DE102019205095A1

DE102019205095A1 - Verfahren und Anordnung zur Temperaturbestimmung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019205095A1
Application number: DE102019205095.6A
Authority: DE
Inventors: Thierry Caramigeas; Andreas Hauk
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Temperaturbestimmung in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein zumindest temporär landgestütztes Fahrzeug ist und zur landgestützten Fortbewegung wenigstens zwei mit einem Gas gefüllte Reifen (24) aufweist, die wenigstens zwei gasgefüllten Reifen (24) jeweils wenigstens einen Drucksensor (16) aufweisen, die Drucksensoren (16) Druckmesswerte einer Informationsverarbeitungseinheit (20) zur Verfügung stellen und die Informationsverarbeitungseinheit (20) unter Anwendung der allgemeinen Gasgleichung aus den Druckmesswerten Temperaturwerte ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturbestimmung in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Anordnung hierfür nach dem Anspruch 11.
Bei zumindest temporär landgestützt betriebenen modernen Fahrzeugen besteht die Notwendigkeit, nach längerer Standzeit des Fahrzeugs die Temperatur von zum Betrieb des Fahrzeugs notwendiger Medien, Bauteile oder Baugruppen die sich innerhalb der Karosserie des Fahrzeugs befinden zu kennen, um eine Inbetriebnahme nach der längeren Standzeit zu ermöglichen, ohne das Fahrzeug zu beschädigen und/ oder die Umwelt negativ zu beeinflussen. Dies trifft sowohl auf Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zu, als auch auf solche mit elektromotorischem Antrieb unter Nutzung eines Akkumulators oder einer Brennstoffzelle als Energielieferant. Hierzu ist es bereits seit langem bekannt, Temperatursensoren zur Ermittlung der Temperatur eines Mediums und/ oder eines Bauteils und/ oder einer Baugruppe einzusetzen. Dadurch dass aufgrund der Komplexität moderner Antriebstechnologien und den steigenden Auflagen zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit bei solchen Antrieben, die Anzahl der zu ermittelnden Temperaturen stark zugenommen hat, besteht der Wunsch, die Anzahl der zu verbauenden relativ teuren Sensoren, insbesondere wenn diese zum Erreichen einer Redundanz doppelt zu verbauen sind, zu minimieren.
Zumindest temporär landgestützt betriebene Fahrzeuge, bei denen es sich um Straßenfahrzeuge, Geländefahrzeuge, Amphibienfahrzeuge oder Flugzeuge handeln kann, weisen üblicherweise wenigstens zwei gasgefüllte Reifen auf, mit denen sie über Land bewegbar sind. Bei solchen Fahrzeugen ist es in anderem Zusammenhang bereits bekannt, mit Hilfe der Reifen, insbesondere mit Hilfe der darin enthaltenen Gasfüllung Temperaturen zu ermitteln. So ist es aus der DE 10 2011 122 825 A1 bekannt, Umfeldinformationen eines Kraftfahrzeuges mittels Reifentemperatursensor zu erfassen, wobei anhand der Temperaturdaten mindestens eine Umfeldinformation ermittelt wird, insbesondere wobei anhand des Temperaturverlaufs des Reifentemperatursensors eine Fahrbahntemperatur ermittelbar ist. Unter dem Begriff Reifentemperatursensor soll dabei sowohl ein Reifentemperatursensor, als auch ein Reifendrucksensor oder eine Kombination aus beiden verstanden werden.
In Verbindung mit Reifendrucksensoren ist es aus der DE 10 2015 104 970 A1 bekannt, zum Schätzen einer Temperatur einer Lauffläche des Reifens eines Fahrzeugs die Reifendruckdaten heranzuziehen und daraus unter Verwendung der allgemeinen Gasgleichung die Laufflächentemperatur abzuschätzen.
Allgemeine Gasgleichung: $Pa V = nRTa$
wobei
P_a Absolutdruck des Gases
V Volumen des Gases
n Gasmasse im Volumen V
R Gaskonstante des Gases
T_a Absoluttemperatur des Gases
Die allgemeine Gasgleichung umformuliert gilt dann: $γ = \frac{n * R}{V} = \frac{P}{T}$
Bei Luft als Gas ergibt sich für eine erfassbare Größe des Luftdrucks P, also unter Einbeziehung des Luftdrucks auf Meereshöhe (1013,25 Hektopascal) und unter Zugrundelegung einer Temperaturskala in Grad Celsius (°C): $γ = \frac{Pa + 1013,25}{T + 273}$
oder für eine Temperatur zu einem Zeitpunkt Tt $Tt = \frac{Pa + 1013,25}{γ} - 273$
Verwendet werden soll das Verfahren nach der DE 10 2015 104 970 A1 im Fahrzeugbetrieb, um in Kenntnis der tatsächlichen Reifentemperatur die Kräfte vorherzusagen, die durch den Reifen erzeugt werden und so die Leistung der Reifen zu maximieren.
Weiter ist es aus der DE 10 2018 000 429 A1 bekannt, zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs zumindest einen fahrzeugeigenen Temperatursensor zur Erfassung mindestens einer fahrzeugbezogenen Temperatur, eine fahrzeuginterne Kommunikationsschnittstelle und eine fahrzeuginterne Verarbeitungseinheit vorzusehen. Über die Kommunikationsschnittstelle sollen fahrzeugexterne Sensordaten empfangen und der Verarbeitungseinheit übermittelt werden, wobei die Verarbeitungseinheit die empfangenen fahrzeugexternen Sensordaten mit der fahrzeugbezogenen Temperatur kombiniert und so einen zukünftigen Temperaturverlauf des Brennstoffzellensystems bestimmt.
