CN110274857A - 调节细颗粒测量值的方法 - Google Patents

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沃尔克·舍尔
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科雷·韦斯利·马朗维尔
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Abstract

描述了一种用于调节由检测机动车辆(30)内的细颗粒用的传感器(13)检测的细颗粒测量值的方法，包括以下步骤：通过传感器(13)检测细颗粒测量值，检测机动车辆(30)的至少一个状态参数，通过根据至少一个检测到的状态参数确定的校正因子来调节检测到的细颗粒测量值。

Description

调节细颗粒测量值的方法
技术领域
本发明涉及用于调节由检测机动车辆内的细颗粒用的传感器检测的细颗粒测量值的方法和装置。本发明还涉及机动车辆。
背景技术
将来，机动车辆将配备有用于检测细颗粒(特别是用于实时显示机动车辆内和/或机动车辆外部环境中的细颗粒浓度)的内置传感器。尤其是与光学检测细颗粒操作的传感器有关时，使用传感器对细颗粒负荷或细颗粒浓度的正确估计存在某些挑战。大多数传感器都针对细颗粒浓度在特定范围内进行校准。传感器在所述范围内的反应不同，例如取决于它们是固定测量还是监测站、或取决于通常设计为用于高精度测量或用于实验室质量测量使用的某种校准装置。
用于检测细颗粒的传感器对环境条件的变化敏感，特别是温度、空气湿度、和振动变化，以及空调系统的操作条件的变化(例如使用再循环空气或新鲜空气送入、或存在开放或关闭的窗户等)。考虑到可能的不同应用，在开发控制机构使得可以通过传感器尽可能精确地读出细颗粒负荷方面存在挑战。
另外，车辆乘员自身可能影响车辆内的细颗粒浓度的变化，例如他抽烟(如传统香烟或电子香烟)。在这种情况下，气溶胶的类型、尺寸、和浓度有时不同于由车辆外部的来源产生的气溶胶。在这种情况下，本不希望向车辆乘员通知由他自己引起的细颗粒浓度值，但到目前为止还没有可靠的方法来区分细颗粒是否是故意产生的。
在文献US 9,688,194 B2中，描述了一种借助于与机动车辆有关的细颗粒传感器来分析细颗粒测量值的方法。
发明内容
针对所描述的背景技术，本发明的目的在于提供一种用于调节由检测机动车辆内的细颗粒用的传感器检测的细颗粒测量值的方法和装置。本发明的另一目的在于提供一种有利的机动车辆。这些目的通过如权利要求1所述的用于调节检测到的细颗粒测量值的方法、如权利要求9所述的用于调节检测到的细颗粒测量值的装置、以及如权利要求10所述的机动车辆来实现。从属权利要求包含本发明的其它有利实施例。
为检测细颗粒而布置在机动车辆内的传感器能够测量细颗粒浓度的高精度数据。然而，因为信号的变化有时是由机动车辆的运转条件导致的，所以必须正确地解释所述数据。例如，窗户可以是打开的或关闭的，在机动车辆中可以存在不同类型的细颗粒的来源(例如由吸烟导致的颗粒)。此外，空调系统的操作条件(特别是风扇工作、使用再循环空气、开门等)影响检测到的细颗粒值。此外，环境条件也会影响测量。
为了应对这种情况，在本发明的内容中使用校正因子来在限定的条件下调节检测到的细颗粒测量值。在这种情况下，对传感器输出的信号进行调节。然后可以将调节后的信号发送到人机界面或HMI显示器。
根据本发明的用于调节由在机动车辆内检测细颗粒(尤其是测量细颗粒)用的传感器检测到的(尤其是测量到的)细颗粒测量值的方法，包括以下步骤：通过传感器检测细颗粒测量值(例如细颗粒浓度值)。检测机动车辆的至少一个状态参数。通过取决于或基于至少一个检测到的状态参数的校正因子来调节检测到的细颗粒测量值。
根据本发明的方法具有的优点是，可以针对机动车辆内和/或外部的特定条件来调节所确定的细颗粒测量值。这尤其涉及使得细颗粒浓度暂时增加或因车辆乘员而增加的条件。此外，可以精确检测乘客舱内空气的细颗粒浓度，这尤其反映了实际上与用户相关的细颗粒负荷。
在一个有利的方案中，确定(例如计算出)检测到的细颗粒测量值的变化率，并且如果该变化率超过指定的阈值，则调节检测到的细颗粒测量值。结果，如果检测到的细颗粒测量值发生突然或快速变化，由此认为所述值不代表在周围的空气或乘客舱内空气中的实际细颗粒负荷，则可以仅调节细颗粒测量值。
