DE10125639C2 - Verfahren zum Betreiben einer Scheibenheizung in einem Fahrzeug und Scheibenheizungssteuereinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Initialisieren einer Scheibenheizung und eine Scheibenheizungssteuereinheit.

Die US 5,072,098 beschreibt eine elektrisch beheizte Scheibenheizung, bei der unter Verwendung eines Stromsensors, der mit dem Heizelement ge­ koppelt ist, der elektrische Widerstand des Heizelements bestimmt wird, um im Rahmen von diagnostischen Maßnahmen festzustellen, ob ein Kurz­ schluß oder ein Scheibenriß vorliegt. Eine ähnliche Vorrichtung ist bekannt aus der US Re. 33,343.

Nach heutigem Stand der Technik erfolgt das Beheizen einer Fahrzeug­ scheibe über eine Widerstandsheizung. Dabei erfolgt die Erwärmung über den elektrischen Widerstand in den Heizelementen, welche aus Drähten oder Folien bestehen können. Es sind verschiedene Arten von Scheibenhei­ zungen aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus der Of­ fenlegungsschrift DE 199 23 496, oder der Offenlegungsschrift DE 197 51 423. Angesteuert werden die Heizelemente über eine Scheibenheizungs­ steuereinheit, welche abhängig vom Scheibenwiderstand der zu beheizen­ den Scheibe die Wärmeabgabe steuert.

Der große Nachteil am Stand der Technik ist die unflexible und feste Pro­ grammierung des Scheibenwiderstandswertes in der Scheibenheizungssteu­ ereinheit. Die Programmierung des Scheibenwiderstands, sowie der zulässi­ gen Ober- und Untergrenzen ist aber erforderlich, damit bei einem Kurz­ schluss - zu geringer Scheibenwiderstandwert - keine Überhitzung des Steu­ ergerätes und bei einem Scheibenriss - zu hoher Scheibenwiderstandswert - der Scheibenriss nicht durch thermische Verspannung fortschreitet. Zudem sind Scheibenheizungssteuereinheiten auch bei unterschiedlichen Schei­ benwiderstandswerten häufig baugleich. Werden auf einem Fließband aber zwei verschiedene Fahrzeugtypen gefertigt, so kann leicht ein fehlerhaftes Einbauen einer mit einem verkehrten Scheibenwiderstandswert versehenen Scheibenheizungssteuereinheit erfolgen. Wird die Scheibenheizung mit ei­ nem falsch programmierten Scheibenwiderstandswert betrieben, kann dies unerwünschte Folgen nach sich ziehen, wie zum Beispiel einen Scheibenriss oder einen Kabelbrand bei einem Kurzschluss. Um dies zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass sich zum Schutz von Scheibe und Steuergerät die Heizung nicht aktivieren lässt, wenn ein falsch programmierter Scheibenwi­ derstandswert festgestellt wird. Dies ist selbstverständlich ebenso wenig er­ wünscht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Initia­ lisieren einer Scheibenheizung und eine Scheibenheizungssteuereinheit be­ reit zu stellen, womit Einbaufehler vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ini­ tialisieren einer Scheibenheizung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und eine erfindungsgemäße Scheibenheizungssteuereinheit mit den Merk­ malen von Patentanspruch 7.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Einbaufehler vermieden werden können, wenn der Scheibenwiderstand erst nach Einbau der Scheibe gemessen und in der Scheibenheizungssteuereinheit abgespeichert wird.

Der große Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, dass es nicht nötig ist, von vorneherein einen Scheibenwiderstandswert anzunehmen und in der Scheibenheizungssteuereinheit einzuprogrammieren. Durch Mes­ sung des aktuellen Scheibenwiderstandes der eingebauten Scheibe können materielle und fabrikationsbedingte Scheibenunterschiede der zu beheizen­ den Scheibe berücksichtigt werden, welche sich vor allem in unterschiedli­ chen Scheibenwiderstandswerten manifestieren. Zusätzlich ist eine Ver­ wechslung baugleicher Scheibenheizungssteuereinheiten irrelevant, da der Scheibenwiderstandswert erst nach dem Einbau der Scheibenheizungssteu­ ereinheit einprogrammiert wird. Damit geht außerdem der Vorteil einher, dass nur noch eine Sorte von Scheibenheizungssteuereinheiten auf Lager sein muss.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bei Austausch einer Scheibe kein kompliziertes Anpassen oder sogar ein Austausch der kompletten Scheibenheizungssteu­ ereinheit mehr nötig ist. Ein einfaches Messen des aktuellen Scheibenwider­ standes und eine Umprogrammierung auf den aktuellen Scheibenwider­ standswert ist problemlos möglich. Damit entsteht gleichzeitig auch eine Un­ abhängigkeit vom Scheibenlieferanten.

Ist der Scheibenwiderstandswert individuell angepasst, hat dies darüber hin­ aus den großen Vorteil, dass ein größerer Sicherheitsstandard vorliegt. Nimmt man beispielsweise einen Scheibenwiderstandswert von 2 Ohm an und legt den Toleranzbereich auf ±1 Ohm fest, so findet ein normaler Be­ trieb der Scheibenheizung durch die Scheibenheizungssteuereinheit innerhalb der Grenzen zwischen 1 und 3 Ohm statt. Oberhalb einer Obergrenze - hier von 3 Ohm - nimmt die Scheibenheizungssteuereinheit einen Scheiben­ riss an und stellt die Scheibenheizung ab. Unterhalb einer Untergrenze - im vorliegenden Beispiel bei 1 Ohm angesetzt - wird ein Kurzschluss ange­ nommen, was ebenfalls ein Abstellen der Scheibenheizung nach sich zieht. Liegt jetzt aber der tatsächliche Scheibenwiderstandswert unter oder ober­ halb des angenommenen Scheibenwiderstandswertes - beispielsweise bei 1,9 Ohm -, würde ein Scheibenriss erst bei 3 Ohm festgestellt werden. Bei der tatsächlich zu beheizenden Scheibe mit einem aktuellen Scheibenwider­ standswert von 1,9 Ohm, kann aber ein Scheibenriss bereits bei 2,9 Ohm vorliegen. Wird die Scheibenheizung trotzdem weiterbetrieben, weil die Scheibenheizungssteuereinheit einen Scheibenriss erst ab 3 Ohm annimmt, kann sich der Riss vergrößern und schlimmstenfalls zu einem Zerspringen der Scheibe führen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann neben dem tatsächlich ermittelten Scheibenwiderstands­ wert auch der ihn umgebende Toleranzbereich festgelegt werden, und eine Unter- und eine Obergrenze für den Scheibenwiderstandswert abgespeichert werden. Durch diese zusätzliche Anpassung der Toleranzgrenzen erhält man eine noch genauere Abstufungsmöglichkeit und damit eine erhöhte Sicher­ heit.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird die Ermittlung des aktuellen Scheibenwiderstandswertes mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes durchgeführt. Dazu wird an die Heizelemente der Scheibe, beispielsweise eine Heizfolie oder Heizdrähte, entweder ein konstanter Strom aus einer Konstantstromquelle angelegt und die abfallende Spannung ermittelt, oder eine konstante Spannung angelegt und der resultie­ rende Stromfluss ermittelt. Dies stellt eine sehr einfache und effiziente Wi­ derstandsbestimmung dar, die sich mit geringem Aufwand realisieren lässt.

Das Überführen der Scheibenheizungssteuereinheit in einen Anlernmodus erfolgt in einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Verfahrens über eine externe Steuereinheit, die an einer der Scheibenheizungssteuereinheit zugeordneten Schnittstelle angebracht wird. Besonders dafür geeignet ist die Schnittstelle eines Klimabedienteils, wel­ ches im Normalbetrieb erkennt - beispielsweise im Falle des Beschlagens der Scheibe, ob eine Beheizung der Scheibe nötig ist und, falls ja, die Scheibenheizungsteuereinheit so ansteuert, dass diese die Scheibe beheizt. Über die externe Steuereinheit wird ein Anweisungssignal an die Scheibenhei­ zungssteuereinheit gesendet, welches die Scheibenheizungssteuereinheit veranlasst, in den Anlernmodus zu wechseln. Erst durch den Wechsel in den Anlernmodus wird eine in der Scheibenheizungssteuereinheit integrierte Speichervorrichtung freigegeben. Dies beugt der Gefahr vor, dass der aktuell ermittelte Scheibenwiderstandswert versehentlich überschrieben wird. Der Anschluss einer externen Steuereinheit an eine der Scheibenheizungssteu­ ereinheit zugeordnete Schnittstelle hat zusätzlich den Vorteil, dass diese externe Steuereinheit beispielsweise durch einen VAG-Tester realisiert wer­ den kann, welcher ohnehin ausgelegt ist, eine Überprüfung oder Program­ mierung der elektronischen Bauteile des Fahrzeugs vorzunehmen

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah­ rens liegt in den Teilschritten zum Überführen der Scheibenheizungssteuer­ einheit in den Normalbetrieb. Dabei wird zusätzlich überprüft, ob der ermit­ telte Scheibenwiderstandswert realistisch ist oder nicht. Dies stellt eine dop­ pelte Überprüfungsfunktion dar, welche einerseits das Intaktsein der Schei­ be, andererseits die zuverlässige Funktionsweise der Scheibenheizungs­ steuereinheit überprüft. Liegt, beispielsweise aufgrund eines Rechenfehlers des Prozessors in der Scheibenheizungssteuereinheit, der ermittelte Schei­ benwiderstandswert bei 100 Ohm, wäre dieser Wert nicht als aktueller Scheibenwiderstandswert speicherbar. Ist aber ein Materialfehler der Schei­ be - beispielsweise ein Riss - Grund für den hohen Widerstandswert, muss die zu beheizende Scheibe ausgetauscht werden. Darüber hinaus bewahrt eine Schreibsperre vor einem zufälligen Überschreiben des aktuell ermittel­ ten Scheibenwiderstandswertes.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen defi­ niert.

Im Folgenden wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Realisie­ rung des Verfahrens nach Fig. 1.

Fig. 1 stellt ein Flussdiagramm eines Anlernvorgangs des Scheibenwider­ standswertes dar. Normalerweise befindet sich die Scheibenheizungssteuer­ einheit im Normalbetriebmodus NBM. Durch Anschluss einer externen Steu­ ereinheit kann ein Übergang in einen Anlernmodus ALM ausgelöst werden. Wird ein solcher Anlernvorgang gestartet, geht die Scheibenheizungssteuer­ einheit in den Anlernmodus ALM über und gibt die Schreibvorrichtung SchrV des Schreib-/Lesespeichers frei. Die Heizelemente der zu beheizenden Scheibe werden dann mit einer Konstantstromquelle I_const verbunden und die abfallende Spannung U_mess ermittelt. Alternativ wird eine konstante Span­ nung U_const angelegt und der resultierende Stromfluss I_mess ermittelt. Wird nach dem Freigeben der Schreibvorrichtung SchrV weder das Anlegen einer Konstantstromquelle I_const, noch das Anlegen einer konstanten Spannung U_const festgestellt, wird an der externen Steuereinheit eine Meldung ausgege­ ben, ob die Scheibenheizungssteuereinheit in den Normalbetriebmodus NBM zurücküberführt werden soll. Ist dies der Fall, kehrt der Schreib- /Lesespeicher in seine gesperrte Funktion zurück und die Scheibenhei­ zungssteuereinheit wird in den Normalbetriebmodus NBM zurückgeführt. Verbleibt die Scheibenheizungssteuereinheit im Anlernmodus ALM, wartet sie auf das Anlegen einer Konstantstromquelle I_const oder einer konstanten Spannung U_const. Aus Strom- und Spannungswerten wird der aktuelle Schei­ benwiderstandswert R_ist ermittelt und in dem Schreib-/Lesespeicher abge­ legt. Über die externe Steuereinheit wird daraufhin geprüft, ob der ermittelte aktuelle Scheibenwiderstandswert R_ist einen realistischen Wert R_real ange­ nommen hat. Ist dies nicht der Fall, gibt die externe Steuereinheit eine Feh­ lermeldung aus, dass ein Normalbetriebmodus NBM der Scheibenheizungs­ steuereinheit nicht möglich ist, wobei eine Wiederholung des Anlernvorgangs empfohlen wird. Wird die erneute Anlernmöglichkeit nicht in Anspruch ge­ nommen kann die Scheibenheizung nicht betrieben werden. Entspricht der aktuell ermittelte Scheibenwiderstand R_ist einem reellen Wert R_real, oder liegt in einem vorgebbaren Bereich wird überprüft, ob ein Toleranzbereich ΔR_ist bereits vorgegeben ist. Ist kein Toleranzbereich ΔR_ist vorgegeben, gibt die externe Steuereinheit eine Meldung aus, die den Toleranzbereich ΔR_ist ab­ fragt, welcher vom Bediener eingegeben werden kann. Wird kein Toleranz­ bereich ΔR_ist angegeben, fragt die externe Steuereinheit, ob sie die Schei­ benheizungssteuereinheit in den Normalbetriebmodus NBM überführen soll. Wird ein Toleranzbereich ΔR_ist angegeben, oder ist er bereits vorhanden, beispielsweise in der externen Steuereinheit oder der Scheibenheizungs­ steuereinheit, werden Unter- beziehungsweise Obergrenzen R_U, R_O des Scheibenwiderstandswertes ermittelt und ebenfalls in dem Schreib- /Lesespeicher abgelegt. Erhält die externe Steuereinheit die Rückmeldung, dass die Speicherung der Werte erfolgreich war, sperrt sie die Schreibvor­ richtung SchrV des Schreib-/Lesespeichers und führt die Scheibenheizungs­ steuereinheit in ihren Normalbetriebmodus NBM zurück.

