CN111034350A

CN111034350A - 具有智能监控的玻璃加热装置以及用于控制玻璃加热装置的方法

Info

Publication number: CN111034350A
Application number: CN201980001457.5A
Authority: CN
Inventors: W.冯阿芬那留斯
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-04-17
Also published as: WO2020030345A1; DE202019005501U1

Abstract

本发明涉及一种具有智能监控的玻璃加热装置，具有玻璃（S），其中，加热丝（H1…HN）布置在玻璃上或玻璃中，其中，加热丝的电阻取决于温度，其中，至少一个确定的加热丝（H1）作为温度敏感的电阻器接入测量电路中，其中，根据玻璃（S）的这样获知的温度开启或关闭玻璃加热装置，其中，确定的加热丝（H、H1）的电阻是电阻测量电桥的一部分，其中，玻璃加热装置还具有湿度传感器（F），该湿度传感器布置在玻璃（S）上，其中，玻璃加热装置还具有用于确定玻璃（S）的一侧上的空气的露点温度的单元，其中，用于确定的该单元适用于比较所述玻璃（S）的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度，并且其中，当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，用于确定的单元适用于开启玻璃加热装置。此外，本发明还涉及一种用于控制玻璃加热装置的方法。

Description

具有智能监控的玻璃加热装置以及用于控制玻璃加热装置的方法

技术领域

本发明涉及一种具有智能监控的玻璃加热装置以及用于控制玻璃加热装置的方法。

背景技术

已知玻璃可以被电加热。为此，将金属的导电性或电阻用作加热功能。为此，将金属或金属合金施加到玻璃上。替代地或补充地，在复合玻璃的情况下，金属或金属合金也可布置在玻璃之间。

在此，金属或金属合金既可以作为平面涂层也可以作为导体来施加。例如，可以使用类似压力的方法将电路施加到玻璃上。

通过改变生产参数，可以调节涂层或导体电路的电阻，从而在规定电压下调节期望的加热功率。

借助于玻璃加热装置，例如在交通工具玻璃中可以既除去交通工具外侧（和/或内侧）上的冰也除去内侧上的雾气。这由使用者自己以最简单的方式来控制。

如果除去了雾气或结冰，就可以关闭加热功能。由于交通工具中的加热功能会使（启动）电池负载，因此在一些交通工具中，加热功能在预定的时间之后就自动停用。在此，预定的时间选择为，使得在典型条件下除冰/除雾的目标得以实现。

然而这相对不可靠地起作用，因为玻璃的加热功能取决于加热元件的特性（例如电阻/加热功率）。在这方面必须宽松估计。

为了克服这种缺陷，DE 101 25 639 A1中提出了一种具有学习模式的玻璃加热装置。然而，该申请仅探讨了玻璃加热装置的电阻，并且未能认识到玻璃的加热功能也取决于其他特性，例如玻璃的特性（例如厚度），并且也取决于布线的特性（例如布线的电阻、接触电阻），以及也取决于可用电压（电池电压取决于充电状态）。

从DE 10 2010 040 132 A1中已知一种装置，其基于传感器值确定开启过程及其持续时间。然而，该方法没有考虑与加热功率相关的实际特性。此外，在查找表中又必须考虑一定的安全余量，从而不取决于实际特性实现除冰/除雾的目标。

从美国专利申请US 2004/0 094 529 A1和德国公开文献DE 24 429 24 A1中分别已知一种玻璃加热装置，其中，加热丝也可用作测量电阻。从欧洲的EP 1 405 742 A1中已知另一种玻璃加热装置，其此外也具有放置在内部空间中的湿度传感器。为了进行确定而使用了复杂且昂贵的风洞试验。由德国公开文献DE 10 2005 055 003 A1中已知一种用于控制玻璃加热装置的方法，该方法还包括雨水传感器作为传感器。

随着交通工具中电驱动器的愈加扩散，对节能运行的需求变得越来越迫切。

然而，目前已知的装置和方法不能提供有效的运行。特别是，目前的方法和装置既不允许基于实际事件进行除冰也不允许基于实际事件进行去除/防止雾气，因此无法提供节能。

在此背景下，本发明的任务在于提供一种改进的玻璃加热装置或一种用于控制玻璃加热装置的改进的方法，该玻璃加热装置在能量效率方面有所改进。

发明内容

该任务通过根据独立权利要求1的、具有智能监控的玻璃加热装置得以实现。

根据本发明的具有智能监控的玻璃加热装置具有至少一个玻璃，其中，加热丝布置在玻璃上或玻璃中，其中，加热丝的电阻取决于温度，其中，至少一个确定的加热丝作为温度敏感的电阻器接入测量电路中，其中，根据由此获知的玻璃的温度开启或关闭玻璃加热装置。

确定的加热丝的电阻是电阻测量电桥的一部分。也就是说，可以借助于简单的电路评估加热丝，从而可以低成本地提供功能。

在玻璃处或上布置有湿度传感器。此外，用于确定的单元适用于比较玻璃的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度，并且其中，当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，该用于确定的单元适用于开启玻璃加热装置。特别优选的是在玻璃内侧上获知湿度。这意味着实现了节省空间的布置。

通过本发明提供了改进的能量效率，因为现在玻璃的实际状态得到监控，因此可以根据实现的除冰目标有针对性地终止加热过程。

在本发明的一个实施方式中，用于确定的单元还适用于，当所确定的温度不小于或等于接近露点温度的温度时，关闭玻璃加热装置。

在本发明的一个实施方式中，玻璃加热装置是挡风玻璃的一部分。即该挡风玻璃可以应用于交通工具中。

根据本发明的另一实施方式，还提供一种用于控制玻璃加热装置的方法。该方法具有：确定玻璃的温度的步骤；比较所确定的温度是否小于或等于接近冻点的温度的步骤；以及根据该比较开启或关闭玻璃加热装置的步骤。接着，借助于用于确定的单元，比较玻璃的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度。根据该比较，当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，开启玻璃加热装置。相反，当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，则关闭玻璃加热装置，然后重新执行这些步骤。

在本发明的一个实施方式中，在确定玻璃的温度之前，首先等待一个时间段。即，可以考虑玻璃内/上的热传导惯性。由此也实现了玻璃加热装置的最小运行时间。

在本发明的另一实施方式中，在确定玻璃的温度之前，首先等待一个时间段，其中，该时间段取决于之前测量的玻璃的温度和/或玻璃加热装置的开启状态/关闭状态的温度。即，根据边界条件，可以改变玻璃加热装置的最小运行时间。

附图说明

以示例的方式，参照附图对本发明的实施方式进行说明，其中：

图1示出了根据本发明的方法的流程示意图，

图2示出了具有根据本发明的玻璃加热装置的构造的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图更详细地说明本发明。在此应该注意的是，所描述的不同方面可以分别单独使用或组合使用。也就是说，除非明确地说明为纯替代方案，否则每个方面都可以使用于本发明的不同实施方式。

此外，在下文中，为了简单起见，通常仅涉及一个实体。但是，除非明确说明，否则本发明还可以分别具有多个相关实体。因此，词语“一个”的使用应仅理解为指示在简单实施方式中使用至少一个实体。

就下面描述的方法而言，只要其相互关系没有明确地导致一些偏差，该方法的各个步骤都能够以任意顺序布置和/或组合。此外，除非另有明确说明，否则这些方法可以相互组合。

具有数值的信息通常不应理解为精确值，而是也包含+/- 1％至+/- 10％的公差。

对标准或规格或规范的引用应理解为对申请时和/或优先权申请时（若要求优先权）有效的标准或规格或规范的引用。但是，这不应理解为对后续或替代的标准或规格或规范的适用性的一般排除。

本发明提出一种具有智能监控的玻璃加热装置。该玻璃加热装置首先具有玻璃S。该玻璃S可以是单层玻璃板或复合玻璃板。同样，玻璃S可以具有部分平坦或弯曲的形状。

在玻璃S上或中，可以布置一个加热丝或多个加热丝H1 ... HN。这些加热丝可以作为涂层和/或借助于压力施加，其中，根据哪种方法施加或引入加热丝对本发明没有影响。

本发明利用了以下情况：加热丝的电阻是取决于温度的。除了少数例外（例如康铜），金属合金与金属相同地具有通常（在第一近似中）线性取决于温度的电阻（至少在此处感兴趣的温度范围内，特别是-40℃至100℃）。

现在，将至少一个确定的加热丝（在本例中例如采用加热丝H1）作为温度敏感的电阻器接入测量电路中。

该接入可以是持续性的，或者也可以相对于加热运行间歇地进行。在此，例如可以对加热的直流电流调制交流电压分量（例如通过脉宽调制），使得交流电压分量可以通过测量电路上的电容器退耦。替代地或补充地，可以暂时中断加热运行并转换成测量运行。

例如，加热丝H1可以用作温度可变的惠斯通电桥的一部分，或者可以借助于运算放大器评估加热丝H1上的差分电压。在此，各种测量原理对于本领域技术人员来说是开放的，而不限于上述内容。

现在，借助于加热丝H1，可以在步骤100中确定玻璃S的温度，在此，本发明利用了下述情况：玻璃S由于大的热容量而通常在短时间内使加热丝H1恢复到玻璃S的温度。也就是说，在非加热运行中，玻璃S和加热丝H1的温度通常相同，从而可以直接从加热丝H1的温度确定玻璃S的温度。在此，玻璃的内侧和外侧之间的温度梯度通常典型地为几度（约5℃），而不存在较大影响。

现在可以通过合适的评估装置（例如微控制器或微处理器或专用电路CPU）评估玻璃S /加热丝H1具有的温度。这在最简单的情况下通过在步骤200中比较所确定的温度是否小于或等于接近冻点的温度来实现。通过将选择接近冻点（例如5℃）的极限，可以抵消上述从外玻璃到内玻璃的温度梯度的影响。

如果所确定的温度小于或等于接近冻点的温度，则现在可以在步骤300中开启玻璃加热装置，然后重新执行这些步骤。

如果所确定的温度不小于或等于接近冻点的温度，则现在可以在步骤400中关闭玻璃加热装置，然后重新执行这些步骤。

这意味着，借助于简单的方法，可以实现持续的监控。

然而，显然也可以设置为，该方法在达到关闭条件之后结束。

通过本发明提供改进的能量效率，因为现在玻璃的实际状态得到监控，因此可以根据实现的除冰目标有针对性地终止加热过程。

在本发明的一个实施方式中，确定的加热丝H1的电阻是电阻测量电桥的一部分。

这意味着，可以借助于简单的电路评估加热丝H1，从而可以低成本地提供该功能。

在本发明的另一实施方式中，玻璃加热装置还包括湿度传感器F。

借助于湿度传感器F，还可以在步骤500中借助于用于确定的单元来确定玻璃S内侧上的空气的露点温度。用于确定的单元可以借助于微控制器、微处理器、ASIC、FPGA或其他程序技术装置来实现。特别是，用于确定的单元也可以是空调设备或交通工具控制系统的一部分。由此可以借助于玻璃的所确定的温度推断出起雾/即将起雾。为此，在步骤600中比较玻璃S的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度。通过选择接近露点温度的极限，可以抵消上述从外玻璃到内玻璃的温度梯度的影响。露点温度在此可以借助于p-T曲线表获知。

如果所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度，则可以在步骤700中开启玻璃加热装置，然后重新执行这些步骤。

如果所确定的温度不小于或等于接近露点温度的温度，则可以在步骤800中关闭玻璃加热装置，然后重新执行这些步骤。

这意味着，借助于简单的方法，可以实现持续的监控。

此外，显然也可以设置为，用于识别（即将）起雾的方法（步骤100、500-800）独立于用于识别冰的步骤（步骤100-400）。

通过本发明提供改进的能量效率，因为现在玻璃的实际状态得到监控，因此可以根据实现的除雾目标有针对性地终止加热过程。

在本发明的又一个实施方式中，在玻璃S处或上布置有湿度传感器F。

如果玻璃S上有湿度传感器，在测量到100％的空气湿度时，就可以立即开启加热装置用于除雾。

在此，可以以特别简单的方式将已经存在的湿度传感器和温度传感器（就像已在当下交通工具中经常出现的那样）用于加热控制的目的，因此通常不需要其他构件，而是可以采用存在的构件。这意味着实现了一种节省空间的布置结构。例如，如果用可能出于其他原因而存在的湿度传感器来测量空气的整体湿度，则可以由具有所属温度的整体湿度和局部温度来计算玻璃上的湿度。这意味着可以省去每个玻璃安装一个湿度传感器。

在本发明的一个实施方式中，玻璃加热装置是挡风玻璃的一部分。即该挡风玻璃可以用于交通工具中。与用于交通工具的侧玻璃或后玻璃一样，在此同样很少排除在其他玻璃（例如建筑玻璃）中或和其他玻璃（例如建筑玻璃）的使用。由此就上面提到的交通工具而言，指的是任何交通工具，特别是陆地交通工具，例如客车、货车、可移动工作器械；水上交通工具，例如船舶、渡轮；航空和航天飞行器，例如飞机、直升机等。

在本发明的一个实施方式中，在确定玻璃的温度之前，首先在步骤50中等待一个时间段。即，可以考虑玻璃S内/上的热传导惯性。同样，由此实现了玻璃加热装置的最小运行时间。例如可以等待2-30秒的时间。

在本发明的另一实施方式中，在步骤100中确定玻璃的温度之前，首先在步骤50中等待一个时间段，该时间段取决于先前测量的玻璃的温度和/或玻璃加热装置的开启/关闭状态的温度。

