CN106716819B - 用于识别无刷直流电机中的故障状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别无刷直流电机中的故障状态的方法，其中计算用于识别在轴角与驱控角之间的角偏差，借助于该角偏差根据特征模式可识别故障状态。这特别是也在缓慢转动或静止的无刷直流电机的情况下运行并且相比于现有技术能显著减少需要的运算能力。

Description

用于识别无刷直流电机中的故障状态的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别无刷直流电机中的故障状态的方法，该无刷直流电机具有轴。

背景技术

无刷直流电机也称为BLDC电机当今用于多种应用中。例如该无刷直流电机在机动车中用于辅助转向。这例如是特别是与安全相关的功能，其中因此典型地实现如下措施，以便及时识别无刷直流电机的可能的故障状态并且避免车辆的失控反应。按照现有技术，这例如借助于在无刷直流电机的一个或多个相中的电流测量或者借助于电压测量实现。特别是因此可以高精度地确定无刷直流电机的相电流的相应电流方向、亦即特别是其交零。

然而在由现有技术已知的用于确定故障状态的变型中出现特定缺点。电流测量特别是涉及用于为此必要的测量电路的高成本并且特别是在低电流强度下仅仅提供小的信号品质。电压测量仅仅能实现关于电流强度的水平的弱的说服力，还需要运算时间和存储空间密集的算法，不允许在电机静止情况下的监控并且在低转速下具有长的故障识别时间，这是因为在该情况下需要多个完整的电气转动。

发明内容

因此本发明的任务在于，设定一种用于识别在无刷直流电机中的故障状态的方法，该方法相比于已知实施方案做出改变，其中特别是至少部分克服现有技术的缺点。

上述任务按照本发明通过根据权利要求1的方法实现。有利设计方案可以例如由从属权利要求中得知。权利要求的内容通过明确地参照说明书的内容而产生。

本发明涉及一种用于识别在无刷直流电机中的故障状态的方法，该直流电机具有轴。该方法具有如下步骤：

-记录指定给所述轴的轴角；

-记录驱控角，该驱控角对于直流电机的驱控电路的多个被测量的扇形区域中的每个扇形区域说明各指定的角度值；

-通过驱控角与轴角的减法计算角度差；

-在使用参考值的情况下由角度差计算角偏差；

-应用多个针对角偏差的预定规则/指示(Vorschrift)作为轴角或时间的函数，其中给每个规则指定一故障状态；以及

-如果指定有故障状态的规则在应用中显示故障状态，那么确定故障状态。

本发明特别是基于如下认识，通过计算角偏差可以特别简单地识别无刷直流电机的上述故障状态，其中该角偏差由现有技术不是已知的。在此涉及可优选以适合的方式确定的函数或分布，例如以如下将要描述的方式。

这随着相比于现有技术显著更小的对运算能力的要求实现。再者，按照本发明的方法也允许在电机低转数或静止状态下有利地识别故障状态。

轴特别是无刷直流电机的这样的构件，该构件在无刷直流电机的运行中被驱动而旋转。轴角在此典型地与如下角有关，轴占据该角度与参考角比较。驱控角相比之下是如下角，该角由通过驱控电路或驱动电路对无刷直流电机的驱控产生。那么在此涉及如下角，该角说明：相或绕组基于相应的驱控正位于或应位于哪个状态下。驱控电路的扇形区域在此相应于驱控角的如下角范围，在该角范围中不出现相电流的符号变化。驱控角出于该原因典型地仅仅以受限的分辨率存在，特别是以离散的角度值的形式，其数量依赖于无刷直流电机的相的总数。驱控电路在此典型地是这样的电路，该电路给无刷直流电机以限定方式供能，例如通过对相应相、例如无刷直流电机的相应两个相沿预定方向的逐渐的通电。

参考值特别是如下值，该值说明驱控角的最小可能的分辨率。参考值典型地依赖于无刷直流电机的相的数量。如果无刷直流电机具有三个相，那么参考值例如优选为60°。一般可以在多种情况下参考值通过180°除以相的数量而确定。对于本方法的实施方案参考值典型地如此设定，例如通过其中实施本方法的电子装置的相应编程预定。在一实施方案中参考值也可以为0°，例如如果角偏差等于角度差，则该角度差不变地被接受为角偏差。

