DE19624078A1 - Verfahren zur korrekten Außentemperaturerfassung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur korrekten Außentemperaturerfas­ sung.

Bei Fahrzeugen sind zur Außentemperaturerfassung herkömmlicherweise Temperatursensoren im Motorraum vorgesehen, die ein der Umge­ bungstemperatur entsprechendes Signal abgeben. - Die Bestimmung der Außentemperatur ist beispielsweise zur Steuerung bzw. Regelung eines Heiz- oder Klimasystems eines Fahrzeugs erforderlich.

Nachteilig bei bisherigen Systemen ist, daß Fahrzeugeinflüsse - insbeson­ dere die Motorwärme - keine korrekte Außentemperaturerfassung ermögli­ chen. Durch die vom Motorblock abgegebene Wärme wird der üblicherweise im Motorraum untergebrachte Außentemperatursensor je nach Fahrzeugge­ schwindigkeit unterschiedlich erwärmt und entsprechend die Temperaturer­ fassung verfälscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur korrekten Temperaturerfas­ sung anzugeben, bei dem solche Fehler möglichst ausgeglichen werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Insbesondere ist damit ein verbessertes Verhalten der Außentemperaturan­ zeige in Problemsituationen, beispielsweise bei stop-and-go-Verkehr, beim Abstellen des Fahrzeugs - z. B. in einer Tiefgarage - oder bei einer Fahr­ pause während einer Autobahnfahrt etc., sichergestellt. Entsprechend dem Anspruch 1 wird die Außentemperatur zunächst in herkömmlicher Weise mittels eines in einem Fahrzeug angeordneten Temperatursensors erfaßt und ein entsprechendes Temperatursignal gebildet. Dann werden die Fahr­ zeugbetriebs- und/oder Fahrzeugzustandsbedingungen - wie beispielsweise die Motoröltemperatur, die Kühlmitteltemperatur oder die Fahrzeugge­ schwindigkeit - erfaßt. Anhand dieser Fahrzeugbetriebs- und/oder Fahr­ zeugzustandsbedingungen werden dann entsprechende Korrekturwerte ermittelt, die beispielsweise in einer Tabelle, z. B. abhängig von den jeweili­ gen Parametern, abgelegt sein können. Mittels der Korrekturwerte wird das vom Temperatursensor abgegebene Temperatursignal entsprechend abge­ ändert, so daß schließlich ein korrigiertes Temperatursignal vorliegt, welches der korrekten Außentemperatur tatsächlich entspricht.

Die systematischen Meßfehler werden also durch ein geeignetes Tempera­ turmodell beschrieben, welches zur Korrekturberechnung herangezogen wird. Dabei kann dieses Verfahren parallel oder ergänzend zu anderen kon­ struktiven Lösungsansätzen verwendet werden.

Bei der Aufstellung des geeigneten Temperaturmodells können die Wärme­ übergangswiderstände zwischen verschiedenen Komponenten, beispiels­ weise zwischen dem Motor und dem Motoröl oder dem Motoröl und dem Kühlwassersystem etc. entsprechend dargestellt werden. In gleicher Weise können die den verschiedenen Komponenten innewohnenden Wärmeka­ pazitäten durch Wärmekapazitäts-Modellteile beschrieben werden. Auf diese Art und Weise kommt man zu einem "thermischen Ersatzschaltbild", welches die verschiedenen Wärmeströmungen bzw. Wärmeübergänge nachbildet.

Geschwindigkeits- und fahrzeugabhängige Parameter können in Kennlinien oder aber auch in Tabellen abgelegt sein.

Möchte man auf jeden Fall eine minimale Temperatur angezeigt bekommen, so kann das vom Temperatursensor tatsächlich erzeugte Signal sowie das korrigierte Signal einer Vorrichtung zur Minimumbildung zugeleitet werden, die das einer minimalen Temperatur entsprechende Signal auswählt und weiterleitet.

Die Erfindung wird nachfolgend - auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale - mit Bezug auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert, in denen

Fig. 1 ein thermisches Ersatzschaltbild eines Gesamtsystems von Motorraum und Sensor in stark schematisierter Weise darstellt und

Fig. 2 ein stark schematisiertes Blockdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.

