KR20150039814A - 전기 기계와 모터 제어 유닛을 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법 - Google Patents

전기 기계와 모터 제어 유닛을 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 기계, 특히 동기 모터의 결함을 검출하기 위한 방법과, 전기 기계를 제어하기 위한 모터 제어 유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 모터 제어 유닛을 구비하는 모터 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법(29, 30)에 따르면, 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터가 결정된다(S1, S21). 또한, 추가의 데이터가 결정되고(S4 내지 S6, S10 내지 S19), 결함에 대해 결론이 도출되도록 허용한다. 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시키면 결함이 검출된다(S9, S24).

Description

전기 기계와 모터 제어 유닛을 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법{METHOD FOR DETECTING A FAULT IN A MOTOR ARRANGEMENT WITH AN ELECTRICAL MACHINE AND MOTOR CONTROL UNIT}
본 발명은 전기 기계, 특히 동기 모터를 갖춘 모터 장치의 결함(fault)을 검출하기 위한 방법과, 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 결함 검출 유닛을 갖춘, 전기 기계, 특히 동기 모터를 제어하기 위한 모터 컨트롤러에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 기계, 특히 동기 모터와 모터 컨트롤러를 갖춘 모터 장치에 관한 것이다.
현대의 차량에서, 동기 모터와 같은 전기 기계가 구동 모터로서 점점 더 사용되고 있다. 전기 기계를 조절하기 위해, 회전 각도 센서가 흔히 전기 또는 하이브리드 차량 내의 전기 기계 상에 배치되며, 이때 상기 회전 각도 센서는 로터 및 전기 기계의 속도와 회전 각도를 감지한다. 그러한 회전 각도 센서가 예를 들어 DE　102　10 372　A1으로부터 알려져 있다.
예를 들어, 회전 각도 센서는 센서 요소와 센서 디스크를 구비할 수 있으며, 이때 센서 디스크는 알려진 형상을 갖는 신호 트레이스(signal trace)를 갖는다. 신호 트레이스가 예를 들어 사인 곡선형이면, 회전 각도 센서는 사인 곡선형 신호를 전달한다. 보통, 사인 곡선형 신호 트레이스를 갖는 회전 각도 센서는 제1 센서 요소에 대해 90°의 간격으로 설치되어 코사인형 신호를 전달하는 또 다른 센서 요소를 구비한다. 이들 두 신호, 즉 사인 신호와 코사인 신호에 대해, 아크탄젠트(arctangent)를 사용하여 회전 각도를 계산하는 것이 가능하다. 전기 기계의 로터의 회전 각도는 특히 전기 기계의 자속 기준 제어(field-oriented regulation)에 필요할 수 있다.
안전상의 이유로, 전기 기계의 정확한 작동이 지속적으로 모니터링될 필요가 있다. 예를 들어, EP　1　479　157　B1은 차량 영역 내의 전기 모터에 대한 결함 검출을 위한 방법을 개시한다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 결함을 저렴하고 신뢰성 있게 검출할 수 있는, 전기 기계를 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법 및 관련 모터 컨트롤러를 규정하는 것이다. 또 다른 목적은 관련 모터 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 특허청구범위 제1항에 청구된 바와 같은 방법, 특허청구범위 제11항에 청구된 바와 같은 모터 컨트롤러 및 특허청구범위 제13항에 청구된 바와 같은 모터 장치에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 실시 형태를 규정한다.
따라서, 본 발명은, 전기 기계, 특히 동기 모터를 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법으로서, 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터를 확인(ascertainment)하는 단계; 결함이 추정되도록 허용하는 추가의 데이터를 확인하는 단계; 및 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시킬 때 결함을 검출하는 단계를 갖는 방법을 포함한다.
이러한 경우에, 회전 각도 데이터는 특히 그것들이 사전결정된 회전 각도에 본질적으로 해당할 때 제1 기준을 충족시킬 수 있다. 회전 각도 센서 및 모터 컨트롤러 상의 관련 평가 전자 장치의 사인 및 코사인 경로가 동일한 설계를 가지면, 사전결정된 회전 각도는 예를 들어 45°일 수 있다.
