Aus der Offenlegungsschrift DE 198 35 576 AI ist ein Ansteu- ersystem für einen permanent erregten Elektromotor bekannt, welches eine Ansteueranordnung zur Ansteuerung einer Leis- tungselektronik und eine Betriebszustandserfassungsanordnung zur Erfassung eines Betriebszustands des Ansteuersystems und/oder des Elektromotors umfaßt. Erfaßt die Betriebszu- standserfassungsanordnung das Vorliegen wenigstens eines vor- bestimmten Betriebszustands, so generiert die Ansteueranord- nung einen Befehl zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen allen Anschlüssen des Elektromotors. Der vorbestimmte Be- triebszustand ist ein Fehlerzustand, welcher zumindest einen der folgenden Fehler umfaßt : Abfall oder Ausfall einer Motor- versorgungsspannung, Fehler im Bereich eines Motorstellungs- sensors, Fehler im Bereich eines Stromsensors zur Erfassung des in wenigstens einem Strang fließenden Stroms, Kurzschluß- fehler (insbesondere im Bereich des Motors), Ansteigen einer Zwischenkreisspannung über einen vorbestimmten Grenzwert.

Die Anzahl elektronischer Komponenten in Kraftfahrzeugen nimmt ständig zu. Dem zufolge steigt die Komplexität der in den Fahrzeugen eingesetzten Netzwerke bzw. die Vernetzung der Komponenten. Beispielhaft seien hier"Drive-by-wire"-Systeme genannt. Diese Zunahme an elektrischen Komponenten und an Vernetzung erfordert eine sorgfältige Überwachung der Funkti- onsfähigkeit der Komponenten und der ihnen zugeordneten Netz- werke.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrei- ben einer elektrischen Maschine mit einem Ansteuersystem zu schaffen, welches die Funktionsfähigkeit der betroffenen Kom- ponenten überwacht und ggf. geeignete Maßnahmen zum Vermeiden unerwünschter Folgen ergreift. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen erge- ben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben ei- ner elektrischen Maschine mit einem Ansteuersystem, wobei ei- ne Betriebsgröße der elektrischen Maschine bzw. des Ansteuer- systems überwacht wird. Es wird vorgeschlagen die Zulässig- keit eines Istmoments der elektrischen Maschine zu überprüfen und bei Nicht-Zulässigkeit des Istmoments eine Fehlerreaktion einzuleiten.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geht von ei- nem Ansteuersystem für die elektrische Maschine mit einem Wechselrichter, einer Steuereinheit und einer Überwachungs- einheit aus. Erfindungsgemäß umfaßt die Überwachungseinheit Mittel zur Überprüfung der Plausibilität einer Eingangsgröße der Steuereinheit und/oder Mittel zur Überprüfung des Zuläs- sigkeit einer Zustandsgröße der elektrischen Maschine. Die Zustandsgröße kann auch eine Ausgangsgröße der elektrischen Maschine sein.

Durch die Überprüfung der Plausibilität der Eingangsgröße können fehlerhafte Eingangsgrößen detektiert werden. Die Ein- gangsgröße wird üblicherweise von einem Netzwerk an die Steu- ereinheit übergeben. Das Netzwerk kann beispielsweise auf ei- nem CAN-Bus (Controller Area Network), auf MOST (Media Orien- ted System Technology) bzw. einem Lichtleiterbus, oder auf einem FlexRay-Kommunikationssystem basieren. Es kann zu Über- tragungsfehlern, beispielsweise durch eine fehlerhafte und/oder gestörte Übertragungsstrecke, kommen. Die Aktualität der übermittelten Eingangsgröße, auch Botschaft genannt, kann fehlerhaft bzw. veraltet sein. In der Steuereinheit selbst kann die Eingangsgröße fehlerhaft hinterlegt bzw. abgespei- chert sein. Dies kann durch fehlerhafte Speicherbausteine, insbesondere ROM-Fehler bzw. RAM-Fehler, hervorgerufen wer- den. Weiterhin können Befehlsfehler auftreten. Hierbei werden beispielsweise Netzwerkbefehle fehlerhaft ausgeführt bzw. es wird ein falscher Netzwerkbefehl ausgeführt.

