DE102018209947A1

DE102018209947A1 - Method and control device for operating a drive machine of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102018209947A1
Application number: DE102018209947.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ries-Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebsmaschine (2) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die zumindest eine antreibbare Ausgangswelle (9) aufweist, wobei eine Drehzahl der Ausgangswelle (9) mittels eines pro Umdrehung der Ausgangswelle (9) mehrere Drehzahlsignale erzeugenden Sensors (10) überwacht wird, und wobei in Abhängigkeit von der überwachten Drehzahl eine Fehlfunktion insbesondere der Antriebsmaschine (2) ermittelt wird. Es ist vorgesehen, dass ein Frequenzgang eines erfassten Drehzahlverlaufs ermittelt und eine Fehlfunktion in Abhängigkeit von dem erfassten Frequenzgang bestimmt wird.The invention relates to a method for operating an electric drive machine (2), in particular of a motor vehicle, which has at least one drivable output shaft (9), wherein a speed of the output shaft (9) by means of a sensor (10) generating a plurality of speed signals per revolution of the output shaft (9) ) is monitored, and a malfunction, in particular of the drive machine (2), is determined as a function of the monitored speed. It is provided that a frequency response of a detected speed curve is determined and a malfunction is determined as a function of the detected frequency response.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebsmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die zumindest eine antreibbare Ausgangswelle aufweist, wobei eine Drehzahl der Ausgangswelle mittels eines pro Umdrehung der Ausgangswelle mehrere Drehzahlsignale erzeugenden Sensors überwacht wird, und wobei in Abhängigkeit von der überwachten Drehzahl eine Fehlfunktion insbesondere der Antriebsmaschine ermittelt wird.The invention relates to a method for operating an electric drive machine, in particular a motor vehicle, which has at least one drivable output shaft, a speed of the output shaft being monitored by means of a sensor generating a plurality of speed signals per revolution of the output shaft, and in particular a malfunction depending on the monitored speed the drive machine is determined.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens sowie eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem derartigen Steuergerät.Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the aforementioned method and a drive device of a motor vehicle with such a control device.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren, Steuergeräte und Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen steigen auch die Anforderungen an die Leistungselektronik, welche die Gleichspannung einer Hochspannungsbatterie in eine Wechselspannung zum Antreiben einer elektrischen Maschine wandelt. Die Regelgüte beziehungsweise Genauigkeit hängt dabei stark von der Genauigkeit der Drehzahlerfassung ab. Deshalb werden gerade bei hybrid oder vollelektrischen Antriebssystemen aufwendige und teure Sensorsysteme eingesetzt, deren Signale in der Leistungselektronik ausgewertet werden. Dabei ist es bekannt, mittels Digitalsensoren, insbesondere Hall-Sensoren oder induktive Sensoren, die Drehzahl der Ausgangswelle mithilfe eines Signalgebers, der insbesondere ein sogenanntes 60-2-Zähnerad bildet, verwendet. Das Drehzahlsignal wird dabei auch zur Verwendung der Aussetzererkennung benutzt, bei dem minimale Drehzahlschwankungen aufgrund einer fehlerhaften Verbrennung eines Verbrennungsmotors ausgewertet werden. Insoweit wird dabei die Drehzahl des Verbrennungsmotors des Hybridantriebssystems überwacht. Um die notwendige Genauigkeit zu erreichen, werden hierbei aufwendige Adaptionsverfahren eingesetzt, wobei der Signalgeber (Geberrad) im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors drehzahlabhängig vermessen wird. Die gelernten mechanischen Toleranzen und Ungenauigkeiten des Geberrads werden dann anschließend bei der Drehzahlerfassung eingerechnet. Zusätzlich ist es ebenfalls bekannt, unter Last noch Torsionsschwingungen der Kurbelwelle, die das Drehzahlsignal überlagern, ebenfalls zu adaptieren und wieder einzurechnen. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen eine komplexe spektrale Auswertung des Drehzahlsignals vorgenommen wurde.Methods, control devices and drive devices of the type mentioned at the outset are already known from the prior art. With the increasing electrification of motor vehicles, the requirements placed on the power electronics also increase, which converts the direct voltage of a high-voltage battery into an alternating voltage for driving an electrical machine. The control quality or accuracy strongly depends on the accuracy of the speed detection. That is why complex and expensive sensor systems are used in hybrid or fully electric drive systems, whose signals are evaluated in the power electronics. It is known to use digital sensors, in particular Hall sensors or inductive sensors, to use the speed of the output shaft with the aid of a signal transmitter, which in particular forms a so-called 60-2 toothed wheel. The speed signal is also used to use misfire detection, in which minimal speed fluctuations due to faulty combustion of an internal combustion engine are evaluated. To this extent, the speed of the internal combustion engine of the hybrid drive system is monitored. In order to achieve the necessary accuracy, complex adaptation methods are used, the signal transmitter (sensor wheel) being measured as a function of the speed when the internal combustion engine is coasting. The learned mechanical tolerances and inaccuracies of the encoder wheel are then included in the speed measurement. In addition, it is also known to adapt and recalculate torsional vibrations of the crankshaft, which superimpose the speed signal, under load. Methods are also known in which a complex spectral evaluation of the speed signal has been carried out.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine laufende Überwachung der Drehzahl im Fahrbetrieb beziehungsweise während der Verwendung des Antriebssystems dazu genutzt wird, eine Fehlfunktion der Antriebsmaschine, sei es eine Verbrennungskraftmaschine oder eine elektrische Maschine, zu erkennen und auszuwerten. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass ein Frequenzgang eines erfassten Drehzahlverlaufs ermittelt und eine Fehlfunktion in Abhängigkeit von dem erfassten Frequenzgang bestimmt wird. Der Frequenzgang wird insbesondere mittels komplexer spektraler Auswertung berechnet und dann auf Auffälligkeiten untersucht. Aus diesen Auffälligkeiten wird dann die Fehlfunktion insbesondere der elektrischen Maschine erkannt.The method according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that continuous monitoring of the rotational speed during driving operation or during use of the drive system is used to detect and evaluate a malfunction of the drive machine, be it an internal combustion engine or an electrical machine. To this end, it is provided according to the invention that a frequency response of a detected speed curve is determined and a malfunction is determined as a function of the detected frequency response. The frequency response is calculated in particular by means of complex spectral evaluation and then examined for abnormalities. The malfunction, in particular of the electrical machine, is then recognized from these abnormalities.

