DE102019216268A1

DE102019216268A1 - Method for detecting a blockage in a DC motor

Info

Publication number: DE102019216268A1
Application number: DE102019216268.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Bergt; Kemal Zengoski; Thomas Jambor
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Ein Gleichstrommotor (1) weist ein als Stator ausgebildetes Spulensystem (2) zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes und einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor (4) auf. Das magnetische Drehfeld ist dazu vorgesehen, den Rotor (4) in eine Rotation zu versetzen. Der Gleichstrommotor (1) weist keinen Sensor zum Ermitteln einer Position des Rotors (4) relativ zum Stator auf. Ein Verfahren (13) zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors (1) weist folgende Verfahrensschritte auf: Es wird eine zeitliche Entwicklung eines elektrischen Stroms des Gleichstrommotors (1) im Betrieb des Gleichstrommotors (1) erfasst. Auf Grundlage einer statistischen Auswertung der erfassten zeitlichen Entwicklung des elektrischen Stroms wird ein Parameter ermittelt. Der Parameter wird mit einem Schwellenwert verglichen. Eine Blockierung des Gleichstrommotors (1) wird erkannt, wenn der Parameter größer als der Schwellenwert ist.A direct current motor (1) has a coil system (2) designed as a stator for generating a rotating magnetic field and a rotor (4) equipped with permanent magnets. The rotating magnetic field is provided to set the rotor (4) in rotation. The direct current motor (1) has no sensor for determining a position of the rotor (4) relative to the stator. A method (13) for detecting a blockage of a direct current motor (1) has the following method steps: A development over time of an electrical current of the direct current motor (1) during operation of the direct current motor (1) is recorded. A parameter is determined on the basis of a statistical evaluation of the recorded development of the electrical current over time. The parameter is compared to a threshold value. Blocking of the DC motor (1) is recognized when the parameter is greater than the threshold value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors.The present invention relates to a method for detecting a blockage of a direct current motor.

Gleichstrommotoren weisen ein Spulensystem zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes und einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor auf. Aufgrund von Verunreinigungen kann es zu einer Verklemmung eines Lagers des Rotors und dadurch zu einer Blockierung des Gleichstrommotors kommen. Um Gegenmaßnahmen zu ergreifen, muss eine Blockierung als solche zunächst erkannt werden.DC motors have a coil system for generating a rotating magnetic field and a rotor equipped with permanent magnets. Contaminants can jam a rotor bearing and block the DC motor. In order to take countermeasures, a blockage must first be recognized as such.

Eine Blockierung kann beispielsweise durch kurzzeitiges Abschalten des Gleichstrommotors und einer Messung einer induzierten Spannung im Spulensystem erkannt werden. Im Fall einer Blockierung verschwindet die induzierte Spannung. Da der Gleichstrommotor zum Messen der induzierten Spannung abgeschaltet wird, kann eine Effizienz des Gleichstrommotors sinken. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch das kurzzeitige Abschalten Oberwellen in einem Strom des Gleichstrommotors angeregt werden können, die sich negativ auf einen Geräuschcharakter des Gleichstrommotors auswirken können.A blockage can be recognized, for example, by briefly switching off the DC motor and measuring an induced voltage in the coil system. In the event of a blockage, the induced voltage disappears. Since the DC motor is turned off to measure the induced voltage, the efficiency of the DC motor may decrease. Another disadvantage is that the brief disconnection can excite harmonics in a current of the direct current motor, which can have a negative effect on the noise character of the direct current motor.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors anzugeben. Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zum Durchführen des Verfahrens bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors und einem System zum Durchführen des Verfahrens mit den Merkmalen der jeweils unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.It is an object of the present invention to provide an improved method for detecting a blockage in a direct current motor. Another object is to provide a system for carrying out the method. These objects are achieved by a method for detecting a blockage of a direct current motor and a system for carrying out the method having the features of the respective independent claims. Advantageous further developments are given in the dependent claims.

