WO2018050657A1 - Erkennen eines fehlers bei einem resolver - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils

Definitions

  • the present invention relates to a method of detecting an error in a resolver by calculating a sum of squares of a first measurement signal and a second measurement signal of the resolver and outputting an error signal. Moreover, the present invention relates to a resolver device with a resolver and a fault detection device for
  • Resolvers are typically fed at a frequency of, for example, 10 to 20 kHz. This alternating resolver exciter voltage also makes it possible to detect the position when the motor is at a standstill.
  • the resolver excitation voltage is modulated in accordance with the rotation of the motor or resolver.
  • the resolver provides a safety-nus-related Messrohsignal and cosine related Messroh ⁇ signal. From these signals, the modulation becomes a Envelope of the resolver sine voltage and an envelope of the resolver cosine voltage won.
  • the sum square SqSum has a constant value, as shown in FIG. 1 in region 1.
  • Verification is set a valid range 2, which represents a tolerance band around a nominal sum square 3.
  • the object of the present invention is to be able to more reliably detect resolver errors, in particular signal interruptions and short circuits of the resolver output signals.
  • the error signal is output with respect to the first measurement signal only when the minimum of the sum of squares is smaller than the first threshold value, the amount of the minimum value of the first
  • Measuring signal is smaller than the second threshold value and the magnitude of the maximum value of the first measurement signal is less than the third threshold.
  • the minimum of the sum of squares is checked. If the corresponding minimum value is below a first threshold, there is a high probability that an error already exists.
  • the minimum value and maximum value of the measuring signal eg sine signal or cosine signal
  • the minimum value and maximum value of the measuring signal are considered. It is then only issued a Feh ⁇ lersignal regarding the analyzed measuring signal when not only the minimum of the sum of squares of the first
  • steps d) to i) are replaced or supplemented by the steps:
  • Measuring signal k) determining an amount of a maximum value of the second measurement signal
  • the error signal is output with respect to the second measurement signal only if the minimum of the sum of squares is less than the fourth threshold value, the magnitude of the minimum value of the second measurement signal is less than the fifth threshold value and the magnitude of the maximum value of the second measurement signal is less than the sixth threshold value ,
  • the first measurement signal may be a sine signal and the second measurement signal may be a cosine signal of the resolver, or vice versa.
  • the sinusoidal signal and the cosine signal can each be a raw signal of the resolver or even an already processed raw signal.
  • the first measurement signal and the second measurement signal are respectively obtained by demodulation. In this case, the or the raw signals of the resolver or already further processed signals are demodulated and thereby freed from the high-frequency excitation voltage.
  • high-pass filtering may be performed to obtain the first measurement signal and the second measurement signal.
  • the raw measuring signals of the resolver can be fed to a high-pass filter in order to eliminate voltage equal components.
  • a fault detection device for calculating a
  • the fault detection device is designed to:
  • Measuring signal having a third threshold
  • the output device outputs the error signal with respect to the first measurement signal only if the minimum of the quad ⁇ sum of advice ⁇ smaller than the first threshold, the amount of the minimum value of the first measurement signal is less than the second threshold and the amount of Maximum value of the first measurement signal is less than the third threshold.
  • the features a) and b) of the resolver ⁇ device can be supplemented or replaced by the features: c) the error detection device is designed to:
  • the resolver device according to the invention can be used, for example, in an inverter system in order, for example, to be able to control a motor with the signals of the resolver.
  • a preferred application of the converter system with the Re ⁇ solvervoriques results for a motor vehicle.
  • other converter-driven electrical machines eg, manufacturing machines, transport systems, etc.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a diagnostic concept according to the invention.
  • the embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention. It should be noted that the individual features not only in the described feature combinations, but also in Unique position or in other technically meaningful combinations of features can be realized.
  • the recognition of an error in a resolver according to the invention is based on an approach which represents an extension of a known diagnostic concept with the determination of a sum of squares of two measurement signals. This makes it possible to detect errors in the rotor position detection when using a resolver.
