DE102011075047B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Fehlerart in einem Stellgeber - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Erkennen einer Fehlerart eines Fehlers in einem Stellgeber (1), wobei der Stellgeber (1) ein mit einer Rückstellkraft beaufschlagbares Stellglied (8) umfasst, das über einen elektromotorischen Stellantrieb (2) antreibbar ist, wobei, wenn der Fehler in dem Stellgeber (1) erkannt wurde, folgende Schritte ausgeführt werden:
- Einstellen des Stellgebers (1) in einen Zustand, in dem das Stellglied (8) mit der Rückstellkraft beaufschlagt ist;
- Versetzen des Stellgebers in einen Betriebszustand, in dem der Stellantrieb (2) so angesteuert wird, dass ein Strom durch einen elektrischen Kreis des Stellantriebs (2) unterdrückt wird;
- Erkennen, dass der Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers (1) vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds (8) und einer modellierten Stellung des Stellglieds (8) kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert (S).

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft Stellgeber mit Stellantrieben, insbesondere Stellantrieben mit bürstenkommutierten Elektromotoren. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Diagnose eines Stellgebers, insbesondere betreffend die elektrischen Komponenten des Stellantriebs.
• Stand der Technik
• Elektrisch betriebene Stellgeber werden in vielen Bereichen eines Kraftfahrzeugs und insbesondere in einem Motorsystem mit einem Verbrennungsmotor eingesetzt. Beispielsweise können derartige Stellgeber zum Betreiben von Klappen oder variabel einstellbaren Ventilen zum Steuern von Luftströmen vorgesehen sein. Bei Ottomotoren können derartige Stellgeber zum Betreiben von Drosselklappen, Resonanzklappen, Bypassventilen, Wastegate-Stellern und dergleichen verwendet werden. Aus der DE 197 23 563 A1 ist ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines elektromagnetischen Aktuators mit wenigstens einem Elektromagneten, der auf einen gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder bewegbaren Anker zur Betätigung eines Stellgliedes einwirkt. Aus der DE 602 05 560 T2 und der DE 11 2005 001 085 T5 sind Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einem Stellgeber bekannt.
• Offenbarung der Erfindung
• Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bzw. einer Fehlerart im elektrischen Kreis der Ankerwicklung eines Elektromotors für einen Stellantrieb gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung, das Stellantriebsystem und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Erkennen einer Fehlerart eines Fehlers in einem Stellgeber vorgesehen, wobei der Stellgeber ein mit einer Rückstellkraft beaufschlagbares Stellglied umfasst, das über einen elektromotorischen Stellantrieb antreibbar ist. Wurde ein Fehler in dem Stellgeber erkannt, so werden die folgenden Schritte ausgeführt:
• - Einstellen des Stellgebers in einen Zustand, in dem das Stellglied mit der Rückstellkraft beaufschlagt ist;
• - Versetzen des Stellgebers in einen Betriebszustand, in dem der Stellantrieb so angesteuert wird, dass ein Strom durch einen elektrischen Kreis des Stellantriebs unterdrückt wird;
• - Erkennen, dass ein Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds und einer modellierten Stellung des Stellglieds kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
• Stellgeber, insbesondere Stellgeber zum Stellen von Klappen oder Ventilen, weisen üblicherweise eine Leistungselektronik und einen bürstenkommutierten Gleichstrommotor auf, der mechanisch mit einer Rückstellfeder versehenen Klappe gekoppelt ist. Die Position der Klappe wird mithilfe eines Positionssensors erfasst, insbesondere um eine geeignete Lageregelung zu realisieren.
