WO2010099986A2 - Verfahren zur überwachung der thermischen belastung eines elektromotors - Google Patents

Verfahren zur überwachung der thermischen belastung eines elektromotors Download PDF

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WO2010099986A2 PCT/EP2010/050111 EP2010050111W WO2010099986A2 WO 2010099986 A2 WO2010099986 A2 WO 2010099986A2 EP 2010050111 W EP2010050111 W EP 2010050111W WO 2010099986 A2 WO2010099986 A2 WO 2010099986A2
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Frank Baehrle-Miller
Dieter Blattert
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
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    • B60T13/746—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive and mechanical transmission of the braking action
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the thermal
  • a method for estimating a force development of a connectable to a supply voltage electric motor is known, which is used as an actuator of a parking brake of a motor vehicle.
  • the current, the supply voltage and the engine speed are measured, wherein the application force of the electric motor, taking into account the measured variables, is estimated from a differential equation system which describes the electrical and mechanical behavior of the electric motor.
  • the invention is based on the object to monitor the thermal load of an electric motor with simple and inexpensive to implement measures. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the dependent claims indicate expedient developments.
  • an engine constant of the electric motor which describes the ratio of engine torque to the absorbed current is determined as a function of these measured variables.
  • the motor constant depends on the engine temperature, with the motor constant falling with increasing temperature. In order to avoid engine damage, for example, resulting in an increased brush wear or magnets of the electric motor are at least partially demagnetized, the engine temperature must be monitored, the current value of the motor constant is used as a measure of the current engine temperature.
  • This procedure has the advantage that the temperature does not have to be measured, so that a temperature sensor can be dispensed with. Rather, measured values are the power consumed by the motor, the voltage as well as the engine speed, whereby these quantities can be measured with a standard sensor system. Overall, this reduces the effort for the sensors for determining the engine temperature.
  • the electric motor operates in a thermally permissible range, in which the functions of the electric motor are not restricted. Rather, the electric motor is fully operational and can be operated or operated in the desired manner.
  • Threshold is exceeded, this indicates an increased temperature, whereupon measures can be taken, ranging from a recording of the exceeding of the permissible motor constants or the permissible temperature range on a display in the vehicle to a restriction of the functionality of the unit can, in which the electric motor provides the actuator.
  • the thermal load of the electric motor can be determined as an alternative to the motor constant and the electrical motor resistance of the electric motor.
  • the motor resistance can be calculated as a function of the Meß Anlagennenbond, current and possibly motor speed, with a thermally permissible range is present when the motor resistance does not exceed an associated threshold.
  • the motor resistance may be checked alternatively or in addition to the motor constant, wherein in a preferred embodiment, the motor resistance and the motor constant must both be within the respectively associated permissible range for the electric motor to operate within the thermally permissible range.
  • a thermally impermissible region to be present only if both variables, that is to say both the motor constant and also the motor resistance, exceed the respectively assigned limit value.
  • the temperature increase in turn affects the motor constant or the motor resistance, so that it is possible to deduce an actual, temperature-dependent value starting from an initial value for the motor constant or the motor resistance.
  • a thermally permissible range is present if the value determined for the motor resistance or the motor constant in this way is within the permissible range.
  • the motor constant and the motor resistance are expediently determined from a relationship that results from the stationary consideration of the electric differential equation of the electric motor and into which the measured variables current, voltage and engine speed are included. In this
  • a mathematical compensation method can be considered, for example, the method of least squares to obtain a mathematically unique solution. Since the measured values are determined with a small sampling rate of, for example, 5 ms, a system of equations for the calculation of motor constant and motor resistance can be recursively resolved in this cycle taking into account the mathematical compensation method.
  • the electric motor is shut down at least for a limited period of time in order to avoid excessive heating or to allow cooling of the electric motor.
  • the time span in which the electric motor is disabled is limited, whereby a fixed value can be specified as the time span.
  • a variable period of time comes into consideration, which depends on one or more state variables or characteristics of the system.