Fig. 2 ist die schematische Darstellung einer möglichen Anordnung zur Re­ alisierung des Verfahrens, welches mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wur­ de. Die externe Steuereinheit 2, insbesondere der VAG-Tester, ist mit Hilfe eines Kabels 3 an der Schnittstelle des Klimabedienteils 6 befestigt. Das Klimabedienteil 6 ist über einen Bus 8, der gleichfalls von mehreren Busteil­ nehmern 10 benutzt werden kann, mit der Scheibenheizungssteuereinheit 20 verbunden. In der Scheibenheizungssteuereinheit 20 bilden ein Treiber 22 und ein Prozessor 24 einen Controller 23, der unter anderem das Anlern­ verfahren steuert. Der angelernte Scheibenwiderstandswert R_ist, sowie die Ober- und Untergrenze R_O, R_U des Scheibenwiderstandswertes werden in einem Schreib-/Lesespeicher 26 abgelegt. Über eine Endstufe 30 werden vom Controller 23 die Stromstärke oder die Spannung, die an die Heizele­ mente 38 der Scheibe 40 angelegt werden, reguliert. Mit Hilfe der Wider­ standsüberwachungseinheit 28 wird im Anlernmodus bei anliegender Kon­ stantstromquelle die abfallende Spannung dem Prozessor 23 übermittelt, welcher aus den Werten den aktuellen Scheibenwiderstandswert R_ist be­ rechnet und im Schreib-/Lesespeicher 26 ablegt. Im Normalbetriebmodus überwacht die Widerstandsüberwachungseinheit 28, ob die vorliegenden Strom- und Spannungswerte zu dem im Schreib-/Lesespeicher 26 abgeleg­ ten Scheibenwiderstandswert passen, beziehungsweise ob sich der Schei­ benwiderstandswert signifikant verändert hat. Stellt die Widerstandsüberwa­ chungseinheit 28 einen zu hohen oder zu niedrigen Scheibenwiderstands­ wert fest, führt dies zu einem sofortigen Abschalten der Scheibenheizung.

Die Überführung der Steuereinheit 20 in den Anlernmodus erfolgt mittels ei­ nes Anweisungssignals 4, welches von der externen Steuereinheit 2 über die Schnittstelle des Klimabedienteils 6 und den Bus 8 an den Controller 23 weitergegeben wird. Vom Controller 23 wird ein Rückmeldungssignal 5 über den Bus 8 und die Schnittstelle des Klimabedienteils 6 an die externe Steu­ ereinheit 2 weitergegeben, welches meldet, dass ein erfolgreiches Abspeichern des Scheibenwiderstandswertes R_ist, sowie der Ober- und Untergren­ zen R_O, R_U stattgefunden hat.

