Verfahren zum Ermitteln der Umgebungstemperatur eines Steuergeräts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Umgebungstemperatur eines Steuergeräts, in dem ein Temperatursensor angeordnet ist, der mit einer Steuereinheit im Steuergerät verbunden ist, und der die Innentemperatur des Steuergeräts bestimmt.

Aus der DE 102014210645 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur einer Antriebseinheit bekannt, die mittels eines Steuergerätes angesteuert wird, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen aktueller Betriebsparameter der Antriebseinheit, Messen einer Temperatur im Steuergerät, Erstellen eines thermischen Modells der Antriebseinheit unter Berücksichtigung spezifischer Parameter der Antriebseinheit, der aktuellen Betriebsparameter sowie der gemessenen Temperatur, und Bestimmen einer Temperatur der Antriebseinheit mit Hilfe des thermischen Modells. Dabei kann zur Erstellung des thermischen Modells eine Umgebungstemperatur, die entfernt von der Antriebseinheit und dem Steuergerät gemessen wird, berücksichtigt wird.

Hierbei wird jedoch die Umgebungstemperatur mit einem außerhalb des Steuergeräts angeordneten Temperatursensor gemessen, was eine erhöhten Aufwand bedeutet.

In einem Steuergerät befinden sich mehrere Funktionen, die eine gültige Umgebungstemperatur benötigen, um z.B. Hardwarekomponenten vor thermischen Schäden zu schützen, die Verfügbarkeit von Hardwarekomponenten zu erhöhen oder die Verwendbarkeit oder die Ausführung von Funktionen zu unterstützen. Typischerweise verfügt jedes Fahrzeug über einen Temperatursensor und die Temperaturinformationen werden über Fahrzeugbussysteme wie CAN, LIN, Ethernet, usw. an Steuergeräte übertragen, die diese Information benötigen. Allerdings können diese Temperaturinformationen ausfallen oder nicht gültig sein, aus Gründen wie Entprellung, Startvorgänge oder sonstiges.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln der Umgebungstemperatur eines Steuergeräts anzugeben, das ohne zusätzlich Temperatursensoren auskommt. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach wird bei einem Verfahren zum Ermitteln der Umgebungstemperatur eines Steuergeräts, in dem ein Temperatursensor angeordnet ist, der mit einer Steuereinheit im Steuergerät verbunden ist, die auf Basis von Signalen des Temperatursensors, die die Innentemperatur des Steuergeräts angeben, die Umgebungstemperatur dadurch bestimmt, dass von der Steuereinheit nach einer ersten vorgegebenen Zeit nach dem Einschalten des Steuergeräts eine vorbestimmte Temperaturdifferenz, die der zuvor ermittelten Erwärmung des Steuergeräteinneren gegenüber der Umgebung aufgrund von andauernd wärmeerzeugenden Bauteilen entspricht, von der Innentemperatur abgezogen und die erhaltene Differenztemperatur als Umgebungstemperatur bestimmt wird, wobei, wenn ein temporär wärmeerzeugendes Bauteil für eine zweite vorgegebene Zeit eingeschaltet wird, nach einer ermittelten Zeitverzögerung, die für dieses Bauteil zuvor ermittelte Innentemperaturerhöhung durch einen entsprechenden Abzug bei der Ermittlung der Umgebungstemperatur berücksichtigt wird, und nach einer weiteren Zeitverzögerung nach dem Abschalten des Bauteils wieder unberücksichtigt bleibt, und wobei, wenn ein temporär wärmeerzeugendes Bauteil für eine dritte vorgegebene Zeit, die kürzer als die zweite vorgegebene Zeit ist, eingeschaltet wird, für die Dauer der dritten vorgegebenen Zeit zuzüglich einer vierten vorgegebenen Wartezeit die ermittelte Innentemperatur nicht als Umgebungstemperatur herangezogen wird.