Indem die Zulässigkeit einer Zustandsgröße der elektrischen Maschine überprüft wird, können Fehler bzw. fehlerhafte Ab- läufe, auch Prozessebenenfehler bzw. Funktionsebenenfehler genannt, innerhalb der Steuereinheit festgestellt werden. E- benso kann ein fehlerhafter Wechselrichter bzw. eine fehler- haft arbeitende Wechselrichtereinheit und/oder eine fehler- hafte bzw. nicht voll funktionsfähige elektrische Maschine detektiert werden.

Ein Fehler sei definiert als eine Nicht-Erfüllung einer An- forderung an eine bestimmte Einheit bzw. von einer bestimmten Einheit. Als Doppelfehler seien zwei Fehler bezeichnet, die innerhalb eines kurzen Zeitfensters beziehungsweise Zeitraums auftreten und in keinem kausalen Zusammenhang zueinander ste- hen. Zwei Einzelfehler, die außerhalb dieses kurzen Zeitfens- ters auftreten und ebenso nicht in kausalem Zusammenhang ste- hen, seien als Zweifachfehler bezeichnet. Vorteilhafterweise können diese Fehlerarten, sofern sie zu Abweichungen in den Sollzuständen führen, durch das erfindungsgemäße Verfahren entdeckt werden. Selbstverständlich ist diese Aufzählung der Fehlerarten nicht abschließend, und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch weitere Fehlerarten, beispielsweise kausal zusammenhän- gende Fehler, erkennen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich einfach und gerade- wegs in üblicherweise in Fahrzeugen vorgesehene Steuereinhei- ten bzw. Steuergeräte integrieren. Dank der einfachen Struk- tur des Verfahrens lassen sich entsprechende elektronische Komponenten beziehungsweise Signale/Größen schnell überwachen und auswerten. Dem zufolge kann auch unmittelbar eine Fehler- reaktion eingeleitet werden, um eine Schädigung von elektro- nischen Komponenten und eine Gefährdung der Sicherheit eines Anwenders zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise softwaretechnisch umgesetzt.

Die Überwachung der entsprechenden Komponenten bzw. Signale und ggf. die Einleitung einer Fehlerreaktion bzw. geeigneter Maßnahmen erfolgt autark, d. h. unabhängig von einer Anwender- reaktion bzw., bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug, un- abhängig von einer Reaktion des Fahrers.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vor- richtung kann vorteilhafterweise bei komplexen Netzwerken mit einer Vielzahl von elektronischen Komponenten eingesetzt wer- den.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines funktionalen Blockschaltbilds eines Ausführungsbeispiels eines erfindungs- gemäßen Verfahrens.

Ein nicht näher bezeichnetes Ansteuersystem für eine elektri- sche Maschine 1 umfaßt einen Wechselrichter bzw. eine Wech- selrichtereinheit 2, auch als Leistungseinheit bezeichnet, eine Steuereinheit 3 und eine Überwachungseinheit 4. Bei der elektrischen Maschine 1 handelt es sich vorzugsweise um eine Drehstrommaschine.

Die Steuereinheit 3 beinhaltet Funktionen zur Ansteuerung bzw. zum Betreiben der elektrischen Maschine 1 und kann daher auch als Funktionsebene bezeichnet werden. Diese Funktionen bzw. Funktionalitäten dienen unter anderem der Umsetzung bzw.

