DE102019113171A1 - Isolierung von bestimmten fehlerzuständen in einer elektromotoranordnung - Google Patents

Abstract

Elektromotoranordnung mit einer elektrischen Maschine und einem steuerungsbasierten Verfahren zum Isolieren eines bestimmten Fehlerzustands in der elektrischen Maschine. Eine Vielzahl von Stromsensoren ist konfiguriert, um entsprechende gemessene Ströme in den jeweiligen Phasen des Elektromotors auszugeben. Ein Positionssensor ist konfiguriert, um eine Rotorposition des Elektromotors auszugeben. Eine Steuerung ist konfiguriert, um die jeweiligen gemessenen Ströme in entsprechende Kombinationen von zweien zu gruppieren. Die Steuerung ist konfiguriert, um entsprechende Restfaktoren (R_i) und einen globalen Restfaktor (G) basierend auf den jeweiligen Restfaktoren (R_i) zu berechnen. Als Reaktion auf mindestens drei des globalen Restfaktors (G) und der jeweiligen Restfaktoren (R_i), welche die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen überschreiten, ist die Steuerung konfiguriert, um einen bestimmten Fehlerzustand aus einer Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen zu identifizieren, und Ausführen einer Steuerungsaktion in Bezug auf die elektrische Maschine.

Description

• EINLEITUNG
• Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die Steuerung einer Elektromotoranordnung und insbesondere auf die Isolierung bestimmter Fehlerzustände in der Elektromotoranordnung. Eine elektrische Maschine, wie beispielsweise ein Motor mit eingebettetem Permanentmagneten, beinhaltet einen Rotor mit einer Vielzahl von Permanentmagneten mit wechselnder Polarität. Der Rotor ist innerhalb eines Stators drehbar, der im Allgemeinen mehrere Statorwicklungen und magnetische Pole wechselnder Polarität beinhaltet. Ein Elektromotor kann als Motor fungieren, der elektrische Energie in kinetische Energie umwandelt, und/oder als Generator ,der kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Elektromotoren werden in einer Vielzahl von Systemen eingesetzt, wie beispielsweise in Autos, Flugzeugen, Zügen, medizinischen Vorrichtungen und Baumaschinen.
• KURZDARSTELLUNG
• Hierin offenbart ist eine Elektromotoranordnung und ein steuerungsbasiertes Verfahren zum Isolieren eines bestimmten Fehlerzustands von einer Vielzahl von Fehlerzuständen in der Elektromotoranordnung. Eine Elektromotoranordnung beinhaltet einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor. Eine Vielzahl von Stromsensoren ist in Verbindung mit dem Elektromotor und konfiguriert, um entsprechende gemessene Ströme in den jeweiligen Phasen des Elektromotors auszugeben. Ein Positionssensor ist konfiguriert, um eine Rotorposition des Elektromotors auszugeben. Die Steuerung steht in Verbindung mit dem Elektromotor, der einen Prozessor und einen physischen, nichtflüchtigen Speicher beinhaltet, auf dem sich Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens befinden.
• Das Ausführen der Anweisungen durch den Prozessor veranlasst die Steuerung, die jeweiligen Messströme in entsprechende Kombinationen von zwei zu gruppieren, sodass jeder der jeweiligen gemessenen Ströme in einem entsprechenden Paar mit einem anderen der jeweiligen gemessenen Ströme vorliegt. Die Steuerung ist konfiguriert, um entsprechende Restfaktoren (R_i) für die jeweiligen Kombinationen zu berechnen, die teilweise auf der Rotorposition und den jeweiligen gemessenen Strömen basieren. Die Steuerung ist konfiguriert, um einen globalen Restfaktor (G) basierend auf den jeweiligen Restfaktoren (R_i) zu berechnen. Als Reaktion auf mindestens drei des globalen Restfaktors (G) und der jeweiligen Restfaktoren (R_i), welche die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen überschreiten, ist die Steuerung konfiguriert, um einen bestimmten Fehlerzustand aus einer Vielzahl von Fehlerzuständen zu identifizieren. So kann beispielsweise eine Verschlechterung der Isolierung zwischen den Wicklungen in einer elektrischen Maschine zu einem Kurzschluss zwischen den Wicklungen führen. Korrodierte oder lose elektrische Verbindungen können den Innenwiderstand einer elektrischen Schaltung erhöhen, wie beispielsweise in einer Strommessvorrichtung, die den durch die Schaltung fließenden elektrischen Strom reduziert. Die Steuerung ist konfiguriert, um eine Steuerungsaktion in Bezug auf die elektrische Maschine auszuführen, einschließlich der Aufzeichnung eines Diagnosecodes, der den jeweiligen Fehlerzustand angibt.
• Das Identifizieren des jeweiligen Fehlerzustands aus der Vielzahl möglicher Fehlerzustände beinhaltet das Diagnostizieren eines Motorfehlerzustands, wenn: (1) der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) und der globale Restfaktor (G) oberhalb der jeweils kalibrierten Fehlerschwellenwerte liegen; und (2) der erste Parameter (P₀ ) kleiner als ein vorgegebener Parameterschwellenwert (H₀ ) ist. Ein erster Stromsensorfehlerzustand wird diagnostiziert, wenn der globale Restfaktor (G), der erste Restfaktor (R₁ ) und der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen. Ein zweiter Stromsensorfehlerzustand wird diagnostiziert, wenn der globale Restfaktor (G), der erste Restfaktor (R₁ ) und der zweite Restfaktor (R₂ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen. Ein dritter Stromsensorfehlerzustand wird diagnostiziert, wenn der globale Restfaktor (G), der zweite Restfaktor (R₂ ) und der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen.
• Ein Resolver-Vorspannungsfehlerzustand wird diagnostiziert, wenn der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen und der erste Parameter (P₀ ) kleiner als ein vorgegebener Parameterschwellenwert (H₀ ) ist. Ein Resolver-Fehlerzustand ohne Vorspannung wird diagnostiziert, wenn der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) und der erste Parameter (P₀ ) bei oder über einem vorgegebenen Parameterschwellenwert (H₀ ) liegen.
• Das Berechnen der jeweiligen Restfaktoren (R_i) für die jeweiligen Kombinationen kann das Berechnen einer jeweiligen geschätzten Spannung (V_i) für die jeweiligen Kombinationen, basierend teilweise auf der Rotorposition und den jeweiligen gemessenen Strömen, und das Erhalten der jeweiligen Restfaktoren (R_i) durch Subtrahieren der jeweiligen geschätzten Spannung (V_i) von einer gewünschten Spannung (ν*) beinhalten. In einem Beispiel beinhalten die jeweiligen Restfaktoren einen ersten Restfaktor (R₁ ), einen zweiten Restfaktor (R₂ ) und einen dritten Restfaktor (R₃ ), und die jeweiligen gemessenen Ströme beinhalten einen ersten gemessenen Strom (i_A), einen zweiten gemessenen Strom (i_B) und einen dritten gemessenen Strom (i_C) (Messung der ersten Phase, der zweiten Phase und der dritten Phase). Der globale Restfaktor (G) kann als Quadratwurzel aus ((R₁ - R₂)² + (R₂ - R₃)² + (R₁ - R₃)²) definiert werden.
• Das Erhalten des ersten Restfaktors (R₁ ) kann das Erhalten eines ersten geschätzten Stroms in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition, dem ersten gemessenen Strom (i_A) und dem zweiten gemessenen Strom (i_B) beinhalten. Eine erste geschätzte Spannung wird im Bezugsrahmen dq erhalten, teilweise basierend auf dem ersten geschätzten Strom. Der erste Restfaktor (R₁ ) wird als Absolutwert einer Differenz zwischen einer gewünschten Spannung (ν*) und der ersten geschätzten Spannung berechnet. Das Erhalten des zweiten Restfaktors (R₂ ) kann das Erhalten eines zweiten geschätzten Stroms in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition, dem zweiten gemessenen Strom (i_B) und dem dritten gemessenen Strom (i_C) beinhalten. Eine zweite geschätzte Spannung wird im Bezugsrahmen dq erhalten, teilweise basierend auf dem zweiten geschätzten Strom. Der zweite Restfaktor (R₂ ) wird als Absolutwert einer Differenz zwischen einer gewünschten Spannung (ν*) und der zweiten geschätzten Spannung berechnet.
• Das Erhalten des dritten Restfaktors (R₃ ) kann das Erhalten eines dritten geschätzten Stroms in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition, dem dritten gemessenen Strom (i_C) und dem ersten gemessenen Strom (i_A) beinhalten. Eine dritte geschätzte Spannung wird im Bezugsrahmen dq erhalten, teilweise basierend auf dem dritten geschätzten Strom. Der dritte Restfaktor (R₃ ) wird als Absolutwert einer Differenz zwischen einer gewünschten Spannung (ν*) und der dritten geschätzten Spannung berechnet. Die Steuerung kann konfiguriert werden, um einen ersten Parameter (P₀ ) basierend auf einer Vielzahl von Eingangsfaktoren zu erhalten. In einem Beispiel basiert der erste Parameter (P₀ ) auf einer Änderungsrate der Zeit (t) der Rotorposition (θ), einer Anzahl von Polpaaren (ρ) in der elektrischen Maschine, ein Übersetzungsverhältnis (η) eines Getriebes, das funktionsfähig mit der elektrischen Maschine verbunden ist, und eine Raddrehzahlmessung (ω) von mindestens einem Rad, das funktionsfähig mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Der erste Parameter (P₀ ) kann als Absolutwert von $\left(\frac{d\theta }{dt}-\rho \eta \omega \right).$

