DE102017206724A1 - Verfahren zur Bestimmung der Umgebungslufttemperatur eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lufttemperatur in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs anhand von Temperaturmesswerten mindestens eines Temperatursensors, der in einem Seitenspiegel des Fahrzeugs eingebaut ist. Gemäß der Erfindung wird die aktuelle Sonneneinstrahlung (SunLoad) auf das Fahrzeug gemessen. Ein aktueller Temperaturmesswert (Data_Now) wird als gültiger Wert für die Umgebungslufttemperatur angesehen (S8; S10; S12), wenn der aktuelle Temperaturmesswert (Data_Now) kleiner als ein zuletzt gemessener gültiger Temperaturmesswert (Prev_Oat) ist (S7) oder wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (V) über einem vorbestimmten Geschwindigkeits-Schwellenwert (V_CutOff) liegt (S9) oder wenn der Messwert (SunLoad) für die Sonneneinstrahlung unter einem vorbestimmten Sonneneinstrahlungs-Schwellenwert (Sun_Hi) liegt (S11). Andernfalls wird der zuletzt gemessene gültige Temperaturmesswert (Prev_Oat) als Wert für die Umgebungslufttemperatur angesehen (S13).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lufttemperatur in der Umgebung eines Fahrzeugs anhand von Temperaturmesswerten eines Temperatursensors, der in einem Seitenspiegel des Fahrzeugs eingebaut ist, ein Verfahren zur Bestimmung eines Anfangswertes für die Lufttemperatur nach einem Stillstand des Fahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
• Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist in der KR 2014 0054566 A offenbart. Die solchermaßen gemessene Umgebungslufttemperatur stimmt möglicherweise nicht mit der tatsächlichen Umgebungslufttemperatur überein.
• Außentemperatursensoren, die konventionell in der Nähe des Frontkühlers angeordnet sind, unterliegen dem Einfluss der Motorwärme. Aus der US 2006/0209921 A1 ist es bekannt, den Einfluss der Motorwärme zu berücksichtigen, indem bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten gewonnene Temperaturmesswerte als gültig angesehen werden und bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten der zeitliche Verlauf der Temperaturmesswerte zu einem als gültig angesehenen Temperaturmesswert extrapoliert wird. Weitere Verfahren zur Bestimmung der Lufttemperatur in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs anhand von Temperaturmesswerten motornaher Temperatursensoren sind in der US 2011/0106505 A1 und der US 2009/0016405 A1 offenbart.
• Eine zeitliche Extrapolation der Temperaturmesswerte erfolgt z. B. unter Verwendung eines Kalman-Filters und benötigt während positiver Temperaturtrends eine lange Stabilisierungszeit, um ein vertrauenswürdiges Resultat zu erhalten. Dies wäre auch der Fall, wenn man den Temperatursensor vom Frontkühler in einem Seitenspiegel verlegen würde, wo der Roh-Temperaturmesswert des Sensors zwar nicht dem Einfluss der Motorwärme unterliegt, jedoch durch Sonneneinstrahlung verfälscht werden kann. Daher ist irgendein Korrekturverfahren, wie es für motornahe Temperatursensoren bekannt ist, eigentlich auch für Seitenspiegel-Temperatursensoren erforderlich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Umgebungslufttemperatur eines Fahrzeugs mittels Seitenspiegel- Temperatursensor(en) anzugeben, das auf eine einfachere und schnellere Weise als Korrekturverfahren für motornahe Temperatursensoren ein Ergebnis liefert, das mit ausreichender Verlässlichkeit als repräsentativ für die wahre Umgebungslufttemperatur angesehen werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch Verfahren und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die aktuelle Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug gemessen, und ein aktueller Temperaturmesswert wird als gültiger Wert für die Umgebungslufttemperatur angesehen und benutzt, wenn der aktuelle Temperaturmesswert kleiner als ein zuletzt gemessener gültiger Temperaturmesswert ist oder wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit über einem vorbestimmten Geschwindigkeits-Schwellenwert liegt oder wenn der Messwert für die Sonneneinstrahlung unter einem vorbestimmten Sonneneinstrahlungs-Schwellenwert liegt. Andernfalls wird der zuletzt gemessene gültige Temperaturmesswert als Wert für die Umgebungslufttemperatur benutzt.
• Mit der Erfindung kann auf eine zeitaufwändige Filterung der Temperaturmesswerte verzichtet werden, indem in Zeiten, in denen mit verfälschten Temperaturmesswerten aufgrund von Sonneneinstrahlung zu rechnen ist, einfach der zuletzt als gültig angesehene Temperaturmesswert genommen wird.
• Mit der Erfindung erhält man schneller einen genaueren Wert für die Umgebungslufttemperatur als mit motornahen Lufttemperatursensoren, so dass dem Fahrer besonders frühzeitig ein Wert für die Umgebungslufttemperatur angezeigt werden kann und zum Beispiel rechtzeitig eine mögliche Eiswarnung gegeben werden kann. Außerdem ermöglicht die Erfindung einen wirkungsvolleren und/oder energieeffizienteren Betrieb von Fahrzeug-Klimaanlagen.
• Dies ist möglich, weil ein im Seitenspiegel angeordneter Temperatursensor wesentlich schneller als motornahe Temperatursensoren die Umgebungslufttemperatur annimmt, wenn das Fahrzeug fährt. Daher, und weil sich Umgebungslufttemperaturen gewöhnlich nur langsam ändern, schadet es nicht, wenn ein vorübergehend als gültig angenommener früherer Temperaturmesswert tatsächlich nicht die wahre aktuelle Umgebungslufttemperatur angibt.
• Dies gilt jedenfalls für kontinuierlichen Fahrzeugbetrieb. Für Fälle, in denen das Fahrzeug nach einer gewissen Stillstandzeit - wie z. B. nach dem Parken - wieder im Betrieb genommen wird, wird gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, einen Anfangswert für die Umgebungslufttemperatur im Zeitpunkt der Inbetriebnahme in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturmesswert, dem früher gültigen Wert für die Umgebungslufttemperatur und einem Messwert für die aktuelle Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug zu berechnen.
• Dabei kann der Anfangswert für die Lufttemperatur auch in Abhängigkeit von einem gespeicherten fahrzeugspezifischen Faktor berechnet werden, der die spezifische Wärmeabsorption der Oberfläche des an dem Fahrzeug angebrachten Außenspiegels für auftreffendes Sonnenlicht repräsentiert.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Anfangswert New_Oat wie folgt berechnet: $$\text{New\_Oat=Prev\_Oat+}\left(\left(\text{Data\_Now-Prev\_Oat}\right)\times \text{VehCol\_Fkt}\times \text{Sun\_Fkt}\times \text{Time\_Fkt}\right)$$

