DE102022128984A1

DE102022128984A1 - Verfahren zur Validierung eines NTC-Sensors mit einem Steuergerät

Info

Publication number: DE102022128984A1
Application number: DE102022128984.2A
Authority: DE
Inventors: Tobias Köninger; Wolfgang Käshammer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Verfahren zur Validierung eines NTC-Sensors mit einem Steuergerät zur Ermittlung einer Temperaturänderung des NTC-Sensors, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein erster Widerstandswert des NTC-Sensors gemessen wird, anschließend in einem zweiten Schritt zur Erwärmung des NTC-Sensors ein vorgegebener Stromwert während eines vorgegebenen Zeitraums durch den NTC-Sensor geleitet wird und in einem dritten Schritt ein zweiter Widerstandswert des NTC-Sensors gemessen wird und anschließend aus den beiden Widerstandswerten auf die Temperaturänderung des NTC-Sensors und daraus auf die Validität des NTC-Sensors geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Einsatzbereich der Erfindung: Jede Form von Elektronik die eine Temperaturmessung enthält, wie z.B. Leistungsumrichter, Aktoren, Thermomanagementmodule, DC/DC-Wandler, Sensorplatinen, Steuergeräte.
Ein NTC-Sensor (Negative Temperature Coefficient Thermistor) - auch als Heißleiter, NTC oder NTC-Widerstand bezeichnet - ist normalerweise in einem Spannungsteiler verbaut. Dieser Spannungsteiler ist so bemessen, dass die am NTC abfallende Spannung an einem ADC (Analog Digital Converter) Eingang gemessen werden kann. Auf Basis der Widerstandsänderung kann man somit auf die Temperatur schließen und diese intern, beispielsweise in einem Steuergerät eines Fahrzeugs berechnen. Ein derartiger Spannungsteiler ist in 1 dargestellt.
DE 10 2016 215 590 A1 offenbart, dass beim Initialisieren eines Kupplungssteuergerätes eines Kupplungsaktors in einem Fahrzeug durch Vergleich von Temperatursignalen jeweils unterschiedlicher Temperatursensoren eines Kupplungsaktors unter Berücksichtigung der Standzeit des Fahrzeugs plausibilisiert wird, ob die Temperatur für eine Verwendung im Temperaturmodell für die Berechnung der Flüssigkeitstemperatur im Kupplungsaktor verwendbar ist.
Das in DE 10 2020 112 200 A1 vorgeschlagene Verfahren besteht darin den LTI-Beobachter (linear-zeitinvariantes Modell) während eines Sensorausfalls in eine openloop Struktur zu überführen, ohne dabei die recheneffiziente Struktur zu ändern.
Der Widerstandswert eines NTCs kann beim Startup (Wiederstart nachdem das Steuergerät längere Zeit nicht verwendet wurde) gegen andere auf der Platine verfügbare Temperatur-Sensoren plausibilisiert werden. Viele Prozessoren oder auch andere Sensoren (z.B. Drucksensoren) habe entsprechende Sensoren intern verbaut, die man auch per Software auslesen kann. Allerdings ist unklar, wie lange eine Elektronik ausgeschaltet war und welche Temperaturen wo herrschen, denn es kann möglich sein, dass ein Sensor falsche Werte liefert. Dadurch ist eine Plausibilisierung gegenüber anderen Sensoren nur möglich, wenn diese sehr nahe aneinander liegen, oder zusätzliche Sensoren zur Referenzmessung platziert werden. Wenn Fehler auftreten, die sich dadurch äußern, dass ein plausibler Wert geliefert wird, dieser sich aber zeitlich nicht verändert, so können Fehler dieser Art nur zur Laufzeit bei Temperaturänderung erkannt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, Fehler die im Vorliegen eines plausiblen, aber zeitlich fixen Wertes bestehen, bereits beim Hochfahren oder bei Diagnoseintervallen zur Laufzeit erkennen zu können. Dabei sollen keine zusätzlichen Sensoren verwendet werden um Kosten, Komplexität und Bauraum einsparen zu können.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Validierung eines NTC-Sensors mit einem Steuergerät zur Ermittlung einer Temperaturänderung des NTC-Sensors, sieht also vor, dass in einem ersten Schritt ein erster Widerstandswert des NTC-Sensors gemessen wird, anschließend in einem zweiten Schritt zur Erwärmung des NTC-Sensors ein vorgegebener Stromwert während eines vorgegebenen Zeitraums durch den NTC-Sensor geleitet wird und in einem dritten Schritt ein zweiter Widerstandswert des NTC-Sensors gemessen wird und anschließend aus den beiden Widerstandswerten auf die Temperaturänderung des NTC-Sensors und daraus auf die Validität des NTC-Sensors geschlossen wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren bei Neustart oder Wiederstart des Steuergeräts durchgeführt wird.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auf diese Weise Fehler detektiert werden können, die sich dadurch äußern, dass zwar ein Wert im plausiblen Bereich ermittelt wird, dieser sich aber zeitlich nicht verändert, das aber unter den vorgegebenen Bedingungen einer steigenden Temperatur im Sensor müsste. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass auf diese Weise auch kein weiterer Referenzsensor zur Validierung des NTC-Sensors von Nöten ist.
Weiter Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figur sowie deren Beschreibung.
Es zeigen im Einzelnen:

1 schematische Darstellung einer möglichen erfindungsgemäßen Anwendung: In diesem Fall kommt der Strom für die Eigenerwärmung des NTC aus dem dargestellten Microcontroller. Zwischen ohmschem Widerstand und NTC-Sensor ist in dieser Ausführungsform eine Diode geschaltet.

Ein NTC-Sensor verhält sich wie ein Widerstand mit definiertem Wert bei definierter Temperatur. Dadurch unterliegt er, wie andere Widerstände auch, einer Selbsterwärmung, wenn er mit Strom durchflossen ist.
Die Lösung der o.g. Aufgabe besteht darin, in einem ersten Schritt den Widerstandswert des NTC-Sensors zu messen. Anschließend wird ein definierter Strom für eine definierte Zeit in den Sensor eingeprägt. Durch die definierte Zufuhr von Energie findet eine Eigenerwärmung statt und infolgedessen ist der Widerstand abgesunken. Nach dem Vorgang wird wieder der Widerstandswert des Sensors gemessen und über eine applikationsabhängige Look-Up Tabelle oder Formel wird ermittelt, ob der neue Sensorwert plausibel ist.
Bei einem 10 kOhm NTC-Sensor eines Aktors und einem Energieeintrag von 5 V * 0,4 mA für einen Zeitraum von 2 Sekunden ergibt sich mittels Messung eine Abnahme des Widerstands von ca. -50 Ohm. Das entspricht einem Anstieg der Temperatur von 0,11 °C.
Dies ergibt sich beispielsweise mittels einer Formel die näherungsweise das Verhalten des NTC-Sensors beschreibt. Dazu werden Parameter aus dem Datenblatt des NTC einsetzen, woraus sich der Temperaturanstieg ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016215590 A1 [0004]
DE 102020112200 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Validierung eines NTC-Sensors mit einem Steuergerät zur Ermittlung einer Temperaturänderung des NTC-Sensors, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein erster Widerstandswert des NTC-Sensors gemessen wird, anschließend in einem zweiten Schritt zur Erwärmung des NTC-Sensors ein vorgegebener Stromwert während eines vorgegebenen Zeitraums durch den NTC-Sensor geleitet wird und in einem dritten Schritt ein zweiter Widerstandswert des NTC-Sensors gemessen wird und anschließend aus den beiden Widerstandswerten auf die Temperaturänderung des NTC-Sensors und daraus auf die Validität des NTC-Sensors geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei Neustart oder Wiederstart des Steuergeräts durchgeführt wird.