[发明专利]外部空气温度测量设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本站里申请要求2013年3月14日递交的题为“OUTSIDE AIR TEMPERATURE MEAUSREMENT DEVICE AND METHOD”的共同未决美国临时申请No.61/781,978，通过引用将其全部结合在这里。

技术领域

本发明涉及特别用于车辆的外部空气温度测量设备和方法。

背景技术

测量外测温度（“OAT”）的值的能力是对于采用自动温度控制（“ATC”算法）的车辆支持在加热通风和空气调节（“HVAC”）中获得座舱舒适的关键处理。此外，精确的OAT值还由HVAC电子控制模块内ATC算法之外的多种算法需要，并且最终，OAT由车辆内的其他电子模块需要，诸如中控面板温度显示模块或控制诸如类似于车辆的远程启动的特征的模块。

由于存在于车辆的发动机舱内的大量热噪声，并且环境温度感测装置通常由于经济性原因而位于发动机舱内，所以一旦车辆停止移动持续即使很短的时间，都难以获得外部环境温度的及时和准确的估计。这种困难来自于温度传感器（通常是一种热敏电阻）不仅测量温度的期望环境空气温度成分，并且其还测量由于缺乏在感测装置上以及附近流过的空气而积累的发动机产生热量的不期望的“噪声”成分。除了直接从发动机辐射的热量之外，注意，车辆的冷却风扇正在从散热器鳍片提取发动机热量，并且这种热量在发动机舱内流动。当车辆停止时，也不存在冲击气来排出热空气。但是一旦车辆获得了足够的速度，来自发动机舱外部的冲击气在传感器上流动并冷却传感器，从而导致温度测量结果的一系列指数降低。在OAT过滤处理的现有技术中，温度测量算法不预测这种瞬态的、衰减的数据序列。相反，当前实施的算法维持OAT的最后知道的、受信任的值，直到诸如车辆速度、冷却剂温度和发动机关闭时间等的环境条件指示传感器可能被清除了热噪声并且被认为将要提供环境温度的接近精确的表示为止。然而，当车辆速度足够高来从感测元件冲洗掉剩余热噪声时，在数值收敛可以开始具体化到环境温度的最后已知的、受信任的值与当前报告的环境传感器值之间之前，必须经过数分钟。在这段时间，由于缺乏精确的OAT温度，车辆的座舱可能对于温度、座舱空气的清新度和座舱空气的含水量是不舒适的。

使用牛顿冷却定律来从热监视的发动机舱预测指数衰减的实时数据序列的最终值的技术没有能够可以接受地成功得出精确的数值热模型参数。这种失败是由于在这些汽车热系统中不能表征的高阶噪声因子使传感器的数据序列元素明显地偏离理想指数数据序列，从而导致明显上冲或下冲真实环境温度值的不稳定的数据预测。这些因子的实际特征由热指数模型的时间常数对于车辆速度的依赖性而恶化。

已有的线性曲线拟合和最终值估计方法（诸如可以经由牛顿冷却定律利用的那些）擅长从在热瞬态响应完成之后可以获得的完整的、已有的数据集建立模型参数，但是不擅长预测改善座舱温度所需的实时数据的输出。

同样，由于预测数据序列的最终值的实时需要并且由于通常在指数数字模型的数据序列中发现的温度偏移，必须应用非线性曲线拟合方法。例如，指数衰减数值的值朝向恒定值（其可以但不一定为零值）衰减。当恒定值为非零时，其通常被称作为“偏移”或“最终值”。但是指数模型对于指数瞬态响应中早期的数据的变化的敏感性使得充分利用非线性曲线拟合方法变得困难，并且有时不能够得到解。由于数据从理想指数形式背离，随着处理进行，该解通常发散而非收敛。

诸如使用Kalman滤波器的其他方法基于模型参数相对于实时数据的统计背离对预测进行权衡，以提供“经统计过滤”的数据。这种方法也不能实现对于该问题的完美解。由于上述数据偏离因子，建立统计参数所需的模型不能提前知道，在Kalma滤波器方法中仍需要校正当前数据样本和预测下一个数据样本。此外，来自车辆的环境的热数据没有由表现出零平均值的统计中性噪声偏离，而是由不能被在实践上或经济地获得的系统的热特征偏离，并且这些噪声因子通常具有正的偏移。

发明内容

根据本发明，快速外部空气温度（“OAT”）获取处理将精确确定OAT的获取时间从数分钟减小到数秒钟，使得相比于使用当前采用的控制处理更迅速地实现座舱舒适以及温度敏感应用的响应。本发明的控制处理脱离已有的曲线拟合方法，因为其可以被实时确定，而非在确定指数数学模型的特征参数之后。

根据本发明的示例实施例，即使在系统中存在正偏置热噪声，OAT测量装置和方法仍在车辆移动开始的数秒内得出可用的OAT的最终值。因此，对于自动温度控制系统，可以更迅速地获得车厢舒适性。