DE19947999B4

DE19947999B4 - Method for encoder failure detection of an electric traction drive and apparatus for performing the method

Info

Publication number: DE19947999B4
Application number: DE1999147999
Authority: DE
Inventors: Peter Kulli; Rolf Beutel
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: DE19947999A1

Abstract

Verfahren zur Drehgeberausfallerkennung eines elektrischen Traktionsantriebes (13), bei dem der Traktionsantrieb (13) durch mindestens zwei Traktionsmotoren (2) gebildet wird und jeder Traktionsmotor (2) mindestens einen Drehgeber (1) umfasst, wobei von jedem Drehgeber (1) ein der Drehzahl des zugehörigen Traktionsmotors (2) proportionales periodisches Drehgebersignal (3a, 3b, 3c, 3d; s₁, s₂, s₃, s₄) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Frequenzwert des Drehgebersignals (3a, 3b, 3c, 3d; s₁, s₂, s₃, s₄) zwischen 0Hz und 10Hz jedes Drehgebersignal (3a, 3b, 3c, 3d; s₁, s₂, s₃, s₄) zyklisch fortlaufend ausgelesen wird und dass die Drehgebersignale (3a, 3b, 3c, 3d; s₁, s₂, s₃, s₄) während einer einstellbaren Anzahl (k) von Lesezyklen der Größe ihrer Frequenzwerte nach geordnet werden.A method for encoder failure detection of an electric traction drive (13), wherein the traction drive (13) by at least two traction motors (2) is formed and each traction motor (2) at least one rotary encoder (1), each of the rotary encoder (1) one of the speed the corresponding traction motor (2) proportional periodic encoder signal (3a, 3b, 3c, 3d; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) is generated, characterized in that for a frequency value of the encoder signal (3a, 3b, 3c, 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) between 0Hz and 10Hz each encoder signal (3a, 3b, 3c, 3d; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) is cyclically continuously read and that the encoder signals (3a , 3b, 3c, 3d; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) are ordered by read cycles of the magnitude of their frequency values during an adjustable number (k).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Traktionsantriebstechnik. Sie geht aus von einem Verfahren zur Drehgeberausfallerkennung eines elektrischen Traktionsantriebes und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The This invention relates to the field of traction drive technology. It is based on a method for encoder failure detection of an electrical Traction drive and a device for carrying out the Method according to the preamble the independent one Claims.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Traktionsantriebe, insbesondere für den Einsatz in elektrischen Hochleistungslokomotiven, sind zur Drehzahlerkennung mit Drehgebern ausgestattet. Dabei sind je nach Ausführung Traktionsantriebe mit mindestens zwei Traktionsmotoren bekannt, wobei an jedem Traktionsmotor ein oder zwei Drehgeber angeordnet sind. Ein Traktionsantrieb mit vier Traktionsmotoren und je einem Drehgeber pro Traktionsmotor ist in der US 4,164,872 offenbart. Die einzelnen Drehgeber sind jeweils mit einer zugehörigen Motorachse gekoppelt. Jeder Drehgeber umfasst dazu eine Scheibe mit in Umfangsrichtung angeordneten Elementen, die an der jeweiligen Motorachse angebracht ist. Diese Elementenscheibe wird elektrisch, magnetisch oder optisch abgetastet. Aus dieser Abtastung der Elementenscheibe wird ein periodisches Drehgebersignal erzeugt, das proportional zur Drehzahl des jeweiligen Motors ist. Dieses Drehgebersignal eines jeden Drehgebers wird einer Mitteilungseinheit zugeführt, die einen Mittelwert aus den zugeführten Drehgebersignalen bildet. Das gemittelte Drehgebersignal wird einer gängigen Motorregelungseinheit und einer der Motorregelungseinheit übergeordneten Traktionsregelungseinheit zugeführt, die das gemittelte Drehgebersignal jeweils weiterverarbeiten. Wird an einem Traktionsmotor mehr als ein Drehgeber angeordnet, ist Redundanz der Drehgeber gegeben.Electric traction drives, especially for use in high-performance electric locomotives, are equipped with rotary encoders for speed detection. Depending on the design, traction drives with at least two traction motors are known, wherein one or two rotary encoders are arranged on each traction motor. A traction drive with four traction motors and one rotary encoder per traction motor is in the US 4,164,872 disclosed. The individual rotary encoders are each coupled to an associated motor axis. Each rotary encoder comprises a disk with circumferentially arranged elements which is attached to the respective motor axis. This element disc is scanned electrically, magnetically or optically. From this sampling of the element disc, a periodic encoder signal is generated, which is proportional to the speed of the respective motor. This encoder signal of each rotary encoder is supplied to a message unit, which forms an average of the supplied encoder signals. The averaged encoder signal is fed to a common motor control unit and to a motor control unit superordinate traction control unit, which process the average encoder signal in each case. If more than one rotary encoder is arranged on a traction motor, the rotary encoder is redundant.