Hier ist es insbesondere vorgesehen, dass für jede erwartete Fehlfunktion jeweils ein Referenzfrequenzgang zuvor gespeichert wird. Dadurch wird eine Vergleichsbasis bereitgestellt, mit welcher der aktuell erfasste Frequenzgang verglichen werden kann, um die Fehlfunktion zu bestimmen. Der erfasste Frequenzgang wird dann mit jedem zuvor gespeicherten Referenzfrequenzgang verglichen, um die aktuell vorliegende Fehlfunktion festzustellen.In particular, it is provided here that a reference frequency response is previously stored for each expected malfunction. This provides a basis for comparison with which the currently recorded frequency response can be compared in order to determine the malfunction. The detected frequency response is then compared with each previously stored reference frequency response in order to determine the current malfunction.

Bevorzugt wird der Frequenzgang in einem vorgegebenen Drehzahlbereich, insbesondere von 2000 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, ermittelt. Hierdurch wird eine verlässliche Basis zur Ermittlung des Frequenzgangs sowie eine vorteilhafte Auswertung gewährleistet.The frequency response is preferably determined in a predetermined speed range, in particular from 2000 to 3000 revolutions per minute. This ensures a reliable basis for determining the frequency response and an advantageous evaluation.

Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass der Frequenzgang in einem vorgegebenen Temperaturbereich, insbesondere von etwa 100°C bis 120°C, ermittelt wird. In diesem Temperaturbereich weist die elektrische Maschine eine übliche Betriebstemperatur auf, sodass beispielsweise das Erkennen von Fehlfunktionen aufgrund einer zu niedrigen Betriebstemperatur vermieden beziehungsweise ausgeschlossen wird.In addition, it is preferably provided that the frequency response is determined in a predetermined temperature range, in particular from approximately 100 ° C. to 120 ° C. In this temperature range, the electrical machine has a normal operating temperature, so that, for example, the detection of malfunctions due to an operating temperature that is too low is avoided or excluded.

