DE102019206712A1

DE102019206712A1 - Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019206712A1
Application number: DE102019206712.3A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Zimantovski; Notker Amann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug, welche elektrische Maschine wenigstens eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position und/oder einer Bewegung der elektrischen Maschine aufweist, welche Erfassungsvorrichtung zwei Signalgeber aufweist, die zwei um 90° phasenverschobene Signale erzeugen, wobei das Auftreten eines Wechselzustands erfasst wird, in welchem wenigstens drei Signalflanken eines Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitliche Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug, welche elektrische Maschine wenigstens eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position und/oder einer Bewegung der elektrischen Maschine aufweist, welche Erfassungsvorrichtung zwei Signalgeber aufweist, die zwei um 90° phasenverschobene Signale erzeugen.
Elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge und Verfahren zum Betreiben derselben sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Stellantriebe für die Bewegung einer Komponente des Kraftfahrzeugs in eine bestimmte Position verwendet, die üblicherweise Sensoren, beispielsweise Inkrementalsensoren, mit je einer Spur (eine sogenannte A- und B-Spur) aufweisen. Entsprechend kann die aktuelle Position und die aktuelle Drehzahl der elektrischen Maschine erfasst werden. In Abhängigkeit der erfassten Position bzw. Drehzahl ist es möglich, beispielsweise mittels eines Stromreglers die elektrische Maschine anzusteuern, insbesondere ein Drehmoment einzustellen, um eine Positionsregelung durchzuführen.
Mit anderen Worten kann die elektrische Maschine dazu verwendet werden, eine Position zu regeln, d.h. eine bestimmte Endposition anzufahren. In Abhängigkeit der Signale des Signalgebers kann es dabei zu einem sogenannten „Togglen“ um einen bestimmten Positionswert kommen, d.h., dass der angestrebte Positionswert nicht exakt eingestellt wird, sondern stets zwischen zwei Positionen gewechselt wird, die nahe an der Sollposition liegen. Dabei ist eine der beiden Positionen unterhalb und eine der beiden Positionen oberhalb des angestrebten Sollwerts. Nachteiligerweise ist dieses Umschalten bzw. Springen zwischen den beiden Positionen, die um eine Sollposition verteilt liegen, also das Vorliegen eines Wechselzustands, akustisch auffällig und verbraucht ferner unnötigerweise Energie.
Des Weiteren ist problematisch, dass sich ein ähnlicher Verlauf der Signale der beiden Signalgeber ergibt, wenn einer der beiden Signalgeber einen Defekt aufweist. In einem solchen Defektfall gibt beispielsweise ein Drehsignalgeber stetig eine logische 1 oder eine logische 0 aus, was auch als „stuck-at“-Fehler bekannt ist. Somit kann das Vorliegen eines Wechselzustands, bei dem eine Bewegung um eine Sollposition herum erfolgt, fälschlicherweise als Defekt eines der Sensoren identifiziert werden. Dies würde im schlimmsten Fall dazu führen, dass ein intakter Signalgeber als defekt erfasst bzw. eingestuft wird und somit beispielsweise die elektrische Maschine unnötig abgeschaltet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine anzugeben, insbesondere ein Verfahren bei dem eine verbesserte Erfassung von Betriebszuständen möglich ist.
Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Auftreten eines Wechselzustands erfasst wird, in welchem wenigstens drei Signalflanken eines Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitliche Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst werden. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, dass der Wechselzustand, also das Vorliegen eines Zustands, in dem eine Position mittels der elektrischen Maschine bei (scheinbarem) Richtungswechsel mehrfach geändert wird, durch das Auftreten von wenigstens drei Signalflanken eines Signals einer der beiden Signalgeber erfasst wird. Mit anderen Worten werden während des Betriebs der elektrischen Maschine Signale des ersten und des zweiten Signalgebers erfasst, welche Signalgeber, wie zuvor beschrieben, um 90° zueinander phasenverschobene Signale erzeugen.
