CN111726902A - 玻璃面板集成加热器及其应用 - Google Patents

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S.考施克
T.韩
B.哈利希
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Abstract

提供一种玻璃面板装置。该玻璃面板装置包括：外玻璃面板，其在面向内玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；内玻璃面板，其在面向外玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；内玻璃面板和外玻璃面板之间的间隙，该间隙包括真空；以及加热元件，其配置成加热内玻璃面板。

Description

玻璃面板集成加热器及其应用
技术领域
与示例性实施例一致的装置和方法涉及辐射加热设备的配置。更具体地，与示例性实施例一致的装置和方法涉及玻璃面板中辐射加热器的集成。
背景技术
一个或更多个示例性实施例提供一种玻璃面板装置，其具有集成加热器。更具体地，一个或更多个示例性实施例提供一种玻璃面板装置，其具有配置成用于窗户或顶窗和天窗的集成加热器。
发明内容
根据示例性实施例的一方面，提供一种玻璃面板装置。该装置包括：外玻璃面板，其在面向内玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；内玻璃面板，其在面向外玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；内玻璃面板和外玻璃面板之间的间隙，该间隙包括真空；以及加热元件，其配置成加热内玻璃面板。
加热元件可包括正温度系数（PTC）加热元件和并联连接至内玻璃面板上的氧化锡涂层的两个汇流条（bus bar）中的一个。
该装置可包括功率控制器，该功率控制器配置成生成脉冲宽度修改信号并将其施加到加热元件。
该装置可包括控制器，该控制器配置成根据设定参数和文档信息中的一个或更多个控制成调整功率控制器的脉冲宽度修改信号的电流或频率。
设定参数可包括由乘员输入的设定、对应于玻璃面板的位置的预校准的设定、空间温度以及加热元件集成到其中的表面的表面温度中的一个或更多个。
设定参数可包括热舒适度值和最佳功率消耗值。
设定参数可包括等效均质温度。
文档信息可包括占用对应于加热元件的空间的乘员的文档。乘员的文档信息可包括关于乘员的温度偏好或乘员的加热元件强度偏好的信息。
该装置可包括通信设备，该通信设备配置成从多个传感器中的一个或更多个接收设定参数。
通信设备还可配置成从服务器和移动设备中的一个或更多个接收文档信息。
用户输入可配置成向控制器提供设定参数。
该装置还可包括存储器，该存储器配置成存储设定参数和文档信息。
加热元件可包括正温度系数（PTC）加热元件，并且PTC加热元件包括柔性基底和碳基墨。
PTC加热元件可包括陶瓷材料或硅橡胶。
PTC加热元件可被集成到内玻璃面板中。
玻璃面板可被集成到车窗中。
玻璃面板可被集成到车辆天窗或车辆顶窗中。
低辐射涂层可包括氟化二氧化锡和银中的一种或更多种。
通过以下对示例性实施例和附图的详细描述，示例性实施例的其它目的、优点和新颖特征将变得更加明显。
本发明还包括如下技术方案。
技术方案1. 一种配置成安装在车辆中的玻璃面板装置，所述玻璃面板装置包括：
外玻璃面板，其在面向内玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；
内玻璃面板，其在面向外玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；
在所述内玻璃面板和所述外玻璃面板之间的间隙，所述间隙包括真空；以及
加热元件，其配置成加热所述内玻璃面板。
技术方案2. 如技术方案1所述的装置，其中，所述加热元件包括如下中的一个：正温度系数（PTC）加热元件和并联连接至所述内玻璃面板上的氧化锡涂层的两个汇流条。
技术方案3. 如技术方案2所述的装置，还包括功率控制器，所述功率控制器配置成生成脉冲宽度修改信号并将其施加到所述加热元件。
技术方案4. 如技术方案3所述的装置，还包括控制器，所述控制器配置成根据设定参数和文档信息中的一个或更多个来控制成调整所述功率控制器的所述脉冲宽度修改信号的电流或频率。