Ausgehend vom vorstehend aufgezeigten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, die es erlauben, nach einer vorgegebenen Standzeit eines zumindest temporär landgestützten Fahrzeugs mit Hilfe von Reifendrucksensoren die Temperatur wenigstens eines Mediums und/ oder wenigstens eines Bauteils und/ oder wenigstens einer Baugruppe im Innern der Karosserie des Fahrzeugs zu bestimmen und diese in einem nachgeordneten Prozess zu verwenden.
Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Anordnung durch die Merkmale des Anspruchs 11. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen offenbart.
Bei der Lösung der Aufgabe wurde von einem Fahrzeug ausgegangen, dass ein zumindest temporär landgestütztes Fahrzeug ist und zur landgestützten Fortbewegung wenigstens zwei mit einem Gas gefüllte Reifen aufweist, die mit jeweils wenigstens einem Drucksensor ausgestattet sind. Weiter wurde davon ausgegangen, dass die Drucksensoren die Druckmesswerte einer Informationsverarbeitungseinheit zur Verfügung stellen, die unter Anwendung der allgemeinen Gasgleichung aus den Druckmesswerten eine Temperatur ermittelt.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem nach einer vorgegebenen Standzeit des Fahrzeugs die Informationsverarbeitungseinheit auf ein Steuersignal hin die Druckmesswerte der gasgefüllten Reifen erfasst und unter Mittelwertbildung und Anwendung der allgemeinen Gasgleichung eine der Durchschnittstemperatur äquivalente Größe errechnet und aus dieser Größe, unter Ausführung einer Zuordnungsvorschrift eine Temperatur eines Mediums und/ oder eines Bauteils und/ oder einer Baugruppe innerhalb der Karosserie des Fahrzeugs oder eine hierzu äquivalente Größe bestimmt und diese Temperatur oder die dazu äquivalente Größe für einen nachgeordneten programmgestützten Steuerungsablauf verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Überlegung, dass die Temperatur eines Mediums und/ oder eines Bauteils und/ oder einer Baugruppe innerhalb der Karosserie eines Fahrzeugs mit einer jeweils spezifischen Verzögerung der Umgebungstemperatur folgt. Das im Verfahren vorgeschlagene Heranziehen von Drucksensoren zur Temperaturermittlung hat dabei zahlreiche Vorteile. Einerseits sind Reifendruckkontrollsysteme bei neu zugelassenen Personenkraftwagen Pflicht und damit sind Drucksensoren bei solchen Fahrzeugen häufig ohnehin vorhanden. Andererseits verfügt die Gruppe der zumindest temporär landgestützt betriebenen Fahrzeuge üblicherweise über zwei oder mehr mit einem Gas, üblicherweise Luft, gefüllte Reifen, so dass sich durch eine Mittelwertbildung geringfügige Druckunterschiede weitgehend aufheben, was die Genauigkeit der Temperaturermittlung deutlich verbessert. Durch das Vorgeben einer Stillstandzeit wird weiter vorteilhaft erreicht, dass alle Fälle ausgeblendet werden, bei denen die Temperatur des Mediums, des Bauteils oder der Baugruppe noch im Bereich der üblichen Betriebstemperaturen liegt.
Im Hinblick auf die vorstehend oder nachfolgend verwendeten Begriffe Druck, Druckmesswert, Durchschnittsdruck, Temperatur, Temperaturmesswert, Durchschnittstemperatur usw. ist zu beachten, dass diese Begriffe aus vereinfachungsgründen zur besseren Lesbarkeit gewählt wurden, im Hinblick auf eine technische Implementierung des Verfahrens handelt es sich natürlich um informationstechnisch verarbeitbare Äquivalente, die den genannten Begriffen entsprechen. Die vorstehend und nachfolgend verwendeten Begriffe Druck, Druckmesswert, Durchschnittsdruck, Temperatur, Temperaturmesswert, Durchschnittstemperatur usw. schließen also stets zu diesen Begriffen äquivalente Größen mit ein oder anders gesagt: Wird vorstehend oder nachfolgend einer dieser Begriffe im Text verwendet, ist er stets um die Formulierung „oder eine hierzu äquivalente Größe“ erweitert zu lesen. Unter dem Begriff Mittelwertbildung wird verstanden, dass das arithmetische Mittel aus mehreren Werten gebildet wird. Der Begriff allgemeine Gasgleichung meint keine bestimmte Form der Gleichung sondern den physikalischen Zusammenhang insgesamt, also auch die daraus abgeleiteten Gesetzmäßigkeiten zum Beispiel Die Temperatur (T) ist proportional dem Druck (P) wenn das Volumen (v) und die Stoffmenge (n) konstant sind (T ~ P wenn V und n konstant). Weiter wird unter dem vorstehend genannten allgemeinen Begriff „Informationsverarbeitungseinheit“ eine Recheneinheit in Form eines Computers verstanden. Heute in Gebrauch befindliche Fahrzeuge verfügen in der Regel über eine oder mehrere solcher Recheneinheiten. Sind mehrere Recheneinheiten vorhanden, sind diese zumeist miteinander vernetzt. Die angesprochene Informationsverarbeitungseinheit führt üblicherweise unterschiedlichste in einem ihrer Speicher vorgehaltene Datenverarbeitungsroutinen aus, beispielsweise Steuer-, Regel-, Analyse-, Überwachungs- und Datenübertragungsroutinen. Im hier betrachteten Fall auch die Routine mit der das erfindungsgemäße Verfahren implementiert ist. Weiter ist in heute üblichen Fahrzeugen eine Vielzahl von Sensoren eingesetzt, die Parameter messtechnisch erfassen und der Informationsverarbeitungseinheit für die vorstehend angesprochen Datenverarbeitungsroutinen zur Verfügung stellen. Zu diesem Zweck sind die Sensoren entweder direkt oder über ein Bussystem, zum Beispiel über einen CAN-Bus, mit der Informationsverarbeitungseinheit verbunden. Der Begriff Sensor ist hier in seiner allgemeinsten Bedeutung zu verstehen, es handelt sich also um ein Bauteil, das eine physikalische Größe in eine von der Informationsverarbeitungseinheit direkt oder indirekt verarbeitbare Information