DE102007033152A1

DE102007033152A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Ausgangsgröße eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE102007033152A1
Application number: DE200710033152
Authority: DE
Inventors: Mattias Hallor; Alex Grossmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-15
Also published as: CN101344578B; FR2918760B1; FR2918760A1; CN101344578A

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Ausgangsgröße eines Gleichstrommotors (1) vorgeschlagen, die wenig aufwendig und gleichzeitig besonders zuverlässig ist. Dabei wird vom Gleichstrommotor (1) eine Versorgungsspannung zugeführt. Die Versorgungsspannung wird während einer Diagnosezeit abgeschaltet, so dass der Gleichstrommotor (1) während der Diagnosezeit als Generator betrieben wird und eine Spannung induziert. Eine für die induzierte Spannung charakteristische Größe wird ermittelt. Abhängig von der ermittelten Größe wird ein Fehler diagnostiziert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zur Diagnose einer Ausgangsgröße eines Gleichstrommotors nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Aus der DE 103 287 12 A1 ist ein Verfahren und ein System zur Bestimmung des Kupplungspunktes einer mittels einer Stellvorrichtung betätigbaren Kupplung bekannt. Die Stellvorrichtung wird dabei von einem Gleichstrommotor angetrieben, dem eine Versorgungsspannung zugeführt wird.
Vorteile der Erfindung
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Diagnose einer Ausgangsgröße eines Gleichstrommotors mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Versorgungsspannung während einer Diagnosezeit abgeschaltet wird, so dass der Gleichstrommotor während der Diagnosezeit als Generator betrieben wird und eine Spannung induziert, dass eine für die induzierte Spannung charakteristische Größe ermittelt wird und dass abhängig von der ermittelten Größe ein Fehler diagnostiziert wird. Auf diese Weise ist eine direkte Diagnose des Gleichstrommotors, eines Antriebs einer von dem Gleichstrommotor angetriebenen Komponente, einer vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente oder einer der vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente durchgeführten Funktion möglich, ohne dass am Gleichstrommotor, am Antrieb, an der vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente oder an einer Verkabelung des Gleichstrommotors ein zusätzlicher Aufwand entsteht. Somit wird durch die Diagnose der Ausgangsgröße des Gleichstrommotors eine robuste Diagnose ohne signifikanten Mehraufwand ermöglicht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn geprüft wird, ob sich die ermittelte Größe innerhalb eines ersten vorgegebenen Toleranzbereiches um einen ersten vorgegebenen Wert befindet und dass in diesem Fall Fehlerfreiheit, andernfalls ein Fehler diagnostiziert wird. Auf diese Weise lässt sich die Diagnose anhand der ermittelten Größe besonders einfach und wenig aufwendig durchführen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der ermittelten Größe eine Versorgungsspannung zugeordnet wird, wenn geprüft wird, ob die zugeordnete Versorgungsspannung innerhalb eines zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches um einen zweiten vorgegebenen Wert liegt, und dass in diesem Fall Fehlerfreiheit, andernfalls ein Fehler diagnostiziert wird. Auf diese Weise wird eine Alternativdiagnose ermöglicht, die ebenfalls wenig aufwendig und sehr zuverlässig ist.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Versorgungsspannung der ermittelten Größe mittels einer vorgegebenen Beziehung zugeordnet wird. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit der Diagnose sichergestellt.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Fehler nur dann diagnostiziert wird, wenn sich die ermittelte Größe für mindestens eine erste vorgegebene Zeit während der Diagnosezeit nicht innerhalb des ersten vorgegebenen Toleranzbereiches befindet. Auf diese Weise wird verhindert, dass kurzfristige Störeinflüsse das Diagnoseergebnis verfälschen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass im Falle eines Überschreitens des ersten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die ermittelte Größe auf einen Abfall einer Motorlast oder einen Leerlauf des Gleichstrommotors geschlossen wird. Somit lässt sich das Diagnoseergebnis weiter differenzieren.
Entsprechendes gilt, wenn im Falle eines Unterschreitens des ersten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die ermittelte Größe auf ein Klemmen des Gleichstrommotors oder einer vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente, insbesondere einer Pumpe oder eines Lüfters, geschlossen wird.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Fehler nur dann diagnostiziert wird, wenn sich die der ermittelten Größe zugeordnete Versorgungsspannung für mindestens eine zweite vorgegebene Zeit während der Diagnosezeit nicht innerhalb des zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches befindet. Auch auf diese Weise wird sichergestellt, dass kurzfristige Störeinflüsse das Diagnoseergebnis nicht verfälschen können.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass im Falle eines Überschreitens des zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die der ermittelten Größe zugeordnete Versorgungsspannung auf ein Klemmen des Gleichstrommotors oder einer vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente, insbesondere einer Pumpe oder eines Lüfters, geschlossen wird. Auf diese Weise lässt sich das Diagnoseergebnis weiter differenzieren.
Entsprechendes gilt, wenn im Falle eines Unterschreitens des zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die der ermittelten Größe zugeordnete Versorgungsspannung auf einen Abfall der Motorlast oder einen Leerlauf des Gleichstrommotors geschlossen wird.
Der jeweils vorgegebene Toleranzbereich kann in vorteilhafter Weise nach oben durch einen jeweiligen vorgegebenen oberen Grenzwert und nach unten durch einen jeweiligen vorgegebenen unteren Grenzwert begrenzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Antrieb einer Pumpe zum Entleeren beispielsweise von Gas und/oder Flüssigkeit aus einem Tank durch den Gleich strommotor der jeweils vorgegebene Wert, um den der jeweilige Toleranzbereich gebildet wird, mit zunehmender Zeit des Entleervorgangs reduziert wird und wenn abhängig von der ermittelten Größe ein Fehler des Entleervorgangs diagnostiziert wird. Auf diese Weise lässt sich durch die Diagnose der Ausgangsgröße des Gleichstrommotors auch eine Funktion einer vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente diagnostizieren.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn in einem Fall, in dem, insbesondere für mindestens eine dritte vorgegebene Zeit, die ermittelte Größe ungleich Null ist und eine mittels eines Positionssensors gemessene für eine Position einer von dem Gleichstrommotor angetriebenen Komponente charakteristische Größe einen zeitlichen Gradienten gleich Null aufweist, ein Fehler diagnostiziert wird. Auf diese Weise lässt sich einfach und wenig aufwendig eine Plausibilisierung des Positionssensors mit Hilfe der ermittelten Größe durchführen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn in einem Fall, in dem, insbesondere für mindestens eine vierte vorgegebene Zeit, die ermittelte Größe gleich Null ist und eine Versorgungsspannung des Gleichstrommotors ungleich Null ist, ein fehler hartes Klemmen des Gleichstrommotors oder einer vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente diagnostiziert wird. Auf diese Weise lässt sich ein Klemmen des Gleichstrommotors oder der vom Gleichstrommotor angetriebenen Komponente besonders zuverlässig und einfach ermitteln.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Anordnung zum Betreiben eines Gleichstrommotors mit einer angeschlossenen Komponente,
2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
4 ein Diagramm einer Spannung des Gleichstrommotors über der Zeit.
