CN103057380B - 避免在车辆的窗玻璃上形成雾气的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种避免车辆，尤其是机动车辆的窗玻璃形成雾气的方法，基于设置在车辆内部彼此邻接的空气湿度传感器和内部温度传感器的测量数值(S1，S4)，且基于环境温度传感器测量的车辆周边的环境温度的测量数值(S7)，激活车辆的通风系统和/或空调系统的防雾操作(S11)，根据测量数值(S6，S8)确定露点温度。根据本申请，当露点温度大于环境温度时(S9)，激活防雾操作，或者当空气湿度传感器的测量数值的时间变化或优选露点温度的时间变化大于预时阈值时(S10)，激活防雾操作。

Description

避免在车辆的窗玻璃上形成雾气的方法及装置

技术领域

本申请涉及一种避免在机动车辆的窗玻璃上形成雾气的方法及装置。

背景技术

这样的方法和这样的装置已被EP2202107A1所公开。固定在车辆前窗玻璃的内表面的传感器单元包括空气湿度传感器，检测前窗玻璃的内表面的温度的第一温度传感器，以及检测穿透空气湿度传感器的空气的温度的第二温度传感器，该温度即为临近前窗玻璃的内表面的空气的温度。还包括检测车辆外的空气温度的环境温度传感器以及冷却剂温度传感器。通过测量的值确定露点温度。当前窗玻璃的内表面的温度低于露点温度时，激活防雾操作。

事实表明，避免形成雾气的公知方法的可靠性仍然不令人满意因而不可能在安全与舒适之间获得满意的折衷。

发明内容

本申请的目标是通过特别简单及可靠的方式避免在车辆的前窗玻璃上形成雾气。

该目标通过以下技术方案实现：

一种避免车辆，尤其是机动车辆的窗玻璃形成雾气的方法，本方法基于设置在车辆内部彼此邻接的空气湿度传感器和内部温度传感器的测量数值，且基于环境温度传感器测量的车辆周边的环境温度的测量数值，激活车辆的通风系统和/或空调系统的防雾操作，根据测量数值确定露点温度，其中，当露点温度大于环境温度时，激活防雾操作，或者当空气湿度传感器的测量数值的时间变化或优选露点温度的时间变化大于预设阈值时，激活防雾操作。

其中，可以通过空气湿度传感器测量得到的车辆内部的测量的相对空气湿度基于内部温度传感器的测量数值的预设函数进行修正，可选地，还基于空气湿度传感器老化的测量进行修正。也可以采用内部温度传感器的测量数值的预设函数和测量的或修正的相对空气湿度的预设函数来计算露点温度。可以基于环境温度传感器的测量数值和内部温度传感器的测量数值之差的预设函数来修正露点温度。当在露点温度的时间变化大于预设阈值的情况下激活防雾操作时，阈值可以是大约每分钟3℃或者更大。

其中，空气湿度传感器和内部温度传感器不邻近车辆的窗玻璃设置。空气湿度传感器和内部温度传感器可以彼此热接触。

根据本申请，当满足下面两种情况的任一种时，激活防雾操作：

-露点温度高于环境温度；或者

-露点温度的时间变化大于预设阈值；

可以用将空气湿度传感器的测量值的时间变化与不同的阈值进行比较来替换将露点温度的时间变化与阈值进行优选比较。

也就是说，本申请不是像上述公知技术中的将露点温度与挡风玻璃的内表面的温度进行比较，而是与环境温度进行比较。同时，观察露点温度的时间变化或空气湿度传感器的测量值的时间变化。最后两种替换的第二种确实同样已被上述现有技术所公知，尤其是现有技术的说明，然而，为了修正确定窗玻璃是否有雾的数值，此处使用空气湿度的变化。也就是说，根据本申请所述，激活防雾操作不仅由于空气湿度的突然变化引起，而且还依赖于未修正的确定的数值。

