用于確定行車風速度的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于基于流經車輛（2）的冷卻裝置（24）的換熱器（28）的冷卻介質（26）的冷卻介質質量流（37）并且基于流經所述換熱器（28）且由行車風引起的空氣質量流（44）來確定流向車輛（2）的行車風的速度（10）的方法，所述方法包括：確定冷卻介質質量流（37）的溫度下降（40）；確定負責用于冷卻介質質量流（37）的溫度下降（40）的空氣質量流（44）；并且基于負責用于冷卻介質質量流（37）的溫度下降（40）的空氣質量流（44）來確定流向所述車輛（2）的行車風的速度（10）。
【專利說明】用于確定行車風速度的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種普通的車輛、特別是具有冷卻裝置的車輛。此外，本發明涉及一種用于確定行車風速度的方法。
【背景技術】
[0002]由DE10241228B4已知了一種用于冷卻內燃機的冷卻裝置。在該冷卻裝置中在車輛行駛中承受的行車風被引導通過由冷卻介質流經的換熱器，由此冷卻了冷卻介質。該被冷卻的冷卻介質隨后被引導經過內燃機的氣缸體，以便冷卻該氣缸體。
【發明內容】
[0003]根據本發明描述了一種根據權利要求1所述的用于基于流經車輛的冷卻裝置的換熱器的冷卻介質的冷卻介質質量流并且基于流經所述換熱器且由行車風引起的空氣質量流來確定流向車輛的行車風的速度的方法，以及根據并列權利要求所述的執行所述方法的系統和具有所述系統的車輛。
[0004]優選實施方案在從屬權利要求中給出。
[0005]根據本發明的一個方面，用于基于流經車輛的冷卻裝置的換熱器的冷卻介質的冷卻介質質量流并且基于流經所述換熱器且由行車風引起的空氣質量流來確定流向車輛的行車風的速度的方法包括下述步驟:確定冷卻介質質量流的溫度下降；確定負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流；和基于負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流來確定圍繞所述車輛流動的行車風的速度。
[0006]所述方法以這樣的考慮為基礎，即反作用于車輛的空氣阻力可以用作反作用于車輛前進的行駛阻力之一，推斷出車輛前進，以便推導出由車輛前進產生的燃料消耗。然而，本發明認識到，由車輛速度和反作用于車輛的逆風或者說迎面風的速度得到的差等同于空氣阻力，然而該差必須被測量。
[0007]為了測量反作用于車輛的逆風速度，本發明提出了，考慮將車輛的內燃機的冷卻器的、通過行車風冷卻的換熱器用作傳感器元件，因為由通過行車風對流經換熱器的冷卻液體進行的冷卻可以直接確定行車風的速度。該行車風速度直接是用于確定車輛燃料消耗而必需的差,該差由車輛速度和反作用于車輛的逆風的速度來獲得。
[0008]因此，本發明的優點在于簡單的用于測量行車風速度的方法，在使用這種方法的情況下可以更精確地實施用于確定燃料消耗的計算方法以及運行策略。為了執行所述方法，不需要新的傳感器元件，因為可以使用車輛中已經存在的冷卻器作為傳感器元件。
[0009]在一種改進方案中，前述方法包括下述步驟:當確定了冷卻介質質量流的溫度下降時，關斷用于抽吸在冷卻裝置中的空氣質量流的抽吸裝置。該步驟基于這種考慮，抽吸裝置通過其抽吸作用使行車風歪曲或者失真(verfaischen)，因為抽吸裝置使流經換熱器的空氣加速。為了在確定行車風速度時忽略該額外要考慮的加速，應該在關斷抽吸裝置時執行所述方法。[0010]在另一種改進方案中，所述方法包括下述步驟:基于測試測量來確定在流向車輛的行車風和負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流之間的函數關系。該步驟基于下述考慮，流向車輛的行車風和負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流之間的函數關系遵循一物理定律，該物理定律可以通過測試測量相關。例如，該測試測量可以在風道中執行一次，以便因此將該函數關系存儲在存儲器中并在確定行車風速度時調用。