5 zeigt ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezüglich einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 kennzeichnet 1 einen Gleichstrommotor, dem einerseits eine Batteriespannung U_bat über eine Schalteinheit 15 zugeführt ist und der andererseits mit einem Massepotential 175 verbunden ist. Bei der Schalteinheit 15 handelt es sich beispielsweise um eine Halbleiterendstufe, beispielsweise in Form eines Feldeffekttransistors. Alternativ kann die Batteriespannung U_bat den Gleichstrommotor 1 auch mit Hilfe einer H-Brückenschaltung oder einer Open-Kollektor-Schaltung in dem Fachmann bekannter Weise zugeführt werden. Durch die Schalteinheit 15 wird die Batteriespannung U_bat in eine Versorgungsspannung U_V für den Gleichstrommotor 1 umgewandelt. Zu diesem Zweck wird die Schalteinheit 15 von einer Steuereinheit 10 mit einem Ansteuersignal A angesteuert. Dieses Ansteuersignal A kann beispielsweise als pulsweitenmoduliertes Taktsignal ausgebildet sein. Der Gleichstrommotor 1 treibt beispielsweise eine Komponente 5 an. Bei der Komponente 5 kann es sich beispielsweise um eine Pumpe oder um einen Lüfter handeln. Zwischen der Schalteinheit 15 und dem Gleichstrommotor 1 ist ein Abgriff 180 angeordnet, an dem eine Messspannung U_m abgegriffen und der Steuereinheit 10 zugeführt wird.
In 2 ist ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Funktionsdiagramm gemäß 2 kann dabei beispielsweise software- und/oder hardwaremäßig in der Steuereinheit 10 implementiert sein, alternativ kann das Funktionsdiagramm gemäß 2 auch in mehreren Steuereinheiten software- und/oder hardwaremäßig verteilt implementiert sein. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen, dass das Funktionsdiagramm nach 2 in der Steuereinheit 10 implementiert ist. Somit umfasst die Steuereinheit 10 ein Ansteuermodul 55 zur Bildung des Ansteuersignals A, beispielsweise in Form des beschriebenen pulsweitenmodulierten Taktsignals.
Der Steuereinheit 10 sind eine oder mehrere Eingangsgrößen 170 zugeführt, in Abhängigkeit derer die Steuereinheit 10 das Ansteuersignal A beispielsweise durch Einstellung einer entsprechenden Pulsweite für das taktgesteuerte pulsweitenmodulierte Signal vorgegebener Periodendauer bildet.
Im Beispiel nach 2 ist der Steuereinheit 10 und dort dem Ansteuermodul 55 genau eine Eingangsgröße 170 von einem Bedienelement 185 zugeführt, das nicht Bestandteil der Steuereinheit 10 ist. Über die Bedieneinheit 185 lässt sich der Gleichstrommotor 1 zum Antrieb der Komponente 5 zum Betrieb bei einer fest vorgegebenen Motordrehzahl einschalten oder ausschalten. Empfängt das Ansteuermodul 55 von der Bedieneinheit 185 ein Einschaltsignal, so bildet sie das getaktete Ansteuersignal A mit einer vorgegebenen Pulsweite, die beispielsweise auf einem Prüfstand derart bestimmt wird, dass sich bei einer vorgegebenen Batteriespannung U_bat ein Wert für die Versorgungsspannung U_V ergibt, bei dem der Gleichstrommotor 1 mit der vorgegebenen Motordrehzahl betrieben wird. Das Ansteuersignal A wird dabei der Schalteinheit 15 über einen ersten gesteuerten Schalter 20 der Steuereinheit 10 zugeführt. Der erste gesteuerte Schalter 20 wird von einer Zeitsteuerung 50 angesteuert und verbindet den Ausgang der Steuereinheit 10 wahlweise mit dem Ausgang des Ansteuermoduls 55 oder mit dem Massepotential 175. Im ersteren Fall wird das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal A von der Steuereinheit 10 an die Schalteinheit 15 abgegeben, im letzteren Fall liegt der Ausgang der Steuereinheit 10 und damit der Steuereingang der Schalteinheit 15 auf dem Massepotential.
Die Zeitsteuerung 50 unterbricht zu vorgegebenen Zeiten über den ersten gesteuerten Schalter 20 das Anlegen des getakteten pulsweitenmodulierten Ansteuersignals A an den Steuereingang der Steuereinheit 15. Dabei ist es gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Zeitsteuerung 50 das getaktete pulsweitenmodulierte Ansteuersignal A periodisch durch Schalten des ersten gesteuerten Schalters 20 auf das Massepotential 175 unterbricht. Die Periodendauer für die Ansteuerung des ersten gesteuerten Schalters 20 seitens der Zeitsteuerung 50 sei dabei T. Die Unterbrechung des getakteten pulsweitenmodulierten Ansteuersignals A durch die Zeitsteuerung 50 mittels des ersten gesteuerten Schalters 20 erfolgt dabei für eine sogenannte Diagnosezeit ΔT_D. In der übrigen Zeit verbindet die Zeitsteuerung 50 den Ausgang der Steuereinheit 10 mit dem Ausgang des Ansteuermoduls 55. Diese übrige Zeit wird mit ΔT_P oder auch als Leistungszeit bezeichnet.
Während der Leistungszeit ΔT_P treibt der Gleichstrommotor 55 die Komponente 5 aufgrund der angelegten Versorgungsspannung U_V an. Während der Diagnosezeit ΔT_D jedoch wird keine Versorgungsspannung U_V an den Gleichstrommotor 1 angelegt, weil der erste gesteuerte Schalter 20 den Ausgang der Steuereinheit 10 mit dem Massepotential 175 verbindet. Während der Diagnosezeit ΔT_D wird daher der Gleichstrommotor 1 durch seine Eigenträgheit, sowie die Trägheit der angeschlossenen Komponente 5 angetrieben und arbeitet somit als Generator, der am Abgriff 180 als Messspannung U_m eine induzierte Spannung U_ind erzeugt. Diese induzierte Spannung U_ind ist proportional zur Motorkonstante und zur Motordrehzahl. Die Motorkonstante ist dabei gleich dem Drehmoment des Gleichstrommotors 1 bezogen auf den durch den Gleichstrommotor 1 fließenden Strom und bleibt über die Lebensdauer des Gleichstrommotors 1 im Wesentlichen konstant und ändert sich auch abhängig von der Temperatur nur unwesentlich. Somit ist die induzierte Spannung U_ind über die Motorkonstante direkt proportional zur Motordrehzahl. Während der Diagnosezeit ΔT_D nimmt die Motordrehzahl und damit die induzierte Spannung U_ind ab. Für eine zuverlässige Auswertung der induzierten Spannung U_ind ist es daher vorteilhaft, die Diagnosezeit ΔT_D möglichst klein zu wählen, damit sich die induzierte Spannung U_ind während der Diagnosezeit ΔT_D möglichst wenig ändert. Andererseits sollte die Diagnosezeit ΔT_D groß genug gewählt werden, um kurzfristige Störeinflüsse, die beispielsweise aufgrund von elektromagnetischer Einstrahlung oder elektrostatischer Aufladung herrühren, bei der Diagnose vernachlässigen zu können bzw. eine Verfälschung des Diagnoseergebnisses durch solche kurzfristigen Störeinflüsse zu vermeiden. Die geeignete Dauer für die Diagnosezeit ΔT_D, die den genannten Anforderungen genügt, kann dabei beispielsweise auf einem Prüfstand entsprechend appliziert werden. Als vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn das Verhältnis zwischen der Diagnosezeit ΔT_D und der Leistungszeit ΔT_P 1 zu 4 beträgt, also beispielsweise bei einer Periodendauer T = 20 ms die Diagnosezeit ΔT_D = 4 ms und die Leistungszeit ΔT_P = 16 ms gewählt werden.
