CN115123145A - 一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法，系统包括：控制单元，与所述控制单元连接的霜层信息采集器、产热单元、液液换热单元和除霜动作单元，所述产热单元、所述液液换热单元和所述除霜动作单元依次连接；所述霜层信息采集器用以采集霜层信息，并传送至所述控制单元，所述控制单元根据霜层信息判断是否需要进行除霜，若是则保持所述产热单元处于启动状态，将所述产热单元的余热传输至所述液液换热单元，所述液液换热单元进行冷却液和洗涤液之间的液液换热，所述控制单元控制所述除霜动作单元利用升温后的洗涤液对汽车前挡风玻璃进行除霜。与现有技术相比，该发明能够高效率地为汽车前挡风玻璃进行除霜。

Description

一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着中国经济的快速发展，汽车保有量不断增加，这极大方便了人们的交通出行。但因室内停车位有限，大多数汽车只能停放在室外路边。在秋冬季节，停放在室外路边的汽车由于温差、空气湿度等因素影响，通常在驾驶员下班停车后的第二天早晨，汽车挡风玻璃上会生成一层霜冻。由于挡风玻璃上的霜冻严重影响驾驶员的视线，必须进行除霜，如若除霜不干净对汽车行驶会带来极大的安全隐患。

传统车内热风除霜方法被传统的商用车和乘用车(乘用车包括电动车、混动车、燃油车和增程车)使用，如传统车内热风除霜方法的前挡风玻璃除霜系统均采用发动机、三电或其它可利用余热部件加热冷却液，纯电车型利用电加热器部件加热冷却液，再通过空调主机暖风芯体进行液气换热，在车内侧对前挡风玻璃吹热风进行升温除霜。该传统前挡风玻璃除霜系统的除霜介质为热风；暖风升温慢，导致除霜速度偏慢，除霜效率低。

申请号为CN201120078995.5，申请日为2011年3月23日的实用新型专利公开了一种防冻型汽车雨刮喷水系统，该专利采用被发动机余热加热的水，并通过电热装置加热喷水嘴，使得水能够通畅的从喷水嘴中喷出，给汽车挡风玻璃的清洁带来方便。但在发动机未启动的情况下，该专利将不适用。

申请号为CN201620726188.2，申请日为2016年7月6日的实用新型专利公开了一种汽车前挡风玻璃除霜系统，该专利通过设置保温罐用于热交换及存储升温后的洗涤液，但当保温罐里的洗涤液不足时，将无法进行除霜。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法，该发明能够高效率地为汽车前挡风玻璃进行除霜。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，包括：控制单元，与所述控制单元连接的霜层信息采集器、产热单元、液液换热单元和除霜动作单元，所述产热单元、所述液液换热单元和所述除霜动作单元依次连接；

所述霜层信息采集器用以采集霜层信息，并传送至所述控制单元，所述控制单元根据霜层信息判断是否需要进行除霜，若是则保持所述产热单元处于启动状态，将所述产热单元的余热传输至所述液液换热单元，所述液液换热单元进行冷却液和洗涤液之间的液液换热，所述控制单元控制所述除霜动作单元利用升温后的洗涤液对汽车前挡风玻璃进行除霜。

优选地，所述液液换热单元包括冷却液壶、液液换热器、第一水泵和洗涤液壶，所述冷却液壶、所述产热单元和所述液液换热器依次连接形成第一液液换热回路，所述液液换热器、所述洗涤液壶和所述第一水泵依次连接形成第二液液换热回路；

优选地，所述除霜动作单元包括雨刮器以及与所述洗涤液壶依次连接的第二水泵和喷嘴，所述第二水泵和所述雨刮器均与所述控制单元连接；

优选地，所述除霜控制系统还包括均与所述控制单元连接的车外温度传感器、冷却液水温传感器和洗涤液水温传感器，所述冷却液水温传感器设于所述产热单元的出口处的水管上。

优选地，所述除霜控制系统还包括用以检测洗涤液壶液位高度的液位传感器，所述液位传感器与所述控制单元连接。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种应用如上任一所述的汽车前挡风玻璃除霜控制系统的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，包括以下步骤：