umwandelt. Der Begriff „Zuordnungsvorschrift“ beschreibt hier eine Datenverarbeitungsroutine, mittels der einer ersten Größe, zum Beispiel unter Nutzung einer Rechenvorschrift und/ oder einer oder mehrerer Kennlinien und/ oder eines oder mehrerer Kennfelder, eine zweite Größe zugeordnet wird. Die Zuordnungsvorschrift kann dabei je nach ermittelter Durchschnittstemperatur der Reifen oder der Länge der Stillstandzeit des Fahrzeugs usw. unterschiedlich sein. Im einfachsten Fall kann für die Zuordnungsvorschrift gelten: die erste Größe ist gleich der zweiten Größe. Bei der vorstehend angesprochenen ersten und der zweiten Größe handelt es sich ebenfalls jeweils um eine von der Informationsverarbeitungseinheit verarbeitbare Information. Im vorliegend betrachteten Fall wird eine der Durchschnittstemperatur der Reifen entsprechende Information mittels der Zuordnungsvorschrift in eine Information übergeführt, die der Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe entspricht, die es zu betrachten gilt, man könnte die Zuordnungsvorschrift deshalb auch als ein für einen definierten Anwendungsfall gültiges thermisches Model bezeichnen. Die so ermittelte Information kann in einer nachgeordneten Datenverarbeitungsroutine zum Beispiel dazu verwendet werden, ein Medium, ein Bauteil oder eine Baugruppe vorzuwärmen, beispielsweise in einer Brennstoffzelle, um dann die Inbetriebnahme in optimierter Form vornehmen zu können.
Zur Erzeugung der Größe, die der Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe äquivalent ist, kann die Informationsverarbeitungseinheit in einer ersten vorteilhaften Variante des Verfahrens erst den Druckmittelwert aus den Druckmesswerten bilden und dann mittels der Zuordnungsvorschrift die Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe bestimmen. In einer zweiten vorteilhaften Variante kann vorgesehen sein, dass die Informationsverarbeitungseinheit erst unter Zuhilfenahme der allgemeinen Gasgleichung Temperatureinzelwerte ermittelt und dann aus diesen den Mittelwert als Temperaturmittelwert errechnet und daraus dann mittels der Zuordnungsvorschrift die Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe bestimmt. Welcher der beiden Varianten der Vorzug zu geben ist hängt davon ab, ob die Temperatureinzelwerte für einen hier nicht näher betrachteten Prozess benötigt werden.
Zur Verbesserung der Genauigkeit kann bei Fahrzeugen die mehr als zwei mit Gas (üblicherweise Luft) gefüllte Reifen aufweisen, dann wenn der Reifendruck sehr unterschiedlich ist, vorgesehen sein, dass die Informationsverarbeitungseinheit zunächst prüft, ob das Druckniveau einer Minderzahl der Reifen von dem Druckniveau einer Mehrzahl der Reifem um einen vorgegebenen Betrag abweicht und dass im Falle einer Abweichung die Informationsverarbeitungseinheit die Minderzahl der Reifen von der Bestimmung der Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe ausschließt. Das ist insbesondere dann von Vorteil wenn zum Beispiel bei einem Reifen wegen einer mangelhaften Gasfüllung der Druck im Verhältnis zu den anderen Reifen sehr niedrig ist oder wenn ein Reifen beispielsweise durch direkte Sonneneinstrahlung einen zu hohen Druck im Verhältnis zu den anderen Reifen aufweist.
Um unnötige Rechenoperationen durch die Informationsverarbeitungseinheit zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, das Steuersignal, mit dem die Routine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelöst wird, erst beim wieder in Betrieb setzen des Fahrzeugs zu generieren.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit das Steuersignal zu generieren besteht darin, einen sogenannten Timer, also ein Zeitglied vorzusehen, das mit dem Stillsetzen des Fahrzeugs oder hierzu zeitverzögert gestartet wird und ein sich in einem Zeitraster mit dem zeitlichen Abstand Δt wiederholendes Signal erzeugt. In diesem Fall kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die jeweils ermittelte Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe in einer im Zugriff der Informationsverarbeitungseinheit stehenden ersten Speichereinrichtung gespeichert wird. Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich im Zugriff der Informationsverarbeitungseinheit eine zweite Speichereinrichtung befindet, die ein thermisches Modell des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe enthält. Die Informationsverarbeitungseinheit kann in diesem Fall vorteilhaft durch eine vorgelagerte Steuerroutine, zum Beispiel beim Stillsetzen des Fahrzeugs durch Abfragen eines Temperatursensors, eine aktuelle Temperatur T_a des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe ermitteln und diese in der ersten Speichereinrichtung abspeichern. Im weiteren Verfahrensverlauf erfasst die Informationsverarbeitungseinheit, jeweils ausgelöst durch das vom Timer generierte Steuersignal, zyklisch Druckmesswerte und erzeugt daraus einen Druckmittelwert oder einen Temperaturmittelwert. Aus diesen wiederum bestimmt die Verarbeitungseinheit in Abarbeitung der Zuordnungsvorschrift aus dem Modell, zum Beispiel unter Zuhilfenahme von Rechenvorschriften und/ oder Kennlinien und/ oder Kennfeldern, eine neue aktuelle Temperatur T_a. diese wird dann in der ersten Speichereinrichtung an Stelle der dort enthaltenen gespeichert. Wird zu einem nachfolgenden Zeitpunkt, zum Beispiel beim wieder in Betrieb setzen des Fahrzeugs die aktuelle Temperatur für einen programmgestützten Steuerungsablauf benötigt, liest die Verarbeitungseinheit die jeweils in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten aktuellen Temperaturwert T_a aus und verwendet diese.
