-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Motoreinheit und eine Motoreinheit zur Durchführung des Verfahrens.
-
Aus dem Stand der Technik sind Motoreinheiten, beispielsweise in Form von elektrischen Maschinen, bekannt. Beispielsweise sind elektrische Maschinen als Aktuatoren und Stator-Rotorbaugruppen ausgebildet.
-
Elektrische Maschinen, insbesondere Motoreinheiten, werden beispielsweise in Fahrzeugen zu dessen Betrieb eingesetzt und können dabei Teil einer sicherheitsrelevanten Anwendung sein. Sicherheitsrelevante Anwendungen in einem Fahrzeug müssen im Fall einer sicherheitsrelevanten Fehlfunktion in einen sicheren Zustand versetzt werden. Beispielsweise spezifiziert die Norm ISO-Norm 26262 mehrere Sicherheitsanforderungsstufen ASIL (kurz für: Automotive Safety Integrity Level) für sicherheitsrelevante elektrische/elektronische Anwendungen in Kraftfahrzeugen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Steuerung einer Motoreinheit und eine verbesserte Motoreinheit zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welche eine sichere Steuerung der Motoreinheit ermöglicht.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Motoreinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 12 oder 13 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
-
Bei einem Verfahren zur Steuerung einer Motoreinheit mit zumindest einem Rotor und einem Stator wird zunächst eine Start-Rotorposition erfasst. Anschließend wird zumindest ein sicherheitsunkritischer Positionstoleranzbereich für eine Rotorposition vorgegeben und/oder ermittelt. Darüber wird zumindest ein Positionsversatz für den Rotor in Abhängigkeit von dem Positionstoleranzbereich vorgegeben bzw. ermittelt. Dabei wird der Positionsversatz insbesondere innerhalb des vorgegebenen oder ermittelten Positionstoleranzbereiches vorgegeben und/oder ermittelt, so dass der an dem Rotor einstellbare Positionsversatz stets innerhalb des Positionstoleranzbereiches liegt. Beispielsweise wird als Positionsversatz ein Winkelwert und/oder ein Richtungssinn vorgegeben oder ermittelt. Insbesondere wird ein fester Positionsversatz für den Rotor in Form eines gleichbleibenden Winkelwertes und/oder eines gleichbleibenden Richtungssinnes vorgegeben oder ermittelt.
-
In einem nachfolgenden Schritt wird anhand der Start-Rotorposition und des Positionsversatzes eine Soll-Rotorposition ermittelt, anhand welcher ein Soll-Steuerungsmuster vorgegeben wird, aus welchem mittels einer Motorsteuerung ein Motorsteuerungsmuster erzeugt und an die Motoreinheit zur Drehung des Rotors in die vorgegebene Soll-Rotorposition angelegt wird. Dabei sieht das Verfahren weiter vor, dass an einer Schnittstelle zwischen der Motorsteuerung und der Motoreinheit ein die Motoreinheit steuerndes Ist-Steuerungsmuster erfasst wird. Des Weiteren wird eine aus der Drehung des Rotors mittels des Ist-Steuerungsmusters resultierende Ist-Rotorposition erfasst, wobei sowohl das erfasste Ist-Steuerungsmuster als auch die erfasste Ist-Rotorposition zu deren Verifizierung an die Motorsteuerung rückgekoppelt werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht sicher und einfach, dass der Rotor stets in eine Rotorposition eingestellt wird, die in dem sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereich liegt.
-
Unter einem sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereich wird insbesondere ein maximaler Bewegungsbereich oder Positionstoleranzbereich für den Rotor verstanden, innerhalb welchem der Rotor sich bewegen darf und entsprechend angesteuert wird, ohne dass die Motoreinheit in einen sicherheitskritischen Zustand gelangt, insbesondere ohne kritische Situationen zu verursachen, die die Sicherheitsanforderungen der Motoreinheit betreffen. Der sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich ist gekennzeichnet durch maximale und minimale Schwell- oder Grenzwerte für zulässige Abweichungen der Rotorposition von der Start-Rotorposition.
-
Beispielsweise können kritische Situationen zu einem Ausfall der Motoreinheit oder zumindest von einzelnen Bauelementen, beispielsweise Schaltelementen der Motoreinheit oder zu einem Kurzschluss führen. Dabei kann es zu einem unerwünschten hohen Stromfluss und somit zu einer Erwärmung der Bauelemente der Motoreinheit kommen, wodurch diese beschädigt werden können. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können solche Situationen weitestgehend verringert oder gar vermieden werden. Somit ist eine Erhöhung einer Fahrsicherheit während eines Fahrzeugbetriebs ermöglicht. Des Weiteren können kritische Situationen zu einem ungewollten Einlegen eines Getriebegangs oder zu einer ungewollten Schließung einer Kupplung führen, welche ebenfalls mittels des Verfahrens reduziert oder gar vermieden werden können.
-
Dabei können die Grenzwerte symmetrisch oder unsymmetrisch von der Start-Rotorposition abweichen. Beispielsweise können für symmetrische Abweichungen von der Start-Rotorposition gleichgroße minimale und maximale Grenzwerte vorgegeben oder ermittelt werden. Alternativ können für unsymmetrische Abweichung unterschiedlich große minimale und maximale Grenzwerte vorgegeben oder ermittelt werden. Der sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich, insbesondere dessen Grenzwerte, für die betreffende Motoreinheit ist/sind beispielsweise in einem Speicher hinterlegt.
-
In einer möglichen Ausführungsform wird der vorgegebene Positionstoleranzbereich für den Rotor anhand von mindestens einem oder mehreren oberen Positions-Grenzwert/en und/oder mindestens einem oder mehreren unteren Positions-Grenzwert/en bestimmt und/oder vorgegeben. Beispielsweise werden bei der Bestimmung des vorgegebenen Positionstoleranzbereiches und/oder eines Steuerungstoleranzbereiches Messtoleranzen des Rotorpositionssensors, Fertigungstoleranzen der Motoreinheit und/oder Positionstoleranzen des Rotors mittels mindestens eines Toleranzfaktors berücksichtigt.