Verarbeitung der von der elektrischen Maschine 1 angeforder- ten Momente, der Überwachung von zum Betreiben der elektri- schen Maschine 1 relevanten Komponenten, der Diagnose von Ein-und Ausgangsgrößen, sowie einer Steuerung von Systemre- aktionen beim Auftreten eines Fehlers, wobei unter einem Sys- tem sowohl das Ansteuersystem als auch die elektrische Ma- schine als auch die Verheiratung beider Komponenten verstan- den ist. Bei der Komponentenüberwachung werden unter anderem Sensorkomponenten, Stellgliedkomponenten, wie beispielsweise der Wechselrichter 2, und dem Ansteuersystem zugeordnete Sig- nalpfade überwacht. Die Sensorkomponenten können Stromsenso- <BR> <BR> ren, Spannungseingänge bzw. -sensoren, Drehzahlsensoren, La- ge-beziehungsweise Positionssensoren und/oder Temperatursen- soren umfassen. Bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Ver- fahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug erfolgt die Überwachung vorzugsweise kontinu- ierlich je Fahrzyklus.

Die Steuereinheit 3 weist insbesondere einen Funktionsblock 5 auf, welcher als Eingangsgröße ein Sollmoment Msoll für die elektrische Maschine 1 aufweist. In dem Funktionsblock 5 wer- den aus dem Sollmoment Msoll nicht näher bezeichnete Ansteu- ersignale für den Wechselrichter 2 gebildet. Diese Ansteuer- signale werden dem Wechselrichter 2 über nicht näher bezeich- nete Leitungen zugeführt. Der Wechselrichter 2 enthält vor- zugsweise eine nicht dargestellte Halbbrückenanordnung je nicht dargestelltem Strang der elektrischen Maschine 1. Eine Halbrückenanordnung besteht üblicherweise aus zwei in Serie geschalteten Transistoren mit diesen zugeordneten Freilaufdi- oden. Die Wechselrichtereinheit 2 weist bevorzugterweise auch einen nicht dargestellten Kondensator auf, welcher parallel zu den Halbbrückenanordnungen geschaltet ist. Anstelle der Transistoren können selbstverständlich auch andere Schaltele- mente wie beispielsweise Thyristoren bzw. Relais eingesetzt werden. Über den Wechselrichter 2 werden Amplitude, Frequenz und Phase der Strangströme der elektrischen Maschine 1 einge- stellt. Die Versorgung der elektrischen Maschine 1 mit den Strangströmen erfolgt über nicht näher bezeichnete Leitungen über den Wechselrichter 2. Dem Funktionsblock 5 werden vor- zugsweise als weitere Eingangsgrößen eine Temperatur T der e- lektrischen Maschine 1, die Statorstrangströme 11, I2 und/oder ggf. I3, die Rotorstrangströme S1 und S2 (bei nicht permanent erregtem Rotor), ein Pollage 3 und/oder eine elekt- rische Winkelgeschwindigkeit co zugeführt. Vorzugsweise sind Erfassungseinheiten für die Pollage und ein elektrisches Drehfeld vorhanden. Die Optionalität des Statorstrangstroms I3 soll durch die strich-punktierte Darstellung des Signal- flusses des Statorstrangstroms I3 in der einzigen Figur zum Ausdruck gebracht werden.

Die Überwachungseinheit 4 kann auch als Funktionsüberwa- chungsebene bezeichnet werden und dient vorzugsweise der Ü- berwachung der Steuereinheit 3 bzw. der Funktionsabläufe in der Steuereinheit 3.

Dem Ansteuersystem kann eine weitere nicht dargestellte Über- wachungsebene zugeordnet sein, welche durch ein Frage-/Antwort-Prinzip die ordnungsgemäße Funktionsweise des Ansteuersystems bzw. der Steuereinheit 3 bzw. der Überwa- chungseinheit 4 testet. Sollte ein Fehlerfall auftreten, so erfolgt die Auslösung entsprechender Systemreaktionen bzw.

Fehlermaßnahmen vorzugsweise unabhängig von dem Ansteuersys- tem umfassend den Wechselrichter 2, die Steuereinheit 3 und die Überwachungseinheit 4.

Zur Energieversorgung des Ansteuersystems und der elektri- schen Maschine 1 ist eine nicht dargestellte Strom-bzw.