Der Vorteil der vorstehend dargelegten Verfahrensführung besteht insbesondere darin, dass durch das permanente speichertechnische Mitführen einer zyklisch ermittelten Temperatur zu jedem Zeitpunkt eine recht genaue aktuelle Temperatur verfügbar ist, gleichgültig ob das Fahrzeug und damit das Medium, das Bauteil oder die Baugruppe einer gleichförmigen Abkühlung unterlag oder wechselnden Temperaturen ausgesetzt war. Neben der sofortigen Verfügbarkeit ergibt sich hieraus vorteilhaft die Möglichkeit, auch ohne dass eine wieder Inbetriebnahme des Fahrzeugs erfolgt, Steuervorgänge die den aktuellen Temperaturwert benötigen abzuarbeiten oder Steuervorgänge bei einem bestimmten aktuellen Temperaturwert auszulösen. Beispielsweise kann beim Unterschreiten einer definierten aktuellen Temperatur des Mediums, des Bauteils oder der Baugruppe ein Aufheizen erfolgen, ohne das Fahrzeug insgesamt in Betrieb zu setzen.
Der programmgestützte Steuerungsablauf, für den die ermittelte Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe herangezogen wird, kann vorteilhaft Teil einer Steuerungsroutine für einen Brennstoffzellenantrieb sein. Wie an sich bekannt sind Brennstoffzellenantriebe temperaturempfindlich, insbesondere muss das Kühlmedium der Brennstoffzelle im Falle sehr niedriger Temperaturen zum Beispiel vorgewärmt werden.
Wenn, zum Beispiel in einem Brennstoffzellenantrieb, bereits ein Sensor verbaut ist, mit dessen Hilfe die aktuelle Temperatur eines Mediums, eines Bauteils oder einer Baugruppe bestimmt wird, eignet sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Temperatur vorteilhaft als Verifikationsgröße für die mittels des Temperatursensors erfasste Temperatur und erzeugt so die Redundanz, die sonst nur mittels eines zweiten Sensors erreicht werden könnte.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, wie es vorstehend in seinen unterschiedlichen Ausprägungen beschrieben ist. Insbesondere ist die Informationsverarbeitungseinheit vorteilhaft so ausgebildet, dass sie auf ein Steuersignal hin die Druckmesswerte erfasst und unter Mittelwertbildung und Anwendung der allgemeinen Gasgleichung eine Durchschnittstemperatur errechnet und aus dieser mittels einer Zuordnungsvorschrift eine Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe bestimmt und für einen nachgeordneten programmgestützten Steuerungsablauf oder als Verifikationsgröße für eine mittels Temperatursensor erfasste Temperaturmessgröße heranzieht.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 Ein Personenkraftfahrzeug in vereinfachter Darstellung mit einer Anordnung zur Bestimmung und Beeinflussung der Kühlmitteltemperatur eines Brennstoffzellenantriebs
2 Schaubild zu einer ersten Verfahrensvariante zur Bestimmung und Beeinflussung der Kühlmitteltemperatur des Brennstoffzellenantriebs nach 1
3 Schaubild zu einer zweiten Verfahrensvariante zur Bestimmung und Beeinflussung der Kühlmitteltemperatur des Brennstoffzellenantriebs nach 1

1 zeigt in vereinfachter Teildarstellung ein Personenkraftfahrzeug 1, dargestellt und beschrieben sind nur die Teile, die für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind.
An einer Karosserie 2 des Personenkraftfahrzeugs 1, sind eine gelenkte Vorderachse 3 mit Vorderrädern 15.1, 15.2 und eine angetriebene Hinterachse 4 mit Hinterrädern 9.1, 9.2 angeordnet. Sowohl die Vorderräder 15.1, 15.2, als auch die Hinterräder 9.1, 9.2 sind mit luftgefüllten Reifen 24 ausgestattet. Als Antrieb dient ein Brennstoffzellenantrieb 5, der im Innern der Karosserie 2 angeordnet ist und aus einer Brennstoffzelle 6 und einer Antriebseinheit 7 besteht. Die Antriebseinheit 7 treibt über Antriebswellen 8 die Hinterräder 9.1, 9.2 an. Die Brennstoffzelle 6 verfügt über einen Kühlmittelkreislauf 10, in dem ein Kühlmittel 11 zirkuliert, wobei im Betrieb der Brennstoffzelle 6 die Abwärme mittels eines Kühlers 12 im Bedarfsfall abführbar ist. Weiter ist im Kühlmittelkreislauf 10 ein die Kühlmitteltemperatur erfassender Temperatursensor 13 angeordnet und ein Heizelement 14 mit dem im Falle einer zu niedrigen Kühlmitteltemperatur das Kühlmittel 11 beheizbar ist.
