DE102021211808A1 - Method and device for reducing the volume of a cooler unit using active noise suppression - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung bei einer Kühlereinheit (1) wobei die Schallabstrahlung von mindestens zwei Ventilatoren (2a;2b) so aufeinander abgestimmt wird, dass sich die Schallabstrahlungen der einzelnen Ventilatoren (2a;2b) mittels destruktiver Interferenz gegenseitig abschwächen und die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit (1) minimiert wird, indem beispielsweise die Ventilatoren (2a;2b) Schall mit entgegengesetzter Polarität erzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kühlereinheit (1) zur Durchführung des Verfahrens, umfassend mindestens zwei Ventilatoren (2a;2b), wobei die Ventilatoren ausgebildet sind die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit (1) durch aktive Geräuschunterdrückung zu minimieren, indem die Ventilatoren (2a;2b) Schall mit entgegengesetzter Polarität erzeugen.The invention comprises a method for active noise suppression in a cooler unit (1), the sound emissions from at least two fans (2a; 2b) being coordinated with one another in such a way that the sound emissions from the individual fans (2a; 2b) weaken one another by means of destructive interference and the Overall volume of the cooler unit (1) is minimized, for example by the fans (2a; 2b) generate sound with opposite polarity. The invention also relates to a cooler unit (1) for carrying out the method, comprising at least two fans (2a; 2b), the fans being designed to minimize the overall volume of the cooler unit (1) through active noise suppression, in that the fans (2a; 2b) Generate sound of opposite polarity.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion der Gesamtlautstärke einer Kühleinheit, insbesondere für Fahrzeugsteuergeräte, mittels aktiver Geräuschunterdrückung.The present invention relates to a method and a device for reducing the overall volume of a cooling unit, in particular for vehicle control units, by means of active noise suppression.
Kühleinheiten kommen überall dort zum Einsatz wo Wärmeenergie besonders effektiv abgeführt werden soll. Dies trifft zum Beispiel auf elektronische Fahrzeugsteuergeräte zu. Da zukünftige Fahrzeugsteuergeräte eine deutlich gesteigerte Leistungsaufnahme aufweisen ist eine passive Kühlung unter Umständen nicht mehr ausreichend und muss durch beispielsweise durch aktive Ventilatoren gesteigert werden. Diese Ventilatoren erzeugen Schall, welcher als störend empfunden wird und deshalb möglichst vermieden werden soll. Im Stand der Technik sind Maßnahmen bekannt, welche auf aktiver Geräuschunterdrückung mittels Antischall basieren, welcher von einem Lautsprecher erzeugt wird.Cooling units are used wherever heat energy needs to be dissipated particularly effectively. This applies, for example, to electronic vehicle control units. Since future vehicle control units will have a significantly increased power consumption, passive cooling may no longer be sufficient and must be increased by active fans, for example. These fans generate noise, which is perceived as annoying and should therefore be avoided as far as possible. Measures are known in the prior art which are based on active noise suppression by means of anti-noise generated by a loudspeaker.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche eine aktive Geräuschunterdrückung mittels Antischall bereitstellen, ohne dabei auf Lautsprecher zur Erzeugung des Antischalls zurückzugreifen. Das Verfahren und die Vorrichtung finden insbesondere bei der Kühlung von Fahrzeugsteuergeräten Anwendung.The present invention is based on the object of specifying a method and a device which provide active noise suppression by means of anti-noise without resorting to loudspeakers for generating the anti-noise. The method and the device are used in particular for the cooling of vehicle control devices.
Dies wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6 erreicht. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung erläutert.This is achieved by a method according to patent claim 1 and a device according to claim 6, respectively. Advantageous developments of the method and the device are explained in the dependent claims.
Bei einem Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung bei einer Kühlereinheit wird die Schallabstrahlung von mindestens zwei Ventilatoren derart aufeinander abgestimmt, dass sich die Schallabstrahlungen der einzelnen Ventilatoren mittels destruktiver Interferenz gegenseitig abschwächen und die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit minimiert wird, indem beispielsweise die Ventilatoren Schall mit entgegengesetzter Polarität erzeugen.In a method for active noise suppression in a cooling unit, the sound emissions from at least two fans are coordinated in such a way that the sound emissions from the individual fans weaken each other by means of destructive interference and the overall volume of the cooling unit is minimized, for example by the fans generating sound with opposite polarity.