Ein Gleichstrommotor weist ein als Stator ausgebildetes Spulensystem zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes und einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor auf. Das magnetische Drehfeld ist dazu vorgesehen, den Rotor in eine Rotation zu versetzen. Der Gleichstrommotor weist keinen Sensor zum Ermitteln einer Position des Rotors relativ zum Stator auf. Ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors weist folgende Verfahrensschritte auf: Es wird eine zeitliche Entwicklung eines elektrischen Stroms des Gleichstrommotors im Betrieb des Gleichstrommotors erfasst. Auf Grundlage einer statistischen Auswertung der erfassten zeitlichen Entwicklung des elektrischen Stroms wird ein Parameter ermittelt. Der Parameter wird mit einem Schwellenwert verglichen. Eine Blockierung des Gleichstrommotors wird erkannt, wenn der Parameter größer als der Schwellenwert ist.A direct current motor has a coil system designed as a stator for generating a rotating magnetic field and a rotor equipped with permanent magnets. The rotating magnetic field is provided to set the rotor in rotation. The direct current motor has no sensor for determining a position of the rotor relative to the stator. A method for detecting a blockage of a direct current motor has the following method steps: A development over time of an electrical current of the direct current motor during operation of the direct current motor is recorded. A parameter is determined on the basis of a statistical evaluation of the recorded development of the electrical current over time. The parameter is compared to a threshold value. Blocking of the DC motor is recognized if the parameter is greater than the threshold value.

Vorteilhafterweise muss der Gleichstrommotor zum Erkennen einer Blockierung nicht abgeschaltet werden. Dadurch kann eine Effizienz und ein Geräuschcharakter des Gleichstrommotors verbessert werden. Außerdem sind keine Sensoren zum Ermitteln der Position des Rotors und zum Erkennen einer Blockierung erforderlich, wodurch Materialkosten eingespart werden können.Advantageously, the DC motor does not have to be switched off in order to detect a blockage. Thereby, an efficiency and a noise character of the DC motor can be improved. In addition, no sensors are required to determine the position of the rotor and to detect a blockage, which can save material costs.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass das Erkennen einer Blockierung zuverlässig ist, da eine zeitliche Entwicklung des elektrischen Stroms des Gleichstrommotors beim Ermitteln des Parameters berücksichtigt wird. Ist der Gleichstrommotor blockiert, verschwindet eine im Spulensystem induzierte Spannung, da die Permanentmagneten des Rotors stillstehen. Folglich kommt es zu einem Anstieg des Stroms. Da der Strom von einem Arbeitspunkt bzw. Lastpunkt des Gleichstrommotors abhängig ist, liefert eine alleinige Berücksichtigung eines Absolutbetrags des elektrischen Stroms keine zuverlässige Aussage hinsichtlich einer möglichen Blockierung. Beispielsweise ist der Strom abhängig von einer Stärke und einer Geschwindigkeit des magnetischen Drehfeldes. Das Berücksichtigen der zeitlichen Entwicklung stellt also eine Analyse eines Wechselstromanteils des elektrischen Stroms des Gleichstrommotors dar. Die Wechselstromanteile eines Gleichstrommotors im Betrieb und eines blockierten Gleichstrommotors unterscheiden sich jedoch signifikant voneinander. Dies ermöglicht ein zuverlässiges Erkennen einer Blockierung.Another advantage of the method is that the detection of a blockage is reliable, since a development of the electrical current of the direct current motor over time is taken into account when determining the parameter. If the direct current motor is blocked, a voltage induced in the coil system disappears because the permanent magnets of the rotor are stationary. As a result, the current increases. Since the current is dependent on an operating point or load point of the DC motor, simply taking into account an absolute amount of the electrical current does not provide any reliable information with regard to a possible blocking. For example, the current is dependent on a strength and a speed of the rotating magnetic field. Taking into account the development over time therefore represents an analysis of an alternating current component of the electrical current of the direct current motor. However, the alternating current components of a direct current motor during operation and a blocked direct current motor differ significantly from one another. This enables a blockage to be reliably detected.

In einer Ausführungsform ist der Parameter eine Standardabweichung des elektrischen Stroms von einem Effektivwert des elektrischen Stroms. Der Effektivwert des Stroms ist abhängig vom gewählten Arbeitspunkt des Gleichstrommotors. Alternativ kann auch eine Varianz des elektrischen Stroms von einem Effektivwert des elektrischen Stroms als Parameter ermittelt werden. Der Parameter charakterisiert die zeitliche Entwicklung des Stroms bzw. den Wechselstromanteil des Stroms derart, dass eine Blockierung des Gleichstrommotors erkannt werden kann.In one embodiment, the parameter is a standard deviation of the electrical current from an effective value of the electrical current. The effective value of the current depends on the selected operating point of the DC motor. Alternatively, a variance of the electrical current from an effective value of the electrical current can also be determined as a parameter. The parameter characterizes the development of the current over time or the alternating current component of the current in such a way that a blockage of the direct current motor can be recognized.

