DE102011084278A1 - Method for preventing fogging of window panes of motor car, involves activating anti-fogging operation if time variation of measurement values of air humidity sensor or time variation of dew point temperature is larger than threshold level - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden des Beschlagens der Fensterscheiben eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a method and a device for avoiding the fogging of the windows of a vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preambles of the independent claims.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der
Es hat sich gezeigt, dass die Zuverlässigkeit der bekannten Beschlagvermeidungsverfahren noch unbefriedigend ist und dass damit kein zufriedenstellender Kompromiss zwischen Sicherheit und Komfort erzielt werden kann. It has been found that the reliability of the known anti-fogging methods is still unsatisfactory and that thus a satisfactory compromise between safety and comfort can not be achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Beschlagen der Fensterscheiben eines Fahrzeugs auf eine besonders einfache und zuverlässige Weise zu vermeiden.The invention is based on the object to avoid the fogging of the windows of a vehicle in a particularly simple and reliable manner.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. This object is achieved by a method and a device having the features of the independent patent claims.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß der Erfindung wird der Antibeschlagbetrieb aktiviert, wenn eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- – die Taupunkttemperatur ist größer als die Außentemperatur; oder
- – die zeitliche Änderung der Taupunkttemperatur ist größer als ein voreingestellter Schwellenwert;
- - the dew point temperature is greater than the outside temperature; or
- The time change of the dew point temperature is greater than a preset threshold value;
D.h., bei der Erfindung wird die Taupunkttemperatur nicht mit der Temperatur der Innenfläche der Frontscheibe verglichen, wie in dem o.g. Stand der Technik, sondern mit der Außentemperatur. Zugleich wird die zeitliche Änderung der Taupunkttemperatur oder der Messwerte des Luftfeuchtigkeitssensors beobachtet. Die zweite der beiden zuletzt genannten Alternativen ist zwar ebenfalls aus dem o.g. Stand der Technik bekannt, nämlich aus der Beschreibung des zu Grunde liegenden Standes der Technik, doch soll die Änderung der Luftfeuchtigkeit dort verwendet werden, um einen Wert zu korrigieren, der determiniert, ob eine Fensterscheibe beschlagen wird oder nicht. D.h., das Aktivieren des Antibeschlagbetriebs erfolgt nicht schon ab einer gewissen Änderung der Luftfeuchtigkeit, wie bei der Erfindung, sondern hängt auch von dem unkorrigierten determinierenden Wert ab.That is, in the invention, the dew point temperature is not compared with the temperature of the inner surface of the windshield, as in the above-mentioned. State of the art, but with the outside temperature. At the same time, the time change of the dew point temperature or the measured values of the humidity sensor is observed. The second of the last two alternatives is also from the o.g. As is well known in the prior art, namely from the description of the underlying art, the change in humidity is to be used there to correct a value that determines whether or not a window glass will mist up. That is, the activation of the defogging operation does not start from a certain change in the humidity as in the invention, but also depends on the uncorrected determinate value.
Es hat sich gezeigt, dass es die Erfindung ermöglicht, das Beschlagen der Fensterscheiben eines Fahrzeugs auf eine besonders zuverlässige Weise zu vermeiden, und dies mit einem besonders geringen sensorischen Aufwand. Anstelle einer Fensterscheiben-Sensoreinheit kann nämlich auf einen Innentemperatursensor zurückgegriffen werden, der an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug angeordnet ist, z.B. im Instrumententräger, an der Lenksäule, im Klimabediengerät, auf der Mittelkonsole, an der B-Säule usw. Ein derartiger Innentemperatursensor ist in der Regel ohnehin im Fahrzeug vorhanden, ebenso wie ein Außentemperatursensor, so dass man zur Realisierung der Erfindung lediglich einen Luftfeuchtigkeitssensor hinzufügen und die Software eines ohnehin vorhandenen Steuermoduls für die Lüftung oder Klimaanlage des Fahrzeug modifizieren kann.It has been found that the invention makes it possible to avoid the fogging of the window panes of a vehicle in a particularly reliable manner, and this with a particularly low sensory expenditure. Namely, instead of a window glass sensor unit, it is possible to resort to an internal temperature sensor which is disposed at an arbitrary position in the vehicle, e.g. in the instrument panel, on the steering column, in the air conditioning unit, on the center console, on the B-pillar, etc. Such an internal temperature sensor is usually already present in the vehicle, as well as an outside temperature sensor, so that you add to implement the invention only a humidity sensor and can modify the software of an already existing control module for the ventilation or air conditioning of the vehicle.