[go: up one dir, main page]

DE102018203739A1 - Method for detecting an error state of an electrical machine - Google Patents

Method for detecting an error state of an electrical machine Download PDF

Info

Publication number
DE102018203739A1
DE102018203739A1 DE102018203739.6A DE102018203739A DE102018203739A1 DE 102018203739 A1 DE102018203739 A1 DE 102018203739A1 DE 102018203739 A DE102018203739 A DE 102018203739A DE 102018203739 A1 DE102018203739 A1 DE 102018203739A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
phase
detected
phi
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018203739.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Motaganahallli Srinivasa Murthy Arunkumar
Julian Roesner
Marek Kowalczyk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
SEG Automotive Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, SEG Automotive Germany GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018203739.6A priority Critical patent/DE102018203739A1/en
Priority to PCT/EP2019/052040 priority patent/WO2019174804A1/en
Publication of DE102018203739A1 publication Critical patent/DE102018203739A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22Multiple windings; Windings for more than three phases
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/01Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlerzustands einer elektrischen Maschine (100) mit einem Rotor (120), einem Stator (110) und einer mit dem Stator (110) verbundenen Inverterschaltung (130), wobei eine erste Stromstärke eines ersten Phasenstroms, eine zweite Stromstärke eines zweiten Phasenstroms und eine dritte Stromstärke eines dritten Phasenstroms erfasst werden, wobei für den ersten Phasenstrom eine theoretische erste Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten dritten Stromstärke bestimmt wird, wobei aus der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke ein Evaluationswert bestimmt wird und wobei in Abhängigkeit von diesem Evaluationswert bewertet wird, ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine (100) vorliegt oder nicht.The invention relates to a method for detecting an error state of an electrical machine (100) having a rotor (120), a stator (110) and an inverter circuit (130) connected to the stator (110), wherein a first current intensity of a first phase current, a second current of a second phase current and a third current of a third phase current are detected, wherein for the first phase current, a theoretical first current from the detected second current and from the detected third current is determined, wherein from the detected first current and the theoretical first current Evaluation value is determined and it is evaluated depending on this evaluation value, whether or not an error state of the electric machine (100) is present.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlerzustands einer elektrischen Maschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for detecting an error state of an electrical machine as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen können in Kraftfahrzeugen als sog. Startergeneratoren eingesetzt werden, um einerseits in einem Motorbetrieb die Brennkraftmaschine zu starten und um andererseits in einem Generatorbetrieb Strom für das Bordnetz und zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie zu erzeugen. Derartige elektrische Maschinen können über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine bzw. der Kurbelwelle verbunden sein (sog. riemengetriebene Startergeneratoren, RSG).Electric machines can be used in motor vehicles as so-called starter generators in order to start the engine on the one hand in an engine operation and on the other hand to generate electricity for the vehicle electrical system and for charging the motor vehicle battery in a generator operation. Such electrical machines can be connected via a belt to the internal combustion engine or the crankshaft (so-called belt-driven starter generators, RSG).

Mittels einer derartigen elektrischen Maschine kann beispielsweise ein Boost-Rekuperations-System (BRS) realisiert werden. Im Generatorbetrieb nimmt die elektrische Maschine dabei ein Antriebsmoment auf und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Im Motorbetrieb wandelt die elektrische Maschine elektrische Energie wieder in mechanische Energie um und erzeugt ein Antriebsmoment.By means of such an electric machine, for example, a boost recuperation system (BRS) can be realized. In generator mode, the electric machine absorbs a drive torque and converts mechanical energy into electrical energy. During engine operation, the electric machine converts electrical energy back into mechanical energy and generates a drive torque.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlerzustands einer elektrischen Maschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for detecting an error state of an electrical machine as well as a computing unit and a computer program for carrying it out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die elektrische Maschine weist einen Rotor, einen Stator und eine mit dem Stator verbundene Inverterschaltung auf. Der Rotor kann insbesondere eine Erregerwicklung (fremderregte elektrische Maschine) oder auch Permanentmagnete (permanenterregte elektrische Maschine) aufweisen. Der Stator ist insbesondere ein n-phasiger Stator mit n Ständerphasen, insbesondere mit n≥3. Insbesondere weist der Stator drei oder fünf Ständerphasen auf. Die Erfindung eignet sich jedoch insbesondere auch für eine beliebige Anzahl an Statorphasen. Mittels der Inverterschaltung kann zweckmäßigerweise eine an dem Stator anliegenden n-phasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung gleichgerichtet werden und umgekehrt kann eine an der Inverterschaltung anliegende Gleichspannung in eine n-phasige Wechselspannung an dem Stator wechselgerichtet werden. Die Inverterschaltung ist insbesondere auch mit dem Rotor elektrisch verbunden, z.B. über ein Kohle-Schleifring-System.The electric machine has a rotor, a stator and an inverter circuit connected to the stator. The rotor may in particular have an excitation winding (externally excited electrical machine) or permanent magnets (permanently excited electrical machine). The stator is in particular an n-phase stator with n stator phases, in particular with n≥3. In particular, the stator has three or five stator phases. However, the invention is particularly suitable for any number of stator phases. By means of the inverter circuit, it is expedient to rectify an n-phase AC voltage applied to the stator to a DC voltage, and vice versa, a DC voltage applied to the inverter circuit can be reversed to an n-phase AC voltage on the stator. In particular, the inverter circuit is also electrically connected to the rotor, e.g. via a carbon slip ring system.

Im Rahmen des Verfahrens werden nun eine erste Stromstärke eines ersten Phasenstroms, eine zweite Stromstärke eines zweiten Phasenstroms und eine dritte Stromstärke eines dritten Phasenstroms erfasst. Als ein Phasenstrom sei insbesondere ein Strom in einen bzw. aus einem Phasenanschluss des Stators zu verstehen. Diese drei Stromstärken werden dabei insbesondere gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfasst. Insbesondere wird ein zeitlicher Verlauf der jeweiligen Stromstärken erfasst.As part of the method, a first current intensity of a first phase current, a second current intensity of a second phase current and a third current strength of a third phase current are now detected. In particular, a current into or out of a phase connection of the stator should be understood as a phase current. These three current strengths are detected in particular simultaneously or at least substantially simultaneously. In particular, a temporal course of the respective current intensities is detected.

Für den ersten Phasenstrom wird dann eine theoretische erste Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten dritten Stromstärke bestimmt. Insbesondere wird diese theoretische erste Stromstärke gemäß theoretischer Grundlagen bzw. einem theoretischen mathematischen Modell der elektrischen Maschine analytisch bestimmt. Insbesondere wird ein theoretischer zeitlicher Verlauf der ersten Stromstärke aus den erfassten zeitlichen Verläufen der zweiten und dritten Stromstärke bestimmt. Aus der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke wird ein Evaluationswert bestimmt. In Abhängigkeit von diesem Evaluationswert wird bewertet, ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt oder nicht.For the first phase current then a theoretical first current from the detected second current and from the detected third current is determined. In particular, this theoretical first current intensity is determined analytically in accordance with theoretical principles or a theoretical mathematical model of the electrical machine. In particular, a theoretical time profile of the first current intensity is determined from the detected time profiles of the second and third current intensity. An evaluation value is determined from the detected first current value and the theoretical first current value. Depending on this evaluation value, it is judged whether or not there is an error state of the electric machine.

Bei einer fehlerfreien elektrischen Maschine, bei welcher kein Fehlerzustand vorliegt, sind die Phasenströme der einzelnen Phasen insbesondere zueinander symmetrisch oder zumindest im Wesentlichen symmetrisch. Als symmetrisch sei in diesem Zusammenhang insbesondere zu verstehen, dass die zeitlichen Verläufe der Stromstärken der Phasenströme dieselbe oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Amplitude besitzen und zueinander um einen Phasenwinkel phasenverschoben sind. Beispielsweise sind bei einer dreiphasigen elektrischen Maschine die zeitlichen Verläufe der drei Phasenströme zueinander um einen Phasenwinkel von 120° phasenverschoben und bei einer fünfphasigen elektrischen Maschine sind die zeitlichen Verläufe der fünf Phasenströme zueinander um einen Phasenwinkel von 72° phasenverschoben.In the case of a fault-free electric machine in which there is no fault state, the phase currents of the individual phases are in particular symmetrical to each other or at least substantially symmetrical. In this context, symmetrical is to be understood in particular as meaning that the time profiles of the current strengths of the phase currents have the same or at least substantially the same amplitude and are phase-shifted relative to one another by a phase angle. For example, in a three-phase electric machine, the time courses of the three phase currents are phase-shifted by a phase angle of 120 ° and in a five-phase electric machine, the time profiles of the five phase currents are phase-shifted by a phase angle of 72 °.

Bei einer fehlerbehafteten elektrischen Maschine, bei welcher also ein Fehlerzustand vorliegt, ist diese Symmetrie der Phasenströme nicht mehr gegeben. Insbesondere unterscheiden sich bei einem Fehlerzustand die Amplituden der zeitlichen Verläufe der Stromstärken der Phasenströme und auch eine reguläre Phasenverschiebung um den jeweiligen Phasenwinkel ist insbesondere nicht mehr gegeben. In the case of a faulty electrical machine, in which there is thus an error state, this symmetry of the phase currents is no longer present. In particular, in the case of an error state, the amplitudes of the time profiles of the current strengths of the phase currents differ, and a regular phase shift about the respective phase angle is no longer given in particular.

Diesen Umstand macht sich die Erfindung zu Nutze, um einen Fehlerzustand der elektrischen Maschine zu erkennen. Aufgrund der Symmetrie der Phasenströme sollten bei einer fehlerfreien elektrischen Maschine die erfasste erste Stromstärke und die theoretische erste Stromstärke bzw. deren zeitliche Verläufe übereinstimmen oder zumindest im Wesentlichen übereinstimmen.This circumstance makes use of the invention to detect a fault condition of the electric machine. Due to the symmetry of the phase currents, the detected first current intensity and the theoretical first current intensity or their time profiles should coincide or at least substantially coincide in a fault-free electric machine.