Spannungsquelle vorgesehen. Diese weist vorzugsweise eine Nennspannung von 14 V, 28 V beziehungsweise von 42 V auf und umfasst vorzugsweise einen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie und/oder einen Superkondensator. Selbstver- ständlich können Ansteuersystem und elektrische Maschine 1 auch von einem nicht dargestellten Generator und/oder über einen Netzanschluss mit elektrischer Energie versorgt werden.

Von einem nicht dargestellten Netzwerk, vorzugsweise einem CAN-Bussystem, bzw. von einer nicht dargestellten Leitung werden dem Ansteuersystem ein Sollmoment Msoll und ein be- stimmter Bereich zugeführt, in welchem das Sollmoment Msoll liegen soll. Dieser Bereich ist durch ein maximales Moment Mmax und ein minimales Moment Mmin definiert. Das maximale Moment Mmax und das minimale Moment Mmin sind bevorzugterwei- se Funktionen der Zeit.

Das Sollmoment Msoll wird vorzugsweise von der Steuereinheit 3 vor Eintritt in den Funktionsblock 5 an einen Funktions- block 6, welcher in der Überwachungseinheit 4 angeordnet ist, übergeben. Das maximale Mmax und das minimale Moment Mmin, auch als Grenzmomente bezeichnet, werden ebenfalls dem Funk- tionsblock 6 zugeführt. Die Zuführung bzw. der Abgriff der Grenzmomente Mmax und Mmin kann entweder aus der Steuerein- heit 3 erfolgen, oder die Grenzmomente können bereits außer- halb des Ansteuersystems von einem Netzwerk bzw. einer Lei- tung abgegriffen bzw. abgetastet und dem Funktionsblock 6 zu- geführt werden, ohne die Steuereinheit 3 zu durchlaufen. Die Grenzmomente Mmax und Mmin sind vorzugsweise vordefiniert und in einem Steuergerät beispielsweise eines Kraftfahrzeugs hin- terlegt. Die Grenzwerte Mmax, Mmin können temperatur-, last-, druck-und/oder von weiteren System-und/oder Umgebungsgrößen abhängig sein.

In dem Funktionsblock 6 wird überprüft, ob das Sollmoment Msoll zulässig ist. Es findet eine sog. Plausibilitätsüber- prüfung statt. Hierzu wird überprüft, ob das Sollmoment Msoll kleiner gleich dem maximalen Moment Mmax und größer gleich dem minimalen Moment Mmin ist. Ist dies der Fall, so ist die Ausgangsgröße des Funktionsblock Mzul, welche ein zulässiges Moment darstellt, gleich dem Sollmoment Msoll. Ist das Soll- moment Msoll größer als das maximale Moment Mmax bzw. ist das Sollmoment Msoll kleiner als das minimale Moment Mmin, so liegt ein Fehlerfall vor und es wird vorzugsweise eine ent- sprechende Statusinformation über den Fehlerfall an eine hierfür vorgesehenen Funktionsblock, beispielsweise den Funk- tionsblock 10, bzw. eine hierfür vorgesehene Steuereinheit gesendet und es wird vorzugsweise von diesem Funktions- block/Steuereinheit eine entsprechende Fehlerreaktion einge- leitet ; bevorzugterweise wird die elektrische Maschine 1 über hierfür vorgesehene Leitungen lastlos geschaltet.

Die Ausgangsgröße des Funktionsblocks 6 bzw. das zulässige Moment Mzul wird einem weiteren Funktionsblock 7 zugeführt.

In dem Funktionsblock 7 findet eine Zulässigkeitsüberprüfung eines Istmoments Mistl der elektrischen Maschine 1 statt.

Dieses Istmoment Mistl wird vorzugsweise aus den Statorströ- men I1, I2 und ggf. I3 der elektrischen Maschine 1 ermittelt.

