DE19960289A1 - Fault detection system for brushless electric motor, e.g. for power-steering system; has fault detector constructed to measure fault by detecting excitation in electromagnet coil of either rotor or stator - Google Patents
Fault detection system for brushless electric motor, e.g. for power-steering system; has fault detector constructed to measure fault by detecting excitation in electromagnet coil of either rotor or statorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren für eine Fehlererfassung bei einem elektrischen Motor zum Erfassen eines Fehlers bzw. eines Ausfalls eines bürstenlosen Motors.The invention relates to a device and method for error detection in an electric motor for detecting a fault or a failure of a brushless motor.
Ein bürstenloser Motor wird in einer elektrischen Servolenkungvorrichtung oder dergleichen verwendet. Bei Verwendung in einer elektrischen Servolenkungvor richtung, ist es notwendig, den elektrischen Motor zu diagnostizieren bzw. zu unter suchen, insbesondere Stromsensoren, die wichtig für die Steuerung des elektrischen Motors sind. Um unter anderem die Sensoren zu diagnostizieren, wird vorzugsweise ein elektrischer Strom in einer bzw. einigen Phase bzw. Phasen des bürstenlosen Motors vorgesehen, bevor eine Steuerung für eine Unterstützung der Servolenkung beginnt oder bevor ein Drehmoment in dem bürstenlosen Motor erzeugt wird.A brushless motor is used in an electric power steering device or the like used. When used in an electric power steering direction, it is necessary to diagnose or to diagnose the electric motor looking, especially current sensors that are important for the control of electrical Motors are. To diagnose the sensors, among other things, is preferred an electric current in one or some phases or phases of the brushless Motor provided before a controller for a power steering assist begins or before torque is generated in the brushless motor.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. HEI 9-111238 offenbart eine derartige Fehlererfassungsvorrichtung für einen bürstenlosen Motor, welcher einen elektrischen Antriebsstrom für eine vorbestimmte Phase des bürstenlosen Motors vorsieht und den Antriebs- bzw. Ansteuerstrom durch Verwendung von Stromsensoren erfaßt. Dann kann die Vorrichtung den bürstenlosen Motor durch ein Vergleichen des elektrischen Antriebsstrom mit dem erfaßten Strom diagnostizieren. Japanese Patent Application Publication No. HEI 9-111238 discloses such a failure detection device for a brushless motor, which an electric drive current for a predetermined phase of the brushless Motor provides and the drive or drive current by using Current sensors detected. Then the device can run the brushless motor through a Diagnose comparing the electrical drive current to the sensed current.
Wenn jedoch ein derartiger elektrischer Strom vorgesehen wird, um einen Fehler zu diagnostizieren bzw. festzustellen, kann es passieren, daß der Antriebsstrom den elektrischen Motor veranlaßt, sein Drehmoment zu erzeugen. Aufgrund des Drehmoments kann der elektrische Motor zu drehen beginnen.However, if such an electric current is provided, an error To diagnose or determine, it can happen that the drive current electric motor causes its torque to be generated. Because of the Torque, the electric motor can start to turn.
Um einen Fehler eines elektrischen Motors zu erfassen, werden die elektroma gnetischen Spulen in dem Motor so angeregt, daß sie eine erste magnetische Richtung bzw. eine erste Polung eines magnetischen Drehfeldes aufweisen, welches die gleiche wie die zweite magnetische Richtung bzw. zweite Polung eines Permanentmagneten in dem Motor ist, wenn die elektromagnetische Spule mit der Richtung bzw. Polung des Permanentmagneten ausgerichtet wird.To detect a fault in an electric motor, the elektroma magnetic coils in the motor so excited that they have a first magnetic direction or have a first polarity of a rotating magnetic field which is the same like the second magnetic direction or second polarity of a permanent magnet in the motor is when the electromagnetic coil with the direction or polarity of the Permanent magnet is aligned.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines elektrischen Servolenkungssystems, das eine Ausführungsform eines elektrischen Motors gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, Fig. 1 is a schematic diagram of an electric power steering system which employs an embodiment of an electric motor according to the present invention,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines bürstenlosen Elek tromotors gemäß der vorliegenden Erfindung und seiner Ansteuerschaltung, Fig. 2 is a schematic diagram of an embodiment of a brushless Elek tromotors according to the present invention and its drive circuit,
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung darstellt, um den Fehler bei einer Ausführungsform eines elektrischen Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zu erfassen. To the error in an embodiment of an electric motor to detect FIG. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of the method of the present invention according to the present invention.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Be zugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines elektrischen Servolenkungssystems für ein Fahrzeug, das eine Ausfüh rungsform eines elektrischen Motors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows a schematic diagram of an electric power steering system for a vehicle, showing an embodiment of an electric motor according to the present invention.