优选地，角偏差由角度差如下计算：

-如果角度差是负的：那么角偏差＝角度差；

-如果角度差不是负的，但是小于或等于参考值：那么角度差＝0°；

-如果角度差大于参考值：那么角偏差＝角度差-参考值。

如此计算的角度差是如下值，该值说明在数学上轴角距离驱控角多远。由角度差如此计算角偏差，使得角偏差考虑到如下情况，即驱控角仅仅以有限的分辨率以多个离散角度值的形式存在。典型地，如果不存在无刷直流电机的故障状态，那么角偏差为不变的0°。应理解的是，这例如可以用于肯定地确定无刷直流电机的无故障性。

根据一实施方案，规则是算法。这可以特别表示：执行具有角偏差的确定的预定运算操作，其结果依赖于规则是否显示出故障状态。按照对此备选的然而也可与之组合的实施方案，规则包含与预定模式的比较。这可以包含模式识别。为此具有不同实施形式。例如可以将半个电机转动的模式与参考模式比较。也可以存储多个连续的转动并且共同与参考模式比较。例如可以由存储的模式形成平均值模式，该平均值模式包含出现的角偏差的相应平均值。此外另外的***信息特别是这些影响模式的***信息也可以共同列入到模式识别中。

特别是可以在应用规则中考虑另外的***信息，如例如转动方向、扭矩要求、转速、中间电路电压或者驱控电路或无刷直流电机的其他参数。因此还可以进一步提高可靠性。这可以例如在要实施的模式识别的范围中实现。

优选地，规则的相应应用至少包括一个、二个、三个或多个扇形区域的驱动角的范围。原则上，相应规则的应用可以在任意数量的扇形区域上延伸。特别优选的是，如果不存在故障状态，每个扇形区域相应于60°的轴角的范围。这特别能实现针对具有三相的无刷直流电机的方法的有利的应用。在其他数量的相的情况下可以相应地匹配所述值。

为了识别短路，相应规则的应用优选在至少180°驱控角的范围上延伸。应理解为，规则的应用延伸在越多的扇形区域上，那么原则上识别就越准确和可靠。

只要规则的应用延伸至超过360°的范围，那么可以特别是在多个循环上求平均值。就可以依次记录相应的参数并且由此计算用于角偏差的值，其中角偏差的相应值——其属于独立的变量、如轴角或时间的相应的周期性重复或周期性对应的值——用于形成平均值。如此计算的平均值用于规则的应用。

按照一实施方案，其中驱控角通过在直流电机的连接端上的电压测量确定。优选地，还确定在测量的占空比(Puls-Pausen-)与控制-占空比之间的差别构成。控制-占空比在此是这样的占空比，其由驱控电路预定。该控制-占空比从驱控电路中已知。如果测量的占空比与控制-占空比有偏差，那么这表示在相应电机相中的通过电流。偏差(差)的符号在此相应于相电流的符号。

按照另一实施方案，该实施方案可以单独应用或与上述电压测量组合，驱控角通过无刷直流电机的相电流的电流测量确定。这特别是在确定情况下能实现更高精度。

优选地，驱控角的角度值选自如下组中，该组由0°、参考值和多个参考值的整数倍组成。关于参考值适用上述实施方案，特别是关于其与相的数量的相关性。

按照一优选实施方案，该组由值0°、60°、120°、180°、240°和300°组成。按照对此备选的、同样优选的实施方案，该组由值-180°、-120°、-60°、0°、60°和120°组成。这样的实施方案特别是对于三相无刷直流电机证实为有利的。