Die induzierte Spannung U_ind wird einem Analog-Digital-Wandler 25 der Steuereinheit 10 zugeführt und dort in ein digitales Spannungssignal U_D umgewandelt, das charakteristisch für die Messspannung U_m ist. Über einen zweiten gesteuerten Schalter 190 ist das digitalisierte Spannungssignal U_D einer ersten Vergleichseinheit 95 und einer zweiten Vergleichseinheit 100 zuführbar. Alternativ ist der ersten Vergleichseinheit 95 und der zweiten Vergleichseinheit 100 über den zweiten gesteuerten Schalter 190 ein Ersatzwert aus einem Ersatzwertspeicher 60 zuführbar. Der zweite gesteuerte Schalter 190 wird von der Zeitsteuerung 50 gesteuert. In der Diagnosezeit ΔT_D steuert die Zeitsteuerung 50 den zweiten gesteuerten Schalter 190 zur Verbindung des Ausgangs des Analog-Digital-Wandlers 25 mit der ersten Vergleichseinheit 95 und der zweiten Vergleichseinheit 100 an. Außerhalb der Diagnosezeit ΔT_D, also in der Leistungszeit ΔT_P, steuert die Zeitsteuerung 50 den zweiten gesteuerten Schalter 190 zur Verbindung des Ausgangs des Ersatzwertspeichers 60 mit der ersten Vergleichseinheit 95 und der zweiten Vergleichseinheit 100 an. Im Ersatzwertspeicher 60 ist als Ersatzwert ein digitaler Spannungsersatzwert abgelegt, der bei fehlerfreiem Betrieb des Gleichstrommotors 1 und fehlerfreiem Antrieb der Komponente 5 für die sich dann einstellende Motordrehzahl des Gleichstrommotors 1 erwartet wird. Dabei wird in diesem Beispiel davon ausgegangen, dass der Gleichstrommotor 1 mit einer fest vorgegebenen Motordrehzahl betrieben wird. Der digitale Spannungsersatzwert ist in 2 mit U_DE gekennzeichnet und wird vom Ersatzwertspeicher 60 außerdem einem ersten Multiplikationsglied 149 zugeführt und dort mit einem ersten Faktor f1 aus einem ersten Vorgabewertspeicher 159 multipliziert. Das Multiplikationsergebnis aus U_DE·f1 wird der ersten Vergleichseinheit 95 zugeführt. Der digitale Spannungsersatzwert U_DE des Ersatzwertspeichers 60 wird außerdem einem zweiten Multiplikationsglied 154 zugeführt und dort mit einem zweiten Faktor f2 aus einem zweiten Vorgabewertspeicher 164 multipliziert. Das dabei gebildete Produkt U_DE·f2 wird der zweiten Vergleichseinheit 100 zugeführt. Die erste Vergleichseinheit 95 gibt an einem ersten Ausgang S1 ein Setzsignal ab, solange sie feststellt, dass das vom zweiten gesteuerten Schalter 190 empfangene Signal größer als U_DE·f1 ist, andernfalls gibt sie am ersten Ausgang S1 ein Rücksetzsignal ab. Der erste Ausgang S1 der ersten Vergleichseinheit 95 ist dabei auf einen ersten Fehlerzähler 125 geführt. Dieser wird ursprünglich, d. h. bei der ersten Inbetriebnahme des Gleichstrommotors 1 mit dem Wert 0 initialisiert und mit jedem Setzsignal vom ersten Ausgang S1 der ersten Vergleichseinheit 95 um 1 inkrementiert, das für die gesamte Diagnosezeit ΔT_D gesetzt ist. Die erste Vergleichseinheit 95 weist weiterhin einen zweiten Ausgang S2 auf, der gesetzt wird, solange das der ersten Vergleichseinheit 95 über den zweiten gesteuerten Schalter 190 zugeführte Signal kleiner oder gleich U_DE·f1 ist. Der zweite Ausgang S2 der ersten Vergleichseinheit 95 ist über einen dritten gesteuerten Schalter 200 einem Rücksetzeingang des ersten Fehlerzählers 125 zuführbar. Der dritte gesteuerte Schalter 200 wird von der Zeitsteuerung 50 angesteuert. Während der Diagnosezeit ΔT_D verbindet dabei die Zeitsteuerung 50 über den dritten gesteuerten Schalter 200 den zweiten Ausgang S2 der ersten Vergleichseinheit 95 mit dem Rücksetzeingang des ersten Fehlerzählers 125, außerhalb der Diagnosezeit ΔT_D, also innerhalb der Leistungszeit ΔT_P, verbindet die Zeitsteuerung 50 über den dritten gesteuerten Schalter 200 den Ausgang eines ersten Nullwertspeichers 210 mit dem Rücksetzeingang des ersten Fehlerzählers 125. Ist der erste Nullwertspeicher 210 über den dritten gesteuerten Schalter 200 mit dem Rücksetzeingang des ersten Fehlerzählers 125 verbunden, so bedeutet dies, dass am Rücksetzeingang des ersten Fehlerzählers 125 ein Rücksetzsignal anliegt. Der erste Fehlerzähler 125 wird auf Null zurückgesetzt, sobald er an seinem Rücksetzeingang ein Setzsignal empfängt. Empfängt der erste Fehlerzähler 125 an seinem Rücksetzeingang hingegen ein Rücksetzsignal, so wird dadurch der Fehlerzählerstand des ersten Fehlerzählers 125 nicht beeinflusst. Somit wird also der erste Fehlerzähler 125 zurückgesetzt, wenn während der Diagnosezeit ΔT_D die digitalisierte Spannung U_D kleiner oder gleich U_DE·f1 ist. Der Fehlerzählerstand des ersten Fehlerzählers 125 wird von einem Ausgang des ersten Fehlerzählers 125 an eine dritte Vergleichseinheit 30 weitergeleitet, die auch als erste Diagnoseeinheit bezeichnet wird. Der ersten Diagnoseeinheit 30 ist dabei von einem Schwellwertspeicher 145 ein Schwellwert zugeführt. Stellt die erste Diagnoseeinheit 30 fest, dass der zugeführte Fehlerzählerstand des ersten Fehlerzählers 125 den aus dem Schwellwertspeicher 145 empfangenen Schwellwert überschreitet, so gibt sie an ihrem Ausgang ein Setzsignal als ein erstes Fehlersignal F1 ab, andernfalls ist das erste Fehlersignal F1 am Ausgang der ersten Diagnoseeinheit 30 zurückgesetzt.
Der im Schwelllwertspeicher 145 abgelegte vorgegebene Schwellwert kann beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden. Je größer dieser Schwellwert gewählt wird, umso zuverlässiger wird die Diagnose, je kleiner dieser Schwellwert gewählt wird, umso schneller ist die Diagnose.
