JP2013250267A - 走行風の速度を求めるための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走行風速度を簡単に測定する方法を実現して正確な燃費計算に役立てることができるようにすること。
【解決手段】冷却媒体質量流量の温度低下分を求めるステップと、前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る空気質量流量を求めるステップと、前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る前記空気質量流量に基づいて、前記車両に流入する走行風の速度を求めるステップとを実施するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に流入する走行風の速度を、当該車両の冷却装置の熱交換器を通流する冷却媒体の冷却媒体質量流量と、前記熱交換器を通過する走行風によって引き起こされる空気質量流量とに基づいて、求めるための方法及び装置に関している。また本発明は、一般的な車両、とりわけ冷却装置を備えた車両にも関している。

ＤＥ１０２４１２２８Ｂ４明細書からは内燃機関の冷却のための冷却装置が公知である。この冷却装置では、車両の走行中に受け入れた走行風が、冷却媒体の通流する熱交換器を通過して案内され、それによって冷却媒体が冷却されている。冷却された冷却媒体は、内燃機関の冷却のために内燃機関のシリンダーブロックを通って案内される。

ＤＥ１０２４１２２８Ｂ４明細書

本発明の課題は、従来技術の問題に鑑みこれを解決すべく改善を行うことであり、走行風速度を簡単に測定する方法を実現して正確な燃費計算に役立てることができるようにすることである。

前記課題は本発明により、冷却媒体質量流量の温度低下分を求めるステップと、
前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る空気質量流量を求めるステップと、
前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る前記空気質量流量に基づいて、前記車両に流入する走行風の速度を求めるステップとを含んだ構成によって解決される。

第２車両の後方を走行している、空気抵抗計算装置を備えた第１車両の概略図 図１による装置を具体的に示した概略図

本発明の別の有利な構成例は従属請求項に記載されている。

本発明の観点によれば、車両に流入する走行風の速度を、当該車両の冷却装置の熱交換器を通流する冷却媒体の冷却媒体質量流量と、前記熱交換器を通過する走行風によって引き起こされる空気質量流量とに基づいて求めるための方法が、
冷却媒体質量流量の温度低下分を求めるステップと、
前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る空気質量流量を求めるステップと、
前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る前記空気質量流量に基づいて、前記車両に流入する走行風の速度を求めるステップとを含んでいる。

この上記した方法は次のような考察に基づくものである。すなわち、車両に対する空気抵抗を、車両駆動装置から得られる燃費に転じるべく、車両駆動装置に対抗的に作用する走行抵抗として利用することである。本発明では、車両速度と車両に対抗的作用する向かい風の速度との差分が空気抵抗に係っていることを認識してはいるが、但しこの差分には測定が必要である。

そこで本発明では、車両に対抗的に作用する向かい風を測定するために、車両の内燃機関の冷却器において走行風によって冷却される熱交換器をセンサ要素として用いることを提案している。なぜなら熱交換器を通流している冷却水が走行風によって得られた冷却状態からは走行風の速度を直接的に求めることが可能だからである。この走行風速度とは、すなわち車両の燃費を求めるのに必要な、車両に対抗的に作用する向かい風速度と車両速度との間の差分に等しい。

本発明によって得られる利点は、走行風速度をその利用のもとで簡単に測定する方法において、燃費を求めるための計算方法、作動ストラテジが正確に実施できる点にある。この方法の実施のために新たなセンサ要素は何も必要ない。なぜなら既に車両内にある既存の冷却器がセンサ要素として利用できるからである。

有利な構成例によれば前記方法は、冷却媒体質量流量の温度低下分を求める際に、冷却装置内へ空気質量流量を吸気する吸気装置を停止させるステップを含んでいる。このステップは、吸気装置の吸気作用が走行風を改ざんしてしまうという考察に基づいている。なぜなら吸気作用は熱交換器を通過する空気を加速させるからである。この付加的に考慮すべき空気の加速を、走行風速度を求める際に排除するために、吸気装置がスイッチオフされているときに前記方法を実施するのである。

別の有利な実施例によれば前記方法は、前記車両に流入する走行風の速度と、前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る空気質量流量との間の関数的依存性を、検査測定に基づいて求めるステップを含んでいる。このステップは、前記車両に流入する走行風の速度と、前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る空気質量流量との間の関数的依存性が物理的な法則性ないし規則性に左右されるという考察に基づいている。この物理的法則性ないし規則性は、検査測定によって修正することが可能である。この検査測定は、例えば試験用風洞において一回だけ実施してもよい。それによって得られた関数的依存性はメモリにファイルされ、走行風速度を求める際に呼び出される。