Werden drei Signalflanken eines Signals eines der beiden Signalgeber erfasst, wobei keine Signalflanke eines von dem anderen Signalgeber erzeugten Signals erfasst wird, wird der vorliegende Zustand als Wechselzustand bezeichnet bzw. wird dadurch ein solcher potentieller Wechselzustand erfasst. Somit kann erfasst werden, ob ein Wechselzustand auftritt, der zu einem unerwünschten Wechseln zweier Positionen mit den zuvor beschriebenen Nachteilen führen kann. Ein Ausbleiben eines Signals, das von dem jeweils anderen Signalgeber erzeugt wird, bei gleichzeitiger Erfassung von drei aufeinanderfolgenden Signalflanken desselben Signals des ersten Signalgebers, also drei Signalflanken derselben Spur, macht somit eine zuverlässige Erfassung des Wechselzustands möglich bzw. Bildet zunächst die Grundlage für die Erfassung, insbesondere die Ermittlung, ob ein Wechselzustand oder ein Defekt vorliegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dahingehend weitergebildet werden, dass der Wechselzustand in Abhängigkeit einer Signalfrequenz des Signals des Signalgebers einer von mehreren Zustandsklassen zugeordnet wird. Demnach ist es möglich, anhand der Frequenz des von dem Signalgeber erzeugten Signals eine Einteilung bzw. eine Zuordnung der vorliegenden Situation zu vordefinierten Zustandsklassen vorzunehmen. Dabei kann beispielsweise eine erste Zustandsklasse Zustände betreffen, in denen die Signalfrequenz eine physikalisch mögliche Frequenz in Bezug auf die elektrische Maschine übersteigt. Ein Wechselzustand, der der ersten Zustandsklasse zugeordnet wird, muss somit einen Messfehler beinhalten bzw. Betrifft das zugehörige Signal einen Messfehler, da eine Bewegung der elektrischen Maschine mit einer derartigen Frequenz physikalisch nicht möglich wäre, beispielsweise da die maximal von der elektrischen Maschine bereitstellbare Drehzahl die Erzeugung einer solchen Frequenz nicht erlaubt. Bei der Erfassung eines derartigen Zustands kann somit von einem Messfehler ausgegangen werden.
Eine zweite Zustandsklasse kann beispielsweise eine vergleichsweise schnelle Schwingung betreffen, die nicht in einem Bereich liegt, die durch einen Regelvorgang der elektrischen Maschine eingestellt bzw. Beeinflusst worden ist. Mit anderen Worten übersteigt die Frequenz der Schwingung bzw. des Signals eine mittels eines Regelvorgangs erzeugbaren Signalfrequenz. Die zweite Zustandsklasse betrifft somit ebenfalls einen Fehlerfall, der nicht von einem Pendeln bzw. Schwingen um eine Sollposition herrühren kann.
Eine dritte Zustandsklasse betrifft einen möglichen Wechselzustand, in dem ein Wechseln um eine Sollposition, d.h. ein Pendeln einer Positionsregelung um eine Sollposition vorliegt. Schließlich kann eine vierte Zustandsklasse definiert werden, die ein sehr langsames Wechseln um eine Sollposition betrifft, wobei die Signalfrequenz vergleichsweise niedrig liegt. Insbesondere kann die Signalfrequenz in einem Bereich liegen, die von einer stehenden elektrischen Maschine nicht zu unterscheiden ist, somit eine Signalfrequenz unterhalb eines definierten Minimalwerts aufweist. Basierend auf der Zustandsklasse, der der Wechselzustand zugeordnet wird, kann eine entsprechende Reaktion getroffen werden. Beispielsweise können Zustandsklassen, die einem Messfehler bzw. einem Defekt zugeordnet werden, anders behandelt werden, als Zustandsklassen, die einen möglichen Wechselzustand, bei dem ein Springen bzw. Wechseln um eine Sollposition identifiziert wurde, betreffen.
Bei einem identifizierten Wechselzustand oder einem potentiellen Wechselzustand, also nach dem Erfassen von wenigstens drei Signalflanken eines ersten Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitige Erfassung einer Signalflanke eines Signals des anderen Signalgebers, kann eine Zeitdifferenz zwischen zwei gleichwertigen Signalflanken des Signals bestimmt und eine minimale Periodendauer festgelegt werden. Als gleichwertige Signalflanken des Signals werden dabei beispielsweise zwei gleichverlaufende, also zwei ansteigende bzw. abfallende Signalflanken desselben Signals, also derselben Spur, betrachtet. Dabei ist es beispielsweise möglich, die erste ansteigende Signalflanke und die dritte ansteigende Signalflanke zu betrachten. Die dadurch ermittelte Zeitdifferenz zwischen den beiden gleichwertigen Signalflanken des Signals des ersten (oder zweiten) Signalgebers entspricht der Periodendauer der Schwingung des Signals.