전기 기계의 회전 각도 센서가 접지에 대한 그것의 연결을 상실하면, 회전 각도 센서는, 일정하고 로터의 회전 각도와 관계없지만 그럼에도 불구하고 모터 컨트롤러의 처리 유닛에 의해 해석되는 센서 신호를 여전히 전달한다. 따라서, 처리 유닛은, 로터의 회전 각도에 해당하지 않지만 그럼에도 불구하고 전기 기계의 정상 작동 중에 발생할 수 있는 각도를 확인한다. 회전 각도 센서와 접지 사이의 연결의 있을 수 있는 상실을 나타내는 특성 각도가 발생할 때, 추가의 데이터의 확인은 상응하는 결함이 실제로 존재하는지를 결정하기 위해 검사가 수행되도록 허용한다. 따라서, 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시킬 때에만 결함이 확립된다.
이미 언급된 바와 같이, 전기 기계는 보통 그로부터 전기 기계의 로터의 회전 각도를 도출하는 것이 가능한 센서 신호를 제공하는 회전 각도 센서를 구비한다. 따라서, 회전 각도 데이터를 확인하는 단계는 센서 신호의 값을 측정하는 단계 - 센서 신호의 값은 회전 각도를 나타냄 - 와, 회전 각도 데이터를 확인하기 위해 측정된 센서 신호의 값에 기초하여 회전 각도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
이미 기술된 바와 같이, 사전결정된 회전 각도는 또한 결함 없는 정상 작동 중에 발생한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 검사하는 단계와, 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키면, 회전 각도 데이터가 일정한지를 검사하는 단계를 가질 수 있다. 예를 들어, 사전결정된 회전 각도가 검출될 때, 회전 각도 데이터가 그것들이 사전결정된 회전 각도에 계속 해당하는지를 검사하기 위해 소정의 규정된 기간 후에 다시 한번 결정될 수 있다.
일 실시 형태에서, 추가의 데이터를 확인하는 단계는 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시킬 때 추가의 데이터로서 소요 토크(torque requirement)를 감지하는 단계를 포함한다. 따라서, 회전 각도 데이터가 사전결정된 회전 각도에 해당하면, 예를 들어, 소요 토크가 전기 기계에 대해 존재하는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 예를 들어, 그러한 소요 토크는 차량의 운전자가 가속 페달을 밟을 때 존재한다.
일 실시 형태에서, 소요 토크를 감지하는 단계는 적어도 2회 실행되고, 본 발명에 따른 방법은 또한 감지된 소요 토크에 기초하여 최대 및 최소 소요 토크를 결정하는 단계; 최대 및 최소 소요 토크 사이의 차이를 계산하는 단계; 및 계산된 차이가 제2 기준을 충족시키는지를 검사하는 단계를 포함한다. 특히, 계산된 차이가 사전결정된 한계 값을 초과하는지를 검사하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 계산된 차이가 제2 기준을 충족시킬 때, 회전 각도 데이터가 여전히 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 다른 검사가 수행된다. 따라서, 회전 각도 데이터가 사전결정된 회전 각도에 본질적으로 해당하면, 차량의 운전자가 가속 페달을 작동시키고 있는지와 이것이 전기 기계의 로터의 회전 각도를 변화시키는지가 확인된다. 소요 토크가 로터의 회전 각도의 변화 없이 존재하면, 결함이 추정될 수 있다. 이는 차량 내의 소프트 모터 서스펜션(soft motor suspension)으로 인해 확고히 제동된 차량에서도 로터가 충분히 회전할 것이기 때문에 작동하는 회전 각도 센서에 대해 그러한 경우가 발생할 수 없기 때문이다.
일 실시 형태에서, 추가의 데이터를 확인하는 단계는 확인된 회전 각도 데이터에 기초하여 전기 기계의 속도를 확인하는 단계를 포함한다.
