EP4673716A1 - Verfahren zur temperaturüberwachung einer elektronischen vorrichtung und steuereinheit zum durchführen des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur temperaturüberwachung einer elektronischen vorrichtung und steuereinheit zum durchführen des verfahrens

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Publication number
EP4673716A1
EP4673716A1 EP23833336.3A EP23833336A EP4673716A1 EP 4673716 A1 EP4673716 A1 EP 4673716A1 EP 23833336 A EP23833336 A EP 23833336A EP 4673716 A1 EP4673716 A1 EP 4673716A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
electronic device
parameter
calibrated
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23833336.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Stutika
Jorge Felix Silva Gracia
Fabian Klein
Alex Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4673716A1 publication Critical patent/EP4673716A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005—Calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for temperature monitoring of an electronic device and a corresponding control unit for carrying out the method.
  • a method for temperature monitoring of an electronic device comprises: (i) specifying a temperature monitoring location in an area of the electronic device; (ii) determining a parameter value of a parameter associated with an actual temperature at the location; and (iii) calculating a temperature at the location based on the parameter value using a calibrated model such that the sum of the actual temperature at the location and a predetermined tolerance threshold is less than or equal to the calculated temperature.
  • the method may be computer implemented.
  • a control unit in which the calibrated model is implemented and which is configured to carry out the method described above.
  • the control unit may have a modeling unit which includes the calibrated model.
  • the term “electronic device” may in particular mean an electronic part or an electronic component of a system, for example of a motor vehicle.
  • the motor vehicle can have the electronic device and the control unit.
  • the electronic device can be set up to be operated with high powers and/or high currents.
  • the operation of the electronic component can be associated with high heat generation.
  • the electronic device can be or have, for example, a contactor, an inverter, a battery management system, a fuse, e.g. a pyroelectric fuse, or an electric vehicle charger.
  • the electronic device can have one or more power components, for example one or more contactors, one or more inverters and/or one or more fuses.
  • the electronic device can have a geometric arrangement of the one or more power components, in particular on a circuit board and/or in a housing.
  • the electronic device can be a control unit.
  • the expression "in a region of the electronic device” may in particular refer to at least one of a position inside the electronic device, a position on the surface of the electronic device, and a position in an environment of the electronic device.
  • the environment may, for example, comprise a distance of less than 50 cm, in particular less than 10 cm, in particular less than 1 cm, from the electronic device.
  • a "temperature monitoring position” is in particular a position that is particularly relevant for safety requirement levels to be met, for example in comparison with other positions in the area of the electronic device.
  • a particularly large and/or rapid heat development can occur, in particular in comparison with other positions in the area of the electronic device.
  • More than one temperature monitoring position can be specified, for example two, three, four, five or more, in particular more than ten, in particular more than a hundred.
  • the position or positions can be specified in relation to a geometric arrangement of one or more power components.
  • the position or positions can be specified in relation to a circuit board or a circuit board on which at least one power component is arranged.
  • the position or positions can be specified in relation to a housing in and/or on which at least one power component is arranged.
  • the position or positions can be one or more hotspots, in particular thermal hotspots.
  • the position or positions can be inaccessible for direct measurement.
  • the term "determining" may in particular be or include measuring the parameter value by means of a corresponding measuring device, for example a sensor. It may also include measuring a value associated with the parameter value. Determining the parameter value may also be or include modeling the parameter value. Determining the parameter value may also be or include looking up the parameter value in a table.
  • the term "parameter” can in particular refer to a characteristic of the electronic device. Corresponding parameter values of a plurality of parameters can be determined, for example of two, three, four, five or more than five, in particular more than ten parameters.
  • the parameter(s) can be a current, a voltage, an internal resistance, a sleep time or an ambient temperature or can be representative variables for the said characteristics.
  • the parameter(s) can relate to characteristics that are not device temperatures.
  • the parameter(s) can comprise one or more device temperatures, in particular a device temperature at the position of a temperature sensor. The one or more device temperatures can relate to positions in the area of the electronic device that are different from the predetermined position(s).
  • the parameter(s) can be input variables and/or model parameters for the calibrated model.
  • the expression "related" can mean in particular that the temperature at the position to be monitored correlates with the parameter.
  • a change in the parameter causes a corresponding change in the temperature and vice versa, in particular if further conditions to be specified are met.
  • a current through the electronic device can be related to the temperature at the position to be monitored because the current flow causes heat to be generated, which in turn influences the temperature of the electronic component.
  • a voltage, an internal resistance and/or an ambient temperature can be related to the temperature at the position to be monitored.
  • a "calibrated model” may in particular mean a model whose results, i.e., for example, the calculated temperatures, have been adjusted or approximated to corresponding actual values, for example, the corresponding actual temperatures, by means of experimental data and/or by means of simulations. Such calibration can be carried out by choosing suitable values of model parameters.
  • the calculated "temperature” may be a temperature in a predetermined operating state of the electronic device, in particular in a critical operating state.
  • the critical operating state may be defined by a calculated temperature and/or an actual temperature above a predetermined temperature threshold.
  • Critical operating states may include those in which the actual temperature has a peak or a maximum and/or in which the actual temperature exceeds 80°C, in particular 100°C, in particular 120°C.
  • the calculated temperature may be associated with an operating state for which the calibrated model was calibrated.
  • the term “tolerance threshold” may in particular mean a predetermined safety distance.
  • the tolerance threshold may be a minimum distance between actual and calculated temperature. This distance can be set in such a way that it is always maintained during operation, in particular during normal, error-free operation, of the device.
  • the tolerance threshold can also be set in such a way that it is maintained in certain critical operating states and does not necessarily have to be maintained otherwise.
  • the tolerance threshold is preferably positive, but can also be negative or zero.
  • the tolerance threshold can also be defined variably, in particular depending on a respective operating state of the electronic device.
  • the wording that "the sum of the actual temperature at the position and a predetermined tolerance threshold is less than or equal to the calculated temperature” can be understood in addition to the literal meaning that "the temperature calculated using the calibrated model is greater by at least one predetermined tolerance threshold than a temperature determined using a temperature distribution model and/or using thermal tests of a real example of the electronic device", in particular if the determined temperature and the calculated temperature refer to the same operating state.
  • control unit can mean in particular a device that is designed to control operations or processes.
  • the control unit can have a processor in which computing operations run and control signals are generated.
  • the control unit can have a modeling unit that contains the calibrated model.
  • temperature modelling may be possible in which not every power component of an electronic device is monitored by a physical temperature sensor attached to the respective power component. Accordingly expensive temperature measurements can be replaced by other measurement signals that are already available, for example voltage or current measurements.
  • a temperature can be modeled at positions that are not accessible for direct measurement, for example because there is not enough space for a temperature sensor. Temperature signals can be generated at a large number of desired positions in the area of the electronic device with little effort.
  • Temperature modelling can therefore help to ensure that certain safety requirements for the operation of the electronic device, such as those specified by law, are met. Observance of the tolerance threshold or safety distance can represent an additional safety factor. Such safety requirements can relate to protection against overheating, fire or explosions.
  • the calibrated model is calibrated using a temperature distribution model of the electronic device and/or using thermal tests on a real example of the electronic device.
  • the real example can be thermally tested, for example, as part of test bench measurements.
  • the calibration can be carried out depending on an operating state of the electronic device.
  • the calibration of the calibrated model for a given operating state can require that the temperature distribution model models this operating state and/or that the real example assumes this operating state.
  • the calibrated model can be implemented on a control unit, in particular on a modeling unit of the control unit.
  • a control unit in particular on a modeling unit of the control unit.
  • the temperature distribution model can be, for example, a 3D model of the electronic device or a part of the electronic device. It can be implemented on an external computer which has greater computing power than the control unit.
  • the simpler model may require less computing power than the temperature distribution model and thus enable a faster calculation of corresponding temperature values, especially a real-time calculation. Calibration of the calibrated model can ensure a required accuracy and/or required reliability of the calculated temperature values.
  • the real specimen is a worst-case specimen and/or the temperature distribution model is based on a worst-case scenario. This can ensure that the calculated temperature values are not smaller or at least only slightly smaller than the actual temperature values, even if the actual temperature values originate from a specimen of the electronic device that is unfavorable for heat development. In other words, all possible operating states and/or design profiles of the electronic device can be taken into account with regard to compliance with the tolerance threshold.
  • a “worst-case example” can be a realization of the electronic device or a part of the electronic device, during the operation of which particularly high temperatures develop, in particular at one or more positions of the electronic device that are critical for safety, in particular at the predetermined position or positions.
  • the part of the electronic device can comprise or consist of one or more power components, in particular all power components.
  • the temperatures can be particularly high compared to other average or regular examples of the electronic device.
  • the worst-case example can be characterized by one or more properties that lie at a limit or edge of a tolerance range. Such a tolerance range can be specified by a data sheet associated with the electronic device and/or by data sheets associated with one or more power components.
