本發(fā)明涉及一種用于識別無刷直流電機(jī)中的故障狀態(tài)的方法，該無刷直流電機(jī)具有軸。

背景技術(shù)：

無刷直流電機(jī)也稱為BLDC電機(jī)當(dāng)今用于多種應(yīng)用中。例如該無刷直流電機(jī)在機(jī)動車中用于輔助轉(zhuǎn)向。這例如是特別是與安全相關(guān)的功能，其中因此典型地實現(xiàn)如下措施，以便及時識別無刷直流電機(jī)的可能的故障狀態(tài)并且避免車輛的失控反應(yīng)。按照現(xiàn)有技術(shù)，這例如借助于在無刷直流電機(jī)的一個或多個相中的電流測量或者借助于電壓測量實現(xiàn)。特別是因此可以高精度地確定無刷直流電機(jī)的相電流的相應(yīng)電流方向、亦即特別是其交零。

然而在由現(xiàn)有技術(shù)已知的用于確定故障狀態(tài)的變型中出現(xiàn)特定缺點。電流測量特別是涉及用于為此必要的測量電路的高成本并且特別是在低電流強度下僅僅提供小的信號品質(zhì)。電壓測量僅僅能實現(xiàn)關(guān)于電流強度的水平的弱的說服力，還需要運算時間和存儲空間密集的算法，不允許在電機(jī)靜止情況下的監(jiān)控并且在低轉(zhuǎn)速下具有長的故障識別時間，這是因為在該情況下需要多個完整的電氣轉(zhuǎn)動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)在于，設(shè)定一種用于識別在無刷直流電機(jī)中的故障狀態(tài)的方法，該方法相比于已知實施方案做出改變，其中特別是至少部分克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。

上述任務(wù)按照本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法實現(xiàn)。有利設(shè)計方案可以例如由從屬權(quán)利要求中得知。權(quán)利要求的內(nèi)容通過明確地參照說明書的內(nèi)容而產(chǎn)生。

本發(fā)明涉及一種用于識別在無刷直流電機(jī)中的故障狀態(tài)的方法，該直流電機(jī)具有軸。該方法具有如下步驟：

-記錄指定給所述軸的軸角；

-記錄驅(qū)控角，該驅(qū)控角對于直流電機(jī)的驅(qū)控電路的多個被測量的扇形區(qū)域中的每個扇形區(qū)域說明各指定的角度值；

-通過驅(qū)控角與軸角的減法計算角度差；

-在使用參考值的情況下由角度差計算角偏差；

-應(yīng)用多個針對角偏差的預(yù)定規(guī)則/指示(Vorschrift)作為軸角或時間的函數(shù)，其中給每個規(guī)則指定一故障狀態(tài)；以及

-如果指定有故障狀態(tài)的規(guī)則在應(yīng)用中顯示故障狀態(tài)，那么確定故障狀態(tài)。

本發(fā)明特別是基于如下認(rèn)識，通過計算角偏差可以特別簡單地識別無刷直流電機(jī)的上述故障狀態(tài)，其中該角偏差由現(xiàn)有技術(shù)不是已知的。在此涉及可優(yōu)選以適合的方式確定的函數(shù)或分布，例如以如下將要描述的方式。

這隨著相比于現(xiàn)有技術(shù)顯著更小的對運算能力的要求實現(xiàn)。再者，按照本發(fā)明的方法也允許在電機(jī)低轉(zhuǎn)數(shù)或靜止?fàn)顟B(tài)下有利地識別故障狀態(tài)。

軸特別是無刷直流電機(jī)的這樣的構(gòu)件，該構(gòu)件在無刷直流電機(jī)的運行中被驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。軸角在此典型地與如下角有關(guān)，軸占據(jù)該角度與參考角比較。驅(qū)控角相比之下是如下角，該角由通過驅(qū)控電路或驅(qū)動電路對無刷直流電機(jī)的驅(qū)控產(chǎn)生。那么在此涉及如下角，該角說明：相或繞組基于相應(yīng)的驅(qū)控正位于或應(yīng)位于哪個狀態(tài)下。驅(qū)控電路的扇形區(qū)域在此相應(yīng)于驅(qū)控角的如下角范圍，在該角范圍中不出現(xiàn)相電流的符號變化。驅(qū)控角出于該原因典型地僅僅以受限的分辨率存在，特別是以離散的角度值的形式，其數(shù)量依賴于無刷直流電機(jī)的相的總數(shù)。驅(qū)控電路在此典型地是這樣的電路，該電路給無刷直流電機(jī)以限定方式供能，例如通過對相應(yīng)相、例如無刷直流電機(jī)的相應(yīng)兩個相沿預(yù)定方向的逐漸的通電。