In einer Ausführungsform beträgt der Schwellenwert 10 % des Effektivwerts des elektrischen Stroms. Eine Blockierung des Gleichstrommotors wird also erkannt, wenn die Standardabweichung des Stroms mehr als 10 % des Effektivwerts beträgt. Für einen beispielhaften Effektivwert von 3A beträgt der Schwellenwert 0,3A.In one embodiment, the threshold is 10% of the rms value of the electrical current. A blockage of the DC motor is detected when the standard deviation of the current is more than 10% of the rms value. For an exemplary rms value of 3A, the threshold is 0.3A.

In einer Ausführungsform wird der elektrische Strom mittels eines elektrischen Widerstands erfasst. Der Widerstand kann auch als Shunt bezeichnet werden. An dem Widerstand wird mittels eines Spannungsmessgeräts eine am Widerstand abfallende Spannung gemessen. Daraus kann der elektrische Strom nach dem Ohm'schen Gesetz ermittelt werden. Zweckmäßigerweise kann ein Widerstand verwendet werden, der niederohmig ist. Dadurch kann ein vernachlässigbarer Strom durch das Spannungsmessgerät fließen, wodurch der Gleichstrommotor nur unwesentlich beeinflusst wird.In one embodiment, the electrical current is detected by means of an electrical resistor. The resistance can also be referred to as a shunt. A voltage drop across the resistor is measured at the resistor by means of a voltmeter. From this, the electrical current can be determined according to Ohm's law. A resistor with a low resistance can expediently be used. As a result, a negligible current can flow through the voltmeter, which has only an insignificant effect on the DC motor.

In einer Ausführungsform ist der elektrische Widerstand zwischen einem Anschluss des Gleichstrommotors und einer Kommutierungseinrichtung des Gleichstrommotors geschaltet. Dadurch wird eine effektive Stromaufnahme des Gleichstrommotors als elektrischer Strom erfasst. Alternativ kann der Widerstand beispielsweise auch unmittelbar in einer Phase des Gleichstrommotors geschaltet sein, um einen Phasenstrom zu messen. Dies würde jedoch eine potentialfreie Messung erfordern. Zum Erkennen einer Blockierung des Gleichstrommotors genügt vorteilhafterweise das einfache Erfassen der effektiven Stromaufnahme des Gleichstrommotors.In one embodiment, the electrical resistance is connected between a connection of the direct current motor and a commutation device of the direct current motor. As a result, an effective current consumption of the direct current motor is recorded as electrical current. Alternatively, the resistor can for example also be connected directly in a phase of the direct current motor in order to measure a phase current. However, this would require a potential-free measurement. To detect a blockage of the direct current motor, it is advantageously sufficient to simply record the effective current consumption of the direct current motor.

In einer Ausführungsform wird als Kommutierungseinrichtung eine Thyristorbrücke verwendet. Vorteilhafterweise kann eine Thyristorbrücke dazu verwendet werden, einen gewünschten Spannungsverlauf in den Phasen des Gleichstrommotors zu erzeugen. Beispielsweise kann ein blockförmiger Spannungsverlauf, ein trapezförmiger Spannungsverlauf oder ein sinusförmiger Spannungsverlauf in den Phasen erzeugt werden. Als Thyristorbrücke kann beispielsweise eine sogenannte B6-Brückenschaltung mit sechs MOSFETs verwendet werden. Andere Thyristorbrücken können jedoch auch verwendet werden.In one embodiment, a thyristor bridge is used as the commutation device. A thyristor bridge can advantageously be used to generate a desired voltage profile in the phases of the direct current motor. For example, a block-shaped voltage profile, a trapezoidal voltage profile or a sinusoidal voltage profile can be generated in the phases. For example, a so-called B6 bridge circuit with six MOSFETs can be used as the thyristor bridge. However, other thyristor bridges can also be used.

In einer Ausführungsform wird das Verfahren im Betrieb des Gleichstrommotors kontinuierlich durchgeführt. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Blockierung schnell erkannt werden und Gegenmaßnahmen nach kurzer Zeit ergriffen werden.In one embodiment, the method is carried out continuously while the DC motor is in operation. In this way, a blockage can advantageously be recognized quickly and countermeasures can be taken after a short time.

In einer Ausführungsform wird der Gleichstrommotor abgeschaltet, wenn eine Blockierung erkannt wird. Vorteilhafterweise können Schäden am Gleichstrommotor infolge der Blockierung oder durch eine Überhitzung vermieden werden.In one embodiment, the DC motor is switched off when a blockage is detected. Advantageously, damage to the DC motor as a result of blocking or overheating can be avoided.

