用于检测设有电机的马达装置中的故障的方法和马达控制单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测设有电机尤其是同步马达的马达装置中的故障的方法，并且涉及一种用于控制电机尤其是同步马达的马达控制器，该马达控制器设有用于检测马达装置中的故障的故障检测单元。此外，本发明涉及一种设有电机尤其是同步马达以及马达控制器的马达装置。
【背景技术】
[0002]在现代的机动车辆中，越来越多地使用诸如同步马达之类的电机作为驱动马达。为了调节电机，经常在电动车辆或混合动力车辆中的电机上布置旋转角度传感器，所述旋转角度传感器感测转子和电机的速度和旋转角度。例如，DE 102 10 372 Al中提供了这样一种旋转角度传感器。
[0003]举例而言，旋转角度传感器可以设有传感器元件和传感器盘，该传感器盘具有已知形状的信号轨迹。例如，如果信号轨迹是正弦曲线，则旋转角度传感器传递正弦曲线信号。通常，具有正弦曲线信号轨迹的旋转角度传感器设有另一个传感器元件，该传感器元件相对于第一传感器元件装配成90°的间隔，并且因此传递余弦形状的信号。对于这两个信号(即，正弦信号和余弦信号)，可以使用反正切来计算旋转角度。尤其对于现场导向的电机调节，可能需要电机的转子的旋转角度。
[0004]由于安全性原因，需要不断地监测电机的正确操作。举例而言，EP I 479 157 BI公开了一种用于机动车辆领域中的电马达的故障检测方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是说明一种用于检测设有电机的马达装置中的故障的方法和相关的马达控制器，该方法和相关的马达控制器能够以低成本可靠地检测至少一个故障。另一个目的是提供一种相关的马达装置。
[0006]通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求11所述的马达控制器和根据权利要求13所述的马达装置实现这个目的。从属权利要求说明本发明的实施例。
[0007]因此，本发明包括一种用于检测设有电机尤其是同步马达的马达装置中的故障的方法，该方法具有如下步骤:确定旋转角度数据，在未发生故障的情况下，所述旋转角度数据取决于电机的转子的旋转角度；确定附加数据，所述附加数据允许推断故障；以及当旋转角度数据满足第一标准并且附加数据满足第二标准时检测到故障。
[0008]在这种情况下，所述旋转角度数据尤其在基本上对应于预定旋转角度时可以满足第一标准。如果旋转角度传感器和马达控制器上的相关的评估用电子器件的正弦路径和余弦路径的设计是相同的，则所述预定旋转角度可以是例如45°。
[0009]如果电机的旋转角度传感器失去了与地的连接，则旋转角度传感器仍然传递传感器信号，传感器信号虽然是恒定的并且与转子的旋转角度无关，但是马达控制器的处理单元还是会解译传感器信号。因此，处理单元确定一个角度，所述角度不对应于转子的旋转角度，但是在电机的正常操作过程中还是可能发生。当出现一个表示在旋转角度传感器与地之间可能失去连接的特征角度时，通过确定附加数据，就可以执行检验以确定是否实际上存在相应故障。因此，只有当旋转角度数据满足第一标准并且附加数据满足第二标准时才确立故障。
[0010]如前所述，电机通常设有旋转角度传感器，所述旋转角度传感器提供传感器信号，由这些传感器信号可以推导出电机的转子的旋转角度。因此，确定旋转角度数据的步骤可以包括如下步骤:测量传感器信号值，所述传感器信号值指示旋转角度；以及基于测量到的传感器信号值来计算旋转角度，以便确定旋转角度数据。