Der Evaluationswert wird insbesondere durch einen Vergleich der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke bestimmt und hängt insbesondere von einem Unterschied zwischen der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke ab. Ein zu großer Unterschied zwischen der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke deutet insbesondere auf eine nicht gegebene Symmetrie der Phasenströme und somit auf einen Fehlerzustand der elektrischen Maschine hin.The evaluation value is determined in particular by a comparison of the detected first current intensity and the theoretical first current intensity and in particular depends on a difference between the detected first current intensity and the theoretical first current intensity. Too great a difference between the detected first current intensity and the theoretical first current strength in particular indicates a non-given symmetry of the phase currents and thus an error state of the electric machine.

Die Erfindung stellt somit eine Möglichkeit bereit, um auf einfache, kostengünstige und aufwandsarme Weise einen Fehler der elektrischen Maschine zu erkennen. Insbesondere werden die Stromstärken der Phasenströme für den Betrieb der elektrischen Maschine ohnehin erfasst bzw. liegen ohnehin vor. Somit bedarf es insbesondere keines zusätzlichen Messaufwands und keiner zusätzlichen Hardware. Insbesondere sind zum Ausführen des Verfahrens keine konstruktiven Änderungen an einer elektrischen Maschine notwendig. Zweckmäßigerweise kann eine elektrische Maschine somit auf einfache Weise nachgerüstet werden, um eine Fehlererkennung der elektrischen Maschine im Rahmen des vorliegenden Verfahrens durchzuführen. Insbesondere kann die Fehlererkennung im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Software realisiert werden und auf einfache Weise beispielsweise in ein Steuergerät einer elektrischen Maschine zu deren Nachrüstung implementiert werden.The invention thus provides a way to detect a fault of the electric machine in a simple, inexpensive and low-effort manner. In particular, the current intensities of the phase currents for the operation of the electric machine are detected anyway or are present anyway. Thus, in particular, it requires no additional measurement effort and no additional hardware. In particular, no structural changes to an electrical machine are necessary for carrying out the method. Appropriately, an electrical machine can thus be retrofitted in a simple manner to perform error detection of the electric machine in the context of the present method. In particular, the error detection in the context of the present invention can be implemented in software and implemented in a simple manner, for example, in a control unit of an electric machine for retrofitting.

Beispielsweise kann bei einer n=5-phasigen elektrischen Maschine mit Drudenfußschaltung der theoretische zeitliche Verlauf der ersten Stromstärke I1_th aus den erfassten zeitlichen Verläufen der zweiten und dritten Stromstärke I2_erfasst und I3_erfasst) gemäß folgender Formel bestimmt werden: I 1_th = ( I 2_erfasst + I 3_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) )

Figure DE102018203739A1_0001
For example, in an n = 5-phase electric machine with Drudenfußschaltung the theoretical time course of the first current I 1_th from the detected time histories of the second and third current I 2_erfasst and I 3_erfasst ) are determined according to the following formula: I 1_th = ( I 2_erfasst + I 3_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) )
Figure DE102018203739A1_0001

Der Wert 4*π/n ergibt sich dabei aus der „Entfernung“ bzw. der Geometrie der Phasen in der Drudenfußschaltung zueinander. Bei einer fünfphasigen Maschine betragen die Abstände zwischen den Phasen jeweils 360°/n = 72°. Somit ist beispielsweise der Abstand von der Phase U zu der Phase V 72°, von der Phase U zu der Phase W entsprechend 2*72°, von der Phase U zu der Phase X 3*72° und von der Phase U zu der Phase Y 4*72°.The value 4 * π / n results from the "distance" or the geometry of the phases in the Drudenfußschaltung each other. For a five-phase machine, the distances between the phases are each 360 ° / n = 72 °. Thus, for example, the distance from the phase U to the phase V 72 °, from the phase U to the phase W according to 2 * 72 °, of the phase U to the phase X 3 * 72 ° and from the phase U to the phase Y 4 * 72 °.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Evaluationswert eine Differenz zwischen der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke bestimmt. Eine betragsmäßig zu große Differenz zwischen erfasster und theoretischer erster Stromstärke deutet insbesondere auf eine nicht gegebene Symmetrie der Phasenströme und somit auf einen Fehlerzustand hin.According to an advantageous embodiment, the evaluation value determined is a difference between the detected first current intensity and the theoretical first current intensity. An excessively large difference between the detected and the theoretical first current strength in particular indicates a non-given symmetry of the phase currents and thus an error condition.

Vorteilhafterweise wird als Evaluationswert ein statistischer Wert bestimmt, vorzugsweise eine Standardabweichung zwischen erfasster erster Stromstärke und theoretischer erster Stromstärke. Eine zu große Standardabweichung bedeutet insbesondere einen zu großen Unterschied zwischen erfasster und theoretischer erster Stromstärke und deutet auf einen vorliegenden Fehlerzustand hin. Vorzugsweise kann ein Mittelwert, insbesondere das arithmetische Mittel oder der Median, zwischen erfasster erster Stromstärke und theoretischer erster Stromstärke als Evaluationswert bestimmt werden und/oder eine Abweichung, insbesondere eine absolute Abweichung und/oder eine mittlere absolute Abweichung zwischen diesem Mittelwert und der erfassten und/oder theoretischen ersten Stromstärke. Eine zu große Abweichung, insbesondere eine zu große mittlere absolute Abweichung des Mittelwerts von der erfassten oder theoretischen ersten Stromstärke deutet insbesondere auf einen vorliegenden Fehlerzustand.Advantageously, a statistical value is determined as the evaluation value, preferably a standard deviation between the detected first current intensity and the theoretical first current intensity. Too large a standard deviation means, in particular, too great a difference between the detected and the theoretical first current strength and indicates a present fault condition. Preferably, an average value, in particular the arithmetic mean or the median, between the detected first current value and the theoretical first current value can be determined as the evaluation value and / or a deviation, in particular an absolute deviation and / or an average absolute deviation between this mean value and the detected and / or or theoretical first current. Too great a deviation, in particular too great a mean absolute deviation of the mean from the detected or theoretical first current strength, in particular indicates a present fault condition.

Bevorzugt wird ein Schwellwertvergleich des Evaluationswerts durchgeführt. Erreicht oder übersteigt der Evaluationswert einen Schwellwert, wird vorzugsweise bewertet, dass ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt. Wird beispielsweise die Differenz zwischen erfasster und theoretischer erster Stromstärke als Evaluationswert bestimmt, kann dieser Schwellwert beispielsweise 5%, 4%, 3%, 2% oder 1% der erfassten ersten Stromstärke betragen.Preferably, a threshold value comparison of the evaluation value is performed. If the evaluation value reaches or exceeds a threshold value, it is preferably evaluated that an error state of the electrical machine is present. For example, is the difference between the detected and theoretical first current determined as the evaluation value, this threshold may be, for example, 5%, 4%, 3%, 2% or 1% of the detected first current.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die gewählte Nomenklatur des ersten, zweiten und dritten Phasenstroms nicht als einschränkend zu verstehen sei und keine Reihenfolge oder Relevanz der Phasenströme zum Ausdruck bringen soll. Vielmehr können die drei Phasen, deren Phasenströme im Rahmen des Verfahrens erfasst werden, zweckmäßig gewählt werden.It should be noted at this point that the chosen nomenclature of the first, second and third phase current is not to be understood as limiting and is not intended to express an order or relevance of the phase currents. Rather, the three phases, whose phase currents are detected in the context of the method, are suitably selected.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass bei einem mehr als dreiphasigen Stator, beispielsweise bei einem fünfphasigen Stator, insbesondere auch mehr als drei Phasenströme gleichzeitig bzw. im Wesentlichen gleichzeitig bestimmbar sind, insbesondere vier oder fünf Phasenströme.Furthermore, it should be pointed out that in the case of a stator with more than three phases, for example in the case of a five-phase stator, in particular more than three phase currents can be determined simultaneously or essentially simultaneously, in particular four or five phase currents.

Vorteilhafterweise werden mindestens 3 und höchstens n Stromstärken von n Phasenströmen mit n≥3 erfasst. Die erste Stromstärke des ersten Phasenstroms, die zweite Stromstärke des zweiten Phasenstroms und die dritte Stromstärke des dritten Phasenstroms werden vorzugsweise aus diesen erfassten Stromstärken der n Phasenströme ausgewählt. Insbesondere können somit für unterschiedliche zweckmäßige Kombinationen von jeweils drei Phasenströmen Stromstärken erfasst werden und für einen dieser jeweils drei Phasenströme kann eine theoretische Stromstärke aus den erfassten Stromstärken der beiden übrigen Phasenströme bestimmt werden. Somit können mehrere Paare von erfassten und theoretischen Stromstärken und demgemäß mehrere Evaluationswerte bestimmt werden. Somit können Fehlerzustände mit hoher Sicherheit und geringer Fehlerquote erkannt werden.Advantageously, at least 3 and at most n current strengths of n phase currents are detected with n≥3. The first current of the first phase current, the second current of the second phase current and the third current of the third phase current are preferably selected from these detected currents of the n phase currents. In particular, current intensities can thus be detected for different appropriate combinations of three phase currents in each case and for one of these three phase currents in each case a theoretical current intensity can be determined from the detected current strengths of the two other phase currents. Thus, multiple pairs of detected and theoretical currents and, accordingly, multiple evaluation values may be determined. Thus, fault conditions with high security and low error rate can be detected.

Vorzugsweise werden der zweite Phasenstrom und der dritte Phasenstrom in Abhängigkeit von dem ersten Phasenstrom anhand ihrer elektrischen Phasenwinkel PHI1, PHI2 und PHI3 ausgewählt. Bevorzugt werden der zweite und dritte Phasenstrom gemäß folgender Formel ausgewählt: PHI 2 = PHI 1 720 ° / n und PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n

Figure DE102018203739A1_0002
The second phase current and the third phase current are preferably selected as a function of the first phase current on the basis of their electrical phase angles PHI 1, PHI 2 and PHI 3 . Preferably, the second and third phase currents are selected according to the following formula: PHI 2 = PHI 1 - 720 ° / n and PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n
Figure DE102018203739A1_0002

Der zweite und dritte Phasenstrom werden gemäß dieser Formel insbesondere dann ausgewählt wenn mehr als drei Phasenströme erfasst werden.The second and third phase currents are selected according to this formula in particular when more than three phase currents are detected.

