DE102010040132A1

DE102010040132A1 - Spiegelheizung, Scheibenheizung, Verfahren zum Betreiben von Spiegel- bzw. Scheibenheizungen

Info

Publication number: DE102010040132A1
Application number: DE201010040132
Authority: DE
Inventors: Joachim Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Ein Heizsystem für eine Fläche, insbesondere für eine Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs wird beschrieben. Das Heizsystem beinhaltet eine Heizvorrichtung zum Erwärmen zumindest eines Teils der Fläche und eine Erfassungseinheit zum Erfassen von zumindest einem Wert für eine Größe aus der Gruppe: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Eisbildung und Strom. Das Heizsystem beinhaltet ferner eine Steuervorrichtung, die angepasst ist in Abhängigkeit von dem zumindest einen Wert die zum Erwärmen zur Verfügung gestellte Heizenergie zu steuern.

Description

Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Steuerung für Stromverbraucher in einem Kraftfahrzeug wie z. B. Spiegelheizungen und/oder Scheibenheizungen. Insbesondere betreffen die Ausführungsformen eine effiziente Heizung von Komponenten sowie Sichtflächen oder Sichtelementen wie Spiegeln oder Scheiben, sowie Verfahren zur Steuerung von Heizungen für Sichtelemente wie zum Beispiel Spiegel oder Scheiben.
Stand der Technik
In der Automobilindustrie werden heutzutage bei Kraftfahrzeugen oftmals Heizungen für Spiegel und Scheiben verwendet. Zum Beispiel werden die Scheiben und Spiegel mit einer Heizung versehen, die für den Benutzer bzw. Führer des Kraftfahrzeugs für die Sicht im Straßenverkehr notwendig sind. Typischerweise kann es sich dabei um die Heckscheibe, die Frontscheibe sowie die Außenspiegel auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs handeln. Eine Heizung kann zum Beispiel durch in die Glasflächen eingebettete Widerstandsheizungen zur Verfügung gestellt werden. Im Allgemeinen ist es für eine effektive Heizung erforderlich, eine Heizleistung derart auszulegen, dass auch bei widrigen Witterungsverhältnissen eine Heizung auf die gewünschte Temperatur bzw. eine Enteisung stattfinden kann.
Darüber hinaus findet man in modernen Kraftfahrzeugen eine Tendenz zu immer komplexerer Elektronik und immer größeren Anzahl verbauter, unterschiedlicher elektrischer bzw. elektronischer Komponenten. Der Führer eines Kraftfahrzeugs wird durch elektronische und elektrische Komponenten und Funktion unterstützt bzw. erhält hierdurch mehr Komfort. Ungeachtet dessen haben sich die in Kraftfahrzeugen verwendeten Nennspannungen nicht verändert. Daher führt die zunehmende Zahl von Leistungsverbrauchern zu steigenden Strömen in der Fahrzeugelektronik als Gesamtheit. Ferner besteht ein stetig ansteigendes Bestreben nach Energieeinsparung bzw. CO²-Minderung. Daher ist es erstrebenswert den Energieverbrauch zu senken.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Aufgaben zumindest teilweise zu lösen und eine Heizung von zumindest einem Teil einer Fläche oder eines Sichtelements, wie zum Beispiel von zumindest einem Teil eines Spiegels, von zumindest einem Teil einer Scheibe oder von zumindest einem Teil eines Spiegels und einer Scheibe effizient auszubilden.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Heizsystem für eine Fläche, insbesondere für eine Sichtfläche, weiterhin insbesondere für eine Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Das Heizsystem beinhaltet eine Heizvorrichtung zum Erwärmen zumindest eines Teils der Fläche und eine Erfassungseinheit zum Erfassen von zumindest einem Wert für eine Größe aus der Gruppe: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Eisbildung und Strom. Das Heizsystem beinhaltet ferner eine Steuervorrichtung, die angepasst ist in Abhängigkeit von dem zumindest einen Wert, die zum Erwärmen zur Verfügung gestellte Heizenergie zu steuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Heizsystem für eine Fläche, insbesondere für eine Sichtfläche, weiterhin insbesondere für eine Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Dieses beinhaltet eine Heizvorrichtung zum Erwärmen zumindest eines Teils der Fläche, einen Speicher, der angepasst ist zumindest einen die Fläche charakterisierenden Flächen-Parameter zu speichern, und eine Erfassungseinheit zum Erfassen von zumindest einem Wert für eine Größe aus der Gruppe: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Eisbildung und Stromlast. Das Heizsystem beinhaltet ferner eine Steuervorrichtung, die angepasst ist die Heizvorrichtung in Abhängigkeit des zumindest einen Werts und des zumindest einen Flächen-Parameters zu steuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Heizen einer Fläche, insbesondere einer Sichtfläche, weiterhin insbesondere einer Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Das Verfahren beinhaltet das Erfassen zumindest eines Umgebungs-Wertes aus der Gruppe: die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, das Auftreten von Regen, und das Auftreten von Eis. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Heizen der Fläche, wobei die Heizenergie in Abhängigkeit des Umgebungs-Wertes gesteuert wird, und wobei die Steuerung durch eine Vielzahl von Heizenergiewerten zur Verfügung gestellt wird, insbesondere eine kontinuierliche Heizenergiesteuerung oder eine quasi-kontinuierliche Heizenergiesteuerung.
