WO2008049664A1 - Verfahren zum erkennen eines motorausfalls in einem elektrischen netz - Google Patents

Verfahren zum erkennen eines motorausfalls in einem elektrischen netz Download PDF

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WO2008049664A1
WO2008049664A1 PCT/EP2007/058826 EP2007058826W WO2008049664A1 WO 2008049664 A1 WO2008049664 A1 WO 2008049664A1 EP 2007058826 W EP2007058826 W EP 2007058826W WO 2008049664 A1 WO2008049664 A1 WO 2008049664A1
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Inventor
Gotthilf Koerner
Peter Sautter
Andreas Schmidtlein
Achim Schaefer
Rainer Baumgaertner
Elmar Werkmeister
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to mechanical injury, e.g. rupture of line, breakage of earth connection

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the failure of an electric motor in an electrical network according to the preamble of patent claim 1, and to a motor arrangement according to the preamble of patent claim 10.
  • Today's motor vehicles use a variety of electric motors for a variety of applications, including many comfort applications such. B. for an electric seat adjustment, fans, etc., but also safety-critical applications such. B. for a return pump in the brake circuit of a vehicle. Especially in safety-critical applications, it is necessary to reliably detect a failure of the electric motor. Only when the error is detected is it possible to take appropriate countermeasures.
  • Typical causes for the failure of an electric motor for example, a line break in the main current path of the engine (engine stall or engine misfires) or a fault of the electric motor itself.
  • An essential aspect of the invention is to temporarily switch off the electric motor during operation, i. to briefly open the main switch, to measure in the shutdown phase an induced voltage generated by the shutdown and to monitor whether this voltage falls below a predetermined threshold. When the voltage drops below the threshold, the electric motor is OK. Otherwise, a possible error is detected.
  • the electric motor When the electric motor works, it generates a voltage after switching off due to its inductance, which tries to drive the current further (so-called Abkommut Schl).
  • This induced voltage has the opposite sign as the supply voltage of the electric motor and is for example -4 V.
  • This negative voltage is limited by a reopening of the main switch whose gate is turned off to ground.
  • the measuring voltage has the potential which is present at the measuring node in the switched-off state (eg 0 V). From the height of the measuring voltage can thus be detected whether there is a line break in the main current path of the electric motor or not.
  • the invention thus has the significant advantage that the failure of the electric motor can be detected even in the on state.
  • a suitable measuring circuit is preferably provided for measuring and evaluating the voltage.
  • the duration of the interruption is preferably chosen as short as possible and is preferably less than 3 ms, in particular less than 1 ms. This has the advantage that the engine speed decreases only slightly in the shutdown phase.
  • the switch-off phase is preferably selected to be so short that the electric motor does not feed any regenerative follow-up voltage into the electrical grid.
  • the electric motor would not generate a regenerative voltage in the follow-up phase (tracking voltage), which could also be measured and evaluated.
  • the tracking voltage is also proof that the electric motor must have been running properly before switching off. To measure the tracking voltage, however, a relatively long period of time is necessary, in which the speed of the motor drops significantly. This is not desirable during active engine operation. Therefore, according to the invention, the commutated voltage is measured.
  • the threshold is preferably less than 0 V, e.g. -0.5 V.
  • the threshold value must always be selected such that it has a sufficient distance to the measuring voltage that would be measured in the event of a line break.
  • the measuring and evaluation circuit preferably comprises a comparator to which the measuring voltage is supplied. At the output of the comparator, a flip-flop is preferably connected. At an input of the comparator, a reference voltage is predetermined, which forms the threshold value.
  • a further test is preferably carried out in which the trailing voltage of the electric motor is measured. This is to avoid misrecognition, which can occur when the electric motor is operated at low load and the supply voltage has fallen short term. In this case, the measuring voltage does not fall below the preset threshold, although the motor is running properly. It is therefore necessary a to carry out another test. According to the invention it is proposed to turn off the electric motor in a second test a little longer and to measure the trailing voltage. If the tracking voltage is greater than a predetermined threshold, this means that the electric motor must have been functioning properly. Otherwise there is an error.