按照一实施方案，轴角由指定给轴的角度传感器的输出信号确定，该输出信号被无功电流的角度部分校正。角度传感器在此特别是记录轴的相对于确定的参考角度的当前转角。无功电流、特别是无刷直流电机的线圈或相的无功电流的所述校正能实现这样的无功电流的有利补偿，并因此经常能更好地实施按照本发明的方法。然而应理解为，也可以在没有无功电流的补偿的情况下应用轴角，例如轴角可以直接由指定给轴的角度传感器的输出信号确定。

以下描述一些规则，这些规则可以在该方法的范围中实施。应理解为，规则不仅可以单个地而且可以任意组合地得以应用。规则那么特别是也可以相互组合，其中例如多个规则也可以依次地用于角距离的算出值，以便确定不同故障状态。此外应理解为，规则并不强制地如此执行，即在相应区域——在这些区域内这些规则显示故障状态——之间不存在叠加。而是在提及的规则之间绝对可以存在叠加，从而在针对相同的信号应用两个或多个规则的情况下可以显示两个或多个故障状态。这特别是由于如下情况，即故障状态也在其原因方面叠加，例如故障状态可以是其他故障状态的边界状态，或者故障状态可以流动性地相互转变。

按照一实施方案，如此实施相应应用的规则，即仅仅当满足所有所述或说明的条件时才识别到相应的故障状态。本领域内技术人员根据要应用的分析处理电路的构成寻找适合解决方案，该解决方案能实现检查用于相应故障状态的所述特征。例如从正或负值到0°的过渡状态可以通过角偏差的值的相应的差的形成而被识别到。特别是可以为此应用角偏差的两个连续的值，其中连续的情况例如是作为独立变量的轴角或时间的相邻的离散值。

驱控角的变化特别可理解为驱控角由一离散值跳跃到另一离散值。在驱控角这样的变化下典型地在角偏差的两个值之间确定角偏差的过渡，这两个值直接在这样的变化之前和之后出现，和/或与驱控角的这样的变化同时出现。

按照一实施方案，如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-不变地停留在0°；

-由正的或负的第一值变到0°；

-由0°变到具有与第一值相反符号的第二值；

那么指定给“在两个电机连接端之间的短路”的故障状态的规则显示该故障状态。

应提及的是，不变地停留在0°的情况也理解为过渡状态，或者将这种停留状态理解为过渡状态。在该过渡状态中然而没有角偏差的变化。

第一值和第二值数值方面典型地位于相同数量级中。这可以例如表示，这些值数值方面相差小于1％、小于5％、小于10％、小于20％或者小于30％。该方法可以在这样的情况下优选如此实施，即仅仅当两个值的数值方面最大偏差、相对偏差或绝对偏差小于预定值时才显示相应故障状态。这也适用于其他在此所述或其他故障状态。应理解为，如果在第一值与第二值的出现之间无刷直流电机的运行参数、例如电流强度、电压或扭矩要求变化，那么第一值和第二值的数值特别是可以变化。在此提出的对于值的相同数量级的限定也适用于以下所述的实施方案。

按照一实施方案，如果角偏差在驱动角的每次变化中具有从不同于0°的值到0°的变化，特别是如果该值总是具有相同符号和/或数值方面不变或者至少关于数量级在数值上保持不变，那么指定给“角偏离(Winkeloffset)”的故障状态的规则显示出该故障状态。由此可以识别角偏离，该角偏离例如可以具有其在角度测量发送器或角度传感器的故障中或者在用于驱控电路的错误的校正值中的原因。

按照一实施方案，如果角偏差在驱控角由负值直接变化到正值或者由正值直接变化到负值的情况下具有由正的或负的第一值到具有与第一值相反符号的第二值的直接过渡，那么指定给“相的中断”的故障状态的规则显示出该故障状态。

按照一实施方案，如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-由0°变到正的或负的第一值；

-由具有与第一值相反符号的第二值变到0°；

-不变地停留在0°，

那么指定给“在相中电阻增大”的故障状态的规则显示出该故障状态。

第一值和第二值在此典型地数值方面位于在相同数量级上。应提及的是，在该故障状态下典型地移动所有相，因为所有相电流的总和、亦即特别是在相应电路的情况下典型为零。

按照一实施方案，其中如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-不变地停留在0°；

-由正的或负的第一值变到0°；

-不变地停留在0°，

那么指定给“在相应相中心上的两个绕组之间短路”的故障状态的规则显示出该故障状态。

按照一实施方案，如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-由0°变到正的或负的第一值；

-由具有与第一值相反符号的第二值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么指定给“相桥接”的故障状态的规则显示出该故障状态。