Alternativ werden der zweite und dritte Phasenstrom anhand ihrer elektrischen Phasenwinkel PHI2 und PHI3 vorzugsweise gemäß folgender Formel ausgewählt: PHI 2 = PHI 1 360 ° / n und PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n

Figure DE102018203739A1_0003
Alternatively, the second and third phase currents are selected on the basis of their electrical phase angles PHI 2 and PHI 3, preferably according to the following formula: PHI 2 = PHI 1 - 360 ° / n and PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0003

Insbesondere werden der zweite und dritte Phasenstrom gemäß dieser Formel ausgewählt, wenn genau drei Phasenströme erfasst werden.In particular, the second and third phase currents are selected according to this formula when exactly three phase currents are detected.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine vierte Stromstärke eines vierten Phasenstroms erfasst. Für den zweiten Phasenstrom wird vorzugsweise eine theoretische zweite Stromstärke aus der erfassten ersten Stromstärke und aus der erfassten vierten Stromstärke bestimmt. Bevorzugt wird aus der erfassten zweiten Stromstärke und der theoretischen zweiten Stromstärke ein zweiter Evaluationswert bestimmt und in Abhängigkeit von dem Evaluationswert und von dem zweiten Evaluationswert wird vorzugsweise bewertet, ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt oder nicht. Insbesondere können in diesem Fall vier verschiedene Phasenströme im regulären Betrieb der elektrischen Maschine gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfasst werden und es können insbesondere vier Lowside-Schalter der Inverterschaltung gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig geschlossen werden.According to an advantageous embodiment, a fourth current of a fourth phase current is detected. For the second phase current, a theoretical second current intensity is preferably determined from the detected first current value and from the detected fourth current value. Preferably, a second evaluation value is determined from the detected second current value and the theoretical second current value, and depending on the evaluation value and the second evaluation value, it is preferably judged whether or not there is a fault state of the electric machine. In particular, in this case, four different phase currents in the regular operation of the electric machine can be detected simultaneously or at least substantially simultaneously, and in particular four low-side switches of the inverter circuit can be closed simultaneously or at least substantially simultaneously.

Vorteilhafterweise werden eine vierte Stromstärke eines vierten Phasenstroms und eine fünfte Stromstärke eines fünften Phasenstroms erfasst. Für den vierten Phasenstrom wird eine theoretische vierte Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten fünften Stromstärke bestimmt. Aus der erfassten vierten Stromstärke und der theoretischen vierten Stromstärke wird vorzugsweise ein zweiter Evaluationswert bestimmt und in Abhängigkeit von dem Evaluationswert und von dem zweiten Evaluationswert wird vorteilhafterweise bewertet, ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt oder nicht. Eine derartige Bestimmung des ersten und zweiten Evaluationswerts eignet sich besonders, wenn im Zuge des regulären Betriebs der elektrischen Maschine fünf Phasenströme gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfasst werden können, insbesondere wenn fünf Lowside-Schalter der Inverterschaltung gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig geschlossen werden können.Advantageously, a fourth current of a fourth phase current and a fifth current of a fifth phase current are detected. For the fourth phase current, a theoretical fourth current is determined from the detected second current and from the detected fifth current. A second evaluation value is preferably determined from the detected fourth current value and the theoretical fourth current value, and depending on the evaluation value and the second evaluation value, it is advantageously judged whether or not there is a fault state of the electric machine. Such a determination of the first and second evaluation value is particularly suitable if during the regular operation of the electric machine five phase currents can be detected simultaneously or at least substantially simultaneously, in particular if five low-side switches of the inverter circuit can be closed simultaneously or at least substantially simultaneously ,

Vorteilhafterweise ist ein Fehlerzustand einer oder mehrere der folgenden Zustände: ein Kurzschluss eines oder mehrerer Schalter der Inverterschaltung nach Batterie, ein Kurzschluss eines oder mehrerer Schalter der Inverterschaltung nach Masse, ein Kurzschluss in einer Phasenwicklung des Stators, ein Kurzschluss zwischen zwei oder mehreren Phasenwicklungen des Stators, ein Kurzschluss einer Phasenwicklung des Stators nach Batterie, ein Kurzschluss einer Phasenwicklung des Stators nach Masse, ein Fehlerzustand in einer Messanordnung zum Erfassen der Stromstärken der Phasenströme. Advantageously, a fault condition is one or more of the following conditions: a short circuit of one or more switches of the inverter circuit to battery, a short circuit of one or more switches of the inverter circuit to ground, a short circuit in a phase winding of the stator, a short circuit between two or more phase windings of the stator , a short circuit of a phase winding of the stator after battery, a short circuit of a phase winding of the stator to ground, a fault condition in a measuring arrangement for detecting the currents of the phase currents.

Derartige Schalter der Inverterschaltung können beispielsweise als passive Schaltelemente, z.B. Dioden, ausgebildet sein oder auch als aktive Schaltelemente, insbesondere als Transistoren, beispielsweise als MOSFET oder IGBT. Insbesondere weist die Inverterschaltung Halbbrücken mit sog. Highside-Schaltern und sog. Lowside-Schaltern auf. Als jeweiliger Highside- bzw. Lowside-Schalter kann jeweils ein einzelnes Schaltelement verwendet werden oder auch jeweils mehrere Schaltelemente, gegebenenfalls unterschiedlicher Bauart.Such switches of the inverter circuit may be used, for example, as passive switching elements, e.g. Diodes, be formed or as active switching elements, in particular as transistors, for example as a MOSFET or IGBT. In particular, the inverter circuit has half-bridges with so-called high-side switches and so-called low-side switches. As a respective high-side or low-side switch, in each case a single switching element can be used or in each case a plurality of switching elements, optionally of different design.

Eine derartige Messanordnung umfasst insbesondere Operationsverstärker und/oder Analog-Digital-Umsetzer (ADU). Ein Fehlerzustand der Messanordnung kann beispielsweise ein Defekt eines der Operationsverstärker oder eines der Analog-Digital-Umsetzer sein, beispielsweise ein Kurzschluss nach Masse oder nach Batterie.Such a measuring arrangement comprises in particular operational amplifier and / or analog-to-digital converter (ADC). An error state of the measuring arrangement may be, for example, a defect of one of the operational amplifiers or one of the analog-to-digital converters, for example a short circuit to ground or to battery.

In vorteilhafter Weise eignet sich das Verfahren für unterschiedliche Arten von elektrischen Maschinen in verschiedenen Anwendungsgebieten, z.B. für HV-Hybridmaschinen (Hochvolt). Besonders vorteilhaft eignet sich das Verfahren für eine als Startergenerator, z.B. riemengetriebener Startergenerator (RSG) ausgebildete elektrische Maschine. Wie eingangs erläutert, kann ein derartiger riemengetriebener Startergenerator in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um einerseits im Motorbetrieb eine Brennkraftmaschine mit der elektrischen Maschine zu starten und um andererseits im Generatorbetrieb Strom für ein Bordnetz und zum Laden einer Kraftfahrzeugbatterie zu erzeugen. Demgemäß können Potentialanschlüsse der elektrischen Maschine zweckmäßigerweise mit einem Bordnetz und/oder mit einer Kraftfahrzeugbatterie verbunden sein.Advantageously, the method is suitable for different types of electrical machines in various fields of application, e.g. for HV hybrid machines (high voltage). Particularly advantageously, the method is suitable for use as a starter generator, e.g. belt-driven starter generator (RSG) trained electric machine. As explained above, such a belt-driven starter generator can be used in a motor vehicle, on the one hand to start an internal combustion engine with the electric machine during engine operation and, on the other hand, to generate electricity for a vehicle electrical system and for charging a motor vehicle battery during generator operation. Accordingly, potential connections of the electrical machine can advantageously be connected to a vehicle electrical system and / or to a motor vehicle battery.

Besonders bevorzugt wird ein derartiger Startergenerator in einem Boost-Rekuperations-System (BRS) bzw. als sog. Boost-Rekuperations-Maschine (BRM) verwendet. Eine derartige Boost-Rekuperations-Maschine (BRM) kann im Generatorbetrieb insbesondere Antriebsmoment aufnehmen und mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln und im Motorbetrieb elektrische Energie wieder in mechanische Energie umwandeln und somit ein Antriebsmoment erzeugen.Such a starter generator is particularly preferably used in a boost recuperation system (BRS) or as a so-called boost recuperation machine (BRM). Such a boost recuperation machine (BRM) can in particular receive drive torque in generator operation and convert mechanical energy into electrical energy and, during engine operation, convert electrical energy back into mechanical energy and thus generate a drive torque.

Im Zuge des Betriebs eines derartigen Boost-Rekuperations-Systems kann die elektrische Maschine für verschieden Funktionen verwendet werden, insbesondere für eine Rekuperation, also eine Energierückgewinnung beim Bremsen, für eine Drehmomentunterstützung, insbesondere beim Anfahren und Beschleunigen, für eine Start/Stopp-Funktion, im Zuge welcher eine Brennkraftmaschine nach einem automatischen Stopperneut gestartet werden kann, und/oder für einen Segelbetrieb, beispielsweise beim Ausrollen oder leichten Bergabfahren.In the course of operating such a boost recuperation system, the electric machine can be used for various functions, in particular for recuperation, ie energy recovery during braking, for torque assistance, in particular during startup and acceleration, for a start / stop function. in the course of which an internal combustion engine can be started after an automatic stop again, and / or for a sailing operation, for example when coasting or light downhill.

