb der MGUs 38 und 40 über die Leistungssteuerungseinrichtung 41. Die Leistungssteuerungseinrichtung 41 steuert den Leistungsfluss zwischen der Batterie 42 und den MGUs 38 und 40. Nur als Beispiel kann die Leistungssteuerungseinrichtung 41 ein Wechselrichter und/oder ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode) sein.
  • Das Steuerungsmodul 20 kann mehrere Prozessoren zum Steuern jeweiliger Operationen des Hybridelektrofahrzeugs 10 umfassen. Zum Beispiel kann das Steuerungsmodul 20 einen ersten Prozessor zum Ermitteln eines Solldrehmoments für die Maschine 22 und die MGUs 38 und 40 und einen zweiten Prozessor zum Steuern des Drehmoments beider MGUs 38 und 40 umfassen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Diagnosesystem für ein Hybridfahrzeug umfasst ein Motorsteuerungsmodul und ein Fehlerdiagnosemodul. Das Motorsteuerungsmodul steuert einen Drehmomentabtrieb eines Elektromotors, der eine vorbestimmte Anzahl von Phasen aufweist. Das Fehlerdiagnosemodul ermittelt eine Position eines Rotors des Elektromotors, richtet den Rotor nach einem Phasenwinkel einer der Phasen aus, diagnostiziert selektiv einen Fehler auf der Grundlage eines Stroms mindestens einer der Phasen und deaktiviert den Elektromotor selektiv auf der Grundlage der Diagnose.
  • Bei weiteren Merkmalen ermittelt das Fehlerdiagnosemodul einen positiven Phasenwinkel und einen negativen Phasenwinkel für jede der Phasen und richtet den Rotor nach dem positiven oder dem negativen Phasenwinkel einer der Phasen aus.
  • Bei noch weiteren Merkmalen ermittelt das Fehlerdiagnosemodul einen nächstgelegenen Phasenwinkel auf der Grundlage der Position des Rotors und der positiven und der negativen Phasenwinkel und richtet den Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel aus.
  • Bei weiteren Merkmalen richtet das Fehlerdiagnosemodul den Rotor nach dem Phasenwinkel aus, indem es das Anlegen eines Ausrichtungsstroms an den Elektromotor auf der Grundlage der Position des Rotors und des Phasenwinkels befiehlt.
  • Bei weiteren Merkmalen ermittelt das Fehlerdiagnosemodul auf der Grundlage eines Vergleichs eines gemessenen Stroms durch eine der Phasen mit einem jeweiligen Stromschwellenwert für die jeweilige Phase, wann der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist.
  • Bei weiteren Merkmalen ist der Strom ein für eine der Phasen ermittelter normierter Strom.
  • Bei weiteren Merkmalen ermittelt das Fehlerdiagnosemodul den normierten Strom auf der Grundlage eines ersten Stroms einer der Phasen, der gemessen wird, wenn der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist, und eines zweiten Stroms der jeweiligen Phase, der über eine Zeitspanne gemessen wird, nachdem der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist.
  • Bei noch weiteren Merkmalen diagnostiziert das Fehlerdiagnosemodul den Fehler, wenn der normierte Strom größer als ein erster Stromschwellenwert ist.
  • Bei weiteren Merkmalen diagnostiziert das Fehlerdiagnosemodul den Fehler, wenn der normierte Strom kleiner als ein zweiter Stromschwellenwert ist und/oder größer als ein dritter Stromschwellenwert ist, wobei der dritte Stromschwellenwert größer als der zweite Stromschwellenwert ist.
  • Bei weiteren Merkmalen deaktiviert das Fehlerdiagnosemodul den Betrieb des Elektromotors, wenn der Fehler diagnostiziert wird.
  • Ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug umfasst, dass: der Drehmomentabtrieb eines Elektromotors, der eine vorbestimmte Anzahl von Phasen aufweist, gesteuert wird; eine Position eines Rotors des Elektromotors ermittelt wird; der Rotor nach einem Phasenwinkel einer der Phasen ausgerichtet wird; ein Fehler auf der Grundlage eines Stroms mindestens einer der Phasen selektiv diagnostiziert wird; und der Elektromotor auf der Grundlage der Diagnose selektiv deaktiviert wird.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass ein positiver Phasenwinkel und ein negativer Phasenwinkel für jede der Phasen des Elektromotors ermittelt wird, wobei das Ausrichten des Rotors umfasst, dass der Rotor nach einem der positiven und negativen Phasenwinkel einer der Phasen ausgerichtet wird.
  • Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass ein nächstgelegener Phasenwinkel auf der Grundlage der Position des Rotors und der positiven und der negativen Phasenwinkel ermittelt wird, wobei das Ausrichten des Rotors umfasst, dass der Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel ausgerichtet wird.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Ausrichten des Rotors nach dem Phasenwinkel, dass das Anlegen eines Ausrichtungsstroms an den Elektromotor auf der Grundlage der Position des Rotors und des Phasenwinkels befohlen wird.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass auf der Grundlage eines Vergleichs eines gemessenen Stroms durch eine der Phasen mit einem jeweiligen Stromschwellenwert für die jeweilige Phase ermittelt wird, wann der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist.
  • Bei anderen Merkmalen ist der Strom ein für eine der Phasen ermittelter normierter Strom.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das Verfahren ferner, dass der normierte Strom auf der Grundlage eines ersten Stroms der jeweiligen Phase ermittelt wird, welcher gemessen wird, wenn der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist, und eines zweiten Stroms der jeweiligen Phase, der über eine Zeitspanne gemessen wird, nachdem der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist.
  • Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren des Fehlers, dass der Fehler diagnostiziert wird, wenn der normierte Strom größer als ein erster Stromschwellenwert ist.
  • Bei weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren des Fehlers, dass der Fehler diagnostiziert wird, wenn der normierte Strom kleiner als ein zweiter Stromschwellenwert ist und/oder größer als ein dritter Stromschwellenwert ist, wobei der dritte Stromschwellenwert größer als der zweite Stromschwellenwert ist.
  • Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das selektive Deaktivieren, dass der Betrieb des Elektromotors deaktiviert wird, wenn der Fehler diagnostiziert wird.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der genauen Beschreibung offenbar werden, die hier nachstehend bereitgestellt ist. Es sollte verstanden sein, dass die genaue Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Offenbarung zu beschränken.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung besser verstanden werden, in der:
  • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuerungssystems eines Hybridelektrofahrzeugs ist;
  • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuerungsmoduls ist, das einen Hybridsteuerungsprozessor und einen Motorsteuerungsprozessor gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst;
  • 3 ein beispielhaftes Flussdiagramm ist, das Schritte eines Verfahrens zum Verifizieren eines ersten Abschalttests gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
  • 4 ein beispielhaftes Flussdiagramm ist, das Schritte eines Verfahrens zum Verifizieren eines zweiten Abschalttests gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Der Klarheit halber werden gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck „mindestens einer von A, B, und C" als logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders aufgefasst werden. Es ist zu verstehen, dass Schritte in einem Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
  • Bei der Verwendung hierin bezeichnet der Begriff Modul eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Nun auf 2 Bezug nehmend ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuerungsmoduls 100 eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Steuerungsmodul 100 umfasst ein Antriebsdiagnosemodul 102, einen Hybridsteuerungsprozessor (HCP) 104 und einen Motorsteuerungsprozessor (MCP) 106. Das An triebsdiagnosemodul 102 empfängt verschiedene Eingänge, die eine Maschinendrehzahl, eine Motordrehzahl und ein Motordrehmoment umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
  • Zum Beispiel empfängt das Antriebsdiagnosemodul 102 die Maschinendrehzahl von dem Maschinendrehzahlsensor 48. Das Antriebsdiagnosemodul 102 empfängt auch eine Motordrehzahl, die von einem Motordrehzahlsensor 107 gemessen wird, und ein Motordrehmoment (Tmot), das von einem Motordrehmomentsensor 108 gemessen wird. Der Motordrehzahlsensor 107 und der Motordrehmomentsensor 108 messen die Drehzahl bzw. das Drehmoment der MGU 38. Da das Hybridelektrofahrzeug 10 mehr als eine MGU umfasst, kann das Antriebsdiagnosemodul 102 die Motordrehzahl und das Drehmoment von mehr als einer MGU empfangen. Zum Beispiel kann das Antriebsdiagnosemodul 102 auch die Motordrehzahl und das Drehmoment der zweiten MGU 40 empfangen.
