-
Die
Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung sowie ein Verfahren zur
Steuerung einer Heizeinrichtung im Bereich eines optischen Sensorsystems
in einem Fahrzeug mit den in den Oberbegriffen der unabhängigen
Ansprüche genannten Merkmalen.
-
Es
ist bekannt, dass in bestimmten Fällen Kameras mit einer
Heizeinrichtung versehen werden, um einen störenden Feuchtigkeitsniederschlag
am Objektiv bzw. an der Frontscheibe der Kamera zu verhindern. So
beschreibt die Offenlegungsschrift
DE 2921927 eine Einrichtung zur Frontscheibenheizung einer
Fernsehkamera, bei der zwei gegenüberliegende Heizelemente
im äußeren Scheibenbereich aufgedampft werden.
-
Aus
der Offenlegungsschrift
DE
19644164 A1 ist ein Kraftfahrzeug-Radarsystem bekannt,
das eine Anordnung von Heizelementen aus elektrisch leitfähigen
Bahnen aufweist, um Feuchtigkeit, die sich auf dem Linsenkörper
ablagert, zu detektieren und gegebenenfalls zu beseitigen.
-
In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 035 905 A1 wird eine Sensoranordnung
für ein Fahrzeug beschrieben, in der zur Beseitigung von
Feuchtigkeit eine Heizeinrichtung für die Sensoranordnung
eingesetzt wird.
-
Dabei
sind es oft die Heizelemente einer Heizeinrichtung selbst, an denen
Wasserdampf vorzugsweise kondensiert und dann im Sichtfeld des Sensorsystems
verbleibt. Um die Scheibe sicher von einem Belag zu befreien, muss
diese dann oft permanent beheizt werden.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, eine Heizeinrichtung
sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung im Bereich
eines optischen Sensorsystems in einem Fahrzeug zur Verfügung
zu stellen, bei der das Sichtfeld des Sensorsystems zuverlässig
von kondensierter Feuchtigkeit freigehalten bleibt.
-
Diese
Aufgabe wird jeweils durch die in den unabhängigen Ansprüchen
genannten Merkmale gelöst.
-
Dabei
beinhaltet die Heizeinrichtung eine Scheibenfläche mit
einem Sichtfenster und Heizelementen vor einem optischen Sensorsystem.
-
Grundgedanke
der Erfindung ist es, dass mittels einer Auswerteeinheit Zustandsgrößen
und Messgrößen von Fahrzeugsystemen ausgewertet werden
und abhängig von diesen einer Steuereinheit Signale zur
Verfügung gestellt werden, so dass die Heizelemente der
Scheibenfläche im Bereich eines optischen Sensorsystems
angesteuert werden, wenn die erfassten Zustandsgrößen
oder Messgrößen ein Beschlagen der Scheibenfläche
erwarten lassen.
-
Dies
geschieht mit dem Ziel, einen Beschlag, der beispielsweise aus Wasserdampf,
Schnee- oder Eiskristallen bestehen kann, auf einer Frontscheibe eines
Fahrzeugs im Bereich eines in der Regel strahlungsempfindlichen,
optischen Sensorsystems wie z. B. einer Mehrzweck-Kamera, einem
Lidar-Sensor (Light detection and ranging) oder einem Regen-Licht-Sensor
oder einer Kombination aus verschiedenen Einzelsensoren, gezielt
zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Dabei kann das Sensorsystem im
Fuß eines Rückblickspiegels integriert sein, der seinerseits
an der Frontscheibe befestigt ist. Das Sensorsystem kann aber auch über
eine Halteplattenvorrichtung unmittelbar an der Scheibenfläche
angebracht werden.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil,
die Heizelemente im Bereich des optischen Sensorsystems nur in den
Situationen und Zeitabschnitten zu aktivieren, in denen die Heizleistung
auch wirklich benötigt wird. Zum einen schont diese Vorgehensweise
das Material, zum anderen spart sie Energie.