根据边界条件，可以改变玻璃加热装置的最小运行时间。例如，如果温度差很大并且存在开启的条件，则例如可以选择较长的持续时间。相反，如果温度差小，则延迟的持续时间可以很短。另一方面，也可以在关闭之后等待玻璃S的热传导，从而使加热丝H1的温度更接近于玻璃S的温度。

在不限制一般性的情况下，本发明也可以使用其他传感器（例如外部温度传感器）并将其用于控制。

此外，在不限制一般性的情况下，本发明可以集成在交通工具中，其中可以使用现有的系统。例如，可以借助于已知的车辆总线系统（ODBC等）读取存在的传感器（例如空调设备的温度传感器/湿度传感器、马达控制的外部温度传感器等），并用于控制。

同样地，可以借助于已知的车辆总线系统（ODBC等）实现控制（开启/关闭），从而使前述控制装置或前述方法步骤可以集成在存在的控制装置中，例如集成在自动空调装置中。

本发明提出使用玻璃本身作为温度传感器，例如用于有效地除冰或除雾。为了除冰，玻璃必须具有高于冰的融点的温度。为了除雾，玻璃必须比空气的露点更热。

金属导体随变化的温度而改变其电阻。在此，可以在已知温度下测量和存储一次玻璃加热装置的电阻，以便提高精度。随后，可以在运行的交通工具中通过测量的变化的电阻来随时确定玻璃的温度。

因此，玻璃S或其中的加热丝H1 ... HN本身可以用作温度传感器。由此，通过将测量的温度在除冰情况下与交通工具中已知的外部温度相比较或者在除雾情况下与交通工具中的露点温度相比较，实现了加热功能的基于事实的自动关闭。也就是说，通过本发明实现了，在电加热的玻璃中，在成功执行加热功能之后，可以有针对性地关闭加热功能。

附图标记说明：

S 玻璃

H1 ... HN 加热丝

F 湿度传感器

方法步骤

50 等待一个时间段

100 确定玻璃（S）的温度

200 比较所确定的温度是否小于或等于接近冻点的温度

300 开启玻璃加热装置

400 关闭玻璃加热装置

500 确定玻璃（S）的一侧上的空气的露点温度

600 比较玻璃（S）的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度

700 开启玻璃加热装置

800 关闭玻璃加热装置。

Claims

1. 具有智能监控的玻璃加热装置，具有玻璃（S），其中，加热丝（H1 … HN）布置在所述玻璃上或所述玻璃中，其中，所述加热丝的电阻取决于温度，其中，至少一个确定的加热丝（H1）作为温度敏感的电阻器接入测量电路中，其中，根据这样获知的、所述玻璃（S）的温度来开启或关闭所述玻璃加热装置，其中，所述确定的加热丝（H、H1）的电阻是电阻测量电桥的一部分，其中，所述玻璃加热装置还具有湿度传感器（F），所述湿度传感器布置在所述玻璃（S）处或上，其中，所述玻璃加热装置还具有用于确定所述玻璃（S）的一侧上的空气的露点温度的单元，其中，用于确定的所述单元适用于比较所述玻璃（S）的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度，并且其中，当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，用于确定的所述单元适用于开启所述玻璃加热装置。

2.根据权利要求1所述的玻璃加热装置，其中，用于确定的所述单元还适用于，当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，关闭所述玻璃加热装置。

3.具有根据前述权利要求中任一项所述的玻璃加热装置的挡风玻璃。

4.根据权利要求3所述的挡风玻璃应用于交通工具中。

5.用于控制根据前述权利要求1或2所述的玻璃加热装置的方法，具有以下步骤：

• 确定所述玻璃（S）的温度（100），

• 比较所确定的温度是否小于或等于接近冻点的温度（200），

• 当所确定的温度小于或等于接近冻点的温度时，开启所述玻璃加热装置（300），并且然后重新执行所述步骤，

• 所述方法还具有以下步骤：

• 确定所述玻璃（S）的一侧上的空气的露点温度（500），

• 比较所述玻璃（S）的所确定的温度是否小于或等于接近露点温度的温度（600），

• 当所确定的温度小于或等于接近露点温度的温度时，开启所述玻璃加热装置（700），并且然后重新执行所述步骤，

• 当所确定的温度不小于或等于接近露点温度的温度时，关闭所述玻璃加热装置（800），并且然后重新执行所述步骤。

6.根据权利要求5所述的用于控制玻璃加热装置的方法，其特征在于，在确定所述玻璃（S）的温度（100）之前，首先等待一个时间段（50）。

7.根据权利要求5或6所述的用于控制玻璃加热装置的方法，其特征在于，在确定所述玻璃（S）的温度（100）之前，首先等待一个时间段（50），其中，所述时间段取决于先前测量的所述玻璃的温度和/或所述玻璃加热装置的开启/关闭状态的温度。