  

  berechnet werden
• Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische fragmentarische Teilschnittansicht einer Elektromotoranordnung mit einem Elektromotor und einer Steuerung; und
• 2 ist ein Flussdiagramm für ein durch die Steuerung von 1 ausführbares Verfahren zur Isolierung bestimmter Fehlerzustände in der Elektromotoranordnung.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin sich die gleichen Referenznummern auf die gleichen Komponenten beziehen, zeigt 1 eine schematische Ansicht einer Elektromotoranordnung 10 mit einer elektrischen Maschine 12. Die Anordnung 10 kann eine Komponente einer Vorrichtung 11 sein. Die Vorrichtung 11 kann eine mobile Plattform sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, einen Personenkraftwagen, Geländewagen, Leichtlastfahrzeug, Schwerlastfahrzeug, ATV, Minivan, Bus, Transitfahrzeug, Fahrrad, Roboter, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Sport-bezogene Ausrüstung, Boot, Flugzeug und Zug. Die Vorrichtung 11 kann eine nicht-mobile Plattform sein, wie beispielsweise eine medizinische Vorrichtung oder Baumaschinen. Vorrichtung 11 kann verschiedene Formen annehmen und mehrere und/oder alternative Komponenten und Einrichtungen umfassen.
• Bezugnehmend auf 1 beinhaltet der Elektromotor 12 einen Stator 14 und einen Rotor 16. Die elektrische Maschine 12 kann Induktionsmaschinen, Synchronmaschinen, Permanentmagnetmaschinen und Stangenwickelmaschinen beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. In dem in 1 dargestellten Beispiel beinhaltet der Rotor 16 einen ersten Permanentmagneten 18 und einen zweiten Permanentmagneten 20 mit wechselnder Polarität um den Außenumfang eines Rotorkerns 22. Der Rotor 16 kann so viele Permanentmagneten beinhalten, wie von der Anwendung gefordert; zur Vereinfachung sind nur zwei dargestellt. Der Rotor 16 ist bei einer Rotordrehzahl im Stator 14 drehbar. Während die Ausführungsform in 1 einen dreiphasigen Motor mit einem Polpaar (also mit zwei Polen) darstellt, versteht sich, dass die Anzahl an Phasen oder Polpaaren unterschiedlich sein kann.
• Bezugnehmend auf 1 beinhaltet der Stator 14 einen Statorkern 24, der zylindrisch mit einem hohlen Innenraum geformt sein kann. Der Statorkern 24 kann eine Vielzahl von nach innen ragenden Statorzähnen 26A-F beinhalten, die durch Lücken oder Schlitze 28 voneinander getrennt sind. In der in 1 dargestellten Ausführungsform können die Statorwicklungen 30 funktionsfähig mit dem Statorkern 24 verbunden sein, wie beispielsweise das Wickeln um die Statorzähne 26A-F. Der Stator 14 ist konfiguriert, um einen elektrischen Strom in den Statorwicklungen 30 fließen zu lassen und ein rotierendes Magnetfeld im Stator 14 zu erzeugen.
• Unter Bezugnahme auf 1 können die Statorwicklungen 30 drei Sätze von Wicklungen beinhalten; einen Satz für jede von drei Phasen (die erste Phase durch die Statorwicklungen 30A und 30D, die zweite Phase durch die Statorwicklungen 30B und 30E und die dritte Phase durch die Statorwicklungen 30C und 30F). Alternativ können Schleifringe oder Bürsten (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Bezugnehmend auf 1 wird eine verschobene (q) magnetische Achse 32 und eine direkte (d) magnetische Achse 34 dargestellt. Die ersten und zweiten Dauermagnete 18, 20 erzeugen ein Magnetfeld und einen magnetischen Fluss. Unter Bezugnahme auf 1 werden die magnetischen Flusslinien des ersten und zweiten Permanentmagneten 18, 20 ausgerichtet, wenn ein Rotorwinkel 36 Null ist. Während ein exemplarischer Elektromotor 12 dargestellt wird, sollen die in FIGS. gezeigten Komponenten keinerlei Einschränkung darstellen. Tatsächlich können zusätzliche oder alternative Komponenten und/oder Ausführungen verwendet werden.
• Bezugnehmend auf 1 beinhaltet die Anordnung 10 eine Steuerung 40 in Verbindung (z. B. in elektronischer Verbindung) mit der elektrischen Maschine 12. Bezugnehmend auf 1 beinhaltet die Steuerung 40 mindestens einen Prozessor 42 und mindestens einen Speicher 44 (oder ein nichtflüchtiges, physisches, computerlesbares Speichermedium), auf dem die in 2 dargestellten und nachfolgend beschriebenen Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 100 gespeichert sind. Der Speicher 44 kann von der Steuerung ausführbare Anweisungssätze speichern, und der Prozessor 42 kann den auf dem Speicher 44 gespeicherten und von der Steuerung ausführbaren Anweisungssatz ausführen. Wie im Folgenden beschrieben, erkennt und isoliert das Verfahren 100 betrachtete Fehler mit einem modellbasierten Ansatz. Dieser Ansatz verwendet mehrere Restfaktoren, sodass jeder Restfaktor eine eindeutige Fehlersignatur aufweist, um die betrachteten Fehler zu erkennen und zu isolieren.