Bei aktiver Geräuschunterdrückung wird in der Regel der Schall einer Störschallquelle mit Hilfe von gegenphasigem Antischall, welcher z.B. mit Hilfe von einem Lautsprecher erzeugt wird, abgeschwächt. Die Störschallquelle ist hier ein Ventilator, welcher durch erzwungene Konvektion die Kühlleistung der Kühleinheit steigert. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der Antischall nun nicht durch einen Lautsprecher, sondern durch einen weiteren Ventilator erzeugt, welcher ebenfalls zu Kühlleistung beiträgt. Um eine möglichst starke gegenseitige Abschwächung von Störschall und Antischall zu erreichen, wird die Schallabstrahlung der Ventilatoren aufeinander abgestimmt. Die Schallabstrahlung der Ventilatoren wird durch die elektronische Ansteuerung der Ventilatoren und/oder die Bauteilgeometrie der Ventilatoren bzw. der Kühlereinheit beeinflusst. Der Störschall entsteht im Wesentlichen durch die Reibung im Lager des Laufrads und die Luftreibung des Laufrads selbst. Die Frequenz des Störschalls ist im Allgemeinen proportional zur Drehzahl des Ventilators. Durch die Erhöhung der Drehzahl steigt auch die Frequenz des abgestrahlten Schalls. Durch eine Drehzahländerung eines ersten Ventilators gegenüber einem zweiten Ventilator kann die Phasenlage des Schalls des ersten Ventilators zum Schall des zweiten Ventilators beeinflusst werden. Durch geeignete Ansteuerung der Ventilatoren wird im Wesentlichen die Drehzahl der Ventilatoren beeinflusst, wodurch sich wiederum deren Schallabstrahlung ändert. Durch Drehzahländerungen der Ventilatoren wird die Schallabstrahlung der Ventilatoren so aufeinander abgestimmt, dass der Schall des ersten Ventilators gegenphasig zum Schall des zweiten Ventilators ist, was eine Schallabschwächung durch destruktive Interferenz bewirkt. Durch die Schallabschwächung wird die vom Menschen wahrgenommene Lautstärke reduziert. Die Ansteuerung der Ventilatoren kann während des Verfahrens nicht frei gewählt werden, da immer eine ausreichende Kühlleistung gewährt sein muss. Deshalb wird die Ansteuerung immer unter Berücksichtigung der aktuell geforderten Kühlleistung vorgenommen. Diese hat im Allgemeinen eine Mindestdrehzahl für die Ventilatoren zur Folge, da die Kühlleistung mit steigender Drehzahl zunimmt.In the case of active noise suppression, the sound from a background noise source is usually attenuated with the help of anti-noise in antiphase, which is generated, for example, with the help of a loudspeaker. The noise source here is a fan, which increases the cooling capacity of the cooling unit through forced convection. In the method according to the invention, the anti-noise is not generated by a loudspeaker but by an additional fan, which also contributes to the cooling capacity. In order to achieve the strongest possible mutual attenuation of background noise and anti-noise, the noise emissions of the fans are coordinated. The noise emitted by the fans is influenced by the electronic control of the fans and/or the component geometry of the fans or the cooling unit. The background noise is mainly caused by the friction in the impeller bearing and the air friction of the impeller itself. The frequency of the background noise is generally proportional to the speed of the fan. Increasing the speed also increases the frequency of the radiated sound. By changing the speed of a first fan compared to a second fan, the phase position of the sound of the first fan to the sound of the second fan can be influenced. Appropriate control of the fans essentially influences the speed of the fans, which in turn changes their sound emissions. By changing the speed of the fans, the sound radiation of the fans is coordinated in such a way that the sound of the first fan is in phase opposition to the sound of the second fan, which causes sound attenuation through destructive interference. Sound attenuation reduces the volume perceived by humans. The activation of the fans cannot be freely selected during the process, as sufficient cooling capacity must always be guaranteed. For this reason, control is always carried out taking into account the currently required cooling capacity. This generally results in a minimum speed for the fans, since the cooling capacity increases with increasing speed.