[0011]在一種特殊的改進方案中，當由行車風的速度和車輛速度之間的差形成的環境風速小于預定的閾值時，執行所述測試測量。該閾值可以特別優選為零，由此表明，圍繞車輛的空氣的速度以及進而圍繞車輛的風速等于零。利用測試測量可以將基于流向車輛的行車風的上述函數關系校整為車輛的速度，因為函數關系直接通過車輛的速度和負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流的對比得到。
[0012]對于測試測量來說應該確保，圍繞車輛的風速實際上也為零。為此，可以考慮將利用所述方法確定的行車風速度作為基礎，只要該行車風速度可視為可靠的，然而為此特別優選可以考慮天氣數據，例如可以由導航儀器讀取天氣數據。
[0013]基于為零的圍繞車輛的風速的測試測量可以被考慮用于函數關系的初次校整，然而也用于對其進行修正。
[0014]在一種附加的改進方案中，所述方法包括下述步驟:基于圍繞車輛的風的環境風速來確定反作用于車輛的空氣阻力，該環境風速由行車風速度和車輛速度的差形成。
[0015]在一種優選的改進方案中，所述方法包括下述步驟:基于車輛當前所處的地點將被確定的空氣阻力和/或圍繞車輛的風的環境風速記錄到道路地圖中。例如，該道路地圖可以存儲在中央存儲器中，多個車輛可訪問該中央存儲器。以這種方式可以通過借助于所述方法測得的空氣阻力和/或圍繞車輛的風的環境風速制成詳細的天氣圖，該天氣圖的空氣阻力數據可被其它車輛調用，所述其它車輛然后又可以基于該空氣阻力數據例如在路線規劃時進行用于燃料消耗的計算。
[0016]在一種特別優選的改進方案中，所述方法包括下述步驟:基于過濾器使流向車輛的行車風的速度平滑。該過濾器例如可以通過求平均值執行所述平滑。通過所述平滑可以由局部計算出的空氣阻力來計算出短時且局部出現的風暴，該暴風會歪曲測量結果。
[0017]在一種備選的改進方案中，所述方法包括下述步驟:當所述車輛和在所述車輛之前行駛的車輛之間的距離低于預定的閾距離(SchweI Iabstand)時,忽略(verwerf en )流向車輛的行車風的速度。所述距離例如可以利用距離傳感器來檢測。當在所述車輛之前極短的距離處存在另一個車輛時，由于遮擋或者說減弱了(ausblenden)行車風，所以同樣可以不考慮不符合實際局部條件的空氣阻力。
[0018]根據另一個方面，設置了一種系統、特別是計算單元，用于基于流經車輛的冷卻裝置的換熱器的冷卻介質的冷卻介質質量流并且基于流經所述換熱器且由行車風引起的空氣質量流來確定流向車輛的行車風的速度，其中所述系統設計用于:
-確定冷卻介質質量流的溫度下降；
-確定負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流；和-基于負責用于冷卻介質質量流的溫度下降的空氣質量流來確定流向車輛的行車風的速度。
[0019]在本發明的一種改進方案中，所述系統具有存儲器和處理器。在此所述方法以計算機程序的形式存儲在存儲器中，且所述處理器設置用于當計算機程序從存儲器載入處理器中時執行所述方法。
[0020]根據本發明的另一個方面，車輛包括所述系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面根據附圖詳細描述了本發明的優選實施方式。其中示出了:
圖1示意性地示出了具有用于計算空氣阻力的系統的第一車輛，所述第一車輛在第二車輛之后行駛；和
圖2示意性地示出了圖1的系統。
【具體實施方式】
[0022]附圖中功能相同或近似的元件具有相同的附圖標記且僅描述一次。
[0023]參考圖1，圖1示意性示出了具有用于計算空氣阻力的系統4的第一車輛2，該第一車輛在第二車輛6之后行駛。
[0024]第一車輛2以速度8在第二車輛6之后行駛，其中行車風或者說迎面風(Fahrtwind)以行車風速度10流向第一車輛2。
[0025]除了系統4之外，第一車輛2還具有距離傳感器12，利用該距離傳感器可以確定第一車輛2和第二車輛6之間的距離14。此外，第一車輛2還包括用于檢測第一車輛2的速度8的速度傳感器16和用于無線傳輸數據的天線18。
[0026]圖2示意性示出了圖1的系統4。在該實施方案中，系統4明確地由多個單個單元構成。然而其通常在程序計算方面在單個或多個微型控制器中實現。