  • Das Antriebsdiagnosemodul 102 erzeugt verschiedene Signale 110 auf der Grundlage der Maschinendrehzahl, der Motordrehzahl und des Motordrehmoments. Der HCP 104 empfangt die Signale 110 von dem Antriebsdiagnosemodul 102. Der HCP 104 ermittelt ein gefordertes Motordrehmoment 112 für eine MGU auf der Grundlage der empfangenen Signale 110. Obwohl der HCP 104 so gezeigt ist, dass er das geforderte Motordrehmoment 112 für die MGU 38 ermittelt, kann der HCP 104 ein gefordertes Motordrehmoment für jede der MGUs 38 und 40 ermitteln.
  • Der MCP 106 empfängt das geforderte Motordrehmoment 112 von dem HCP 104 und steuert das Drehmoment der ersten MGU 38 auf der Grundlage des geforderten Motordrehmoments 112. Zum Beispiel kann der MCP 106 bewirken, dass Leistung an die MGU 38 mit einem Betrag geliefert wird, der es der MGU 38 ermöglicht, das geforderte Motordrehmoment 112 zu erzeugen. Mit anderen Worten steuert der MCP 106 das Drehmoment der MGU 38 auf der Grundlage des geforderten Motordrehmoments 112. Folglich ist es wünschenswert, sicherzustellen, dass das Drehmoment, welches von dem MCP 106 befohlen wird, dem geforderten Motordrehmoment 112 genau entspricht.
  • Das Steuerungsmodul 100 kann mehrere Sicherheits-/Diagnoseschichten umfassen, um Genauigkeit und Konsistenz zwischen dem HCP 104 und dem MCP 106 sicherzustellen. Zum Beispiel kann eine Diagnoseschicht die Diagnose von Grundkomponenten und Untersystemen betreffen, wie etwa Spannungs- und Stromsensoren, Temperatursensoren und die Diagnose eines Resolver- bzw. Drehgeberverhaltens. Eine weitere Diagnoseschicht kann eine unabhängige Berechnung des erreichten Motordrehmoments betreffen. Diese unabhängige Berechnung des erreichten Motordrehmoments kann unter Verwendung separater Speicherstellen für Software, Kalibriervariable und statische Variable implementiert sein. Werte, die bei der Berechnung verwendet werden, können zwischen verschiedenen Ausführungsschleifen verifiziert werden (z. B. unter Verwendung einer Prüfsummenverifikation).
  • Noch eine weitere Diagnoseschicht kann implementiert sein, um Softwareausführungs- und/oder Prozessorfehler des MCP 106 zu verhindern. Nur als Beispiel kann das Steuerungsmodul 100 einen Prozessor umfassen, wie etwa einen Programmierungslogikeinrichtungsprozessor (PLD-Prozessor) 120. Obwohl der PLD-Prozessor 120 so gezeigt ist, dass er außerhalb des MCP 106 angeordnet ist, kann der PLD-Prozessor 120 an einer beliebigen geeigneten Stelle angeordnet sein.
  • Der PLD-Prozessor 120 kann einen Saat- bzw. Pflanzwert an den MCP 106 senden. Der MCP 106 ermittelt aufgrund des Saat-Werts einen Rückgabe schlüsselwert und überträgt den Rückgabeschlüssel an den PLD-Prozessor 120. Der PLD-Prozessor 120 ermittelt die Funktionalität des MCP 106 auf der Grundlage des Rückgabeschlüssels (z. B., indem er den Rückgabeschlüssel mit einem erwarteten Schlüssel vergleicht). Wenn der Rückgabeschlüssel mit dem erwarteten Schlüssel nicht übereinstimmt, kann der PLD-Prozessor 120 Gegenmaßnahmen implementieren. Zum Beispiel kann der PLD-Prozessor 120 den MCP 106 zurücksetzen und die erste MGU 38 in einen sicheren Abschaltmodus versetzen.