Bevorzugt wird der Frequenzgang mehrfach ermittelt und dann gemittelt. Es ist dabei also vorgesehen, dass der Frequenzgang mehrfach ermittelt wird, insbesondere zeitlich nacheinander, um dann aus den mehrfach ermittelten Frequenzgängen einen gemittelten Frequenzgang bestimmen, der dann dem Vergleich mit den Referenzfrequenzgängen zugrunde gelegt wird.The frequency response is preferably determined several times and then averaged. It is thus provided that the frequency response is determined several times, in particular chronologically one after the other, in order then to determine an average frequency response from the frequency responses which are determined multiple times, which is then used as the basis for the comparison with the reference frequency responses.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass bei der Bestimmung einer Übereinstimmung des Frequenzgangs mit einem Referenzfrequenzgang ein Ähnlichkeitswert ermittelt wird. Der Ähnlichkeitswert gibt eine Aussage darüber, wie nahe der erfasste Frequenzgang dem zuvor gespeicherten Referenzfrequenzgang ist, und damit wie wahrscheinlich das Vorliegen der Fehlfunktion ist.Furthermore, it is preferably provided that a similarity value is determined when determining a correspondence between the frequency response and a reference frequency response. The similarity value gives an indication of how close the captured Frequency response is the previously stored reference frequency response, and thus how likely the malfunction is.

Aus mehreren ermittelten Ähnlichkeitswerten wird bevorzugt zur Bestimmung der Fehlfunktion der plausibelste Ähnlichkeitswert ausgewählt. Dies ist beispielsweise der höchste Ähnlichkeitswert, der auf die höchste Übereinstimmung der Referenzfrequenzgänge hinweist.The most plausible similarity value is preferably selected from a plurality of determined similarity values in order to determine the malfunction. For example, this is the highest similarity value, which indicates the highest correspondence between the reference frequency responses.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zum Bestimmen der Fehlfunktion der jeweils erfasste Ähnlichkeitswert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Ähnlichkeitswert nur dann bei der Bestimmung der Fehlfunktion berücksichtigt wird, wenn er den vorgenannten Schwellwert überschreitet. Dadurch wird die Sicherheit vor einer Fehldiagnose erhöht.Furthermore, it is preferably provided that, in order to determine the malfunction, the respectively detected similarity value is compared with a predefined threshold value. In particular, it is provided that the similarity value is only taken into account when determining the malfunction if it exceeds the aforementioned threshold value. This increases security against misdiagnosis.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die elektrische Antriebsmaschine in Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl und der ermittelten Fehlfunktion angesteuert wird. Unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlfunktion wird insbesondere die Drehzahl korrigiert beziehungsweise ein Drehzahlfehler kompensiert, sodass eine genaue Ansteuerung der Leistungselektronik zum Betreiben der elektrischen Maschine durchgeführt werden kann.Furthermore, it is preferably provided that the electric drive machine is controlled as a function of the detected speed and the determined malfunction. Taking into account the ascertained malfunction, in particular the rotational speed is corrected or a rotational speed error is compensated, so that precise control of the power electronics for operating the electrical machine can be carried out.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Bestimmung der Fehlfunktion ein neuronales Netz genutzt wird, durch welches Fehlerfälle vorab in einer Applikationsphase erlernt werden und damit besonders sicher später erkannt werden können.Furthermore, it is preferably provided that a neural network is used to determine the malfunction, by means of which errors are learned in advance in an application phase and can thus be identified particularly reliably later.

Besonders bevorzugt werden als Fehlfunktion ein Lagerschaden, eine Geräuschemission, Drehzahl- oder Drehmomentschwankungen und/oder die Höhe eines Drehmoments ermittelt.Bearing damage, noise emission, speed or torque fluctuations and / or the amount of torque are particularly preferably determined as a malfunction.

Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich dadurch aus, dass es speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.The control device according to the invention with the features of claim 11 is characterized in that it is specially designed to carry out the method according to the invention. This results in the advantages already mentioned.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 zeichnet sich durch eine elektrische Maschine aus, die durch eine Leistungselektronik betreibbar ist, sowie durch ein Steuergerät, das speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es handelt sich dabei insbesondere um das erfindungsgemäße Steuergerät. Es ergeben sich auch dadurch die bereits genannten Vorteile.The drive system according to the invention for a motor vehicle with the features of claim 12 is characterized by an electrical machine which can be operated by power electronics, and by a control device which is specifically designed to carry out the method according to the invention. It is in particular the control device according to the invention. This also results in the advantages already mentioned.

Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung,
2 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Antriebsvorrichtung, und
3 ein Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Verfahrens.

Further advantages and preferred features and combinations of features result in particular from what has been described above and from the claims. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show this

1 a drive device of a motor vehicle in a simplified representation,
2 an advantageous method for operating the drive device, and
3 an embodiment of the advantageous method.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Kraftfahrzeug 1, das als Antriebseinrichtung eine elektrische Antriebsmaschine 2 aufweist, die mit einem Hochspannungsenergiespeicher 3 verbindbar und mit Antriebsrädern 4 gekoppelt ist. Dazu ist zwischen dem Energiespeicher 3 und der elektrischen Maschine 2 eine Leistungselektronik 5 geschaltet, welche insbesondere mittels einer mehrere Halbleiterschalter aufweisenden Brückenschaltung die elektrische Maschine 2 bestromt. Zum Betätigen der Halbleiterschalter ist ein Steuergerät 6 vorhanden. Die elektrische Maschine 2 weist einen gehäusefesten Stator 7 sowie einen drehbar gelagerten Rotor 8 auf, wobei der Rotor 8 drehfest auf einer Ausgangswelle 9 angeordnet ist, die direkt oder indirekt mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs 1 verbunden ist. 1 shows a simplified representation of a motor vehicle 1 , the drive device is an electric drive machine 2 has that with a high voltage energy storage 3 connectable and with drive wheels 4 is coupled. This is between the energy storage 3 and the electrical machine 2 a power electronics 5 switched, which in particular by means of a bridge circuit having a plurality of semiconductor switches, the electrical machine 2 energized. A control unit is used to operate the semiconductor switches 6 available. The electrical machine 2 has a housing-fixed stator 7 as well as a rotatable rotor 8th on, with the rotor 8th rotatably on an output shaft 9 is arranged, directly or indirectly with drive wheels of the motor vehicle 1 connected is.

Zur Ansteuerung der Schalter der Leitungselektronik 5 ist die Kenntnis der Drehzahl der Ausgangswelle 9 von hoher Bedeutung. Daher ist der Ausgangswelle 9 ein Drehzahlsensor 10 zugeordnet. Der Drehzahlsensor 10 weist einen karosseriefesten Signalempfänger 11 sowie einen drehfest mit der Ausgangswelle 9 verbundenen Signalgeber 12 auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Signalgeber an einem freien Stirnende der Ausgangswelle 9 angeordnet und als Geberzahnrad, insbesondere als 60-20-Zähnerad ausgebildet. Dadurch gibt der Signalgeber 12 pro Umdrehung die Ausgangswelle 9 mehrerer Impulse an den Signalempfänger 11, welcher in Folge dessen pro Umdrehung der Ausgangswelle 9 mehrere Drehzahlsignale erzeugt beziehungsweise ausgibt. Weil die Drehzahlerfassung fehlerbehaftet sein kann, aufgrund unterschiedlicher Fehlfunktionen im Antriebsstrang, ist es vorteilhaft, wenn eine Fehlfunktion erkannt und bei der Drehzahlauswertung berücksichtigt werden kann. Hierzu wird das im Folgenden beschriebene Verfahren von dem Steuergerät 6 durchgeführt.For controlling the switches of the line electronics 5 is the knowledge of the speed of the output shaft 9 very important. Hence the output shaft 9 a speed sensor 10 assigned. The speed sensor 10 has a body-mounted signal receiver 11 as well as a rotationally fixed with the output shaft 9 connected signal generator 12 on. According to the present exemplary embodiment, the signal transmitter is at a free end of the output shaft 9 arranged and designed as a master gear, in particular as a 60-20 gear. This gives the signal generator 12 the output shaft per revolution 9 multiple pulses to the signal receiver 11 which, as a result, per revolution of the output shaft 9 generates or outputs multiple speed signals. Because the speed detection can be faulty due to different malfunctions in the drive train, it is advantageous if a malfunction can be detected and taken into account in the speed evaluation. For this purpose, the method described below by the control unit 6 carried out.

