DE102015224471A1 - Motor control device for monitoring an electric motor for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung (1) zum Überwachen eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug, wobei die Motorsteuervorrichtung (1) umfasst: eine Sensoreinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, mindestens einen Betriebsparameter des Elektromotors zu erfassen; und eine Rechnereinrichtung (20), welche mit der Sensoreinrichtung (10) gekoppelt ist, und welche dazu ausgebildet ist, mit Hilfe des erfassten mindestens einen Betriebsparameters und basierend auf einem abgespeicherten Kennlinienfeld einen Betriebszustand des Elektromotors zu berechnen.The present invention relates to a motor control device (1) for monitoring an electric motor for a motor vehicle, the motor control device (1) comprising: a sensor device (10) which is adapted to detect at least one operating parameter of the electric motor; and a computer device (20) which is coupled to the sensor device (10) and which is designed to calculate an operating state of the electric motor with the aid of the detected at least one operating parameter and based on a stored characteristic field.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft Motorsteuergeräte für Elektromotoren für Kraftfahrzeuge.The present invention relates to engine control devices for electric motors for motor vehicles.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Motorsteuervorrichtung zum Überwachen eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug.In particular, the present invention relates to a motor control device for monitoring an electric motor for a motor vehicle.
Technischer HintergrundTechnical background
Kraftstoffpumpen in Kraftfahrzeugen sind heute üblicherweise elektrisch angetrieben. Dabei wird als Antrieb entweder ein DC Antrieb – „DC“ ist die englische Bezeichnung „direct current“, Gleichstrom – genutzt, welcher in der bekannten Bauform einen Kommutator benutzt und somit durch die Drehbewegung die Pumpenstufe antreibt oder es wird ein EC Antrieb genutzt, welcher anstelle des Kommutators eine elektronische Ansteuerung nutzt, EC abgekürzt für auf Englisch „electronically commutated“, elektronische Kommutierung.Fuel pumps in motor vehicles are usually driven electrically today. The drive is either a DC drive - "DC" is the English term "direct current", DC - used, which uses a commutator in the known design and thus drives the pump stage by the rotational movement or it is used an EC drive, which instead of the commutator uses an electronic control, EC abbreviated for in English "electronically commutated", electronic commutation.
DC Antrieb bezeichnet dabei einen Gleichstrommotor, englisch DC Motor. EC Antrieb bezeichnet dabei zum Beispiel permanenterregte Synchronmotoren. Diese Motoren mit Elektronik-Umrichter werden auch als EC-Motor bezeichnet.DC drive designates a DC motor, English DC motor. For example, EC drive refers to permanent-magnet synchronous motors. These motors with electronic converters are also known as EC motors.
Bei dieser Methode wird der DC Antrieb als Basis benutzt, welcher in der gleichen Form auch in Wasserpumpen, Ölpumpen usw. in Kraftfahrzeugen, und auch außerhalb des Kraftfahrzeugbereichs genutzt wird.In this method, the DC drive is used as a basis, which is used in the same form in water pumps, oil pumps, etc. in motor vehicles, and also outside the automotive sector.
Diese Anwendungen haben gemein, dass es sich dabei um eine Fluidpumpe beliebiger Bauform handelt, welche durch eine elektrische Gleichspannung oder durch eine mittels Pulsweitenmodulation getaktete Gleichspannung angetrieben wird.These applications have in common that this is a fluid pump of any design, which is driven by a DC electrical voltage or by a pulse width modulation clocked DC voltage.
Üblicherweise haben diese Pumpen keinen Sensor, welcher wirklich erkennt, dass sich die Pumpe „dreht“, üblich ist hier, dass der untere Drehzahlbereich der Pumpe bei der Auslegung bzw. bei der Bedatung ausgelassen wird, um das Losbrechmoment der Pumpe oder andere Effekte zu überbrücken, wie Verschmutzungen des Kommutators, die ein Anlaufen der Pumpe verschlechtern oder verhindern oder verzögern. Das bedeutet, diese Pumpen werden tatsächlich nie mit wirklich geringen Drehzahlen betrieben.Typically, these pumps do not have a sensor that truly recognizes that the pump is "spinning." Here, it is common for the lower speed range of the pump to be omitted in the design and / or the rating to bridge the breakaway torque of the pump or other effects , such as soiling of the commutator, which worsen or prevent or delay the startup of the pump. This means that these pumps are actually never operated at really low speeds.