Ein Lenkrad 1 ist an dem oberen Ende einer Lenkwelle 2 befestigt. Ein Ritzel bzw. Zahntriebwerk 3 ist an dem unteren Ende der Lenkwelle 2 befestigt. Das Ritzel 3 steht mit Zähnen mit einer Zahnstange 4 im Eingriff. Ein elektrischer Motor 5 ist koaxial zu der Zahnstange 4 montiert. Ein nicht näher dargestelltes Kugelmutter-Hy draulikgetriebe wird durch den Motor 5 gedreht. Ein Kugelumlauflagerungsmechanis mus und ein Kugelumlaufspindelmechanismus, welche beide nicht in der Figur gezeigt sind, wandeln eine Drehkraft des Motors 5 in eine Antriebskraft für die Zahnstange 4 um.A steering wheel 1 is attached to the upper end of a steering shaft 2 . A pinion gear 3 is attached to the lower end of the steering shaft 2 . The pinion 3 is in engagement with teeth with a rack 4 . An electric motor 5 is mounted coaxially with the rack 4 . A ball nut Hy hydraulic transmission, not shown, is rotated by the motor 5 . A ball screw mechanism and a ball screw mechanism, both of which are not shown in the figure, convert a rotating force of the motor 5 into a driving force for the rack 4 .
Ein Drehwinkelsensor 6 erfaßt einen Drehwinkel Θr des Motor 5. Der Drehwin kel Θr, der durch den Drehwinkelsensor 6 erfaßt worden ist, wird einem Computer 7 der elektrischen Servolenkung zugeführt. Ein Drehmomentsensor 8 erfaßt ein Lenk drehmoment des Lenkrades 1. Das durch den Drehmomentsensor 8 erfaßte Lenk drehmoment wird ebenso dem Computer 7 der elektrischen Servolenkung zugeführt. Ein Geschwindigkeitssensor 9 zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs führt die Geschwindigkeit bzw. ein entsprechendes Signal dem Computer 7 zu. Der Computer 7 sieht ein Ansteuersignal aufgrund des Drehwinkels Θr und des Lenkdrehmoments des Lenkrades 1 für den Motor vor.A rotation angle sensor 6 detects a rotation angle Θ r of the motor 5 . The Drehwin kel Θ r , which has been detected by the rotation angle sensor 6 is fed to a computer 7 of the electric power steering. A torque sensor 8 detects a steering torque of the steering wheel 1 . The detected by the torque sensor 8 steering torque is also fed to the computer 7 of the electric power steering. A speed sensor 9 for detecting a speed of the vehicle supplies the speed or a corresponding signal to the computer 7 . The computer 7 provides a control signal based on the angle of rotation Θ r and the steering torque of the steering wheel 1 for the motor.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines 3- phasigen bürstenlosen Motors und dessen Steuerschaltung, welche bei dem elektrischen Servolenksystem in Fig. 1 verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform des Computers 7 der elektrischen Servolenkung sind eine Vollbrückenschaltung 10 und eine Stromsteuervorrichtung bzw. Stromkontroller 12 enthalten. FIG. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of a three-phase brushless motor and its control circuit which can be used in the electric power steering system in FIG. 1. In this embodiment of the electric power steering computer 7 , a full bridge circuit 10 and a current control device 12 are included.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, enthält die Vollbrückenschaltung 10 Schaltelemente 10a, 10b, 10c, 10d, 10e und 10f. Die Stromsteuervorrichtung 12 steuert die Schaltele mente 10a, 10b, 10c, 10d, 10e und 10f um so den Motor 5 anzusteuern. Der 3-phasige bürstenlose Motor 5 weist einen Rotor und eine Vielzahl an Statoren auf. Der in dieser Figur nicht gezeigte Rotor enthält einen Permanentmagneten. Die Statoren enthalten 3- phasige (U-Phase, V-Phase und W-Phase) elektromagnetische Spulen. Die Achsen der elektromagnetischen Spule zielen in Richtung des Drehpunkts des Rotors. Elektrische Stromsensoren 18a, 18b und 18c erfassen den elektrischen Strom, der jeder elektroma gnetischen Spule zugeführt wird. Erfaßte elektrische Stromwerte (iu, iv, iw) der je weiligen Phase der elektromagnetischen Spulen werden der Stromsteuervorrichtung 12 zugeführt.As shown in Fig. 2, the full bridge circuit includes 10 switching elements 10 a, 10 b, 10 c, 10 d, 10 e and 10 f. The current control device 12 controls the switching elements 10 a, 10 b, 10 c, 10 d, 10 e and 10 f so as to control the motor 5 . The 3-phase brushless motor 5 has a rotor and a large number of stators. The rotor, not shown in this figure, contains a permanent magnet. The stators contain 3-phase (U-phase, V-phase and W-phase) electromagnetic coils. The axes of the electromagnetic coil point in the direction of the fulcrum of the rotor. Electric current sensors 18 a, 18 b and 18 c detect the electric current that is supplied to each electromagnetic coil. Detected electrical current values (i u , i v , i w ) of the respective phase of the electromagnetic coils are supplied to the current control device 12 .