• In derartigen Stellgebern können verschiedene Arten von Defekten und Fehlern auftreten. So können beispielsweise mechanische Fehler vorliegen, wie ein verschlissenes oder verschmutztes Lager, das zu einem erhöhten Reibungskoeffizienten führen kann, eine ermüdete bzw. gebrochene Feder, die zu einer veränderten Federkennlinie führt, oder es können Fehler in elektrischen Komponenten auftreten, wie beispielsweise ein defekter Positionssensor, der ein fehlerhaftes Messsignal liefert, verschlissene Bürsten oder Verschmutzungen, die zu einem vergrößerten Ankerwicklungswiderstand führen, sowie eine defekte Leistungselektronik, die zu einer fehlerhaften an den Stellantrieb angelegten Ansteuerspannung führt.
• Fehler in derartigen Stellgebern beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit des Verbrennungsmotors, sind jedoch schwierig zu erkennen. Insbesondere ist es wünschenswert, anhand eines Diagnoseverfahrens die Art des Fehlers zu erkennen, um z. B. entscheiden zu können, ob bei einem Fehler nur ein Verschleißteil oder der gesamte Stellgeber ausgetauscht werden muss.
• Häufig sind Stellgeber, wie z. B. Stellgeber zum Ansteuern von Klappen oder variabel einstellbaren Ventilen in Verbrennungsmotoren oder dergleichen, mit einem einfachen Elektromotor als Stellantrieb versehen und es ist in der Regel keine Möglichkeit vorgesehen, eine Strommessung von Strömen vorzunehmen, die durch den Ankerwicklungskreis des Elektromotors fließen. Somit besteht in der Regel nicht die Möglichkeit, einen Fehler im Ankerwicklungskreis durch Messen und Bewerten einer Angabe zu detektieren, die einen ohmschen Widerstand des Ankerwicklungskreises repräsentiert. Um unter den möglichen Fehlerarten die Fehler identifizieren zu können, die den Ankerwicklungskreis betreffen, ist es daher wünschenswert, eine andere Möglichkeit zu finden, mit der auf einen Fehler im Ankerwicklungskreis geschlossen werden kann, der sich in einer Änderung des ohmschen Widerstands auswirkt, wie beispielsweise verschlissene Bürsten, Verschmutzung, Überhitzung und dergleichen.
• Bei derzeitigen Diagnoseverfahren kann zwar bestimmt werden, ob ein Fehler im Stellgeber vorliegt. Dabei wird aus einem Steuersignal für die Leistungselektronik ein theoretischer Wert für die Läuferlage des Elektromotors des Stellantriebs berechnet und mit einem von dem Positionssensor gelieferten Messwert verglichen. Überschreitet der Betrag der Differenz beider Werte einen Schwellenwert, so wird auf das Vorliegen eines Fehlers geschlossen. Es ist jedoch nicht möglich, mit dieser Methode zu bestimmen, welcher Art der Fehler ist.
• Eine Idee des obigen Verfahrens besteht nun darin, nach dem Feststellen oder Erkennen eines Fehlers in dem Stellantrieb durch ein Ausschlussverfahren eindeutig darauf zu schließen, dass der Fehler im elektrischen Kreis des Stellantriebs vorliegt, beispielsweise auf Fehler aufgrund einer Überhitzung, verschlissener Bürsten oder Verschmutzungen und allgemein auf Fehler, die sich in einer Änderung des elektrischen Widerstands des elektrischen Kreises auswirken. Dies wird durchgeführt, indem der Stellantrieb gezielt angeregt wird, so dass nach der Anregung eine Kraft auf das Stellglied wirkt, die dieses bewegt. In Folge wird eine berechnete Stellung des Stellglieds mit einer gemessenen Stellung des Stellglieds verglichen. Bei einer gezielten Anregung durch einen Regler, der die Auswirkung eines Fehlers, der sich in einer Widerstandsänderung des elektrischen Kreises auswirkt, reduziert oder eliminiert, kann dann auf einen Fehler im elektrischen Kreis geschlossen werden, wenn keine Abweichung zwischen einer berechneten Stellung des Stellglieds und der gemessenen Stellung des Stellglieds detektiert wird. Insbesondere ist der nach der Anregung anzusteuernde Betriebspunkt so zu wählen, dass bei einem aufgrund der Anregung in Bewegung befindlichen Stellglied der Stellantrieb so angesteuert wird, dass kein Strom im elektrischen Kreis fließt, d. h. auch der durch die Bewegung hervorgerufene induzierte Strom eliminiert wird. Dann kann durch einen Fehler, der sich in einer Widerstandsänderung des elektrischen Kreises auswirkt, das Verhalten des Stellglieds nicht beeinflusst werden.