In einer Ausführungsform ist der Gleichstrommotor Bestandteil einer Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs. Vorteilhafterweise können durch das Verfahren Schäden an einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs vermieden werden, wenn eine Blockierung zuverlässig erkannt und der Verbrennungsmotor abgestellt wird.In one embodiment, the direct current motor is part of a coolant pump of a motor vehicle. The method can advantageously avoid damage to an internal combustion engine of the motor vehicle if a blockage is reliably detected and the internal combustion engine is switched off.

Ein System zum Durchführen des Verfahrens weist eine Steuereinrichtung, eine Erfassungseinrichtung und einen Speicher auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, den Gleichstrommotor anzusteuern. Die Erfassungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine zeitliche Entwicklung eines elektrischen Stroms des Gleichstrommotors zu erfassen. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, einen Parameter auf Grundlage einer statistischen Auswertung der erfassten zeitlichen Entwicklung des elektrischen Stroms zu ermitteln und ihn mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Der Schwellenwert ist im Speicher hinterlegt.A system for performing the method has a control device, a detection device and a memory. The control device is designed to control the direct current motor. The detection device is designed to detect a development over time of an electrical current of the direct current motor. The control device is designed to determine a parameter on the basis of a statistical evaluation of the recorded development of the electric current over time and to compare it with a threshold value. The threshold value is stored in memory.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, sind klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematischer Darstellung:

1: einen Gleichstrommotor und
2: Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Erkennen einer Blockierung des Gleichstrommotors.

The properties, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved can be more clearly and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. In each case show in a schematic representation:

1 : a DC motor and
2 : Method steps of a method for detecting a blockage of the DC motor.

1 zeigt schematisch einen Gleichstrommotor 1. Der Gleichstrommotor 1 kann beispielsweise Bestandteil einer Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs sein. 1 shows schematically a DC motor 1 . The DC motor 1 can for example be part of a coolant pump of a motor vehicle.

Der Gleichstrommotor 1 weist ein Spulensystem 2 auf. Das Spulensystem 2 ist als Stator ausgebildet. Das Spulensystem 2 ist dazu ausgebildet, ein magnetisches Drehfeld zu Erzeugen. Beispielhaft weist das in 1 gezeigte Spulensystem 2 drei Spulen 3 auf. Das Spulensystem 2 kann jedoch auch eine andere Anzahl von Spulen 3 aufweisen. Die Spulen 3 sind lediglich beispielhaft in einer Dreiecksschaltung angeordnet. Die Spulen 3 können beispielsweise auch in einer Sternschaltung angeordnet sein. Es können auch Mittel vorgesehen sein, die ein Umschalten zwischen verschiedenen Schaltungsanordnungen der Spulen 3 ermöglichen.The DC motor 1 has a coil system 2 on. The coil system 2 is designed as a stator. The coil system 2 is designed to generate a rotating magnetic field. This is exemplified in 1 shown coil system 2 three coils 3 on. The coil system 2 however, a different number of coils can also be used 3 exhibit. The spools 3 are arranged in a delta connection only as an example. The spools 3 can for example also be arranged in a star connection. Means can also be provided for switching between different circuit arrangements of the coils 3 enable.

Der Gleichstrommotor 1 weist ferner einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor 4 auf. Die Permanentmagneten des Rotors 4 sind in 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt. Das magnetische Drehfeld ist dazu vorgesehen, den Rotor 4 in eine Rotation zu versetzen. Der Rotor 4 kann als Außenläufer ausgebildet sein, d.h. der Rotor 4 kann außerhalb des Spulensystems 2 angeordnet sein. Er kann jedoch auch als Innenläufer ausgebildet und innerhalb eines vom Spulensystem 2 umgrenzten Bereichs angeordnet sein.The DC motor 1 also has a rotor equipped with permanent magnets 4th on. The permanent magnets of the rotor 4th are in 1 not shown for the sake of simplicity. The rotating magnetic field is intended to drive the rotor 4th put in a rotation. The rotor 4th can be designed as an external rotor, ie the rotor 4th can be outside the coil system 2 be arranged. However, it can also be designed as an internal rotor and within one of the coil systems 2 delimited area be arranged.

Der Gleichstrommotor 1 ist ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor 1, der auch als BLDC-Motor (Bürstenloser DC Motor) bezeichnet werden kann. Das magnetische Drehfeld wird mittels einer Kommutierungseinrichtung 5 erzeugt. The DC motor 1 is an electronically commutated DC motor 1 , which can also be referred to as a BLDC motor (brushless DC motor). The rotating magnetic field is generated by means of a commutation device 5 generated.