Bevorzugte Ausführungsformen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der beiliegenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Durch die hier beschriebenen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die an eine Heizvorrichtung abgegebene elektrische Energie bei ausreichender Wärmeabgabe verringert werden und somit die Heizung effizienter ausgebildet werden.
Zudem kann die in einem Kraftfahrzeug häufig bereits vorhandene Information im Bezug auf Wetterdaten oder ähnliches für eine intelligente Steuerung einer Heizung von Flächen wie zum Beispiel Sichtflächen oder Flächen eines Sitzes genutzt werden.
Ausführungsformen der Erfindung stellen hierzu ein Heizsystem für eine Fläche, insbesondere für eine Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung, welches eine Heizvorrichtung zum Erwärmen zumindest eines Teils der Fläche und eine Erfassungseinheit zum Erfassen von zumindest einem Wert für eine Größe aus der Gruppe: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Eisbildung und Strom enthält. Ferner wird eine Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt, die angepasst ist in Abhängigkeit von dem zumindest einen Wert die zum Erwärmen zur Verfügung gestellte Heizenergie zu steuern. Hierdurch kann in Abhängigkeit des Heizbedarfs, d. h. in Abhängigkeit davon, ob es sich zum Beispiel um Betauung, um minimale oder um maximale Vereisung der Sichtfläche handelt, die Heizdauer oder die Heizleistung gesteuert werden. Demzufolge kann die Heizung effizienter ausgestaltet werden und der Stromverbrauch in einem Kraftfahrzeug reduziert werden.
Typischerweise werden gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen die Flächen anhand von Sichtfläche beschrieben. Diese Bezeichnung bezieht sich auf die die Nutzung von einem Benutzer zur Sicht bzw. bei einem Kraftfahrzeug z. B. zur Sicht im Straßenverkehr verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Sichtfläche eine Scheibe, eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, ein Spiegel oder ein Außenspiegel eines Kraftfahrzeugs sein. Das Heizsystem kann eine Heizung von allen Sichtflächen, von einzelnen oder einer Gruppe von Sichtflächen sowie von jeweils Teilen der Sichtflächen enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsformen, die mit den hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, kann eine Fläche ebenfalls die Sitzfläche oder die Fläche der Rückenlehne eines Sitzes sein. Dabei könne Werte wie die Temperatur der Fläche, die Umgebungstemperatur und/oder die Außentemperatur zu einer bedarfsgerechten und damit energetisch sparsamen Steuerung verwendet werden.
Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung angepasst, die Heizvorrichtung nach Bedarf einzuschalten oder auszuschalten; die Heizenergie gemäß der gegebenen Bedingungen anzupassen, d. h. die Heizleistung und/oder die Heizdauer anzupassen und/oder die Heizung bei überlagerten Kontrollvorgängen innerhalb des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel Lastmanagement, aus- bzw. einzuschalten.
Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen beinhaltet das Heizsystem weiterhin einen Speicher, der angepasst ist zumindest einen die Fläche charakterisierenden Flächen-Parameter zu speichern. Die Steuervorrichtung kann dabei angepasst sein, in Abhängigkeit des zumindest einen Werts und des zumindest einen Flächen-Parameters die zum Erwärmen zur Verfügung gestellte Heizenergie zu steuern. Hierdurch kann die Wärmekapazität der Fläche, ein mit der Wärmekapazität der Fläche in Verbindung stehender Wert, der Widerstandswert einer in die Fläche integrierten Heizung oder andere Eigenschaften der Fläche (z. B. Form und Abschattung von Sichtflächen) für die Ermittlung einer reduzierten Heizenergie berücksichtigt werden. Demzufolge kann die Heizung noch effizienter ausgestaltet werden und der Stromverbrauch in einem Kraftfahrzeug reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Heizsystem für eine Fläche, insbesondere für eine Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. Dieses beinhaltet: eine Heizvorrichtung zum Erwärmen zumindest eines Teils der Fläche; einen Speicher, der angepasst ist zumindest einen die Fläche charakterisierenden Flächen-Parameter zu speichern und eine Erfassungseinheit zum Erfassen von zumindest einem Wert für eine Größe aus der Gruppe: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Eisbildung und Stromlast. Das Heizsystem enthält ferner eine Steuervorrichtung, die angepasst ist die Heizvorrichtung in Abhängigkeit des zumindest einen Werts und des zumindest einen Flächen-Parameters zu steuern. Hierdurch kann in Abhängigkeit des Heizbedarfs, d. h. in Abhängigkeit, ob es sich zum Beispiel um Betauung, um minimale oder um maximale Vereisung der Sichtfläche handelt und in Abhängigkeit der für die Scheibe oder den Spiegel benötigten Energiebedarf die Heizdauer oder die Heizleistung gesteuert werden und eine effizientere Heizung zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen kann das Heizsystem eine Mehrzahl von Erfassungseinheiten bzw. eine oder mehrere unterschiedliche Erfassungseinheiten enthalten. Eine oder mehrere Erfassungseinheiten können zumindest ein Sensor aus der folgenden Gruppe sein: ein Temperatursensor für die Außentemperatur, ein Temperatursensor für die Flächentemperatur, ein Feuchtigkeitssensor, ein Regensensor und ein optischer Regensensor. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Erfassungseinheiten zumindest ein Empfänger aus der folgenden Gruppe sein: ein GPS Empfänger, ein UKW Empfänger, ein Empfänger für Tast- oder Schaltsignale des Kraftfahrzeugs. Durch unterschiedliche Temperaturwerte, Feuchtigkeitswerte und andere wetterbezogene Daten, die zum Beispiel über den Regensensor in einem KFZ erfasst werden können, kann eine weitere Reduzierung der Heizenergie anhand von weiter verbesserten Modellen erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Verfahren zum Heizen einer Fläche, insbesondere einer Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Das Verfahren beinhaltet dabei das Erfassen zumindest eines Umgebungs-Wertes aus der Gruppe: die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, das Auftreten von Regen und das Auftreten von Eis. Das Verfahren beinhaltet ferner das Heizen der Fläche, wobei die Heizleistung in Abhängigkeit des Umgebungs-Wertes gesteuert wird, und wobei die Steuerung durch eine Vielzahl von Heizenergiewerten zur Verfügung gestellt wird, insbesondere eine kontinuierliche Heizenergiesteuerung oder eine quasi-kontinuierliche Heizenergiesteuerung. In Abhängigkeit ob eine Heizung erforderlich ist und in Abhängigkeit des Ausmaß an Betauung, Vereisung etc. wird die erforderliche Heizenergie abgeschätzt wird und somit die Heizenergie entsprechend des Bedarfs zur Verfügung gestellt wird. Gemäß weiteren typischen Ausführungsformen kann eine weitere Form einer Erfassungseinheit ein Sensor zum Erfassen der Innenbetauung in einem Kraftfahrzeug sein. Eine entsprechende Heizung der Flächen kann somit bedarfsweise, d. h. energieeffizient zur Verhinderung einer Innenbetauung erfolgen.