別の有利な実施例によれば前記方法には、走行風の速度と前記車両の速度との間の差分からなる周辺風速が予め定めた閾値よりも小さい場合に、前記検査測定が実施されるステップが含まれている。この閾値は、特に有利には値ゼロであり得る。これにより、車両周囲の空気の速度とそれに伴う車両周囲の風速度とが値ゼロであることが示される。検査測定によって上述した関数的依存性は、車両に流入する走行風に基づいて、車両の速度として較正可能である。なぜなら関数的依存性は、車両の速度と、冷却媒体質量流量の温度低下に係る空気質量流量との対比に直接的に現れるからである。

なお検査測定に対しては、車両周辺の風速度が本当にゼロであることが保証された方がよい。それに対しては、前記方法を用いて求められた走行風速度に対して、特に有利には、例えばナビゲーション装置から読み出すことのできる天候データ等をさらに用いることで、高い信頼性が認められるときにはそれを基準として用いることも可能である。

車両周辺の風速度がゼロであることに基づく検査測定は、関数的依存性の最初の較正に用いることもでき、それらの修正に用いることもできる。

さらに有利な実施例によれば前記方法には、前記車両に対して作用する空気抵抗を、走行風の速度と前記車両の速度との間の差分から得られた前記車両周辺の風の周辺風速に基づいて求めるステップが含まれる。

別の有利な実施例によれば前記方法には、求められた空気抵抗及び／又は前記車両周辺の風の周辺風速を、当該車両の現在位置に基づいてデーターバンクないしロードマップに登録するステップが含まれている。このロードマップは例えば多くの車両ユーザーがアクセス可能な中央メモリにファイルされていてもよい。このようにして、前述したような方法で測定された空気抵抗及び／又は車両周辺の風の周辺風速によって詳細なウエザーマップが作成可能になる。これらの空気抵抗データは他の車両によって呼び出すことが可能で、これらの他の車両も前記データーバンクから得られた空気抵抗データに基づいて、例えばルート作成の際の燃費のための計算を実施することが可能となる。

特に有利な実施例によれば、前記車両に流入する走行風の速度及び／又は空気抵抗を、フィルタに基づいて平滑処理するステップが含まれる。このフィルタは、平滑化を例えば平均値形成によって実施してもよい。このような平滑化により、局所的に算出された空気抵抗から、測定結果の改ざんを引き起こすような短期間に局所的に発生した突風などが抽出される。

代替的な実施例によれば前記方法には、前記車両と、前記車両前方を走っている先行車両との間の間隔が予め定められた閾値間隔を下回った場合に、前記車両に流入する走行風の速度を却下するステップが含まれている。この間隔は例えば間隔センサを用いて検出される。車両前方において過度に少ない間隔で別の車両が存在し得るときに、走行風をマスキングすることによって、実質的な局所的条件に相応しない空気抵抗も無視できるようになる。

本発明の観点によれば、車両に流入する走行風の速度を、当該車両の冷却装置の熱交換器を通流する冷却媒体の冷却媒体質量流量と、前記熱交換器を通過する走行風によって引き起こされる空気質量流量とに基づいて求めるための装置が、前記冷却媒体質量流量の温度低下分を求め、前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る空気質量流量を求め、さらに、前記冷却媒体質量流量の温度低下分に係る前記空気質量流量に基づいて前記車両に流入する走行風の速度を求めるように構成される。

本発明のさらに別の構成例によれば、前述した装置がメモリとプロセッサを有している。その際には前述した方法がコンピュータプログラムの形態で前記メモリにファイルされ、前記プロセッサが前記方法の実施のために設けられ、当該コンピュータプログラムが前記メモリからプロセッサにロードされる。

本発明のさらに別の観点によれば、前記装置を含んだ車両が提案される。

以下では本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。なおこれらの図面中同じ機能若しくは比較可能な機能を備えた要素には同じ符号が付され、説明の重複は省くものとする。

図１の概要から見て取れることは、第２車両６の後方を走行中の第１車両２が、空気抵抗を算出するための装置４（以下空気抵抗計算装置とも称する）を備えていることである。

第１車両２は、第２車両６の後方を、矢印８で示している速度（以下では単に車速８とも称する）で走行しており、この場合第１車両２に対しては矢印１０で示した走行風の速度（以下では単に走行風の速度１０とも称する）が流入する。

第１車両２は、前記装置４の他に間隔センサ１２を有しており、該間隔センサ１２を用いて第１車両２と第２車両６の間の間隔１４が検出可能である。さらに第１車両２は第１車両２の速度８を測定するための速度センサ１６と、データのワイヤレス伝送のためのアンテナ１８とを含む。

図２には、図１からの装置４が概略的に描写されている。この装置４は、当該の実施形態においては、説明をわかりやすくするために、多数の個別ユニットで構成している。しかしながら通常はプログラム技術を介して１つ若しくはそれ以上のマイクロコントローラ上で実現され得る。