  • the resolver output signals are initially optionally passed through a high-pass filter and then demodulated. After the demodulation, the maximum value and minimum value of the envelope signals are determined over a defined time interval, and the minimum value of the quad ⁇ sum of the envelope signals. The defined time interval should be greater than one period of a respective envelope signal. If the values are determined be ⁇ supporting moderately below each defined threshold values, then an error is detected.
  • the information of the envelopes Ucos and U S in the resolver output signals U s i-s3 and U s 2-s4 is necessary.
  • the determination of the envelopes is achieved by a demodulation in which the excitation voltage is eliminated.
  • the result of the demodulation can be described as follows:
  • a high-pass filter at the input of the signal processing causes an elimination of the voltage equal components.
  • the high pass can be realized in hardware or software.
  • the faulty resolver signal is thus shifted to an OV potential.
  • the subsequent demodulation has no further effect on the waveform.
  • the demodulated resolver signals, ie the envelope signals Ucos and U S in, are subsequently examined for their maximum / minimum values over a defined time interval Atdiag. This time interval Atdiag should, as mentioned, be longer than the period of an envelope signal.
  • step S3 the sum of the squares of the two signals U S i n and Ucos is calculated. From this sum of squares, the minimum is determined in step S4.
  • step S5 the magnitude of the minimum of the envelope signal U S in and the magnitude of the maximum of the envelope signal U S i n is determined. Subsequently, it is checked in step S6 whether the magnitude of the minimum of the measurement or envelope signal U S i n is less than a threshold value thres4, the magnitude of the maximum value of the measurement signal or envelope signal U S i n is smaller than the threshold value
  • Threshold thres3 and the minimum of the square sum from step S4 is less than the threshold thresö. If all three conditions are met, an error signal F s is generated which indicates an error in the sine signal.
  • a step S7 the amount of the minimum of the further measurement signal and the envelope signal U s Co and the amount of the maximum of this signal is determined from the envelope signal U s Co.
  • step S8 it is checked whether the amount of the minimum of Hüllkur ⁇ vensignals Ucos smaller than the threshold Thres2, the amount of the maximum of the envelope signal U Co s less than the threshold Thresl and the minimum of the sum of squares of step S4 is smaller than the threshold value thres5 is , If all three conditions are fulfilled, the error signal F c is generated, which indicates an error in the cosine signal.
  • the robustness of the diagnostic method has been increased by making the diagnosis dependent on the rotational speed.
  • the method described can be used in converter projects with resolvers.
  • this method as mentioned, can be realized in motor vehicles.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Fehler bei einem Resolver sollen zuverlässiger erkannt werden. Dazu wird bereitgestellt ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei einem Resolver durch a) Berechnen einer Quadratsumme (SqSum) eines ersten Messsignals (USin) und eines zweiten Messsignals (UCos) des Resolvers und b) Ausgeben eines Fehlersignals (Fs, Fc), sowie c) Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme (SqSum), d) Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des ersten Messsignals (USin), e) Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des ersten Messsignals (USin), f) Vergleichen des Minimums der Quadratsumme (SqSum) mit einem ersten Schwellwert (thres6), g) Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des ersten Messsignals (USin) mit einem zweiten Schwellwert (thres4) und h) Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des ersten Messsignals (Usin) mit einem dritten Schwellwert (thres3), wobei i) das Fehlersignal bezüglich des ersten Messsignals (USin) nur dann ausgegeben wird, wenn das Minimum der Quadratsumme (SqSum) kleiner als der erste Schwellwert (thres6), der Betrag des Minimalwerts des ersten Messsignals (USin) kleiner als der zweite Schwellwert (thres4) und der Betrag des Maximalwerts des ersten Messsignals (USin) kleiner als der dritte Schwellwert (thres3) ist.

