EP1382227B1 - Heizung und verfahren zur steuerung einer heizung einer funktionseinheit eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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EP1382227B1
EP1382227B1 EP02740270A EP02740270A EP1382227B1 EP 1382227 B1 EP1382227 B1 EP 1382227B1 EP 02740270 A EP02740270 A EP 02740270A EP 02740270 A EP02740270 A EP 02740270A EP 1382227 B1 EP1382227 B1 EP 1382227B1
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EP
European Patent Office
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heating
temperature
dependent
resistance
heating resistance
Prior art date
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EP02740270A
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Stefan Richter
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Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1382227B1 publication Critical patent/EP1382227B1/de
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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 heater and a method for controlling a heater Functional unit of a motor vehicle.
  • Functional units of a motor vehicle are heated electrically, by supplying heating resistors from the battery or the generator (alternator) or on the other hand by air heated by the engine.
  • Heaters of a motor vehicle exterior mirror, a lock or a window pane is usually done by at least one electric heating element, the heating power of which, for example is electrically controllable by an operating switch.
  • a heater for a motor vehicle side mirror is known from EP 0 408 853 A2, wherein for heating a current flow through a heating conductor by means of a semiconductor switch is controlled.
  • the semiconductor switch is made by a temperature sensor and a two-stage Amplifier circuit that behaves like a Schmitt trigger. there the semiconductor switch forms one of the two stages responsible for the Schmitt trigger behavior are coupled.
  • the disadvantage of this solution is that the temperature drops below 27 ° C the heating current is switched on until the temperature reaches 30 ° C even if heating is not necessary for a clear view of the mirror surface. The The energy requirement of the heating device for the mirror glass is therefore unnecessarily high.
  • DE 197 05 416 C1 describes a method for controlling the heating of a rear window a motor vehicle known, the heating of the rear window at least is switched off after a certain operating time.
  • the specific duty cycle the heating of the rear window increases with the driving speed of the motor vehicle extended. This increase in duty cycle can also be of no use for the motor vehicle occupants to a load on the vehicle electrical system or the motor vehicle battery to lead.
  • DE 91 08 801 U1 describes a function of the temperature of the mirror glass Voltage drop compared using a comparison device with a reference value and a switch of the comparison device is switched depending on the result of the comparison controlled.
  • the heating current is compared to a reference value.
  • a the Control device including comparison device is for a mirror glass heater in a vehicle exterior mirror with a heating resistor provided by means of a switch is switchable to a power source. The voltage drop across one of the heating current through which resistance is detected by a comparison device and with a Reference value compared.
  • the switch of the comparison device becomes dependent controlled by the result of the comparison.
  • the invention is based on the object of a heater and a method for control the heater for a functional unit of a motor vehicle to specify the energy requirement the heating is reduced.
  • the heating of the functional unit by a control device started manually or automatically. Starting is done, for example, by an operator a manual control device, a remote control, a button or Switch triggered when the vehicle occupant detects that the heater of the functional unit is necessary for the proper functioning of the same. alternative is started automatically by the control device heating in general starts to ensure operability or by the control device recognizes that inadequate functionality is likely. For example leads to a recognized inoperability of the door lock caused by freezing, to automatically start the heating and thus defrost the door lock.
  • the actual temperature depends on the temperature of an element to be heated Functional unit or depends on the temperature of the heating element Heater.
  • the actual temperature is consequently a certain, preferably measured input variable of the thermal system consisting of heating and functional unit to be heated.
  • the actual temperature is during the actual heating period, i.e. the time of Supply of heating energy correlated to the current heating temperature. additionally can be provided one or more target temperature, which as the comparison variable Desired temperature of the heated functional unit depending on different Operating modes of the heating maps.
  • An electronically evaluable parameter is used as a parameter Size, such as the power consumption, energy consumption or the power balance of the Heating and in particular a measured variable used.
  • the dynamics of the values i.e. the time dependency of the parameter, vary widely.
  • the actual temperature is recorded in binary steps, for example, so that the range from -40 ° C to + 87 ° C is divided into 128 binary steps.
  • Characteristic features of the course over time of the actual temperature, or that of the Actual temperature-dependent parameters are used to evaluate and control the heating.
  • a characteristic feature is, for example, the speed of cooling the functional unit during a heating break. For example, the cooling stagnates in the range of 0 ° C heating temperature, although the air temperature is significantly below 0 ° C, is an icing of the functional unit in the process by the control device recognized and the heating output increased accordingly for control.
  • Characteristic features of the temporal transition that determine the phase transition of water History are evaluated according to the invention.
  • the during heating or during a cooling phase possible water phase transitions from the solid characteristic features of the liquid phase or the vapor phase the time course of the actual temperature, which is evaluated to control the heating until the malfunction caused by the water is removed is.
  • the characteristic features determining the phase transition of water The course of the actual temperature over time can be simple, for example, through integration or multiple derivation according to time, determined by transformation or convolution become. To this end, the actual temperature can be determined, for example, virtually continuously respectively.
  • the rate of change of temperature adjusted measuring times used, their number close to the characteristics can also be varied.
  • the evaluation of the characteristic features is consequently used to control the Heating power of the heating element used.
  • the characteristic ones are used for evaluation or evaluation Features used in a first embodiment variant directly for control, so that determined values are used identically.
  • a second embodiment variant are preferred as an alternative to controlling images or transformations of the characteristic Features used.
  • a special characteristic Characteristic mapped to the associated actual temperature, in particular a phase transition transformed to the temperature of the phase transition. This transformation can Shift of the phase transition depending on further parameters, for example, the convection generated by the driving speed or the current air pressure.
  • threshold values and other factors such as proportionality factors determined for the control.
  • the threshold values and factors are also for a later start of the heating, for example after 24 hours, with the associated one Evaluation and control used.
  • the method or the control device for a motor vehicle side mirror or a laminated glass pane is used as an example, is advantageously ensures that a critical actual temperature, which leads to the destruction of the functional unit could not be achieved by heating based on the characteristic Characteristics controlled, preferably the heating output before reaching the critical Actual temperature or after the phase transition has taken place or the heating is completely switched off.
  • the heating subsequently goes into one second mode over.
  • Different operating modes are possible in this second mode.
  • the heater is advantageously used to reduce the energy requirement of the heater switched off, down regulated, regulated to a constant temperature or in certain Temporarily switch cycles on and off. These modes can also be used a previously mentioned monitoring can be combined.
  • the operating mode or a combination Several operating modes depend in particular on the functional unit and on external ones Environmental conditions, such as rain, snow, etc.
  • a preferred development of the invention provides that the actual temperature or a parameter dependent on the actual temperature before and / or after a heating period is determined. So at least outside the heating periods, preferably monitoring of the actual temperature during the same, which is advantageous for increasing or reduction of the heating output can be used to switch the heating on and off can.
  • the phase transition of water is preferred before the heating period determines and depending on the determined phase transition, the heating automatically started or the heating output increased. This is particularly advantageous because since rapid external temperature changes during the journey, for example during a Driving in the mountains can lead to icing of a wet side mirror of a motor vehicle can.
  • the heating is only supplied with power during an actual heating phase, to minimize power consumption during inactive times, for example when the ignition is switched off, in an alternative development of the invention Actual temperature or the parameter dependent on the actual temperature only during one Heating period determined.
  • control device has means to evaluate different actual temperature rise speeds as characteristic Characteristics on.
  • the control device is "steamed up", on which small water droplets have accumulated, the Heating operated until the evaporation temperature is reached, for example 50 ° C.
  • the actual temperature becomes by means of appropriate regulation kept constant since the droplets from the surface the disc has already evaporated.
  • An analog is preferably used as the means or digital arithmetic unit, in particular an arithmetic logic unit with differential and division functions or algorithms. The dynamics of the temperature rise during the heating phase or the temperature drop during the heating break or a cooling phase is evaluated particularly advantageously.
  • the heating element is a temperature-dependent one Heating resistor through which a heating current flows for heating.
  • the parameter is particularly advantageous the temperature-dependent heating resistor or a measured variable dependent on the temperature-dependent heating resistor.
  • the temperature-dependent Heating resistor connected to the control device.
  • the heating output is dependent from the specific measured variable or the specific heating resistor, which with is connected to a control element of the control device.
  • a heating resistor with a positive temperature coefficient is used. It is alternatively, the use of a heating resistor made of semiconductor material with a corresponding to negative temperature coefficients possible.
  • the measurement of the Heating resistor itself as an input parameter for heating control only according to the invention reliably possible. Only the inclusion of the basic physical Effect of the phase transition of water enables, regardless of manufacturing and aging tolerances of this measuring heating resistor the current thermal state to reliably detect the functional unit. If a phase transition is detected, the measured values of the measuring heating resistor for this phase transition Ratio is set or control is based solely on the current determination a phase transition based on the characteristics.
  • the heating is additionally controlled the temporal change in the heating resistance or that dependent on the heating resistance Measured variable evaluated.
  • the control device has means for this, for example Memory and comparator, for evaluating the change over time Heating resistor or the measured variable dependent on the heating resistor.
  • a microcontroller is used to determine the change over time a clock, a timer or a pulse generator is connected to the microcontroller.
  • a value of the heating resistor or the measurement variable dependent on the heating resistor is determined for a minimum of the change over time (dR H / dt).
  • This specific value serves as a comparison value for further evaluation and also subsequent evaluations.
  • At least one threshold value for control is preferably determined from the value. If the value is obtained over several staggered determinations, several of these values are averaged in order to be able to evaluate long-term effects.
  • the value for a melting temperature (0 ° C.) is advantageously stored. In this way, icing of the functional unit is determined particularly easily by the control device.
  • the threshold values or the value in the training with the heating resistor or the measured variable can be compared by a comparator.
  • the The output variable is then, for example, a binary signal based on which the heating is controlled.
  • the output variable can also be part of an algorithm with which the heating is adjusted up or down accordingly.