Insgesamt ist die Drehzahl bei diesen Motoren unbekannt, typischer Weise wird auf eine physikalische Ausgangsgröße geregelt und/oder überwacht.Overall, the speed of these motors is unknown, typically regulated and / or monitored to a physical output.
Beispielsweise wird der Anlauf der Motoren mit einem deutlichen Stromüberschuss durchgeführt oder, alle niedrigen Drehzahlen werden im Betrieb sogar ganz vermieden.For example, the starting of the motors is performed with a significant surplus of power or all low speeds are even completely avoided during operation.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Motorsteuervorrichtung zum Überwachen eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved engine control apparatus for monitoring an electric motor for a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Embodiments and further developments can be taken from the dependent claims, the description and the figures of the drawings.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung zum Überwachen eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug, wobei die Motorsteuervorrichtung umfasst:
eine Sensoreinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, mindestens einen Betriebsparameter des Elektromotors zu erfassen; und
eine Rechnereinrichtung, welche mit der Sensoreinrichtung gekoppelt ist, und welche dazu ausgebildet ist, mit Hilfe des erfassten mindestens einen Betriebsparameters und basierend auf einem abgespeicherten Kennlinienfeld einen Betriebszustand des Elektromotors zu berechnen.A first aspect of the present invention relates to a motor control device for monitoring an electric motor for a motor vehicle, the motor control device comprising:
a sensor device, which is designed to detect at least one operating parameter of the electric motor; and
a computer device, which is coupled to the sensor device, and which is designed to calculate an operating state of the electric motor with the aid of the detected at least one operating parameter and based on a stored characteristic field.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die Motorsteuervorrichtung zum Überwachen eines Elektromotors kann dazu ausgebildet sein, bei einer Kraftstoff- oder Fluidpumpe eine Erkennung von einer Ist-Drehzahl des Elektromotors und/oder eine Erkennung eines Ist-Systemdrucks eines Fluidsystems anhand von Leistungsdaten des Elektromotors bereitzustellen.In other words, the engine control device for monitoring an electric motor can be designed to provide detection of an actual rotational speed of the electric motor and / or detection of an actual system pressure of a fluid system based on performance data of the electric motor in the case of a fuel or fluid pump.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die Motorsteuervorrichtung zum Überwachen eines Elektromotors kann dazu ausgebildet sein, für einen Betriebszustand eine Plausibilitätskontrolle durchzuführen.In other words, the motor control device for monitoring an electric motor may be configured to perform a plausibility check for an operating state.
Dabei kann die Motorsteuervorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Überwachung des Betriebszustands bereitzustellen. Dabei kann der gemessene, mindestens eine Betriebsparameter basierend auf dem abgespeicherten Kennlinienfeld auf einen plausiblen Wertebereich hin geprüft werden und/oder auf den zeitlichen Verlauf hin geprüft werden.In this case, the engine control device may be designed to provide a monitoring of the operating state. In this case, the measured, at least one operating parameter based on the stored characteristic field can be checked for a plausible value range and / or checked for the time course.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die Sensoreinrichtung erfasst mindestens einen Betriebsparameter des Elektromotors, beispielsweise erfasst die Sensoreinrichtung drei Betriebsparameter des Elektromotors.In other words, the sensor device detects at least one operating parameter of the electric motor, for example, the sensor device detects three operating parameters of the electric motor.
Beispielsweise werden als die drei Betriebsparameter folgende unabhängige Parameter erfasst: ein Tastgrad, wie er bei einer Pulsweitenmodulation der an den Elektromotor angelegten Betriebsspannung verwendet wird, ein durch den Elektromotor hindurchfließender Phasenstrom und ein Betriebsdruck eines Fluides, welches mit einer von dem Elektromotor angetriebenen Fluidpumpe gefördert wird. Dies kann beispielsweise eine Kraftstoffpumpe sein, welche Kraftstoff mit einem bestimmten Druck fördert. For example, as the three operating parameters, the following independent parameters are detected: a duty cycle used in pulse width modulation of the operating voltage applied to the electric motor, a phase current flowing through the electric motor and an operating pressure of a fluid conveyed by a fluid pump driven by the electric motor , This may be, for example, a fuel pump which delivers fuel at a certain pressure.