  • Wenn ein Fehler detektiert wird, können der PLD-Prozessor 120 und/oder der MCP 106 für die MGU 38 einen sicheren Abschaltmodus einleiten. Eine Prozedur zum Versetzen der MGU 38 in den sicheren Abschaltmodus kann einem oder mehreren Abschaltpfaden folgen. Ein Abschaltpfad kann eine spezielle Abfolge von Messungen und Berechnungen umfassen, welche die MGU 38 betreffen. Obwohl die Prinzipien der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf die MGU 38 erörtert werden, sind die Prinzipien der vorliegenden Anmeldung auch auf die zweite MGU 40 und/oder eine beliebige weitere MGU anwendbar.
  • Das Steuerungsmodul 100 kann einen oder mehrere Abschaltpfadtests ausführen, um zu ermitteln, ob der sichere Abschaltmodus korrekt funktioniert. Beispielsweise kann das Steuerungsmodul 100 die Abschaltpfadtests beim Fahrzeugstart (z. B. beim Einschalten der Zündung) einleiten. Die Abschaltpfadtests können sicherstellen, dass der MCP 106 und/oder der PLD-Prozessor 120 die erste MGU 38 korrekt abschalten können, wenn eine oder mehrere Komponenten (z. B. Sensoren) fehlerhaft arbeiten und/oder wenn das Steuerungsmodul 100 ein Abschalten des Fahrzeugs anfordert. Bei verschiedenen Implementierungen umfasst das Steuerungsmodul 100 ein Fehlerdiagnosemodul 122, das die Abschaltpfadtests ausführt.
  • Abschaltpfadtests gemäß der vorliegenden Offenbarung können einen Dreiphasenkurzschlusstest und einen Dreiphasenunterbrechungstest umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Beim Fahrzeugstart wird die Fähigkeit des MCP 106, einen oder mehrere dieser Abschalttests auszuführen, verifiziert. Eine Unfähigkeit zum Verifizieren der Abschalttests kann Defekte z. B. bei der ersten MGU 38, der Leistungsstufe und/oder dem MCP 106 anzeigen.
  • Das Fehlerdiagnosemodul 122 kann eine Gegenmaßnahme einleiten, wenn es nicht in der Lage ist, das korrekte Verhalten der Abschalttests zu verifizieren. Nur als Beispiel kann das Fehlerdiagnosemodul 122 einen Fehlercode setzen, ein Zubehörlicht in dem Hybridfahrzeug leuchten lassen und/oder den Betrieb der MGU 38 deaktivieren. Das Fehlerdiagnosemodul 122 kann den Betrieb der MGU 38 über die Leistungssteuerungseinrichtung 41 deaktivieren oder indem es die MGU 38 direkt deaktiviert und/oder auf irgendeine andere geeignete Weise.
  • Nun mit Bezug auf 3 beginnt ein Verfahren 200 zum Verifizieren des Dreiphasenkurzschlusstests bei Schritt 202. Das Verfahren 200 ermittelt bei Schritt 204 eine Rotorposition eines Rotors in der ersten MGU 38. Nur als Beispiel kann die Rotorposition unter Verwendung eines Resolvers oder eines Drehcodierers ermittelt werden. Bei Schritt 206 ermittelt das Verfahren 200 einen der Rotorposition nächstgelegenen Phasenwinkel.
  • Die erste MGU 38 kann mit einer vorbestimmten Anzahl von Phasen, wie etwa drei Phasen (z. B. den Phasen A, B und C) betrieben werden. Jede der Phasen umfasst einen positiven Abschnitt (+) und einen negativen Abschnitt (–). Beispielsweise können A+, A–, B+, B–, C+ und C– die Phasenwinkel für die drei Phasen sein. Der bei Schritt 206 ermittelte nächstgele gene Phasenwinkel kann auf der Grundlage eines dieser Phasenwinkel ermittelt werden. Das Verfahren 200 befiehlt bei Schritt 208 einen d-Achsenstrom (d. h. einen Ausrichtungsstrom) auf der Grundlage des ermittelten Phasenwinkels. Mit anderen Worten befiehlt das Verfahren 200 bei Schritt 208 einen Strom, der ausreicht, um den Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel auszurichten.
  • Das Verfahren 200 ermittelt bei Schritt 210, ob der Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel korrekt ausgerichtet ist. Wenn dies erfüllt ist, geht das Verfahren 200 zu Schritt 211 weiter. Wenn dies nicht erfüllt ist, kehrt das Verfahren 200 zu Schritt 208 zurück und fährt mit dem Steuern des Stroms fort, bis der Rotor nach einem der Phasenwinkel korrekt ausgerichtet ist.