2 zeigt dazu ein Flussdiagramm, anhand dessen das Verfahren erläutert werden soll. Das Verfahren beginnt in einem Schritt S1 mit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs. 2 shows a flowchart to explain the method. The process starts in one step S1 with the commissioning of the motor vehicle.

In einem Schritt S2 wird der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 darauf überwacht, ob günstige Betriebsbedingungen zur Durchführung des Verfahrens vorliegen. Dazu wird geprüft, ob eine zumindest im Wesentlichen konstante Drehzahl und/oder ein konstantes angefordertes Drehmoment vorliegen. Insbesondere wird geprüft, ob die aktuelle Drehzahl im Bereich zwischen 2000 bis 3000 Umdrehungen pro Minute liegt. Zusätzlich oder alternativ wird geprüft, ob sich eine aktuelle Betriebstemperatur der elektrischen Maschine in einem vorgegebenen Temperaturbereich befindet. Dazu wird vorliegend insbesondere geprüft, ob die aktuell erfasste Temperatur in einem Bereich zwischen 100°C bis 120°C liegt. Nur wenn die geforderten Bedingungen erfüllt sind, wird in einem darauffolgenden Schritt S3 ein Drehzahlverlauf mittels des Drehzahlsensors 10 erfasst. Dabei wird der erfasste Drehzahlverlauf bevorzugt auf eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle 9 beschränkt oder auf eine vorbestimmte Erfassungszeit. Optional werden außerdem Korrekturwerte errechnet, falls zum Beispiel eine Signalgeber-Adaption durchgeführt wird, um mechanische Fehler zu erkennen. Dazu wird bevorzugt der Signalgeber drehzahlabhängig vermessen. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn es sich bei der Antriebsvorrichtung um eine Hybridantriebsvorrichtung handelt, bei welcher auch ein Verbrennungsmotor vorhanden ist, durch welchen die elektrische Maschine 3 antreibbar ist. Dann wird der Signalgeber im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors vermessen. Die dadurch gelernten mechanischen Toleranzen und Ungenauigkeiten des Signalgebers werden dann anschließend bei der Drehzahlerfassung eingerechnet beziehungsweise kompensiert.In one step S2 becomes the driving operation of the motor vehicle 1 monitors for favorable operating conditions to carry out the procedure available. For this purpose, it is checked whether there is an at least substantially constant speed and / or a constant requested torque. In particular, it is checked whether the current speed is in the range between 2000 to 3000 revolutions per minute. Additionally or alternatively, a check is carried out to determine whether a current operating temperature of the electrical machine is in a predetermined temperature range. For this purpose, it is checked in particular whether the currently recorded temperature is in a range between 100 ° C and 120 ° C. In a subsequent step, only if the required conditions are met S3 a speed curve by means of the speed sensor 10 detected. The detected speed curve is preferably a predetermined number of revolutions of the output shaft 9 limited or to a predetermined acquisition time. Correction values are also optionally calculated if, for example, a signal generator adaptation is carried out in order to detect mechanical errors. For this purpose, the signal generator is preferably measured as a function of the speed. This takes place in particular when the drive device is a hybrid drive device, in which an internal combustion engine is also present, through which the electrical machine 3 is drivable. Then the signal transmitter is measured in the overrun mode of the internal combustion engine. The mechanical tolerances and inaccuracies of the signal generator learned in this way are then subsequently included or compensated for when the speed is recorded.