Gemäß weiteren typischen bevorzugten Ausführungsformen kann das Verfahren das Auslesen eines Flächenparameters aus einem Speicher enthalten, wobei der Flächen-Parameter zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe enthält: eine spezifische Wärmekapazität der Fläche, eine Masse der Fläche, eine Flächengröße der Fläche, ein Volumen der Fläche, eine Wärmekapazität der Fläche, eine Look-up Tabelle für das Temperaturverhalten der Fläche und Koeffizienten einer Modellrechnung für das Temperaturverhalten der Fläche. Dabei kann die Heizenergie in Abhängigkeit des Flächen-Parameters gesteuert werden und somit eine verbesserte Bedarfsabschätzung zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine verbesserte Heizenergiebedarfsabschätzung auch durch das Ermitteln eines Flächentemperaturgradienten bei eingeschalteter Heizung oder bei ausgeschalteter Heizung erfolgen. Anhand einer Temperaturveränderung der Fläche wie zum Beispiel einer Sichtfläche, kann mit Kenntnis einiger Randbedingungen, wie z. B. der Kenntnis über Eigenschaften der Scheibe und aktuelle Heizleistung bei der Ermittlung des Gradienten, der Heizenergiebedarf bei den gegebenen Bedingungen ermittelt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Heizsystems für Sichtflächen zur Illustration von hier beschriebenen Ausführungsformen;
2 eine schematische Ansicht eines weiteren Heizsystems für eine Scheibe gemäß weiteren Ausführungsformen;
3 eine schematische Ansicht eines weiteren Heizsystems für Spiegel und Scheiben eines Kraftfahrzeugs gemäß weiteren Ausführungsformen; und
4 ein Flussdiagramm für eine Verfahren zur Heizung einer Sichtfläche gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Ausführungsform eines Heizsystems 100. Eine Heizvorrichtung 10 ist über einen Schalter 40 mit einem Stromversorger 2 verbundenen. Der Stromversorger 2 kann z. B. eine Klemme in einem Kraftfahrzeug sein, d. h. zum Beispiel der Pluspol (Klemme 30) einer Batterie. Ferner ist die Heizvorrichtung 10 mit dem Erdpotential 4 verbunden. Typischerweise kann eine Heizvorrichtung als Widerstandsheizung ausgebildet sein, so dass ein Stromfluss von Klemme 2 zu Erde 4 zu einer Erwärmung zumindest eines Teils eines Sichtelements führt.
Als Sichtflächen oder Sichtelemente werden gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen Spiegel oder Scheibenflächen, insbesondere Spiegel oder Scheibenflächen in einem Kraftfahrzeug bezeichnet. Die Spiegel beziehungsweise Scheibenflächen dienen der Rundumsicht eines Führers eines Kraftfahrzeugs und werden somit als Oberbegriff als Sichtelement bzw. Sichtfläche bezeichnet. Typischerweise können gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ein Teil eines Sichtelements, ein Sichtelement, mehrere Sichtelemente ganz oder teilweise oder alle Sichtelemente ganz oder teilweise mit einer Heizvorrichtung ausgestattet sein.
Scheibenheizungen und/oder Spiegelheizungen können über einen oder mehrere Schalter 40, wie z. B. Leistungsschalter mit dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verbunden sein. Wie in 1 dargestellt werden gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Schalter 40 von zumindest einem Steuergerät 30 angesteuert. Eine Erfassungseinheit 20 liefert ein Eingangssignal für die Steuervorrichtung 30. Die Erfassungseinheit 20 kann typischerweise durch einen Sensor oder einen Empfänger zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere bei mehreren Erfassungseinheiten, wie sie z. B. in 2 dargestellt sind können auch Empfänger und/oder Sensoren als Erfassungseinheiten dienen. Hierdurch kann eine oder mehrere Informationen der Erfassungseinheit, wie z. B. Sensorinformationen zur Freigabe bzw. Zeitsteuerung von einer Heizung oder mehreren Heizungen verwendet werden. Daher kann die Betriebsdauer automatisch reduziert oder minimiert werden, und es kann Energie eingespart werden. Zusätzlich oder alternativ zu einer Zeitsteuerung einer Heizvorrichtung kann eine Steuerung der Heizleistung einer Heizvorrichtung durch die Steuervorrichtung 30 vorgenommen werden. Zum Beispiel kann ein stromsteuerndes Element zusätzlich zu der Schaltvorrichtung 40 in den Stromkreis der Heizvorrichtung 10 eingebunden werden. Gemäß typischen Ausführungsformen kann somit eine Steuerung der Heizenergie, bzw. ein Schalten der Heizvorrichtung automatisch erfolgen.
