DE102008039690B4

DE102008039690B4 - Verfahren zur Steuerung der Heizleistung bei elektrisch beheizten Wischblättern

Info

Publication number: DE102008039690B4
Application number: DE102008039690.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Schäuble; Bruno Egner-Walter
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: DE102008039690A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung der Heizleistung (NH) von Heizelementen (3) elektrisch beheizbarer Wischblätter (1) von Scheibenwischanlagen, wobei die Heizleistung (NH) jeweils mit wenigstens einem Sensorelement in Abhängigkeit von der Außentemperatur (tA) gesteuert wird,dadurch gekennzeichnet,dass zumindest in einem ersten Temperaturbereich zwischen einem über dem Gefrierpunkt liegenden generellen Temperaturschwellwert (tS1) und einem weiteren, ebenfalls über dem Gefrierpunkt, aber unter dem generellen Temperaturschwellwert (tS1) liegenden Temperaturschwellwert (tS2) das jeweilige Heizelement (3) während einer Vorheizphase oder Vorheizzeit (TVOR) mit erhöhter Heizleistung (NHmax) und anschließend mit einer reduzierten Dauerheizleistung (NHD) betrieben wird, und dass die Vorheizzeit (TVOR) zumindest temperaturabhängig derart gesteuert wird, dass sie mit abnehmender Außentemperatur (tA) zunimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, Wischblätter oder deren Wischgummi zur Verhinderung einer Vereisung elektrisch zu beheizen, und zwar durch Heizeinrichtungen oder Heizelemente, die im oder am Wischblatt oder Wischgummi vorgesehen sind. Bekannt ist es dabei insbesondere auch ( US 5 649 337 A , US 5 832 558 A , US 4 603 451 A , US 4 387 290 A , US 6 236 019 B1 ), die Heizleistung oder den Heizstrom in Abhängigkeit von der Außentemperatur zu steuern oder zu schalten, und zwar mit Temperatursensoren am Wischblatt oder an dem das jeweilige Wischblatt tragenden Wischarm, um eine Vereisung des Wischblattes zu vermeiden. Teilweise dienen die Temperatursensoren dabei auch als Sicherheitsschalter, um ein Überhitzen insbesondere des Wischgummis zu vermeiden.
Vorgeschlagen wurde ferner ( DE 20 2005 002 334 U1 ), die Heizleistung des jeweiligen Heizelementes in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern.
Aus der DE 10 2005 030 972 A1 ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird der Heizvorgang eines Heizelements beim Unterschreiten eines Temperaturschwellwertes automatisch oder durch den Fahrer gesteuert.
Aus der US 2007 / 0 089 258 A1 ist es bekannt, dass die Zeitdauer, während derer ein Heizelement eines Wischblatts aktiviert wird, anhand vorgegebener unterschiedlicher Zeitdauern durch einen Fahrer ausgewählt werden kann.
Aus der DE 41 41 062 A1 ist es im Zusammenhang mit einer Sitzheizung bekannt, die Heizleistung einer Autositzheizung in Abhängigkeit von einem in einem Fahrzeuginnenraum angeordneten Widerstand während unterschiedlicher Phasen zu ändern, insbesondere beginnend von einer maximalen Heizleistung schrittweise zu reduzieren.
Aus der DE 43 18 432 A1 ist es ebenfalls im Zusammenhang mit einer elektrischen Autositzheizung bekannt, die Heizleistung anhand vorgegebener Kennlinien oder Kennfelder in Abhängigkeit unterschiedlicher Parameter zu steuern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine verbesserte und besonders effektive Steuerung der Heizleistung bei elektrisch beheizbaren Wischblättern möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die die Wischlippen bildenden Wischgummis bzw. deren Materialien (in der Regel elastomere Kunststoffe) in ihren Eigenschaften, besonders hinsichtlich der Elastizität und Reibung, stark temperaturabhängig sind und dass es daher zur Erzielung der für ein optimales Reinigungs- und Wischergebnis erforderlichen Elastizität notwendig ist, Wischblätter bzw. deren Wischgummis bereits bei Temperaturen zu beheizen, bei denen die Gefahr einer Vereisung noch nicht besteht, d.h. bei Temperaturen, die zwar unterhalb eines generellen Temperaturschwellwertes, z.B. im Bereich von etwa 5°C und 8°C liegen, aber noch deutlich oberhalb des Gefrierpunktes bzw. oberhalb von 0°C, beispielsweise oberhalb eines weiteren Temperaturschwellwertes von 3°C.
Um nach dem Einschalten der Scheibenwischanlage, beispielsweise manuell durch den Fahrer eines Fahrzeugs oder automatisch durch einen Regensensor, möglichst verzögerungsfrei die für das optimale Wischen und Reinigen erforderlichen elastischen Eigenschaften des Wischgummis zu erreichen, erfolgt in einem ersten Temperaturbereich zwischen einem generellen Temperaturschwellwert und dem weiteren Temperaturschwellwert der Außentemperatur in einer Vorheizphase bzw. während einer Vorheizzeit zunächst eine Ansteuerung des Heizelementes des jeweiligen Wischblattes mit einer erhöhten Heizleistung. Diese entspricht beispielsweise der maximal möglichen Heizleistung durch Beaufschlagung des Heizelementes mit der vollen Spannung des Fahrzeugnetzes. Die Vorheizzeit ist temperaturabhängig und erhöht sich mit fallender Außentemperatur. Nach Ablauf der Vorheizzeit wird die Heizleistung auf eine geringere Dauerheizleistung reduziert, beispielsweise durch Reduzierung der an dem Heizelement anliegenden Spannung bzw. des Heizstroms durch das jeweilige Heizelement oder auf andere geeignete Weise, z.B. durch eine Impulsbreitensteuerung des Heizstroms usw. Die Reduzierung erfolgt beispielsweise stufenförmig. Die Dauer der Vorheizzeit wird in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuert oder geregelt.
In einem zweiten Temperaturbereich unterhalb des weiteren Temperaturschwellwertes der Außentemperatur erfolgt dann bei einer beispielsweise ebenfalls temperaturabhängigen Vorheizzeit eine Steuerung oder Regelung der Dauerheizleistung in Abhängigkeit von der Außentemperatur derart, dass sich die Dauerheizleistung mit abnehmender Außentemperatur erhöht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht nur das Vereisen des jeweiligen Wischblattes wirksam verhindert, sondern insbesondere auch bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes die für ein optimales Wisch- und Reinigungsergebnis notwendige Elastizität des Wischblattes sichergestellt, und zwar durch das Vorheizen mit erhöhter Heizleistung nach dem Aktivieren der Scheibenwischanlage zumindest weitestgehend verzögerungsfrei.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 in vereinfachter Funktionsdarstellung ein elektrisch beheizbares Wischblatt zusammen mit einer Steuerelektronik zur Steuerung der Heizleistung bzw. des Heizstroms in Abhängigkeit von verschiedenen Einflussgrößen bzw. Parametern;
2 in grafischer Darstellung den zeitlichen Verlauf der Heizleistung N_H in Abhängigkeit von der Zeit T.