Die minimale Periodendauer, die festgelegt wird, entspricht beispielsweise der kleinsten Zeitdifferenz, also der kleinsten möglichen Periodendauer, die sich aus Betriebsparametern der elektrischen Maschine bestimmen lässt. Mit anderen Worten kann eine minimale Periodendauer für die elektrische Maschine definiert werden, insbesondere basierend auf einer Betriebsgröße der elektrischen Maschine. Wie zuvor beschrieben, kann dadurch bestimmt werden, ob die gemessenen Signale physikalisch möglich, also realistisch und sinnvoll sind oder ob es sich bei den gemessenen Signalen letztlich um Messfehler oder um auf einen Defekt hindeutende Signale handelt. Als Betriebsgröße der elektrischen Maschine kann jedwede entsprechende Größe verwendet werden, die einen entsprechenden Rückschluss auf eine mögliche Bewegung erlaubt, beispielsweise die Drehzahl, mit der die elektrische Maschine maximal betreibbar ist. Bei der Betriebsgröße handelt es sich somit um eine für die elektrische Maschine signifikante Größe, die beispielsweise durch die Bauart bzw. den Typ der elektrischen Maschine bedingt ist.
Folglich ist es möglich, die minimale Periodendauer basierend auf einer maximalen Drehzahl der elektrischen Maschine zu definieren. Wird die minimale Periodendauer unterschritten, liegt offensichtlich ein Messfehler vor, da die Maschine nicht oberhalb der maximalen Drehzahl betrieben werden kann und somit die minimale Periodendauer auch nicht durch eine Bewegung der elektrischen Maschine unterschritten werden kann. Wenn sonach Signalflanken des Signals mit einem Zeitabstand detektiert, der unterhalb des minimalen Zeitabstands liegt, also auf eine unterhalb einer minimalen Periodendauer liegenden Periodendauer hindeutet, kann der vorliegende Zustand einem Messfehler zugerechnet werden, da eine reale Bewegung der elektrischen Maschine nicht zu einer unterhalb der minimalen Periodendauer liegenden Periodendauer führen kann. Liegt die ermittelte Periodendauer oberhalb der minimalen Periodendauer, ist es möglich, dass eine reale Bewegung der elektrischen Maschine das entsprechende Signal erzeugt hat. Somit kann in Abhängigkeit der Zeitdifferenz, insbesondere bei Unterschreiten einer minimalen Periodendauer, der Wechselzustand einer einen Messfehler betreffenden Zustandsklasse zugeordnet werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei Überschreiten der minimalen Periodendauer eine Positionsfilterung, insbesondere mittels eines Filters erster Ordnung, durchgeführt wird, mittels der das Signal wenigstens eines Signalgebers geglättet wird. Die Positionsfilterung kann beispielsweise so gewählt werden, dass die Signalfrequenz der Schwingung so weit abgesenkt wird, dass diese mit einem Stillstand der elektrischen Maschine, beispielsweise eines Stellantriebs, gleichzusetzen wäre. Dadurch wird das stufenförmige Signal bzw. die stufenförmige Ansteuerung der elektrischen Maschine geglättet, sodass auch zwischen den einzelnen Positionen liegende „Zwischenwerte“ angenommen werden können. Demzufolge kann die Regelung verbessert werden, da ein Pendeln um eine Sollposition reduziert bzw. aufgehoben werden kann, da der Sollwert in Form der Zwischenwerte verbessert angenommen werden kann. Als Positionsfilter kann beispielsweise ein PT1 Filter verwendet werden. Die Drehzahl der elektrischen Maschine kann nach der Positionsfilterung auf 0 gesetzt werden, d.h. das Signal, das mittels der Positionsfilterung gefiltert wurde kann mit einem Stillstand der elektrischen Maschine gleichgesetzt werden.
