DE102010027966A1

DE102010027966A1 - Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren von Statorwicklungen in einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102010027966A1
Application number: DE102010027966A
Authority: DE
Inventors: Steven E. Torrance Schulz; Khwaja M. Troy Rahman; Chia-Chou Lomita Yeh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-03-03
Also published as: CN101907674A; US20100295491A1; US8054084B2; CN101907674B

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Identifizieren eines Fehlerzustands in Statorwicklungen in einem Elektromotor bereitgestellt. Ein Verfahren umfasst ein Anwenden eines ersten Signals bei einem ersten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen und Messen eines zweiten Signals von den Statorwicklungen in Antwort auf das erste Signal. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf der Basis des zweiten Signals und Erhalten einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel. Ein Fehlerzustand wird identifiziert, wenn ein Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort größer als ein Schwellenwert ist.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen des hierein beschriebenen Gegenstandes betreffen allgemein elektrische Systeme in automobilen Fahrzeugen, und insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstandes Systeme und Verfahren zum Diagnostizieren eines Fehlerzustands in Statorwicklungen eines Elektromotors.
Hintergrund
In früheren Jahren haben Fortschritte in der Technologie sowie sich immer weiter entwickelnde Geschmacksrichtungen zu wesentlichen Änderungen im Design von Automobilen geführt. Elektromotoren (oder elektrische Maschinen) finden aufgrund der Elektrifizierung automobiler Antriebssysteme zunehmend Anwendung in der Automobilindustrie. Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeuge verwenden Elektromotoren entweder als primäre oder ergänzende Drehmomentquellen im Fahrzeugantriebssystem. Von diesen Elektromotoren wird erwartet, dass sie mit hoher Zuverlässigkeit für eine ausgedehnte Zeitdauer über extreme Betriebszustände funktionieren. Jedoch können mit der Zeit die dem Elektromotor auferlegten Betriebsbelastungen den Zustand der Statorwicklungen schlechter werden lassen. Beispielsweise kann thermische Beanspruchung und/oder Spannungsbeanspruchung zu einem Ausfall der Isolierung führen, was wiederum in teilweisem Kurzschluss und/oder einem geöffneten Schaltkreis einzelner Wicklungen der Statorwicklungen führen kann.
Um die Statorwicklungen zu diagnostizieren, verwenden einige herkömmliche Techniken Hochfrequenz-Spannungsinjektion mittels Injizieren einer Hochfrequenzspannung über der fundamentalen Anregungsspannung der resultierenden Statorströme in dem Trägersignal-Bezugsrahmen mit negativer Sequenz. Für bestimmte Maschinentypen entstehen jedoch gewisse Schwierigkeiten. Für Synchron-Maschinen mit inhärenter Ausprägung (wie zum Beispiel vom Innenpermanent- oder Synchron-Reluktanz-Typ) konvergieren bei Annäherung der Rotorgeschwindigkeit an Null alle Frequenzen im Elektromotor zu Null, in welchem Fall die Frequenzkomponenten, welche den Statorwicklungsfehlern entsprechen, nicht von den normalen Motorstromfrequenz-Komponenten unterscheidbar sind. Selbst für Synchron-Maschinen ohne inhärenter Ausprägung, wie zum Beispiel eine oberflächenmontierte Permanentmagnetmaschine, resultieren sekundäre Effekte, wie zum Beispiel Sättigung, oftmals in einer bedeutenden Ausprägung, welche den gleichen oben beschriebenen Effekt verursachen kann. Aus diesen Gründen muss für Synchron-Maschinen der Rotor bei einer von Null verschiedenen Geschwindigkeit rotieren, um eine spektrale Trennung zwischen den Komponenten mit negativer Sequenz, welche Statorwicklungsfehlern zuzuordnen sind, und den Komponenten aufgrund der Ausprägung der Maschine zu erzwingen. Für Asynchron-Maschinen, wie zum Beispiel eine Induktionsmaschine, kann eine ähnliche Situation aufgrund von durch Ausprägung oder Schlitz-harmonische induzierte Sättigung entstehen, es sei denn, dass die Induktionsmaschine eine besondere Kombination von Rotorschlitzen, Statorschlitzen und Pol-Paaren aufweist, was keine in Konflikt stehende Negativsequenz-Komponenten in den Trägersignalen bei Geschwindigkeit Null oder einem Abbruch-Zustand hervorbringt.
Einige herkömmliche Techniken verwenden Pulsbreitenmodulation, um die Nullsequenz-Spannung zu extrahieren, welche Information bezüglich Statorwicklungsfehlern enthalten kann. In ähnlicher Weise ist diese Technik nicht geeignet für Geschwindigkeit Null oder Betrieb bei geringer Geschwindigkeit, da die Motor-Harmonischen zu Null konvergieren. Andere Verfahren für Antriebe, welche nach Volt pro Hertz gesteuert werden, untersuchen die stationären Rahmen-Statorströme, um Stromverzerrungen zu identifizieren. Jedoch beruht diese Technik auf einem rotierenden elektrischen Feld, um das Stromungleichgewicht zu detektieren, wobei es für Geschwindigkeit Null oder Betrieb bei geringer Geschwindigkeit nicht geeignet ist. Daher sind die herkömmlichen Techniken im Allgemeinen für stationäre Motoren während Startbedingungen, das heißt bei Rotorgeschwindigkeit Null oder geringer Rotorgeschwindigkeit, unwirksam. In diesen Situationen muss, um das Vorhandensein eines Fehlerzustandes zu detektieren, der potentiell fehlerhafte Elektromotor gestartet und/oder betrieben werden, um den Fehlerzustand zu detektieren, was unpraktisch und nicht wünschenswert ist.
Kurze Zusammenfassung
Es wird ein Verfahren zum Identifizieren eines Fehlerzustands in Statorwicklungen in einem Elektromotor bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Anwenden eines ersten Signals bei einem ersten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen und ein Messen eines zweiten Signals von den Statorwicklungen in Antwort auf das erste Signal. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf der Basis des zweiten Signals und ein Erhalten einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel. Ein Fehlerzustand ist identifiziert, wenn ein Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort größer als ein Schwellenwert ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Elektromotors bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Anwenden eines Injektionssignals bei einem Injektionswinkel an den Statorwicklungen des Elektromotors und ein Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel in Antwort auf das Injektionssignal. Die gemessene Antwort wird durch die Impedanz des Elektromotors bei dem Injektionswinkel beeinflusst. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Identifizieren eines Fehlerzustands, wenn eine Differenz zwischen der gemessenen Antwort und einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel größer als ein Schwellenwert ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Vorrichtung für ein elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das elektrische System umfasst einen Elektromotor mit einem Satz von Statorwicklungen und einen Rotor, eine Energiequelle, ein Wechselrichtermodul, welches zwischen der Energiequelle und dem Satz von Statorwicklungen gekoppelt ist, sowie einen Stromsensor, welcher zwischen das Wechselrichtermodul und dem Satz von Statorwicklungen gekoppelt ist. Der Stromsensor ist derart eingerichtet, um einen Strom durch den Satz von Statorwicklungen zu messen. Ein Steuermodul ist mit dem Wechselrichtermodul und dem Stromsensor gekoppelt. Das Steuermodul ist eingerichtet, um das Wechselrichtermodul in der Weise zu betreiben, um ein Injektionsspannungssignal bei einem Injektionswinkel an dem Satz von Statorwicklungen anzuwenden und einen gemessenen Antwortwert für den Injektionswinkel auf der Basis eines gemessenen Stroms von dem Stromsensor zu bestimmen. Das Steuermodul erhält einen nominellen Antwortwert für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel und identifiziert einen Fehlerzustand, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert größer als ein Schwellenwert ist.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche in der detaillierten Beschreibung unten weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, und soll auch nicht als eine Hilfe zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein umfassenderes Verständnis des Gegenstandes kann mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche im Zusammenhang mit den folgenden Figuren gewonnen werden, wobei sich in den Figuren gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Elemente beziehen.