Das häufigste Ausfallbild eines Drehgebers ist der Totalausfall beispielsweise durch Kabelbruch oder Kurzschluss. Dies wirkt sich dahingehend aus, dass bei sich drehenden Traktionsmotoren das Drehgebersignal mit einem Frequenzwert von 0Hz für den ausgefallenen Drehgeber der Mitteilungseinheit zugeführt wird. Dies ist insbesondere bei kleinen Drehzahlen der Traktionsmotoren beziehungsweise bei den entsprechenden Drehgebersignalen mit einer Frequenz kleiner oder gleich 10Hz problematisch. Möglich für eine Erkennung eines Drehgeberausfalls wäre zwar ein reiner Vergleich der einzelnen Drehgebersignale untereinander oder mit dem Frequenzwert 0Hz, jedoch sind bei den genannten kleinen Drehzahlen die einzelnen Drehgebersignale mit dem Frequenzwert kleiner oder gleich 10Hz sehr stark durch dynamische Vorgänge, insbesondere Schwingungen in der Mechanik der Traktionsmotoren, beeinflusst, so dass die genannten Vergleiche nicht zuverlässig und nicht eindeutig auf einen ausgefallenen Drehgeber schließen lassen.The common Failure image of a rotary encoder is the total failure, for example due to cable break or short circuit. This has the effect that with rotating traction motors, the encoder signal with a Frequency value of 0Hz for the failed rotary encoder is supplied to the message unit. This is especially at low speeds of traction motors or at the corresponding encoder signals with a frequency less than or equal to 10Hz problematic. Although it would be possible to detect a rotary encoder failure a pure comparison of the individual encoder signals with each other or with the frequency value 0Hz, but are in the mentioned small Rotate the individual encoder signals with the frequency value smaller or 10Hz very much by dynamic processes, in particular Vibrations in the mechanics of traction motors, so influenced that said comparisons are not reliable and not unique Close a failed rotary encoder.

Des Weiteren sind die Motorregelungseinheit und in besonderem Masse die Traktionsregelungseinheit zur Weiterverarbeitung des gemittelten Drehgebersignals auf ein exaktes gemitteltes Drehgebersignal angewiesen. Ein Nichterkennen eines Drehgeberausfalls hat deshalb zur Folge, dass das aus sämtlichen Drehgebersignalen gemittelte Drehgebersignal zu klein wird gegenüber den tatsächlichen Drehzahlen der einzelnen Traktionsmotoren. Der Motorregelungseinheit sowie der Traktionsregelungseinheit stehen die exakten Drehzahlen der einzelnen Traktionsmotoren durch Ermittlung aus von den Traktionsmotoren bereitgestellten physikalischen Größen durch ein Berechnungsmodell zur Verfügung. Im Falle eines Drehgeberausfalls sind dann die exakten Drehzahlen der Traktionsmotoren größer als das zu klein bestimmte gemittelte Drehgebersignal. Die Folge ist, dass die Motorregelungseinheit und die Traktionsregelungseinheit alle Traktionsmotoren des gesamten Traktionsantriebes, inklusive der Traktionsmotoren mit intakten Drehgebern, auf eine Drehzahl abbremst, die dem gemittelten und zu klein bestimmten Drehgebersignal entspricht. Bei Anwendung des Traktionsantriebes in einer Hochleistungslokomotive bedeutet das, dass das Fahrzeug nicht mehr beschleunigt werden kann. Ein funktionsgemäßer Betrieb des Fahrzeugs ist dann nicht mehr möglich und ein unerwünschtes Abschleppen des Fahrzeugs ist die Folge.Of Further are the engine control unit and in particular the traction control unit for further processing of the averaged encoder signal relied on an exact averaged encoder signal. A non-recognition a encoder failure therefore has the consequence that all Encoder signals averaged encoder signal is too small compared to the actual Speeds of the individual traction motors. The engine control unit and the traction control unit are the exact speeds the individual traction motors by determining from the traction motors provided physical quantities by a calculation model to disposal. In the case of a rotary encoder failure then the exact speeds of traction engines greater than the too small determined average encoder signal. The result is, that the engine control unit and the traction control unit all traction motors of the entire traction drive, inclusive the traction motors with intact encoders, to one speed decelerates, the averaged and too small determined encoder signal equivalent. When using the traction drive in a high performance locomotive This means that the vehicle can no longer be accelerated. A functional operation the vehicle is then no longer possible and an undesirable Towing the vehicle is the result.

