EP0991301B1 - Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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EP0991301B1
EP0991301B1 EP99116820A EP99116820A EP0991301B1 EP 0991301 B1 EP0991301 B1 EP 0991301B1 EP 99116820 A EP99116820 A EP 99116820A EP 99116820 A EP99116820 A EP 99116820A EP 0991301 B1 EP0991301 B1 EP 0991301B1
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EP
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electric power
heating elements
windscreen
controlled
heater according
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Uwe Dipl.-Ing. Dierker
Karsten Dipl.-Ing. Michels
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/84—Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0236—Industrial applications for vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/035—Electrical circuits used in resistive heating apparatus

Definitions

  • the invention relates to a window heater for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
  • the rear windows, but increasingly also the windscreens, of motor vehicles are usually equipped with electric heating elements for heating the rear windows.
  • the window heating of a motor vehicle is used, in particular in the cold season, in order to make the window fog-free or to de-ice it.
  • the state of charge of the vehicle battery can be critical, since due to the low outside temperatures and other more frequently switched on electrical consumers often bad charge balance for the vehicle battery is given.
  • DE 44 22 329 A1 proposes a control of the load of the load as a function of the battery capacity and the generator power.
  • the electrical loads can be partially switched off for this purpose or operated only in pulsed mode with reduced load.
  • the known measures make the connection or disconnection of the electric heating elements of a window heating system dependent on the state of charge of the vehicle battery or its charge balance or the generator output. A consideration of the respective operating situation of the motor vehicle is not provided.
  • US Pat. No. 4,357,524 discloses a window heating system for motor vehicles, in which the power consumption of the electrical heating elements of a rear and / or front window can be controlled by means of a control device, wherein the control device controls the electric power used to operate the electric heating elements, taking account of the motor vehicle controlling environmental influences, wherein the electric power is controlled by pulsed driving of the heating elements with variable duty cycle.
  • US Pat. No. 5,325,912 US Pat. No. 5,624,591 each discloses a window heater for motor vehicles, in which the power consumption of the electrical heating elements of a rear and / or front window can be controlled by means of a control device, wherein the control device controls the electrical power used to operate the electric heating elements Considering acting on the motor vehicle environmental influences an indoor, outdoor temperature, humidity controls.
  • US Pat. No. 4,520,258 discloses a disk heater designed as an auxiliary heater.
  • US Pat. No. 4,277,672 or US Pat. No. 5,496,989 each discloses a window heating system for motor vehicles or aircraft, the power consumption of the heating elements being effected by a time control which is controlled as a function of the temperature of the window.
  • US Pat. No. 5,632,917 discloses a window heating system for motor vehicles, in which the power consumption of the electrical heating elements of a pane heater can be controlled by means of a control device, wherein the control device controls the electrical power used to operate the electric heating elements, taking into account environmental influences acting on the motor vehicle the electrical power is provided by pulsed control of the heating elements with a variable duty cycle.
  • the invention has for its object to provide a window heater for motor vehicles with an electrically heated rear or windscreen, in which, taking into account the operating situation of the motor vehicle, an unnecessarily strong battery load can be avoided with activated window heating.
  • the operating situation of the motor vehicle is determined by taking account of environmental influences, such as, for example, the travel speed and / or the outside temperature due to the driving speed, so that the electric power supplied to the electric heating elements can be adjusted as a function of the respective operating situation.
  • the electric power is controlled by pulsed control of the heating elements with variable duty cycle, wherein in a memory a vehicle-specific profile profile is stored, depending on the existing environmental influences and / or the present operating situation of the motor vehicle characteristics to the control device for adjusting the electrical power of Heating elements supplies.
  • the electric power used to operate the electric heating elements can be increased or changed with increasing travel speed according to a predetermined characteristic.
  • the characteristic can be determined empirically for each vehicle type and depending on different outside temperatures, so that a temperature and driving speed-dependent characteristic profile is created.
  • a characteristic profile can also take into account further parameters which specify the respective operating and environmental situation of the motor vehicle.
  • Such further parameters may be, for example, the internal temperature of the motor vehicle, the humidity, time information, etc.
  • the electric power can be set higher to counteract caused by the wind increased cooling.
  • higher electrical consumer services can usually be tolerated easily because the generator can feed with a correspondingly higher generator power in the electrical system.
  • a signal indicative of the respective driving speed is present in the vehicle electrical system control system of a motor vehicle anyway, so that the driving speed-dependent control of the heating elements can be realized with very little additional technical expenditure.
  • the wind can also be measured instead of the indirect determination of the driving speed by means of sensors.
  • the disk heater may have a plurality of individually or jointly controllable heating elements on the disk in order to make an adjustment of the heating power according to the respective operating situation.
  • the heating elements 1 of a rear window, not shown here, of a motor vehicle are connected to a controllable switching device 2 whose control input is connected to the output of a control device 3.
  • the vehicle electrical system voltage U B is applied to the switching device 2, which can be applied to the heating elements 1 via the switching device 2 in a manner determined by the control device 3.
  • the control device 3 receives information about the current driving speed v of the motor vehicle and about further parameters P which specify the current operating situation and / or environmental influences. These parameters P and also the driving speed v can be used by the control device 3 on the basis of a vehicle-specific characteristic map stored in a memory 4 for controlling the heating elements 1.
  • the control 3 of the rear window heater can for this purpose take characteristic data from the memory 4 as a function of the applied values for the vehicle speed v and with respect to the further parameters P.
  • the switching device 2 makes it possible to control individual heating elements 1 of the rear window separately or to control all heating elements 1 together.
  • the heating elements 1 can be operated pulsed, wherein the control device 3 can change the duty cycle of the pulse operation. In this way, depending on the current environmental influences and other operating data, a desired rear window heat output can be set exactly.