In Fig. 1 ist für die theoretische Nachbildung des Wärmeflusses ein thermi­ sches Ersatzschaltbild für ein Gesamtsystem von Motorraum eines Kraft­ fahrzeugs und einem Außentemperatursensor dargestellt. Dabei sind ex­ terne Störeinflüsse wie Wind etc., noch nicht berücksichtigt.

Mit der Bezugsziffer 10 ist das Niveau der Motorverbrennungswärme, mit der Bezugsziffer 12 die Außentemperatur und mit der Bezugsziffer 14 eine Be­ zugstemperatur bezeichnet.

Im ersten (linken) Teil der Fig. 1 ist ein Wärmeübergangsmodell von den Verbrennungsräumen auf das Motoröl dargestellt. Dabei stellen die Wider­ stände 16 und 18 entsprechende Wärmeübergangswiderstände dar und das mit der Bezugsziffer 20 bezeichnete Ersatzschaltteil eine entsprechende Wärmekapazität des Motorenölsystems.

Im zweiten (mittigen) Teil der Fig. 1 ist ein Temperaturmodell für den Über­ gang zum Kühlwasser dargestellt, wobei die Bezugsziffern 22 und 24 Wär­ meübergangswiderstände bezeichnen. Der Wärmeübergangswiderwider­ stand 24 ist als veränderlicher Widerstand dargestellt, welcher entsprechend den fahrzeugspezifischen oder umgebungsspezifischen Bedingungen ver­ ändert bzw. gewählt werden kann.

Der letzte (rechte) Teil in Fig. 1 schließlich gibt den für die Außentemperatur modellierten Teil an, welcher mit den Wärmeübergangswiderständen 28 und 30 gebildet ist. Dabei ist der Wärmewiderstand 30 wiederum ein veränderli­ cher Widerstand, der entsprechend den Fahrzeug- und Umgebungswerten eingestellt oder ausgewählt werden kann. Mit der Bezugsziffer 32 ist die Wärmekapazität des Temperatursensors nachgebildet.

Mit dem Pfeil T_Öl ist die Temperaturdifferenz zwischen der Öltemperatur und der Bezugstemperatur dargestellt, mit dem Pfeil T_KW die Tempera­ turdifferenz zwischen dem Kühlwasser und der Bezugstemperatur und mit dem Pfeil T_ASENS die Temperaturdifferenz zwischen dem Temperatursen­ sor und der Bezugstemperatur. Der Pfeil T_A entspricht der Temperaturdiffe­ renz zwischen der Außentemperatur und der Bezugstemperatur und der Pfeil T_DIFF entspricht der Temperaturdifferenz, die vom Sensor zur Umwelt besteht.

Mit dem in Fig. 1 dargestellten Wärmeübergangsmodell können mit den ent­ sprechenden Werten für die Wärmeübergangswiderstände 16,18, 22, 24, 28 und 30 sowie den Wärmekapazitäten 20, 26 und 32 die Temperaturüber­ gänge von den Zylindern zum Motoröl, vom Motoröl zum Kühlwasser und vom Sensor zur Umwelt nachgebildet werden. Dabei werden die systemati­ schen Fehler, die durch das Aufheizen des Sensors durch die Motorwärme erfolgt, beschrieben. Zu beachten ist, daß der Wärmeübergangswiderstand zwischen Sensor und Umwelt stark von der Umspülung mit Luft, d. h. in erster Näherung von der Fahrzeuggeschwindigkeit, abhängig ist.

Unabhängig von den konstruktiven Maßnahmen soll mit dem vorliegenden Verfahren versucht werden, den Sensor mit seinem Umfeld und den syste­ matischen Meßfehlern mathematisch durch ein Modell zu beschreiben. In einem separaten Schritt wird nach der Identifikation der Modellparameter eine Fehlerrückrechnung bzw. Fehlerkorrektur realisiert. Dazu werden die Parameter identifiziert. Dies könnte speziell für jedes Fahrzeug bestimmt werden. Bei dieser Spezifizierung werden die vorgenannten Wärmeüber­ gangswiderstände und die Wärmekapazitäten ermittelt. Die Bestimmung erfolgt anhand von Messungen unter Zuhilfenahme eines Optimierungsver­ fahrens (beispielsweise Simplex-Downhill) auf der Basis eines quadratischen Gütekriteriums. Durch das quadratische Gütekriterium wird vermieden, daß sich Fehler gegenseitig aufheben.

