DE102021104438A1 - Procedure for controlling a ventilation system - Google Patents

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Ulrich Kersken
Florian Kraemer
Rainer Schittenhelm
Robert Kornhaas
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Verfahren zum Ansteuern eines Lüftungsystem (150), insbesondere eines Lüftungsystems (150) zur Kühlung von elektronischen Steuergeräten, wobei das Lüftungsystem (150) mindestens einen Lüfter (152) aufweist, der eine erste Motorwicklung (154) und eine zweite Motorwicklung (156) umfasst, wobei die erste Motorwicklung (154) über einen ersten Kanal (158) und die zweite Motorwicklung (156) über einen zweiten Kanal (162) angesteuert wird, wobei die beiden Motorwicklungen (154, 156) getrennt voneinander angesteuert werden.Method for controlling a ventilation system (150), in particular a ventilation system (150) for cooling electronic control devices, the ventilation system (150) having at least one fan (152) which comprises a first motor winding (154) and a second motor winding (156). , the first motor winding (154) being driven via a first channel (158) and the second motor winding (156) being driven via a second channel (162), the two motor windings (154, 156) being driven separately from one another.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Lüftungsystems, insbesondere eines Lüftungsystems zur Kühlung von elektronischen Steuergeräten und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling a ventilation system, in particular a ventilation system for cooling electronic control devices, and an arrangement for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Hochautomatisierte Fahrzeuge benötigen fehlertolerante Systeme, die bei einem Fehler das Fahrzeug noch in einen sicheren Zustand überführen. Eine wichtige Komponente von fehlertoleranten Systemen ist die möglichst ausfallsichere Kühlung des Systems, d. h. dass bei einem Fehler im Kühlungssystem die verbleibende Kühlleitung ausreichend ist, dass das System nicht schlagartig ausfällt und somit das Fahrzeug eine Gefährdung verursacht.Highly automated vehicles require fault-tolerant systems that can still transfer the vehicle to a safe state in the event of an error. An important component of fault-tolerant systems is the most fail-safe cooling of the system, i. H. that in the event of a fault in the cooling system, the remaining cooling line is sufficient, that the system does not suddenly fail and thus cause the vehicle to become a hazard.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Against this background, a method according to claim 1 and an arrangement with the features of claim 12 are presented. Embodiments result from the dependent claims.

Das beschriebene Verfahren dient zum Ansteuern eines Lüftungsystems, insbesondere zur Kühlung von elektronischen Steuergeräten, wobei das Lüftungsystem mindestens einen Lüfter aufweist, der eine erste Motorwicklung und eine zweite Motorwicklung umfasst, wobei die erste Motorwicklung über einen ersten Kanal und die zweite Motorwicklung über einen zweiten Kanal angesteuert wird, und wobei die beiden Motorwicklungen getrennt voneinander angesteuert werden.The method described is used to control a ventilation system, in particular for cooling electronic control devices, the ventilation system having at least one fan comprising a first motor winding and a second motor winding, the first motor winding via a first channel and the second motor winding via a second channel is driven, and the two motor windings are driven separately from each other.

Dass die beiden Motorwicklungen getrennt voneinander angesteuert werden bedeutet, dass diese unabhängig voneinander angesteuert werden können. Grundsätzlich kann bei der Ansteuerung der beiden Motorwicklungen aber auch eine Abhängigkeit berücksichtigt werden. Somit wird eine redundante Ansteuerung ermöglicht.The fact that the two motor windings are controlled separately means that they can be controlled independently of each other. In principle, however, a dependency can also be taken into account when controlling the two motor windings. This enables redundant control.

Die vorgestellte Anordnung dient zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens und ist bspw. in einer Hardware und/oder Software implementiert. Weiterhin kann die Anordnung in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs integriert oder als solches ausgebildet sein.The arrangement presented is used to carry out the method described and is implemented, for example, in hardware and/or software. Furthermore, the arrangement can be integrated in a control unit of a motor vehicle or designed as such.