Für den Einsatz als derartiger Startergenerator eignen sich bevorzugt fremderregte Drehstrom-Synchronmaschinen, da deren motorisches Moment besonders gut regelbar ist. Ein erwünschtes Drehmoment kann durch entsprechende Ansteuerung der Läuferwicklung (Erregerspule) und/oder der Ständerwicklung eingestellt werden. Es kann eine zeitliche Modulation des Drehmoments bevorzugt sein, um einen möglichst geräusch- und vibrationsarmen Startvorgang zu erzielen.For use as such a starter generator are preferably foreign-excited three-phase synchronous machines, since their motor torque is particularly well regulated. A desired torque can be adjusted by appropriate control of the rotor winding (exciter coil) and / or the stator winding. A temporal modulation of the torque may be preferred in order to achieve as low a noise and low-vibration starting operation as possible.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Mikrocontroller oder ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a microcontroller or a control unit of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.Also, the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are in particular magnetic, optical and electrical memories, such as e.g. Hard drives, flash memory, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine mit einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. 1 schematically shows an electric machine with a preferred embodiment of a computing unit according to the invention, which is adapted to perform a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • 2 zeigt schematisch einen Teil einer elektrischen Maschine mit einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. 2 schematically shows a part of an electric machine with a preferred embodiment of a computing unit according to the invention, which is adapted to perform a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • 3 bis 5 zeigen jeweils schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm. 3 to 5 each show schematically a preferred embodiment of a method according to the invention as a block diagram.
  • 6 zeigt schematisch ein Stromstärken-Zeit-Diagramm, welches im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst werden kann. 6 schematically shows a current-time diagram, which can be detected in the course of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • 7 zeigt schematisch ein Evaluationswert-Zeit-Diagramm, welches im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst werden kann. 7 schematically shows an evaluation value-time diagram, which can be detected in the course of a preferred embodiment of a method according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist eine elektrische Maschine schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. Die elektrische Maschine 100 kann beispielsweise als ein riemengetriebener Startergenerator (RSG) ausgebildet sein und in einem Kraftfahrzeug in einem Boost-Rekuperations-System (BRS) als sog. Boost-Rekuperations-Maschine (BRM) verwendet werden.In 1 is an electrical machine shown schematically and with 100 designated. The electric machine 100 For example, it may be designed as a belt-driven starter generator (RSG) and used in a motor vehicle in a boost recuperation system (BRS) as a so-called boost recuperation engine (BRM).

Die elektrische Maschine 100 ist in diesem Beispiel als eine fünfphasige elektrische Maschine ausgeführt, wobei Ständerinduktivitäten (Phasen) eines Stators 110 zu einer Pentagrammschaltung verbunden sind und ein Rotor 120 eine Erregerwicklung 121 aufweist.The electric machine 100 is in this example designed as a five-phase electric machine, wherein stator inductances (phases) of a stator 110 are connected to a Pentagrammschaltung and a rotor 120 a field winding 121 having.

Die elektrische Maschine 100 weist weiterhin eine mit dem Stator 110 verbundene Inverterschaltung 130 auf, die zwischen einen Gleichspannungsanschluss 141 und einen Massenanschluss 142 geschaltet ist. Beispielsweise kann ein Bordnetz und/oder eine Kraftfahrzeugbatterie mit diesen Anschlüssen 141, 142 verbunden sein. Mittels der Inverterschaltung 130 kann eine an dem Stator 110 anliegenden fünfphasigen Wechselspannung in eine Gleichspannung gleichgerichtet werden und umgekehrt kann eine an den Anschlüssen 141, 142 anliegende Gleichspannung in eine fünfphasige Wechselspannung wechselgerichtet werden.The electric machine 100 also has one with the stator 110 connected inverter circuit 130 on that between a DC voltage connection 141 and a mass connection 142 is switched. For example, an electrical system and / or a motor vehicle battery with these connections 141 . 142 be connected. By means of the inverter circuit 130 can one on the stator 110 adjacent rectified five-phase AC voltage can be rectified into a DC voltage and vice versa, one at the terminals 141 . 142 applied DC voltage in a five-phase AC voltage are reversed.

Die Inverterschaltung 130 weist fünf Halbbrücken mit jeweils einem Highside-Schalter 131 und einem Lowside-Schalter 132 auf. Die Highside- und Lowside-Schalter 131, 132 sind in diesem Beispiel jeweils als MOSFETs ausgebildet. Jede Halbbrücke weist zwischen ihrem Highside- und Lowside-Schalter 131, 132 jeweils einen Mittelabgriff auf, über welchen die jeweilige Halbbrücke mit einem Phasenanschluss U, V, W, X, Y des Stators 110 verbunden ist.The inverter circuit 130 has five half bridges, each with a highside switch 131 and a lowside switch 132 on. The highside and lowside switches 131 . 132 are each formed as MOSFETs in this example. Each half bridge points between its highside and lowside switches 131 . 132 each have a center tap, via which the respective half-bridge with a phase connection U . V, W X, Y of the stator 110 connected is.

Zwischen jeden der Lowside-Schalter 132 und den Massenanschluss 142 ist jeweils ein Messwiderstand 133 bzw. Shunt-Widerstand geschaltet. Diese Messwiderstände 133 sind insbesondere jeweils als niederohmige, elektrische Widerstandselemente ausgebildet und dienen insbesondere zur Messung elektrischer Stromstärken. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, jeweils einen Messwiderstand zwischen jeden der Highside-Schalter 131 und den Gleichspannungsanschluss 141 zu schalten. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, jeweils einen Messwiderstand zwischen jeden der Highside-Schalter 131 und den Lowside-Schalter 132 zu schalten.Between each of the lowside switches 132 and the mass connection 142 is each a measuring resistor 133 or shunt resistor switched. These measuring resistors 133 are each designed in particular as low-resistance, electrical resistance elements and are used in particular for measuring electrical currents. Alternatively or additionally, it is also conceivable to each have a measuring resistor between each of the highside switches 131 and the DC voltage connection 141 to switch. Alternatively or additionally, it is also conceivable to each have a measuring resistor between each of the highside switches 131 and the lowside switch 132 to switch.

Es ist angedacht, anstelle von Messwiederständen alternative Strommesseinrichtungen zu nutzen (z.B. LEM-Wandler).It is envisaged to use alternative current measuring devices instead of measurement resistors (e.g., LEM converters).

Eine Recheneinheit 150 ist zum Ansteuern der elektrischen Maschine 100 vorgesehen. Beispielsweise kann die Recheneinheit 150 als ein Mikrocontroller eines Steuergeräts des entsprechenden Kraftfahrzeugs ausgebildet sein.An arithmetic unit 150 is for driving the electric machine 100 intended. For example, the arithmetic unit 150 be designed as a microcontroller of a control device of the corresponding motor vehicle.

Ein Teil der elektrischen Maschine 100 aus 1 ist in 2 schematisch dargestellt. Wie in 2 zu erkennen ist, kann eine Messanordnung vorgesehen sein, welche beispielsweise mit den Messwiderständen 133 verbundene Operationsverstärker 134 aufweisen kann, welche mit Analog-Digital-Umsetzern 135 des Mikrocontrollers 150 verbunden sind. A part of the electric machine 100 out 1 is in 2 shown schematically. As in 2 can be seen, a measuring arrangement may be provided which, for example, with the measuring resistors 133 connected operational amplifiers 134 which can with analog-to-digital converters 135 of the microcontroller 150 are connected.

Über diese Messanordnung können Stromstärken von durch die Messwiderstände 133 fließenden Strömen als Phasenströme der Phasen des Stators 110 messtechnisch erfasst werden. Zum derartigen Erfassen der Stromstärke eines Phasenstroms ist insbesondere der mit dem Phasenanschluss dieser jeweiligen Phase verbundene Lowside-Schalter 132 geschlossen. Insbesondere wird als jeweiliger Phasenstrom eine Stromstärke eines Stroms erfasst, welcher durch den mit diesem geschlossenen Lowside-Schalter 132 verbundenen Messwiderstand 133 fließt.Current levels of the measuring resistors can be measured via this measuring arrangement 133 flowing currents as phase currents of the phases of the stator 110 be detected metrologically. For detecting the current intensity of a phase current in this way, in particular, the low-side switch connected to the phase connection of this particular phase is provided 132 closed. In particular, as the respective phase current, a current intensity of a current is detected, which is detected by the closed-circuit lowside switch 132 connected measuring resistor 133 flows.

Der Mikrocontroller 150 ist dazu eingerichtet, eine Erkennung von Fehlerzuständen der elektrischen Maschine 100 durchzuführen. Zu diesem Zweck ist der Mikrocontroller 150, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wie nachfolgend in Bezug auf die 3 bis 7 erläutert wird.The microcontroller 150 is adapted to detection of fault conditions of the electric machine 100 perform. For this purpose, the microcontroller 150 in particular programmatically, adapted to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention, as described below with reference to FIGS 3 to 7 is explained.

In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch als ein Blockdiagramm dargestellt.In 3 a preferred embodiment of the method according to the invention is shown schematically as a block diagram.

In einem Schritt 201 werden dabei mit Hilfe der Messwiderstände 133 eine erste Stromstärke eines ersten Phasenstroms, eine zweite Stromstärke eines zweiten Phasenstroms und eine dritte Stromstärke eines dritten Phasenstroms erfasst. Insbesondere werden dabei zeitliche Verläufe dieser Stromstärken erfasst, insbesondere solange der mit der jeweiligen Phase verbundene Lowside-Schalter geschlossen ist.In one step 201 are doing so with the help of the measuring resistors 133 a first current of a first phase current, a second current of a second phase current and a third current of a third phase current detected. In particular, temporal courses of these current intensities are detected, in particular as long as the low-side switch connected to the respective phase is closed.

Insbesondere werden Phasenströme von drei Phasen erfasst, deren jeweilige Lowside-Schalter 132 im Zuge des Betriebs der elektrischen Maschine gleichzeitig oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitig geschlossen sind. Insbesondere stehen die elektrischen Phasenwinkel des ersten Phasenstroms PHI1, des zweiten Phasenstroms PHI2 und des dritten Phasenstroms PHI3 in folgender Beziehung zueinander: PHI 2 = PHI 1 360 ° / n

Figure DE102018203739A1_0004
und PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0005
In particular, phase currents of three phases are detected, their respective low-side switches 132 are closed simultaneously or at least substantially simultaneously in the course of operation of the electric machine. In particular, the electrical phase angles of the first phase current PHI 1, the second phase current PHI 2 and the third phase current PHI 3 are related to one another as follows: PHI 2 = PHI 1 - 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0004
and PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0005

Alternativ ist es auch denkbar, dass die elektrischen Phasenwinkel in folgender Beziehung zueinander stehen: PHI 2 = PHI 1 720 ° / n

Figure DE102018203739A1_0006
und PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0007
Alternatively, it is also conceivable that the electrical phase angles are related to one another in the following way: PHI 2 = PHI 1 - 720 ° / n
Figure DE102018203739A1_0006
and PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0007

In einem Schritt 202 wird für den ersten Phasenstrom eine theoretische erste Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten dritten Stromstärke bestimmt. Insbesondere wird ein theoretischer zeitlicher Verlauf der ersten Stromstärke bestimmt.In one step 202 For the first phase current, a theoretical first current intensity is determined from the detected second current value and from the detected third current value. In particular, a theoretical time course of the first current is determined.