Bevorzugt werden die Ventilatoren einzeln über einen Ventilatorparameter geregelt, welcher beispielsweise einen Stromparameter, einen Spannungsparameter, einen Frequenzparameter und/oder einen PWM-Parameter umfasst.The fans are preferably controlled individually via a fan parameter, which includes, for example, a current parameter, a voltage parameter, a frequency parameter and/or a PWM parameter.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine möglichst exakte Steuerung der Ventilatordrehzahl von Vorteil. Dies kann über eine reine Steuerung oder über eine Regelung erfolgen. Im Falle einer Regelung wird eine Drehzahlsensor verwendet, um die aktuelle Drehzahl im laufenden Betrieb zu erfassen und den Ventilatorparameter daraufhin anzupassen. Die Drehzahl kann insbesondere in Abhängigkeit vom für den Ventilatorantrieb verwendeten Motorentyp über unterschiedliche Ventilatorparameter beeinflusst werden. Diese umfassen beispielsweise einfache Strom- oder Spannungsparameter. Im Falle einer Steuerung wird einem Strom- bzw. Spannungsparameter eine resultierende Ventilatordrehzahl zugeordnet und eine gewünschte Drehzahl über diese Zuordnung eingestellt. Im Fall einer Regelung kann die aktuelle Drehzahl als Regelgröße und der Strom- bzw. Spannungsparameter als Stellgröße verwendet werden. Im Fall von Wechselstrommotoren kann ein Frequenzparameter direkt zur Steuerung der Drehzahl eingesetzt werden, indem die Versorgungspannung des Wechselstrommotors über einen Frequenzumrichter an die gewünschte Drehzahl angepasst wird. Eine Möglichkeit zur Generierung eines Ventilatorparameters ist die Steuerung des Ventilatormotors mittels Pulsweitenmodulation, wobei die gewünschte Ventilatordrehzahl zur Modulation des Steuersignals herangezogen wird.To carry out the method, it is advantageous to control the fan speed as precisely as possible. This can be done via pure control or via regulation. In the case of control, a speed sensor is used to record the current speed during operation and then adjust the fan parameters. The speed can be influenced by different fan parameters, in particular depending on the motor type used for the fan drive. These include, for example, simple current or voltage parameters. In the case of control, a resulting fan speed is assigned to a current or voltage parameter and a desired speed is set via this assignment. In the case of control, the current speed can be used as the controlled variable and the current or voltage parameter can be used as the manipulated variable. In the case of AC motor In this way, a frequency parameter can be used directly to control the speed by adapting the supply voltage of the AC motor to the desired speed via a frequency converter. One way to generate a fan parameter is to control the fan motor using pulse width modulation, using the desired fan speed to modulate the control signal.
Vorteilhafterweise werden Kombinationen von Ventilatorparametern für die einzelnen Ventilatoren bestimmt, welche eine Lautstärkeminimierung, insbesondere mittels Antischall, bewirken.Combinations of fan parameters are advantageously determined for the individual fans, which bring about a volume minimization, in particular by means of anti-noise.
