DE10042563B4

DE10042563B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Heizung eines Außenspiegels

Info

Publication number: DE10042563B4
Application number: DE2000142563
Authority: DE
Inventors: Bernhard Schwantner; Mario Fiebag; Lutz Fox
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: DE10042563A1

Abstract

Verfahren zum Steuern der Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug, wobei die Heizleistung (P) der Heizung (2) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Außentemperatur (Ta) gesteuert wird und die Steuerung der Heizung (2) eine Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug.
Die Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug soll gewährleisten, daß Regentropfen, ein Feuchtigkeitsbeschlag oder eine Eisschicht, die sich auf dem Außenspiegel befinden bzw. gebildet haben, nach dem Besteigen des Fahrzeugs, also möglichst bald nach Fahrtantritt, durch Verdunstung entfernt werden und somit eine gute Sicht nach hinten möglich ist. Eine herkömmliche Außenspiegelheizung hat hierfür eine Widerstandsheizeinrichtung, die über einen Schalter, der vom Fahrer bei Bedarf betätigt wird, ein- und ausschaltbar ist.
Problematisch bei dieser Art der Außenspiegelheizung ist, daß es bei hohem Fahrtwind und niedrigen Außentemperaturen trotz der Heizung zu einem Vereisen des Außenspiegels kommen kann. Um auch diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden, muß die Leistung der Spiegelheizung sehr hoch ausgelegt werden, was einerseits, insbesondere bei Heizung von üblicherweise zwei Außenspiegeln, zu einem hohen Energieverbrauch führt. Andererseits wird der Spiegelaufbau mit seinen unterschiedlichen Schichten (durchsichtige Glasschicht, rückseitige Reflexionsschicht, Widerstandsheizschicht, usw.) übermäßig thermisch belastet, was infolge der sich abwechselnden Ausdehnung und Schrumpfung der Materialien zu einem Ablösen und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Außenspiegels führen kann.

Aus der DE 80 21 853 U1 ist ein elektrisch beheizbarer Spiegel für Kraftfahrzeuge bekannt. Dieser Spiegel umfaßt einen Wärmeschalter, der bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur als Schließer wirkt und bei Unterschreiten derselben Temperatur als Unterbrecher wirkt. Ist er geschlossen, ist eine Heizfläche des elektrisch beheizbaren Spiegels eingeschaltet und heizt demnach. Ist der Wärmeschalter hingegen geöffnet, ist die Heizfläche ausgeschaltet und daher nicht in Betrieb. Der Wärmeschalter reagiert auf die Temperatur der Spiegeloberfläche, die von der Heizleistung beeinflußt wird.

Aus der DE 198 45 009 A1 ist eine Heckscheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Heizung in Abhängigkeit eines temperatur- und fahrgeschwindigkeitsabhängigen Kennlinienprofils gesteuert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem der Energieverbrauch minimiert ist und das bei hoher Zuverlässigkeit eine lange Lebensdauer der Außenspiegelanordnung gewährleistet. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum Umsetzen des Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens mit den Merkmalen von Patentanspruch 9.

Indem die Heizleistung der Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Außentemperatur gesteuert wird, wobei bevorzugt die Heizleistung mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit und mit abnehmender Außentemperatur zunimmt, kann der Spiegelheizung genau die Heizleistung zugeführt werden, die im Hinblick auf die momentanen Umgebungsbedingungen erforderlich ist, um den Außenspiegel beschlag- und eisfrei bzw. trocken zu halten.

Es wird demnach dem Spiegel immer soviel Energie zugeführt, wie für die Aufrechterhaltung einer optimalen Sicht nötig ist. Dies führt über einen längeren Zeitraum betrachtet zu einer beträchtlichen Energieeinsparung.

Weiterhin wird durch diese Maßnahme die thermische Belastung des Außenspiegels deutlich verringert, da er lediglich dann beheizt wird, wenn es erforderlich ist. Außerdem wird nur soviel Energie zugeführt, wie aufgrund der Umgebungsbedingungen benötigt wird, wobei diese zugeführte Energie meist unter der maximalen Heizenergie liegt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Heizleistung derart gesteuert, daß die Temperatur des Spiegels auf einer Solltemperatur Ts gehalten wird, wobei die Wärmeabfuhr vom Außenspiegel bedingt durch die momentane Außentemperatur und die momentane Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt wird.

Diese Haupteinflußgrößen, vorliegend insbesondere Außentemperatur und Fahrgeschwindigkeit, sind in einer parametrisierten, empirisch im Versuch ermittelten Formel in einem Speicher der Steuerung hinterlegt, um gemäß dieser Formel die Heizleistung zu steuern.