Aus der DE 34 41 103 A1 ist eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung bekannt, bei der für ein Impulsgeberpaar ein Defekt eines Impulsgebers über eine spezielle logische Verschaltung der Ausgangssignale der beiden Impulsgeber mit einem Zähler anhand der sich bei einem Ausfall eines Impulsgebers ergebenden Zählrichtung des Zählers erfasst wird.From the DE 34 41 103 A1 a generic circuit arrangement is known in which for a pulse generator pair a defect of a pulse generator is detected via a special logical interconnection of the output signals of the two pulse generator with a counter based on the resulting in case of failure of a pulse counting device of the counter.

Die DE 25 46 481 C2 betrifft ebenfalls eine Überwachungsschaltung in Form einer speziellen logische Verschaltung der Ausgangssignale mehrerer Impulsgeber, bei der ein Defekt eines Impulsgebers über den logischen Zustand am Ausgang der Überwachungsschaltung erfasst wird.The DE 25 46 481 C2 also relates to a monitoring circuit in the form of a special logical interconnection of the output signals of a plurality of pulse generators, in which a defect of a pulse generator is detected via the logic state at the output of the monitoring circuit.

Die US 4,428,224 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum dynamischen Prüfen eines Drehgebersystems mit mehreren Drehgebern in Antiblockiersystemen von Kraftfahrzeugen, bei dem die höchste und die niedrigste Drehzahl ermittelt und hinsichtlich einer vorgegebenen maximal zulässigen Abweichung von einer ebenfalls ermittelten mittleren Drehzahl untersucht wird.The US 4,428,224 relates to an apparatus and a method for dynamically testing a rotary encoder system with multiple encoders in antilock braking systems of motor vehicles, in which the highest and the lowest speed is determined and examined with respect to a predetermined maximum allowable deviation from an also determined average speed.

Die DE44 44 408 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Drehzahlsensors, beispielsweise eines Raddrehzahlsensors in einem ABS-System, bei dem gefilterte und ungefilterte Größen, wie z. B. Radgeschwindigkeiten, verglichen und anhand von Plausibilitätsuntersuchungen Sensorfehler erkannt werden.The DE 44 44 408 A1 describes a procedure ren for detecting a malfunction of a speed sensor, such as a wheel speed sensor in an ABS system, in which filtered and unfiltered variables such. As wheel speeds, compared and detected by plausibility investigations sensor errors.

Die US 5,136,218 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kontrollieren des Fahrmotors für jedes Paar gleichachsiger Räder eines Schienenfahrzeugtraktionssystem.The US 5,136,218 relates to a method and apparatus for controlling the traction motor for each pair of equiaxed wheels of a railroad traction system.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Drehgeberausfallerkennung eines elektrischen Traktionsantriebes anzugeben, das zuverlässig einen Ausfall eines Drehgebers eines Traktionsmotors des Traktionsantriebes, insbesondere bei kleinen Drehzahlen der eingesetzten Traktionsmotoren des Traktionsantriebes, zuverlässig erkennt und den weiteren Betrieb des Traktionsantriebes gewährleistet, sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit der das Verfahren in besonders einfacher Weise durchgeführt wird.task The invention is therefore a method for encoder failure detection specify an electric traction drive, the reliable one Failure of a rotary encoder of a traction motor of the traction drive, especially at low speeds of the traction motors used the traction drive, reliable recognizes and ensures the further operation of the traction drive, and to provide a device with which the method in particular performed in a simple manner becomes.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is solved by the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Traktionsmotoren des Traktionsantriebes umfassen jeweils mindestens einen Drehgeber, der ein der Drehzahl der Traktionsmotoren proportionales periodisches Drehgebersignal bereitstellt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird für einen Frequenzwert des Drehgebersignals im Wesentlichen zwischen 0Hz und 10Hz jedes Drehgebersignal zyklisch fortlaufend ausgelesen. Die ausgelesenen Drehgebersignale werden während einer einstellbaren Anzahl von Lesezyklen der Größe ihrer Frequenzwerte nach geordnet. Das Drehgebersignal, das unter den geordneten Drehgebersignalen während der eingestellten Anzahl an Lesezyklen statisch am kleinsten ist, deutet auf einen Fehler des zugehörigen Drehgebers, insbesondere auf einen ausgefallenen Drehgeber, hin. Somit kann sehr vorteilhaft und in besonders einfacher Weise ein Drehgeberausfall für kleine Drehzahlen der Traktionsmotoren erkannt werden. Vorteilhaft wird das statisch kleinste Drehgebersignal während der eingestellten Anzahl Lesezyklen für eine Weiterverarbeitung, insbesondere für eine Mittelwertbildung der Drehgebersignale und für eine Bildung eines logischen Drehrichtungswertes, nicht berücksichtigt. Dadurch wird eine Fehlerfortpflanzung in der Weiterverarbeitung der Drehgebersignale bereits sehr früh unterbunden, wodurch ein zulässiger Betrieb, insbesondere bei Traktionsantrieben in Hochleistungslokomotiven, gewährleistet ist.The Traction motors of the traction drive each comprise at least a rotary encoder proportional to the speed of the traction motors provides periodic encoder signal. In the method according to the invention is for a frequency value of the encoder signal substantially between 0Hz and 10Hz each encoder signal cyclically continuously read out. The read-out encoder signals are during an adjustable number of read cycles the size of their Frequency values sorted by order. The encoder signal, which under the ordered encoder signals during statically smallest is the set number of read cycles, indicates an error of the associated rotary encoder, in particular to a failed encoder, out. Thus, very beneficial and in a particularly simple way, a rotary encoder failure for small Speeds of traction motors are detected. Becomes advantageous the statically smallest encoder signal during the set number Read cycles for a further processing, in particular for averaging the Encoder signals and for a Formation of a logical direction value, not taken into account. As a result, an error propagation in further processing the encoder signals stopped very early, creating a permissible Operation, in particular in traction drives in high-performance locomotives, guaranteed is.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine erfindungsgemäße Zuordnungseinheit auf, die vorteilhafterweise mit jedem Drehgeber der Traktionsmotoren verbunden ist. Des Weiteren ist an einem Eingang der Zuordnungseinheit ein einstellbarer Parameter zugeführt, dessen Wert einer Anzahl von Lesezyklen entspricht. Somit dient die Zuordnungseinheit dazu, die Drehgebersignale aus den Drehgebern zyklisch auszulösen und während der eingestellten Anzahl von Lesezyklen die Drehgebersignale der Größe ihrer Frequenzwerte nach zu ordnen. Ausgangsseitig weist die Zuordnungseinheit die geordneten Drehgebersignale auf, wobei die Zuordnungseinheit erfindungsgemäß mit einem Mittelwertbildner und mit einem Drehrichtungswertbildner verbunden ist. Mit dem Mittelwertbildner und dem Drehrichtungswertbildner werden ein Mittelwert bzw. ein logischer Drehrichtungswert aus den geordneten Drehgebersignalen gebildet, wobei der Mittelwertbildner und der Drehrichtungswertbildner das statisch kleinste Drehgebersignal, das während der eingestellten Anzahl Lesezyklen ausgelesen wurde, nicht berücksichtigen. Mit Hilfe der Zuordnungseinheit und dem damit verbundenen Mittelwertbildner und Drehrichtungswertbildner wird eine besonders einfach ausgeführte und somit kostengünstige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren zur Drehgeberausfallerkennung eines elektrischen Traktionsantriebes erzielt, die insbesondere einen Betrieb des Traktionsantriebes mit ausgefallenem Drehgeber ermöglicht.The Apparatus for carrying out of the method has an allocation unit according to the invention, the advantageously connected to each encoder of the traction motors is. Furthermore, an adjustable one of an input of the allocation unit Supplied with parameters, whose value corresponds to a number of read cycles. Thus serves the allocation unit to the encoder signals from the encoders cyclically trigger and during the set the number of read cycles the encoder signals the size of their Frequency values according to order. On the output side, the allocation unit has the ordered encoder signals, wherein the allocation unit according to the invention with a Averaging and connected to a Drehrichtungswertbildner is. With the averager and the rotation direction value generator become an average value or a logical direction value from the ordered encoder signals formed, wherein the averaging and the direction of rotation value generator the statically smallest encoder signal, that while do not take into account the set number of read cycles. With the help of the allocation unit and the associated averager and Direction of rotation value generator is a particularly easy running and thus cost-effective Apparatus for carrying out the method for encoder failure detection of an electric traction drive achieved, in particular, an operation of the traction drive with failed encoder allows.

Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung offensichtlich.These and other advantages of the present invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment of the invention obviously.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.following The invention is based on an embodiment in connection closer to the drawing explained.

Es zeigtIt shows

1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Drehgeberausfallerkennung eines elektrischen Traktionsantriebes. 1 An embodiment of an apparatus for performing the method for encoder failure detection of an electric traction drive.

Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in der Figur gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.The used in the drawings and their meaning are summarized in the list of reference numerals. Basically in the figure, like parts with the same reference numerals.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Drehgeberausfallerkennung eines elektrischen Traktionsantriebes 13. Ein in 1 dargestellter Traktionsantrieb 13 umfasst zwei Traktionsmotoren 2 mit jeweils zwei Drehgebern 1 pro Traktionsmotor 2. Jeder Drehgeber 1 erzeugt ein der Drehzahl des zugehörigen Traktionsmotors 2 proportionales periodisches Drehgebersignal 3a, 3b, 3c, 3d (s₁, s₂, s₃, s₄). Die Drehgeber 1 sind mit einer Zuordnungseinheit 5 verbunden, wobei an deren Eingang die Drehgebersignale 3a, 3b, 3c, 3d (s₁, s₂, s₃, s₄) der Drehgeber 1 anliegen. Darüber hinaus ist gemäß 1 an einem Eingang der Zuordnungseinheit ein einstellbarer Parameter 4 zugeführt, dessen Wert einer Anzahl k von Lesezyklen entspricht. 1 shows an embodiment of the apparatus for performing the method for rotation encoder failure detection of an electric traction drive 13 , An in 1 illustrated traction drive 13 includes two traction motors 2 each with two encoders 1 per traction motor 2 , Every encoder 1 generates one of the rotational speeds of the associated traction motor 2 proportional periodic encoder signal 3a . 3b . 3c . 3d (s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ). The encoders 1 are with an allocation unit 5 connected, at whose input the encoder signals 3a . 3b . 3c . 3d (s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) of the encoders 1 issue. In addition, according to 1 an adjustable parameter at an input of the allocation unit 4 supplied, whose value corresponds to a number k of read cycles.

Beim Verfahren zur Drehgeberausfallerkennung des elektrischen Traktionsantriebes 13 wird für einen Frequenzwert des periodischen Drehgebersignals 3a, 3b, 3c, 3d (s₁, s₂, s₃, s₄) im Wesentlichen zwischen 0Hz und 10Hz jedes Drehgebersignal 3a, 3b, 3c, 3d (s₁, s₂, s₃, s₄) zyklisch fortlaufend von der Zuordnungseinheit 5 ausgelesen. Die Drehgebersignale 3a, 3b, 3c, 3d (s₁, s₂, s₃, s₄) werden während der durch den Parameter 4 eingestellten Anzahl k von Lesezyklen der Größe ihrer Frequenzwerte nach geordnet, so dass sich geordnete Drehgebersignale 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) ergeben. Die über den Parameter 4 einstellbare Anzahl k von Lesezyklen der Zuordnungseinheit 5 wird vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 5 und 50 gewählt, wobei jeder Lesezyklus eine zeitliche Größenordnung zwischen 0,1ms und 5ms aufweist. Das geordnete Drehgebersignal 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d), das unter den geordneten Drehgebersignalen 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) während der eingestellten Anzahl von Lesezyklen statisch am kleinsten ist, ist ein Indiz für einen Fehler des zugehörigen Drehgebers 1, insbesondere für einen ausgefallenen Drehgeber 1.In the method for encoder failure detection of the electric traction drive 13 is for a frequency value of the periodic encoder signal 3a . 3b . 3c . 3d (s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) substantially between 0Hz and 10Hz each encoder signal 3a . 3b . 3c . 3d (s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) cyclically continuously from the allocation unit 5 read. The encoder signals 3a . 3b . 3c . 3d (s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) are passed through the parameter 4 Set number k of reading cycles of the size of their frequency values ordered, so that ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ). The over the parameter 4 adjustable number k of reading cycles of the allocation unit 5 is preferably chosen in the order of between 5 and 50, with each reading cycle having a duration of between 0.1 ms and 5 ms. The ordered encoder signal 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ), that among the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) is statically smallest during the set number of read cycles, is an indication of an error of the associated rotary encoder 1 , especially for a failed rotary encoder 1 ,

Somit kann sehr einfach und schnell ein Drehgeberausfall für kleine Drehzahlen der Traktionsmotoren 2 erkannt werden.Thus, a rotary encoder failure for low speeds of traction motors can very easily and quickly 2 be recognized.