1 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems, welches zur Verwendung in einem Fahrzeug in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform geeignet ist;
2 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Stator-Diagnosevorgangs, welcher zur Verwendung mit dem elektrischen System aus 1 gemäß einer Ausführungsform geeignet ist;
3 ist eine Kurve einer gemessenen Antwort über einem Injektionswinkel für eine nicht-ausgeprägte Maschine, welche zur Verwendung mit dem Stator-Diagnosevorgang aus 2 gemäß einer Ausführungsform geeignet ist; und
4 ist eine Kurve von gemessener Antwort über Injektionswinkel für eine ausgeprägte Maschine, welche zur Verwendung mit dem Stator-Diagnosevorgang aus 2 gemäß einer Ausführungsform geeignet ist.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsform der Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen dieser Ausführungsformen zu beschränken. Hierbei ist das Wort „beispielhaft” gleichbedeutend mit „als ein Beispiel oder eine Veranschaulichung dienend”. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Ausführungsform wird nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungen angesehen. Weiterhin ist nicht beabsichtigt, an eine ausdrückliche oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurze Zusammenfassung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wurden bzw. werden.
Techniken und Technologien können hierin in Bezug auf funktionelle und/oder logische Blockkomponenten, sowie mit Bezug auf symbolische Darstellungen von Betriebsweisen, Bearbeitungsschritten und Funktionen beschrieben werden, welche von verschiedenen Berechnungskomponenten oder -vorrichtungen ausgeführt werden können. Es wird bevorzugt, dass die verschiedenen in den Figuren dargestellten Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hard-, Software-, und/oder Firmware-Komponenten ausgeführt werden können, welche dazu eingerichtet sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltkreis-Komponenten verwenden, wie zum Beispiel Speicherelemente, digitale Signalbearbeitungselemente, Logik-Elemente, Look-Up-Tabellen oder dergleichen, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen ausführen können.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, welche miteinander „verbunden” oder „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, bedeutet, es sei denn, dass es ausdrücklich anders dargestellt ist, „verbunden”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt mit (oder in direkter Kommunikation stehend mit) einem anderen Element/Knoten/Merkmal ist, und zwar nicht notwendigerweise in mechanischer Weise. Ebenso bedeutet, es sei denn, dass es ausdrücklich anders dargestellt ist, „gekoppelt”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder in direkter oder indirekter Kommunikation stehend mit) einem anderen Element/Knoten/Merkmal, und zwar nicht notwendigerweise in mechanischer Weise. Daher können, obwohl die Figuren eine beispielhafte Anordnung von Elementen darstellen können, zusätzlich angeordnete Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstandes vorhanden sein. Zusätzlich kann eine bestimmte Terminologie in der folgenden Beschreibung lediglich zum Zwecke der Bezugnahme verwendet werden, wobei dies nicht beschränkend sein soll. Die Ausdrücke „erster”, „zweiter” und andere solche numerischen Ausdrücke, welche sich auf Strukturen beziehen, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dass es eindeutig aus dem Kontext hervorgeht.
Aus Gründen der Kürze können herkömmliche Techniken, welche sich auf die Konstruktion eines Elektromotors und/oder den Betrieb davon, Signalgebung, Sensieren, Pulsbreitenmodulation (PWM), und andere funktionale Aspekte der Systeme (und die individuellen Betriebskomponenten der Systeme) beziehen, hier nicht im Detail nicht beschrieben werden. Weiterhin sollen die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigten Verbindungslinien beispielhafte funktionelle Beziehungen und/oder physische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstandes vorhanden sein können.
Hierin diskutierte Technologien und Konzepte betreffen allgemein Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines Fehlerzustands in den Statorwicklungen eines Elektromotors. Ein Injektionssignal wird an den Statorwicklungen bei einem bestimmten Injektionswinkel angewendet, wobei ein Antwortsignal gemessen und verwendet wird, um die gemessene Antwort für den Injektionswinkel zu bestimmen. Die gemessene Antwort wird mit einer nominellen Antwort für den Injektionswinkel verglichen, wobei das Vorhandensein eines Fehlerzustands auf Grundlage des Vergleichs identifiziert wird. Der Injektionswinkel wird stufenweise über einen Bereich von elektrischen Winkeln gewobbelt, um sicherzustellen, dass der Elektromotor für den Betrieb geeignet ist. Der hierin beschriebene Stator-Diagnosevorgang kann entweder mit ausgeprägten oder nicht-ausgeprägten Maschinen und ohne Betrieb des Elektromotors oder rotierendem Rotor (das heißt bei einer Rotorgeschwindigkeit von im Wesentlichen Null) durchgeführt werden.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Systems 100, welches zur Verwendung in einem Fahrzeug 114 geeignet ist. Das elektrische System 100 umfasst, ohne Beschränkung, eine Energiequelle 102, ein Wechselrichtermodul 104, einen Elektromotor 106, ein Auflöser-System 108, ein Steuermodul 110, sowie einen Stromsensor 112. Es wird darauf hingewiesen, dass 1 eine vereinfachte Darstellung eines elektrischen Systems 100 zum Zwecke der Erläuterung ist und den Umfang oder die Anwendbarkeit des hierin beschriebenen Gegenstandes in keiner Weise beschränken soll.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Wechselrichtermodul 104 zwischen die Energiequelle und den Elektromotor 106 gekoppelt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Stromsensor 112 zwischen das Wechselrichtermodul 104 und den Elektromotor 106 gekoppelt und derart eingerichtet, um den durch die Statorwicklungen des Elektromotors 106 fließenden Stromes zu messen, wie es detaillierter unten beschrieben ist. Das Steuermodul 110 ist mit dem Stromsensor 112 gekoppelt und derart eingerichtet, um den durch die Statorwicklungen des Elektromotors 106 gemessenen Strom von dem Stromsensor 112 zu erhalten. Das Auflöser-System 108 ist zwischen den Elektromotor 106 und das Steuermodul 110 gekoppelt, wobei das Auflöser-System 108 in geeigneter Weise dazu eingerichtet ist, um die Position des Rotors des Elektromotors 106 zu messen oder sonstwie zu erhalten und das Ergebnis dem Steuermodul 110 bereitzustellen. Wie detaillierter weiter unten beschrieben wird, ist das Steuermodul 110 in einer beispielhaften Ausführungsform in geeigneter Weise dazu eingerichtet, um Pulsbreitenmodulations(PWM)-Techniken anzuwenden, um die für den Elektromotor 106 mittels des Wechselrichtermoduls 104 bereitgestellte Spannung und/oder den Strom zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Steuermodul 110 derart eingerichtet, um einen Fehlerzustand in den Statorwicklungen des Elektromotors 106, wie detaillierter unten beschrieben wird, zu identifizieren.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Fahrzeug 114 als ein Automobil ausgeführt. In alternativen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 114 ein beliebiges aus einer Vielzahl von verschiedenen Arten von Automobilen sein, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lieferwagen oder ein Sports Utility Vehicle (SUV), und kann Zweiradantrieb (2WD) (d. h., Hinterradantrieb oder Vorderradantrieb), Vierradantrieb (4WD), oder Allradantrieb (AWD) aufweisen. Das Fahrzeug 114 kann ebenso eine beliebige oder eine Kombination einer Vielzahl von verschiedenen Typen von Maschinen, wie zum Beispiel eine mit Benzin oder Dieselkraftstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine, eine „Gemischt-Kraftstoff-Fahrzeug” (FFV = Flex Fuel Vehicle)-Maschine (das heißt unter Verwendung einer Mischung von Benzin und Alkohol), eine mit einem Gasgemisch (zum Beispiel Wasserstoff und Erdgas) betriebene Maschine, eine Hybrid-Maschine aus Verbrennungskraft-/Elektro-Motor, sowie einen Elektromotor umfassen. In alternativen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 114 ein Plug-in-Hybridfahrzeug, ein vollständig elektrisches Fahrzeug, ein Brennstoffzellen-Fahrzeug (FCV), oder ein mit einem anderen geeigneten alternativen Kraftstoff betriebenes Fahrzeug sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Energiequelle 102 (oder Leistungsquelle) in der Lage, eine Gleichstrom (DC)-Spannung für das Wechselrichtermodul 104 zum Betreiben des Elektromotors 106 bereitzustellen. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann die Energiequelle 102 als eine Batterie, eine Brennstoffzelle, ein wiederaufladbares Hochspannungs-Batteriepack, einen Ultrakondensator, oder eine andere im Stand der Technik bekannte geeignete Energiequelle ausgeführt sein.