Die luftgefüllten Reifen 24, sowohl der Vorderräder 15.1, 15.2 als auch die Hinterräder 9.1, 9.2 verfügen über jeweils einen Drucksensor 16 der Druckmesswerte über eine Funkverbindung 17 an ein karosserieseitiges Empfangsteil 18 übermittelt. Die Empfangsteile 18 sind mit einem CAN-Bus 19 verbunden, an dem auch der vorstehend erwähnte Temperatursensor 13 und das ebenfalls vorstehend erwähnte Heizelement 14 angeschlossen sind. Weiter weist der CAN-Bus 19 eine Verbindung zu einer in einer Informationsverarbeitungseinheit 20 enthaltenen Recheneinheit 21 auf, die ihrerseits bidirektional mit einer ersten Speichereinrichtung 22 und einer zweiten Speichereinrichtung 23 verbunden ist. Die erste Speichereinrichtung 22 kann dabei Teil eines Schreib-Lese-Speichers (RAM) sein, in dem unter anderem aktuelle Kühlmitteltemperaturwerte gespeichert werden können, die zweite Speichereinrichtung kann Teil eines Nur-Lese-Speichers (ROM, PROM, EPROM) sein und enthält unter anderem eine fest abgespeicherte Zuordnungsvorschrift.
Weiter kann am Personenkraftfahrzeug 1 ein mit dem CAN-Bus 19 verbundener Außentemperatursensor 25 angeordnet sein.
Ausgehend von der vorstehend beschriebenen Anordnung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der 2 eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft beschrieben. 2 zeigt dabei in der oberen Darstellung den Druckverlauf P in einem der Reifen 24 (1) in Abhängigkeit von der Zeit t. Im Normalfall kann angenommen werden, dass alle Reifen 24 im Wesentlichen den gleichen Anfangsdruck P_tA aufweisen und im Wesentlichen den gleichen Druckverlauf P zeigen. Spezielle Fälle in denen dies nicht der Fall ist, werden unten näher erörtert. Der dargestellte Druckverlauf P umfasst den Zeitbereich vom Stillsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 (Zeitpunkt tA) bis zum wieder Starten des Personenkraftfahrzeugs 1 (Zeitpunkt t_E).
In der in 2 unteren Abbildung ist der Temperaturverlauf im Kühlmittel 11 (1) gezeigt. Es wurde dabei angenommen, dass die Temperatur T während des Betriebs des Personenkraftfahrzeugs 1 und damit auch zum Zeitpunkt t_A einen Temperaturwert im Bereich zwischen der maximalen Betriebstemperatur Tmax und der minimalen Betriebstemperatur Tmin aufweist. Dieser Temperaturwert T_tA ist mittels des Temperatursensors 13 (1) bestimmbar. Vom Temperaturwert T_tA fällt die Kühlmitteltemperatur T nach dem Stillsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 zum Zeitpunkt t_A ab, wobei der Temperaturabfall von der Umgebungstemperatur und der Stillstandzeit abhängt. Da die Kühlmitteltemperatur erst nach geraumer Zeit nach dem Stillsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 die minimale Betriebstemperatur Tmin unterschreitet, kann eine Stillstandzeit Δts festgelegt sein oder in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur T_tA und der mittels des Außentemperatursensor 25 erfassten Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt t_A (Stillsetzens des Personenkraftfahrzeugs 1) festgelegt werden, nach deren Verstreichen gemessen vom Zeitpunkt t_A, die Kühlmitteltemperatur T gerade unterhalb der minimalen Betriebstemperatur Tmin ist. Innerhalb dieser Stillstandzeit Δts sind keine Maßnahmen erforderlich, falls in diesem Zeitraum eine wieder Inbetriebnahme des Personenkraftfahrzeugs 1 erfolgt.
Für die verfahrenstechnische Vorgehensweise bedeutet dies, dass die Informationsverarbeitungseinheit 20 (1) zum Zeitpunkt t_A zunächst entweder eine festgelegte Stillstandzeit Δts aus einem Speicher entnimmt oder mit Hilfe der Außentemperatur und der Kühlmitteltemperatur T_tA eine Stillstandzeit Δts ermittelt und überwacht, ob die seit dem Zeitpunkt t_A verstrichene Zeit größer der Stillstandzeit Δts ist. Solange dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren zur Temperaturbestimmung nicht angewandt, da sich die Temperatur des Kühlmittels 11 ja noch sicher im zulässigen Bereich zwischen der maximalen Betriebstemperatur Tmax und der minimalen Betriebstemperatur Tmin befindet. Ist die seit dem Zeitpunkt t_A verstrichene Zeit größer als die Stillstandzeit Δts und es erfolgt eine wieder Inbetriebnahme des Personenkraftfahrzeugs 1, im Beispiel nach 2 zum Zeitpunkt t_E, erfolgt eine Temperaturbestimmung des Kühlmittels nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Hierzu werden zum Zeitpunkt t_E (wieder Inbetriebsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1) die durch die Drucksensor 16 erfassten Druckmesswerte, die über den CAN-Bus 19, die Empfangsteile 18 die Funkverbindungen 17 verfügbar sind, von der Informationsverarbeitungseinheit 20 eingelesen und abgeglichen, dergestalt dass zunächst untersucht wird, ob der Druck eines der Reifen um eine vorgegebene Druckdifferenz ΔP von dem Druck der übrigen Reifen abweicht. Ist dies der Fall wird der Reifendruck dieses Reifens von den nachfolgenden Verfahrensabläufen ausgenommen. Druckdifferenzen größer ΔP können beispielsweise dann auftreten, wenn ein Reifen einer verstärkten Wärmeeinstrahlung ausgesetzt ist (zu hoher Druck) oder die Luftfüllung des Reifens unzureichend ist (zu geringer Druck). Im nächsten Schritt erfolgt unter Verwendung der Druckmesswerte der übrigen Reifen, also gegebenenfalls nach Exkludieren eines Reifendruckmesswertes, eine Mittelwertbildung und unter Anwendung der allgemeinen Gasgleichung auf den Mittelwert die Ermittlung einer mittleren Reifentemperatur. Aus dieser mittleren Reifentemperatur wird dann mit Hilfe der Zuordnungsvorschrift, die in dem zweiten Speicherbereich (zweite Speichereinrichtung 23 in 1) gespeichert ist, eine Kühlmitteltemperatur T_tE bestimmt und im ersten Speicherbereich (erste Speichereinrichtung 22 in 1) gespeichert. Hinsichtlich des Begriffs „Zuordnungsvorschrift“ wird auf die oben stehenden Ausführungen verwiesen.