Das vorgestellte Verfahren und die beschriebene Anordnung können in einem fehlertoleranten aktiven Kühlsystem eingesetzt werden, das wiederum insbesondere in hochautomatisierten Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Das Lüftungsystem und das dieses Lüftungsystem umfassende Kühlsystem werden hierin ebenfalls als Gegenstand der Erfindung betrachtet.The method presented and the arrangement described can be used in a fault-tolerant active cooling system, which in turn can be used in particular in highly automated vehicles. The ventilation system and the cooling system comprising this ventilation system are also considered herein to be the subject of the invention.

Das Lüftungsystem zeichnet sich durch eine Doppelwicklung des elektrischen Lüftermotors und eine redundante Ansteuerung aus. Diese Auslegung ermöglicht es, bei Einfachfehlern noch eine ausreichend hohe Kühlleistung bereitzustellen.The ventilation system is characterized by a double winding of the electric fan motor and a redundant control. This design makes it possible to still provide a sufficiently high cooling capacity in the event of single faults.

Das vorgestellte Verfahren und die Anordnung haben, zumindest in einigen der Ausführungen, eine Reihe von Vorteilen:

  • - hohe Verfügbarkeit,
  • - bei Einfachfehlern wird noch eine Kühlung bereitgestellt,
  • - Anpassung an verschiedene Lüftungslasten durch Schalten zwischen zwei Kanälen.
The method and arrangement presented have a number of advantages, at least in some of the versions:
  • - high availability,
  • - cooling is provided for single errors,
  • - Adaptation to different ventilation loads by switching between two channels.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kühlsystem. 1 shows a schematic representation of a cooling system.
  • 2 zeigt eine Ausführung eines Lüftungsystems, das mit einem Verfahren der hierin vorgestellten Art angesteuert wird. 2 shows an embodiment of a ventilation system that is controlled with a method of the type presented here.

1 zeigt in schematischer, stark vereinfachter Darstellung ein Kühlsystem 40, in dem ein aktives Lüftungsystem 50 zum Einsatz kommt. Die Darstellung zeigt einen Lüfter 52, eine Ansteuerungselektronik 54 für diesen Lüfter 52, eine Überwachungselektronik 56, ein Gehäuse 58 und einen Sensor 62. Ein erster Pfeil 64 verdeutlicht einen Strom eines Mediums, ein zweiter Pfeil 66 verdeutlicht einen Strom von Luft und/oder eines Mediums. 1 shows a schematic, highly simplified representation of a cooling system 40 in which an active ventilation system 50 is used. The illustration shows a fan 52, control electronics 54 for this fan 52, monitoring electronics 56, a housing 58 and a sensor 62. A first arrow 64 shows a flow of a medium, a second arrow 66 shows a flow of air and/or a media.

Das aktive Lüftungsystem 50 weist somit einen Lüfter 52 auf, der über die Ansteuerungselektronik 54 anzusteuern ist. Es können grundsätzlich auch mehrere Lüfter vorgesehen sein. Die Ansteuerungselektronik 54 hat eine Schnittstelle 70 zu der Überwachungselektronik 56, die einen Fehlerzustand des Lüfters 52 erkennen kann. Zusätzlich kann optional der Sensor 62 für die Überwachungselektronik 56 eingesetzt werden, der den Fehlerfall ebenfalls erkennen kann.The active ventilation system 50 thus has a fan 52 which can be controlled via the control electronics 54 . In principle, several fans can also be provided. The control electronics 54 have an interface 70 to the monitoring electronics 56, which can detect an error condition of the fan 52. In addition, the sensor 62 can optionally be used for the monitoring electronics 56, which can also detect the error.

Im Fehlerfall erkennt die Überwachungselektronik 56 den Ausfall der Kühlung und gibt einen Trigger an die Fahrfunktion. Diese sollte jetzt bei Verfügbarkeitszielen mit einer größeren Fehlertoleranzzeit, bspw. von 40 Sekunden, die Funktionen weiter voll gewährleisten.In the event of an error, the monitoring electronics 56 recognize the failure of the cooling system and trigger the driving function. This should now continue to fully guarantee the functions for availability targets with a longer error tolerance time, e.g. 40 seconds.