In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann der Elektromotor 106 als ein Induktionsmotor, ein interner Permanentmagnet (IPM)-Motor, ein Synchron-Reluktanzmotor oder ein anderer im Stand der Technik bekannter geeigneter Motor ausgeführt sein, wobei der hierin beschriebene Gegenstand nicht darauf beschränkt sein sollte, mit einer bestimmten Art von Elektromotor verwendet zu werden. In dieser Hinsicht kann der Elektromotor 106 als eine nicht-ausgeprägte Maschine (zum Beispiel ein Induktionsmotor, permanente oberflächenmontierte Maschine) mit einer räumlichen Impedanz ausgeführt werden, welche unabhängig von der Rotorposition ist, oder als eine ausgeprägte Maschine (zum Beispiel ein Synchron-Reluktanzmotor, Innenpermanentmagnetmotor) mit einer räumlichen Impedanz ausgeführt sein, welche bezüglich der Statorwicklungen von der Rotorposition abhängt, wie es im Stand der Technik bevorzugt wird und detaillierter weiter unten beschrieben wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Elektromotor 106 eine dreiphasige Wechselstrom(AC)-elektrische Maschine mit Rotor- und Stator-Wicklungen (oder Spulen). In einer beispielhaften Ausführungsform sind für einen dreiphasigen Motor die Statorwicklungen in drei Sätzen von Wicklungen angeordnet, wobei jeder Satz von Wicklungen einer Phase des Elektromotors 106 entspricht. Diesbezüglich ist, obwohl 1 zum leichteren Verständnis einen einzelnen Stromsensor 112 darstellt, in der Praxis die Anzahl von Stromsensoren gleich der Anzahl von Phasen des Elektromotors 106, um den Strom für die entsprechenden Phasen des Elektromotors 106 zu erhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl der Gegenstand hierin im Zusammenhang mit einem dreiphasigen Elektromotor beschrieben werden kann, der Gegenstand nicht auf dreiphasige Maschinen beschränkt ist und als ein Elektromotor mit einer beliebigen Anzahl von Phasen ausgelegt sein kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Wechselrichtermodul 104 einen Energiewechselrichter, welcher eingerichtet ist, um die DC-Energie von der Energiequelle 102 in AC-Energie zum Antreiben des Elektromotors 106 in herkömmlicher Weise umzuwandeln, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Diesbezüglich umfasst das Wechselrichtermodul 104 einen oder mehrere Phasenzweige, welche der einen oder mehreren Phasen des Elektromotors 106 entsprechen, wobei Schaltvorrichtungen des Phasenzweigs bei einer bestimmten Schaltfrequenz moduliert (geöffnet oder geschlossen) werden, um eine AC-Spannung an den Statorwicklungen des Elektromotors 106 zu erzeugen, was wiederum einen Drehmoment-erzeugenden Strom in den Statorwicklungen erzeugt und den Elektromotor 106 antreibt, wie es im Stand der Technik bekann ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Auflöser-System 108 einen mit dem Elektromotor 106 gekoppelten Auflöser, wobei der Ausgang des Auflösers mit einem Auflöser-zu-digital-Umwandler gekoppelt ist. Der Auflöser (oder eine ähnliche Sensiervorrichtung) sensiert die Position des Rotors des Elektromotors 106. Der Auflöser-zu-digital-Umwandler wandelt die Signale von dem Auflöser in digitale Signale um (zum Beispiel ein digitales Rotorpositionssignal), welche dem Steuermodul 110 bereitgestellt werden.
Das Steuermodul 110 kann ausgestattet oder ausgeführt sein mit einem Vielzweckprozessor, einem Assoziativspeicher, einem Digitalsignalprozessor, einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, einem Feldprogrammierbaren Gate-Array, einer beliebigen geeigneten programmierbaren Logik-Vorrichtung, einer diskreten Gate- oder Transistor-Logik, diskreter Hardwarekomponenten oder einer beliebigen Kombination davon, welche dazu ausgelegt sind, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Diesbezüglich kann das Steuermodul 110 als ein Mikroprozessor, eine Steuerung, ein Mikrocontroller, eine Zustandsmaschine oder dergleichen ausgeführt sein. Das Steuermodul 110 kann ebenso als eine Kombination von Computervorrichtungen ausgeführt sein, zum Beispiel eine Kombination eines Digitalsignalprozessors und eines Mikroprozessors, einer Mehrzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren in Verbindung mit einem Digitalsignalprozessorkern, oder jeder anderen beliebigen Konfiguration. In der Praxis umfasst das Steuermodul 110 Bearbeitungslogik, welche ausgelegt sein kann, um die Funktionen, Techniken und Bearbeitungsschritte auszuführen, welche mit dem Betrieb des elektrischen Systems 100 verbunden sind, wie es weiter unten detaillierter beschrieben wird. Weiterhin können die Schritte eines Verfahrens oder eines Algorithmus, welche in Verbindung mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, direkt in Hardware, in Firmware, in einem durch das Steuermodul 110 ausgeführte Softwaremodul oder in einer beliebigen praktischen Kombination davon verkörpert sein.
Das Steuermodul 110 ist eingerichtet, um as Vorhandenseins eines Fehlerzustands in den Statorwicklungen des Elektromotors 106 zu identifizieren bzw. zu detektieren, wie detaillierter weiter unten beschrieben wird. In einer beispielhaften Ausführungsform identifiziert das Steuermodul 110 einen Fehlerzustand auf der Basis eines Hochfrequenz-Injektionssignals und eines durch einen oder mehrere Stromsensoren 112 erhaltenen gemessenen Antwortsignals. In dieser Hinsicht ist das Steuermodul 110 eingerichtet, um die Betriebszyklen von Pulsbreitenmodulations(PWM)-Befehlen zu variieren, welche verwendet werden, um die Schaltvorrichtungen des Wechselrichter-Phasenzweigs zu modulieren, um ein Hochfrequenzinjektionssignal an den Statorwicklungen des Elektromotors 106 bei einem bestimmten Injektionswinkel anzuwenden, wie detaillierter unten beschrieben ist. Obwohl 1 das Steuermodul 110 und das Wechselrichtermodul 104 als unterscheidbare und separate Elemente darstellt, kann in der Praxis das Steuermodul 110 integral mit dem Wechselrichtermodul 104 ausgeführt sein (oder in diesem eingebaut sein).
Wie detaillierter weiter unten beschrieben ist, enthält gemäß einer Ausführungsform das Steuermodul 110 eine geeignete Menge an Speicher zum Aufrechterhalten einer Tabelle (oder einer anderen geeigneten Datenstruktur), welche eine Zuordnung zwischen nominellen Antwortwerten für den Elektromotor 106 aufrechterhält. Die nominellen Antwortwerte sind repräsentativ für die räumliche Impedanz des Elektromotors über einer Winkelposition, wenn die Statorwicklungen des Elektromotors 106 fehlerfrei sind.
Nunmehr mit Bezug auf 2 kann in einer beispielhaften Ausführungsform ein elektrisches System eingerichtet sein, um einen Stator-Diagnosevorgang 200 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und unten beschriebene Operationen auszuführen. Die verschiedenen Aufgaben können von Software, Hardware, Firmware oder jeder Kombination davon ausgeführt werden. Zum Zwecke der Darstellung bezieht sich die folgende Beschreibung auf das oben in Verbindung mit 1 erwähnte Elemente. In der Praxis können die Aufgaben, Funktionen und Operationen von verschiedenen Elementen des beschriebenen Systems ausgeführt werden, wie zum Beispiel von dem Wechselrichtermodul 104, dem Auflöser-System 108, dem Stromsensor bzw. den Stromsensoren 112 und/oder dem Steuermodul 110. Es wird bevorzugt, dass eine beliebige Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben umfasst sein kann und in einem umfassenderen Verfahren oder Vorgang mit zusätzlicher Funktionalität, welche hier nicht im Detail beschrieben ist, eingegliedert sein.