  

  
  worin:

Prev_Oat:

letzter vor dem Fahrzeugstillstand gültiger Wert für die Lufttemperatur

Data_Now:

aktueller Temperaturmesswert

VehCol_Fkt:

Multiplikationsfaktor für die spezifische Wärmeabsorption der Außenspiegeloberfläche

Sun_Fkt:

Multiplikationsfaktor für die aktuelle Sonneneinstrahlung

Time_Fkt:

Stillstandzeit des Fahrzeugs

• Vorzugsweise wird der Anfangswert für die Lufttemperatur auf den letzten gültigen Wert gesetzt, wenn die Stillstandzeit kürzer als der vorgegebene Schwellenwert ist und der aktuelle Temperaturmesswert größer als der letzte vor dem Fahrzeugstillstand gültige Wert für die Lufttemperatur ist.
• Vorzugsweise wird der Anfangswert für die Lufttemperatur auf den aktuellen Temperaturmesswert gesetzt, wenn die Stillstandzeit kürzer oder länger als der vorgegebene Schwellenwert ist und der aktuelle Temperaturmesswert kleiner als der letzte vor dem Fahrzeugstillstand gültige Wert für die Lufttemperatur ist.
• Als Sensor für die Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug kann ein Sonnensensor verwendet werden, wie er z. B. aus der EP 1 853 462 B1 bekannt ist, doch ist der Sensor dort im Seitenspiegel selbst angeordnet, während für die Erfindung ein räumlich vom Sonnensensor getrennter Temperatursensor bevorzugt wird, der vorzugsweise auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist.
• Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
• 1 ein Flussdiagramm zur Bestimmung eines Anfangswertes für die Lufttemperatur in der Umgebung eines Fahrzeugs; und
• 2 ein Flussdiagramm zur Bestimmung der Umgebungslufttemperatur im laufenden Fahrzeugbetrieb.
• In den Ausführungsbeispielen sei ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor mit einem Temperatursensor in einem Seitenspiegel und mit einem auf dem Armaturenbrett angeordneten Sensor für die Sonneneinstrahlung ausgestattet. Doch können die nachfolgend beschriebenen Verfahren entsprechend auch in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug durchgeführt werden, und für die Temperaturmessung können z. B. auch zwei Temperatursensoren verwendet werden, die in je einem Seitenspiegel angeordnet sind, wobei entweder der Mittelwert oder der jeweils niedrigere Wert der beiden Temperaturmesswerte verwendet werden kann.
• Wenn das Fahrzeug bei abgeschaltetem Antriebsmotor eine Zeit lang stillgestanden hat und der Motor durch Einschalten der Zündung gestartet wird, werden die für die nachfolgend beschriebenen Schritte benötigten Daten gesammelt, und es werden eine Initialisierung und eine Gültigkeitsprüfung hinsichtlich einiger der Daten durchgeführt.
• Im Schritt S1 wird geprüft, ob die Stillstandzeit EOT länger als ein Zeitschwellenwert EOT_c war, der entweder eine Konstante sein kann oder der abhängig von manchen aktuellen fahrzeug- oder umgebungsspezifischen Zuständen festgelegt sein kann.
• Wenn die Stillstandzeit EOT nicht länger als EOT_c war, wird im Schritt S2 geprüft, ob der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now des Temperatursensors kleiner als ein gespeicherter Lufttemperaturwert Prev_Oat ist, welcher der letzte vor dem Fahrzeugstillstand als gültig angesehene Lufttemperaturwert ist, welcher vor dem Abstellen des Motors gespeichert worden ist.
• Wenn sich im Schritt S2 ergibt, dass der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now nicht kleiner als Prev_Oat ist, wird im Schritt S3 der letzte gültige Lufttemperaturwert Prev_Oat als neuer gültiger Temperaturmesswert New_Oat gesetzt und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt.
