CN103454445A

CN103454445A - 用于确定行车风速度的方法

Info

Publication number: CN103454445A
Application number: CN2013102063640A
Authority: CN
Inventors: J.海泽; U.舒尔茨; A.瓦格纳
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-12-18
Also published as: US8931333B2; US20130319096A1; DE102012209050B3; JP2013250267A; FR2991459A1

Abstract

本发明涉及一种用于基于流经车辆（2）的冷却装置（24）的换热器（28）的冷却介质（26）的冷却介质质量流（37）并且基于流经所述换热器（28）且由行车风引起的空气质量流（44）来确定流向车辆（2）的行车风的速度（10）的方法，所述方法包括：确定冷却介质质量流（37）的温度下降（40）；确定负责用于冷却介质质量流（37）的温度下降（40）的空气质量流（44）；并且基于负责用于冷却介质质量流（37）的温度下降（40）的空气质量流（44）来确定流向所述车辆（2）的行车风的速度（10）。

Description

用于确定行车风速度的方法

技术领域

本发明涉及一种普通的车辆、特别是具有冷却装置的车辆。此外，本发明涉及一种用于确定行车风速度的方法。

背景技术

由DE10241228B4已知了一种用于冷却内燃机的冷却装置。在该冷却装置中在车辆行驶中承受的行车风被引导通过由冷却介质流经的换热器，由此冷却了冷却介质。该被冷却的冷却介质随后被引导经过内燃机的气缸体，以便冷却该气缸体。

发明内容

根据本发明描述了一种根据权利要求1所述的用于基于流经车辆的冷却装置的换热器的冷却介质的冷却介质质量流并且基于流经所述换热器且由行车风引起的空气质量流来确定流向车辆的行车风的速度的方法，以及根据并列权利要求所述的执行所述方法的系统和具有所述系统的车辆。

优选实施方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的一个方面，用于基于流经车辆的冷却装置的换热器的冷却介质的冷却介质质量流并且基于流经所述换热器且由行车风引起的空气质量流来确定流向车辆的行车风的速度的方法包括下述步骤：确定冷却介质质量流的温度下降；确定负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流；和基于负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流来确定围绕所述车辆流动的行车风的速度。

所述方法以这样的考虑为基础，即反作用于车辆的空气阻力可以用作反作用于车辆前进的行驶阻力之一，推断出车辆前进，以便推导出由车辆前进产生的燃料消耗。然而，本发明认识到，由车辆速度和反作用于车辆的逆风或者说迎面风的速度得到的差等同于空气阻力，然而该差必须被测量。

为了测量反作用于车辆的逆风速度，本发明提出了，考虑将车辆的内燃机的冷却器的、通过行车风冷却的换热器用作传感器元件，因为由通过行车风对流经换热器的冷却液体进行的冷却可以直接确定行车风的速度。该行车风速度直接是用于确定车辆燃料消耗而必需的差，该差由车辆速度和反作用于车辆的逆风的速度来获得。

因此，本发明的优点在于简单的用于测量行车风速度的方法，在使用这种方法的情况下可以更精确地实施用于确定燃料消耗的计算方法以及运行策略。为了执行所述方法，不需要新的传感器元件，因为可以使用车辆中已经存在的冷却器作为传感器元件。

在一种改进方案中，前述方法包括下述步骤：当确定了冷却介质质量流的温度下降时，关断用于抽吸在冷却装置中的空气质量流的抽吸装置。该步骤基于这种考虑，抽吸装置通过其抽吸作用使行车风歪曲或者失真（verfälschen），因为抽吸装置使流经换热器的空气加速。为了在确定行车风速度时忽略该额外要考虑的加速，应该在关断抽吸装置时执行所述方法。

在另一种改进方案中，所述方法包括下述步骤：基于测试测量来确定在流向车辆的行车风和负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流之间的函数关系。该步骤基于下述考虑，流向车辆的行车风和负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流之间的函数关系遵循一物理定律，该物理定律可以通过测试测量相关。例如，该测试测量可以在风道中执行一次，以便因此将该函数关系存储在存储器中并在确定行车风速度时调用。