S1：采集霜层信息，根据所述霜层信息判断车辆是否需要除霜，需要除霜，则判断车外环境温度与预设的第一温度的高低，若所述车外环境温度低于所述第一温度，则执行S2，否则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜；

S2：当汽车为增程式车型时，判断汽车的增程器是否启动，是则直接执行S3；否则强制启动增程器，利用增程器的余热对冷却液进行加热，再执行S3；

S3：判断冷却液温度是否大于预设的第二温度，是则对洗涤液壶中的洗涤液进行加热，执行S4，否则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜；

S4：判断洗涤液温度否大于预设的第三温度，是则对前挡风玻璃除霜，同时刮擦前挡风玻璃的霜层，直至除霜结束。

优选地，所述S1中，需要除霜时，同时判断车外环境温度与预设的第一温度的高低以及洗涤液位高度和预设高度的高低，当所述车外环境温度低于所述第一温度且所述洗涤液位高度高于预设高度时，执行S2。

优选地，当汽车为增程式车型时，控制增程器产生额外废热，利用额外废热对冷却液壶中的冷却液进行加热。

优选地，在执行所述S2前，通过CAN信号判断车辆类型，

当汽车为纯燃油车型时，启动发动机，利用发动机的余热对冷却液进行加热，直接执行S3；

当汽车为纯电车型时，判断汽车的停车时间是否小于预设的第一时间，或判断汽车的启动时间是否大于预设的第二时间，若停车时间小于第一时间或启动时间大于第二时间，利用产热单元的余热对冷却液进行加热，再执行S3，若停车时间大于第一时间或启动时间小于第二时间，则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜。

优选地，所述S4中对前挡风玻璃除霜的步骤具体为：

通过所述霜层信息、所述车外环境温度信息和所述洗涤液温度，计算并根据喷水量和喷水频率，对前挡风玻璃除霜。

优选地，所述S4中刮擦前挡风玻璃的霜层的步骤具体为：

通过所述霜层信息和所述车外环境温度，计算并根据雨刮器的频率和启动时间，刮擦前挡风玻璃的霜层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法通过设置液液换热单元，使得冷却液和洗涤液之间液液换热，进而使得喷嘴能够将加热后的洗涤液喷至前挡风玻璃进行除霜。

2、本发明提供的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法通过判断不同车辆类型，执行根据车辆类型执行相应的控制方法，使得不同车辆类型的汽车都能进行高效率除霜。

3、本发明提供的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法通过相关传感器采集的参数及控制单元的计算，能够输出喷水量、喷水频率、雨刮器的频率和启动时间，对前挡风玻璃进行除霜和刮擦。

4、本发明提供的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统及控制方法通过引入视觉探头采集前风挡玻璃的霜层信息，控制单元通过采集视觉探头采集的霜层信息可以自动判断是否启动除霜及是否结束除霜，自动化程度高。

附图说明

图1为本实施例提供的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统的结构示意图。

图2为应用如图1所示实施例的汽车前挡风玻璃除霜控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

根据本发明的一个方面，参考图1所示，本实施例提供一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，包括：包括控制单元、与控制单元连接的霜层信息采集器、产热单元、液液换热单元和除霜动作单元，产热单元、液液换热单元和除霜动作单元依次连接。

液液换热单元包括冷却液壶、液液换热器、第一水泵和洗涤液壶，产热单元、冷却液壶和液液换热器依次连接形成第一液液换热回路，液液换热器、洗涤液壶和第一水泵依次连接形成第二液液换热回路，第一液液换热回路和第二液液换热回路构成液液换热回路。