• Weiterhin kann in diesem Betriebspunkt ein Widerstandsfehler im elektrischen Kreis des Stellgebers ausgeschlossen werden, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds und einer modellierten Stellung des Stellglieds größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
• Gemäß einer Ausführungsform kann erkannt werden, dass der Widerstandsfehler im elektrischen Kreis des Stellgebers vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds und einer modellierten Stellung des Stellglieds 0 ist.
• Die modellierte Stellung des Stellglieds kann durch Vorwärtsrechnung eines vorgegebenen Modells des Stellgebers, der als fehlerfrei angenommen wird, berechnet werden. Insbesondere kann das vorgegebene Modell aus einem mechanischen Modell unter Berücksichtigung eines Massenträgheitsmoments und/oder einer mechanischen Dämpfung und/oder der Rückstellkraft und/oder einer Motorkonstanten und aus einem elektrischen Modell unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Proportionalitätskonstanten der Leistungselektronik, eines ohmschen Widerstandes des elektrischen Kreises und/oder einer Induktivität des elektrischen Kreises gebildet werden.
• Es kann vorgesehen sein, dass der Fehler in dem Stellgeber erkannt wird, wenn bei einem weiteren Betriebspunkt, der einer definierten, insbesondere einer periodischen Anregung des Stellantriebs entspricht, eine Abweichung zwischen der gemessenen Stellung des Stellglieds und der modellierten Stellung des Stellglieds vorliegt, die größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Erkennen eines Fehlers einer Fehlerart in einem Stellgeber vorgesehen, wobei der Stellgeber ein mit einer Rückstellkraft beaufschlagbares Stellglied umfasst, das über einen elektromotorischen Stellantrieb antreibbar ist, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um, wenn ein Fehler in dem Stellgeber erkannt wurde,
• - den Stellgeber in einen Zustand einzustellen, in dem das Stellglied mit der Rückstellkraft beaufschlagt ist;
• - den Stellgeber in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem der Stellantrieb so angesteuert wird, dass ein Strom durch einen elektrischen Kreis des Stellantriebs unterdrückt wird; und
• - zu erkennen, dass ein Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds und einer modellierten Stellung des Stellglieds kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
• Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
• Figurenliste
• Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Ersatzsystems eines Stellgebers zum Betreiben einer elektrisch angetriebenen Klappe;
• 2 ein Funktionsdiagramm zur Darstellung des Signalflusses bei Ausführung eines Verfahrens zum Identifizieren eines Fehlers im Ankerwicklungskreis eines Stellgebers; und
• 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Identifizieren eines Fehlers im Ankerwicklungskreis eines Stellgebers.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Ersatzsystems eines Stellgebers 1, der beispielsweise in Kraftfahrzeugen in Klappenstellern und dergleichen verwendet werden kann. Der Stellgeber 1 weist einen Stellantrieb 2 auf, der einen bürstenkommutierten Elektromotor 3 umfasst. Der bürstenkommutierte Elektromotor 3 weist einen Ankerwicklungskreis auf, der einen ohmschen Wicklungswiderstand R_A und eine Induktivität L_A aufweist. Der Ankerwicklungskreis wird über Bürsten 4 kontaktiert, die Kommutatorlamellen eines Kommutators kontaktieren, so dass in dem elektrischen Kreis des Stellantriebs ein Bürstenwiderstand R_B, wirkt, über den der Ankerwicklungskreis kontaktiert wird.