Als Kommutierungseinrichtung 5 kann beispielsweise eine Thyristorbrücke verwendet werden. Beispielsweise kann eine B6-Brückenschaltung als Kommutierungseinrichtung 5 verwendet werden. Eine B6-Brückenschaltung weist insgesamt sechs MOSFETs (englisch: Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) auf. Die MOSFETs bilden drei parallel geschaltete Halbbrücken.As a commutation device 5 For example, a thyristor bridge can be used. For example, a B6 bridge circuit can be used as a commutation device 5 be used. A B6 bridge circuit has a total of six MOSFETs (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The MOSFETs form three half bridges connected in parallel.

Die Kommutierungseinrichtung 5 ist an zwei Anschlüsse 6 angeschlossen. Über die Anschlüsse 6 kann der Kommutierungseinrichtung 5 eine Gleichspannung bereitgestellt werden. Die Kommutierungseinrichtung 5 ist mit einer Steuereinrichtung 7 verbunden. Die Steuereinrichtung 7 kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 7 ist dazu ausgebildet, den Gleichstrommotor 1 durch Ansteuern der Kommutierungseinrichtung 5 anzusteuern. So kann die Steuereinrichtung 7 beispielsweise dazu ausgebildet sein, die MOSFETs der B6-Brückenschaltung anzusteuern. Die Steuereinrichtung 7 steuert also die Kommutierungseinrichtung 5 an, um das Drehfeld entsprechend einem Spannungsverlauf in den Spulen 3 zu erzeugen. Beispielsweise kann ein blockförmiger Spannungsverlauf, ein trapezförmiger Spannungsverlauf oder ein sinusförmiger spannungsverlauf in den einzelnen Spulen 3 erzeugt werden. Informationen zur Kommutierung können in einem Speicher 8 hinterlegt sein, der mit der Steuereinrichtung 7 verbunden ist. Aufgrund einer Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Drehfeld und Magnetfeldern der Permanentmagneten des Rotors 4, wird der Rotor 4 in eine Rotation versetzt.The commutation device 5 is on two ports 6th connected. About the connections 6th can the commutation device 5 a DC voltage can be provided. The commutation device 5 is with a control device 7th connected. The control device 7th can for example be designed as a microcontroller. The control device 7th is designed to use the DC motor 1 by controlling the commutation device 5 head for. So can the control device 7th be designed, for example, to control the MOSFETs of the B6 bridge circuit. The control device 7th thus controls the commutation device 5 to the rotating field according to a voltage curve in the coils 3 to create. For example, a block-shaped voltage profile, a trapezoidal voltage profile or a sinusoidal voltage profile can be used in the individual coils 3 be generated. Information on commutation can be stored in a memory 8th be deposited with the control device 7th connected is. Due to an interaction between the rotating magnetic field and magnetic fields of the permanent magnets of the rotor 4th , becomes the rotor 4th set in a rotation.

Der Gleichstrommotor 1 weist ferner eine Erfassungseinrichtung 9 auf. Die Erfassungseinrichtung 9 weist einen elektrischen Widerstand 10 und ein parallel zum elektrischen Widerstand 10 geschaltetes Spannungsmessgerät 11 auf. Das Spannungsmessgerät 11 ist dazu ausgebildet, eine am elektrischen Widerstand 10 abfallende Spannung zu messen und die gemessene Spannung der Steuereinrichtung 7 bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 7 ist dazu ausgebildet, aus der gemessenen Spannung einen elektrischen Strom zu ermitteln. Die Erfassungseinrichtung 9 ist also dazu ausgebildet, einen elektrischen Strom des Gleichstrommotors 1 zu erfassen. Insbesondere kann mittels der Erfassungseinrichtung 9 eine zeitliche Entwicklung des elektrischen Stroms erfasst werden. The DC motor 1 furthermore has a detection device 9 on. The detection device 9 exhibits an electrical resistance 10 and one parallel to the electrical resistance 10 switched voltmeter 11 on. The tension meter 11 is designed to have one on the electrical resistance 10 to measure the falling voltage and the measured voltage of the control device 7th provide. The control device 7th is designed to determine an electrical current from the measured voltage. The detection device 9 is therefore designed to supply an electric current from the direct current motor 1 capture. In particular, by means of the detection device 9 a temporal development of the electric current can be recorded.