Die Stromsteuervorrichtung 12 steuert den Motor 5 über eine Vollbrücken schaltung 10, auf der Grundlage eines geforderten elektrischen Stromwertes id*, iq*, eines Drehwinkels Θ eines Drehmangnetfeldes, das jeweils durch die 3-phasigen Elek tromagnete ausgebildet worden ist, und der erfaßten Stromwerte (iu, iv, iw) der jeweiligen Phase der elektromagnetischen Spulen. Der Drehwinkel Θr des Drehmagnetfeldes kann wie der Drehwinkel Θ des Motors behandelt werden. Der Drehwinkel Θr kann anzeigen, ob die elektromagnetische Spule im wesentlichen mit der Richtung bzw. der Polung des Permanentmagneten des Rotors ausgerichtet ist.The current control device 12 controls the motor 5 via a full bridge circuit 10 , on the basis of a required electrical current value i d *, i q *, a rotation angle Θ of a Drehmangnetfeldes, which has been formed by the 3-phase electromagnets, and the detected Current values (i u , i v , i w ) of the respective phase of the electromagnetic coils. The angle of rotation Θ r of the rotating magnetic field can be treated like the angle of rotation Θ of the motor. The angle of rotation Θ r can indicate whether the electromagnetic coil is essentially aligned with the direction or the polarity of the permanent magnet of the rotor.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm einer Ausführungsform eines Fehlererfassungs programms zum Erfassen eines Fehlers des Stromsensors, der für die Steuerung des Motors 5 verwendet wird. Wie bei Schritt 10 gezeigt, liest der Stromcontroller als erstes den Drehwinkel Θr des bürstenlosen 3-Phasenmotors und die erfaßten Stromwerte (iu, iv, iw), die von jeder elektromagnetischen Spule nach Einschalten des in keiner Figur ge zeigten Zündschalters zugeführt werden. Fig. 3 shows a flowchart of an embodiment of a fault detection program for detecting a fault of the current sensor, which is used for the control of the motor 5 . As shown in step 10 , the current controller first reads the angle of rotation Θ r of the brushless 3-phase motor and the detected current values (i u , i v , i w ) supplied by each electromagnetic coil after switching on the ignition switch shown in no figure become.
Wie bei Schritt 11 gezeigt, werden als nächstes die erfaßten Stromwerte (iu, iv,
iw) in (id, iq) durch das Verwenden einer 3- auf 2-Phasenumwandlung umgewandelt,
welche die nachstehende Matrix verwendet:
Next, as shown in step 11 , the sensed current values (i u , i v , i w ) are converted to (i d , i q ) by using a 3 to 2 phase conversion using the matrix below:
Die obige Umwandlung wird die d-q-Achsenumwandlung bzw. Koordinaten transformation genannt. Die d-Achse bezieht sich auf eine direkte (beispielsweise eine rotorfeste) Achse. Die q-Achse bezieht sich auf eine dazu um 90° Grad phasenverscho bene Achse (quadrature axis).The above conversion becomes the d-q axis conversion or coordinates called transformation. The d-axis refers to a direct one (e.g. one rotor-fixed) axis. The q-axis refers to a phase shift of 90 ° plane axis (quadrature axis).