Die zweite Vergleichseinheit 100 weist einen ersten Ausgang S1 auf, der gesetzt wird, solange das der zweiten Vergleichseinheit 100 über den zweiten gesteuerten Schalter 190 zugeführte Signal kleiner als U_DE·f2 ist. Andernfalls ist das Signal am ersten Ausgang S1 der zweiten Vergleichseinheit 100 zurückgesetzt. Das Signal am ersten Ausgang S1 der zweiten Vergleichseinheit 100 wird einem zweiten Fehlerzähler 130 zugeführt. Auch der zweite Fehlerzähler 130 wird mit der erstmaligen Inbetriebnahme des Gleichstrommotors 1 mit dem Wert Null initialisiert und immer dann um 1 inkrementiert, wenn er vom ersten Ausgang S1 der zweiten Vergleichseinheit 100 ein Setzsignal empfängt, dessen Dauer die komplette Diagnosezeit ΔT_D ausfüllt. Andernfalls wird der zweite Fehlerzähler 130 nicht inkrementiert. Entsprechendes gilt für den ersten Fehlerzähler 125, der ebenfalls nur dann inkrementiert wird, wenn das Signal am ersten Ausgang S1 der ersten Vergleichseinheit 95 für die gesamte Diagnosezeit ΔT_D empfangen wurde. Die zweite Vergleichseinheit 100 weist ferner einen zweiten Ausgang S2 auf, der gesetzt wird, wenn das über den zweiten gesteuerten Schalter 190 der zweiten Vergleichseinheit 100 zugeführte Signal größer oder gleich U_DE·f2 Ist. Andernfalls ist das Signal am zweiten Ausgang S2 der zweiten Vergleichseinheit 100 zurückgesetzt. Das Signal am zweiten Ausgang S2 der zweiten Vergleichseinheit 100 ist über einen vierten gesteuerten Schalter 205 einem Rücksetzeingang des zweiten Fehlerzählers 130 zuführbar. Der vierte gesteuerte Schalter 205 wird ebenfalls von der Zeitsteuerung 50 gesteuert und verbindet den zweiten Ausgang S2 der zweiten Vergleichseinheit 100 mit dem Rücksetzeingang des zweiten Fehlerzählers 130 während der Diagnosezeit ΔT_D. Außerhalb der Diagnosezeit ΔT_D veranlasst die Zeitsteuerung 50 den vierten gesteuerten Schalter 205 zur Verbindung eines zweiten Nullwertspeichers 215 mit dem Rücksetzeingang des zweiten Fehlerzählers 130. Durch Verbindung des zweiten Nullwertspeichers 215 mit dem Rücksetzeingang des zweiten Fehlerzählers 130 wird dem Rücksetzeingang des zweiten Fehlerzählers 130 ein zurückgesetztes Signal zugeführt. Der zweite Fehlerzähler 130 wird wieder auf Null zurückgesetzt, wenn er an seinem Rücksetzeingang ein Setzsignal empfängt. Empfängt der zweite Fehlerzähler 130 an seinem Rücksetzeingang hingegen ein zurückgesetztes Signal, so bleibt der Zählerstand des zweiten Fehlerzählers 130 unverändert. Der Zählerstand des zweiten Fehlerzählers 130 wird einer vierten Vergleichseinheit 35 zugeführt, die auch als zweite Diagnoseeinheit bezeichnet wird. Die zweite Diagnoseeinheit 35 vergleicht den Schwellwert aus dem Schwellwertspeicher 145 mit dem Zählerstand des zweiten Fehlerzählers 130. Überschreitet der Fehlerstand des zweiten Fehlerzählers 130 den Schwellwert aus dem Schwellwertspeicher 145, so gibt die zweite Diagnoseeinheit an ihrem Ausgang als zweites Fehlersignal F2 ein Setzsignal ab, andernfalls gibt sie als zweites Fehlersignal F2 ein Rücksetzsignal ab.
Im Falle eines gesetzten ersten Fehlersignals F1 wird somit erkannt, dass in einer für den Schwellwertspeicher 145 definierten Anzahl aufeinander folgender Diagnosezeiten ΔT_D die digitalisierte Spannung U_D größer als U_DE·f1 war und somit eine zu hohe Motordrehzahl des Gleichstrommotors 1 diagnostiziert wurde. In diesem Fall wird ein Abfall der Motorlast, beispielsweise durch Bruch in der die Komponente 5 mit dem Gleichstrommotor 1 verbindenden Welle, die in 1 mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist bzw. ein Leerlauf des Gleichstrommotors 1 diagnostiziert. Ist das zweite Fehlersignal F2 gesetzt, so wurde in einer dem Schwellwert des Schwellwertspeichers 145 entsprechenden Anzahl aufeinanderfolgender Diagnosezeiten ΔT_D festgestellt, dass die digitalisierte Spannung U_D kleiner U_DE·f2 ist, so dass eine zu geringe Motordrehzahl des Gleichstrommotors 1 diagnostiziert wurde. Ein gesetztes zweites Fehlersignal F2 deutet somit auf ein Klemmen des Gleichstrommotors 1, der Welle 250 oder der Komponente 5 hin.
Wird der Schwellwert im Schwellwertspeicher 145 auf einen Wert von 250 gesetzt, so bedeutet dies für das obige Zahlenbeispiel, dass das erste Fehlersignal F1 oder das zweite Fehlersignal F2 frühestens nach 5 Sekunden seit dem auf Null zurückgesetzten Zustand der beiden Fehlerzähler 125, 130 gesetzt und somit frühestens nach dieser Zeit ein Fehler diagnostiziert werden kann. Je nach dem welches der beiden Fehlersignale F1, F2 gesetzt wird, kann eine entsprechende Fehlermeldung optisch und/oder akustisch wiedergegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann als Fehlerreaktionsmaßnahme ein Notlauf des Gleichstrommotors 1 mit einer vorgegebenen Notlaufdrehzahl kleiner der dem digitalisierten Spannungsersatzwert U_DE entsprechenden Motordrehzahl oder in letzter Konsequenz ein Abschalten des Gleichstrommotors 1 realisiert werden.
Durch den ersten Faktor f1 und den zweiten Faktor f2 wird ein Toleranzbereich um den digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE gebildet. Die digitalisierte Spannung U_D befindet sich im vorgegebenen Toleranzbereich, wenn U_DE·f2 kleiner gleich U_D kleiner gleich U_DE·f1 ist. Andernfalls befindet sich die digitalisierte Spannung U_D außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches. Eine digitalisierte Spannung U_D führt dann gemäß dem Funktionsdiagramm nach 2 zu einem Setzen des ersten Fehlersignals F1 bzw. des zweiten Fehlersignals F2, wenn zum einen die digitalisierte Spannung U_D für die gesamte Diagnosezeit ΔT_D außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegt und dies für die durch den Schwellwert des Schwellwertspeichers 145 vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Diagnosezeiten für die Überschreitung des vorgegebenen Toleranzbereiches durch die digitalisierte Spannung U_D in die gleiche Richtung festgestellt wird. Dabei kann der Schwellwert des Schwellwertspeichers 145 kleinstenfalls gleich 1 gewählt werden, um das Diagnoseergebnis frühestmöglich nach Auswertung einer einzigen Diagnosezeit ΔT_D zu erhalten. Als Beispiel für den ersten Faktor f1 kann der Wert 1,2 und als Beispiel für den zweiten Faktor f2 der Wert 0,8 gewählt werden. Als Beispiel für den digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE kann das 0,7-fache der Versorgungsspannung U_V gewählt werden. Befindet sich der Gleichstrommotor 1 im Leerlauf oder ist die Komponente 5 bzw. die Motorlast abgefallen (beispielsweise durch Bruch der Welle 250), so ergibt sich ein digitalisierter Spannungswert U_D von etwa 0,9·U_V und damit ein digitalisierter Spannungswert U_D außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches.