參考值特別是如下值，該值說明驅(qū)控角的最小可能的分辨率。參考值典型地依賴于無刷直流電機(jī)的相的數(shù)量。如果無刷直流電機(jī)具有三個相，那么參考值例如優(yōu)選為60°。一般可以在多種情況下參考值通過180°除以相的數(shù)量而確定。對于本方法的實施方案參考值典型地如此設(shè)定，例如通過其中實施本方法的電子裝置的相應(yīng)編程預(yù)定。在一實施方案中參考值也可以為0°，例如如果角偏差等于角度差，則該角度差不變地被接受為角偏差。

優(yōu)選地，角偏差由角度差如下計算：

-如果角度差是負(fù)的：那么角偏差＝角度差；

-如果角度差不是負(fù)的，但是小于或等于參考值：那么角度差＝0°；

-如果角度差大于參考值：那么角偏差＝角度差-參考值。

如此計算的角度差是如下值，該值說明在數(shù)學(xué)上軸角距離驅(qū)控角多遠(yuǎn)。由角度差如此計算角偏差，使得角偏差考慮到如下情況，即驅(qū)控角僅僅以有限的分辨率以多個離散角度值的形式存在。典型地，如果不存在無刷直流電機(jī)的故障狀態(tài)，那么角偏差為不變的0°。應(yīng)理解的是，這例如可以用于肯定地確定無刷直流電機(jī)的無故障性。

根據(jù)一實施方案，規(guī)則是算法。這可以特別表示：執(zhí)行具有角偏差的確定的預(yù)定運算操作，其結(jié)果依賴于規(guī)則是否顯示出故障狀態(tài)。按照對此備選的然而也可與之組合的實施方案，規(guī)則包含與預(yù)定模式的比較。這可以包含模式識別。為此具有不同實施形式。例如可以將半個電機(jī)轉(zhuǎn)動的模式與參考模式比較。也可以存儲多個連續(xù)的轉(zhuǎn)動并且共同與參考模式比較。例如可以由存儲的模式形成平均值模式，該平均值模式包含出現(xiàn)的角偏差的相應(yīng)平均值。此外另外的系統(tǒng)信息特別是這些影響模式的系統(tǒng)信息也可以共同列入到模式識別中。

特別是可以在應(yīng)用規(guī)則中考慮另外的系統(tǒng)信息，如例如轉(zhuǎn)動方向、扭矩要求、轉(zhuǎn)速、中間電路電壓或者驅(qū)控電路或無刷直流電機(jī)的其他參數(shù)。因此還可以進(jìn)一步提高可靠性。這可以例如在要實施的模式識別的范圍中實現(xiàn)。

優(yōu)選地，規(guī)則的相應(yīng)應(yīng)用至少包括一個、二個、三個或多個扇形區(qū)域的驅(qū)動角的范圍。原則上，相應(yīng)規(guī)則的應(yīng)用可以在任意數(shù)量的扇形區(qū)域上延伸。特別優(yōu)選的是，如果不存在故障狀態(tài)，每個扇形區(qū)域相應(yīng)于60°的軸角的范圍。這特別能實現(xiàn)針對具有三相的無刷直流電機(jī)的方法的有利的應(yīng)用。在其他數(shù)量的相的情況下可以相應(yīng)地匹配所述值。

為了識別短路，相應(yīng)規(guī)則的應(yīng)用優(yōu)選在至少180°驅(qū)控角的范圍上延伸。應(yīng)理解為，規(guī)則的應(yīng)用延伸在越多的扇形區(qū)域上，那么原則上識別就越準(zhǔn)確和可靠。

只要規(guī)則的應(yīng)用延伸至超過360°的范圍，那么可以特別是在多個循環(huán)上求平均值。就可以依次記錄相應(yīng)的參數(shù)并且由此計算用于角偏差的值，其中角偏差的相應(yīng)值——其屬于獨立的變量、如軸角或時間的相應(yīng)的周期性重復(fù)或周期性對應(yīng)的值——用于形成平均值。如此計算的平均值用于規(guī)則的應(yīng)用。

按照一實施方案，其中驅(qū)控角通過在直流電機(jī)的連接端上的電壓測量確定。優(yōu)選地，還確定在測量的占空比(Puls-Pausen-)與控制-占空比之間的差別構(gòu)成?？刂?占空比在此是這樣的占空比，其由驅(qū)控電路預(yù)定。該控制-占空比從驅(qū)控電路中已知。如果測量的占空比與控制-占空比有偏差，那么這表示在相應(yīng)電機(jī)相中的通過電流。偏差(差)的符號在此相應(yīng)于相電流的符號。

