DE102015113574B4

DE102015113574B4 - Windschutzscheiben-beschlagsentfernungssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102015113574B4
Application number: DE102015113574.4A
Authority: DE
Inventors: Paul Bryan Hoke; Alan D. Wallington; Alan Gutowksi; Amy Golden
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2023-08-03
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: MX364685B; CN105383444A; US20160052366A1; CN105383444B; MX2015010358A; RU2680053C2; US9724980B2; BR102015019764A2; DE102015113574A1; RU2015135194A; RU2015135194A3; TR201510193A2

Abstract

Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem (10) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst:eine Windschutzscheibe (12) mit einem elektrischen Heizelement (14);ein Luftumwälzsystem (20) mit einem Gebläse (22), um einen Luftstrom über eine Oberfläche der Windschutzscheibe (12) bereitzustellen; undeine Steuerung (40), die dazu ausgelegt ist, einen Tastgrad für das elektrische Heizelement (14) anhand von vorbestimmten Daten auf Basis von Betriebsparametern des Luftumwälzsystems (20) und Umgebungsbedingungen auszuwählen, wobei die Steuerung (40) auch dazu ausgelegt ist, einen Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen, und der Tastgrad von der Steuerung (40) auf Basis der Betriebsparameter des Luftumwälzsystems (20), des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts und der Umgebungstemperatur ausgewählt wird, und die Steuerung (40) dazu ausgelegt ist, den Tastgrad als Reaktion auf eine Änderung einer Gebläsedrehzahl einzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Dieses Dokument bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugklimaregelungssysteme und insbesondere auf ein Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem, das automatisch Betriebsparameter des Luftumwälzsystems und Änderungen in Umgebungsbedingungen kompensiert, um optimierte Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungsleistung bereitzustellen.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge sind heutzutage mit Luftumwälzsystemen ausgestattet, die automatische Steuerungen enthalten, die eine eingestellte Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeugs aufrechterhalten. Einige Fahrzeuge enthalten auch berührungslose Kommunikationssysteme mit Bluetooth-Verbindung zum Betrieb eines Mobiltelefons des Fahrers oder eines Insassen. Einige dieser Systeme werden die Betriebsdrehzahl des Gebläses des Luftumwälzsystems reduzieren, um Hintergrundgeräusche zu reduzieren und bessere Kommunikation über berührungslose Systeme zu ermöglichen.
In der JP 2009- 234 476 A wird ein Fahrzeug mit einem Luftumwälzsystem, einer Windschutzscheibe mit einem elektrischen Heizelement und einer Steuerung beschrieben, die parameterabhängig den Fahrzeuginnenraum erwärmen und Beschlag von der Windschutzscheibe entfernen kann.
Das vorliegende Dokument bezieht sich auf ein Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem, das die Wahrscheinlichkeit von Windschutzscheibenbeschlag bestimmt und dann automatisch Änderungen in den Betriebsparametern des Luftumwälzsystems und/oder Änderungen in Umgebungsbedingungen kompensiert, um so optimale Beschlagsentfernungsleistung zu jedem Zeitpunkt bereitzustellen, zu dem Bedingungen vorliegen, die andernfalls Windschutzscheibenbeschlag fördern würden.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß den hier beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird ein Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Dieses System enthält eine Windschutzscheibe mit (a) einem elektrischen Heizelement, (b) ein Luftumwälzsystem, einschließlich eines Gebläses, um einen Luftstrom über eine Oberfläche dieser Windschutzscheibe bereitzustellen und (c) eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, einen Tastgrad für das elektrische Heizelement anhand von vorbestimmten Daten auszuwählen, die auf Betriebsparametern des Luftumwälzsystems und auf Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur basieren. Die Steuerung ist auch dazu ausgelegt, einen Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen, und der Tastgrad wird von der Steuerung auf Basis der Betriebsparameter des Luftumwälzsystems, dieses Beschlagswahrscheinlichkeitswerts und der Umgebungstemperatur ausgewählt, wobei die Steuerung auch dazu ausgelegt ist, den Tastgrad als Reaktion auf eine Änderung einer Gebläsedrehzahl einzustellen.
Die beim Betrieb des vorliegenden Systems nützlichen Betriebsparameter des Luftumwälzsystems können aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus der Betriebsart, der Gebläsedrehzahl, der Luftstromtemperatur, der Luftstromfeuchte und Kombinationen daraus besteht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Steuerung eine Computereinrichtung, die einen Hauptprozessor, einen Speicher, eine Netzwerkschnittstelle und einen Kommunikationsbus enthält. Weiterhin enthält das Umwälzsystem eine Klimaanlagenschaltung, die einen Verdampfer, einen Kondensator und einen Verdichter zum Kühlen und Befeuchten des Luftstroms und einen Heizkern zum Erwärmen des Luftstroms enthält.