  • Das Verfahren 200 kann beispielsweise auf der Grundlage eines Vergleichs von Strömen durch jede der Phasen mit einem jeweiligen Schwellenwert ermitteln, ob der Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel korrekt ausgerichtet ist. Nur als Beispiel kann ein erster Schwellenwert, welcher der Phase entspricht, nach welcher der Rotor ausgerichtet wird, auf der Grundlage des Ausrichtungsstroms eingestellt werden. Ein zweiter Schwellenwert, der den anderen zwei Phasen entspricht (d. h. den Phasen, nach welchen der Rotor nicht ausgerichtet wird), kann auf der Grundlage der Hälfte des ersten Schwellenwerts eingestellt werden. Mit anderen Worten kann der zweite Schwellenwert auf der Grundlage der Hälfte des Ausrichtungsstroms eingestellt werden. Bei verschiedenen Implementierungen können der erste und zweite Schwellenwert auf der Grundlage eines vorbestimmten Betrags oder Prozentsatzes, der kleiner als der Ausrichtungsstrom bzw. die Hälfte des Ausrichtungsstroms ist, eingestellt werden. Das Verfahren 200 kann ermitteln, dass der Rotor korrekt ausge richtet ist, wenn die Phasenströme größer als ihre jeweiligen Schwellenwerte sind.
  • Bei Schritt 211 misst das Verfahren 200 die Phasenströme jeder der Phasen. Das Verfahren 200 kann die Phasenströme auch aufzeichnen. Diese Phasenströme werden als die Basis-Phasenströme bezeichnet. Das Verfahren 200 initialisiert bei Schritt 212 einen Zähler mit einem Wert, der für den Dreiphasenkurzschlusstest eingestellt ist. Nur als Beispiel kann der Zählerwert auf einer Zeitspanne basieren, die auf Kennlinien der MGU 38 basierend kalibriert ist. Der Zählerwert wird verwendet, um die Anzahl der Durchläufe des Tests zu bestimmen. Das Verfahren 200 ermittelt bei Schritt 214 ein PWM-Tastverhältnis für den Test. Zum Beispiel kann das PWM-Tastverhältnis so bestimmt werden, dass es einen Kurzschlusszustand aller drei Phasen erzeugt.
  • Bei Schritt 215 steuert das Verfahren 200 das Tastverhältnis so, dass der Kurzschlusszustand in allen Phasen erzeugt wird. Nur als Beispiel kann das Verfahren 200 die Leistungssteuerungseinrichtung 41 gemäß dem PWM-Tastverhältnis steuern. Das Verfahren 200 summiert bei Schritt 216 die jeweiligen Phasenströme auf. Bei Schritt 218 dekrementiert das Verfahren 200 den Zählerwert. Bei Schritt 220 ermittelt das Verfahren 200, ob der Zählerwert Null ist. Wenn dies zutrifft, fährt das Verfahren 200 bei Schritt 221 fort. Wenn dies nicht zutrifft, wiederholt das Verfahren 200 die Schritte 215 bis 220 und wiederholt das Aufsummieren der jeweiligen Phasenströme.
  • Bei Schritt 221 berechnet das Verfahren 200 jeweilige normierte Phasenströme für jede der Phasen. Nur als Beispiel kann das Verfahren 200 die normierten Phasenströme unter Verwendung der Gleichung berechnen:
    Figure 00160001
    wobei NCN der normierte Strom der N-ten Phase ist, SCN der aufsummierte Phasenstrom der N-ten Phase, ermittelt nach dem letzten Durchlauf von Schritt 216, ist und BCN der Basisstrom der N-ten Phase, wie bei Schritt 211 ermittelt, multipliziert mit dem Zähleranfangswert ist. Das Verfahren 200 ermittelt bei Schritt 222, ob die jeweiligen normierten Ströme in einem kalibrierten Bereich liegen. Wenn dies der Fall ist, zeigt das Verfahren 200 bei Schritt 224 an, dass der Test bestanden wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, zeigt das Verfahren bei Schritt 226 an, dass der Test nicht bestanden wurde. Bei anderen Implementierungen kann das Verfahren 200 bestimmen, dass der Test nicht bestanden wurde, wenn einer oder mehrere der jeweiligen normierten Ströme größer oder kleiner als ein jeweiliger kalibrierter Wert sind.