按照另一實施方案，該實施方案可以單獨應(yīng)用或與上述電壓測量組合，驅(qū)控角通過無刷直流電機(jī)的相電流的電流測量確定。這特別是在確定情況下能實現(xiàn)更高精度。

優(yōu)選地，驅(qū)控角的角度值選自如下組中，該組由0°、參考值和多個參考值的整數(shù)倍組成。關(guān)于參考值適用上述實施方案，特別是關(guān)于其與相的數(shù)量的相關(guān)性。

按照一優(yōu)選實施方案，該組由值0°、60°、120°、180°、240°和300°組成。按照對此備選的、同樣優(yōu)選的實施方案，該組由值-180°、-120°、-60°、0°、60°和120°組成。這樣的實施方案特別是對于三相無刷直流電機(jī)證實為有利的。

按照一實施方案，軸角由指定給軸的角度傳感器的輸出信號確定，該輸出信號被無功電流的角度部分校正。角度傳感器在此特別是記錄軸的相對于確定的參考角度的當(dāng)前轉(zhuǎn)角。無功電流、特別是無刷直流電機(jī)的線圈或相的無功電流的所述校正能實現(xiàn)這樣的無功電流的有利補償，并因此經(jīng)常能更好地實施按照本發(fā)明的方法。然而應(yīng)理解為，也可以在沒有無功電流的補償?shù)那闆r下應(yīng)用軸角，例如軸角可以直接由指定給軸的角度傳感器的輸出信號確定。

以下描述一些規(guī)則，這些規(guī)則可以在該方法的范圍中實施。應(yīng)理解為，規(guī)則不僅可以單個地而且可以任意組合地得以應(yīng)用。規(guī)則那么特別是也可以相互組合，其中例如多個規(guī)則也可以依次地用于角距離的算出值，以便確定不同故障狀態(tài)。此外應(yīng)理解為，規(guī)則并不強制地如此執(zhí)行，即在相應(yīng)區(qū)域——在這些區(qū)域內(nèi)這些規(guī)則顯示故障狀態(tài)——之間不存在疊加。而是在提及的規(guī)則之間絕對可以存在疊加，從而在針對相同的信號應(yīng)用兩個或多個規(guī)則的情況下可以顯示兩個或多個故障狀態(tài)。這特別是由于如下情況，即故障狀態(tài)也在其原因方面疊加，例如故障狀態(tài)可以是其他故障狀態(tài)的邊界狀態(tài)，或者故障狀態(tài)可以流動性地相互轉(zhuǎn)變。

按照一實施方案，如此實施相應(yīng)應(yīng)用的規(guī)則，即僅僅當(dāng)滿足所有所述或說明的條件時才識別到相應(yīng)的故障狀態(tài)。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員根據(jù)要應(yīng)用的分析處理電路的構(gòu)成尋找適合解決方案，該解決方案能實現(xiàn)檢查用于相應(yīng)故障狀態(tài)的所述特征。例如從正或負(fù)值到0°的過渡狀態(tài)可以通過角偏差的值的相應(yīng)的差的形成而被識別到。特別是可以為此應(yīng)用角偏差的兩個連續(xù)的值，其中連續(xù)的情況例如是作為獨立變量的軸角或時間的相鄰的離散值。

驅(qū)控角的變化特別可理解為驅(qū)控角由一離散值跳躍到另一離散值。在驅(qū)控角這樣的變化下典型地在角偏差的兩個值之間確定角偏差的過渡，這兩個值直接在這樣的變化之前和之后出現(xiàn)，和/或與驅(qū)控角的這樣的變化同時出現(xiàn)。

按照一實施方案，如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-不變地停留在0°；

-由正的或負(fù)的第一值變到0°；

-由0°變到具有與第一值相反符號的第二值；

那么指定給“在兩個電機(jī)連接端之間的短路”的故障狀態(tài)的規(guī)則顯示該故障狀態(tài)。

應(yīng)提及的是，不變地停留在0°的情況也理解為過渡狀態(tài)，或者將這種停留狀態(tài)理解為過渡狀態(tài)。在該過渡狀態(tài)中然而沒有角偏差的變化。

第一值和第二值數(shù)值方面典型地位于相同數(shù)量級中。這可以例如表示，這些值數(shù)值方面相差小于1％、小于5％、小于10％、小于20％或者小于30％。該方法可以在這樣的情況下優(yōu)選如此實施，即僅僅當(dāng)兩個值的數(shù)值方面最大偏差、相對偏差或絕對偏差小于預(yù)定值時才顯示相應(yīng)故障狀態(tài)。這也適用于其他在此所述或其他故障狀態(tài)。應(yīng)理解為，如果在第一值與第二值的出現(xiàn)之間無刷直流電機(jī)的運行參數(shù)、例如電流強度、電壓或扭矩要求變化，那么第一值和第二值的數(shù)值特別是可以變化。在此提出的對于值的相同數(shù)量級的限定也適用于以下所述的實施方案。