调节后的细颗粒测量值可以(例如通过HMI显示器)输出到人机界面(HMI)。其优点在于向用户(特别是驾驶员或其它车辆乘员)仅输出或显示表示实际细颗粒负荷的细颗粒测量值。该显示器还使用户能够被告知当前细颗粒负荷的水平，并且可以能够采取措施来降低细颗粒负荷或保护自己免受负荷影响。
在另一方案中，机动车辆可以包括空调系统。在这种情况下，空调系统的操作状态的至少一个参数(HVAC(暖通空调)参数)可以作为机动车辆的状态参数来检测。
在一个有利的方案中，检测温度，特别是机动车辆内部或外部的温度和/或空气湿度。额外地或可替代地，机动车辆的当前位置或地点可以作为状态参数(例如通过GPS(全球定位系统))检测。此外，可以检测车门的操作状态(即车门是打开还是关闭的、和车门打开或关闭的程度)，和/或车窗的操作状态(即车窗是打开还是关闭的、和车窗打开或关闭的程度)。有利地，除了所提到的特征之外地或作为其替代地，可以检测风扇的操作状态。因为所提到的特征有时会影响通过传感器检测到的细颗粒测量值的测量结果，所以检测和考虑所提到的特征在调节检测到的细颗粒测量值方面是有利的。
有利地，可以检测当前机动车辆中是否正在吸烟作为状态参数。这可以是吸食烟草或其它吸食产品和/或蒸汽烟(即吸食电子烟)。因为相对于周围空气中实际存在的细颗粒而言，车辆乘客吸烟会改变或伪造检测到的细颗粒测量值，所以适当考虑在机动车辆内吸烟的事实是有利的。用户通常不主要关注自身造成的细颗粒负荷的通知，但希望显示或通知周围空气的细颗粒负荷。
在一个有利的方案中，车辆的内部和/或机动车辆的周围环境可以至少部分地通过摄像机记录。可以围绕使细颗粒负荷增加的可能原因来分析记录的数据。然后可以根据分析结果来调节检测到的细颗粒测量值。使用摄像机尤其提供了检测机动车辆中当前是否发生吸烟的情况。借助于摄像机，尤其可以确定车辆周围是否存在使细颗粒浓度临时增加的来源。例如，这也可以是前方排出使细颗粒负荷增加的废气的机动车辆。
在一个有利的方案中，根据至少一个检测到的状态参数来调节校正因子。这可以连续地、在指定时间、或以指定间隔、或在用户选择的时间点执行。直接调节校正因子优点是：不必首先就变化率分析检测到的细颗粒测量值，而是可以在存在指定状态参数的情况下立即进行调节。在这方面，可以使用指定的或预定的校正因子，例如某些状态参数。因此，直接调节校正因子具有可以特别快速地执行调节的优点。
根据本发明的用于调节由在机动车辆内检测细颗粒(尤其是测量细颗粒)用的传感器检测到的(尤其是测量到的)细颗粒测量值的装置，其特征在于包括用于检测细颗粒测量值的传感器。此外，该装置包括用于检测机动车辆的至少一个状态参数的设备。因此，根据本发明的装置包括控制器，该控制器设计为执行根据本发明的上述方法。
传感器尤其可以设计为检测细颗粒浓度。控制器尤其可以设计为确定检测到的细颗粒测量值的变化率，特别是计算变化率。额外地或可替代地，控制器可以设计为根据至少一个检测到的状态参数来调节校正因子。根据本发明的装置具有与根据本发明的前述方法基本相同的优点和特征。
根据本发明的机动车辆包括用于检测机动车辆内的细颗粒的传感器。机动车辆设计为执行根据本发明的上述方法。额外地或可替代地，根据本发明的机动车辆可以包括根据本发明的前述装置。根据本发明的机动车辆具有与根据本发明的上述方法和根据本发明的前述装置相同的优点和特征。机动车辆可以是例如乘用车辆或卡车。
附图说明
下面参考附图使用示例性实施例详细描述本发明。尽管通过优选的示例性实施例详细说明和描述了本发明，但本发明不受所公开的示例限制，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的保护范围的情况下从中得出其它方案。
这些图不一定详细和符合比例，并且为了给出更好的概览可以以放大或缩小的形式示出。因此，这里公开的功能细节不应理解为限制性的，而是仅作为向本领域技术人员在该技术领域中提供指导以便以各种方式使用本发明的描述性基础。
这里使用的表达“和/或”，如果在两个或多个元素的序列中使用，意味着每个所述元素可以单独使用，或者可以以两种或多种所述元素的任意组合来使用。例如如果描述了包含组分A、B、和/或C的组合，则该组合可以仅含有A；仅含有B；仅含有C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B、和C的组合。
图1以流程图的形式示意性地示出了根据本发明的方法的第一实施例方案。