Die Steuerung oder Regelung der elektrischen Maschine, die basierend auf dem geglätteten Signal durchgeführt werden kann, führt dazu, dass der Stromregler beeinflusst werden kann, der letztlich das Drehmoment, das von der elektrischen Maschine erzeugt wird, einstellt. Dadurch kann die „Togglebewegung“, also das Wechseln zwischen den beiden um die Sollposition liegenden Positionen, beruhigt werden, sodass sich der Wechselzustand als solcher verändert oder aufgehoben wird, da beispielsweise ein Zwischenwert angenommen wird, der dem Sollwert entspricht oder so nahe am Sollwert liegt, dass keine weitere Positionsregelung stattfindet. Übt die Positionsfilterung keinen Einfluss auf die Bewegung aus, d.h. tritt weiterhin der vermeintliche Wechselzustand auf, kann daraus abgeleitet werden, dass eine Störung der elektrischen Maschine, beispielsweise ein Wackelkontakt vorliegt. Liegt beispielsweise ein Ausfall einer der beiden Spuren bzw. eine der beiden Signalgeber vor, kann ohne das fehlende Signal des ausgefallenen Signalgebers eine Abweichung in der Position nicht ausgeglichen werden, da die elektrische Maschine keine Rückmeldung über die entsprechende ausgefallene Spur erhält. Die elektrische Maschine wird in diesem Fall kontinuierlich weiter bewegt werden, ohne dass eine Sollposition eingenommen bzw. eingeregelt werden könnte.
Nach der Positionsfilterung können weitere drei Signalflanken eines Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitige Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst werden. Mit anderen Worten wird erneut eine Erfassung des Wechselzustands vorgenommen, wobei ein Wechselzustand identifiziert werden kann bzw. erfasst werden kann, falls erneut drei Signalflanken eines Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitige Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst werden. Mit anderen Worten werden weitere drei Signalflanken derselben Spur abgewartet, ohne dass eine einzige Signalflanke der jeweils anderen Spur auftritt. Tritt in diesem Fall eine Signalflanke der anderen Spur auf, liegt eine definierte Bewegung der elektrischen Maschine vor, ohne dass ein Wechselzustand erfasst wird. In diesem Fall kann bestätigt werden, dass ein Wechselzustand vorlag, der mittels der Positionsfilterung beseitigt wurde.
Andernfalls kann erneut eine Zeitdifferenz zwischen zwei gleichwertigen Signalflanken des Signals bestimmt und eine maximale Periodendauer festgelegt werden. Beispielsweise können die sechste Signalflanke und die vierte Signalflanke zur Berechnung einer Zeitdifferenz herangezogen werden. Dieser Schritt entspricht ebenfalls der Berechnung der Periodendauer des Signals, wie zuvor beschrieben. Die maximale Periodendauer kann dabei basierend auf einer minimalen Drehzahl, insbesondere in Abhängigkeit eines einen Stillstand der elektrischen Maschine betreffenden Grenzwerts, definiert werden. Der Grenzwert kann beispielsweise in Abhängigkeit der Auflösung, die mittels der Signalgeber erreicht werden kann, definiert werden. Beispielsweise kann eine Auflösung von einem Drehwinkel von 5° erreicht werden. Ebenso ist es möglich, eine minimale Drehzahl zu definieren, unterhalb der ein Stillstand der elektrischen Maschine angenommen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass bei einem erfassten potentiellen Fehlerzustand die zuletzt ermittelten Signalflanken des Signals gelöscht und eine Ermittlung zweier weiterer gleichwertiger Signalflanken durchgeführt wird. Deutet die Berechnung der Zeitdifferenz, wie zuvor beschrieben, beispielsweise auf einen Fehler hin, ist es möglich, die zuletzt berechnete Zeitdifferenz zu verwerfen, insbesondere die zuletzt erfassten Signalflanken zu löschen. Dabei ist es möglich, die nächsten zwei Signalflanken zu erfassen und die Zeitdifferenz entsprechend zwischen den nächsten zwei Signalflanken zu bestimmen. Dadurch kann ein Messfehler ausgeschlossen werden, da beispielsweise Wackelkontakte oder durch EMV-Einwirkung erzeugte Messfehler möglicherweise in den weiteren zwei erfassten Signalflanken nicht vorliegen bzw. diese nicht beeinflussen. Wird in diesem Fall jedoch erneut eine Zeitdifferenz bestimmt, die auf einen vorliegenden Fehler hindeutet, ist es möglich einen Fehler auszugeben und beispielsweise die elektrische Maschine abzuschalten. Im Allgemeinen kann eine Vielzahl von verschiedenen Reaktionen auf verschiedene erfasste Fehlerzustände vorgenommen werden.