Optional wird das Drehzahlsignal im Schritt S4 außerdem gefiltert, um im Normalbetrieb auftretende dynamische Einflüsse zu eliminieren.The speed signal in the step is optional S4 also filtered to eliminate dynamic influences that occur during normal operation.

Im Folgenden wird in einem Schritt S5 ein Frequenzgang F1 des Drehzahlsignals über den vorbestimmten Drehzahlbereich von 2000 bis 3000 Umdrehungen pro Minute und den Temperaturbereich von 100°C bis 120°C Betriebstemperatur, insbesondere Statortemperatur, ermittelt. Ist ein Bezugswert, wie beispielsweise eine Zahnlücke beim 60-2-Signalgeber 12 vorhanden, so wird außerdem ein Phasenwert, also ein Versatz des Drehzahlsignals zum Bezugswert ermittelt. Ist kein Bezugswert vorhanden, so wird nur die Amplitude des Drehzahlsignals ausgewertet. Optional wird der Schritt S5 mehrfach durchgeführt, um im Anschluss eine Mittelung der Frequenzgänge über mehrere Fahrzyklen zu berechnen und den gemittelten Frequenzgang dann dem weiteren Verfahren zugrunde zu legen.The following is in one step S5 a frequency response F1 the speed signal over the predetermined speed range from 2000 to 3000 revolutions per minute and the temperature range from 100 ° C to 120 ° C operating temperature, in particular stator temperature, determined. If there is a reference value, such as a tooth gap in the 60-2 signal generator 12, a phase value, that is to say an offset of the speed signal to the reference value, is also determined. If there is no reference value, only the amplitude of the speed signal is evaluated. The step is optional S5 carried out several times in order to subsequently calculate an averaging of the frequency responses over several driving cycles and then use the averaged frequency response as the basis for the further method.

In einem darauffolgenden Schritt S6 wird der erfasste Frequenzgang F1 oder der gemittelte Frequenzgang F1 mit zuvor gespeicherten Frequenzgängen für typische Fehlfunktionen verglichen. Dazu werden typische Frequenzgänge zuvor berechnet, durch Versuche ermittelt und/oder abgeschätzt und in einem nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts 6 hinterlegt. Vorliegend sind Frequenzgänge für drei der vier Funktionen FF1, FF2 und FF3 gespeichert, mit welchen der gemessene oder gemittelte Frequenzgang F1 verglichen wird. Die Fehlfunktionen FF1 bis FF3 werden dabei fahrzeugspezifisch appliziert.In a subsequent step S6 becomes the detected frequency response F1 or the averaged frequency response F1 compared with previously saved frequency responses for typical malfunctions. For this purpose, typical frequency responses are calculated beforehand, determined and / or estimated by tests and in a non-volatile memory of the control device 6 deposited. There are frequency responses for three of the four functions FF1 . FF2 and FF3 with which the measured or averaged frequency response is saved F1 is compared. The malfunctions FF1 to FF3 are applied vehicle-specifically.

Bei dem Vergleich wird ein Ähnlichkeitswert ÄW zwischen dem Frequenzgang F1 und den gespeicherten Frequenzgängen FF1 bis FF3 ermittelt. Hierzu wird beispielsweise der Betrag des Abstands, also jeweils die Differenz zwischen dem Frequenzgang F1 und den gespeicherten Frequenzgängen FF1, FF2 und FF3 gebildet.The comparison shows a similarity value ÄW between the frequency response F1 and the stored frequency responses FF1 to FF3 determined. For this purpose, for example, the amount of the distance, that is, the difference between the frequency response F1 and the stored frequency responses FF1 . FF2 and FF3 educated.

3 zeigt beispielhaft die Frequenzgänge F1 und FF1 bis FF3. Bei dem in der 3 dargestellten Beispiel ist dann der Ähnlichkeitswert zwischen F1 und FF1 deutlich kleiner als zwischen dem Frequenzgang F1 und den Frequenzgängen FF2 und FF3. 3 shows an example of the frequency responses F1 and FF1 to FF3 , The one in the 3 The example shown is the similarity value between F1 and FF1 significantly smaller than between the frequency response F1 and the frequency responses FF2 and FF3 ,

In Abhängigkeit der erfassten Ähnlichkeitswerte wird somit bestimmt, ob und wenn ja welche Fehlfunktion vorliegt. Dazu wird der jeweilige Ähnlichkeitswert beispielsweise mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen, bei dessen Überschreiten auf das Vorliegen der jeweiligen Fehlfunktion geschlossen wird.Depending on the detected similarity values, it is thus determined whether and if so which malfunction is present. For this purpose, the respective similarity value is compared, for example, with a predeterminable threshold value, the exceeding of which indicates the presence of the respective malfunction.