Wiederum mit Bezug auf 2 und weiterhin mit Bezug auf 1 wird in einer beispielhaften Ausführungsform der Stator-Diagnosevorgang 200 ausgeführt, um die Statorwicklungen eines Elektromotors zu diagnostizieren. Der Stator-Diagnosevorgang 200 kann beim Start ausgeführt werden, das heißt vor Betreiben des Elektromotors, wenn die Geschwindigkeit des Rotors Null oder im Wesentlichen Null ist (zum Beispiel vernachlässigbar und/oder unmerklich klein). Der Stator-Diagnosevorgang 200 beginnt mit dem Bestimmen eines Bezugsrahmens, welcher beim Diagnostizieren des Elektromotors verwendet wird (Schritt 202). Der Bezugsrahmen ist ein physischer Bezugsrahmen, welcher zum Bestimmen und/oder Berechnen der Winkelposition eines Injektionssignals verwendet wird, wie detaillierter unten beschrieben wird. In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt der Stator-Diagnosevorgang 200 den Bezugsrahmen auf der Basis der Position des Rotors. Zum Beispiel kann der Stator-Diagnosevorgang 200 ein Synchron-Bezugsrahmen ausgerichtet mit einem besonderen Merkmal (oder Charakteristik) des Elektromotors zur Verwendung als den Bezugsrahmen bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Synchron-Bezugsrahmen ein kartesisches Koordinatensystem, welches synchron zu der Rotation des Rotors in dem Elektromotor 106 ist. Gemäß einer Ausführungsform erhält das Auflöser-System 108 die Position für den Rotor und stellt die Rotorposition dem Steuermodul 110 bereit, welches den Synchron-Bezugsrahmen auf der Basis der Rotorposition bestimmt, so dass die eine Achse (zum Beispiel die d-Achse) mit einem Merkmal des Elektromotors 106 ausgerichtet ist, wie zum Beispiel der Rotormagnet-Nordpol oder der Rotorfluss. Im Stand der Technik wird bevorzugt, dass das besondere Merkmal des Elektromotors, welches ausgewählt ist, um damit den Synchron-Bezugsrahmen auszurichten, in Abhängigkeit von der besonderen Art des Elektromotors und der besonderen Ausführung des elektrischen Systems 100 verschieden ist. Zum Beispiel, falls der Elektromotor 106 als ein Permanentmagnet-Synchronmotor ausgeführt ist, dann kann die d-Achse des Synchron-Bezugsrahmens mit dem Rotormagnet-Nordpol ausgerichtet sein, während im Fall eines als ein Induktionsmotor ausgeführten Elektromotors 106 die d-Achse mit dem Rotorfluss ausgerichtet sein kann.
Der Stator-Diagnosevorgang 200 fährt fort durch Identifizieren der Eigenschaften des beim Diagnostizieren des Elektromotors zu verwendenden Injektionssignals (Schritt 204). Das Injektionssignal ist vorzugsweise als ein Hochfrequenz-elektrisches Signal (zum Beispiel ein Spannungssignal oder ein Stromsignal) mit einer konstanten Amplitude ausgeführt. Wie hierin verwendet, soll ein „Hochfrequenzsignal” verstanden werden mit Bezug auf ein Signal mit einer Frequenz, welche groß genug ist, um zu vermeiden, dass ausreichend Drehmoment erzeugt wird, um die Trägheitskräfte des Rotors des Elektromotors zu überwinden, das heißt eine Frequenz, welche groß genug ist, um eine merkliche Rotation des Elektromotors zu vermeiden. Mit anderen Worten ist die Frequenz des Injektionssignals derart, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors Null oder im Wesentlichen gleich Null ist (zum Beispiel vernachlässigbar und/oder unmerklich klein). Diesbezüglich ist in einer beispielhaften Ausführungsform die Frequenz des Injektionssignals größer als etwa 200 Hz. Die Frequenz des Injektionssignals ist vorzugsweise geringer als eine Hälfte der Abtastfrequenz des Steuermoduls 110, um ein Aliasing und andere unerwünschte Analog-zu-digital-Umwandlungseffekte zu vermeiden. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Injektionssignal als ein pulsbreitenmoduliertes Spannungssignal ausgeführt, welches an den Statorwicklungen des Elektromotors 106 angewendet wird, wie unten detaillierter beschrieben ist. Die Amplitude des Injektionssignals wird in Abhängigkeit von der Spannung der Energiequelle 102, der Leistungsauslegung und/oder anderer Eigenschaften des Elektromotors 106 variieren.
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Stator-Diagnosevorgang 200 fort durch Setzen des Injektionswinkels auf einen anfänglichen elektrischen Winkel mit Bezug zu dem Bezugsrahmen und Anwenden des Injektionssignals an den Statorwicklungen des Elektromotors bei dem Injektionswinkel (Schritte 206, 208). Wie hierin verwendet, sollte „elektrischer Winkel” verstanden werden mit Bezug auf die Winkelposition des Injektionssignals hinsichtlich des Bezugsrahmens pro Pol-Paar des Elektromotors. Gemäß einer Ausführungsform ist der anfängliche Injektionswinkel gleich einem Winkel von 0° mit Bezug auf die d-Achse des Synchron-Bezugsrahmens. Mit anderen Worten ist das Injektionssignal anfänglich mit der d-Achse des Synchron-Bezugsrahmens ausgerichtet. In einer beispielhaften Ausführungsform wendet das Steuermodul 110 das Injektionssignal durch Modulieren und/oder Betreiben der Phasenzweige des Wechselrichtermoduls 104 an, und zwar unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation, um ein Spannungssignal an den Statorwicklungen des Elektromotors 106 mit der geeigneten Amplitude und Frequenz und einem elektrischen Winkel mit Bezug auf den Synchron-Bezugsrahmen zu erzeugen, welcher gleich dem Injektionswinkel ist. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Injektionssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer angewendet, um Transienten auszugleichen, und sicherzustellen, dass das resultierende Antwortsignal in den Statorwicklungen im Wesentlichen sinusförmig ist. Zum Beispiel kann der Stator-Diagnosevorgang 200 das Injektionsspannungssignal für etwa 10 ms anwenden, um sicherzustellen, dass der Strom in den Statorwicklungen im Wesentlichen sinusförmig ist.
Der Stator-Diagnosevorgang 200 fährt fort durch Messen oder sonstiges Erhalten des Antwortsignals bei dem Injektionswinkel, welches von dem Injektionssignal resultiert (Schritt 210). Das gemessene Antwortsignal wird durch Impedanzeigenschaften des Elektromotors 106 beeinflusst, wie zum Beispiel die Induktivitäten und/oder Widerstände der entsprechenden Phasenwicklungen. Im Fall eines Injektionsspannungssignals bestimmt und/oder erhält der Stator-Diagnosevorgang 200 den Strom durch die Statorwicklungen bei dem Injektionswinkel. In dieser Hinsicht misst bzw. messen und/oder erhält bzw. erhaltender eine Stromsensor bzw. die mehreren Stromsensoren 112 den Strom durch die Statorwicklungen des Elektromotors 106. In einer beispielhaften Ausführungsform erhält das Steuermodul 110 gemessene Ströme von den Stromsensoren 112 (dem Stromsensor 112). Das Steuermodul 110 wandelt um und/oder transformiert die gemessenen Ströme von dem stationären Rahmen in den Synchron-Bezugsrahmen, welcher mit der Injektionsachse ausgerichtet ist. Das Steuermodul 110 demoduliert sodann das gemessene Stromsignal von der Injektionsachse, und berechnet und/oder kalkuliert die Amplitude des demodulierten Stromsignals.
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Stator-Diagnosevorgang 200 fort durch Bestimmen und/oder Berechnen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel auf der Basis des erhaltenen Antwortsignals (Schritt 212). In dieser Hinsicht umfasst die gemessene Antwort ein Maß zum Diagnostizieren des Zustands der Statorwicklung. Gemäß einer Ausführungsform bestimmt der Stator-Diagnosevorgang 200 die gemessene Antwort als die Amplitude des gemessenen Antwortsignals. In einer anderen Ausführungsform bestimmt der Stator-Diagnosevorgang 200 die gemessene Antwort durch Berechnen der beobachteten Impedanz für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel auf der Basis des Verhältnisses von Injektionssignal zu Amplitude des Antwortsignals. Zum Beispiel, falls das Injektionssignal ein Spannungssignal ist, ist die beobachtete Impedanz des Elektromotors bei dem Injektionswinkel gleich dem Verhältnis der Amplitude der Injektionsspannung zu der Amplitude des gemessenen Stroms.