Beispielsweise können dabei in Schritt 201 Stromstärken der Phasenströme der Phasen U, V und W erfasst werden. Für den Phasenstrom der Phase V als ersten Phasenstrom kann dabei in Schritt 202 die theoretische erste Stromstärke aus den erfassten Stromstärken der Phase U als zweitem Phasenstrom und der Phase Wals drittem Phasenstrom bestimmt werden.For example, in step 201 Amperages of the phase currents of the phases U . V and W be recorded. For the phase current of the phase V as the first phase current can in step 202 the theoretical first current from the detected currents of the phase U be determined as the second phase current and the phase Wals third phase current.

Auf analoge Weise können in Schritt 201 beispielsweise auch Stromstärken der Phasen V, W und X erfasst werden. Die theoretische erste Stromstärke der Phase W kann in Schritt 202 beispielsweise aus den erfassten Stromstärken der Phasen V (als zweitem Phasenstrom) und X (als drittem Phasenstrom) bestimmt werden.In an analogous way, in step 201 for example, currents of the phases V . W and X be recorded. The theoretical first current of the phase W can in step 202 for example, from the detected currents of the phases V (as a second phase current) and X (as the third phase current).

Beispielsweise können in Schritt 201 auch Stromstärken der Phasen W, X und Y erfasst werden. Für die Phase X kann in Schritt 202 die theoretische erste Stromstärke aus den erfassten Stromstärken der Phasen W (als zweitem Phasenstrom) und Y (als drittem Phasenstrom) bestimmt werden. For example, in step 201 also current levels of the phases W . X and Y be recorded. For the phase X can in step 202 the theoretical first current from the detected currents of the phases W (as a second phase current) and Y (as the third phase current).

Es ist beispielsweise auch denkbar, in Schritt 201 Stromstärken der Phasen X, Y und U zu erfassen. In diesem Fall kann in Schritt 202 beispielsweise für die Phase Y die theoretische erste Stromstärke aus den erfassten Stromstärken der Phasen X (als zweitem Phasenstrom) und U (als drittem Phasenstrom) bestimmt werden.It is also conceivable, for example, in step 201 Currents of the phases X . Y and U capture. In this case, in step 202 for example for the phase Y the theoretical first current from the detected currents of the phases X (as a second phase current) and U (as the third phase current).

Weiterhin ist es beispielsweise denkbar, in Schritt 201 Stromstärken der Phasen Y, U und V zu erfassen und in Schritt 202 für die Phase U die theoretische erste Stromstärke aus den erfassten Stromstärken der Phasen Y (als zweitem Phasenstrom) und V (als drittem Phasenstrom) zu bestimmen.Furthermore, it is conceivable, for example, in step 201 Currents of the phases Y . U and V to capture and in step 202 for the phase U the theoretical first current from the detected currents of the phases Y (as a second phase current) and V (as the third phase current).

In Schritt 203 wird aus der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke ein Evaluationswert bestimmt. Beispielsweise wird eine Differenz zwischen der erfassten und der theoretischen ersten Stromstärke als dieser Evaluationswert bestimmt.In step 203 An evaluation value is determined from the detected first current value and the theoretical first current value. For example, a difference between the detected and theoretical first currents is determined as this evaluation value.

In Schritt 204 wird ein Schwellwertvergleich des Evaluationswerts durchgeführt. Wenn der Evaluationswert dabei einen Grenzwert von beispielsweise 5% der erfassten ersten Stromstärke oder von beispielsweise 5% der Amplitude der erfassten ersten Stromstärke nicht überschreitet, wird in Schritt 205 bewertet, dass kein Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 vorliegt. Überschreitet der Evaluationswert hingegen den Grenzwert, wird in Schritt 206 bewertet, dass ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 vorliegt. In diesem Fall wird in Schritt 207 eine Maßnahme durchgeführt, beispielsweise kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.In step 204 a threshold comparison of the evaluation value is performed. If the evaluation value does not exceed a limit value of, for example, 5% of the detected first current value or of, for example, 5% of the amplitude of the detected first current value, in step 205 rated that no fault condition of the electric machine 100 is present. On the other hand, if the evaluation value exceeds the limit value, in step 206 rated that a fault condition of the electric machine 100 is present. In this case, in step 207 a measure is performed, for example, an error message can be issued.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können auch mehr als drei Phasenströme gleichzeitig erfasst werden. Eine derartige bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 schematisch als Blockdiagramm dargestellt.According to a preferred embodiment, more than three phase currents can be detected simultaneously. Such a preferred embodiment of the method according to the invention is in 4 shown schematically as a block diagram.

In diesem Fall können in Schritt 301 mit Hilfe der Messwiderstände 133 beispielsweise die erste Stromstärke, die zweite Stromstärke, die dritte Stromstärke und eine vierte Stromstärke eines vierten Phasenstroms erfasst werden.In this case, in step 301 with the help of the measuring resistors 133 For example, the first current, the second current, the third current and a fourth current of a fourth phase current are detected.

In Schritt 302 wird in diesem Fall neben der theoretischen ersten Stromstärke weiterhin für den zweiten Phasenstrom eine theoretische zweite Stromstärke aus der erfassten ersten Stromstärke und aus der erfassten vierten Stromstärke bestimmt.In step 302 In this case, in addition to the theoretical first current intensity, a theoretical second current intensity from the detected first current intensity and from the recorded fourth current intensity is determined for the second phase current.

Beispielsweise können in Schritt 301 die Stromstärken der Phasenströme der Phasen V, W, X und Y erfasst werden. Beispielsweise kann als erste Stromstärke die Stromstärke der Phase V, als zweite Stromstärke die Stromstärke der Phase Y, als dritte Stromstärke die Stromstärke der Phase X und als vierte Stromstärke die Stromstärke der Phase W erfasst werden.For example, in step 301 the currents of the phase currents of the phases V . W . X and Y be recorded. For example, the current intensity of the phase can be used as the first current V , as the second current, the current of the phase Y , as the third current, the current of the phase X and the fourth current strength, the current intensity of the phase W are detected.

In Schritt 302 wird für den ersten Phasenstrom der Phase V wird die theoretische erste Stromstärke IV_th aus der erfassten zweiten Stromstärke IY_erfasst der Phase Y und der erfassten dritten Stromstärke IX_erfasst der Phase X bestimmt, beispielsweise gemäß folgender Formel: I V_th = ( I X_erfasst + I Y_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0008
In step 302 is for the first phase current of the phase V is the theoretical first current intensity I V_th from the detected second current I Y_erfasst the phase Y and the detected third current I X_erfasst the phase X determined, for example, according to the following formula: I V_TH = ( I X_erfasst + I Y_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0008

Weiterhin wird für den zweiten Phasenstrom der Phase Y die theoretische zweite Stromstärke IY_th aus der erfassten ersten Stromstärke IV_erfasst der Phase V und aus der erfassten vierten Stromstärke IW_erfasst der Phase W bestimmt, beispielsweise gemäß der Formel: I Y_th = ( I V_erfasst + I W_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0009
Furthermore, for the second phase current of the phase Y the theoretical second current intensity I Y_th from the detected first current intensity I V_ detects the phase V and from the detected fourth current intensity I W_records the phase W determined, for example according to the formula: I Y_th = ( I V_erfasst + I W_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0009

Die elektrischen Phasenwinkel des ersten Phasenstroms PHI1, des zweiten Phasenstroms PHI2 und des dritten Phasenstroms PHI3 stehen dabei insbesondere in folgender Beziehung zueinander: PHI 2 = PHI 1 720 ° / n

Figure DE102018203739A1_0010
und PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0011
The electrical phase angle of the first phase current PHI 1, the second phase current PHI 2 and the third phase current PHI 3 are in particular in the following relationship to each other: PHI 2 = PHI 1 - 720 ° / n
Figure DE102018203739A1_0010
and PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0011

Analog stehen die elektrischen Phasenwinkel des zweiten Phasenstroms PHI2, des ersten Phasenstroms PHI1 und des vierten Phasenstroms PHI4 insbesondere in folgender Beziehung: PHI 1 = PHI 2 + 720 ° / n

Figure DE102018203739A1_0012
und PHI 4 = PHI 2 720 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0013
Analogously, the electrical phase angles of the second phase current PHI 2 , the first phase current PHI 1 and the fourth phase current PHI 4 are in particular in the following relationship: PHI 1 = PHI 2 + 720 ° / n
Figure DE102018203739A1_0012
and PHI 4 = PHI 2 - 720 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0013

Alternativ könnten die Phasenwinkel zweckmäßigerweise auch in folgender Beziehung zueinander stehen: PHI 2 = PHI 1 360 ° / n

Figure DE102018203739A1_0014
und PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0015
bzw. PHI 1 = PHI 2 + 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0016
und PHI 4 = PHI 2 360 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0017
Alternatively, the phase angles could expediently also be in the following relationship to one another: PHI 2 = PHI 1 - 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0014
and PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0015
respectively. PHI 1 = PHI 2 + 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0016
and PHI 4 = PHI 2 - 360 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0017

Es ist beispielsweise auch denkbar in Schritt 301 die Stromstärken der Phasen U, W, X, Y zu erfassen. Beispielsweise kann dabei die erste Stromstärke der Phase W erfasst werden, die zweite Stromstärke der Phase U, die dritte Stromstärke der Phase Y und die vierte Stromstärke der Phase X.It is also conceivable, for example, in step 301 the currents of the phases U . W . X . Y capture. For example, while the first current of the phase W be detected, the second current of the phase U , the third current of the phase Y and the fourth current of the phase X ,