第一值和第二值在此数值方面典型地位于在相同数量级上。在确定的实施方案中可以如此实施该方法，即仅仅当第二值在数值方面小于第一值时才识别为“相的桥接”的故障状态，这在一些实施例中可以出现。应提及的是，在该故障状态下桥接的相典型地不再具有电感。

应理解的是，相应的值、特别是在相应故障状态下出现的第一值和第二值在一些实施方案中分别在典型地值范围中出现，该值范围用于表征相应的故障状态。通过与相应存储的值范围的比较可以更好地确定故障状态或对其进行可信度分析。这样的值范围可以由本领域内技术人员在单个情况下通过测量或模拟而确定。这样的值范围可以有利地用于按照本发明方法的实施方案中。例如角偏差的值、例如在直接在跳跃到0°之前或之后的过渡状态上的相应比较可以与相应值范围比较。优选地，仅仅当该值位于在相应值范围内时才识别相应故障状态。值范围可以特别是通过上边界值和下边界值限定。也可以在考虑特别是角偏差的相应绝对值的情况下实现分析处理。

角偏差的模式——其对于故障状态是独特的——在轴的每个完整旋转的情况下典型地重复两次。这可以用于在本方法的范围中的识别。

按照一优选实施方案，仅仅当作为轴角的函数或作为时间的函数的角偏差从在过渡状态之前或之后在角度方面或时间方面预定间隔的点直至过渡状态的积分具有至少一个预定值时，过渡状态用作在规则的应用范围中的过渡。因此可以确保，识别的过渡状态不仅基于随机波动，而且实际上基于故障状态。如果角偏差视为轴角的函数，那么优选是角度方面的距离。如果角偏差视为时间的函数，那么优选是时间方面的间隔。例如角偏差在过渡状态之前或过渡状态之后具有正或负的斜坡，亦即例如具有正值或负值的斜坡。已经证实，这样的斜坡用于表征多个故障状态。通过上述积分的计算和与预定值的比较可以确保：这样的斜坡实际上存在，而无需单个地分析斜坡。然而应指出的是，斜坡原则上也可以单独用于识别故障状态，例如在另外实施的模式识别的范围中。

按照一实施方案，该方法还具有相探测的步骤，故障状态涉及该相；亦即通过确定哪种类型的过渡在哪个轴角和/或驱控角时出现。因此例如可以确定，在哪个相或哪些相出现相应故障状态。例如此外上述序列的过渡状态可以分配给轴角和/或驱控角的相应值，这允许确定所涉及的一相或涉及的多个相。

按照本方法的一优选实施方案，在静止的电机、亦即静止的无刷直流电机中通过探测角偏差识别故障状态，该角偏差数值方面超过对于至少一个预定时间间隔上的预定阈值。这能实现，在静止的电机中也能识别故障状态。该实施方案特别是基于如下认识，角偏差的值与0°的偏差通常涉及故障状态。如果那么在静止的电机中出现与0°的偏差，这表示极有可能是故障状态。典型地然而不可能的是，在静止的电机中识别故障状态的类型。因此按照另一优选实施方案可以设定，在静止电机下识别的故障状态的情况下直接停止电机的应用，例如可以停止其中应用无刷直流电机的转向辅助。这可以阻止转向辅助的失控表现。

应理解为，例如另外的故障、如错误的电机换向——其伴随相电流交零的移动——或者每个其他的故障类型、特别是当其伴随相电流交零的移动时可以根据特征性的模式识别。

本发明此外还涉及一种电子控制装置，其设置为用于实现按照本发明的方法。此外本发明也涉及一种非易失性、计算机可读的存储介质，其包含程序代码，在其通过处理器运行时实施按照本发明的方法。关于按照本发明的方法在此可以参照所有所述实施方案和变型。