Der Stator-Diagnosevorgang 200 setzt fort durch Erhalten einer nominellen Antwort für des Elektromotor bei dem Injektionswinkel (Schritt 214). Der nominelle Antwortwert entspricht der erwarteten Antwort für den Elektromotor in Antwort auf das Injektionssignal bei dem Injektionswinkel, das heißt die erwartete gemessene Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel in Abwesenheit eines Fehlerzustands in den Statorwicklungen. In dieser Hinsicht können die nominellen Antwortwerte für den Elektromotor vorherbestimmt und/oder zuvor erhalten werden durch Anwenden des Injektionssignals über einen Bereich von Injektionswinkeln an einem intakten (zum Beispiel fehlerfreien Statorwicklungen) Elektromotor. Das Steuermodul 110 kann eine Tabelle oder eine andere geeignete Datenstruktur umfassen, welche eine Zuordnung zwischen dem Injektionswinkel und einem zuvor gemessenen und/oder erhaltenen nominellen Antwortwert für den elektrischen Motor bei dem entsprechenden Injektionswinkel aufrechterhält. Zum Beispiel kann, falls die gemessene Antwort die Amplitude des gemessenen Stromsignals umfasst, das Steuermodul 110 Werte entsprechend der Amplitude der nominellen Stromantwort für einen intakten Motor in Antwort auf das Injektionssignal über einen Bereich von Injektionswinkeln speichern. In alternativen Ausführungsformen kann, falls die gemessene Antwort die beobachtete Impedanz des Elektromotors bei dem Injektionswinkel umfasst, das Steuermodul 110 Werte entsprechend der nominellen Impedanz eines intakten Motors speichern, zum Beispiel das Verhältnis der Amplitude des Injektionsspannungssignals zu der Amplitude des nominellen Stroms für den intakten Motor bei dem entsprechenden Injektionswinkel. In alternativen Ausführungsformen kann das Steuermodul 110 und/oder der Stator-Diagnosevorgang 200 eingerichtet sein, um den nominellen Antwortwert (zum Beispiel den nominellen Strom und/oder die nominelle Impedanz) als eine Funktion des Injektionswinkels zu berechnen und/oder zu bestimmen.
Der Bereich von Injektionswinkeln, für welche Werte aufrechterhalten werden, wird in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung und der Art und/oder Eigenschaften des verwendeten Elektromotors abhängen. Zum Beispiel zeigen nicht-ausgeprägte Maschinen eine räumliche Impedanz, welche im Wesentlichen gleichförmig über dem gesamten elektrischen Zyklus ist, in welchem Fall der Bereich von Injektionswinkeln, für welche Daten benötigt werden, um in adäquater Weise die Statorwicklungen zu diagnostizieren, nur ein Bruchteil eines vollen elektrischen Zyklusses in Abhängigkeit von den Eigenschaften des entsprechenden Motors sein kann. Mit anderen Worten, falls der Elektromotor eine gleichförmige nominelle Antwort aufweist, kann das Steuermodul 110 lediglich einen einzelnen nominellen Antwortwert für den Elektromotor aufrechterhalten (zum Beispiel die Antwort bei einem Injektionswinkel von 0°), was dazu verwendet werden kann, um den Elektromotor über einen Bereich von Injektionswinkeln zu diagnostizieren. Jedoch zeigen ausgeprägte Maschinen eine räumliche Impedanz, welche eine Funktion der Winkelposition des Injektionssignals ist. In diesem Fall sollte der Bereich von Injektionswinkeln sicherstellen, dass alle Motor-Achsen angeregt sind, um die Statorwicklungen in adäquater Weise zu diagnostizieren. Zum Beispiel erhält gemäß einer Ausführungsform, falls der Elektromotor eine dreiphasige ausgeprägte Maschine ist, das Steuermodul 110 nominelle Antwortwerte für Injektionswinkel aufrecht, welche eine Hälfte eines elektrischen Zyklusses umfassen (zum Beispiel Injektionswinkel im Bereich von 0° bis wenigstens 180° oder π Radians).
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Stator-Diagnosevorgang 200 fort durch Vergleichen des gemessenen Antwortwertes mit dem nominellen Antwortwert für den Injektionswinkel und Bestimmen, ob ein Betrag einer Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert größer als ein Schwellenwert ist (Schritt 216). Der Schwellenwert wird als ein Wert ausgewählt, welcher auf einen Fehlerzustand hinweist. In dieser Hinsicht ist der Schwellenwert vorzugsweise groß genug, so dass jede Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert, welche den Schwellenwert überschreitet, einem Fehlerzustand zuordenbar (zum Beispiel. Kurzschluss und/oder offene Statorwicklungen), im Gegensatz zu Rauschen, Transienten, Komponententoleranzen oder anderen Schaltkreis-bezogenen Effekten. Mit anderen Worten, jede Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert, welche den Schwellenwert überschreitet, ist Änderungen in der Impedanz der Statorwicklungen zuzuordnen (zum Beispiel Änderungen im Widerstand und/oder Impedanz der Statorwicklungen) und weist auf die Existenz eines Fehlerzustandes hin (oder der Wahrscheinlichkeit eines Fehlerzustandes). Auf diese Weise identifiziert und/oder detektiert der Stator-Diagnosevorgang 200 und/oder das Steuermodul 110 einen Fehlerzustand (oder eine hinreichende Wahrscheinlichkeit eines Fehlerzustandes), wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert den Schwellenwert überschreitet. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Schwellenwert einen Prozentteil des nominellen Antwortwerts, zum Beispiel 20% des nominellen Antwortwerts bei dem Injektionswinkel oder 20% des durchschnittlichen nominellen Antwortwerts über den Bereich von Injektionswinkeln.
In einer beispielhaften Ausführungsform fährt der Stator-Diagnosevorgang 200 fort durch Vornehmen von abhilfeschaffenden Maßnahmen und/oder anderen Maßnahmen, um einen sicheren und/oder wirksamen Betrieb des elektrischen Systems in Antwort auf eine Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort sicherzustellen, welche den Schwellenwert überschreitet (Schritt 218). Gemäß einer Ausführungsform verhindert der Stator-Diagnosevorgang 200 einen Betrieb des Elektromotors in Antwort auf das Identifizieren des Fehlerzustands. Zum Beispiel kann das Steuermodul 110 alle Schaltvorrichtungen des Wechselrichtermoduls 104 auf einen Offen-Zustand setzen, um Strom zu den Statorwicklungen zu unterbinden. In einer anderen Ausführungsform können der Stator-Diagnosevorgang 200 und/oder das elektrische System 100 derart eingerichtet sein, um in physischer Weise die Bewegung des Rotors zu unterdrücken, falls ein Fehlerzustand vorliegt. Auf diese. Weise kann der Stator-Diagnosevorgang 200 dadurch ein Starten und/oder einen Betrieb des Elektromotors außer Funktion setzen. In einigen Ausführungsformen kann der Stator-Diagnosevorgang 200 einen Betrieb des Elektromotors mit reduzierten Fähigkeiten ermöglichen, zum Beispiel durch Modifizieren des Steuerprogramms, um den Strom durch den Elektromotor zu begrenzen oder durch Beschränken der Drehmomenterzeugung und/oder der Rotorgeschwindigkeit. Zusätzlich kann der Stator-Diagnosevorgang 200 eingerichtet sein, um zusätzliche abhilfeabschaffende Maßnahmen vorzunehmen, wie zum Beispiel Bereitstellen einer Benachrichtigung eines Fehlerzustandes an ein elektronisches Steuersystem oder eine andere Komponente im Fahrzeug, was ein hörbares und/oder sichtbares Warnsignal im Fahrzeug erzeugt. Es wird bevorzugt, dass jede Anzahl von abhilfeschaffenden Maßnahmen und verschiedene Kombinationen davon in jeder praktischen Ausführungsform verwendet werden können.
Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen der Stator-Diagnosevorgang 200 eingerichtet sein, um die entsprechende Phase der Statorwicklungen des Elektromotors 106 zu bestimmen und/oder zu identifizieren, welcher der Fehlerzustand zuzuordnen ist. Zum Beispiel können die Injektionswinkel, bei welchen die gemessene Antwort von der nominellen Antwort um einen Wert größer als der Schwellenwert abweicht, mit den Phasenachsenwinkeln verglichen werden, um die Phasenwicklung zu isolieren, welche einen Fehlerzustand aufweist (zum Beispiel Kurzschluss und/oder offene Statorwicklung). Wenn der Injektionswinkel mit einem der Phasenachsenwinkel ausgerichtet ist, dann ist der Fehlerzustand der entsprechenden Phase zuzuordnen, mit welcher der Injektionswinkel ausgerichtet ist. Auf diese Weise bestimmt und/oder identifiziert der Stator-Diagnosevorgang 200 die Phase der Statorwicklungen des Elektromotors 106, welcher der Fehlerzustand auf der Basis des Injektionswinkels zuzuordnen ist. Der Stator-Diagnosevorgang 200 kann eingerichtet sein, um die entsprechende Phase der Statorwicklungen aufzuzeichnen oder sonstwie anzuzeigen, weiche den Fehlerzustand zeigt, wodurch jede nachfolgende Wartung und/oder Reparatur beschleunigt wird.