Landscapes

  • Window Of Vehicle (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Heckscheiben, aber immer mehr auch die Frontscheiben, von Kraftfahrzeugen sind üblicherweise mit elektrischen Heizelementen zum Beheizen der Heckscheiben ausgerüstet. Die Scheibenheizung eines Kraftfahrzeugs kommt insbesondere in der kalten Jahreszeit zum Einsatz, um die Scheibe beschlagfrei zu machen oder sie zu enteisen. Gerade in der kalten Jahreszeit kann aber der Ladezustand der Fahrzeugbatterie kritisch werden, da aufgrund der niedrigen Außentemperaturen und der sonstigen häufiger eingeschalteten elektrischen Verbraucher eine oftmals schlechte Ladebilanz für die Fahrzeugbatterie gegeben ist.
  • Es sind Maßnahmen bekannt, die bei einem schlechten Ladezustand der Fahrzeugbatterie eine zeitweise Abschaltung von elektrischen Verbrauchern oder in anderer Weise eine Reduzierung der Belastung der Fahrzeugbatterie vorsehen. So wird in der DE 44 22 329 A1 eine Steuerung der Verbraucherlast in Abhängigkeit von der Batteriekapazität und der Generatorleistung vorgeschlagen. Die elektrischen Verbraucher können zu diesem Zweck teilweise abgeschaltet oder nur noch im Impulsbetrieb mit reduzierter Belastung betrieben werden.
  • Auch aus der DE 39 36 638 C1 ist eine Verbraucherabschaltung in Abhängigkeit vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie vorgesehen. Für den Betrieb einer elektrisch beheizbaren Heckscheibe ist in der deutschen Offenlegungsschrift 16 30 963 eine Reduzierung der elektrischen Heizleistung in Abhängigkeit von der Spannung der Stromquelle vorgesehen.
  • Die bekannten Maßnahmen machen die Zu- oder Abschaltung der elektrischen Heizelemente einer Scheibenheizung vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie bzw. von deren Ladebilanz oder der Generatorleistung abhängig. Eine Berücksichtigung der jeweiligen Betriebssituation des Kraftfahrzeugs ist dabei nicht vorgesehen.
  • Aus der US - 4,357,524 ist eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente einer Heck- und/oder Frontscheibe mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen steuert, wobei die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente mit veränderbarem Tastverhältnis steuerbar ist.
  • Aus der US - 5,325,912, US - 5,624,591 ist jeweils eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente einer Heck- und/oder Frontscheibe mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen eine Innen-, Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit steuert.
    Aus der US - 4,520,258 ist eine als Hilfsheizung ausgebildete Scheibenheizung bekannt.
  • Aus der US - 4,277,672 bzw. US - 5,496,989 ist jeweils eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bzw. Flugzeuge bekannt, wobei die Leistungsaufnahme der Heizelemente durch eine Zeitsteuerung erfolgt, die in Abhängigkeit der Temperatur der Scheibe gesteuert wird.
  • Aus der US - 5,632,917 ist eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente einer Scheibenheizung mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen steuert, wobei die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente mit veränderbarem Tastverhältnis erfolgt.
  • Aus der DE 197 05 416 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Heizung einer Heckscheibe bekannt, wobei die Heizung der Heckscheibe zumindest nach einer bestimmten Einschaltdauer abgeschaltet wird, wobei die bestimmte Einschaltdauer mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges verlängert wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge mit einer elektrisch beheizbaren Heck- oder Frontscheibe zu schaffen, bei der unter Berücksichtigung der Betriebssituation des Kraftfahrzeugs eine unnötig starke Batteriebelastung bei aktivierter Scheibenheizung vermieden werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Die Betriebssituation des Kraftfahrzeugs wird durch Berücksichtigung von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise dem durch die Fahrgeschwindigkeit bedingten Fahrtwind und/oder der Außentemperatur, festgestellt, so dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebssituation die den