本申请提供一种尤其可靠的避免车辆的窗玻璃形成雾气的方法，且这种方法利用尤其低成本的传感器。代替窗玻璃传感器单元，具体地，可以依赖内部温度传感器，其设置在车辆任何需要的位置，例如，仪表盘内，驾驶杆上，空调控制器内，中央控制台上，B-柱上等等。一般来说，这样的内部温度传感器无路如何都在车辆中出现，类似于环境温度传感器，因此对于车辆的通风系统或空调系统来说，可以仅通过增加空气湿度传感器和通过更改无论如何都存在的控制模块的软件实施本申请。

在优选实施例中，通过空气湿度传感器测量得到的车辆内部的测量的相对空气湿度(空气相对湿度)基于内部温度传感器的测量数值的预设函数进行修正。这样的测量基于下述发现：空气湿度传感器的测量数值对于温度的依赖受到它自己的温度的影响，尤其是当空气湿度传感器为电容器类型的时候。电容性湿度测量依赖于温度的发现已经被许多对电容湿度传感器的响应行为的测量进行调查并得到证实。为特定类型的传感器确定的温度依赖性可以用于本申请的保护范围内以修正测量的相对空气湿度。

此外，已经发现空气湿度传感器的测量数值受老化效应影响，出于该原因，基于测量空气湿度传感器的老化优选地执行修正测量的相对空气湿度，这种测量例如可以是时间或包含时间。

众所周知，露点温度可以计算为内部温度传感器的测量数值的预设函数，以及测量的或修正的相对空气湿度的预设函数。

如上所述，本申请不是像公知技术中的将露点温度与窗玻璃的内表面的温度进行比较，而是与环境温度，更确切地说是车辆外的空气温度进行比较，这样更容易进行测量。然而，由于实际上对于雾气有着决定性作用的是内窗表面的温度，因此在本申请的优选实施例中，在与环境温度对比之前，基于环境温度传感器的测量数值与内部温度传感器的测量数值之间的差异修正露点温度。窗玻璃的温度梯度通过该修正函数形成模式。

对于优选的例子，在露点温度的时间变化大于预设阈值的条件下，当激活防雾操作时，出现每分钟大约3℃或更大的预设阈值是有利的。然而，在1至10℃/每分钟范围内的测量也是可能的。

空气湿度传感器和内部温度传感器最好远离车辆的窗玻璃设置，这样它们的测量数值不会或不会显著地受到冷的窗表面的影响，且更适于彼此之间的热接触。

附图说明

以下结合附图，对示例性实施例进行说明，其中：

图1示出了典型的空气湿度传感器的测量数值作为对于不同传感器温度的实际空气湿度的函数；

图2示出了不同温度下的露点温度曲线与相应的过高的测量的空气湿度的露点温度曲线的比较；

图3示出了说明避免车辆窗玻璃形成雾气的方法的流程图；以及

图4示出了在变化温度下试验测量得到的测量的空气湿度和实际的空气湿度的时间特性。

具体实施方式

使用空气湿度传感器确定机动车辆内窗玻璃形成雾气的可能性。此处使用由控制模块测量的相对空气湿度及另外的测量数值确定车辆内部的空气露点温度，并由此确定窗玻璃形成雾气的可能性。如果有窗玻璃形成雾气的风险，则控制模块促使执行针对通风系统和/或空调系统的防雾操作，例如，通过将空气，或更多空气，或较热空气送到窗玻璃的内表面，以此避免形成雾气。在一些情况下，例如，当冷启动后仍然没有可用的暖空气时，这会减少车辆乘客的热舒适度。因此，在冬天，当窗玻璃有形成雾气的风险时，使用循环操作以使车辆内部更快地变暖通常是不可能的，因为在乘客厢中循环操作会增加空气湿度。因此，在舒适与形成雾气之间获得好的折衷是很重要的。为了实现这些，必须精确测量乘客厢的空气湿度。传统的空气湿度传感器的测量信号，其对于确定露点温度来说非常重要，然而是非常不精确的。这些误差基于：1)由于制造原因具有多种设计的传感器元件(大部分是电容器)，以及为了获取和放大传感器信号的电子电路的组件，2)传感器元件的老化效应，及3)传感器元件和相关的组件的温度依赖。