2 zeigt ein Lüftungsystem, das insgesamt mit der Bezugsziffer 150 bezeichnet ist. Dieses Lüftungsystem 150 weist einen Lüfter 152 auf, in dem ein Lüftermotor 153 mit einer ersten Motorwicklung 154 und einer zweiten Motorwicklung 156 vorgesehen ist. Die erste Motorwicklung 154 wird dabei über einen ersten Kanal 158 mit einer ersten Ansteuerung 160 angesteuert. Entsprechend wird die zweite Motorwicklung 156 über einen zweiten Kanal 162 mit einer zweiten Ansteuerung 164 angesteuert. 2 FIG. 12 shows a ventilation system, designated generally by the reference numeral 150. FIG. This ventilation system 150 has a fan 152 in which a fan motor 153 with a first motor winding 154 and a second motor winding 156 is provided. In this case, the first motor winding 154 is controlled via a first channel 158 with a first control 160 . Correspondingly, the second motor winding 156 is controlled via a second channel 162 with a second control 164 .

Als Lüftermotor 153 kann grundsätzlich jede Art eines elektrisch betriebenen Motors eingesetzt werden.In principle, any type of electrically operated motor can be used as the fan motor 153 .

Das aktive Lüftungssystem 150 besteht somit aus zwei redundanten Motorwicklungen 154, 156 des Lüftermotors 153 und zeichnet sich durch deren redundante Ansteuerung, nämlich über den ersten Kanal 158 und den zweiten Kanal 162, aus.The active ventilation system 150 thus consists of two redundant motor windings 154, 156 of the fan motor 153 and is characterized by their redundant activation, namely via the first channel 158 and the second channel 162.

Die Ansteuerungen 160, 164 sind unabhängig voneinander. Auf diese Weise können common mode Fehler ausgeschlossen werden.The controls 160, 164 are independent of one another. In this way, common mode errors can be excluded.

Die Auslegung der Ansteuerung ist so ausgelegt, dass vier Betriebsmodi realisiert werden können:

  • Variante A:
Betriebsmodi Kanal 1 Kanal 2 Kühlungsleistung #1 Aus Aus 0% #2 Ein Aus oder Fehler 34% #3 Aus oder Fehler Ein 66% #4 Ein Ein 100% The design of the control is designed in such a way that four operating modes can be implemented:
  • Option A:
operating modes channel 1 channel 2 cooling performance #1 Out of Out of 0% #2 A off or error 34% #3 off or error A 66% #4 A A 100%

Das thermische Betriebsverhalten muss so ausgelegt sein, dass bei 34 % Kühlleistung das System noch in einer gewissen Zeit in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.

  • Variante B:
Betriebsmodi Kanal 1 Kanal 2 Kühlungsleistung #1 Aus Aus 0% #2 Ein Aus oder Fehler 50% #3 Aus oder Fehler Ein 100% #4 Ein Ein 150% The thermal operating behavior must be designed in such a way that at 34% cooling capacity the system can still be brought into a safe state within a certain period of time.
  • Variant B:
operating modes channel 1 channel 2 cooling performance #1 Out of Out of 0% #2 A off or error 50% #3 off or error A 100% #4 A A 150%

Die Prozentangaben beziehen sich auf die maximale Nennleistung des Lüfters, eine kurzzeitige Erhöhung ist möglich.The percentages refer to the maximum nominal power of the fan, a short-term increase is possible.

Die unterschiedlichen Kühlungsleistungen im zweiten und im dritten Betriebsmodus ergeben sich aus den unterschiedlichen Leistungen der Motoren.The different cooling capacities in the second and in the third operating mode result from the different capacities of the motors.

Das thermische Betriebsverhalten muss so ausgelegt sein, dass bei 50 % Kühlungsleistung das System noch in einer gewissen Zeit in einen sicheren Zustand gebracht werden kann. Weiterhin ist der Vorteil dieses Systems, dass gewisse thermische Spitzen durch eine Kühlungsleistung von bis zu 150 % besser abgefangen werden können.The thermal operating behavior must be designed in such a way that with 50% cooling capacity the system can still be brought into a safe state within a certain time. Another advantage of this system is that certain thermal peaks can be absorbed better with a cooling capacity of up to 150%.