  • the measuring node is preferably switched off or switched to ground.
  • An engine failure detection apparatus basically comprises a switch disposed in the main current path of the electric motor, by means of which the electric motor can be turned on and off, and a measuring circuit for measuring a voltage (e.g., motor voltage) applied to a node in the main current path.
  • the main switch and the measuring circuit are preferably operated as described above.
  • a second switch is also provided, by means of which the measuring node can be switched during the turn-off phase via a resistor against a predetermined potential (Uzp) or ground.
  • the second switch is preferably operated to be grounded during operation (the main switch is turned on) and during the short turn-off phases.
  • the main switch is turned off, the second switch is preferably connected against the reference potential (U Z p).
  • a control device For driving the switch, a control device is preferably provided.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a motor assembly having means for detecting a motor failure
  • 2 shows the time course of a measuring voltage with and without errors
  • 3 shows the time profile of the measuring voltage during a measurement of the trailing voltage of the electric motor
  • FIG. 4 shows a flow chart for illustrating the essential method steps of a method for detecting a motor failure.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a motor arrangement with a circuit 10 for failure detection of the electric motor 3.
  • Typical errors that can lead to failure of the electric motor 3 for example, a line break in the main current path 4 of the electric motor 3 (engine stall or engine misfires) or a defect the electric motor 3 itself.
  • the electric motor 3 is connected via a main switch 1 - here a transistor - with a supply voltage U B.
  • the supply voltage U B is, for example, the vehicle electrical system voltage.
  • the electric motor 3 is z. B. a pump motor one
  • the main switch 1 can be controlled by a control unit.
  • the circuit 10 comprises a measuring circuit 11 for measuring a voltage Uk dropping in the main current path 4.
  • the measuring circuit 11 comprises a comparator 5 and a flip-flop 6 connected to the output of the comparator 5.
  • the comparator 5 is connected to a node K at an input between the main switch 1 and the electric motor 3 is arranged.
  • a negative reference voltage e.g. -0.5 V applied.
  • the switch 1 In order to detect a motor failure, the switch 1 is briefly switched off and closed again during operation of the electric motor 3 (the main switch 1 is closed). If the electric motor was previously under load - so there is no error - commutated this and generates an inductive voltage, which tries to drive the current through the motor 3 on. This voltage is negative and is for example -4 V. If the measuring voltage is smaller than the reference voltage (-0.5 V) set at the comparator 5, the comparator changes its output state and sets the flip-flop 6. In this case, a fault-free state is detected , Conversely, if the measured voltage does not drop below the reference value, there is a relatively high probability of an error.
  • the circuit 10 for failure detection here comprises a second switch 2, by means of which the node K can be switched via a pull-up resistor 7 against a predetermined reference potential UZP or ground.
  • the switch 2 is controlled so that it is at UZP switched off switch 1 to detect a line break in the motor path, and is in the on state of the switch 1 and during the short turn-off phases to ground. This builds in the case of a
  • the two switches 1, 2 are driven by a control unit 12 accordingly.
  • FIG. 2 shows the course of the measuring voltage U K over the time t, wherein the upper of the two characteristic curves shows the error-free case and the lower one of the characteristic curves shows the error case.
  • the electric motor is initially switched on (the measuring voltage U K is at a high level) and then switched off briefly.
  • the measuring voltage U K during the deactivation t is negative and jumps immediately after switching back to the original value.
  • the switch-off phase t off preferably lasts less than 1 ms.
  • the electric motor 3 does not commute, so that the measurement voltage U ⁇ has the value present in the off state at the node K (here, 0 V).
  • a second test is preferably carried out in which the tracking voltage UN is measured (see FIG. 3).
  • the electric motor 3 is switched off during operation, ie the switch 1 is opened and the tracking voltage U N is measured.