In 3 ist ein Funktionsdiagramm für eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei kennzeichnen in 3 gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in 2. Es werden daher im Folgenden ausgehend vom Funktionsdiagramm nach 2 nur die Unterschiede des Funktionsdiagramms nach 3 im Vergleich zum Funktionsdiagramm nach 2 beschrieben. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Funktionsdiagramm nach 2 und dem Funktionsdiagramm nach 3 besteht darin, dass beim Funktionsdiagramm nach 2 die Fehlererkennung auf Grundlage der direkten Auswertung der digitalisierten Spannung U_D erfolgt. Beim Funktionsdiagramm nach 3 hingegen erfolgt die Fehlerauswertung auf Grundlage einer digitalisierten Versorgungsspannung U_DV. Dabei entspricht die Fehlerauswertung auf der Grundlage der digitalisierten Versorgungsspannung U_DV gemäß dem Funktionsdiagramm nach 3 ansonsten der Fehlerauswertung der digitalisierten Spannung U_D gemäß dem Funktionsdiagramm nach 2. Zwischen der während der Leistungszeit ΔT_P am Gleichstrommotor 1 anliegenden Versorgungsspannung U_V und der in der Diagnosezeit ΔT_D induzierten Spannung U_ind besteht ein fest vorgegebener Zusammenhang in Form eines fest vorgegebenen Verhältnisses U_V/U_ind. Dieses Verhältnis ist dabei für sämtliche Versorgungsspannungen U_V und sämtliche induzierten Spannung U_ind gleich. Das genannte Verhältnis ist in einem Verhältniswertspeicher 75 im Funktionsdiagramm nach 3 abgelegt. Dasselbe Verhältnis gilt dabei auch für die digitalisierten Werte der genannten Spannungen, also U_V/U_ind = U_DV/U_D. Somit wird in einem dritten Multiplikationsglied 65 des Funktionsdiagramms nach 3 der Ausgang des zweiten gesteuerten Schalters 190 mit dem fest vorgegebenen Verhältnis U_V/U_ind am Ausgang des Verhältnisvorgabespeichers 75 multipliziert. Das gebildete Produkt wird dann der ersten Vergleichseinheit 95 und der zweiten Vergleichseinheit 100 zugeführt und ermöglicht die Fehlerauswertung auf der Ebene der digitalisierten Versorgungsspannung. Dabei führt der zweite gesteuerte Schalter 190 dem dritten Multiplikationsglied 65 die digitalisierte Spannung U_D oder den digitalen Spannungserwartungswert U_DE zu, wobei die Schalterstellung des zweiten gesteuerten Schalters 190 in entsprechender Weise wie beim Funktionsdiagramm nach 2 von der Zeitsteuerung 50 eingestellt wird. Dabei wird der digitale Spannungserwartungswert U_DE beim Funktionsdiagramm nach 3 in einem vierten Multiplikationsglied 80 ebenfalls mit dem fest vorgegebenen Verhältnis U_V/U_ind des Verhältnisvorgabewertspeichers 75 multipliziert, um am Ausgang des vierten Multiplikationsgliedes 80 einen digitalisierten Versorgungsspannungserwartungswert U_VDE zu bilden. Dieser wird dann wie der digitalisierte Spannungserwartungswert U_DE beim Funktionsdiagramm nach 2 dem ersten Multiplikationsglied 149 und dem zweiten Multiplikationsglied 154 zugeführt. Dabei wird nun im ersten Multiplikationsglied 149 das Produkt U_VDE·f1 und im zweiten Multiplikationsglied 154 das Produkt U_VDE·f2 gebildet. Das Produkt U_VDE·f1 wird der ersten Vergleichseinheit 95 und das Produkt U_VDE·f2 der zweiten Vergleichseinheit 100 zugeführt. Somit wird der erste Ausgang S1 der ersten Vergleichseinheit 95 gesetzt, solange der Ausgang des dritten Multiplikationsgliedes 65 größer als U_VDE·f1 ist und andernfalls zurückgesetzt. Der zweite Ausgang S2 der ersten Vergleichseinheit 95 wird gesetzt, solange der Ausgang des dritten Multiplikationsgliedes 65 kleiner oder gleich U_VDE·f1 ist und andernfalls zurückgesetzt. Der erste Ausgang S1 der zweiten Vergleichseinheit 100 wird gesetzt, solange der Ausgang des dritten Multiplikationsgliedes 65 kleiner U_VDE·f2 ist und andernfalls zurückgesetzt. Der zweite Ausgang S2 der zweiten Vergleichseinheit 100 wird gesetzt, solange der Ausgang des dritten Multiplikationsgliedes 65 kleiner oder gleich U_VDE·f2 ist und andernfalls zurückgesetzt. Ansonsten ist die Funktionsweise des dritten Funktionsdiagramms nach 3 und damit die Bildung des ersten Fehlersignals F1 und des zweiten Fehlersignals F2 entsprechend der Funktionsweise des Funktionsdiagramms nach 2.
Die Bildung des digitalen Spannungserwartungswertes U_DE kann für das Funktionsdiagramm nach 3 in gleicher Weise mit Hilfe des Erwartungswertspeichers 60 erfolgen als dies zu dem Funktionsdiagramm nach 2 beschrieben wurde. Auch kann für das Funktionsdiagramm nach 3 vorgesehen sein, dass das Ansteuermodul 55 in gleicher Weise mittels einer einzigen Eingangsgröße 170 in Abhängigkeit der Betätigung der Bedieneinheit 185 zur Bildung des Ansteuersignals A veranlasst wird. Alternativ und wie in 3 dargestellt kann der digitale Spannungserwartungswert U_DE auch auf andere Weise gebildet werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Gleichstrommotor 1 nicht mit einer fest vorgegebenen Motordrehzahl, sondern mit einer variablen Motordrehzahl betrieben werden soll. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer Motordrehzahlregelung für den Gleichstrommotor 1 der Fall sein. In diesem Fall variiert das Ansteuermodul 55 das Ansteuersignal A in seiner Pulsweite bei der vorgegebenen Periodendauer derart, dass durch entsprechende Variation der Versorgungsspannung UV eine gewünschte Solldrehzahl des Gleichstrommotors 1 nachgeführt werden kann. In diesem Fall umfasst das Ansteuermodul 55 einen Regler, dem über die Eingangsgrößen 170 eine gewünschte Solldrehzahl und eine gemessene Istdrehzahl des Gleichstrommotors 1 zugeführt werden. Die Solldrehzahl kann beispielsweise von einem in 3 nicht dargestellten Bedienelement vorgegeben werden und die Istdrehzahl von einem Drehzahlsensor gemessen werden.
Alternativ kann aber auch die der aktuellen Motordrehzahl direkt proportionale induzierte Spannung U_ind als charakteristische Größe für den Istwert der Motordrehzahl dem Ansteuermodul 55 zugeführt werden und eine entsprechend dieser Proportionalität aus der Solldrehzahl ermittelte Referenzspannung. Die Pulsweite des Ansteuersignals A wird dann von dem Regler des Ansteuermoduls 55 derart eingestellt, dass die Istdrehzahl der Solldrehzahl bzw. die induzierte Spannung U_ind der von der Solldrehzahl gemäß der bestehenden Proportionalität zwischen Drehzahl und Spannung ermittelten Sollspannung nachgeführt wird. Das derart vom Ansteuermodul 55 gebildete Ansteuersignal A wird dabei einer Umwandlungseinheit 70 zugeführt, die gemäß der bekannten Charakteristik der Schalteinheit 15 und der bekannten Batteriespannung U_bat einen erwarteten Wert für die sich einstellende Motordrehzahl und aufgrund der bekannten Proportionalität daraus die erwartete Messspannung in Form des digitalisierten Spannungserwartungswertes U_DE bildet. Dabei kann die Umwandlungseinheit 70 in Form einer Kennlinie ausgebildet sein, die beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert wird. Auf diese Weise lässt sich also auch ein variabler digitaler Spannungserwartungswert U_DE ermitteln.
Für den ersten Faktor f1 kann beispielsweise wieder der Wert 1,2 und für den zweiten Faktor f2 wieder der Wert 0,8 gewählt werden. Aufgrund der Umwandlung mit Hilfe des Quotienten U_V/U_ind ist die Auswertung der Fehlersignale F1, F2 beim Funktionsdiagramm nach 3 nun invers zur Auswertung der Fehlersignale F1, F2 gemäß dem Funktionsdiagramm nach 2. Ist nämlich beim Funktionsdiagramm nach 3 das erste Fehlersignal F1 gesetzt, so bedeutet dies, dass die Versorgungsspannung U_V im Vergleich zur induzierten Spannung U_ind zu groß ist und deshalb auf ein Klemmen des Gleichstrommotors 1, der Welle 250 oder der Komponente 5 geschlossen wird. Ist hingegen das zweite Fehlersignal F2 gesetzt, so bedeutet dies, dass die Versorgungsspannung U_V im Verhältnis zur induzierten Spannung U_ind zu klein ist und deshalb auf einen Leerlauf des Gleichstrommotors 1 bzw. einen Abfall der Komponente 5 beispielsweise durch Bruch der Welle 250 diagnostiziert wird.