Wie es in Schritt 12 gezeigt ist, werden als nächstes Differenzströme berechnet. Genauer gesagt wird ein Differenzstrom zwischen einem geforderten Stromwert id* und dem erfaßten Stromwert id als Δid = id*-id berechnet und ein Differenzstrom zwischen dem geforderten Stromwert iq*(= 0) und dem erfaßten Stromwert iq wird als Δiq = 0-iq berechnet. Wenn der elektrische Strom zum Zwecke eines Erfassens eines Fehlers der Stromsensoren 18a, 18b, und 18c jeder elektromagnetischen Spule zugeführt wird, ist es wünschenswert, daß der Rotor nicht gedreht wird. Dazu ist es notwendig, den Strom in der 90 Grad phasenverschobenen Achse zu Null zu machen, und den Strom in der di rekten bzw. nichtphasenverschobenen Achse ungleich Null zu machen, um den Rotor nicht zu drehen. Mit anderen Worten ist es für die Achse des magnetischen Feldes not wendig, daß durch den Permanentmagneten des Rotors ausgebildet wird, sich in die gleiche Richtung wie die Achse eines resultierenden Drehmagnetfeldes zu erstrecken, das durch die elektromagnetischen Spulen ausgebildet wird, welche mit dem Strom ver sorgt werden. Das bedeutet, daß der Strom für die um 90 Grad phasenverschobene Achse notwendigerweise Null ist, da der Strom der phasenverschobenen Achse ein Drehmoment in dem Motor 5 erzeugen kann. Next, as shown in step 12 , differential currents are calculated. More specifically, a differential current between a required current value i d * and the detected current value i d is calculated as Δi d = i d * -i d and a differential current between the required current value i q * (= 0) and the detected current value i q calculated as Δi q = 0-i q . If the electric current is supplied to each electromagnetic coil for the purpose of detecting an error of the current sensors 18 a, 18 b, and 18 c, it is desirable that the rotor is not rotated. To do this, it is necessary to make the current in the 90 degree phase-shifted axis zero, and to make the current in the direct or non-phase-shifted axis non-zero in order not to rotate the rotor. In other words, it is necessary for the axis of the magnetic field that the permanent magnet of the rotor is formed to extend in the same direction as the axis of a resulting rotating magnetic field which is formed by the electromagnetic coils, which ver with the current be worried. This means that the current for the phase-shifted axis is necessarily zero, since the current of the phase-shifted axis can generate a torque in the motor 5 .
Als nächstes beurteilt Schritt 13, ob der Betrag von |Δid| größer als ein vorbe stimmter Schwellenwert ist. Wenn die Antwort bei Schritt 13 JA lautet, dann wird bei Schritt 14 fortgesetzt und ein Zeitgeber für den fehlerfreien Zustand im folgenden Normalzeitgeber, zurückgesetzt, da es möglich ist, daß einige der Strom sensoren 18a, 18b und 18c außer Betrieb sind. Bei Schritt 15 startet ein Zeitgeber für einen fehlerhaften Zustand, im folgenden Fehlerzeitgeber oder abnormaler Zeitgeber, ein Zusammenzählen (count up).Next, step 13 judges whether the amount of | Δi d | is greater than a predetermined threshold. If the answer at step 13 is YES, then proceeds to step 14 and a timer for the fault-free state below the normal timer is reset, since it is possible that some of the current sensors 18 a, 18 b and 18 c are not in operation. At step 15 , a faulty state timer, hereinafter the fault timer or abnormal timer, starts counting up.
Als nächstes beurteilt Schritt 16, ob der abnormale Zeitgeber für mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer zusammengezählt hat, mit anderen Worten, ob ein abnormaler Zustand des Motors 5 für die vorbestimmte Zeitdauer angedauert hat bzw. ob eine vor bestimmte Zeitdauer während eines fehlerhaften Zustands abgelaufen ist. Falls NEIN, geht es mit Schritt 17 weiter. Dann werden bei Schritt 17 Vd und Vq auf der Grundlage der vorgegebenen Integration über Δid und Δiq berechnet.Next, step 16 judges whether the abnormal timer has counted for more than a predetermined period of time, in other words, whether an abnormal state of the engine 5 has lasted for the predetermined period of time or whether a predetermined period of time has expired during a faulty state. If NO, go to step 17 . Then, at step 17, V d and V q calculated on the basis of the predetermined integration over .DELTA.i d and q .DELTA.i.