전기 기계의 속도를 확인하는 단계는 특히 제1 회전 각도 데이터를 확인하는 단계; 사전결정된 제1 기간 동안 대기하는 단계; 제2 회전 각도 데이터를 확인하는 단계; 및 제1 및 제2 회전 각도 데이터와 또한 사전결정된 제1 기간에 기초하여 전기 기계의 속도를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방식으로, 회전 각도 센서가 또한 전기 기계의 속도를 확인하기 위해 재사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 속도를 확인하는 단계는 2회 실행되며, 따라서 추가의 데이터를 확인하는 단계는 제1 속도를 확인하는 단계; 사전결정된 제2 기간 동안 대기하는 단계; 제2 속도를 확인하는 단계; 및 제1 및 제2 속도와 또한 사전결정된 제2 기간에 기초하여 추가의 데이터로서 확인된 속도의 변화율을 확인하는 단계를 포함한다. 이어서 확인된 변화율이 제2 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 특히, 확인된 변화율이 사전결정된 변화율 한계 값을 초과하는지를 검사하는 것이 가능하다.
이동하는 동안에 결함이 발생하면, 측정된 속도는 급변할 것이다. 이어서 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키도록 그것들이 변하면, 결함의 존재를 추정하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 속도의 급변 후에, 본 방법은 따라서 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 검사하고, 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키면, 회전 각도 데이터가 일정한지를 검사하는 단계를 수행한다. 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시키면, 결함이 검출된다.
본 발명에 따른 방법을 사용하여, 검출된 결함은 회전 각도 데이터를 확인하기 위한 회전 각도 센서와 접지 사이의 연결의 상실일 수 있다.
또한, 본 발명은 모터 장치에서 전기 기계, 특히 동기 모터를 제어하기 위한 모터 컨트롤러를 포함한다. 상기 모터 컨트롤러는 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터를 확인하기 위해 센서 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 입력부를 구비한다. 또한, 모터 컨트롤러는 모터 장치의 결함이 추정되도록 허용하는 추가의 데이터를 확인하기 위한 수단, 및 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시킬 때 결함을 검출하기 위한 결함 검출 유닛을 포함한다.
모터 컨트롤러는 처리 유닛과, 처리 유닛에 의해 실행될 수 있는 그리고 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 명령을 포함하는 프로그램을 포함하는 데이터 메모리를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명은 라인을 통해 접지에 연결되는 회전 각도 센서를 구비하는 전기 기계, 특히 동기 모터를 갖춘 그리고 또한 회전 각도 센서와 접지 사이의 연결의 상실을 검출하도록 설치되는 본 발명에 따른 컨트롤러를 갖춘 모터 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 적어도 하나의 결함을 저렴하고 신뢰성 있게 검출할 수 있는, 전기 기계를 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법 및 관련 모터 컨트롤러가 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 관련 모터 장치가 제공된다.
이하에서는 본 발명의 실시 형태의 또 다른 세부 사항과 이점이 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 종래 기술에 기초한 모터 장치를 도시한다.
도 2는 회전 각도 센서의 일 실시 형태의 신호에 대한 신호 프로파일을 도시한다.
도 3은 회전 각도 센서와 상호작용하는 본 발명에 따른 모터 컨트롤러를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 제1 실시 형태를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시 형태를 도시한다.
이하의 설명에서, 달리 언급되지 않는 한, 동일한 그리고 동일한 작용을 갖는 요소에는 동일한 도면 부호가 부여된다.
도 1은 종래 기술에 기초한 모터 장치(1)를 도시한다. 상기 모터 장치는 그의 로터(미도시)가 비틀림에 저항하도록 샤프트(3)에 연결되는 전기 기계(2)를 구비한다. 샤프트(3)는 구동 트레인(4)을 구동시킨다. 후자는 예를 들어 기어박스, 클러치, 내연 기관 및 보조 유닛을 구비할 수 있다. 전기 기계(2)에 의해 생성된 토크는 구동 트레인(4)으로부터 각각의 액슬 샤프트를 통해 차량의 휠로 전달된다. 간단함을 위해, 단지 하나의 액슬 샤프트(5)와 하나의 휠(6)만이 예로서 도시된다.
전기 기계(2)는 샤프트(3)에 연결되는 그리고 그의 센서 신호를 2개의 라인(8a, 8b)을 통해 모터 컨트롤러(10)로 전송하는 회전 각도 센서(7)를 구비한다. 이러한 경우에, 라인(8a)은 사인 신호를 전송하기 위해 사용되고, 라인(8b)은 코사인 신호를 전송하기 위해 사용된다.