• Die Steuerung 40 von 1 ist speziell zur Ausführung der Blöcke des Verfahrens 100 (unten genauer in Bezug auf 2 erläutert) programmiert und kann Eingaben verschiedener Sensoren empfangen. Unter Bezugnahme auf 1 kann die Anordnung 10 einen ersten Stromsensor 46, einen zweiten Stromsensor 48, einen dritten Stromsensor 50 beinhalten, der jeweils in der Lage ist, einen elektrischen Strom der ersten Phase, der zweiten Phase und der dritten Phase zu messen und ein entsprechendes Signal an die Steuerung 40 zu senden. Die Anordnung 10 kann einen Resolver 52 beinhalten, der die Rotorposition 16 misst und ein Rotorpositionssignal erzeugt. Zusätzlich kann die Steuerung 40 so programmiert werden, dass sie die entsprechenden physikalischen Faktoren durch das Ändern oder jedes andere Schätzverfahren ermittelt, die Fachleuten zu Verfügung steht. Bezugnehmend auf 1 kann ein Batterie-Pack 54 funktionsfähig mit der elektrischen Maschine 12 als Quelle für die Zwischenkreisspannung verbunden werden. Ein Impulsbreitenmodulator(PWM)-Wechselrichter 56 kann mit der Steuerung 40 und dem Batterie-Pack 54 betriebsfähig verbunden und konfiguriert sein, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
• Die Steuerung 40 ist zum Empfangen eines Drehmomentbefehls (T) programmiert oder konfiguriert. Der Drehmomentbefehl (7) kann von der Steuerung 40 als Reaktion auf eine Bedienereingabe oder einen von der Steuerung 40 überwachten automatisch gelieferten Eingabezustand empfangen werden. Wenn die Vorrichtung 11 ein Fahrzeug ist, kann die Steuerung 40 den Drehmomentbefehl (7) anhand von Eingabesignalen von einem Fahrzeugführer durch ein Gaspedal 58 und ein Bremspedal 60 ermitteln, wie in 1 dargestellt. Bezugnehmend auf 1 kann die Steuerung 40 funktionsfähig mit mindestens einem Rad 62, einem Raddrehzahlsensor 64 und einem Getriebe 66 verbunden sein oder mit diesem in Verbindung stehen, gekennzeichnet durch eine Getriebeübersetzung (η).
• Weiterhin bezugnehmend auf 2 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens 100 dargestellt, das auf der in 1 dargestellten Steuerung 40 gespeichert und ausgeführt werden kann. Das Verfahren 100 muss nicht in der bestimmten, hierin genannten Reihenfolge angewendet werden. Ferner versteht sich, dass einige Blöcke entfernt werden können. In Block 110 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um eine Vielzahl von Eingangsfaktoren zu erhalten, einschließlich des Drehmomentbefehls (7), der Rotorposition (θ) und der Anzahl der Polpaare (ρ) in der elektrischen Maschine 12. Bezugnehmend auf 1 kann die Steuerung 40 konfiguriert werden, um eine Raddrehzahlmessung (ω) des mindestens einen Rades 62 zu erhalten, die auf dem Raddrehzahlsensor 64 basieren kann. Ebenfalls in Block 110 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um eine gewünschte Spannung (ν*) basierend zumindest teilweise auf dem Drehmomentbefehl (T) zu bestimmen. Die gewünschte Spannung (ν*) ist charakteristisch für eine bestimmte Maschine, da das von einer elektrischen Maschine 12 erzeugte Drehmoment eine Funktion des durch die Wicklungen fließenden Stroms ist, der durch das Anlegen einer Spannung erzeugt wird. Die gewünschte Spannung (ν*) kann aus einer Nachschlagetabelle oder einem Datenspeicher bezogen werden, der auf den Eigenschaften der vorliegenden elektrischen Maschine 12 basiert.
• In Block 120 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um die jeweiligen gemessenen Ströme in entsprechende Kombinationen von zweien zu gruppieren, sodass jeder der jeweiligen gemessenen Ströme in einem entsprechenden Paar mit einem anderen der jeweiligen gemessenen Ströme vorliegt.Im dargestellten Beispiel beinhalten die jeweiligen gemessenen Ströme einen ersten gemessenen Strom (i_A), einen zweiten gemessenen Strom (i_B) und einen dritten gemessenen Strom ()i_C), wobei die erste Phase, die zweite Phase und die dritte Phase gemessen werden. Sie sind in die folgenden drei Kombinationen gruppiert:
  (i_A and i_B), (i_B and i_C), und (i_A and i_C).
• Alternativ können die jeweiligen gemessenen Ströme fünf Phasen beinhalten, die von den ersten bis fünf gemessenen Strömen (i_A, i_B, i_C, i_D, i_E) gemessen werden. In Block 130 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um die jeweiligen Restfaktoren (R_i) für die jeweiligen in Block 120 erhaltenen Kombinationen zu berechnen. In dem veranschaulichten Beispiel sind die jeweiligen Restfaktoren ein erster Restfaktor (R₁ ), ein zweiter Restfaktor (R₂ ) und ein dritter Restfaktor (R₃ ). Block 130 beinhaltet die nachfolgend beschriebenen Unterblöcke 132, 134 und 136.
• Pro Block 132 wird für die jeweilige Kombination ein geschätzter Strom (in) in einem dq Bezugsrahmen über eine Transformationsmatrix zwischen Variablen im stationären dreiphasigen Variablenbezugsrahmen (f_abc) und denen im Rotorbezugsrahmen (f_dq) erhalten. Der geschätzte Strom (i_n) versteht sich als ein Vektor mit Komponenten (i_d, i_q). Die Transformationsmatrix basiert auf der Rotorposition (θ).
• Für den ersten Restfaktor (R₁ ) pro Block 132A wird ein erster geschätzter Strom (i₁ ) in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition (θ), dem ersten gemessenen Strom (i_A) und dem zweiten gemessenen Strom (i_B) über eine Transformationsmatrix M1 erhalten. $$i_I=\left(i_{dI},i_{qI}\right)=\text{M1}\ast \left[\begin{array}{c}{\text{i}}_{\text{A}}\\ i_{\text{B}}\end{array}\right]$$