附图说明

本领域内技术人员由以下参照附图描述的实施例得知另外的特征和优点。其中示出：

图1示出无刷直流电机的示例性示意电路，

图2示出在无故障情况下轴角、驱控角和角偏差的模拟图，

图3至8示出在不同故障情况下轴角、驱控角和角偏差的模拟图。

具体实施方式

图1示出具有驱控电路10的无刷直流电机50。应理解为，驱控电路10在此也构成为用于识别故障状态。无刷直流电机50在此构成为三相的。无刷直流电机用于辅助车辆的未进一步示出的转向装置，可以借助于方向盘55形式的转向操作装置操作该转向装置。然而应理解为，本发明也可以用于自动行驶的车辆，这些车辆例如不具有转向操作装置和/或其中无刷直流电机50自主地使车辆转向。

驱控电路10具有微控制器20，其中构成未进一步示出的处理器器件和存储器件，其中在存储器件中包含程序代码，在通过处理器器件运行该程序代码时微控制器20以限定方式运行。微控制器20特别是具有脉宽调制模块25，其构成为用于输出脉宽调制的信号。

驱控电路10此外具有门控驱动单元(GDU)30形式的驱动电路。此外驱控电路10具有电源芯片模块(PCM)40。

在各个构件之间的电连接部分地如此示出，即再相应连接旁边存在数字。该数字说明多少相在相应的连接中传输。

在此脉宽调制模块25与门控驱动单元30连接、并且该门控驱动单元又与电源芯片模块40连接。因此整体上产生用于无刷直流电机50的适合的驱控信号。无刷直流电机50连接在电源芯片模块40的相应输出相上并且因此以已知的方式被驱控。特别是典型地可以在相应周期中如此驱控无刷直流电机50的三相，即依次产生六个不同磁场。这些磁场典型地具有如下方向，这些方向随着时间的推移沿顺时针或逆时针相应转动60°。因此相应地使得无刷直流电机50的未示出的轴处于转动。电源芯片模块40的三个与无刷直流电机50连接的输出端、还与相电压反馈电路35连接。通过又与微控制器20连接的相电压反馈电路35使微控制器20获得关于施加在无刷直流电机50的三个输入端上的电压的信息。

微控制器20以已知的控制-占空比驱控脉宽调制模块25，根据期望的运行参数、如无刷直流电机50的角速度或扭矩确定该控制-占空比。微控制器20从无刷直流电机50的输入端的反馈信号中同样计算相应的占空比并且将其与控制-占空比进行比较。由相应的偏差计算驱控角，该驱控角至少在无故障运行中说明：在无刷直流电机50中的磁场当前位于哪个位置。该驱控角可以分别占据值-180°、-120°、-60°、0°、60°和120°中之一。取决于***，用于测量所述驱控角的中间值的精度更小。对于本方法仅仅需要所述驱控角。

无刷直流电机50的未示出的轴通过同样未示出的角度传感器监控其旋转角。该角度传感器提供相应信号给微控制器20。微控制器20将由角度传感器获得的信号校正到无刷直流电机50的相应的无功电流，微控制器20根据由现有技术已知的方法确定该无功电流。微控制器20由此计算轴角，该轴角显示轴的相应的转动位置。

应理解为，连续重复地实施这些计算。

在计算相应的轴角与驱控角之后，微控制器20将从轴角中减去驱控角并且因此获得角度差。紧接着微控制器20基于以下规则计算角偏差：

-如果角度差是负的：那么角偏差＝角度差；

-如果角度差不是负的，但是小于或等于60°：那么角度差＝0°；

-如果角度差大于60°：那么角偏差＝角度差-60°。

由作为时间的函数的角偏差的曲线中，微控制器20可以识别无刷直流电机50的故障状态。为此，微控制器以计算出的角偏差实施相应的模式识别。特别是在此可以识别无刷直流电机50的以下参照另外的附图所述的故障状态或无故障运行状态。

