DE102022207674A1 - Method for monitoring an electrical machine of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Betriebs einer als Antrieb verwendeten elektrischen Maschine eines Fahrzeugs während eines Abbremsens des Fahrzeugs mittels eines drehzahlgeregelten Betriebs der elektrischen Maschine in einen Stillstand und/oder während eines Haltens Fahrzeugs mittels eines drehzahlgeregelten Betriebs der elektrischen Maschine in einem Stillstand, wobei eine Drehzahlabweichung (nDiff) zwischen einer Istdrehzahl (nist) und einer Solldrehzahl (nsoll) der elektrischen Maschine bestimmt wird, wobei basierend auf der Drehzahlabweichung (nDiff) und einem jeweiligen Schwellwert geprüft wird, ob ein oder mehrere Kriterien (K1, K2, K3, K3', K4) erfüllt sind, und wobei, wenn das eine oder wenigstens eines der mehreren Kriterien (K1, K2) erfüllt ist, auf einen Fehler (F) des Betriebs der elektrischen Maschine erkannt wird

Figure DE102022207674A1_0000
The invention relates to a method for monitoring the operation of an electric machine of a vehicle used as a drive during braking of the vehicle by means of a speed-controlled operation of the electric machine to a standstill and/or while the vehicle is stopped by means of a speed-controlled operation of the electric machine at a standstill, wherein a speed deviation (n Diff ) between an actual speed (n is ) and a target speed (n target ) of the electrical machine is determined, based on the speed deviation (n Diff ) and a respective threshold value, it is checked whether one or more criteria (K1 , K2, K3, K3', K4) are met, and whereby if the one or at least one of the several criteria (K1, K2) is met, an error (F) in the operation of the electrical machine is detected
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Betriebs einer als Antrieb verwendeten elektrischen Maschine eines Fahrzeugs während eines Abbremsens des Fahrzeugs, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for monitoring the operation of an electric machine used as a drive of a vehicle while the vehicle is braking, as well as a computing unit and a computer program for carrying it out.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Elektrische Maschinen können in Fahrzeugen als Antrieb verwendet werden, z.B. in einem Hybridfahrzeug zusammen mit einer Brennkraftmaschine oder als alleinige Antriebsart in einem Elektrofahrzeug. Dabei ist mittels der elektrischen Maschine auch ein Abbremsen des Fahrzeugs möglich, z.B. im Wege der sog. Rekuperation.Electric machines can be used as a drive in vehicles, for example in a hybrid vehicle together with an internal combustion engine or as the sole drive in an electric vehicle. The electric machine can also be used to brake the vehicle, for example by means of so-called recuperation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for monitoring an electrical machine of a vehicle, as well as a computing unit and a computer program for carrying it out are proposed with the features of the independent patent claims. Advantageous refinements are the subject of the subclaims and the following description.

Die Erfindung beschäftigt sich mit Fahrzeugen, bei denen eine elektrische Maschine als Antrieb verwendet wird. Wie erwähnt, kann mittels der elektrischen Maschine das Fahrzeug auch abgebremst werden, z.B. im Wege der sog. Rekuperation. Üblich ist hierbei jedoch bisher kein Abbremsen bis in den Stillstand; hierfür können mechanische Bremssysteme zum Einsatz kommen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mittels einer elektrischen Maschine ein Fahrzeug auch bis in den Stillstand abgebremst werden kann. Hierfür ist ein drehzahlgeregelter Betrieb der elektrischen Maschine nötig, ein drehmomentengeregelter Betrieb eignet sich hierfür in der Regel nicht. In der DE 10 2019 205 180 A1 wird ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs, das einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, vorgestellt, wobei das Fahrzeug unter Verwendung einer Geschwindigkeitsregelung des elektrischen Antriebsmotors zum Stillstand gebracht wird.The invention deals with vehicles in which an electric machine is used as a drive. As mentioned, the vehicle can also be braked using the electric machine, for example by means of so-called recuperation. However, braking to a standstill is not usual; Mechanical braking systems can be used for this. However, it has been shown that an electric machine can also be used to brake a vehicle to a standstill. This requires speed-controlled operation of the electrical machine; torque-controlled operation is generally not suitable for this. In the DE 10 2019 205 180 A1 A method for braking a vehicle that includes an electric drive motor is presented, wherein the vehicle is brought to a standstill using speed control of the electric drive motor.

Das Fahrzeug kann dann, wenn es auf diese Weise bis zum Stillstand abgebremst worden ist, auch, insbesondere bei einer Fahrbahnneigung, im Stillstand gehalten werden. Das hierfür nötige Haltemoment kann zunächst rein elektrisch, also über die elektrische Maschine aufgebracht werden. Damit kann ein Wegrollen verhindert werden, bevor z.B. ein mechanisches Bremssystem die Haltefunktion (auch als „Hillhold“-Funktion bezeichnet) übernimmt.Once the vehicle has been braked to a standstill in this way, it can also be kept at a standstill, especially when the road is inclined. The holding torque required for this can initially be applied purely electrically, i.e. via the electrical machine. This can prevent rolling away before, for example, a mechanical braking system takes over the holding function (also known as the “hillhold” function).