  • the measuring voltage U K is fed via a resistor arrangement 8, 9 to an ADC and to an evaluation unit (not shown). If the tracking voltage UN exceeds a predetermined threshold, this means that the electric motor 3 must have run. If, however, the measuring voltage U K remains at the value 0 V, an error is detected.
  • the switch 2 preferably remains permanently connected to ground in this test.
  • FIG. 3 shows the course of the measuring voltage U K again for the error-free case (above) and for the error case (below).
  • the electric motor generates after turning off first a negative voltage and then a regenerative tracking voltage U N -
  • the measuring voltage U K falls to the value 0 V and remains at this value until the electric motor 3 is turned on again.
  • the switch-off phase is considerably longer here than in the first test (FIG. 2) and may well be 5 ms or more.
  • FIG. 4 shows the essential method steps of a method for detecting a motor failure in the form of a flow chart. In this case, two tests are successively performed, as described above.
  • step 20 the main switch 1 being briefly opened during operation.
  • step 21 it is determined whether the measurement voltage U falls below the threshold value ⁇ etc. If yes (J), the test was positive. In this case, it is determined in step 22 that there is no error.
  • step 23 If no (N), a second test is performed in steps 23 and 24 to verify the result. In this case, the switch 1 is again opened in step 23, i. the engine 3 is turned off, and in step 24 verifies that the
  • Tracking voltage UN exceeds a predetermined threshold. If yes (J), it is determined in step 25 that there is no error. If the threshold is not reached (case N), it is detected in step 26 that an error is present. This ends the procedure.

Landscapes

  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Ausfalls eines Elektromotors (3), der mittels eines Schalters (1) ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Um einen Motorausfall zu erkennen, wird der Motor (3) während des Betriebs kurzfristig ausgeschaltet und eine an einem Knoten (K) im Hauptstrompfad (4) anliegende Spannung (UK) gemessen, und überwacht, ob die Spannung (UK) einen vorgegebenen Schwellenwert (USW ) unterschreitet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Erkennen eines Motorausfalls in einem elektrischen Netz
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Ausfalls eines Elektromotors in einem elektrischen Netz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie eine Motoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
In heutigen Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl von Elektromotoren für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt, darunter viele Komfort- Anwendungen, wie z. B. für eine elektrische Sitzverstellung, Lüfter, etc., aber auch sicherheitskritische Anwendungen, wie z. B. für eine Rückförderpumpe im Bremskreis eines Fahrzeugs. Insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen ist es notwendig, einen Ausfall des Elektromotors sicher zu erkennen. Nur wenn der Fehler erkannt wird ist es möglich, geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen.
Typische Ursachen für den Ausfall eines Elektromotors sind beispielsweise eine Leitungsunterbrechung im Hauptstrompfad des Motors (Motorabriss bzw. Motormasseabriss) oder ein Fehler des Elektromotors selbst.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, um die Leitungsunterbrechungen eines Elektromotors zu erkennen. Dabei wird meist eine am Motor abfallende Spannung gemessen und ausgewertet. Je nach Höhe der gemessenen Spannung wird dann auf Vorliegen eines Fehlers oder keines Fehlers entschieden. Die bekannten Verfahren funktionieren jedoch nur im ausgeschalteten Betriebszustand des Elektromotors. Im eingeschalteten Betriebszustand kann der Ausfall des Elektromotors dagegen nur durch eine relativ teure Strommessung erkannt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erkennen eines Motorausfalls aufgrund einer Leitungsunterbrechung zu schaffen, das bzw. die auch im eingeschalteten Zustand des Elektromotors funktioniert.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 sowie im Patentanspruch 10 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, den Elektromotor während des Betriebs kurzfristig auszuschalten, d.h. den Hauptschalter kurzfristig zu öffnen, in der Abschaltphase eine durch das Abschalten erzeugte induzierte Spannung zu messen und zu überwachen, ob diese Spannung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Wenn die Spannung den Schwellenwert unterschreitet, ist der Elektromotor in Ordnung. Andernfalls wird ein möglicher Fehler erkannt.