Description

Beschreibung
Erkennen eines Fehlers bei einem Resolver Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei einem Resolver durch Berechnen einer Quadratsumme eines ersten Messsignals und eines zweiten Messsignals des Resolvers und Ausgeben eines Fehlersignals. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Resolvervorrichtung mit einem Resolver und einer Fehlerermittlungseinrichtung zum
Berechnen einer Quadratsumme eines ersten Messsignals und eines zweiten Messsignals des Resolvers sowie einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Fehlersignals. In elektrischen Antriebssystemen mit permanent erregten oder fremderregten Synchronmaschinen als Antriebsmotor ist die Rotorlage des elektrischen Motors eine signifikante Information für die Motorregelung. Bei Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen an das Drehmoment und folglich auch an die Rotorlageerfassung ist der Einsatz eines Resolvers ein weit verbreiteter Ansatz.
Zur Vermeidung von ungewollten Drehmomenten ist es Aufgabe des Sicherheitskonzepts, Fehler in der Rotorlageerfassung zu er- kennen. Bislang genutzte Diagnosekonzepte zur Erkennung von
Signalunterbrechungen und Kurzschlüssen der Resolverausgangs- signale sind aus Gründen der Robustheit des jeweiligen Systems oft nicht ausreichend. Resolver werden typischerweise mit einer Frequenz von beispielsweise 10 bis 20 kHz gespeist. Durch diese alternierende Resolver-Erregerspannung ist auch eine Erkennung der Position im Stillstand des Motors möglich. Im Betrieb des Resolvers wird die Resolver-Erregerspannung entsprechend der Drehung des Motors bzw. des Resolvers moduliert. Der Resolver liefert ein si- nus-bezogenes Messrohsignal und cosinus-bezogenes Messroh¬ signal. Aus diesen Signalen wird durch die Modulation eine Hüllkurve der Resolver-Sinus-Spannung und eine Hüllkurve der Resolver-Cosinus-Spannung gewonnen .
Zur Erkennung externer Fehler der Resolversignale wird bislang häufig das Summenquadrat SqSum der Hüllkurvensignale USin und UCo s genutzt: SqSum = USin(t)2 + UCos (t) 2
Im Fehlerfreien Zustand hat das Summenquadrat SqSum einen konstanten Wert, wie Fig. 1 im Bereich 1 zeigt. Für die
Überprüfung wird ein valider Bereich 2 festgelegt, der ein Toleranzband um ein nominales Summenquadrat 3 darstellt.
Ein externer Fehler, der beispielsweise nach dem Zeitpunkt 4 (vgl. Fig. 1) auftritt und nur ein Resolverausgangssignal betrifft, führt zu eine oszillierenden Summenquadrat-Signal 5. Eine Fehlererkennung kann in diesem Fall nicht garantiert werden, da sich das Summenquadrat-Signal zwischen validem und invalidem Signalbereich bewegen kann, sodass der Mittelwert des Summenquadrat-Signals, der in dem gewählten Beispiel knapp unter dem nominalen Summenquadrat 3 liegt, weiterhin valide ist. Die Mittelwertbildung muss aus Robustheitsgründen angewendet werden .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Resol- verfehler, insbesondere Signalunterbrechungen und Kurzschlüsse der Resolverausgangssignale, sicherer erkennen zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Resolvervorrichtung nach Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach bereitgestellt ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei einem Resolver durch
a) Berechnen einer Quadratsumme eines ersten Messsignals und eines zweiten Messsignals des Resolvers und
b) Ausgeben eines Fehlersignals, ^
sowie
c) Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme,
d) Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des ersten
Messsignals ,
e) Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des ersten
Messsignals ,
f) Vergleichen des Minimums der Quadratsumme mit einem ersten Schwellwert,
g) Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des ersten Mess- signals mit einem zweiten Schwellwert und
h) Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des ersten Mess¬ signals mit einem dritten Schwellwert, wobei
i) das Fehlersignal bezüglich des ersten Messsignals nur dann ausgegeben wird, wenn das Minimum der Quadratsumme kleiner als der erste Schwellwert, der Betrag des Minimalwerts des ersten
Messsignals kleiner als der zweite Schwellwert und der Betrag des Maximalwerts des ersten Messsignals kleiner als der dritte Schwellwert ist.