Das Beschlagsentfernungssystem enthält wenigstens einen Sensor, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Folgenden besteht: einem Außentemperatursensor, einem Regensensor, einem Fahrgastraum-Feuchtesensor, einem Fahrgastraum-Temperatursensor, einem Windschutzscheibenwischer-Aktivierungssensor, Sitzbelegungssensoren, einem Luftumwälzsystem-Kanaltemperatursensor, einem Luftumwälzsystem-Kanalfeuchtesensor, einem Luftumwälzsystem-Verdampferthermistor, einem Sonnenbelastungssensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und Kombinationen daraus. Weiterhin enthält eine mögliche Ausführungsform des Beschlagsentfernungssystems eine Beschlagdetektionskamera.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, in dem ein Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem gemäß Anspruch 1 eingebaut ist. In einer möglichen Ausführungsform enthält dieses Kraftfahrzeug weiterhin ein Karosseriesteuermodul, das eine Computereinrichtung einschließlich eines Hauptprozessors, eines Speichers, einer Netzwerkschnittstelle, einer Schnittstelle Mensch-Maschine, einer Display-Einrichtung und eines Kommunikationsbusses enthält. In einer möglichen Ausführungsform enthält dieses Karosseriesteuermodul weiterhin einen Sprachprozessor zum Verarbeiten von Sprachbefehlen in Bezug auf das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem.
In einer möglichen Ausführungsform ist das Karosseriesteuermodul dazu ausgelegt, eine Betriebsdrehzahl des Gebläses auf einen vorbestimmten Wert zu reduzieren, wenn ein Fahrzeuginsasse berührungslose Telefonkommunikation innerhalb des Fahrzeugs verwendet, und die Steuerung stellt dann den Tastgrad auf Basis der Reduzierung der Gebläsedrehzahl ein.
In einer möglichen Ausführungsform enthält das Karosseriesteuermodul eine GPS-/Geolocator-Komponente, um zu jedem Zeitpunkt die aktuelle Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Weiterhin ist das Karosseriesteuermodul dazu ausgelegt, aktuelle Witterungsbedingungsdaten für die bestimmte aktuelle Position über ein drahtloses Netzwerk zu beziehen. Zusätzlich ist eine Steuerung dazu ausgelegt, die aktuellen Witterungsbedingungen zum Berechnen des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts, zum Auswählen des Tastgrads oder sowohl zum Berechnen des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts als auch zum Auswählen des Tastgrads zu verwenden.
Gemäß noch einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur Beschlagsentfernung auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Fahrzeug mit Folgendem ausgestattet ist: (a) einer Windschutzscheibe einschließlich eines elektrischen Heizelements, (b) einem Luftumwälzsystem einschließlich eines Gebläses zum Bereitstellen eines Luftstroms über eine Oberfläche der Windschutzscheibe und (c) einer Steuerung. Das Verfahren umfasst die Schritte gemäß Anspruch 3. Es enthält den Schritt des Auswählens durch die Steuerung eines Tastgrads für das elektrische Heizelement anhand der vorbestimmten Daten, die auf Betriebsparametern des Luftumwälzsystems und Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur, basieren. Das Verfahren kann weiterhin die Schritte des Berechnens eines Beschlagswahrscheinlichkeitswerts durch die Steuerung und des Auswählens eines Tastgrads für das elektrische Heizelement durch die Steuerung anhand von vorbestimmten Daten enthalten, die auf Betriebsparametern des Luftumwälzsystems, dem Beschlagswahrscheinlichkeitswert und der Umgebungstemperatur basieren. Weiterhin kann das Verfahren bei der Berechnung des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts das Verwenden wenigstens eines Betriebsparameters des Luftumwälzsystems beinhalten, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus der Betriebsart, der Gebläsedrehzahl, der Luftstromtemperatur und der Luftstromfeuchte besteht. Das Verfahren enthält den Schritt des Einstellens des Tastgrads durch die Steuerung als Reaktion auf eine Änderung der Gebläsedrehzahl und kann eine Änderung im Volumen des Luftstroms enthalten, der über die Oberfläche der Windschutzscheibe geleitet wird. Noch weiter kann das Verfahren Folgendes enthalten: (a) Bestimmen einer aktuellen Position des Fahrzeugs und aktueller Wetterdaten für diese aktuelle Position durch die Steuerung und (b) Verwenden der aktuellen Wetterdaten, um den Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen, einen Tastgrad auszuwählen oder sowohl den Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen als auch einen Tastgrad auszuwählen.
In der folgenden Beschreibung werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems und des zugehörigen Verfahrens gezeigt und beschrieben. Wie zu erkennen ist, sind das System und das Verfahren für andere, unterschiedliche Ausführungsformen geeignet, und etliche Details sind zur Modifikation in verschiedenen, offensichtlichen Aspekten geeignet, allesamt ohne vom System und Verfahren abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben werden. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen von ihrem Wesen her als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen werden.
Figurenliste
Die zugehörigen Zeichnungen, die in die Patentschrift einbezogen sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen etliche Aspekte des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems und -verfahrens und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, ihre feststehenden Prinzipien zu erklären. In den Zeichnungen:

1 ist ein schematisches Blockschaltbild des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems.
2 ist ein schematisches Blockschaltbild der Steuerung für dieses System.
3 ist ein schematisches Blockschaltbild des Luftumwälzsystems des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild des Karosseriesteuermoduls.
5a - 5c sind Flussdiagramme, die die Betriebsmethodik des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems zeigen.
6 ist ein Flussdiagramm, das die Berechnung der Beschlagswahrscheinlichkeit durch die Steuerung des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems zeigt.
7 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle für die Ausgabe des elektrischen Heizelements der Windschutzscheibe, ausgedrückt als eine zeitliche Dauer bei einem Tastgrad von 100 %.
8 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle für den Tastgrad des elektrischen Windschutzscheiben-Heizelements, basierend auf den Betriebsart- und Gebläseeinstellungen für das Luftumwälzsystem bei weniger als oder bei 15° C.
9 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle, ähnlich 8, jedoch für den Tastgrad des elektrischen Windschutzscheiben-Heizelements, basierend auf den Betriebsart- und Gebläseeinstellungen des Luftumwälzsystems bei weniger als oder bei 30° C und bei mehr als oder bei 15° C.
10 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle für den Tastgrad des elektrischen Windschutzscheiben-Heizelements, basierend auf der Umgebungstemperatur und der Beschlagswahrscheinlichkeit.
11 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle für die Ausgabe in Form von maximaler Betriebszeit bei einer gegebenen Temperatur.
12 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle in Bezug auf die Ausgabe, ausgedrückt als ein modifizierter Maximalbetrieb auf der Fahrerseite des elektrischen Windschutzscheiben-Heizelements bei einer gegebenen Umgebungstemperatur, wenn die Bedingungen der Abfrage 118 aus 5c erfüllt sind.
13 ist eine vereinfachte, beispielhafte Referenztabelle in Bezug auf die Ausgabe, ausgedrückt als ein modifizierter Maximalbetrieb auf der Beifahrerseite des elektrischen Windschutzscheiben-Heizelements bei einer gegebenen Umgebungstemperatur, wenn die Bedingungen der Abfrage 118 aus 5c erfüllt sind.
14 ist eine vereinfachte, beispielhafte Beschlagstabelle, die beim Berechnen des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts verwendet wird.