• Zum Stellen des Stellantriebs 2 wird über eine Spannungsquelle 6 eine variable Spannung U_A(t) angelegt. Die Versorgungsspannung U_A(t) der Spannungsquelle 6 ergibt sich als U_A(t) = k_LE * u₁(t). Der Elektromotor 3 weist eine Abtriebswelle 7 auf, die mit einem Stellglied 8, beispielsweise in Form einer Klappe, gekoppelt ist. Die Klappe 8 ist mit einer Feder 9 mit einer von der Stellung der Klappe abhängigen Federkennlinie c(cp) beaufschlagt, um die Klappe 8 in eine Nullstellung zu bewegen, wenn kein Stellmoment durch den Elektromotor 3 auf die Klappe 8 ausgeübt wird.
• Weiterhin sind die Stellwelle 7, der Elektromotor 3 und die Klappe 8 in einem oder mehreren Lagern 10 gelagert, die nur schematisch dargestellt sind und die insgesamt das System mit einem Reibungskoeffizienten k₁ beeinflussen.
• Der in 1 dargestellte elektromechanische Stellgeber 1 ermöglicht es also, das Stellglied 8 gegen eine Federkraft der Feder 9 in eine gewünschte Stellung zu verfahren. Dies wird durch eine Lageregelung ermöglicht, die basierend auf der momentanen Stellung der Stellwelle 7 bzw. der Stellung des Stellglieds 8, die mithilfe eines Stellungssensors 5 gemessen wird, die gewünschte Stellung des Stellglieds 8 einstellt.
• In einem Stellgeber 1, wie er in 1 schematisch dargestellt ist, können verschiedene Arten von Fehlern auftreten. Beispielsweise können mechanische Fehler auftreten, wie z. B.
• - ein erhöhter Reibungskoeffizient k₁ aufgrund einer Verschmutzung oder eines Verschleißes des Lagers,
• - eine veränderte Federkennlinie c(φ) aufgrund einer ermüdeten oder gebrochenen Feder 9,
• - die Spannungsquelle 6 bzw. die Ansteuerung der Spannungsquelle 6 kann fehlerhaft sein
• - es kann ein Fehler im elektrischen Kreis des Stellantriebs vorliegen, der sich in einem veränderten elektrischen Widerstand des elektrischen Kreises auswirkt, wie beispielsweise aufgrund eines Verschleißes der Bürsten, einer Verschmutzung, einer zu hohen Temperatur der Ankerwicklung und dergleichen, und
• - der Stellungssensor 5 kann ein fehlerhaftes Messsignal ausgeben.
• Diese Fehler verhindern, dass der Stellgeber 1 die gewünschte Stellung des Stellglieds 8 zuverlässig einstellt. Zur Reparatur des Stellgebers 1 ist es wünschenswert, dass im Rahmen der Werkstattdiagnose erkannt werden kann, ob ein Fehler vorliegt, und wenn dies der Fall ist, welcher Art der Fehler ist. Insbesondere ist es wünschenswert, einen Fehler, der sich in einfacher Weise beheben lässt, wie beispielsweise durch einen Austausch von verschlissenen Bürsten, Entfernen von Verschmutzungen oder dergleichen, durch ein Diagnoseverfahren zu erkennen, so dass in einer Werkstatt eine Reparatur anstelle eines Austauschs des gesamten Stellgebers 1 in Betracht gezogen werden kann.
• Anhand der 2 und 3 wird nun das Verfahren zur Diagnose des Stellgebers 1 ausführlicher beschrieben, insbesondere zum Identifizieren von Fehlern, die den Ankerwicklungskreis betreffen und sich dort in einer Widerstandsänderung auswirken. Das Blockdiagramm der 2 umfasst eine Ablaufsteuerung 21, die bei Durchführung der Diagnose angibt, welcher Betriebspunkt des Stellgebers 1 einzustellen ist. Der Betriebspunkt des Stellgebers 1 wird im Wesentlichen durch Vorgabe der Stellspannung durch die Spannungsquelle 6 eingestellt. Der Ablaufsteuerungsblock 21 steuert den Ablauf des Verfahrens zur Diagnose, das in dem Flussdiagramm der 3 dargestellt ist.