  • the deactivation can take place on the one hand in such a way that driver requests are converted into an operation of the electric motor with a delay corresponding to the time span. This means that while disabling the
  • Electric motor a driver or system request is not implemented immediately, but delayed.
  • a strategy is possible that ignores existing requirements during the deactivation phase and are not implemented even after the deactivation phase.
  • the electric motor is locked in an actuating position and then deactivated, in which the electric motor exerts a force or a moment on another component such as a brake member.
  • the deactivation can, however, also take place in an inoperative position of the electric motor or in intermediate positions with reduced force or torque transmission.
  • the threshold values which are assigned to the motor constant or the motor resistance are expediently specified as fixed variables. In principle, however, is also a variable threshold, which is calculated depending on state or parameters.
  • the method according to the invention runs in a regulating or control device and can be applied to electric motors, which are for example part of a braking system.
  • electric motors which are for example part of a braking system.
  • an embodiment of the brake system as an electric parking brake into consideration, in which the electric motor in case of operation, if necessary by means of a reduction gear exerts a clamping force on a brake component.
  • the voltage U, the current I and the engine speed ⁇ are initially determined in a first method step V1 as measured variables by means of a suitable sensor system in a thermally monitored electric motor which can be used, for example, as an actuator in a detection mode. Parking brake is used.
  • a query is started as to whether the electric motor is in the load-free state or under load. For this purpose, it is queried whether a load moment M L acting on the electric motor is applied, which is equal to zero. In this case, the electric motor would be in the no-load condition, otherwise the electric motor would be under load.
  • Method step V3 continued, in which an engine constant K M and an electrical motor resistance R M as a function of the measured quantities voltage U, current I and engine speed ⁇ are calculated.
  • the motor constant K M denotes a torque constant which describes the ratio of engine torque to absorbed power. Both the motor constant K M and the motor resistance R M are temperature-dependent.
  • step V3 the motor constants K M and the motor resistor R M are calculated as function of the measured quantities voltage U, current I and engine speed ⁇ . The calculation is based on the relationship
  • L denotes the motor inductance
  • a mathematical compensation method is considered as an additional criterion, for example the least squares method, so that both the motor constant K M and the motor resistance R M can be calculated.
  • step V2 If the query in method step V2 indicates that the electric motor is under load (engine load greater than zero), then the no-branching ("N") is proceeded to method step V4, in which the engine constant K M and the engine resistance R M as a function of electric power P are determined. From the measured quantities U and I, the electric power P of the electric motor from the known relationship
  • the motor constant K M is calculated taking into account a reference motor constant K M2 o for room temperature and a temperature coefficient K as a function of the temperature increase ⁇ T according to FIG.
  • both the motor constant K M and the motor resistor RM are respectively set to an assigned Grenztial. Threshold K M, u m or R M, u m are checked. Due to their temperature dependency, both the motor constant K M and the motor resistance R M represent parameters for the current thermal state of the electric motor. If the motor constant K M and the motor resistance RM each exceed the associated threshold value, there is a thermal overload of the motor
  • a thermal overload is assumed, even if only either only the motor constant K M or only the motor resistor R M is above the respectively associated threshold value. In principle, however, a cumulative consideration is also possible, so that a thermal overload exists only in the event that both the motor constant K M and the motor resistance RM are above the associated threshold value.
  • the branching of the YES is continued to the next method step V6, in which measures for the thermal relief of the electric motor are taken.
  • measures for the thermal relief of the electric motor include, for example, a temporary override or deactivation of the electric motor, in addition, a logging and a display in the vehicle about the current thermal state of the electric motor comes into consideration.