-
Dabei
wird die aktuelle Umgebungssituation, in der sich das Fahrzeug befindet, über
die Auswertung der Zustandsgrößen von Fahrzeugsystemen, wie
beispielsweise einer Klimatisierungsanlage, einer Fahrzeugscheibenheizung
oder auch über die Auswertung der Messgrößen
einer Navigationseinrichtung oder eines Sensorsystems berücksichtigt. Dafür
können sowohl das optische Sensorsystem, dessen Sichtfeld
beheizbar ist, als auch weitere Sensorsysteme, wie z. B. Temperatur-,
Feuchtigkeits- oder allgemeine Klimafühler zu einer Auswertung
herangezogen werden. Das optische Sensorsystem, dessen Sichtfeld
beheizbar ist, kann wiederum in einem fortgeschrittenen Zustand
Informationen darüber liefern, welche Art einer Kontamination
vorliegt, da diese sich direkt auf der Scheibe im Sichtfeld des Sensorsystems
befindet und damit von diesem zu erkennen ist.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung werden die Heizelemente der Scheibenfläche
vor dem optischen Sensorsystem angesteuert, wenn eine zunehmende
Anforderung an die Klimatisierungsanlage, z. B. zur Enteisung der
Scheiben oder zur Aktivierung eines Gebläses, erfasst wird.
Diese Anforderung kann einerseits dem Wunsch des Fahrzeugführers entnommen
werden, der einen Beschlag der Fahrzeugscheiben verhindern möchte
und dafür die entsprechenden Schalter der Klimatisierungsanlage
betätigt. Andererseits kann diese Anforderung auch dann
entstehen, wenn eine entsprechende Klimatisierungsautomatik autonom
das Beschlagen der Fahrzeugscheiben unterbinden möchte,
wenn Witterungseinflüsse und Umgebungsbedingungen es erfordern.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Heizelemente
der Scheibenfläche vor dem optischen Sensorsystem angesteuert,
wenn eine Fahrzeugscheibenheizung, wie sie üblicherweise
eine Heckscheibenheizung darstellt, aktiviert wird. Diese Anforderung
entsteht in der Regel durch den Fahrzeugführer, der einen
entsprechenden Beschlag der betreffenden Scheibe verhindern oder
entfernen möchte und einen Schaltmechanismus zur Aktivierung
der Fahrzeugscheibenheizung betätigt. Ebenso kann eine
entsprechende Anforderung aus einer automatischen Dekontaminationsvorrichtung
für die entsprechende Scheibe entstehen.
-
In
den aufgeführten Fällen besteht mit einer gewissen
Wahrscheinlichkeit die Gefahr eines Beschlagens der Fahrzeugscheiben,
so dass auch im Bereich des optischen Sensorsystems mit einer entsprechenden
Kontamination zu rechen ist. Dieser Gefahr des Beschlagens wird
durch die Ansteuerung der Heizelemente begegnet. Andererseits kann
die Heizeinrichtung auch wieder abgeschaltet werden, wenn die Anforderungen
für eine Aktivierung nicht mehr gegeben sind.
-
In
Weiterbildung der Erfindung werden die Heizelemente der Scheibenfläche
im Zusammenhang mit einer Tunneldurchfahrt des Fahrzeugs angesteuert,
da hier ebenfalls eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine
Wassertropfenbildung besteht. Beispielsweise ist dann ein Beschlag
auf den Scheibenoberflächen außerhalb des Fahrzeugs
zu erwarten, wenn mit kalten Scheiben in eine relativ wärmere,
feuchte Tunnelanlage gefahren wird. Ebenso ist ein Beschlagen der
Scheibenoberflächen innerhalb des Fahrzeugs möglich,
wenn bei entsprechender Witterung eine Tunnelanlage befahren wird.