在一种特殊的改进方案中，当由行车风的速度和车辆速度之间的差形成的环境风速小于预定的阈值时，执行所述测试测量。该阈值可以特别优选为零，由此表明，围绕车辆的空气的速度以及进而围绕车辆的风速等于零。利用测试测量可以将基于流向车辆的行车风的上述函数关系校整为车辆的速度，因为函数关系直接通过车辆的速度和负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流的对比得到。

对于测试测量来说应该确保，围绕车辆的风速实际上也为零。为此，可以考虑将利用所述方法确定的行车风速度作为基础，只要该行车风速度可视为可靠的，然而为此特别优选可以考虑天气数据，例如可以由导航仪器读取天气数据。

基于为零的围绕车辆的风速的测试测量可以被考虑用于函数关系的初次校整，然而也用于对其进行修正。

在一种附加的改进方案中，所述方法包括下述步骤：基于围绕车辆的风的环境风速来确定反作用于车辆的空气阻力，该环境风速由行车风速度和车辆速度的差形成。

在一种优选的改进方案中，所述方法包括下述步骤：基于车辆当前所处的地点将被确定的空气阻力和/或围绕车辆的风的环境风速记录到道路地图中。例如，该道路地图可以存储在中央存储器中，多个车辆可访问该中央存储器。以这种方式可以通过借助于所述方法测得的空气阻力和/或围绕车辆的风的环境风速制成详细的天气图，该天气图的空气阻力数据可被其它车辆调用，所述其它车辆然后又可以基于该空气阻力数据例如在路线规划时进行用于燃料消耗的计算。

在一种特别优选的改进方案中，所述方法包括下述步骤：基于过滤器使流向车辆的行车风的速度平滑。该过滤器例如可以通过求平均值执行所述平滑。通过所述平滑可以由局部计算出的空气阻力来计算出短时且局部出现的风暴，该暴风会歪曲测量结果。

在一种备选的改进方案中，所述方法包括下述步骤：当所述车辆和在所述车辆之前行驶的车辆之间的距离低于预定的阈距离（Schwellabstand）时，忽略（verwerfen）流向车辆的行车风的速度。所述距离例如可以利用距离传感器来检测。当在所述车辆之前极短的距离处存在另一个车辆时，由于遮挡或者说减弱了（ausblenden）行车风，所以同样可以不考虑不符合实际局部条件的空气阻力。

根据另一个方面，设置了一种系统、特别是计算单元，用于基于流经车辆的冷却装置的换热器的冷却介质的冷却介质质量流并且基于流经所述换热器且由行车风引起的空气质量流来确定流向车辆的行车风的速度，其中所述系统设计用于：

-确定冷却介质质量流的温度下降；

-确定负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流；和

-基于负责用于冷却介质质量流的温度下降的空气质量流来确定流向车辆的行车风的速度。

在本发明的一种改进方案中，所述系统具有存储器和处理器。在此所述方法以计算机程序的形式存储在存储器中，且所述处理器设置用于当计算机程序从存储器载入处理器中时执行所述方法。

根据本发明的另一个方面，车辆包括所述系统。

附图说明

下面根据附图详细描述了本发明的优选实施方式。其中示出了：

图1示意性地示出了具有用于计算空气阻力的系统的第一车辆，所述第一车辆在第二车辆之后行驶；和

图2示意性地示出了图1的系统。

具体实施方式

附图中功能相同或近似的元件具有相同的附图标记且仅描述一次。

参考图1，图1示意性示出了具有用于计算空气阻力的系统4的第一车辆2，该第一车辆在第二车辆6之后行驶。

第一车辆2以速度8在第二车辆6之后行驶，其中行车风或者说迎面风（Fahrtwind）以行车风速度10流向第一车辆2。

除了系统4之外，第一车辆2还具有距离传感器12，利用该距离传感器可以确定第一车辆2和第二车辆6之间的距离14。此外，第一车辆2还包括用于检测第一车辆2的速度8的速度传感器16和用于无线传输数据的天线18。