  • Das Verfahren 200 kann auch den Betrieb der MGU 38 aktivieren oder deaktivieren, nachdem die Schritte 224 bzw. 226 ausgeführt wurden. Dann endet das Verfahren 200. Alternativ kann das Verfahren 200 zu Schritt 202 zurückkehren, wenn der Test nicht bestanden wurde. Beispielsweise kann das Verfahren 200 eine vorbestimmte Zeitspanne zulassen, nachdem der Test nicht bestanden wurde, um den Test zu bestehen.
  • Nun mit Bezug auf 4 beginnt ein Verfahren 300 zum Verifizieren des Dreiphasenunterbrechungstests bei Schritt 302. Das Verfahren 300 ermittelt bei Schritt 304 eine Rotorposition eines Rotors in der MGU 38. Nur als Beispiel kann das Verfahren 300 die Rotorposition unter Verwendung eines Resolvers oder eines Drehcodierers ermitteln. Bei Schritt 306 ermittelt das Verfahren 300 einen der Rotorposition nächstgelegenen Phasenwinkel.
  • Die MGU 38 kann mit einer vorbestimmten Anzahl von Phasen, wie etwa drei Phasen (z. B. die Phasen A, B und C) betrieben werden. Jede der Phasen umfasst einen positiven Abschnitt (+) und einen negativen Abschnitt (–). Zum Beispiel können A+, A–, B+, B–, C+ und C– die Phasenwinkel für die drei Phasen sein. Der bei Schritt 306 ermittelte nächstgelegene Phasenwinkel kann auf der Grundlage eines dieser Phasenwinkel ermittelt werden. Bei Schritt 308 befiehlt das Verfahren 300 auf der Grundlage des nächstgelegenen Phasenwinkels einen d-Achsenstrom (d. h. einen Ausrichtungsstrom). Mit anderen Worten befiehlt das Verfahren 300 bei Schritt 308 einen Strom, der ausreicht, um den Rotor der MGU 38 nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel auszurichten.
  • Bei Schritt 310 ermittelt das Verfahren 300, ob der Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel korrekt ausgerichtet ist. Wenn das der Fall ist, fährt das Verfahren 300 bei Schritt 311 fort. Wenn das nicht der Fall ist, kehrt das Verfahren 300 zu Schritt 308 zurück und fährt mit dem Steuern des Stroms fort, bis der Rotor nach einem der Phasenwinkel korrekt ausgerichtet ist.
  • Das Verfahren 300 kann beispielsweise auf der Grundlage eines Vergleichs von Strömen durch jede der Phasen mit einem jeweiligen Schwellenwert ermitteln, ob der Rotor korrekt ausgerichtet ist. Nur als Beispiel kann ein erster Schwellenwert, welcher der Phase entspricht, nach welcher der Rotor ausgerichtet wird, auf der Grundlage des Ausrichtungsstroms eingestellt werden. Ein zweiter Schwellenwert, der den anderen zwei Phasen entspricht (d. h. den Phasen, nach welchen der Rotor nicht ausgerichtet wird), kann auf der Grundlage der Hälfte des ersten Schwellenwerts eingestellt werden. Mit anderen Worten kann der zweite Schwellenwert auf der Grundlage der Hälfte des Ausrichtungsstroms eingestellt werden. Bei verschiedenen Implementierungen können der erste und zweite Schwellenwert auf der Grundlage eines vorbestimmten Betrags oder Prozentsatzes, der kleiner als der Ausrichtungsstrom bzw. die Hälfte des Ausrichtungsstroms ist, eingestellt werden. Das Verfahren 300 kann ermitteln, dass der Rotor korrekt ausgerichtet ist, wenn die Phasenströme größer als ihre jeweiligen Schwellenwerte sind.
  • Bei Schritt 311 misst das Verfahren 300 die Phasenströme jeder der Phasen. Das Verfahren 300 kann die Phasenströme auch aufzeichnen. Diese Phasenströme werden als die Basis-Phasenströme bezeichnet. Das Verfahren 300 initialisiert bei Schritt 312 einen Zähler mit einem Wert für den Dreiphasenunterbrechungstest. Nur als Beispiel kann der Zählerwert auf einer Zeitspanne basieren, welche auf der Grundlage von Kennlinien der MGU 38 kalibriert ist. Der Zählerwert wird verwendet, um die Anzahl der Durchläufe des Tests zu bestimmen.