图2以流程图的形式示意性地示出了根据本发明的方法的另一方案。
图3示意性地示出了根据本发明的用于调节由检测机动车辆内的细颗粒用的传感器检测的细颗粒测量值的装置。
图4示意性地示出了根据本发明的机动车辆。
具体实施方式
图1以流程图的形式示意性地示出了根据本发明的方法的第一实施例方案。该方法在步骤1开始。在步骤2中，通过传感器检测细颗粒测量值。检测到的测量值可以由传感器输出。在步骤3中，可以确定检测到的细颗粒测量值的变化率是否超过指定的阈值。优选地，由在步骤2中传感器输出(特别是计算)的细颗粒测量值来确定变化率。如果变化率不超过指定的阈值，则在步骤4中，将细颗粒测量值或由传感器检测到的测量值输出到显示装置。在步骤5中，通过显示器(特别是设置在机动车辆内的显示器)将检测到的测量值显示为细颗粒浓度值。
如果变化率超过指定的阈值，则在步骤6中执行关于测量值的识别。此外在步骤6中，检测机动车辆的至少一个状态参数。这尤其是指检测不同的车辆系统数据、GPS数据、空调系统的操作状态、和上文提及的机动车辆的其它状态参数。在步骤7中，根据至少一个检测到的状态参数通过校正因子来调节至少一个检测到的细颗粒测量值(优选地为在步骤6中识别的细颗粒测量值)。
然后在步骤8中，继续观察或监测检测到的细颗粒测量值，其中检查所述值与其变化率的关系。在步骤9中，执行变化率是否继续超过指定的阈值的检查。如果是这种情况，则在步骤6中继续该方法。如果不是这种情况，则在步骤10中执行细颗粒浓度估计的更新。换句话说，将通过校正因子调节后的值输出到显示装置。然后在步骤5中，将校正后的细颗粒测量值显示为细颗粒浓度值。该方法在步骤11结束。
用于检测细颗粒测量值的传感器通常相对于限定的参考装置而校准。因为不能考虑检测到的颗粒的动态或颗粒的类型，所以可以对所述标准校准进行限制。在本发明的内容中考虑了这种情况。在这种情况下，可以区分两种类型的控制。第一种包括主动调节通过传感器获得的数据。第二种方案包括被动调节获得的测量数据。
在第一方案的内容中，通过传感器检测细颗粒测量值。此外检测其它车辆系统的数据，特别是车辆状态参数。在这种情况下，其为车窗的状态(即打开或关闭)、车门的状态(即打开或关闭)、空调系统的操作状态(特别是使用再循环空气和/或风扇等)、环境温度、车辆内部温度、空气湿度等。例如，如果考虑车窗的位置(即打开或关闭)，则可以通过示例的方式使用所述条件来估计是否由此引起检测到的细颗粒测量值的限定变化。例如，如果要观察到检测的细颗粒测量值的变化率高于阈值，则可以将车窗的位置识别为其可能的原因，并且可以相应地调节测量值。这尤其可以使用校正因子来执行。这使得能够实时对估计的细颗粒测量值执行校正。然后可以将校正后的值显示给用户。
除上述操作条件外，由GPS确定的车辆位置也可以用作车辆状态参数。例如，由于行驶穿过隧道、超过卡车、经过施工现场等，可能出现更高的细颗粒负荷。为了能够评估空气质量差的原因，还可以通过摄像机记录至少一张照片，并根据照片评估其与细颗粒负荷增加的可能原因的关系。这使得能够相对于实际细颗粒浓度而进一步微调或调节输出信号。在这种情况下，根据本发明的装置和根据本发明的方法具有的优点是，可以使用车辆中通常已有的传感器或甚至已经在另一连接中检测到的数据。
第二个方案涉及被动调节检测到的细颗粒测量值。在该方案中，基于输入检测到的车辆状态参数(例如空调系统的操作状态、车窗和/或车门的位置等)直接应用校正因子，而无需等待对细颗粒传感器检测到的浓度值的进一步分析。在这种情况下，例如可以针对机动车辆的不同情况和操作状态来存储校正因子。然后可以立即使用相应的因子来调节检测到的细颗粒测量值。然后可以向用户显示以这种方式校正的估计的细颗粒浓度值。
图2以流程图的形式示意性地示出了根据本发明的方法的另一方案。该方法从步骤31开始。在步骤32中，细颗粒传感器开始操作。在步骤33中，通过细颗粒传感器执行检测测量值。在步骤34中，产生细颗粒传感器输出信号。为此，输入细颗粒传感器的测量数据35，并输出原始数据流P_raw(t)相对于时间的函数，例如每秒一个信号，以微克/立方米(μg/m3)为单位。