In den Figuren ist 1 ein Wischblatt einer Scheibenwischanlage für Fahrzeugscheiben, beispielsweise für die Fahrzeugfrontscheibe eines Straßenfahrzeugs. Das Wischblatt 1, welches als flaches Wischblatt 1 mit einem die Wischlippe 2.1 bildenden Wischgummi 2 ausgeführt ist, ist mit wenigstens einem elektrischen Heizelement 3, beispielsweise in Form eines wenigstens eine Heizschleife bildenden Heizdrahtes oder in Form wenigstens einer Heizfolie ausgestattet, und zwar zum Beheizen insbesondere des Wischgummis 2 und der Wischlippe 2.1. Das Heizelement 3 ist nur sehr schematisch und verkürzt dargestellt, erstreckt sich aber tatsächlich über die gesamte Länge des an einem Wischarm 4 befestigten Wischblattes 1.
Die elektrische Beheizung des Wischblattes 1 dient dazu, ein Vereisen des Wischblattes 1 bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt (0°C) zu vermeiden, insbesondere aber auch dazu, um bei niedrigeren, allerdings noch über dem Gefrierpunkt liegenden Außentemperaturen die für ein optimales Reinigungs- und Wischergebnis erforderliche Temperatur und Elastizität des Wischgummis 2 zu erreichen.
Mit 5 ist in der 1 eine elektronische, beispielsweise Mikroprozessor gestützte, Steuereinrichtung bezeichnet, mit der die Heizleistung bzw. der Heizstrom des Heizelementes 3 in der nachstehend naher beschriebenen Weise unter Berücksichtigung verschiedener Parameter Q1 - Q6 gesteuert wird. Diese Parameter sind u.a.:

Q1 Betriebszustand des Fahrzeugmotors
- Q1 = 1 Fahrzeugmotor oder Zündung eingeschaltet
- Q1 = 0 Fahrzeugmotor oder Zündung ausgeschaltet
Q2 Betriebszustand der Scheibenwischanlage
- Q2 = 1 Scheibenwischanlage eingeschaltet
- Q2 = 0 Scheibenwischanlage ausgeschaltet
Q3 Signal wenigstens eines an der Fahrzeugaußenseite vorgesehenen Regensensors
- Q3 = 1 Signal des Regensensors liegt vor
- Q3 = 0 Signal des Regensensors liegt nicht vor
Q4 Außentemperatur, gemessen durch wenigstens einen an der Fahrzeugaußenseite vorgesehenen Temperatursensor
Q5 Frequenz der Wischanlage bzw. der Schwenkbewegung eines das Wischblatt 1 tragenden Wischarms 4
Q6 Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.

Die Ansteuerung des Heizelementes 3 durch die Steuereinrichtung 5 erfolgt dabei beispielsweise grundsätzlich so, dass das Heizelement 3 erst bei Q1 = 1 und/oder bei Q2 =1 aktiviert wird, aber auch nur dann, wenn die von dem wenigstens einen Temperatursensor gemessene Außentemperatur (Parameter Q4) unter einem vorgegebenen generellen Temperaturschwellwert t_S1 liegt, beispielsweise unter einer Temperatur im Bereich von 5°C bis 8°C, z.B. die Außentemperatur gleich oder kleiner 5°C ist. Liegt die Außentemperatur (Parameter Q4) unterhalb des generellen Temperaturschwellwertes und sind der Motor bzw. die Zündung und/oder die Scheibenwischanlage eingeschaltet, so erfolgt durch die Steuereinrichtung 5 eine Steuerung der Heizleistung N_H des Heizelementes 3 generell in der in der 2 gezeigten Form. Nach dem Einschalten der Wischanlage (Parameter Q2 = 1) wird das Heizelement 3 zunächst während einer Vorheizzeit T_VOR mit einer erhöhten Heizleistung, beispielsweise mit der maximal möglichen Heizleistung N_Hmax betrieben. Nach Ablauf dieser Vorheizzeit T_VOR erfolgt dann der weitere Betrieb des Heizelementes 3 mit einer Dauerheizleistung N_HD.
In einem ersten Temperaturbereich der Außentemperatur zwischen dem generellen Temperaturschwellwert t_S1 und dem weiteren Temperaturschwellwert t_S2 der Außentemperatur ist die Vorheizzeit T_VOR zumindest abhängig von der Außentemperatur, und zwar in der Weise, dass die Dauer der Vorheizzeit T_VOR mit abnehmender Außentemperatur zunimmt. Nach Ablauf dieser Vorheizzeit T_VOR erfolgt dann z.B. in einer oder aber mehreren Stufen die Reduzierung der Heizleistung N_H auf die Dauerheizleistung N_HD.
Bei einer typischen Ausführungsform besteht folgender Zusammenhang zwischen der Außentemperatur t_A und der Vorheizzeit T_VOR: $t_{A} = 5^{\circ} C - T_{VOR} = 1 Minute bis 2 Minuten$
$t_{A} = 4^{\circ} C - T_{VOR} = 2 bis 3 Minuten$
$t_{A} = 3^{\circ} C - T_{VOR} = 3 bis 4 Minuten .$
In dem ersten Temperaturbereich ist die Dauerheizleistung N_HD ein fester Wert unterhalb der maximal mögliche Heizleistung oder aber die Dauerheizleistung N_HD ändert sich in Abhängigkeit von dem Signal (Parameter Q3) des Regensensors in der Weise, dass sie bei Q3 = 1 etwas, d.h. um eine Stufe erhöht wird.
Während somit in dem ersten Temperaturbereich der Außentemperatur mit der Beheizung des Wischblattes 1 die optimale Elastizität des Wischgummis 2 sichergestellt wird, erfolgt das Beheizen des Wischblattes 1 in einem Temperaturbereich der Außentemperatur unterhalb des weiteren Schwellwertes t_S2 auch dazu, um das Vereisen des Wischblattes 1 wirksam zu verhindern.
Nach dem Einschalten des Fahrzeugmotors bzw. der Zündung (Q1 = 1) und/oder der Scheibenwischanlage (Q2 = 1) erfolgt wiederum zunächst das Vorheizen des Wischblattes 1 mit erhöhter Heizleistung, beispielsweise mit der maximalen Heizleistung N_Hmax, und zwar während der Vorheizzeit T_VOR, die beispielsweise der maximalen Vorheizzeit des ersten Temperaturbereichs zwischen t_S1 und t_S2 entspricht oder aber ebenfalls temperaturabhängig ist, d.h. z.B. stufenförmig mit abnehmender Außentemperatur t_A zunimmt. Nach Ablauf der Vorheizzeit T_VOR erfolgt eine Reduzierung der Heizleistung auf die Dauerheizleistung N_HD, die allerdings temperaturabhängig ist, d.h. sich mit abnehmender Außentemperatur erhöht. Diese Erhöhung erfolgt beispielsweise schrittförmig, z.B. bei Außentemperaturen von 0°C, - 2°C, - 4°C, -6°C und - 8°C. Ab einem Temperaturschwellwert der Außentemperatur z.B. ab -8°C entspricht die Dauerheizleistung N_HD der maximalen Heizleistung N_Hmax.
In beiden Temperaturbereichen, insbesondere aber im zweiten Temperaturbereich, können aber sowohl die Vorheizzeit T_VOR als auch die Dauerheizleistung N_HD in Abhängigkeit von weiteren Parametern gesteuert oder geregelt werden. Solche weiteren Parameter sind dann die Wischanlagenfrequenz Q5 und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs Q6.
Weiterhin besteht die Möglichkeit die Anzahl der Stufen beim Zurückschalten der Heizleistung N_H von der erhöhten oder maximalen Heizleistung N_Hmax in der Vorheizzeit T_VOR auf die Dauerheizleistung N_HD in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, insbesondere auch in Abhängigkeit des Parameters Q4 und ggs. von weiteren Parametern Q3, Q5 und/oder Q6 zu steuern.
Vorstehend wurde der einfacheren Darstellung wegen von einem einzigen Wischblatt 1 mit einem einzigen, von der Steuereinrichtung 5 angesteuerten Heizelement 3 ausgegangen. Sind an einem Fahrzeug mehrere Wischblätter 1 mit jeweils wenigstens einem Heizelement 3 vorgesehen, so erfolgt selbstverständlich die Steuerung der Heizelemente 3 aller Wischblätter 1 in der vorstehend beschriebenen Weise.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Allen Ausführungen ist gemeinsam, dass das Aktivieren des Heizelementes 3 generell erst dann erfolgt, wenn die Außentemperatur t_A einen generellen Temperaturschwellwert t_S1 unterschreitet und außerdem der Motor oder die Zündung und/oder die Scheibenwischanlage eingeschaltet sind. Allen Ausführungen ist weiterhin gemeinsam, dass das jeweilige Heizelement 3 zunächst mit einer erhöhten Heizleistung und dann nach Ablauf einer Vorheizzeit T_VOR mit einer Dauerheizleistung N_HD betrieben wird.
Bezugszeichenliste

1: Wischblatt
2: Wischgummi
2.1: Wischlippe
3: Heizelement
4: Wischarm
5: Steuereinrichtung
NH: Heizleistung
NHmax: erhöhte oder maximale Heizleistung
TVOR: Vorheizzeit
NHD: Dauerheizleistung
Q1-Q6: Parameter
ts1: Temperaturschwellwert
ts2: Temperaturschwellwert
tA: Außentemperatur

Claims

Verfahren zur Steuerung der Heizleistung (N_H) von Heizelementen (3) elektrisch beheizbarer Wischblätter (1) von Scheibenwischanlagen, wobei die Heizleistung (N_H) jeweils mit wenigstens einem Sensorelement in Abhängigkeit von der Außentemperatur (t_A) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem ersten Temperaturbereich zwischen einem über dem Gefrierpunkt liegenden generellen Temperaturschwellwert (t_S1) und einem weiteren, ebenfalls über dem Gefrierpunkt, aber unter dem generellen Temperaturschwellwert (t_S1) liegenden Temperaturschwellwert (t_S2) das jeweilige Heizelement (3) während einer Vorheizphase oder Vorheizzeit (T_VOR) mit erhöhter Heizleistung (N_Hmax) und anschließend mit einer reduzierten Dauerheizleistung (N_HD) betrieben wird, und dass die Vorheizzeit (T_VOR) zumindest temperaturabhängig derart gesteuert wird, dass sie mit abnehmender Außentemperatur (t_A) zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem ersten Temperaturbereich die Vorheizzeit (T_VOR) derart gesteuert wird, dass sie mit abnehmender Außentemperatur (t_A) stufenförmig zunimmt, und zwar beispielsweise derart, dass die Vorheizzeit (T_VOR) bei einer Außentemperatur (t_A) von 5°C eine bis zwei Minuten, bei einer Außentemperatur (t_A) von 4°C zwei bis drei Minuten und bei einer Außentemperatur (t_A) von 3°C drei bis vier Minuten beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der generelle Temperaturschwellwert (t_S1) im Bereich von 5°C bis 8°C und/oder der weitere Temperaturschwellwert (t_S2) im Bereich von 2°C bis 3°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der generelle Temperaturschwellwert (t_s1) 5°C und/oder der weitere Temperaturschwellwert (t_S2) 3°C beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der erhöhten Heizleistung (N_Hmax) der Vorheizzeit (T_VOR) und der Dauerheizleistung (N_HD) in wenigstens einer Stufe erfolgt, wobei die Zeitdauer des stufenförmigen Übergangs beispielsweise wesentlich kürzer ist als die Vorheizzeit (T_VOR).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauerheizleistung (N_HD) in Abhängigkeit von dem Signal wenigstens eines Regensensors gesteuert wird, und zwar in der Weise, dass die Dauerheizleistung (N_HD) bei vorhandenem Regensensorsignal erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Temperaturbereich der Außentemperatur (t_A) unterhalb des weiteren Temperaturschwellwertes (t_S2) zumindest die Dauerheizleistung (N_HD) wenigstens in Abhängigkeit von der Außentemperatur (t_A) gesteuert oder geregelt wird, und zwar derart, dass die Dauerheizleistung (N_HD) mit fallender Außentemperatur (t_A) erhöht, vorzugsweise stufenförmig erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch in dem zweiten Temperaturbereich die Vorheizzeit (T_VOR) zumindest in Abhängigkeit von der Außentemperatur (t_A) geändert wird, und zwar gegenläufig zur Außentemperatur (t_A), vorzugsweise in Stufen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Temperaturbereich die Dauerheizleistung (N_HD) mit sinkender Außentemperatur (t_A) schrittweise erhöht wird, und zwar beispielsweise jeweils bei Temperaturwerten von 0°C, -2°C, -4°C, -6°C und -8°C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Temperaturbereich die Dauerheizleistung (N_HD) in Abhängigkeit von der Außentemperatur (t_A) bis maximal auf die erhöhte oder maximale Heizleistung (N_Hmax) erhöht wird.