Durch die Steuerung der Heizenergie mit Hilfe der Steuervorrichtung 30, das heißt einer Änderung der Heizenergie in Abhängigkeit eines Signals der Erfassungseinheit 20, wird die Stromlast in einem Kraftfahrzeug reduziert. Je nachdem ob überhaupt eine Beheizung erforderlich ist, es sich z. B. um eine Betauung, um eine minimale, um eine maximale Vereisung handelt oder ein sonstiger Zustand eine Beheizung der Sichtfläche mit erhöhter oder reduzierter Heizenergie erforderlich macht, ist ein Einschalten überhaupt beziehungsweise mit unterschiedlicher Heizenergie sinnvoll. Die Heizenergie kann typischerweise über die Einschaltdauer in Abhängigkeit des externen Signals angepasst werden oder kann gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ über die Heizleistung angepasst werden. Die Steuerung, ob eine Beheizung überhaupt oder in welchem Maße eine Beheizung sinnvoll ist, kann z. B. über die Temperatur der Sichtelemente bzw. Sichtflächen wie Scheiben- bzw. Spiegelgläser erfolgen. Diese Temperatur kann gemäß typischen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, über den Einschaltstrom oder eine Widerstandsmessung des Lastkreises erfolgen, wenn die Heizmittel ein temperaturabhängiges Widerstandsverhalten aufweisen.
2 zeigt eine Erfassungseinheit 28. Dieser Sensor misst die Temperatur der Scheibe 6 basierend auf einem Widerstandwert der Heizvorrichtung 12 und stellt ein entsprechendes Signal der Steuervorrichtung 30 zur Verfügung. Ebenso sind ein Erfassung des Stroms und/oder der Spannung des Schalters 42 zur Widerstandsbestimmung möglich. Weitere Signale, wie z. B. externe Signale, können durch Erfassungseinheiten 22, 24 und 26 für die Steuerung des Leistungsschalters 42 mittels der Steuervorrichtung 30 zur Verfügung gestellt werden. Gemäß typischen Beispielen können diese Signale die Ansaugtemperatur der Außenluft (d. h. die Außentemperatur), ein mit einem Temperatursensor gemessenes Temperatursignal von einem oder mehrerer der Sichtelemente oder die Luftfeuchtigkeit sein. Gemäß weiteren Beispielen können in Kraftfahrzeugen alternativ oder zusätzlich Informationen eines Regensensors verwendet werden. Dieser kann eine Vereisung der Scheibe oder Regen auf einer Scheibe erkennen und ein entsprechendes Signal an die Steuervorrichtung 30 übermitteln.
Gemäß weiteren Ausführungsformen, die mit hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist es ebenfalls möglich als Erfassungseinheit einen UKW-Empfänger oder einen GPS-Empfänger zu verwenden. Hierdurch können weitere Informationen, zum Beispiel über Radiosender versendete Wetterdaten und/oder ein Standort des Fahrzeugs verwendet werden, um diverse Informationen in einer Modellrechnung für die benötigte Heizenergie als weitere Parameter einfließen zu lassen.
In 2 ist ein über die Steuervorrichtung 30 gesteuerter Leistungsschalter 42 dargestellt. Der Leistungsschalter 42 schaltet die Heizung 12 für die Scheibe 6. Die Steuervorrichtung 30 enthält weiterhin einen Speicher 34, der gemäß alternativen Ausführungsformen auch außerhalb der Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt sein kann. Die Nutzung eines Speichers kann zum Speichern einer spezifischen Wärmekapazität der unterschiedlichen beheizten Sichtflächen, einer Masse der unterschiedlichen beheizten Sichtflächen, einer Größe der Flächen, einem Volumen der beheizten Sichtflächen, einer Wärmekapazität der Sichtflächen und/oder anderen Informationen und Koeffizienten für Temperatur-Modellrechnungen von Sichtflächen dienen. Temperaturmodelle können für unterschiedliche Scheiben bzw. unterschiedliche Spiegelmodelle in einem Speicher 34 hinterlegt werden. Diesen Temperaturmodellen kann zum Beispiel entnommen werden wie viel Energie zur Beheizung notwendig ist, wenn die Scheibe und/oder die Außentemperatur bestimmte Temperaturwerte annehmen. Alternativ kann ein Temperaturmodell auch für ein Sichtelement wie eine Scheibe zur Verfügung gestellt werden und durch eine Umrechnung auf andere Sichtelemente wie Spiegel transformiert werden.