Für verschiedene Funktionen in Fahrzeugen ist im Sinne sog. funktionaler Sicherheit in aller Regel eine Überwachung zweckdienlich, teils auch gesetzlich vorgeschrieben. Damit kann eine sichere Arbeitsweise der konkreten Funktion bzw. des hierfür verwendeten Systems - im vorliegenden Fall also insbesondere die elektrische Maschine bzw. die für deren Betrieb nötigen Komponenten - überprüft werden und bei Bedarf, d.h. bei einem Fehlverhalten, kann eingegriffen werden.For various functions in vehicles, monitoring is generally useful in the sense of so-called functional safety, and is sometimes also required by law. This means that the safe operation of the specific function or the system used for this purpose - in the present case, in particular the electrical machine or the components necessary for its operation - can be checked and, if necessary, i.e. in the event of malfunction, intervention can be made.

Vor diesem Hintergrund wird vorgeschlagen, den Betrieb einer als Antrieb verwendeten elektrischen Maschine eines Fahrzeugs zu überwachen, und zwar während eines Abbremsens des Fahrzeugs mittels eines drehzahlgeregelten Betriebs dieser elektrischen Maschine in einen Stillstand. Das Überwachen erfolgt insbesondere zumindest bis zum Erreichen des Stillstands, weiter insbesondere auch noch, nachdem der Stillstand erreicht worden ist, also während eines Haltens des Fahrzeugs im Stillstand mittels des drehzahlgeregelten Betriebs der elektrischen Maschine, z.B. für eine gewisse Zeitdauer oder das Eintreten eines bestimmten Ereignisses, beispielsweise bis ein mechanisches Bremssystem die Haltefunktion (bzw. allgemein ein Halten des Fahrzeugs im Stillstand) übernommen hat. Ebenso kann das Überwachen aber auch erst ab Erreichen des Stillstands - oder des hypothetischen Erreichens des Stillstands, d.h. wenn eine Solldrehzahl bei null ist, auch wenn die Istdrehzahl dies nicht sein sollte - gestartet werden, oder auch unabhängig davon (d.h. unabhängig davon, ob vorher abgebremst worden ist) während eines Haltens im Stillstand erfolgen.Against this background, it is proposed to monitor the operation of an electrical machine of a vehicle used as a drive, specifically while the vehicle is braking to a standstill by means of a speed-controlled operation of this electrical machine. The monitoring takes place in particular at least until the standstill is reached, and in particular also after the standstill has been reached, i.e. while the vehicle is kept at a standstill by means of the speed-controlled operation of the electric machine, for example for a certain period of time or the occurrence of a specific event , for example until a mechanical braking system has taken over the holding function (or generally holding the vehicle at a standstill). Likewise, monitoring can only be started when standstill is reached - or the hypothetical standstill is reached, i.e. when a target speed is at zero, even if the actual speed should not be -, or independently of this (i.e. regardless of whether before has been braked) during a stop at a standstill.

Hierbei wird eine Differenz bzw. Abweichung zwischen einer Istdrehzahl und einer Solldrehzahl der elektrischen Maschine bestimmt. Bei der Solldrehzahl handelt es sich insbesondere um eine Drehzahl, die im Rahmen des Abbremsens bzw. ggf. bei Stillstand beim Betrieb einzunehmen ist. Die Solldrehzahl fällt typischerweise während des Abbremsens immer weiter ab und wird bei Erreichen des Stillstands und danach null sein. Die Istdrehzahl kann hierbei z.B. mittels eines Sensors erfasst und an eine ausführende Recheneinheit übermittelt werden, wo sie mit der vorgegebenen Solldrehzahl verrechnet werden kann. Denkbar ist aber auch, dass die Drehzahl anhand von Betriebsgrößen der elektrischen Maschine bestimmt wird.Here, a difference or deviation between an actual speed and a target speed of the electrical machine is determined. The target speed is, in particular, a speed that is to be achieved during braking or, if necessary, during standstill during operation. The target speed typically continues to drop during braking and will be zero when the vehicle reaches standstill and thereafter. The actual speed can be detected, for example, using a sensor and transmitted to an executing computing unit, where it can be offset against the specified target speed. However, it is also conceivable that the speed is determined based on operating variables of the electrical machine.