Dann wird bei Schritt 18 eine 3- zu 2-Phasenumwandlung berechnet, welches
die nachstehende Matrix mit Vd, Vq, und (Vu, Vv, Vw) verwendet, und dann bei Schritt
19 ausgegeben.
Then a 3 to 2 phase conversion is calculated at step 18 using the matrix below with V d , V q , and (V u , V v , V w ) and then output at step 19 .
Dann wird zum Schritt 10 zurückgegangen. Beim wiederholten Ausführen der Schritte 10-19 kann es passieren, daß der Zähler des abnormalen Zeitgebers die vorbe stimmte Zeitdauer erreicht. Das bedeutet, daß die abnormale Bedingung für die vorbe stimmte Zeitdauer angedauert hat bzw. die vorbestimmte Zeitdauer während der abnor malen Bedingung abgelaufen ist, und es wird bei Schritt 16 ein JA festgestellt. An schließend wird bei Schritt 20 die Steuerung des 3-phasigen bürstenlosen Motors auf grund der Feststellung bzw. Beurteilung gestoppt, daß die Stromsensoren abnormal bzw. fehlerhaft sind.Then the process returns to step 10 . Repeatedly performing steps 10-19 may cause the abnormal timer counter to reach the predetermined length of time. This means that the abnormal condition has lasted for the predetermined period of time or the predetermined period of time has expired during the abnormal condition, and a YES is determined in step 16 . Then, at step 20, the control of the 3-phase brushless motor is stopped based on the determination or judgment that the current sensors are abnormal or faulty.
Wenn Schritt 13 feststellt, daß |Δid| nicht größer als eine vorbestimmte Zeit dauer ist, ist es möglich, daß die Stromsensoren 18a, 18b und 18c in einem normalen Zustand bzw. fehlerfrei sind. Daher wird der abnormale Zeitgeber bei Schritt 21 zurück gesetzt und der normale Zeitgeber beginnt ein Zusammenzählen bei Schritt 22.If step 13 determines that | Δi d | is not longer than a predetermined time duration, it is possible that the current sensors 18 a, 18 b and 18 c are in a normal state or error-free. Therefore, the abnormal timer is reset at step 21 and the normal timer starts counting up at step 22 .
Schritt 23 stellt fest, ob der normale Zustand für eine weitere vorbestimmte Zeit dauer andauert oder nicht, das bedeutet, daß der normale Zeitgeber einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Wenn bei Schritt 23 NEIN festgestellt wird, werden Schritte 17-19, Schritte 10-13 und Schritte 21-23 wiederholt. Wenn bei Schritt 23 JA festgestellt wird, scheinen die Stromsensoren normal bzw. fehlerfrei zu sein, so daß der normale Zeitge ber bei Schritt 24 zurückgesetzt wird. Anschließend beginnt der Motor 5 mit seiner ge wöhnlichen Steuerung gesteuert zu werden.Step 23 determines whether or not the normal state continues for another predetermined time, which means that the normal timer has reached a predetermined value. If NO at step 23 , steps 17-19 , steps 10-13 and steps 21-23 are repeated. If YES is determined in step 23 , the current sensors appear to be normal so that the normal timer is reset in step 24 . Then the engine 5 begins to be controlled with its ordinary control.
Die gewöhnliche Steuerung führt die Schritte 10-12 und die Schritte 17-19 wie derholt aus. Insbesondere wird bei Schritt 12 der Differenzstrom zwischen dem gefor derten Stromwert iq* und dem erfaßten Stromwert iq als Δiq = iq*-iq auf der Grundlage des geforderten Stromwertes iq* berechnet, der einem Lenkdrehmoment entspricht. Ebenso wird Δid = 0-id berechnet. Daher kann der 3-phasige bürstenlose Motor 5 ge steuert werden, um sein Drehmoment über den Rotor des Motors 5 zu erzeugen.The ordinary control repeats steps 10-12 and steps 17-19 . In particular, in step 12, the differential current between the required current value i q * and the detected current value i q is calculated as Δi q = i q * -i q on the basis of the required current value i q *, which corresponds to a steering torque. Δi d = 0-i d is also calculated. Therefore, the 3-phase brushless motor 5 can be controlled to generate its torque via the rotor of the motor 5 .