Typischerweise spielt die Menge an Material in einer Scheibe beziehungsweise einem Spiegel eine Rolle, um zu berechnen wie viele Heizenergie in den Spiegel beziehungsweise die Scheibe eingebracht werden muss. Darüber hinaus ändert sich die erforderliche Heizenergie auch durch den Grad der Vereisung, die Temperatur bzw. die Witterung im Allgemeinen. Ein weiterer Einfluss im Bezug auf die Kontrolle, ob ein Heizen stattfinden kann oder nicht kann auch das Lastmanagement in einem Kraftfahrzeug sein. Zum Beispiel kann bei einer Vielzahl von anderen derzeit verwendeten elektrischen Komponenten eine Belastung eines Stromnetzes erhöht sein, so dass eine Heizung einer Sichtsfläche, die gegebenenfalls mit einer geringeren Priorität im Rahmen eines Lastmanagements versehen sein kann zeitweise ausgeschaltet wird. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass ein Ausschalten einer Scheibenheizung während z. B. eines Anlassvorgangs des Motors zwar ebenfalls zu einer Reduzierung der gesamten Heizenergie führt; dies stellt jedoch keine Steuerung der Heizenergie dar, sondern bewirkt lediglich eine Reduzierung der Heizenergie von einem ersten willkürlichen Energiewert auf einen zweiten willkürlichen Energiewert.
3 dient zur Illustration weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Heizsystem 300 ist konfiguriert um eine Frontscheibe 306 eine Heckscheibe 6 und zwei Außenspiegel 308 eines Kraftfahrzeugs zu heizen. Die Steuerung 30 schaltet den Leistungsschalter 42, der die Heizungen der einzelnen Sichtelemente mit der Spannungsversorgung 2 verbindet. Gemäß weiteren Ausführungsformen können separate Leistungsschalter für jedes der gezeigten Sichtelemente 6, 306 und die jeweiligen Außenspiegel 308 zur Verfügung gestellt werden.
Ferner ist es möglich, dass die Schalter über einzelne Steuervorrichtung oder über eine zentrale Steuervorrichtung gesteuert werden, um die Heizenergie einzelner Sichtelemente oder einer Gruppe von Sichtelementen getrennt von der Heizenergie anderer Sichtelemente zu steuern. Zum Beispiel kann die Heizenergie der Heckscheibe getrennt von der Heizenergie der Frontscheibe und weiterhin getrennt von der Heizenergie der beiden Außenspiegel gesteuert werden. Die Steuervorrichtung 30 empfängt weiterhin ein Signal eines Tasters 305. Dieser kann z. B. einem Taster im Fahrzeuginneren zugeordnet sein, um eine Heizung der Sichtelemente im Allgemeinen ein- bzw. auszuschalten. Darüber hinaus existiert eine weitere Steuervorrichtung 30, die zum Beispiel ein Signal eines Sensors 322 für die Ansaugtemperatur der Außenluft empfängt. Die Steuervorrichtungen 30 und/oder die Sensoren und Erfassungseinheiten, die für ein Heizsystem miteinander kommunizieren, können durch einen Datenbus 301 miteinander verbunden sein. In 3 sind weitere Erfassungseinheiten der Regensensor 326 sowie der Temperatursensor 324 für die Messung der Temperatur der Frontscheibe 306 vorgesehen.
Gemäß typischen Ausführungsformen werden die Scheibenheizungen 311 und 312 und die Spiegelheizungen 313 über einen oder mehrere Leistungsschalter 42 mit dem Bordnetz verbunden. Der in 3 gezeigte Leistungsschalter 42 beziehungsweise die Leistungsschalter zur individuellen Steuerung einer oder mehrerer Heizvorrichtungen werden von einem Steuergerät 30 angesteuert. Dies geschieht z. B. nachdem ein Tastersignal vom Taster 305 erkannt wurde, welches dem Steuergerät anzeigt, dass der Führer des Kraftfahrzeugs eine Heizung der Sichtelemente wünscht.