Es werden dann ein oder mehrere Kriterien basierend auf der Differenz bzw. Abweichung (zwischen Istdrehzahl und Solldrehzahl, also einer Drehzahldifferenz bzw. Drehzahlabweichung) geprüft. Wenn das eine oder zumindest eines der mehreren Kriterien erfüllt ist, wird auf einen Fehler des Betriebs der elektrischen Maschine erkannt. Es kann dann z.B. eine Fehlerreaktion erfolgen, z.B. eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Gegenmaßnahme (als Fehlerreaktion) eingeleitet werden, wie z.B. ein (dann ggf. frühzeitiges) Verwenden des mechanischen Bremssystems zum Abbremsen bzw. Halten des Fahrzeugs im Stillstand. Es gibt verschiedene bevorzugte Kriterien, die alleine oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden können. Bei mehreren Kriterien kann z.B. gefordert sein, dass eines von mehreren oder zwei oder drei oder alle davon erfüllt sein müssen.One or more criteria are then checked based on the difference or deviation (between the actual speed and the target speed, i.e. a speed difference or speed deviation). If one or at least one of the several criteria is met, an error in the operation of the electrical machine is detected. An error reaction can then occur, for example an error message will be issued. Alternatively or additionally, a countermeasure (as an error reaction) can also be initiated, such as (then possibly early) use of the mechanical braking system to slow down or keep the vehicle at a standstill. There are various preferred criteria that can be used alone or in various combinations. If there are several criteria, it may be required, for example, that one of several or two or three or all of them must be fulfilled.

Insbesondere kann z.B. je nach Kriterium ein geeigneter Schwellwert z.B. für die Differenz definiert sein, bei dessen Überschreiten das Kriterium als erfüllt gilt. Damit wird letztlich überprüft, ob die Solldrehzahl tatsächlich eingehalten wird, zumindest innerhalb gewisser Toleranzen, und ob ein Stillstand oder Quasi-Stillstand erreicht wird. Ebenso kann z.B. ein Schwellwert für eine Zeit definiert sein, für die eine Differenz längstens anliegen oder einen Schwellwert überschreiten darf, bevor auf einen Fehler erkannt wird. Solche Schwellwerte, oder allgemein die Kriterien, können auch von Randbedingungen oder Einflussfaktoren wie z.B. Raddurchmessern des Fahrzeugs, einem Gewicht des Fahrzeugs oder anderen Fahrzeugeigenschaften abhängig gemacht werden. Verschiede bevorzugte Kriterien werden nachfolgend näher erläutert.In particular, depending on the criterion, a suitable threshold value can be defined, for example for the difference, which, if exceeded, is considered to have been met. This ultimately checks whether the target speed is actually maintained, at least within certain tolerances, and whether a standstill or quasi-standstill is achieved. Likewise, for example, a threshold value can be defined for a time for which a difference can last or exceed a threshold value before an error is detected. Such threshold values, or the criteria in general, can also be made dependent on boundary conditions or influencing factors such as wheel diameters of the vehicle, the weight of the vehicle or other vehicle properties. Various preferred criteria are explained in more detail below.

Dabei wird nicht oder nicht nur eine bestimmte Komponente wie ein Inverter der elektrischen Maschine oder ein zu deren Ansteuerung verwendetes Steuergerät überwacht, sondern der Betrieb der elektrischen Maschine an sich. Damit wird ein Fehler erkannt, unabhängig davon, wo genau, d.h. in welcher Komponente oder ggf. auf welchem Weg zwischen Komponenten, sich der Fehler ereignet hat.In this case, not only a specific component such as an inverter of the electrical machine or a control device used to control it is monitored, but rather the operation of the electrical machine itself. This means that an error is detected, regardless of where exactly the error occurred, i.e. in which component or possibly on which path between components.

Ein bevorzugtes Kriterium ist, dass geprüft wird, ob die Drehzahlabweichung, insbesondere ein Absolutwert der Drehzahlabweichung, einen zugehörigen Schwellwert häufiger als eine vorgegebene Anzahl überschreitet. Ein weiteres bevorzugtes Kriterium ist, dass geprüft wird, ob die Drehzahlabweichung, insbesondere ein Absolutwert der Drehzahlabweichung, einen zugehörigen Schwellwert für länger als eine vorgegebene Zeitdauer überschreitet. Ein weiteres bevorzugtes Kriterium ist, dass geprüft wird, ob ein zeitliches Integral der Drehzahlabweichung, insbesondere ein Absolutwert des Integrals, einen zugehörigen Schwellwert überschreitet, insbesondere für länger als eine vorgegebene Zeitdauer. Ein weiteres bevorzugtes Kriterium ist, dass geprüft wird, ob Vorzeichenwechsel beim Bestimmen der Drehzahlabweichung häufiger als eine vorgegebene Anzahl auftreten.A preferred criterion is that it is checked whether the speed deviation, in particular an absolute value of the speed deviation, exceeds an associated threshold value more often than a predetermined number. Another preferred criterion is that it is checked whether the speed deviation, in particular an absolute value of the speed deviation, exceeds an associated threshold value for longer than a predetermined period of time. Another preferred criterion is that it is checked whether a time integral of the speed deviation, in particular an absolute value of the integral, exceeds an associated threshold value, in particular for longer than a predetermined period of time. Another preferred criterion is that it is checked whether sign changes occur more frequently than a predetermined number when determining the speed deviation.

