CN106051577A - 用于控制车辆照明和/或信号指示系统的设备 - Google Patents

Abstract

该用于控制车辆(15)的照明和/或信号指示系统(2)的设备包括适于从系统内部的至少一个温度值和系统内部的至少一个相对湿度值确定系统内部的露点温度值的装置。

Description

用于控制车辆照明和/或信号指示系统的设备

技术领域

本发明涉及车辆照明和/或信号指示系统。

背景技术

车灯和前灯包括将系统与车辆外部分离的外透镜。这些系统包括内部空间，类似于任何非空空间，所述内部空间包括一部分空气，特别是一部分水汽。现在，当水汽冷却时，水汽可以冷凝，并且被转换成液态水或冰。如果位于灯或前灯内部的该部分空气通过车辆外部的温度尤其在外透镜的水平高度处的温度被冷却，则该情况明显出现。该冷凝在灯或前灯的外透镜的内部生成薄雾。如果在更低的温度下，水汽可以固化并且转换成霜。薄雾也可以形成在外透镜的外部。薄雾也可以例如在夜晚转换成霜。现在，因为灯或前灯的亮度减少，因而薄雾或霜在灯或前灯的外透镜上的出现是危险的，因此车辆从外部变得较不可见，或提供的照明不充分。

从文件DE-102012010871中已知包括内部温度传感器、视觉传感器和加热装置的前灯。如果视觉传感器检测到霜或如果预定温度阈值已经被超过，则加热装置被自动地激活以除去前灯的外透镜的冰。

然而，该设备仅负责除冰，即仅防治固态冷凝而非液态冷凝。此外，这表示治疗(cure)。实际上，一旦霜存在，则视觉传感器检测到霜，这不会使得防止其出现。虽然视觉传感器不能够检测到液态冷凝，但是可以认为上述设备的温度传感器使得可以防止液态冷凝。然而，因为液态冷凝可以根据环境条件在不同的温度下出现，因而对于检测薄雾，温度阈值的使用是无效的。因此，通过使用预定温度阈值，设备的反应可以是无效的并且，根据情况，相对于结雾太早或太晚激活加热。

发明内容

本发明的目的是改善对系统的保护以免于易于出现在前灯的外透镜的内壁或外壁上的薄雾或霜。

为此，本发明提供用于控制车辆的照明和/或信号指示系统的设备，所述设备包括适于从系统内部的至少一个温度值和系统内部的至少一个相对湿度值确定系统内部的露点温度值的装置。

因而，装置适于确定系统内部的温度的值和系统内部的相对湿度，并且根据温度的值和相对湿度推断露点温度值，所述露点温度即以下温度，在所述温度下，当系统内部的该部分空气中的水汽在外透镜的水平高度处被冷却时，所述水汽将液化，因而在外透镜的内部形成薄雾。该信息使得可以改善对系统的控制，以防止或防治结雾和结冰。

装置有利地包括系统内部的温度的传感器。

因此，内部温度不是被间接地确定而是被直接地测量。

装置优选地包括适于测量系统内部的相对湿度的值的传感器。

因此，内部的相对湿度不是被间接地确定而是被直接地测量。

装置优选地包括系统外部的温度的传感器。

该传感器可以可选地不依赖于车辆的另一传感器。

设备优选地包括至少一个加热装置。至少一个加热装置适于加热设备内部的空气和/或直接地加热设备的至少一个壁。

装置有利地包括控制装置，所述控制装置适于根据露点温度值和至少一个其它的温度值来控制系统的至少一个加热装置。

其它的温度值优选地是车辆外部的温度的值。

实际上，因为系统的外透镜的温度值与车辆的外部直接接触，因此外部温度的值对系统的外透镜的温度值具有直接影响。因此，如果外透镜不被加热，则其温度可以等于车辆外部的温度。现在，如果外透镜的位于系统侧的壁的水平高度处的外透镜的温度低于系统内部的该部分空气的露点温度，则液滴可以通过在外透镜的内部冷凝而形成。因此，相对于系统内部的该部分空气的露点温度值，外部温度的值例如借助于已经存在于许多车辆上的传感器而被监控，以通过加热系统内部的温度值而调整，以防止外透镜的内部结雾。

装置有利地适于：一旦外部温度的值已经上升高于露点温度值，则保持系统的至少一个加热装置在预定时间内是激活的。

因为避免了每当温度曲线交叉时使所述至少一个加热装置激活和失效，因此实现了能量节省。

装置优选地适于在规定时刻确定，表示露点温度值的未来变化的函数在所述规定时刻的导数值。

通过函数的在规定时刻的导数值表示例如指示所述函数的曲线在所述规定时刻的切线的导向(director)系数。导向系数也被称为斜率。

特别地，装置还适于计算所述表示露点温度值的未来变化的曲线在所述规定时刻的切线的方程。

因此，当露点温度值被确定时，装置存储露点温度值。这使得可以建立一系列值并且因此估算露点温度值在规定时刻的变化趋势。装置然后可以预期露点温度的未来变化，并且可选地根据这些预测以控制至少一个加热装置以加热系统和/或前灯的外透镜内部的该部分空气。

装置有利地适于在规定时刻确定，表示外部温度值的未来变化的函数在所述规定时刻的导数值。

通过函数的在规定时刻的导数值表示例如指示所述函数的曲线在所述规定时刻的切线的导向系数。导向系数也被称为斜率。

因此，当外部温度的测量值被测量到时，装置存储所述测量值。这使得可以建立一系列值并且因此估算外部温度值在规定时刻的变化趋势。

装置有利地适于确定表示露点温度值将等于外部温度值的时刻的值，并且以相对于所述时刻提前预定持续时间的时刻控制至少一个加热装置。

更具体地，装置适于确定露点温度曲线的所述切线和外部温度曲线的所述切线交叉的时刻。换句话说，装置适于确定所述切线的交叉点。

因此，装置可以确定是否存在不久露点温度值上升至外部温度值以上的危险。在这种情况下，可能具有外透镜的温度值低于露点的危险。然后，至少一个加热装置可以被激活以防止该状态出现。这能使实现节省。实际上，优选的是，以预防方式，例如使用较低加热功率，而非必须使用较高加热功率防治已经存在的冷凝，来激活至少一个加热装置。

露点温度值优选地表示当前露点温度。

装置有利地适于在露点温度值高于外部温度值时控制至少一个加热装置。

如果当露点温度值高于外部温度值时，可能的冷凝状态已经存在，则至少一个加热装置因此被激活。

装置优选地进一步地适于控制至少一个加热装置以防止在系统内部结冰。

装置有利地适于根据车辆外部的温度值从至少两个非零值确定所述至少一个加热装置的功率值。

例如，加热功率值与外部温度值相反地关联。因而，在温度的预定范围中，温度越低，加热功率越高。

本发明还提供了包括根据本发明的至少一个设备的照明和/或信号指示系统。

本发明最后提供了控制车辆照明和/或信号指示系统的方法，其中系统内部的露点温度值被从系统内部的至少一个温度值和系统内部的至少一个相对湿度值确定。

至少一个加热装置有利地被根据露点温度值和尤其是车辆外部的温度值的另一温度值控制。

一旦外部温度值已经上升至露点温度值以上，则系统的至少一个加热装置优选地被在预定时间内保持激活。

有利地在规定时刻确定表示露点温度值的变化的函数在所述规定时刻的导数值。

优选地确定表示露点温度值将等于外部温度值的时刻的值，并且以相对于所述时刻提前预定持续时间的时刻控制至少一个加热装置。

露点温度值有利地表示当前露点温度。

如果露点温度值大于外部温度值，则优选地控制至少一个加热装置。

系统的至少一个加热装置被有利地控制以防止在系统内部结冰。

优选地至少一个加热装置的在至少两个非零值之间的功率值被根据车辆外部的温度值控制。

附图说明

现在将参照通过非限制性示例提供的附图描述本发明的一个实施例，其中：

图1示出包括根据本发明的设备的车辆；

图2是根据本发明的设备的示意图；

图3示出根据本发明的方法；并且

图4是图示当使用根据本发明的方法的一个实施例时温度变化的曲线图。

具体实施方式

图1示出车辆15。该车辆包括两个照明和信号指示系统2。该车辆还包括根据本发明的设备。每个系统2都包括位于外透镜13后方的光源11。

如图2图解地所示，根据本发明的设备包括三个部件。首先，位于系统2内部的部件，该部件包括实时测量系统内部的在系统的光源11和外透镜13之间的该部分空气的温度的温度传感器3、测量相同空间内部的相对湿度的相对湿度传感器5、和适于加热该部分空气的加热装置7，加热装置7的更精确目的是加热外透镜13的内壁。加热装置7可以以多个方式起作用：加热装置7可以通过吹制温热空气和/或通过焦耳效应发热，例如借助于在系统2的外透镜13的底部处的金属条通过焦耳效应发热，以加热该部分空气和/或外透镜13的内壁。可以设想加热内部的该部分空气以及系统2的外透镜13的内壁的任何其它装置。

设备的第二部件包括用于感测外部温度的传感器1。此处，传感器1位于车辆15的后视镜上，如图1所示，但是如果在未受车辆特定的热源妨碍的情况下，传感器1测量的温度精确地对应于车辆外部的温度，则传感器1可以在任何地方。该传感器可以是或不是车辆15的CAN(控制器区域网络)的部件。

最后，设备的第三部件包括诸如与数据库相关联的处理器的自动计算和控制装置6。这些装置6连接至传感器3、4、5和上述加热装置7。因此，这些装置6实时了解外部温度、系统内部的温度和系统内部的相对湿度的值。系统内部的温度和系统内部的相对湿度的两个值能使装置6确定系统2内部的该部分空气的露点温度值。还称为“露点”的该温度是以气体的水分含量为特征的热力学参数。规定部分的空气的露点是以下温度，在该温度下，在该部分空气中的水汽的局部压力等于其饱和蒸汽压力。因此，露点是以下温度，在该温度下，该部分空气必须在恒定压力下被冷却并且针对该部分空气的相对湿度变得饱和。换句话说，这是一部分空气必须在恒定压力下冷却以凝结该部分空气中的水汽以被转换成液体的温度。因此，控制装置6可以确定，在哪一温度下在系统2内部，尤其是在系统的外透镜上，在所述外透镜被冷却的情况下，将形成液滴。因此，装置6据此确定，在系统2内部必须不达到哪一温度值，使得薄雾不形成在外透镜13的内壁上，外透镜13必定是系统的最冷部件并且因此首先被影响。限定露点温度的公式是：

$Td(t,RH)=Tn*\left(ln\right(\frac{RH}{100\%})+m*\frac{t}{Tn+t})/(m-\[ln(\frac{RH}{100\%})+m*\frac{t}{Tn+t}\]),$

其中：

Td是以摄氏度为单位的露点温度，

t是系统内部的该部分空气的以摄氏度为单位的温度，

RH是表示为该部分空气的百分比的相对湿度，

m是无量纲的常数并且具有17.62的值，并且

Tn是另一常数并且具有234.12摄氏度的值。

因此，装置6使用该公式以实时确定系统2内部的该部分空气的露点温度值。

此外，装置6可以预期“露点”的未来变化。实际上，当装置6获得系统内部的温度值和相对湿度值时，装置6计算露点温度。因此，装置6确定露点温度的时间序列。从该系列值可以估算露点的未来变化的趋势并且估算在接下来的几分钟里露点将假设的值。例如，在示出露点温度的变化的曲线上，对于最近的计算值足以预测曲线采取的方向以获得露点温度的未来变化的思路。

最后，装置6适于控制加热装置7。因此，装置6可以激活加热装置7，使加热装置7失效并且在至少两个非零功率值之间调整加热装置7的功率。

现在将参照图3描述借助于根据本发明的设备执行的根据本发明的一个实施例的方法，所述方法满足之后描述的四个控制定律。这些定律中的三个的目标是，通过蒸发已经形成的液滴防止系统内部的液态冷凝或停止液态冷凝。第四个定律用于防止系统结冰。在下文并且如上所述，术语“外部温度”将总是表示车辆外部的温度，并且术语“露点温度”或“露点”将总是表示车辆的系统内部的该部分空气的露点温度。

在第一步骤10中，根据本发明的上述设备被激活。例如在启动车辆时，设备可以被车辆的用户手动地或自动地激活。

步骤20是仅关于车辆外部的例如被传感器1测量的温度值的测试。如果该温度的值大于或等于3摄氏度，则设备使用目标是防止液态冷凝，即结雾，的三个控制定律。如果该温度的值不是大于或等于3摄氏度，则设备激活目标是防止固态冷凝，即结冰，的控制定律。

在第一情况下，遵从的三个定律是：

所谓的“预防”解凝定律：

如果在测试步骤40中，装置6确定外部温度高于露点温度Td，则之后进行测试步骤30。如果在该测试步骤30过程中，装置6确定，在从当前时刻t0开始的X分钟内，例如X具有10分钟的值，外部温度值将小于或等于露点温度值，则装置6在步骤50中控制加热装置的激活。该动作是预防的，装置6可以例如控制较低加热功率以保持当前温度。因而，一旦冷凝出现，则冷凝被防止发生而非被整治。这样，薄雾从不形成在车辆的系统的外透镜上，其结果是车辆总是清楚地可见的，照明总是足够的，并且未耗费大量能量。因此，本发明利用装置6的预期能力，装置在起作用之前不等待冷凝发生。在涉及外部温度值的情况下，外部温度值的未来变化以与露点温度的方式相同的方式被估算，即根据其先前值和其趋势。然而，外部温度也可以借助于气象预测工具被预期。

所谓的“激活”解凝定律：

如果在当前时刻，系统的露点温度高于车辆外部的温度，如在测试步骤40中所确定时，则装置6在步骤60中控制加热装置7的激活。这防止系统的外透镜的内壁的温度到达或保持为外部温度，而这可能导致结雾。因此，进行加热，使得内部温度高于当前露点温度，以防止结雾或导致现有结雾快速地消失，该当前露点温度也称为“目前的”露点温度，即当在目前时刻时计算的温度，该温度与在未来时刻估算的露点温度不同。考虑到上述预防定律，以下情况可以发生，即当该状态出现时，加热装置已经被激活。因而，此处加热功率可以被增加或保持不变。

所谓的“治愈”解凝定律：

该定律取代上述“激活”定律。加热装置7因为激活定律而被激活，如果在步骤80中，外部温度值变得高于当前露点温度值，则状态不再是激活定律的状态。然而，对于加热装置必要的是，在预定时间Y内，表示在步骤90过程中，保持激活。时间Y是例如10分钟。实际上，如果外部温度值位于露点温度的水平，则以下情况可以发生，即外部温度值仅高于露点温度并且然后稍后仅低于露点温度。如果控制装置6在这些温度曲线交叉或根据这些交叉点的预测而使加热装置6失效并且再激活，则耗费的能量可以大于将加热保持时间Y所耗费的能量。因此，每当上述两个值的变化的曲线交叉时，“激活”和“预防”定律自身可以具有促进加热的激活和失效的循环的风险。这是治愈定律是必要的原因。

当然，时间X和Y的值可以根据制造商进行的选择、车辆用户进行的选择或根据环境条件而改变。

如果装置6在步骤20中借助于传感器1已经确定，外部温度值小于3摄氏度，则设备应用涉及除冰的第四定律。实际上，在非常低的温度下，风险在于尤其在车辆的灯或前灯的外透镜上，水汽不冷凝为液滴但是直接地成为冰，形成霜。

该第四所谓的“除冰定律”规定装置6必须控制与外部温度相反地关联的加热功率。例如，在3和-3摄氏度之间，装置6控制等于最大功率的40％的加热功率，如步骤301和302所示。对于在3摄氏度和-6摄氏度之间的外部温度，控制的功率可以是60％，并且然后针对-6摄氏度和-10摄氏度之间的外部温度，为80％，并且最后当外部温度小于-10摄氏度时，为100％。这些步骤303到308也示出在图3中。当然，功率和阈值可以被不同地限定。该“除冰”定律使得可以通过能量的适当消耗以防治车辆的灯或前灯结冰。因此，根据本发明的方法和实施该方法的设备使得当除冰时其还可以实现能量节省。

因此，根据本发明的设备适于管理整个解决方案，以用于在考虑根据外部环境产生露点以至少激活解凝功能的条件并且在考虑到外部环境以至少触发除冰功能的情况下，控制解凝和除冰装置。因此，完全自动的设备通过防止结雾或结冰使得可以最大化车辆的灯或前灯的照明范围，同时最优化能量消耗。

现在将参照图4描述当使用被四个定律支配的上述方法时上述温度的变化。

曲线图示出温度根据时间的变化。曲线103表示外部温度经过一段时间的变化。曲线102表示露点温度在相同的时间周期中的变化。根据本发明的设备已经在示出在曲线图上的时刻零点之前被激活。在时刻0时，外部温度高于露点温度。因此，加热装置7尚未被激活。

时刻104、105和106表示所述治愈定律。实际上，使用控制装置6以及温度和相对湿度传感器1、3和5，设备实时计算系统的露点温度的变化和外部温度。在时刻104时，装置6从由虚线延伸部110表示的曲线的切线(111、112)确定，在时刻104b时，如果曲线像在时刻104时那样继续变化，则外部温度应该降落到露点温度下方。因此，时刻104b对应于曲线(102、103)的两个切线(111、112)交叉的时刻。在点104和点104b之间的时间大于X的情况下，装置6不激活加热装置7。在时刻105时，装置6确定切线(113、114)的交叉点被预测在点105b处。点105和105b之间的时间再次大于X。在点106处，装置确定两个切线(115、116)将在X分钟内在时刻107时交叉。这就是装置6为何在时刻106时控制加热装置7的激活，因而应用“预防”定律。在时刻107和时刻108之间，外部温度低于露点温度。因此，设备应用“激活”定律并且保持或甚至增加装置7的加热功率。从点108，外部温度再次高于露点温度。然后设备应用“治愈”定律：在结束于点109处的时间Y内，设备将加热可选地保持在较低功率处。

以预定的规律时间间隔，例如每一秒或每十分之一秒，露点温度值可以被计算，并且外部温度可以被测量。

本发明不受限于描述的实施例，并且对于本领域的技术人员而言，其它实施例将是明显显而易见的。

例如，可以将温度传感器放置在系统的外透镜的内壁中。由于仅壁的温度和系统内部的该部分空气的露点温度在用于确定加热装置必须在何时和在哪一功率水平下被激活方面是必要的，因而这样可以省略外部温度值。

类似地，可以通过估算方法而非通过直接测量来确定内部和外部温度值。然后可以省略温度传感器。

Claims (15)

1.一种用于控制车辆(15)的照明和/或信号指示系统(2)的设备，其特征在于：

所述设备包括适于从所述系统内部的至少一个温度值和所述系统内部的至少一个相对湿度值确定系统内部的露点温度值的装置(3、5、6)。

2.根据前一权利要求所述的设备，其中装置(6)包括在所述系统内部的温度的传感器(3)。

3.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，其中：

装置(6)包括适于测量系统内部的相对湿度值的传感器(5)。

4.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，其中：

装置(6)包括系统外部的温度的传感器。

5.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，其中：

装置(6)包括控制装置，所述控制装置适于根据露点温度值和至少一个其它温度值来控制系统的至少一个加热装置(7)。

6.根据前一权利要求所述的设备，其中：

所述其它温度值是车辆外部的温度值。

7.根据前一权利要求所述的设备，其中：

装置(6)适于：一旦(108)外部温度值已经上升到露点温度值以上，则保持系统的所述至少一个加热装置(7)在预定时间(Y)内是激活的。

8.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，其中：

装置(6)适于在规定时刻(104、105、106)确定表示露点温度值的变化的函数在所述规定时刻的导数值。

9.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，其中：

装置(6)适于确定表示露点温度值将等于外部温度值的时刻(107)的值，并且以相对于该时刻提前预定持续时间(X)的时刻(106)控制至少一个加热装置。

10.根据权利要求1到6中的至少任一项所述的设备，其中：

露点温度值表示当前露点温度。

11.根据前一权利要求所述的设备，其中：

装置(6)适于：在(107)露点温度值高于外部温度值时，控制所述至少一个加热装置(7)。

12.根据前述权利要求中的至少任一项所述的设备，其中：

装置(6)进一步适于控制系统的所述至少一个加热装置(7)以防止在系统内部结冰。

13.根据前一权利要求所述的设备，其中：

装置(6)适于根据车辆外部的温度值从至少两个非零值确定所述至少一个加热装置(7)的功率值。

14.一种照明和/或信号指示系统(2)，其特征在于：

所述照明和/或信号指示系统包括至少一个根据前述权利要求中的至少任一个所述的设备。

15.一种控制车辆照明和/或信号指示系统的方法，其特征在于：

系统内部的露点温度值被根据系统内部的至少一个温度值和系统内部的至少一个相对湿度值确定。