  • the worst-case example can be, for example, an example that is at the end of its predetermined service life and/or whose properties correspond to those of the that are to be expected at the end of the specified lifetime.
  • the worst-case specimen may be a specimen whose internal resistance is comparatively high, especially in comparison with regular or average specimens.
  • a “worst-case scenario” can be defined by one or more worst-case examples and/or by particularly unfavorable operating conditions.
  • At least one power component of the real example is a worst-case power component, in particular all power components of the real example are worst-case power components.
  • the temperature distribution model is created on the basis of a worst-case power component, in particular under the assumption that all power components of the electronic device are worst-case power components.
  • the real instance is a regular instance and/or the temperature distribution model is based on a regular scenario.
  • a regular instance may be a realization of the electronic device or a part thereof, during the operation of which average temperatures develop, in particular at one or more safety-critical positions of the electronic device. The average may be determined in comparison to all eligible instances.
  • a "regular scenario" may be defined by one or more regular instances and/or by regular operating conditions.
  • the calibrated model is characterized by a smaller dimension than the temperature distribution model.
  • the calibrated model can be one-dimensional or the dimension can be between one and two.
  • the calibrated model can be implemented in the context of several interacting nodes, with heat exchange between the nodes being modelled. This can reduce the computing time for the calibrated model, so that a relatively low computing power is required for the control unit. Real-time modelling can also be possible.
  • the method further comprises: (i) determining a security requirement level for the electronic device, (ii) examining whether the parameter satisfies the security requirement level, and (iii) plausibility-checking the parameter if the parameter does not satisfy the security requirement level.
  • the term "plausibility” can mean in particular that further reasons and/or facts are provided to support the accuracy and/or reliability of the calculation or estimation of the parameter.
  • the parameter can be plausibility-checked in such a way that a certain degree of reliability and/or a certain accuracy is guaranteed, which can be specified by the safety requirement level.
  • the parameter can be checked for plausibility, for example, by taking into account a dependency of the parameter on aging of the electronic device and/or a dependency of the parameter on operating parameters such as ambient temperature. Worst-case assumptions can also be made. Finally, certain measured values that support the calculation or estimation of the parameter can also be taken into account for the plausibility check. For example, an internal resistance of the electronic device can be determined as an additional input variable for the calibrated model using an additional voltage measurement. Or an aging dependency can be defined using corresponding measured values.
  • the plausibility check of the parameter comprises at least one of the following steps: when determining the parameter value, a dependency of the parameter on aging of the electronic device is taken into account; when determining the parameter value, a dependency of the parameter on operating conditions, in particular an ambient temperature, is taken into account; when determining the parameter value, worst-case assumptions are made; when determining the parameter value, a measured value of at least one characteristic variable that is different from the parameter is taken into account.
  • the method further comprises setting a safety requirement level, wherein the tolerance threshold is specified such that the safety requirement level is met.
  • the tolerance threshold can influence at least one of a severity, a probability of occurrence and a controllability of a fault in the electronic device, in particular such that the combination of severity, probability of occurrence and controllability satisfies the safety requirement level.
  • a suitable choice of the tolerance threshold can ensure a safety margin between the actual temperature and critical temperature values that characterize faulty operating states.
  • the tolerance threshold is between 0 °C and 50 °C, in particular between 5 °C and 50 °C, in particular between 15 °C and 40 °C.
  • the tolerance threshold can assume such values when the electronic device is in an operating state in which the actual temperature at the position is comparatively high and/or has a temperature maximum in normal operation.
  • the tolerance threshold can also have negative values, for example greater than -10 °C or greater than -5 °C, in particular when the actual temperature at the position in a current operating state is comparatively low.
  • the safety requirement level specifies requirements for an operation of the electronic device with respect to at least one of a severity of an error in the operation of the electronic device, a probability of occurrence of the error, and a controllability of the error.
  • the "severity” of the error can be characterized by a danger to the user and/or the environment.
  • the "exposure” can be characterized by a frequency and/or duration of the error or an operating state corresponding to the error.
  • the "controllability” can be determined by a proportion of those users who can control a situation corresponding to the error.
  • an "error” can in particular be a faulty operating state of the electronic device in which a danger to a user and/or his environment is possible, for example due to high temperatures, fire hazard or explosion hazard.
  • the safety requirement level can be determined, for example, by an Automotive Safety Integrity Level (ASIL), in particular ASIL-C or ASIL-D, as defined in the ISO 26262 standard.
  • ASIL Automotive Safety Integrity Level
  • the safety requirement level determined by ASIL can be determined by risk analysis of a potential hazard, taking into account the severity, exposure and controllability of the corresponding vehicle operating scenario.
  • ASIL-D defines the highest safety requirements for the electronic device, followed by ASIL-C.
  • the tolerance threshold is predetermined depending on a respective operating state of the electronic device.
  • critical operating states in which the actual temperatures are particularly high, the tolerance threshold can be higher than in non-critical operating states, for example during cooling processes.
  • Critical operating states can include those in which the actual temperature has a peak or a maximum and/or in which where the actual temperature exceeds 80°C, in particular 100°C, in particular 120°C.
  • Such an embodiment can be advantageous because it can avoid unnecessary power reductions, such as power reductions of the electronic device or of a system that includes the electronic device.
  • safety requirement levels which primarily concern critical operating states, can be maintained.
  • an operating time and/or a lifetime of the electronic device is taken into account when calculating the temperature using the calibrated model.
  • the parameter can be an internal resistance and a lifetime-dependent change in the internal resistance can be taken into account using an aging curve.
  • the aging curve can be determined, for example, on the basis of measured values. This can enable more precise modeling of the parameter and, for example, performance reductions due to safety requirement levels that must be met can be reduced. As a worst-case assumption, for example, the internal resistance at the maximum possible lifetime can be set as the parameter value.
  • determining the parameter value comprises: (i) determining a parameter range in which an actual parameter value lies, (ii) determining an unfavorable parameter value from the parameter range at which the calculated temperature is maximum, and (iii) setting the parameter value based on the unfavorable parameter value.
  • the calculated temperature is in particular maximum in comparison with calculated temperatures for other parameter values from the parameter range.
  • the parameter value can be set equal to the unfavorable parameter value.
  • the parameter has at least one of the following characteristics: a current, a voltage, an internal resistance, a sleep time and an ambient temperature.
  • the current can in particular be a current at an input and/or output of a power component of the electronic device.
  • the voltage can in particular be a voltage between the input and output of a power component of the electronic device. All of these parameters can contribute to heat development and can therefore be indicative of the temperature at the position to be monitored.
  • the parameter is determined on the basis of a measured value, wherein, if the measured value is not available, a predetermined substitute value is used instead of the measured value for determining the parameter, wherein in particular the calculated temperature for the predetermined substitute value is at most as high as for the measured value.
  • a predetermined substitute value can be assumed as a predetermined substitute value, such as a constant maximum current.
  • the predetermined substitute value can be calculated from other values, with corresponding tolerances being added.
  • Such an embodiment can also be advantageous because a worst-case scenario is assumed, which can guarantee compliance with safety standards.
  • the embodiment can be advantageous because, for example, compliance with safety standards can be guaranteed even if corresponding measuring devices or sensors fail.
  • parameter values of a plurality of parameters related to the temperature at the position are determined, and the temperature at the position is calculated based on the parameter values of the plurality of parameters.
  • the plurality of parameters comprises a temperature measured by means of a temperature sensor at a further position in the region of the electronic device, which is different from the position.
  • the method further comprises controlling the electronic device such that the calculated temperature remains below a predetermined temperature limit, in particular below 170°C, in particular below 150°C.
  • the predetermined temperature limit can be determined by a critical temperature at which the electronic device overheats and/or at which there is a risk of fire or explosion of the electronic device.
  • the controlling can comprise at least one of cooling, shutting down and switching off the electronic device.
  • a current and/or a future temperature at the temperature monitoring position is calculated.
  • the parameter is not a temperature.
  • the electronic device is at least one of a contactor, a fuse, in particular a pyrofuse fuse, an inverter, a battery management system and an electric vehicle (EV) charger.
  • Figures 1, 2 and 3 each show a control unit for temperature monitoring and corresponding positions to be monitored in the area of an electronic device according to embodiments of the present disclosure.
  • Figure 4 shows a method for monitoring the temperature of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figures 5 through 10 respectively compare calculated and actual temperatures at temperature monitoring locations of various electronic devices according to embodiments of the present disclosure.
  • the required temperature information for the monitoring function is provided by a model-based approach using various other signals available in the system, such as current, voltages, internal resistance of components or ambient temperature.
  • the monitoring function is designed with at least one of the following properties.
  • thermally critical components (hotspots) in the system are identified and mapped with the corresponding parameters in the model (e.g. contactors as resistance).
  • the corresponding parameters are assumed to be the worst case (e.g. end of life internal resistance in the contactors, secured by validation). For parameters that change over the service life or change abruptly in certain situations, the behavior is mapped.