Zweckmäßigerweise kann auch ein Umschaltkriterium verwendet werden, mit dem zwischen verschiedenen Kriterien umgeschaltet werden kann; hierbei kann z.B. von einem zu einem anderen Kriterium umgeschaltet werden, es kann ein weiteres Kriterium hinzugenommen werden, oder es kann ein Kriterium (wenn zunächst mehr als eines verwendet wird) weggenommen werden. Ebenso kann mit einem solchen Umschaltkriterium z.B. der Schwellwert eines oder mehrerer Kriterien geändert werden.A switching criterion can also expediently be used, with which one can switch between different criteria; Here, for example, you can switch from one criterion to another, another criterion can be added, or a criterion can be removed (if more than one is initially used). Likewise, such a switching criterion can be used, for example, to change the threshold value of one or more criteria.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is also advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control device is used for additional tasks and is therefore present anyway. Finally, a machine-readable storage medium is provided with a computer program stored thereon as described above. Suitable storage media or data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.). Such a download can be wired or wired or wireless (e.g. via a WLAN network, a 3G, 4G, 5G or 6G connection, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. 1 shows schematically a vehicle in which a method according to the invention can be carried out.
  • 2 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 until 7 show various embodiments of a method according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment(s) of the invention

In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 100 dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Beispielhaft ist das Fahrzeug 100 auf einer Straße 102 gezeigt, die geneigt ist; das Fahrzeug kann sich z.B. im Stillstand befinden. Das Fahrzeug weist eine elektrische Maschine 110 mit Inverter 112 auf, wobei die elektrische Maschine 110 insbesondere als Antrieb für das Fahrzeug verwendet wird, d.h. es handelt sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug oder ggf. auch ein Hybridfahrzeug. Weiterhin weist das Fahrzeug einen Energiespeicher 114, z.B. eine Batterie, für die elektrische Maschine 110 auf.In 1 A vehicle 100 is shown schematically, in which a method according to the invention ren is feasible. By way of example, the vehicle 100 is shown on a road 102 that is sloped; the vehicle may be at a standstill, for example. The vehicle has an electric machine 110 with an inverter 112, wherein the electric machine 110 is used in particular as a drive for the vehicle, ie it is in particular an electric vehicle or possibly also a hybrid vehicle. Furthermore, the vehicle has an energy storage device 114, for example a battery, for the electric machine 110.

Weiterhin weist das Fahrzeug 100 ein mechanisches Bremssystem mit beispielhaft zwei Komponenten 116, 118 auf, z.B. Reibbremsen. Dieses mechanische Bremssystem kann grundsätzlich zum Abbremsen des Fahrzeugs und insbesondere zum Halten im Stilstand, auch für die sog. „Hillhold“-Funktion, verwendet werden.Furthermore, the vehicle 100 has a mechanical braking system with, for example, two components 116, 118, for example friction brakes. This mechanical braking system can basically be used to slow down the vehicle and in particular to keep it stationary, also for the so-called “hillhold” function.

Weiterhin weist das Fahrzeug eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 120 auf, die z.B. zum Ansteuern der elektrischen Maschine 110 bzw. des Inverters 112 dienen kann und insbesondere zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Damit kann insbesondere mittels der elektrischen Maschine 110, und zwar im drehzahlgeregelten Betrieb, das Fahrzeug 100 in den Stillstand abgebremst werden und dann auch im Stillstand gehalten werden. Es kann hiermit also insbesondere auch die sog. „Hillhold“-Funktion durchgeführt werden, zumindest für eine gewisse Zeitdauer.Furthermore, the vehicle has a computing unit 120 designed as a control device, which can be used, for example, to control the electrical machine 110 or the inverter 112 and is in particular set up to carry out a method according to the invention. This means that the vehicle 100 can be braked to a standstill in particular by means of the electric machine 110, namely in speed-controlled operation, and then also kept at a standstill. In particular, the so-called “hillhold” function can also be carried out here, at least for a certain period of time.

In den 2 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, jeweils als Ablaufdiagramme, dargestellt. Dabei werden jeweils verschiedene Kriterien verwendet, bei denen jeweils basierend auf einer Drehzahldifferenz bzw. Drehzahlabweichung geprüft wird, ob das Kriterium erfüllt ist. Dies erfolgt insbesondere in Prüfpfaden, denen mit verschiedenen Schritten bzw. Prüfschritten gefolgt werden kann.In the 2 until 7 Various embodiments of a method according to the invention are shown, each as flow charts. Different criteria are used in each case, each of which is based on a speed difference or speed deviation to check whether the criterion is met. This takes place in particular in audit trails, which can be followed with various steps or audit steps.