  • the deactivation of the electric motor is preferably carried out over a limited period of time t w , after the expiry of the electric motor is activated again.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung eines Elektromotors werden zumindest die Spannung und der Strom gemessen, wobei eine Motorkonstante des Elektromotors als eine Funktion dieser Messgrößen ermittelt wird. Der Elektromotor arbeitet in einem thermisch zulässigen Bereich, wenn die Motorkonstante einen zugeordneten Schwellenwert nicht überschreitet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung eines Elektromotors
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der thermischen
Belastung eines Elektromotors.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2006 052 810 A1 ist ein Verfahren zur Abschätzung einer Kraftentfaltung eines an eine Versorgungsspannung anschließbaren Elektromotors bekannt, der als Aktuator einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Hierzu werden der Strom, die Versorgungsspannung sowie die Motordrehzahl gemessen, wobei die Zuspannkraft des Elektromotors unter Berücksichti- gung der Messgrößen aus einem Differenzialgleichungssystem abgeschätzt wird, welches das elektrische und mechanische Verhalten des Elektromotors beschreibt.
Bei dem Einsatz von Elektromotoren beispielsweise als Park- bzw. Feststell- bremse in Kraftfahrzeugen ist zu berücksichtigen, dass hohe Stellkräfte zur Erzeugung der benötigten Bremskraft erforderlich sind, was zu einer starken Motorerwärmung führen kann, die zu einer Verringerung des abzugebenden Motormomentes führt und ggf. den Elektromotors schädigt. Eine starke Erwärmung erfolgt beispielsweise bei einem wiederholten Abrufen der Stellbewegung des E- lektromotors innerhalb kurzer Zeit.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen und kostengünstig zu realisierenden Maßnahmen die thermische Belastung eines Elektromotors zu überwachen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung eines Elektromotors werden zumindest die Spannung und der Strom sowie ggf. die Motordrehzahl gemessen, wobei eine Motorkonstante des Elektromotors, die das Verhältnis von Motordrehmoment zum aufgenommenen Strom beschreibt, als Funktion dieser Messgrößen ermittelt wird. Die Motorkonstante hängt von der Motortemperatur ab, wobei mit steigender Temperatur die Motorkonstante fällt. Um eine Motorschädigung zu vermeiden, bei der beispielsweise ein erhöhter Bürstenverschleiß entsteht oder Magnete des Elektromotors zumindest teilweise entmagnetisiert werden, muss die Motortemperatur überwacht werden, wobei der aktuelle Wert der Motorkonstanten als Maß für die aktuelle Motortemperatur herangezogen wird.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Temperatur nicht gemessen werden muss, so dass auf einen Temperatursensor verzichtet werden kann. Als Messwerte genügen vielmehr der vom Motor aufgenommene Strom, die Span- nung sowie die Motordrehzahl, wobei diese Größen mit einer Standard-Sensorik gemessen werden können. Insgesamt verringert sich dadurch der Aufwand für die Sensorik zur Ermittlung der Motortemperatur.
Sofern die Auswertung der Motorkonstanten ergibt, dass ein zugeordneter Schwellenwert nicht überschritten wird, arbeitet der Elektromotor in einem thermisch zulässigen Bereich, in welchem die Funktionen des Elektromotors keinen Einschränkungen unterliegen. Der Elektromotor ist vielmehr voll einsatzfähig und kann in der gewünschten Weise betrieben bzw. betätigt werden.