Daneben betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung. Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurden, vollständig auf die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung und die erfindungsgemäße elektrische Maschine übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die einzige Fig. zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Fig. zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt). Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Stellantrieb zum Stellen einer Position einer Komponente der elektrischen Maschine und/oder einer Komponente des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Die elektrische Maschine weist dazu eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position und/oder einer Bewegung der elektrischen Maschine auf. Mit anderen Worten kann die Erfassungsvorrichtung erfassen, in welcher Position die elektrische Maschine oder die zugeordnete Komponente momentan steht bzw. ob eine Sollposition erreicht ist. Die Erfassungsvorrichtung weist dazu zwei Signalgeber auf, die dazu ausgebildet sind, zwei um 90° phasenverschobene Signale zu erzeugen. Die beiden Signalgeber können als Inkrementalsensoren ausgebildet sein.
In einem ersten Block 1 des Verfahrens wird das Auftreten eines potentiellen Wechselzustands erfasst. Zum Erfassen des Wechselzustands wird erfasst, ob wenigstens drei Signalflanken eines ersten Signals von dem ersten Signalgebern ohne zwischenzeitliche Erfassung einer Signalflanke des zweiten Signals des zweiten Signalgebers erfasst werden. Die Bezeichnungen „erster Signalgeber“ und „zweiter Signalgeber“ sind selbstverständlich beliebig wählbar bzw. austauschbar. Falls bei der Erfassung von drei Signalflanken des ersten Signals eine Signalflanke des zweiten Signals auftritt, liegt kein Wechselzustand vor, sondern die elektrische Maschine wird in einem normalen Betriebszustand unter Ausführung einer (Stell-) Bewegung betrieben. Tritt jedoch ein Wechselzustand auf, d.h. werden drei Signalflanken eines Signals eines der beiden Signalgeber erfasst, ohne dass wenigstens eine Signalflanke des anderen Signals erfasst wird, wird von Block 1 auf Block 2 verzweigt. In Block 2 wird eine Zeitdifferenz zwischen zwei gleichwertigen Signalflanken bestimmt. Beispielsweise werden zwei ansteigende oder zwei abfallende Signalflanken desselben Signals der drei Signalflanken dazu verwendet, die Zeitdifferenz zu bestimmen. Insbesondere kann eine dritte Signalflanke und eine erste Signalflanke dazu verwendet werden, die Zeitdifferenz zu bestimmen.
Die ermittelte Zeitdifferenz entspricht dabei der Periodendauer des erfassten Signals, beispielsweise der entsprechenden Spur des jeweiligen Signalgebers. Anschließend kann von Block 2 auf Block 3 verzweigt werden, in dem eine minimale Zeitdifferenz bzw. eine minimale Periodendauer definiert werden kann, wobei die minimale Zeitdifferenz die kleinste Zeitdifferenz darstellt, die sich aus einem Betriebsparameter, beispielsweise einer maximalen Drehzahl, der elektrischen Maschine berechnen lässt. Die Zeitdifferenz wird anschließend mit der minimalen Zeitdifferenz in Block 3 verglichen. Anschließend kann in Block 4 ein Vergleichsergebnis des Vergleichs zwischen der ermittelten Zeitdifferenz und der definierten minimalen Zeitdifferenz analysiert werden. Falls die in Block 2 berechnete Zeitdifferenz kleiner ist als die minimale Zeitdifferenz, können die zuletzt ermittelten Signalflanken, also beispielsweise die zweite und die dritte Signalflanke gelöscht werden und das Verfahren kann von Block 4 gemäß Pfeil 5 auf Block 1 zurück verzweigen.
In diesem Fall handelt es sich um einen Messfehler, da bei Unterschreiten der minimalen Periodendauer bzw. der minimalen Zeitdifferenz keine reale Bewegung der elektrischen Maschine vorliegen kann, sondern die entsprechenden Signalflanken aufgrund eines Messfehlers erzeugt wurden. In diesem Fall wird folglich die kleinste physikalisch bzw. mechanisch mögliche Zeitdifferenz unterschritten, sodass von einem Messfehler ausgegangen werden kann. Wird in Block 4 die minimale Zeitdifferenz nicht unterschritten, kann auf Block 6 verzweigt werden, in dem eine Positionsfilterung ausgeführt wird. In diesem Fall kann die zuvor berechnete oder ermittelte Drehzahl auf 0 gesetzt werden. Die Positionsfilterung kann derart durchgeführt werden, dass sie die Signalfrequenz des erfassten Signals so weit absenkt, dass diese mit einem Stillstand der elektrischen Maschine gleichgesetzt werden kann. Mit anderen Worten kann Einfluss auf die Positionsfilterung bzw. die Stromregelung genommen werden. Dadurch kann der von einem Stromregler an die elektrische Maschine bereitgestellte Strom und somit das erzeugte Drehmoment beeinflusst werden.