Durch ein Verwenden dieses Fehlererfassungsprogramms der dargestellten Aus führungsform, ist es möglich, einen Fehler des Motors 5 zu erfassen, ohne den Motor 5 zu drehen. Durch Verwenden dieses Programms kann nicht nur ein abnormaler bzw. fehlerhafter Zustand der Stromsensoren erfaßt werden, sondern gleichzeitig ebenso an dere Fehler der Vollbrückenschaltung 10 oder irgendeiner Unterbrechung von Strom leitungen. By using this fault detection program of the illustrated embodiment, it is possible to detect a fault of the motor 5 without rotating the motor 5 . By using this program, not only an abnormal condition of the current sensors can be detected, but at the same time also other faults of the full bridge circuit 10 or any interruption of power lines.
Die obige Ausführungsform stellt einen 3-phasigen büstenlosen Motor 5 dar, der einen Rotor mit einem Permanentmagneten und Statoren mit elektromagnetischen Spu ren enthält. Jedoch können auch andere Arten von bürstenlosen Motoren dieses Feh lererfassungsprogramm verwenden, beispielsweise solche mit einem Rotor, aus elek tromagnetischen Spulen und einem Stator mit Permanentmagnet.The above embodiment represents a 3-phase brushless motor 5 which includes a rotor with a permanent magnet and stators with electromagnetic spurs. However, other types of brushless motors can use this error detection program, such as those with a rotor, electromagnetic coils, and a stator with a permanent magnet.
Das Fehlererfassungsprogramm kann nicht nur ausgeführt werden, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, sondern zu jedem anderen vorbestimmten Zeitpunkt.The error detection program cannot only be executed if the Ignition switch is turned on, but at any other predetermined time.
Ebenso ist es bevorzugt, anstelle eines konstanten oder fest eingestellten Wertes für den geforderten Stromwert id*, diesen mit der Zeit zu ändern. Wenn die Schritte 10- 19 in Fig. 3 wiederholt werden, kann der geforderte Stromwert mit der Zeit variiert werden. Diese Änderung des geforderten Stromwertes kann in einer Fehlersituation wirksam sein, bei der der erfaßte Stromwert fest eingestellt ist, da es die Differenz zwi schen dem geforderten Stromwert und dem erfaßten Strom klarmachen bzw. verdeutli chen kann. Daher kann der Fehler des Motors 5 mit größerer Genauigkeit erfaßt werden.It is also preferred, instead of a constant or fixed value for the required current value i d *, to change this over time. If steps 10- 19 are repeated in FIG. 3, the required current value can be varied over time. This change in the required current value can be effective in a fault situation in which the detected current value is fixed, since it can clarify or clarify the difference between the required current value and the detected current. Therefore, the failure of the motor 5 can be detected with greater accuracy.
Diese Ausführungsform zeigt einen 3-phasigen Elektromotor, der in einem elek trischen Servolenksystem des Fahrzeugs verwendet wird. Es kann jedoch auch jedes andere Elektromotorsystem für dieses Fehlererfasssungsprogramm verwendet werden, z. B. ein elektrisches Auto, ein Hybridauto, eine aktive Hinterradsteuerung eines Fahr zeugs und zum Beispiel ein elektrischer Motor, der für ein Klimasystem ausgelegt ist.This embodiment shows a 3-phase electric motor, which is in an elec tric power steering system of the vehicle is used. However, it can be any other electric motor systems are used for this fault detection program, e.g. B. an electric car, a hybrid car, an active rear wheel control of a driving stuff and for example an electric motor that is designed for an air conditioning system.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen 3-Phasenmotor be schränkt. Eine andere Anzahl an Phasen für den bürstenlosen Motor ist möglich z. B. ein 2-Phasenmotor oder ein 4-Phasenmotor usw.Furthermore, the present invention is not based on a 3-phase motor limits. A different number of phases for the brushless motor is possible e.g. B. a 2-phase motor or a 4-phase motor etc.