Des Weiteren wird aus den geordneten Drehgebersignalen 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) ein Mittelwert 8 (s) gebildet, so dass ein gemitteltes Drehgebersignal 8 (s) entsteht. Dabei wird das während der Anzahl k von Lesezyklen der Zuordnungseinheit 5 statisch kleinste geordnete Drehgebersignal 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) und dessen zugehöriger Drehgeber 1 für die Bildung des Mittelwertes 8 (s) nicht berücksichtigt und Fehler in der Mittelwertbildung werden damit vermieden.Furthermore, from the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) an average 8th ( s ), so that an averaged encoder signal 8th (s) arises. This is the number k of reading cycles of the allocation unit 5 statically smallest ordered encoder signal 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , _2b , s _3c , s _4d ) and its associated encoder 1 for the formation of the mean 8th ( s ) and errors in the averaging are thus avoided.

Aus den geordneten Drehgebersignalen 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) wird weiterhin ein logischer Drehrichtungswert 11 (dr) gebildet. In derselben Weise wie bei der Bildung des gemittelten Drehgebersignals 8 (s) wird das während der Anzahl k von Lesezyklen der Zuordnungseinheit 5 statisch kleinste geordnete Drehgebersignal 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) und dessen zugehöriger Drehgeber I für die Bildung des logischen Drehrichtungswerts 11 (dr) nicht berücksichtigt. Vorteilhaft können dabei Fehler in der Drehrichtungswertbildung vermieden werden.From the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) will continue to be a logical direction value 11 (dr) formed. In the same way as in the formation of the averaged encoder signal 8th ( s ) becomes the number k of read cycles of the allocation unit 5 statically smallest ordered encoder signal 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) and its associated encoder I for the formation of the logical direction value 11 (dr) not considered. Advantageously, errors in the direction of rotation value formation can be avoided.

Dadurch, dass weder bei der Mittelwertbildung noch bei der Drehrichtungswertbildung das während der Anzahl k von Lesezyklen der Zuordnungseinheit 5 statisch kleinste geordnete Drehgebersignal 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) und dessen zugehöriger Drehgeber I berücksichtigt wird, kann vorteilhaft eine Fehlerfortpflanzung in der Weiterverarbeitung der geordneten Drehgebersignale 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) sehr früh unterbunden werden, so dass ein zuverlässiger Betrieb des Traktionsantriebes 13 auch bei einem fehlerhaften Drehgeber 1, insbesondere bei dessen Ausfall, möglich ist.The fact that neither in the averaging nor in the Drehrichtungswertbildung that during the number k of reading cycles of the allocation unit 5 statically smallest ordered encoder signal 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , _2b , s _3c , s _4d ) and its associated rotary encoder I is taken into account, can advantageously an error propagation in the further processing of the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) are stopped very early, so that a reliable operation of the traction drive 13 even with a faulty encoder 1 , in particular in the event of failure, is possible.