Wenn der Elektromotor funktioniert, erzeugt er nach dem Abschalten aufgrund seiner Induktivität eine Spannung, die versucht, den Strom weiter zu treiben (so genanntes Abkommutieren). Diese induzierte Spannung hat das umgekehrte Vorzeichen wie die Versorgungsspannung des Elektromotors und beträgt z.B. -4 V. Diese negative Spannung wird durch ein Wiederöffnen des Hauptschalters begrenzt, dessen Gate nach Masse ausgeschaltet ist. Wenn der Elektromotor dagegen z.B. aufgrund eines Leitungsbruchs ausgefallen ist, kommutiert er nicht ab. In diesem Fall hat die Messspannung dasjenige Potential, das im ausgeschalteten Zustand am Messknoten anliegt (z.B. 0 V). Aus der Höhe der Messspannung kann somit erkannt werden, ob im Hauptstrompfad des Elektromotors ein Leitungsbruch vorliegt oder nicht. Die Erfindung hat somit den wesentlichen Vorteil, dass der Ausfall des Elektromotors auch im eingeschalteten Zustand erkannt werden kann. Zur Messung und Auswertung der Spannung ist vorzugsweise eine geeignete Messschaltung vorgesehen.
Die Zeitdauer der Unterbrechung ist vorzugsweise so kurz wie möglich gewählt und beträgt vorzugsweise weniger als 3 ms, insbesondere weniger als 1 ms. Dies hat somit den Vorteil, dass die Motordrehzahl in der Abschaltphase nur geringfügig abnimmt.
Die Abschaltphase ist vorzugsweise so kurz gewählt, dass der Elektromotor noch keine generatorische Nachlaufspannung in das elektrische Netz speist.
Würde der Elektromotor länger als z. B. 3ms ausgeschaltet werden, würde er in der Nachlaufphase eine generatorische Spannung erzeugen (Nachlaufspannung), die ebenfalls gemessen und ausgewertet werden könnte. Die Nachlaufspannung ist ebenso ein Nachweis dafür, dass der Elektromotor vor dem Abschalten ordnungsgemäß gelaufen sein muss. Zum Messen der Nachlaufspannung ist jedoch eine relativ lange Zeitdauer notwendig, in der die Drehzahl des Motors deutlich absinkt. Dies ist während des aktiven Betriebs des Motors nicht erwünscht. Erfindungsgemäß wird daher die abkommutierte Spannung gemessen.
Der Schwellenwert ist vorzugsweise kleiner als 0 V, z.B. -0,5 V. Der Schwellenwert ist grundsätzlich so zu wählen, dass er einen ausreichenden Abstand zur Messspannung hat, die im Falle einer Leitungsunterbrechung gemessen werden würde.
Die Mess- und Auswerteschaltung umfasst vorzugsweise einen Komparator, dem die Messspannung zugeführt wird. Am Ausgang des Komparators ist vorzugsweise ein Flip-Flop angeschlossen. An einem Eingang des Komparators ist eine Referenzspannung vorgegeben, die den Schwellenwert bildet.