• Wenn sich im Schritt S2 ergibt, dass der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now kleiner als Prev_Oat ist, wird im Schritt S4 der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now als der neue Temperaturmesswert New_Oat genommen und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt.
• Wenn sich im Schritt S1 ergibt, das die Stillstandzeit EOT länger als EOT_c war, wird - ggf. nach einer Gültigkeitsprüfung des aktuellen Temperaturmesswerts Data_Now des Temperatursensors - im Schritt S5 geprüft, ob der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now kleiner als Prev_Oat ist.
• Wenn sich im Schritt S5 ergibt, dass der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now kleiner als Prev_Oat ist, wird der oben beschriebene Schritt S4 durchgeführt.
• Wenn sich im Schritt S5 ergibt, dass der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now nicht kleiner als Prev_Oat ist, wird im Schritt S6 der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now gefiltert und als der neue gültige Temperaturmesswert New_Oat gesetzt und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt.
• Die Filterung besteht insbesondere darin, New_Oat wie folgt zu berechnen: $$\text{New\_Oat=Prev\_Oat+}\left(\left(\text{Data\_Now-Prev\_Oat}\right)\times \text{VehCol\_Fkt}\times \text{Sun\_Fkt}\times \text{Time\_Fkt}\right)$$

  

  
  worin:

Prev_Oat:

letzter vor dem Fahrzeugstillstand gültiger Wert für die Lufttemperatur

Data_Now:

aktueller Temperaturmesswert

VehCol_Fkt:

Multiplikationsfaktor für die spezifische Wärmeabsorption der Außenspiegeloberfläche aufgrund von denen Lackierungsfarbe

Sun_Fkt:

Multiplikationsfaktor für die aktuell gemessene Sonneneinstrahlung

Time_Fkt:

Stillstandzeit des Fahrzeugs

• Der in den Schritten S3, S4 bzw. S6 festgesetzte neue gültige Temperaturmesswert New_Oat ist auch der Anfangswert Prev_Oat für das nachfolgend im laufenden Fahrzeugbetrieb durchgeführte weitere Verfahren zur Außentemperaturbestimmung, welches in 2 näher veranschaulicht ist.
• Unter Bezugnahme auf 2 wird im Schritt S7 geprüft, ob der aktuelle Temperaturmesswert Data_Now kleiner als der Anfangswert Prev_Oat ist. Wenn ja, wird der neue gültige Temperaturmesswert New_Oat auf den aktuellen Temperaturmesswert Data_Now gesetzt und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt (S8).
• Wenn nein, wird im Schritt S9 geprüft, ob die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V mindestens gleich einem Geschwindigkeits-Schwellenwert V_CutOff ist, welcher konstant sein kann, vorzugsweise aber ein variabler Geschwindigkeitswert ist, der abhängig von manchen aktuellen fahrzeug- oder umgebungsspezifischen Zuständen festgelegt sein kann. Wenn ja, wird New_Oat auf Data_Now gesetzt und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt (S10).
• Wenn nein, wird im Schritt S11 geprüft, ob der gemessene Wert SunLoad für die Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug unter einem Sonneneinstrahlungs-Schwellenwert Sun_Hi liegt. Wenn ja, wird New_Oat auf Data_Now gesetzt und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt (S12).
• Wenn nein, wird New_Oat auf Prev_Oat gesetzt und an die Fahrzeugelektronik ausgegeben und dem Fahrer angezeigt (S13), und das Verfahren geht mit dem Schritt S9 weiter.
• Während des laufenden Fahrzeugbetriebs kann das in 2 dargestellte Verfahren in gewissen Zeitabständen immer wieder von Beginn an von neuem durchgeführt werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• KR 20140054566 A [0002]
• US 2006/0209921 A1 [0003]
• US 2011/0106505 A1 [0003]
• US 2009/0016405 A1 [0003]
• EP 1853462 B1 [0017]