  • the heating resistor or the measured variable is easily evaluated using a window comparator as a comparator with an upper threshold and a lower threshold compared. Accordingly, the heating is exceeded when the upper threshold is exceeded switched off and switched on again when the value falls below the lower threshold.
  • the threshold values are advantageously analogous to the evaluation of the rate of change determined.
  • the inclusion of the temperature coefficient of the heating resistor in the evaluation takes place in an advantageous development of the invention.
  • the temperature coefficient is previously measurement technology, for example in a heat chamber, for a resistance material of a series. Depending on the value and the temperature coefficient of the Heating resistance, the heating is controlled.
  • the Value and the temperature coefficient from the heating resistor the actual temperature or determines a parameter dependent on the actual temperature.
  • the actual temperature is now directly with the temperature of the ambient air, which by means of a temperature sensor of the Motor vehicle is determined, comparable.
  • the heating voltage or the Heating current varies, in particular switched or regulated.
  • the heating current is used to control the heating switched at intervals. The intervals are preferred for regulating the temperature variable in duration. Will a faster regulation, especially in the area critical heating temperatures are required, it is advantageously used to control the Heating the heating current is regulated by means of pulse width modulation.
  • the functional unit increases the heating output in the range of 0 ° C.
  • the increase in Heating output is advantageously dependent on the detection of ice formation turned on. Ice formation is detected by means of significant characteristics the course of the heating temperature over time.
  • an air temperature that is independent of the heating is advantageously made Measuring temperature sensor of the motor vehicle to control the heating additionally evaluated. If the wipers are not operated for a long period of time, so the heating of the functional unit for an air temperature above the range not switched on by 0 ° C since the control device does not expect rain or ice, that could impair the functionality. However, the functional unit is not functional because, for example, the motor vehicle side mirror is covered with dew the manual start of the heating by a motor vehicle occupant is still possible.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a motor vehicle side mirror KSS.
  • several heating resistors R H1 , R H2 and R H3 are arranged in close proximity to one another.
  • the heating resistors R H1 , R H2 R H3 and include the largest possible area of the effective mirror layer for heating.
  • the heating resistors R H1 , R H2 R H3 are switched individually, in series or in parallel, depending on the control system.
  • One of the heating resistors R H1 , R H2 R H3 is temporarily switched as a measuring resistor and its resistance value, which is linearly dependent on the actual temperature, is measured.
  • FIG. 1a shows a schematic course (as a thicker black line) of the heating resistor R H (on the z-axis) over time t (on the x-axis) in the form of a diagram.
  • the course is purely exemplary. Depending on the heat transfer resistances, heat capacities, air pressure, ambient temperatures and other influences, the course, in particular its changes in resistance and the time length relationships, can vary. It is also initially assumed that the change in resistance of the measured heating resistor R H is proportional to the change in the heating temperature, that is to say the actual temperature during a heating phase.
  • the heating resistor R H at switch-on time t 0 is R Hon .
  • the temperature of the motor vehicle mirror at the switch-on time t 0 is below 0 ° C.
  • the motor vehicle mirror is iced over and the ice adhering to the mirror surface obstructs the view of the motor vehicle occupant.
  • the melting temperature of the ice is reached at time t m1 . Further heating initially only leads to a slight rise in the heating temperature of the motor vehicle mirror. The greater part of the heating energy is used for phase transformation of the ice into melt water and thus for defrosting the motor vehicle level. At time t m2 , the ice is essentially defrosted. Between the times t m1 and t m2 , the heating resistor R H only increases by the amount ⁇ R Hm . The first intermediate phase between ice and melt water is shown hatched in Fig. 1a.
  • the following energy supply leads to a heating of the motor vehicle level and the melt water, since there is no phase change. Certainly part of the ice and melt water will have already dripped from the motor vehicle mirror, so that the rate of rise of the heating temperature after the end of melting t m2 can deviate from the rate of rise before the start of melting t m1 .
  • the second intermediate phase is caused by the evaporation of water that covers the mirror surface.
  • a heating temperature well below 100 ° C is sufficient to dry the mirror. Additional effects that can influence drying are, for example, the head wind or the microscopic surface structure or surface energies of the mirror surface.
  • the duration from the beginning t e1 to the end t e2 of the evaporation phase normally deviates from the first intermediate phase (melting phase) due to the environmental influences and can take longer or shorter than the melting phase.
  • the heating resistance change ⁇ R He of the evaporation phase may deviate from the heating resistance change ⁇ R Hm of the melting phase.
  • threshold values Th R1 and Th R2 are defined and compared with the current heating resistance value R H. Further threshold values are advantageously determined on the basis of a value of the heating resistor R H in the region of the intermediate phases ⁇ R Hm , ⁇ R He .
  • the time change dR H / dt of the heating resistor R H is advantageously evaluated, as shown in FIG. 1b.
  • 1b is again a schematic illustration analogous to FIG. 1a and accordingly subject to strong fluctuations under real conditions due to changing environmental influences.
  • the edge changes of the temporal change dR H / dt are used to trigger an evaluation, so that the heating resistor R H is determined for the edge changes and its value is stored for simultaneous or later control of the heating.
  • time values t m1 , t m2 , t e1 , t e2 and the time differences (t m2 - t m1 , t e2 - t e1 ) are advantageously stored and evaluated in conjunction with the threshold values Th R1 , Th R2 etc. for control purposes.
  • the evaluation interprets such that there is no moisture on the mirror surface and the heating must be switched off for a longer period of time.
  • the slew rates dR H / dt of the two intermediate phases, the melting phase and the evaporation phase can be different.
  • the rates of increase dR H / dt of the heating phases before and after the intermediate phase may also differ.
  • further threshold values Th m and Th e are specified or determined, which are compared for evaluation with the slew rates dR H / dt.
  • the heating can be controlled additionally or alternatively as a function of the rate of increase dR H / dt and the threshold values Th m and Th e .
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a control device IC for control the heating of the motor vehicle side mirror KSS, for example.
  • the Control device IC is via a CAN bus or another bus, such as VAN, Token ring, etc. connected to further functional units EX of the motor vehicle. about
  • the control device IC receives further data, for example via the CAN bus the actuation of a wiper provided. From the actuation of the The wiper is included in the evaluation by the control device IC, by, for example, closing rain and the mirror at least temporarily until is heated to the evaporation temperature.
  • the control device IC is advantageous with an input device for manual actuation of heating functions connected.
  • the control device IC is connected in series with the heating resistor R H through which the heating current I H flows and is connected to the battery voltage U B or to ground GND.
  • the control device IC has a switch S with a connected, associated driver D.
  • the driver D is in turn connected to a computing unit EU of the control device IC.
  • a measuring unit MU of the control device IC is also connected to the heating resistor R H. With the measuring unit MU, for example, a voltage or a current can be determined.
  • the measuring unit MU is also connected to the computing unit EU for evaluating the measured values.
  • the heating resistor R H is switched at least temporarily as an element, for example of a measuring bridge, which is part of the measuring unit MU.
  • the measuring unit MU can also be operatively connected to a temperature sensor, not shown in FIG. 2, which is thermally coupled to the heating resistor R H or the functional unit to be heated.
  • the heating resistor R H is switched at least temporarily as an element of an oscillating circuit.
  • the resonant circuit is part of the measuring unit MU.
  • the heating resistor R H is determined using the frequency of the resonant circuit.
  • other measuring methods and measuring units MU can also be used to determine the heating resistance R H
  • control device is constructed from purely analog elements, the evaluation and control can take place continuously.
  • control device is advantageously equipped with a digital computing unit for evaluation and control. This enables the calculation of complex functions and the inclusion of temperature-independent factors, such as the actuation of a windshield wiper, in the evaluation.
  • the computing unit is connected to a memory M, in particular a non-volatile memory (EEPROM), for storing, for example, the threshold values Th m and Th e .
  • EEPROM non-volatile memory
  • the digital control device IC has a clock C, a timer C or pulse generator C as a time base.
  • the time base C serves on the one hand for clocking the digital elements of the control device IC, that is also for determining or calculating the times t 0 , t m1 , t m2 , t e1 and t e2 .
  • the measurement values of the measuring unit MU are determined in a time-discrete manner.
  • the time change dR H / dt of the heating resistor or the heating temperature is determined, for example, from the difference between two successive time-discrete measured values.
  • FIGS. 3a and 3b More detailed schematic exemplary embodiments of a control device IC are shown in FIGS. 3a and 3b.
  • 3a shows a conventional solution made up of individual components.
  • the heating resistor R H is connected in series with a shunt resistor R S or measuring resistor R S.
  • the shunt resistor R S is thermally decoupled from the heating resistor R H and ideally has little or no temperature dependence.
  • the heating resistor R H is determined from the heating current I H and a heating voltage U B - U Rs .
  • the heating current I H is determined from U Rs / R S.
  • the voltage drop across the shunt resistor R S is converted by the analog-to-digital converter ADC into digital, discrete measured values and evaluated by the computing unit EU.
  • the computing unit EU has a counter C 1 , which is connected to a quartz crystal Q 1 to generate a time base.
  • the computing unit EU with the counter C 1 is advantageously a microcontroller.
  • An output of the microcontroller EU is connected to a PNP transistor D 1 for driving the relay coil L S1 .
  • a relay switch S 1 is mechanically coupled to the relay coil L S1 , with which the heating current I H can be switched at heating intervals to be controlled.
  • the microcontroller EU is connected via a BUS to an external temperature sensor eTS, which measures the ambient air temperature.
  • the external temperature sensor eTS is used to prevent the heating from being switched on for air temperatures above freezing (0 ° C), as there is no ice on the mirror which impairs the view of the vehicle occupant.
  • FIG. 3b shows a solution that enables the control device IC to be integrated in a so-called smart power technology.
  • the control device IC has an integrated circuit with a controller EU and a power semiconductor LT 1 , which can be controlled by the controller EU, in smart power technology.