Sofern die gemessene Spannung den Schwellenwert nicht unterschreitet, wird vorzugsweise ein weiterer Test durchgeführt, bei dem die Nachlaufspannung des Elektromotors gemessen wird. Dadurch soll eine Fehlerkennung vermieden werden, zu der es kommen kann, wenn der Elektromotor mit geringer Last betrieben wird und die Versorgungsspannung kurzfristig eingebrochen ist. In diesem Fall unterschreitet die Messspannung den vorgegebenen Schwellenwert nicht, obwohl der Motor ordnungsgemäß läuft. Es ist daher erforderlich einen weiteren Test durchzuführen. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, den Elektromotor in einem zweiten Test etwas länger auszuschalten und dabei die Nachlaufspannung zu messen. Wenn die Nachlaufspannung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, bedeutet dies, dass der Elektromotor ordnungsgemäß funktioniert haben muss. Anderenfalls liegt ein Fehler vor. Der Messknoten wird dabei vorzugsweise abgeschaltet oder nach Masse geschaltet.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung eines Motorausfalls umfasst im Wesentlichen einen im Hauptstrompfad des Elektromotors angeordneten Schalter, mittels dessen der Elektromotor ein- bzw. ausgeschaltet werden kann, sowie eine Messschaltung zum Messen einer an einem Knoten im Hauptstrompfad anliegenden Spannung (z.B. der Motorspannung). Der Hauptschalter und die Messschaltung werden vorzugsweise wie vorstehend beschrieben betrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist außerdem ein zweiter Schalter vorgesehen, mittels dessen der Messknoten während der Ausschaltphase über einen Widerstand gegen ein vorgegebenes Potential (Uzp) oder Masse geschaltet werden kann. Der zweite Schalter wird vorzugsweise so betrieben, dass er während des Betriebs (der Hauptschalter ist eingeschaltet) und während der kurzen Ausschaltphasen gegen Masse geschaltet ist. Bei abgeschaltetem Hauptschalter ist der zweite Schalter vorzugsweise gegen das Referenzpotential (UZp) geschaltet.
Zum Ansteuern der Schalter ist vorzugsweise ein Steuergerät vorgesehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Motoranordnung mit einer Einrichtung zum Erkennen eines Motorausfalls;
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf einer Messspannung mit und ohne Fehler; Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Messspannung bei einer Messung der Nachlaufspannung des Elektromotors; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Erkennung eines Motorausfalls.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Motoranordnung mit einer Schaltung 10 zur Ausfallerkennung des Elektromotors 3. Typische Fehler, die zum Ausfall des Elektromotors 3 führen können, sind beispielsweise eine Leitungsunterbrechung im Hauptstrompfad 4 des Elektromotors 3 (Motorabriss bzw. Motormasseabriss) oder ein Defekt des Elektromotors 3 selbst.
Der Elektromotor 3 ist über einen Hauptschalter 1 - hier ein Transistor - mit einer Versorgungsspannung UB verbunden. Bei einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug ist die Versorgungsspannung UB beispielsweise die Bordnetzspannung. Der Elektromotor 3 ist z. B. ein Pumpenmotor einer
Rückförderpumpe. Der Hauptschalter 1 ist von einem Steuergerät ansteuerbar.
Die Schaltung 10 umfasst eine Messschaltung 11 zum Messen einer im Hauptstrompfad 4 abfallenden Spannung Uk Die Messschaltung 11 umfasst einen Komparator 5 und ein am Ausgang des Komparators 5 angeschlossenes Flip-Flop 6. Der Komparator 5 ist an einem Eingang mit einem Knoten K verbunden, der zwischen dem Hauptschalter 1 und dem Elektromotor 3 angeordnet ist. Am nicht- invertierenden Eingang (+) ist eine negative Referenzspannung von z.B. -0,5 V angelegt. Durch einen entsprechend gewählten Vorwiderstand und eine Stromquelle bzw. einen Spannungsteiler gegen eine höhere konstante Spannung lässt sich die Bereitstellung einer negativen Referenzspannung vermeiden. Durch die geeignete Wahl des Vorwiderstandes ist außerdem der Schwellenwert flexibel einstellbar.
Um einen Motorausfall zu erkennen, wird der Schalter 1 während des Betriebs des Elektromotors 3 (der Hauptschalter 1 ist geschlossen) kurzfristig ausgeschaltet und wieder geschlossen. Wenn der Elektromotor zuvor unter Last gelaufen ist - also kein Fehler vorliegt - kommutiert dieser ab und erzeugt eine induktive Spannung, die versucht, den Strom durch den Motor 3 weiter zu treiben. Diese Spannung ist negativ und beträgt beispielsweise -4 V. Wenn die Messspannung kleiner ist als die am Komparator 5 eingestellte Referenzspannung (-0,5V) ändert der Komparator seinen Ausgangszustand und setzt das Flip-Flop 6. In diesem Fall wird ein fehlerfreier Zustand erkannt. Sinkt die Messspannung dagegen nicht unter den Referenzwert, liegt mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit ein Fehler vor.