In vorteilhafter Weise wird also nicht nur die Quadratsumme bezüglich ihres Mittelwerts untersucht, sondern es wird das Minimum der Quadratsumme überprüft. Wenn der entsprechende Minimalwert unter einem ersten Schwellwert liegt, liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits ein Fehler vor. Zusätzlich wird der Minimalwert und Maximalwert des Messsignals (z.B. Sinussignal oder Cosinussignal) betrachtet. Es wird dann erst ein Feh¬ lersignal bezüglich des analysierten Messsignals ausgegeben, wenn nicht nur das Minimum der Quadratsumme den ersten
Schwellwert unterschreitet, sondern auch der Betrag des Mit¬ telwerts des Messsignals kleiner als ein zweiter Schwellwert und der Betrag des Maximalwerts des Messsignals kleiner als ein dritter Schwellwert ist. Damit wird nämlich der Messwertebereich zusätzlich mit untersucht. In einer Ausgestaltung werden die Schritte d) bis i) ersetzt oder ergänzt durch die Schritte:
j ) Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des zweiten
Messsignals , k) Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des zweiten Messsignals ,
1) Vergleichen des Minimums der Quadratsumme mit einem vierten Schwellwert,
m) Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des zweiten Mess¬ signals mit einem fünften Schwellwert und
n) Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des zweiten Mess¬ signals mit einem sechsten Schwellwert, wobei
o) das Fehlersignal bezüglich des zweiten Messsignals nur dann ausgegeben wird, wenn das Minimum der Quadratsumme kleiner als der vierte Schwellwert, der Betrag des Minimalwerts des zweiten Messsignals kleiner als der fünfte Schwellwert und der Betrag des Maximalwerts des zweiten Messsignals kleiner als der sechste Schwellwert ist.
Damit werden beide Messsignale des Resolvers auf die gleiche Art analysiert. Alternativ wird statt des ersten Messsignals nur das zweite Messsignal derart analysiert.
Das erste Messsignal kann ein Sinussignal und das zweite Messsignal ein Cosinussignal des Resolvers sein, oder umgekehrt. Bei dem Sinussignal und dem Cosinussignal kann es sich jeweils um ein Rohsignal des Resolvers handeln oder aber auch um ein bereits weiter verarbeitetes Rohsignal. Vorzugsweise werden vor dem Berechnen der Quadratsumme das erste Messsignal und das zweite Messsignal jeweils durch Demodulation gewonnen. Dabei wird das bzw. die Rohsignale des Resolvers bzw. bereits weiter verarbeitete Signale demoduliert und hierdurch von der hochfrequenten Erregerspannung befreit.
Des Weiteren kann zum Gewinnen des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals eine Hochpassfilterung durchgeführt werden. So können beispielsweise die Messrohsignale des Resolvers einem Hochpassfilter zugeführt werden, um Spannungsgleichanteile zu eliminieren.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Resolvervorrichtung mit - einem Resolver und
- einer Fehlerermittlungseinrichtung zum Berechnen einer
Quadratsumme eines ersten Messsignals und eines zweiten Messsignals des Resolvers und
- einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Fehlersignals, wobei
a) die Fehlerermittlungseinrichtung ausgebildet ist zum:
o Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme,
o Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des ersten Messsignals ,
o Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des ersten Messsignals ,
o Vergleichen des Minimums der Quadratsumme mit einem ersten Schwellwert,
o Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des ersten
Messsignals mit einem zweiten Schwellwert und o Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des ersten
Messsignals mit einem dritten Schwellwert, wobei b) die Ausgabeeinrichtung das Fehlersignal bezüglich des ersten Messsignals nur dann ausgibt, wenn das Minimum der Quad¬ ratsumme kleiner als der erste Schwellwert, der Betrag des Minimalwerts des ersten Messsignals kleiner als der zweite Schwellwert und der Betrag des Maximalwerts des ersten Messsignals kleiner als der dritte Schwellwert ist.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile und Variationsmöglichkeiten gelten sinngemäß auch für die erfindungsgemäße Resolvervorrichtung . Dementsprechend können auch die Merkmale a) und b) der Resolver¬ vorrichtung ergänzt oder ersetzt werden durch die Merkmale: c) die Fehlerermittlungseinrichtung ausgebildet ist zum:
o Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme,
o Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des zweiten Messsignals ,
o Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des zweiten Messsignals ,
o Vergleichen des Minimums der Quadratsumme mit einem vierten Schwellwert, o Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des zweiten
Messsignals mit einem fünften Schwellwert und o Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des zweiten Messsignals mit einem sechsten Schwellwert, wobei c) die Ausgabeeinrichtung das Fehlersignal bezüglich des zweiten Messsignals nur dann ausgibt, wenn das Minimum der Quad¬ ratsumme kleiner als der vierte Schwellwert, der Betrag des Minimalwerts des zweiten Messsignals kleiner als der fünfte Schwellwert und der Betrag des Maximalwerts des zweiten Messsignals kleiner als der sechste Schwellwert ist.