  • the control device IC is in turn connected to other functional units, such as a clock eCLK and an air temperature sensor eTS, of the motor vehicle via a BUS.
  • the computing unit EU is in turn connected to an analog-to-digital converter ADC for recording the measured values.
  • the computing unit EU has means for pulse-width modulation PWM.
  • the output OUT LT1 of the computing unit EU with the pulse-width-modulated control signals is connected to the gate of a power MOSFET LT 1 for controlling the heating.
  • the control device IC has an essentially temperature-independent constant current source S IK , which is at least temporarily connected to the heating resistor R H.
  • the constant current I K of the constant current source S IK generates a measurement voltage U M which is dependent on the heating temperature and is measured by the analog-digital converter ADC.
  • the constant current source S IK can be controlled via the control output OUT SIK of the computing unit EU, for example to reduce the quiescent current.
  • the power transistor LT 1 and the constant current source S IK advantageously consist of a single MOSFET, the gate voltage of which is varied accordingly for a constant current I K or for the full heating current I H.
  • a high-side driver is used, so that the heating resistor R H is connected between the high-side driver and ground GND.
  • control device IC In order to control several heaters, which can also heat different functional units, by means of the control device IC, the control device IC has a multiplexer, not shown in the figures, which cyclically connects the measuring unit MU of the control device IC to the heating resistor R H to be measured. In addition, the control device IC has a plurality of power transistors LT 1 in order to control the individual heating currents I H.
  • step 1 the heating is started.
  • the heating is started, for example, by the vehicle occupant, who turns it on would like to thaw ice adhering to the motor vehicle side mirror.
  • the heater can also be started automatically when the outside temperature of the air, for example is below 0 ° C or the activated wipers signal rain.
  • Step 2 makes it possible to query whether an external parameter T ex is below a threshold value T exth .
  • the external parameter T ex is an outside temperature or information that the motor vehicle has been parked in a garage.
  • the heating is stopped accordingly.
  • step 4 there is a security question. If the heating temperature T S is above a threshold value T Smax , which represents the maximum permissible heating temperature, the heating is stopped immediately in step 5. Otherwise, if T S ⁇ T Smax , the heating is controlled in step 6 and electrical power is converted into heat.
  • the change in time dR H / dt of the heating resistor R H is evaluated in step 7 and the change in time dR H / dt is compared with a threshold value Th m for melting the ice. If the change in time dR H / dt is greater than the threshold value Th m , steps 4 and 5 or 6 follow again and after a certain heating period again 7. If the change in time dR H / dt is less than the threshold value Th m , the current one The value of the heating resistor R H (t) is stored as the threshold R Hm . Then steps 4 'and 5' or 6 'follow analogously to steps 4, 5 and 6.
  • step 9 the change in time dR H / dt of the heating resistor R H is again evaluated and the change in time dR H / dt is compared with the threshold value Th m . If the change in time dR H / dt of the heating resistor R H is substantially greater than the threshold value Th m , the current value of the heating resistor R H (t) is stored as a threshold value Th R1 . Steps 4 ", 5" and 6 "apply analogously to steps 4, 5 and 6.
  • Step 12 should be considered in the same way as step 7.
  • the change over time dR H / dt is compared with a threshold value Th e for the evaporation moisture adhering to the mirror.
  • the current value of the heating resistor R H (t) is stored as a threshold Th R2 or as an evaporation value R He .
  • the heating can be switched off, for example.
  • the stored threshold values Th m , Th e , Th R2 and Th R1 are used to evaluate and control subsequent heating processes, for example after a restart of the motor vehicle.
  • the outside temperature is detected as below 0 ° C. (the following method steps are not included in the figures).
  • the heating resistor R H is energized for heating. If the time change dR H / dt of the heating resistor R H does not decrease when the threshold value R Hn is reached, for example below the threshold value Th m , the heating is stopped. The mirror is obviously not iced over.
  • the heating temperature determined by a heating temperature sensor thermally coupled to the functional unit can be independent of the manufacturing tolerances of the heating resistor are manufactured and thus a particularly precise determination of the am Heating temperature sensor measured actual temperature. However, this is a very good thermal Coupling between heating resistor and heating temperature sensor necessary.

Landscapes

  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Rear-View Mirror Devices That Are Mounted On The Exterior Of The Vehicle (AREA)

Abstract

Die Heizung der Funktionseinheit wird durch eine Steuerungsvorrichtung manuell oder automatisch gestartet. Während und möglicherweise auch vor und nach der eigentlichen Heizung der Funktionseinheit wird eine Isttemperatur oder eine von der Isttemperatur abhängige Kenngrösse bestimmt. In Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, wie Lufftemperatur oder Wärmeübergangswiderstand etc., kann dabei die Dynamik der Werte, also die zeitliche Abhängigkeit der Kenngrösse stark variieren. Den Phasenübergang von Wasser bestimmende charakteristische Merkmale des zeitlichen Verlaufs der Isttemperatur oder der von der Heiztemperatur abhängigen Kenngrösse dienen zur Auswertung und Steuerung der Heizung. Ein charakteristisches Merkmal ist beispielsweise die Geschwindigkeit des Abkühlens der Funktionseinheit während einer Heizpause. Die Auswertung der charakteristischen Merkmale wird zur Steuerung der Heizleistung des Heizelementes genutzt. In Abhängigkeit von signifikanten Charakteristika werden beispielsweise Schwellwerte und weitere Faktoren, wie Proportionalitätsfaktoren für die Steuerung ermittelt. Insbesondere werden die Schwellwerte und Faktoren auch für ein späteres Starten der Heizung, beispielsweise nach 24 Stunden, mit der zugehörigen Auswertung und Steuerung verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizung und ein Verfahren zur Steuerung einer Heizung einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs.
Heizungen von Funktionseinheiten eines Kraftfahrzeugs erfolgen zum einen elektrisch, indem Heizwiderstände von der Batterie oder dem Generator (Lichtmaschine) gespeist werden, oder zum anderen durch von dem Motor erhitzte Luft. Heizungen eines Kraftfahrzeugaußenspiegels, eines Schlosses oder einer Fensterscheibe erfolgen üblicherweise durch mindestens ein elektrisches Heizelement, dessen Heizleistung beispielsweise durch einen Bedienschalter elektrisch steuerbar ist.
Aus der EP 0 408 853 A2 ist eine Heizung eines Kraftfahrzeugseitenspiegels bekannt, wobei zur Heizung ein Stromfluß durch einen Heizleiter mittels eines Halbleiter-Schalters gesteuert wird. Der Halbleiter-Schalter wird durch einen Temperaturfühler und eine zweistufige Verstärkerschaltung, die sich wie ein Schmitt-Trigger verhält, angesteuert. Dabei bildet der Halbleiter-Schalter eine der beiden Stufen, die für das Schmitt-Triggerverhalten mitgekoppelt sind. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß für ein Absinken der Temperatur unter 27°C der Heizstrom bis zum erreichen der Temperatur von 30°C eingeschalten wird, auch wenn eine Heizung für eine freie Sicht zur Spiegelfläche nicht nötig ist. Der Energiebedarf der Heizeinrichtung für das Spiegelglas ist daher unnötig hoch.
Aus der DE 197 05 416 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Heizung einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Heizung der Heckscheibe zumindest nach einer bestimmten Einschaltdauer abgeschaltet wird. Die bestimmte Einschaltdauer der Heizung der Heckscheibe wird mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges verlängert. Diese Verlängerung der Einschaltdauer kann auch ohne einen Nutzen für den Kraftfahrzeuginsassen zu einer Belastung des Bordnetzes oder der Kraftfahrzeugbatterie führen.
In der DE 91 08 801 U1 wird ein von der Temperatur des Spiegelglases abhängiger Spannungsabfall mittels einer Vergleichseinrichtung mit einem Referenzwert verglichen und ein Schalter der Vergleichseinrichtung wird in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs gesteuert. Der Heizstrom wird hierzu mit einem Referenzwert verglichen. Eine die Vergleichseinrichtung beinhaltende Steuereinrichtung ist für eine Spiegelglasheizung in einem Kfz-Außenspiegel mit einem Heizwiderstand vorgesehen, der mittels eines Schalters an eine Stromquelle schaltbar ist. Der Spannungsabfall an einem vom Heizstrom durchflossenen Widerstand wird von einer Vergleichseinrichtung erfaßt und mit einem Referenzwert verglichen. Der Schalter von der Vergleichseinrichtung wird in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs gesteuert. Die Ausnutzung des Temperaturgangs des spezifischen Widerstandes des Heizwiderstandes soll auf der Tatsache basieren, daß die Temperatur des voll- oder teilflächig auf dem Spiegelglas aufliegenden Heizwiderstandes bei unterbrochenem Heizstrom etwa einem Mittelwert der Temperaturen der verschiedenen Spiegelglasbereiche entspricht. Ein hoch eingestellter Referenzwert oder eine große Herstellungstoleranz des Heizwiderstandes führen wiederum zu einer schlechten Energienutzung der Kraftfahrzeugbatterie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Heizung und ein Verfahren zur Steuerung der Heizung für eine Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die den Energiebedarf der Heizung reduziert.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch die Heizung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Demgemäß wird die Heizung der Funktionseinheit durch eine Steuerungsvorrichtung manuell oder automatisch gestartet. Das Starten wird beispielsweise durch eine Bedienung einer manuellen Betätigungseinrichtung, einer Fernbedienung, einem Taster oder Schalter, ausgelöst, wenn der Fahrzeuginsasse erkennt, daß die Heizung der Funktionseinheit für eine ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit derselben notwendig ist. Alternativ erfolgt das Starten automatisch, indem die Steuerungsvorrichtung die Heizung generell startet, um eine Funktionsfähigkeit sicherzustellen, oder indem die Steuerungsvorrichtung erkennt, das eine nicht ausreichende Funktionsfähigkeit wahrscheinlich ist. Beispielsweise führt eine erkannte, durch Vereisen verursachte Funktionsunfähigkeit des Türschlosses, zu einem automatischen Starten der Heizung und damit zum Abtauen des Türschlosses.