Jetzt wird ausführlich Bezug auf die vorliegende, bevorzugte Ausführungsform des Windschutzscheibe-Beschlagsentfernungssystem genommen, für das Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird jetzt Bezug auf 1 genommen, die schematisch das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 veranschaulicht. Das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 enthält eine Windschutzscheibe 12 mit einem elektrischen Heizelement 14. Das Heizelement 14 kann eine einzelne Betriebseinheit umfassen oder es kann eine Einheit 16 auf Fahrerseite und eine Einheit 18 auf Beifahrerseite enthalten, wie in 1 veranschaulicht wird. Die beheizte Windschutzscheibe 12 kann zum Beispiel gemäß den Lehren der Druckschrift US 3 982 092 A hergestellt sein, dessen volle Offenbarung hier durch Bezugnahme in seiner Gänze aufgenommen wird.
Wie in 2 veranschaulicht wird, enthält das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 auch ein Luftumwälzsystem. Das Luftumwälzsystem kann ein im Fachgebiet bekannter Typ sein. Wie veranschaulicht wird, enthält das Luftumwälzsystem ein Gebläse 22, das Luft aus dem Fahrgastraum des Fahrzeugs durch einen Einlasskanal 24 zieht und dann die Luft in Reihe durch einen Verdampferkern 26, einen Heizkern 28 und einen Austrittskanal 30 treibt, durch den die aufbereitete Luft zurück in den Fahrgastraum geführt wird. Obwohl dies nicht veranschaulicht wird, könnte das Luftumwälzsystem ebenfalls eine Einrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten oder eine andere Joulesche Wärmequelle zwischen dem Heizkern 28 und dem Austrittskanal 30 enthalten, falls gewünscht. Wenn die Luft durch den Verdampferkern 26 strömt, wird sie durch Wärmeaustausch mit Kältemittelfluid gekühlt und entfeuchtet, das zwischen einem Verdichter 32, einem Kondensator 34, einem Expansionsventil 35 und dem Verdampferkern 26 umgewälzt wird. Im Winter wird die getrocknete Luft dann im Heizkern 28 durch Wärmeaustausch mit der Kühlflüssigkeit, die durch das Verbrennungsmotor-/Kühlersystem 36 umläuft, erwärmt. Es versteht sich, dass keine, etwas oder die gesamte Luft, die durch das Gebläse 22 zum Austrittskanal 30 umgewälzt wird, in einem Strom über eine innenliegende Oberfläche der Windschutzscheibe 12 geleitet werden kann, um die Windschutzscheibe von Beschlag freizuhalten.
Wie in 1 weiterhin veranschaulicht wird, enthält das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem auch eine Steuerung 40. Wie in 3 veranschaulicht wird, umfasst die Steuerung 40 in einer möglichen Ausführungsform des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems 10 einen oder mehrere Prozessoren 42, eine oder mehrere Speicher 44 und eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen 46. Es versteht sich, dass alle diese Komponenten miteinander über einen Kommunikationsbus 48 in Verbindung stehen. Mit Rückbezug auf 1: Die Steuerung 40 ist durch die Steuerleitung 50 mit einer elektrischen Steuereinrichtung 52 der beheizten Windschutzscheibe verbunden, die den Betrieb des elektrischen Heizelements 14 (einschließlich der Einheiten 16, 18) über die Steuerleitungen 54 steuert. Zusätzlich ist die Steuerung 40 durch den Bus 58 mit einem Kommunikationsmodul 56 verbunden. Das Kommunikationsmodul 56 ist wiederum über Leitungen 60 mit verschiedenen Sensoren 62₁ - 62_n verbunden. Zu den im Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 genutzten Sensoren können Folgende zählen: einer oder mehrere Außentemperatursensoren, ein Regensensor, ein Fahrgastraum-Feuchtesensor, ein Fahrgastraum-Temperatursensor, ein Windschutzscheibenwischer-Aktivierungssensor, Sitzbelegungssensoren zum Bestimmen der Anzahl der Insassen im Fahrzeug, ein Luftumwälzsystem-Kanaltemperatursensor, ein Luftumwälzsystem-Kanalfeuchtesensor, ein Luftumwälzsystem-Verdampferthermistor, ein Sonnenbelastungssensor, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und Kombinationen daraus. Für die Zwecke dieses Dokuments kann der Begriff Sensor auch eine Beschlagdetektionskamera beinhalten, die verwendet wird, um das Vorhandensein jeglichen Beschlags auf der Windschutzscheibe 12 zu detektieren. In einer besonders nützlichen Ausführungsform des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems 10 enthalten die Sensoren 62₁ - 62_n Fahrgastraumfeuchte, Außentemperatur, Luftumwälzsystem-Austrittstemperatur, HVAC-/Luftumwälzsystem-Betriebspunkt (Gebläsedrehzahl und -betriebsart) und Fahrgastraumtemperatur.
In noch einer anderen möglichen Ausführungsform ist die Steuerung 40 über den Kommunikationsbus 64 mit einem Karosseriesteuermodul 66 verbunden. Wie in 4 veranschaulicht wird, kann das Karosseriesteuermodul oder BCM (Body Control Module) 66 Folgendes umfassen: eine Computereinrichtung mit einem oder mehreren Prozessoren 68, einen oder mehrere Speicher 70, eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen 72, eine Schnittstelle Mensch-Maschine 74, eine GPS-/Geolocator-Komponente 76, eine Display-Einrichtung 78, wie zum Beispiel ein Multifunktions-Display mit Touchscreen-Fähigkeit, und einen Sprachprozessor 80, die alle miteinander über einen Kommunikationsbus 82 in Verbindung stehen. Das BCM 66 führt eine Reihe von elektrisch basierten Innenraumfunktionen durch, einschließlich zum Beispiel Türverriegelung, Fernentriegelung, Innenraumbeleuchtung, Außenlicht, Windschutzscheibenwischersteuerung und Ähnliches. In einigen Ausführungsformen kann das BCM 66 auch zum Steuern von Entertainment-Funktionen arbeiten (z. B. Radio, CD-Player und Kommunikation, wie zum Beispiel Telefon- und Internet-Kommunikation über ein drahtloses Netz). In einigen Ausführungsformen ist das BCM 66 mit einem Kommunikationsbus (nicht dargestellt) mit anderen Steuermodulen verbunden, die eine oder mehrere dieser zusätzlichen Funktionen bereitstellen.
Es versteht sich, dass das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 arbeitet, um die Leistung des Klimaregelungssystems des Fahrzeugs zu optimieren und jegliche Möglichkeit des Auftretens von Windschutzscheibenbeschlag zu minimieren. Insbesondere ist die Steuerung 40 dazu ausgelegt, einen Tastgrad für das elektrische Heizelement 14 auf Basis von Betriebsparametern des Luftumwälzsystems und Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, auszuwählen. In einer anderen möglichen Ausführungsform ist die Steuerung 40 dazu ausgelegt, auch einen Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen, und der Tastgrad wird von der Steuerung dann auf Basis der Betriebsparameter des Luftumwälzsystems, des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts und der Umgebungstemperatur ausgewählt.
Zu den Betriebsparametern des Luftumwälzsystems zählen, ohne notwendigerweise darauf beschränkt zu sein, die Betriebsart, die Gebläsedrehzahl, die Luftstromtemperatur, die Luftstromfeuchte und Kombinationen daraus. Für die Zwecke dieses Dokuments bedeutet „Betriebsart“ die Einstellung des Luftumwälzsystems, das die Verteilung des Luftstroms steuert, wenn er aus dem Luftumwälzsystem austritt und in den Fahrgastraum des Fahrzeugs abgegeben wird. Zum Beispiel kann der Luftstrom folgendermaßen geleitet werden: (a) durch Entfrosterauslässe auf die innenliegende Oberfläche der Windschutzscheibe, (b) durch Armaturenbrettauslässe an der Oberfläche des Armaturenbretts und/oder (c) durch Bodenauslässe auf den Boden des Fahrzeugs.
Es wird jetzt Bezug auf die 5a - 5c genommen, die zusammen betrachtet ein Flussdiagramm bilden, das die Betriebsmethodik 100 einer möglichen Ausführungsform des Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystems 10 zeigen.

Für die Zwecke dieser Beschreibung gelten die in Tabelle 1 dargelegten Kalibrierparameter (HWS = beheizte Windschutzscheibe, Heated Windshield). TABELLE 1

KALIBRIERPARAMETER
Titel	Wert	Einh.	Auflösg.	Bereich	Kalibriertabelle	Beschreibung
MAX_HWS_ OP	100	%	5	0 - 100	J	Diese Kalibrierung legt den Schwellenwert für den Betrieb fest, der als maximal zulässig angesehen wird.
HWS_WIPER_ ON	30	s	1	0 - 600	J	Diese Kalibrierung legt die Mindestwartezeit zum Aktivieren der HWS bei eingeschalteten Scheibenwischern fest.

Bei Aktivierung durchläuft die Steuerung 40 durch eine Reihe von Abfragen, einschließlich:

(1) Hat der Nutzer das elektrische Heizelement 14 der beheizten Windschutzscheibe 12 aktiviert? (siehe Abfrage 102);
(2) Hat der Nutzer maximale Entfrostung aktiviert? (siehe Abfrage 104);
(3) Steht die Betriebsart des Luftumwälzsystems auf rein manuelles Entfrosten? (siehe Abfrage 106); und
(4) Ist das elektrische Heizelement 14 der beheizten Windschutzscheibe 12 manuell deaktiviert? (siehe Abfrage 108).

Falls die Antwort auf irgendeine der Abfragen 102, 104 und 106 „ja“ lautet, dann wird das elektrische Heizelement 14 der beheizten Windschutzscheibe 12 bei einem Tastgrad von 100 % betrieben (siehe Kasten 112), wie es in der Referenztabelle A wiedergegeben wird (siehe 7, wobei sich „UMGEBUNG“ auf die Umgebungstemperatur in Grad Celsius bezieht und „ZEITGEBER“ in Minuten angegeben wird). Falls weiterhin die Antwort auf irgendeine der Abfragen 102, 104, 106 und 108 „ja“ lautet, dann werden die Temperaturabfragen 114, 116 und die Tastgradberechnungen auf Basis der Referenztabellen B, C und D (siehe 8, 9 und 10) übersprungen.
Stattdessen würde die Steuerung abfragen (siehe Abfrage 118), ob der Tastgrad größer als oder gleich dem maximal zulässigen Betrieb des elektrischen Heizelements 14 der beheizten Windschutzscheibe 12 ist und ob der Tastgrad größer als oder gleich dem maximal zulässigen Betrieb des elektrischen Heizelements auf Basis der Referenztabelle E ist (siehe 11). Falls die Antwort auf diese Abfrage „ja“ lautet, dann arbeitet die Steuerung 40 zum Einstellen (siehe Kasten 120) des Tastgrads für die Einheit 16 auf Fahrerseite gemäß der Referenztabelle F (siehe 12) und zum Einstellen (siehe Kasten 122) der Einheit 18 auf Beifahrerseite gemäß der Referenztabelle G (siehe 13). Im Gegensatz dazu werden, falls die Antwort auf die Abfrage 118 „nein“ lautet, keine weiteren Einstellungen vorgenommen.
Nun wieder bezugnehmend auf die Situation, in der die Antworten auf die Abfragen 102, 104, 106 und 108 „nein“ lauten: Die Steuerung fragt ab, ob die Umgebungstemperatur geringer als oder gleich 15° C mit Hysterese ist. Falls die Antwort „ja“ lautet, stellt die Steuerung (siehe Kasten 124) den Tastgrad für das Heizelement 14 auf Basis der Referenztabelle B ein (siehe 8). Die Referenztabelle B basiert auf der Betriebsart und der Drehzahl des Gebläses des Luftumwälzsystems. Zusätzlich fügt die Steuerung eine Einstellung auf Basis der Referenztabelle D (siehe 10) hinzu (siehe Kasten 126), die die Umgebungstemperatur und den Beschlagswahrscheinlichkeitswert berücksichtigt (dessen Berechnung nachstehend beschrieben wird).
In dem Fall, dass die resultierende Anforderung für den Tastgrad 100 % überschreitet, wird sie im Kasten 128 auf 100 % abgeschnitten, bevor der Tastgrad der Abfrage 118 und, wie oben beschrieben, möglichen weiteren Einstellungen in den Kästen 120 und 122 unterzogen wird.
Nun wieder bezugnehmend auf die Temperaturabfrage 114: Falls die Antwort „nein“ lautet, fragt die Steuerung 40 ab, ob die Umgebungstemperatur geringer oder gleich 30° C mit Hysterese oder größer oder gleich 15° C mit Hysterese ist. Falls die Antwort „nein“ lautet, werden keine weiteren Einstellungen vorgenommen. Falls die Antwort „ja“ lautet, wird der Tastgrad von der Steuerung 40 auf Basis der Referenztabelle C (siehe 9), auf Basis der Betriebsart und -drehzahl des Gebläses plus einem Inkrement auf Basis der Feuchte aus der Referenztabelle D (siehe 10), wie in den Kästen 130 und 126 dargelegt wird, eingestellt. Wie vorher angemerkt worden ist, berücksichtigt die Referenztabelle D die Umgebungstemperatur und den Beschlagswahrscheinlichkeitswert.
Das Verfahren fährt dann über den Kasten 128 und die Abfrage 118 und vielleicht die Kästen 120, 122 fort, bis der endgültige Tastgrad bestimmt ist.
Der Beschlagswahrscheinlichkeitswert wird von der Steuerung 40 mittels eines Systemalgorithmus bestimmt, wie er in dem in 6 dargestellten Flussdiagramm beschrieben wird. Es versteht sich, dass der dargestellte besondere Algorithmus lediglich ein Beispiel aus einer Reihe von möglichen Algorithmen ist, die verwendet werden könnten. Obwohl nicht dargestellt, könnten zum Beispiel für den Beschlagswahrscheinlichkeitswert auch andere Faktoren in Betracht gezogen werden, wie zum Beispiel, ob die Windschutzscheibenwischer aktiviert sind oder nicht und/oder ob irgendein Fahrzeugregensensor Regen oder anderen Niederschlag detektiert oder nicht.
Für die Zwecke dieses Dokuments und der Interpretation nach 6 gelten folgende Definitionen.