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mittels des Luftfeuchtigkeitssensors gemessene relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum des Fahrzeugs auf Basis einer voreingestellten Funktion der Messwerte des Innentemperatursensors korrigiert. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, dass es eine Temperaturabhängigkeit der Messwerte des Luftfeuchtigkeitssensors von dessen Eigentemperatur gibt, besonders wenn der Luftfeuchtigkeitssensor vom Kondensatortyp ist. Die Erkenntnis, dass die kapazitive Feuchtemessung temperaturabhängig ist, wurde mit vielen Messungen des Antwortverhaltens von kapazitiven Feuchtesensoren untersucht und bestätigt. Die für einen bestimmten Sensortyp ermittelte Temperaturabhängigkeit kann im Rahmen der Erfindung zur Korrektur der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit verwendet werden.In a preferred embodiment, the relative humidity measured in the interior of the vehicle by means of the air humidity sensor is corrected on the basis of a preset function of the measured values of the internal temperature sensor. This measure is based on the knowledge that there is a temperature dependency of the measured values of the humidity sensor on its own temperature, especially if the humidity sensor is of the condenser type. The finding that the capacitive humidity measurement is temperature-dependent was investigated and confirmed with many measurements of the response behavior of capacitive humidity sensors. The temperature dependence determined for a specific type of sensor can be used within the scope of the invention to correct the measured relative humidity.
Weiterhin wurde erkannt, dass die Messwerte des Luftfeuchtigkeitssensors durch Alterungseffekte beeinflusst werden, weshalb die Korrektur der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit vorzugsweise auch auf Basis eines Maßes für die Alterung des Luftfeuchtigkeitssensors erfolgt, welches Maß z.B. die Zeit sein oder enthalten kann.Furthermore, it was recognized that the measured values of the humidity sensor are influenced by aging effects, which is why the correction of the measured relative air humidity preferably also on the basis of a measure of the aging of the Humidity sensor is done, which measure can be or include the time, for example.
Wie an sich bekannt, kann dann die Taupunkttemperatur als eine voreingestellte Funktion der Messwerte des Innentemperatursensors und der gemessenen oder der korrigierten relativen Luftfeuchtigkeit berechnet werden.As is known per se, the dew point temperature can then be calculated as a preset function of the measured values of the internal temperature sensor and of the measured or corrected relative air humidity.
Wie erwähnt, wird bei der Erfindung die Taupunkttemperatur nicht mit der Temperatur der Innenfläche einer Fensterscheibe verglichen, wie im Stand der Technik, sondern mit der viel einfacher zu messenden Außentemperatur, d.h. der Lufttemperatur außerhalb des Fahrzeugs. Da es aber die Temperatur der Scheibeninnenfläche ist, welche für das Beschlagen eigentlich maßgeblich ist, wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Taupunkttemperatur, bevor sie mit der Außentemperatur verglichen wird, auf Basis einer voreingestellten Funktion der Differenz der Messwerte des Außentemperatursensors und des Innentemperatursensors korrigiert. Mittels dieser Korrekturfunktion wird der Temperaturgradient durch die Fensterscheibe modelliert.As mentioned, in the invention, the dew point temperature is not compared with the temperature of the inner surface of a window pane, as in the prior art, but with the much easier to measure outside temperature, i. the air temperature outside the vehicle. However, since it is the temperature of the disk inner surface that is actually critical for fogging, in a preferred embodiment of the invention, the dew point temperature is compared before it is compared with the outside temperature based on a preset function of the difference of the measured values of the outside temperature sensor and the inside temperature sensor , By means of this correction function, the temperature gradient is modeled by the window pane.
Für den bevorzugten Fall, dass der Antibeschlagbetrieb unter der Bedingung aktiviert wird, dass die zeitliche Änderung der Taupunkttemperatur größer als ein voreingestellter Schwellenwert ist, hat es sich gezeigt, dass ein voreingestellter Schwellenwert von ungefähr 3 °C pro Minute oder größer günstig ist. Aber auch Messungen im Bereich von 1 bis 10 °C/min sind möglich.For the preferred case that anti-fog operation is activated under the condition that the time change of the dew point temperature is greater than a preset threshold, it has been found that a preset threshold of about 3 ° C per minute or greater is favorable. But measurements in the range of 1 to 10 ° C / min are possible.