  

  $$TransformationsmatrixM1=-\sqrt{2}\ast \left[\begin{array}{cc}cos\left(\theta -2\pi /3\right)& cos\theta \\ sin\left(\theta -2\pi /3\right)& sin\theta \\ & \end{array}\right]$$

  
• Für den zweiten Restfaktor (R₂ ) pro Block 132B wird ein zweiter geschätzter Strom (i₂ ) in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition (θ), dem zweiten gemessenen Strom (i_B) und dem dritten gemessenen Strom (i_C) über eine Transformationsmatrix M2 erhalten. $$i_2=\left(i_{d2},i_{q2}\right)=\text{M2}\ast \left[\begin{array}{c}{\text{i}}_{\text{B}}\\ i_{\text{C}}\end{array}\right]$$

  

  $$\text{Transformationsmatrix M}2=-\sqrt{2}\ast \left[\begin{array}{cc}cos\left(\theta +2\pi /3\right)& -cos\left(\theta -2\pi /3\right)\\ sin\left(\theta +2\pi /3\right)& -sin\left(\theta -2\pi /3\right)\\ & \end{array}\right]$$

  
• Für den dritten Restfaktor (R₃ ) pro Block 132C wird ein dritter geschätzter Strom (i₃ ) in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition (θ), dem dritten gemessenen Strom (i_C) und dem ersten gemessenen Strom (i_A) über eine Transformationsmatrix M3 erhalten. $$i_3=\left(i_{d3},i_{q3}\right)=\text{M3}\ast \left[\begin{array}{c}{\text{i}}_{\text{A}}\\ i_{\text{C}}\end{array}\right]$$

  

  $$\text{Transformationsmatrix M3}=\sqrt{2}\ast \left[\begin{array}{cc}cos\left(\theta +2\pi /3\right)& -cos\theta \\ sin\left(\theta +2\pi /3\right)& -sin\theta \\ & \end{array}\right]$$

  
• Pro Block 134 wird für jede Kombination über ein Schätzmodul 45, das in die Steuerung 40 eingebettet werden kann, eine entsprechende geschätzte Spannung (V_i ) im Bezugsrahmen dq erhalten. Das Schätzmodul 45 verwendet den geschätzten Strom (in) im Bezugsrahmen dq (erhalten in Block 132). In einem Beispiel ist das Schätzmodul 45 ein Gleitmodusbeobachter. In einem anderen Beispiel ist das Schätzmodul 45 ein erweiterter Kalman-Filter. In noch einem weiteren Beispiel ist das Schätzmodul 45 ein Luenberger-Beobachter. Zusätzlich kann das Schätzmodul 45 Paritätsgleichungen verwenden, um die jeweilige geschätzte Spannung (V_i) zu erhalten. Das Schätzmodul 45 kann mit den folgenden Beziehungen konfiguriert oder eingerichtet werden: $$\frac{d{\widehat{i}}_q}{dt}=\frac{1}{L_q}\left({\eta }_q-R_s{\widehat{i}}_q-L_{d}p{\omega }_m{i}_d-{\lambda }_{m}p{\omega }_m\right)$$

  

  $$\frac{d{\widehat{i}}_d}{dt}=\frac{1}{L_d}\left({\eta }_d-R_s{\widehat{i}}_d-L_{q}p{\omega }_m{\widehat{i}}_q\right)$$

  
• Hier sind i_q, i_d die wahren q und d Achsenströme, während ^i_q und i_d geschätzte q und d Achsenströme sind. Des Weiteren ist R_S der Statorwiderstand, L_q, L_d sind die q und d Achseninduktivitäten, λ_m ist der durch die Rotormagnete entwickelte Magnetfluss (wie die ersten und zweiten Permanentmagnete 18, 20), p ist die Anzahl der Polpaare, und ω_m ist die mechanische Geschwindigkeit der elektrischen Maschine 12. Die Parameter (η_q, η_d) basieren auf vorgewählten Verstärkungsfaktoren K₁ und K₂ . $${\eta }_q=K_1\text{ sign}\left(i_q-{\widehat{i}}_q\right),{\eta }_d=K_2\text{sign}\left(i_d-{\widehat{i}}_d\right)$$