Ergibt dagegen die Auswertung der Motorkonstanten, dass der zulässige
Schwellenwert überschritten wird, so deutet dies auf eine erhöhte Temperatur hin, woraufhin Maßnahmen ergriffen werden können, die von einer Protokollierung des Überschreitens der zulässigen Motorkonstanten bzw. des zulässigen Temperaturbereichs über eine Anzeige im Fahrzeug bis hin zu einer Einschrän- kung der Funktionalität des Aggregats reichen können, in welchem der Elektromotor den Aktuator stellt. Die thermische Belastung des Elektromotors kann alternativ zur Motorkonstanten auch über den elektrischen Motorwiderstand des Elektromotors ermittelt werden. Auch der Motorwiderstand kann als Funktion der Messgrößenspannung, Strom und ggf. Motordrehzahl berechnet werden, wobei ein thermisch zulässiger Bereich vorliegt, wenn der Motorwiderstand einen zugeordneten Schwellenwert nicht überschreitet. Der Motorwiderstand kann alternativ oder zusätzlich zur Motorkonstanten überprüft werden, wobei in einer bevorzugten Ausführung der Motorwiderstand und die Motorkonstante beide innerhalb des jeweils zugeordneten, zulässigen Bereiches liegen müssen, damit der Elektromotor innerhalb des thermisch zulässigen Bereiches arbeitet. Dies bedeutet, dass eine unzulässig hohe thermische Belastung bereits vorliegt, wenn nur eine der Kenngrößen - die Motorkonstante oder der Motorwiderstand - den jeweils zugeordneten Schwellenwert überschreitet. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, nur eine der beiden Größen, also entweder nur die Motorkonstante oder nur den Motorwiderstand, auf Überschreitung des zugeordneten Schwellenwertes zu überprüfen. Außerdem ist es auch möglich, dass ein thermisch unzulässiger Bereich nur dann gegeben ist, wenn beide Größen, also sowohl die Motorkonstante als auch der Motorwiderstand, den jeweils zugeordneten Grenzwert überschreiten.
Bei der Abfrage, ob die Motorkonstante bzw. der Motorwiderstand innerhalb des zulässigen Bereiches liegen, können je nach dem, ob der Motor unter Last arbeitet oder nicht, unterschiedliche Berechnungs- bzw. Ermittlungsmethoden eingesetzt werden. Falls der Elektromotor lastfrei arbeitet, werden die Motorkonstante und der Motorwiderstand in Abhängigkeit der Messgrößen Spannung, Strom und
Motordrehzahl ermittelt. Falls der Motor unter Last steht, wird dagegen zweckmäßigerweise aus den Messgrößen Strom und Spannung in an sich bekannter Weise die aufgenommene Leistung des Elektromotors aus dem Produkt von Strom und Spannung berechnet, wobei aus der Leistung gemäß eines funktiona- len Zusammenhangs auf eine Temperaturerhöhung geschlossen werden kann.
Die Temperaturerhöhung wirkt sich wiederum auf die Motorkonstante bzw. den Motorwiderstand aus, so dass ausgehend von einem Initialwert für die Motorkonstante bzw. den Motorwiderstand auf einen aktuellen, temperaturabhängigen Wert geschlossen werden kann. Ein thermisch zulässiger Bereich liegt vor, falls der auf diese Weise ermittelte Wert für den Motorwiderstand bzw. die Motorkonstante innerhalb des zulässigen Bereiches liegt. Im lastfreien Zustand werden die Motorkonstante und der Motorwiderstand zweckmäßigerweise aus einer Beziehung ermittelt, die sich aus der stationären Betrachtung der elektrischen Differenzialgleichung des Elektromotors ergibt und in die die Messgrößen Strom, Spannung und Motordrehzahl einfließen. In dieser
Beziehung sind die Messgrößen sowohl mit dem Motorwiderstand als auch der Motorkonstanten verknüpft, wobei als zusätzliche Bedingung ein mathematisches Ausgleichsverfahren berücksichtigt werden kann, beispielsweise die Methode der kleinsten Fehlerquadrate, um eine mathematisch eindeutige Lösung zu erhalten. Da die Messwerte mit einer kleinen Abtastrate von beispielsweise 5 ms ermittelt werden, kann in diesem Takt ein Gleichungssystem für die Berechnung von Motorkonstante und Motorwiderstand unter Berücksichtigung des mathematischen Ausgleichsverfahrens rekursiv gelöst werden.