Falls die Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert den Schwellenwert nicht überschreitet, fährt der Stator-Diangosevorgang 200 fort durch Bestimmen, ob der Injektionswinkel größer oder gleich einem Schwellenwinkel ist (Schritt 220). Die Differenz zwischen dem Schwellenwinkel und dem anfänglichen Injektionswinkel repräsentiert einen Abschnitt des elektrischen Zyklusses, welcher ausreichend ist, um in adäquater Weise den Elektromotor zu diagnostizieren und daraus abzuleiten, ob er für normalen Betrieb geeignet ist. Falls der Stator-Diagnosevorgang 200 feststellt, dass der Injektionswinkel größer oder gleich dem Schwellenwinkel ist, dann bestimmt der Stator-Diagnosevorgang 200, dass kein Fehlerzustand vorliegt und beendet den Vorgang. Wie oben bereits. erwähnt, wird der Schwellenwinkel möglicherweise in Abhängigkeit von der Art des zu diagnostizierenden Elektromotors variieren. Im Fall von nicht-ausgeprägten Maschinen, welche eine im Wesentlichen gleichförmige räumliche Impedanz über den gesamten elektrischen Zyklus aufweisen, kann der Schwellenwinkel weniger als ein voller elektrischer Zyklus von dem anfänglichen Injektionswinkel sein, zum Beispiel 180° elektrischer Winkel relativ zu dem anfänglichen Injektionswinkel. Im Fall von ausgeprägten Maschinen, welche eine nicht-gleichförmige räumliche Impedanz aufweisen, sollte der Schwellenwinkel einem ausreichend großen Abschnitt des elektrischen Zyklusses entsprechen, um sicherzustellen, dass alle Motorachsen angeregt sind. Zum Beispiel kann, im Fall einer dreiphasigen ausgeprägten Maschine, der Schwellenwinkel zu 180° elektrischer Winkel relativ zu dem anfänglichen Injektionswinkel ausgewählt sein, um sicherzustellen, dass alle drei Achsen des Motors angeregt sind.
Falls der Stator-Diagnosevorgang 200 bestimmt, dass der Injektionswinkel geringer ist als der Schwellenwinkel, fährt der Stator-Diagnosevorgang 200 fort durch Erhöhen des Injektionswinkels (Schritt 222). In einer beispielhaften Ausführungsform erhöht der Stator-Diagnosevorgang 200 schrittweise den Injektionswinkel in dem Synchron-Bezugsrahmen. Mit anderen Worten, der Stator-Diagnosevorgang 200 rotiert das Injektionssignal in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in dem Synchron-Bezugsrahmen.
In einer beispielhaften Ausführungsform erhöht der Stator-Diagnosevorgang 200 schrittweise den Injektionswinkel um einen festen Erhöhungsbetrag. Der Erhöhungsbetrag repräsentiert einen Kompromiss zwischen der Anzahl an Stellen (oder Datenpunkten) innerhalb des elektrischen Zyklusses, an denen der Elektromotor analysiert wird, und der gesamten Zeitdauer, welche benötigt wird, um den Stator-Diagnosevorgang 200 zu vollenden. Zum Beispiel wird ein geringerer fester Erhöhungsbetrag in mehr Injektionswinkel-Schritten resultieren, bevor der Injektionswinkel den Schwellenwinkel erreicht (und daher eine größere Zeitdauer benötigt, um den Stator-Diagnosevorgang 200 abzuschließen), jedoch stellt gleichzeitig der kleinere feste Erhöhungsbetrag mehr Datenpunkte zum Analysieren der räumlichen Impedanz und/oder Intaktheit des Elektromotors bereit, was in einer zuverlässigeren Diagnose resultiert. Im Gegensatz dazu wird ein größerer fester Erhöhungsbetrag in weniger Injektionswinkelschritten resultieren, bevor der Schwellenwinkel erreicht ist (und daher eine geringere Zeitdauer erfordert, um den Stator-Diagnosevorgang 200 abzuschließen), aber zur selben Zeit stellt der größere feste Erhöhungsbetrag weniger Datenpunkte zum Analysieren der räumlichen Impedanz und/oder Intaktheit des Elektromotors bereit. Zum Beispiel überträgt, unter der Annahme eines Schwellenwinkels von 180° elektrischer Winkel und eines festen Erhöhungsbetrags von 5° elektrischer Winkel, der Stator-Diagnosevorgang 200 eine Gesamtheit von 36 individuellen Schritten, bevor der Schwellenwinkel erreicht ist. Falls das Injektionssignal für 10 ms bei jedem Injektionswinkel angewendet wird, dann erfordert der Stator-Diagnosevorgang 200 in etwa 36 Hundertstel einer Sekunde, um im Falle eines intakten Motors bis zum Abschluss zu laufen. Wie detaillierter weiter unten beschrieben ist, falls ein Fehlerzustand in dem Elektromotor detektiert ist, kann der Stator-Diagnosevorgang 200 sogar weniger Zeit in Anspruch nehmen. Für einen größeren festen Erhöhungsbetrag von 10° elektrischer Winkel überträgt der Stator-Diagnosevorgang 200 lediglich 18 Schritte, bevor der Schwellenwinkel erreicht ist, das heißt, dass der Stator-Diagnosevorgang 200 18 Hunderstel einer Sekunde benötigt, um bis zum Abschluss zu laufen.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird die durch Schritte 208, 210, 212, 214, 216, 218, 220 sowie 222 definierte Schleife wiederholt bis der Injektionswinkel einen ausreichenden Abschnitt des elektrischen Zyklusses überträgt oder ein Fehlerzustand detektiert ist. Auf diese Weise wobbelt der Stator-Diagnosevorgang 200 den Injektionswinkel von dem anfänglichen Injektionswinkel zu einem End-Injektionswinkel (zum Beispiel der Schwellenwinkel) bevor bestimmt wird, dass der Elektromotor für den Betrieb geeignet ist. Wenn der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort geringer ist als der Schwellenwert und der Injektionswinkel größer oder gleich dem Schwellenwinkel ist, dann fährt der Stator-Diagnosevorgang 200 fort durch Betreiben des Elektromotors auf normale Weise (Schritt 224). In dieser Hinsicht kann das Steuermodul 110 PWM-Signale verwenden, um ein vorgegebenes und/oder erwünschtes Drehmoment in dem Elektromotor 106 zu erzeugen oder den Motor mit einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit für den Rotor betreiben, wie es im Stand der Technik bevorzugt ist.
3 stellt eine Kurve des gemessenen Antwortwertes und des nominellen Antwortwertes über dem Injektionswinkel über einen elektrischen Zyklus für einen nicht-ausgeprägten Elektromotors in einer beispielhaften Ausführungsform dar. Wie gezeigt, ist der nominelle Antwortwert für die nicht-ausgeprägte Maschine im Wesentlichen über den vollen elektrischen Zyklus gleichförmig. Nunmehr mit Bezug auf 2 und 3 startet in einer beispielhaften Ausführungsform der Stator-Diagnosevorgang 200 mit Sätzen des Injektionswinkels auf einen anfänglichen Injektionswinkel von 0° mit Bezug auf die d-Achse des Synchron-Bezugsrahmens (zum Beispiel Schritt 206). Der Stator-Diagnosevorgang 200 wendet das Injektionssignal bei einem Injektionswinkel von 0° für eine vorgegebene Zeitdauer an, misst das Antwortsignal in den Statorwicklungen und bestimmt den gemessenen Antwortwert für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel (zum Beispiel Schritte 208, 210, 212). Der Stator-Diagnosevorgang 200 erhält dann den nominellen Antwortwert für den Elektromotor für den Injektionswinkel von 0° (zum Beispiel Schritt 214). In der dargestellten Ausführungsform ist die Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert geringer als der Schwellenwert (Δ) bei dem Injektionswinkel von 0° (zum Beispiel Schritt 216). Der Stator-Diagnosevorgang 200 fährt fort durch schrittweise Erhöhen des Injektionswinkels um einen festen Erhöhungsbetrag und wiederholt die Schritte des Anwendens des Injektionssignals und Bestimmens, ob die Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort den Schwellenwert überschreitet (zum Beispiel Schritte 206, 208, 210, 212, 214, 216, 220, 222).