In 2 wird ein Kriterium K1 verwendet, bei dem geprüft wird, ob ein Absolutwert der Drehzahlabweichung einen zugehörigen Schwellwert häufiger als eine vorgegebene Anzahl überschreitet, und ein Kriterium K2, bei dem geprüft wird, ob der Absolutwert der Drehzahlabweichung einen zugehörigen Schwellwert für länger als eine vorgegebene Zeitdauer überschreitet. Wenn eines der beiden Kriterien erfüllt ist, wird auf einen Fehler erkannt.In 2 a criterion K1 is used, which checks whether an absolute value of the speed deviation exceeds an associated threshold value more often than a predetermined number, and a criterion K2, which checks whether the absolute value of the speed deviation exceeds an associated threshold value for longer than a predetermined period of time exceeds. If one of the two criteria is met, an error is detected.

Hierzu wird zunächst in Schritt 200 aus einer Istdrehzahl nist der elektrischen Maschine und einer Solldrehzahl nsoll der elektrischen Maschine die Drehzahlabweichung ndiff bestimmt wird. In Schritt 210 wird für die Drehzahlabweichung ndiff der Absolutwert (Betrag) bestimmt. Dieser wird dann in Schritt 220 mit einem zugehörigen Schwellwert ndiff_c verglichen. Das Bestimmen der Drehzahlabweichung ndiff kann insbesondere kontinuierlich oder wiederholt erfolgen.For this purpose, the speed deviation n diff is first determined in step 200 from an actual speed n is of the electrical machine and a target speed n should of the electrical machine. In step 210, the absolute value (amount) is determined for the speed deviation n diff . This is then compared in step 220 with an associated threshold value n diff_c . The speed deviation n diff can be determined in particular continuously or repeatedly.

Für das erste genannte Kriterium K1 wird nun ein Zähler für eine Anzahl Z jedes Mal, wenn der Absolutwert den Schwellwert ndiff_c überschreitet, erhöht. Insbesondere kann der Zähler auch erhöht werden, wenn der Absolutwert kurzzeitig unter den Schwellwert ndiff_c sinkt und diesen dann wieder überschreitet. In Schritt 230 wird diese Anzahl Z dann mit einem zugehörigen Schwellwert Zc verglichen. Wenn die Anzahl Z den Schwellwert Zc überschreitet, wird in Schritt 240 auf einen Fehler F erkannt.For the first mentioned criterion K1, a counter for a number Z is now increased every time the absolute value exceeds the threshold value n diff_c . In particular, the counter can also be increased if the absolute value briefly falls below the threshold value n diff_c and then exceeds it again. In step 230, this number Z is then compared with an associated threshold value Zc. If the number Z exceeds the threshold Zc, an error F is detected in step 240.

Für das zweite genannte Kriterium K2 wird ein Zeitmesser bzw. Timer (bzw. eine Uhr) für eine Zeit bzw. Zeitdauer T jedes Mal gestartet, wenn der Absolutwert den Schwellwert ndiff_c überschreitet. So kann der Timer z.B. laufen, solange der Absolutwert oberhalb des Schwellwerts ndiff_c liegt. In Schritt 250 wird diese Zeit T dann mit einem zugehörigen Schwellwert Tc (bei diesem Schwellwert handelt es sich um eine vorgegebene Zeitdauer) verglichen. Wenn die Zeit T den Schwellwert Tc überschreitet, wird, in Schritt 240, auf einen Fehler erkannt.For the second mentioned criterion K2, a timer or timer (or a clock) is started for a time or period T every time the absolute value exceeds the threshold value n diff_c . For example, the timer can run as long as the absolute value is above the threshold n diff_c . In step 250, this time T is then compared with an associated threshold value Tc (this threshold value is a predetermined period of time). If the time T exceeds the threshold Tc , an error is detected in step 240.

In diesem Beispiel wird sowohl auf einen Fehler F erkannt, sobald (mindestens) eines der zwei verwendeten Kriterien K1, K2 erfüllt ist, als auch, wenn beide Kriterien K1, K2 erfüllt sind.In this example, an error F is detected as soon as (at least) one of the two criteria K1, K2 used is met, as well as when both criteria K1, K2 are met.

In 3 wird zusätzlich zu dem Beispiel in 2 ein Kriterium K3 verwendet, bei dem geprüft wird, ob ein Absolutwert eines zeitlichen Integrals der Drehzahlabweichung einen zugehörigen Schwellwert überschreitet.In 3 will be in addition to the example in 2 a criterion K3 is used, which checks whether an absolute value of a time integral of the speed deviation exceeds an associated threshold value.