Es wird also anhand der im Inneren des Steuergeräts mittels eines dort angeordneten Temperatursensors, der üblicherweise immer vorgesehen ist, die Innentemperatur gemessen. Der Temperatursensor kann dabei mit einem NTC-Widerstand realisiert werden. Falls das Steuergerät abgeschaltet ist und somit keine wärmeerzeugenden Bauteile eingeschaltet sind, wird die Innentemperatur nach einer bekannten Zeit der Umgebungstemperatur entsprechen. Wird das Steuergerät eingeschaltet, wird sich die Innentemperatur aufgrund ständig aktiver und damit wärmeerzeugender Bauteile um eine bestimmte Temperaturdifferenz erhöhen, welche ermittelt werden kann.

Diese Temperaturdifferenz wird erfindungsgemäß von dann mittels des Temperatursensor ermittelten Innentemperaturen abgezogen und somit die Umgebungstemperatur erhalten. Es gibt jedoch auch Bauteile, wie beispielsweise Treiber für Fensterantriebsmotoren, die nur temporär eingeschaltet werden und nur während dieser Zeit die Innentemperatur erhöhen, nach einer gewissen Zeit nach deren Ausschalten aber keinen Beitrag zur Innentemperatur leisten. Auch deren Beitrag zur Innentemperatur wird ermittelt, jedoch nur während derer Einschaltzeitdauer und einer nachfolgenden Abkühlzeitdauer von der ermittelten Innentemperatur abgezogen, um die Umgebungstemperatur zu erhalten.

Es gibt weitere Bauteile, die ebenfalls nur temporär eingeschaltet werden, jedoch nur für eine sehr kurze Zeit. Auch diese Bauteile tragen zur Erhöhung der Innentemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur bei, allerdings ist es sehr schwierig, diesen Beitrag zu ermitteln und durch einen Abzug von der gemessenen Temperatur zu kompensieren. In erfindungsgemäßer Weise wird daher, wenn ein solches temporär wärmeerzeugendes Bauteil für eine dritte vorgegebene Zeit, die kürzer als die zweite vorgegebene Zeit ist, eingeschaltet wird, für die Dauer der dritten vorgegebenen Zeit zuzüglich einer vierten vorgegebenen Wartezeit die ermittelte Innentemperatur nicht ais Umgebungstemperatur herangezogen. Es wird also während dieser kurzen Einschaltzeitdauern und nachfolgender Abkühlphasen der aktuell gemessene Innentemperaturwert nicht für die Ermittlung der Umgebungstemperatur herangezogen.

Stattdessen kann in vorteilhafter Weise während dieser Zeit die zuvor ermittelte Umgebungstemperatur als konstant angenommen werden.

In einer Ausbildung des Verfahrens kann die vorbestimmte Temperaturdifferenz in einem Zustand des Steuergeräts bei konstanter Umgebungstemperatur und eingeschalteten andauernd wärmeerzeugenden Bauteilen ermittelt werden.

In einer Weiterbildung des Verfahrens kann das Steuergeräts außerdem Umgebungstemperaturwerte von zumindest einem weiteren Temperatursensor erhalten, wobei die ermittelten Temperaturen durch den internen Temperatursensor und den zumindest einen weiteren Temperatursensor priorisiert werden. Es wird also bei mehreren vorhandenen Umgebungstemperaturwerten derjenige herangezogen, der dem tatsächlichen Wert am besten entspricht. Die Genauigkeit der Werte und in Folge ihre Priorisierung kann dabei durch vorherige Messungen erfolgen. Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert werden.

Die Figur 1 zeigt ein Steuergerät 1 , in dem erste wärmeerzeugende Bauteile 2 angeordnet sind, die beispielsweise ein Mikroprozessor sein können und eine Steuereinheit bilden. Die ersten wärmeerzeugende Bauteile 2 sind üblicherweise ständig oder zumindest für längere Zeit aktiv und tragen somit zur Erwärmung des Inneren des Steuergeräts gegenüber der Umgebung bei. Eines dieser erste wärmeerzeugende Bauteile 2 ist eine Steuereinheit und ist mit einem Temperatursensor 5, der im Steuergerät verbaut ist, verbunden. Er erhält von dem Temperatursensor 5 Signale, die die aktuelle Innentemperatur repräsentieren.

In dem Steuergerät 1 sind zweite wärmeerzeugende Bauteile 3 enthalten, die nur temporär eingeschaltet werden. Dies können Treiber für Motoren oder dergleichen sein, die zwar für eine längere Zeit - einige Sekunden bis einige 10 Sekunden - eingeschaltet werden und damit zu einer temporären Erwärmung des Steuergeräteinneren führen, allerdings werden sie nicht ständig eingeschaltet.