Dabei gilt natürlich für den Fall, dass die Merkmale a) bis d) kumulativ Anwendung finden, dass die Fehlerermittlungseinrichtung das Minimum der Quadratsumme natürlich nur einmal bestimmt .
Die erfindungsgemäße Resolvervorrichtung kann beispielsweise in einem Umrichtersystem eingesetzt werden, um beispielsweise einen Motor mit den Signalen des Resolvers steuern zu können. Eine bevorzugte Anwendung des Umrichtersystems mit der Re¬ solvervorrichtung ergibt sich für ein Kraftfahrzeug. Es können aber auch andere umrichterbetriebene elektrische Maschinen (z.B. Fertigungsmaschinen, Transportanlagen etc.) von dem Umrichtersystem mit Resolvervorrichtung profitieren.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 einen Signalverlauf einer Quadratsumme von Resol- versignalen mit und ohne Fehler; und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Diagnosekonzepts . Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in den geschilderten Merkmalskombinationen, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Merkmalskombinationen realisiert werden können.
Das erfindungsgemäße Erkennen eines Fehlers bei einem Resolver beruht auf einem Ansatz, der eine Erweiterung eines bekannten Diagnosekonzepts mit Ermittlung einer Quadratsumme zweier Messsignale darstellt. Damit ist die Erkennung von Fehlern in der Rotorlageerfassung beim Einsatz eines Resolvers möglich.
Zur Erkennung von Fehlern werden die Resolverausgangssignale zunächst optional durch einen Hochpassfilter geführt und anschließend demoduliert. Nach der Demodulation wird über ein definiertes Zeitintervall der Maximalwert und Minimalwert der Hüllkurvensignale ermittelt, sowie der Minimalwert der Quad¬ ratsumme aus den Hüllkurvensignalen. Das definierte Zeitintervall sollte dabei größer als eine Periode eines jeweiligen Hüllkurvensignals sein. Liegen die ermittelten Werte be¬ tragsmäßig unterhalb jeweils definierter Schwellwerte, so wird ein Fehler erkannt.
Im Folgenden wird das ermittelte Diagnosekonzept an einem Beispiel genauer erläutert. Es werden die nachfolgenden
Kurzbezeichnungen verwendet:
Größe Beschreibung
TR Resolver-ÜbersetzungsVerhältnis
k Amplitude der Resolver-Erregerspannung
Usl- S3 Single-ended Resolver-Cosinus-Spannung (bezogen auf feste Bezugsspannung)
Us2- S4 Single-ended Resolver-Sinus-Spannung (bezogen auf feste Bezugsspannung)
Ucos Hüllkurve der Resolver-Cosinus-Spannung
Usin Hüllkurve der Resolver-Sinus-Spannung
tÜExc Kreisfrequenz der Resolver-Erregerspannung
ÜRot Kreisfrequenz des Elektromotors
SqSum Quadratsumme
tn Startzeitpunkt der Minimal-/Maximal ertbestimmung Atdiag Zeitintervall der Minimal-/Maximalwertbestimmung thres Diagnose-Schwellwert
Die Resolverausgangsspannungen (hier auch als Messrohsignale bezeichnet) lassen sich über folgende Gleichungen beschreiben: Usi-s3 = TR * k * sin(raExC * t) * cos (raRot * t)
US2-s4 = TR * k * sin(raExC * t) * sin (ujRot * t)
Zur Bestimmung der Rotorlage ist die Information der Hüllkurven Ucos und USin der Resolverausgangssignale USi-s3 und US2-s4 notwendig. Die Bestimmung der Hüllkurven wird durch eine Demodulation erreicht, bei der die Erregerspannung eliminiert wird. Das Resultat der Demodulation lässt sich wie folgt beschreiben:
UCos = TR * k * cos (ujRot * t)
USin = TR * k * sin(raRot * t)
Externe Fehler, insbesondere Signalunterbrechungen und Kurzschlüsse der Resolverausgangssignale bewirken, dass die Re¬ solverausgangssignale USi-s3 oder US2-s4 auf ein konstantes Spannungsniveau gezogen werden, das sich unter Umständen weiterhin im validen Wertebereich befindet.