  • Bei Schritt 315 steuert das Verfahren 300 das Tastverhältnis so, dass ein Unterbrechungszustand in allen Phasen erzeugt wird. Nur als Beispiel kann das Verfahren 300 die Leistungssteuerungseinrichtung 41 gemäß dem PWM-Tastverhältnis steuern. Das Verfahren 300 summiert bei Schritt 316 die jeweiligen Phasenströme auf. Das Verfahren 300 dekrementiert bei Schritt 318 den Zählerwert. Bei Schritt 320 ermittelt das Verfahren 300, ob der Zählerwert Null ist. Wenn dies der Fall ist, geht das Verfahren 300 zu Schritt 321 weiter. Wenn dies nicht der Fall ist, wiederholt das Verfahren die Schritte 315 bis 320 und wiederholt das Aufsummieren der jeweiligen Phasenströme.
  • Bei Schritt 321 berechnet das Verfahren 300 jeweilige normierte Phasenströme für jede der Phasen. Nur als Beispiel kann das Verfahren 300 die normierten Phasenströme unter Verwendung der Gleichung berechnen:
    Figure 00190001
    wobei NCN der normierte Strom der N-ten Phase ist, SCN der aufsummierte Phasenstrom der N-ten Phase, ermittelt nach dem letzten Durchlauf von Schritt 316, ist und BCN der Basisstrom der N-ten Phase, wie bei Schritt 311 ermittelt, multipliziert mit dem Zähleranfangswert ist. Das Verfahren 300 ermittelt bei Schritt 322, ob die jeweiligen normierten Ströme jeweils kleiner als ein Schwellenwert sind. Wenn dies zutrifft, zeigt das Verfahren 300 bei Schritt 324 an, dass der Test bestanden wurde. Wenn dies nicht zutrifft, zeigt das Verfahren bei Schritt 326 an, dass der Test nicht bestanden wurde.
  • Das Verfahren 300 kann auch den Betrieb der MGU 38 aktivieren oder deaktivieren, nachdem die Schritte 324 bzw. 326 ausgeführt wurden. Dann endet das Verfahren 300. Alternativ kann das Verfahren 300 zu Schritt 302 zurückkehren, wenn der Test nicht bestanden wurde. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 eine vorbestimmte Zeitspanne zulassen, nachdem der Test nicht bestanden wurde, um den Test zu bestehen.
  • Fachleute können nun aus der voranstehenden Beschreibung feststellen, dass die breiten Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele umfasst, soll daher der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt sein, da dem Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Modifikationen offenbar werden.

Claims (20)

  1. Diagnosesystem für ein Hybridfahrzeug, umfassend: ein Motorsteuerungsmodul, das einen Drehmomentabtrieb eines Elektromotors, der eine vorbestimmte Anzahl von Phasen aufweist, steuert; und ein Fehlerdiagnosemodul, das eine Position eines Rotors des Elektromotors ermittelt, das den Rotor nach einem Phasenwinkel einer der Phasen ausrichtet, das auf der Grundlage eines Stroms mindestens einer der Phasen selektiv einen Fehler diagnostiziert und das den Elektromotor auf der Grundlage der Diagnose selektiv deaktiviert.
  2. Diagnosesystem nach Anspruch 1, wobei das Fehlerdiagnosemodul einen positiven Phasenwinkel und einen negativen Phasenwinkel für jede der Phasen ermittelt und den Rotor nach einem der positiven und negativen Phasenwinkel der Phasen ausrichtet.
  3. Diagnosesystem nach Anspruch 2, wobei das Fehlerdiagnosemodul einen nächstgelegenen Phasenwinkel auf der Grundlage der Position des Rotors und der positiven und negativen Phasenwinkel ermittelt und den Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel ausrichtet.
  4. Diagnosesystem nach Anspruch 1, wobei das Fehlerdiagnosemodul den Rotor nach dem Phasenwinkel ausrichtet, indem es das Anlegen eines Ausrichtungsstroms an den Elektromotor auf der Grundlage der Position des Rotors und des Phasenwinkels befiehlt.