前記装置４は第１の温度センサ２０と第２の温度センサ２２に接続されている。これらの温度センサ２０，２２は、それぞれ、冷却器２４内を通流する冷却媒体としての冷却水２６の温度を測定している。冷却水２６は、熱交換器２８において走行風によって流動している空気によって冷却される。さらに冷却水２６はそれ自体公知の方式で、第１車両２の内燃機関３０を通って通流する。冷却水を冷却するための空気流は、電気モータ３３によって駆動される吸気装置３２によって増加可能である。

前記第１の温度センサ２０は熱交換器２８の入力側に配置され、当該熱交換器２８の冷却水２６の入力側温度３４を測定するのに対して、第２の温度センサ２２は熱交換器２８の出力側に配置され、当該熱交換器２８からの冷却水２６の出力側温度を測定する。

さらに前記冷却器２４には流量センサ３５が設けられており、当該流量センサ３５は所定の時間単位毎に当該流量センサ３５を通流する冷却媒体２６の質量を検出し、そのようにして当該冷却水２６の質量流量３７を求めている。また代替的に前記冷却水２６の質量流量３７は、冷却水２６の質量流量３７を、冷却水２６を搬送させる冷却媒体ポンプの電力消費に対比させる特性マップに基づいて求めることも可能である。これについては冷却媒体ポンプの電力消費が測定される。

前述した入力側温度３４と出力側温度３６とからは、差分装置３８において温度差分ないし温度低下分４０が求められる。この差分装置３８は、温度差分４０の検出中に切替信号４２を用いて電気モータ３３と吸気装置３２とをスイッチオフさせる。

既に前述したように、熱交換器２８に走行風１０によって動かされた空気が流れ込むと、この空気は冷却水２６を冷却するため、冷却水２６の温度差分４０に関わってくる。この冷却水２６の空気に基づく冷却プロセスとそれに伴う空気の加熱とが物理的法則性の影響下にあり、この物理的法則性は、流入する空気と冷却水とがどのような角度で相互移動するかに依存している。この物理的法則性を定める基準は、当業者には公知なものなのでここでの詳細な説明は省く。

前述した例えば流入する空気が冷却水２６をどのように冷却するかなどのような物理的法則性に基づいて、流量センサ３５から供給される、冷却水２６の質量流量３７に関連して質量流量計算装置４２では、冷却水２６の冷却に係る空気の質量流量４４が算出される。

前記空気の質量流量４４がわかったならば、既知の空気密度と熱交換器２８の既知の幾何学的寸法とに基づいて、速度計算装置４６では流入する空気の速度と共に走行風の速度１０も算出可能である。

前述した質量流量計算装置４２においても速度計算装置４６においても物理的法則性は、それぞれ関数関係によって記述される。なお前記２つの計算装置４２，４６は、中間結果としての空気質量流量４４の計算を省いて、共通の唯一つの計算装置によって実現してもよい。前記計算装置４２，４６内にファイルされている関数関係は例えば、プログラミング装置４８によって確定又は修正ないしは較正してもよい。

前記較正に対しては、プログラミング装置４８は、既知の前提信号として、確定すべき関数関係を定義できる信号を必要とする。この既知の前提信号の一例として、第１車両２周辺の周辺風速５０がゼロである場合には、走行風の速度が挙げられる。その場合には、走行風の速度１０が絶対値の点で第１車両２の速度８と等しくなる。

周辺風速５０を求めるために、第１車両２の車両速度８が速度センサ１６を用いて測定され、さらに別の差分装置５２転送される。さらなる差分装置５２において、車両速度８と走行風の速度１０のベクトル加算から、又はそれらの絶対値差分から、周辺風速５０が定められる。

プログラミング装置４８は、周辺風速５０を受け取り、車両速度８に基づいて、周辺風速５０がゼロに等しいか否かを確定する。周辺風速５０がゼロであるならば、プログラミング装置４８は、温度差分４０と走行風の速度１０とに基づいて前述したような関数関係を求め、この関数関係に基づいて前記２つの計算装置４２，４６をプログラミングする。というのもこのケースでは走行風の速度１０がまさに既知車両速度８に相当するからである。

空気抵抗計算装置５４においては、算出された前記周辺風速５０と走行風の速度１０とに基づいて、空気抵抗５６が算出される。この空気抵抗５６を第２車両はその車両駆動部で克服しなければならない。この空気抵抗５６はフィルタ５８において例えば時間平均形成によって平滑化され、伝送装置６０及び／又は燃費計算装置６２に伝送される。

伝送装置６０への空気抵抗５６の伝送は有利には、第１車両２と第２車両６との間の間隔１４が過度に短すぎ、かつ走行風の速度１０に対する第２車両６の影響が強すぎる場合には、間隔センサ１２に関するスイッチ６４によって中断される。