Damit die beiden Ventilatoren gegenphasigen Schall erzeugen, ist es vorteilhaft, deren Drehzahlen aufeinander abzustimmen. Diese Abstimmung der Drehzahlen erfolgt bevorzugt über eine Kombination von Ventilatorparametern für die einzelnen Ventilatoren, d.h. während des Verfahrens wird zu jedem Zeitpunkt ein erster Ventilatorparameter für den ersten Ventilator und ein zweiter Ventilatorparameter für den zweiten Ventilator bestimmt. Durch geeignete Wahl der Kombination von Ventilatorparametern kann die Drehzahl des einen Ventilators gegenüber der Drehzahl des anderen Ventilators erhöht, verringert und/oder angeglichen werden. Dies ermöglicht es durch eine passende Kombination von Ventilatorparametern für die einzelnen Ventilatoren die Phasenlage zwischen den einzelnen Ventilatoren zueinander zu ändern. Durch die Kopplung zwischen Ventilatordrehzahl bzw. Ventilatorfrequenz und Schallfrequenz wird durch geeignete Kombination von Ventilatorparametern die Phasenlage zwischen dem Störschall des ersten Ventilators und dem des zweiten Ventilators derart beeinflusst, dass diese mittels destruktiver Interferenz zu einer Lautstärkeminimierung beitragen.In order for the two fans to generate sound in antiphase, it is advantageous to match their speeds. This tuning of the speeds preferably takes place via a combination of fan parameters for the individual fans, i.e. a first fan parameter for the first fan and a second fan parameter for the second fan are determined at any time during the method. By suitably selecting the combination of fan parameters, the speed of one fan can be increased, reduced and/or matched to the speed of the other fan. This makes it possible to change the phasing between the individual fans by means of a suitable combination of fan parameters for the individual fans. Due to the coupling between fan speed or fan frequency and sound frequency, the phase relationship between the background noise of the first fan and that of the second fan is influenced by a suitable combination of fan parameters in such a way that they contribute to minimizing the volume by means of destructive interference.
Vorteilhafterweise werden die Kombinationen der Ventilatorparameter in einer Laborumgebung und/oder im laufenden Betrieb bestimmt werden. Die Kombinationen der Ventilatorparameter, welche zu einer Lautstärkeminimierung führen können in einer Laborumgebung, welche die spätere Einsatzumgebung des Verfahrens widerspiegelt, bestimmt werden. Werden beispielsweise die Kombinationen der Ventilatorparameter für ein Fahrzeugsteuergerät bestimmt, kann dieses in ein Versuchsfahrzeug integriert werden und die Fahrgastzelle mit Versuchsmikrofonen ausgestattet werden, um die Schallabstrahlung in Abhängigkeit von den Ventilatorparametern zu bestimmen. Als Laborumgebung kann auch ganz allgemein der Raum dienen, in welchem die Kühlereinheit ein erstes Mal in Betrieb genommen wird. In dieser Laborumgebung kann dann beispielsweise mittels heuristischen Verfahren wie beispielsweise Versuch und Irrtum die Kombinationen von Ventilatorparametern bestimmt werden, welche zu einer Lautstärkeminimierung mittels Antischall führen. Die bestimmten Kombinationen von Ventilatorparametern werden dann zur Anpassung der temperaturabhängigen Lüfterkurven herangezogen, welche zur Steuerung der Ventilatoren im laufenden Betrieb verwendet werden. Alternativ können die Kombinationen der Ventilatorparameter auch erst im laufenden Betrieb, d.h. bei Nutzung der Kühlereinheit, bestimmt werden. Hierbei wird in der Laborumgebung ein Regler, beispielsweise eine Fuzzylogik, optimiert, welcher dann im laufenden Betrieb die Kombination der Ventilatorparameter auf Basis einer Schallmessung über ein Mikrofon bestimmt. Hierbei wird auch im laufenden Betrieb ein Mikrofon, beispielsweise in der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, verwendet.Advantageously, the fan parameter combinations will be determined in a laboratory environment and/or on the fly. The combinations of ventilator parameters that lead to noise reduction can be determined in a laboratory environment that reflects the later operational environment of the method. If, for example, the combinations of fan parameters are determined for a vehicle control unit, this can be integrated into a test vehicle and the passenger cell can be equipped with test microphones in order to determine the sound radiation as a function of the fan parameters. The room in which the cooling unit is put into operation for the first time can also generally serve as the laboratory environment. In this laboratory environment, the combinations of fan parameters can then be determined, for example by means of heuristic methods such as trial and error, which lead to a volume minimization by means of anti-noise. The determined combinations of fan parameters are then used to adapt the temperature-dependent fan curves, which are used to control the fans during operation. Alternatively, the combinations of the fan parameters can only be determined during operation, i.e. when using the cooling unit. A controller, for example a fuzzy logic, is optimized in the laboratory environment, which then determines the combination of the fan parameters on the basis of a sound measurement via a microphone during operation. A microphone, for example in the passenger compartment of a vehicle, is also used during operation.