Für dieses Kriterium wird in Schritt 310 ein zeitliches Integral der Drehzahlabweichung ndiff bestimmt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Wert des Integrals mit der Zeit (also z.B. während des Abbremsens) kleiner und größer und insbesondere auch negativ werden kann, so dass in Schritt 320 dessen Absolutwert bestimmt wird. In Schritt 330 wird dieser Absolutwert dann mit einem zugehörigen Schwellwert Intc verglichen. Wenn der Absolutwert des Integrals den Schwellwert Intc überschreitet, wird in Schritt 240 auf einen Fehler F erkannt.For this criterion, a time integral of the speed deviation n diff is determined in step 310. It should be noted that the value of the integral can become smaller and larger and, in particular, negative over time (i.e., during braking, for example), so that its absolute value is determined in step 320. In step 330, this absolute value is then compared with an associated threshold value Int c . If the absolute value of the integral exceeds the threshold value Int c , an error F is detected in step 240.

In diesem Fall wird sowohl auf einen Fehler erkannt, sobald eines der drei verwendeten Kriterien K1, K2, K3 erfüllt ist, als auch, wenn alle drei Kriterien K1, K2, K3 erfüllt sind.In this case, an error is detected as soon as one of the three criteria K1, K2, K3 used is met, as well as when all three criteria K1, K2, K3 are met.

In 4 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem genau wie in 3 die drei Kriterien K1, K2 und K3 verwendet werden. Ein Unterschied besteht jedoch darin, dass auf einen Fehler erkannt wird, wenn das Kriterium K3 erfüllt ist, oder wenn die Kriterien K1 und K2 erfüllt sind, oder wenn alle Kriterien K1, K2, K3 erfüllt sind. Wenn nur das Kriterium K1 oder nur das Kriterium K2 erfüllt ist, wird hingegen nicht auf einen Fehler erkannt.In 4 an example is shown where exactly as in 3 the three criteria K1, K2 and K3 are used. However, there is a difference in that an error is detected when criterion K3 is met, or when criteria K1 and K2 are met, or when all criteria K1, K2, K3 are met. However, if only criterion K1 or only criterion K2 is met, an error is not detected.

In 5 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem das Kriterium K2 und ein Kriterium K3' verwendet werden; das Kriterium K3' ist ein Kriterium, bei dem geprüft wird, ob das Integral der Drehzahlabweichung bzw. dessen Absolutwert den zugehörigen Schwellwert für länger als eine vorgegebene Zeitdauer überschreitet. Es handelt sich also um ein abgewandeltes Kriterium K3. Hierbei kann z.B. derselbe Timer für die Zeit T und damit der zugehörige Schwellwert Tc wie für das Kriterium K2 verwendet werden; denkbar wäre jedoch auch ein separater Timer mit separatem Schwellwert bzw. vorgegebener Zeitdauer.In 5 an example is shown in which the criterion K2 and a criterion K3' are used; The criterion K3' is a criterion which checks whether the integral of the speed deviation or its absolute value exceeds the associated threshold value for longer than a predetermined period of time. This is therefore a modified criterion K3. Here, for example, the same timer can be used for the time T and thus the associated threshold value Tc as for the criterion K2; However, a separate timer with a separate threshold value or predetermined time period would also be conceivable.

Ergänzend wird hier nun ein Umschaltkriterium UK verwendet, mit dem zwischen dem Kriterium K2 und dem Kriterium K3' umgeschaltet wird. Hierzu wird in Schritt 510 geprüft, ob die Solldrehzahl nsoll bei null liegt, also ob der Stillstand erreicht sein sollte. Falls dem so ist, kann in Schritt 520 ein Ausgang gesetzt werden, um einen Umschalt-Timer für eine Umschalt-Zeit T' zu starten. In Schritt 530 wird diese Umschalt-Zeit T' dann mit einem zugehörigen Schwellwert T'c (bei diesem Schwellwert handelt es sich um eine vorgegebene Zeitdauer) verglichen. Wenn die Umschalt-Zeit T' den Schwellwert T'c überschreitet, wird in Schritt 540 von Kriterium K2 auf Kriterium K3' umgeschaltet. Da hier für beide Kriterien derselbe Timer verwendet wird, ist es ausreichend, den Eingang des Timers zu ändern. Mit anderen Worten wird also während des Abbremsens zunächst ein Kriterium verwendet, und kurz nachdem die Solldrehzahl nsoll bei null liegt, ein anderes, um den Betrieb der elektrischen Maschine zu überwachen.In addition, a switching criterion UK is now used here, which switches between the criterion K2 and the criterion K3 '. For this purpose, in step 510 it is checked whether the target speed n should is zero, i.e. whether standstill should be reached. If so, an output may be set in step 520 to start a switching timer for a switching time T'. In step 530, this switching time T' is then compared with an associated threshold value T'c (this threshold value is a predetermined period of time). If the switching time T' exceeds the threshold value T'c , a switch is made in step 540 from criterion K2 to criterion K3'. Since the same timer is used for both criteria, it is sufficient to change the timer input. In other words, one criterion is initially used during braking, and shortly after the target speed n is at zero, another criterion is used to monitor the operation of the electrical machine.