具体地，产热单元包括发动机、三电、空调主机暖风芯体和其它可利用余热部件。

作为一种可选的实施方式，第一液液换热回路中还包括第三水泵、三通阀和高温散热器，三通阀包括三通阀体以及与三通阀体连接且一体成型的进水口、第一出水口和第二出水口，冷却液壶、第三水泵、产热单元、三通阀的进水口、三通阀的第一出水口、高温散热器依次连接且形成散热回路，冷却液壶、第三水泵、产热单元、三通阀的进水口、三通阀的第二出水口和液液换热器依次连接形成第一液液换热回路。

除霜动作单元包括雨刮器以及与洗涤液壶依次连接的第二水泵和喷嘴，第二水泵和雨刮器均与控制单元连接。

作为一种可选的实施方式，除霜控制系统还包括用以采集车外环境温度的车外温度传感器、用以采集冷却液壶温度的冷却液水温传感器和用以采集洗涤液壶温度的洗涤液水温传感器，车外温度传感器、冷却液水温传感器和洗涤液水温传感器均与所述控制单元连接，冷却液水温传感器设于产热单元出口与三通阀之间的水管上。

作为一种可选的实施方式，除霜控制系统还包括用以检测洗涤液壶液位高度的液位传感器，液位传感器与控制单元连接。

作为一种可选的实施方式，霜层信息采集器采用视觉探头。

本实施例提供的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统的工作原理如下：

霜层信息采集器采集霜层信息，并传送至控制单元，由控制单元判断是否需要除霜，当需要进行除霜时，控制单元接收车外温度传感器采集的车外环境温度，并将车外环境温度与预设的第一温度进行比较，当车外环境温度低于第一温度时，通过CAN信号判断汽车的车辆类型。

当汽车为纯燃油车型时，启动发动机，利用发动机的余热对冷却液进行加热，控制单元直接接收冷却液水温传感器采集的冷却液的温度，并与预设的第二温度进行比较；

当汽车为增程式车型时，控制单元判断汽车的增程器是否启动，未启动则强制启动，确保汽车的增程器在启动状态后，利用发动机的余热对冷却液进行加热，控制单元接收冷却液水温传感器采集的冷却液的温度，并与预设的第二温度进行比较；

当汽车为纯电车型时，控制单元比较停车时间与预设的第一时间的大小，或比较启动时间与预设的第二时间的大小，若停车时间小于第一时间或启动时间大于预设的第二时间，则利用产热单元对冷却液进行加热，控制单元接收冷却液水温传感器采集的冷却液的温度，并与预设的第二温度进行比较；

控制单元判断冷却液的温度是否大于预设的第二温度，是则由控制单元开启第一水泵和三通阀的第二出口，关闭三通阀的第一出口，使得冷却液壶、液液换热器和洗涤液壶形成液液换热回路，对洗涤液进行加热。

需要注意的是，在控制单元未开启三通阀的第二出水口时，三通阀的进水口和第一出水口连通，使得冷却液壶、第三水泵、产热单元、三通阀的进水口、三通阀的第一出水口、高温散热器依次连接且形成散热回路。

控制单元判断洗涤液的温度是否大于预设的第三温度，是则由控制单元开启第二水泵，使得洗涤液壶中的水经过第二水泵由喷嘴喷出，对前挡风玻璃进行除霜，同时控制单元控制雨刮器刮擦前挡风玻璃霜层，除霜结束，控制单元关闭第一水泵和第二水泵。

控制单元通过车外温度传感器采集的车外环境温度、霜层信息采集器采集的霜层信息和洗涤液水温传感器采集的洗涤液温度，计算喷嘴的喷水量和喷水频率，并控制喷嘴将已升温的洗涤液喷向前挡风玻璃进行除霜，同时控制单元通过车外温度传感器采集的车外环境温度和霜层信息采集器采集的霜层信息，计算雨刮器的频率和启动时间，控制雨刮器刮擦前车窗玻璃的霜层。