-
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass eine Bewegung und/oder Bewegungsrichtung des Rotors kontinuierlich bestimmt wird. Beispielsweise werden sowohl die Ist-Rotorposition als auch ein Ist-Richtungssinn der momentanen Ist-Rotorbewegung fortlaufend, insbesondere zyklisch, beispielsweise alle 10 ms oder 50 ms, erfasst oder ermittelt. Als Rotorpositionswerte werden insbesondere Winkelwerte und/oder Winkelbereichswerte ermittelt. Beispielsweise wird aus einem Delta oder einer Abweichung von zwei Rotorpositionen die jeweilige Bewegungsrichtung, insbesondere Drehrichtung, des Rotors ermittelt. Als Delta oder Abweichung wird bzw. werden beispielsweise eine Differenz, beispielsweise Winkel- und/oder Abstandsdifferenz, zwischen der Start-Rotorposition und der Ist-Rotorposition und/oder zwischen der Soll-Rotorposition und der Ist-Rotorposition und/oder zwischen zwei Ist-Rotorpositionen ermittelt. Eine jeweilige Gegenrichtung wird durch eine festgelegte Maximaldrehzahl ausgeschlossen .
-
Des Weiteren ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, bei jeder Inbetriebnahme der Motoreinheit eine Diagnose bzw. Überprüfung der Funktionalität durchzuführen. Insbesondere muss bei jeder Inbetriebnahme der Motoreinheit die Rotorposition neu ermittelt werden, da beispielsweise keine festen Rotorendpositionen festgelegt oder festlegbar sind.
-
Die Start-Rotorposition kann beispielsweise vor einem Start der Motoreinheit oder in einem Ruhezustand der Motoreinheit oder in einem Betriebszustand der Motoreinheit mittels eines Rotorpositionssensors erfasst werden.
-
Darüber hinaus umfasst die Motoreinheit zumindest eine Motorsteuerung. Die Motorsteuerung ist insbesondere ein Steuergerät oder ein Mikrocomputer, welcher/m Eingangssignale, wie zum Beispiel Sensorsignale, analoge Signale, digitale Signale, erfasst und/oder zugeführt werden, wobei die Eingangssignale mittels der Motorsteuerung zu Ausgangssignalen, wie Stell-, Informations-, Sicherheits- und/oder Regelsignale, verarbeitet werden.
-
So werden der Motorsteuerung und/oder einem adaptiven Steuerungsmodul der Motorsteuerung als Eingangssignale beispielsweise zumindest die erfasste Start-Rotorposition und der ermittelte oder vorgegebene sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich zugeführt. Anhand des sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereichs und/oder der erfassten Start-Rotorposition wird mittels der Motorsteuerung für den Rotor der Positionsversatz, insbesondere ein maximal möglicher positiver oder negativer Positionsversatz, ermittelt oder vorgegeben, der innerhalb des sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches liegt. Dazu ist ein Steuerungsmodul vorgesehen, das Teil der Motorsteuerung sein kann oder dieser adaptiv vorgeschaltet ist.
-
Anhand der Start-Rotorposition und des Positionsversatzes wird mittels der Motorsteuerung die Soll-Rotorposition ermittelt, anhand der das zugehörige Soll-Steuerungsmuster zur Ansteuerung des Rotors generiert wird, wobei mittels des Soll-Steuerungsmusters der Rotor aktiv in die vorgegebene Soll-Rotorposition angesteuert und bewegt wird. Dabei können zumindest eine Bewegungsrichtung des Rotors und eine Einhaltung des sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches überwacht werden. Insbesondere kann ein Rotorpositionsverlauf überwacht werden. Die Ansteuerung des Rotors wird beispielsweise über eine Ansteuerung eines in der Motoreinheit integrierten Stators ausgeführt.
-
Beispielsweise ist die Motoreinheit ein Elektromotor oder eine Aktuatoranordnung. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei der Motoreinheit eine fehlerhafte oder versagende Ansteuerung, beispielsweise nach Norm ISO 26262, zuverlässig und frühzeitig erkannt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die Motoreinheit ein Drehstrommotor. In einer alternativen Ausführungsform ist die Motoreinheit ein Gleichstrommotor, insbesondere ein so genannter bürstenloser Gleichstrommotor.
-
Gemäß einer Ausbildung ist der Rotorpositionssensor beispielsweise ein herkömmlicher Rotationssensor, wie beispielsweise ein Drehgeber, Winkelsensor, Winkelgeber mit Winkel- und/oder Richtungssinnerfassung.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Steuerung der Motoreinheit überwacht, diagnostiziert und auf Einhaltung eines stets sicheren Betriebszustandes der Motoreinheit geführt werden. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, die Motoreinheit bei einer sicherheitsrelevanten Fehlfunktion aktiv und kontrolliert in einen sicheren Betriebszustand zu führen bzw. versetzen. Insbesondere können dadurch Sicherheitsanforderungsstufen der Norm ISO 26262 bis zur Stufe ASIL C erfüllt werden. Der sichere Betriebszustand wird erreicht, indem der Rotor in die vorgegebene Soll-Rotorposition innerhalb des sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches bewegt, insbesondere gefahren und gedreht wird.
-
Beispielsweise bei Inbetriebnahme, d. h. beim Anlauf der Motoreinheit, und/oder im Betrieb der Motoreinheit wird die Rotorbewegung überwacht. Dabei wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise frühzeitig erkannt, ob ein sicherer Betrieb der Motoreinheit in Abhängigkeit der Start-Rotorposition und einer Anfangsrotorbewegung bzw. einer weiteren Rotorbewegung möglich ist.
-
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass anhand des rückgekoppelten Ist-Steuerungsmusters und/oder der rückgekoppelten Ist-Rotorposition ein Sicherheitssignal für die Motoreinheit erzeugt und/oder ausgegeben und/oder übertragen wird. Das Sicherheitssignal ist beispielsweise ein Warnsignal, insbesondere ein optisches und/oder akustisches Warnsignal, ein Informationssignal an die Werkstatt und/oder ein Steuersignal für die Motorsteuerung, beispielsweise zur Deaktivierung der Motorsteuerung bei detektierter kritischer Rotorposition und/oder Rotoransteuerung oder Aktivierung und Aufrechterhaltung der Motorsteuerung bei detektierter sicherer Rotorposition und/oder Rotoransteuerung.