Bevorzugt wird bei der Lautstärkeminimierung die Frequenzabhängigkeit des menschlichen Hörvermögens berücksichtig. Es ist bekannt, dass die Hörschwelle des Menschen im Allgemeinen frequenzabhängig ist und psychoakustischen Effekten unterliegt. Insbesondere liegt die Hörschwelle am Rand des menschlichen Hörbereichs von 20 Hz bis 20kHz höher als in dessen Zentrum. Daneben werden in der Regel hochfrequente Töne als störender empfunden als niederfrequente Töne. Dieser Einfluss des menschlichen Hörvermögens kann dadurch berücksichtigt werden, dass die Schallbewertung während der Bestimmung der Kombinationen der Ventilatorparameter über bewertete Schalldruckpegel oder Maßeinheiten, z. B. Sone, erfolgt.The frequency dependency of the human hearing ability is preferably taken into account when minimizing the volume. It is known that human hearing thresholds are generally frequency dependent and subject to psychoacoustic effects. In particular, the hearing threshold is higher at the edge of the human hearing range from 20 Hz to 20 kHz than in its center. In addition, high-frequency tones are generally perceived as more disruptive than low-frequency tones. This influence of human hearing can be taken into account by using weighted sound pressure levels or units of measure, e.g. B. Sone, takes place.
Die obige Aufgabe wird zudem gelöst durch eine Kühlereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend mindestens zwei Ventilatoren, wobei die Ventilatoren ausgebildet sind die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit durch aktive Geräuschunterdrückung zu minimieren, indem die Ventilatoren Schall mit entgegengesetzter Polarität erzeugen.The above object is also achieved by a cooler unit for carrying out the method according to claim 1, comprising at least two fans, the fans being designed to minimize the overall volume of the cooler unit through active noise suppression, in that the fans generate sound with opposite polarity.
Die Kühlereinheit umfasst mindestens zwei Ventilatoren, beispielsweise Axial- und oder Radialventilatoren, welche durch Erzeugung eines Luftstroms die Kühlleistung der Kühlereinheit erhöhen. Die Erzeugung des Luftstroms ist mit Schallentwicklung verbunden, welche im Allgemeinen als störend wahrgenommen wird. Durch die Ausbildung von mindestens zwei Ventilatoren, weißt eine die Kühlereinheit zwei getrennte steuerbare Schallquellen auf, welche durch geeignete Ansteuerung nach obigen Verfahren dazu in der Lage sind die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit durch die Erzeugung von Schall mit entgegengesetzter Polarität zu minimieren.The cooling unit comprises at least two fans, for example axial and/or radial fans, which increase the cooling capacity of the cooling unit by generating an air flow. The generation of the air flow is associated with noise, which is generally perceived as annoying. Due to the formation of at least two fans, the cooler unit has two separate controllable sound sources which, with suitable control according to the above method, are able to minimize the overall volume of the cooler unit by generating sound with opposite polarity.
Vorteilhafterweise sind die Ausformung der Ventilatoren und/oder eines Luftkanals ausgebildet die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit zu minimieren, indem sie eine Schallminderung durch Antischall vereinfachen.Advantageously, the shape of the fans and/or an air duct is designed to minimize the overall volume of the cooler unit by simplifying noise reduction through anti-noise.
In einer Ausführungsform können die Ventilatoren in einen vom Luftkanal geformten Hohlraum eingebaut sein, wobei der Luftkanal als Träger für die Ventilatoren dient und den von ihnen erzeugten Luftstrom leitet. Hierzu weist der vom Luftkanal geformte Hohlraum eine Einlassöffnung auf, welche das Einströmen von Luft in den Hohlraum erlaubt, und eine Auslassöffnung auf, welche das Ausströmen von Luft erlaubt. Gleichzeitig kann der Luftkanal als linearer Raum aufgefasst werden, welcher eine Lautstärkeminimierung mittels Antischall wesentlich vereinfacht und eine Schallauslöschung erst ermöglicht. Hierdurch kann der Schall, insbesondere im inneren des Luftkanals, minimiert werden, was z.B. den Körperschall der Kühlereinheit verringert und so zu einer reduzierten Gesamtlautstärke beiträgt.In one embodiment, the fans may be built into a cavity formed by the air duct, with the air duct serving as a support for the fans and directing the air flow they produce. For this purpose, the cavity formed by the air duct has an inlet opening, which allows air to flow into the cavity, and an outlet opening, which allows air to flow out. At the same time, the air duct can be understood as a linear space, which significantly simplifies volume reduction by means of anti-noise and makes noise cancellation possible in the first place. As a result, the noise, especially inside the air duct, can be minimized, which, for example, reduces the structure-borne noise of the cooler unit and thus contributes to a reduced overall volume.