• Der Ablaufsteuerungsblock 21 steht dazu mit einem Eingangsgrößengenerator 22 in Verbindung, der gesteuert durch den Ablaufsteuerungsblock 21 einen ersten Betriebspunkt einstellt. Beispielsweise kann der erste Betriebspunkt darin bestehen, dem Stellgeber 1 ein definiertes, z. B. periodisches, insbesondere sinusförmiges, Signal vorzugeben, so dass das Stellglied 8 eine periodische Bewegung ausführt (Schritt S1). Das periodische Stellsignal u₁(t) = u_Maxsin(ωt) (u_Max: Wert von u₁ mit dem die Leistungselektronik maximal angesteuert wird) wird dem Stellantrieb 2 zugeführt, so dass sich ein entsprechender Verlauf der Stellung y_φ(t) des Stellglieds 8 ergibt, der in Form von Messwerten von dem Stellungssensor 5 bereitgestellt wird. Ein Fehler des Stellgebers 1 wirkt sich in der Regel in einer Abweichung der gemessenen Stellung y_φ(t) des Stellglieds 8 von einer Stellung φ̂(t) des Stellglieds 8 im fehlerfreien Fall aus. Daher ist eine Stellungsberechnung in einem Stellungsberechnungsblock 23 vorgesehen, in dem abhängig von bekannten Systemparametern und der angelegten Stellspannung durch Vorwärtsrechnung die Stellung φ̂(t) eines fehlerfreien Stellgebers 1 berechnet wird. Die Berechnung kann wie folgt unter Berücksichtigung der mechanischen und der elektrischen Parameter des Stellgebers 1 durchgeführt werden: $$\widehat{\phi }\left(\text{t}\right)={\text{c}}^{-1}\left(\text{J}\ddot{\widehat{\phi }}\left(\text{t}\right)-{\text{k}}_{\text{1}}\dot{\widehat{\phi }}\left(\text{t}\right)-{\text{k}}_{\text{M}}{\text{I}}_{\text{A}}\left(\text{t}\right)\right)$$

  

  $${\dot{\text{I}}}_{\text{A}}\left(\text{t}\right)=\frac{1}{{\text{L}}_{\text{A}}}\left({\text{k}}_{\text{LE}}{\text{u}}_{\text{1}}\left(\text{t}\right)-\left({\text{R}}_{\text{A}}+{\text{R}}_{\text{B}}\right){\text{I}}_{\text{A}}\left(\text{t}\right)-{\text{k}}_{\text{M}}\dot{\widehat{\phi }}\left(\text{t}\right)\right)$$

  

  wobei c der Federkennlinie der Feder, J dem Massenträgheitsmoment, das über die Stellwelle auf den Läufer des Elektromotors wirkt, I_A dem Ankerwicklungsstrom , k_LE einer Proportionalitätskonstanten der Leistungselektronik (Einheit: Spannung), die die Stellspannung bereitstellt, u₁ einem Steuersignal für die Stellspannung, k₁ der Lagerreibung und φ(t) der Klappenposition entsprechen.
• Nachfolgend wird in einem Differenzglied 24 die Abweichung $$\text{r}\left(\text{t}\right)={\text{y}}_{\mathrm{\phi }}\left(\text{t}\right)-\widehat{\phi }\left(\text{t}\right)$$

  

  zwischen der gemessenen Stellung y_φ(t) des Stellglieds 8 und der berechneten Stellung φ̂(t) des Stellglieds 8 ermittelt und einer Auswertungslogik 25 zugeführt.