-
Beispielsweise kann im Fall einer ermittelten und möglichen unzulässigen Überschreitung des sicherheitsunkritischen Soll-Positionstoleranzbereiches (auch Soll-Rotorbewegungsbereich genannt) durch eine momentane Rotorbewegung die Ansteuerung des Rotors mittels eines Sicherheitssignals unterbrochen werden. D. h., bei einer ermittelten Abweichung der Anfangs- oder Ist-Rotorbewegung von einer angeforderten und vom Soll-Steuerungsmuster vorgegebenen Soll-Rotorbewegung wird die Ansteuerung des Rotors unterbrochen. Die Soll-Rotorposition, welche innerhalb des sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches liegt, stellt den Rotor somit auf eine sicherheitsunkritische, verifizierte, geprüfte und kontrollierte Position ein. Wenn keine weiteren Fehlfunktionen detektiert werden, kann der Rotor bzw. die Motoreinheit betrieben werden, wobei die Rotorposition auf die Soll-Rotorposition eingestellt wird. Insbesondere ist die Soll-Rotorposition eine ermittelte optimale Rotorposition zur Ansteuerung des Rotors, beispielsweise bei einer Inbetriebnahme oder im Betrieb der Motoreinheit.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird in einer ersten Verifizierungsstufe das erfasste Ist-Steuerungsmuster mit dem Soll-Steuerungsmuster verglichen, wobei, wenn das Ist-Steuerungsmuster innerhalb eines vorgegebenen Steuerungstoleranzbereiches liegt, als Sicherheitssignal ein erstes Verifizierungssignal erzeugt wird, anderenfalls die Erzeugung des ersten Verifizierungssignals unterbleibt.
-
Das erste Verifizierungssignal ist beispielsweise ein Aktivierungssignal, welches die Ansteuerung des Rotors aktiviert. Ein Unterbleiben der Erzeugung des ersten Verifizierungssignals deaktiviert den Rotor oder stellt sicher, dass der Rotor deaktiviert bleibt. Auch kann ein Fehlsignal erzeugt werden.
-
Der Steuerungstoleranzbereich ist beispielsweise ein Schalt-/Hardware-/Betriebs-Toleranzbereich für das Steuerungsmuster oder das Steuerungsprofil und beschreibt, mit welcher Toleranz (zum Beispiel von +/-1 % bis +/-3%) die Steuersignale/-impulse erzeugt werden dürfen. Der Steuerungstoleranzbereich ist ein sicherheitsunkritischer Steuerungsbereich, welcher die erzeugten Steuersignale oder Steuerimpulse nach oben oder unten (mit einer maximalen unteren und/oder maximalen oberen Abweichung) begrenzt. Der Steuerungstoleranzbereich wird beispielsweise anhand von mindestens einem oder mehreren oberen Steuerungsgrenzwerten und/oder mindestens einem oder mehreren unteren Steuerungsgrenzwerten für das Soll-Ansteuerungsmuster bestimmt. Die Steuerungsgrenzwerte hängen beispielsweise von Software-/Hardwaretoleranzen der Motorsteuerung, wie zum Beispiel von Schalttoleranzen von elektronischen Bauteilen, ab.
-
Alternativ oder zusätzlich wird in einer oder in der ersten Verifizierungsstufe das erfasste Ist-Steuerungsmuster mit dem Soll-Steuerungsmuster verglichen, wobei, wenn das Ist-Steuerungsmuster innerhalb eines oder des vorgegebenen Steuerungstoleranzbereiches liegt, die Motorsteuerung, insbesondere das Soll-Steuerungsmuster, aktiviert wird oder bleibt, anderenfalls die Motorsteuerung, insbesondere das Soll-Steuerungsmuster, deaktiviert (beispielsweise unterbrochen) wird bzw. deaktiviert bleibt.
-
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass in einer zweiten Verifizierungsstufe die erfasste Ist-Rotorposition mit der Soll-Rotorposition verglichen wird, wobei, wenn die erfasste Ist-Rotorposition gleich der vorgegebenen Soll-Rotorposition ist und/oder innerhalb des vorgegebenen sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches liegt, als Sicherheitssignal ein zweites Verifizierungssignal erzeugt wird, anderenfalls die Erzeugung des zweiten Verifizierungssignals unterbleibt oder ein Fehlsignal erzeugt wird.
-
Das zweite Verifizierungssignal kann beispielsweise ebenfalls ein Aktivierungssignal sein, welches die Ansteuerung des Rotors aktiviert. Ein Unterbleiben der Erzeugung des zweiten Verifizierungssignals kann den Rotor deaktivieren oder kann sicherstellen, dass der Rotor deaktiviert bleibt.
-
Alternativ oder zusätzlich wird in der zweiten Verifizierungsstufe die erfasste Ist-Rotorposition mit der Soll-Rotorposition verglichen, wobei, wenn die erfasste Ist-Rotorposition gleich der vorgegebenen Soll-Rotorposition ist und/oder innerhalb des vorgegebenen Positionstoleranzbereiches liegt, die Motorsteuerung aktiviert wird oder bleibt, insbesondere das Soll-Steuerungsmuster aktiviert wird oder bleibt, anderenfalls die Motorsteuerung, insbesondere das Soll-Steuerungsmuster, deaktiviert (beispielsweise unterbrochen) wird bzw. deaktiviert bleibt.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden Funktionen der Motorsteuerung über eine Rückmessung des angewandten Steuerungsmusters überprüft. Insbesondere wird das Steuerungsmuster durch die Rückmessung validiert. Eine korrekte Funktion der Motorsteuerung, insbesondere ihrer Peripherie, wird durch die Rückmessung des in einer Motorendstufe entstandenen Steuerungsmusters überprüft.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach aktiver Ansteuerung des Rotors in Abhängigkeit des Steuerungsmusters eine daraus resultierende momentane Betriebs-Ist-Position des Rotors erfasst, wobei diese mit der ermittelten Soll-Rotorposition verglichen wird. Bei Ermittlung einer Übereinstimmung der Ist-Rotorposition und der Soll-Rotorposition unter Berücksichtigung von Sensortoleranzen gilt die Motorsteuerung als validiert.
-
Das oben beschriebene Verfahren zur Steuerung einer Motoreinheit wird insbesondere für eine Prüfung und/oder Überwachung der Motorsteuerung der Motoreinheit während eines Starts, im Betrieb oder nach einem Betrieb der Motoreinheit verwendet.
-
Insbesondere wird über eine Rückmessung der Ist-Rotorposition und des Ist-Steuerungsmusters des Rotors eine korrekte Bewegungsausführung des Rotors geprüft und überwacht. Die Ist-Rotorposition ist eine dem Steuerungsmuster entsprechende Rotorposition, die durch Ansteuerung des Stators in Abhängigkeit des Steuerungsmusters erreicht wird. Die Ist-Rotorposition erzeugt ein neues, mittels des Rotorpositionssensors übermitteltes Sensorsignal und entspricht somit einer neuen Rotorposition. Beispielsweise wird unter der Ist-Rotorposition eine Position verstanden, die der Rotor nach Ansteuerung in Abhängigkeit des angelegten Soll-Steuerungsmusters einnimmt. Wenn sich der Rotor der Soll-Rotorposition annähert und sich innerhalb des anfangs ermittelten Positionstoleranzbereichs befindet, wird die Bewegungsausführung als fehlerfrei und damit korrekt eingestuft.