Claims (15)
einen Rotor, der entweder einem Permanentmagneten oder eine elektroma gnetische Spule enthält;
einen Stator; der entweder einen anderen Permanentmagneten oder eine elektro magnetische Spule enthält; und
eine Fehlerdetektor, der zum Erfassen eines Fehlers des elektrischen Motors durch ein Erregen der elektromagnetischen Spule derart aufgebaut ist, daß eine erste magnetische Richtung eines magnetischen Drehfeldes die gleiche Richtung auf weist, wie eine zweite magnetische Richtung des Permanentmagneten, wenn die elektrische Spule mit der Richtung des Permanentmagneten ausgerichtet ist.1. Fault detection device for an electric motor, comprising:
a rotor containing either a permanent magnet or an electromagnetic coil;
a stator; which contains either another permanent magnet or an electromagnetic coil; and
a failure detector configured to detect a failure of the electric motor by energizing the electromagnetic coil such that a first magnetic direction of a rotating magnetic field has the same direction as a second magnetic direction of the permanent magnet when the electric coil is in the direction of the permanent magnet is aligned.
die erste magnetische Richtung des Statur die gleiche wie die zweite magnetische Richtung des Rotors aufweist, wenn die elektromagnetische Spule mit der zweiten magnetischen Richtung ausgerichtet ist.2. The apparatus of claim 1, wherein the motor includes the permanent magnet and the stator contains the electromagnetic coil; and
the first magnetic direction of the stature is the same as the second magnetic direction of the rotor when the electromagnetic coil is aligned with the second magnetic direction.
eine Stromleitung, die an die elektromagnetische Spule angeschlossen ist;
einen Stromsensor, der zum Erfassen eines elektrischen Stroms in der Stromlei tung aufgebaut ist;
eine Steuervorrichtung, die zum Zuführen des Stroms zu der Stromleitung derart aufgebaut ist, daß die Steuervorrichtung die elektromagnetische Spule mit Strom aufgrund eines geforderten Stromwertes versorgt, um die erste magnetische Richtung gleich der zweiten magnetischen Richtung zu machen; und
einen Fehlerdetektor, der zum Erfassen eines Fehlers des elektrischen Motors durch ein Vergleichen des geforderten Stromwertes mit einem Ausgang des Stromsensors nachdem das erste magnetische Feld die gleiche Richtung wie das zweite magnetische Feld aufweist aufgebaut ist.4. The apparatus of claim 3, further comprising:
a power line connected to the electromagnetic coil;
a current sensor configured to detect an electric current in the power line;
a control device configured to supply the current to the power line such that the control device supplies the electromagnetic coil with current based on a required current value to make the first magnetic direction equal to the second magnetic direction; and
an error detector which is constructed for detecting an error of the electric motor by comparing the required current value with an output of the current sensor after the first magnetic field has the same direction as the second magnetic field.
eine Vielzahl von um den Rotor herum angeordneten Statoren, die jeweils eine elektromagnetische Spule enthalten, die in Richtung an der Mitte des Rotors zielt;
eine Steuervorrichtung für das magnetische Drehfeld, die zum Erzeugen des ma gnetischen Drehfeld durch ein Zuführen und ein Unterbrechen der Zuführung von Strom zu den elektromagnetischen Spulen jedes Stators aufgebaut ist; und
ein Fehlerdetektor, der zum Erfassen eines Fehlers des elektrischen Motors durch ein Erregen der Statoren derart aufgebaut ist, daß eine erste magnetische Richtung einer Achse des magnetischen Drehfeldes gleich der zweiten magnetischen Rich tung des Rotors gemacht wird, wenn die zweite magnetische Richtung in Rich tung der Position des Stators zeigt. 5. The apparatus of claim 2, further comprising:
a plurality of stators arranged around the rotor, each containing an electromagnetic coil aimed toward the center of the rotor;
a rotating magnetic field control device configured to generate the rotating magnetic field by supplying and stopping supply of current to the electromagnetic coils of each stator; and
an error detector configured to detect an error of the electric motor by energizing the stators such that a first magnetic direction of an axis of the rotating magnetic field is made equal to the second magnetic direction of the rotor when the second magnetic direction is in the direction of the Position of the stator shows.