[0027]系統4連接到第一溫度傳感器20和第二溫度傳感器22上，所述溫度傳感器分別檢測在冷卻器24中流動的作為冷卻介質的冷卻液體26的溫度。冷卻液體26在換熱器28中通過空氣進行冷卻，所述空氣通過行車風而運動且以本身已知的方式流經第一車輛2的內燃機30以用于其冷卻。用于對冷卻液體進行冷卻的空氣流可以通過抽吸裝置32而增多，該抽吸裝置通過電動機33來驅動。
[0028]第一溫度傳感器20布置在換熱器28輸入側并且從而檢測到換熱器28中的冷卻液體26的輸入側的溫度34，而第二溫度傳感器22布置在換熱器28輸出側并且從而檢測來自換熱器28的冷卻液體26的輸出側的溫度36。
[0029]此外，在冷卻器24中還布置了流量率傳感器35，該流量率傳感器在確定的時間單位內確定了冷卻介質26流經流量率傳感器35的質量，并且從而確定了冷卻液體26的質量流37。替代地，冷卻液體26的質量流37也可以根據特征曲線來確定，該特征曲線使冷卻液體26的質量流37與運送冷卻液體26的冷卻介質泵的功率消耗加以對比。為此則可以測量冷卻介質泵的功率消耗。
[0030]由輸入側的溫度34和輸出側的溫度36在求差裝置38中確定了溫度差40。在確定溫度差40期間，求差裝置38可以利用開關信號42關斷電動機33并且進而抽吸裝置32。
[0031]如上所述，由于行車風10而運動的空氣流經換熱器28，該空氣冷卻了冷卻液體26并且從而負責用于冷卻液體26中的溫度差40。由空氣引起的冷卻液體26的冷卻過程以及與此相關的空氣的升溫遵循一物理定律，該物理定律取決于流入的空氣和冷卻液體彼此以何種角度運動。用于確定該物理定律的基礎對本領域技術人員來說是已知的，所以在此不需要詳細描述。
[0032]基于之前所述的物理定律一流入的空氣如何冷卻所述冷卻液體26，與冷卻液體26的由流量率傳感器35提供的質量流37相關地可以在質量流計算裝置42中計算空氣的質量流44，所述空氣負責用于對冷卻液體26進行冷卻。
[0033]如果已知了空氣的質量流44，則基于已知的空氣密度和已知的換熱器28的幾何尺寸可以在速度計算裝置46中計算出流入的空氣的速度并進而計算出行車風速度10。
[0034]質量流計算裝置42中以及速度計算裝置46中的物理定律分別通過函數關系描述。在不將空氣的質量流44計算作為中間結果的情況下，兩個計算裝置42、46還可以一起在唯一一個計算裝置中實現。存儲在計算裝置42、46中的函數關系例如可以通過編程裝置48確定或者修正或校整。
[0035]為了進行校整，編程裝置48需要可假設為已知的信號，由該信號可以確定待確定的函數關系。當在第一車輛2的周圍環境中環境風速50等于零時，示例性可假設為已知的信號可以是行車風速度10。則行車風速度10在數量上等于第一車輛2的速度8。
[0036]為了確定環境風速50,利用速度傳感器16測量第一車輛2的速度8,并傳輸給另一個求差裝置52。在另一個求差裝置52中由車輛速度8和行車風速度10的矢量相加或者它們的量差(Betragsdifferenz)來確定環境風速50。
[0037]編程裝置48接收環境風速50，并且根據車輛速度8確定了，環境風速50是否等于零。如果是這種情況，則編程裝置基于溫度差40和行車風速度10確定了上述函數關系并基于該函數關系對兩個計算裝置42、46進行編程，因為在這種情況下行車風速度10精確地相應于已知的車輛速度8。
[0038]在空氣阻力計算單元54中可以基于計算出的環境風速50和行車風速度10來計算空氣阻力56，第二車輛隨著其車輛前進必須克服該空氣阻力。例如，該空氣阻力56可以在過濾器58中通過時間上求平均值而被平滑(gluten)并傳輸給傳輸裝置60和/或燃料消耗計算裝置62。
[0039]如果第一車輛2與第二車輛6的距離14太小，且行車風速度10被第二車輛6過強地影響，空氣阻力56傳輸至傳輸裝置60優選由開關64通過距離傳感器12禁止。
[0040]傳輸裝置60將空氣阻力56與第一車輛2的當前位置聯系起來，并將空氣阻力/位置對66通過天線18傳輸至服務器68，該服務器將空氣阻力/位置對66存儲在數據庫70中并在需要時提供給其它車輛以用于路線規劃。通過這種方式可以形成導航地圖，由該導航地圖可清楚得知局部的空氣阻力條件且由該導航地圖可計算出期望的起始點和目標點之間的燃料消耗最小的路線。
[0041]為了計算當前的燃料消耗并且為了確定第一車輛中當前的油箱填充的可能的有效范圍72，在燃料消耗計算裝置62中可以考慮空氣阻力。該計算可以與第二車輛6至第一車輛2的距離14無關，因為通過被第二車輛6影響的行車風也影響了第一車輛2的燃料消耗。