In der dargestellten Ausführungsform überschreitet die Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert den Schwellenbetrag bei einem Injektionswinkel vor 135° elektrischer Winkel, und zwar bei etwa 115° elektrischer Winkel. Wenn die Differenz den Schwellenbetrag überschreitet, dann identifiziert der Stator-Diagnosevorgang 200 das Vorhandensein eines Fehlerzustandes und nimmt abhilfeschaffende Maßnahmen vor, wie zum Beispiel das Abhalten des elektrischen Motors vom Starten (das heißt Abhalten des Rotors vom Drehen) (zum Beispiel Schritte 216, 218). Obwohl 3 den gemessenen Antwortwert und den nominellen Antwortwert über einem vollen elektrischen Zyklus von Injektionswinkeln darstellt, kann in der Praxis der Stator-Diagnosevorgang 200 abbrechen, sowie der Fehlerzustand detektiert ist, selbst wenn der Injektionswinkel nicht den Schwellenwinkel übertragen hat.
4 stellt eine Kurve des gemessenen Antwortwertes und des nominellen Antwortwertes über Injektionswinkel über einen elektrischen Zyklus für einen ausgeprägten Elektromotor in einer beispielhaften Ausführungsform dar. In der dargestellten Ausführungsform ist die nominelle Antwort des Elektromotors periodisch, in welchem Fall die Differenz zwischen dem Schwellenwinkel und dem anfänglichen Injektionswinkel größer oder gleich der Länge der Periode, in diesem Fall 180° elektrischer Winkel, sein sollte. Nunmehr mit Bezug auf 2 und 4 startet in einer beispielhaften Ausführungsform der Stator-Diagnosevorgang 200 durch Setzen des Injektionswinkels auf einen anfänglichen Injektionswinkel von 0° mit Bezug auf die d-Achse des Synchron-Bezugsrahmens in einer ähnlichen Weise wie oben bereits dargelegt (zum Beispiel Schritt 206). Der Stator-Diagnosevorgang 200 fährt fort mit Wiederholen der Schritte des Anwendens des Injektionssignals, Bestimmen, ob die Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort den Schwellenwert überschreitet und schrittweise Erhöhen des Injektionswinkels bis der Schwellenwinkel erreicht ist oder ein Fehlerzustand identifiziert ist (zum Beispiel Schritte 206, 208, 210, 212, 214, 216, 220, 222). Wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert den Schwellenbetrag überschreitet (zum Beispiel bei etwa 115° elektrischer Winkel), dann identifiziert der Stator-Diagnosevorgang 200 das Vorhandensein eines Fehlerzustandes und nimmt abhilfeschaffende Maßnahmen in einer ähnlichen Weise wie oben bereits dargelegt vor (zum Beispiel Schritte 216, 218). Zusätzlich kann der Stator-Diagnosevorgang 200 abbrechen, sowie der Fehlerzustand detektiert ist, selbst wenn der Injektionswinkel nicht den Schwellenwinkel übertragen hat.
Kurz zusammengefasst ist ein Vorteil des oben beschriebenen Systems und/oder des Verfahrens, dass die Statorwicklungen eines Elektromotors diagnostiziert werden können ohne den Motor zu betreiben (das heißt, ohne dass der Rotor läuft). Ein Hochfrequenzsignal wird an den Statorwicklungen bei einem Injektionswinkel angewendet und die gemessene Antwort wird mit einer nominellen Antwort für den elektrischen Motor an dem elektrischen Motor verglichen, wodurch Änderungen in der Impedanz der Statorwicklungen identifiziert werden können. Die Statorwicklungen können beim Hochfahren diagnostiziert werden, wodurch ein Betrieb eines Elektromotors mit fehlerhaften Statorwicklungen verhindert und/oder vermieden wird. Das Injektionssignal beaufschlagt den Elektromotor mit einem begrenzten Maß an Beanspruchung im Vergleich zu anderen herkömmlichen Techniken (zum Beispiel Schub-Tests) und kann zusätzlich sowohl kurzgeschlossene als auch offene Wicklungen für entweder in Reihe oder parallel verbundene Wicklungen detektieren.
Während in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform dargestellt worden ist, wird bevorzugt, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr stellt die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine nützliche Hilfe für die Ausführung der beispielhaften Ausführungsform oder Ausführungsformen bereit. Es wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente gemacht werden können, ohne den durch die Ansprüche definierten Umfang zu verlassen, was bekannte Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung umfasst.
Weitere Ausführungsformen

1. Verfahren zum Identifizieren eines Fehlerzustands in Statorwicklungen in einem Elektromotor, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden eines ersten Signals in einem ersten elektrischen Winkel zu den Statorwicklungen; Messen eines zweiten Signals von den Statorwicklungen in Antwort auf das erste Signal; Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf Basis des zweiten Signals; Erhalten einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel; und Identifizieren des Fehlerzustands, wenn ein Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort größer als ein Schwellenwert ist.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei: Das Anwenden des ersten Signals ein Anwenden eines Spannungssignals bei dem ersten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen umfasst; und das Messen des zweiten Signals ein Messen eines Stromsignals durch die Statorwicklungen bei dem ersten elektrischen Winkel umfasst, wobei das Stromsignal durch eine Impedanz des Elektromotors bei dem ersten elektrischen Winkel beeinflusst ist.
3. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei, falls der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort weniger als der Schwellenwert ist, das Verfahren weiterhin umfasst: Schrittweises Erhöhen des ersten elektrischen Winkels um einen ersten Betrag, welcher in einem zweiten elektrischen Winkel resultiert; Anwenden des ersten Signals bei dem zweiten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen; Messen eines dritten Signals von den Statorwicklungen in Antwort auf das erste Signal bei dem zweiten elektrischen Winkel; Bestimmen einer zweiten gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem zweiten elektrischen Winkel auf der Basis des dritten Signals; Erhalten einer zweiten nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem zweiten elektrischen Winkel; und Identifizieren des Fehlerzustands, wenn ein Betrag der Differenz zwischen der zweiten gemessenen Antwort und der zweiten nominellen Antwort größer als der Schwellenwert ist.
4. Verfahren nach Ausführungsform 3, weiterhin umfassend: Erhalten einer Position für einen Rotor des Elektromotors; und Bestimmen eines Bezugsrahmens auf der Basis der Position des Rotors, wobei der erste elektrische Winkel mit Bezug auf eine Achse des Bezugsrahmens gemessen wird, wobei das schrittweise Erhöhen des ersten elektrischen Winkels ein Erhöhen des ersten elektrischen Winkels mit Bezug auf die Achse um einen ersten Betrag umfasst.
5. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei: Ein Bestimmen der gemessenen Antwort umfasst ein Bestimmen einer beobachteten Impedanz für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf der Basis eines Verhältnisses zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal; und ein Erhalten der nominellen Antwort umfasst ein Erhalten einer nominellen Impedanz für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel.
6. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei: Ein Bestimmen der gemessenen Antwort umfasst ein Bestimmen einer beobachteten Impedanz für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf der Basis eines Verhältnisses zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal; und ein Erhalten der nominellen Antwort umfasst ein Erhalten einer nominellen Impedanz für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel.
7. Verfahren nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend, in Antwort auf das Identifizieren des Fehlerzustandes, ein Identifizieren einer Phase der Statorwicklungen, welcher der Fehlerzustand zuzuordnen ist auf Basis des Injektionswinkels.
8. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Elektromotor einen Rotor umfasst, wobei ein Anwenden des ersten Signals bei dem ersten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen ein Anwenden eines Signals mit einer Frequenz umfasst, so dass eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors im Wesentlichen gleich Null ist.
9. Verfahren nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend ein Verhindern eines Betriebs des Elektromotors in Antwort auf das Identifizieren des Fehlerzustands.
10. Verfahren zum Diagnostizieren eines Elektromotors, wobei der Elektromotor Statorwicklungen umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden eines Injektionssignals bei einem Injektionswinkel an den Statorwicklungen; Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel in Antwort auf das Injektionssignal, wobei die gemessene Antwort durch eine Impedanz des Elektromotors bei dem Injektionswinkel beeinflusst ist; und Identifizieren eines Fehlerzustandes, wenn eine Differenz zwischen der gemessenen Antwort und einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel größer als ein Schwellenwert ist.
11. Verfahren nach Ausführungsform 10, weiterhin umfassend ein Wobbeln des Injektionswinkels von einem Anfangselektrischen Winkel zu einem End-elektrischen Winkel.
12. Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei ein Wobbeln des Injektionswinkels von dem anfänglichen elektrischen Winkel zu dem End-elektrischen Winkel ein schrittweise Erhöhen des Injektionswinkels von dem anfänglichen elektrischen Winkel zu dem End-elektrischen Winkel umfasst.