-
Insbesondere ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein sogenannter In-The-Loop-Check der gesamten Motoreinheit, insbesondere der gesamten Motorsteuerung, durchführbar. Weiterhin wird mittels der Rückmessung des angewandten Ist-Steuerungsmusters überprüft, ob die Anforderungen des Soll-Steuerungsmusters erfüllt werden können.
-
Beispielsweise sind die Soll-Werte, wie Soll-Rotorposition und/oder Soll-Steuerungsmuster und/oder Positionstoleranzbereich und/oder Steuerungstoleranzbereich, in einer mit der Motoreinheit gekoppelten Motorsteuerung und/oder Diagnoseeinheit hinterlegt. Die Motorsteuerung kann hierfür eine geeignete Software, d. h. ein geeignetes Anwendungsprogramm zur Generierung des Positionstoleranzbereichs, der Soll-Rotorposition, des Soll-Steuerungsmusters und/oder des Steuerungstoleranzbereiches aufweisen.
-
Insbesondere ist die Software zur Ausführung des Verfahrens konfiguriert. Die Software ist eingerichtet, die von der Motorsteuerung ausgeführte Ansteuerung des Rotors zu überwachen. Insbesondere ist die Software ausgebildet, eine Steuerung, insbesondere Kontrolle, der gesamten Motorsteuerung durchzuführen. Die Software übermittelt das Soll-Steuerungsmuster über eine Peripherie der Motorsteuerung an Motoranschlüsse und überwacht die Ist-Bewegungsrichtung sowie die Einhaltung des Positionstoleranzbereichs des Rotors.
-
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass als Soll-Rotorposition Winkelwerte, insbesondere von beispielsweise +30° oder +60°, und als Positionstoleranzbereich Winkelbereichswerte, insbesondere von ± 30° bis ± 35°, ermittelt oder vorgegeben werden. Beispielsweise beträgt der Winkelbereichswert ± 30° bis 35°, insbesondere ± 15° bis 25°, bevorzugt ± 20°, in Bezug auf die erfasste Start-Rotorposition des Rotors. Beispielsweise wird anhand der erfassten Start-Rotorposition des Rotors eine Achse, wie in Form einer Geraden, gebildet, um welche ein Winkelbereich zur Definierung des Positionstoleranzbereichs und/oder der Soll-Rotorposition bestimmt werden bzw. wird. Zum Beispiel bildet die Achse der Start-Rotorposition eine Symmetrieachse.
-
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die ermittelte Soll-Rotorposition als Referenzposition zur Ermittlung eines Soll-Steuerungsmusters zur Ansteuerung des Rotors verwendet. Beispielsweise ist das Soll-Steuerungsmuster ein Kontrollschema, welches Steuerungs-informationen zum Betrieb der Rotoreinheit bereitstellt. Dabei werden die Steuerungsinformationen als Ausgangssignale, insbesondere Steuerungsimpulse, an die Motoreinheit übermittelt. Somit kann der Rotor nach Vorgaben des Soll-Steuerungsmusters angetrieben werden. Beispielsweise ist der Stator mit der Motorsteuerung gekoppelt, wobei die Motorsteuerung den Stator steuert.
-
Die Ermittlung des Soll-Steuerungsmusters und die Erzeugung des daraus resultierenden anzulegenden Motorsteuerungsmusters (Steuersignale, -impulse) wird beispielsweise mittels einer in der Motorsteuerung integrierten Software ausgeführt. Insbesondere umfasst die Software hinterlegte Algorithmen, um hinterlegte und/oder ermittelte Referenzwerte, Schwell- oder Grenzwerte und/oder Soll-Werte, wie zum Beispiel Werte für den Positionsversatz, Grenzwerte für den Positionstoleranzbereich, die in diesem Bereich befindliche Soll-Rotorposition und/oder das daraus resultierende Soll-Steuerungsmuster, bereitzustellen.
-
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Soll-Steuerungsmuster an die Motorsteuerung der Motoreinheit zur Ansteuerung des Rotors übertragen. Beispielsweise umfasst die Motorsteuerung eine Anzahl von Hardwarekomponenten, die zum Betrieb der Motoreinheit ausgebildet sind.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird mittels des Soll-Steuerungsmusters zumindest ein Motorsteuerungsmuster, insbesondere ein Steuersignal-/Steuerimpulsmuster, für eine Betriebsspannung und/oder einen Stromfluss und/oder eine Drehzahl und/oder eine Drehgeschwindigkeit und/oder einen Drehwinkel zur Ansteuerung des Rotors vorgegeben. Dabei können Bereichswerte, wie Maximalwerte und/oder Minimalwerte, für das Motorsteuerungsmuster und damit die jeweilige Anforderung zum Betrieb der Motoreinheit vorgegeben werden. Dabei werden verschiedene Parameter der Motoreinheit, wie maximal zulässige Drehgeschwindigkeit und/oder Betriebsspannung berücksichtigt. Beispielsweise hat eine optimierte Ansteuerung des Rotors Auswirkung auf einen Wirkungsgrad der Motoreinheit, Betriebskosten, etwaige Laufgeräusche, Lebensdauer und Energieverbrauch. Beispielsweise wird der Stator, wie beispielsweise dessen Statorwicklung, insbesondere Spulen, mit einem maximal zulässigen Strom betrieben oder mit einer Betriebsspannung beaufschlagt. Auch kann die Drehgeschwindigkeit des Rotors bei der Ermittlung der anzulegenden Betriebsspannung berücksichtigt werden. Insbesondere wird mittels des Steuerungsmusters ein geeigneter Stromfluss für den Stator in Abhängigkeit der als Referenzposition ermittelten Soll-Rotorposition eingestellt.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Motoreinheit zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Insbesondere ist die Motoreinheit Teil eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Motoreinheit umfasst zumindest einen Stator und einen Rotor sowie einen Rotorpositionssensor zur Erfassung einer Rotorposition und eine Motorsteuerung zur Drehbewegung des Rotors, wobei die Motorsteuerung die Motoreinheit durch Anlegen eines Steuerungsmusters ansteuert und betreibt und ein Steuerungsmodul vorgesehen ist, das der Motorsteuerung vorgeschaltet ist oder Teil der Motorsteuerung ist, und die Motorsteuerung und das Steuerungsmodul derart eingerichtet sind, vor oder nach einem Betrieb oder während eines Betriebs der Motoreinheit die Motorsteuerung zu prüfen und gegebenenfalls zu aktivieren oder zu deaktivieren.