按照一實施方案，如果角偏差在驅(qū)動角的每次變化中具有從不同于0°的值到0°的變化，特別是如果該值總是具有相同符號和/或數(shù)值方面不變或者至少關(guān)于數(shù)量級在數(shù)值上保持不變，那么指定給“角偏離(Winkeloffset)”的故障狀態(tài)的規(guī)則顯示出該故障狀態(tài)。由此可以識別角偏離，該角偏離例如可以具有其在角度測量發(fā)送器或角度傳感器的故障中或者在用于驅(qū)控電路的錯誤的校正值中的原因。

按照一實施方案，如果角偏差在驅(qū)控角由負(fù)值直接變化到正值或者由正值直接變化到負(fù)值的情況下具有由正的或負(fù)的第一值到具有與第一值相反符號的第二值的直接過渡，那么指定給“相的中斷”的故障狀態(tài)的規(guī)則顯示出該故障狀態(tài)。

按照一實施方案，如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-由0°變到正的或負(fù)的第一值；

-由具有與第一值相反符號的第二值變到0°；

-不變地停留在0°，

那么指定給“在相中電阻增大”的故障狀態(tài)的規(guī)則顯示出該故障狀態(tài)。

第一值和第二值在此典型地數(shù)值方面位于在相同數(shù)量級上。應(yīng)提及的是，在該故障狀態(tài)下典型地移動所有相，因為所有相電流的總和、亦即特別是在相應(yīng)電路的情況下典型為零。

按照一實施方案，其中如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-不變地停留在0°；

-由正的或負(fù)的第一值變到0°；

-不變地停留在0°，

那么指定給“在相應(yīng)相中心上的兩個繞組之間短路”的故障狀態(tài)的規(guī)則顯示出該故障狀態(tài)。

按照一實施方案，如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-由0°變到正的或負(fù)的第一值；

-由具有與第一值相反符號的第二值變到0°；

-不變地停留在0°；

那么指定給“相橋接”的故障狀態(tài)的規(guī)則顯示出該故障狀態(tài)。

第一值和第二值在此數(shù)值方面典型地位于在相同數(shù)量級上。在確定的實施方案中可以如此實施該方法，即僅僅當(dāng)?shù)诙翟跀?shù)值方面小于第一值時才識別為“相的橋接”的故障狀態(tài)，這在一些實施例中可以出現(xiàn)。應(yīng)提及的是，在該故障狀態(tài)下橋接的相典型地不再具有電感。

應(yīng)理解的是，相應(yīng)的值、特別是在相應(yīng)故障狀態(tài)下出現(xiàn)的第一值和第二值在一些實施方案中分別在典型地值范圍中出現(xiàn)，該值范圍用于表征相應(yīng)的故障狀態(tài)。通過與相應(yīng)存儲的值范圍的比較可以更好地確定故障狀態(tài)或?qū)ζ溥M(jìn)行可信度分析。這樣的值范圍可以由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員在單個情況下通過測量或模擬而確定。這樣的值范圍可以有利地用于按照本發(fā)明方法的實施方案中。例如角偏差的值、例如在直接在跳躍到0°之前或之后的過渡狀態(tài)上的相應(yīng)比較可以與相應(yīng)值范圍比較。優(yōu)選地，僅僅當(dāng)該值位于在相應(yīng)值范圍內(nèi)時才識別相應(yīng)故障狀態(tài)。值范圍可以特別是通過上邊界值和下邊界值限定。也可以在考慮特別是角偏差的相應(yīng)絕對值的情況下實現(xiàn)分析處理。

角偏差的模式——其對于故障狀態(tài)是獨特的——在軸的每個完整旋轉(zhuǎn)的情況下典型地重復(fù)兩次。這可以用于在本方法的范圍中的識別。

按照一優(yōu)選實施方案，僅僅當(dāng)作為軸角的函數(shù)或作為時間的函數(shù)的角偏差從在過渡狀態(tài)之前或之后在角度方面或時間方面預(yù)定間隔的點直至過渡狀態(tài)的積分具有至少一個預(yù)定值時，過渡狀態(tài)用作在規(guī)則的應(yīng)用范圍中的過渡。因此可以確保，識別的過渡狀態(tài)不僅基于隨機(jī)波動，而且實際上基于故障狀態(tài)。如果角偏差視為軸角的函數(shù)，那么優(yōu)選是角度方面的距離。如果角偏差視為時間的函數(shù)，那么優(yōu)選是時間方面的間隔。例如角偏差在過渡狀態(tài)之前或過渡狀態(tài)之后具有正或負(fù)的斜坡，亦即例如具有正值或負(fù)值的斜坡。已經(jīng)證實，這樣的斜坡用于表征多個故障狀態(tài)。通過上述積分的計算和與預(yù)定值的比較可以確保：這樣的斜坡實際上存在，而無需單個地分析斜坡。然而應(yīng)指出的是，斜坡原則上也可以單獨用于識別故障狀態(tài)，例如在另外實施的模式識別的范圍中。