Anhand des Funktionsdiagramms nach 2 wird im Folgenden eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Hierbei geht es ausgehend vom Funktionsdiagramm nach 2 um eine spezielle Vorgabe des digitalisierten Spannungserwartungswertes U_DE. Der digitalisierte Spannungserwartungswert U_DE ist dabei nicht als Konstante fest vorgegeben. Vielmehr wird für den digitalen Spannungserwartungswert U_DE ein zeitlicher Verlauf seitens des Ansteuermoduls 55 vorgegeben. Mit Einschalten des Gleichstrommotors 1 an der Bedieneinheit 185 wird dabei dieser vorgegebene zeitliche Verlauf des digitalen Spannungserwartungswertes U_DE vom Ansteuermodul 55 erzeugt und dem zweiten gesteuerten Schalter 190 sowie dem ersten Multiplikationsglied 149 und dem zweiten Multiplikationsglied 154 zugeführt. In diesem Fall ist der Erwartungswertspeicher 60 nicht erforderlich. Bei dieser dritten Ausführungsform wird der zeitliche Verlauf für den digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE so vorgegeben, dass der digitalisierte Spannungserwartungswert U_DE mit zunehmender Zeit sich verringert. Dabei wird jedoch von dem Ansteuermodul 55 über der Zeit ein konstantes Ansteuersignal A erzeugt. Die vom Gleichstrommotor 1 in diesem Fall angetriebene Komponente 5 ist eine Pumpe, die einen Tank, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, leer pumpt, d. h. Gas und/oder Flüssigkeit aus dem Tank entfernt. Wenn der Tank und die Tankzuleitung zum Abpumpen des Gases und/oder der Flüssigkeit aus dem Tank kein Leck aufweisen, dann wird durch den Pumpvorgang mit der Zeit der Tank immer leerer, so dass der Druck im Tank sinkt und infolge dessen bei gleichbleibendem Ansteuersignal A die Motordrehzahl des Gleichstrommotors 1 absinkt. Dabei kann der vorgegebene zeitliche Verlauf für den digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE beispielsweise auf einem Prüfstand für eine fehlerfreie Tankentleerung durch die Pumpe appliziert und im Ansteuermodul 55 abgelegt werden. Das Ansteuermodul 55 gibt dann mit dem Einschalten an der Bedieneinheit 185 diesen vorgegebenen zeitlichen Verlauf für den digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE vor. Somit wird gemäß dem Funktionsdiagramm nach 2 die digitalisierte Spannung U_D nicht auf das Einhalten des vorgegeben Toleranzbereiches um einen fest vorgegebenen konstanten digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE überwacht, sondern auf das Einhalten des entsprechenden vorgegebenen Toleranzbereiches um den vorgegebenen zeitlichen Verlauf des digitalisierten Spannungserwartungswertes U_DE. Der digitalisierte Spannungserwartungswert U_DE ist somit für dieses dritte Ausführungsbeispiel eine Funktion von der Zeit, also U_DE(t). Ein entsprechender zeitlicher Verlauf wird bei Fehlerfreiheit auch für die digitalisierte Spannung U_D erwartet. Die Fehlerdiagnose erfolgt dann wie in der zu 2 beschriebenen Weise. Ist das erste Fehlersignal F1 gesetzt, so bedeutet dies, dass U_D(t) größer als U_DE(t)·f1 ermittelt wurde und zwar für die durch den vorgegebenen Schwellwert definierte Anzahl aufeinanderfolgender Diagnosezeiten ΔT_D. In diesem Fall wird als Fehler ein Leck im Tank bzw. in der Tankzuleitung erkannt, aufgrund dessen der Druck nicht im gewünschten Maß abfällt und damit die Motordrehzahl ebenfalls nicht im gewünschten Maß reduziert wird. Wird hingegen das zweite Fehlersignal F2 gesetzt, so wurde in entsprechender Weise festgestellt, dass U_D(t) kleiner U_DE(t)·f2 für die durch den Schwellwert vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Diagnosezeiten ΔT_D ermittelt wurde. In diesem Fall kann auf ein Klemmen des Gleichstrommotors 1, der Weile 250 oder der Pumpe 5 geschlossen werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bis zum Einschalten der Bedieneinheit 185 der Gleichstrommotor 1 leerläuft, d. h. von der Pumpe getrennt ist. Mit Einschalten an der Bedieneinheit 185 wird dann Kraftschluss zwischen dem Gleichstrommotor 1 und der Pumpe 5 über die Welle 250 hergestellt und der im Ansteuermodul 55 gespeicherte zeitliche Verlauf für den digitalisierten Spannungserwartungswert U_DE(t) abgerufen.
Der erste Faktor f1 im Funktionsdiagramm nach 3 kann auch vom ersten Faktor f1 im Funktionsdiagramm nach 2 verschieden gewählt werden. Entsprechend kann der zweite Faktor f2 im Funktionsdiagramm nach 3 vom zweiten Faktor f2 im Funktionsdiagramm nach 2 verschieden gewählt werden. Somit ergeben sich für die Diagnose mittels des Funktionsdiagramms nach 2 und die Diagnose mittels des Funktionsdiagramms nach 3 unterschiedliche Toleranzbereiche. Die Faktoren f1, f2 können dabei derart beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden, dass zum einen auftretende Fehler wie Leerlauf oder Klemmen sicher erkannt werden und zum anderen Bauteiltoleranzen oder Störeinflüsse auf die induzierte Spannung U_ind bzw. das digitalisierte Spannungssignal U_D, die beispielsweise aufgrund einer elektromagnetischen Einstrahlung oder elektrostatischen Aufladung herrühren, nicht fälschlicherweise zu einer Fehlerdetektion führen. So ist beispielsweise bei Wahl von f1 = 1,2 und U_DE = 0,7·U_V im Falle des ersten Ausführungsbeispiels sichergestellt, dass der fehlerhafte Leerlauf mit U_D = 0,9·U_V sicher als Fehler detektiert werden kann.
In 4 ist am Beispiel der ersten Ausführungsform der Verlauf der induzierten Spannung U_ind und damit auch der digitalisierten Spannung U_D über der Zeit t dargestellt. Dargestellt sind drei Periodendauern T. Während jeder Leistungszeit ΔT_P ist die Messspannung U_m am Eingang des Analog-Digital-Wandlers 25 gleich der Versorgungsspannung U_V. Während den Diagnosezeiten ΔT_D hingegen ist die Spannung am Eingang des Analog-Digital-Wandlers 25 gleich der induzierten Spannung U_ind und entspricht 0,7·U_V, so dass für diesen Fall Fehlerfreiheit diagnostiziert wird.
Die Messspannung U_m am Eingang des Analog-Digital-Wandlers 25 ist also in den Leistungsperioden ΔT_P gleich der Versorgungsspannung U_V und in den Diagnosezeiten ΔT_O gleich der vom Gleichstrommotor 1 induzierten Spannung U_ind. Wenn also in der vorherigen Beschreibung von der induzierten Spannung U_ind die Rede ist, so ist diese nur in den Diagnosezeiten ΔT_D gleich der Messspannung Um. Ansonsten, d. h. in der Leistungszeit ΔT_P ist die Messspannung Um gleich der Versorgungsspannung U_V. Die Messspannung Um ist die am Abgriffpunkt 180 gemessene Spannung.