图2示意性示出了图1的系统4。在该实施方案中，系统4明确地由多个单个单元构成。然而其通常在程序计算方面在单个或多个微型控制器中实现。

系统4连接到第一温度传感器20和第二温度传感器22上，所述温度传感器分别检测在冷却器24中流动的作为冷却介质的冷却液体26的温度。冷却液体26在换热器28中通过空气进行冷却，所述空气通过行车风而运动且以本身已知的方式流经第一车辆2的内燃机30以用于其冷却。用于对冷却液体进行冷却的空气流可以通过抽吸装置32而增多，该抽吸装置通过电动机33来驱动。

第一温度传感器20布置在换热器28输入侧并且从而检测到换热器28中的冷却液体26的输入侧的温度34，而第二温度传感器22布置在换热器28输出侧并且从而检测来自换热器28的冷却液体26的输出侧的温度36。

此外，在冷却器24中还布置了流量率传感器35，该流量率传感器在确定的时间单位内确定了冷却介质26流经流量率传感器35的质量，并且从而确定了冷却液体26的质量流37。替代地，冷却液体26的质量流37也可以根据特征曲线来确定，该特征曲线使冷却液体26的质量流37与运送冷却液体26的冷却介质泵的功率消耗加以对比。为此则可以测量冷却介质泵的功率消耗。

由输入侧的温度34和输出侧的温度36在求差装置38中确定了温度差40。在确定温度差40期间，求差装置38可以利用开关信号42关断电动机33并且进而抽吸装置32。

如上所述，由于行车风10而运动的空气流经换热器28，该空气冷却了冷却液体26并且从而负责用于冷却液体26中的温度差40。由空气引起的冷却液体26的冷却过程以及与此相关的空气的升温遵循一物理定律，该物理定律取决于流入的空气和冷却液体彼此以何种角度运动。用于确定该物理定律的基础对本领域技术人员来说是已知的，所以在此不需要详细描述。

基于之前所述的物理定律—流入的空气如何冷却所述冷却液体26，与冷却液体26的由流量率传感器35提供的质量流37相关地可以在质量流计算装置42中计算空气的质量流44，所述空气负责用于对冷却液体26进行冷却。

如果已知了空气的质量流44，则基于已知的空气密度和已知的换热器28的几何尺寸可以在速度计算装置46中计算出流入的空气的速度并进而计算出行车风速度10。

质量流计算装置42中以及速度计算装置46中的物理定律分别通过函数关系描述。在不将空气的质量流44计算作为中间结果的情况下，两个计算装置42、46还可以一起在唯一一个计算装置中实现。存储在计算装置42、46中的函数关系例如可以通过编程装置48确定或者修正或校整。

为了进行校整，编程装置48需要可假设为已知的信号，由该信号可以确定待确定的函数关系。当在第一车辆2的周围环境中环境风速50等于零时，示例性可假设为已知的信号可以是行车风速度10。则行车风速度10在数量上等于第一车辆2的速度8。

为了确定环境风速50，利用速度传感器16测量第一车辆2的速度8，并传输给另一个求差装置52。在另一个求差装置52中由车辆速度8和行车风速度10的矢量相加或者它们的量差（Betragsdifferenz）来确定环境风速50。

编程装置48接收环境风速50，并且根据车辆速度8确定了，环境风速50是否等于零。如果是这种情况，则编程装置基于温度差40和行车风速度10确定了上述函数关系并基于该函数关系对两个计算装置42、46进行编程，因为在这种情况下行车风速度10精确地相应于已知的车辆速度8。

在空气阻力计算单元54中可以基于计算出的环境风速50和行车风速度10来计算空气阻力56，第二车辆随着其车辆前进必须克服该空气阻力。例如，该空气阻力56可以在过滤器58中通过时间上求平均值而被平滑（glätten）并传输给传输装置60和/或燃料消耗计算装置62。