  
• Die geschätzten q und d Achsströme konvergieren zu den wahren q und d Achsströmen, wenn die Verstärkungsfaktoren K₁ und K₂ als ausreichend groß gewählt sind. Der Operator „Zeichen“ weist einen positiven Wert auf, wenn der Wert in der Klammer größer als Null ist, und einen negativen Wert, wenn der Wert in der Klammer kleiner als Null ist. Die durchschnittlichen Parameter (η_q, η_d) konvergieren zu den Istwerten der q und d Achsenspannungen (V_q, V_d), d. h. die jeweilige geschätzte Spannung (V_i). Die jeweilige geschätzte Spannung (V_i) kann dann durch Anwenden eines Filters erster Ordnung mit einer Zeitkonstante τ extrahiert werden, wie nachstehend gezeigt: $${\eta }_q=\left(\tau \ast \frac{d{V}_q}{dt}+V_q\right)\text{ und }{\eta }_d=\left(\tau \ast \frac{d{V}_d}{dt}+V_d\right)$$

  
• Pro Blöcke 134A, 134B und 134C kann die erste geschätzte Spannung (V₁ ), die zweite geschätzte Spannung (V₂ ) und die dritte geschätzte Spannung (V₃ ) im Bezugsrahmen dq aus dem ersten geschätzten Strom (i₁ ), dem zweiten geschätzten Strom (i₂ ) und dem dritten geschätzten Strom (i₃ ) jeweils über das vorstehend erläuterte Schätzmodul 45 erhalten werden. Der erste geschätzte Strom (i₁ ), der zweite geschätzte Strom (i₂ ) und der dritte geschätzte Strom (i₃ ) stellen jeweils eine Vektorstrommessung in einem Bezugsrahmen dq dar, d. h. i₁ = (i_d1, i_q1), i₂ = (i_d2, i_q2) und . i₃ = (i_d3, i_q3).
• Pro Block 136 werden die jeweiligen Restfaktoren (R_i) durch Subtraktion der jeweiligen geschätzten Spannung (V_i) (erhalten in Block 134) von der gewünschten Spannung (ν*) (erhalten in Block 110 und zumindest teilweise basierend auf dem Drehmomentbefehl (T)) erhalten. Der erste Restfaktor (R₁ ) wird in Block 136A als Absolutwert der Differenz zwischen der gewünschten Spannung (ν*) und der ersten geschätzten Spannung (V₁ ) berechnet. Der zweite Restfaktor (R₂ ) wird in Block 136B als Absolutwert einer Differenz zwischen der gewünschten Spannung (ν*) und der zweiten geschätzten Spannung (V₂ ) berechnet. Der dritte Restfaktor (R₃ ) wird in Block 136C als Absolutwert einer Differenz zwischen der gewünschten Spannung (ν*) und der dritten geschätzten Spannung (V₃ ) berechnet.
• In Block 140 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um einen globalen Restfaktor (G) basierend auf den jeweiligen Restfaktoren (R_i) zu berechnen. Der globale Restfaktor (G) kann als Quadratwurzel der Quadrate der Unterschiede zwischen den jeweiligen Restfaktoren (R_i) definiert werden. Im dargestellten Beispiel ist der globale Restfaktor (G) als Quadratwurzel aus ((R₁ - R₂)² + (R₂ - R₃)² + (R₁ - R₃)²) definiert.
• In Block 150 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um einen ersten Parameter (Po) basierend auf der Vielzahl der in Block 110 erhaltenen Eingangsfaktoren zu berechnen. In einem Beispiel basiert der erste Parameter (P₀ ) auf einer Änderungsrate der Zeit (t) der Rotorposition (θ), eine Anzahl von Polpaaren (ρ) in der elektrischen Maschine 12, das Übersetzungsverhältnis (η) und die Raddrehzahlmessung (ω) und kann als Absolutwert von $\left(\frac{d\theta }{dt}-\rho \eta \omega \right).$

  

  berechnet werden
• In Block 160 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um einen bestimmten Fehlerzustand aus einer Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen zu identifizieren, als Reaktion auf mindestens drei des globalen Restfaktors (G) und die jeweiligen Restfaktoren (R_i), welche die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen überschreiten. Tabelle 1 unterhalb veranschaulicht eine Vielzahl möglicher Fehlerzustände in der oberen Reihe und verschiedene Variablen in der linken Spalte. Ein Häkchen in einer Zeile gibt an, dass die entsprechende Variable ihren jeweiligen Schwellenwert überschritten hat. TABELLE 1