在步骤36中确定所述数据流以寻找可能的错误。如果没有错误，则在步骤37中将原始数据流存储在存储器阵列中。在步骤38中，通过对数据求平均，例如通过合适的滤波函数(例如P_filter(t)＝(Pt-N+...+Pt-2+Pt-1+Pt)/N)来产生滤波数据流P_filter(t)。在步骤39中，以这种方式产生的数据流存储在存储器阵列中。在步骤40中，计算变化率(即浓度随时间的变化)ΔP_filter(t)＝P_filter(t)-P_filter(t-1)。在步骤41中，执行检查计算的变化率是否超过阈值。如果不是这种情况，则在步骤42中输出(尤其是显示)计算的细颗粒浓度P_filter(t)。然后在步骤33中继续该方法。
如果在步骤41中变化率超过指定的阈值，则在步骤43中，用计数器(Counter＝Counter+1)标记并且可以锁存相关值。将该值存储。如果在步骤36中检测到存在错误，则在步骤44中首先引起计算计数器(CounterCalN)的错误显示，然后在步骤43继续该方法。在步骤45中，锁存先前平均的浓度值，P_latch＝P_filter(t-1)。
步骤46、49、52、55、和58分别单独或以下述任意组合执行。所述步骤可以同时或以任何顺序执行。在步骤46中，执行检查空调系统是否已经将再循环空气供给变为新鲜空气供给。另外，执行检查计数器是否小于在步骤44中计算的第一计数器(Counter<CounterCal1？)。如果空调系统没有将再循环空气变为新鲜空气，则在步骤47中输出显示值P_display，P_display等于锁存值P_latch(P_display＝P_latch)。如果空调系统操作将再循环空气变为新鲜空气，则在步骤48输出第一错误值P_Error1(P_display＝P_error1)。
在步骤49中，执行检查车辆乘客是否在车辆中吸烟。另外，执行检查计数器是否小于在步骤44中计算的第二计数器(Counter<CounterCal2？)。如果没有车辆乘客吸烟，则在步骤50中输出要显示的值P_display，P_display等于锁存值P_latch(P_display＝P_latch)。如果在步骤49中确定车辆乘员正在吸烟，则在步骤51中输出第二错误值P_Error2(P_display＝P_error2)。
在步骤52中，执行检查风扇的转速是否增加。另外，执行检查计数器是否小于在步骤44中计算的第三计数器(Counter<CounterCal3？)。如果风扇的转速没有增加，则在步骤53中输出要显示的值P_display，P_display等于锁存值P_latch(P_display＝P_latch)。如果风扇的转速增加，则在步骤54输出第三错误值P_error3(P_display＝P_error3)。
在步骤55中，执行检查车门是否是半开。另外，执行检查计数器是否小于在步骤44中计算的第四计数器(Counter<CounterCal4？)。如果没有车门半开，则在步骤56中输出要显示的值P_display，P_display等于锁存值P_latch(P_display＝P_latch)。如果在步骤55中确定车门半开，则在步骤57中输出第四错误值P_error4(P_display＝P_error4)。
在步骤58中，执行检查车窗是否打开。另外，执行检查计数器是否小于在步骤44中计算的第五计数器(Counter<CounterCal5？)。如果没有车窗打开，则在步骤59中输出要显示的值P_display，P_display等于锁存值P_latch(P_display＝P_latch)。如果在步骤58中确定车窗打开，则在步骤60中输出第五错误值P_error5(P_display＝P_error5)。
在步骤61中，执行检查要输出的值P-display中的一个是否等于错误值P_errorN、或计数器是否超过最大计数器值。如果是这种情况，则在步骤62中将计数器置为0，并且然后在步骤33中继续该方法。如果不满足步骤61中检查的条件，则在步骤33中直接继续该方法。
图3示意性地示出了根据本发明的用于调节由检测机动车辆内的细颗粒用的传感器检测的细颗粒测量值的装置。根据本发明的装置12包括用于检测细颗粒测量值(特别是用于检测细颗粒浓度)的传感器13。因此，装置12包括用于检测机动车辆的至少一个状态参数的设备14。此外，装置12包括设计为执行根据本发明的上述方法的控制器15。传感器13和设备14连接到控制器，使得可以执行将由传感器13检测到的测量值传送到控制器15、以及将由设备14检测到的状态参数传送到控制器15。根据本发明的装置12还可以可选地包括显示器16。显示器16设计为显示由控制器15输出的细颗粒测量值，细颗粒测量值可以根据本发明的方法进行调节。