Der Betriebszustand kann ebenfalls durch einen Parameter des Motors oder eine dem Motor zugehörige Messgröße definiert werden.The operating state can also be defined by a parameter of the motor or a measured variable associated with the motor.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the present invention are characterized in the subclaims.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, als den Betriebszustand des Elektromotors eine Drehzahl des Elektromotors zu berechnen. Dies ermöglicht eine sichere und zuverlässige Drehzahlerfassung für den Elektromotor bereitzustellen. Dabei kann die Drehzahlerfassung für den Elektromotor vorteilhaft über den gesamten Drehzahlbereich des Elektromotors erfolgen.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the computer device is designed to calculate a rotational speed of the electric motor as the operating state of the electric motor. This allows a safe and reliable speed detection for the electric motor to provide. The rotational speed detection for the electric motor can advantageously take place over the entire speed range of the electric motor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, als den Betriebszustand des Elektromotors ein Vorliegen einer Fehlfunktion des Elektromotors zu berechnen. Dies ermöglicht vorteilhaft, den Betrieb des Elektromotors zu überwachen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the computer device is designed to calculate the presence of a malfunction of the electric motor as the operating state of the electric motor. This advantageously makes it possible to monitor the operation of the electric motor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, als den mindestens einen Betriebsparameter des Elektromotors einen ersten Betriebsparameter und ferner einen zweiten Betriebsparameter des Elektromotors zu erfassen. Mit anderen Worten, es werden zwei unabhängige Parameter erfasst die den Betrieb des Elektromotors technisch definieren. Dies ermöglicht vorteilhaft unter Berücksichtigung von abgespeicherten Kennlinienfeldern, den ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen oder die vorherrschende Drehzahl des Elektromotors zu berechnen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the sensor device is designed to detect a first operating parameter and, furthermore, a second operating parameter of the electric motor as the at least one operating parameter of the electric motor. In other words, two independent parameters are detected which technically define the operation of the electric motor. This advantageously makes it possible, taking account of stored characteristic fields, to ensure proper operation or to calculate the prevailing rotational speed of the electric motor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, als den ersten Betriebsparameter einen Tastgrad wie verwendet bei einer Pulsweitensteuerung des Elektromotors und als den zweiten Betriebsparameter einen Phasenstrom des Elektromotors zu erfassen. Dies ermöglicht eine sichere und zuverlässige Drehzahlerfassung für den Elektromotor bereitzustellen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the sensor device is designed to detect a duty cycle as used in a pulse width control of the electric motor as the first operating parameter and a phase current of the electric motor as the second operating parameter. This allows a safe and reliable speed detection for the electric motor to provide.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, mit Hilfe des erfassten ersten Betriebsparameters und mit Hilfe des erfassten zweiten Betriebsparameters und basierend auf einem Kennlinienfeld über den Tastgrad und den Phasenstrom des Elektromotors den Betriebszustand des Elektromotors zu berechnen. Dies ermöglicht vorteilhaft, einen sicheren Betrieb des Elektromotors sicherzustellen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the computer device is designed to calculate the operating state of the electric motor with the aid of the detected first operating parameter and with the aid of the detected second operating parameter and based on a characteristic field on the duty cycle and the phase current of the electric motor , This advantageously makes it possible to ensure safe operation of the electric motor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, ferner einen dritten Betriebsparameter des Elektromotors zu erfassen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the sensor device is designed to further detect a third operating parameter of the electric motor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, als den dritten Betriebsparameter einen Betriebsdruck einer mit dem Elektromotor angetriebenen Fluidpumpe zu erfassen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the sensor device is designed to detect an operating pressure of a fluid pump driven by the electric motor as the third operating parameter.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, mit Hilfe des erfassten ersten Betriebsparameters und des erfassten zweiten Betriebsparameters und des erfassten dritten Betriebsparameters und basierend auf einem Kennlinienfeld über den Tastgrad und über den Phasenstrom des Elektromotors und über den Betriebsdruck der mit dem Elektromotor angetriebenen Fluidpumpe den Betriebszustand des Elektromotors zu berechnen.In a further advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the computer device is designed, with the aid of the detected first operating parameter and the detected second operating parameter and the detected third operating parameter and based on a characteristic field on the duty cycle and on the phase current of the electric motor and To calculate the operating pressure of the driven with the electric motor fluid pump, the operating condition of the electric motor.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the present invention also include combinations of previously or subsequently described embodiments of the present invention which are not explicitly mentioned.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the present invention. The accompanying drawings illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain concepts of the present invention.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the advantages mentioned are evident with regard to Figures of the drawings. The illustrated elements of the figures of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Es zeigen:Show it:
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, like reference characters designate like or functionally identical elements, components, components or method steps, unless indicated otherwise.