Demgemäß kann in Schritt 302 die theoretische erste Stromstärke IW_th der Phase W aus der erfassten zweiten Stromstärke IU_erfasst der Phase U und aus der erfassten dritten Stromstärke IY_erfasst der Phase Y bestimmt werden, insbesondere gemäß der Formel: I W_th = ( I Y_erfasst + I U_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0018
Accordingly, in step 302 the theoretical first current I W_th of the phase W from the detected second current I U_erfasst the phase U and from the detected third current I Y_ detects the phase Y be determined, in particular according to the formula: I W_th = ( I Y_erfasst + I U_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0018

Die theoretische zweite Stromstärke IU_th der Phase U kann in Schritt 302 dabei aus der erfassten ersten Stromstärke IW_erfasst der Phase W und aus der erfassten vierten Stromstärke Ix erfasst der Phase X bestimmt werden, beispielsweise wie folgt: I U_th = ( I W_erfasst + I X_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0019
The theoretical second current I U_th of the phase U can in step 302 doing so from the detected first current I W_erfasst the phase W and from the detected fourth current ix captures the phase X be determined, for example, as follows: I U_th = ( I W_erfasst + I X_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0019

Beispielsweise können in Schritt 301 auch die Stromstärken der Phasen U, V, X, Y erfasst werden. Dabei kann beispielsweise die erste Stromstärke der Phase X erfasst werden, die zweite Stromstärke der Phase V, die dritte Stromstärke der Phase U und die vierte Stromstärke der Phase Y.For example, in step 301 also the currents of the phases U . V . X . Y be recorded. In this case, for example, the first current of the phase X be detected, the second current of the phase V , the third current of the phase U and the fourth current of the phase Y ,

In Schritt 302 kann dabei beispielsweise die theoretische erste Stromstärke IX_th der Phase X aus der erfassten zweiten Stromstärke IV_erfasst der Phase V und aus der erfassten dritten Stromstärke IU_erfasst der Phase U bestimmt werden, insbesondere gemäß der Formel: I X_th = ( I U_erfasst + I V_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0020
In step 302 may be, for example, the theoretical first current I X_th the phase X from the detected second current intensity I V_ detects the phase V and from the detected third current intensity I U_ detects the phase U are determined, in particular according to the formula: I X_th = ( I U_erfasst + I V_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0020

Weiterhin kann dabei in Schritt 302 die theoretische zweite Stromstärke IV_th der Phase V aus der erfassten ersten Stromstärke Ix_erfasst der Phase X und aus der erfassten vierten Stromstärke IY_erfasst der Phase Y bestimmt werden, insbesondere wie folgt: I V_th = ( I X_erfasst + I Y_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0021
Furthermore, in step 302 the theoretical second current I V_th of the phase V from the detected first current I x_erfasst the phase X and from the detected fourth current I Y_ detects the phase Y be determined, in particular as follows: I V_TH = ( I X_erfasst + I Y_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0021

Auf analoge Weise können in Schritt 301 z.B. auch die Stromstärken der Phasen U, V, W, Y erfasst werden. Beispielsweise wird dabei die erste Stromstärke der Phase Y erfasst, die zweite Stromstärke der Phase W, die dritte Stromstärke der Phase V und die vierte Stromstärke der Phase U.In an analogous way, in step 301 eg also the currents of the phases U . V . W . Y be recorded. For example, this is the first current of the phase Y detected, the second current of the phase W , the third current of the phase V and the fourth current of the phase U ,

In Schritt 302 wird beispielsweise die theoretische erste Stromstärke IY_th der Phase Y aus der erfassten zweiten Stromstärke IW_erfasst der Phase W und aus der erfassten dritten Stromstärke IV_erfasst der Phase V wie folgt bestimmt: I Y_th = ( I V_erfasst + I W_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0022
In step 302 For example, the theoretical first current I Y_th of the phase Y from the detected second current I W_erfasst the phase W and from the detected third current intensity I V_, the phase V is determined as follows: I Y_th = ( I V_erfasst + I W_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0022

Ferner wird die theoretische zweite Stromstärke IW_th der Phase W aus der erfassten ersten Stromstärke IY_erfasst der Phase Y und aus der erfassten vierten Stromstärke IU_erfasst der Phase U wie folgt bestimmt: I W_th = ( I Y_erfasst + I U_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0023
Further, the theoretical second current I W_th of the phase W from the detected first current I Y_erfasst the phase Y and from the detected fourth current I U_ detects the phase U determined as follows: I W_th = ( I Y_erfasst + I U_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0023

Ebenso ist es denkbar die Stromstärken der Phasen U, V, W, X in Schritt 301 zu erfassen, wobei z.B. die erste Stromstärke der Phase U erfasst wird, die zweite Stromstärke der Phase X, die dritte Stromstärke der Phase W und die vierte Stromstärke der Phase V.Likewise, it is conceivable the currents of the phases U . V . W . X in step 301 to capture, for example, the first current of the phase U is detected, the second current of the phase X , the third current of the phase W and the fourth current of the phase V ,

Demgemäß werden in Schritt 302 beispielsweise die theoretische erste Stromstärke IU_th der Phase U aus der erfassten zweiten Stromstärke Ix_erfasst der Phase X und aus der erfassten dritten Stromstärke IW_erfasst der Phase W wie folgt bestimmt: I U_th = ( I W_erfasst + I X_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0024
Accordingly, in step 302 For example, the theoretical first current I U_th of the phase U from the detected second current I x_erfasst the phase X and from the detected third current I W_erfasst the phase W determined as follows: I U_th = ( I W_erfasst + I X_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0024

Die theoretische zweite Stromstärke IX_th der Phase X wird beispielsweise aus der erfassten ersten Stromstärke IU_erfasst der Phase U und aus der erfassten vierten Stromstärke IV_erfasst der Phase V wie folgt bestimmt: I X_th = ( I U_erfasst + I V_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0025
The theoretical second current I X_th of the phase X is, for example, from the detected first current I U_erfasst the phase U and from the detected fourth current intensity I V_, the phase V is determined as follows: I X_th = ( I U_erfasst + I V_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0025

In Schritt 303 wird aus der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke ein erster Evaluationswert bestimmt und aus der erfassten zweiten Stromstärke und der theoretischen zweiten Stromstärke ein zweiter Evaluationswert, beispielsweise indem jeweils die Differenz zwischen der jeweiligen erfassten und der der jeweiligen theoretischen Stromstärke bestimmt wird.In step 303 a first evaluation value is determined from the detected first current value and the theoretical first current value, and a second evaluation value is determined from the detected second current value and the theoretical second current value, for example by determining the difference between the respective detected current value and the respective theoretical current value.

Analog zu Schritt 204 aus 3 wird in Schritt 304 jeweils ein Schwellwertvergleich des ersten und des zweiten Evaluationswerts durchgeführt. Beispielsweise kann der Grenzwert für den ersten Evaluationswert 5% der Amplitude der erfassten ersten Stromstärke betragen und der Grenzwert für den zweiten Evaluationswert 5% der Amplitude der erfassten zweiten Stromstärke. Analogous to step 204 out 3 will be in step 304 in each case a threshold value comparison of the first and the second evaluation value is performed. For example, the threshold for the first evaluation value may be 5% of the amplitude of the detected first current and the threshold for the second evaluation may be 5% of the amplitude of the detected second current.

Wenn die beiden Evaluationswerte ihren jeweiligen Grenzwert nicht überschreiten, wird in Schritt 305 bewertet, dass kein Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 vorliegt. Wenn wenigstens einer der Evaluationswerte den jeweiligen Grenzwert überschreitet, wird in Schritt 306 bewertet, dass ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 vorliegt und eine Fehlermeldung wird in schritt 307 ausgegeben. If the two evaluation values do not exceed their respective limits, in step 305 rated that no fault condition of the electric machine 100 is present. If at least one of the evaluation values exceeds the respective limit value, in step 306 rated that a fault condition of the electric machine 100 is present and an error message is in step 307 output.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können auch fünf Phasenströme gleichzeitig erfasst werden. Eine derartige bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 5 schematisch als Blockdiagramm dargestellt.According to a preferred embodiment, also five phase currents can be detected simultaneously. Such a preferred embodiment of the method according to the invention is in 5 shown schematically as a block diagram.

In diesem Fall kann in Schritt 401 mit Hilfe der Messwiderstände 133 neben der ersten, zweiten, dritten und vierten Stromstärke eine fünfte Stromstärke eines fünften Phasenstroms erfasst werden. In Schritt 402 wird neben der theoretischen ersten Stromstärke weiterhin für den vierten Phasenstrom eine theoretische vierte Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten fünften Stromstärke bestimmt.In this case, in step 401 with the help of the measuring resistors 133 in addition to the first, second, third and fourth current, a fifth current of a fifth phase current are detected. In step 402 In addition to the theoretical first current strength, a theoretical fourth current intensity from the detected second current intensity and from the detected fifth current value is furthermore determined for the fourth phase current.