  • the available input signals and the corresponding ASIL integrity are identified. Only input signals or information that have the required ASIL level may be used for the model. This usually involves current, voltage or available temperatures. If the ASIL level is insufficient, this input signal is secured accordingly (plausibility check, ). Optionally, suitable measurement signals are inserted into the system in order to generate specific information for the model (e.g. additional voltage measurement to calculate internal resistance as input for the model).
  • the model is calibrated or fitted using simulations and measurements with the respective worst-case components (e.g. contactors with high internal resistance) and the required design profiles.
  • An example of such a fitting approach is shown in Figure 4.
  • the model always calculates a higher temperature than occurs in reality at the corresponding point (safety margin). This safety margin is the prerequisite for achieving ASIL integrity (cf. the calculated and actual temperatures, as shown in Figures 5 to 10). 4.
  • the safety margin between the actual and calculated temperature is modeled with regard to availability. The margin must not be too high, otherwise unnecessary performance reductions would occur due to detected overtemperature. All design profiles or operating states must therefore be achieved without restriction. To achieve this, all tolerances and disturbances in the respective signal chain are added together.
  • Figures 1, 2 and 3 each show a control unit 100 that is configured to carry out a method for temperature monitoring of an electronic device 110.
  • the method comprises the following steps: (i) specifying a position 111 for temperature monitoring in an area of the electronic device 110, (ii) determining a parameter value of a parameter that is related to an actual temperature 113 (not shown, see Figures 5 to 10) at the position 111, and (iii) modeling a temperature 112 (not shown, see Figures 5 to 10) at the position 111 based on the parameter value using a calibrated model such that the sum of the actual temperature 113 at the position 111 and a predetermined tolerance threshold is less than or equal to the calculated temperature 112.
  • the electronic device 110 is a contactor, i.e. an electrically or electromagnetically operated switch for large electrical powers.
  • the contactor such as a DC charging contactor, can, for example, switch a positive and a negative direct current connection (DC+ contactor and DC- contactor).
  • the two Elements 110 represent such possibly separately formed switches of two electrical lines 114.
  • the calibrated model which calculates the temperature 112 at one or more positions 111 to be monitored, is implemented in the control unit 100.
  • various parameter values are taken into account, which are recorded by corresponding measuring devices or sensors 120, 121, 122, 123, 124 and transmitted to the control unit via signal lines 125.
  • a current measuring device 121 is arranged in each of the electrical lines 114, which transmits measured current values as parameter values to the control unit 100.
  • an ambient temperature is transmitted as a parameter value to the control unit 110 by a temperature sensor 123 not arranged in the area of the electronic device 110.
  • An operating time counter 120 transmits an operating time and/or a lifetime as a parameter value to the control unit 110.
  • a sleep time of the electronic device 110 is transmitted as an operating parameter by a corresponding sleep time counter 122.
  • temperature sensors 124 are located in the area of the electronic device 110, which transmit corresponding temperature values to the control unit 100 via signal lines 125.
  • the control unit 100 calculates the temperature at the position 111 to be monitored on the basis of these temperature values and other parameters already known from Figure 1, namely an ambient temperature, a sleep time and current values in electrical lines 121.
  • fewer temperature sensors are used in the area of the electronic device is required.
  • Such an embodiment can also be referred to as a hybrid approach, in contrast to the purely model-based approach of Figure 1 .
  • Figure 3 shows an embodiment in which temperatures are calculated at positions 111 to be monitored in the area of the electronic device 110, which are not or only with difficulty accessible to direct measurement.
  • the temperatures at these positions 111 are calculated exclusively on the basis of temperature values measured in the area of the electronic device by means of sensors 124.
  • Figure 4 shows a method for temperature monitoring of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • thermal tests are carried out with regular and worst-case examples (step S1) and 3D simulations are carried out with worst-case examples, for example worst-case contactors (step S2).
  • a hybrid data set is generated by matching and combining the data from the 3D simulation and the thermal tests.
  • the test and 3D simulation data are interpolated to 1 D pC model nodes.
  • the nominal resistances are corrected to worst-case resistances for all parts of a hot spot list.
  • test data on resistances at the beginning of life (beginning of life BOL), at the end of life (end of life EOL) and worst-case scenarios (WC) are interpolated.
  • the 1 D pC model is fitted with the hybrid data set. The model can finally be validated against the data obtained in step 1 and/or step 2 (step 8).
  • Figures 5 to 10 compare calculated temperatures 112 with temperatures measured in a test or actual temperatures 113 at a position for temperature monitoring of various electronic devices. Temperature curves 131 in °C over time 130 in s are shown. The calculated temperature 112 is almost always greater than or equal to the actual temperature 113. Exceptions only apply to non-critical phases or operating conditions in which the actual temperature is particularly low (see, for example, the cooling phase at approximately 5000 s in Figures 5 and 6). In critical phases, when the actual temperature is particularly high, there is a safety margin or tolerance threshold of approximately 10 °C to 40 °C between the actual and calculated temperature.
  • the electronic device is a minus contactor, in Figure 6 a plus contactor, in Figure 7 a so-called pyro-fuse fuse, i.e. a pyrotechnic battery separation system, in Figure 8 a

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung (110). Das Verfahren weist auf: (i) Vorgeben einer Position (111) zur Temperaturüberwachung in einem Bereich der elektronischen Vorrichtung (110); (ii) Bestimmen eines Parameterwerts eines Parameters, der mit einer tatsächlichen Temperatur (113) an der Position (111) in Zusammenhang steht; und (iii) Berechnen einer Temperatur (112) an der Position (111) basierend auf dem Parameterwert mittels eines kalibrierten Modells, wobei das kalibrierte Modell in einer Steuereinheit implementiert ist und derart kalibriert ist, dass die Summe aus der tatsächlichen Temperatur (113) an der Position (111) und einer vorgegebenen Toleranzschwelle kleiner oder gleich der berechneten Temperatur (112) ist. Weiterhin wird eine entsprechende Steuereinheit beschrieben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung und Steuereinheit zum Durchführen des Verfahrens
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung sowie eine entsprechende Steuereinheit zum Durchführen des Verfahrens.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Durch Überhitzen von elektronischen Komponenten oder Produkten können ernsthafte Schäden an den Komponenten selbst oder an damit verbundenen Produkten entstehen. Im schlimmsten Fall kann eine Überhitzung zum Ausbruch von Feuer führen und stellt damit ein kritisches Sicherheitsrisiko dar. Aus diesem Grund sind die Anforderungen an die funktionale Sicherheit in diesem Bereich sehr hoch, speziell bei Produkten, die mit hohen Leistungen oder Strömen arbeiten und damit potenziell viel Wärme erzeugen, wie etwa bei Invertern, bei Batterie-Management-Systemen oder bei Elektrofahrzeug-Ladern.