Ein Hochpassfilter am Eingang der Signalverarbeitung bewirkt eine Eliminierung der Spannungsgleichanteile. Der Hochpass kann in Hardware oder Software realisiert werden. Im Fehlerfall wird somit das fehlerbehaftete Resolversignal auf ein OV-Potential verschoben. Die anschließende Demodulation hat keinen weiteren Effekt auf die Signalform. Die demodulierten Resolversignale, d.h. die Hüllkurvensignale Ucos und USin werden im Anschluss auf ihre Maximal-/Minimalwerte über ein definiertes Zeitintervall Atdiag untersucht. Dieses Zeitintervall Atdiag sollte, wie erwähnt, länger als die Periode eines Hüllkurvensignals sein.
Ucos,max = max[UC0s (tn tn + Atdiag) ] Ucos,min — min[UC0s (tn tn + Atdiag) ]
USin,max = max[USin(tn -> tn + Atdiag)]
USin,min = min[USin(tn -> tn + Atdiag)] Die Betragswerte der Maximal- und Minimalwerte werden an¬ schließend mit definierten Schwellwerten thresl, thres2, thres3 und thres4 verglichen.
|UCos,max l < thresl & |UCos,min l < thres2
|USin,max l < thres3 & |USin,min l < thres4
Die Erfüllung dieser Bedingungen alleine ist noch nicht ausreichend, da diese Bedingungen im Bereich kleiner Drehzahlen ebenfalls erfüllt sein können. Um die Robustheit zu erhöhen, muss die Aktivierung der Diagnose in Abhängigkeit von der Drehzahl erfolgen. Dieser Schritt ist allerdings nicht möglich, wenn die Drehzahl aus den gleichen Resolversignalen erzeugt wird. Aus diesem Grund wird die Information der Quadratsumme hinzugezogen. Es erfolgt eine Minimalwertbestimmung der Quadratsumme SqSummin über das gleiche Zeitintervall Atdiag wie oben.
SqSummin = min[SqSum(tn -> Atdiag) ]
Sind alle drei folgenden Bedingungen erfüllt
|UCos,max l < thresl & |UCos,min l < thres2 & SqSummin < thres5 so ist dies ein Zeichen für einen Fehler im Cosinussignal. Sind alternativ oder zusätzlich alle drei folgenden Bedingungen erfüllt:
|USin,max l < thres3 & |USin,min l < thres4 & SqSummin < thres6 so kann dies als Zeichen für einen Fehler im Sinussignal gewertet werden. Der entsprechende Fehler wird beispielsweise über eine Ausgabeeinrichtung der Resolvervorrichtung ausgegeben. Anhand von Fig. 2 wird nun das beispielhafte Verfahren in einem Blockschaltdiagramm wiedergegeben. Die Messrohsignale bzw. die Resolver-Cosinus-Spannung USi-s3 und die Resolver-Sinus-Spannung US2-s4 wird in Schritt Sl einer Hochpassfilterung HP unterzogen. Die resultierenden Signale US2-s4* und USi-s3* werden in Schritt S2 demoduliert (DM) . Aus diesem Schritt S2 resultieren das
Hüllkurvensignal der Resolver-Cosinus-Spannung UCos und die Hüllkurve der Resolver-Sinus-Spannung USin - Im Schritt S3 wird die Quadratsumme der beiden Signale USin und Ucos berechnet. Von dieser Quadratsumme wird in Schritt S4 das Minimum ermittelt.