-
Gemäß einer Weiterbildung kann die Motoreinheit das Steuerungsmodul insbesondere als eine Diagnoseeinheit zur Ermittlung eines zumindest den Rotor betreffenden Betriebszustands umfassen. Die Diagnoseeinheit ist beispielsweise vorgesehen, um bei einer Ansteuerung des Rotors den Rotorpositionsverlauf zu überwachen.
-
Gemäß einer Weiterbildung ist die Motoreinheit zur Ausführung eines sogenannten In-The-Loop-Checks ausgebildet.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
- 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs mit einer Motoreinheit, umfassend zumindest einen Rotor und einen Stator sowie eine Motorsteuerung und ein Steuerungsmodul,
- 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Motoreinheit mit einem Rotor in verschiedenen möglichen Rotorpositionen,
- 3 schematisch ein Blockschaltbild für ein Verfahren zur Steuerung einer Motoreinheit.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 1 mit einer Motoreinheit 2.
-
Die Motoreinheit 2 ist zum Betrieb des Fahrzeugs 1 oder zumindest zum Betrieb einzelner Fahrzeugkomponenten ausgebildet. Beispielsweise ist die Motoreinheit 2 eine Elektromotoreneinheit. Beispielsweise ist die Motoreinheit 2 eine Aktuatoreinheit oder ein elektrischer Motor, insbesondere ein Gleichstrommotor.
-
Die Motoreinheit 2 umfasst einen Stator 3 und einen mit dem Stator 3 gekoppelten Rotor 4. Insbesondere sind der Stator 3 und der Rotor 4 magnetisch miteinander gekoppelt, wobei der Rotor 4 durch Bestromung des Stators 3 steuerbar ist. Insbesondere wird bei einer Beaufschlagung des Stators 3 mit elektrischer Energie ein Magnetfeld erzeugt, wodurch der Rotor 4 aufgrund von gegenseitigen magnetischen Anziehungs- und Abstoßungskräften in Bewegung versetzbar ist.
-
Die Motoreinheit 2 umfasst des Weiteren einen Rotorpositionssensor 5, der eine Rotorposition RP, wie zum Beispiel eine Start-Rotorposition Start-RP und/oder eine Ist-Rotorposition Ist-RP, erfasst.
-
Darüber hinaus umfasst die Motoreinheit 2 eine Motorsteuerung 6 und ein Steuerungsmodul 7, das der Motorsteuerung 6 vorgeschaltet oder adaptiv zugeschaltet ist oder in die Motorsteuerung 6 implementiert ist.
-
Die Motorsteuerung 6 und das insbesondere adaptive Steuerungsmodul 7 sind eingerichtet, das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Steuerung der Motoreinheit 2 auszuführen.
-
Dabei wird zunächst zumindest ein sicherheitsunkritischer Positionstoleranzbereich SB vorgegeben oder ermittelt. In Abhängigkeit von dem ermittelten bzw. vorgegebenen Positionstoleranzbereich SB wird zumindest ein Positionsversatzes ΔRP für den Rotor 4 bestimmt oder vorgegeben.
-
Anhand der Start-Rotorposition Start-RP und des Positionsversatzes ΔRP wird dann mittels des adaptiven Steuerungsmoduls 7 für den Rotor 4 eine Soll-Rotorposition Soll-RP ermittelt, anhand der ein Soll-Steuerungsmuster Soll-SM bestimmt wird, das der Motorsteuerung 6 zugeführt wird. Mittels der Motorsteuerung 6 wird anhand der Soll-Rotorposition Soll-RP und des Soll-Steuerungsmusters Soll-SM ein Motorsteuerungsmuster SI-SM für die Motoreinheit 2 erzeugt und an die Motoreinheit 2 zur Drehung des Rotors 4 in die vorgegebene Soll-Rotorposition Soll-RP angelegt.
-
In einem nächsten Schritt werden dann ein die Motoreinheit 2 steuerndes Ist-Steuerungsmuster Ist-SM und eine aus der Drehung des Rotors 4 mittels des Ist-Steuerungsmusters Ist-SM resultierende Ist-Rotorposition Ist-RP des Rotors 4 erfasst und an das adaptive Steuerungsmodul 7 zu deren Verifizierung zurückgekoppelt.
-
2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Rotors 4 und des Stators 3, die magnetisch miteinander gekoppelt sind.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Motoreinheit 2 beispielsweise ein Gleichstrommotor. Zum Beispiel ist die Motoreinheit 2 ein bürstenloser Gleichstrommotor. Insbesondere ist die Motoreinheit 2 dreiphasig ausgeführt.
-
Der Stator 3 umfasst eine Spulenanordnung mit drei elektrisch und um jeweils 120° versetzten Spulen 3.1. Im Inneren des Stators 3 ist der drehbare Rotor 4 angeordnet. Beispielsweise umfasst der Rotor 4 ein Permanentmagnet 4.1, der in Abhängigkeit einer Ansteuerung der jeweiligen Spulen 3.1 um die eigene Rotationsachse X rotiert.
-
Des Weiteren umfasst die Motoreinheit 2 ein oder mehrere Rotorpositionssensoren 5 zur Erfassung einer der Rotorpositionen RP, wie einer Start-Rotorposition Start-RP des Rotors 4 in einer Ruhe- oder Startstellung des Rotors 4 oder einer Ist-Rotorposition Ist-RP im Betrieb des Rotors 4.
-
Darüber hinaus ist in 2 im Vergleich mit der Start-Rotorposition Start-RP und der Ist-Rotorposition Ist-RP die Soll-Rotorposition Soll-RP dargestellt, welche anhand der Start-Rotorposition Start-RP und des Positionsversatzes ΔRP ermittelt wird und welche innerhalb des vorgegebenen oder ermittelten sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches SB liegt.
-
3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild für ein Verfahren zum Betreiben, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung, der Motoreinheit 2 und 4 zeigt einen zeitlichen Ablauf T des Verfahrens zum Betreiben, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung, der Motoreinheit 2.