Üblicherweise werden zu überwachende Systeme oder Produkte an kritischen Stellen mit Temperatursensoren ausgerüstet. Dies erfordert jedoch bereits in der Entwurfsphase ein aufwändiges Bestimmen der jeweiligen Positionen für die Sensoren, wobei diese Positionen nach Einbau der Sensoren nicht mehr verändert werden können. Die Verwendung von Sensoren ist zudem mit erheblichen Kosten verbunden. Weiterhin sind Sensoren allein aufgrund ihrer räumlichen Maße an bestimmten Positionen oft gar nicht einsetzbar, so dass gar nicht alle erforderlichen Positionen überwacht werden können. KURZDARSTELLUNG UND AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein effizientes Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung bereitzustellen, welches insbesondere nur eine geringe Anzahl von Temperatursensoren oder sogar überhaupt keine Temperatursensoren benötigt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Steuereinheit gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sowie der Steuereinheit ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: (i) Vorgeben einer Position zur Temperaturüberwachung in einem Bereich der elektronischen Vorrichtung; (ii) Bestimmen eines Parameterwerts eines Parameters, der mit einer tatsächlichen Temperatur an der Position in Zusammenhang steht; und (iii) Berechnen einer Temperatur an der Position basierend auf dem Parameterwert mittels eines kalibrierten Modells derart, dass die Summe aus der tatsächlichen Temperatur an der Position und einer vorgegebenen Toleranzschwelle kleiner oder gleich der berechneten Temperatur ist. Das Verfahren kann computerimplementiert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Steuereinheit bereitgestellt, in welcher das kalibrierte Modell implementiert ist und welche eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Steuereinheit kann eine Modellierungseinheit aufweisen, welche das kalibrierte Modell beinhaltet.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „elektronische Vorrichtung“ insbesondere ein elektronisches Bauteil oder eine elektronische Komponente eines Systems, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, bedeuten. Das Kraftfahrzeug kann die elektronische Vorrichtung und die Steuereinheit aufweisen. Die elektronische Vorrichtung kann eingerichtet sein, mit hohen Leistungen und/oder hohen Strömen betrieben zu werden. Der Betrieb der elektronischen Komponente kann mit einer hohen Wärmeentwicklung verbunden sein. Die elektronische Vorrichtung kann beispielsweise ein Schütz, ein Inverter, ein Batteriemanagement-System, eine Sicherung, z.B. eine Pyrofuse-Sicherung, oder ein Elektrofahrzeug-Lader sein oder aufweisen. Die elektronische Vorrichtung kann ein oder mehrere Leistungsbauteile aufweisen, beispielsweise ein oder mehrere Schütze, einen oder mehrere Inverter und/oder eine oder mehrere Sicherungen. Die elektronische Vorrichtung kann eine geometrische Anordnung des einen oder der mehreren Leistungsbauteile aufweisen, insbesondere auf einer Leiterplatte und/oder in einem Gehäuse. Die elektronische Vorrichtung kann ein Steuergerät sein.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann sich der Ausdruck „in einem Bereich der elektronischen Vorrichtung“ insbesondere beziehen auf zumindest eines von einer Position im Inneren der elektronischen Vorrichtung, einer Position an der Oberfläche der elektronischen Vorrichtung und einer Position in einer Umgebung der elektronischen Vorrichtung. Die Umgebung kann beispielsweise einen Abstand kleiner als 50 cm, insbesondere kleiner als 10 cm, insbesondere kleiner als 1 cm zu der elektronischen Vorrichtung umfassen.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung ist eine „Position zur Temperaturüberwachung“ insbesondere eine Position, die für zu erfüllende Sicherheits-Anforderungsniveaus besondere Relevanz hat, etwa im Vergleich mit anderen Positionen im Bereich der elektronischen Vorrichtung. Bei der Position zur Temperaturüberwachung kann z.B. eine besonders große und/oder schnelle Hitzeentwicklung auftreten, insbesondere im Vergleich mit anderen Positionen im Bereich der elektronischen Vorrichtung. Es können mehr als eine Position zur Temperaturüberwachung vorgegeben sein, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder mehr, insbesondere mehr als zehn, insbesondere mehr als hundert. Die Position oder die Positionen können in Bezug auf eine geometrische Anordnung eines oder mehrerer Leistungsbauteile vorgegeben sein. Die Position oder die Positionen können in Bezug auf eine Leiterplatte oder eine Platine vorgegeben sein, auf welcher zumindest ein Leistungsbauteil angeordnet ist. Die Position oder die Positionen können in Bezug auf ein Gehäuse vorgegeben sein, in und/oder an welchem zumindest ein Leistungsbauteil angeordnet ist. Die Position oder die Positionen können ein bzw. mehrere Hotspots sein, insbesondere thermische Hotspot. Die Position oder die Positionen können für eine direkte Messung unzugänglich sein.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Ausdruck „Bestimmen“ insbesondere ein Messen des Parameterwerts mittels einer entsprechenden Messvorrichtung, beispielsweise eines Sensors, sein oder umfassen. Er kann auch ein Messen eines mit dem Parameterwert in Zusammenhang stehenden Werts umfassen. Das Bestimmen des Parameterwerts kann auch ein Modellieren des Parameterwerts sein oder umfassen. Das Bestimmen des Parameterwerts kann auch das Nachschlagen des Parameterwerts in einer Tabelle sein oder umfassen.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Parameter“ insbesondere eine Kenngröße der elektronischen Vorrichtung bezeichnen. Es können entsprechende Parameterwerte einer Mehrzahl von Parametern bestimmt werden, beispielsweise von zwei, drei, vier, fünf oder mehr als fünf, insbesondere mehr als zehn Parametern. Der oder die Parameter können ein Strom, ein Spannung, ein Innenwiderstand, eine Schlafzeit oder eine Umgebungstemperatur sein oder können für die genannten Kenngrößen repräsentative Größen sein. Der oder die Parameter können Kenngrößen betreffen, die keine Vorrichtungstemperaturen sind. Alternativ können der oder die Parameter eine bzw. mehrere Vorrichtungstemperaturen umfassen, insbesondere eine Vorrichtungstemperatur an der Position eines Temperatursensors. Die eine oder mehrere Vorrichtungstemperaturen können Positionen im Bereich der elektronischen Vorrichtung betreffen, die von der oder den vorgegebenen Positionen verschieden sind. Der oder die Parameter können Eingangsgrößen und/oder Modellparameter für das kalibrierte Modell sein. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Ausdruck „in Zusammenhang stehen“ insbesondere bedeuten, dass die Temperatur an der zu überwachenden Position mit dem Parameter korreliert. Mit anderen Worten bedingt eine Änderung des Parameters eine zugehörige Änderung der Temperatur und umgekehrt, insbesondere wenn weitere zu spezifizierende Rahmenbedingungen erfüllt sind. So kann beispielsweise ein Strom durch die elektronische Vorrichtung mit der Temperatur an der zu überwachenden Position in Zusammenhang stehen, weil der Stromfluss eine Wärmeentwicklung verursacht, die wiederum die Temperatur der elektronischen Komponente beeinflusst. Ebenso kann eine Spannung, ein Innenwiderstand und/oder eine Umgebungstemperatur mit der Temperatur an der zu überwachenden Position in Zusammenhang stehen.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein „kalibriertes Modell“ insbesondere ein Modell bedeuten, dessen Ergebnisse, d.h. etwa die berechneten Temperaturen, mittels experimenteller Daten und/oder mittels Simulationen an entsprechende tatsächliche Werte, beispielsweise die entsprechenden tatsächlichen Temperaturen, angepasst oder angenähert wurden. Ein solche Kalibrierung kann durch die Wahl passender Werte von Modellparametern erfolgen.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann die berechnete „Temperatur“ eine Temperatur in einem vorgegebenen Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung sein, insbesondere in einem kritischen Betriebszustand. Der kritische Betriebszustand kann durch eine berechnete Temperatur und/oder eine tatsächliche Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Temperaturschwelle definiert sein. Kritische Betriebszustände können solche umfassen, bei denen die tatsächliche Temperatur einen Peak oder ein Maximum hat und/oder bei denen die tatsächliche Temperatur 80°C übersteigt, insbesondere 100 °C, insbesondere 120 °C. Die berechnete Temperatur kann einem Betriebszustand zugeordnet sein, für den das kalibrierte Modell kalibriert wurde.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Toleranzschwelle“ insbesondere einen vorgegebenen Sicherheitsabstand bedeuten. Die Toleranzschwelle kann einen minimalen Abstand zwischen tatsächlicher und berechneter Temperatur festlegen. Dieser Abstand kann derart festgelegt sein, dass er während des Betriebs, insbesondere des normalen, fehlerfreien Betriebs, der Vorrichtung immer eingehalten wird. Die Toleranzschwelle kann auch derart festgelegt sein, dass sie in bestimmten kritischen Betriebszuständen eingehalten wird und ansonsten nicht unbedingt eingehalten werden muss. Die Toleranzschwelle ist bevorzugt positiv, kann aber auch negativ oder null sein. Die Toleranzschwelle kann auch variabel definiert sein, insbesondere abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung. Unter der Formulierung, dass „die Summe aus der tatsächlichen Temperatur an der Position und einer vorgegebenen Toleranzschwelle kleiner oder gleich der berechneten Temperatur ist“, kann neben der wörtlichen Bedeutung auch verstanden werden, dass „die mittels des kalibrierten Modells berechnete Temperatur um mindestens eine vorgegebene Toleranzschwelle größer ist als eine mittels eines Temperaturverteilungs-Modells und/oder mittels thermischer Untersuchungen eines realen Exemplars der elektronischen Vorrichtung ermittelte Temperatur“, insbesondere wenn sich die ermittelte Temperatur und die berechnete Temperatur auf denselben Betriebszustand beziehen.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Steuereinheit“ insbesondere eine Vorrichtung bedeuten, die dazu eingerichtet ist, Vorgänge oder Prozesse zu steuern. Die Steuereinheit kann einen Prozessor aufweisen, in welchem Rechenoperationen ablaufen und Steuersignale erzeugt werden. Die Steuereinheit kann eine Modellierungseinheit aufweisen, welche das kalibrierte Modell beinhaltet.
Mit dem beschriebenen Verfahren zur Temperaturüberwachung und der entsprechenden Steuereinheit kann es möglich sein, im Vergleich mit einer rein auf Sensoren basierenden Temperaturüberwachung einen oder mehrere Temperatursensoren überflüssig zu machen, wobei trotzdem eine geeignete Temperaturüberwachung gewährleistet ist. Beispielsweise kann eine Temperaturmodellierung möglich sein, bei der nicht jedes Leistungsbauteil einer elektronischen Vorrichtung durch einen an dem jeweiligen Leistungsbauteil angebrachten physischen Temperatursensor überwacht wird. Entsprechend können teure Temperaturmessungen durch andere Messignale, die ohnehin zur Verfügung stehen, ersetzt werden, beispielsweise durch Spannungs- oder Strommessungen. Weiterhin kann eine Temperatur an Positionen modellierbar sein, welche einer direkten Messung nicht zugänglich sind, beispielsweise weil nicht ausreichend Platz für einen Temperatursensor zur Verfügung steht. Es können mit geringem Aufwand Temperatursignale an einer großen Zahl von gewünschten Positionen im Bereich der elektronischen Vorrichtung erzeugt werden.