技术方案5. 如技术方案4所述的装置，其中，所述设定参数包括如下中的一个或更多个：由乘员输入的设定、对应于所述玻璃面板的位置的预校准设定、空间温度、以及所述加热元件集成到其中的表面的表面温度。
技术方案6. 如技术方案4所述的装置，其中，所述设定参数包括热舒适度值和最佳功率消耗值。
技术方案7. 如技术方案4所述的装置，其中，所述设定参数包括等效均质温度。
技术方案8. 如技术方案4所述的装置，其中，所述文档信息包括占用对应于所述加热元件的空间的乘员的文档。
技术方案9. 如技术方案8所述的装置，其中，所述乘员的文档信息包括关于所述乘员的温度偏好或所述乘员的加热元件强度偏好的信息。
技术方案10. 如技术方案4所述的装置，还包括通信设备，所述通信设备配置成从多个传感器中的一个或更多个接收所述设定参数。
技术方案11. 如技术方案10所述的装置，其中，所述通信设备还配置成从服务器和移动设备中的一个或更多个接收所述文档信息。
技术方案12. 如技术方案4所述的装置，还包括用户输入，所述用户输入配置成向所述控制器提供所述设定参数。
技术方案13. 如技术方案4所述的装置，还包括存储器，所述存储器配置成存储所述设定参数和所述文档信息。
技术方案14. 如技术方案1所述的装置，其中，所述加热元件包括正温度系数（PTC）加热元件，并且其中，所述PTC加热元件包括柔性基底和碳基墨。
技术方案15. 如技术方案14所述的装置，其中，所述PTC加热元件包括陶瓷材料或硅橡胶。
技术方案16. 如技术方案14所述的装置，其中，所述PTC加热元件被集成到所述内玻璃面板中。
技术方案17. 如技术方案1所述的装置，其中，所述玻璃面板被集成到车窗中。
技术方案18. 如技术方案1所述的装置，其中，所述玻璃面板被集成到车辆天窗或车辆顶窗中。
技术方案19. 如技术方案1所述的装置，其中，所述低辐射涂层包括氟化二氧化锡和银中的一种或更多种。
附图说明
在下文中，将结合以下附图描述所公开的示例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1示出根据示例性实施例的玻璃面板装置的框图；
图2A和图2B示出根据示例性实施例的若干方面的正温度系数加热元件的图示以及示出具有和不具有玻璃面板装置的天窗温度的比较的图；以及
图3示出根据示例性实施例的具有玻璃面板装置的玻璃顶的图示。
具体实施方式
现在将参考附图的图1至图3详细描述加热装置，其中贯穿全文，相同的附图标记始终指代相同的元件。
以下公开将使本领域技术人员能够实践本发明的构思。然而，本文公开的示例性实施例仅为示例性的，并且不将本发明的构思限于本文描述的示例性实施例。此外，每个示例性实施例的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它示例性实施例的方面。
还应理解，在本文中声明第一元件“连接至（connected to）”第二元件、“附接至（attached to）”第二元件、“形成于（formed on）”第二元件上或“设置于（disposed on）”第二元件上的情况下，第一元件可直接连接至第二元件、直接形成于第二元件上或直接设置于第二元件上，或者在第一元件和第二元件之间可存在中间元件，除非声明第一元件“直接（directly）”连接至第二元件、附接至第二元件、形成于第二元件上或设置于第二元件上。另外，如果第一元件配置成从第二元件“发送（send）”或“接收（receive）”信息，则第一元件可直接向第二元件发送信息或从第二元件接收信息，经由总线发送或接收信息，经由网络发送或接收信息，或者经由中间元件发送或接收信息，除非指示第一元件“直接”向第二元件发送信息或从第二元件接收信息。
贯穿本公开，所公开的一个或更多个元件可组合成单个设备或一个或更多个设备。另外，可在单独的设备上提供各个元件。
大多数车辆均配备有加热芯和鼓风机，该加热芯和鼓风机迫使空气通过加热芯，以将热量从加热芯中的冷却剂传递到车厢空气系统。加热芯和鼓风机加热系统需要通风口和风扇，这些通风口和风扇占用车辆中的空间。此外，随着电动车辆的发展，车辆中将不再需要发动机和发动机冷却剂。因此，将需要用于加热车辆或车辆部件并提供乘员舒适度的替代装置。
在许多现有车辆中，座椅和方向盘由电阻加热器加热。一种类型的加热器是正温度系数（PTC）加热元件。PTC加热元件将电能转化为热量，并且可灵活地允许各种类型的集成。此外，PTC加热元件的电阻随着温度的升高而增加，从而有效地调节PTC加热元件集成到其中的表面的温度。PTC加热元件的前述特征使得将PTC加热元件集成到各种表面中成为可能，从而提供更舒适的乘员和由加热表面实现的附加便利。
图1示出根据示例性实施例的加热装置的框图。如图1中所示，根据示例性实施例的接触加热装置100包括控制器101、电源102、存储器103、输出104、传感器105、用户输入106、功率控制器107、通信设备108和加热元件109。然而，接触加热装置100不限于上述配置，并且可配置成包括附加元件和/或省略前述元件中的一个或更多个。接触加热装置100可被实施为车辆的一部分、被实施为独立部件，或者被实施为车辆110上和车辆外设备之间的混合动力。
控制器101控制接触加热装置100的整体操作和功能。控制器101可直接或间接控制接触加热装置100的电源102、存储器103、输出104、传感器105、用户输入106、功率控制器107、通信设备108和加热元件109中的一个或更多个。控制器101可包括如下中的一个或更多个：处理器、微处理器、中央处理单元（CPU）、图形处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、状态机、电路以及硬件部件、软件部件和固件部件的组合。
控制器101配置成从接触加热装置100的电源102、存储器103、输出104、传感器105、用户输入106、功率控制器107、通信设备108和加热元件109中的一个或更多个发送和/或接收信息。该信息可经由总线或网络发送和接收，或者可直接从接触加热装置100的电源102、存储器103、输出104、传感器105、用户输入106、功率控制器107、通信设备108和加热元件109中的一个或更多个读取或向其写入。合适的网络连接的示例包括控制器局域网（CAN）、面向媒体的系统传输（MOST）、本地互连网络（LIN）、本地局域网（LAN）、无线网络（诸如蓝牙和802.11）以及其它适当的连接（诸如以太网）。
根据示例，控制器101配置成根据设定参数和文档信息中的一个或更多个来调整功率控制器107的脉冲宽度修改信号的电流或电压的幅度和频率。
电源102向接触加热装置100的存储器103、输出104、传感器105、用户输入106、功率控制器107、通信设备108和加热元件109中的一个或更多个提供功率。电源102可包括电池、插座、电容器、太阳能电池、发电机、风能设备、交流发电机等中的一个或更多个。
存储器103配置成用于存储信息和检索由接触加热装置100使用的信息。该信息可包括信息设定参数或文档信息。设定参数可包括由乘员经由用户输入106输入的设定、对应于加热元件109的位置的预校准预存储设定、由传感器105记录的空间温度以及由传感器105记录的加热元件温度中的一个或更多个。
最佳功率消耗值是对应于乘员的热舒适度值的最小功率消耗值。最小功率消耗值是通过协调HVAC部件的设定以提供期望的或最大的热舒适值、并确定HVAC部件的设定的各种组合中的所有来实现的，所述HVAC部件针对乘员的期望的或最大的热舒适值消耗最少量的功率。热舒适度是给定等效均质温度下或给定HVAC部件的设定组合下的乘员舒适度等级。
文档信息可为乘员的文档。例如，文档信息可为占用空间或在对应于加热元件的表面附近的乘员的文档。乘员的文档信息可包括乘员关于给定季节、天气、一天中的时间等的期望热舒适度值、乘员的温度偏好或乘员的加热元件强度偏好的信息。
存储器103可由控制器101控制，以存储和检索从一个或更多个传感器105接收的信息以及用于控制加热元件109的计算机或机器可执行指令。存储器103可包括软盘、光盘、CD-ROM（光盘只读存储器）、磁光盘、ROM（只读存储器）、RAM（随机存取存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、磁卡或光卡、闪存、高速缓冲存储器以及适用于存储机器可执行指令的其它类型的介质/机器可读介质中的一种或更多种。
输出104以一种或更多种形式输出信息，包括：视觉、听觉和/或触觉形式。输出104可由控制器101控制，以向接触加热装置100的用户提供输出。输出104可包括扬声器、音频、显示器、位于中央的显示器、平视显示器、挡风玻璃显示器、触觉反馈设备、振动设备、触知反馈设备、敲击反馈设备、全息显示器、仪表灯、指示灯等中的一个或更多个。
输出104可输出包括可听通知、光通知和显示通知中的一个或更多个的通知。该通知可包括通知加热元件109或接触加热装置100的激活或停用的信息。输出104还可显示由一个或更多个传感器105提供的图像和信息。输出104可显示图示加热元件109的位置并指示它们的状态（例如，开、关、功率设定等）的图形。
传感器105可包括温度计、功率传感器和温度传感器中的一个或更多个。功率传感器可为电流传感器、电压传感器或检测输出到加热元件109的信号的电流或其它功率值的其它传感器。
用户输入106配置成向接触加热装置100提供信息和命令。用户输入106可用于向控制器101提供用户输入等。用户输入106可包括触摸屏、键盘、软小键盘、按钮、运动检测器、语音输入检测器、麦克风、相机、触控板、鼠标、触摸板等中的一个或更多个。用户输入106可配置成接收用户输入，以确认或驳回由输出104输出的通知。用户输入106还可配置成接收用户输入，以激活或停用接触加热装置100。
功率控制器107可包括电路，该电路包括诸如脉冲发生器（例如，固态脉冲发生器）的信号发生器和放大器。另外，功率控制器107可包括直流到直流转换器和脉冲发生器（诸如固态脉冲发生器）。根据一个示例，功率控制器可包括变压器，该变压器配置成将由电源供应的AC功率转换为AC电压和频率以为加热元件109提供功率。根据另一个示例，功率控制器可包括直流（DC）到直流（DC）转换器，其配置成将由电源供应的功率转换为适当的电压和频率，以为加热元件109提供功率。根据仍另一个示例，功率控制器可配置成转换电力输入的电流、电压、波形和频率，并且根据转换后的电流、电压、波形和频率为加热元件109生成输出信号。
根据各种通信方法，接触加热装置100可使用通信设备108与几种类型的外部装置进行通信。通信设备108可用于从各种外部设备（诸如电话、USB设备等）向控制器101发送各种信息或用于从控制器101向各种外部设备（诸如电话、USB设备等）接收各种信息，所述信息诸如用于操作接触加热装置100的设定参数和文档信息。
通信设备108可包括各种通信模块，诸如远程信息处理单元、广播接收模块、近场通信（NFC）模块、GPS接收器、有线通信模块或无线通信模块中的一个或更多个。广播接收模块可包括地面广播接收模块，该地面广播接收模块包括用于接收地面广播信号的天线、解调器和均衡器等。NFC模块是根据NFC方法与位于附近距离的外部装置通信的模块。GPS接收器是从GPS卫星接收GPS信号并检测当前位置的模块。有线通信模块可为通过有线网络（诸如本地局域网、控制器局域网（CAN）或外部网络）接收信息的模块。无线通信模块是通过使用无线通信协议（诸如IEEE 802.11协议、WiMAX、Wi-Fi或IEEE通信协议）连接至外部网络并与外部网络通信的模块。无线通信模块还可包括移动通信模块，该移动通信模块访问移动通信网络并根据各种移动通信标准（诸如第三代（3G）、第三代合作伙伴项目（3GPP）、长期演进（LTE）、蓝牙、EVDO、CDMA、GPRS、EDGE或ZigBee）执行通信。
加热元件109是当电流通过该元件时生成热量的电气设备。在一个示例中，加热元件109可为在内面板的内部的氧化锡涂层。氧化锡涂层可为透明的并且导电，该电力通过平行的两条母线施加并施加到玻璃面板同一侧上的相对边缘。电流从一条母线穿过氧化锡涂层流向另一条母线。涂层的电阻产生热能，该热能从玻璃中辐射出来。母线连接至功率控制器107，功率控制器107调节电流并因此调节玻璃的温度。
可替代地，加热元件可为自调节和自限制的正热系数（PTC）加热元件，因为元件的电阻随着元件温度的升高而增加。特别地，PTC加热元件109可为包括印刷墨或橡胶的柔性基底。在另一个示例中，PTC加热元件109可包括施加到塑料膜上的陶瓷、硅橡胶或碳基墨。
图2A和图2B示出根据示例性实施例的若干方面的正温度系数加热元件的图示以及示出具有和不具有玻璃面板装置的天窗温度的比较的图。
参照图2A，示出了柔性PTC加热元件201。PTC加热元件201包括印刷在基底上的图案，该基底连接至配置成接收功率的两个电极。向电极施加功率会使印刷的图案辐射出热量。
图210中所示的示例性实施例示出具有和不具有玻璃面板装置的天窗温度的比较。具体地，y轴示出天窗温度，并且x轴示出时间（以秒为单位）。
图上的线表示被冷却至-20摄氏度的车辆的天窗温度。线211示出玻璃面板中不具有加热元件的天窗温度，当车辆用不具有辐射加热器的鼓风机加热时，天窗温度几乎不会超过20摄氏度的阈值。线212示出玻璃温度在1000秒多一点的时间内加热至60摄氏度，并且线213示出玻璃温度在500秒多一点的时间内加热至80摄氏度。可根据文档信息和设定参数中的一项或更多项来设定加热速度和最高玻璃温度。
图3示出根据示例性实施例的具有玻璃面板装置的玻璃顶的图示。
参考图3，示出集成到车辆301的玻璃面板300中的PTC加热元件109的图示。在该示例中，玻璃面板是天窗或顶窗310的玻璃面板。
玻璃面板310包括外玻璃面板311和内玻璃面板312。低辐射涂层313设置于所示的外玻璃面板311和内玻璃面板312中的一个或更多个上。包括真空的间隙314可分开并且设置于外玻璃面板311和内玻璃面板312之间。低辐射涂层313可在玻璃面板的面向该间隙的一侧上。例如，外玻璃面板311上的低辐射涂层可在面向内玻璃面板312的一侧上，并且内玻璃面板312上的低辐射涂层可在面向外玻璃面板311的一侧上
内玻璃面板312可包括集成加热器315。集成加热器315可包括在内面板的内部的氧化锡微观涂层。氧化锡涂层可为透明的，并且可从平行设置于玻璃面板同一侧上的相对边缘上的两条母线导电。
可替代地，集成加热器315可为PTC加热元件。PTC加热元件可粘附或紧固到内玻璃面板312的内侧或外侧。可替代地，加热元件109可粘附到外玻璃面板311的内侧。
本文公开的过程、方法或算法可交付给处理设备、控制器或计算机或由其实施，该处理设备、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制设备或专用电子控制设备。类似地，可以以许多形式将过程、方法或算法存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于永久地存储在不可写存储介质（诸如ROM设备）上的信息以及可变地存储在可写存储介质（诸如软盘、磁带、CD、RAM设备）和其它磁和光介质上的信息。该过程、方法或算法也可在软件可执行的对象中实施。可替代地，可使用合适的硬件部件（诸如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、状态机、控制器）或其它硬件部件或设备，或者硬件部件、软件部件和固件部件的组合来全部或部分地实施过程、方法或算法。
上面已参考附图描述一个或更多个示例性实施例。上述示例性实施例应仅在描述性意义上考虑，并且不是出于限制的目的。而且，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下修改示例性实施例。

Claims (10)

1.一种配置成安装在车辆中的玻璃面板装置，所述玻璃面板装置包括：
外玻璃面板，其在面向内玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；
内玻璃面板，其在面向外玻璃面板的一侧上包括低辐射涂层；
在所述内玻璃面板和所述外玻璃面板之间的间隙，所述间隙包括真空；以及
加热元件，其配置成加热所述内玻璃面板。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述加热元件包括如下中的一个：正温度系数（PTC）加热元件和并联连接至所述内玻璃面板上的氧化锡涂层的两个汇流条。
3.如权利要求2所述的装置，还包括功率控制器，所述功率控制器配置成生成脉冲宽度修改信号并将其施加到所述加热元件。
4.如权利要求3所述的装置，还包括控制器，所述控制器配置成根据设定参数和文档信息中的一个或更多个来控制成调整所述功率控制器的所述脉冲宽度修改信号的电流或频率。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述设定参数包括如下中的一个或更多个：由乘员输入的设定、对应于所述玻璃面板的位置的预校准设定、空间温度、以及所述加热元件集成到其中的表面的表面温度。
6.如权利要求4所述的装置，其中，所述设定参数包括热舒适度值和最佳功率消耗值。
7.如权利要求4所述的装置，其中，所述设定参数包括等效均质温度。
8.如权利要求4所述的装置，其中，所述文档信息包括占用对应于所述加热元件的空间的乘员的文档。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述乘员的文档信息包括关于所述乘员的温度偏好或所述乘员的加热元件强度偏好的信息。
10.如权利要求4所述的装置，还包括通信设备，所述通信设备配置成从多个传感器中的一个或更多个接收所述设定参数。
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