라인(11)은 모터 컨트롤러(10)에 공급 전압(12)을 공급하기 위해 사용된다. 접지 라인(13)은 전기 기계(2)와 모터 컨트롤러(10)를 접지(14)에 연결한다. 라인(9a)은 회전 각도 센서(7)에 모터 컨트롤러(10)로부터 전압을 공급하기 위해 사용되고, 라인(9b)은 접지 연결부로서 회전 각도 센서(7)에 사용된다.
종래 기술에 기초한 이러한 모터 장치(1) 내의 라인(9b)이 파단되고, 회전 각도 센서(7)가 더 이상 접지에 대한 연결을 갖지 않는 경우에, 이러한 라인 중단은 검출되지 않는다. 사인 신호와 코사인 신호를 평가하기 위한 회로가 각각 동일한 설계를 가지면, 라인(8a, 8b) 상에서 전달되는 전압이 각각 동일한 크기를 갖기 때문에, 모터 컨트롤러(10)는 전기 기계(2)의 로터의 회전 각도가 45°인 것으로 추정한다. 그러나, 도 2가 보이는 바와 같이, 사인 신호 및 코사인 신호의 전압이 동일한 크기를 갖는 점은 45°의 각도로 간주된다.
도 2는 이러한 관계를 예시한다. 종축은 사인 신호(15) 및 코사인 신호(16)의 전압 값을 플로팅한다. 횡축은 로터의 회전 각도를 나타낸다. 화살표(17 내지 20)에 의해 예시된 바와 같이, 사인 신호(15) 및 코사인 신호(16)의 전압 값은 각각 45°더하기 90°곱하기 x의 로터의 회전 각도에 대해 동일한 크기를 가지며, 여기에서 x는 자연수이다. 그러나, 이는 특별한 경우이며, 회전 각도 센서의 다른 실시 형태에 대해서는 완전히 상이할 수 있다. 본 실시예에서, 교점에서의 전압 값은 대략 3.3 볼트이다.
따라서, 로터가 회전하고 있을 때, 사인 신호(15) 및 코사인 신호(16)의 전압 값이 동일한 크기를 갖는 상태에 규칙적으로 직면하게 된다. 차량이 예컨대 언덕 위에 정지되어 있을 때에도, 그러한 상태가 비교적 장시간에 걸쳐 발생할 수 있으며, 이는 접지에 대한 연결의 상실(loss)을 검출하는 것이 간단한 문제가 아님을 의미한다.
도 3은 회전 각도 센서(22)를 갖춘 본 발명에 따른 모터 컨트롤러(21)의 일 실시 형태를 도시한다. 모터 컨트롤러(12)는 사인 신호를 수신하기 위한 제1 입력부(8aE)와 코사인 신호를 수신하기 위한 제2 입력부(8bE)를 포함한다. 사인 및 코사인 신호로부터, 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터를 확인하는 것이 가능하다. 모터 컨트롤러(21)는 라인(11)을 통해 공급 전압(12)을 공급받고, 접지 라인(13)을 통해 접지(14)에 연결된다. 회전 각도 센서(22)는 라인(9a)을 통해 모터 컨트롤러(21)에 의해 전압을 공급받고, 라인(9b)을 통해 접지에 연결된다. 회전 각도 센서(22)는 모터 컨트롤러(21)로 사인 신호를 전송하기 위해 제1 라인(8a)을 사용하고 코사인 신호를 전송하기 위해 제2 라인(8b)을 사용한다. 제1 및 제2 라인(8a, 8b)은 제1 저항기(23) 및 제2 저항기(24)를 통해 접지 라인(13)에 연결된다. 제1 및 제2 저항기(23, 24)에 걸친 전압 강하는 모터 컨트롤러의 처리 유닛(25)에 의해 평가된다. 이를 위해, 처리 유닛은 데이터 메모리(26) 내에 저장되는 프로그램을 실행한다. 처리 유닛(25)은 모터 장치의 결함이 추정되도록 허용하는 추가의 데이터를 확인하기 위한 수단(27)을 포함한다. 예를 들어, 이들 수단(27)은 프로그램 구성요소 또는 또한 하나 이상의 소요 토크(torque requirement)를 추가의 데이터로서 수신하기 위한 입력부를 포함할 수 있다. 또한, 처리 유닛(25)은 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시킬 때 결함을 검출하기 위한 결함 검출 유닛(28)을 포함한다.