-
Das Verfahren zum Betreiben, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung, der Motoreinheit 2 wird nachfolgend näher beschrieben.
-
Die Motoreinheit 2 umfasst die Motorsteuerung 6 zum Betreiben, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung, der Motoreinheit 2. Insbesondere ist die Motorsteuerung 6 vorgesehen, um den Rotor 4 über den Stator 3 anzusteuern. Insbesondere umfasst die Motorsteuerung 6 eine Anzahl von herkömmlichen Hardwarekomponenten, wie zum Beispiel einen Pulsgenerator und eine Treiberstufe, wie einen Halbleiter, insbesondere eine Transistorstufe, welche ausgebildet sind, den Stator 3 und den Rotor 4 zu steuern. Insbesondere werden die Spulen 3.1 des Stators 3 zur Bewegung des Rotors 4 betrieben, beispielsweise mittels eines Stromsignals erregt.
-
Darüber hinaus umfasst die Motoreinheit 2 das Steuerungsmodul 7, das adaptiv der Motorsteuerung 6 vorgeschaltet sein kann, wie dargestellt. Das heißt, das Steuerungsmodul 7 ist zwischen der Motoreinheit 2 und der Motorsteuerung 6 signaltechnisch geschaltet. Alternativ kann das Steuerungsmodul 7 als Softwaremodul oder als elektronische Schaltung in die Motorsteuerung 6 implementiert sein (nicht näher dargestellt).
-
Das Steuerungsmodul 7 ist als eine Diagnose- und/oder Überwachungseinheit zur Diagnose bzw. Überwachung der Motorsteuerung 6 ausgebildet und entsprechend eingerichtet.
-
Das Steuerungsmodul 7 umfasst beispielsweise eine Signalverarbeitung 7.1 für eine Sollwertvorgabe für die Motorsteuerung 6 und einen Verifikator 7.2 zur Verifikation des momentanen Zustands der Motoreinheit 2, ob diese in einem sicheren oder unsicheren Betriebszustand ist.
-
Die Signalverarbeitung 7.1 ist eingangsseitig mit dem zumindest einen Rotorpositionssensor 5 und einer Speichereinheit 8 und/oder einer Eingabeeinheit 9 und ausgangsseitig mit der Motorsteuerung 6 und dem Verifikator 7.2 gekoppelt.
-
Zum sicheren Betrieb der Motoreinheit 2 wird vor Inbetriebnahme oder eines Starts der Motoreinheit 2 die Start-Rotorposition Start-RP des Rotors 4 erfasst. Hierzu misst der Rotorpositionssensor 5, beispielsweise ein Hall-Sensor, in einem ersten Schritt S1 die Start-Rotorposition Start-RP und führt diese der Signalverarbeitung 7.1 zu. In der Speichereinheit 8 ist beispielsweise der sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich SB hinterlegt, der der Signalverarbeitung 7.1 über die Kopplung zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich SB auch über die Eingabeeinheit 9 vorgegeben und der Signalverarbeitung 7.1 zugeführt werden.
-
In einem zweiten Schritt S2 wird in Abhängigkeit von dem sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereich SB für die Rotorposition RP des Rotors 4 mittels der Signalverarbeitung 7.1 der mögliche Positionsversatz ΔRP ermittelt. Darüber hinaus wird anhand des ermittelten Positionsversatzes ΔRP und der erfassten Start-Rotorposition Start-RP mittels der Signalverarbeitung 7.1 die Soll-Rotorposition Soll-RP ermittelt und dem Verifikator 7.2 und der Motorsteuerung 6 zugeführt. Dazu ist die Signalverarbeitung 7.1 ausgangsseitig mit der Motorsteuerung 6 und dem Verifikator 7.2 gekoppelt.
-
Anhand der Soll-Rotorposition Soll-RP wird mittels der Signalverarbeitung 7.1 darüber hinaus in dem zweiten Schritt S2 ein Soll-Steuerungsmuster Soll-SM ermittelt, anhand dessen ein Motorsteuerungsmusters SI-SM mittels der Motorsteuerung 6 erzeugt und an die Motoreinheit 2 zur Drehung des Rotors 4 in die vorgegebene Soll-Rotorposition Soll-RP angelegt wird.
-
Mittels des Motorsteuerungsmusters SI-SM wird der Rotor 4 aktiv in die vorgegebene Soll-Rotorposition Soll-RP angesteuert, wobei zumindest eine Bewegungsrichtung des Rotors 4 und eine Einhaltung des Positionstoleranzbereichs SB überwacht werden. Das Motorsteuerungsmuster SI-SM umfasst je Phase der Motoreinheit 2 ein zugehöriges Ansteuerungsmuster für die betreffenden Magnetfelder und zur Ansteuerung der betreffenden Spulen 3.1.
-
Zur Diagnose und Überwachung der Motorsteuerung 6 werden die Soll-Rotorposition Soll-RP und das Soll-Steuerungsmuster Soll-SM darüber hinaus dem Verifikator 7.2 zugeführt.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bewegungsrichtung des Rotors 4, insbesondere Rotationsrichtung R durch einen Pfeil in 2 und 3 dargestellt.
-
In einem dritten Schritt S3 wird an einer Schnittstelle SS zwischen der Motorsteuerung 6 und der Motoreinheit 2 ein die Motoreinheit 2 steuerndes Ist-Steuerungsmuster Ist-SM erfasst. Darüber hinaus wird die aus der Drehung des Rotors 4 infolge des steuernden Ist-Steuerungsmusters Ist-SM resultierende Ist-Rotorposition Ist-RP mittels des Rotorpositionssensors 5 erfasst.
-
Zur Verifizierung des momentanen Zustands der Motorsteuerung 6 und/oder der Motoreinheit 2 werden die erfasste Ist-Rotorposition Ist-RP und das Ist-Steuerungsmuster Ist-SM im dritten Schritt S3 rückgekoppelt, indem diese im dritten Schritt S3 beispielsweise dem Verifikator 7.2 oder einem entsprechenden Modul der Motorsteuerung 6 zugeführt werden.
-
Insbesondere wird bei einer Ansteuerung des Rotors 4 mittels des Soll-Steuerungsmusters Soll-SM ein Rotorpositionsverlauf überwacht, wobei im Fall einer ermittelten bevorstehenden unzulässigen Überschreitung des Positionstoleranzbereichs SB die Ansteuerung des Rotors 4 unterbrochen wird. So kann beispielsweise bei Inbetriebnahme der Motoreinheit 2 ein Anlauf der Motoreinheit 2 überwacht werden. Darüber hinaus kann eine Rotorbewegung auch während des Betriebes der Motoreinheit 2 fortlaufend auf Einhaltung des Positionstoleranzbereichs SB überwacht werden.