Der elektrische Widerstand 10 ist zwischen einem Anschluss 6 des Gleichstrommotors und der Kommutierungseinrichtung 5 des Gleichstrommotors 1 geschaltet. Dadurch kann eine effektive Stromaufnahme des Gleichstrommotors 1 als elektrischer Strom erfasst werden. Alternativ kann der elektrische Widerstand 10 beispielsweise auch unmittelbar in einer Phase 12 des Gleichstrommotors 1 geschaltet sein, um einen Phasenstrom, d.h. einen Spulenstrom zu messen.The electrical resistance 10 is between a port 6th the DC motor and the commutation device 5 of the DC motor 1 switched. This allows an effective current consumption of the DC motor 1 can be recorded as electrical current. Alternatively, the electrical resistance 10 for example also immediately in a phase 12th of the DC motor 1 be connected to measure a phase current, ie a coil current.

Aufgrund von Verunreinigungen, beispielsweise durch Sand und/oder Späne, kann es zu einer Verklemmung eines Lagers des Rotors 4 und dadurch zu einer Blockierung des Gleichstrommotors 1 kommen. Dadurch kann der Gleichstrommotor 1 beschädigt werden. Ist der Gleichstrommotor Bestandteil einer Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs, können durch eine Blockierung des Gleichstrommotors 1 Schäden an einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs entstehen. Eine Blockierung des Gleichstrommotors 1 muss also zuverlässig erkannt werden. Der Gleichstrommotor 1 weist jedoch keinen Sensor zum Ermitteln einer Position des Rotors 4 relativ zum Stator auf, mit dem ein Stillstand des Rotors 4 festgestellt werden könnte.Contamination, for example from sand and / or chips, can jam a bearing of the rotor 4th and thereby blocking the DC motor 1 come. This allows the DC motor 1 to be damaged. If the direct current motor is part of a coolant pump of a motor vehicle, blocking the direct current motor 1 Damage to an internal combustion engine of the motor vehicle occurs. A blockage of the DC motor 1 must therefore be reliably recognized. The DC motor 1 however, does not have a sensor for determining a position of the rotor 4th relative to the stator, with which a standstill of the rotor 4th could be established.

Das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors 1 beruht auf der Erkenntnis, dass im Fall einer Blockierung die induzierte Spannung im Spulensystem 2 verschwindet, da die Permanentmagneten des Rotors 4 stillstehen, wodurch es zu einem Anstieg des elektrischen Stroms kommt. Eine treibende Spannung des Gleichstrommotors 1 setzt sich aus einer Differenz aus einer von der Kommutierungseinrichtung 5 bereitgestellten Spannung Uo und der im Spulensystem 2 induzierten Spannung UIND zusammen. Für diese Differenz gilt $U_{0} - U_{IND} = L dl / dt,$

wobei I der elektrische Strom, t die Zeit und L eine Induktivität des Spulensystems 2 ist. Ist der Gleichstrommotor blockiert, so ist UIND = 0, woraus sich dl/dt > 0 ergibt. Der Strom steigt also an. Da der Strom von einem Arbeitspunkt des Gleichstrommotors 1 abhängig ist, liefert eine Betrachtung eines Betrags des elektrischen Stroms keine zuverlässige Aussage darüber, ob eine Blockierung vorliegt oder nicht. Der Wechselstromanteil des elektrischen Stroms eines Gleichstrommotors 1 im Betrieb und der Wechselstromanteil eines blockierten Gleichstrommotors 1 unterscheiden sich jedoch signifikant voneinander. Dies ermöglicht ein zuverlässiges Erkennen einer Blockierung durch eine Analyse der zeitlichen Entwicklung des elektrischen Stroms.The procedure described below for detecting a blockage of a DC motor 1 is based on the knowledge that in the event of a blockage the induced voltage in the coil system 2 disappears as the permanent magnets of the rotor 4th stand still, causing an increase in electric current. A driving voltage of the DC motor 1 is made up of a difference between one of the commutation devices 5 provided voltage Uo and in the coil system 2 induced voltage UIND together. The following applies to this difference

U_{0} - U_{IND} = L dl / German,

where I is the electric current, t is the time and L is the inductance of the coil system 2 is. If the DC motor is blocked, then UIND = 0, which results in dl / dt> 0. So the current increases. Because the current from an operating point of the DC motor 1 is dependent, a consideration of an amount of the electrical current does not provide a reliable statement as to whether a blockage is present or not. The AC component of the electrical current from a DC motor 1 during operation and the AC component of a blocked DC motor 1 however, differ significantly from each other. This enables a blockage to be reliably identified by analyzing the development of the electrical current over time.