  5. Diagnosesystem nach Anspruch 4, wobei das Fehlerdiagnosemodul auf der Grundlage eines Vergleichs eines gemessenen Stroms durch eine der Phasen mit einem jeweiligen Stromschwellenwert für die jeweilige Phase ermittelt, wann der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist.
  6. Diagnosesystem nach Anspruch 1, wobei der Strom ein für eine der Phasen ermittelter normierter Strom ist.
  7. Diagnosesystem nach Anspruch 6, wobei das Fehlerdiagnosemodul den normierten Strom auf der Grundlage eines ersten Stroms der jeweiligen Phase, welcher gemessen wird, wenn der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist, und eines zweiten Stroms der jeweiligen Phase, der über eine Zeitspanne gemessen wird, nachdem der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist, bestimmt.
  8. Diagnosesystem nach Anspruch 6, wobei das Fehlerdiagnosemodul den Fehler diagnostiziert, wenn der normierte Strom größer als ein erster Stromschwellenwert ist.
  9. Diagnosesystem nach Anspruch 6, wobei das Fehlerdiagnosemodul den Fehler diagnostiziert, wenn der normierte Strom kleiner als ein zweiter Stromschwellenwert und/oder größer als ein dritter Stromschwellenwert ist, wobei der dritte Stromschwellenwert größer als der zweite Stromschwellenwert ist.
  10. Diagnosesystem nach Anspruch 1, wobei das Fehlerdiagnosemodul den Betrieb des Elektromotors deaktiviert, wenn der Fehler diagnostiziert wird.
  11. Verfahren für ein Hybridfahrzeug, das umfasst, dass: ein Drehmomentabtrieb eines Elektromotors, der eine vorbestimmte Anzahl von Phasen aufweist, gesteuert wird; eine Position eines Rotors des Elektromotors ermittelt wird; der Rotor nach einem Phasenwinkel einer der Phasen ausgerichtet wird; ein Fehler auf der Grundlage eines Stroms mindestens einer der Phasen selektiv diagnostiziert wird; und der Elektromotor auf der Grundlage der Diagnose selektiv deaktiviert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, dass ein positiver Phasenwinkel und ein negativer Phasenwinkel für jede der Phasen des Elektromotors ermittelt wird, wobei das Ausrichten des Rotors umfasst, dass der Rotor nach einem der positiven und negativen Phasenwinkel einer der Phasen ausgerichtet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, dass ein nächstgelegener Phasenwinkel auf der Grundlage der Position des Rotors und der positiven und negativen Phasenwinkel ermittelt wird, wobei das Ausrichten des Rotors umfasst, dass der Rotor nach dem nächstgelegenen Phasenwinkel ausgerichtet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ausrichten des Rotors nach dem Phasenwinkel umfasst, dass ein Anlegen eines Ausrichtungsstroms an den Elektromotor auf der Grundlage der Position des Rotors und des Phasenwinkels befohlen wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst, dass auf der Grundlage eines Vergleichs eines gemessenen Stroms durch eine der Phasen mit einem jeweiligen Stromschwellenwert für die jeweilige Phase ermittelt wird, wann der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Strom ein für eine der Phasen ermittelter normierter Strom ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst, dass der normierte Strom auf der Grundlage eines ersten Stroms der jeweiligen Phase, welcher gemessen wird, wenn der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist, und eines zweiten Stroms der jeweiligen Phase, der über eine Zeitspanne gemessen wird, nachdem der Rotor nach dem Phasenwinkel ausgerichtet ist, ermittelt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das selektive Diagnostizieren des Fehlers umfasst, dass der Fehler diagnostiziert wird, wenn der normierte Strom größer als ein erster Stromschwellenwert ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das selektive Diagnostizieren des Fehlers umfasst, dass der Fehler diagnostiziert wird, wenn der normierte Strom kleiner als ein zweiter Stromschwellenwert und/oder größer als ein dritter Stromschwellenwert ist, wobei der dritte Stromschwellenwert größer als der zweite Stromschwellenwert ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das selektive Deaktivieren umfasst, dass ein Betrieb des Elektromotors deaktiviert wird, wenn der Fehler diagnostiziert wird.
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