-
In einem vierten Schritt S4 wird beispielsweise anhand des rückgekoppelten Ist-Steuerungsmusters Ist-SM und/oder der rückgekoppelten Ist-Rotorposition Ist-RP ein Sicherheitssignal Safe, Not-safe erzeugt und/oder ausgegeben und/oder übertragen.
-
Dazu wird beispielsweise in einer ersten Verifizierungsstufe mittels des Verifikators 7.2 das erfasste und rückgekoppelte Ist-Steuerungsmuster Ist-SM mit dem Soll-Steuerungsmuster Soll-SM verglichen, wobei, wenn das Ist-Steuerungsmuster Ist-SM innerhalb eines vorgegebenen Steuerungstoleranzbereiches SM-TB liegt, als Sicherheitssignal Safe ein erstes Verifizierungssignal VS1 erzeugt wird, anderenfalls die Erzeugung des ersten Verifizierungssignals VS1 unterbleibt oder ein Fehlersignal Not-safe erzeugt wird.
-
Das erste Verifizierungssignal VS1 ist beispielsweise ein Aktivierungssignal, welches die Ansteuerung des Rotors 4 aktiviert. Ein Unterbleiben der Erzeugung des ersten Verifizierungssignals VS1 oder des Fehlersignals Not-safe deaktiviert den Rotor 4 oder stellt sicher, dass der Rotor 4 deaktiviert bleibt.
-
Der Steuerungstoleranzbereich SM-TB ist beispielsweise ein Schalt-/Hardware-/Betriebs-Toleranzbereich für das Motorsteuerungsmuster SI-SM oder das Steuerungsprofil und beschreibt, mit welcher Toleranz (zum Beispiel von +/-1% bis +/-3%) die Steuersignale/-impulse mittels eines herkömmlichen Pulsgenerators erzeugt werden dürfen. Der Steuerungstoleranz-bereich SM-TB ist somit ein sicherheitsunkritischer Steuerungsbereich, welcher die erzeugten Steuersignale oder Steuerimpulse nach oben oder unten (mit einer maximalen unteren und/oder maximalen oberen Abweichung) begrenzt.
-
Alternativ oder zusätzlich kann der Verifikator 7.2 eingerichtet sein, im vierten Schritt S4 und insbesondere in der ersten Verifizierungsstufe das erfasste und rückgekoppelte Ist-Steuerungsmuster Ist-SM mit dem Soll-Steuerungsmuster Soll-SM zu vergleichen, wobei, wenn das Ist-Steuerungsmuster Ist-SM innerhalb des Steuerungstoleranz-bereiches SM-TB liegt, die Motorsteuerung 6 aktiviert wird oder bleibt, anderenfalls die Motorsteuerung 6 deaktiviert (beispielsweise unterbrochen) wird.
-
Wie oben bereits im allgemeinen Teil beschrieben, kann der Steuerungstoleranzbereich SM-TB anhand von mindestens einem oder mehreren oberen Steuerungsgrenzwerten und/oder mindestens einem oder mehreren unteren Steuerungsgrenz-werten für das Soll-Steuerungsmuster Soll-SM bestimmt werden.
-
Im vierten Schritt S4 wird darüber hinaus mittels des Verifikators 7.2 eine zweite Verifizierungsstufe ausgeführt, in welcher die erfasste und rückgekoppelte Ist-Rotorposition Ist-RP mit der Soll-Rotorposition Soll-RP verglichen wird, wobei, wenn die erfasste Ist-Rotorposition Ist-RP gleich der vorgegebenen Soll-Rotorposition Soll-RP ist und innerhalb des vorgegebenen sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereiches SB liegt, als Sicherheitssignal Safe ein zweites Verifizierungssignal VS2 erzeugt wird, anderenfalls die Erzeugung des zweiten Verifizierungssignals VS2 unterbleibt oder ein Fehlersignal Not-safe erzeugt wird.
-
Alternativ oder zusätzlich kann der Verifikator 7.2 eingerichtet sein, im vierten Schritt S4 und insbesondere in einer zweiten Verifizierungsstufe die erfasste Ist-Rotorposition Ist-RP mit der Soll-Rotorposition Soll-RP zu vergleichen, wobei, wenn die erfasste Ist-Rotorposition Ist-RP gleich der vorgegebenen Soll-Rotorposition Soll-RP ist und innerhalb des vorgegebenen Positionstoleranzbereiches SB liegt, die Motorsteuerung 6 aktiviert wird oder bleibt, anderenfalls die Motorsteuerung 6 deaktiviert (beispielsweise unterbrochen) wird oder ein Fehlersignal Not-safe erzeugt wird.
-
Der vorgegebene Positionstoleranzbereich SB für die stets sichere Bewegung des Rotors 4 kann beispielsweise anhand von mindestens einem oder mehreren oberen Positions-Grenz-wert/en und/oder mindestens einem oder mehreren unteren Positions-Grenzwert/en bestimmt und/oder vorgegeben werden. Sowohl bei der Bestimmung des vorgegebenen Positionstoleranzbereiches SB als auch des Steuerungstoleranzbereiches SM-TB können Messtoleranzen des Rotorpositionssensors 5, Fertigungstoleranzen der Motoreinheit 2 und/oder Positionstoleranzen des Rotors 4 mittels mindestens eines Toleranzfaktors berücksichtigt werden.
-
Der Positionstoleranzbereich SB definiert beispielsweise einen sicherheitsunkritischen Bewegungsbereich des Rotors 4, wobei innerhalb des Positionstoleranzbereichs SB der Rotor 4 bewegt werden kann, ohne kritische Situationen zu verursachen, die beispielsweise Sicherheitsanforderungen nach Norm ISO 26262 betreffen. Insbesondere stellt der Positionstoleranzbereich SB ein Bewegungstoleranzbereich dar, in welchem der Rotor 4 bei Inbetriebnahme, bei einem Start und/oder während des Betriebs bewegt werden kann. Der Positionstoleranzbereich SB ist beispielsweise als ein Winkelbereich definiert.
-
Für die momentane Bewegung, insbesondere Verstellung und Rotation, des Rotors 4 gilt dasselbe. Das heißt, dass erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, dass eine momentane Verstellung des Rotors 4 nur innerhalb des Positionstoleranzbereichs SB ausgeführt werden darf. Hierzu sieht das Verfahren vor, dass die Ansteuerung des Rotors 4 bei Ermittlung einer bevorstehenden unzulässigen Überschreitung des Positionstoleranzbereichs SB gestoppt wird.