Der Luftfeuchtigkeitssensor und der Innentemperatursensor werden vorzugsweise so weit weg von den Fensterscheiben des Fahrzeugs angeordnet, dass ihre Messwerte nicht oder nicht wesentlich durch eine kalte Fensterfläche beeinflusst werden, und haben vorzugsweise miteinander Wärmekontakt.The humidity sensor and the interior temperature sensor are preferably located so far away from the windows of the vehicle that their measurements are not or not significantly affected by a cold window surface, and preferably have thermal contact with each other.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:The following is a description of embodiments with reference to the drawings. Show:
Um in einem Kraftfahrzeug die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, dass Scheiben beschlagen, verwendet man einen Luftfeuchtigkeitssensor. Anhand der damit gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit und weiterer Messwerte ermittelt ein Steuermodul die Taupunkttemperatur der Luft im Fahrzeuginnenraum und daraus die Wahrscheinlichkeit, dass Scheiben beschlagen. Besteht die Gefahr, dass Scheiben beschlagen, veranlasst das Steuermodul die Durchführung eines Antibeschlagbetriebs der Lüftung bzw. Klimaanlage, z.B. indem Luft oder mehr Luft oder wärmere Luft auf die Innenflächen der Scheiben geblasen wird, so dass Beschlagen vermieden wird. Unter Umständen beeinträchtigt dies den Wärmekomfort der Fahrzeuginsassen, z.B. wenn nach einem Kaltstart noch keine Warmluft zur Verfügung steht. So ist im Winter oft kein Umluftbetrieb für schnelleres Aufwärmen des Fahrgastraums möglich, wenn Scheiben zu beschlagen drohen, da Umluftbetrieb die Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum erhöht. Daher ist es wichtig, einen guten Kompromiss zwischen Komfort und Scheibenbeschlagen zu erzielen. Um dies zu ermöglichen, ist eine genaue Messung der Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum erforderlich. Das Messsignal gebräuchlicher Luftfeuchtigkeitssensoren, das für die Ermittlung der Taupunkttemperatur ganz wesentlich ist, ist jedoch sehr ungenau. Die Ungenauigkeiten beruhen auf 1) herstellungsbedingt unterschiedlich ausfallenden Sensorelementen (meist Kondensatoren) und Bauelementen der elektronischen Schaltung zur Erfassung und Verstärkung des Sensorsignals, 2) Alterungseffekten der Sensorelemente und 3) Temperaturabhängigkeiten der Sensorelemente und zugehörigen Bauelemente. In order to determine in a motor vehicle the probability that fogged windows, one uses an air humidity sensor. On the basis of the measured relative humidity and other measured values, a control module determines the dew point temperature of the air in the vehicle interior and therefrom the probability that fogged windows. If there is a risk of fogging the windows, the control module will cause the anti-fog operation of the ventilation or air conditioning, e.g. by blowing air or more air or warmer air onto the inner surfaces of the discs to avoid fogging. This may affect the comfort of the vehicle occupants, e.g. if warm air is not available after a cold start. Thus, in the winter often no recirculation mode for faster warming of the passenger compartment is possible if windows threaten to fog, since recirculation mode increases the humidity in the passenger compartment. Therefore, it is important to achieve a good compromise between comfort and window dressing. To make this possible, an accurate measurement of the humidity in the passenger compartment is required. However, the measurement signal of common humidity sensors, which is essential for the determination of the dew point temperature, is very inaccurate. The inaccuracies are based on 1) different sensor elements (usually capacitors) and components of the electronic circuit for detecting and amplifying the sensor signal, 2) aging effects of the sensor elements and 3) temperature dependencies of the sensor elements and associated components.