-
Die
Erkennung einer Tunneleinfahrt kann bereits im Vorfeld von einem
Sensorsystem oder über eine Navigationseinrichtung vorgenommen
werden. In jedem Fall kann nach Auswertung der Informationen in
der Auswerteinheit eine präventive Ansteuerung der Heizelemente
der beheizbaren Scheibenfläche, insbesondere im Bereich
des optischen Sensorsystems, erfolgen.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Heizelemente der Scheibenfläche
innerhalb des Sichtfeldes des optischen Sensorsystems in monoton
fallender oder steigender Weise angeordnet, währenddessen
die Umkehrbereiche der Heizelemente außerhalb des Sichtfeldes
angeordnet sind.
-
Dabei
stellen die Umkehrbereiche die Bereiche auf der Scheibenfläche
dar, in denen die Richtungsänderungen der Heizelemente
erfolgen, beispielsweise die Wechsel von links nach rechts oder von
oben nach unten.
-
Da
es in der Regel die unbeheizten Heizelemente einer Heizeinrichtung
selbst sind, an denen der Wasserdampf vorzugsweise kondensiert und dann
auf der Scheibe im Sichtfeld des Sensorsystems verbleibt, ist es
vorteilhaft, die Heizelemente über das Sichtfeld monoton
steigend oder fallend anzubringen. Damit ist gewährleistet,
dass unvermutet entstehende Wassertröpfchen entlang der
Heizelemente in Fallrichtung abfließen können
und nur kurze Zeit im Sichtfeld des Sensorsystems verbleiben. Die auf
diese Weise abgeleiteten Wassertröpfchen sammeln sich an
den Umkehrbereichen der Heizelemente außerhalb des Sichtfeldes,
von wo aus sie beispielsweise durch ein Beheizen entfernt werden
können.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Heizelemente geradlinig über
das Sichtfeld des Sensorsystems. Zusammen mit einem möglichst geringen
Durchmesser der Heizelemente im Bereich des Sichtfeldes wird die
Durchsicht für das Sensorsystem verbessert, da dadurch
gerade so viel Heizelement-Material über die Scheibenfläche
verteilt ist, wie für einen sicheren Betrieb der Heizeinrichtung benötigt
wird.
-
Nachfolgend
wird anhand der Zeichnung eine mögliche Ausführungsform
der Erfindung näher beschrieben.
-
Dabei
zeigt die einzige Figur eine Darstellung einer Heizeinrichtung im
Bereich eines optischen Sensorsystems in einem Fahrzeug.
-
Dabei
besteht die Heizeinrichtung aus einer Scheibenfläche (1)
mit einem Sichtfeld (2) und Heizelementen (3),
mindestens einem Sensorsystem (4, 4'), einer Klimatisierungsanlage
(5), einer Fahrzeugscheibenheizung (6), einer
Navigationseinrichtung (7), einer Auswerteeinheit (8)
sowie einer Steuereinheit (9).
-
Die
Auswerteeinheit (8) erfasst über die Signalleitungen
(10) Zustandsgrößen der Klimatisierungsanlage
(5), der Fahrzeugscheibenheizung (6) oder Messgrößen
mindestens eines Sensorsystems (4, 4') oder der
Navigationseinrichtung (7) und stellt daraus abgeleitet
der Steuereinheit (9) Signale über die Signalleitungen
(10') zur Verfügung. Entsprechend dieser Signale
werden mit Hilfe der Steuereinheit (9) die Heizelemente
(3) über die Heizleitungen (11) angesteuert.
-
Wird
beispielsweise als Fahrzeugscheibenheizung (6) die Heckscheibenheizung
aktiviert, ist davon auszugehen, dass sich auf der Heckscheibe ein
Belag, der aus kondensiertem Wasserdampf bestehen kann, befindet.
Diese Information wird als Anforderung an die Fahrzeugscheibenheizung
(6) in der Auswerteeinheit (8) erfasst und daraus
abgeleitet der Steuereinheit (9) signalisiert, die Heizelemente
(3) vor dem optischen Sensorsystem (4) auf der
Scheibenfläche (1) anzusteuern. Dies geschieht
unter dem Aspekt, dass an verschiedenen Orten im Fahrzeug ähnliche
Klimabedingungen vorherrschen können und daher auch mit
einem Beschlag in der Nähe des Sichtfeldes (2)
des optischen Sensorsystems (4) mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
zu rechnen ist.
