JP3986121B2 - 車両における、冷媒温度をモデル方式でシミュレーションする方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両における、冷媒温度をモデル方式でシミュレーションする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両では、例えばエンジンの駆動、空調装置または暖房装置の作動、或いは外気温の測定のためにも冷媒温度が既知でなければならない。このため、冷媒温度は少なくとも一つのセンサにより検出される。
【０００３】
最近の車両では、センサはデータバスを介して車両の個々の制御器に信号を発する。しかしながらこのデータバスは、ターミナル１５「オン」（これは点火「オン」に対応している）から多重方式で作動し始める。ところで、例えば空調・暖房装置のような車両の個々の装置を作動させるためには、或いは外気温のような他の量を決定するためには、ターミナル１５「オン」の前にすでに冷媒温度が既知でなければならない。このため従来では、第２のセンサが設けられていた。この第２のセンサは、ターミナル１５「オン」の前に（即ち点火装置が作動する前に）、冷媒温度に対応する信号を発する。この信号に基づき適当な機器、例えば空調装置、暖房装置を作動させることができる。
【０００４】
しかしながら、第２のセンサを設けることで付加的なコストがかかるのが欠点である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、コスト及び設置場所の理由から、冷媒温度を検出するために余分なセンサを設けないで済む方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、請求項１または請求項６に記載の方法により解決される。
【０００７】
請求項１に記載の方法によれば、駆動原動機の作動を停止した時点で冷媒温度が検出される。この時の検出値を基点にして、車両特有のデータを考慮し且つ温度モデルに基づいて実際の冷媒温度を継続的に算出する。
【０００８】
前記車両に特有のデータとは、例えば駆動原動機から仮想温度センサへの熱伝導抵抗、仮想温度センサから外気への熱伝導抵抗、駆動原動機と外気の間の熱伝導抵抗、及び適当な熱容量（即ち駆動原動機または駆動原動機系の熱容量及び（または）適当な温度センサの熱容量）である。
【０００９】
多くの目的に対しては、適当な熱伝導抵抗または熱容量を近似的に考慮すること、例えば線形的に考慮することで十分である。線形伝達関数は、一次のモデルで実現することができる。しかし、さらに風、周囲の影響力、空間性等のような他の影響量をも考慮する必要がある場合には、より高次のモデル（伝達関数）、即ち非線形熱伝導抵抗／熱容量を考慮してもよい。
【００１０】
熱伝導抵抗及び（または）熱容量は、実験的に求めるのが有利である。
従来の車両では、駆動原動機の作動を停止した後に外気温の検出を行い、最後に検出した検出値に値を凍結していた。しかしこの方法は、温度の値が上昇変化する場合にのみ有効である。外気温の値が下降変化する場合には、前記凍結は行われない。この方法の意義は、例えば外気温と冷媒温度との差に応じて暖房制御を行い、特に駆動原動機の作動を停止した後に冷媒温度が再加熱のために上昇する場合にある。その後一定の時間が経過して冷媒温度が所定の限界値以下に下がると、外気温を検出するための禁止事項が解除され、その時の値が適宜表示される。
【００１１】
上記の方法とは択一的に、請求項６に記載の方法によれば、理論的に決定された冷媒温度が所定の限界値を下回る時点が求められる。これは車両特有のデータを考慮して、且つ温度モデルに基づいて行われる。理論的に求められた限界値を下回った時点から、前述したように禁止事項が解除される。
【００１２】
理論的に決定された冷媒温度が所定の限界値を下回る時点は、特定の運転条件及び（または）周囲条件並びに車両特有のデータが対応する時点に関係づけられている表から読み出すのが有利である。さらにこのような表に、周囲状況及び車種に依存する評価時定数を記録させていてもよい。
【００１３】
本発明の他の構成によれば、限界値を下回る前記時点を、運転条件、周囲条件及び（または）車両特有の条件を考慮して算出してもよい。このような演算は、例えば請求項９に記載の式を用いて近似的に可能である。
【００１４】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて説明する。添付の図面には、熱伝導モデルが極めて簡略に図示されている。
【００１５】
図には、３本の線が図示されている。これらの線は熱レベルを表わしており、即ち１０で示した線はエンジン燃焼熱のレベルを、１２で示した線は外気温を、１４で示した線は参照温度を表わしている。
【００１６】
１６は、電気回路図のように図示された、エンジンと冷媒循環系の間に配置された熱伝導抵抗器である。可変熱抵抗器１８は、エンジン系から外部への熱伝導をシミュレートするためのものである。
【００１７】
同様に電気回路図のように図示されたエンジンの熱容量部２０が可変熱抵抗器１８に並列に接続されている。熱容量部２０は、冷媒循環系及び同様の付属装置を備えたエンジンブロックの蓄熱能に関与している。
【００１８】
丸で囲んだ領域２２により温度モデルが形成されている。この温度モデルにより、車両の個々の部分から他の部分への熱伝導、或いは外気への熱伝導がシミュレートされ、車両の個々の領域の温度特性を決定することができる。
【００１９】
特に、車両に特有のデータ（図面では熱伝導抵抗器及び熱容量部によって表わされている）を考慮に入れて、車両のエンジンを切った後の冷媒温度をモデル方式でシミュレートすることができる。
【００２０】
この場合、従来のように、車両の走行作動に対して設けられる他の冷媒温度センサとは別に付加的なセンサを使用することができる。
従来二つのセンサが使用されていた理由は、第１のセンサが車両のデータバスシステムに接続され、データバスシステムが、信号「点火オン」（ターミナル１５作動）の時点ではじめてそのデータを車両の対応する装置に送るからである。
【００２１】
そこで、従来では、車両の点火装置が作動する前に冷媒温度を検出できるように、第２のセンサが使用されていた。しかしこの第２のセンサはコスト上好ましくないばかりか、エンジンルーム内の設置場所の点でも不具合のあるものであった。
【００２２】
冷媒温度は、点火装置が作動する前にすでに検出される必要がある。なぜなら、表示装置が温度信号に従い、外気温または冷媒温度を表示するための根拠とする減衰値は、例えば冷媒温度と外気温との差に基づいて検出されるからである。
【００２３】
車両が停止していて、外気温と冷媒温度差が小さい場合には、減衰値はほぼ１時間使用される。これに対して、車両が停止しているときに外気温と冷媒温度差が大きい場合には、減衰値はほぼ１１０００時間使用される。
【００２４】
本発明による方法では、点火装置が作動する前に作動するセンサの代わりに、モデル方式のシステムが使用されて、冷媒温度が検出される。
この場合、第１のステップでは、図面に図示されているような、代用モデルを備えた測定系の熱特性が記述される。エンジンの熱によるセンサの加熱によって生じる系統的誤差は、正確に記述される必要がある。
【００２５】
エンジンの冷却特性は、一次の線形伝達関数によって近似できる。この場合の近似は、風、環境、空間性等の外部影響量を考慮していないので、標準シチュエーションに対する近似であるにすぎない。場合によっては、これらの外部影響量を考慮するため、より高次の伝達関数（非線形熱抵抗・熱容量）を使用してもよい。
【００２６】
本例においては、冷媒温度と外気温との温度差を定性的に判断すればよいので、前記近似で十分である。
実際には、８回の冷却試験に基づいて、種々の車両の時定数及び周囲条件を見て取れるような表を作成した。
【００２７】
前記温度差に達するために期待される時間ｔｗは、標準冷却時間Tと標準試験開始時の温度差ΔＴから、式
ｔｗ＝−Ｔｌｎ（１０／ΔＴ）
に基づいて算出することができる。
【００２８】
この式から時間twが得られる。即ち、この時間以後、理論的に検出された冷媒温度が所定の限界値を下回るような時間ｔｗが得られる。
この方法の代わりに、周囲パラメータ及び（または）車両特有のパラメータに基づいて、冷媒温度がある特定の限界値を下回る時点を表わすような表を作成してもよい。
【００２９】
さらに次のような方法を選択してもよい。即ち、予め与えられる熱伝導抵抗値及び（または）熱容量値に基づき、図面に図示したモデルにしたがって冷媒温度を連続的に算出するようにしてもよい。この最後の方法の利点は、どの時点でも（エンジンを切った際も）冷媒温度が提示されることにある。これに対して最初に挙げた二つの方法では、理論的に検出された冷媒温度が予め決められた限界値を下回る時点が提示されるにすぎない。
【００３０】
しかしながら上記どの方法にも、センサを設けずに済み、よってコスト的にもエンジン内に場所が提供される点でも有利であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を実施するための熱伝導モデルの簡略図である。
【符号の説明】
１０ エンジン燃焼熱を示すレベル
１２ 外気温を示すレベル
１４ 参照温度を示すレベル
１６ 熱伝導抵抗器
１８ 可変熱抵抗器
２０ 熱容量部
２２ 熱モデル