Insbesondere stehen die elektrischen Phasenwinkel des ersten Phasenstroms PHI1, des zweiten Phasenstroms PHI2 und des dritten Phasenstroms PHI3 dabei in folgender Beziehung zueinander: PHI 2 = PHI 1 720 ° / n

Figure DE102018203739A1_0026
und PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0027
In particular, the electrical phase angles of the first phase current PHI 1, the second phase current PHI 2 and the third phase current PHI 3 are in the following relationship to one another: PHI 2 = PHI 1 - 720 ° / n
Figure DE102018203739A1_0026
and PHI 3 = PHI 1 + 720 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0027

Alternativ können die Phasenwinkel beispielsweise auch in folgender Beziehung zueinander stehen: PHI 2 = PHI 1 360 ° / n

Figure DE102018203739A1_0028
und PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0029
Alternatively, the phase angles may, for example, also be related to each other as follows: PHI 2 = PHI 1 - 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0028
and PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0029

Analog stehen die elektrischen Phasenwinkel des vierten Phasenstroms PHI4, des zweiten Phasenstroms PHI2 und des fünften Phasenstroms PHI5 insbesondere in folgender Beziehung: PHI 2 = PHI 4 + 720 ° / n

Figure DE102018203739A1_0030
und PHI 5 = PHI 4 720 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0031
Analogously, the electrical phase angles of the fourth phase current PHI 4 , the second phase current PHI 2 and the fifth phase current PHI 5 are in particular in the following relationship: PHI 2 = PHI 4 + 720 ° / n
Figure DE102018203739A1_0030
and PHI 5 = PHI 4 - 720 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0031

Alternativ wäre auch die Beziehung denkbar: PHI 2 = PHI 4 360 ° / n

Figure DE102018203739A1_0032
und PHI 5 = PHI 4 + 360 ° / n .
Figure DE102018203739A1_0033
Alternatively, the relationship would be conceivable: PHI 2 = PHI 4 - 360 ° / n
Figure DE102018203739A1_0032
and PHI 5 = PHI 4 + 360 ° / n ,
Figure DE102018203739A1_0033

Beispielsweise kann in Schritt 401 die erste Stromstärke der Phase U erfasst werden, die zweite Stromstärke der Phase X, die dritte Stromstärke der Phase W, die vierte Stromstärke der Phase V und die fünfte Stromstärke der Phase Y.For example, in step 401 the first current of the phase U be detected, the second current of the phase X , the third current of the phase W , the fourth current of the phase V and the fifth current of the phase Y ,

Demgemäß wird in Schritt 402 die theoretische erste Stromstärke IU_th der Phase U aus der erfassten zweiten Stromstärke IX_erfasst der Phase X und der erfassten dritten Stromstärke IW_erfasst der Phase W bestimmt, beispielsweise gemäß der Formel: I U_th = ( I W_erfasst + I X_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0034
Accordingly, in step 402 the theoretical first current intensity I U_th of the phase U from the detected second current intensity I X_ detects the phase X and the detected third current I W_ detects the phase W determined, for example, according to the formula: I U_th = ( I W_erfasst + I X_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0034

Ferner wird die theoretische vierte Stromstärke IV_th der Phase V aus der erfassten zweiten Stromstärke Ix_erfasst der Phase X und der erfassten fünften Stromstärke IY_erfasst der Phase Y beispielsweise wie folgt bestimmt: I V_th = ( I X_erfasst + I Y_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) sin ( 4 * π / n ) / tan ( 4 * π / n ) ) .

Figure DE102018203739A1_0035
Further, the theoretical fourth current I V_th of the phase V from the detected second current I x_erfasst the phase X and the detected fifth current I Y_ detects the phase Y for example, determined as follows: I V_TH = ( I X_erfasst + I Y_erfasst ) / ( cos ( 4 * π / n ) - sin ( 4 * π / n ) / tan ( - 4 * π / n ) ) ,
Figure DE102018203739A1_0035

Analog zu Schritt 303 werden in Schritt 403 ein erster Evaluationswert als Differenz der erfassten und der theoretischen ersten Stromstärke und ein zweiter Evaluationswert als Differenz der erfassten und der theoretischen vierten Stromstärke bestimmt.Analogous to step 303 be in step 403 a first evaluation value as a difference of the detected and the theoretical first current strength and a second evaluation value as a difference of the detected and the theoretical fourth current determined.

Analog zu den Schritten 304 bis 307 wird in Schritt 404 ein Schwellwertvergleich dieses ersten und zweiten Evaluationswerts durchgeführt. Dabei kann Grenzwert für den ersten Evaluationswert 5% der Amplitude der erfassten ersten Stromstärke betragen und der Grenzwert für den vierten Evaluationswert 5% der Amplitude der erfassten vierten Stromstärke.Analogous to the steps 304 to 307 will be in step 404 a threshold comparison of this first and second evaluation value performed. In this case, the limit value for the first evaluation value may be 5% of the amplitude of the detected first current value and the limit value for the fourth evaluation value 5% of the amplitude of the detected fourth current value.

Wenn beide Evaluationswerte ihren jeweiligen Grenzwert nicht überschreiten, wird in Schritt 405 bewertet, dass kein Fehlerzustand vorliegt. Überschreitet mindestens ein Evaluationswert seinen Grenzwert, wird in Schritt 406 bewertet, dass ein Fehlerzustand vorliegt und eine Fehlermeldung wird in schritt 407 ausgegeben.If both evaluation values do not exceed their respective limits, in step 405 evaluates that no fault condition exists. If at least one evaluation value exceeds its limit, it will be in step 406 evaluates that an error condition exists and an error message is issued in step 407.

In 6 ist schematisch ein Stromstärken-Zeit-Diagramm dargestellt. Dabei sind zeitliche Verläufe der Stromstärken der fünf Phasenströme IU, IV, IW, IX und IY dargestellt, wie sei beispielsweise in Schritt 401 erfasst werden.In 6 schematically a current-time diagram is shown. In this case, time profiles of the current strengths of the five phase currents I U , I V , I W , I X and I Y are shown, as can be seen for example in step 401 be recorded.

Wie in 6 zu erkennen ist, besitzen die zeitlichen Verläufe der Stromstärken IU, IV, IW, IX und IY bis zu einem Zeitpunkt von 0,2 s im Wesentlichen dieselbe Amplitude und sind zueinander um einen Phasenwinkel von 72° phasenverschoben. Die Phasenströme IU, IV, IW, IX und IY der einzelnen Phasen sind somit bis zu dem Zeitpunkt von 0,2 s zueinander symmetrisch. Bis zu diesem Zeitpunkt von 0,2 s liegt kein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vor.As in 6 It can be seen have the waveforms of the currents I U, I V, I W, up to a time of 0.2 has substantially the same amplitude and are phase shifted I X and I Y s to each other by a phase angle of 72 °. The phase currents I U, I V, I W, I X and I Y of the individual phases are thus up to the time of 0.2 s to each other symmetrically. Up to this time of 0.2 s there is no fault state of the electrical machine.

Ab dem Zeitpunkt von 0,2 s liegt im dargestellten Beispiel ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 vor. Wie zu erkennen ist, ist die Symmetrie der Phasenströme IU, IV, IW, IX und IY ab diesem Zeitpunkt nicht mehr gegeben, die Amplituden der zeitlichen Verläufe der Stromstärken IU, IV, IW, IX und IY unterscheiden sich und eine reguläre Phasenverschiebung ist nicht mehr gegeben. Diesen Umstand macht sich die Erfindung zu Nutze, um einen Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 zu erkennen.From the time of 0.2 s in the illustrated example is an error state of the electric machine 100 in front. As can be seen, the symmetry of the phase currents I U, I V, I W, I X and I Y no longer given from this point on, the amplitudes of the waveforms of the currents I U, I V, I W, I X and I Y are different and a regular phase shift is no longer given. This circumstance makes use of the invention to a fault condition of the electric machine 100 to recognize.

In 7 ist schematisch ein Evaluationswert-Zeit-Diagramm dargestellt. Dabei ist beispielsweise ein zeitlicher Verlauf des ersten Evaluationswerts Δ1 und des zweiten Evaluationswert Δ2 dargestellt, wie sie beispielsweise in Schritt 403 bestimmt werden.In 7 schematically an evaluation value-time diagram is shown. In this case, for example, a temporal course of the first evaluation value Δ 1 and the second evaluation value Δ 2 as shown in step 403 be determined.

Wie in 7 zu erkennen ist, sind die Evaluationswerte Δ1 und Δ2 bis zu dem Zeitpunkt von 0,2 s verschwindend gering und liegen in diesem Bereich unter ihrem jeweiligen Grenzwert. Ab dem Zeitpunkt von 0,2 s, zu welchem ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine 100 eintritt, sind die Evaluationswerte Δ1 und Δ2 deutlich höher und liegen jeweils über ihrem jeweiligen Grenzwert, wodurch erkannt wird, dass ein Fehlerzustand vorliegt.As in 7 can be seen, are the evaluation values Δ 1 and Δ 2 until the time of 0.2 s, and are below their respective limits in this area. From the time of 0.2 s, to which a fault condition of the electric machine 100 occurs, are the evaluation values Δ 1 and Δ 2 significantly higher and are each above their respective limit, thereby recognizing that a fault condition exists.

Claims (14)