Die Statorströme werden bevorzugterweise durch Messung und/oder mittels eines Beobachters ermittelt. Die Vorgänge in den Statorwicklungen können durch fiktive, mit dem Rotor um- laufende zweiphasige Ersatzwicklungen d, q nachgebildet wer- den. Die Wicklungsachse der Ersatzwicklung d fällt dabei mit der Längsachse des nicht näher dargestellten Rotors überein, während die zweite Ersatzwicklung q in der Querachse des Ro- tors liegt. Die Transformation der Größen erfolgt vorzugswei- se in einem Funktionsblock 8. Dem Funktionsblock 8 werden vorzugsweise als weitere Eingangsgrößen, neben den Sta- torströmen I1, I2 und ggf. I3, eine Pollage 9 und/oder eine elektrische Winkelgeschwindigkeit m zugeführt. Mittels der d-Komponente und der q-Komponente des Statorstroms kann dann in dem Funktionsblock 8 das aktuelle Istmoment Mistl der e- lektrischen Maschine 1 berechnet werden ("Einführung in die Theorie geregelter Drehstromantriebe", Band 1 Grundlagen, Hansruedi Bühler, Birkhäuser Verlag Basel und Stuttgart, 1977, ISBN 3-7643-0837-0", Grundzüge der elektrischen Maschi- nen", H. Eckhardt, Teubner Studienbücher, Stuttgart, 1982, ISBN 3-519-06113-9).

In dem Funktionsblock 7 erfolgt ein Vergleich des Istmoments Mist1 mit dem zulässigen Moment Mzul. Weicht das Istmoment Mist1 um mehr als einen vorbestimmten Betrag von dem zulässi- gen Moment Mzul ab, so wird vorzugsweise über eine Leitung 11 ein Fehlersignal an einen Funktionsblock 10 übermittelt. Die Leitung 11 kann selbstverständlich auch softwaretechnisch re- alisiert sein. Der Funktionsblock 10 dient der Einleitung ei- ner Fehlerreaktion bzw. dem Ergreifen entsprechender Maßnah- men bei Vorliegen eines Fehlers. Wird dem Funktionsblock 10 beispielsweise über eine Leitung 11 ein Fehlersignal übermit- telt, so sendet er vorzugsweise über eine Leitung 12 ein ent- sprechendes Signal an den Wechselrichter 2, welches den Wech- selrichter 2 bzw. dessen nicht dargestellte Schaltelemente derart ansteuert, dass die elektrische Maschine 1 kurzge- schlossen wird, bzw. welches einen Kurzschluss der elektri- schen Maschine 1 über den Wechselrichter 2 veranlasst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein zweites, redundantes Istmoments Mist2 ermittelt. Die Ermitt- lung des zweiten Istmoments Mist2 dient zur Überprüfung und zusätzlichen Überwachung des ersten Istmoments Mistl und so- mit der Überwachung der Funktionsfähigkeit der Steuereinheit 3, des Wechselrichters 2 und/oder der elektrischen Maschine 1. Das zweite Istmoment Mist2 kann z. B., vorzugsweise in dem Funktionsblock 5, analog zum ersten Istmoment Mistl ermittelt werden.

Das zweite Istmoment Mist2 wird von dem Funktionsblock 5 bzw. der Steuereinheit 3 vorzugsweise einem Funktionsblock 9 der Überwachungseinheit 4 zugeführt. In dem Funktionsblock 9 wer- den das Istmoment Mist1 und das zweite Istmoment Mist2 ver- glichen. Weist das erste Istmoment Mistl um mehr als einen bestimmten Betrag von dem zweiten Istmoment Mist2 ab, so wird ebenfalls eine Fehlerreaktion eingeleitet. Die Einleitung der Fehlerreaktion erfolgt vorzugsweise durch Übermittlung eines entsprechenden Fehlersignals über eine Leitung 13, welche vorzugsweise softwaretechnisch realisiert ist, an einen Funk- tionsblock 10. Der Funktionsblock 10 leitet entsprechende Maßnahmen ein, um unerwünschte Effekte, Störungen bzw. Bau- teilschäden zu verhindern. Von dem Funktionsblock 10 wird vorzugsweise ein Signal auf einer Leitung 12, an den Wechsel- richter 2 übermittelt, welches dazu führt, dass die nicht dargestellten Schaltelemente des Wechselrichters 2 derart angesteuert werden, dass ein Kurzschluß der elektrischen Ma- schine 1 erzeugt wird.