간단한 예시의 이유로, 도 1은 전력 전자 장치 및 모터 컨트롤러(10)와 전기 기계(2) 사이의 관련 연결부를 도시하지 않는다. 이것들은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 본 발명에 의해 변화되지 않는다.
도 4는 전기 기계의 결함을 검출하기 위한 본 발명에 따른 방법의 제1 실시 형태(29)를 예시한다. 단계(S1)에서, 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터가 확인된다. 후속 단계(S2)에서, 이어서 단계(S1)에서 확인된 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 예를 들어, 제1 기준은 제1 및 제2 저항기(23, 24)의 동일한 치수화를 가정하면, 본질적으로 45°의 회전 각도가 나타날 때 충족될 수 있다. 제1 기준이 회전 각도 데이터에 의해 충족되면, 과정은 단계(S3)로 분기된다. 그렇지 않으면, 그것은 단계(S1)로 복귀된다. 단계(S3)에서, 회전 각도 데이터가 일정한지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 예를 들어, 이는 사전결정된 기간 동안 대기한 다음에 최신 회전 각도 데이터를 다시 한번 확인함으로써 달성될 수 있다. 회전 각도 데이터가 일정하면, 과정은 단계(S4)를 계속한다. 그렇지 않으면, 그것은 단계(S1)로 복귀된다.
단계(S4)에서, 적어도 2개의 소요 토크가 추가의 데이터로서 감지된다. 감지된 소요 토크 내에서, 최대 및 최소 소요 토크가 단계(S5)에서 결정된다. 단계(S6)에서, 최대 및 최소 소요 토크 사이의 차이가 계산된다. 이어서, 단계(S7)에서, 계산된 차이가 제2 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 본 실시예에서, 제2 기준은 계산된 차이가 사전결정된 차이 한계 값을 초과할 때 충족된다. 제2 기준이 계산된 차이에 의해 충족되면, 과정은 단계(S8)를 계속한다. 그렇지 않으면, 그것은 단계(S1)로 복귀된다.
단계(S8)에서, 회전 각도 데이터가 여전히 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 이를 위해, 당연히 회전 각도 데이터가 다시 한번 확인되는 것이 필요하다. 회전 각도 데이터가 여전히 제1 기준을 충족시키면, 과정은 결함이 검출되는 단계(S9)로 분기된다. 그렇지 않으면, 그것은 단계(S1)로 복귀된다.
도 5는 전기 기계를 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 본 발명에 따른 방법의 제2 실시 형태(30)를 예시한다. 단계(S10)에서, 제1 회전 각도 데이터가 확인된다. 단계(S11)에서, 과정은 단계(S12)에서 제2 회전 각도 데이터가 확인되기 전에 사전결정된 제1 기간 동안 대기한다. 제1 및 제2 회전 각도 데이터와 사전결정된 제1 기간에 기초하여, 단계(S13)에서 전기 기계의 제1 속도가 결정된다.
단계(S14)에서, 과정은 이어서 사전결정된 제2 기간 동안 대기한다. 이어서 단계(S15)에서 제3 회전 각도 데이터가 결정된다. 단계(S16)에서, 과정은 이어서 단계(S17)에서 제4 회전 각도 데이터가 확인되기 전에 사전결정된 제1 기간 동안 다시 대기한다. 제3 및 제4 회전 각도 데이터와 사전결정된 제1 기간에 기초하여, 이어서 단계(S18)에서 제2 속도가 결정된다. 단계(S19)에서, 제1 및 제2 속도와 사전결정된 제2 기간은 이어서 추가의 데이터로서 확인된 속도의 변화율을 확인하기 위한 기초로 간주된다.