Eine Isttemperatur oder eine von der Isttemperatur abhängige Kenngröße wird bestimmt. Die Isttemperatur ist abhängig von der Temperatur eines zu heizenden Elementes der Funktionseinheit oder ist abhängig von der Temperatur des heizenden Elementes der Heizung. Die Isttemperatur ist folglich eine bestimmte, vorzugsweise gemessene Eingangsgröße des thermischen Systems aus Heizung und zu heizender Funktionseinheit. Die Isttemperatur ist während des eigentlichen Heizungszeitraumes, also der Zeit der Zuführung von Heizungsenergie zur der aktuellen Heiztemperatur korreliert. Zusätzlich können eine oder mehrere Solltemperatur vorgesehen sein, die als Vergleichsgröße die gewünschte Temperatur der beheizten Funktionseinheit in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsmodi der Heizung abbildet. Als Kenngröße wird eine elektronisch auswertbare Größe, wie die Leistungsaufnahme, Energieaufnahme oder die Leistungsbilanz der Heizung und insbesondere eine Meßgröße, genutzt. In Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, wie Lufttemperatur oder Wärmeübergangswiderstand etc., kann dabei die Dynamik der Werte, also die zeitliche Abhängigkeit der Kenngröße stark variieren. Die Isttemperatur wird zur Vereinfachung beispielsweise in Binärschritten erfaßt, so daß der Bereich von -40°C bis +87°C in 128 Binärschritte unterteilt wird.
Charakteristische Merkmale des zeitlichen Verlaufs der Isttemperatur, oder der von der Isttemperatur abhängigen Kenngröße dienen zur Auswertung und Steuerung der Heizung. Ein charakteristisches Merkmal ist beispielsweise die Geschwindigkeit des Abkühlens der Funktionseinheit während einer Heizpause. Stagniert beispielsweise die Abkühlung im Bereich 0°C Heiztemperatur, obwohl die Lufttemperatur deutlich unter 0°C liegt, wird von der Steuerungsvorrichtung eine im Prozeß befindliche Vereisung der Funktionseinheit erkannt und zur Steuerung die Heizleistung entsprechend erhöht.
Den Phasenübergang von Wasser bestimmende charakteristische Merkmale dieses zeitlichen Verlaufes werden gemäß der Erfindung ausgewertet. Das Wasser verursacht Funktionsstörungen durch Vereisen oder Beschlagen von den zuvor genannten Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs. Die während der Heizung oder während einer Abkühlungsphase möglicherweise erfolgenden Phasenübergänge des Wasser von der festen zur flüssigen Phase oder zur Dampfphase generieren dabei charakteristische Merkmale des zeitlichen Verlaufs der Isttemperatur, die zur Steuerung der Heizung ausgewertet werden, bis vorzugsweise die durch das Wasser verursachte Funktionsstörung aufgehoben ist. Die den Phasenübergang von Wasser bestimmende charakteristische Merkmale des zeitlichen Verlaufs des Isttemperatur können beispielsweise durch Integration, einfache oder mehrfache Ableitung nach der Zeit, durch Transformation oder Faltung ermittelt werden. Die Bestimmung der Isttemperatur kann hierzu beispielsweise quasi kontinuierlich erfolgen. Vorteilhafterweise werden an die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur angepaßte Meßzeitpunkte verwendet, deren Anzahl in der nähe der Charakteristika zusätzlich variiert werden kann.
Die Auswertung der charakteristischen Merkmale wird folglich zur Steuerung der Heizleistung des Heizelementes genutzt. Dabei können mehrere Kenngrößen zugleich ausgewertet werden. Zur Bewertung oder Auswertung werden die charakteristischen Merkmale in einer ersten Ausgestaltungsvariante direkt zur Steuerung verwendet, so daß ermittelte Werte identisch genutzt werden. Bevorzugt werden in einer zweiten Ausgestaltungsvariante alternativ zur Steuerung Abbildungen oder Transformationen der charakteristischen Merkmale verwendet. Beispielsweise wird ein spezielles charakteristisches Merkmal auf die zugehörige Isttemperatur abgebildet, insbesondere ein Phasenübergang auf die Temperatur des Phasenüberganges transformiert. Diese Transformation kann die Verschiebung des Phasenüberganges in Abhängigkeit von weiteren Parametern, beispielsweise der durch die Fahrgeschwindigkeit erzeugten Konvektion oder des aktuellen Luftdrucks, einbeziehen. In Abhängigkeit von signifikanten Charakteristika werden beispielsweise Schwellwerte und weitere Faktoren, wie Proportionalitätsfaktoren für die Steuerung ermittelt. Insbesondere werden die Schwellwerte und Faktoren auch für ein späteres Starten der Heizung, zum Beispiel nach 24 Stunden, mit der zugehörigen Auswertung und Steuerung verwendet.
Wird das Verfahren beziehungsweise die Steuerungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugseitenspiegel oder eine Verbundglasscheibe beispielhaft verwendet, wird vorteilhafterweise sichergestellt, daß eine kritische Isttemperatur, die zur Zerstörung der Funktionseinheit führen könnte, nicht erreicht wird, indem die Heizung anhand der charakteristischen Merkmale gesteuert, vorzugsweise die Heizleistung vor Erreichen der kritischen Isttemperatur oder nach erfolgtem Phasenübergang heruntergeregelt oder die Heizung vollständig abgeschalten wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung geht die Heizung nachfolgend in einen zweiten Modus über. In diesem zweiten Modus sind unterschiedliche Betriebsarten möglich. Zur Reduzierung des Energiebedarfs der Heizung wird die Heizung vorteilhafterweise abgeschalten, heruntergeregelt, auf eine konstante Temperatur geregelt oder in bestimmten Zyklen temporär ein- und ausgeschalten. Auch können diese Betriebsarten mit einem zuvor genannten Monitoring kombiniert werden. Die Betriebsart oder eine Kombination mehrerer Betriebsmodi hängt insbesondere von der Funktionseinheit und von äußeren Umgebungsbedingungen, wie Regen, Schnee etc. ab.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Isttemperatur oder die von der Isttemperatur abhängige Kenngröße vor und/oder nach einem Heizungszeitraum bestimmt wird. So erfolgt zumindest außerhalb der Heizungszeiträume, vorzugsweise auch während derselben ein Monitoring der Isttemperatur was vorteilhaft zur Erhöhung oder Reduktion der Heizleistung, zum Ein- und Ausschalten der Heizung genutzt werden kann. Vorzugsweise wird vor dem Heizungszeitraum der Phasenübergang von Wasser bestimmt und in Abhängigkeit von dem bestimmten Phasenübergang die Heizung automatische gestartet oder die Heizleistung erhöht. Die ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da während der Fahrt schnelle äußere Temperaturwechsel, beispielsweise bei einer Fahrt in den Bergen zu einer Vereisung eines nassen Kraftfahrzeugseitenspiegels führen können.
Ist die Heizung dagegen nur während einer eigentlichen Heizphase mit Strom versorgt, um während der nicht-aktiven Zeiten den Stromverbrauch zu minimieren, beispielsweise bei abgeschalteter Zündung, wird in einer alternativen Weiterbildung der Erfindung die Isttemperatur oder die von der Isttemperatur abhängige Kenngröße nur während eines Hiezungszeitraumes bestimmt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerungsvorrichtung Mittel zur Auswertung unterschiedlicher Isttemperaturanstiegsgeschwindigkeiten als charakteristische Merkmale auf. In dem zuvor genannten Beispiel einer Verbundglasscheibe, die "beschlagen" ist, auf der sich also kleine Wassertröpfchen angelagert haben, wird die Heizung bis zum Erreichen der Verdampfungstemperatur, beispielsweise 50°C betrieben.
Nach einer wieder erhöhten Isttemperaturanstiegsgeschwindigkeit wird die Isttemperatur durch eine entsprechende Regelung konstant gehalten, da die Tröpfchen von der Oberflächen der Scheibe bereits evaporiert sind. Als Mittel wird vorzugsweise ein analoges oder digitales Rechenwerk, insbesondere eine arithmetrische logische Einheit mit Differenz- und Divisionsfunktionen oder -algorithmen, verwendet. Die Dynamik des Temperaturanstiegs während der Heizphase oder des Temperaturabfalls während der Heizpause oder einer Abkühlungsphase wird so besonders vorteilhaft ausgewertet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Heizelement ein temperaturabhängiger Heizwiderstand, der zur Heizung von einem Heizstrom durchflossen wird. Als Kenngröße wird besonders vorteilhaft der temperaturabhängige Heizwiderstand oder eine vom temperaturabhängigen Heizwiderstand abhängige Meßgröße bestimmt. Zur Bestimmung des Heizwiderstandes eignen sich beispielsweise eine temporäre Verschaltung als Meßbrücke, Schwingkreis oder dergleichen. Hierzu ist der temperaturabhängige Heizwiderstand mit der Steuerungsvorrichtung verbunden. Die Heizleistung wird in Abhängigkeit von der bestimmten Meßgröße oder dem bestimmten Heizwiderstand, der mit einem Steuerelement der Steuerungsvorrichtung verbunden ist, gesteuert. Üblicherweise wird ein Heizwiderstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten verwendet. Es ist alternativ auch die Verwendung eines Heizwiderstandes aus Halbleitermaterial mit einem entsprechend negativen Temperaturkoeffizienten möglich.