a) Beschlags-Temperaturdifferenz = die Betragsdifferenz zwischen der Außentemperatur und der Fahrgastrauminnentemperatur.
b) Tincar = Fahrgastrauminnentemperatur.
c) Beschlagskonstante = Offset-Konstante zum Manipulieren der Gleichung.
d) Beschlagssteuerband = Offset-Konstante zum Manipulieren der Gleichung.
e) % RH = relative Feuchte der Umgebungsluft in Prozent.
f) Beschlagstabelle = siehe 14 für Beispieltabelle.

Zusammenfassend: Zahlreiche Vorteile werden durch das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 und zugehörige Verfahren zum Entfernen von Beschlag auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System und Verfahren ergänzt wirksam den Betrieb des Luftumwälzsystems durch eine beheizte Windschutzscheibe 12, die mit einem elektrischen Heizelement 14 ausgestattet ist, das automatisch von einer Steuerung 40 gesteuert wird, um zu jedem Zeitpunkt, zu dem Beschlagspotential vorhanden ist, optimale Beschlagsentfernungsleistung bereitzustellen. Insbesondere wählt die Steuerung einen Tastgrad für das elektrische Heizelement 14 anhand von vorbestimmten Daten (wie in den Referenztabellen in den 7 - 13 veranschaulicht wird, auch als Lookup-Tabellen bekannt) auf Basis verschiedener Betriebsparameter des Luftumwälzsystems, eines von der Steuerung berechneten Beschlagswahrscheinlichkeitswerts und Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur. Verschiedene Sensoren 62₁ - 62_n können bereitgestellt werden, um Datenpunkte für effektiven Betrieb zu erfassen.
Vorteilhafterweise stellt die Steuerung 40 den Tastgrad des elektrischen Heizelements 14 auf sich ändernde Bedingungen ein. Zum Beispiel reduzieren sowohl eine Erhöhung der Luftstromfeuchte, eine Verringerung der Luftstromtemperatur, eine Verringerung des Luftstromvolumens, das die Oberfläche der Windschutzscheibe erreicht, aufgrund einer Umverteilung des Luftstroms durch eine Änderung der Betriebsart als auch eine Verringerung der Gebläsedrehzahl die Wirksamkeit des Luftumwälzsystems beim Entfernen von Beschlag auf der Windschutzscheibe 12. Die Steuerung 40 überwacht diese Änderungen wirksam und erhöht zum Kompensieren den Tastgrad des Heizelements 14. Weiterhin kann die Steuerung 40 den Tastgrad in die entgegengesetzte Richtung einstellen, wenn es geeignet ist, wie zum Beispiel, wenn der Nutzer manuell die Betriebsart und die Gebläsedrehzahl ändert, so dass das Luftumwälzsystem einen größeren Luftstrom gegen die Oberfläche des Fensters leitet. Zwei spezifische Betriebsbeispiele für das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem 10 werden nachstehend dargestellt.
BEISPIEL 1