作为一种可选的实施方式，由人为判定除霜是否结束，并手动控制控制单元关闭第一水泵、第二水泵和三通阀的第二出水口。

作为一种可选的实施方式，由霜层信息采集器采集霜层信息并传送至控制单元判断除霜是否结束，控制单元判断除霜结束后，关闭第一水泵、第二水泵和三通阀的第二出水口。

根据本实施例的另一个方面，本实施例提供一种汽车前挡风玻璃除霜控制方法，包括以下步骤：

S1：采集霜层信息和洗涤液壶内液位高度H，根据霜层信息判断车辆是否需要除霜，需要除霜时，则判断车外环境温度与预设的第一温度的高低，若车外环境温度低于第一温度Teset1，则执行S2，否则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜；

作为一种可选的实施方式，S1中，需要除霜时，同时判断洗涤液壶内液位高度H和预设高度Hset的高低，当洗涤液壶内液位高度H高于预设高度Hset，且车外环境温度与预设的第一温度的高低若车外环境温度低于第一温度Teset1时，执行S2。

S2：当汽车为增程式车型时，判断汽车的增程器是否启动，是则直接执行S3；否则强制启动增程器，利用增程器的余热对冷却液壶中的冷却液进行加热，再执行S3；

具体地，当汽车为增程式车型时，判断汽车停放时间或休眠时间是否大于预设的第三时间，是则在非行驶过程中除霜。当增程式车型的汽车在非行驶过程中首次启动，且增程器未启动，电池电量低于设有的阈值时，主动启动增程器，并利用增程器的余热对冷却液壶中的冷却液进行加热，再执行S3。

作为一种可选的实施方式，在执行S2之前，通过CAN信号判断车辆类型，当汽车为纯燃油车型时，启动发动机，利用发动机的余热对冷却液壶中的冷却液进行加热，再执行S3。

作为一种可选的实施方式，当汽车为增程式车型时，可以让增程器产生额外废热，进而提升洗涤液的加热功率。

当汽车为纯电车型时，判断汽车的停车时间是否小于预设的第一时间，或判断汽车的启动时间是否大于预设的第二时间，若停车时间小于第一时间或启动时间大于第二时间，利用汽车产热单元的余热对冷却液壶中的冷却液进行加热，再执行S3；若停车时间大于第一时间或启动时间小于第二时间，则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜。

具体地，对于纯燃油车型或增程式车型，可以利用发动机的余热对洗涤液进行快速升温，作为首次启动车辆时的快速除霜方法；对于增程式车型或纯电车型，可以利用三电的余热加热洗涤液进行除霜作为启动车辆后开车过程中车内热气除霜的辅助除霜方案或首选除霜方法。

S3：判断冷却液温度Tc是否大于预设的第二温度Tcset2，是则对洗涤液壶中的洗涤液进行加热，执行S4，否则采用传统车内热风除霜方法；

S4：判断洗涤液温度否大于预设的第三温度Tcset3，是则对前挡风玻璃除霜，同时刮擦前挡风玻璃的霜层，直至除霜结束。

具体地，控制单元通过车外温度传感器采集的车外环境温度、霜层信息采集器采集的霜层信息和洗涤液水温传感器采集的洗涤液温度，计算喷嘴的喷水量和喷水频率，并控制喷嘴将已升温的洗涤液喷向前挡风玻璃进行除霜，同时控制单元通过车外温度传感器采集的车外环境温度和霜层信息采集器采集的霜层信息，计算雨刮器的频率和启动时间，控制雨刮器刮擦前挡风玻璃的霜层。

作为一种可选的实施方式，由人为判定除霜是否结束，并手动控制控制单元关闭第一水泵、第二水泵和三通阀的第二出水口。

作为一种可选的实施方式，由霜层信息采集器采集霜层信息并传送至控制单元判断除霜是否结束，控制单元判断除霜结束后，关闭第一水泵、第二水泵和三通阀的第二出水口。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，其特征在于，包括：控制单元，与所述控制单元连接的霜层信息采集器、产热单元、液液换热单元和除霜动作单元，所述产热单元、所述液液换热单元和所述除霜动作单元依次连接；