• Weiterhin ist ein Betriebspunktvalidierblock 26 vorgesehen, der die Aufgabe hat, festzustellen, ob der eingestellte Betriebspunkt vorliegt. Im vorliegenden Fall überprüft der Betriebspunktvalidierblock 26, ob ein Betriebspunkt vorliegt, bei dem der Strom durch den Ankerwicklungskreis gleich Null bzw. bei dem der Betrag des Stroms durch den Ankerwicklungskreis kleiner als ein vorgegebener Betriebspunktschwellenwert B ist. Da dies bei dem Betriebspunkt, bei dem eine sinusförmige oder periodische Stellspannung an den Stellgeber 1 angelegt wird, nicht der Fall ist, wird nun der eingestellte Betriebspunkt durch Abfrage der folgenden Bedingung festgestellt: $$\left|v_B\left(t\right)\right|=\left|k_M{\dot{y}}_{\phi }\left(t\right)-k_{LE}{u}_1\left(t\right)\right|>B$$

  
• Wird in Schritt S2 festgestellt, dass der Betriebspunkt, bei dem der Strom durch den Ankerwicklungskreis ungleich 0 ist, vorliegt und eine Differenz r(t) = y_φ(t) - φ̂(t) zwischen der gemessenen Stellung des Stellglieds 8 und der berechneten Stellung des Stellglieds 8 besteht, die größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert S oder ungleich 0 ist (Alternative: |v_B(t)| > B und (|r(t)| > 5), so wird ein Fehler festgestellt. Ansonsten (Alternative: |r(t)| < S) wird festgestellt, dass kein Fehler am Verhalten des Stellgebers 1 erkennbar ist, was in Schritt S3 in geeigneter Weise signalisiert oder als Information bereitgestellt wird.
• Wird in Schritt S2 festgestellt, dass ein Fehler vorliegt, so steuert der Eingangsgrößengenerator 22, angestoßen durch den Ablaufsteuerungsblock 21, den Stellantrieb 2 gemäß Schritt S4 so an, dass kein Strom durch den Ankerwicklungskreis fließt. Die Ansteuerung erfolgt ab einem Zeitpunkt, zu dem das Stellglied 8 gegen die Federkraft ausgelenkt ist, so dass sich während der Messung im zweiten Betriebspunkt das Stellglied 8 nur aufgrund der Federkraft in seine Ausgangsstellung zurück bewegt. Der Betriebspunkt, bei dem dies der Fall ist, ist durch $$u_1\left(t\right)=k_M/k_{LE}\ast {\dot{y}}_{\phi }\left(t\right)$$

  

  definiert. Letztlich entspricht die obige Bedingung einer Stellspannung, die bewirkt, dass kein Drehmoment, weder positiv noch negativ, von dem Stellantrieb 2 bereitgestellt wird und lediglich mechanische Einflussgrößen in Form der Parameter des Stellgebers 1 die Bewegung des Stellglieds 8 hervorrufen.
• Wird nun bei einer Abfrage in Schritt S5 festgestellt, dass bei Ausschließen eines Einflusses der elektrischen Komponenten des Stellantriebs 2 auf den Stellgeber 1 die berechnete Stellung des Stellglieds 8 der gemessenen Stellung des Stellglieds 8 entspricht, so kann auf einen Fehler im elektrischen Kreis geschlossen werden. Dies gilt, wenn die Bedingung |v_B(t)| < B und | r(t)| < S erfüllt ist, d. h., wenn der Betriebspunkt der Anregung zur Vermeidung eines Stromflusses im elektrischen Kreis eingenommen ist und keine oder nur eine geringe Abweichung/Differenz zwischen der modellierten Stellungsangabe und der gemessenen Stellungsangabe vorliegt. Der Fehler im elektrischen Kreis kann in Schritt S6 in geeigneter Weise signalisiert werden. Liegt nur ein einziger Fehler vor, können gleichzeitig Fehler in den mechanischen Komponenten, wie beispielsweise dem Lager, der Feder, dem Positionssensor und der Spannungsquelle 6, ausgeschlossen werden.