Aufgrund der großen Herstellungstoleranzen des Heizwiderstandes, sowie dessen Alterungseffekte und Veränderungen des Temperaturkoeffizienten des Heizwiderstandes während der Herstellung als auch der Lebensdauer desselben, ist die Messung des Heizwiderstandes selbst als Eingangsmeßgröße zur Heizungssteuerung nur erfindungsgemäß zuverlässig möglich. Erst die Einbeziehung des grundlegenden physikalischen Effektes des Phasenüberganges von Wasser ermöglicht, unabhängig von Herstellungs- und Alterungstoleranzen dieses Meß-Heizwiderstandes den aktuellen thermischen Zustand der Funktionseinheit zuverlässig zu detektieren. Wird ein Phasenübergang erkannt, werden die Meßwerte des Meß-Heizwiderstandes zu diesem Phasenübergang erneut ins Verhältnis gesetzt oder die Steuerung erfolgt ausschließlich anhand der aktuellen Bestimmung eines Phasenüberganges anhand der Charakteristika.
Zur Steuerung der Heizung wird in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zusätzlich die zeitliche Änderung des Heizwiderstandes oder der vom Heizwiderstand abhängigen Meßgröße ausgewertet. Die Steuerungsvorrichtung weist dafür Mittel, beispielsweise Speicher und Vergleicher, zur Auswertung der zeitlichen Änderung des Heizwiderstandes oder der vom Heizwiderstand abhängigen Meßgröße auf. Wird beispielsweise ein Mikrocontroller zur Bestimmung der zeitlichen Änderung verwendet, ist mit dem Mikrocontroller eine Uhr, ein Zeitgeber oder ein Impulsgeber verbunden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Wert des Heizwiderstandes oder der vom Heizwiderstand abhängigen Meßgröße für ein Minimum der zeitlichen Änderung (dRH/dt) bestimmt. Dieser bestimmte Wert dient für die weitere Auswertung und auch nachfolgenden Auswertungen als Vergleichswert. Vorzugsweise wird aus dem Wert mindestens ein Schwellwert zur Steuerung bestimmt. Wird der Wert über mehrere zeitlich versetzte Bestimmungen gewonnen, werden mehrere dieser Werte fortfolgend gemittelt, um Langzeiteffekte mit auswerten zu können. Vorteilhafterweise wird der Wert für eine Schmelztemperatur (0°C) gespeichert. So werden besonders einfach Vereisungen der Funktionseinheit von der Steuerungsvorrichtung ermittelt.
Weiterhin ist von Vorteil, daß die Schwellwerte oder der Wert in der Weiterbildung mit dem Heizwiderstand oder der Meßgröße durch einen Vergleicher verglichen werden. Die Ausgangsgröße ist dann beispielsweise ein binäres Signal anhand dessen die Heizung gesteuert wird. Auch kann die Ausgangsgröße ein Teil eines Algorithmus sein, mit dem die Heizung entsprechend auf-, beziehungsweise abgeregelt wird. Für eine besonders einfache Auswertung wird der Heizwiderstand oder die Meßgröße durch einen Fensterkomparator als Vergleicher mit einem oberen Schwellwert und einem unteren Schwellwert verglichen. Demgemäß wird die Heizung bei Überschreitung des oberen Schwellwertes ausgeschalten und bei Unterschreiten des unteren Schwellwertes wiederum eingeschalten. Die Schwellwerte werden vorteilhafterweise analog der Auswertung der Änderungsgeschwindigkeit ermittelt.
Die Einbeziehung des Temperaturkoeffizienten des Heizwiderstandes in die Auswertung erfolgt in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung. Der Temperaturkoeffizient wird zuvor meßtechnisch, beispielsweise in einer Wärmekammer, für ein Widerstandsmaterial einer Serie ermittelt. In Abhängigkeit von dem Wert und des Temperaturkoeffizienten des Heizwiderstandes wird die Heizung gesteuert. Vorteilhafterweise wird dabei mittels des Wertes und des Temperaturkoeffizienten aus dem Heizwiderstand die Isttemperatur oder eine von der Isttemperatur abhängige Kenngröße bestimmt. Die Isttemperatur ist nun direkt mit der Temperatur der Umgebungsluft, die mittels eines Temperatursensors des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, vergleichbar.
Zur Steuerung der Heizung bieten sich eine Vielzahl erfindungsbezogener Verfahren an. Für einen Heizwiderstand können als steuerbare Größen die Heizspannung oder der Heizstrom variiert, insbesondere geschalten oder geregelt werden. Um die Verlustleistung der Steuerung möglichst klein zu halten, wird zur Steuerung der Heizung der Heizstrom in Intervallen geschalten. Die Intervalle sind zur Regelung der Temperatur vorzugsweise in ihrer Dauer variabel. Wird eine schnellere Regelung, insbesondere im Bereich kritischer Heiztemperaturen benötigt, so wird vorteilhafterweise zur Steuerung der Heizung der Heizstrom mittels einer Pulsweitenmodulation geregelt.
Um eine Vereisung der Funktionseinheit zu verhindern wird für eine abfallende Temperatur der Funktionseinheit im Bereich um 0°C die Heizleistung erhöht. Die Erhöhung der Heizleistung wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Detektion einer Eisbildung eingeschalten. Die Detektion der Eisbildung erfolgt dabei durch signifikante Charakteristika des zeitlichen Verlaufs der Heiztemperatur über der Zeit.
Zusätzlich wird vorteilhafterweise ein von der Heizung unabhängiger, eine Lufttemperatur messender Temperatursensor des Kraftfahrzeugs zur Steuerung der Heizung zusätzlich ausgewertet. Werden die Scheibenwischer über eine längere Zeitspanne nicht betätigt, so wird die Heizung der Funktionseinheit für eine Lufttemperatur oberhalb des Bereiches um 0°C nicht eingeschalten, da die Steuervorrichtung weder Regen noch Eis erwartet, die die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen könnten. Ist die Funktionseinheit dennoch nicht funktionsfähig, weil beispielsweise der Kraftfahrzeugseitenspiegel mit Tau bedeckt ist, ist der manuelle Start der Heizung durch einen Kraftfahrzeuginsassen dennoch möglich.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig 1a
ein schematisches Diagramm des Verlauf des Heizwiderstandes über der Zeit,
Fig 1b
ein schematisches Diagramm des Verlauf der zeitlichen Heizwiderstandsänderung über der Zeit,
Fig 2
ein schematischer Schaltkreis einer Steuerungsvorrichtung,
Fig 3a
ein weiterer schematischer Schaltkreis einer Steuerungsvorrichtung,
Fig 3b
ein weiterer schematischer Schaltkreis einer Steuerungsvorrichtung,
Fig 4
einen schematischen Verfahrensablauf,
Fig 4'
die Fortsetzung des schematischen Verfahrensablaufes aus FIG 4, und
Fig 5
eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugspiegelheizung.
Fig 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugseitenspiegels KSS. Auf der Rückseite der Spiegelschicht sind mehrere Heizwiderstände RH1, RH2 und RH3 in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet. Die Heizwiderstände RH1, RH2 RH3 und umfassen dabei einen möglichst großen Bereich der effektiven Spiegelschicht zur Erwärmung. Zur Heizung werden die Heizwiderstände RH1, RH2 RH3 je nach Steuerung einzeln, in Reihe oder parallel geschalten. Einer der Heizwiderstände RH1, RH2 RH3 wird temporär als Meßwiderstand geschalten und dessen Widerstandswert, der von der Isttemperatur im Idealfall linear abhängig ist, gemessen.
In Fig 1a ist ein schematischer Verlauf (als dickere schwarze Linie) des Heizwiderstandes RH (auf der z-Achse) über der Zeit t (auf der x-Achse) in Form eines Diagramms dargestellt. Der Verlauf ist dabei rein beispielhaft. In Abhängigkeit von Wärmeübergangswiderständen, Wärmekapazitäten, Luftdruck, Umgebungstemperaturen und weiteren Einflüssen kann der Verlauf, insbesondere dessen Widerstandsänderungen und die Zeitlängenverhältnisse, variieren. Es wird zudem zunächst angenommen, daß die Widerstandsänderung des gemessenen Heizwiderstandes RH proportional zur Änderung der Heiztemperatur, also der Isttemperatur während einer Heizphase ist.
Zum Zeitpunkt t0 wird die Heizung des Kraftfahrzeugspiegels eingeschalten. Der Heizwiderstand RH zum Einschaltzeitpunkt t0 ist RHon. Es wird in diesem speziellen Fall angenommen, daß die Temperatur des Kraftfahrzeugspiegels zum Einschaltzeitpunkt t0 unter 0°C liegt. Zudem ist angenommen, daß der Kraftfahrzeugspiegel vereist ist und das auf der Spiegelfläche haftende Eis die Sicht des Kraftfahrzeuginsassen behindert. Die eingeschaltene Heizung führt zu einer Erwärmung des Kraftfahrzeugspiegels und des Eises.
Zum Zeitpunkt tm1 wird die Schmelztemperatur des Eises erreicht. Weiteres Heizen führt vorerst nur zu einem geringen Heiztemperaturanstieg des Kraftfahrzeugspiegels. Der größere Teil der Heizenergie wird zur Phasenumwandlung des Eises in Schmelzwassers und damit zum Abtauen des Kraftfahrzeugspiegels genutzt. Zum Zeitpunkt tm2 ist das Eis im wesentlichen abgetaut. Zwischen den Zeitpunkten tm1 und tm2 steigt der Heizwiderstand RH lediglich um den Betrag ΔRHm. Die erste Zwischen phase zwischen Eis und Schmelzwasser ist in Fig 1a schraffiert dargestellt.
Die folgende Energiezufuhr führt, da keine Phasenumwandlung stattfindet, zu einer Erwärmung des Kraftfahrzeugspiegels und des Schmelzwassers. Sicherlich wird ein Teil des Eises und Schmelzwassers bereits vom Kraftfahrzeugspiegel abgetropft sein, so das die Anstiegsgeschwindigkeit der Heiztemperatur nach dem Zeitende der Schmelzung tm2 von der Anstiegsgeschwindigkeit vor dem Schmelzbeginn tm1 abweichen kann.