단계(S20)에서, 확인된 변화율이 제2 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 본 실시예에서, 확인된 변화율이 사전결정된 변화율 한계 값을 초과하는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 그렇다면, 과정은 단계(S21)로 분기된다. 그렇지 않으면, 그것은 단계(S10)로 복귀된다. 단계(S21)에서, 회전 각도 데이터가 다시 확인된다. 단계(S22)에서, 단계(S21)에서 확인된 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 도시된 실시예에서, 회전 각도 데이터가 사전결정된 회전 각도, 예컨대 45°에 본질적으로 해당하는지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 그렇다면, 과정은 단계(S23)로 분기된다. 그렇지 않다면, 그것은 단계(S10)로 복귀된다. 단계(S23)에서, 이어서 회전 각도 데이터가 일정한지를 결정하기 위해 검사가 수행된다. 예를 들어, 이는 사전결정된 기간 동안 대기한 다음에 회전 각도 데이터를 다시 한번 결정한 후에 상기 회전 각도 데이터가 여전히 제1 기준을 충족시키는지를 결정함으로써 달성될 수 있다. 회전 각도 데이터가 일정하면, 과정은 결함이 검출되는 단계(S24)로 분기된다. 그렇지 않으면, 그것은 단계(S10)로 복귀된다.
제1 실시 형태(29)가 특히 정지된 차량에 적합한 반면에, 제2 실시 형태(30)는 특히 이동하는 차량에 사용될 수 있다.
본 발명은 회전 각도 센서와 접지 사이의 연결의 상실의 신속한 검출을 허용한다. 이는 센서 공급 전류를 모니터링하는 추가의 하드웨어를 필요로 하지 않는다. 대신에, 본 방법은 순수한 소프트웨어 확장으로서 구현될 수 있다.
도면을 참조하여 제공된 설명은 순전히 예시적이고 비제한적인 것으로 이해되도록 의도된다. 첨부 특허청구범위에 기술된 바와 같은 본 발명의 보호 범위로부터 벗어남이 없이 기술된 실시 형태에 많은 보정이 이루어질 수 있다. 실시 형태의 특징은 응용 사례에 최적화된 또 다른 실시 형태를 제공하기 위해 서로 조합될 수 있다.
1: 모터 장치 2: 전기 기계
3: 샤프트 4: 구동 트레인
5: 액슬 샤프트 6: 휠
7: 회전 각도 센서 8a: 사인 신호를 전송하기 위한 라인
8aE: 센서 신호를 수신하기 위한 입력부
8b: 코사인 신호를 전송하기 위한 라인
8bE: 센서 신호를 수신하기 위한 입력부
9a: 회전 각도 센서에 전압을 공급하기 위한 라인
9b: 회전 각도 센서의 접지 연결부
10: 모터 컨트롤러 11: 라인
12: 공급 전압 13: 접지 라인
14: 접지 15: 사인 신호
16: 코사인 신호
17 내지 20: 사인 신호와 코사인 신호 사이의 교점
21: 모터 컨트롤러 22: 회전 각도 센서
23: 제1 저항기 24: 제2 저항기
25: 처리 유닛 26: 데이터 메모리
27: 추가의 데이터를 확인하기 위한 수단
28: 결함 검출 유닛
29: 본 발명에 따른 방법의 제1 실시 형태
30: 본 발명에 따른 방법의 제2 실시 형태
S1: 회전 각도 데이터의 확인
S2: 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위한 검사
S3: 회전 각도 데이터가 일정한지를 결정하기 위한 검사
S4: 적어도 2개의 소요 토크의 감지
S5: 최대 및 최소 소요 토크의 결정
S6: 최대 및 최소 소요 토크 사이의 차이의 계산
S7: 계산된 차이가 제2 기준을 충족시키는지를 결정하기 위한 검사
S8: 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위한 검사
S9: 결함의 검출
S10: 제1 회전 각도 데이터의 확인
S11: 사전결정된 제1 기간 동안 대기
S12: 제2 회전 각도 데이터의 확인
S13: 전기 기계의 제1 속도의 확인
S14: 사전결정된 제2 기간 동안 대기
S15: 제3 회전 각도 데이터의 확인
S16: 사전결정된 제1 기간 동안 대기
S17: 제4 회전 각도 데이터의 확인
S18: 제2 속도의 확인
S19: 추가의 데이터로서 확인된 속도의 변화율의 확인
S20: 확인된 변화율이 제2 기준을 충족시키는지를 결정하기 위한 검사
S21: 회전 각도 데이터의 확인
S22: 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 결정하기 위한 검사
S23: 회전 각도 데이터가 일정한지를 결정하기 위한 검사
S24: 결함의 검출

Claims (13)

  1. 전기 기계(2), 특히 동기 모터를 갖춘 모터 장치의 결함을 검출하기 위한 방법(29, 30)으로서,
    - 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터를 확인하는 단계(S1, S21);
    - 결함이 추정되도록 허용하는 추가의 데이터를 확인하는 단계(S4 내지 S6, S10 내지 S19); 및
    - 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시킬 때 결함을 검출하는 단계(S9, S24)