• Wird in Schritt S5 festgestellt, dass bei dem Betriebspunkt des Schritts S4 die Differenz |r(t)| > S ist, so wird auf einen anderen Fehler geschlossen und dieses in geeigneter Weise in Schritt S7 signalisiert.
• Das Feststellen, ob ein Fehler im Stellgeber 1 vorliegt oder nicht, kann auch durch ein alternatives Verfahren festgestellt werden. In diesem Fall kann das Diagnoseverfahren lediglich durch Ausschließen des Vorliegens eines mechanischen Fehlers auf einen Fehler im Ankerwicklungskreis schließen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erkennen einer Fehlerart eines Fehlers in einem Stellgeber (1), wobei der Stellgeber (1) ein mit einer Rückstellkraft beaufschlagbares Stellglied (8) umfasst, das über einen elektromotorischen Stellantrieb (2) antreibbar ist, wobei, wenn der Fehler in dem Stellgeber (1) erkannt wurde, folgende Schritte ausgeführt werden: - Einstellen des Stellgebers (1) in einen Zustand, in dem das Stellglied (8) mit der Rückstellkraft beaufschlagt ist; - Versetzen des Stellgebers in einen Betriebszustand, in dem der Stellantrieb (2) so angesteuert wird, dass ein Strom durch einen elektrischen Kreis des Stellantriebs (2) unterdrückt wird; - Erkennen, dass der Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers (1) vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds (8) und einer modellierten Stellung des Stellglieds (8) kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert (S).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers (1) ausgeschlossen wird, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds (8) und einer modellierten Stellung des Stellglieds (8) größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei erkannt wird, dass der Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers (1) vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds (8) und einer modellierten Stellung des Stellglieds (8) 0 ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die modellierte Stellung des Stellglieds (8) durch Vorwärtsrechnung eines vorgegebenen Modells des Stellgebers (1), der als fehlerfrei angenommen wird, berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das vorgegebene Modell aus einem mechanischen Modell unter Berücksichtigung eines Massenträgheitsmoments und/oder einer mechanischen Dämpfung und/oder der Rückstellkraft und/oder einer Motorkonstanten und aus einem elektrischen Modell unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Proportionalitätskonstanten der Leistungselektronik, eines ohmschen Widerstandes des elektrischen Kreises und/oder einer Induktivität des elektrischen Kreises gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Fehler in dem Stellgeber (1) erkannt wird, wenn bei einem weiteren Betriebspunkt, der einer definierten, insbesondere einer periodischen Anregung des Stellantriebs (2) entspricht, eine Abweichung zwischen der gemessenen Stellung des Stellglieds (8) und der modellierten Stellung des Stellglieds (8) vorliegt, die größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert (S).
7. Vorrichtung zum Erkennen einer Fehlerart eines Fehlers in einem Stellgeber (1), wobei der Stellgeber (1) ein mit einer Rückstellkraft beaufschlagbares Stellglied (8) umfasst, das über einen elektromotorischen Stellantrieb (2) antreibbar ist, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um, wenn der Fehler in dem Stellgeber (1) erkannt wurde, - den Stellgeber (1) in einen Zustand einzustellen, in dem das Stellglied (8) mit der Rückstellkraft beaufschlagt ist; - den Stellgeber (1) in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem der Stellantrieb (2) so angesteuert wird, dass ein Strom durch einen elektrischen Kreis des Stellantriebs (2) unterdrückt wird; - zu erkennen, dass der Fehler im elektrischen Kreis des Stellgebers (1) vorliegt, wenn die Abweichung zwischen einer gemessenen Stellung des Stellglieds (8) und einer modellierten Stellung des Stellglieds (8) kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
8. Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchführt.

Images