Für den Fall des Überschreitens des Schwellenwertes können verschiedene
Maßnahmen ergriffen werden. Zweckmäßigerweise wird der Elektromotor zumindest für eine begrenzte Zeitspanne stillgelegt, um eine unzulässig hohe Erwärmung zu vermeiden bzw. um ein Abkühlen des Elektromotors zu ermöglichen. Die Zeitspanne, in welcher der Elektromotor außer Kraft gesetzt ist, ist be- grenzt, wobei als Zeitspanne ein fester Wert vorgegeben werden kann. Gegebenenfalls kommt auch eine variable Zeitspanne in Betracht, die von einem oder mehreren Zustandsgrößen oder Kenngrößen des Systems abhängt. Die Deaktivierung kann zum Einen in der Weise erfolgen, dass Fahreranforderungen mit einer der Zeitspanne entsprechenden Verzögerung in eine Betätigung des Elekt- romotors umgesetzt werden. Dies bedeutet, dass während der Deaktivierung des
Elektromotors eine Fahrer- oder Systemanforderung nicht unmittelbar, sondern verzögert umgesetzt wird. Zum andern ist auch eine Strategie möglich, dass während der Deaktivierungsphase vorliegende Anforderungen ignoriert und auch nach Ablauf der Deaktivierungsphase nicht umgesetzt werden.
Des Weiteren ist es möglich, dass der Elektromotor in einer Betätigungsstellung arretiert und anschließend deaktiviert wird, in welcher der Elektromotor eine Kraft bzw. ein Moment auf ein weiteres Bauteil wie z.B. ein Bremsteil ausübt. Die Deaktivierung kann aber auch in einer Außerbetriebsposition des Elektromotors er- folgen oder in Zwischenstellungen mit reduzierter Kraft- bzw. Momentenübertragung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung eines Elektromotors werden automatisch auch produktionsbedingte Streuungen im Wert der Motorkonstanten bzw. des Motorwiderstandes berück- sichtigt. Über die Vorgabe des jeweiligen Schwellenwertes für die Motorkonstante bzw. den Motorwiderstand wird ungeachtet der tatsächlichen Ausführung des Elektromotors eine Kenngröße definiert, welche die thermische Belastung des Elektromotors repräsentiert.
Die Schwellenwerte, die der Motorkonstanten bzw. dem Motorwiderstand zugeordnet sind, sind zweckmäßigerweise als feste Größen vorgegeben. Grundsätzlich in Betracht kommt aber auch ein variabler Schwellenwert, welcher sich in Abhängigkeit von Zustande- oder Kenngrößen berechnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät ab und kann auf Elektromotoren angewandt werden, die beispielsweise Bestandteil eines Bremssystems sind. Hier kommt insbesondere eine Ausführung des Bremssystems als elektrische Parkbremse in Betracht, bei dem der Elektromotor im Betriebsfall ggf. mithilfe eines Untersetzungsgetriebes eine Klemmkraft auf eine Bremsenkomponente ausübt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Ablaufdiagramm mit den Verfahrensschritten zur Durchführung der Überwachung der thermischen Belastung eines Elektromotors dargestellt ist.
Wie dem Ablaufdiagramm zu entnehmen, werden zunächst in einem ersten Verfahrensschritt V1 als Messgrößen die Spannung U, der Strom I und die Motordrehzahl ω mithilfe einer geeigneten Sensorik in einem thermisch zu überwa- chenden Elektromotor ermittelt, der beispielsweise als Aktuator in einer Feststellbzw. Parkbremse eingesetzt wird.
In einem nächsten Verfahrensschritt V2 wird eine Abfrage gestartet, ob der Elektromotor sich im lastfreien Zustand oder unter Last befindet. Hierzu wird abge- fragt, ob ein auf den Elektromotor wirkendes Lastmoment ML anliegt, welches gleich null ist. In diesem Fall würde sich der Elektromotor im lastfreien Zustand befinden, anderenfalls wäre der Elektromotor unter Last.
Sofern die Abfrage im Verfahrensschritt V2 ergibt, dass sich der Elektromotor im lastfreien Zustand befindet, wird der ja-Verzweigung („Y") folgend zum nächsten
Verfahrensschritt V3 fortgefahren, in welchem eine Motorkonstante KM sowie ein elektrischer Motorwiderstand RM als Funktion der Messgrößen Spannung U, Strom I und Motordrehzahl ω berechnet werden. Die Motorkonstante KM bezeichnet eine Drehmomentkonstante, die das Verhältnis von Motordrehmoment zum aufgenommenen Strom beschreibt. Sowohl die Motorkonstante KM als auch der Motorwiderstand RM sind temperaturabhängig.