Dritte wärmeerzeugende Bauteile 4 werden ebenfalls nur temporär eingeschaltet allerdings nur für sehr kurze Zeit, so dass ihr Einfluss nur sehr schwer zu berechnen ist.

Schließlich ist noch ein Steuergeräte-externer Temperatursensor 6 dargestellt, der die tatsächliche Umgebungstemperatur, jedoch nicht zwangsläufig die in der direkten Umgebung des Steuergeräts, sondern nur eines Fahrzeugs, in dem das Steuergerät verbaut sein kann, anzeigt.

In dem Steuergerät 1 wird also als Basis-Referenztemperaturquelle beispielsweise ein bereits implementierter NTC-Widerstand verwendet, um die Temperatur im Inneren des Steuergeräts 1 zu messen. Es gibt mehrere Quellen, die diese Temperatur beeinflussen.

Erste Bauteile 2 auf der Platine des Steuergeräts 1 , wie ein Mikrocontroller, verbrauchen ständig Strom und erhöhen daher die Temperatur im Inneren des Gehäuses 1 um ein gewisses Maß. Nach dem Einschalten des Steuergeräts 1 ist die emittierte Heizenergie Null, aber nach einer bestimmten Verzögerung wird eine konstante Energiemenge erreicht und muss bei der gemessenen Temperatur kompensiert werden. Zweite Bauteile 3, wie die Treiber von Leuchten, sind nicht immer eingeschaltet. Sie haben auch eine Verzögerung wie die ersten Bauteile 2, aber dies muss jedes Mal berücksichtigt werden, wenn diese Bauteile 3 eingeschaltet werden, (nicht nur bei Inbetriebnahme des Steuergeräts 1 ). Werden solche kurzzeitig energieemittierenden Bauteile für eine bestimmte Zeit abgeschaltet, kann die Temperaturkorrektur wieder rückgängig gemacht werden.

Dritte Bauteile 4, wie manche Motortreiber oder der T reiber für eine Spiegelheizung werden nur für sehr kurze Zeitdauern eingesetzt. Diese Verbraucher werden jedoch sehr oft ein- und ausgeschaltet, aber die abgegebene Heizenergie ist erheblich. Dies führt zu eine hochdynamischen Änderung der Innentemperatur des Steuergeräts 1. Da es ziemlich viel Aufwand bedeutet, diesen Einfluss abzuschätzen, ist es einfacher, ihn für den Zeitraum der Nutzung einfach als unbekannt zu bewerten. Außerdem muss der Temperaturwert des NTC-Sensors für diese Zeit als unbekannt eingestuft werden.

Wenn sich ein Treiber im Leerlauf befindet, gibt es keine Leistungssteigerung und die Komponente kühlt sich auf Umgebungstemperatur ab. Nach einer gewissen Wartezeit nach der letzten Betätigung des Treibers kann die Innentemperatur des Steuergeräts 1 wieder als Umgebungstemperatur geschätzt werden. Für die kurze Zeit, in der der Treiber betrieben wird und sich das Bauteil erwärmt, kann die Umgebungstemperatur als konstant geschätzt werden. Nach einer zuvor ermittelten Zeit ist das Bauteil abgekühlt und hat keinen Einfluss mehr auf die Temperatur. Der NTC-Sensorwert kann wieder als Umgebungstemperatur genommen werden.

Unter Berücksichtigung aller oben aufgeführten Einflüsse kann in erfindungsgemäßer Weise der NTC-Sensor für die Umgebungstemperatur herangezogen werden und es wird kein CAN-Signal für die Umgebungstemperatur benötigt.

In einer Weiterbildung können mehrere Quellen für eine Umgebungstemperatur zur Verfügung stehen, in diesem Fall werden sie entsprechend ihrer Qualität priorisiert. Die oben beschriebenen Werte werden geschätzt / berechnet und haben daher eine geringere Priorität als ein reiner Sensor für Umgebungstemperatur, der über CAN verfügbar ist. Eine mögliche Priorisierung ist in der folgenden Tabelle angegeben: