【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于提供在管路中流动的流体的至少一个流体温度值的装置、系统和方法以及包括该系统的车辆。
技术介绍
1、测量管路或快速连接器(quick connector，或称为快速接头)中的流体的温度由于需要同时满足许多边界条件而存在一些挑战。为了高精度和快速测量响应，传感器应该被布置成尽可能靠近流体。当传感器浸没在液体流中时，获得最好的结果。然而，这可能导致不希望的压力损失。
2、已知使用布置在管路的壁处的绝缘温度传感器来测量管路内的流体流的温度。绝缘温度传感器从与流体热接触的壁传递温度数据。然而，从那些温度数据到实际的流体温度的偏差很大。此外，如果流体温度变化，则温度数据滞后于实际的流体温度。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种提供更精确的流体温度值的装置和方法。
2、在本专利技术的一个方面中，提供了一种用于提供在管路中流动的流体的至少一个流体温度值的装置，所述装置包括：输入端、处理单元和输出端，其中，输入端被配置为接收来自第一传感器的第一温度信号，第一温度信号提供至少一个第一温度值，第一传感器抵接于(abutt)管路处的第一导热元件，第一导热元件延伸到管路中的流体，其中，输出端被配置为提供包括至少一个流体温度值的输出信号，其中，处理单元被配置为执行至少以下步骤：接收来自输入端的第一温度信号；使用表示管路的环境空气(ambient air，或称为周围空气)的温度的第二温度值基于第一温度值来确定至少一个流体温度值；以及提供包括至少一个流
3、根据本专利技术，所述装置提供基于在管路上的第一导热元件处测量的温度和环境空气温度而进行的流体温度值的估计。第一导热元件例如可以是管路的壁或者元件(例如，插入管路中的金属套筒)，所述元件从第一温度传感器延伸到管路中的流体，使得第一导热元件直接接触流体。在这两种情况下，第一传感器都不与流体直接接触。装置的输入端可以例如电连接到抵接于管路的第一导热元件的第一传感器。此外，第一传感器可以例如与环境空气隔热，使得第一传感器提供在第一导热元件处测量的温度数据，第一导热元件与环境空气进行最小的热交换。第一温度信号包括那些温度数据。第二温度值表示管路的环境空气的温度。第二温度值不一定是环境空气的温度，而是也可以是比第一传感器的测量更接近环境空气的温度的温度值，或者第二温度值可以是估计的温度值。环境空气的温度的表示例如可以意味着第二温度值可以作为估计的温度值存储在处理单元的存储器中，或者可以基于在输入端处接收的第二温度信号来确定或由在输入端处接收的第二温度信号提供。在后一种情况下，表示环境空气温度的第二温度值可以例如从提供第二温度信号的第二传感器导出，第二传感器比第一传感器更多地受环境空气温度的影响。因此，第二传感器可以直接测量环境空气的温度，或者可以例如至少与环境空气接触，同时受到管路和/或流体的温度的影响。处理单元使用来自第一温度信号的温度数据和第二温度值来确定流体温度值。然后，处理单元可以将这些流体温度值提供给输出端。所述确定步骤是对管路中的实际的流体温度的估计。此外，由于考虑了第二温度值，估计的流体温度值更接近于实际的流体温度，并且比单独的第一温度信号的值更精确。
4、根据示例，第二温度值可以基于来自第二传感器的至少一个第二温度信号来确定，所述第二传感器直接测量管路的环境空气的温度，优选地抵接于管路或管路的第一导热元件或第二导热元件，并且与管路的环境空气热接触。
5、然后，输入端可以被配置为接收第二温度信号以向处理单元提供第二温度信号。如果至少一个第二传感器直接测量环境空气的温度，则第二传感器可以例如是另一装置的温度传感器。第二传感器仅需要同具有与管路的环境空气的温度相同的温度的空气热接触。如果第二传感器附接到或抵接于管路的第二导热元件，则第二传感器不与管路的环境空气隔热。第二导热元件可以与第一导热元件成一体。因此，在两种情况下，相比于被隔热的第一传感器的温度测量，环境空气的温度更影响第二传感器的温度测量。此外，在两种情况下，第二温度值均代表环境空气的温度，而不一定是真实的环境空气的温度。
6、根据另一示例，处理单元还可以被配置为基于第二温度值且至少基于第一传感器中的蓄热(heat accumulation，或称为热积累)速率来确定至少一个流体温度值。
7、如果基于例如直接测量空气温度的第二传感器的第二温度信号确定第二温度值或者如果第二温度值是存储在处理单元的存储器中的估计值。例如，将其存储在处理单元的存储器中，可以考虑蓄热。这可以用常规的热传递模型使用以下等式来执行：
8、
9、其中，tf是流体温度值，ts1是第一温度值，r1是管路的第一导热元件的耐热性，te是管路的环境空气的温度，ri是第一传感器的隔热元件的耐热性，rc1是环境空气的空气对流的耐热性，是抵接于第一传感器的第一导热元件中的蓄热速率，是第一传感器的蓄热速率，是隔热元件的蓄热速率，是第一传感器的位置处的总蓄热速率。由于在模型中r1、ri、rc1和是已知的或者可以是确定的，因此流体温度值可以通过反向计算来确定。
10、如果第二温度值由来自第二传感器(所述第二传感器抵接于管路的第二导热元件并且是非隔热的)的第二温度信号产生，则可以在使用以下等式确定流体温度值之前使用常规热传递模型来确定环境空气的温度，或者通过等式(1)中包括以下等式而不明确地确定环境空气的温度：
11、
12、其中，tf是流体温度值，ts2是第二温度值，r2是管路的第二导热元件的热阻，te是管路的环境空气的温度，rc是环境空气的空气对流的热阻，是抵接于第二传感器的第二导热元件的热积累，是第二传感器的热积累速率，是在第二传感器的位置处的总蓄热速率。在所述模型中，r2、rc2和是已知的或可以是确定的。
13、根据另一示例，第二温度值可以是估计值。
14、在这种情况下，第二温度值可以例如被估计为恒定的。然后，第二温度值可以例如存储在处理单元的存储器中或者存储在处理单元外部的存储器中。估计的温度值可以作为第二温度信号提供给输入端。可选地，可以基于装置的地理位置以及实际的日期和时间来估计第二温度值。
15、例如，处理单元还可以被配置为向人工神经网络提供第一温度值和第二温度值，其中，人工神经网络的输出层提供至少一个流体温度值。第一温度信号和第二温度信号可以例如通过归一化和微分等处理，直接或间接地提供给人工神经网络，以提供第一温度值和第二温度值。