In Verfahrensschritt V3 erfolgt die Berechnung der Motorkonstanten KM und des Motorwiderstandes RM aIs Funktion der Messgrößen Spannung U, Strom I und Motordrehzahl ω. Die Berechnung erfolgt unter Zugrundelegung der Beziehung
U = RM I + KM ω ,
die aus dem stationären Fall der elektrischen Differentialgleichung
Figure imgf000008_0001
des Elektromotors ermittelt wird, wobei mit L die Motorinduktivität bezeichnet ist.
Um ein mathematisch bestimmtes Gleichungssystem zu erhalten, wird als zusätzliches Kriterium ein mathematisches Ausgleichsverfahren berücksichtigt, beispielsweise die Methode der kleinsten Fehlerquadrate, so dass sowohl die Motorkonstante KM als auch der Motorwiderstand RM berechnet werden können.
Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt V2, dass der Elektromotor unter Last steht (Motorlast größer null), so wird der nein-Verzweigung („N") folgend zum Verfahrensschritt V4 fortgefahren, in welchem die Motorkonstante KM und der Motorwiderstand RM als Funktion der elektrischen Leistung P ermittelt werden. Aus den Messgrößen U und I kann die elektrische Leistung P des Elektromotors aus der bekannten Beziehung
P = U - I
berechnet werden, aus der gemäß eines bekannten funktionalen Zusammenhangs nach
ΔT = f(P)
auf eine Temperaturerhöhung ΔT geschlossen werden kann. Die Motorkonstante KM wird unter Berücksichtigung einer Referenz-Motorkonstanten KM2o für Raumtemperatur und eines Temperaturbeiwerts K als Funktion der Temperaturerhöhung ΔT gemäß
Figure imgf000009_0001
berechnet.
In analoger Weise kann der Motorwiderstand RM unter Berücksichtigung eines
Referenz-Motorwiderstands RM2o für Raumtemperatur und eines Temperaturbeiwerts α als Funktion der Temperaturerhöhung ΔT gemäß
Figure imgf000009_0002
berechnet werden.
Im Anschluss an die Verfahrensschritte V3 bzw. V4 wird zum nächsten Verfahrensschritt V5 fortgefahren, in welchem sowohl die Motorkonstante KM als auch der Motorwiderstand RM jeweils auf Überschreiten eines zugeordneten Grenzbzw. Schwellenwertes KM,um bzw. RM,um abgeprüft werden. Auf Grund ihrer Temperaturabhängigkeit stellen sowohl die Motorkonstante KM als auch der Motorwiderstand RM Kenngrößen für den aktuellen thermischen Zustand des Elektromotors dar. Überschreiten die Motorkonstante KM und der Motorwiderstand RM je- weils den zugeordneten Schwellenwert, so liegt eine thermische Überlastung des
Elektromotors vor und es müssen weitere Maßnahmen zum Schutz des Elektro- motors ergriffen werden. In bevorzugter Ausführung wird von einer thermischen Überlastung ausgegangen, auch wenn nur entweder nur die Motorkonstante KM oder nur der Motorwiderstand RM über dem jeweils zugeordneten Schwellenwert liegt. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine kumulative Betrachtung, so dass eine thermische Überlastung nur für den Fall vorliegt, dass sowohl die Motorkonstante KM als auch der Motorwiderstand RM über dem zugeordneten Schwellenwert liegt.
Sofern die Bedingungen im Verfahrensschritt V5 erfüllt sind, wird der ja- Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt V6 fortgefahren, in welchem Maßnahmen zur thermischen Entlastung des Elektromotors ergriffen werden. Diese Maßnahmen beinhalten beispielsweise eine temporäre Außerkraftsetzung bzw. Deaktivierung des Elektromotors, darüber hinaus kommt auch ein Protokollieren sowie eine Anzeige im Fahrzeug über den aktuellen thermischen Zustand des Elektromotors in Betracht. Die Deaktivierung des Elektromotors erfolgt vorzugsweise über eine begrenzte Zeitspanne tw, nach deren Ablauf der E- lektromotor wieder aktiviert wird.