  	SM	SIA	SIB	SIC	SRB	SRNB	OK
  P0						X
  R1	X	X	X		X	X
  R2	X		X	X	X	X
  R3	X	X		X	X	X
  G	X	X	X	X

• Wie in Tabelle 1 vorstehend dargestellt, wird ein Motorfehlerzustand (S_M ) diagnostiziert, wenn: (1) der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) und der globale Restfaktor (G) oberhalb deren jeweils kalibrierten Fehlerschwellenwerte liegen; und (2) der erste Parameter (P₀ ) kleiner als ein vorgegebener Parameterschwellenwert (H₀ ) ist. Ein erster aktueller Sensorfehlerzustand (S_IA ) wird diagnostiziert, wenn der globale Restfaktor (G), der erste Restfaktor (R₁ ) und der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen. Ein zweiter aktueller Sensorfehlerzustand (S_IB ) wird diagnostiziert, wenn der globale Restfaktor (G), der erste Restfaktor (R₁ ) und der zweite Restfaktor (R₂ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen. Ein dritter aktueller Sensorfehlerzustand (S_IC ) wird diagnostiziert, wenn der globale Restfaktor (G), der zweite Restfaktor (R₂ ) und der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen.
• Eine Resolvervorspannung (S_RB ) wird diagnostiziert, wenn der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegt und der erste Parameter (P₀ ) kleiner als der vorgegebene Parametersprung (H₀ ) ist. Ein Resolverfehlerzustand ohne Vorspannung (S_RB ) wird diagnostiziert, wenn der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegt und der erste Parameter (P₀ ) bei oder über einem vorbestimmten Parameterschwellenwert (H₀ ) liegt. Ein Zustand oder Status von „OK“ oder funktionsfähig wird bestimmt, wenn keiner der ersten Restfaktoren (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) ihren jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellenwert überschritten hat und der erste Parameter (P₀ ) kleiner als der vorgegebene Parameterstellwert (H₀ ) ist.
• Unter Bezugnahme nun auf 2 ist in Block 160 eine nicht-einschränkende exemplarische Sequenz zur Diagnose des jeweiligen Fehlerzustands dargestellt. Es ist zu verstehen, dass der logische Aufbau in der Steuerung 40 variiert werden kann. Die exemplarische Sequenz in Block 160 bezieht sich auf einen Satz von Bedingungen C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7, die nachfolgend aufgeführt sind:
• C1: R₁<H₁ und R₂<H₂ und R₃<H₃ und G<H₄
• C2: R₁>H₁ und R₂<H₂ und R₃>H₃ und G>H₄
• C3: R₁>H₁ und R₂>H₂ und R₃<H₃ und G>H₄
• C4: R₁<H₁ und R₂>H₂ und R₃>H₃ und G>H₄
• C5: R₁>H₁ und R₂>H₂ und R₃>H₃ und G>H₄
• C6: R₁>H₁ und R₂>H₂ und R₃>H₃ und G<H₄
• C7 (gleich C6): R₁>H₁ und R₂>H₂ und R₃>H₃ und G<H₄
Der Satz von Bedingungen C1, C2, C3, C4, C5, C6 und C7 beinhaltet eine Bestimmung, ob der erste Restfaktor (R₁ ), der zweite Restfaktor (R₂ ), der dritte Restfaktor (R₃ ) und der globale Restfaktor (G) auf und über oder unter ihren jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen, die zuvor als (H₁ , H₂ , H₃ , H₄ ) gekennzeichnet wurden.
• In Block 161 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um zu bestimmen, ob der erste Parameter (P₀ ) größer oder gleich einem vorbestimmten Parameterschwellenwert (H₀ ) ist. Wenn nicht, fährt das Verfahren 100 mit Block 162 fort, wobei bestimmt wird, ob der Satz von Bedingungen C1 wahr ist. Wenn der Satz von Bedingungen C1 wahr ist, wird in Block 163 ein Status von „OK“ oder intakt bestimmt (und pro Block 180 kodiert, der nachfolgend beschrieben wird). Wenn der Satz von Bedingungen C1 nicht wahr ist, fährt das Verfahren 100 mit Block 164 fort, um zu bestimmen, ob der Satz von Bedingungen C2 wahr ist. Wenn ja, wird in Block 165 ein erster aktueller Sensorfehlerzustand (S_IA ) diagnostiziert. Wenn nicht, fährt das Verfahren 100 mit Block 166 fort, um zu bestimmen, ob der Satz von Bedingungen C3 wahr ist.
• Wenn der Satz von Bedingungen C3 wahr ist, wird in Block 167 ein zweiter Fehlerzustand des Stromsensors (S_IB ) diagnostiziert. Wenn nicht, fährt das Verfahren 100 mit Block 168 fort, um zu bestimmen, ob der Satz von Bedingungen C4 wahr ist. Wenn der Satz von Bedingungen C4 wahr ist, wird in Block 169 ein dritter Fehlerzustand des Stromsensors (S_IC ) diagnostiziert. Wenn nicht, fährt das Verfahren 100 mit Block 170 fort, um zu bestimmen, ob der Satz von Bedingungen C5 wahr ist. Wenn der Satz von Bedingungen C5 wahr ist, wird in Block 171 ein Motorfehlerzustand (S_M ) diagnostiziert. Wenn nicht, fährt das Verfahren 100 mit Block 172 fort, um zu bestimmen, ob der Satz von Bedingungen C6 wahr ist. Wenn der Satz von Bedingungen C6 wahr ist, wird in Block 173 ein Resolver-Vorspannungszustand (S_RB ) diagnostiziert. Ist dies nicht der Fall, wird in Block 174 ein „nicht schlüssiger“ Diagnosecode („INC“ in 2) diagnostiziert.
• In Block 161 wird die Steuerung 40 konfiguriert, um zu bestimmen, ob der erste Parameter (P₀ ) größer oder gleich einem vorbestimmten Parameterschwellenwert (H₀ ) ist. Wenn dies wahr ist, fährt das Verfahren 100 mit Block 175 fort, um zu bestimmen, ob der Satz von Bedingungen C7 wahr ist. Wenn der Satz von Bedingungen C7 wahr ist, wird in Block 176 ein Resolver-Nicht-Vorspannungszustand (S_RNB ) diagnostiziert. Ist dies nicht der Fall, wird in Block 174 ein „nicht schlüssiger“ Diagnosecode („INC“ in 2) diagnostiziert.