In Schritt S5 wird der Betrag des Minimums des Hüllkurvensignals USin und der Betrag des Maximums des Hüllkurvensignals USin ermittelt. Anschließend wird in Schritt S6 überprüft, ob der Betrag des Minimums des Mess- bzw. Hüllkurvensignals USin kleiner als ein Schwellwert thres4, der Betrag des Maximalwerts des Messsignals bzw. Hüllkurvensignals USin kleiner als der
Schwellwert thres3 und das Minimum der Quadratsumme aus Schritt S4 kleiner als der Schwellwert thresö ist. Sind alle drei Bedingungen erfüllt, wird ein Fehlersignal Fs erzeugt, das auf einen Fehler im Sinussignal hinweist. In einem Schritt S7 wird aus dem Hüllkurvensignal UCos der Betrag des Minimums des weiteren Messsignals bzw. Hüllkurvensignals UCos und der Betrag des Maximums dieses Signals ermittelt. In Schritt S8 wird überprüft, ob der Betrag des Minimums des Hüllkur¬ vensignals Ucos kleiner als der Schwellwert thres2, der Betrag des Maximums des Hüllkurvensignals UCos kleiner als der Schwellwert thresl und das Minimum der Quadratsumme aus Schritt S4 kleiner als der Schwellwert thres5 ist. Sind alle drei Bedingungen erfüllt, so wird das Fehlersignal Fc erzeugt, was auf einen Fehler im Cosinussignal hindeutet.
Auf diese Weise können zuverlässig insbesondere Fehler bei Signalunterbrechungen und Kurzschlüssen erkannt werden. Die Robustheit des Diagnoseverfahrens wurde nämlich dadurch erhöht, dass die Diagnose in Abhängigkeit von der Drehzahl erfolgt.
Das beschriebene Verfahren kann in Umrichterprojekten mit Resolver Anwendung finden. Insbesondere kann dieses Verfahren, wie erwähnt, in Kraftfahrzeugen realisiert werden.
Bezugs zeichenliste
SqSum Quadratsumme
Fehlersignal
USln erstes Messsignal Ucos zweites Messignal thresl sechster Schwellwert thres2 fünfter Schwellwert thres3 dritter Schwellwert thres4 zweiter Schwellwert thres5 vierter Schwellwert thres 6 erster Schwellwert
DM Demodulation
HP Hochpassfilterung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen eines Fehlers bei einem Resolver durch a) Berechnen einer Quadratsumme (SqSum) eines ersten Messsignals (USin) und eines zweiten Messsignals (UCos) des Resolvers und b) Ausgeben eines Fehlersignals (Fs, Fc) ,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
c) Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme (SqSum) ,
d) Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des ersten
Messsignals (USin) ,
e) Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des ersten
Messsignals (USin) ,
f) Vergleichen des Minimums der Quadratsumme (SqSum) mit einem ersten Schwellwert (thresö) ,
g) Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des ersten Mess¬ signals (Usin) mit einem zweiten Schwellwert (thres4) und h) Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des ersten Mess¬ signals (Usin) mit einem dritten Schwellwert (thres3) , wobei i) das Fehlersignal (Fs, Fc) bezüglich des ersten Messsignals (USin) nur dann ausgegeben wird, wenn das Minimum der Quad¬ ratsumme (SqSum) kleiner als der erste Schwellwert (thresö) , der Betrag des Minimalwerts des ersten Messsignals (Usin) kleiner als der zweite Schwellwert (thres4) und der Betrag des Maximalwerts des ersten Messsignals (Usin) kleiner als der dritte Schwellwert (thres3) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte d) bis i) ersetzt oder ergänzt werden durch die Schritte:
j ) Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des zweiten
Messsignals (UCos) ,
k) Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des zweiten
Messsignals (UCos) ,
1) Vergleichen des Minimums der Quadratsumme (SqSum) mit einem vierten Schwellwert (thres5) ,
m) Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des zweiten Mess¬ signals (Ucos) mit einem fünften Schwellwert (thres2) und n) Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des zweiten Mess¬ signals (Ucos) mit einem sechsten Schwellwert (thresl), wobei o) das Fehlersignal bezüglich des zweiten Messsignals (UC0s) nur dann ausgegeben wird, wenn das Minimum der Quadratsumme (SqSum) kleiner als der vierte Schwellwert (thres5) , der Betrag des Minimalwerts des zweiten Messsignals (UCos) kleiner als der fünfte Schwellwert (thres2) und der Betrag des Ma¬ ximalwerts des zweiten Messsignals (UC0s) kleiner als der sechste Schwellwert (thresl) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Messsignal (USin) ein Sinussignal und das zweite Messsignal (UCos) ein
Cosinussignal des Resolvers ist, oder umgekehrt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Berechnen der Quadratsumme (SqSum) das erste Messsignal (USin) und das zweite Messsignal (UCos) jeweils durch Demodulation (DM) gewonnen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Gewinnen des ersten Messsignals (USin) und des zweiten Messsignals (UCos) eine Hochpassfilterung (HP) durchgeführt wird.