图2示出在无故障情况下驱控角、轴角和角偏差的示例性的模拟图。图3至8示出在不同故障状态下驱控角、轴角和角偏差的示例性的模拟图。模拟图在此示例性地给出，以便特别是也可以阐明对于相应的故障状态典型地识别模式。模拟图涉及专门的、在此具有确定参数的模拟情况。应理解为，由本领域内技术人员也可以实施其他识别模式，微控制器20利用该其他的识别模式可以识别相应故障状态或无故障运行状态。这样的实施方案视为本申请的公开部分。

相应的图2至8如此构成，使得在相应的水平轴上记录时间，而在相应的垂直轴上记录角度。时间的单位是秒，角度的单位是度(°)。驱控角仅仅采取离散值-180°、-120°、-60°、0°、60°以及120°。因此实现驱控角的梯形走向。轴角原则上是由-180°至180°的直线形式并且随后又跳跃到-180°。角偏差具有至少一个0°的值并且仅仅在一些位置上与之偏差。典型地，在0°的偏差的情况下构成相应的正或负斜坡。应理解为，根据所述特征曲线可以明确识别用于驱控角、轴角以及角偏差的相应曲线。曲线部分交叉或者在确定的线段之上相叠地延伸，从而曲线在该位置是不可区分的。至少关于欧洲专利法方面应提及的是，除了有关上述曲线变化形式方面的明确的可识别性外，在原始文档中包含的颜色区别也形成公开的一部分(参见判决T 1544/08)。

图2示出无故障状态。如明确可见的那样，角偏差在此不变地保持在0°。绝对不会出现与该值的偏差。如果这样的状态存在，这可以由微控制器20例如由此探测，即该微控制器在一定的时间间隔上或者在轴角的例如与0°偏差180°或360°的确定的角范围上探测角偏差，如此可以肯定地确定无障碍状态。此外应提及的是，在图2所示的无故障状态下在驱控角的过渡之间的相应间隔是相同的。

图3示出“在两个电机连接端之间短路”的故障状态。如容易识别的那样，在此驱控角的扇形区域相比于图2移动。这导致角偏差的正和负的侧边沿。特别显著的过渡状态在此特别是在驱控角变化时出现。在此如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示如下依次出现的过渡状态：

-不变地停留在0°；

-由正的或负的第一值变到0°；

-由0°变到具有与第一值相反符号的第二值；

那么微控制器20分别分析处理角偏差并且识别示出的故障状态。

图4示出“角偏离”的故障状态。如容易识别的那样，在此驱控角的扇形区域相比于图2不移动。轴角的曲线然而相比于图2移动。这导致角偏差的正的上升沿。特别显著的过渡状态在此特别是在驱控角变化时出现。在此如果角偏差在驱动角的每次变化中都具有由不同于0°的值到0°的变化，特别是如果该值总是具有相同符号和/或数值方面不变或者至少关于数值的数量级方面保持相同，那么微控制器20分别分析处理角偏差并且识别示出的故障状态。

图5示出“电机相中断”的故障状态。在此驱控角仅仅在四个值之间变化，其中在相同符号的相应两个值之间随机变化是可能的。这归因于，在电机相中断时在该电机相中出现确定的噪音，该噪音导致这样的跳跃。角偏差在此占据直至大约30°的正和负值，其中所属角范围特别是称为“死角范围”。在剩余角范围中角偏差可以在0°与直至90°的值之间变化。如果角偏差在驱控角由负值到正值或者由正值到负值的直接变化中具有由正的或负的第一值到具有与第一值相反符号的第二值的直接过渡，那么微控制器20识别到“相的中断”的故障状态。这例如相应于在图5中在时间0.1秒与0.12秒之间示出的过渡状态。

图6示出“在相中电阻增大”的故障状态。如容易识别的那样，在此驱控角的扇形区域相比于图2移动。这导致角偏差的正和负的侧边沿。特别显著的过渡在此特别是在驱控角变化时出现。在此如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-由0°变到正的或负的第一值；