Die Schaltung 10 zur Ausfallerkennung umfasst hier einen zweiten Schalter 2, mittels dessen der Knoten K über einen Pull-Up-Widerstand 7 gegen ein vorgegebenes Bezugspotential UZP oder Masse geschaltet werden kann. Der Schalter 2 wird so gesteuert, dass er bei abgeschaltetem Schalter 1 auf UZP liegt, um eine Leitungsunterbrechung im Motorpfad zu erkennen, und im eingeschalteten Zustand des Schalters 1 und während der kurzen Ausschaltphasen auf Masse liegt. Dadurch baut sich im Falle einer
Leitungsunterbrechung in den Ausschaltphasen die in vorhandenen Kapazitäten gespeicherte Ladung schneller ab und es werden OV gemessen anstatt der induzierten Nachlaufspannung im Falle eines fehlerlosen Motors.
Die beiden Schalter 1 ,2 werden von einem Steuergerät 12 entsprechend angesteuert.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Messspannung Uκ über der Zeit t, wobei die obere der beiden Kennlinien den fehlerfreien Fall und die untere der Kennlinien den Fehlerfall zeigt. Am Verlauf ist zu erkennen, dass der Elektromotor zunächst eingeschaltet ist (die Messspannung UK ist auf hohem Niveau) und dann kurzfristig ausgeschaltet wird. Im fehlerfreien Fall wird die Messspannung UK während der Ausschaltphase taus negativ und springt nach dem Einschalten sofort wieder auf den ursprünglichen Wert zurück. Die Ausschaltphase taus dauert vorzugsweise weniger als 1 ms.
Wenn dagegen ein Fehler vorliegt, kommutiert der Elektromotor 3 nicht ab, so dass die Messspannung Uκ den Wert hat, der im ausgeschalteten Zustand am Knoten K anliegt (hier 0 V).
In bestimmten Fällen, insbesondere wenn der Motor 3 nur bei geringer Last läuft und die Versorgungsspannung UB kurzfristig eingebrochen ist, kann es dazu kommen, dass der Elektromotor 3 auch im fehlerfreiem Fall nicht abkommutiert und die Messspannung UK somit nicht unter den Referenzwert Usw (-0,5 V) sinkt. In diesem Fall wird vorzugsweise ein zweiter Test durchgeführt, bei dem die Nachlaufspannung UN gemessen wird (siehe Fig. 3).
Im Rahmen des zweiten Tests wird der Elektromotor 3 während des Betriebs ausgeschaltet, d.h. der Schalter 1 geöffnet und die Nachlaufspannung UN gemessen. Die Messspannung UK wird hierzu über eine Widerstandsanordnung 8,9 einem ADC und einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) zugeführt. Wenn die Nachlaufspannung UN einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, bedeutet dies, dass der Elektromotor 3 gelaufen sein muss. Wenn die Messspannung UK dagegen auf dem Wert 0 V bleibt, wird ein Fehler erkannt. Der Schalter 2 bleibt bei diesem Test vorzugsweise dauernd auf Masse geschaltet.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Messspannung Uκ wiederum für den fehlerfreien Fall (oben) und für den Fehlerfall (unten). Im fehlerfreien Fall erzeugt der Elektromotor nach dem Ausschalten zunächst eine negative Spannung und dann eine generatorische Nachlaufspannung UN- Im Fehlerfall fällt die Messspannung UK dagegen auf den Wert 0 V und bleibt auf diesem Wert, bis der Elektromotor 3 wieder eingeschaltet wird. Die Ausschaltphase ist hier wesentlich länger als beim ersten Test (Fig. 2) und kann durchaus 5 ms und mehr betragen.