6. Resolvervorrichtung mit
- einem Resolver und
- einer Fehlerermittlungseinrichtung zum Berechnen einer
Quadratsumme (SqSum) eines ersten Messsignals (USin) und eines zweiten Messsignals (UC0s) des Resolvers und
- einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Fehlersignals (Fs, Fc),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s d) die Fehlerermittlungseinrichtung ausgebildet ist zum:
o Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme (SqSum) , o Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des ersten
Messsignals (USin) ,
o Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des ersten
Messsignals (USin) ,
o Vergleichen des Minimums der Quadratsumme (SqSum) mit einem ersten Schwellwert (thresö) , o Vergleichen des Betrags des Minimalwerts des ersten Messsignals ( USin ) mit einem zweiten Schwellwert (thres4) und
o Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des ersten Messsignals ( USin ) mit einem dritten Schwellwert (thres3) , wobei
) die Ausgabeeinrichtung das Fehlersignal bezüglich des ersten Messsignals ( USin ) nur dann ausgibt, wenn das Minimum der Quadratsumme (SqSum) kleiner als der erste Schwellwert (thresö) , der Betrag des Minimalwerts des ersten Messsignals ( Usin ) kleiner als der zweite Schwellwert (thres4) und der Betrag des Maximalwerts des ersten Messsignals ( USin ) kleiner als der dritte Schwellwert (thres3) ist.
7. Resolvervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Merkmale a) und b) ergänzt oder ersetzt werden durch die Merkmale:
f) die Fehlerermittlungseinrichtung ausgebildet ist zum:
o Bestimmen eines Minimums der Quadratsumme (SqSum) , o Bestimmen eines Betrags eines Minimalwerts des zweiten Messsignals (UCos) ,
o Bestimmen eines Betrags eines Maximalwerts des zweiten
Messsignals (UCos) ,
o Vergleichen des Minimums der Quadratsumme (SqSum) mit einem vierten Schwellwert (thres5) Vergleichen des Be- trags des Minimalwerts des zweiten Messsignals ( UCos ) mit einem fünften Schwellwert (thres2) und
o Vergleichen des Betrags des Maximalwerts des zweiten Messsignals ( UCos ) mit einem sechsten Schwellwert ( thresl ) , wobei
g) die Ausgabeeinrichtung das Fehlersignal (Fs, Fc) bezüglich des zweiten Messsignals ( UCos ) nur dann ausgibt, wenn das Minimum der Quadratsumme (SqSum) kleiner als der vierte Schwellwert (thres3) , der Betrag des Minimalwerts des zweiten Messsignals ( Ucos ) kleiner als der fünfte Schwellwert (thres2) und der Betrag des Maximalwerts des zweiten Messsignals ( UCos ) kleiner als der sechste Schwellwert (thresl) ist. 1 b
8. Umrichtersystem mit einer Resolvervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7.
9. Kraftfahrzeug mit einem Umrichtersystem nach Anspruch 8.
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