Mit diesem Verfahren kann die Spiegelheizung auf einfache Weise gesteuert werden, da Signale aus einem Außentemperaturfühler und einem Geschwindigkeitsmesser verwendet werden, die bereits standardmäßig in einem Fahrzeug vorliegen. Es muß also keine zusätzliche Sensorik vorgesehen werden, um die Heizleistung optimal zu steuern.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusammen mit dem Einschalten der Zündung die Spiegelheizung aktiviert, wobei die Heizleistung für eine vorbestimmte Zeit, bevorzugt 2 Minuten, auf den maximalen Wert gesteuert wird, so daß möglichst schnell nach Fahrtantritt eine gute Sicht nach hinten ermöglich wird.

Weiterhin wird bei einer Außentemperatur von größer oder gleich der Solltemperatur Ts die Heizleistung bevorzugt auf Null gesteuert. Ebenso wird die Heizung des Außenspiegels bei einer Überspannung oder bei einer Unterspannung bevorzugt abgeschaltet, um das Bordnetz in diesen extremen Situationen nicht zusätzlich zu belasten.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei 1 eine Vorrichtung zum Steuern der Heizung eines Außenspiegels nach der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 1 ist eine Steuerung 1 zum Steuern der Heizung 2 eines Außenspiegels (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) gezeigt, wobei der Steuerung 1 Signale eines Außentemperatursensors 3 und eines Fahrgeschwindigkeitssensors 4 zugeführt werden. In der Steuerung 1 werden die Eingangssignale auf eine weiter unten näher beschriebene Weise verarbeitet, und Signale zum Steuern der Heizleistung P der Heizung 2 ausgegeben. Die Heizung 2 ist als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet, wobei die Heizleistung P über eine Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert wird.
Die Steuerung hat einen Speicher, in dem eine Formel (a) abgelegt ist, anhand welcher die Heizleistung P in Abhängigkeit von der Außentemperatur Ta und der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gesteuert wird.
Die Steuerung 1 der Heizung 2 wird aktiviert nach Einschalten der Zündung oder bei einem entsprechenden Signal „Signalheizung EIN" auf einem Bus des Bordnetzes an die Steuerung 1 der Heizung 2.
Mit der vorstehend dargestellten Steuerung 1 für die Außenspiegelheizung 2 sind nachstehend beschriebene Steuerungsabläufe bzw. Steuerungsverfahren möglich.
Die Formel (a) für die Heizleistung P ist eine Funktion der Außentemperatur Ta und der Fahrgeschwindigkeit v (ohne Berücksichtigung einer Zeitsteuerung):
P = PWM in % = f(Außentemperatur Ta, Fahrgeschwindigkeit v) (a)
Gemäß dieser Formel (a) wird die Heizleistung P in Abhängigkeit von der Außentemperatur Ta und Fahrgeschwindigkeit v derart gesteuert, daß die Heizleistung P mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit v und mit abnehmender Außentemperatur Ta zunimmt. Ziel ist es dabei, den Außenspiegel auf einer Solltemperatur Ts zu halten. Bevorzugt liegt die Solltemperatur Ts in einem Bereich von 15°C bis 25°C. Besonders bevorzugt beträgt die Solltemperatur Ts = 20°C.
Liegt die Außentemperatur Ta unter der Solltemperatur Ts, so nimmt die Wärmeübertragung vom Außenspiegel an die Umgebung mit größer werdender Temperaturdifferenz zwischen Ts und der Außentemperatur Ta zu. Weiterhin nimmt die Wärmeübertragung vom Außenspiegel an die Umgebung mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit v und dem damit zunehmenden Fahrtwind zu, sofern die Außentemperatur Ta unterhalb der Solltemperatur Ts liegt.
Zur Ermittlung der Details der Formel (a) wurde im Versuch die Wärmeabgaberate vom Außenspiegel an die Umgebung bei unterschiedlichen Außentemperaturen Ta und bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten v für einen bestimmen Außenspiegel ermittelt. Diese Wärmeabgaberate entspricht rein theoretisch der jeweils benötigten Heizleistung. Aus diesen Daten für die Wärmeabgaberate wurde durch Interpolation zwischen den verschiedenen Meßpunkten die Formel (a) derart ermittelt, daß die Solltemperatur Ts am Außenspiegel durch Variation der Heizleistung bis zu einer vorbestimmten minimalen Außentemperatur, beispielsweise –40°C, und bis zu einer vorbestimmten, maximalen Fahrgeschwindigkeit v, beispielsweise 10 m/s, eingestellt werden kann. In diesem Steuerungsbereich wird die Heizleistung P = f(Ta, v) über die Steuerung 1 zwischen der maximalen Heizleistung Pmax = PWMmax = 100% und der minimalen Heizleistung Pmin = PWMmin = 0% gesteuert.