Claims (12)

Verfahren zum Ansteuern eines Lüftungsystem (50, 150), insbesondere eines Lüftungsystems zur Kühlung von elektronischen Steuergeräten, wobei das Lüftungsystem (50, 150) mindestens einen Lüfter (52, 152) aufweist, der eine erste Motorwicklung (154) und eine zweite Motorwicklung (156) umfasst, wobei die erste Motorwicklung (154) über einen ersten Kanal (158) und die zweite Motorwicklung (156) über einen zweiten Kanal (162) angesteuert wird, wobei die beiden Motorwicklungen (154, 156) getrennt voneinander angesteuert werden.Method for controlling a ventilation system (50, 150), in particular a ventilation system for cooling electronic control devices, the ventilation system (50, 150) having at least one fan (52, 152) which has a first motor winding (154) and a second motor winding ( 156), wherein the first motor winding (154) is driven via a first channel (158) and the second motor winding (156) is driven via a second channel (162), the two motor windings (154, 156) being driven separately from one another. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem ersten Betriebsmodus der erste Kanal (158) und der zweite Kanal (162) ausgeschaltet sind.procedure after claim 1 , in which in a first mode of operation the first channel (158) and the second channel (162) are switched off. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem zweiten Betriebsmodus der erste Kanal (158) eingeschaltet und der zweite Kanal (162) ausgeschaltet ist.procedure after claim 1 , in which, in a second operating mode, the first channel (158) is switched on and the second channel (162) is switched off. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem im zweiten Betriebsmodus das Lüftungsystem (50, 150) derart angesteuert wird, dass eine Kühlungsleistung von 34 % erbracht wird.procedure after claim 3 , in which the ventilation system (50, 150) is controlled in the second operating mode in such a way that a cooling capacity of 34% is provided. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem im zweiten Betriebsmodus das Lüftungsystem (50, 150) derart angesteuert wird, dass eine Kühlungsleistung von 50 % erbracht wird.procedure after claim 3 , in which the ventilation system (50, 150) is controlled in the second operating mode in such a way that a cooling capacity of 50% is provided. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem dritten Betriebsmodus der erste Kanal (158) ausgeschaltet und der zweite Kanal (162) eingeschaltet ist.procedure after claim 1 , in which, in a third operating mode, the first channel (158) is switched off and the second channel (162) is switched on. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Lüftungsystem (50, 150) im dritten Betriebsmodus derart angesteuert wird, dass eine Kühlungsleistung von 66 % erbracht wird.procedure after claim 6 , in which the ventilation system (50, 150) is controlled in the third operating mode in such a way that a cooling capacity of 66% is provided. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Lüftungsystem (50, 150) im dritten Betriebsmodus derart angesteuert wird, dass eine Kühlungsleistung von 100 % erbracht wird.procedure after claim 6 , in which the ventilation system (50, 150) is controlled in the third operating mode in such a way that a cooling capacity of 100% is provided. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in einem vierten Betriebsmodus die beiden Kanäle (158, 162) eingeschaltet sind.procedure after claim 1 , in which the two channels (158, 162) are switched on in a fourth operating mode. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Lüftungsystem (50, 150) im vierten Betriebsmodus derart angesteuert wird, dass eine Kühlungsleistung von 100 % erbracht wird.procedure after claim 8 , in which the ventilation system (50, 150) is controlled in the fourth operating mode in such a way that a cooling capacity of 100% is provided. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Lüftungsystem (50, 150) im vierten Betriebsmodus derart angesteuert wird, dass eine Kühlungsleistung von 150 % erbracht wird.procedure after claim 8 , in which the ventilation system (50, 150) is controlled in the fourth operating mode in such a way that a cooling capacity of 150% is provided. Anordnung zum Ansteuern eines Lüftungsystems (50, 150), die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.Arrangement for controlling a ventilation system (50, 150) for carrying out a method according to one of Claims 1 until 11 is set up.
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