Bei dem Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder ein Hybridkraftfahrzeug, wie ein Auto, einen Bus oder einen Lastkraftwagen oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, oder ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug.The motor vehicle or vehicle is, for example, a motor vehicle or a hybrid motor vehicle, such as a car, a bus or a truck, or even a rail vehicle, a ship, or an aircraft, such as a helicopter or airplane.
Die
Die Motorsteuervorrichtung
Die Sensoreinrichtung
Die Rechnereinrichtung
Die Motorsteuervorrichtung
Der Anlauf des Elektromotors kann ohne Stromüberschuss auch im niedrigen Drehzahlbereich durchgeführt werde.The start of the electric motor can be carried out without power surplus even in the low speed range.
Der Begriff „niedriger Drehzahlbereich“ kann dabei beispielsweise einen Drehzahlbereich von 0 bis 1000 Umdrehungen pro Minute bei einem Gesamtdrehzahlbereich des Elektromotors von 0 bis 10.000 Umdrehungen pro Minute bezeichnen.The term "low speed range" may mean, for example, a speed range of 0 to 1000 revolutions per minute for a total speed range of the electric motor from 0 to 10,000 revolutions per minute.
Die vorliegende Motorsteuervorrichtung ermöglicht vorteilhaft, dass die mit dem Elektromotor angetriebene Pumpe bzw. Fluidpumpe kontinuierlich überwacht werden kann, das beispielsweise bedeutet, dass die Motorsteuervorrichtung dazu ausgebildet ist, zu erkennen, ob sich die Pumpe tatsächlich dreht. Advantageously, the present engine control apparatus allows the pump or fluid pump driven by the electric motor to be continuously monitored, which means, for example, that the engine control device is configured to detect whether the pump is actually rotating.
Ferner kann die Motorsteuervorrichtung dazu ausgebildet sein, die Pumpe sanfter starten zu können, da auch im niedrigen Drehzahlbereich, d. h. beim Anlauf des Elektromotors eine Drehzahlerfassung ermöglicht wird.Further, the engine control device may be configured to be able to start the pump more gently, since even in the low speed range, ie. H. When starting the electric motor speed detection is enabled.
Die
Die Motorsteuervorrichtung
Ferner wird beispielsweise an die Motorsteuervorrichtung
Die Pulsweitenmodulation, kurz PWM, auch Pulsdauermodulation, kurz PDM, oder Pulslängenmodulation, kurz PLM, auch Unterschwingungsverfahren oder Pulsbreitenmodulation, PBM, auf Englisch pulse-width modulation, PWM, ist eine Modulationsart, bei der eine technische Größe, z. B. die elektrische Betriebsspannung eines zu steuernden Elektromotors, zwischen zwei Spannungswerten wechselt.The pulse width modulation, short PWM, pulse width modulation, short PDM, or pulse width modulation, short PLM, also undershoot or pulse width modulation, PWM, in English pulse-width modulation, PWM, is a modulation type in which a technical size, eg. B. the electrical operating voltage of an electric motor to be controlled, between two voltage values changes.
Ein Elektromotor
Die beliebige Last soll im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise nachfolgend eine Kraftstoffpumpe mit DC Antrieb sein.The arbitrary load should in the illustrated embodiment, for example, hereinafter be a fuel pump with DC drive.