按照一實施方案，該方法還具有相探測的步驟，故障狀態(tài)涉及該相；亦即通過確定哪種類型的過渡在哪個軸角和/或驅(qū)控角時出現(xiàn)。因此例如可以確定，在哪個相或哪些相出現(xiàn)相應(yīng)故障狀態(tài)。例如此外上述序列的過渡狀態(tài)可以分配給軸角和/或驅(qū)控角的相應(yīng)值，這允許確定所涉及的一相或涉及的多個相。

按照本方法的一優(yōu)選實施方案，在靜止的電機(jī)、亦即靜止的無刷直流電機(jī)中通過探測角偏差識別故障狀態(tài)，該角偏差數(shù)值方面超過對于至少一個預(yù)定時間間隔上的預(yù)定閾值。這能實現(xiàn)，在靜止的電機(jī)中也能識別故障狀態(tài)。該實施方案特別是基于如下認(rèn)識，角偏差的值與0°的偏差通常涉及故障狀態(tài)。如果那么在靜止的電機(jī)中出現(xiàn)與0°的偏差，這表示極有可能是故障狀態(tài)。典型地然而不可能的是，在靜止的電機(jī)中識別故障狀態(tài)的類型。因此按照另一優(yōu)選實施方案可以設(shè)定，在靜止電機(jī)下識別的故障狀態(tài)的情況下直接停止電機(jī)的應(yīng)用，例如可以停止其中應(yīng)用無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向輔助。這可以阻止轉(zhuǎn)向輔助的失控表現(xiàn)。

應(yīng)理解為，例如另外的故障、如錯誤的電機(jī)換向——其伴隨相電流交零的移動——或者每個其他的故障類型、特別是當(dāng)其伴隨相電流交零的移動時可以根據(jù)特征性的模式識別。

本發(fā)明此外還涉及一種電子控制裝置，其設(shè)置為用于實現(xiàn)按照本發(fā)明的方法。此外本發(fā)明也涉及一種非易失性、計算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)，其包含程序代碼，在其通過處理器運行時實施按照本發(fā)明的方法。關(guān)于按照本發(fā)明的方法在此可以參照所有所述實施方案和變型。

附圖說明

本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員由以下參照附圖描述的實施例得知另外的特征和優(yōu)點。其中示出：

圖1示出無刷直流電機(jī)的示例性示意電路，

圖2示出在無故障情況下軸角、驅(qū)控角和角偏差的模擬圖，

圖3至8示出在不同故障情況下軸角、驅(qū)控角和角偏差的模擬圖。

具體實施方式

圖1示出具有驅(qū)控電路10的無刷直流電機(jī)50。應(yīng)理解為，驅(qū)控電路10在此也構(gòu)成為用于識別故障狀態(tài)。無刷直流電機(jī)50在此構(gòu)成為三相的。無刷直流電機(jī)用于輔助車輛的未進(jìn)一步示出的轉(zhuǎn)向裝置，可以借助于方向盤55形式的轉(zhuǎn)向操作裝置操作該轉(zhuǎn)向裝置。然而應(yīng)理解為，本發(fā)明也可以用于自動行駛的車輛，這些車輛例如不具有轉(zhuǎn)向操作裝置和/或其中無刷直流電機(jī)50自主地使車輛轉(zhuǎn)向。

驅(qū)控電路10具有微控制器20，其中構(gòu)成未進(jìn)一步示出的處理器器件和存儲器件，其中在存儲器件中包含程序代碼，在通過處理器器件運行該程序代碼時微控制器20以限定方式運行。微控制器20特別是具有脈寬調(diào)制模塊25，其構(gòu)成為用于輸出脈寬調(diào)制的信號。