elektrischen Heizelementen zugeführte elektrische Leistung eingestellt werden kann. Dabei ist die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente mit veränderbarem Tastverhältnis steuerbar, wobei in einem Speicher ein fahrzeugspezifisches Kennlinienprofil abgelegt ist, das in Abhängigkeit von den vorhandenen Umgebungseinflüssen und/oder der vorliegenden Betriebssituation des Kraftfahrzeugs Kennwerte an die Steuereinrichtung zur Einstellung der elektrischen Leistung der Heizelemente liefert. Die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung kann mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie erhöht oder verändert werden. Die Kennlinie kann dabei empirisch für jeden Fahrzeugtyp und abhängig von unterschiedlichen Außentemperaturen festgelegt werden, so dass ein temperatur- und fahrgeschwindigkeitsabhängiges Kennlinienprofil entsteht. Ein solches Kennlinienprofil kann auch weitere Parameter, die die jeweilige Betriebs- und Umgebungssituation des Kraftfahrzeugs spezifizieren, berücksichtigen. Solche weiteren Parameter können beispielsweise die Innentemperatur des Kraftfahrzeugs, die Luftfeuchtigkeit, Zeitangaben, etc. sein. Bei größerer Fahrgeschwindigkeit kann die elektrische Leistung höher eingestellt werden, um der durch den Fahrtwind bedingten stärkeren Kühlung entgegen zu wirken. Bei höherer Fahrgeschwindigkeit können höhere elektrische Verbraucherleistungen in der Regel problemlos hingenommen werden, da der Generator mit einer entsprechend höheren Generatorleistung in das Bordnetz einspeisen kann. Dabei ist es auch besonders vorteilhaft, dass ein die jeweilige Fahrgeschwindigkeit angebendes Signal in der Bordnetzsteuerung eines Kraftfahrzeugs ohnehin vorhanden ist, so dass die fahrgeschwindigkeitsabhängige Ansteuerung der Heizelemente mit sehr geringem technischen Zusatzaufwand realisierbar ist. Der Fahrtwind kann aber auch anstelle der indirekten Ermittlung aus der Fahrgeschwindigkeit mittels Sensoren gemessen werden.
  • Die Scheibenheizung kann an der Scheibe mehrere einzeln oder gemeinsam ansteuerbare Heizelemente aufweisen, um der jeweiligen Betriebssituation entsprechend eine Anpassung der Heizleistung vornehmen zu können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die ein Blockschaltbild der Heizeinrichtung darstellt, näher erläutert.
  • Die Heizelemente 1 einer hier nicht dargestellten Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs sind an eine steuerbare Schalteinrichtung 2 angeschlossen, deren Steuereingang mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung 3 verbunden ist. An der Schalteinrichtung 2 liegt außerdem die Bordnetzspannung UB an, die über die Schalteinrichtung 2 in einer von der Steuereinrichtung 3 bestimmten Weise an die Heizelemente 1 angelegt werden kann. Die Steuereinrichtung 3 erhält eingangsseitig Informationen über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs sowie über weitere Parameter P, welche die aktuelle Betriebssituation und/oder Umgebungseinflüsse spezifizieren. Diese Parameter P und auch die Fahrgeschwindigkeit v können von der Steuereinrichtung 3 anhand eines in einem Speicher 4 abgelegten fahrzeugsspezifischen Kennfelds zur Steuerung der Heizelemente 1 verwendet werden. Die Steuerung 3 der Heckscheibenheizung kann zu diesem Zweck Kenndaten aus dem Speicher 4 in Abhängigkeit von den anliegenden Werten für die Fahrgeschwindigkeit v und bezüglich der weiteren Parameter P entnehmen.
  • Die Schalteinrichtung 2 ermöglicht es, einzelne Heizelemente 1 der Heckscheibe separat anzusteuern oder sämtlich Heizelemente 1 gemeinsam anzusteuern. Dabei können die Heizelemente 1 gepulst betrieben werden, wobei die Steuereinrichtung 3 das Tastverhältnis des Pulsbetriebs verändern kann. Auf diese Weise lässt sich in Abhängigkeit von den aktuellen Umgebungseinflüssen und sonstigen Betriebsdaten eine gewünschte Heckscheibenheizleistung exakt einstellen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Heizelemente
    2
    Schalteinrichtung
    3
    Steuereinrichtung
    4
    Speicher
    P
    Parameter
    UB
    Bordnetzspannung
    v
    Fahrgeschwindigkeit