图1示出了在10℃、25℃和46℃的温度下，典型的空气湿度传感器的测量数值对传感器温度的依赖。可以看出该传感器提供的25℃时针对相对空气湿度的测量数值，且这些数值对应于由精确测量参考传感器提供的相对空气湿度。对于更低或更高的温度，测量的相对空气湿度典型地偏离实际的相对空气湿度大约±5％。

测量的相对空气湿度有如此这样大的偏离会导致计算的露点温度偏离实际露点温度的范围在±3℃，对于较低的相对空气湿度实际上背离的更大。这从图2可以看出，其显示了计算的露点温度曲线，也就是说，对于在10℃和20℃的空气，作为相对空气湿度的函数的露点温度与对于10℃和20℃的空气的相应的露点温度曲线相比，测量的相对空气湿度(RH)大约高5％。

如果使用这样的误差计算的露点温度，为了确定车辆内窗玻璃上形成雾气是否是预期的，这种方法是不精确的，且还有不可靠地预测窗玻璃形成雾气的风险或车辆乘客热舒适度不必要地减少的风险。

通过激活车辆的通风系统和/或空调系统的防雾气操作得到的改进的避免机动车辆的窗玻璃形成雾气的方法将结合图3的流程图进行阐述。机动车辆包含空气湿度传感器和内部温度传感器，两者彼此邻接设置但不近邻窗户，都在车辆内部，例如，在仪表盘内，驾驶杆上，空调控制器内，中央控制台上，B-柱上等。此外，机动车辆包含可以设置在例如前挡泥板后面的环境温度传感器，以及执行下述解释的方法步骤的控制器。

在步骤S1，读取空气湿度传感器对于相对空气湿度的测量数值RH_传感器。在步骤2检查关于是否传感器老化效应纳入考虑。如果空气湿度传感器没有老化，测量的相对空气湿度RH_传感器保持不变，并且如果空气湿度传感器已经老化，在步骤S3将老化修正值RH_{传感器，老化}与测量的相对空气湿度相加。在步骤S4读取内部温度感器测量的数值，其表示临近空气湿度传感器的空气温度T_车内。

随后，在步骤5基于测量的相对空气湿度RH_传感器计算修正的相对空气湿度RH_修正在，如果适用的话，加上老化修正值RH_{传感器，老化}和临近空气湿度传感器的空气温度T_车内。为此目的可以使用3D修正表，通过它可以读出作为RH_传感器和T_车内的函数的RH_修正。可以通过这种方式来补偿测量的相对空气湿度RH_传感器对于温度的依赖，且这些内容在图1也得到了阐述。总体上讲，在步骤S5，通过空气湿度传感器测量到的车辆内部的相对空气湿度基于内部温度传感器的测量数值的预设函数进行修正，如果适用的话，还可以基于空气湿度传感器老化的测量。值得一提的是，该修正与下述事实无关：在不同温度下恒定的绝对空气湿度导致不同的相对空气湿度。

随后，在步骤S6基于空气温度T_车内和修正的相对空气湿度RH_修正计算露点温度T_露点温度，得到图2所示的露点温度曲线。也可以将存储的3D表用于此目的。总得来讲，步骤S6中计算的露点温度作为内部温度传感器的测量数值和测量的或修正的相对空气湿度的预设函数。

然后在步骤S7读取环境温度传感器测量的车辆周边环境的空气的温度T_环境的数值。

如果计算的露点温度T_露点大于测量的环境温度T_环境，这可以作为窗形成雾气的指示。然而，实际上是要与露点温度进行比较的窗玻璃的内表面的温度。为了不直接测量这个，在步骤S8对计算的露点温度T_露点也进行修正。最后，利用存储的3D修正表是可能的，这样可以读出修正的露点温度T_{露点，修正}，其代表露点温度T_露点与函数(T_车内-T_环境)的总和。也就是说，基于环境温度传感器的测量数值与内部温度传感器的测量数值之差的预设函数的差异修正露点温度。该方式下将沿窗玻璃的垂直温度梯度考虑在内，而无需直接测量窗玻璃的内表面的温度。

只有现在，在步骤S9，将修正的露点温度T_{露点，修正}与环境温度T_环境进行比较，如果T_{露点，修正}大于T_环境，则方法前进至步骤S11，其中假设窗玻璃存在形成雾气的风险，且启动防雾操作。

然而，如果T_{露点，修正}小于T_amb，则不确保窗玻璃没有形成雾气的风险。在这种情况下，在步骤S10进一步检测关于是否修正的露点T_{露点，修正}的时间变化大于例如每分钟3℃的预设阈值。如果T_{露点，修正}大于该限定，则方法继续至步骤S11，启动防雾操作，否则，为了从开始运行，线路回到步骤S1。

在特定情况下，已经显示出步骤S10的检测标准是用于评价窗玻璃形成雾气风险的精确标准。(修正的)露点温度快速升高预示窗户形成雾气，即使不满足步骤S9的检测标准。例如，当通风系统与循环操作一起工作且车辆内产生大量湿气时，乘客的乎吸本质上满足时，发生这种情况。当环境温度传感器错误地测量过高的环境温度T_环境时，例如，对于车辆缓慢驱动或车辆停止，当冷却风扇在环境温度传感器方向驱动较暖空气时，此种情况也会发生。当然也可能尝试防止这样的测量误差，例如通过仅使用低于上升的一定速率的环境温度测量数值，和/或通过仅当车辆被驱动时测量环境温度，和/或通过当车辆停止而发动机仍热(warm engine)时保持其数值，但是环境温度的测量误差不能完全避免。

图4显示在人工气候室中，实验测量空气湿度传感器的过程中测量的和实际的相对空气湿度的时间特性，空气温度在-20℃和64℃之间变化，且空气湿度也是变化的，如图1所示。从图4可以得出，首先，使用的空气湿度传感器具有依赖于温度的误差，然而，其次，通过传感器的空气湿度测量的时间变化主要对应于参考值。接下来，借助于传感器测量数值计算的露点温度的时间变化对依赖于温度的误差和其他传感器公差具有稳健性。

大量风洞实验和道路测试已经表明，执行图3的步骤S10实质上改善了检测雾气的可靠性。起始于露点温度的某一上升速率，可以可靠地假设车辆内的湿度的产生构成问题且威胁窗玻璃的雾气。

可以修改步骤图3的S10，事实在于：监控相对空气湿度RH_传感器或RH_修正的时间变化，而非超过阈值的露点温度T_露点的时间变化或T_{露点，修正}的时间变化，图3的路线可能需要轻微修改。然而，应在步骤S10更好的使用露点温度，因为相对空气湿度与温度相关，且相对空气湿度随车内温度的上升而下降，这一点也将被考虑，如果适用的话。

Claims (9)

1.一种避免车辆的窗玻璃形成雾气的方法，其特征在于，基于设置在车辆内部彼此邻接的空气湿度传感器和内部温度传感器的测量数值(S1,S4)，且基于环境温度传感器测量的车辆周边的环境温度的测量数值(S7)，激活车辆的通风系统和/或空调系统的防雾操作(S11)，根据所述车辆内部彼此邻接的空气湿度传感器和内部温度传感器的测量数值和车辆周边的环境温度的测量数值确定露点温度(S6,S8)，

其中，当露点温度大于环境温度时(S9)，激活防雾操作，或者当空气湿度传感器的测量数值的时间变化或露点温度的时间变化大于预设阈值时(S10)，激活防雾操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过空气湿度传感器测量得到的车辆内部的测量的相对空气湿度基于内部温度传感器的测量数值的预设函数进行修正(S5)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

通过空气湿度传感器测量得到的车辆内部的测量的相对空气湿度还基于空气湿度传感器老化的测量进行修正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

采用内部温度传感器的测量数值的预设函数和测量的或修正的相对空气湿度的预设函数来计算露点温度(S6)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

基于环境温度传感器的测量数值和内部温度传感器的测量数值之差的预设函数来修正露点温度(S8)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当在露点温度的时间变化大于预设阈值的情况下激活防雾操作时，阈值大于等于每分钟3℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

空气湿度传感器和内部温度传感器不邻近车辆的窗玻璃设置。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，空气湿度传感器和内部温度传感器彼此热接触。

9.避免车辆的窗玻璃形成雾气的装置，其特征在于，该装置设置成执行上述任一权利要求所述的方法。