Gemäß hier beschriebene Ausführungsformen steuern Steuergeräte 30, Schaltvorrichtungen 40, 42 für eine gewisse Dauer an. Wie bereits oben erläutert, können überlagerte Funktionen wie ein Lastmanagement ebenfalls ein Ein- bzw. Ausschalten von Heizvorrichtungen bewirken.
Eine sinnvolle Heizenergie und/oder Heizleistung wird anhand messtechnischer Signale bestimmt. Zum Beispiel kann ermittelt werden, ob überhaupt eine Beheizung erforderlich ist oder mit welcher Länge eine Beheizung sinnvoll ist, wenn die Temperatur der Scheiben- bzw. Spiegelgläser bekannt ist.
Gemäß typischen Ausführungsformen kann eine Temperatur der Sichtelement-Gläser über eine Widerstandsmessung des Lastkreises oder über den Einschaltstrom erfolgen, wenn die Heizmittel ein temperaturabhängiges Widerstandsverhalten aufweisen. Gemäß zusätzlichen oder alternativen Modifikationen kann bei Fahrzeugen auch die Ansaugtemperatur durch Sensor 322, andere Temperatursignale durch Sensoren 324, oder – falls vorhanden – die Luftfeuchtigkeit für die Berechnung der erforderlichen Heizenergie verwendet werden. Signale von anderen Steuergerät und/oder Signale von Sensoren im Allgemeinen können über einen Datenbus 301 als Signal übertragen werden.
Weiterhin kann gemäß Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, die erforderliche Einschaltzeit über Temperaturmodelle beziehungsweise Kennfelder für eines oder mehrere der Sichtelemente bestimmt werden. Somit kann die Einschaltdauer bzw. die Heizenergie reduziert werden. Gemäß weiteren typischen Ausführungsformen können Sensoren (z. B. 324 in 3) direkt oder indirekt für die Scheiben 6, 306 oder die Spiegel 308 verwendet werden. Weiterhin kann ein Regenlichtsensor 326 für eine direkte Bestimmung der Betauung oder Vereisung bzw. das Erkennen einer freien Scheibe oder eines freien Spiegels verwendet werden.
Gemäß weiteren typischen Ausführungsformen zur Bestimmung einer minimal erforderlichen Heizenergie können Temperaturgradienten für die Sichtelemente verwendet werden. Hierzu kann nach einer längeren Heizphase die Heizvorrichtung abgeschaltet werden, oder es kann nach einer längeren Dauer einer nicht eingeschalteten Heizung die Heizung eingeschaltet werden. Wird nun die Heizung ausgeschaltet bzw. eingeschaltet, kann ermittelt werden wie der geänderte Schaltzustand der Heizung die Temperatur des Sichtelements verändert. Das heißt, es kann die Geschwindigkeit der Aufheizung bzw. die Geschwindigkeit der Abkühlung ermittelt werden. Dies ermöglicht ebenfalls eine Ermittlung der benötigten Heizenergie oder kann zur verbesserten Bestimmung der benötigten Heizenergie verwendet werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen, die mit den hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, können einzelne Aspekte der auf Sichtflächen bezogenen Ausführungsformen auch für eine Fläche verwendet werden, die ebenfalls eine Sitzfläche oder die Fläche der Rückenlehne eines Sitzes sein kann. Dabei können Werte wie die Temperatur der Sitzfläche, die Umgebungstemperatur, die Außentemperatur, sowie Sitzflächenparameter wie eine spezifische Wärmekapazität der Sitzfläche, eine Masse der Sitzfläche, eine Flächengröße der Sitzfläche, ein Volumen der Sitzfläche, eine Wärmekapazität der Sitzfläche, eine Look-up Tabelle für das Temperaturverhalten der Sitzfläche und Koeffizienten einer Modellrechnung für das Temperaturverhalten der Sitzfläche, und Werte wie ein Temperaturgradient der Sitzfläche analog zur Steuerung verwendet werden.