-
In
gleicher Weise kann aus der zunehmenden Anforderung an eine Klimatisierungsanlage
(5) ein Beheizen der Heizelemente (3) der Scheibenfläche
(1) im Bereich des optischen Sensorsystems (4) folgen,
wenn nämlich beispielsweise eine Defrost-Einstellung zum
Vorbeugen vor Beschlag oder zur Entfernung desselben gewählt
wurde, oder das Gebläse der Klimatisierungsanlage (5)
vorzugsweise auf eine Fahrzeugscheibe gerichtet und aktiviert wird.
-
Daneben
können aus mindestens einem Sensorsystem (4, 4')
Informationen beispielsweise über Feuchtigkeit, Temperatur,
Niederschlag, usw. gewonnen werden, die zu einer Entscheidung über eine
Ansteuerung der Heizelemente (3) herangezogen werden. Dabei
können die zugehörigen Sensoren Bestandteil des
optischen Sensorsystems (4) sein, dessen Sichtfeld (2)
beheizbar ist, sie können sich aber auch als Bestandteile
weiterer Sensorsysteme (4') an anderen Orten im Fahrzeug
befinden und von dort aus Informationen an die Auswerteeinheit (8) über
die Signalleitungen (10) gelangen lassen.
-
Die
Erkennung einer Tunneleinfahrt kann von dem optischen Sensorsystem
(4) selbst, von einem weiteren Sensorsystem (4')
oder von einer Navigationseinrichtung (7) vorgenommen werden
und zur Entscheidung über eine Ansteuerung der Heizelemente
(3) vor dem optischen Sensorsystem (4) dienen.
-
Wenn
es bei ungünstigen Bedingungen und entsprechenden Wetterverhältnissen
zu einer Tröpfchenbildung im Sichtfeld (2) des
optischen Sensorsystems (4) kommt, findet eine bevorzugte
Kontamination an den Heizelementen (3) selbst statt.
-
Um
ein zügiges Ableiten der Wassertröpfchen auf der
Scheibenfläche (1) innerhalb des Sichtfeldes (2)
zu erreichen, werden die Heizelemente (3) des optischen
Sensorsystems (4) in monoton fallender oder steigender
Weise, vorzugsweise aber geradlinig steigend oder fallend, angeordnet,
die Umkehrbereiche der Heizelemente dagegen außerhalb des
Sichtfeldes (2) angebracht. In der Figur sind die Umkehrbereiche
durch eckige Richtungsänderungen der Heizelemente gekennzeichnet.
-
Damit
ist gewährleistet, dass unvermutet entstehende Wassertröpfchen
entlang der Heizelemente (3) in Fallrichtung abfließen
können und nur kurze Zeit im Sichtfeld (2) des
optischen Sensorsystems (4) verbleiben. Die auf diese Weise
abgeleiteten Wassertröpfchen sammeln sich an den Umkehrbereichen
der Heizelemente (3) außerhalb des Sichtfeldes (2),
von wo aus sie durch ein Beheizen entfernt werden können.
-
Zusammen
mit einem möglichst geringen Durchmesser der Heizelemente
(3) im Bereich des Sichtfeldes (2) wird die Durchsicht
für das optische Sensorsystem (4) verbessert,
da dadurch nur so viel Heizelement-Material über die Scheibenfläche
(1) verteilt ist, wie für einen sicheren Betrieb
der Heizeinrichtung benötigt wird.
-
- 1
- Scheibenfläche
- 2
- Sichtfeld
- 3
- Heizelemente
- 4,
4'
- Sensorsysteme
- 5
- Klimatisierungsanlage
- 6
- Fahrzeugscheibenheizung
- 7
- Navigationseinrichtung
- 8
- Auswerteeinheit
- 9
- Steuereinheit
- 10,
10'
- Signalleitungen
- 11
- Heizleitungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2921927
A [0002]
- - DE 19644164 A1 [0003]
- - DE 102007035905 A1 [0004]