驅(qū)控電路10此外具有門控驅(qū)動單元(GDU)30形式的驅(qū)動電路。此外驅(qū)控電路10具有電源芯片模塊(PCM)40。

在各個構(gòu)件之間的電連接部分地如此示出，即再相應(yīng)連接旁邊存在數(shù)字。該數(shù)字說明多少相在相應(yīng)的連接中傳輸。

在此脈寬調(diào)制模塊25與門控驅(qū)動單元30連接、并且該門控驅(qū)動單元又與電源芯片模塊40連接。因此整體上產(chǎn)生用于無刷直流電機(jī)50的適合的驅(qū)控信號。無刷直流電機(jī)50連接在電源芯片模塊40的相應(yīng)輸出相上并且因此以已知的方式被驅(qū)控。特別是典型地可以在相應(yīng)周期中如此驅(qū)控?zé)o刷直流電機(jī)50的三相，即依次產(chǎn)生六個不同磁場。這些磁場典型地具有如下方向，這些方向隨著時間的推移沿順時針或逆時針相應(yīng)轉(zhuǎn)動60°。因此相應(yīng)地使得無刷直流電機(jī)50的未示出的軸處于轉(zhuǎn)動。電源芯片模塊40的三個與無刷直流電機(jī)50連接的輸出端、還與相電壓反饋電路35連接。通過又與微控制器20連接的相電壓反饋電路35使微控制器20獲得關(guān)于施加在無刷直流電機(jī)50的三個輸入端上的電壓的信息。

微控制器20以已知的控制-占空比驅(qū)控脈寬調(diào)制模塊25，根據(jù)期望的運行參數(shù)、如無刷直流電機(jī)50的角速度或扭矩確定該控制-占空比。微控制器20從無刷直流電機(jī)50的輸入端的反饋信號中同樣計算相應(yīng)的占空比并且將其與控制-占空比進(jìn)行比較。由相應(yīng)的偏差計算驅(qū)控角，該驅(qū)控角至少在無故障運行中說明：在無刷直流電機(jī)50中的磁場當(dāng)前位于哪個位置。該驅(qū)控角可以分別占據(jù)值-180°、-120°、-60°、0°、60°和120°中之一。取決于系統(tǒng)，用于測量所述驅(qū)控角的中間值的精度更小。對于本方法僅僅需要所述驅(qū)控角。

無刷直流電機(jī)50的未示出的軸通過同樣未示出的角度傳感器監(jiān)控其旋轉(zhuǎn)角。該角度傳感器提供相應(yīng)信號給微控制器20。微控制器20將由角度傳感器獲得的信號校正到無刷直流電機(jī)50的相應(yīng)的無功電流，微控制器20根據(jù)由現(xiàn)有技術(shù)已知的方法確定該無功電流。微控制器20由此計算軸角，該軸角顯示軸的相應(yīng)的轉(zhuǎn)動位置。

應(yīng)理解為，連續(xù)重復(fù)地實施這些計算。

在計算相應(yīng)的軸角與驅(qū)控角之后，微控制器20將從軸角中減去驅(qū)控角并且因此獲得角度差。緊接著微控制器20基于以下規(guī)則計算角偏差：

-如果角度差是負(fù)的：那么角偏差＝角度差；

-如果角度差不是負(fù)的，但是小于或等于60°：那么角度差＝0°；

-如果角度差大于60°：那么角偏差＝角度差-60°。

由作為時間的函數(shù)的角偏差的曲線中，微控制器20可以識別無刷直流電機(jī)50的故障狀態(tài)。為此，微控制器以計算出的角偏差實施相應(yīng)的模式識別。特別是在此可以識別無刷直流電機(jī)50的以下參照另外的附圖所述的故障狀態(tài)或無故障運行狀態(tài)。

圖2示出在無故障情況下驅(qū)控角、軸角和角偏差的示例性的模擬圖。圖3至8示出在不同故障狀態(tài)下驅(qū)控角、軸角和角偏差的示例性的模擬圖。模擬圖在此示例性地給出，以便特別是也可以闡明對于相應(yīng)的故障狀態(tài)典型地識別模式。模擬圖涉及專門的、在此具有確定參數(shù)的模擬情況。應(yīng)理解為，由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員也可以實施其他識別模式，微控制器20利用該其他的識別模式可以識別相應(yīng)故障狀態(tài)或無故障運行狀態(tài)。這樣的實施方案視為本申請的公開部分。

相應(yīng)的圖2至8如此構(gòu)成，使得在相應(yīng)的水平軸上記錄時間，而在相應(yīng)的垂直軸上記錄角度。時間的單位是秒，角度的單位是度(°)。驅(qū)控角僅僅采取離散值-180°、-120°、-60°、0°、60°以及120°。因此實現(xiàn)驅(qū)控角的梯形走向。軸角原則上是由-180°至180°的直線形式并且隨后又跳躍到-180°。角偏差具有至少一個0°的值并且僅僅在一些位置上與之偏差。典型地，在0°的偏差的情況下構(gòu)成相應(yīng)的正或負(fù)斜坡。應(yīng)理解為，根據(jù)所述特征曲線可以明確識別用于驅(qū)控角、軸角以及角偏差的相應(yīng)曲線。曲線部分交叉或者在確定的線段之上相疊地延伸，從而曲線在該位置是不可區(qū)分的。至少關(guān)于歐洲專利法方面應(yīng)提及的是，除了有關(guān)上述曲線變化形式方面的明確的可識別性外，在原始文檔中包含的顏色區(qū)別也形成公開的一部分(參見判決T 1544/08)。