Bevorzugt umfasst die Kühlereinheit ein Mikrofon, welches ausgebildet ist, die Gesamtlautstärke der Kühlereinheit zu minimieren, indem der von der Kühlereinheit erzeugte Schall zur Regelung der Ventilatoren im laufenden Betrieb erfasst wird. Für eine Bestimmung der Kombination der Ventilatorparameter im laufenden Betrieb, umfasst die Kühlereinheit ein Mikrofon, welches den Schall der Kühlereinheit detektiert. Der detektierte Schall kann dann als Regelgröße zu Bestimmung der Kombination der Ventilatorparameter verwendet werden. Zu diesem Zweck kann das Mikrofon direkt an der Kühlereinheit in der Nähe der Ventilatoren angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Mikrofon in der Region angebracht werden, in der bevorzugt der Schall minimiert werden soll, beispielsweise in der Kopfregion von Passagieren eines Fahrzeugs.The cooler unit preferably includes a microphone, which is designed to minimize the overall volume of the cooler unit by detecting the sound generated by the cooler unit for controlling the fans during operation. In order to determine the combination of fan parameters during operation, the cooler unit includes a microphone that detects the sound of the cooler unit. The detected sound can then be used as a controlled variable to determine the combination of fan parameters. For this purpose the microphone can be mounted directly on the cooling unit near the fans. Alternatively or additionally, a microphone can also be attached in the region in which the sound is preferably to be minimized, for example in the head region of passengers in a vehicle.
Weiter betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsteuergerät mit einer Kühlereinheit, wobei die Kühleinheit ausgebildet ist die Verlustwärme des Fahrzeugsteuergeräts abzuführen.The invention further relates to a vehicle control unit with a cooling unit, the cooling unit being designed to dissipate the heat loss of the vehicle control unit.
Bevorzugt ist die Kühlereinheit ausgebildet die Verlustwärme des Fahrzeugsteuergeräts, beispielsweise von dessen elektronischen Bauteilen, abzuführen. Die Kühlereinheit ist hierzu in Wärmekontakt mit dem zu kühlenden elektronischen Bauteil, sodass Wärme von diesem in Richtung Kühlereinheit fließen kann. Die Kühlereinheit wiederum ist ausgebildet diese Wärmeenergie effektiv an die Umgebungsluft abzugeben.The cooler unit is preferably designed to dissipate the heat loss of the vehicle control unit, for example from its electronic components. For this purpose, the cooling unit is in thermal contact with the electronic component to be cooled, so that heat can flow from it in the direction of the cooling unit. The cooler unit, in turn, is designed to effectively release this thermal energy to the ambient air.