Ergibt die Abfrage in Verfahrensschritt V5, dass die Motorkonstante KM bzw. der Motorwiderstand RM die zugeordneten Schwellenwerte nicht überschreitet, so liegt keine thermische Überlastung des Motors vor und es wird der nein- Verzweigung folgend wieder zum Beginn des Verfahrens zum Verfahrensschritt V1 zurückgekehrt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der thermischen Belastung eines Elektromotors, bei dem zumindest die Spannung (U) und der Strom (I) gemessen werden, wobei eine Motorkonstante (KM) des Elektromotors, die das Verhältnis von Motordrehmoment zum aufgenommenen Strom (I) beschreibt, als Funktion dieser Messgrößen (U, I) ermittelt wird, wobei der Elektromotor in einem thermisch zulässigen Bereich arbeitet, wenn die Motorkonstante (KM) einen zugeordneten Schwellenwert (KM,um) nicht überschreitet.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messgrößen Spannung (U) und Strom (I) ein elektrischer Motorwiderstand (RM) ermittelt wird, wobei der Elektromotor in einem thermisch zulässigen Bereich arbeitet, wenn der Motorwiderstand (RM) einen zugeordneten Schwellenwert (RM.um) nicht überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkonstante (KM) des Elektromotors und/oder der elektrische Motorwiderstand (RM) als Funktion der Messgrößen Spannung (U) und Strom (I) sowie der gemessenen Motordrehzahl (ω) aus der Beziehung
U = RM I + KM ω
ermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Ausgleichsverfahren als zusätzliches Kriterium berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als mathematisches Ausgleichsverfahren die Methode der kleinsten Fehlerquadrate ver- wendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Motorkonstante (KM) des Elektromotors als auch der elektrische Motorwiderstand (RM) ermittelt und auf Überschreitung der zugeordneten Schwellenwerte (KM,ι_ιm, RM,Lim) überprüft werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Motorkonstanten (KM) und/oder des Motorwiderstands (RM) als Funktion der Messgrößen Spannung (U), Strom (I) und Motordrehzahl (ω) im lastfreien Zustand des Elektromotors durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Elektromotor unter Last steht, die Motorkonstante (KM) und/oder der Motorwiderstand (RM) unter Berücksichtung einer Temperaturerhöhung (ΔT) ermittelt wird, die als Funktion der vom Elektromotor abgege- ben Leistung (P) berechnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkonstante (KM) unter Berücksichtigung einer Referenz-Motorkonstanten (KM2o) und eines Temperaturbeiwerts (K) gemäß der Beziehung
Figure imgf000012_0001
ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Motorwiderstand (RM) unter Berücksichtigung eines Referenz-Motorwiderstands (RM2O) und eines Temperaturbeiwerts (α) gemäß der Beziehung
Figure imgf000012_0002
ermittelt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Motorkonstante (KM) und/oder der Motorwider- stand (RM) die zugeordneten Schwellenwerte (KM,ι_ιm, RM.LIΓΠ) überschreiten, der Elektromotor stillgelegt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stillegung für eine begrenzte Zeitspanne (tw) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne
(tw) als fester Wert vorgegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine während der Zeitspanne (tw) erfolgte Betätigungsanforderung an den Elekt- romotor nach Ablauf der Zeitspanne (tw) durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Elektromotors erst nach einer Betätigung des E- lektromotors deaktiviert wird.
16. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
17. Bremssystem in einem Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 16 und mit einem Elektromotor als Stellglied.
18. Bremssystem nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Ausführung als Parkbremse.
PCT/EP2010/050111 2009-03-02 2010-01-08 Verfahren zur überwachung der thermischen belastung eines elektromotors WO2010099986A2 (de)

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