圖2示出無故障狀態(tài)。如明確可見的那樣，角偏差在此不變地保持在0°。絕對不會出現(xiàn)與該值的偏差。如果這樣的狀態(tài)存在，這可以由微控制器20例如由此探測，即該微控制器在一定的時間間隔上或者在軸角的例如與0°偏差180°或360°的確定的角范圍上探測角偏差，如此可以肯定地確定無障礙狀態(tài)。此外應(yīng)提及的是，在圖2所示的無故障狀態(tài)下在驅(qū)控角的過渡之間的相應(yīng)間隔是相同的。

圖3示出“在兩個電機(jī)連接端之間短路”的故障狀態(tài)。如容易識別的那樣，在此驅(qū)控角的扇形區(qū)域相比于圖2移動。這導(dǎo)致角偏差的正和負(fù)的側(cè)邊沿。特別顯著的過渡狀態(tài)在此特別是在驅(qū)控角變化時出現(xiàn)。在此如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示如下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-不變地停留在0°；

-由正的或負(fù)的第一值變到0°；

-由0°變到具有與第一值相反符號的第二值；

那么微控制器20分別分析處理角偏差并且識別示出的故障狀態(tài)。

圖4示出“角偏離”的故障狀態(tài)。如容易識別的那樣，在此驅(qū)控角的扇形區(qū)域相比于圖2不移動。軸角的曲線然而相比于圖2移動。這導(dǎo)致角偏差的正的上升沿。特別顯著的過渡狀態(tài)在此特別是在驅(qū)控角變化時出現(xiàn)。在此如果角偏差在驅(qū)動角的每次變化中都具有由不同于0°的值到0°的變化，特別是如果該值總是具有相同符號和/或數(shù)值方面不變或者至少關(guān)于數(shù)值的數(shù)量級方面保持相同，那么微控制器20分別分析處理角偏差并且識別示出的故障狀態(tài)。

圖5示出“電機(jī)相中斷”的故障狀態(tài)。在此驅(qū)控角僅僅在四個值之間變化，其中在相同符號的相應(yīng)兩個值之間隨機(jī)變化是可能的。這歸因于，在電機(jī)相中斷時在該電機(jī)相中出現(xiàn)確定的噪音，該噪音導(dǎo)致這樣的跳躍。角偏差在此占據(jù)直至大約30°的正和負(fù)值，其中所屬角范圍特別是稱為“死角范圍”。在剩余角范圍中角偏差可以在0°與直至90°的值之間變化。如果角偏差在驅(qū)控角由負(fù)值到正值或者由正值到負(fù)值的直接變化中具有由正的或負(fù)的第一值到具有與第一值相反符號的第二值的直接過渡，那么微控制器20識別到“相的中斷”的故障狀態(tài)。這例如相應(yīng)于在圖5中在時間0.1秒與0.12秒之間示出的過渡狀態(tài)。

圖6示出“在相中電阻增大”的故障狀態(tài)。如容易識別的那樣，在此驅(qū)控角的扇形區(qū)域相比于圖2移動。這導(dǎo)致角偏差的正和負(fù)的側(cè)邊沿。特別顯著的過渡在此特別是在驅(qū)控角變化時出現(xiàn)。在此如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-由0°變到正的或負(fù)的第一值；

-由具有與第一值相反符號的第二值變到0°；

-不變地停留在0°；

那么微控制器20分別分析處理角偏差并且識別示出的故障狀態(tài)。

圖7示出“在相應(yīng)相中心上的兩個繞組之間短路”的故障狀態(tài)。如容易識別的那樣，在此驅(qū)控角的扇形區(qū)域相比于圖2移動。這導(dǎo)致角偏差的正和負(fù)的側(cè)邊沿。特別顯著的過渡狀態(tài)在此特別是在驅(qū)控角變化時出現(xiàn)。如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-不變地停留在0°；

-由正的或負(fù)的第一值變到0°；

-不變地停留在0°；

那么微控制器20分別分析處理角偏差并且識別示出的故障狀態(tài)。

圖8示出“相的橋接”的故障狀態(tài)。如容易識別的那樣，在此驅(qū)控角的扇形區(qū)域相比于圖2移動。這導(dǎo)致角偏差的正和負(fù)的側(cè)邊沿。特別顯著的過渡狀態(tài)在此特別是在驅(qū)控角變化時出現(xiàn)。其中如果角偏差在驅(qū)控角的三個連續(xù)變化中顯示以下依次出現(xiàn)的過渡狀態(tài)：