Die Modellierung der Temperatur kann also dazu beitragen, dass bestimmte etwa gesetzlich vorgegebene Sicherheitsanforderungen an den Betrieb der elektronischen Vorrichtung eingehalten werden. Die Beachtung der Toleranzschwelle bzw. des Sicherheitsabstands kann dabei einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor darstellen. Solche Sicherheitsanforderungen können etwa den Schutz vor Überhitzung, vor Feuer oder vor Explosionen betreffen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das kalibrierte Modell mittels eines Temperaturverteilungs-Modells der elektronischen Vorrichtung und/oder mittels thermischer Untersuchungen eines realen Exemplars der elektronischen Vorrichtung kalibriert. Das reale Exemplar kann beispielsweise im Rahmen von Versuchsstandmessungen thermisch untersucht werden. Die Kalibrierung kann abhängig von einem Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung erfolgen. Die Kalibrierung des kalibrierten Modells für einen vorgegebenen Betriebszustand kann voraussetzen, dass das Temperaturverteilungs-Modell diesen Betriebszustand modelliert und/oder das reale Exemplar diesen Betriebszustand einnimmt.
Das kalibrierte Modell kann auf einer Steuereinheit implementiert sein, insbesondere auf einer Modellierungseinheit der Steuereinheit. Mithin kann es also zwei Modelle geben, ein vergleichsweise komplexes und rechenintensives Temperaturverteilungs-Modell der elektronischen Vorrichtung, mit welchem ein einfacheres Modell zur Verwendung als das kalibrierte Modell kalibriert wird. Das Temperaturverteilungs-Modell kann zum Beispiel ein 3D-Modell der elektronischen Vorrichtung oder eines Teils der elektronischen Vorrichtung sein. Es kann auf einem externen Rechner implementiert sein, welcher eine größere Rechenleistung hat als die Steuereinheit. Das einfachere Modell kann weniger Rechenleistung als das Temperaturverteilungs-Modell benötigen und somit eine schnellere Berechnung entsprechender Temperaturwerte ermöglichen, insbesondere eine Echtzeit-Berechnung. Die Kalibrierung des kalibrierten Modells kann eine erforderliche Genauigkeit und/oder erforderliche Verlässlichkeit der berechneten Temperaturwerte sicherstellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das reale Exemplar ein Worstcase-Exemplar und/oder basiert das Temperaturverteilungs-Modell auf einem Worstcase-Szenario. Dadurch kann sichergestellt sein, dass die berechneten Temperaturwerte nicht kleiner oder zumindest nur geringfügig kleiner sind als die tatsächlichen Temperaturwerte, selbst wenn die tatsächlichen Temperaturwerte von einem für die Wärmeentwicklung ungünstigen Exemplar der elektronischen Vorrichtung stammen. Mit anderen Worten können in Bezug auf das Einhalten der Toleranzschwelle alle möglichen Betriebszustände und/oder Auslegungsprofile der elektronischen Vorrichtung berücksichtigt werden.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein „Worstcase-Exemplar“ eine Realisierung der elektronischen Vorrichtung oder eines Teils der elektronischen Vorrichtung sein, bei deren Betrieb sich besonders hohe Temperaturen entwickeln, insbesondere an einer oder mehreren für die Sicherheit kritischen Positionen der elektronischen Vorrichtung, insbesondere an der oder den vorgegebenen Positionen. Der Teil der elektronischen Vorrichtung kann einen oder mehrere Leistungsbauteile, insbesondere alle Leistungsbauteile, umfassen oder aus diesen bestehen. Die Temperaturen können besonders hoch sein im Vergleich mit anderen durchschnittlichen oder regulären Exemplaren der elektronischen Vorrichtung. Das Worstcase-Exemplar kann durch eine oder mehrere Eigenschaften charakterisiert sein, die an einer Grenze oder einem Rand eines Toleranzbereichs liegen. Ein solcher Toleranzbereich kann durch ein der elektronischen Vorrichtung zugeordnetes Datenblatt und/oder durch einem oder mehreren Leistungsbausteinen zugeordnete Datenblätter vorgegeben sein. Das Worstcase-Exemplar kann beispielsweise ein Exemplar sein, das am Ende seiner vorgegebenen Lebensdauer steht und/oder dessen Eigenschaften denen entsprechen, die zum Ende der vorgegebenen Lebensdauer zu erwarten sind. Das Worstcase-Exemplar kann ein Exemplar sein, dessen Innenwiderstand vergleichsweise hoch ist, insbesondere im Vergleich mit regulären oder durchschnittlichen Exemplaren.
Ein „Worstcase-Szenario“ kann durch ein oder mehrere Worstcase-Exemplare und/oder durch besonders ungünstige Betriebsbedingungen definiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest ein Leistungsbauteil des realen Exemplars ein Worstcase-Leistungsbauteil, insbesondere sind alle Leistungsbauteile des realen Exemplars Worstcase-Leistungsbauteile. Mit einem solchen Vorgehen, das im Gegensatz zur üblichen fachmännischen Vorgehensweise steht, kann ein Einhalten der Toleranzschwelle besonders einfach realisierbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Temperaturverteilungs-Modell auf Basis eines Worstcase-Leistungsbauteils erstellt, insbesondere unter der Annahme, dass alle Leistungsbauteile der elektronischen Vorrichtung Worstcase-Leistungsbauteile sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist das reale Exemplar ein reguläres Exemplar und/oder basiert das Temperaturverteilungs-Modell auf einem regulären Szenario. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein „reguläres Exemplar“ eine Realisierung der elektronischen Vorrichtung oder eines Teils davon sein, bei deren Betrieb sich durchschnittliche Temperaturen entwickeln, insbesondere an einer oder mehreren für die Sicherheit kritischen Positionen der elektronischen Vorrichtung. Der Durchschnitt kann im Vergleich zu allen infrage kommenden Exemplaren bestimmt sein. Ein „reguläres Szenario“ kann durch ein oder mehrere reguläre Exemplare und/oder durch reguläre Betriebsbedingungen definiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das kalibrierte Modell durch eine kleinere Dimension charakterisiert als das Temperaturverteilungsmodell. Insbesondere kann das kalibrierte Modell eindimensional sein bzw. kann die Dimension zwischen eins und zwei liegen. Beispielsweise kann das kalibrierte Modell im Rahmen von mehreren miteinander wechselwirkenden Knoten realisiert sein, wobei Wärmeaustausch zwischen den Knoten modelliert wird. Dadurch kann Rechenzeit für das kalibrierte Modell reduziert werden, so dass eine verhältnismäßig geringe Rechenleistung für die Steuereinheit benötigt wird. Auch kann eine Echtzeit-Modellierung möglich sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner auf: (i) Festlegen eines Sicherheits-Anforderungsniveaus für die elektronische Vorrichtung, (ii) Untersuchen, ob der Parameter das Sicherheits-Anforderungsniveau erfüllt, und (iii) P lausibilisieren des Parameters, falls der Parameter das Sicherheits-Anforderungsniveau nicht erfüllt.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Plausibilisieren“ insbesondere bedeuten, dass weitere Gründe und/oder Tatsachen beigebracht werden, um die Genauigkeit und/oder Verlässlichkeit der Berechnung oder Abschätzung des Parameters zu stützen. Der Parameter kann derart plausibilisiert sein, dass ein gewisser Grad an Verlässlichkeit und/oder eine gewisse Genauigkeit garantiert ist, welche durch das Sicherheits-Anforderungsniveau vorgegeben sein können.