[0011]如前所述，在正常操作过程中未发生故障的情况下，也会出现预定旋转角度。因此，根据本发明的方法可以具有如下步骤:检验旋转角度数据是否满足第一标准，并且如果旋转角度数据满足第一标准，则检验旋转角度数据是否恒定。举例而言，当检测到预定旋转角度时，在规定的某一时间段之后，可以再次确定旋转角度数据，以便检验旋转角度数据是否继续对应于预定旋转角度。
[0012]在一个实施例中，确定附加数据的步骤包括如下步骤:当旋转角度数据满足第一标准时，感测扭矩要求作为附加数据。如果例如旋转角度数据对应于预定旋转角度，则因此执行检验以确定对电机是否存在扭矩要求。举例而言，当车辆的驾驶员踩着油门时，就存在这样的扭矩要求。
[0013]在一个实施例中，感测扭矩要求的步骤至少执行两次，并且根据本发明的方法另外包括如下步骤:基于感测到的扭矩要求来确定最大扭矩要求和最小扭矩要求，计算最大扭矩要求与最小扭矩要求之间的差值，以及检验计算出的差值是否满足第二标准。具体来说，可以检验计算出的差值是否超过预定阈值。
[0014]优选地，当计算出的差值满足第二标准时，执行另一个检验以确定旋转角度数据是否仍然满足第一标准。如果旋转角度数据基本上对应于预定旋转角度，则因此确定机动车辆的驾驶员是否在操作油门，以及这是否会改变电机的转子的旋转角度。如果在转子的旋转角度未在改变的情况下存在扭矩要求，则可以推断存在故障。原因在于，对于正在工作的旋转角度传感器，不可能出现这种情况，因为即使是在被牢牢制动的车辆中，转子也将充分旋转，因为车辆中存在马达软悬挂。
[0015]在一个实施例中，确定附加数据的步骤包括如下步骤:基于所确定的旋转角度数据来确定电机的速度。
[0016]确定电机的速度的步骤可以尤其包括如下步骤:确定第一旋转角度数据，等待预定的第一时间段，确定第二旋转角度数据，以及基于第一旋转角度数据和第二旋转角度数据还有预定的第一时间段来确定电机的速度。
[0017]以此方式，还可以重复使用旋转角度传感器来确定电机的速度。
[0018]在一个实施例中，确定速度的步骤执行两次，使得确定附加数据的步骤包括如下步骤:确定第一速度，等待预定的第二时间段，确定第二速度，以及基于第一速度和第二速度还有预定的第二时间段将所确定的速度的变化率确定为附加数据。然后执行检验以确定所确定的变化率是否满足第二标准。具体来说，可以检验所确定的变化率是否超过预定变化率阈值。
[0019]如果在行驶的同时发生故障，则测量到的速度会突然变化。如果旋转角度数据随后变化成使其满足第一标准，则可以推断存在故障。优选地，在速度突然变化之后，所述方法因此执行如下步骤:检验旋转角度数据是否满足第一标准，以及，如果旋转角度数据满足第一标准，则检验旋转角度数据是否恒定。如果旋转角度数据满足第一标准并且附加数据满足第二标准，则检测到故障。
[0020]使用根据本发明的方法，检测到的故障可以是在用于确定旋转角度数据的旋转角度传感器与地之间失去连接。
[0021]此外，本发明包括一种用于控制马达装置中的电机尤其是同步马达的马达控制器。所述马达控制器设有至少一个输入端，用于接收用于确定旋转角度数据的传感器信号，在未发生故障的情况下，所述旋转角度数据取决于电机的转子的旋转角度。另外，所述马达控制器包括:用于确定附加数据的构件，所述附加数据允许推断马达装置中的故障；以及故障检测单元，用于当旋转角度数据满足第一标准并且附加数据满足第二标准时检测到故障。
[0022]所述马达控制器可以设有处理单元和数据存储器，所述数据存储器包含程序，所述程序可以由处理单元执行，并且包括用于执行根据本发明的方法的指令。
[0023]此外，本发明包括一种马达装置，所述马达装置设有电机，尤其是同步马达，所述马达装置设有:旋转角度传感器，所述旋转角度传感器经由线路连接到地，还设有根据本发明的控制器，所述控制器设置成检测在旋转角度传感器与地之间的连接的失去。
【附图说明】
[0024]下文参照这些图说明本发明的实施例的其他细节和优点，其中:
图1示出了基于现有