-由具有与第一值相反符号的第二值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么微控制器20分别分析处理角偏差并且识别示出的故障状态。

图7示出“在相应相中心上的两个绕组之间短路”的故障状态。如容易识别的那样，在此驱控角的扇形区域相比于图2移动。这导致角偏差的正和负的侧边沿。特别显著的过渡状态在此特别是在驱控角变化时出现。如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-不变地停留在0°；

-由正的或负的第一值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么微控制器20分别分析处理角偏差并且识别示出的故障状态。

图8示出“相的桥接”的故障状态。如容易识别的那样，在此驱控角的扇形区域相比于图2移动。这导致角偏差的正和负的侧边沿。特别显著的过渡状态在此特别是在驱控角变化时出现。其中如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-由0°变到正的或负的第一值；

-由具有与第一值相反符号的第二值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么微控制器20分别分析处理角偏差并且识别示出的故障状态。

为了提高识别的可靠性，微控制器20在识别角偏差的过渡状态之前计算作为时间的函数的角偏差从在过渡状态之前以预定的时间上间隔的点以及从在过渡状态之后以预定的时间上间隔的点直至所识别到的过渡状态的积分。仅仅当该积分在数值方面超过预定值时，该过渡状态用作在故障状态识别范围中的过渡状态。这避免由于不是基于故障状态的随机波动而识别为故障状态的情况。

应理解为，通过相应如在图3至8中所述的过渡状态的位置的准确的分析处理，也可以对无刷直流电机50的各涉及的相或涉及的多个相得出结论。为此微控制器20如此地分析处理过渡状态，即这些过渡状态在哪个轴角或在驱控角的哪个过渡状态出现。因此不仅可以识别故障状态，而且可以识别准确的相。在存储在微控制器20中的确定的故障状态下，直接禁止微控制器20的继续运行，以便避免转向装置的失控反应。

如果无刷直流电机50未在运行中，特别是其轴不转动，即便如此微控制器20连续监控角偏差。如果在预定时间间隔上角偏差超过预定阈值，那么虽然无刷直流电机50静止也识别到故障状态。虽然没有识别到在此是什么故障状态，但是这可以进一步提高安全性。在该情况下直接停止无刷直流电机50的继续运行，这是因为不存在关于现在故障状态的信息并且继续运行在车辆转向装置的可能的失控反应方面是太冒险的。

应理解为，角偏差的值与0°的偏差的方向、亦即角偏差是否具有正或负值通过无刷直流电机50的转向预定。如果转向反向，那么相应偏差的符号典型地也变化。在此例如过渡状态的类型也可能变化，亦即例如可以是由正或负值到0°的过渡状态到由0°到正或负值的过渡状态，并且反之亦然。在本申请中所述的实施方案的相应变型和特征视为该申请公开的组成部分。

属于本申请的权利要求表示不放弃实现进一步的保护。

只要在方法的过程中表明，一个特征或一组特征不是强制必要的，那么在申请者方面已经力争表达至少一个独立权利要求，该独立权利要求不再具有该特征或该组特征。在此例如可以涉及在申请日提交的权利要求的部分组合或者在申请日提交的权利要求的通过另外的特征限制的部分组合。这样的新的要表达的权利要求或特征组合可理解为由本申请的公开内容共同覆盖。

还应指出的是，本发明的如下设计方案、特征和变型——其在不同实施方案或实施例中描述和/或在附图中示出——可任意相互组合。单个或多个特征可任意相互交换。由此产生的特征组合可理解为由本申请的公开内容共同覆盖。

在从属权利要求中的引用不应理解为放弃实现对于引用的从属权利要求的特征的独立的、具体的保护。这些特征也可以任意地与其他特征组合。

仅仅在说明书中公开的特征或者在说明书中或者在一权利要求中仅仅结合其他特征公开的特征原则上可以具有独立的、按照本发明本质的重要意义。这些特征因此也可以单个地记录在权利要求中用于与现有技术区别。

Claims (18)

