CN109204233B - 自动除霜除雾方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动除霜除雾方法和系统，利用检测模块检测玻璃上霜或者雾的含量，控制模块根据结霜或者起雾的含量控制除霜器运行，控制策略为：开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后根据玻璃上的霜或者雾的含量的变化，逐渐降低除霜器的运行功率。根据挡风玻璃上的霜或雾的状态，实时调节除霜器的运行功率，在除霜器工作期间，即可实现快速除霜，也可最大限度地减少能源消耗量，提高除霜除雾可靠性。而且，有效提高能源的利用率，实现除霜器的智能控制，对减轻司机的负担，改善司机的驾乘体验，对降低车辆的能源消耗量具有重要意义。

Description

自动除霜除雾方法和系统

技术领域

本发明涉及一种自动除霜除雾方法和系统，属于自动除霜除雾技术领域。

背景技术

目前常规动力客车、混合动力客车、纯电动客车使用水暖除霜器或者高压PTC电热除霜器来完成挡风玻璃的除霜除雾功能。除霜器的开启和关闭是利用设置在司机前面仪表台的翘板开关或者旋钮开关实现。当挡风玻璃上凝结水汽，司机感觉看不清楚前方的道路状况时，手动拨动翘板开关或者扭动旋钮开关，开启除霜器。

当司机主观感觉除霜过程完成时，已可完全看清楚前方道路状况时，再拨动翘板开关或者旋钮开关，手动关闭除霜器，整个除霜过程需要司机全程参与。

在除霜过程完成的情况下，如果司机未及时关闭除霜器，会造成除霜器长时间运行，不仅影响司机及乘客人员的乘坐舒适性，而且增加了整车的能源消耗。同时，该人工手动处理除霜的过程需要司机及时干预，影响司机的正常驾驶，给安全行驶带来安全隐患。

为了解决上述问题，采用平面电容传感器或者电子湿度传感器等除霜传感器可以检测玻璃表面或者金属表面的结霜情况或者起雾情况，并输出对应的电信号给控制器，作为除霜器是否需要开启和关闭的判定信号，即可实现除霜除雾过程的自动控制。而且，公布号为CN101055208A的专利申请公开文本中公开了一种除去车辆挡风玻璃上的雾的除雾系统，包括用于检测挡风玻璃上是否有雾的检测装置、控制装置以及除雾装置，当挡风玻璃上有雾时，控制装置控制除雾装置进行除雾，当挡风玻璃上没有雾时，控制除雾装置停机。该系统虽然能够实现除雾的自动控制，但是，除雾装置只有两种状态，运行或者停机，在除雾过程中，除雾装置始终以不变的功率运行，当运行功率较大时，虽然能够实现较快除雾，但是，到后期挡风玻璃上的雾较少时，除雾装置还以较大功率运行的话，不但不会有效增大除雾效率，而且还会大大增加不必要的耗能；当运行功率较小时，虽然能够降低后期耗能，但是，对于整个除雾过程，不但大大增加了除雾时间，造成除雾效率低下，而且，消耗的能量并没有比运行功率大的情况降低多少。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动除霜除雾方法，用以解决现有的除霜除雾方法可靠性低的问题。本发明同时提供一种自动除霜除雾系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种自动除霜除雾方法，开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后实时检测霜或者雾的含量，当霜或者雾的含量逐渐降低时，逐渐降低除霜器的运行功率；所述除霜器用于除霜或者除雾。

通过湿度传感器检测霜或者雾的含量。

当霜或者雾的含量逐渐降低时，控制除霜器的运行功率按照线性规律逐渐降低。

一种自动除霜除雾系统，包括用于检测霜或者雾的含量的检测模块，控制模块以及用于除霜或者除雾的除霜器，所述控制模块采样连接所述检测模块，控制连接所述除霜器，所述控制模块执行有以下控制策略：开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后根据霜或者雾的含量的变化，逐渐降低除霜器的运行功率。

所述检测模块为湿度传感器。

控制模块根据霜或者雾的含量的变化，按照线性规律降低除霜器的运行功率。

所述除霜器包括风机和发热体，随着霜或者雾的含量逐渐减小，控制模块逐渐降低风机的转速以及发热体的发热量。

所述风机的转速与风机电机的端电压相关，所述发热体的发热量与发热体的运行功率有关，霜或者雾的含量体现在检测模块输出的电压值上，那么，风机电机的端电压的计算公式为：

发热体的运行功率的计算公式为：

其中，U₂为风机电机的端电压，U₀为检测模块输出的电压值，U_0max为检测模块最大输出电压值，U_E为风机电机的额定电压，Q₂为发热体的运行功率，Q_E为发热体的额定功率。

所述系统还包括报警模块，所述控制模块控制连接所述报警模块，用于当除霜器发生故障时，控制报警模块运行。

在开始除霜或者除雾时，由于操作对象，比如玻璃上的霜或雾的含量较多，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，该初始功率值通常设置的较大，能够提供较大的“动力”来除霜或者除雾，提高去除效率，降低消耗时间；除霜器在运行过程中，玻璃上的霜或者雾的含量逐渐降低，那么，随着玻璃上的霜或者雾的含量逐渐降低，控制逐渐降低除霜器的运行功率。当玻璃上的霜或者雾的含量较少时，除霜器以较小的运行功率运行仍可有效地除去霜或者雾，相对于仍旧以高功率的方式去除，所消耗的时间并没有增加太多，但是却能够大幅度降低能量消耗。所以，本发明提供的除霜除雾方法和系统可根据霜或雾的状态，实时调节除霜器的运行功率，在除霜器工作期间，即可实现快速除霜，又可最大限度地减少能源消耗量，提高除霜除雾可靠性。而且，有效提高能源的利用率，实现除霜器的智能控制，对减轻司机的负担，改善司机的驾乘体验，以及降低车辆的能源消耗量具有重要意义。

附图说明

图1是自动除霜除雾系统结构示意图；

图2是除霜控制器的电气接口示意图；

图3是除霜器档位面板示意图。

具体实施方式

自动除霜除雾系统实施例

本实施例提供一种自动除霜除雾系统用于除去霜或者雾，一般情况下用于车辆的挡风玻璃，当然，还可以应用在其他的场合，比如车辆的两侧玻璃或者其他场合的玻璃或者金属表面。本实施例中，系统的操作对象是车辆的挡风玻璃。

该自动除霜除雾系统主要包括三部分：检测模块、控制模块和除霜器，控制模块采样连接检测模块，控制连接除霜器。其中，

检测模块用于检测玻璃上霜或者雾的含量，即玻璃上结霜或者起雾的情况，常规情况下，检测模块可以是平面电容传感器、电子湿度传感器、温度传感器等除霜传感器，当然，也不排除其他的具备同样功能的器件。本实施例中，检测模块为湿度传感器，通过检测湿度信息来获取玻璃上霜或者雾的含量。

控制模块为系统的控制核心，实现除霜或者除雾控制，可以采用常规的控制芯片，本实施例将控制模块称为除霜控制器。

除霜器虽然称为“除霜”器，但是，由于除霜和除雾的原理相同，均是采用加热的原理去除，所以，该除霜器不但能够起到除霜的作用，而且还能够起到除雾的作用，因此，该除霜器是同时具备除霜和除雾功能的设备，那么，就与本实施例提供的自动“除霜除雾”系统相照应。

本实施例给出除霜器的一种具体的实施方式，除霜器包括两部分，风机和发热体，风机用于输出风量，发热体用于发出热量，通过风机发出的风力将热量吹到挡风玻璃上，实现加热除霜或除雾。其中，发热体可以是水暖发热设备，也可以是高压电热设备，比如PTC电热设备，或者两者的结合。那么，当发热体是水暖发热设备时，除霜器就构成了水暖除霜器；当发热体是高压电热设备时，除霜器就构成了高压电热除霜器；当发热体是上述两个设备的结合时，除霜器就构成了水暖与电热集成式除霜器。

自动除霜除雾系统的组成如图1所示，除霜控制器通过两条线路连接除霜器，其中，通过风机电源线束连接除霜器中的风机，通过加热控制线连接除霜器中的发热体。

为了便于连接，除霜控制器上设置有以下几种插件，这些插件是插件形式的接口。如图2所示，除霜传感器与除霜器通过相应的插件与除霜控制器连接。其中，除霜传感器连接至除霜控制器的传感器插件11，该传感器插件11为两孔插件，除霜传感器仅使用该两孔传感器插件中的一个引脚；除霜器中的风机通过风机插件13与除霜控制器连接，风机插件13也是两孔插件；除霜器的发热体与除霜控制器的加热控制插件12连接，加热控制插件12也是两孔插件。除霜控制器的供电电源由整车提供，通过三孔电源插件14与除霜控制器连接，其中一个引脚悬空。上述几种插件的正负极性如图2所示。

除霜控制器根据除霜传感器检测的玻璃上的霜或者雾的情况控制除霜器运行，实现除霜或者除雾。除霜或者除雾的自动控制基于控制器内部加载的软件程序，即控制策略，该控制策略整体为：开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后根据玻璃上的霜或者雾的含量的变化，逐渐降低除霜器的运行功率。除霜器的运行功率与除霜或者除雾的效率相关，运行功率越大，除霜或者除雾的效率就越高。而且，设定的初始功率与刚开始时的玻璃上的霜或者雾的含量相关，通常情况下，刚开始时，玻璃上的霜或者雾的含量较多，为了增大去除效率，初始功率值通常设定得较大，可以是除霜器的额定功率，也可以是接近于额定功率的某一个值，当然，如果刚开始时玻璃上的霜或者雾的含量不是很大，那么，该设定的初始功率就可以不用设置太大。

也就是说，在除霜或者除雾的过程中，随着玻璃上的霜或者雾的含量的降低，逐渐降低除霜器的运行功率。除霜器的运行功率按照一定的变化规律降低，这种变化规律可以是线性变化规律，也可以是其他种类的变化规律。本实施例中，为了便于控制器的控制，随着玻璃上的霜或者雾的含量的降低，按照线性变化规律降低除霜器的运行功率。另外，自动除霜或者除雾策略的启动可以由除霜控制器实现，只要当除霜传感器检测到玻璃上存在一定量的霜或者雾时，除霜控制器就根据检测信息控制启动除霜器。

由于除霜器包括风机和发热体，那么，随着玻璃上的霜或者雾的含量逐渐减小，逐渐降低风机的转动速度以及发热体的发热量，由于发热体的发热量体现在发热体的运行功率上，因此，在对发热体调节时，调节对象是发热体的运行功率。进一步地，在除霜器运行期间，控制器自动平滑调节，即线性调节除霜器风机的转动速度和发热体的运行功率，从而调节除霜器的出风量和出风温度，实现除霜器运行功率的调节。

除霜传感器实时检测挡风玻璃上的结霜或者起雾的情况，并根据霜或者雾的含量输出相应的电压信号，电压信号越大，证明霜或者雾的含量越高。控制器根据接收到的除霜传感器发来的电压信号控制风机的转动速度和发热体的运行功率。

由于风机的转速与风机电机的端电压相关，给定的端电压越大，风机电机的转速越高；发热体的运行功率越大，发热量越大。那么，风机电机的端电压的计算公式为：

发热体的运行功率的计算公式为：

其中，U₂为风机电机的端电压，U₀为除霜传感器输出的电压信号值，U_0max为除霜传感器的最大输出电压值，U_E为风机电机的额定电压，Q₂为发热体的运行功率，Q_E为发热体的额定功率。

通过上述两个计算公式能够根据除霜传感器输出的电压信号计算出风机电机的端电压和发热体的运行功率，即除霜控制器根据挡风玻璃上的结霜或者起雾的情况相应控制风机的转动速度和发热体的发热量。

通常情况下，除霜传感器输出的电压信号的范围是0～5V，那么，风机电机的端电压的计算公式为：

发热体的运行功率的计算公式为：

其中，U_E为24V。

结合上述计算公式，当除霜传感器输出5V的电压信号，风机电机的端电压为额定电压24V，除霜器的风机工作在额定风速状态，发热体工作在额定功率状态，比如当Q_E为8kw时，Q₂＝Q_E＝8kw。风机和发热体均工作在额定状态下，即最大值下。随着运行时间的延长，挡风玻璃上的霜或雾逐渐散去，除霜传感器输出的电压信号逐渐降低，除霜控制器就控制风机电机的端电压逐渐降低，其转速相应地逐渐降低；发热体的运行功率逐渐降低，发热量逐渐降低。在除霜过程完成时，除霜传感器输出0V的电压给除霜控制器，风机电机的端电压和发热体的运行功率均为0，也就是说，除霜控制器切断风机及发热体的电源，除霜器停止工作，至此，整个除霜过程完成。

另外，为了进一步增加控制可靠性，系统还可以设置两种控制模式，自动控制模式和手动控制模式，相应地，在除霜控制器上设置自动档位和手动档位。如图3所示，除霜器档位的选择通过控制器的档位旋钮实现，手动档位包含五个控制档位，1档至4档为运行档位，0档位为关机档位，当档位处于0档时，除霜器关闭，档位处于1～4档时，除霜器工作在手动状态；当档位处于Auto档时，除霜器工作在自动状态。

当驾驶员将档位拨到自动档位Auto档时，系统按照自动除霜或者除雾策略运行，即上文中描述的实现过程。除霜传感器开始运行，并不断输出挡风玻璃上结霜程度的数字信号或者模拟信号，并将该信号传输至控制器对应的接收接口，控制器根据接到的传感器信号，执行设定好的控制逻辑，控制除霜器运行。

当驾驶员将档位拨到手动档位时，除霜控制器不再接收传感器发来的信号。当档位在1档至4档中的某一个档位时，控制器按照该档位已设定的控制方法运行，1档时的风速及发热量最低，2档、3档逐渐升高，4档时最高，0档为关机。

每个档位对应的风机的转动速度和发热体的发热量大小如下表1所示：

表1

档位	风机实时转速占比	发热量占比
			0档	0	0
1档	40％	40％
			2档	60％	60％
3档	80％	80％
			4档	100％	100％

上表中，风机实时转速占比为风机实时转速与额定转速的比值，发热量占比为发热体的实时发热量与额定发热量的比值，即实时运行功率与额定功率的比值。

除霜器的风机运行转速越高，发热体的发热量越大，单位时间内除霜器输出的热量越多，除霜的速度越快，花费的时间越短，除霜效果越好，同时，消耗的能源量也越大。

除霜器的档位选择即风机的运行转速高低和发热体发热量的大小，需要按照玻璃表面结霜情况来合理的选择。

以U_E为24V，Q_E为8kw为例，手动5个档位的运行控制参数见表2。比如，在3档时，控制器输出给风机电机的端电压为20V，发热体的发热量(即运行功率)为6.4kw。

表2

档位	风机端电压	发热量
			0档	0V	0kw
1档	10V	3.2kw
			2档	15V	4.8kw
3档	20V	6.4kw
			4档	24V	8kw

在除霜完成后，若驾驶人员需关闭除霜器，则需手动旋转档位开关至0档位即可。若不在0档位，则除霜器一直按照所在档位持续运行。

另外，系统还包括报警模块，除霜控制器控制连接该报警模块，当除霜器发生故障时，控制报警模块运行，以提醒驾驶员注意。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。比如，上述实施例中，随着玻璃上的霜或者雾的含量的降低，按照线性变化规律降低除霜器的运行功率，并给出了具体的实现方式，当然，作为其他的实施例，还可以按照下述规律来调节除霜器的运行功率：将玻璃上的霜或者雾的含量按照从多至少分为M个等级，M≥2，各等级对应有一个除霜器的运行功率，等级越高，对应的运行功率越大，那么，根据玻璃上的霜或者雾的实际含量所在的等级控制除霜器以对应的运行功率运行。也就是说，只要满足随着玻璃上的霜或者雾的含量的降低，逐渐降低除霜器的运行功率这一基本控制思路，所有的实现方式均在本发明的保护范围之内。

自动除霜除雾方法实施例

本实施例提供一种自动除霜除雾方法，为：开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后实时检测霜或者雾的含量，当霜或者雾的含量逐渐降低时，逐渐降低除霜器的运行功率。由于上述系统实施例中已对该方法的具体实现过程给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。

Claims (8)

1.一种自动除霜除雾方法，其特征在于，开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后实时检测霜或者雾的含量，当霜或者雾的含量逐渐降低时，逐渐降低除霜器中风机和发热体的运行功率；所述除霜器用于除霜或者除雾；随着霜或者雾的含量逐渐减小，逐渐降低风机的转速以及发热体的发热量。

2.根据权利要求1所述的自动除霜除雾方法，其特征在于，通过湿度传感器检测霜或者雾的含量。

3.根据权利要求1所述的自动除霜除雾方法，其特征在于，当霜或者雾的含量逐渐降低时，控制除霜器的运行功率按照线性规律逐渐降低。

4.一种自动除霜除雾系统，其特征在于，包括用于检测霜或者雾的含量的检测模块，控制模块以及用于除霜或者除雾的除霜器，所述控制模块采样连接所述检测模块，控制连接所述除霜器，所述控制模块执行有以下控制策略：开始除霜或者除雾时，控制除霜器以一个设定的初始功率运行，然后根据霜或者雾的含量的变化，逐渐降低除霜器的运行功率；所述除霜器包括风机和发热体，随着霜或者雾的含量逐渐减小，控制模块逐渐降低风机的转速以及发热体的发热量。

5.根据权利要求4所述的自动除霜除雾系统，其特征在于，所述检测模块为湿度传感器。

6.根据权利要求4所述的自动除霜除雾系统，其特征在于，控制模块根据霜或者雾的含量的变化，按照线性规律降低除霜器的运行功率。

7.根据权利要求4所述的自动除霜除雾系统，其特征在于，所述风机的转速与风机电机的端电压相关，所述发热体的发热量与发热体的运行功率有关，霜或者雾的含量体现在检测模块输出的电压值上，那么，风机电机的端电压的计算公式为：

发热体的运行功率的计算公式为：

其中，U₂为风机电机的端电压，U₀为检测模块输出的电压值，U_0max为检测模块最大输出电压值，U_E为风机电机的额定电压，Q₂为发热体的运行功率，Q_E为发热体的额定功率。

8.根据权利要求4所述的自动除霜除雾系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块，所述控制模块控制连接所述报警模块，用于当除霜器发生故障时，控制报警模块运行。

Images