Der Betrieb des DC Motors bzw. des Elektromotors
Im Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug wird beispielsweise ein Steuergerät in Form der Motorsteuervorrichtung
Die Motorsteuervorrichtung
Die Motorsteuervorrichtung
Die Motorsteuervorrichtung
Die Motorsteuervorrichtung
Die
Der Elektromotor
Die
Ein Shuntwiderstand
Die Sensoreinrichtung
Die Sensoreinrichtung
Ferner kann die Sensoreinrichtung
Die
Das Ersatzschaltbild des DC Motors, zeigt einen direkten Einfluss der Drehzahl auf den sich einstellenden Phasenstrom.The equivalent circuit diagram of the DC motor shows a direct influence of the speed on the self-adjusting phase current.
Durch die induzierten Ankerspannung Um wird beispielsweise der reale Stromfluss reduziert, welcher sich im PWM Betrieb einstellt.By the induced armature voltage U m , for example, the real current flow is reduced, which sets in PWM operation.
Angenommen die Pumpe steht still, würde sich mit der Ansteuerung von 5 A als Strom rechnerisch darstellen. Durch die Rotation und die gegenläufige Spannung fließen aber tatsächlich nur 2 A Phasenstorm. Dann kann durch die Rechnereinrichtung
Die Relation zwischen PWM – Dutycycle, d. h. dem Tastgrad, und dem tatsächlich gemessenen Phasenstrom kann dementsprechend in eine Drehzahl des Elektromotors
Bei der speziellen Anwendung als Pumpe ist hier beispielsweise zusätzlich noch der Druck ein Betriebsparameter, welcher für den Betrieb berücksichtigt wird.In the special application as a pump here, for example, additionally the pressure is an operating parameter, which is taken into account for the operation.
Dabei können von der Rechnereinrichtung
Abhängig von der Bauform der Pumpenstufe kann es sein, dass der Druck beispielsweise erst ab einer bestimmten, per Grenzwert definierten Grunddrehzahl berücksichtigt wird, da die Pumpenstufe bei niedrigeren Drehzahlen sich im „Druckaufbau" befindet.Depending on the design of the pump stage, it may be the case that the pressure is only taken into account above a certain basic speed defined by a limit, for example, since the pump stage is in "pressure build-up" at lower speeds.
Die Ermittlung der Drehzahl ist somit für eine Kraftstoffpumpe beispielsweise abhängig von:
Versorgungsspannung UBAT, PWM Dutycycle, Phasenstrom, und gegebenenfalls dem Betriebsdruck.The determination of the speed is thus for a fuel pump, for example, dependent on:
Supply voltage U BAT , PWM Dutycycle, phase current, and possibly the operating pressure.
Die Rechnereinrichtung
Die Rechnereinrichtung
Die
Die nachfolgenden Darstellungen und Kennlinienfelder sind beispielhaft und stellen ein Steuergerät mit einer Kraftstoffpumpe bei einer Betriebsspannung von 13,5 V dar.The following illustrations and characteristics are exemplary and represent a control unit with a fuel pump at an operating voltage of 13.5 V.
Dabei sind der Kurvenverlauf und die Messwerte der dargestellten Kennlinien individuell und von den eingesetzten Geräten abhängig, daher kann die Kurvenform auch einen anderen, von der vorliegenden Darstellung abweichenden Verlauf haben.In this case, the curve shape and the measured values of the characteristic curves shown are individual and dependent on the equipment used, therefore, the waveform can also have a different, deviating from the present representation course.
Die Versorgungsspannung UBatt kann berücksichtigt werden und stellt dann eine weitere Dimension in der Kennfelddarstellung dar, welche hier zur Vereinfachung nicht berücksichtigt wird.The supply voltage U Batt can be taken into account and then represents another dimension in the map representation, which is not considered here for simplicity.
Für eine Motorsteuervorrichtung
Bei dem in der
- a) Dutycycle (vorgegeben)
- b) Phasenstrom (gemessen)
- c) Druck (gemessen, wenn vorhanden)
- a) Dutycycle (default)
- b) phase current (measured)
- c) pressure (measured if present)
Bei dem in der
Folgende Annahme wird beispielsweise durch die nachfolgenden, Betriebsparameter darstellenden Werte definiert:
80 % Dutycycle oder Tastgrad, 8 A Phasenstrom, 4 Bar Betriebsdruck.The following assumption is defined, for example, by the following values representing operating parameters:
80% duty cycle or duty cycle, 8 A phase current, 4 bar operating pressure.
Dieser Arbeitspunkt ergibt einen bei einem Vergleich mit dem Kennlinienfeld plausiblen Zusammenhang, d. h. die drei Betriebsparameter oder Eingangsparameter finden sich in etwa auf der 4 Bar Kennlinie wieder.This operating point gives a plausible connection in a comparison with the characteristic field, ie. H. the three operating parameters or input parameters can be found approximately on the 4 bar characteristic.
Die Rechnereinrichtung
Dies kann beispielsweise durch einen Grenzwert bestimmt werden, welcher als maximale Abweichung vorliegen darf, beispielsweise wird ein Intervall von +/–10 % für jeden der drei Betriebsparameter oder Eingangsparameter verwendet.This may be determined, for example, by a limit which may be the maximum deviation, for example an interval of +/- 10% is used for each of the three operating parameters or input parameters.
Beispielsweise gilt bei 8 A Phasenstrom nach der Kennlinie auch ein Phasenstrom von 7,2 A oder von bis zu 8,8 A noch als zulässiger Phasenstrom ohne Fehlfunktion. For example, with 8 A phase current according to the characteristic, a phase current of 7.2 A or of up to 8.8 A still applies as a permissible phase current without malfunction.
Bei dem in der
60 % Dutycycle oder Tastgrad, l0 A Phasenstrom, 4 Bar Betriebsdruck.In the in the
60% dutycycle or duty cycle, 10 A phase current, 4 bar operating pressure.
Dieser Arbeitspunkt deutet auf eine Blockade hin, da dieser Arbeitspunkt in einem Bereich liegt, welcher bei einer drehenden Pumpe nicht erreicht werden kann, da die gestrichelte, parabelartige Linie den Arbeitsbereich abgrenzt. Für eine einfache „läuft/steht“ Erkennung reicht diese Kennlinie aus.This operating point indicates a blockage, since this operating point lies in an area which can not be reached with a rotating pump, since the dashed, parabolic line delimits the working area. For a simple "running / standing" detection, this characteristic is sufficient.
Werte deutlich links oberhalb der gestrichelten Kennlinie deuten auf eine Blockade oder auf einen nicht angelaufenen Motor hin.Values clearly to the left above the dashed curve indicate a blockage or an engine that has not started.
In der Darstellung ist erkennbar, dass der eigentliche Betriebsbereich der Kraftstoffpumpe im Bereich von 55 % bis 100 % Tastgrad liegt, bei einem vorherrschenden Betriebsbereich von 4 bis 5 Bar.In the illustration it can be seen that the actual operating range of the fuel pump is in the range of 55% to 100% duty cycle, with a prevailing operating range of 4 to 5 bar.
Das Abweichen bzw. das Abknicken von der parabelartigen, gestrichelten Linie zeigt, dass der Druck aufgebaut wurde, die parabelartige, gestrichelte Linie stellt bei dieser Pumpe gleichzeitig auch die Nullförderkennlinie dar.The deviation or the kinking of the parabolic, dashed line shows that the pressure was built up, the parabolic, dashed line represents at this pump at the same time also the zero-feed characteristic.
Die Rechnereinrichtung
Ferner kann die Rechnereinrichtung
Die
Die
Bei dem in der
Folgende Annahme wird beispielsweise durch die nachfolgenden, Betriebsparameter darstellenden Werte definiert:
80 % Tastgrad, 8 A Phasenstrom, 4 Bar.The following assumption is defined, for example, by the following values representing operating parameters:
80% duty cycle, 8 A phase current, 4 bar.
Der Arbeitspunkt ergibt sich wiederum aus dem Kennlinienfeld, bei einem Phasenstrom von 8 A und einem Betriebsdruck von 4 Bar stellt sich hier eine Drehzahl von ca. 5200 rpm ein, rpm bezeichnet dabei eine Abkürzung für Englisch „rotations per minute“ auf Deutsch „Drehzahl pro Minute“.The operating point is again derived from the characteristic field, with a phase current of 8 A and an operating pressure of 4 bar, a speed of about 5200 rpm is set here, rpm denotes an abbreviation for English "rotations per minute" in German "speed per Minute".