Verfahren zum Erkennen eines Fehlerzustands einer elektrischen Maschine (100) mit einem Rotor (120), einem Stator (110) und einer mit dem Stator (110) verbundenen Inverterschaltung (130), wobei eine erste Stromstärke eines ersten Phasenstroms, eine zweite Stromstärke eines zweiten Phasenstroms und eine dritte Stromstärke eines dritten Phasenstroms erfasst werden (201, 301, 401), wobei für den ersten Phasenstrom eine theoretische erste Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten dritten Stromstärke bestimmt wird (202, 302, 402), wobei aus der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke ein Evaluationswert bestimmt wird (203, 303, 403) und wobei in Abhängigkeit von diesem Evaluationswert bewertet wird (204, 304, 404), ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine (100) vorliegt (206, 306, 406) oder nicht (205, 305, 405).A method of detecting a fault condition of an electric machine (100) having a rotor (120), a stator (110) and an inverter circuit (130) connected to the stator (110), wherein a first current of a first phase current, a second current of a second phase current and a third current of a third phase current are detected (201, 301, 401), wherein for the first phase current a theoretical first current intensity is determined from the detected second current value and from the detected third current value (202, 302, 402), wherein an evaluation value is determined (203, 303, 403) from the detected first current value and the theoretical first current value and (204, 304, 404) is evaluated in dependence on this evaluation value, whether an error state of the electrical machine (100) is present ( 206, 306, 406) or not (205, 305, 405). Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Evaluationswert eine Differenz zwischen der erfassten ersten Stromstärke und der theoretischen ersten Stromstärke bestimmt wird (203, 303, 403). Method according to Claim 1 , wherein as the evaluation value, a difference between the detected first current value and the theoretical first current value is determined (203, 303, 403). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Evaluationswert ein statistischer Wert bestimmt wird.Method according to Claim 1 or 2 , where the evaluation value is a statistical value. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Evaluationswert eine Standardabweichung und/oder ein Mittelwert und/oder eine Abweichung zwischen einem Mittelwert und der erfassten ersten Stromstärke und/oder eine Abweichung zwischen einem Mittelwert und der theoretischen ersten Stromstärke bestimmt werden.Method according to Claim 3 in which the evaluation value is a standard deviation and / or a mean value and / or a deviation between an average value and the detected first current intensity and / or a deviation between an average value and the theoretical first current value. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bewertet wird, dass ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt, wenn der Evaluationswert einen Schwellwert erreicht (206, 306, 406).The method of any one of the preceding claims, wherein it is judged that an error condition of the electric machine is present when the evaluation value reaches a threshold (206, 306, 406). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens drei und höchstens n Stromstärken von n Phasenströmen mit n≥3 erfasst werden und wobei die erste Stromstärke des ersten Phasenstroms, die zweite Stromstärke des zweiten Phasenstroms und die dritte Stromstärke des dritten Phasenstroms aus den erfassten Stromstärken der n Phasenströme ausgewählt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein at least three and at most n current strengths of n phase currents are detected with n≥3 and wherein the first current of the first phase current, the second current of the second phase current and the third current of the third phase current of the detected currents of the n phase currents are selected. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Phasenstrom und der dritte Phasenstrom in Abhängigkeit von dem ersten Phasenstrom anhand ihrer elektrischen Phasenwinkel PHI1, PHI2 und PHI3 ausgewählt werden, wobei PHI2 = PHI1 - 720°/n und PHI3 = PHI1 + 720°/n oder PHI2 = PHI1 - 360°/n und PHI3 = PHI1 + 360°/n.Method according to Claim 6 in which the second phase current and the third phase current are selected as a function of the first phase current on the basis of their electrical phase angles PHI 1, PHI 2 and PHI 3 , where PHI 2 = PHI 1 - 720 ° / n and PHI 3 = PHI 1 + 720 ° or PHI 2 = PHI 1 - 360 ° / n and PHI 3 = PHI 1 + 360 ° / n. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine vierte Stromstärke eines vierten Phasenstroms erfasst wird (301), wobei für den zweiten Phasenstrom eine theoretische zweite Stromstärke aus der erfassten ersten Stromstärke und aus der erfassten vierten Stromstärke bestimmt wird (302), wobei aus der erfassten zweiten Stromstärke und der theoretischen zweiten Stromstärke ein zweiter Evaluationswert bestimmt wird (303) und wobei in Abhängigkeit von dem Evaluationswert und von dem zweiten Evaluationswert bewertet wird (304), ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt (306) oder nicht (305).Method according to one of the preceding claims, wherein a fourth current of a fourth phase current is detected (301), wherein for the second phase current a theoretical second current is determined from the detected first current and from the detected fourth current (302), wherein a second evaluation value is determined (303) from the detected second current value and the theoretical second current value and (304) is evaluated depending on the evaluation value and the second evaluation value, whether an error state of the electrical machine is present (306) or not (306) 305). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine vierte Stromstärke eines vierten Phasenstroms und eine fünfte Stromstärke eines fünften Phasenstroms erfasst werden (401), wobei für den vierten Phasenstrom eine theoretische vierte Stromstärke aus der erfassten zweiten Stromstärke und aus der erfassten fünften Stromstärke bestimmt wird (402), wobei aus der erfassten vierten Stromstärke und der theoretischen vierten Stromstärke ein zweiter Evaluationswert bestimmt wird (403) und wobei in Abhängigkeit von dem Evaluationswert und von dem zweiten Evaluationswert bewertet wird (404), ob ein Fehlerzustand der elektrischen Maschine vorliegt (406) oder nicht (405).Method according to one of Claims 1 to 7 , wherein a fourth current of a fourth phase current and a fifth current of a fifth phase current are detected (401), wherein for the fourth phase current, a theoretical fourth current from the detected second current and the detected fifth current is determined (402), wherein from the a second evaluation value is determined (403) and, depending on the evaluation value and the second evaluation value, it is judged (404) whether there is an error state of the electric machine (406) or not (405). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Fehlerzustand einer oder mehrere der folgenden Zustände ist: ein Kurzschluss eines oder mehrerer Schalter (131, 132) der Inverterschaltung (130) nach Batterie (141), ein Kurzschluss eines oder mehrerer Schalter (131, 132) der Inverterschaltung nach Masse (142), ein Kurzschluss in einer Phasenwicklung des Stators (110), ein Kurzschluss zwischen zwei oder mehreren Phasenwicklungen des Stators (110), ein Kurzschluss einer Phasenwicklung des Stators (110) nach Batterie (141), ein Kurzschluss einer Phasenwicklung des Stators (110) nach Masse (142), ein Fehlerzustand in einer Messanordnung zum Erfassen der Stromstärken der Phasenströme.The method of any one of the preceding claims, wherein an error condition is one or more of the following conditions: a short circuit of one or more switches (131, 132) of the inverter circuit (130) to the battery (141), a short circuit of one or more switches (131, 132) of the inverter circuit to ground (142), a short circuit in a phase winding of the stator (110), a short circuit between two or more phase windings of the stator (110), a short circuit of a phase winding of the stator (110) to battery (141), a short circuit of a phase winding of the stator (110) to ground (142), a fault condition in a measuring arrangement for detecting the currents of the phase currents. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (100) ein Startergenerator ist, insbesondere eine Boost-Rekuperations-Maschine.Method according to one of the preceding claims, wherein the electric machine (100) is a starter generator, in particular a boost recuperation machine. Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit (150) adapted to perform a method according to any one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (150) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (150) ausgeführt wird.Computer program that causes a computing unit (150) to perform a method according to any one of Claims 1 to 11 when executed on the arithmetic unit (150). Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13. Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 13 ,
DE102018203739.6A 2018-03-13 2018-03-13 Method for detecting an error state of an electrical machine Pending DE102018203739A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203739.6A DE102018203739A1 (en) 2018-03-13 2018-03-13 Method for detecting an error state of an electrical machine
PCT/EP2019/052040 WO2019174804A1 (en) 2018-03-13 2019-01-29 Method for detecting a malfunction of an electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203739.6A DE102018203739A1 (en) 2018-03-13 2018-03-13 Method for detecting an error state of an electrical machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018203739A1 true DE102018203739A1 (en) 2019-09-19

Family

ID=65241255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018203739.6A Pending DE102018203739A1 (en) 2018-03-13 2018-03-13 Method for detecting an error state of an electrical machine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018203739A1 (en)
WO (1) WO2019174804A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215282B3 (en) * 2019-10-04 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electrical machine
DE102022113800A1 (en) 2022-06-01 2023-12-07 Audi Aktiengesellschaft Method for operating an electrical machine, in particular in a motor vehicle, and motor vehicle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019219037A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-10 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electrical machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2404100A (en) * 2003-07-17 2005-01-19 Bombardier Transp Model-based monitoring an operation of a converter
DE102008055012A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Method for monitoring a drive device of a 3-stranded electric motor and / or the electric motor
DE102012217116A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Method for determining the phase currents of an electrical machine with a power converter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215282B3 (en) * 2019-10-04 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electrical machine
DE102022113800A1 (en) 2022-06-01 2023-12-07 Audi Aktiengesellschaft Method for operating an electrical machine, in particular in a motor vehicle, and motor vehicle
DE102022113800B4 (en) 2022-06-01 2024-06-06 Audi Aktiengesellschaft Method for operating an electrical machine, in particular in a motor vehicle, and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019174804A1 (en) 2019-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2745394B1 (en) Operating state circuit for an inverter and method for adjusting operating states of an inverter
EP2776272B1 (en) Method and apparatus for controlling an electrical machine
EP3075048B1 (en) Overvoltage protection for an on-board power supply of a motor vehicle during a load dump
DE102011076722B4 (en) Method for current detection in a multiphase machine
WO2014044526A2 (en) Method for determining the phase currents of an electric machine having a current converter
DE10243219A1 (en) Method and device for error detection during demagnetization for an electric motor
WO2011061200A1 (en) Preventing load rejection overvoltages in synchronous rectifiers
DE102007022515A1 (en) Method and device for operating a control unit for controlling an electrical machine
DE102013200637A1 (en) A method of detecting an electrical fault in a generator assembly and means for implementing it
DE102009003295A1 (en) Device for estimating a rotor position of brushless motors and system and method for controlling the starting of brushless motors
DE112014003283T5 (en) control device
DE102013226560A1 (en) Apparatus and method for operating an electrical machine
DE102009045351A1 (en) Method for operating a drive unit and drive unit
DE102017213775A1 (en) Inverter control device and inverter control method
DE102005062588A1 (en) Permanently excited synchronous machine`s magnet temperature determining method, involves measuring phase voltage and rotational speed of machine, and determining magnet temperature of machine from measured phase voltage and speed
DE102018203739A1 (en) Method for detecting an error state of an electrical machine
DE102013224756A1 (en) Detecting a defect in a function of at least one active switching element of an active bridge rectifier of a motor vehicle electrical system
DE102012222315A1 (en) Control device and method for determining the rotor angle of a synchronous machine
EP3164936B1 (en) Method for determining the phase currents of an electric machine having a current converter
DE102017214363A1 (en) Method for detecting an error state of an electrical machine
DE102011003946A1 (en) A method for controlling an output from an electric machine in a motor vehicle actual torque to a desired torque
WO2017190898A1 (en) Method for determining the phase currents of an electric machine having a converter
DE102011087523A1 (en) Method for operating a separately excited electrical machine in a motor vehicle
DE102010056323A1 (en) Method for operating induction machine for motor vehicle, involves detecting whether one of the switches connected with windings is in failure state, so as to make direct current flow through winding associated with failure switch
DE102010043095A1 (en) A method of reducing a voltage ripple due to rotational nonuniformity of an internal combustion engine driven generator

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE

Representative=s name: DEHNS GERMANY, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE

Representative=s name: DEHNS GERMANY PARTNERSCHAFT MBB, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: ROBERT BOSCH GMBH, 70469 STUTTGART, DE; SEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, 70499 STUTTGART, DE

R012 Request for examination validly filed