Diese Messspannung U_m stellt eine Ausgangsgröße des Gleichstrommotors 1 dar, die gemäß der beschriebenen Ausführungsform diagnostiziert wird. Die Komponente 5 kann beispielsweise als Pumpe oder als Lüfter ausgebildet sein. Bei der Pumpe kann es sich auch um eine Kraftstoffpumpe zur Kraftstoffversorgung in einem Kraftfahrzeug handeln.
Die Messspannung U_m wird vorteilhafter Weise hochohmig am Abgriffspunkt 180 abgegriffen, so dass Widerstände und sonstige Störeffekte keine Rolle spielen und das Messsignal U_m in der Diagnosezeit ΔT_D wie beschrieben direkt proportional zur Motordrehzahl des Gleichstrommotors 1 ist.
In 5 ist ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren, vierten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Steuereinheit 10 ist dabei im Vergleich zu dem Funktionsdiagramm nach 2 und 3 unterschiedlich aufgebaut. Das Funktionsdiagramm nach 5 wird dabei beispielsweise lediglich während der Diagnosezeit ΔT_D aktiviert. Die dann gemessene bzw. induzier te Spannung U_ind wird im Analog-Digital-Wandler 25 in die digitalisierte Spannung U_D umgewandelt. Die digitalisierte Spannung U_D wird einer fünften Vergleichseinheit 310 zugeführt und dort mit dem Wert Null aus einem dritten Nullwertspeicher 315 verglichen. Das Ausgangssignal der fünften Vergleichseinheit 310 ist gesetzt, solange die digitalisierte Spannung U_D gleich Null ist und andernfalls zurückgesetzt. Das Ausgangssignal der fünften Vergleichseinheit 310 wird dabei einerseits einer sechsten Vergleichseinheit 340 und andererseits einer siebten Vergleichseinheit 320 zugeführt. Der siebten Vergleichseinheit 320 ist außerdem das Signal einer zweiten Ermittlungseinheit 325 zugeführt. Der zweiten Ermittlungseinheit 325 ist das Ansteuersignal A zugeführt. Die zweite Ermittlungseinheit 325 prüft, ob das Ansteuersignal A ungleich Null ist. Solange dies der Fall ist, gibt die zweite Ermittlungseinheit 325 ein Setzsignal ab, andernfalls ein Rücksetzsignal. Solange die siebte Vergleichseinheit 320 ein Setzsignal am Ausgang der zweiten Ermittlungseinheit 325 und ein Setzsignal am Ausgang der fünften Vergleichseinheit 310 erkennt, gibt sie an ihrem Ausgang wiederum ein Setzsignal ab, das einem ersten Zeitglied 330 zugeführt wird. Somit ist das Ausgangssignal der siebten Vergleichseinheit 320 gesetzt, solange die digitalisierte Spannung U_D gleich Null ist und gleichzeitig das Ansteuersignal A ungleich Null ist. In diesem Fall wird an den Gleichstrommotor 1 aufgrund des Ansteuersignals A ungleich Null eine Versorgungsspannung U_V angelegt, die betragsmäßig größer Null ist, so dass der Gleichstrommotor 1 eigentlich eine Drehzahl größer Null aufweisen müsste. Da jedoch gleichzeitig die digitalisierte Spannung U_D gleich Null ist, ergibt sich daraus, dass der Gleichstrommotor 1 tatsächlich eine Drehzahl gleich Null aufweist. Somit zeigt das Setzsignal am Ausgang der sieben Vergleichseinheit 320 an, dass der Gleichstrommotor 1 oder die von ihm angetriebene Komponente 5 oder die Welle 250 zwischen Gleichstrommotor 1 und Komponente 5 fehlerhaft klemmt. Um eine Verfälschung des Diagnoseergebnisses durch kurzzeitige Störeinflüsse, beispielsweise aufgrund elektromagnetischer Einstrahlung oder elektrostatischer Aufladung zu vermeiden, wird das Setzsignal am Ausgang der siebten Vergleichseinheit 320 dem ersten Zeitglied 330 zugeführt, dessen Ausgang F3 gesetzt wird, wenn sein Eingang für mindestens eine vierte vorgegebene Zeit gesetzt war und dessen Ausgang F3 andererseits zurückgesetzt bleibt. Die vierte vorgegebene Zeit kann beispielsweise auf einem Prüfstand derart geeignet appliziert werden, dass sie zum einen möglichst klein ist, um ein fehlerhaftes Klemmen auch zuverlässig anzeigen zu können und an dererseits groß genug ist, um die genannten Störeinflüsse zu eliminieren. Ist der Ausgang F3 als drittes Fehlersignal des ersten Zeitgliedes 330 gesetzt, so wird auf diese Weise ein fehlerhaftes Klemmen des Gleichstrommotors 1, der Komponente 5 oder der Welle 250 erkannt. Als Reaktion auf das gesetzte dritte Fehlersignal F3 kann eine optische und/oder akustische Wiedergabe, ein Eintrag in einen Fehlerspeicher oder eine Notlaufmaßnahme, beispielsweise des zu Null Setzens des Ansteuersignals A erfolgen. Es kann auch vorgesehen sein, das dritte Fehlersignal F3 einem dritten Fehlerzähler zuzuführen und den entsprechenden Fehler erst dann zu detektieren, wenn ein vorgegebener Fehlerzählerstand des dritten Fehlerzählers erreicht wird. Dies kann sich dann auch über mehrere Diagnosezeiten ΔT_D hinziehen. Die vierte vorgegebene Zeit ist vorteilhafter Weise kleiner oder gleich der Diagnosezeit ΔT_D gewählt.