In 6 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem das Kriterium K2, das Kriterium K3, ein Kriterium K4 sowie das Umschaltkriterium UK verwendet werden; das Kriterium K4 ist ein Kriterium, bei dem geprüft wird, ob Vorzeichenwechsel beim Bestimmen der Drehzahlabweichung ndiff häufiger als eine vorgegebene Anzahl auftreten. Hierzu wird in Schritt 610 bestimmt, ob ein Vorzeichenwechsel aufritt. Dabei wird ein Zähler für eine Anzahl Z' an Vorzeichenwechseln jedes Mal, wenn ein solcher auftritt, hochgezählt. In Schritt 620 wird diese Anzahl Z' dann mit einem zugehörigen Schwellwert Z'c verglichen. Wenn die Anzahl Z' den Schwellwert Z'c überschreitet, wird in Schritt 240 auf einen Fehler F erkannt.In 6 an example is shown in which the criterion K2, the criterion K3, a criterion K4 and the switching criterion UK are used; Criterion K4 is a criterion that checks whether sign changes occur more frequently than a predetermined number when determining the speed deviation n diff . For this purpose, it is determined in step 610 whether a sign change occurred. A counter for a number Z' of sign changes is incremented each time one occurs. In step 620, this number Z' is then compared with an associated threshold value Z'c. If the number Z' exceeds the threshold Z'c, an error F is detected in step 240.

Das Umschaltkriterium UK wird hier derart verwendet, dass von den Kriterien K3 und K4 auf das Kriterium K2 umgeschaltet wird; dies erfolgt in Schritt 640. Solange das Umschaltkriterium nicht erfüllt ist, wird also auf einen Fehler erkannt, wenn Kriterium K3 oder K4 erfüllt ist oder beide erfüllt sind, und sobald das Umschaltkriterium erfüllt ist, wird auf einen Fehler erkannt, wenn Kriterium K2 erfüllt ist.The switching criterion UK is used here in such a way that a switch is made from the criteria K3 and K4 to the criterion K2; This is done in step 640. As long as the switching criterion is not fulfilled, an error is detected when criterion K3 or K4 is fulfilled or both are fulfilled, and as soon as the switching criterion is fulfilled, an error is detected when criterion K2 is fulfilled .

In 7 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem das Kriterium K2 sowie das Umschaltkriterium UK verwendet werden. Das Umschaltkriterium UK wird hier nun verwendet, um in Schritt 740 den Schwellwert, mit dem der Absolutwert der Drehzahlabweichung ndiff in Schritt 220 verglichen wird, zu ändern. Solange das Umschaltkriterium nicht erfüllt ist, wird der Schwellwert ndiff_c verwendet, sobald jedoch das Umschaltkriterium erfüllt ist, wird ein anderer Schwellwert n'diff_c verwendet.In 7 An example is shown in which the criterion K2 and the switching criterion UK are used. The switching criterion UK is now used here to change the threshold value with which the absolute value of the speed deviation n diff is compared in step 220 in step 740. As long as the switching criterion is not met, the threshold value n diff_c is used, but as soon as the switching criterion is fulfilled, another threshold value n' diff_c is used.

Der Schwellwert n'diff_c kann z.B. kleiner als der Schwellwert ndiff_c sein, wodurch ein engeres Toleranzband für die Drehzahlabweichung erzeugt wird. Dies ist insbesondere dann vor Vorteil, wenn der Stillstand bereits erreicht ist und ein Einschwingvorgang der Drehzahl abgeschlossen ist oder sein sollte; eine zulässige Dauer kann hier über den Schwellwert T'c gesteuert werden.The threshold value n' diff_c can, for example, be smaller than the threshold value n diff_c , which creates a narrower tolerance band for the speed deviation. This is particularly advantageous when standstill has already been reached and a speed transient process has or should have been completed; a permissible duration can be controlled here via the threshold value T'c.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019205180 A1 [0004]DE 102019205180 A1 [0004]

Claims (12)