Ein Plausibilisieren des Parameters kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Abhängigkeit des Parameters von einer Alterung der elektronischen Vorrichtung und/oder eine Abhängigkeit des Parameters von Betriebsparametern wie etwa einer Umgebungstemperatur berücksichtigt werden. Weiterhin können Worstcase-Annahmen getroffen werden. Schließlich können auch bestimmte Messwerte für das Plausibilisieren berücksichtigt werden, die die Berechnung oder Abschätzung des Parameters stützen. Beispielsweise kann über eine zusätzliche Spannungsmessung ein Innenwiderstand der elektronischen Vorrichtung als zusätzliche Eingangsgröße für das kalibrierte Modell bestimmt werden. Oder eine Alterungsabhängigkeit kann über entsprechende Messwerte definiert sein. Durch das Plausibilisieren des Parameters kann erreicht werden, dass der Parameter das Sicherheits-Anforderungsniveau erfüllt. Gemäß einer Ausführungsform weist das Plausibilisieren des Parameters zumindest einen der folgenden Schritte auf: beim Bestimmen des Parameterwerts wird eine Abhängigkeit des Parameters von einer Alterung der elektronischen Vorrichtung berücksichtigt, beim Bestimmen des Parameterwerts wird eine Abhängigkeit des Parameters von Betriebsbedingungen, insbesondere einer Umgebungstemperatur, berücksichtigt; beim Bestimmen des Parameterwerts werden Worstcase-Annahmen getroffen; beim Bestimmen des Parameterwerts wird ein Messwert zumindest einer Kenngröße berücksichtigt, die von dem Parameter verschieden ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner auf ein Festlegen eines Sicherheits-Anforderungsniveaus, wobei die Toleranzschwelle derart vorgegeben, dass das Sicherheits-Anforderungsniveau erfüllt ist. Zum Beispiel kann die Toleranzschwelle Einfluss haben auf zumindest eines von einer Schwere, einer Eintrittswahrscheinlichkeit und einer Beherrschbarkeit eines Fehlers der elektronischen Vorrichtung, insbesondere derart, dass die Kombination von Schwere, Eintrittswahrscheinlichkeit und Beherrschbarkeit dem Sicherheits-Anforderungsniveau gerecht wird. Eine geeignete Wahl der Toleranzschwelle kann einen Sicherheitsabstand zwischen tatsächlicher Temperatur und kritischen Temperaturwerten, die fehlerhafte Betriebszustände charakterisieren, sicherstellen.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Toleranzschwelle zwischen 0 °C und 50 °C, insbesondere zwischen 5 °C und 50 °C, insbesondere zwischen 15 °C und 40 °C. Die Toleranzschwelle kann solche Werte dann annehmen, wenn die elektronische Vorrichtung in einem Betriebszustand ist, bei welchem die tatsächliche Temperatur an der Position vergleichsweise hoch ist und/oder ein Temperatur-Maximum in einem normalen Betrieb einnimmt. Die Toleranzschwelle kann auch negative Werte aufweisen, beispielsweise größer als -10 °C oder größer als -5 °C, insbesondere wenn die tatsächliche Temperatur an der Position in einem aktuellen Betriebszustand vergleichsweise niedrig ist. Gemäß einer Ausführungsform legt das Sicherheits-Anforderungsniveau Anforderungen an einen Betrieb der elektronischen Vorrichtung fest in Bezug auf zumindest eines von einer Schwere eines Fehlers bei dem Betrieb der elektronischen Vorrichtung, einer Eintrittswahrscheinlichkeit des Fehlers und einer Beherrschbarkeit des Fehlers.
Die „Schwere“ (severity) des Fehlers kann durch eine Gefährdung des Nutzers und/oder der Umgebung charakterisiert sein. Die „Eintrittswahrscheinlichkeit“ (exposure) kann durch eine Häufigkeit und/oder Dauer des Fehlers oder eines dem Fehler entsprechenden Betriebszustands charakterisiert sein. Die „Beherrschbarkeit“ (controllability) kann durch einen Anteil derjenigen Nutzer bestimmt sein, die eine dem Fehler entsprechende Situation beherrschen. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung kann ein „Fehler“ insbesondere ein fehlerhafter Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung sein, bei welchem eine Gefährdung eines Nutzers und/oder seiner Umgebung möglich ist, etwa aufgrund hoher Temperaturen, Feuergefahr oder Explosionsgefahr.
Das Sicherheits-Anforderungsniveau kann beispielsweise durch ein Automotive Safety Integrity Level (ASIL) bestimmt sein, insbesondere ASIL-C oderASIL-D, wie es in der Norm ISO 26262 definiert ist. Das durch ASIL bestimmte Sicherheits-Anforderungsniveau kann durch Risikoanalyse einer potenziellen Gefahr unter Berücksichtigung von Schweregrad, Exposition und Kontrollierbarkeit des entsprechenden Fahrzeugbetriebsszenarios ermittelt sein. ASIL-D definiert die höchsten Sicherheitsanforderungen an die elektronische Vorrichtung, gefolgt von ASIL-C.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Toleranzschwelle abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung vorgegeben. Beispielsweise kann in kritischen Betriebszuständen, bei denen insbesondere die tatsächlichen Temperaturen besonders hoch sind, die Toleranzschwelle größer sein als in unkritischen Betriebszuständen, beispielsweise bei Abkühlungsvorgängen. Kritische Betriebszustände können solche umfassen, bei denen die tatsächliche Temperatur einen Peak oder ein Maximum hat und/oder bei denen die tatsächliche Temperatur 80°C übersteigt, insbesondere 100 °C, insbesondere 120 °C. Eine derartige Ausführungsform kann vorteilhaft sein, weil dadurch unnötige Leistungsreduzierungen vermieden werden können, etwa Leistungsreduzierungen der elektronischen Vorrichtung oder eines Systems, welches die elektronische Vorrichtung beinhaltet. Gleichzeitig können Sicherheitsanforderungs-Niveaus, welche vor allem kritische Betriebszustände betreffen, einhaltbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Betriebsdauer und/oder eine Lebenszeit der elektronischen Vorrichtung beim Berechnen der Temperatur mittels des kalibrierten Modells berücksichtigt. Beispielsweise kann der Parameter ein Innenwiderstand sein und eine lebenszeitabhängige Veränderung des Innenwiderstands mittels einer Alterungskurve berücksichtigt werden. Die Alterungskurve kann zum Beispiel auf Grundlage von Messwerten bestimmt werden. Dadurch kann eine genauere Modellierung des Parameters möglich sein und können beispielsweise Leistungsreduzierungen aufgrund einzuhaltender Sicherheits-Anforderungsniveaus verringert werden. Als Worstcase-Annahme kann beispielsweise der Innenwiderstand bei maximal möglicher Lebenszeit als Parameterwert gesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Bestimmen des Parameterwerts auf: (i) Bestimmen eines Parameterbereichs, in dem ein tatsächlicher Parameterwert liegt, (ii) Bestimmen eines ungünstigen Parameterwerts aus dem Parameterbereich, bei welchem die berechnete Temperatur maximal ist, und (iii) Setzen des Parameterwerts auf Basis des ungünstigen Parameterwerts. Die berechnete Temperatur ist insbesondere maximal im Vergleich mit berechneten Temperaturen für andere Parameterwerte aus dem Parameterbereich. Beispielsweise kann der Parameterwert gleich dem ungünstigen Parameterwert gesetzt werden. Eine derartige Ausführungsform kann vorteilhaft sein, weil ein Worstcase-Szenario angenommen wird, welches das Einhalten von Sicherheitsstandards garantieren kann. Wenn ein Innenwiderstand über die Lebenszeit einer elektronischen Vorrichtung größer wird, die Lebenszeit der elektronischen Vorrichtung jedoch nicht bekannt ist, kann beispielsweise der Innenwiderstand am Ende der Lebenszeit angenommen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Parameter zumindest eine der folgenden Kenngrößen auf: einen Strom, eine Spannung, einen Innenwiderstand, eine Schlafzeit und eine Umgebungstemperatur. Der Strom kann insbesondere ein Strom an einem Eingang und/oder Ausgang eines Leistungsbauelements der elektronischen Vorrichtung sein. Die Spannung kann insbesondere eine Spannung zwischen Eingang und Ausgang eines Leistungsbauelements der elektronischen Vorrichtung sein. All diese Parameter können zu einer Wärmeentwicklung beitragen und daher indikativ für die Temperatur an der zu überwachenden Position sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Parameter auf Basis eines Messwerts bestimmt, wobei, falls der Messwert nicht zur Verfügung steht, ein vorgegebener Ersatzwert statt des Messwerts für das Bestimmen des Parameters verwendet wird, wobei insbesondere die berechnete Temperatur für den vorgegebenen Ersatzwert höchstens so groß ist wie für den Messwert. Beispielsweise kann ein konstanter Maximalwert als vorgegebener Ersatzwert angenommen werden, etwa ein konstanter Maximalstrom. Oder der vorgegebene Ersatzwert kann aus anderen Größen berechnet werden, wobei entsprechende Toleranzen addiert werden.