16、第一温度值和第二温度值可以提供给适当训练的人工神经网络的输入层(inputlayer)。人工神经网络例如可以包括至少一个隐蔽层(hidden layer)，所述隐蔽层优选地具有2个到10个sigmoid节点，更优选地具有3到8个sigmoid节点，甚至更优选地具有4到6个sigmoid节点，最优选地具有5个sigmoid节点。然而，可以使用不同数量的节点、不同的节点类型或改进的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于提供在管路(22)中流动的流体的至少一个流体温度值的装置，所述装置(10)包括：输入端(12)、处理单元(14)和输出端(16)，其中，所述输入端(12)被配置为接收来自第一传感器(26)的第一温度信号，所述第一温度信号提供至少一个第一温度值，所述第一传感器(26)抵接于所述管路(22)处的第一导热元件(30)，所述第一导热元件(30)延伸到所述管路(22)中的所述流体，其中，所述输出端(16)被配置为提供包括至少一个所述流体温度值的输出信号，并且其中，所述处理单元(14)被配置为执行至少以下步骤：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二温度值基于来自第二传感器(28)的至少一个第二温度信号来确定，所述第二传感器(28)与所述管路(22)的所述环境空气热接触，并且直接测量所述管路(22)的所述环境空气的所述温度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元(14)还被配置为基于所述第二温度值并且至少基于所述第一传感器(26)中的蓄热速率来确定所述至少一个流体温度值。
4.根据权利要求1至2中任一项
5.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元(14)还被配置为将所述第一温度值和所述第二温度值提供给人工神经网络，其中，所述人工神经网络的输出层提供所述至少一个流体温度值。
6.一种用于提供在管路(22)中流动的流体的至少一个流体温度值的系统，所述系统(20)包括：至少一个所述管路(22)，用于输送所述流体；至少一个根据权利要求1所述的装置(10)；至少一个第一传感器(26)，附接到所述管路(22)的第一导热元件(30)并且布置在所述第一导热元件(30)和至少一个隔热元件(24)之间，所述至少一个隔热元件(24)将所述至少一个第一传感器(26)与所述环境空气隔开，其中，所述第一传感器(26)电连接到所述装置(10)的所述输入端(12)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统(20)还包括第二传感器(28)，所述第二传感器(28)优选地附接到所述管路(22)的所述第一导热元件(30)，其中，所述第二传感器(28)与所述管路(22)的所述环境空气接触。
8.一种车辆，所述车辆包括至少一个流体管路(22)和至少一个根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述管路(22)连接到所述流体管路(22)。
9.一种用于提供在管路(22)中流动的流体的至少一个流体温度值的计算机实现的方法，所述方法(100)至少包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于来自第二传感器(28)的至少一个第二温度信号来确定(108)所述第二温度值，所述第二传感器(28)直接测量所述管路(22)的所述环境空气的所述温度并且与所述管路(22)的所述环境空气热接触。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述第二温度值并且至少基于所述第一传感器中的蓄热速率来确定(104)所述至少一个流体温度值。
12.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二温度值是估计值。
13.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，在确定(104)所述至少一个流体温度值的步骤中，将所述第一温度值和所述第二温度值提供给人工神经网络，其中，所述人工神经网络的输出层提供所述至少一个流体温度值。
...【技术特征摘要】
1.一种用于提供在管路(22)中流动的流体的至少一个流体温度值的装置，所述装置(10)包括：输入端(12)、处理单元(14)和输出端(16)，其中，所述输入端(12)被配置为接收来自第一传感器(26)的第一温度信号，所述第一温度信号提供至少一个第一温度值，所述第一传感器(26)抵接于所述管路(22)处的第一导热元件(30)，所述第一导热元件(30)延伸到所述管路(22)中的所述流体，其中，所述输出端(16)被配置为提供包括至少一个所述流体温度值的输出信号，并且其中，所述处理单元(14)被配置为执行至少以下步骤：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二温度值基于来自第二传感器(28)的至少一个第二温度信号来确定，所述第二传感器(28)与所述管路(22)的所述环境空气热接触，并且直接测量所述管路(22)的所述环境空气的所述温度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元(14)还被配置为基于所述第二温度值并且至少基于所述第一传感器(26)中的蓄热速率来确定所述至少一个流体温度值。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二温度值是估计值。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元(14)还被配置为将所述第一温度值和所述第二温度值提供给人工神经网络，其中，所述人工神经网络的输出层提供所述至少一个流体温度值。
6.一种用于提供在管路(22)中流动的流体的至少一个流体温度值的系统，所述系统(20)包括：至少一个所述管路(22)，用于输送所述流体；至少一个根据权利要求1所述的装置(10)；至少一个第一传感器(26)，附接到所述管路(22)的第一导热元...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐程，丹尼尔·金提亚，大卫·施耐德，格里特·冯·布莱腾巴赫，
申请(专利权)人：德国诺玛公司，
类型：发明
国别省市：
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