伝送装置６０は空気抵抗５６に第１車両２の目下の位置を結合し、空気抵抗／位置値対６６をアンテナ１８を介してサーバー６８に伝送する。サーバー６８はこの空気抵抗／位置値対６６をデーターバンク７０にファイルし、必要に応じてその他の車両にルート計算のために提供する。このようにしてナビゲーションマップが作成され、このナビゲーションマップからは、局所的な空気抵抗条件を読み取ることができ、そこからは所望のスタート地点とゴール地点との間の最小燃費ルートの計算が可能になる。

燃費計算装置６２においては、第１車両における現下の燃費計算と現下の残燃料で予測可能な到達範囲７２の計算のために、空気抵抗が用いられる。これらの計算は、第２車両６と第１車両２との間の間隔１４には依存させていない。なぜなら第２車両６に影響される走行風によって第１車両２の燃費も影響されるからである。

例えば算出された残燃料で予測され得る到達範囲７２は、ドライバーに対する情報提供のために車両２のモニター７４に表示してもよい。

２ 第１車両
４ 本発明による装置
６ 第２車両
８ （車両）速度
１０ 走行風の速度
１２ 間隔センサ
１６ 速度センサ
１８ アンテナ
２０ 第１の温度センサ
２２ 第２の温度センサ
２８ 熱交換器
３０ 内燃機関
３８ 差分装置
４２ 質量流量計算装置
４６ 速度計算装置
４８ プログラミング装置
５２ 差分装置
５４ 空気抵抗計算装置
５８ フィルタ
６０ 伝送装置
６２ 燃費計算装置
７４ モニター

Claims (12)

1. 車両（２）に流入する走行風の速度（１０）を、当該車両（２）の冷却装置（２４）の熱交換器（２８）を通流する冷却媒体（２６）の冷却媒体質量流量（３７）と、前記熱交換器（２８）を通過する走行風によって引き起こされる空気質量流量（４４）とに基づいて、求めるための方法において、
   前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）を求めるステップと、
   前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）に係る空気質量流量（４４）を求めるステップと、
   前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）に係る前記空気質量流量（４４）に基づいて、前記車両（２）に流入する走行風の速度（１０）を求めるステップとを含んでいることを特徴とする方法。
2. 前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）を求める際に、前記冷却装置（２４）内へ空気質量流量（４４）を吸気する吸気装置（３２）を停止させるステップが含まれている、請求項１記載の方法。
3. 前記車両（２）に流入する走行風の速度（１０）と、前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）に係る空気質量流量（４４）との間の関数的依存性を、検査測定に基づいて求めるステップが含まれている、請求項１または２記載の方法。
4. 前記検査測定は、走行風の速度（１０）と、前記車両（２）の速度（８）との間の差分からなる周辺風速（５０）が、予め定めた閾値よりも小さい場合に実施するステップが含まれている、請求項３記載の方法。
5. 前記車両（２）に対して作用する空気抵抗（５６）を、走行風の速度（１０）と前記車両（２）の速度（８）との間の差分から得られた前記車両（２）周辺の風の周辺風速（５０）に基づいて求めるステップが含まれている、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 求められた空気抵抗（５６）及び／又は前記車両（２）周辺の風の周辺風速（５０）を、当該車両（２）の現在位置に基づいて、データーバンク（７０）に登録するステップが含まれている、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記車両（２）に流入する走行風の速度（１０）及び／又は空気抵抗（５６）を、フィルタ（５８）に基づいて平滑処理するステップが含まれている、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記車両（２）と、前記車両（２）前方を走っている先行車両（６）との間の間隔（１４）が予め定められた閾値間隔を下回った場合に、前記車両（２）に流入する走行風の速度（１０）を却下するステップが含まれている、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
9. 車両（２）に流入する走行風の速度（１０）を、当該車両（２）の冷却装置（２４）の熱交換器（２８）を通流する冷却媒体（２６）の冷却媒体質量流量（３７）と、前記熱交換器（２８）を通過する走行風によって引き起こされる空気質量流量（４４）とに基づいて求めるための装置（４）、とりわけ計算ユニットにおいて、
   前記装置が、
   前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）を求め、
   前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）に係る空気質量流量（４４）を求め、さらに、
   前記冷却媒体質量流量（３７）の温度低下分（４０）に係る前記空気質量流量（４４）に基づいて前記車両（２）に流入する走行風の速度（１０）を求めるように構成されていることを特徴とする装置。
10. 前記請求項９による装置（４）が含まれていることを特徴とする車両（２）。
11. コンピュータ又は請求項９記載の装置上で実行される、請求項１から８いずれか１項記載の方法の全てのステップを実施するためのプログラムコード手段を備えたコンピュータプログラム。
12. 請求項１から８いずれか１項記載の方法をデータ処理装置上で実施する、コンピュータ読み出し可能なデータ担体上に記憶されているプログラムコードを含んでいる、コンピュータプログラム製品。

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