1. Der Kunde beginnt seine Fahrt bei den folgenden Bedingungen:
1. A. Außentemperatur = 10° C (50° F).
2. B. relative Feuchte innerhalb der Fahrgastzelle = 20 % (wie vom Sensor gemessen).
3. C. automatische Klimaregelung stellt die Luftverteilungsbetriebsart auf Fußraum (oder Boden) ein.
4. D. der HVAC-Lüfter (oder das HVAC-Gebläse) ist auf Drehzahl 5 eingestellt.
2. Im Ergebnis wird die automatische Klimaanlage den Tastgrad der beheizten Frontscheibe auf 50 % einstellen (basierend auf Tabelle B).
3. Kurz darauf (Millisekunden später in Anbetracht der Software-Geschwindigkeit) erhöht die Steuerung den Tastgrad um 25 % (basierend auf Tabelle D).
4. Die Klimaregelung wird den befohlenen Betriebstastgrad der beheizten Frontscheibe auf 75 % einstellen (50 % + 25 %).

BEISPIEL 2

1. Der Kunde beginnt seine Fahrt bei den folgenden Bedingungen:
1. A. Außentemperatur = 20° C (68° F).
2. B. relative Feuchte innerhalb der Fahrgastzelle = 50 % (wie vom Sensor gemessen).
3. C. Klimaregelungen stellen die Luftverteilungsbetriebsart auf Kopfraum/Fußraum (oder Armaturenbrett/Boden) ein.
4. D. der HVAC-Lüfter (oder das HVAC-Gebläse) ist auf Drehzahl 3 eingestellt.
2. Im Ergebnis wird die automatische Klimaanlage den Tastgrad der beheizten Frontscheibe anfänglich auf 0 % einstellen (basierend auf Tabelle C).
3. Kurz darauf (Millisekunden später in Anbetracht der Software-Geschwindigkeit) erhöht die Steuerung den Tastgrad um 50 % (basierend auf Tabelle D).
4. Die Klimaregelung wird den befohlenen Betriebstastgrad der beheizten Frontscheibe auf 50 % einstellen (0 % + 50 %).

BEISPIEL 3

1. Der Kunde beginnt seine Fahrt bei den folgenden Bedingungen:
1. A. Außentemperatur = 20° C (68° F).
2. B. relative Feuchte innerhalb der Fahrgastzelle = 50 % (wie vom Sensor gemessen).
3. C. Klimaregelungen stellen die Luftverteilungsbetriebsart auf Kopfraum/Fußraum (oder Armaturenbrett/Boden) ein.
4. D. der HVAC-Lüfter (oder das HVAC-Gebläse) ist auf Drehzahl 3 eingestellt.
2. Im Ergebnis wird die automatische Klimaanlage den Tastgrad der beheizten Frontscheibe anfänglich auf 0 % einstellen (basierend auf Tabelle C).
3. Kurz darauf (Millisekunden später in Anbetracht der Software-Geschwindigkeit) erhöht die Steuerung den Tastgrad um 50 % (basierend auf Tabelle D).
4. Die Klimaregelung wird den befohlenen Betriebstastgrad der beheizten Frontscheibe auf 50 % einstellen (0 % + 50 %).
5. Der Nutzer drückt dann den Knopf Beheizte Frontscheibe.
6. Der Anzeiger auf dem Knopf wird nach EIN umschalten. Die Steuerungen werden dann den Tastgrad der beheizten Frontscheibe für 8 Minuten auf 100 % einstellen (basierend auf Tabelle A).
7. Nach 8 Minuten wird der Anzeiger auf dem Knopf nach AUS umschalten. (Die Nutzeranforderung wird laut Tabelle A zeitlich ausgeschaltet werden).
8. Angenommen es liegen jetzt folgende Bedingungen vor:
1. A. Außentemperatur = 20° C (68° F).
2. B. relative Feuchte innerhalb der Fahrgastzelle = 100 % (wie vom Sensor gemessen).
3. C. Klimaregelung stellt die Luftverteilungsbetriebsart auf Fußraum/Entfrosten (oder Boden/Frontscheibe) ein.
4. D. der HVAC-Lüfter (oder das HVAC-Gebläse) ist auf Drehzahl 7 eingestellt.
9. Im Ergebnis wird die automatische Klimaanlage den Tastgrad der beheizten Frontscheibe dann auf 50 % einstellen (basierend auf Tabelle C).
10. Kurz darauf (Millisekunden später in Anbetracht der Software-Geschwindigkeit) erhöht die Steuerung den Tastgrad um 50 % (basierend auf Tabelle D).
11. Die Klimaregelung wird den befohlenen Betriebstastgrad der beheizten Frontscheibe auf 100 % einstellen (50 % + 50 %).

Das vorher Genannte ist zur Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt worden. Es soll nicht erschöpfend sein oder die Ausführungsformen auf die genau offenbarte Form beschränken. Offensichtliche Modifikationen und Varianten sind angesichts der oben genannten Lehren möglich. Zum Beispiel veranschaulichen die in den 7 - 13 dargestellten Referenztabellen lediglich einen möglichen Satz vorbestimmter Daten, die von der Steuerung 40 verwendet werden, um den Tastgrad für das elektrische Heizelement 14 einzustellen. Andere Datensätze könnten verwendet werden. Gleichermaßen veranschaulicht der Algorithmus für den Beschlagswahrscheinlichkeitswert in 6 lediglich einen möglichen Algorithmus, und andere, unterschiedliche Algorithmen könnten verwendet werden. Obwohl in der Beschreibung und in der Zeichnung 1 Bezug auf das Aufteilen des Heizelements 14 in eine Einheit 16 auf Fahrerseite und eine Einheit 18 auf Beifahrerseite genommen wird, könnte das Heizelement auf andere Weise aufgeteilt sein, wie zum Beispiel horizontal in eine obere, mittlere und untere Zone. Alle derartigen Modifikationen und Varianten liegen im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche, wenn sie gemäß der Breite interpretiert werden, zu der sie ordentlich, rechtmäßig und angemessen berechtigt sind.

Claims

Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem (10) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Windschutzscheibe (12) mit einem elektrischen Heizelement (14); ein Luftumwälzsystem (20) mit einem Gebläse (22), um einen Luftstrom über eine Oberfläche der Windschutzscheibe (12) bereitzustellen; und eine Steuerung (40), die dazu ausgelegt ist, einen Tastgrad für das elektrische Heizelement (14) anhand von vorbestimmten Daten auf Basis von Betriebsparametern des Luftumwälzsystems (20) und Umgebungsbedingungen auszuwählen, wobei die Steuerung (40) auch dazu ausgelegt ist, einen Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen, und der Tastgrad von der Steuerung (40) auf Basis der Betriebsparameter des Luftumwälzsystems (20), des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts und der Umgebungstemperatur ausgewählt wird, und die Steuerung (40) dazu ausgelegt ist, den Tastgrad als Reaktion auf eine Änderung einer Gebläsedrehzahl einzustellen.
Kraftfahrzeug, in dem das Windschutzscheiben-Beschlagsentfernungssystem (10) nach Anspruch 1 eingebaut ist.
Verfahren zur Beschlagsentfernung auf einer Windschutzscheibe (12) eines Fahrzeugs, das mit Folgendem ausgestattet ist: (a) einer Windschutzscheibe (12) einschließlich eines elektrischen Heizelements (14), (b) einem Luftumwälzsystem (20) einschließlich eines Gebläses (22) zum Bereitstellen eines Luftstroms über eine Oberfläche der Windschutzscheibe (12) und (c) einer Steuerung (40), wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Auswählen eines Tastgrads für das elektrische Heizelement (14) durch die Steuerung (40) anhand vorbestimmter Daten auf Basis von Betriebsparametern des Luftumwälzsystems (20) und der Umgebungstemperatur; und Einstellen des Tastgrads durch die Steuerung (40) als Reaktion auf eine Änderung der Gebläsedrehzahl.
Verfahren nach Anspruch 3, das weiterhin das Berechnen eines Beschlagswahrscheinlichkeitswerts durch die Steuerung (40) und das Auswählen eines Tastgrads für das elektrische Heizelement (14) durch die Steuerung (40) anhand von vorbestimmten Daten enthält, die auf Betriebsparametern des Luftumwälzsystems (20), dem Beschlagswahrscheinlichkeitswert und der Umgebungstemperatur basieren.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin, wenn der Tastgrad ausgewählt wird, das Verwenden bei der Berechnung des Beschlagswahrscheinlichkeitswerts wenigstens eines Betriebsparameters des Luftumwälzsystems (20) beinhaltet, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus der Betriebsart, der Gebläsedrehzahl, der Luftstromtemperatur und der Luftstromfeuchte besteht.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin Folgendes enthält: (a) Bestimmen einer aktuellen Position des Fahrzeugs und der aktuellen Wetterdaten für die aktuelle Position durch die Steuerung (40) und (b) Verwenden der aktuellen Wetterdaten, um den Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen, einen Tastgrad auszuwählen oder sowohl den Beschlagswahrscheinlichkeitswert zu berechnen als auch einen Tastgrad auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin das Einstellen des Tastgrads durch die Steuerung (40) als Reaktion auf eine Änderung in der Verteilung des Luftstroms, der über die Oberfläche der Windschutzscheibe (12) geleitet wird, beinhaltet.