所述霜层信息采集器用以采集霜层信息，并传送至所述控制单元，所述控制单元根据霜层信息判断是否需要进行除霜，若是则保持所述产热单元处于启动状态，将所述产热单元的余热传输至所述液液换热单元，所述液液换热单元进行冷却液和洗涤液之间的液液换热，所述控制单元控制所述除霜动作单元利用升温后的洗涤液对汽车前挡风玻璃进行除霜。

2.根据权利要求1所述的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，其特征在于，所述液液换热单元包括冷却液壶、液液换热器、第一水泵和洗涤液壶，所述冷却液壶、所述产热单元和所述液液换热器依次连接形成第一液液换热回路，所述液液换热器、所述洗涤液壶和所述第一水泵依次连接形成第二液液换热回路。

3.根据权利要求2所述的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，其特征在于，所述除霜动作单元包括雨刮器以及与所述洗涤液壶依次连接的第二水泵和喷嘴，所述第二水泵和所述雨刮器均与所述控制单元连接。

4.根据权利要求2所述的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，其特征在于，所述除霜控制系统还包括均与所述控制单元连接的车外温度传感器、冷却液水温传感器和洗涤液水温传感器，所述冷却液水温传感器设于所述产热单元的出口处的水管上。

5.根据权利要求1所述的一种汽车前挡风玻璃除霜控制系统，其特征在于，所述除霜控制系统还包括用以检测洗涤液壶液位高度的液位传感器，所述液位传感器与所述控制单元连接。

6.一种应用如权利要求1～5任一所述的汽车前挡风玻璃除霜控制系统的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集霜层信息，根据所述霜层信息判断车辆是否需要除霜，需要除霜，则判断车外环境温度与预设的第一温度的高低，若所述车外环境温度低于所述第一温度，则执行S2，否则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜；

S2：当汽车为增程式车型时，判断汽车的增程器是否启动，是则直接执行S3；否则强制启动增程器，利用增程器的余热对冷却液进行加热，再执行S3；

S3：判断冷却液温度是否大于预设的第二温度，是则对洗涤液壶中的洗涤液进行加热，执行S4，否则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜；

S4：判断洗涤液温度否大于预设的第三温度，是则对前挡风玻璃除霜，同时刮擦前挡风玻璃的霜层，直至除霜结束。

7.根据权利要求6所述的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，其特征在于，所述S1中，需要除霜时，同时判断车外环境温度与预设的第一温度的高低以及洗涤液位高度和预设高度的高低，当所述车外环境温度低于所述第一温度且所述洗涤液位高度高于预设高度时，执行S2。

8.根据权利要求6所述的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，其特征在于，当汽车为增程式车型时，控制增程器产生额外废热，利用额外废热对冷却液壶中的冷却液进行加热。

9.根据权利要求6所述的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，其特征在于，在执行所述S2前，通过CAN信号判断车辆类型，

当汽车为纯燃油车型时，启动发动机，利用发动机的余热对冷却液进行加热，直接执行S3；

当汽车为纯电车型时，判断汽车的停车时间是否小于预设的第一时间，或判断汽车的启动时间是否大于预设的第二时间，若停车时间小于第一时间或启动时间大于第二时间，利用产热单元的余热对冷却液进行加热，再执行S3，若停车时间大于第一时间或启动时间小于第二时间，则采用热风对汽车前挡风玻璃进行除霜。

10.根据权利要求6所述的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，其特征在于，所述S4中对前挡风玻璃除霜的步骤具体为：

通过所述霜层信息、所述车外环境温度信息和所述洗涤液温度，计算并根据喷水量和喷水频率，对前挡风玻璃除霜。

11.根据权利要求6所述的汽车前挡风玻璃除霜控制方法，其特征在于，所述S4中刮擦前挡风玻璃的霜层的步骤具体为：

通过所述霜层信息和所述车外环境温度，计算并根据雨刮器的频率和启动时间，刮擦前挡风玻璃的霜层。

Images