Die Abhängigkeit der Messwerte eines typischen Luftfeuchtigkeitssensors von der Sensortemperatur ist in
Derart große Abweichungen der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit können zu Abweichungen der berechneten Taupunkttemperatur von der tatsächlichen Taupunkttemperatur führen, die im Bereich von ± 3 °C liegen und bei niedriger relativer Luftfeuchtigkeit noch deutlich größer sind. Dies erkennt man
Wird eine mit derartigen Ungenauigkeiten berechnete Taupunkttemperatur verwendet, um zu ermitteln, ob Scheibenbeschlagen im Fahrzeug zu erwarten ist, so ist diese Methode zu ungenau, und es besteht die Gefahr, dass entweder Scheibenbeschlagen nicht sicher vorhergesagt wird oder dass der Wärmekomfort der Fahrzeuginsassen unnötig beeinträchtigt wird. If a dew point temperature calculated with such inaccuracies is used to determine if windshield fogging is to be expected in the vehicle, this method is too inaccurate and there is a risk that either windshield fogging will not be reliably predicted or the comfort of the vehicle occupant will be unnecessarily compromised ,
Anhand des Flussdiagramms von
Im Schritt S1 wird der Messwert des Luftfeuchtigkeitssensors für die relative Luftfeuchtigkeit RHsensor gelesen. Im Schritt S2 wird geprüft, ob Sensoralterungseffekte zu berücksichtigen sind. Wenn der Luftfeuchtigkeitssensor nicht gealtert ist, bleibt die gemessene relative Luftfeuchtigkeit RHsensor unverändert, und wenn der Luftfeuchtigkeitssensor gealtert ist, wird im Schritt S3 ein Alterungskorrekturwert RHsensor,aged zu der gemessenen relative Luftfeuchtigkeit addiert. Im Schritt S4 wird der Messwert des Innentemperatursensors gelesen, welcher die Lufttemperatur Tincar nahe am Luftfeuchtigkeitssensor angibt. In step S1, the measured value of the relative humidity RH humidity sensor is read. In step S2, it is checked whether sensor aging effects are to be considered. If the humidity sensor has not aged, the measured RH RH sensor remains unchanged, and if the humidity sensor aged, an aging correction value RH sensor aged is added to the measured relative humidity in step S3. In step S4, the measured value of the inside temperature sensor is read, which indicates the air temperature T incar close to the humidity sensor .
Anschließend wird im Schritt S5 auf Basis der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit RHsensor, ggf. zuzüglich des Alterungskorrekturwertes RHsensor,aged, und der Lufttemperatur Tincar nahe am Luftfeuchtigkeitssensor eine korrigierte relative Luftfeuchtigkeit RHcorrect berechnet. Dazu kann eine gespeicherte 3D-Korrekturtabelle verwendet werden, aus welcher RHcorrect als Funktion von RHsensor und Tincar ausgelesen werden kann. Auf diese Weise werden Temperaturabhängigkeiten der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit RHsensor kompensiert, wie sie in
Anschließend wird im Schritt S6 auf Basis der Lufttemperatur Tincar und der korrigierten relativen Luftfeuchtigkeit RHcorrect eine Taupunkttemperatur Tdewp berechnet, wie sie sich aus Taupunktkurven wie in
Im Schritt S7 wird dann der Messwert des Außentemperatursensors für die Temperatur Tamb der Luft in der Umgebung des Fahrzeugs gelesen.In step S7, the measured value of the outside temperature sensor for the temperature T amb of the air in the vicinity of the vehicle is then read.
Wenn die berechnete Taupunkttemperatur Tdewp größer als die gemessene Außentemperatur Tamb ist, kann dies ein Indikator für Scheibenbeschlagen sein. Doch ist es tatsächlich die Temperatur der Innenfläche der Fensterscheibe, die mit der Taupunkttemperatur zu vergleichen ist. Um diese nicht direkt messen zu müssen, wird im Schritt S8 die berechnete Taupunkttemperatur Tdewp noch korrigiert. Dazu kann eine gespeicherte 3D-Korrekturtabelle verwendet werden, aus welcher eine korrigierte Taupunkttemperatur Tdewp,correct als Summe der Taupunkttemperatur Tdewp und einer Funktion von (Tincar – Tamb) ausgelesen werden kann. Das heißt, die Taupunkttemperatur wird auf Basis einer voreingestellten Funktion der Differenz der Messwerte des Außentemperatursensors und des Innentemperatursensors korrigiert. Auf diese Weise wird das Temperaturgefälle senkrecht durch das Glas der Fensterscheibe berücksichtigt, ohne dass die Temperatur der Innenfläche der Fensterscheibe direkt gemessen werden muss.If the calculated dew point temperature T dewp is greater than the measured outdoor temperature T amb , this may be an indicator for window fogging . However, it is actually the temperature of the inner surface of the window pane that is comparable to the dew point temperature. In order not to have to measure them directly, the calculated dew point temperature T dewp is still corrected in step S8. For this purpose, a stored 3D correction table can be used, from which a corrected dew point temperature T dewp, correct as the sum of the dew point temperature T dewp and a function of (T incar - T amb ) can be read out. That is, the dew point temperature is corrected based on a preset function of the difference of the measured values of the outside temperature sensor and the inside temperature sensor. In this way, the temperature gradient is taken perpendicularly through the glass of the window, without the temperature of the inner surface of the window must be measured directly.