1.一种用于识别无刷直流电机(50)中的故障状态的方法，该直流电机具有轴，其中该方法具有如下步骤：

-记录指定给所述轴的轴角；

-记录驱控角，该驱控角对于无刷直流电机(50)的驱控电路(10)的多个测量的扇形区域中的每个扇形区域说明分别指定的角度值，其中，驱控角是如下角，该角由通过驱控电路(10)对无刷直流电机(50)的驱控产生，其中，驱控电路(10)的扇形区域相应于驱控角的如下角范围，在该角范围中不出现无刷直流电机(50)的相电流的符号变化；

-通过驱控角与轴角的减法计算角度差；

-在使用参考值的情况下由角度差计算角偏差，其中，参考值是对驱控角的最小可能的分辨率进行说明的值；

-应用多个针对作为轴角或时间的函数的角偏差的预定规则，其中给每个规则指定一个故障状态；以及

-如果指定给故障状态的规则在应用中显示出故障状态，那么确定故障状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

由角度差按如下方式计算角偏差：

-如果角度差是负的：那么角偏差＝角度差；

-如果角度差不是负的，但是小于或等于参考值：那么角偏差＝0°；

-如果角度差大于参考值：那么角偏差＝角度差-参考值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

规则是算法或与预定模式的比较。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

规则的相应应用至少包括一个、二个、三个或多于三个的扇形区域的驱动角的范围。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果不存在故障状态，每个扇形区域相应于60°的轴角的范围。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

通过在直流电机(50)的连接端上的电压测量确定驱控角；

和/或

通过无刷直流电机(50)的相电流的电流测量确定驱控角；

和/或

驱控角的角度值选自如下组，该组由0°、参考值和多个参考值的整数倍组成。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在通过在直流电机(50)的连接端上的电压测量确定驱控角时，通过在测量的占空比与控制-占空比之间的差值来确定驱控角。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述驱控角的角度值选自如下组，该组由值0°、60°、120°、180°、240°和300°或者由值-180°、-120°、-60°、0°、60°和120°组成。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

由指定给轴的角度传感器的输出信号确定轴角，将该输出信号被无功电流的角度部分校正。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-不变地停留在0°；

-由正的或负的第一值变到0°；

-由0°变到具有与第一值相反符号的第二值；

那么指定给“在两个电机连接端之间短路”的故障状态的规则显示该故障状态。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果角偏差在驱动角的每次变化中具有由不同于0°的值到0°的变化，那么指定给“角偏移”的故障状态的规则显示该故障状态。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果角偏差在驱控角由负值到正值或者由正值到负值的直接变化中具有由正的或负的第一值到具有与第一值相反符号的第二值的直接过渡状态，那么指定给“相中断”的故障状态的规则显示该故障状态。

13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-由0°变到正的或负的第一值；

-由具有与第一值相反符号的第二值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么指定给“在相中电阻增大”的故障状态的规则显示该故障状态。

14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-不变地停留在0°；

-由正的或负的第一值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么指定给“在相应相中心上的两个绕组之间短路”的故障状态的规则显示该故障状态。

15.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

如果角偏差在驱控角的三个连续变化中显示以下依次出现的过渡状态：

-由0°变到正的或负的第一值；

-由具有与第一值相反符号的第二值变到0°；

-不变地停留在0°；

那么指定给“相的桥接”的故障状态的规则显示该故障状态。

16.根据权利要求10至15之一所述的方法，其特征在于，仅当作为轴角的函数或作为时间的函数的角偏差从在过渡状态之前或之后的角度方面或时间方面预定间隔的点直至过渡状态的积分在值方面具有至少一个预定值时，才将过渡状态用作在规则的应用范围中的过渡状态。

17.根据权利要求10至15之一所述的方法，其特征在于，

该方法还具有探测与故障状态相关的相的步骤；

而且通过确定哪种类型的过渡状态在哪个轴角和/或驱控角时出现来探测与故障状态相关的相。

18.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在静止的无刷直流电机(50)中通过探测角偏差识别故障状态，即该角偏差在数值方面超过用于至少一个预定时间间隔的预定阈值。