[0042]例如可以在車輛2中的顯示設備74上顯示油箱填充的計算出的可能的有效范圍72以通知駕駛員。
【權利要求】
1.一種用于基于流經車輛(2)的冷卻裝置(24)的換熱器(28)的冷卻介質(26)的冷卻介質質量流(37)并且基于流經所述換熱器(28)且由行車風引起的空氣質量流(44)來確定流向所述車輛(2)的行車風的速度(10)的方法，所述方法包括: -確定所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)； -確定負責用于所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)的所述空氣質量流(44);和 -基于負責用于所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)的所述空氣質量流(44)來確定流向所述車輛(2)的行車風的速度(10)。
2.按照權利要求1所述的方法，包括: -當確定了所述冷卻介質質量流(44)的溫度下降(40)時，關斷用于抽吸在所述冷卻裝置(24)中的所述空氣質量流(44)的抽吸裝置(32)。
3.按照權利要求1或2所述的方法，包括: -基于測試測量來確定在流向所述車輛(2)的行車風的速度(10)和負責用于所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)的所述空氣質量流(44)之間的函數關系。
4.按照權利要求3所述的方法，其中當環境風速(50)小于預定的閾值時，執行所述測試測量，所述環境風速由所述行車風的速度(10)和所述車輛(2)的速度(8)之間的差形成。
5.按照上述權利要求中任一項所述的方法，包括: -基于圍繞所述車輛(2)的風的環境風速(50)來確定反作用于所述車輛(2)的空氣阻力(56)，所述環境風速由所述 行車風的速度(10)和所述車輛(2)的速度(8)之間的差形成。
6.按照上述權利要求中任一項所述的方法，包括: -基于所述車輛(2)當前所處的地點將所述被確定的空氣阻力(56)和/或圍繞所述車輛(2)的風的環境風速(50)記錄到數據庫(70)中。
7.按照上述權利要求中任一項所述的方法，包括: -基于過濾器(58)而使流向所述車輛(2)的行車風的速度(10)和/或所述空氣阻力(56)平滑。
8.按照上述權利要求中任一項所述的方法，包括: -當所述車輛(2)和在所述車輛(2)之前行駛的車輛(6)之間的距離(14)低于預定的閾距離時，忽略流向所述車輛(2 )的行車風的速度(10 )。
9.一種系統(4)、特別是計算單元，用于基于流經車輛(2)的冷卻裝置(24)的換熱器(28)的冷卻介質(26)的冷卻介質質量流(37)并且基于流經所述換熱器(28)且由行車風引起的空氣質量流(44 )來確定流向所述車輛(2 )的行車風的速度(10 )，其中所述系統設計用于: -確定所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)； -確定負責用于所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)的所述空氣質量流(44);和 -基于負責用于所述冷卻介質質量流(37)的溫度下降(40)的所述空氣質量流(44)來確定流向所述車輛(2)的行車風的速度(10)。
10.一種包括按照權利要求9所述的系統(4)的車輛(2)。
11.具有程序編碼器的計算機程序，用于當在計算機或按照權利要求9所述的系統上執行所述計算機程序時執行按照上述權利要求1至8中任一項所述的方法的所有步驟。
12.計算機程序產品，所述計算機程序產品包括程序編碼，所述程序編碼存儲在計算機可讀的數據載體上，并且當在數據處理裝置上執行所述程序編碼時，所述程序編碼執行按照上述權利 要求1至8中任一項所述的方法。
【文檔編號】G01P5/10GK103454445SQ201310206364
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月29日 優先權日:2012年5月30日
【發明者】J.海澤, U.舒爾茨, A.瓦格納 申請人:羅伯特·博世有限公司