图4示意性地示出了根据本发明的机动车辆。机动车辆30包括根据本发明的装置12，装置12用于调节由检测细颗粒用的传感器检测的细颗粒测量值。
附图标记列表
1 开始
2 检测/测量细颗粒测量值
3 检测到的细颗粒测量值的变化率是否超过指定的阈值？
4 输出测量值
5 显示(可能经校正的)细颗粒浓度值
6 识别有关的测量值并检测状态参数
7 根据至少一个检测到的状态参数通过校正因子调节测量值
8 继续监测测量值的变化率的有关情况
9 变化率是否超过指定的阈值？
10 更新细颗粒浓度的估计
11 结束
12 用于调节细颗粒测量值的装置
13 用于检测细颗粒测量值的传感器
14 用于检测机动车辆的至少一个状态参数的设备
15 控制器
16 显示器
30 机动车辆
31 开始
32 操作细颗粒传感器
33 处于操作模式下的细颗粒传感器
34 输出信号
35 输入细颗粒传感器数据
36 有错误吗？
37 存储原始数据流
38 通过取平均产生滤波数据流
39 存储滤波数据流
40 计算变化率
41 变化率是否超过阈值？
42 输出/显示滤波数据流
43 用计数器标记值
44 显示计数器计算的错误消息
45 锁存前一个值
46 空调系统是否将再循环空气变为新鲜空气？
47 输出锁存值
48 输出第一错误显示
49 车内是否发生吸烟？
50 输出锁存值
51 显示第二错误显示
52 风扇转速增加？
53 输出锁存值
54 显示第三错误显示
55 车门半开？
56 输出锁存值
57 显示第四错误显示
58 车窗打开？
59 输出锁存值
60 显示第五错误显示
61 是否显示了错误显示或计数器高于最大值？
62 计数器置零
J 是
N 否

Claims (10)

1.一种用于调节由检测机动车辆(30)内的细颗粒用的传感器(13)检测的细颗粒测量值的方法，包括以下步骤：
—通过所述传感器(13)检测细颗粒测量值，
—检测所述机动车辆(30)的至少一个状态参数，
—通过根据至少一个检测到的状态参数确定的校正因子来调节所述检测到的细颗粒测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
确定所述检测到的细颗粒测量值的变化率，并且如果所述变化率超过指定的阈值，则执行调节所述检测到的细颗粒测量值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
将所述调节后的细颗粒测量值输出到人机界面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述机动车辆(30)包括空调系统，并且检测所述空调系统的操作状态的至少一个参数作为所述机动车辆的状态参数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其特征在于，
检测所述机动车辆(30)的温度和/或空气湿度和/或当前位置、和/或车门和/或车窗的操作状态、和/或风扇的操作状态。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其特征在于，
检测在所述机动车辆(30)中当前是否发生吸烟作为状态参数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，
其特征在于，
通过摄像机至少部分地检测所述车辆的内部和/或所述机动车辆(30)的周围环境，围绕使细颗粒负荷增加的可能原因分析所述检测到的数据，并基于分析结果调节所述检测到的细颗粒测量值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据所述至少一个检测到的状态参数调节所述校正因子。
9.一种用于调节由检测机动车辆内的细颗粒用的传感器检测的细颗粒测量值的装置(12)，
其特征在于，
所述装置(12)包括用于检测细颗粒测量值的传感器(13)、和用于检测所述机动车辆(30)的至少一个状态参数的设备(14)，并且设计为执行前述权利要求中任一项所述的方法。
10.一种机动车辆(30)，包括用于检测所述机动车辆(30)内的细颗粒的传感器(13)，所述机动车辆(30)设计为执行如权利要求1至8中任一项所述的方法和/或包括如权利要求9所述的装置(12)。
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