-
Wird hingegen mittels des Verifikators 7.2 ermittelt, dass die momentane Ist-Rotorposition Ist-RP innerhalb des Positionstoleranzbereiches SB liegt, auch gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Sensor-, Fertigungs- und/oder Steuerungstoleranzen, gilt die gemäß dem Soll-Steuerungsmuster Soll-SM durchgeführte Ansteuerung des Rotors 4 als sicher verifiziert. Die Motoreinheit 2 darf als sicherheitsrelevantes System weiter betrieben werden.
-
Darüber hinaus sieht das Verfahren vor, dass die Bewegungsrichtung des Rotors 4 kontinuierlich bestimmt wird. Insbesondere wird eine Rotorposition RP, insbesondere die Ist-Rotorposition Ist-RP, kontinuierlich erfasst, so dass die Bewegungsrichtung bestimmt werden kann. Aus dem Delta zweier Ist-Positionen Ist-RP kann die jeweilige Bewegungsrichtung, insbesondere Drehrichtung, des Rotors 4 ermittelt werden.
-
Zum Beispiel beträgt die Winkelstellung φ des Rotors 4 in der Start-Rotorposition Start-RP gleich 250°.
-
Darüber hinaus wird der sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich SB für den Rotor 4 bestimmt. Beispielsweise wird der sicherheitsunkritische Positionstoleranzbereich SB in Winkelbereichswerten von beispielsweise 220° bis 280° vorgegeben.
-
Anhand des sicherheitsunkritischen Positionstoleranzbereichs SB und der erfassten Start-Rotorposition Start-RP wird ein möglicher Positionsversatz ΔRP bestimmt, beispielsweise von + 20°.
-
Aus der Start-Rotorposition
Start-RP und dem ermittelten Positionsversatz
ΔRP wird die Soll-Rotorposition
Soll-RP ermittelt, die der Rotor
4 sicher einnehmen kann und die im Beispiel 270° beträgt gemäß:
-
Wird aufgrund der Rückkopplung der momentanen Ist-Rotorposition Ist-RP eine Rotorposition RP außerhalb des Positionstoleranzbereiches SB ermittelt, so wird die Motorsteuerung 6 deaktiviert. Liegt hingegen die momentane Ist-Rotorposition Ist-RP innerhalb des Positionstoleranzbereiches SB, so wird die Motorsteuerung 6 aktiviert oder bleibt aktiviert und der Rotor 4 kann verstellt werden.
-
Die Motorsteuerung 6 umfasst in nicht näher dargestellter Art und Weise eine herkömmliche Pulsweitenmodulationseinheit. Zum Beispiel ist die Pulsweitenmodulationseinheit zur Steuerung der Hardwarekomponenten der Motorsteuerung 6 ausgebildet. Zum Beispiel wird das Motorsteuerungsmuster SI-SM über die Pulsweitenmodulationseinheit an die Hardwarekomponente der Motorsteuerung 6 übermittelt. Die Hardware führt anhand des vorgegebenen Motorsteuerungsmusters SI-SM die Ansteuerung der Motoreinheit 2 durch.
-
Weiterhin umfasst die Motoreinheit 2 einen herkömmlichen Motorregler, insbesondere einen PI-Regler, auch als proportional-integral controller, bekannt. Der PI-Regler kann Teil der Motorsteuerung 6 sein oder auch der Signalverarbeitung 7.1 sein und umfasst als ausgegebene Regelgröße die Ist-Drehzahl des Rotors 4 und als Führungsgröße die Soll-Drehzahl. Das vorliegende Verfahren ist adaptiv dem Motorregler und der Motorsteuerung 6 vorgeschaltet und deaktiviert den Motorregler und die Motorsteuerung 6, wenn ein unsicherer Zustand der Motorsteuerung 6 über die Rückkopplung des Ist-Steuerungsmusters Ist-SM und/oder der Motoreinheit 2 über die Rückkopplung des Ist-Rotorposition Ist-RP ermittelt wird.
-
Eine Weiterbildung sieht vor, dass über die Rückkopplung des Ist-Steuerungsmusters Ist-SM und/oder der Ist-Rotorposition Ist-RP eine korrekte Bewegungsausführung bei Inbetriebnahme oder während des Betriebs oder nach einem Betrieb des Rotors 4 überprüft wird, wobei nach Ansteuerung des Rotors 4 in Abhängigkeit des Soll-Steuerungsmusters Soll-SM die daraus resultierende momentane Ist-Rotorposition Ist-RP des Rotors 4 erfasst wird und diese mit der ermittelten Soll-Rotorposition Soll-RP verglichen wird. D. h., dass über die Rückkopplung und insbesondere Rückmessung der Ist-Rotorposition Ist-RP, die der Rotorpositionssensor 5 nach Anlegen des Motorsteuerungsmusters SI-SM erfasst, die korrekte Bewegungsausführung der Motoreinheit 2, beispielsweise in Abhängigkeit einer korrekten Ansteuerung, insbesondere Bestromung der Spulen 3.1, überprüft werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Motoreinheit
- 3
- Stator
- 3.1
- Spule
- 4
- Rotor
- 4.1
- Permanentmagnet
- 5
- Rotorpositionssensor
- 6
- Motorsteuerung
- 7
- Steuerungsmodul
- 7.1
- Signalverarbeitung
- 7.2
- Verifikator
- 8
- Speichereinheit
- 9
- Eingabeeinheit
- ΔRP
- Positionsversatz
- Ist-SM
- Ist-Steuerungsmuster
- Ist-RP
- Ist-Rotorposition
- Not-Safe
- Fehlersignal
- R
- Rotationsrichtung
- RP
- Rotorposition
- Safe
- Sicherheitssignal
- SB
- [sicherheitsunkritischer] Positionstoleranzbereich
- SI-SM
- [angelegtes] Motorsteuerungsmuster
- SM-TB
- Steuerungstoleranzbereich
- Soll-SM
- Soll-Steuerungsmuster
- Soll-RP
- Soll-Rotorposition
- Start-RP
- Start-Rotorposition
- SS
- Schnittstelle
- S1 bis S4
- Schritte
- T
- zeitlicher Ablauf
- VS1
- erstes Verifizierungssignal
- VS2
- zweites Verifizierungssignal