Liegt sonach ein Wechselzustand vor, bei dem die Positionsregelung zwischen zwei Positionen um einen Sollwert springt bzw. wechselt, kann durch die Positionsfilterung auch ein entsprechender Zwischenwert erreicht werden, der zumindest näher an dem Sollwert liegt. Mit anderen Worten kann die Oszillation um den Sollwert, also ein abwechselndes Überschreiten und Unterschreiten der Sollposition durch die elektrische Maschine, beruhigt werden. Anschließend kann von Block 6 auf Block 7 verzweigt werden, in dem weitere drei Signalflanken abgewartet und erfasst werden. Werden Signalflanken des ersten Signalgebers und des zweiten Signalgebers abwechselnd erfasst oder wird bei der Erfassung von drei Signalflanken desselben Signals desselben Signalgebers mindestens eine Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst, kann Pfeil 8 folgend von Block 7 auf Block 1 verzweigt werden. In diesem Fall liegt kein Wechselzustand vor und die Erfassung eines Wechselzustands in Block 1 kann weiter fortgesetzt werden.
Werden in Block 7 jedoch drei Signalflanken eines der beiden Signalgebers ohne eine zwischenzeitliche Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst, kann von Block 7 auf Block 9 verzweigt werden, in dem erneut eine Berechnung der Zeitdifferenz zweier gleichwertiger Signalflanken durchgeführt werden kann, beispielsweise eine Zeitdifferenz zwischen einer sechsten Signalflanke und einer vierten Signalflanke. Diese Zeit entspricht wiederum der Periodendauer des erfassten Signals. Anschließend können in Block 9 eine maximale Periodendauer bzw. eine maximale Zeitdifferenz definiert und ein Vergleich der berechneten Zeitdifferenz mit der maximalen Zeitdifferenz durchgeführt werden. Die maximale Zeitdifferenz stellt dabei diejenige Zeitdifferenz dar, die sich aus einer minimalen Drehzahl berechnen lässt, beispielsweise einem definierten Stillstand der elektrischen Maschine. Als minimale Drehzahl kann dabei eine Drehzahl definiert werden, unterhalb der ein Stillstand elektrischen Maschine angenommen wird. Liegt die zuvor berechnete Zeitdifferenz oberhalb der maximalen Zeitdifferenz, können die zuletzt erfassten Signalflanken, beispielsweise die fünfte und die sechste Signalflanke gelöscht werden, wobei von Block 9 zurück auf Block 7 verzweigt werden kann.
In diesem Fall können weitere drei Signalflanken bestimmt werden, um einen Messfehler auszuschließen. Zeigt die Positionsfilterung Wirkung, d.h. die Oszillation der Bewegung um einen Sollwert wurde gedämpft, kann dadurch nachgewiesen werden, dass die Positionsregelung funktionsfähig ist und dass die Spuren der beiden Signalgeber, d.h. die von den beiden Signalgeber erzeugten Signale, nicht fehlerhaft sind. Die Signalgeber sind nachweislich in diesem Zustand nicht ausgefallen. Anschließend kann in Block 9 die zuvor berechnete Zeitdifferenz auch mit dem zuvor definierten minimalen Zeitdifferenz verglichen werden, die sich, wie zuvor beschrieben aus einer maximal möglichen Drehzahl berechnen lässt. Falls die berechnete Zeitdifferenz unterhalb des Minimalwerts, also unterhalb der minimalen Zeitdifferenz liegt, liegt, wie zuvor beschrieben, ein Messfehler vor. In diesem Fall können die fünfte und sechste Signalflanke gelöscht werden und von Block 9 auf Block 7 zurückverzweigt werden. Tritt in diesem Fall eine Signalflanke des anderen Signalgebers auf, kann Pfeil 10 folgend auf Block 1 zurückverzweigt werden.