Claims (9)

1. 車両における、冷媒温度をモデル方式でシミュレーションする方法において、
   駆動原動機の作動を停止した時点で冷媒温度を検出するステップと、
   検出した冷媒温度を基点にして、車両特有のデータを考慮しながら駆動原動機の作動を停止した後の時点での実際の冷媒温度を温度モデルに基づいて継続的に算出するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 車両特有のデータとして、少なくとも、駆動原動機から仮想温度センサへの熱伝導抵抗と、仮想温度センサから外気への熱伝導抵抗と、駆動原動機と外気の間の熱伝導抵抗と、及び（または）車両の適当な部分の熱容量とを考慮することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 熱伝導抵抗と熱容量に関し、一次の伝達関数だけを考慮することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 熱伝導抵抗と熱容量に関し、付加的により高次の伝達関数と非線形特性曲線とを考慮することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 熱伝導抵抗及び（または）熱容量を実験的に求めることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 理論的に決定された車両の冷媒温度が所定の値を下回る時点を、冷媒温度をモデル方式でシミュレーションして求める方法において、
   駆動原動機の作動を停止した時点で冷媒温度を検出するステップと、
   理論的に決定された冷媒温度が所定の限界値を下回る時点を、車両特有のデータを用いて且つ温度モデルに基づいて求めるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
7. 限界値を下回る前記時点を、特定の運転条件及び（または）周囲条件並びに車両特有のデータが対応する時点に関係づけられている表から読み出すことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 限界値を下回る前記時点を、運転条件、周囲条件及び（または）車両特有の条件を考慮して算出することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 駆動原動機の作動を停止した時点での冷媒温度をT、冷媒温度と外気温との温度差をΔＴとしたとき、式
   ｔｗ＝−Ｔｌｎ（１０／ΔＴ）
   に基づいて演算を行うことを特徴とする、請求項８に記載の方法。

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