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung der Lufttemperatur in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs anhand von Temperaturmesswerten mindestens eines Temperatursensors, der in einem Seitenspiegel des Fahrzeugs eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Sonneneinstrahlung (SunLoad) auf das Fahrzeug gemessen wird und dass ein aktueller Temperaturmesswert (Data_Now) als gültiger Wert für die Umgebungslufttemperatur angesehen wird (S8; S10; S12), wenn der aktuelle Temperaturmesswert (Data_Now) kleiner als ein zuletzt gemessener gültiger Temperaturmesswert (Prev_Oat) ist (S7) oder wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (V) über einem vorbestimmten Geschwindigkeits-Schwellenwert (V_CutOff) liegt (S9) oder wenn der Messwert (SunLoad) für die Sonneneinstrahlung unter einem vorbestimmten Sonneneinstrahlungs-Schwellenwert (Sun_Hi) liegt (S11), und dass andernfalls der zuletzt gemessene gültige Temperaturmesswert (Prev_Oat) als Wert für die Umgebungslufttemperatur angesehen wird (S13).
2. Verfahren zur Bestimmung eines Anfangswertes für die Lufttemperatur in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs anhand von Temperaturmesswerten mindestens eines Temperatursensors, der in einem Seitenspiegel des Fahrzeugs eingebaut ist, das bei abgeschaltetem Antriebsmotor eine Zeit lang stillgestanden hat, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Fahrzeug nach einer Stillstandzeit (EOT), die länger als ein vorgegebener Schwellenwert (EOT_c) ist (S1), wieder im Betrieb genommen wird und im Zeitpunkt der Inbetriebnahme ein aktueller Temperaturmesswert (Data_Now) größer als ein letzter vor dem Fahrzeugstillstand gültiger Wert für die Lufttemperatur (Prev_Oat) ist (S2; S5), der Anfangswert (New_Oat) für die Lufttemperatur im Zeitpunkt der Inbetriebnahme in Abhängigkeit von dem aktuellen Temperaturmesswert (Data_Now), dem früher gültigen Wert für die Umgebungslufttemperatur (Prev_Oat) und einem Messwert (SunLoad) für die aktuelle Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug berechnet wird (S6).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert für die Lufttemperatur auch in Abhängigkeit von einem gespeicherten fahrzeugspezifischen Faktor berechnet wird, der die spezifische Wärmeabsorption der Oberfläche des an dem Fahrzeug angebrachten Außenspiegels für auftreffendes Sonnenlicht repräsentiert.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert für die Lufttemperatur in Abhängigkeit von nicht mehr als den in Anspruch 2 oder 3 genannten Größen berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert New_Oat für die Lufttemperatur wie folgt berechnet wird: $$\begin{array}{ll}\text{New\_Oat=}\hfill & \text{Prev\_Oat+}\hfill \\ \hfill & \left(\left(\text{Data\_Now-Prev\_Oat}\right)\times \text{VehCol\_Fkt}\times \text{Sun\_Fkt}\times \text{Time\_Fkt}\right)\hfill \end{array}$$

   

   worin: Prev_Oat: letzter vor dem Fahrzeugstillstand gültiger Wert für die Lufttemperatur Data_Now: aktueller Temperaturmesswert VehCol_Fkt: Multiplikationsfaktor für die spezifische Wärmeabsorption der Außenspiegeloberfläche Sun_Fkt: Multiplikationsfaktor für die aktuelle Sonneneinstrahlung Time_Fkt: Stillstandzeit des Fahrzeugs
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert für die aktuelle Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug mittels eines auf einem Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordneten Sensors ermittelt wird..
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Stillstandzeit kürzer als der vorgegebene Schwellenwert ist (S1) und der aktuelle Temperaturmesswert größer als der letzte vor dem Fahrzeugstillstand gültige Wert für die Lufttemperatur ist (S2), der Anfangswert für die Lufttemperatur auf den letzten gültigen Wert gesetzt wird (S3).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der aktuelle Temperaturmesswert kleiner als der letzte vor dem Fahrzeugstillstand gültige Wert für die Lufttemperatur ist (S2; S5), der Anfangswert für die Lufttemperatur auf den aktuellen Temperaturmesswert gesetzt wird (S4).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem solchermaßen ermittelten Anfangswert das Verfahren gemäß Anspruch 1 durchgeführt wird, wobei der Anfangswert als der zuletzt gemessene gültige Temperaturmesswert genommen wird.
10. Kraftfahrzeug mit mindestens einem Temperatursensor in einem Seitenspiegel des Fahrzeugs und mit einem Sensor für die Sonneneinstrahlung auf das Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug dafür eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

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