Das gemittelte Drehgebersignal 8 (s) und der logische Drehrichtungswert 11 (dr) werden einer Motorregelungseinheit 9 und einer Traktionsregelungseinheit 10 zugeführt, in denen sie weiterverarbeitet werden.The averaged encoder signal 8th (s) and the logical direction value 11 (dr) become an engine control unit 9 and a traction control unit 10 fed in which they are further processed.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst gemäß 1 die eingangs erwähnte Zuordnungseinheit 5, die mit jedem Drehgeber 1 der Traktionsmotoren 2 verbunden ist. Diese Verbindung dient dazu, jedes Drehgebersignal 3a, 3b, 3c, 3d (s_1a, s₂, s₃, s₄) der einzelnen Drehgeber 1 zyklisch durch die Zuordnungseinheit 5 auslesen zu können. An einem Eingang der Zuordnungseinheit 5 ist der ebenfalls bereits erwähnte einstellbare Parameter 4 zugeführt, dessen Wert der Anzahl k von Lesezyklen entspricht. Diese Zuführung ist vorgesehen, damit die periodischen Drehgebersignale 3a, 3b, 3c, 3d (s₁, s₂, s₃, s₄) in der Zuordnungseinheit 5 der Größe ihrer Frequenzwerte nach während der Anzahl k von Lesezyklen als geordnete Drehgebersignale 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) geordnet werden können. Am Ausgang der Zuordnungseinheit 5 weist diese dann die der Größe nach geordneten Drehgebersignale 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) auf. Des Weiteren ist der Ausgang der Zuordnungseinheit 5, an dem die geordneten Drehgebersignale 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) anliegen, mit einem Mittelwertbildner 7 verbunden. Dieser Mittelwertbildner 7 dient der Bildung des gemittelten Drehgebersignals 8 (s) aus den geordneten Drehgebersignalen 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d). Ausgangsseitig liegt am Mittelwertbildner 7 das gemittelte Drehgebersignal 8 (s) an, wobei der Ausgang selbst mit der bereits erwähnten Motorregelungseinheit 9 und der Traktionsregelungseinheit 10 verbunden ist. Darüber hinaus ist der Ausgang der Zuordnungseinheit 5, an dem die geordneten Drehgebersignale 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d) anliegen, mit einem Drehrichtungswertbildner 12 verbunden. Dieser Drehrichtungswertbildner 12 dient der Bildung des logischen Drehrichtungswertes 11 (dr) aus den geordneten Drehgebersignalen 6a, 6b, 6c, 6d (s_1a, s_2b, s_3c, s_4d). Am Ausgang des Drehrichtungswertbildners 12 liegt dieser logische Drehrichtungswert 11 (dr) an, wobei der Ausgang ebenfalls mit der Motorregelungseinheit 9 und der Traktionsregelungseinheit 10 verbunden ist.The device for carrying out the method comprises according to 1 the initially mentioned allocation unit 5 that with every encoder 1 the traction motors 2 connected is. This connection is used to each encoder signal 3a . 3b . 3c . 3d (s _1a , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) of each encoder 1 cyclically through the allocation unit 5 to be able to read. At an input of the allocation unit 5 is the already mentioned adjustable parameter 4 supplied, whose value corresponds to the number k of read cycles. This feeder is provided so that the periodic encoder signals 3a . 3b . 3c . 3d (s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) in the allocation unit 5 the magnitude of their frequency values according to the number k of read cycles as ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) can be arranged. At the output of the allocation unit 5 this then has the size ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ). Furthermore, the output of the allocation unit 5 at which the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) abut, with an averaging agent 7 connected. This averager 7 serves to form the averaged encoder signal 8th ( s ) from the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ). On the output side is the mean value generator 7 the averaged encoder signal 8th ( s ), wherein the output itself with the already mentioned engine control unit 9 and the traction control unit 10 connected is. In addition, the output is the allocation unit 5 at which the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) abut, with a Drehrichtungswertbildner 12 connected. This directional value generator 12 serves to form the logical direction value 11 (dr) from the ordered encoder signals 6a . 6b . 6c . 6d (s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ). At the output of the rotation direction value generator 12 is this logical direction value 11 (dr), the output also with the engine control unit 9 and the traction control unit 10 connected is.

Die Motorregelungseinheit 9 und die Traktionsregelungseinheit 10 dienen dazu, aus dem logischen Drehrichtungswert 11 (dr) und dem gemittelten Drehgebersignal 8 (s) sowie aus nicht dargestellten physikalischen Motorgrößen, den Traktionsantrieb 13, insbesondere die Traktionsmotoren 2 nach vorgebbaren Anforderungen, wie beispielsweise Drehzahl oder Drehmoment, zu beeinflussen.The engine control unit 9 and the traction control unit 10 Serve to, from the logical direction value 11 (dr) and the averaged encoder signal 8th ( s ) and not shown physical engine sizes, the traction drive 13 , in particular the traction motors 2 to influence according to specifiable requirements, such as speed or torque.

Dabei sind die Zuordnungseinheit 5, der Mittelwertbildner 7, der Drehrichtungswertbildner 12, die Motorregelungseinheit 9 und/oder die Traktionsregelungseinheit 10 in mindestens einem nicht dargestellten digitalen Mikroprozessor implementiert, so dass vorteilhaft auf diskrete und damit teuere Bauteile verzichtet werden kann und eine Anpassung der Vorrichtung an Traktionsantriebe 2 verschiedenster Anwendungen erleichtert wird und somit einfach vollzogen werden kann.Here are the allocation unit 5 , the averager 7 , the rotational direction value generator 12 , the engine control unit 9 and / or the traction control unit 10 implemented in at least one digital microprocessor, not shown, so that discrete and therefore expensive components can be advantageously dispensed with and an adaptation of the device to traction drives 2 various applications is facilitated and thus can be easily performed.