Auch eine solche Ausführungsform kann vorteilhaft sein, weil ein Worstcase-Szenario angenommen wird, welches das Einhalten von Sicherheitsstandards garantieren kann. Die Ausführungsform kann vorteilhaft sein, weil beispielsweise auch bei Ausfall entsprechender Messvorrichtungen oder Sensoren das Einhalten von Sicherheitsstandards garantiert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform werden Parameterwerte einer Mehrzahl von Parametern bestimmt, welche mit der Temperatur an der Position in Zusammenhang stehen, und wird die Temperatur an der Position basierend auf den Parameterwerten der Mehrzahl von Parametern berechnet. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Mehrzahl von Parametern eine Temperatur, die mittels eines Temperatursensors an einer weiteren Position in dem Bereich der elektronischen Vorrichtung gemessen wird, die von der Position verschieden ist. Eine solche Ausführungsform kann vorteilhaft sein, um Temperaturen an Positionen, die einer direkten Messung nicht zugänglich sind, besonders genau und verlässlich zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner auf ein Steuern der elektronischen Vorrichtung derart, dass die berechnete Temperatur unter einem vorgegebenen Temperatur-Grenzwert bleibt, insbesondere unter 170 °C, insbesondere unter 150°C. Der vorgegebene Temperatur-Grenzwert kann durch eine kritische Temperatur bestimmt sein, bei welcher die elektronische Vorrichtung überhitzt und/oder bei welcher eine Feuer- oder Explosionsgefahr der elektronischen Vorrichtung besteht. Das Steuern kann zumindest eines von einem Kühlen, einem Herunterfahren und einem Abschalten der elektronischen Vorrichtung umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine aktuelle und/oder eine zukünftige Temperatur an der Position zur Temperaturüberwachung berechnet.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich im Bereich der elektronischen Vorrichtung kein Temperatursensor.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Parameter keine Temperatur.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektronische Vorrichtung zumindest eines von einem Schütz, einer Sicherung, insbesondere einer Pyrofuse-Sicherung, einem Inverter, einem Batterie-Management-System und einem Elektrofahrzeug (EV) Lader.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Steuereinheit ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
Figuren 1 , 2 und 3 zeigen jeweils eine Steuereinheit zur Temperaturüberwachung sowie entsprechende zu überwachende Positionen im Bereich einer elektronischen Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Figur 4 zeigt ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Figuren 5 bis 10 vergleichen jeweils berechnete und tatsächliche Temperaturen an Positionen zur Temperaturüberwachung verschiedener elektronischer Vorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In manchen Figuren können einzelne Bezugszeichen zur Verbesserung der Übersichtlichkeit weggelassen sein. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Bevor unter Bezugnahme auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden, sollen noch allgemein einige grundlegende Überlegungen beschrieben werden, auf deren Basis exemplarische Ausführungsbeispiele entwickelt worden sind.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden die benötigten Temperaturinformationen für die Überwachungsfunktion durch einen modell-basierten Ansatz unter Verwendung verschiedener anderer im System verfügbarer Signale erzeugt, wie z.B. Strom, Spannungen, Innenwiderstände von Komponenten oder Umgebungstemperatur. Um mit diesem Ansatz die Anforderungen der funktionalen Sicherheit, etwa im Rahmen von ASIL-C oder ASIL-D, zu erfüllen, wird die Überwachungsfunktion mit zumindest einer der folgenden Eigenschaften ausgelegt.
1. Es werden die thermisch kritischen Komponenten (Hotspots) im System identifiziert und mit entsprechenden Parametern im Modell (z.B. Schütze als Widerstand) abgebildet. Die entsprechenden Parameter werden als worst case angenommen (z.B. end of life Innenwiderstand bei den Schützen, abgesichert durch Validierung). Bei Parametern, die sich über die Lebensdauer ändern oder in bestimmten Situationen sprunghaft ändern, wird das Verhalten abgebildet.
2. Es werden die verfügbaren Eingangssignale und die entsprechende ASIL Integrität identifiziert. Es dürfen nur Eingangssignale bzw. Informationen für das Modell verwendet werden, die den benötigten ASIL Level aufweisen. In der Regel geht es hier um Strom, Spannung bzw. verfügbare Temperaturen. Bei nicht ausreichendem ASIL Level wird dieses Eingangssignal entsprechend abgesichert (Plausibilisierung, ...). Optional werden geeignete Messsignale ins System eingefügt, um gezielt Informationen für das Modell zu erzeugen (z.B. zusätzliche Spannungsmessung, um Innenwiderstand zu berechnen als Input fürs Modell).
3. Das Modell wird mit Hilfe von Simulationen und Messungen mit den jeweiligen worst-case Bauteilen (z.B. Schütze mit hohem Innenwiderstand) und den geforderten Auslegungsprofilen kalibriert bzw. gefittet. Ein Beispiel eines solchen Fitting-Ansatzes ist in Figur 4 dargestellt. Das Modell berechnet hierbei immer eine höhere Temperatur als in der Realität an der entsprechenden Stelle auftritt (Sicherheitsabstand). Dieser Sicherheitsabstand ist die Voraussetzung für die Erreichung der ASIL Integrität (vgl. die berechneten und tatsächlichen Temperaturen, wie in Figuren 5 bis 10 dargestellt). 4. Der Sicherheitsabstand zwischen tatsächlicher und berechneter Temperatur wird im Hinblick auf Verfügbarkeit modelliert. Der Abstand darf nicht zu hoch sein, da sonst unnötig Leistungsreduzierungen aufgrund erkannter Übertemperatur auftreten würden. Es müssen also alle Auslegungsprofile oder Betriebszustände ohne Einschränkung geschafft werden. Um das zu erreichen, werden alle Toleranzen und Störungen in der jeweiligen Signalkette addiert.
5. Für einen möglichen Fehlerfall wird eine adäquate Ersatzwertstrategie definiert. Beim Ausfall von Eingangssignalen reagiert das Modell immer in Richtung zu hoher Temperaturen. Es werden also Ersatzwerte definiert wie z.B. konstanter Maximalwert bei Strom oder der Strom wird aus anderen Größen berechnet und alle Toleranzen werden addiert.
Durch die Implementierung dieser Maßnahmen kann erreicht werden, die Temperaturinformationen mit dem entsprechenden Integritätslevel zur Verfügung zu stellen.
Figuren 1, 2 und 3 zeigen jeweils eine Steuereinheit 100, die eingerichtet ist, ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung 110 durchzuführen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: (i) Vorgeben einer Position 111 zur Temperaturüberwachung in einem Bereich der elektronischen Vorrichtung 110, (ii) Bestimmen eines Parameterwerts eines Parameters, der mit einer tatsächlichen Temperatur 113 (nicht gezeigt, vgl. Figuren 5 bis 10) an der Position 111 in Zusammenhang steht, und (iii) Modellieren einer Temperatur 112 (nicht gezeigt, vgl. Figuren 5 bis 10) an der Position 111 basierend auf dem Parameterwert mittels eines kalibrierten Modells derart, dass die Summe aus der tatsächlichen Temperatur 113 an der Position 111 und einer vorgegebenen Toleranzschwelle kleiner oder gleich ist der berechneten Temperatur 112.
Die elektronische Vorrichtung 110 ist ein Schütz, also ein elektrisch oder elektromagnetisch betätigter Schalter für große elektrische Leistungen. Das Schütz, etwa ein DC Ladeschütz, kann beispielsweise einen positiven und einen negativen Gleichstromanschluss schalten (DC+ contactor und DC- contactor). Die beiden Elemente 110 stellen solche möglicherweise getrennt ausgebildeten Schalter zweier elektrischer Leitungen 114 dar.
In der Steuereinheit 100 ist das kalibrierte Modell implementiert, welches die Temperatur 112 an einer oder mehreren zu überwachenden Positionen 111 berechnet. Für die Modellierung werden verschiedene Parameterwerte berücksichtigt, die von entsprechenden Messvorrichtungen oder Sensoren 120, 121 , 122, 123, 124 erfasst werden und über Signalleitungen 125 an die Steuereinheit übermittelt werden.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform befinden sich im Bereich der elektronischen Vorrichtung 110 keine Temperatursensoren. Die Temperatur an der zu überwachenden Position 111 wird also vollständig aufgrund anderer Parameter berechnet. Beispielsweise ist in den elektrischen Leitungen 114 jeweils ein Strom-Messgerät 121 angeordnet, welches gemessene Stromwerte als Parameterwerte an die Steuereinheit 100 übermittelt. Weiterhin wird von einem nicht im Bereich der elektronischen Vorrichtung 110 angeordneten Temperatursensor 123 eine Umgebungstemperatur als Parameterwert an die Steuereinheit 110 übermittelt. Ein Betriebsdauer-Zähler 120 übermittelt eine Betriebsdauer und/oder eine Lebenszeit als Parameterwert an die Steuereinheit 110. Schließlich wird eine Schlafzeit der elektronischen Vorrichtung 110 von einem entsprechenden Schlafzeit-Zähler 122 als Betriebsparameter übermittelt.
In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform befinden sich im Bereich der elektronischen Vorrichtung 110 Temperatursensoren 124, die entsprechende Temperaturwerte an die Steuereinheit 100 über Signalleitungen 125 übermitteln. Die Steuereinheit 100 berechnet die Temperatur an der zu überwachenden Position 111 auf Grundlage dieser Temperaturwerte sowie weiterer bereits aus Figur 1 bekannter Parameter, nämlich einer Umgebungstemperatur, einer Schlafzeit und von Stromwerten in elektrischen Leitungen 121. Im Vergleich zu einer Temperaturüberwachung, bei der die Temperatur der elektronischen Vorrichtung 110 allein mittels Temperatursensoren überwacht wird, werden in der Ausführungsform von Figur 2 weniger Temperatursensoren im Bereich der elektronischen Vorrichtung benötigt. Eine solche Ausführungsform kann auch als Hybrid-Ansatz bezeichnet werden, im Gegensatz zu dem rein modellbasierten Ansatz von Figur 1 .