Die Rechnereinrichtung
Bei dem in der
Folgende Annahme wird beispielsweise durch die nachfolgenden, Betriebsparameter darstellenden Werte definiert:
60 % Tastgrad, 10 A Phasenstrom, und nicht definiertem Betriebsdruck.The following assumption is defined, for example, by the following values representing operating parameters:
60% duty cycle, 10 A phase current, and undefined operating pressure.
Abgesehen davon, dass der Eingangscheck schon nicht bestanden wurde, würde sich hier bei der Messung mit falschem Strom eine Drehzahl von 6200 rpm einstellen.Apart from the fact that the input check was not passed already, would be set here in the measurement with incorrect current, a speed of 6200 rpm.
Zur weiteren Plausibilisierung kann noch das Kennfeld bzw. Kennlinienfeld zwischen Tastgrad und Drehzahl verwendet werden, um die Drehzahl zu plausibilisieren.For further plausibility check the map or characteristic field between duty cycle and speed can be used to make the speed plausibility.
Die
Folgende Annahme wird beispielsweise definiert durch:
80 % Tastgrad, 8 A Phasenstrom, 4 Bar Betriebsdruck.For example, the following assumption is defined by:
80% duty cycle, 8 A phase current, 4 bar operating pressure.
Auch in dieser Darstellung ist das von der Rechnereinrichtung
Folgende Annahme wird beispielsweise definiert durch:
60 % Tastgrad, 10 A Phasenstrom und nicht definiertem Betriebsdruck.For example, the following assumption is defined by:
60% duty cycle, 10 A phase current and undefined operating pressure.
Mit dem Wert aus dem vorangehenden Kennfeld bzw. Kennlinienfeld für die Motordrehzahl, 6200 rpm, ergibt sich hier zu der Messung von 3700 rpm aus diesem Kennfeld bzw. Kennlinienfeld eine deutlich Abweichung, welche auf ein Problem bzw. auf eine Fehlfunktion des Elektromotors
Auch mit anderen Kennlinien, hier beispielhaft 5 bar würde sich kein gemeinsamer Schnittpunkt der Kennlinien ergeben. Die Daten deuten somit darauf hin, dass die Pumpendaten bezüglich Tastgrad und Phasenstrom nicht zusammen passen, da sich bei keinem Druck ein gemeinsamer Schnittpunkt der Kennlinien ergeben kann.Even with other characteristics, here exemplarily 5 bar, no common intersection of the curves would result. The data therefore indicates that the pump data do not match in terms of duty cycle and phase current, since no pressure can result in a common intersection of the characteristic curves.
Ferner kann die Rechnereinrichtung
Abweichungen zu dem gemessenen Wert ergeben sich beispielsweise durch Toleranzen in der Pumpenstufe, welche zum Beispiel durch Verschleiß gekennzeichnet sind.Deviations from the measured value result, for example, from tolerances in the pump stage, which are characterized, for example, by wear.
Daher kann man hier beispielsweise keine exakten Werte ermitteln, sondern nur Näherungswerte. Trotzdem ist die Datenlage typischerweise ausreichend, um eine Blockade und/oder einen Fehler des Elektromotors
Die Rechnereinrichtung
Das Beispiel mit der Annahme: 80 % Tastgrad, 8 A Phasenstrom, 4 Bar Betriebsdruck deutet auf einen gültigen Betrieb der Kraftstoffpumpe hin, der Motor befindet sich im Betrieb, der Druck ist soweit im gültigen Bereich.The example with the assumption: 80% duty cycle, 8 A phase current, 4 bar operating pressure indicates a valid operation of the fuel pump, the engine is in operation, the pressure is within the valid range.
Das Beispiel mit der Annahme: 60 % Tastgrad, 10 A Phasenstrom, und nicht definiertem Betriebsdruck deutet ganz klar auf einen fehlerhaften Betrieb hin, hier steht die Pumpe, mangels des rückinduzierten Feldes fließt ein erhöhter Strom durch den Motor, welcher auch durch die Plausibilisierung aller Kennfelder als Fehlerhaft erkannt werden konnte.The example with the assumption: 60% duty cycle, 10 A phase current, and undefined operating pressure clearly indicates a faulty operation, here is the pump, in the absence of the reverse-induced field flows an increased current through the motor, which also by the plausibility of all Maps could be detected as faulty.