2 zeigt schematisch Verfahrensschritte 14, 15, 16, 17, 18 eines Verfahrens 13 zum Erkennen einer Blockierung eines Gleichstrommotors 1. Das Verfahren der 2 wird von einem System 19 durchgeführt. Das System 19 umfasst Die Erfassungseinrichtung 9 mit dem elektrischen Widerstand 10 und dem Spannungsmessgerät 11, die Steuereinrichtung 7 und den Speicher 8. Der elektrische Widerstand 10 sollte zweckmäßigerweise niederohmig gewählt werden, um den Betrieb des Gleichstrommotors 1 möglichst wenig zu beeinflussen. 2 shows schematically process steps 14th , 15th , 16 , 17th , 18th of a procedure 13th to detect a blockage of a DC motor 1 . The procedure of 2 is from a system 19th carried out. The system 19th comprises the detection device 9 with the electrical resistance 10 and the tension meter 11 , the control device 7th and the memory 8th . The electrical resistance 10 should expediently be selected to be low-resistance in order to operate the DC motor 1 to influence as little as possible.

In einem ersten Verfahrensschritt 14 wird eine zeitliche Entwicklung eines elektrischen Stroms des Gleichstrommotors 1 im Betrieb des Gleichstrommotors 1 erfasst. Der elektrische Strom kann beispielsweise mittels des elektrischen Widerstands 10 erfasst werden. Hierzu wird im Betrieb des Gleichstrommotors 1 die am elektrischen Widerstand 10 abfallende Spannung mittels des Spannungsmessgeräts 11 gemessen. Die gemessene Spannung wird an die Steuereinrichtung 7 übermittelt. Die Steuereinrichtung 7 ermittelt die zeitliche Entwicklung des elektrischen Stroms anhand einer zeitlichen Entwicklung der am elektrischen Widerstand abfallenden Spannung.In a first process step 14th becomes a time evolution of an electric current of the DC motor 1 during operation of the DC motor 1 detected. The electrical current can for example by means of the electrical resistance 10 are recorded. This is done during operation of the DC motor 1 those at the electrical resistance 10 dropping voltage by means of the voltmeter 11 measured. The measured voltage is sent to the control device 7th transmitted. The control device 7th determines the development of the electric current over time based on a development over time of the voltage drop across the electrical resistor.

In einem zweiten Verfahrensschritt 15 wird ein Parameter auf Grundlage einer statistischen Auswertung der erfassten zeitlichen Entwicklung des elektrischen Stroms ermittelt. Der zweite Verfahrensschritt 15 wird von der Steuereinrichtung 7 durchgeführt. Der Parameter kann beispielsweise eine Standardabweichung oder einer Varianz des elektrischen Stroms von einem Effektivwert des elektrischen Stroms sein. Der Effektivwert kann beispielsweise ein Nennstrom des Gleichstrommotors 1 sein. Der Effektivwert kann jedoch auch ein Durchschnittsstrom eines anderen Arbeitspunkts des Gleichstrommotors 1 sein.In a second process step 15th a parameter is determined on the basis of a statistical evaluation of the recorded development of the electrical current over time. The second step in the process 15th is controlled by the control device 7th carried out. The parameter can be, for example, a standard deviation or a variance of the electrical current from an effective value of the electrical current. The effective value can, for example, be a rated current of the direct current motor 1 be. However, the rms value can also be an average current of another operating point of the DC motor 1 be.

In einem dritten Verfahrensschritt 16 wird der Parameter von der Steuereinrichtung 7 mit einem Schwellenwert verglichen. Der Schwellenwert ist im Speicher 8 hinterlegt. Der Schwellenwert kann beispielsweise 10 % des Effektivwerts des elektrischen Stroms betragen. Beträgt der Effektivwert beispielsweise 3A, so ist als Schwellenwert 0,3A hinterlegt. Ist der Parameter, d.h. beispielsweise eine auf der zeitlichen Entwicklung des elektrischen Stroms basierende Standardabweichung vom Effektivwert, größer als 0,3 A, so wird eine Blockierung des Gleichstrommotors 1 erkannt.In a third process step 16 becomes the parameter from the control device 7th compared to a threshold. The threshold is in memory 8th deposited. The threshold value can be, for example, 10% of the effective value of the electrical current. For example, if the effective value is 3A, 0.3A is stored as the threshold value. If the parameter, that is to say, for example, a standard deviation from the effective value based on the development of the electric current over time, is greater than 0.3 A, the direct current motor is blocked 1 recognized.