Verfahren zum Überwachen eines Betriebs einer als Antrieb verwendeten elektrischen Maschine (110) eines Fahrzeugs (100) während eines Abbremsens des Fahrzeugs (100) mittels eines drehzahlgeregelten Betriebs der elektrischen Maschine (110) in einen Stillstand und/oder während eines Haltens des Fahrzeugs (100) mittels eines drehzahlgeregelten Betriebs der elektrischen Maschine (110) in einem Stillstand, wobei eine Drehzahlabweichung (nDiff) zwischen einer Istdrehzahl (nist) und einer Solldrehzahl (nsoll) der elektrischen Maschine bestimmt wird, wobei basierend auf der Drehzahlabweichung (nDiff) und einem jeweiligen Schwellwert geprüft wird, ob ein oder mehrere Kriterien (K1, K2, K3; K3', K4) erfüllt sind, und wobei, wenn das eine oder wenigstens eines der mehreren Kriterien (K1, K2, K3, K3', K4) erfüllt ist, auf einen Fehler (F) des Betriebs der elektrischen Maschine erkannt wird.Method for monitoring the operation of an electric machine (110) of a vehicle (100) used as a drive while the vehicle (100) is braked by means of a speed-controlled operation of the electric machine (110) to a standstill and/or while the vehicle (100) is stopped ) by means of a speed-controlled operation of the electrical machine (110) at a standstill, a speed deviation (n Diff ) between an actual speed (n is ) and a target speed (n should ) of the electric machine being determined, based on the speed deviation (n Diff ) and a respective threshold value, it is checked whether one or more criteria (K1, K2, K3; K3', K4) are met, and where if the one or at least one of the several criteria (K1, K2, K3, K3', K4) is met, an error (F) in the operation of the electrical machine is detected. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Kriterium (K1) verwendet wird, bei dem geprüft wird, ob die Drehzahlabweichung (nDiff), insbesondere ein Absolutwert der Drehzahlabweichung, einen zugehörigen Schwellwert (Zc) häufiger als eine vorgegebene Anzahl überschreitet.Procedure according to Claim 1 , whereby a criterion (K1) is used in which it is checked whether the speed deviation (n Diff ), in particular an absolute value of the speed deviation, exceeds an associated threshold value (Zc) more often than a predetermined number. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Kriterium (K2) verwendet wird, bei dem geprüft wird, ob die Drehzahlabweichung (nDiff), insbesondere ein Absolutwert der Drehzahlabweichung, einen zugehörigen Schwellwert für länger als eine vorgegebene Zeitdauer (Tc) überschreitet.Procedure according to Claim 1 or 2 , whereby a criterion (K2) is used in which it is checked whether the speed deviation (n Diff ), in particular an absolute value of the speed deviation, exceeds an associated threshold value for longer than a predetermined period of time (Tc). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Kriterium (K3, K3') verwendet wird, bei dem geprüft wird, ob ein zeitliches Integral der Drehzahlabweichung (nDiff), insbesondere ein Absolutwert des Integrals, einen zugehörigen Schwellwert (Intc) überschreitet, insbesondere für länger als eine vorgegebene Zeitdauer (Tc) überschreitet.Method according to one of the preceding claims, wherein a criterion (K3, K3 ') is used, in which it is checked whether a time integral of the speed deviation (n Diff ), in particular an absolute value of the integral, exceeds an associated threshold value (Intc), in particular for longer than a predetermined period of time (Tc). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Kriterium (K4) verwendet wird, bei dem geprüft wird, ob Vorzeichenwechsel der Drehzahlabweichung (nDiff) häufiger als eine vorgegebene Anzahl (Z`c) auftreten.Method according to one of the preceding claims, wherein a criterion (K4) is used which checks whether sign changes in the speed deviation (n Diff ) occur more frequently than a predetermined number (Z`c). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere Kriterien (K1, K2, K3, K3', K4) verwendet werden, und wobei, wenn wenigstens zwei der mehreren Kriterien (K1, K2, K3, K3', K4) erfüllt sind, auf einen Fehler (F) des Betriebs der elektrischen Maschine erkannt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a plurality of criteria (K1, K2, K3, K3', K4) are used, and wherein if at least two of the plurality of criteria (K1, K2, K3, K3', K4) are met an error (F) in the operation of the electrical machine is detected. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zunächst wenigstens eines von mehreren Kriterien verwendet wird, und wobei, wenn ein Umschaltkriterium (UK) vorliegt, wenigstens ein anderes der mehreren Kriterien verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one of several criteria is initially used, and wherein, if a switching criterion (UK) is present, at least one other of the several criteria is used. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für das eine oder zumindest eines der mehreren verwendeten Kriterien ein jeweiliger Schwellwert geändert wird, wenn ein Umschaltkriterium (UK) vorliegt,Method according to one of the preceding claims, wherein a respective threshold value is changed for the one or at least one of the several criteria used if a switching criterion (UK) is present, Verfahren nach Anspruch 7 oder, 8, wobei das Umschaltkriterium (UK) umfasst, dass die Solldrehzahl (nsoll) null ist oder null erreicht oder für länger als eine vorgegebene Umschaltzeitdauer (T'c) null ist.Procedure according to Claim 7 or, 8, wherein the switching criterion (UK) includes that the target speed (n target ) is zero or reaches zero or is zero for longer than a predetermined switching time period ( T'c ). Recheneinheit (120), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Computing unit (120), which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (120) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (120) ausgeführt wird.Computer program that causes a computing unit (120) to carry out all procedural steps of a method according to one of the Claims 1 until 9 to be carried out when it is executed on the computing unit (120). Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.Machine-readable storage medium with a computer program stored on it Claim 11 .
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