13. Verfahren nach Ausführungsform 12, weiterhin umfassend ein Bestimmen eines Bezugsrahmens auf der Basis einer Position eines Rotors des Elektromotors, wobei der anfängliche elektrische Winkel mit einer ersten Achse des Bezugsrahmens ausgerichtet wird, wobei das schrittweise Erhöhen des Injektionswinkels ein Erhöhen des Injektionswinkels mit Bezug auf die erste Achse umfasst.
14. Verfahren nach Ausführungsform 10, wobei ein Anwenden des Injektionssignals bei dem Injektionswinkel ein Anwenden eines Spannungssignals an den Statorwicklungen mit einem elektrischen Winkel gleich dem Injektionswinkel umfasst.
15. Verfahren nach Ausführungsform 14, wobei ein Erhalten der gemessenen Antwort ein Messen eines Stromsignals durch die Statorwicklungen bei dem Injektionswinkel umfasst.
16. Verfahren nach Ausführungsform 15, weiterhin umfassend ein Erhalten einer nominellen Stromantwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel, wobei: Ein Erhalten der gemessenen Antwort ein Bestimmen einer Amplitude des Stromsignals bei dem Injektionswinkel umfasst; und ein Identifizieren des Fehlerzustandes ein Identifizieren des Fehlerzustandes umfasst, wenn eine Differenz zwischen der Amplitude des Stromsignals und der nominellen Stromantwort größer als der Schwellenwert ist.
17. Verfahren nach Ausführungsform 15, weiterhin umfassend ein Erhalten einer nominellen Impedanz für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel, wobei: Ein Erhalten der gemessenen Antwort ein Bestimmen einer beobachteten Impedanz für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel auf der Basis eines Verhältnisses des Spannungssignals zu dem Stromsignal umfasst; und ein Identifizieren des Fehlerzustands ein Identifizieren des Fehlerzustands umfasst, wenn eine Differenz zwischen der beobachteten Impedanz und der nominellen Impedanz größer als der Schwellenwert ist.
18. Elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das elektrische System umfasst: Einen Elektromotor mit einem Satz von Statorwicklungen und einem Rotor; eine Energiequelle; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die Energiequelle und den Satz von Statorwicklungen geschaltet ist; einen Stromsensor, welcher zwischen das Wechselrichtermodul und den Satz von Statorwicklungen geschaltet ist, wobei der Stromsensor derart eingerichtet ist, um Strom durch den Satz von Statorwicklungen zu messen; und ein Steuermodul, welches mit dem Wechselrichtermodul und dem Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul eingerichtet ist, um: Das Wechselrichtermodul zu betreiben, um ein Injektionsspannungssignal bei einem Injektionswinkel an dem Satz von Statorwicklungen anzuwenden; Bestimmen eines gemessenen Antwortwertes für den Injektionswinkel auf der Basis eines gemessenen Stroms von dem Stromsensor; Erhalten eines nominellen Antwortwertes für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel; und Identifizieren eines Fehlerzustands, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert größer als ein Schwellenwert ist.
19. Elektrisches System nach Ausführungsform 18, wobei das Steuermodul eingerichtet ist, um den Injektionswinkel von einem Anfangs-elektrischen Winkel zu einem End-elektrischen Winkel zu wobbeln.
20. Elektrisches System nach Ausführungsform 19, weiterhin umfassend ein Auflöser-System, welches mit dem Elektromotor und dem Steuermodul gekoppelt ist, wobei das Auflöser-System eingerichtet ist, um eine Position für den Rotor zu erhalten, wobei das Steuermodul eingerichtet ist, um: Einen Bezugsrahmen auf der Basis der Position des Rotors zu bestimmen, wobei der Injektionswinkel mit Bezug auf eine Achse des Bezugsrahmens gemessen wird; und den Injektionswinkel durch schrittweise Erhöhen des Injektionswinkels mit Bezug auf die Achse des Bezugsrahmens zu wobbeln, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert nicht größer als der Schwellenwert ist.

Claims

Verfahren zum Identifizieren eines Fehlerzustands in Statorwicklungen in einem Elektromotor, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden eines ersten Signals in einem ersten elektrischen Winkel zu den Statorwicklungen; Messen eines zweiten Signals von den Statorwicklungen in Antwort auf das erste Signal; Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf Basis des zweiten Signals; Erhalten einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel; und Identifizieren des Fehlerzustands, wenn ein Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: Das Anwenden des ersten Signals ein Anwenden eines Spannungssignals bei dem ersten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen umfasst; und das Messen des zweiten Signals ein Messen eines Stromsignals durch die Statorwicklungen bei dem ersten elektrischen Winkel umfasst, wobei das Stromsignal durch eine Impedanz des Elektromotors bei dem ersten elektrischen Winkel beeinflusst ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, falls der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort weniger als der Schwellenwert ist, das Verfahren weiterhin umfasst: Schrittweises Erhöhen des ersten elektrischen Winkels um einen ersten Betrag, welcher in einem zweiten elektrischen Winkel resultiert; Anwenden des ersten Signals bei dem zweiten elektrischen Winkel an den Statorwicklungen; Messen eines dritten Signals von den Statorwicklungen in Antwort auf das erste Signal bei dem zweiten elektrischen Winkel; Bestimmen einer zweiten gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem zweiten elektrischen Winkel auf der Basis des dritten Signals; Erhalten einer zweiten nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem zweiten elektrischen Winkel; und Identifizieren des Fehlerzustands, wenn ein Betrag der Differenz zwischen der zweiten gemessenen Antwort und der zweiten nominellen Antwort größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin umfassend ein Betreiben des Elektromotors, wenn der Betrag der Differenz zwischen der gemessenen Antwort und der nominellen Antwort weniger ist als der Schwellenwert und der erste elektrische Winkel größer oder gleich einem Schwellenwinkel ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: Ein Bestimmen der gemessenen Antwort umfasst ein Bestimmen einer beobachteten Impedanz für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel auf der Basis eines Verhältnisses zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal; und ein Erhalten der nominellen Antwort umfasst ein Erhalten einer nominellen Impedanz für den Elektromotor bei dem ersten elektrischen Winkel.
Verfahren zum Diagnostizieren eines Elektromotors, wobei der Elektromotor Statorwicklungen umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden eines Injektionssignals bei einem Injektionswinkel an den Statorwicklungen; Bestimmen einer gemessenen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel in Antwort auf das Injektionssignal, wobei die gemessene Antwort durch eine Impedanz des Elektromotors bei dem Injektionswinkel beeinflusst ist; und Identifizieren eines Fehlerzustandes, wenn eine Differenz zwischen der gemessenen Antwort und einer nominellen Antwort für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend ein Wobbeln des Injektionswinkels von einem Anfangselektrischen Winkel zu einem End-elektrischen Winkel.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Anwenden des Injektionssignals bei dem Injektionswinkel ein Anwenden eines Spannungssignals an den Statorwicklungen mit einem elektrischen Winkel gleich dem Injektionswinkel umfasst.
Elektrisches System zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das elektrische System umfasst: Einen Elektromotor mit einem Satz von Statorwicklungen und einem Rotor; eine Energiequelle; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die Energiequelle und den Satz von Statorwicklungen geschaltet ist; einen Stromsensor, welcher zwischen das Wechselrichtermodul und den Satz von Statorwicklungen geschaltet ist, wobei der Stromsensor derart eingerichtet ist, um Strom durch den Satz von Statorwicklungen zu messen; und ein Steuermodul, welches mit dem Wechselrichtermodul und dem Stromsensor gekoppelt ist, wobei das Steuermodul eingerichtet ist, um: Das Wechselrichtermodul zu betreiben, um ein Injektionsspannungssignal bei einem Injektionswinkel an dem Satz von Statorwicklungen anzuwenden; Bestimmen eines gemessenen Antwortwertes für den Injektionswinkel auf der Basis eines gemessenen Stroms von dem Stromsensor; Erhalten eines nominellen Antwortwertes für den Elektromotor bei dem Injektionswinkel; und Identifizieren eines Fehlerzustands, wenn eine Differenz zwischen dem gemessenen Antwortwert und dem nominellen Antwortwert größer als ein Schwellenwert ist.
Elektrisches System nach Anspruch 9, wobei das Steuermodul eingerichtet ist, um den Injektionswinkel von einem Anfangs-elektrischen Winkel zu einem End-elektrischen Winkel zu wobbeln.