Claims (8)

  1. Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente (1) einer Heck- und/oder Frontscheibe mittels einer Steuereinrichtung (3) steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung (3) die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente (1) verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen steuert, wobei die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente (1) mit veränderbarem Tastverhältnis steuerbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem Speicher (4) ein fahrzeugspezifisches Kennlinienprofil abgelegt ist, das in Abhängigkeit von den vorhandenen Umgebungseinflüssen und/oder der vorliegenden Betriebssituation des Kraftfahrzeugs Kennwerte an die Steuereinrichtung (3) zur Einstellung der elektrischen Leistung der Heizelemente (1) liefert.
  2. Scheibenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (v) gesteuert wird.
  3. Scheibenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit (v) die elektrische Leistung erhöht wird.
  4. Scheibenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung in Abhängigkeit vom Fahrtwind gesteuert wird.
  5. Scheibenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung in Abhängigkeit von der außen- und/oder Innentemperatur des Kraftfahrzeugs gesteuert wird.
  6. Scheibenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft gesteuert wird.
  7. Scheibenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung zeitabhängig gesteuert wird.
  8. Scheibenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenheizung mehrere separat oder gemeinsam ansteuerbare Heizelemente (1) aufweist.
EP99116820A 1998-09-30 1999-09-01 Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge Expired - Lifetime EP0991301B1 (de)

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EP0991301A1 EP0991301A1 (de) 2000-04-05
EP0991301B1 true EP0991301B1 (de) 2006-12-13

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