Figur 3 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei welcher Temperaturen an zu überwachenden Positionen 111 im Bereich der elektronischen Vorrichtung 110 berechnet werden, die einer direkten Messung nicht oder nur schwer zugänglich sind. Die Temperaturen an diesen Positionen 111 werden ausschließlich aufgrund von Temperaturwerten berechnet, die im Bereich der elektronischen Vorrichtung mittels Sensoren 124 gemessen werden.
Figur 4 zeigt ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Zuerst werden thermische Tests mit regulären und Worstcase Exemplaren durchgeführt (Schritt S1 ) sowie 3D Simulationen mit Worstcase Exemplaren, beispielsweise Worstcase Schützen, durchgeführt (Schritt S2). In einem darauffolgenden Schritt S3 wird ein hybrider Datensatz generiert, indem die Daten der 3D Simulation und der thermischen Tests aufeinander abgestimmt und verbunden werden. In einem weiteren Schritt S4 werden die Test- und 3D-Simulations-Daten auf 1 D pC Modellknoten interpoliert. In einem nachfolgenden Schritt S5 werden die Nennwiderstände zu Worstcase-Widerständen korrigiert für alle Teile einer Hot-Spot Liste. In einem nächsten Schritt S6 werden Testdaten über Widerstände am Beginn der Lebenszeit (beginning of life BOL), am Ende der Lebenszeit (end of life EOL) und Worstcase Szenarien (WC) interpoliert. In einem weiteren Schritt S7 wird das 1 D pC Modell mit dem hybriden Datensatz gefittet. Das Modell kann schließlich in Bezug auf die in Schritt 1 und/oder Schritt 2 ermittelten Daten validiert werden (Schritt 8).
Figuren 5 bis 10 vergleichen jeweils berechnete Temperaturen 112 mit in einem Test gemessenen Temperaturen bzw. tatsächlichen Temperaturen 113 an einer Position zur Temperaturüberwachung verschiedener elektronischer Vorrichtungen. Dargestellt sind Temperaturverläufe 131 in °C über die Zeit 130 in s. Die berechnete Temperatur 112 ist fast immer größer oder gleich der tatsächlichen Temperatur 113. Ausnahmen betreffen lediglich unkritische Phasen oder Betriebszustände, bei welchen die tatsächliche Temperatur besonders niedrig ist (siehe bspw. die Abkühlungsphase bei ungefähr 5000 s in Figuren 5 und 6). In kritischen Phasen, wenn die tatsächliche Temperatur besonders hoch ist, gibt es einen Sicherheitsabstand bzw. eine Toleranzschwelle von ca. 10 °C bis 40 °C zwischen tatsächlicher und berechneter Temperatur.
In Figur 5 handelt es sich bei der elektronischen Vorrichtung um ein Minus-Schütz, in Figur 6 um ein Plus-Schütz, in Figur 7 um eine sogenannte Pyrofuse-Sicherung, d.h. ein pyrotechnisches Batterie-Trennsystem, in Figur 8 um einen
Nebenwiderstand oder Shunt, in Figur 9 um einen A1 Connector (neg) und in Figur 10 um einen B1 Connector (neg).
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ausführungsbeispielen und Patentansprüchen beinhaltet.
BEZUGSZEICHEN
100 Steuereinheit
110 elektronische Vorrichtung 111 Position zur Temperaturüberwachung
112 berechnete Temperatur
113 tatsächliche Temperatur
114 elektrische Leitung
120 Betriebsdauer-Zähler 121 Strom-Messgerät
122 Schlafzeit-Zähler
123 Umgebungs-Temperatursensor
124 Vorrichtungs-Temperatursensor
125 Signalleitung 130 Zeit
131 Temperatur

Claims

Patentansprüche
1 . Ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer elektronischen Vorrichtung (110), das Verfahren aufweisend
Vorgeben einer Position (111 ) zur Temperaturüberwachung in einem Bereich der elektronischen Vorrichtung (110);
Bestimmen eines Parameterwerts eines Parameters, der mit einer tatsächlichen Temperatur (113) an der Position (111 ) in Zusammenhang steht; und
Berechnen einer Temperatur (112) an der Position (111 ) basierend auf dem Parameterwert mittels eines kalibrierten Modells, wobei das kalibrierte Modell in einer Steuereinheit implementiert ist und derart kalibriert ist, dass die Summe aus der tatsächlichen Temperatur (113) an der Position (111 ) und einer vorgegebenen Toleranzschwelle kleiner oder gleich der berechneten Temperatur (112) ist.
2. Das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das kalibrierte Modell mittels eines Temperaturverteilungs-Modells der elektronischen Vorrichtung (110) und/oder mittels thermischer Untersuchungen eines realen Exemplars der elektronischen Vorrichtung (110) kalibriert wird.
3. Das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das reale Exemplar ein Worstcase-Exemplar ist und/oder wobei das Temperaturverteilungs-Modell auf einem Worstcase-Szenario basiert.
4. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das kalibrierte Modell durch eine kleinere Dimension charakterisiert ist als das Temperaturverteilungs-Modell.
5. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Parameterwerte einer Mehrzahl von Parametern bestimmt werden, welche mit der Temperatur an der Position (111 ) in Zusammenhang stehen, wobei die Mehrzahl von Parametern eine Temperatur umfasst, die mittels eines Temperatursensors an einer weiteren Position in dem Bereich der elektronischen Vorrichtung gemessen wird, die von der Position (111 ) verschieden ist, und wobei die Temperatur an der Position (111 ) basierend auf den Parameterwerten der Mehrzahl von Parametern berechnet wird.
6. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend:
Festlegen eines Sicherheits-Anforderungsniveaus für die elektronische Vorrichtung (110);
Untersuchen, ob der Parameter das Sicherheits-Anforderungsniveau erfüllt; und
P lausibi lisieren des Parameters, falls der Parameter das Sicherheits-Anforderungsniveau nicht erfüllt.
7. Das Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Plausibilisieren des Parameters zumindest einen der folgenden Schritte aufweist: beim Bestimmen des Parameterwerts wird eine Abhängigkeit des Parameters von einer Alterung der elektronischen Vorrichtung berücksichtigt; beim Bestimmen des Parameterwerts wird eine Abhängigkeit des Parameters von Betriebsbedingungen, insbesondere einer Umgebungstemperatur, berücksichtigt; beim Bestimmen des Parameterwerts werden Worstcase-Annahmen getroffen; beim Bestimmen des Parameterwerts wird ein Messwert zumindest einer Kenngröße berücksichtigt, die von dem Parameter verschieden ist.
8. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: Festlegen eines Sicherheits-Anforderungsniveaus für die elektronische
Vorrichtung (110), wobei die Toleranzschwelle derart vorgegeben ist, dass das Sicherheits-Anforderungsniveau erfüllt ist.
9. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Sicherheits-Anforderungsniveau Anforderungen an einen Betrieb der elektronischen Vorrichtung (110) festlegt in Bezug auf zumindest eines der folgenden Sicherheitsanforderungs-Merkmale: eine Schwere eines Fehlers bei dem Betrieb der elektronischen Vorrichtung (110), eine Eintrittswahrscheinlichkeit des Fehlers und eine Beherrschbarkeit des Fehlers. 10. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Toleranzschwelle abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand der elektronischen Vorrichtung (110) vorgegeben ist.
11 . Das Verfahren gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, wobei eine Betriebsdauer und/oder eine Lebenszeit der elektronischen Vorrichtung (110) beim Berechnen der Temperatur mittels des kalibrierten Modells berücksichtigt wird.
12. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Parameter zumindest eine der folgenden Kenngrößen aufweist: einen Strom, eine Spannung, einen Innenwiderstand, eine Schlafzeit und eine Umgebungstemperatur.
13. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Parameter auf Basis eines Messwerts bestimmt wird und wobei, falls der Messwert nicht zur Verfügung steht, ein vorgegebener Ersatzwert statt des Messwerts für das Bestimmen des Parameters verwendet wird, wobei die berechnete Temperatur
(112) für den vorgegebenen Ersatzwert höchstens so groß ist wie für den Messwert.
14. Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend
Steuern der elektronischen Vorrichtung (110) derart, dass die berechnete Temperatur (112) unter einem vorgegebenen Temperatur-Grenzwert bleibt, insbesondere unter 150° C.
15. Eine Steuereinheit (100), in der ein kalibriertes Modell implementiert ist und die eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen.
EP23833336.3A 2023-03-01 2023-12-14 Verfahren zur temperaturüberwachung einer elektronischen vorrichtung und steuereinheit zum durchführen des verfahrens Pending EP4673716A1 (de)

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