Vorteilhafterweise sind die Ventilatoren der Kühlereinheit vom zu kühlenden Fahrzeugsteuergerät und/oder einer Steuereinheit der Kühlereinheit ansteuerbar sind. Zur Durchführung des obigen Verfahrens können die Ventilatoren beispielsweise von dem zu kühlenden Fahrzeugsteuergerät selbst angesteuert werden. Dabei ist das zu kühlende Fahrzeugsteuergerät ausgebildet, die Bestimmung der Kombination der Ventilatorparameter durchzuführen und weist eine Schnittstelle auf, um die Kombination der Ventilatorparameter an die Ventilatoren der Kühlereinheit zu übertragen. In einer alternativen Ausführungsform der Kühlereinheit umfasst diese eine eigene Steuereinheit, welche ausgebildet ist, die Kombination der Ventilatorparameter zu bestimmen.The fans of the cooler unit can advantageously be controlled by the vehicle control device to be cooled and/or a control unit of the cooler unit. To carry out the above method, the fans can be controlled by the vehicle control unit to be cooled itself, for example. The vehicle control unit to be cooled is designed to determine the combination of fan parameters and has an interface to transmit the combination of fan parameters to the fans of the cooler unit. In an alternative embodiment of the cooler unit, this includes its own control unit, which is designed to determine the combination of the fan parameters.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Merkmale werden in Form von Ausführungsbeispielen und anhand von Figuren näher erläutert.Advantageous configurations and other features are explained in more detail in the form of exemplary embodiments and with reference to figures.
Dabei zeigt:
-
1 einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens und -
2 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der Kühlereinheit.
-
1 a schematic sequence of a method according to the invention and -
2 a schematic representation of an embodiment of the cooler unit.
Das Verfahren ist in zwei Verfahrensabschnitte aufgeteilt, wobei eine erster Verfahrensabschnitt A in einer Laborumgebung stattfindet und darauf aufbauend der weitere Verfahrensablauf im Verfahrensabschnitt B im laufenden Betrieb der Kühlereinheit durchgeführt wird.The process is divided into two process sections, with a first process section A taking place in a laboratory environment and, based on this, the further process sequence in process section B being carried out while the cooler unit is in operation.
Hierzu wird in einem ersten Verfahrensschritt V1 in einer Laborumgebung die Schallabstrahlung der Kühlereinheit 1 untersucht. Dies geschieht beispielsweise durch heuristische Methoden wie Versuch und Irrtum, wobei unterschiedliche Ventilatorparameter für die einzelnen Ventilatoren 2a und 2b überprüft und deren Zusammenwirken und Einfluss auf die Schallabstrahlung der gesamten Kühlereinheit 1 mittels Mikrofonen bestimmt werden. Aus diesen Versuchen in einer Laborumgebung, welche der späteren Einsatzumgebung der Kühlereinheit 1 nachempfunden ist, werden Kombinationen von Ventilatorparametern bestimmt, welche, z.B. in Form von Lüfterkurven, für die spätere Verwendung im laufenden Betrieb der Kühlereinheit 1 verwendet werden können. Alternativ kann über die Versuche in Laborumgebung, beispielsweise über Mustererkennung mittels künstlicher Intelligenz, ein Regler, beispielsweise ein Fuzzyregler, modelliert werden. Der Regler kann dann im laufenden Betrieb der Kühlereinheit 1 zur Bestimmung der Kombination der Ventilatorparameter, welche eine Lautstärkeminimierung bewirken, herangezogen werden, wobei der Regler insbesondere die Schallabstrahlung der Kühlereinheit als Eingangsgröße verwendet und als Stellgröße eine Kombination von Ventilatorparametern zurückgibt. Die im Verfahrensabschnitt A ermittelten Kombinationen der Ventilatorparameter bzw. das Reglermodell wird dann zur Verwendung im Verfahrensabschnitt B auf eine Steuereinheit 4 übertragen, welche die Verfahrensschritte dieses Abschnitts B steuert.For this purpose, the sound radiation of the cooler unit 1 is examined in a first method step V1 in a laboratory environment. This is done, for example, using heuristic methods such as trial and error, with different fan parameters for the
In einem Verfahrensschritt V2 wird im laufenden Betrieb der Kühlereinheit 1 deren Schallabstrahlung mit einem Mikrofon 5 erfasst und über eine Kommunikationsverbindung 6 an die Steuereinheit 4 übertragen.In a method step V2 , while the cooler unit 1 is in operation, its sound emission is recorded with a microphone 5 and transmitted to the control unit 4 via a communication link 6 .