Erregen der elektromagnetischen Spule derart, daß eine erste magnetische Rich tung eines magnetischen Drehfelds, daß durch die elektromagnetische Spule aus gebildet ist, in die gleiche Richtung wie die zweite magnetische Richtung des Permanentmagneten gebracht wird, wenn die elektromagnetische Spule mit der Richtung des Permanentmagneten ausgerichtet ist; und
Erfassen eines Fehlers des elektrischen Motors nach einer Erregung.9. Fault detection method for an electric motor with a rotor, which contains either a permanent magnet or an electromagnetic coil, and a stator, which contains either the other permanent magnet or the other electric coil, which has the following steps:
Exciting the electromagnetic coil such that a first magnetic direction of a rotating magnetic field that is formed by the electromagnetic coil is brought in the same direction as the second magnetic direction of the permanent magnet when the electromagnetic coil is aligned with the direction of the permanent magnet ; and
Detection of a fault in the electric motor after excitation.
Erfassen eines Fehlers jeweils zum Zeitpunkt, wenn die elektromagnetische Spule mit der zweiten magnetischen Richtung des Rotors ausgerichtet ist; und
Erregen der elektromagnetischen Spule des Stators derart, daß die erste magne tische Richtung des Stators gleich der zweiten magnetischen Richtung des Stators zu diesem Zeitpunkt gemacht wird.10. A fault detection method according to claim 9 for an electric motor having a rotor containing the permanent magnet and a stator containing the electric coil, which comprises:
Detecting an error each time the electromagnetic coil is aligned with the second magnetic direction of the rotor; and
Energizing the electromagnetic coil of the stator such that the first magnetic direction of the stator is made equal to the second magnetic direction of the stator at this time.
Erfassen eines elektrischen Stroms in einer Stromleitung, die an die elektroma gnetische Spule angeschlossen ist;
Berechnen eines geforderten Stromwertes für die elektromagnetische Spule;
Versorgen der elektromagnetischen Spule mit einem Strom aufgrund des gefor derten Stromwertes derart, daß die erste magnetische Richtung die gleiche wie die zweite magnetische Richtung wird; und
Erfassen des Fehlers des elektrischen Motors durch ein Vergleichen des geforder ten Stromwertes mit einem erfaßten Strom.11. The fault detection method of claim 10, further comprising:
Detecting an electric current in a power line connected to the electromagnetic coil;
Calculating a required current value for the electromagnetic coil;
Supplying the electromagnetic coil with a current based on the required current value such that the first magnetic direction becomes the same as the second magnetic direction; and
Detecting the fault of the electric motor by comparing the required current value with a detected current.
Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes durch ein Zuführen und einem Unter brechen der Zuführung von Strom zu den elektromagnetischen Spulen jedes Stators; und
Erfassen des Fehlers des elektrischen Motors durch ein Erregen von zumindest einem der Statoren, um so eine erste magnetische Richtung des magnetischen Drehfeldes zu erzeugen, die gleiche Richtung, wie die zweite magnetische Rich tung des Rotors aufweist, wenn die zweite magnetische Richtung in die Richtung der Position irgendeines der Statoren zeigt.12. Fault detection method according to claim 10 for the electric motor with a plurality of stators constructed around the rotor, with electromagnetic coils for each stator, which comprises:
Generating a rotating magnetic field by supplying and interrupting the supply of current to the electromagnetic coils of each stator; and
Detecting the fault of the electric motor by energizing at least one of the stators so as to generate a first magnetic direction of the rotating magnetic field, the same direction as the second magnetic direction of the rotor when the second magnetic direction is in the direction of the Position of any of the stators.
Erfassen einer Drehposition des Rotors; und
Erfassen eines Fehlers des elektrischen Motors durch ein Erregen des Stators der art, daß die erste magnetische Richtung die gleiche Richtung wie die zweite ma gnetische Richtung aufweist, wenn die Drehposition anzeigt, daß die zweite ma gnetische Richtung in Richtung eines der Statoren zeigt.13. The fault detection method of claim 12, further comprising:
Detecting a rotational position of the rotor; and
Detecting an error of the electric motor by energizing the stator such that the first magnetic direction has the same direction as the second magnetic direction when the rotational position indicates that the second magnetic direction is toward one of the stators.
Erfassen des Fehlers durch ein Erregen einiger Statoren derart, daß die erste Richtung einer kombinierten magnetischen Kraft der magnetischen Felder von jedem Stator in die gleiche Richtung wie die zweite magnetische Richtung des Rotors gebracht wird.14. The fault detection method of claim 12, further comprising:
Detecting the error by energizing some stators such that the first direction of a combined magnetic force of the magnetic fields from each stator is brought in the same direction as the second magnetic direction of the rotor.
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