• In Block 180 von 2 ist die Steuerung 40 konfiguriert, um eine Steuerungsaktion in Bezug auf die elektrische Maschine 12 auszuführen, einschließlich der Aufzeichnung eines Diagnosecodes, der den jeweiligen Fehlerzustand diagnostiziert. Der Diagnosecode, der Teil eines Diagnoseberichts sein kann, kann drahtlos über eine WIFI-Verbindung an eine entfernte Vorrichtung, wie beispielsweise den entfernten Server 70 in 1, gesendet werden. Andere Verfahren können eingesetzt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, ein drahtgebundenes Servicewerkzeug, das in der Vorrichtung 11 angeschlossen ist. Das Verfahren 100 dient einer Prognosefunktion, sodass nach dem Bestimmen eines Fehlerzustands ein Bediener über den aktuellen Betriebszustand der Anordnung 10 mit Spezifität informiert wird. In einem Beispiel ist die Vorrichtung 11 ein autonomes Fahrzeug und der entfernte Server 70 ist zum Verwalten seines Betriebs konfiguriert. Die Steuerung 40 kann konfiguriert werden, um eine Meldung an den entfernten Server 70 zu senden, dass eine manuelle Überprüfung der Vorrichtung 11 empfohlen wird. Die Steuerung 40 kann konfiguriert werden, um eine alternative Betriebsart für die Vorrichtung 11 einzuleiten, wie beispielsweise einen „Notbetriebsmodus.“ Ein weiterer technischer Vorteil des Verfahrens 100 besteht darin, dass durch die Möglichkeit der Isolierung der genauen Fehlerlokalisierung unnötige Reparaturkosten vermieden werden können, wie beispielsweise der Austausch eines bestimmten Sensors anstelle des Austauschs der gesamten Motoranordnung.
• Die Steuerung 40 kann programmiert werden, um die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen (H₁ , H₂ , H₃ , H₄ ) und den vorgegebenen Parameterschwellenwert (H₀ ) über eine Reihe von Verfahren zu erhalten, die für Fachleute der Technik verfügbar sind. Die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen (H₁ , H₂ , H₃ , H₄ ) und den vorgegebenen Parameterschwellenwert (H₀ ) können physikalische Werte oder prozentuale Abweichungen von einem Festwert sein und werden basierend auf der vorliegenden Anwendung ausgewählt. So kann beispielsweise der vorgegebene Parameterschwellenwert (H₀ ) über Design-Of-Experiment (DOE), statistische oder Optimierungsverfahren oder einen modellbasierten Kalibrierungsprozess erreicht werden. Die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen (H₁ , H₂ , H₃ , H₄ ) können über einen Versuchsaufbau in einem Labor ermittelt und in einer Nachschlagetabelle, einem Datenspeicher oder einem anderen Datenspeicher gespeichert werden, der den Fachleuten zur Verfügung steht. Als nicht-einschränkende Beispiele können der vorgegebene Parameterschwellenwert (H₀ ) und der vierte Schwellenwert (H₄ ) zwischen einem Bereich von 0,5 % und 1 % liegen. Der zweite Schwellenwert (H₂ ), der dritte Schwellenwert (H₃ ) und der erste Schwellenwert (H₁ ) können in einem Bereich zwischen 2 % und 5 % liegen.
• Das Verfahren 100 (und die Steuerung 40, die das Verfahren 100 ausführt) verbessern die Funktion der Vorrichtung 11, indem sie eine Vorgehensweise für die Anordnung 10 bestimmt und die Steuerung eines komplexen Systems mit einer minimalen Fehlerquote ermöglicht. Daher sind das Verfahren 100 (und die Steuerung 40, die das Verfahren 100 ausführt) nicht nur abstrakte Ideen, sondern untrennbar mit der Funktionsweise der Anordnung 10 und der (physikalischen) Ausgabe der elektrischen Maschine 12 verbunden. Um derartige Fehler zu diagnostizieren und aus einer Vielzahl möglicher Fehlerzustände zu isolieren, kann die Steuerung 40 programmiert werden, um das Verfahren 100 während des Betriebs der elektrischen Maschine 12 als Open-Loop-Betrieb kontinuierlich auszuführen. Ein technischer Vorteil des vorliegenden Verfahrens 100 (und der Steuerung 40, die das Verfahren 100 ausführt) besteht darin, dass keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind, da Sensordaten von zuvor installierten Sensoren für Strom- und Positionsmessungen verwendet werden können.
• Die Steuerung 40 von 1 kann ein integraler Bestandteil von bzw. ein separates Modul sein, das mit anderen Steuerungen der Vorrichtung 11 funktionsfähig verbunden ist. Die Steuerung 40 beinhaltet ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet), einschließlich nicht-flüchtigen (z. B. konkreten) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden könnten (z. B. durch den Prozessor eines Computers). Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Platten und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von computerlesbaren Medien beinhalten beispielsweise eine Floppy Disk, eine flexible Diskette, Festplatte, Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, andere optische Medien, Lochkarten, Lochstreifen, andere physische Medien mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
• Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datendepots oder andere hierin beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, zum Zugreifen und zum Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in einem Computergerät beinhaltet sein, das ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der vorstehend aufgeführten, einsetzt und auf das über ein Netzwerk in einer oder mehreren der Vielzahl von Arten zugegriffen werden kann. Ein Dateisystem kann durch ein Computerbetriebssystem zugänglich sein und Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren, wie beispielsweise die vorstehend aufgeführte PL/SQL-Sprache, einsetzen.
• Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der Offenbarung in den angehängten Ansprüchen. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche.