Die dadurch ermittelten Fehlerfunktionen werden im Schritt S7 in dem Speicher des Steuergeräts 6 hinterlegt, sodass sie bei der Bestimmung der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine 2 laufend berücksichtigt werden können. Optional können Gegenmaßnahmen, je nach Schwere der erfassten Fehlfunktion, eingeleitet werden, wie beispielsweise das Ansteuern einer Warnlampe oder dergleichen.The error functions determined in this way are in step S7 in the memory of the control unit 6 deposited so that they can determine the current speed of the electrical machine 2 can be considered continuously. Countermeasures can optionally be initiated, depending on the severity of the detected malfunction, such as driving a warning lamp or the like.

Das beschriebene Verfahren kann auf sämtliche Antriebssysteme mit einer elektrischen Maschine als Antriebsmaschine übertragen werden, wie beispielsweise auch auf eine elektrische Lenkung oder eines Drehantriebs. Die Betrachtung der Frequenzänderung über die Fahrzeuglebensdauer, das heißt eine Speicherung der Werte im Neuzustand und ein späterer Vergleich mit später gemessenen Werten (unter gleichen Betriebsbedingungen) über die Lebensdauer wird optional durchgeführt, um schleichende Veränderungen zu erfassen.The described method can be transferred to all drive systems with an electrical machine as the drive machine, such as, for example, also to an electrical steering system or a rotary drive. The observation of the frequency change over the life of the vehicle, i.e. storing the values in new condition and a later comparison with later measured values (under the same operating conditions) over the life, is optionally carried out in order to record gradual changes.

Optional werden außerdem auch der Gradient der Änderung bei gleicher Frequenz ausgewertet. So wird beispielsweise bei langsamen Änderungen eine übliche Alterung vermutet. Bei schnellen Änderungen wird von einer zunehmenden Schädigung ausgegangen. Bevorzugt erfolgt die Ähnlichkeitserkennung beziehungsweise die Prüfung der Übereinstimmung zwischen dem erfassten Frequenz, und den zuvor gespeicherten Frequenzgängen mithilfe eines oder mehrerer neuronaler Netze beziehungsweise entsprechende Algorithmen. Dies hat den Vorteil, dass die Fehlerfälle vorab in eine Applikationsphase „gelernt“ werden können. Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rechenvorgänge durch das Steuergerät 6 durchgeführt werden, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Berechnung des Frequenzgangs in der „Cloud“ beziehungsweise dezentral in einem Rechenzentrum, mit welchem das Steuergerät 6 durch eine drahtlose Kommunikationsverbindung kommuniziert, erfolgt.Optionally, the gradient of the change at the same frequency is also evaluated. For example, normal aging is suspected for slow changes. With rapid changes, increasing damage is assumed. The similarity detection or the checking of the correspondence between the detected frequency and the previously stored frequency responses is preferably carried out using one or more neural networks or corresponding algorithms. This has the advantage that the errors can be "learned" in advance in an application phase. While according to the present embodiment, the arithmetic processes by the control unit 6 According to a further exemplary embodiment, it is provided that the frequency response is calculated in the “cloud” or decentrally in a data center with which the control unit 6 communicated through a wireless communication link.