Zeigt die Positionsfilterung keine Wirkung, d.h. der Wechselzustand liegt nach wie vor vor, ist von einem Fehler auszugehen zu, sodass von Block 9 auf Block 11 verzweigt werden kann. Da mittels der Positionsfilterung, d.h. eine Beeinflussung der Stromregelung, keine Auswirkung auf die Positionsregelung erreicht werden kann, ist davon auszugehen, dass einer der beiden Signalgeber ausgefallen ist, sodass eine Regelung der Position nicht mehr möglich ist. In diesem Fall kann in Block 11 eine entsprechende Reaktion auf den erfassten Fehlerzustand getroffen werden, beispielsweise kann ein Fehler ausgegeben und die elektrische Maschine abgeschaltet werden.
Entsprechend der basierend auf der Signalfrequenz des Signals eines der beiden Signalgeber erfassten Wechselzustands ist eine Zuordnung zu mehreren verschiedenen Zustandsklassen möglich. Beispielsweise kann, falls, wie zuvor beschrieben, die erfasste Signalfrequenz eine maximal mögliche Frequenz, beispielsweise eine maximal mögliche Drehzahl, übersteigt, der Wechselzustand einer ersten Zustandsklasse zugeordnet werden, die auf ein Messfehler hindeutet. Im Falle einer vergleichsweise schnellen Schwingung, also einer einen definierten Grenzwert übersteigenden Signalfrequenz, die nicht durch einen Regelvorgang beeinflusst worden sein kann, kann der Wechselzustand einer zweiten Zustandsklasse zugeordnet werden, die ebenfalls keinen Wechselzustand, der eine Oszillation um einen Sollwert darstellt, betrifft.
In den anderen Fällen, in denen eine Einflussnahme mittels einer Positionsfilterung auf den Regelvorgang möglich ist, kann ein Wechselzustand vorliegen. Dieser kann in eine dritte Zustandsklasse oder eine vierte Zustandsklasse eingeteilt werden, wobei die vierte Zustandsklasse einen vergleichsweise langsam wechselnden Wechselzustand betrifft, der insbesondere nicht von einem Stillstand elektrischen Maschine unterschieden werden kann.
Bezugszeichenliste

1 - 4: Block
5: Pfeil
6, 7: Block
8: Pfeil
9: Block
10: Pfeil
11: Block

Claims

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug, welche elektrische Maschine wenigstens eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position und/oder einer Bewegung der elektrischen Maschine aufweist, welche Erfassungsvorrichtung zwei Signalgeber aufweist, die zwei um 90° phasenverschobene Signale erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten eines Wechselzustands erfasst wird, in welchem wenigstens drei Signalflanken eines Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitliche Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselzustand in Abhängigkeit einer Signalfrequenz des Signals des Signalgebers einer von mehreren Zustandsklassen zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdifferenz zwischen zwei gleichwertigen Signalflanken des Signals bestimmt und eine minimale Periodendauer festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Periodendauer für die elektrische Maschine definiert wird, insbesondere basierend auf einer Betriebsgröße der elektrischen Maschine.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Periodendauer basierend auf einer maximalen Drehzahl der elektrischen Maschine definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Zeitdifferenz, insbesondere in Abhängigkeit der minimalen Periodendauer, insbesondere bei Unterschreiten einer minimalen Periodendauer, der Wechselzustand einer einen Messfehler betreffenden Zustandsklasse zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten der minimalen Periodendauer eine Positionsfilterung, insbesondere mittels eines Filters erster Ordnung, durchgeführt wird, mittels der das Signal wenigstens eines Signalgebers geglättet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine ermittelte Drehzahl der elektrischen Maschine auf null gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung oder Regelung der elektrischen Maschine basierend auf dem geglätteten Signal durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens weitere drei Signalflanken eines Signals von einem der beiden Signalgeber ohne zwischenzeitliche Erfassung einer Signalflanke des anderen Signalgebers erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdifferenz zwischen zwei gleichwertigen Signalflanken des Signals bestimmt und eine maximale Periodendauer festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Periodendauer basierend auf einer minimalen Drehzahl, insbesondere in Abhängigkeit eines einen Stillstand der elektrischen Maschine betreffenden Grenzwerts, definiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erfassten Fehlerzustand die zuletzt ermittelten Signalflanken des Signals gelöscht und eine Ermittlung zweier weiterer gleichwertiger Signalflanken durchgeführt wird.
Steuerungseinrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.
Elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung nach Anspruch 14.