Claims (10)

1. Elektromotoranordnung, umfassend: eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator; eine Vielzahl von Stromsensoren, die mit der elektrischen Maschine in Verbindung stehen und konfiguriert sind, um entsprechende gemessene Ströme in den jeweiligen Phasen der elektrischen Maschine auszugeben; einen Positionssensor, der konfiguriert ist, um eine Rotorposition des Elektromotors auszugeben; eine Steuerung in Verbindung mit der elektrischen Maschine, die einen Prozessor und einen physischen, nicht-flüchtigen Speicher aufweist, auf dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Isolieren eines bestimmten Fehlerzustands von einer Vielzahl möglicher Fehlerzustände aufgezeichnet sind, Ausführen der Anweisungen durch den Prozessor, wodurch die Steuerung zu Folgendem veranlasst wird: Gruppieren der jeweiligen gemessenen Ströme in entsprechende Kombinationen von zweien, sodass jeder der jeweiligen gemessenen Ströme in einem entsprechenden Paar mit einem anderen der jeweiligen gemessenen Ströme vorliegt; Berechnen der jeweiligen Restfaktoren (R_i) für die jeweiligen Kombinationen basierend teilweise auf der Rotorposition und den jeweiligen gemessenen Strömen; Berechnen eines globalen Restfaktors (G) basierend auf den jeweiligen Restfaktoren (R_i); als Reaktion auf mindestens drei des globalen Restfaktors (G) und der jeweiligen Restfaktoren (R_i), welche die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen überschreiten, Identifizieren des jeweiligen Fehlerzustands aus der Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen; und Ausführen einer Steuerungsaktion in Bezug auf die elektrische Maschine, einschließlich der Aufzeichnung eines Diagnosecodes, der den jeweiligen Fehlerzustand angibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, worin das Berechnen der jeweiligen Restfaktoren (R_i) für die jeweiligen Kombinationen Folgendes beinhaltet: Berechnen der jeweiligen geschätzten Spannung (V_i) für die jeweiligen Kombinationen basierend teilweise auf der Rotorposition und den jeweiligen gemessenen Strömen; und Erhalten der jeweiligen Restfaktoren (R_i) durch Subtrahieren der jeweiligen geschätzten Spannung (V_i) von einer gewünschten Spannung (ν*).
3. Anordnung nach Anspruch 1, worin: worin die jeweiligen Restfaktoren einen ersten Restfaktor (R₁), einen zweiten Restfaktor (R₂) und einen dritten Restfaktor (R₃) beinhaltet; die jeweiligen gemessenen Ströme einen ersten gemessenen Strom (i_A), einen zweiten gemessenen Strom (i_B) und einen dritten gemessenen Strom (i_C) beinhalten; die Steuerung konfiguriert ist, um einen ersten Parameter (Po) basierend auf einer Vielzahl von Eingangsfaktoren zu berechnen; und worin der globale Restfaktor (G) definiert ist als eine Quadratwurzel von ((R₁ - R₂)² + (R₂ - R₃)² + (R₁ - R₃)²).
4. Anordnung nach Anspruch 3, worin das Identifizieren des jeweiligen Fehlerzustands aus der Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen Folgendes beinhaltet: das Diagnostizieren eines Motorfehlerzustands, wenn: der erste Restfaktor (R₁), der zweite Restfaktor (R₂), der dritte Restfaktor (R₃) und der globale Restfaktor (G) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen; und der erste Parameter (P₀) kleiner als ein vorgegebener Parameterschwellenwert (H₀) ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3, worin das Identifizieren des jeweiligen Fehlerzustands aus einer Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen Folgendes beinhaltet: Diagnostizieren eines ersten Stromsensorfehlerzustands, wenn der globale Restfaktor (G), der erste Restfaktor (R₁) und der dritte Restfaktor (R₃) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen; Diagnostizieren eines zweiten Stromsensorfehlerzustands, wenn der globale Restfaktor (G), der erste Restfaktor (R₁) und der zweite Restfaktor (R₂) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen; und Diagnostizieren eines dritten Stromsensorfehlerzustands, wenn der globale Restfaktor (G), der zweite Restfaktor (R₂) und der dritte Restfaktor (R₃) oberhalb der jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen.
6. Anordnung nach Anspruch 3, worin das Identifizieren des jeweiligen Fehlerzustands aus einer Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen Folgendes beinhaltet: Diagnostizieren eines Resolver-Vorspannungsfehlerzustands, wenn der erste Restfaktor (R₁), der zweite Restfaktor (R₂), der dritte Restfaktor (R₃) über den jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen liegen und der erste Parameter (Po) kleiner als ein vorgegebener Parameterschwellenwert (H₀) ist; und Diagnostizieren eines Resolver-Fehlerzustands ohne Vorspannung, wenn der erste Restfaktor (R₁), der zweite Restfaktor (R₂), der dritte Restfaktor (R₃) und der erste Parameter (P₀) bei oder über dem vorgegebenen Parameterschwellenwert (H₀) liegen.
7. Anordnung nach Anspruch 3, worin das Erhalten des ersten Restfaktors (R₁) Folgendes beinhaltet: Erhalten eines ersten geschätzten Stroms in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition, dem ersten gemessenen Strom (i_A) und dem zweiten gemessenen Strom (i_B); Erhalten einer ersten geschätzten Spannung im dq Bezugsrahmen, basierend teilweise auf dem ersten geschätzten Strom; und Berechnen des ersten Restfaktors (R₁) als Absolutwert einer Differenz zwischen einer gewünschten Spannung und der ersten geschätzten Spannung.
8. Anordnung nach Anspruch 3, worin das Erhalten des zweiten Restfaktors (R₂) Folgendes beinhaltet: Erhalten eines zweiten geschätzten Stroms in einem dq Bezugsrahmen basierend auf der Rotorposition, dem zweiten gemessenen Strom (i_B) und dem dritten gemessenen Strom (i_C); Erhalten einer zweiten geschätzten Spannung im dq Bezugsrahmen, basierend teilweise auf dem zweiten geschätzten Strom; und Berechnen des zweiten Restfaktors (R₂) als Absolutwert einer Differenz zwischen einer gewünschten Spannung (ν*) und der zweiten geschätzten Spannung.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, des Weiteren Folgendes umfassend: ein Getriebe, das funktionsfähig mit der elektrischen Maschine verbunden ist und ein Übersetzungsverhältnis (η) definiert; mindestens ein Rad, das funktionsfähig mit der elektrischen Maschine verbunden ist und eine Raddrehzahlmessung (ω) aufweist; und der erste Parameter (P₀) auf einer Änderungsrate der Zeit (t) der Rotorposition (θ), einer Anzahl von Polpaaren (ρ) in der elektrischen Maschine, das Übersetzungsverhältnis (η) und die Raddrehzahlmessung (ω) basiert, wobei der erste Parameter (Po) als Absolutwert berechnet wird von $\left(\frac{d\theta }{dt}-\rho \eta \omega \right).$

   
10. Verfahren zum Isolieren eines bestimmten Fehlerzustands aus einer Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen in einer Elektromotoranordnung, wobei die Anordnung eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, eine Vielzahl von Stromsensoren, die konfiguriert sind, um jeweilige gemessene Ströme in jeweiligen Phasen der elektrischen Maschine auszugeben, einen Positionssensor, der konfiguriert ist, um eine Rotorposition der elektrischen Maschine auszugeben, eine Steuerung mit einem Prozessor und einem physischen, nicht-flüchtigen Speicher, auf dem Anweisungen aufgezeichnet werden, aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen und Gruppieren der jeweiligen gemessenen Ströme in entsprechende Kombinationen von zweien, sodass jeder der jeweiligen gemessenen Ströme in einem entsprechenden Paar mit einem anderen der jeweiligen gemessenen Ströme vorliegt, über die Steuerung; Berechnen der jeweiligen Restfaktoren (R_i) für die jeweiligen Kombinationen basierend teilweise auf der Rotorposition und den jeweiligen gemessenen Strömen über die Steuerung; Berechnen eines globalen Restfaktors (G) basierend auf den jeweiligen Restfaktoren (R_i) über die Steuerung; als Reaktion auf mindestens drei des globalen Restfaktors (G) und der jeweiligen Restfaktoren (R_i), welche die jeweiligen kalibrierten Fehlerschwellen überschreiten, Identifizieren des jeweiligen Fehlerzustands aus der Vielzahl von möglichen Fehlerzuständen über die Steuerung; und Ausführen einer Steuerungsaktion in Bezug auf die elektrische Maschine, einschließlich der Aufzeichnung eines Diagnosecodes, der den jeweiligen Fehlerzustand angibt.

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