Die Formel (a) umfasst neben den variablen Einflußgrößen Außentemperatur Ta und Fahrgeschwindigkeit v Parameter, mit denen spezifische Außenspiegeleigenschaften, wie z.B. Spiegelgröße oder Anbringungsart des Außenspiegels am Fahrzeug, berücksichtigt werden können, sowie geeignete Konstanten. Die Parameter können an die spezifischen Außenspiegeleigenschaften angepaßt werden.
Wird die minimale Außentemperatur Tamin unterschritten und/oder die maximale Fahrgeschwindigkeit vmax überschritten, so wird zwar die maximale Heizleistung Pmax = PWMmax = 100% über die Steuerung 1 eingestellt, der Außenspiegel kann dann jedoch nicht mehr auf der Solltemperatur Ts gehalten werden, d. h. die Außenspiegeltemperatur sinkt unter die Solltemperatur Ts ab.
Liegt die Außentemperatur Ta über der Solltemperatur Ts, so wird die Heizleistung P auf P = PWM = 0% gesteuert, d.h. die Heizung wird abgeschaltet.
Nach dem Aktivieren der Steuerung wird die Heizleistung für eine vorbestimmte Zeit von bevorzugt 2 Minuten auf den maximalen Wert von P = PWM = 100% gesteuert. Für den Fall, daß die gegenwärtige Außentemperatur Ta größer als die Solltemperatur Ts ist, kann diese Funktion außer Kraft gesetzt werden.
Um bei Überspannung oder Unterspannung das Bordnetz nicht zusätzlich zu belasten wird die Steuerung der Heizung bei einer Überspannung von bevorzugt ≥ 16 V und bei einer Unterspannung von bevorzugt ≤ 8 V abgeschaltet.
Nachstehend werden Abwandlungen zu vorstehendem Ausführungsbeispiel erläutert.
Anstatt die Heizleistung anhand der Formel (a) und der Signale des Außentemperatursensors und des Fahrgeschwindigkeitssensors zu steuern, ist es auch möglich, die Wärmeabfuhr bedingt durch die Einflußgrößen Außentemperatur Ta und Fahrgeschwindigkeit v mittels eines am Außenspiegel angeordneten Temperaturfühlers (nicht dargestellt) zu erfassen und die Heizleistung derart zu regeln, daß die Temperatur des Außenspiegels innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um die Solltemperatur Ts herum aufrecht erhalten wird.
Alternativ zur Formel (a) können die der Formel (a) entsprechenden Daten in einer Tabelle im Speicher der Steuerung (1) hinterlegt werden. Diese Daten der Tabelle geben dann in einem Kennfeld die benötigte Heizleistung in Abhängigkeit von den Einflußgrößen Außentemperatur Ta und Fahrgeschwindigkeit v wieder.
Es können weitere Einflußgrößen bei der Formel (a) berücksichtigt werden, wie z. B die Signale von einem Regensensor.
Anstatt der elektrischen Widerstandsheizung kann auch eine Heizung mit geheiztem Fluid, wie z.B. mit warmem Kühlmittel aus der Motorkühlung verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Steuern der Heizung eines Außenspiegels an einem Fahrzeug, wobei die Heizleistung (P) der Heizung (2) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Außentemperatur (Ta) gesteuert wird und die Steuerung der Heizung (2) eine Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung (P) mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit (v) und mit abnehmender Außentemperatur (Ta) zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung (P) derart geregelt wird, daß die Temperatur des Außenspiegels (T) auf einer Solltemperatur (Ts) gehalten wird, wobei die Wärmeabfuhr vom Außenspiegel bedingt durch die momentane Außentemperatur (Ta) und die momentane Fahrgeschwindigkeit (v) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Solltemperatur (Ts) in einem Bereich von 15 bis 25°C, bevorzugt bei 20°C, liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung einer Formel (a) zur Steuerung der Heizleistung (P) in Abhängigkeit von der Außentemperatur (Ta) und von der Fahrgeschwindigkeit (v) die vom Außenspiegel abgeführte Wärmemenge pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von der Außentemperatur (Ta) und von der Fahrgeschwindigkeit ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einschalten der Zündung oder bei einem Signal "Spiegelheizung EIN" auf einem Bus des Fahrzeugs die Heizleistung (P) für eine vorbestimmte Zeit auf den maximalen Wert gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Außentemperatur (Ta) von größer oder gleich der Solltemperatur (Ts) die Heizleistung (P) auf Null gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (2) bei einer Überspannung von ≥ 16 V und bei einer Unterspannung von ≤ 8 V abgeschaltet wird.
Vorrichtung zur Durchführung der vorstehenden Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (1) einen Speicher umfaßt, in dem die Formel (a) zur Steuerung der Heizleistung (P) abgespeichert ist.