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Steuereinheit 10 weitere Module, die in 5 mit den Bezugszeichen 305, 335, 340 und 345 gekennzeichnet sind. Für diese optionale Auswertemöglichkeit ist in 1 ein Positionssensor 350 vorgesehen, der der Komponente 5 zugeordnet ist und der eine für die Position der vom Gleichstrommotor 1 angetriebenen Komponente 5 charakteristische Größe U_P erzeugt und der Steuereinheit 10 zuführt. Diese charakteristische Größe U_P kann beispielsweise ein Spannungswert sein, der proportional zur Position der Komponente 5 ist. Dies soll im Folgenden beispielhaft angenommen werden. Dabei soll die charakteristische Größe als Positionsspannung U_P bezeichnet werden. Die Positionsspannung U_P wird in der Steuereinheit 10 einem zweiten Analog-Digital-Wandler 305 zugeführt und dort in eine digitalisierte Positionsspannung U_PD umgewandelt. Die digitalisierte Positionsspannung U_PD wird einem Gradientenbildner 335 zugeführt, der den zeitlichen Gradienten der digitalisierten Positionsspannung U_PD ermittelt. Alternativ könnte die Positionsspannung U_P auch direkt dem Gradientenbildner 335 zur Ermittlung des zeitlichen Gradienten zugeführt werden. Der zeitliche Gradient am Ausgang des Gradientenbildners 335 wird einer achten Vergleichseinheit 355 zugeführt und dort mit dem Nullwert aus dem dritten Nullwertspeicher 315 verglichen. Solange der zeitliche Gradient ungleich Null ist, gibt die achte Vergleichseinheit 355 ein Setzsignal ab, andernfalls ein Rücksetzsignal. Das Ausgangssignal der achten Vergleichseinheit 355 wird der sechsten Vergleichseinheit 340 zusammen mit dem Ausgang der fünften Vergleichseinheit 310 zugeführt. Die sechste Vergleichsein heit 340 gibt an ihrem Ausgang ein Setzsignal ab, solange das Ausgangssignal der fünften Vergleichseinheit 310 und das Ausgangssignal der achten Vergleichseinheit 355 zurückgesetzt sind. In diesem Fall ist nämlich die digitalisierte Spannung U_D ungleich Null und der zeitliche Gradient der digitalisierten Positionsspannung U_PD gleich Null, d. h. der Positionssensor 350 detektiert, dass sich die Position der Komponente 5 nicht ändert. Dazu steht jedoch im Widerspruch, dass die digitalisierte Spannung U_D ungleich Null ist und deshalb festgestellt wird, dass die Drehzahl des Gleichstrommotors 1 größer Null ist. In diesem Fall müsste die Komponente 5 vom Gleichstrommotor 1 bewegt werden, was der Positionssensor 350 jedoch nicht anzeigt. Somit wird durch das Setzsignal am Ausgang der sechsten Vergleichseinheit 340 ein Fehler erkannt, der beispielsweise darin bestehen kann, dass der Positionssensor 350 defekt ist oder aber dass die Drehung des Gleichstrommotors 1 nicht auf die Komponente 5 übertragen wird, beispielsweise weil die Welle 250 gebrochen ist. Um auch hier eine Verfälschung des Diagnoseergebnisses durch kurzzeitige Störeinflüsse, wie beispielsweise elektromagnetische Einstrahlung oder elektrostatische Aufladung zu vermeiden, wird das Ausgangssignal der sechsten Vergleichseinheit 340 einem zweiten Zeitglied 345 zugeführt, dessen Ausgang F4 als viertes Fehlersignal erst dann gesetzt wird, wenn sein Eingang, also das Ausgangssignal der sechsten Vergleichseinheit 340 für mindestens eine dritte vorgegebene Zeit gesetzt war. Auch hier kann das gesetzte Fehlersignal F4 am Ausgang des zweiten Zeitgliedes 345 zur optischen und/oder akustischen Wiedergabe gebracht werden oder zum Eintrag in einen Fehlerspeicher. Als Fehlerreaktionsmaßnahme kann optional auch ein Notlauf aktiviert werden, der beispielsweise darin besteht, das Ansteuersignal A zu Null zu setzen und damit den Gleichstrommotor 1 abzuschalten. Auch kann wie für das dritte Fehlersignal F3 beschrieben das vierte Fehlersignal F4 einem vierten Fehlerzähler zugeführt werden, so dass ein entsprechender Fehler erst dann erkannt wird, wenn ein vorgegebener Fehlerzählerstand für den vierten Fehlerzähler erreicht wird. Auch hier kann auf diese Weise erreicht werden, dass ein Fehler erst dann erkannt wird, wenn er über mehrere aufeinanderfolgende Diagnosezeiten ΔT_D erkannt wurde, wie dies für die Ausführungsbeispiele nach 2 und 3 beschrieben wurde. Die dritte vorgegebene Zeit kann ebenfalls vorteilhafter Weise kleiner oder gleich der Diagnosezeit ΔT_D gewählt werden. Im Falle dass kein Fehlerzähler für das dritte Fehlersignal F3 bzw. das vierte Fehlersignal F4 vorgesehen ist, kann der entsprechende Fehler bereits nach einer einzigen Diagnosezeit ΔT_D erkannt werden, das gleiche gilt bei Vorhandensein entsprechender Fehlerzähler bei Vorgeben eines Fehlerzählerstandes gleich 1 als Schwelle, der zur Detektion eines entsprechenden Fehlers erreicht werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10328712 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Diagnose einer Ausgangsgröße eines Gleichstrommotors (1), wobei dem Gleichstrommotor (1) eine Versorgungsspannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung während einer Diagnosezeit abgeschaltet wird, so dass der Gleichstrommotor (1) während der Diagnosezeit als Generator betrieben wird und eine Spannung induziert, dass eine für die induzierte Spannung charakteristische Größe ermittelt wird und dass abhängig von der ermittelten Größe ein Fehler diagnostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob sich die ermittelte Größe innerhalb eines ersten vorgegebenen Toleranzbereiches um einen ersten vorgegebenen Wert befindet und dass in diesem Fall Fehlerfreiheit, andernfalls ein Fehler diagnostiziert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelten Größe eine Versorgungsspannung zugeordnet wird, dass geprüft wird, ob die zugeordnete Versorgungsspannung innerhalb eines zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches um einen zweiten vorgegebenen Wert liegt, und dass in diesem Fall Fehlerfreiheit, andernfalls ein Fehler diagnostiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung der ermittelten Größe mittels einer vorgegebenen Beziehung zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler nur dann diagnostiziert wird, wenn sich die ermittelte Größe für mindestens eine erste vorgegebene Zeit während der Diagnosezeit nicht innerhalb des ersten vorgegebenen Toleranzbereiches befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Überschreitens des ersten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die ermittelte Größe auf einen Abfall einer Motorlast oder einen Leerlauf des Gleichstrommotors (1) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Unterschreitens des ersten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die ermittelte Größe auf ein Klemmen des Gleichstrommotors (1) oder einer vom Gleichstrommotor (1) angetriebenen Komponente (5), insbesondere einer Pumpe oder eines Lüfters, geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler nur dann diagnostiziert wird, wenn sich die der ermittelten Größe zugeordnete Versorgungsspannung für mindestens eine zweite vorgegebene Zeit während der Diagnosezeit nicht innerhalb des zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Überschreitens des zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die der ermittelten Größe zugeordnete Versorgungsspannung auf ein Klemmen des Gleichstrommotors (1) oder einer vom Gleichstrommotor (1) angetriebenen Komponente (5), insbesondere einer Pumpe oder eines Lüfters, geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Unterschreitens des zweiten vorgegebenen Toleranzbereiches durch die der ermittelten Größe zugeordnete Versorgungsspannung auf einen Abfall der Motorlast oder einen Leerlauf des Gleichstrommotors (1) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils vorgegebene Toleranzbereich nach oben durch einen jeweiligen vorgegebenen oberen Grenzwert und nach unten durch einen jeweiligen vorgegebenen unteren Grenzwert begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Antrieb einer Pumpe zum Entleeren eines Tanks durch den Gleichstrommotor (1) der jeweils vorgegebene Wert, um den der jeweilige Toleranzbereich gebildet wird, mit zunehmender Zeit des Entleervorganges reduziert wird und dass abhängig von der ermittelten Größe ein Fehler des Entleervorgangs diagnostiziert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem, insbesondere für mindestens eine dritte vorgegebene Zeit, die ermittelte Größe ungleich Null ist und eine mittels eines Positionssensors (350) gemessene für eine Position einer von dem Gleichstrommotor (1) angetriebenen Komponente (5) charakteristische Größe einen zeitlichen Gradienten gleich Null aufweist, ein Fehler diagnostiziert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem, insbesondere für mindestens eine vierte vorgegebene Zeit, die ermittelte Größe gleich Null ist und eine Versorgungsspannung des Gleichstrommotors (1) ungleich Null ist, ein fehlerhaftes Klemmen des Gleichstrommotors (1) oder einer vom Gleichstrommotor (1) angetriebenen Komponente (5) diagnostiziert wird.
Vorrichtung (10) zur Diagnose einer Ausgangsgröße eines Gleichstrommotors (1), wobei dem Gleichstrommotor (1) eine Versorgungsspannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltmittel (15, 20) vorgesehen sind, die die Versorgungsspannung während einer Diagnosezeit abschalten, so dass der Gleichstrommotor (1) während der Diagnosezeit als Generator betrieben wird und eine Spannung induziert, dass Ermittlungsmittel (25) vorgesehen sind, die eine für die induzierte Spannung charakteristische Größe ermitteln, und dass Diagnosemittel (30, 35, 40, 45) vorgesehen sind, die abhängig von der ermittelten Größe einen Fehler diagnostizieren.