Claims (9)

1. Verfahren zum Initialisieren einer Scheibenheizung mit einer Scheiben­ heizungssteuereinheit in einem Fahrzeug folgende Schritte umfassend:

• a) Überführen der Scheibenheizungssteuereinheit (20) in den Anlern­ modus (ALM);
• b) Ermitteln des Scheibenwiderstandswerts (R_ist) der zu beheizenden Scheibe (40);
• c) Abspeichern des ermittelten Scheibenwiderstandswerts (R_ist) und Bereitstellen dieses Scheibenwiderstandswerts für den Betrieb der Scheibenheizung;
• d) Überführen der Scheibenheizungssteuereinheit (20) in den Normal­ betriebmodus (NBM).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass aus dem ermittelten Scheibenwiderstandswert (R_ist) unter Berücksichti­ gung von vorgebbaren Toleranzbereichen (ΔR_ist) eine Untergrenze (R_U) und eine Obergrenze (R_O) für den Scheibenwiderstandswert ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrenze (R_U) und die Obergrenze (R_O) für den Scheibenwider­ standswert (R_ist) in der Scheibenheizungssteuereinheit (20) gespeichert werden.

4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrenschritt b) dadurch realisiert wird, dass der Scheibenwider­ standswert (R_ist) aus einer angelegten oder ermittelten Stromstärke (I- _const/I_mess) und einer ermittelten oder angelegten Spannung (U_mess/U_const) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Verfahrenschritt a) folgende Schritte umfasst:

• - Anschließen einer externen Steuereinheit (2) an eine der Scheibenheizungssteuereinheit (20) zugeordnete Schnittstel­ le (6), insbesondere an die Schnittstelle eines Klimabedien­ teils;
• - Senden eines Anweisungssignals (4) von der externen Steu­ ereinheit (2) an die Scheibenheizungssteuereinheit (20), da­ mit die Scheibenheizungssteuereinheit (20) in den Anlernmo­ dus (ALM) wechselt;
• - Freigeben einer in der Scheibenheizungssteuereinheit (20) integrierten Speichervorrichtung (26);

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass der Verfahrenschritt c) folgende Schritte umfasst:

• - Feststellen der Speicherung eines realistischen Scheibenwi­ derstandswerts (R_ist);
• - Senden eines Rückmeldesignals (5) von der Scheibenhei­ zungssteuereinheit (20) an die externe Steuereinheit (2), dass die Speicherung eines Scheibenwiderstandswerts (R_ist) erfolgreich war;
• - Senden eines Anweisungssignals (4) von der externen Steuereinheit (2) an die Scheibenheizungssteuereinheit (20) in den Normalbetriebmodus (NBM) zu wechseln;
• - Sperren der in der Scheibenheizungssteuereinheit (20) integ­ rierten Speichervorrichtung (26);
• - Trennen der Verbindung (3) der externen Steuereinheit (2) von der Schnittstelle (6).

7. Scheibenheizungssteuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

• - einer Speichervorrichtung (26), und
• - einer Vorrichtung (28) zur Ermittlung des Scheibenwider­ standswerts, wobei diese ausgelegt ist, den Scheibenwider­ standswert im Anlernmodus zu ermitteln und den ermittelten Scheibenwiderstandswert in der Speichervorrichtung (26) ab­ zuspeichern, so dass er für den Betrieb der Scheibenheizung im Normalmodus bereitgestellt wird.

8. Scheibenheizungssteuereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich dazu ausgelegt ist, eine Untergrenze (R_U) und eine Ober­ grenze (R_O) für den Scheibenwiderstandswert abhängig von dem ermit­ telten tatsächlichen Scheibenwiderstandswert (R_ist) zu ermitteln.

9. Scheibenheizungssteuereinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibvorrichtung der Speichervorrichtung (26) sperrbar ist.