11: Drehgeberencoders
22: Traktionsmotortraction engine
3a, b, c, d3a, b, c, d: DrehgebersignalEncoder signal
44: einstellbarer Parameteradjustable parameter
55: Zuordnungseinheitallocation unit
6a, b, c, d6a, b, c, d: geordnetes Drehgebersignalparent Encoder signal
77: Mittelwertbildneraverager
88th: gemitteltes Drehgebersignalaveraged Encoder signal
99: MotorregelungseinheitEngine control unit
1010: TraktionsregelungseinheitTraction control unit
1111: logischer Drehrichtungswertlogically Direction of rotation value
1212: DrehrichtungswertbildnerDrehrichtungswertbildner
1313: Traktionsantriebtraction drive

Claims

Method for encoder failure detection of an electric traction drive ( 13 ), in which the traction drive ( 13 ) by at least two traction motors ( 2 ) and each traction motor ( 2 ) at least one rotary encoder ( 1 ), each encoder ( 1 ) one of the rotational speed of the associated traction motor ( 2 ) proportional periodic encoder signal ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) is generated, characterized in that for a frequency value of the encoder signal ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) between 0Hz and 10Hz each encoder signal ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) is cyclically continuously read out and that the encoder signals ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) are ordered by read cycles of the magnitude of their frequency values during an adjustable number (k).

Method according to claim 1, characterized in that an average value ( 8th ; s ) from the ordered encoder signals ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ), wherein the smallest static encoder signal during the number (k) of read cycles ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) and its associated rotary encoder ( 1 ) is not considered for averaging.

Method according to claim 1, characterized in that the number (k) of read cycles is on the order of between 5 and 50 is set, each cycle a temporal magnitude between Has 0.1ms and 5ms.

Method according to Claim 1, characterized in that a logical direction of rotation value ( 11 ; dr) from the ordered encoder signals ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ), wherein the smallest static encoder signal during the number (k) of read cycles ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ) and its associated rotary encoder ( 1 ) is not taken into account for the determination of the direction of rotation.

Method according to claims 2 and 4, characterized in that the mean value ( 8th ; s ) and the logical direction value ( 11 ; dr) an engine control unit ( 9 ) and a traction control unit ( 10 ).

Device for carrying out the method for encoder failure detection of an electric traction drive ( 13 ), the traction drive ( 13 ) at least two traction motors ( 2 ) and each traction motor ( 2 ) at least one rotary encoder ( 1 ) and each encoder ( 1 ) for generating one of the rotational speeds of the associated traction motor ( 2 ) proportional periodic encoder signal ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ), characterized in that each rotary encoder ( 1 ) for the cyclical reading of the encoder signals ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) with an allocation unit ( 5 ) and that at an input of the allocation unit ( 5 ) is supplied with an adjustable parameter whose value corresponds to a number (k) of read cycles, wherein the allocation unit ( 5 ) for the order of the encoder signals ( 3a . 3b . 3c . 3d ; s ₁ , s ₂ , s ₃ , s ₄ ) according to the magnitude of their frequency values during the number (k) of read cycles.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the allocation unit ( 5 ) at its output the ordered encoder signals ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the allocation unit ( 5 ) at its output with a rotation direction value generator ( 12 ), the formation of a logical direction value ( 11 ; dr) from the ordered encoder signals ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the allocation unit ( 5 ) at its exit with an averager ( 7 ), the formation of an average value ( 8th ; s ) from the ordered encoder signals ( 6a . 6b . 6c . 6d ; s _1a , s _2b , s _3c , s _4d ).

Apparatus according to claim 8, characterized in that the direction of rotation value generator ( 12 ) at its output with an engine control unit ( 9 ) and with a traction control unit ( 10 ) connected is.

Device according to claim 9, characterized in that the averager ( 7 ) at its output with an engine control unit ( 9 ) and with a traction control unit ( 10 ) connected is.

Device according to one of claims 6-11, characterized in that the allocation unit ( 5 ), the averager ( 7 ), the direction of rotation value generator ( 12 ), the engine control unit ( 9 ) and / or the traction control unit ( 10 ) are implemented in at least one microprocessor.