Im gewählten Beispiel nach 1 ist in dem Kühlmittel 11 ein Temperatursensor 13 vorgesehen, die Informationsverarbeitungseinheit 20 liest deshalb nach dem Bestimmen der Kühlmitteltemperatur T_tE nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren die von dem Temperatursensor 13 erfasste Kühlmitteltemperatur über den CAN-Bus 19 ein und vergleichet die beiden Kühlmitteltemperaturen miteinander. In Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs sind zwei mögliche weitere Abläufe vorgesehen:

Stimmen die Temperaturen innerhalb einer vorgegebenen maximalen Abweichung überein, startet die Informationsverarbeitungseinheit 20 (1) einen Aufwärm-Steuerungsablauf indem sie über den CAN-Bus 19 das Heizelement 14 für eine Aufwärmzeit Δt_H in Betrieb setzt. Die Aufwärmzeit Δt_H bestimmt die Informationsverarbeitungseinheit 20 aus der niedrigeren der beiden ermittelten Kühlmitteltemperaturen.

Stimmen die Temperaturen innerhalb einer vorgegebenen maximalen Abweichung nicht überein, startet die Informationsverarbeitungseinheit 20 (1) einen Aufwärm-Steuerungsablauf, indem sie über den CAN-Bus 19 das Heizelement 14 für eine Aufwärmzeit Δt_H in Betrieb setzt. Die Aufwärmzeit Δt_H bestimmt die Informationsverarbeitungseinheit 20 aus der mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens ermittelten und in dem ersten Speicherbereich (erste Speichereinrichtung 22 in 1) gespeicherten Kühlmitteltemperaturen T_tE.
Eine zweite Variante des Verfahrens zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines über einen längeren Zeitraum stillgesetzten Personenkraftfahrzeugs 1 wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der Darstellung nach 3 erläutert. Auch für dieses Beispiel ist eine Anordnung nach 1 angenommen. Das nachfolgend in Verbindung mit 3 beschriebene Verfahren ist also stets in Verbindung mit den Ausführungen zu 1 zu lesen.
3 zeigt dabei in der oberen Darstellung ebenfalls einen Druckverlauf P in einem der Reifen 24 in Abhängigkeit von der Zeit t. auch hier ist angenommen, dass Im Normalfall alle Reifen 24 (1) im Wesentlichen den gleichen Anfangsdruck P_tA aufweisen und im Wesentlichen den gleichen Druckverlauf P zeigen. Spezielle Fälle in denen dies nicht der Fall ist, werden unten näher erörtert. Der dargestellte Druckverlauf P umfasst auch hier den Zeitbereich vom Stillsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 (Zeitpunkt t_A) bis zum wieder Starten des Personenkraftfahrzeugs 1 (Zeitpunkt t_E).
In der in 3 unteren Abbildung ist der Temperaturverlauf im Kühlmittel 11 (1) gezeigt. Auch hier wurde angenommen, dass die Temperatur T während des Betriebs des Personenkraftfahrzeugs 1 (1) und damit auch zum Zeitpunkt t_A einen Temperaturwert im Bereich zwischen der maximalen Betriebstemperatur Tmax und der minimalen Betriebstemperatur Tmin aufweist. Dieser Temperaturwert T_tA ist mittels des Temperatursensors 13 (1) bestimmbar. Vom Temperaturwert T_tA fällt die Kühlmitteltemperatur T nach dem Stillsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 zum Zeitpunkt t_A ab, wobei der Temperaturabfall von der Umgebungstemperatur und der Stillstandzeit abhängt. Da die Kühlmitteltemperatur erst nach geraumer Zeit nach dem Stillsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 die minimale Betriebstemperatur Tmin unterschreitet, kann eine Stillstandzeit Δts festgelegt sein oder in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur T_tA und der mittels des Außentemperatursensor 25 erfassten Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt t_A (Stillsetzens des Personenkraftfahrzeugs 1) festgelegt werden, nach deren Verstreichen gemessen vom Zeitpunkt t_A, die Kühlmitteltemperatur T gerade unterhalb der minimalen Betriebstemperatur Tmin ist. Innerhalb dieser Stillstandzeit Δts sind keine Maßnahmen erforderlich, falls in diesem Zeitraum eine wieder Inbetriebnahme des Personenkraftfahrzeugs 1 erfolgt.