Bevorzugt werden als Fehlfunktionen die folgenden Mittel zuvor gespeicherter Frequenzgänge dem Vergleich zugrunde gelegt:The following means of previously stored frequency responses are preferably used as the basis for the comparison as malfunctions:

Erkennung eines Lagerschadens: Aufgrund von Funkenüberschlägen kann es zu einer schleichenden Schädigung eines Kugellagers der elektrischen Maschine 2 kommen. Dies führt zu geringen Drehzahlschwankungen, die je nach Höhe der Schädigung erkannt werden können. Durch das vorliegende Verfahren kann dabei auf zusätzliche Beschleunigungssensoren, die zum Erfassen von Vibration an der Lagerstelle dienen, verzichtet werden.Detection of bearing damage: Due to arcing, a ball bearing of the electrical machine can be insidiously damaged 2 come. This leads to slight fluctuations in speed, which can be detected depending on the extent of the damage. The present method makes it possible to dispense with additional acceleration sensors that serve to detect vibration at the bearing point.

Indirekte Erkennung von Geräuschemissionen: Die Geräuschemissionen können beispielsweise aufgrund von Unwuchten oder Vibrationen, beispielsweise aufgrund magnetischer Krafteinwirkung, auftreten. Die magnetische Krafteinwirkung kann zu einer Verformung von Rotor 8 und/oder Stator 7 führen, die sich im Drehzahlsignal niederschlägt.Indirect detection of noise emissions: The noise emissions can occur, for example, due to imbalance or vibrations, e.g. due to the action of magnetic force. The magnetic force can cause the rotor to deform 8th and / or stator 7 lead, which is reflected in the speed signal.

Messung von Drehzahl- beziehungsweise Drehmomentschwankungen: Abhängig von verschiedenen Ansteuerverfahren, beispielsweise Blockbetrieb bei verschiedenen Taktfrequenzen, können in Abhängigkeit des erfassten Frequenzgangs Drehzahl- beziehungsweise Drehmomentschwankungen erfasst und ausgewertet werden.Measurement of speed or torque fluctuations: Depending on the various control methods, for example block operation at different clock frequencies, speed or torque fluctuations can be recorded and evaluated depending on the frequency response detected.

Bestimmungen des Drehmoments: Im Blockbetrieb ist es beispielsweise möglich, mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens grob die Höhe des Drehmoments zu ermitteln und vorzugsweise bei niedrigen Drehzahlen, beispielsweise im Anfahrbetrieb, unter anderem zur Kontrolle beziehungsweise Überwachung der Ansteuerung zu nutzen.Determination of the torque: In block operation it is possible, for example, to roughly determine the amount of torque using the method described above and to use it preferably at low speeds, for example in start-up operation, for example to control or monitor the activation.

Erkennung von Getriebeschäden: In Abhängigkeit von der Getriebeübersetzung treten beispielsweise bei Zahndefekten charakteristische Frequenzgänge auf. Diese können durch das vorliegende Verfahren ebenfalls erfasst werden.Detection of gear damage: Depending on the gear ratio, characteristic frequency responses occur, for example, in the case of tooth defects. These can also be recorded using the present method.

Claims

Method for operating an electric drive machine (2), in particular of a motor vehicle, which has at least one drivable output shaft (9), wherein a speed of the output shaft (9) is monitored by means of a sensor (10) generating several speed signals per revolution of the output shaft (9), and wherein a malfunction, in particular of the drive machine (2), is determined as a function of the monitored speed, characterized in that a frequency response of a detected speed characteristic is determined and a malfunction is determined as a function of the detected frequency response.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in order to determine the malfunction, the frequency response (F1) determined is compared with at least one previously stored reference frequency response (FF1-FF3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a reference frequency response is previously stored for each expected malfunction.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency response is determined in a predetermined speed range, in particular from 2000 to 3000 revolutions per minute.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency response is determined in a predeterminable temperature range, in particular from 100 ° C to 120 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency response is determined several times and then averaged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a similarity value is determined when determining the match.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the most plausible is selected from a plurality of determined similarity values for determining the malfunction.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in order to determine the malfunction, the respectively detected similarity value is compared with a predetermined threshold value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive machine (2) is controlled as a function of the detected speed and the malfunction determined.

Control device (6) for an electrical machine, in particular a motor vehicle, which is specially designed to carry out the method according to one of the Claims 1 to 10 perform.

Drive device for a motor vehicle with at least one electrical machine and with a control unit (6) Claim 11 ,