Erst jetzt, im Schritt S9, wird die korrigierte Taupunkttemperatur Tdewp,correct mit der Außentemperatur Tamb verglichen, und wenn Tdewp,correct größer als Tamb ist, geht das Verfahren zum Schritt S11 weiter, in dem davon ausgegangen wird, dass die Gefahr besteht, dass Fensterscheiben beschlagen, und ein Antibeschlagbetrieb gestartet wird.Only now, in step S9, the corrected dew point temperature T dewp, correct is compared with the outside temperature T amb , and if T dewp, correct is greater than T amb , the process proceeds to step S11, in which it is assumed that There is a risk that window panes mist up and an anti-fog operation is started.
Wenn Tdewp,correct kleiner als Tamb ist, ist aber nicht sichergestellt, dass keine Gefahr besteht, dass Fensterscheiben beschlagen. In diesem Fall wird im Schritt S10 noch geprüft, ob die zeitliche Änderung der korrigierten Taupunkttemperatur Tdewp,correct größer als ein voreingestellter Schwellenwert limit von z. B. 3 °C pro Minute ist. Wenn Tdewp,correct größer als limit ist, geht das Verfahren zum Schritt S11 weiter, in dem ein Antibeschlagbetrieb gestartet wird, und andernfalls kehrt die Routine zum Schritt S1 zurück, um von Neuem durchlaufen zu werden.However, if T dewp, correct is less than T amb , it is not certain that there is no danger of fogging windows. In this case, it is still checked in step S10 whether the temporal change of the corrected dew point temperature T dewp, correct greater than a preset threshold limit of z. B. 3 ° C per minute. If T dewp, correct is greater than limit, the process proceeds to step S11, where antifogging operation is started, and otherwise, the routine returns to step S1 to be re-run.
Es hat sich gezeigt, dass das Prüfkriterium des Schritts S10 in bestimmten Situationen ein hervorragendes Kriterium ist, um die Gefahr eines Scheibenbeschlagens zu beurteilen. Ein schnelles Ansteigen der (korrigierten) Taupunkttemperatur kündigt ein Scheibenbeschlagen an, auch wenn das Prüfkriterium des Schritts S9 nicht erfüllt ist. Eine derartige Situation tritt z. B. auf, wenn die Lüftung im Umluftbetrieb arbeitet und im Fahrzeug signifikant Feuchtigkeit produziert wird, wozu schon die Atmung der Insassen ausreicht. Eine derartige Situation könnte auch auftreten, wenn der Außentemperatursensor fehlerhaft eine zu hohe Außentemperatur Tamb misst, beispielsweise wenn der Kühlerlüfter bei Langsamfahrt oder im Stillstand des Fahrzeugs wärmere Luft in Richtung auf den Außentemperatursensors treibt. Man kann zwar versuchen, derartige Fehlmessungen zu verhindern, beispielsweise indem man nur Außentemperaturmesswerte unterhalb einer gewissen Anstiegsrate verwendet und/oder die Außentemperatur nur während der Fahrt misst und/oder deren Wert beim Abstellen des Fahrzeugs mit warmem Motor einfriert, doch lassen sich Fehlmessungen der Außentemperatur nicht vollständig vermeiden.It has been found that the test criterion of step S10 is an excellent criterion in certain situations in order to assess the risk of windshield fogging. A rapid increase in the (corrected) dew point temperature announces a window fogging, even if the test criterion of step S9 is not met. Such a situation occurs z. B. on when the ventilation works in recirculation mode and in the vehicle significantly moisture is produced, what the breathing of the occupants is sufficient. Such a situation could also occur if the outside temperature sensor incorrectly measures too high an outside temperature T amb , for example if the radiator fan is driving warmer air toward the outside temperature sensor when the vehicle is moving slowly or when the vehicle is at a standstill. Although one can try to prevent such erroneous measurements, for example, by using only outside temperature readings below a certain rate of increase and / or measuring the outside temperature only while driving and / or freezing their value when the vehicle with warm engine, but can be incorrect measurements of the outside temperature not completely avoid.
Es wurde durch viele Windkanal- und Straßenversuche bestätigt, dass die Durchführung des Schritts S10 in
Der Schritt S10 in
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