4 zeigt ein entsprechendes Verfahren. In Schritt 410 wird zumindest ein Umgebungswert wie z. B. die Außentemperatur, die Temperatur eines Sichtelements, die Luftfeuchtigkeit, das Auftreten von Regen und/oder das Auftreten von Eis erfasst. Als optionaler Schritt 412 kann aus einem Speicher 34 (siehe 2) ein Sichtflächen-Parameter ausgelesen werden, mit dem ein Temperaturmodell berechnet werden kann. Als weiterer optionaler Schritt 414 kann ein Sichtflächen-Temperaturgradient ermittelt werden. In Schritt 416 werden der erfasste Wert oder die erfassten Werte und, falls vorhanden, die optionalen Informationen verwendet, um die Heizenergie in Abhängigkeit der Parameter auf den sinnvollerweise benötigten Wert zu reduzieren und die Sichtflächen mit der entsprechenden Heizenergie zu heizen.

Claims

Heizsystem für eine Fläche, insbesondere für eine Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Heizvorrichtung zum Erwärmen zumindest eines Teils der Fläche; eine Erfassungseinheit zum Erfassen von zumindest einem Wert für eine Größe aus der Gruppe: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Eisbildung und Strom; eine Steuervorrichtung, die angepasst ist in Abhängigkeit von dem zumindest einen Wert, die zum Erwärmen zur Verfügung gestellte Heizenergie zu steuern.
Heizsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung angepasst ist die Heizvorrichtung bei Bedarf einzuschalten oder auszuschalten.
Heizsystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin umfassend: einen Speicher, der angepasst ist zumindest einen die Fläche charakterisierenden Flächen-Parameter zu speichern, und wobei die Steuervorrichtung angepasst ist in Abhängigkeit des zumindest einen Werts und des zumindest einen Flächen-Parameters die zum Erwärmen zur Verfügung gestellte Heizenergie zu steuern.
Heizsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sichtfläche zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe ist: eine Scheibe, eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, ein Spiegel und ein Außenspiegel eines Kraftfahrzeugs.
Heizsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erfassungseinheit oder zumindest eine weitere Erfassungseinheit ein Sensor aus der folgenden Gruppe ist: ein Temperatursensor für die Außentemperatur, ein Temperatursensor für die Flächentemperatur, ein Feuchtigkeitssensor, ein Regensensor und ein optischer Regensensor.
Heizsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erfassungseinheit oder zumindest eine weitere Erfassungseinheit ein Empfänger aus der folgenden Gruppe ist: ein GPS Empfänger, ein UKW Empfänger und ein Empfänger für Tast- oder Schaltsignale des Kraftfahrzeugs.
Verfahren zum Heizen einer Fläche, insbesondere einer Sichtfläche eines Kraftfahrzeugs, umfassend: Erfassen zumindest eines Umgebungs-Wertes aus der Gruppe: eine Temperatur, die Außentemperatur, die Luftfeuchtigkeit, das Auftreten von Regen und das Auftreten von Eis; Heizen der Fläche, wobei die Heizenergie in Abhängigkeit des Umgebungs-Wertes gesteuert wird, und wobei die Steuerung durch eine Vielzahl von Heizenergiewerten zur Verfügung gestellt wird, insbesondere eine kontinuierliche Heizenergiesteuerung oder eine quasi-kontinuierliche Heizenergiesteuerung.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: Auslesen eines Flächenparameters aus einem Speicher, wobei der Flächen-Parameter zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe enthält: eine spezifische Wärmekapazität der Fläche, eine Masse der Fläche, eine Flächengröße der Fläche, ein Volumen der Fläche, eine Wärmekapazität der Fläche, eine Look-up Tabelle für das Temperaturverhalten der Fläche und Koeffizienten einer Modellrechnung für das Temperaturverhalten der Fläche; und wobei die Heizleistung in Abhängigkeit des Flächen-Parameters gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, weiterhin umfassend: Ermitteln eines Flächentemperaturgradienten bei eingeschalteter Heizung oder bei ausgeschalteter Heizung; und wobei die Heizleistung in Abhängigkeit des Flächentemperaturgradienten gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiterhin umfassend: Heizen einer weiteren Fläche, wobei die Heizenergie für die weitere Fläche in Abhängigkeit des Umgebungs-Wertes gesteuert wird, und wobei die Heizenergie für die weitere Fläche sich von der Heizenergie für die Fläche unterscheidet.