如果第一车辆2与第二车辆6的距离14太小，且行车风速度10被第二车辆6过强地影响，空气阻力56传输至传输装置60优选由开关64通过距离传感器12禁止。

传输装置60将空气阻力56与第一车辆2的当前位置联系起来，并将空气阻力/位置对66通过天线18传输至服务器68，该服务器将空气阻力/位置对66存储在数据库70中并在需要时提供给其它车辆以用于路线规划。通过这种方式可以形成导航地图，由该导航地图可清楚得知局部的空气阻力条件且由该导航地图可计算出期望的起始点和目标点之间的燃料消耗最小的路线。

为了计算当前的燃料消耗并且为了确定第一车辆中当前的油箱填充的可能的有效范围72，在燃料消耗计算装置62中可以考虑空气阻力。该计算可以与第二车辆6至第一车辆2的距离14无关，因为通过被第二车辆6影响的行车风也影响了第一车辆2的燃料消耗。

例如可以在车辆2中的显示设备74上显示油箱填充的计算出的可能的有效范围72以通知驾驶员。

Claims

1.一种用于基于流经车辆（2）的冷却装置（24）的换热器（28）的冷却介质（26）的冷却介质质量流（37）并且基于流经所述换热器（28）且由行车风引起的空气质量流（44）来确定流向所述车辆（2）的行车风的速度（10）的方法，所述方法包括：

-确定所述冷却介质质量流（37）的温度下降（40）；

-确定负责用于所述冷却介质质量流（37）的温度下降（40）的所述空气质量流（44）；和

-基于负责用于所述冷却介质质量流（37）的温度下降（40）的所述空气质量流（44）来确定流向所述车辆（2）的行车风的速度（10）。

2.按照权利要求1所述的方法，包括：

-当确定了所述冷却介质质量流（44）的温度下降（40）时，关断用于抽吸在所述冷却装置（24）中的所述空气质量流（44）的抽吸装置（32）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，包括：

-基于测试测量来确定在流向所述车辆（2）的行车风的速度（10）和负责用于所述冷却介质质量流（37）的温度下降（40）的所述空气质量流（44）之间的函数关系。

4.按照权利要求3所述的方法，其中当环境风速（50）小于预定的阈值时，执行所述测试测量，所述环境风速由所述行车风的速度（10）和所述车辆（2）的速度（8）之间的差形成。

5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，包括：

-基于围绕所述车辆（2）的风的环境风速（50）来确定反作用于所述车辆（2）的空气阻力（56），所述环境风速由所述行车风的速度（10）和所述车辆（2）的速度（8）之间的差形成。

6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，包括：

-基于所述车辆（2）当前所处的地点将所述被确定的空气阻力（56）和/或围绕所述车辆（2）的风的环境风速（50）记录到数据库（70）中。

7.按照上述权利要求中任一项所述的方法，包括：

-基于过滤器（58）而使流向所述车辆（2）的行车风的速度（10）和/或所述空气阻力（56）平滑。

8.按照上述权利要求中任一项所述的方法，包括：

-当所述车辆（2）和在所述车辆（2）之前行驶的车辆（6）之间的距离（14）低于预定的阈距离时，忽略流向所述车辆（2）的行车风的速度（10）。

9.一种系统（4）、特别是计算单元，用于基于流经车辆（2）的冷却装置（24）的换热器（28）的冷却介质（26）的冷却介质质量流（37）并且基于流经所述换热器（28）且由行车风引起的空气质量流（44）来确定流向所述车辆（2）的行车风的速度（10），其中所述系统设计用于：

-确定所述冷却介质质量流（37）的温度下降（40）；

10.一种包括按照权利要求9所述的系统（4）的车辆（2）。

11.具有程序编码器的计算机程序，用于当在计算机或按照权利要求9所述的系统上执行所述计算机程序时执行按照上述权利要求1至8中任一项所述的方法的所有步骤。

12.计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序编码，所述程序编码存储在计算机可读的数据载体上，并且当在数据处理装置上执行所述程序编码时，所述程序编码执行按照上述权利要求1至8中任一项所述的方法。