    를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 기준은 회전 각도 데이터가 사전결정된 회전 각도에 본질적으로 해당할 때 충족되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 검사하는 추가의 단계(S2, S8, S22)와, 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키면, 회전 각도 데이터가 일정한지를 검사하는 추가의 단계(S3, S23)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    추가의 데이터를 확인하는 단계는 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시킬 때 추가의 데이터로서 소요 토크를 감지하는 단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    소요 토크를 감지하는 단계는 적어도 2회 실행되고, 상기 방법은 또한
    - 감지된 소요 토크에 기초하여 최대 및 최소 소요 토크를 결정하는 단계(S5);
    - 최대 및 최소 소요 토크 사이의 차이를 계산하는 단계(S6); 및
    - 계산된 차이가 제2 기준을 충족시키는지를 검사하는 단계(S7), 특히 계산된 차이가 사전결정된 차이 한계 값을 초과하는지를 검사하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    계산된 차이가 제2 기준을 충족시킬 때 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키는지를 검사하는 단계(S8)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    추가의 데이터를 확인하는 단계는 확인된 회전 각도 데이터에 기초하여 전기 기계의 속도를 확인하는 단계(S13, S18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    전기 기계의 속도를 확인하는 단계는
    - 제1 회전 각도 데이터를 확인하는 단계(S10);
    - 사전결정된 제1 기간 동안 대기하는 단계(S11);
    - 제2 회전 각도 데이터를 확인하는 단계(S12); 및
    - 제1 및 제2 회전 각도 데이터와 또한 사전결정된 제1 기간에 기초하여 전기 기계의 속도를 확인하는 단계(S13)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    속도를 확인하는 단계는 2회 실행되며, 그 결과 추가의 데이터를 확인하는 단계는
    - 제1 속도를 확인하는 단계(S13);
    - 사전결정된 제2 기간 동안 대기하는 단계(S14);
    - 제2 속도를 확인하는 단계(S18);
    - 제1 및 제2 속도와 또한 사전결정된 제2 기간에 기초하여 추가의 데이터로서 확인된 속도의 변화율을 확인하는 단계(S19); 및
    - 확인된 변화율이 제2 기준을 충족시키는지를 검사하는 단계(S20), 특히 확인된 변화율이 사전결정된 변화율 한계 값을 초과하는지를 검사하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    검출된 결함은 회전 각도 데이터를 확인하기 위한 회전 각도 센서와 접지 사이의 연결의 상실인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 모터 장치에서 전기 기계(2), 특히 동기 모터를 제어하기 위한 모터 컨트롤러(21)로서,
    - 결함이 없을 때 전기 기계의 로터의 회전 각도에 의존하는 회전 각도 데이터를 확인하기 위해 센서 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 입력부(8aE, 8bE);
    - 모터 장치의 결함이 추정되도록 허용하는 추가의 데이터를 확인하기 위한 수단(27); 및
    - 회전 각도 데이터가 제1 기준을 충족시키고 추가의 데이터가 제2 기준을 충족시킬 때 결함을 검출하기 위한 결함 검출 유닛(28)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 컨트롤러.
  12. 제11항에 있어서,
    처리 유닛(25)과, 처리 유닛에 의해 실행될 수 있는 그리고 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계를 실행하기 위한 명령을 포함하는 프로그램을 포함하는 데이터 메모리(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 컨트롤러.
  13. 모터 장치로서,
    - 라인(9b)을 통해 접지(14)에 연결되는 회전 각도 센서(22)를 구비하는 전기 기계(2), 특히 동기 모터; 및
    - 회전 각도 센서(22)와 접지 사이의 연결의 상실을 검출하도록 설치되는, 제10항 또는 제11항에 따른 모터 컨트롤러(21)
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
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