Die zweite Zwischenphase wird durch die Verdampfung von Wasser verursacht, das die Spiegeloberfläche bedeckt. Zur Trocknung des Spiegels ist dabei eine Heiztemperatur deutlich unter 100°C ausreichend. Zusätzliche Effekte, die die Trocknung beeinflussen können, sind z.B. der Fahrtwind oder die mikroskopische Oberflächenstruktur bzw. Oberflächenenergien der Spiegeloberfläche. Die Dauer vom Beginn te1 bis zum Ende te2 der Verdampfungsphase weicht im Normalfall von der ersten Zwischenphase (Schmelzphase) aufgrund der Umgebungseinflüssen ab und kann länger oder kürzer als die Schmelzphase dauern. Analog weicht die Heizwiderstandsänderung ΔRHe der Evaporationsphase von der Heizwiderstandsänderung ΔRHm der Schmelzphase u.U. ab.
Nachfolgend führt eine weitere Energiezufuhr zu einer weiteren Erhöhung der Heiztemperatur, wie in Fig 1a gestrichelt angedeutet ist. Eine weitere Erhöhung der Heiztemperatur ist jedoch oft unerwünscht und hat ggf. keinen weiteren Nutzen für den Fahrzeuginsassen. Zur Steuerung der Heizung werden Schwellwerte ThR1 und ThR2 festgelegt und mit dem aktuellen Heizwiderstandwert RH verglichen. Weitere Schwellwerte werden vorteilhafterweise anhand eines Wertes des Heizwiderstandes RH im Bereich der Zwischenphasen ΔRHm, ΔRHe bestimmt.
Zur Bestimmung dieser weiteren Schwellwerte wird, wie in Fig 1b dargestellt ist, vorteilhafterweise die zeitliche Änderung dRH/dt des Heizwiderstandes RH ausgewertet. Fig 1b ist wiederum eine schematische Darstellung analog der Fig 1a und demgemäß unter realen Bedingungen aufgrund wechselnder Umgebungseinflüsse starken Schwankungen unterworfen. Die Flankenwechsel der zeitlichen Änderung dRH/dt werden zur Triggerung einer Auswertung genutzt, so daß zu den Flankenwechseln der Heizwiderstand RH bestimmt wird und dessen Wert für eine gleichzeitige oder spätere Steuerung der Heizung gespeichert wird. Zusätzlich werden vorteilhafterweise die Zeitwerte tm1, tm2, te1, te2 sowie die Zeitdifferenzen (tm2 - tm1, te2 - te1) gespeichert und in Verbindung mit den Schwellwerten ThR1,ThR2 etc. zur Steuerung ausgewertet. Beispielsweise wird für eine nur geringe Zeitdifferenz zwischen te2 - te1 und den Schwellwerten ThR1 und ThR2 durch die Auswertung derart interpretiert, daß auf der Spiegeloberfläche sich keine Feuchtigkeit befindet und die Heizung für einen längeren Zeitraum abzuschalten ist.
Fig 1b zeigt schematisch, daß die Anstiegsgeschwindigkeiten dRH/dt der beiden Zwischenphasen, der Schmelzphase und der Verdampfungsphase unterschiedlich sein können. Auch die Anstiegsgeschwindigkeiten dRH/dt der Heizphasen vor bzw. nach den Zwischenphase sind u.U. unterschiedlich. Zur Steuerung werden weitere Schwellwerte Thm und The vorgegeben oder bestimmt, die zur Auswertung mit der Anstiegsgeschwindigkeiten dRH/dt verglichen werden. Eine Steuerung der Heizung kann zusätzlich oder alternativ in Abhängigkeit von der Anstiegsgeschwindigkeit dRH/dt und den Schwellwerten Thm und The erfolgen.
In Fig 2 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Steuerungsvorrichtung IC zum Steuern der Heizung beispielsweise des Kraftfahrzeugseitenspiegels KSS dargestellt. Die Steuerungsvorrichtung IC ist über einen CAN Bus oder einen anderen Bus, wie VAN, Token Ring, etc. mit weiteren Funktionseinheiten EX des Kraftfahrzeugs verbunden. Über den CAN Bus werden der Steuerungsvorrichtung IC weitere Daten, beispielsweise über die Betätigung eines Scheibenwischers zur Verfügung gestellt. Aus der Betätigung des Scheibenwischers wird von der Steuerungsvorrichtung IC in die Auswertung einbezogen, indem beispielsweise auf Regen geschlossen und der Spiegel zumindest temporär bis zur Verdampfungstemperatur erhitzt wird. Weiterhin ist die Steuerungsvorrichtung IC vorteilhafterweise mit einer Eingabevorrichtung zur manuellen Betätigung von Heizfunktionen verbunden.
Die Steuerungsvorrichtung IC ist in Reihe mit dem Heizwiderstand RH, der vom Heizstrom IH durchflossen wird, verbunden und an die Batteriespannung UB, beziehungsweise an Masse GND angeschlossen. Zur Steuerung weist die Steuerungsvorrichtung IC einen Schalter S mit einem verbundenen, zugehörigen Treiber D auf. Der Treiber D ist wiederum mit einer Recheneinheit EU der Steuerungsvorrichtung IC verbunden. Eine Meßeinheit MU der Steuerungsvorrichtung IC ist ebenfalls mit dem Heizwiderstand RH verbunden. Mit der Meßeinheit MU kann beispielsweise eine Spannung oder ein Strom bestimmt werden. Die Meßeinheit MU ist zudem mit der Recheneinheit EU zur Auswertung der Meßwerte verbunden. Zur Bestimmung des temperaturabhängigen Heizwiderstandes RH oder der Meßgröße wird der Heizwiderstand RH zumindest temporär als Element beispielsweise einer Meßbrücke geschalten, die Teil der Meßeinheit MU ist. Alternativ zu Fig 2 kann die Meßeinheit MU auch mit einem, in Fig 2 nicht dargestellten, Temperatursensor wirkverbunden sein, der mit dem Heizwiderstand RH oder der zu heizenden Funktionseinheit thermisch gekoppelt ist.
Alternativ wird zur Bestimmung des temperaturabhängigen Heizwiderstandes RH oder der Meßgröße der Heizwiderstand RH zumindest temporär als Element eines Schwingkreises geschalten. Der Schwingkreis ist dabei ein Teil der Meßeinheit MU. Der Heizwiderstand RH wird mittels der Frequenz des Schwingkreises bestimmt. Neben diesen Ausgestaltungen können auch weitere Meßverfahren und Meßeinheit MU zur Bestimmung des Heizwiderstandes RH genutzt werden
Wird die Steuerungsvorrichtung aus rein analogen Elementen aufgebaut, kann die Auswertung und Steuerung zeitkontinuierlich erfolgen. Vorteilhafterweise wird die Steuerungsvorrichtung neben den analogen Elementen mit einer digitalen Recheneinheit zur Auswertung und Steuerung ausgestattet. Dies ermöglicht die Berechnung von komplexen Funktionen und Einbeziehung von temperaturunabhängigen Faktoren, wie die Betätigung eines Scheibenwischers, in die Auswertung. In diesem Fall ist die Recheneinheit mit einem Speicher M, insbesondere ein nicht-flüchtiger Speicher (EEPROM), zur Speicherung beispielsweise der Schwellwerte Thm und The verbunden.
Zusätzlich weist die digitale Steuerungsvorrichtung IC eine Uhr C, einen Zeitgeber C oder Impulsgeber C als Zeitbasis auf. Die Zeitbasis C dient zum einen zum Takten der digitalen Elemente der Steuerungsvorrichtung IC, also auch zur Bestimmung oder Berechnung der Zeiten t0, tm1, tm2, te1 und te2. Die Bestimmung der Meßwerte der Meßeinheit MU erfolgt dabei zeitdiskret. Aus der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden zeitdiskreten Meßwerten wird beispielsweise die zeitliche Änderung dRH/dt des Heizwiderstandes beziehungsweise der Heiztemperatur bestimmt.
Detailliertere schematische Ausführungsbeispiele einer Steuerungsvorrichtung IC sind in Fig 3a und Fig 3b dargestellt. Fig 3a zeigt eine konventionelle Lösung aus Einzelbauelementen. Der Heizwiderstand RH ist mit einem Shunt-Widerstand RS oder Meßwiderstand RS in Reihe verbunden. Der Shunt-Widerstand RS ist von dem Heizwiderstand RH thermisch entkoppelt und weist im Idealfall keine oder nur eine geringe Temperaturabhängigkeit auf. Aus dem Heizstrom IH und einer Heizspannung UB - URs wird der Heizwiderstand RH bestimmt. Der Heizstrom IH wird aus URs/RS bestimmt. Der Spannungsabfall am Shunt-Widerstand RS wird vom Analog-Digital-Umsetzer ADC in digitale, diskrete Meßwerte gewandelt und von der Recheneinheit EU ausgewertet. Die Recheneinheit EU weist ein Zählwerk C1 auf, das mit einem Schwingquarz Q1 zur Erzeugung einer Zeitbasis verbunden ist. Die Recheneinheit EU mit dem Zählwerk C1 ist vorteilhafterweise ein Mikrocontroller.
Ein Ausgang des Mikrocontrollers EU ist mit einem PNP-Transistor D1 zum Treiben der Relaisspule LS1 verbunden. Mit der Relaisspule LS1 ist ein Relaisschalter S1 mechanisch gekoppelt, mit dem der Heizstrom IH in zu steuernden Heizintervallen, schaltbar ist. Weiterhin ist der Mikrocontroller EU über einen BUS mit einem externen Temperatursensor eTS verbunden, der die Lufttemperatur der Umgebung mißt. Der externe Temperatursensor eTS wird dazu genutzt, für Lufttemperaturen oberhalb des Gefrierpunktes (0°C) die Heizung nicht einzuschalten, da sich kein Eis auf dem Spiegel vorhanden ist, das die Sicht des Fahrzeuginsassen beeinträchtigt.