Weiterhin können Daten wie z. B. ein externer Drucksensor unter gewissen Grenzen plausibilisiert werden.Furthermore, data such. B. an external pressure sensor can be made plausible under certain limits.
Die
Die
Die
Die
Bei dem in der
Folgende Annahme wird beispielsweise durch die nachfolgenden, als Betriebsparameter dienenden Werte definiert:
70 % Tastgrad, 7 A Phasenstrom.The following assumption is defined, for example, by the following values serving as operating parameters:
70% duty cycle, 7 A phase current.
Aus dem Kennlinienfeld Phasenstrom über Tastgrad ist hier direkt der Druck im System ablesbar und auf Stimmigkeit hin überprüfbar. Mit den oben genannten Betriebsparametern ist ein Betriebsdruck von 4,2 Bar ablesbar, wie durch die Ablesemarkierungen in
Die
Die
Folgende Annahme wird beispielsweise definiert durch nachfolgende Werte:
100 % Tastgrad, 9 A Phasenstrom.For example, the following assumption is defined by the following values:
100% duty cycle, 9 A phase current.
Die Ermittlung des Betriebsdrucks ist auch hier möglich:
4 Bar werden beispielsweise als Betriebsdruck bzw. als Betriebszustand von der Rechnereinrichtung
4 bar, for example, as operating pressure or as operating condition of the
Dies erlaubt eine Schätzung des Systemdrucks der DC Kraftstoffpumpe im gültigen Betriebsbereich aus einem bekannten Kennfeld oder Kennlinienfeld.This allows an estimate of the system pressure of the DC fuel pump in the valid operating range from a known map or family of characteristics.
Prinzipiell ist die Darstellung „Betriebsdruck aus Phasenstrom und Dutycycle bzw. Tastgrad oder Aussteuergrad bei einem Gleichstrommotor“ drehzahlunabhängig.In principle, the representation "operating pressure from phase current and duty cycle or duty cycle or Aussteuergrad at a DC motor" speed independent.
Dies kann auch durch den physikalischen Zusammenhang zwischen Strom-Drehmoment-Druck unter der Verwendung von entsprechenden Formeln oder Näherungen oder Kennlinien darstellt werden.This can also be represented by the physical relationship between current-torque pressure using appropriate formulas or approximations or characteristics.
Die
Das in der
Annahme: 70 % Tastgrad, 3 Bar Betriebsdruck.That in the
Assumption: 70% duty cycle, 3 bar operating pressure.
Die Ermittlung der Drehzahl ist auch hier möglich: 4500 rpm wird als Motordrehzahl von der Rechnereinrichtung
Die
Das Verfahren zum Überwachen eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug umfasst folgende Verfahrensschritte:
Als ein erster Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erfassen S1 von mindestens einem Betriebsparameter des Elektromotors mit Hilfe von einer Sensoreinrichtung
As a first step of the method, detection S1 of at least one operating parameter of the electric motor takes place with the aid of a
Als ein zweiter Schritt des Verfahrens erfolgt ein Berechnen S2 eines Betriebszustands des Elektromotors mit Hilfe des erfassten mindestens einen Betriebsparameters und basierend auf einem abgespeicherten Kennlinienfeld mittels einer Rechnereinrichtung
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die vorliegende Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the present invention can be varied or modified in many ways without departing from the gist of the invention.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.In addition, it should be noted that "comprising" and "having" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a plurality.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limitations.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015224471.7A DE102015224471A1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Motor control device for monitoring an electric motor for a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015224471.7A DE102015224471A1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Motor control device for monitoring an electric motor for a motor vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015224471A1 true DE102015224471A1 (en) | 2017-06-08 |
Family
ID=58722902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015224471.7A Ceased DE102015224471A1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Motor control device for monitoring an electric motor for a motor vehicle |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015224471A1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| AT525620A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-15 | Avl List Gmbh | Map-based control method for rotating electrical machines and generation method for the map |
| DE102022113913A1 (en) | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Device and method for monitoring the condition of an electric motor pump |
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-
2015
- 2015-12-07 DE DE102015224471.7A patent/DE102015224471A1/en not_active Ceased
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