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt V3 bestimmt die Steuereinheit 4 die Kombination der Lüfterparameter unter Berücksichtigung der aktuell benötigten Kühlleistung. Hierzu wird entweder die in Laborumgebung ermittelte Lüfterkurve herangezogen oder der in Laborumgebung modellierte Regler wird zur Bestimmung der Kombination der Lüfterparameter auf Basis des in Verfahrensschritt V2 erfassten Schallabstrahlung der Kühlereinheit 1 verwendet.In a subsequent method step V3, the control unit 4 determines the combination of the fan parameters, taking into account the currently required cooling capacity. For this purpose, either the fan curve determined in the laboratory environment is used or the controller modeled in the laboratory environment is used to determine the combination of the fan parameters on the basis of the sound radiation of the cooler unit 1 detected in method step V2.
Im einem folgenden Verfahrensschritt V4 wird die in Verfahrensschritt V3 bestimmte Kombination der Lüfterparameter von der Steuereinheit 4 über die Kommunikationsverbindung 6 an die einzelnen Ventilatoren 2a und 2b übertragen, welche sich auf Basis der übertragenen Kombination der Lüfterparameter mit einer bestimmten Drehzahl drehen.In a subsequent method step V4, the combination of fan parameters determined in method step V3 is transmitted from the control unit 4 via the communication link 6 to the
Im laufenden Betrieb der Kühlereinheit 1 werden die Verfahrensschritte V2 - V4 aus dem Verfahrensabschnitt B in einer Schleife wiederholt.During ongoing operation of the cooler unit 1, the method steps V2-V4 from method section B are repeated in a loop.
Insbesondere können die Ventilatoren 2a und 2b innerhalb des vom Luftkanal 3 geformten Hohlraums eingebaut sein. Zur Steuerung der Kühlereinheit 1 umfasst diese eine Steuereinheit 4, welche mit den Ventilatoren 2a und 2b und einem Mikrofon 5 über Kommunikationsverbindungen 6 verbunden ist. Das Mikrofon 5 ist ausgebildet insbesondere den von der Kühlereinheit 1 erzeugten Schall zu detektieren und über die Kommunikationsverbindung 6 an die Steuereinheit zu übertragen. Das Mikrofon 5 kann unmittelbar an der Kühlereinheit 1, beispielsweise am Luftkanal 3, angebracht sein. Die Steuereinheit 4 ist ausgebildet die Daten des Mikrofons 5 zu verarbeiten und eine Kombination von Lüfterparametern zu bestimmen und diese über die Kommunikationsverbindung 6 an die Ventilatoren 2a und 2b zu übertragen, wodurch diese geregelt werden. Die Kommunikationsverbindung 6 ist ausgebildet eine Signal- bzw. Datenübertragung bereitzustellen.In particular, the
BezugszeichenlisteReference List
- AA
- Verfahrensabschnitt AProcedural Section A
- BB
- Verfahrensabschnitt BProcess Section B
- V1-V4V1-V4
- Verfahrensschritte 1 - 4Process steps 1 - 4
- 11
- Kühlereinheitcooler unit
- 2a2a
- erster Ventilatorfirst fan
- 2b2 B
- zweiter Ventilatorsecond fan
- 33
- Luftkanalair duct
- 44
- Steuereinheitcontrol unit
- 55
- Mikrofonmicrophone
- 66
- Kommunikationsverbindungcommunication link
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021211808.9A DE102021211808A1 (en) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | Method and device for reducing the volume of a cooler unit using active noise suppression |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021211808.9A DE102021211808A1 (en) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | Method and device for reducing the volume of a cooler unit using active noise suppression |
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|---|---|
| DE102021211808A1 true DE102021211808A1 (en) | 2023-04-20 |
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ID=85773285
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021211808.9A Withdrawn DE102021211808A1 (en) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | Method and device for reducing the volume of a cooler unit using active noise suppression |
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|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5692054A (en) | 1992-10-08 | 1997-11-25 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Multiple source self noise cancellation |
| US20060103334A1 (en) | 2004-11-16 | 2006-05-18 | International Business Machines Corporation | Mutual active cancellation of fan noise and vibration |
| DE102020102946A1 (en) | 2020-02-05 | 2021-08-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for operating a ventilation device, ventilation device and motor vehicle |
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2021
- 2021-10-20 DE DE102021211808.9A patent/DE102021211808A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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