Fig 3b zeigt eine Lösung, die eine Integration der Steuerungsvorrichtung IC in einer sogenannte Smart-Power-Technologie ermöglicht. Hierzu weist die Steuervorrichtung IC einen integrierten Schaltkreis mit einem Controller EU und einem, vom Controller EU steuerbaren Leistungshalbleiter LT1 in Smart-Power-Technologie auf. Die Steuerungsvorrichtung IC ist wiederum über einen BUS mit weiteren Funktionseinheiten, wie eine Uhr eCLK und einen Lufttemperatursensor eTS, des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Recheneinheit EU ist wiederum mit einem Analog-Digital-Umsetzer ADC zur Erfassung der Meßwerte verbunden.
Zur Steuerung weist die Recheneinheit EU Mittel für eine Puls-Weiten-Modulation PWM auf. Der Ausgang OUTLT1 der Recheneinheit EU mit den puls-weiten-modulierten Steuersignalen ist mit dem Gate eines Leistungs-MOSFETs LT1 zur Steuerung der Heizung verbunden. Zur Generation eines Meßsignals weist die Steuerungsvorrichtung IC eine im wesentlichen temperaturunabhängige Konstantstromquelle SIK auf, die zumindest temporär mit dem Heizwiderstand RH verbunden ist. Der Konstantstrom IK der Konstantstromquelle SIK erzeugt eine heiztemperaturabhängige Meßspannung UM, die von der Analog-Digital-Umsetzer ADC gemessen wird. Die Konstantstromquelle SIK ist über den Steuerausgang OUTSIK der Recheneinheit EU, beispielsweise zur Reduktion des Ruhestroms steuerbar. Vorteilhafterweise besteht der Leistungtransistor LT1 und die Konstantstromquelle SIK aus einem einzigen MOSFET, dessen Gate-Spannung für einen Konstantstrom IK oder für den vollen Heizstrom IH entsprechend variiert wird. Alternativ zu dem dargestellten Low-Side-Treiber LT1 wird ein High-Side-Treiber verwendet, so daß der Heizwiderstand RH zwischen High-Side-Treiber und Masse GND angeschlossen ist.
Um mehrere Heizungen, die auch verschiedene Funktionseinheiten beheizen können, durch die Steuerungsvorrichtung IC zu steuern, weist die Steuerungsvorrichtung IC einen, in den Figuren nicht dargestellten, Mulitplexer auf, der die Meßeinheit MU der Steuerungsvorrichtung IC mit dem zu messenden Heizwiderstand RH zyklisch verbindet. Zusätzlich weist die Steuerungsvorrichtung IC mehrere Leistungtransistoren LT1 auf, um die einzelnen Heizströme IH zu steuern.
Ein schematischer Verfahrensablauf, in Form eines Flußdiagrammes eines Teils eines Programmes der Recheneinheit EU ist in den Figuren Fig 4 und Fig 4' dargestellt. Dabei ist die Fig 4' lediglich die Fortsetzung der Fig 4. In Schritt 1 wird die Heizung gestartet. Das Starten der Heizung erfolgt beispielsweise durch den Fahrzeuginsassen, der das auf dem Kraftfahrzeugseitenspiegel haftende Eis auftauen möchte. Alternativ kann die Heizung auch automatisch gestartet werden, wenn die Außentemperatur der Luft beispielweise unter 0°C liegt oder die eingeschaltenen Scheibenwischer Regen signalisieren.
Schritt 2 ermöglicht die Abfrage ob ein äußerer Parameter Tex unterhalb eines Schwellwertes Texth liegt. Beispielsweise ist der äußere Parameter Tex eine Außentemperatur, oder eine Information, daß das Kraftfahrzeug in einer Garage gestanden hat. In Schritt 3 wird die Heizung dementsprechend gestoppt. In Schritt 4 erfolgt eine Sicherheitsabfrage. Liegt die Heiztemperatur TS über einem Schwellwert TSmax, der die maximal zulässige Heiztemperatur darstellt, wird die Heizung in Schritt 5 sofort gestoppt. Andernfalls, wenn TS<TSmax wird die Heizung in Schritt 6 gesteuert und elektrische Leistung in Wärme gewandelt.
Nach einer bestimmten Heizdauer wird in Schritt 7 die zeitliche Änderung dRH/dt des Heizwiderstandes RH ausgewertet und die zeitliche Änderung dRH/dt mit einem Schwellwert Thm für das Schmelzen des Eises verglichen. Ist die zeitliche Änderung dRH/dt größer als der Schwellwert Thm, folgen wiederum die Schritte 4 und 5 beziehungsweise 6 und nach eine bestimmten Heizdauer wiederum 7. Ist die zeitliche Änderung dRH/dt kleiner als der Schwellwert Thm, wird der aktuelle Wert des Heizwiderstandes RH(t) als Schwellwert RHm gespeichert. Danach folgen die Schritte 4' und 5' beziehungsweise 6' analog den Schritten 4, 5 und 6.
In Schritt 9 wird wiederum die zeitliche Änderung dRH/dt des Heizwiderstandes RH ausgewertet und die zeitliche Änderung dRH/dt mit dem Schwellwert Thm verglichen. Ist die zeitliche Änderung dRH/dt des Heizwiderstandes RH wesentlich größer als der Schwellwert Thm, wird der aktuelle Wert des Heizwiderstandes RH(t) als Schwellwert ThR1 gespeichert. Die Schritte 4", 5" und 6" gelten analog den Schritte 4, 5 und 6.
Schritt 12 ist analog Schritt 7 zu betrachten. In Schritt 12 wird die zeitliche Änderung dRH/dt mit einem Schwellwert The für die Verdampfung auf dem Spiegel haftende Feuchtigkeit verglichen. Der aktuelle Wert des Heizwiderstandes RH(t) wird als Schwellwert ThR2 oder als Verdampfungswert RHe gespeichert. In folgenden, nicht dargestellten Schritten kann die Heizung beispielsweise abgeschalten werden. Die gespeicherten Schwellwerte Thm, The, ThR2 und ThR1 dienen zur Auswertung und Steuerung späterer Heizvorgänge, beispielsweise nach einem Neustart des Kraftfahrzeugs.
Wird beispielsweise das Kraftfahrzeug neu gestartet, wird (die folgenden Verfahrensschritte sind nicht in den Figuren enthalten) die Außentemperatur als unter 0°C detektiert. Der Heizwiderstand RH wird zur Erwärmung bestromt. Nimmt beim Erreichen des Schwellwertes RHn die zeitliche Änderung dRH/dt des Heizwiderstandes RH nicht ab, beispielsweise unter den Schwellwert Thm, so wird die Heizung gestoppt. Der Spiegel ist offensichtlich nicht vereist.
Alternativ zu den zuvor genannten bevorzugten Weiterbildungen wird die Heiztemperatur durch einen mit der Funktionseinheit thermisch gekoppelten Heiztemperatursensor bestimmt. Der Heiztemperatursensor kann unabhängig von Fertigungstoleranzen des Heizwiderstandes gefertigt werden und damit eine besonders genaue Bestimmung der am Heiztemperatursensor gemessenen Isttemperatur. Hierzu ist jedoch eine sehr gute thermische Kopplung zwischen Heizwiderstand und Heiztemperatursensor nötig.