Für die verfahrenstechnische Vorgehensweise bedeutet dies, dass die Informationsverarbeitungseinheit 20 (1) zum Zeitpunkt t_A zunächst entweder eine festgelegte Stillstandzeit Δts aus einem Speicher entnimmt oder mit Hilfe der Außentemperatur und der Kühlmitteltemperatur T_tA eine Stillstandzeit Δts ermittelt und überwacht, ob die seit dem Zeitpunkt t_A verstrichene Zeit größer als die Stillstandzeit Δts ist. Solange dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren zur Temperaturbestimmung nicht angewandt, da sich die Temperatur des Kühlmittels 11 ja noch sicher im zulässigen Bereich zwischen der maximalen Betriebstemperatur Tmax und der minimalen Betriebstemperatur Tmin befindet.
Ist die seit dem Zeitpunkt t_A verstrichene Zeit größer als die Stillstandzeit Δts wird einerseits von der Informationsverarbeitungseinheit 20 (1) ein Software-Timer gestartet, der von einer vorgegebenen Zeitspanne Δt auf Null herunterzählt, andererseits nimmt die Informationsverarbeitungseinheit 20 zeitparallel eine erste Temperaturbestimmung des Kühlmittels vor. Hierzu werden die durch die Drucksensor 16 erfassten Druckmesswerte, die über den CAN-Bus 19, die Empfangsteile 18 die Funkverbindungen 17 verfügbar sind, von der Informationsverarbeitungseinheit 20 eingelesen und abgeglichen, dergestalt dass zunächst untersucht wird, ob der Druck eines der Reifen um eine vorgegebene Druckdifferenz ΔP von dem Druck der übrigen Reifen abweicht. Ist dies der Fall, wird der Reifendruck dieses Reifens von den nachfolgenden Verfahrensabläufen ausgenommen. Druckdifferenzen größer ΔP können beispielsweise wie bereits ausgeführt dann auftreten, wenn ein Reifen einer verstärkten Wärmeeinstrahlung ausgesetzt ist (zu hoher Druck) oder die Luftfüllung des Reifens unzureichend ist (zu geringer Druck). Im nächsten Schritt erfolgt unter Verwendung der Druckmesswerte der übrigen Reifen, also gegebenenfalls nach Exkludieren eines Reifendruckmesswertes, eine Mittelwertbildung und unter Anwendung der allgemeinen Gasgleichung auf den Mittelwert, die Ermittlung einer mittleren Reifentemperatur. Aus dieser mittleren Reifentemperatur wird dann mit Hilfe der Zuordnungsvorschrift, die in einem zweiten Speicherbereich gespeichert ist, eine erste aktuelle Kühlmitteltemperatur T_a1 bestimmt. Hinsichtlich des Begriffs „Zuordnungsvorschrift“ wird auf die oben stehenden Ausführungen verwiesen. Die erste aktuelle Kühlmitteltemperatur T_a1 wird in der ersten Speichereinrichtung 22 (1) gespeichert. Befindet sich an der für die Speicherung vorgesehenen Speicheradresse bereits ein Wert, wird dieser überschrieben.
Ist der von der Informationsverarbeitungseinheit 20 gemäß den vorstehenden Ausführungen gestartete Software-Timer auf Null herunterzählt, startet die Informationsverarbeitungseinheit 20 diesen erneut zählt ihn auf Null herunter. Zeitparallel führt die Informationsverarbeitungseinheit 20 eine zweite Temperaturbestimmung des Kühlmittels nach dem vorstehenden beschriebenen Verfahren durch. Ist die zweite Kühlmitteltemperatur T_a2 ermittelt, überschreibt die Informationsverarbeitungseinheit 20 den Wert, der unter der für die Speicherung des aktuellen Wertes der Kühlmitteltemperatur vorgesehenen Speicheradresse in der ersten Speichereinrichtung 22 gespeichert ist, mit dem neuen Wert für die zweite Kühlmitteltemperatur T_a2.
Die Ermittlung eines aktuellen Wertes für die Kühlmitteltemperatur wird im Zeitraster mit der Zeitspanne Δt nach dem Vorstehend beschriebenen Verfahren so lange fortgesetzt, bis der Personenkraftahrzeug 1 zum Zeitpunkt t_E wieder in Betrieb gesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist unter der für die Speicherung des Wertes für die Kühlmitteltemperatur vorgesehenen Speicheradresse der Wert für die Kühlmitteltemperatur T_a(n) gespeichert, dieser ist im Wesentlichen Gleich T_tE. Es ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass die Temperaturänderungen in 3 stark vergröbert dargestellt sind, so dass in der Praxis T_tE gleich T_a(n) gesetzt werden kann.
Die Informationsverarbeitungseinheit 20 (1) registriert das wieder Inbetriebsetzen des Personenkraftfahrzeugs 1 und liest daraufhin die von dem Temperatursensor 13 (1) erfasste Kühlmitteltemperatur über den CAN-Bus 19 (1) ein und vergleichet diesen Wert der Kühlmitteltemperaturen mit dem gespeicherten Wert der Kühlmitteltemperatur T_a(n). In Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs sind auch hier zwei mögliche weitere Abläufe vorgesehen:

Stimmen die Temperaturen innerhalb einer vorgegebenen maximalen Abweichung nicht überein, startet die Informationsverarbeitungseinheit 20 einen Aufwärm-Steuerungsablauf, indem sie über den CAN-Bus 19 das Heizelement 14 für eine Aufwärmzeit Δt_H in Betrieb setzt. Die Aufwärmzeit Δt_H bestimmt die Informationsverarbeitungseinheit 20 aus der mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens ermittelten Kühlmitteltemperatur T_a(n).
Selbstverständlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren neben den vorstehend beschriebenen Anwendungsfällen für zahlreiche weitere Anwendungsfälle verwenden. So kann mit den beschriebenen Verfahren die Temperatur jedes beliebigen Mediums und/ oder jedes beliebigen Bauteils und/ oder jeder beliebigen Baugruppe im Innern der Karosserie eines zumindest temporär landgestützten Fahrzeugs mit wenigstens zwei zur landgestützten Fortbewegung dienenden gasgefüllten Reifen ermittelt werden wobei die so ermittelten Temperaturen für weitere Steuerungsabläufe herangezogen werden. Weiter sind im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Verfahrensaspekte zahlreiche Varianten in der technischen Vorgehensweise möglich, so dass die vorstehend beschriebenen Verfahrensaspekte nicht limitierend zu verstehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011122825 A1 [0003]
DE 102015104970 A1 [0004, 0008]
DE 102018000429 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Temperaturbestimmung in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein zumindest temporär landgestütztes Fahrzeug ist und zur landgestützten Fortbewegung wenigstens zwei mit einem Gas gefüllte Reifen (24) aufweist, wobei die wenigstens zwei gasgefüllten Reifen (24) jeweils wenigstens einen Drucksensor (16) aufweisen, die Drucksensoren (16) Druckmesswerte einer Informationsverarbeitungseinheit (20) zur Verfügung stellen und die Informationsverarbeitungseinheit (20) unter Anwendung der allgemeinen Gasgleichung aus den Druckmesswerten Temperaturwerte ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer vorgebbaren Standzeit (Δts) des Fahrzeugs die Informationsverarbeitungseinheit (20) auf ein Steuersignal hin die Druckmesswerte der Drucksensoren (16) erfasst und unter Mittelwertbildung und Anwendung der allgemeinen Gasgleichung eine Größe errechnet, die der Durchschnittstemperatur der gasgefüllten Reifen (24) entspricht, und dass aus dieser Größe mittels einer Zuordnungsvorschrift eine Temperatur eines Mediums und/ oder eines Bauteils und/ oder einer Baugruppe innerhalb der Karosserie (2) des Fahrzeugs bestimmt und diese Temperatur in einem nachgeordneten programmgestützten Steuerungsablauf verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungseinheit (20) erst den Druckmittelwert aus den Druckmesswerten bildet und dann die Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungseinheit (20) erst unter Zuhilfenahme der allgemeinen Gasgleichung Temperatureinzelwerte ermittelt und dann aus diesen den Mittelwert als Temperaturmittelwert errechnet und daraus dann die Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe bestimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mehr als zwei mit Gas gefüllte Reifen (24) aufweist und die Informationsverarbeitungseinheit (20) zunächst prüft, ob das Druckniveau einer Minderzahl der Reifen (24) von dem Druckniveau einer Mehrzahl der Reifen (24) um einen vorgegebenen Betrag abweicht und dass im Falle einer Abweichung die Informationsverarbeitungseinheit (20) die Minderzahl der Reifen (24) von der Bestimmung der Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe ausschließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal ein beim wieder in Betrieb setzen des Fahrzeugs generiertes Signal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal ein von einem Zeitglied bzw. Timer generiertes, sich in einem Zeitraster mit dem zeitlichen Abstand (Δt) wiederholendes Timer-Signal ist, wobei das Starten des Timers durch das Stillsetzen des Fahrzeugs unmittelbar oder zeitverzögert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils ermittelte Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe in einer im Zugriff der Informationsverarbeitungseinheit (20) stehenden ersten Speichereinrichtung (22) speicherbar ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - im Zugriff der Informationsverarbeitungseinheit (20) eine zweite Speichereinrichtung (23) vorgesehen ist, die ein thermisches Modell des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe enthält, - die Informationsverarbeitungseinheit (20) einen durch eine vorgelagerte Steuerroutine ermittelten aktuelle Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe in der ersten Speichereinrichtung abspeichert, - die Informationsverarbeitungseinheit (20), jeweils ausgelöst durch ein vom Timer generiertes Steuersignal, zyklisch Druckmesswerte erfasst und daraus einen Druckmittelwert oder einen Temperaturmittelwert erzeugt, - die Verarbeitungseinheit unter Zuhilfenahme des ermittelten Druckmittelwertes oder des ermittelten Temperaturmittelwertes aus dem Modell einen neuen aktuellen Temperaturwert ermittelt und diesen in der ersten Speichereinrichtung an Stelle der dort enthaltenen speichert, - die Verarbeitungseinheit für Programmgestützte Steuerungsabläufe, die den aktuellen Temperaturwert erfordern, den jeweils in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten aktuellen Temperaturwert verwendet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der programmgestützte Steuerungsablauf eine Steuerungsroutine für einen Brennstoffzellenantrieb ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Temperatur als Verifikationsgröße für eine mittels Temperatursensor erfasste Temperaturmessgröße in einem Kühlmedium, einem Bauteil oder einer Baugruppe in einem Brennstoffzellenantrieb dient.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsverarbeitungseinheit (20) so ausgebildet ist, dass sie auf ein Steuersignal hin die Druckmesswerte erfasst und unter Mittelwertbildung und Anwendung der allgemeinen Gasgleichung eine Durchschnittstemperatur errechnet und aus dieser eine Temperatur des Mediums und/ oder des Bauteils und/ oder der Baugruppe bestimmt und für einen programmgestützten Steuerungsablauf oder als Verifikationsgröße für eine mittels Temperatursensor erfasste Temperaturmessgröße heranzieht.