In einem vierten Verfahrensschritt 17 wird eine Blockierung des Gleichstrommotors 1 von der Steuereinrichtung 7 erkannt, wenn der Parameter größer als der Schwellenwert ist. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren 13 durch erneutes Ausführen des ersten Verfahrensschritts 14, des zweiten Verfahrensschritts 15, und des dritten Verfahrensschritts 16 fortgesetzt.In a fourth process step 17th becomes a blockage of the DC motor 1 from the control device 7th recognized when the parameter is greater than the threshold. If this is not the case, the procedure is followed 13th by repeating the first process step 14th , the second process step 15th , and the third process step 16 continued.

Wurde eine Blockierung erkannt, so kann ein fünfter Verfahrensschritt 18 durchgeführt werden, im Rahmen dessen der Gleichstrommotor 1 abgeschaltet wird. Ist der Gleichstrommotor 1 Bestandteil einer Kühlmittelpumpe eines Kraftfahrzeugs, so kann im Rahmen des fünften Verfahrensschritts 18 alternativ oder zusätzlich ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs abgestellt werden. So wird nicht nur der Gleichstrommotor 1, sondern auch der Verbrennungsmotor vor Schäden geschützt.If a blockage was recognized, a fifth process step can be carried out 18th be carried out, as part of which the DC motor 1 is switched off. Is the DC motor 1 Part of a coolant pump of a motor vehicle, so can in the context of the fifth method step 18th alternatively or additionally, an internal combustion engine of the motor vehicle can be switched off. This is not just the DC motor 1 , but also protects the internal combustion engine from damage.

Das Verfahren 13 der 2 kann im Betrieb des Gleichstrommotors kontinuierlich erfolgen, bis eine Blockierung erkannt wurde. Dadurch kann eine Blockierung schnell erkannt werden. Gegenmaßnahmen, die den Gleichstrommotor 1 vor Beschädigungen schützen können, können so unmittelbar nach dem Erkennen der Blockierung eingeleitet werden. Das Verfahren 13 kann jedoch beispielsweise auch in zeitlichen Abständen wiederholt werden. Beispielsweise kann das Verfahren in periodischen zeitlichen Abständen durchgeführt werden.The procedure 13th the 2 can take place continuously while the DC motor is in operation until a blockage has been detected. This allows a blockage to be recognized quickly. Countermeasures the DC motor 1 can protect against damage, can be initiated immediately after the detection of the blockage. The procedure 13th however, it can also be repeated at time intervals, for example. For example, the method can be carried out at periodic time intervals.

Claims

Method (13) for detecting a blockage of a direct current motor (1), wherein the direct current motor (1) has a coil system (2) designed as a stator for generating a rotating magnetic field, wherein the direct current motor (1) has a rotor (4) equipped with permanent magnets, wherein the rotating magnetic field is provided to set the rotor (4) in rotation, wherein the direct current motor (1) has no sensor for determining a position of the rotor (4) relative to the stator, wherein the method has the following method steps: - Detecting a development over time of an electrical current of the direct current motor (1) during operation of the direct current motor (1), - Determination of a parameter on the basis of a statistical evaluation of the recorded development of the electrical current over time, - comparing the parameter with a threshold value, - Detection of a blockage of the DC motor (1) if the parameter is greater than the threshold value.

Method (13) according to Claim 1 , wherein the parameter is a standard deviation of the electric current from an effective value of the electric current.

Method (13) according to Claim 2 , the threshold value being 10% of the rms value of the electric current.

Method (13) according to one of the preceding claims, wherein the electrical current is detected by means of an electrical resistor (10).

Method (13) according to Claim 4 , where the electrical resistance between a terminal (6) of the direct current motor (1) and a commutation device (5) of the direct current motor (1) is connected.

Method (13) according to Claim 4 , a thyristor bridge being used as the commutation device (5).

Method (13) according to one of the preceding claims, wherein the direct current motor (1) is switched off when a blockage is detected.

Method (13) according to one of the preceding claims, wherein the method (13) is carried out continuously during operation of the direct current motor (1).

Method (13) according to one of the preceding claims, wherein the direct current motor (1) is part of a coolant pump of a motor vehicle.

System (19) for performing the method (13) according to one of the preceding claims, with a control device (7), a detection device (9) and a memory (8), wherein the control device (7) is designed to control the direct current motor (1), wherein the detection device (9) is designed to detect a time development of an electrical current of the direct current motor (1), the control device (7) being designed to determine a parameter on the basis of a statistical evaluation of the detected time development of the electric current and compare it to a threshold, the threshold value being stored in the memory (8).