Geschwindigkeits- und fahrzeugabhängige Parameter werden in einer Kenn­ linie abgespeichert, die entsprechend der detektierten Geschwindigkeit einen entsprechenden Parameterwert liefert. Beim vorliegenden Verfahren sind acht Stützstellen zur Definition der Kennlinie vorgesehen. Alternativ könnte natürlich auch eine Tabelle verwendet werden, in der entsprechend den Ge­ schwindigkeiten die entsprechenden geschwindigkeits- und fahr­ zeugabhängigen Parameter abgespeichert sind.

In Fig. 2 ist in stark schematisierter Weise ein Ausführungsbeispiel für eine Durchführung des vorgenannten Verfahrens dargestellt. Dabei bezeichnen die Bezugsziffern 40, 42, 44 und 46 in dieser Reihenfolge einen Außentem­ peratursensor, einen Kühlmitteltemperatursensor, einen Geschwindigkeits­ sensor, sowie einem Erfassungsmittel, welches anzeigt, ob Klemme 15 (Zündung "ein") oder Klemme 30 (Zündung "aus") aktiv ist. Alle Signale der vorgenannten Sensoren oder Erfassungsmittel werden an eine Rechenein­ heit 48 weitergegeben, welche aufgrund der Kühlmitteltemperatur, der Ge­ schwindigkeit und der Klemmenerfassung, sowie unter Berücksichtigung von abgespeicherten spezifischen Parametern eine Korrektur des Außen­ temperatursignals vornimmt. Dieses Außentemperatursignal wird dann auf einen Tiefpaß 50 gegeben, welcher das Signal an eine Einrichtung 52 wei­ terleitet. Die Einrichtung 52 ist zur Bildung eines Minimums vorgesehen und zwar zwischen dem korrigierten Temperatursignal aus dem Tiefpaß 50 sowie dem unmittelbaren Temperatursignal des Außentemperatursensors 40, welches über die Leitung 54 der Erfassungseinrichtung 52 zur Verfügung gestellt wird. Von der Erfassungseinrichtung 52 wird schließlich die Minimal­ temperatur ausgegeben, so daß diese immer vorliegt.

Insgesamt ist mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren geschaffen, wel­ ches die Ausgabe eines korrekten Außentemperatursignals ermöglicht, in­ dem Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise der Einfluß der Motorwärme auf den Außentemperaturfühler, in einem parallel ablaufenden Modell be­ rücksichtigt und entsprechende Korrekturen an dem Temperatursignal vor­ genommen werden. Das Temperatursignal entspricht damit der tatsächlichen Außentemperatur, so daß die davon zu steuernden Einrichtungen, wie bei­ spielsweise das Heizungs- oder Klimasystem, korrekt arbeiten können.

Claims (6)

1. Verfahren zur korrekten Außentemperaturerfassung bei einem Fahr­ zeug mit den Schritten

• - Erfassen der Außentemperatur mittels eines im einem Fahrzeug an­ geordneten Temperatursensors und Bildung eines entsprechenden Temperatursignals,
• - Erfassen von Fahrzeugbetriebs- und/oder Fahrzeugzustandsbedin­ gungen,
• - Ermitteln von Korrekturwerten in Abhängigkeit der Fahrzeugbetriebs­ und/oder Fahrzeugzustandsbedingungen und
• - Korrektur des vom Temperatursensor abgegebenen Temperatur­ signals entsprechend den Korrekturwerten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Fahrzeugbetriebs- und/oder Fahrzeugzustandsbedingungen zumindest die Kühlmitteltemperatur, die Motoröltemperatur und/oder die Fahrgeschwindigkeit berücksich­ tigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittelung der Korrekturwerte zu­ mindest bestimmte Wärmeübergangswiderstände zwischen dem Mo­ tor und dem Kühlmittelsystem, dem Motor und der Außenumgebung sowie dem Temperatursensor und der Außenumgebung und/oder die Wärmekapazitäten des Motors und des Temperatursensors ange­ nommen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübergangswiderstände und die Wärmekapazitäten fahrzeugspezifisch experimentell ermittelt sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für geschwindigkeitsabhängige Para­ meter Kennlinien verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Temperatursensor erzeugte Signal sowie das korrigierte Signal einer Vorrichtung zur Minimumbil­ dung zugeleitet werden, die das einer minimalen Temperatur entspre­ chende Signal auswählt und weiterleitet.