Anstelle bzw. zusätzlich zu dem Vergleich des ersten Istmo- ments Mistl mit dem zweiten Istmoment Mist2 kann ein Ver- gleich des Sollmoments Msoll mit dem Istmoment Mistl und/oder mit dem zweiten Istmoment Mist2 erfolgen. Dieser Vergleich kann beispielsweise ebenfalls in dem Funktionsblock 9 statt- finden. Weicht das Istmoment Mistl und/oder das zweite Istmo- ment Mist2 um mehr als einen vorbestimmten Betrag von dem Sollmoment Msoll ab, so führt dies ebenfalls zu einer Fehler- reaktion über den Funktionsblock 10. Von dem Funktionsblock 10 wird dann vorzugsweise ein Signal auf einer Leitung 12, an den Wechselrichter 2 übermittelt, welches dazu führt, dass die nicht dargestellten Schaltelemente des Wechselrichters 2 derart angesteuert werden, dass ein Kurzschluß der elektri- schen Maschine 1 erzeugt wird.

Die vordefinierten Beträge um die das Istmoment Mistl von dem zulässigen Moment Mzul, von dem zweiten Istmoment Mist2 und/oder von dem Sollmoment Msoll und/oder um die das zweite Istmoment Mist2 von dem Sollmoment Msoll abweichen darf bzw. nicht abweichen darf, sind vorzugsweise in einem Steuergerät bzw. in einem anderweitigen Speicherbereich hinterlegt. Bei einer Kraftfahrzeuganwendung handelt es sich bei dem Steuer- gerät vorzugsweise um ein Motor-bzw. ein Fahrzeugsteuerge- rät.

Die Steuereinheit 3 und Überwachungseinheit 4 sind vorzugs- weise in unterschiedlichen Speicherbereichen eines Steuerge- räts angeordnet. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine physi- kalisch getrennte Überwachung der Steuereinheit 3 durch die Überwachungseinheit 4 möglich. Fehlerhafte Speicherbereiche der Steuereinheit 3 haben dann keinen Einfluss auf die in der Überwachungseinheit 4 ablaufenden Funktionen bzw. Funktiona- litäten, wie beispielsweise die Plausibilitätsüberprüfung des Sollmoments Msoll und die Zulässigkeitsüberprüfung des Istmo- ments Mistl.

Bei einer Initialisierung bzw. bei einem Erststart des An- steuersystems bzw. der elektrischen Maschine 1 erfolgt vor- zugsweise eine Überwachung/Überprüfung der Abschaltpfade, ge- geben beispielhaft durch die Leitung 12, über welche die elektrische Maschine abgeschaltet bzw. kurzgeschlossen werden kann.

Im Falle eines Fehlers wird der Anwender bzw. bei Kraftfahr- zeuganwendungen der Fahrer bevorzugterweise informiert. Diese Information kann optisch, akustisch, durch eine Veränderung des Systemverhaltens bzw. bei einem Kraftfahrzeug durch eine Veränderung des Verhaltens des Kraftfahrzeugs und/oder auf andere Weise erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vor- richtung werden vorzugsweise zum Betreiben einer elektrischen Maschine eingesetzt, welche in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise als Star- ter/Generator bzw. als Motor/Generator bzw. als Lichtmaschine betreibbar und ist auch bei Hybridanwendungen einsetzbar. Die elektrische Maschine ist bevorzugterweise zur Antriebsunter- stützung einer im Kraftfahrzeug vorgesehenen Brennkraftma- schine und/oder zur Energieversorgung eines im Kraftfahrzeug vorgesehenen Bordnetzes einsetzbar. Das erfindungsgemäße Ver- fahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich so- wohl bei Kraftfahrzeugen mit Diesel-als auch bei Kraftfahr- zeugen mit Otto-Motoren einsetzen.