-由0°變到正的或負(fù)的第一值；

-由具有與第一值相反符號的第二值變到0°；

-不變地停留在0°；

那么微控制器20分別分析處理角偏差并且識別示出的故障狀態(tài)。

為了提高識別的可靠性，微控制器20在識別角偏差的過渡狀態(tài)之前計算作為時間的函數(shù)的角偏差從在過渡狀態(tài)之前以預(yù)定的時間上間隔的點以及從在過渡狀態(tài)之后以預(yù)定的時間上間隔的點直至所識別到的過渡狀態(tài)的積分。僅僅當(dāng)該積分在數(shù)值方面超過預(yù)定值時，該過渡狀態(tài)用作在故障狀態(tài)識別范圍中的過渡狀態(tài)。這避免由于不是基于故障狀態(tài)的隨機(jī)波動而識別為故障狀態(tài)的情況。

應(yīng)理解為，通過相應(yīng)如在圖3至8中所述的過渡狀態(tài)的位置的準(zhǔn)確的分析處理，也可以對無刷直流電機(jī)50的各涉及的相或涉及的多個相得出結(jié)論。為此微控制器20如此地分析處理過渡狀態(tài)，即這些過渡狀態(tài)在哪個軸角或在驅(qū)控角的哪個過渡狀態(tài)出現(xiàn)。因此不僅可以識別故障狀態(tài)，而且可以識別準(zhǔn)確的相。在存儲在微控制器20中的確定的故障狀態(tài)下，直接禁止微控制器20的繼續(xù)運行，以便避免轉(zhuǎn)向裝置的失控反應(yīng)。

如果無刷直流電機(jī)50未在運行中，特別是其軸不轉(zhuǎn)動，即便如此微控制器20連續(xù)監(jiān)控角偏差。如果在預(yù)定時間間隔上角偏差超過預(yù)定閾值，那么雖然無刷直流電機(jī)50靜止也識別到故障狀態(tài)。雖然沒有識別到在此是什么故障狀態(tài)，但是這可以進(jìn)一步提高安全性。在該情況下直接停止無刷直流電機(jī)50的繼續(xù)運行，這是因為不存在關(guān)于現(xiàn)在故障狀態(tài)的信息并且繼續(xù)運行在車輛轉(zhuǎn)向裝置的可能的失控反應(yīng)方面是太冒險的。

應(yīng)理解為，角偏差的值與0°的偏差的方向、亦即角偏差是否具有正或負(fù)值通過無刷直流電機(jī)50的轉(zhuǎn)向預(yù)定。如果轉(zhuǎn)向反向，那么相應(yīng)偏差的符號典型地也變化。在此例如過渡狀態(tài)的類型也可能變化，亦即例如可以是由正或負(fù)值到0°的過渡狀態(tài)到由0°到正或負(fù)值的過渡狀態(tài)，并且反之亦然。在本申請中所述的實施方案的相應(yīng)變型和特征視為該申請公開的組成部分。

屬于本申請的權(quán)利要求表示不放棄實現(xiàn)進(jìn)一步的保護(hù)。

只要在方法的過程中表明，一個特征或一組特征不是強制必要的，那么在申請者方面已經(jīng)力爭表達(dá)至少一個獨立權(quán)利要求，該獨立權(quán)利要求不再具有該特征或該組特征。在此例如可以涉及在申請日提交的權(quán)利要求的部分組合或者在申請日提交的權(quán)利要求的通過另外的特征限制的部分組合。這樣的新的要表達(dá)的權(quán)利要求或特征組合可理解為由本申請的公開內(nèi)容共同覆蓋。

還應(yīng)指出的是，本發(fā)明的如下設(shè)計方案、特征和變型——其在不同實施方案或?qū)嵤├忻枋龊?或在附圖中示出——可任意相互組合。單個或多個特征可任意相互交換。由此產(chǎn)生的特征組合可理解為由本申請的公開內(nèi)容共同覆蓋。

在從屬權(quán)利要求中的引用不應(yīng)理解為放棄實現(xiàn)對于引用的從屬權(quán)利要求的特征的獨立的、具體的保護(hù)。這些特征也可以任意地與其他特征組合。

僅僅在說明書中公開的特征或者在說明書中或者在一權(quán)利要求中僅僅結(jié)合其他特征公開的特征原則上可以具有獨立的、按照本發(fā)明本質(zhì)的重要意義。這些特征因此也可以單個地記錄在權(quán)利要求中用于與現(xiàn)有技術(shù)區(qū)別。