Fig. 4 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Erkennen eines Motorausfalls in Form eines Flussdiagramms. Dabei werden nacheinander zwei Tests durchgeführt, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Das Verfahren beginnt in Schritt 20 damit, dass der Hauptschalter 1 während des Betriebs kurzfristig geöffnet wird. In Schritt 21 wird abgefragt, ob die Messspannung Uκ unter den Schwellenwert Usw sinkt. Falls Ja (J) ist der Test positiv verlaufen. In diesem Fall wird in Schritt 22 festgestellt, dass kein Fehler vorliegt.
Falls nein (N), wird in den Schritten 23 und 24 ein zweiter Test durchgeführt, mit dem das Ergebnis verifiziert wird. Dabei wird der Schalter 1 in Schritt 23 wiederum geöffnet, d.h. der Motor 3 ausgeschaltet, und in Schritt 24 überprüft, ob die
Nachlaufspannung UN einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Falls ja (J) wird in Schritt 25 festgestellt, dass kein Fehler vorliegt. Falls der Schwellenwert dagegen nicht erreicht wird (Fall N), wird in Schritt 26 erkannt, dass ein Fehler vorliegt. Damit endet das Verfahren.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erkennen des Ausfalls eines Elektromotors (3), der mittels eines Schalters (1 ) ein- bzw. ausgeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) während des Betriebs kurzfristig ausgeschaltet, in der Ausschaltphase (taus) eine durch das Abschalten erzeugte induzierte Spannung (UK) gemessen und überwacht wird, ob die induzierte Spannung (UK) einen vorgegebenen Schwellenwert (Usw) unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) wieder eingeschaltet wird, noch bevor er eine Nachlaufspannung (UN) erzeugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) für eine Zeitdauer von weniger als 3 ms, insbesondere weniger als 1 ms ausgeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (SW) kleiner als 0 V ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zeit, in der der Elektromotor (3) eingeschaltet oder nur kurzfristig ausgeschaltet ist, der Elektromotor (3) über einen Widerstand (7) und einen zweiten Schalter (2) versorgungsseitig gegen Masse geschaltet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zeit, in der der Elektromotor (3) dauerhaft ausgeschaltet ist, der Elektromotor (3) über einen Widerstand (7) und einen zweiten Schalter (2) versorgungsseitig gegen ein Bezugspotential geschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspannung (UK) einem Komparator (5) zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn die gemessene Spannung (UK) den Schwellenwert (Usw) in der Abschaltphase (taus) nicht unterschreitet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die gemessene Spannung (Uκ) den Schwellenwert (Usw) nicht unterschreitet, ein weiterer Test durchgeführt wird, bei dem die Nachlaufspannung (UN) des Elektromotors (3) gemessen wird.
10. Vorrichtung (1 ,3,10) zum Erkennen des Ausfalls eines Elektromotors (3), der mittels eines Schalters (1 ) wahlweise ein- oder ausgeschaltet werden kann, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (12), die den Schalter (1 ) während des Betriebs kurzfristig ausgeschaltet, und - eine Messschaltung (11 ), die eine an einem Knoten (K) im Hauptstrompfad (4) anliegende Spannung (Uκ) misst und überwacht, ob die Spannung (Uκ) einen vorgegebenen Schwellenwert (Usw) unterschreitet.
11. Vorrichtung (1 ,3,10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (11 ) einen Komparator (5) und ein Flip-Flop (6) umfasst.
12. Vorrichtung (1 ,3,10) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schalter (2) vorgesehen ist, mittels dessen der Knoten (K) gegen ein vorgegebenes Bezugspotential (U∑p, Masse) schaltbar ist.
PCT/EP2007/058826 2006-10-23 2007-09-24 Verfahren zum erkennen eines motorausfalls in einem elektrischen netz WO2008049664A1 (de)

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