Bezugszeichenliste
t
Zeit
t0
Heizbeginn
tm1
Zeitbeginn der Schmelzung
tm2
Zeitende der Schmelzung
te1
Zeitbeginn der Verdampfung
te2
Zeitende der Verdampfung
RH, RH1, RH2, RH3
Heizwiderstand
ΔRHm
Heizwiderstandsdifferenz während der Schmelzung
ΔRHe
Heizwiderstandsdifferenz während der Verdampfung
RHon
Heizwiderstandswert zu Beginn der Heizung
ThR1, ThR2
Schwellwert
The, Thm
Schwellwert
dRH/dt
Ableitung des Heizwiderstandes nach der Zeit
IC
Steuerungsvorrichtung
UB
Spannung der Kraftfahrzeugbatterie
GND
Masse
BUS
serieller oder paralleler Datenbus (CAN)
EX
externe Einheit
EU
Recheneinheit
MU
Meßeinheit
D
Treiber
S
Schalter
M
Speicher
C
Taktgeber oder Impulsgeber, Uhr
eTS
externer Temperatursensor
C1
Zähleinheit
Q1
Schwing-Quarz
D1
Treibertransistor (PNP)
LS1
Relaisspule zum Schalter S1
RS
Meßwiderstand oder Shuntwiderstand
ADC
Analog-Digital-Umsetzer
eCLK
externe Uhr, externer Taktgeber oder Impulsgeber
PWM
Einheit zur Puls-Weiten-Modulation
OutLT1
Steuerausgang für Leistungstransistor
LT1
Leistungstransistor (MOSFET)
OutSIK
Steuerausgang Konstantstromquelle
SIK
Konstantstromquelle, Konstantstromsenke
IK
Konstantstrom
UM
Meßpotential, Meßspannung gegen Masse
KSS
Kraftfahrzeugseitenspiegel
Tex
umgebende Lufttemperatur
Texth
Schwellwert für die umgebende Lufttemperatur
TS
Spiegeltemperatur
TSmax
Schwellwert für die maximale Spiegeltemperatur
RHm
Heizwiderstandswert für die Schmelzphase
RHe
Heizwiderstandswert für die Verdampfungsphase

Claims (18)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Heizung einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Außenspiegels, eines Schlosses oder einer Fensterscheibe, mit mindestens einem Heizelement (RH), dessen Heizleistung elektrisch steuerbar ist, indem
    die Heizung der Funktionseinheit manuell oder automatisch gestartet wird,
    eine Isttemperatur oder eine von der Isttemperatur abhängige Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) bestimmt wird,
    der zeitliche Verlauf der Isttemperatur oder der von der Isttemperatur abhängigen Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) ermittelt wird und den Phasenübergang von Wasser bestimmende charakteristische Merkmale dieses zeitlichen Verlaufs ausgewertet werden, und
    die Heizleistung des Heizelementes (RH) in Abhängigkeit von der Auswertung dieser charakteristischen Merkmale gesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Isttemperatur oder die von der Isttemperatur abhängige Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) vor und/oder nach einem Heizungszeitraum bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    vor dem Heizungszeitraum der Phasenübergang von Wasser bestimmt wird und in Abhängigkeit von dem bestimmten Phasenübergang die Heizung automatisch gestartet und/oder die Heizleistung erhöht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Isttemperatur oder die von der Isttemperatur abhängige Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) nur während eines Heizungszeitraum bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als charakteristische Merkmale durch einen Phasenübergang von Wasser verursachte unterschiedliche Abfall- und/oder Anstiegsgeschwindigkeiten der Isttemperatur oder der von der Isttemperatur abhängigen Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) ausgewertet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als charakteristisches Merkmal ein durch einen Phasenübergang von Wasser verursachtes Minimum der zeitlichen Änderung (dRH/dt) der Isttemperatur oder der von der Isttemperatur abhängigen Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) als charakteristisches Merkmal bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem temperaturabhängigen Heizwiderstand (RH) als Heizelement (RH), der zur Heizung von einem Heizstrom (IH) durchflossen wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als von der Isttemperatur abhängige Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) der temperaturabhängige Heizwiderstand (RH) oder eine vom temperaturabhängigen Heizwiderstand (RH) abhängige Meßgröße (UH,IH,Um,Im) bestimmt wird, und
    die Heizleistung anhand des bestimmten Heizwiderstandes (RH) oder der bestimmten Meßgröße (UH,IH,Um,Im) gesteuert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zur Steuerung der Heizung zusätzlich die zeitliche Änderung (dRH/dt) des Heizwiderstandes (RH) oder der vom Heizwiderstand (RH) abhängigen Meßgröße (UH,IH,Um,Im) ausgewertet wird, wobei insbesondere
    ein Wert (RHm) des Heizwiderstandes (RH) oder der vom Heizwiderstand (RH) abhängigen Meßgröße (UH,IH,Um,Im) für ein Minimum der zeitlichen Änderung (dRH/dt) bestimmt wird, und
    für nachfolgende Auswertungen der aktuelle Heizwiderstand (RH) mit dem Wert (RHm) beziehungsweise der Meßgröße (UH,IH,Um,Im) verglichen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Wert (RHm) der Isttemperatur oder der von der Isttemperatur abhängige Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im), insbesondere der Widerstandswert (RHm) des Heizwiderstandes (RH) oder der Meßwert der vom Heizwiderstand (RH) abhängigen Meßgröße (UH,IH,Um,Im), für einen bestimmten Phasenübergang von Wasser gespeichert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    anhand des Wertes (RHm) und des Temperaturkoeffizienten des Heizwiderstandes (RH) die Heizung gesteuert wird, indem insbesondere aus dem Wert (RHm) mindestens ein Schwellwert (ThR2, ThR1) zur Steuerung bestimmt wird, und zur Steuerung der Heizwiderstand (RH) oder die Meßgröße (UH,IH,Um,Im) durch einen Vergleicher mit einem Schwellwert (RHe,RHm,The,Thm,ThR2,ThR1) verglichen wird, und die Heizung anhand des Vergleiches gesteuert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10
    dadurch gekennzeichnet, daß
    Werte (RHm) oder Meßwerte des Heizwiderstandes (RH) oder der Meßgröße (UH,IH,Um,Im) durch einen Fensterkomparator als Vergleicher mit einem oberen Schwellwert (The,ThR2) und einem unteren Schwellwert (Thm,ThR1) verglichen wird, und die Heizung bei Überschreitung des oberen Schwellwertes (The,ThR2) ausgeschalten und bei Unterschreiten des unteren Schwellwertes (Thm,ThR1) eingeschalten wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zur Steuerung der Heizung der Heizstrom (IH) in Intervallen geschalten wird, wobei insbesondere
    zur Steuerung der Heizung der Heizstrom (IH) mittels einer Pulsweitenmodulation geregelt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    aus dem Heizstrom (IH) und einer Heizspannung der Heizwiderstand (RH) bestimmt wird, indem
    zur Bestimmung des temperaturabhängigen Heizwiderstandes (RH) oder der Meßgröße der Heizwiderstand (RH) zumindest temporär von einem konstanten (von der Temperatur unabhängigen) Strom (IK) durchflossen wird, und/oder zur Bestimmung des temperaturabhängigen Heizwiderstandes (RH) oder der Meßgröße der Heizwiderstand (RH) zumindest temporär als Element einer Meßbrücke geschalten wird, und der Heizwiderstand (RH) mittels der Meßbrücke bestimmt wird, oder
    zur Bestimmung des temperaturabhängigen Heizwiderstandes (RH) oder der Meßgröße der Heizwiderstand (RH) zumindest temporär als Element eines Schwingkreises geschalten wird, und
    der Heizwiderstand (RH) mittels der Frequenz des Schwingkreises bestimmt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    ein von der Heizung unabhängiger eine Lufttemperatur messender Temperatursensor (eTS) des Kraftfahrzeugs zur Steuerung der Heizung zusätzlich ausgewertet wird, so daß insbesondere verschiedene Heizmodi der Heizung der Funktionseinheit für zugeordnete Lufttemperaturen gestartet werden.
  15. Heizung einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Außenspiegels, eines Schlosses oder einer Fensterscheibe, mit mindestens einem Heizelement (RH), dessen Heizleistung elektrisch steuerbar ist,
    gekennzeichnet durch
    eine Steuerungsvorrichtung (IC) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  16. Heizung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Heizelement (RH) ein temperaturabhängiger Heizwiderstand (RH) ist, der zur Heizung von einem Heizstrom (IH) durchflossen wird,
    der temperaturabhängige Heizwiderstand (RH) mit einer Meßeinheit (MU) der Steuerungsvorrichtung (IC) zur Bestimmung des temperaturabhängigen Heizwiderstandes (RH) oder einer vom temperaturabhängigen Heizwiderstand (RH) abhängigen Meßgröße (UH,IH,Um,Im) verbunden ist, und
    der Heizwiderstand (RH) zur Steuerung mit einem Steuerelement (S,S1,LT1) der Steuerungsvorrichtung (IC) verbunden ist.
  17. Heizung nach einem der Ansprüche 15 oder 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zur Bestimmung einer zeitlichen Änderung (dRH/dt) der Widerstandswerte des Heizwiderstandes (RH) die Steuerungsvorrichtung (IC) mit einem Zeitgeber (C) oder einem Impulsgeber (C) verbunden ist, oder einen Zeitgeber (C) oder einen Impulsgeber (C) aufweist und/oder
    die Meßeinheit (MU) einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) aufweist, dessen analoger Eingang mit dem Heizwiderstand (RH) verbunden ist.
  18. Heizung nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Steuerungsvorrichtung (IC) einen Speicher (M) zur Speicherung eines Wertes (RHe,RHm) der Isttemperatur oder der Kenngröße (RH,UH,IH,Um,Im) für ein Charakteristikum des zeitlichen Verlaufs der Isttemperatur aufweist, und/oder
    zur Bestimmung des Heizwiderstandes (RH) die Steuerungsvorrichtung (IC) eine Konstantstromquelle (SIK) aufweist, die mit dem Heizwiderstand (RH) zumindest temporär verbunden ist, wobei insbesondere
    die Steuervorrichtung (IC) einen integrierten Schaltkreis mit einem Controller und einem, vom Controller steuerbaren Leistungshalbleiter in Smart-Power-Technologie aufweist.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7928345B2 (en) * 2004-10-22 2011-04-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Aircraft windshield defogging/deicing system and method of use thereof
US7675007B2 (en) * 2005-02-18 2010-03-09 Engineered Glass Products, Llc Heated architectural panel system and method
DE102007019891A1 (de) 2007-04-27 2008-11-06 Conti Temic Microelectronic Gmbh Heizvorrichtung und Verfahren zum Beheizen einer Vorrichtung, insbesondere einer Sitzheizung oder einer Lenkradheizung eines Fahrzeugs
US8084716B2 (en) * 2007-06-15 2011-12-27 The Raymond Corporation Heated glass guard with sensorless control for forklift trucks
US9301343B2 (en) 2008-02-19 2016-03-29 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Window-glass heating device
DE102008016373A1 (de) 2008-03-29 2009-10-01 Daimler Ag Brennstoffzellensystem und Kraftfahrzeug mit einem derartigen Brennstoffzellensystem
US20110094290A1 (en) * 2009-10-26 2011-04-28 General Electric Company Low power preconcentrator for micro gas analysis
US9481304B2 (en) * 2010-05-24 2016-11-01 Magna Mirrors Of America, Inc. Automotive exterior mirror heater control
DE102011009672A1 (de) 2011-01-28 2012-08-02 Webasto Ag Elektrische Heizung, Fahrzeug mit elektrischer Heizung sowie Verfahren zum Steuern einer elektrischen Heizung
US9117787B2 (en) * 2011-05-27 2015-08-25 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit device and method of enabling thermal regulation within an integrated circuit device
EP2650219B1 (de) 2012-04-11 2017-11-29 Goodrich Corporation Enteiserzonen mit heizungsverstärkten Rändern
US9629204B2 (en) * 2014-03-21 2017-04-18 Teledyne Instruments, Inc. Detection and correction of window moisture condensation
CN105916225B (zh) * 2016-04-08 2019-01-11 福耀玻璃工业集团股份有限公司 一种智能加热的车窗玻璃系统及其除霜加热的方法
DE102017117654B4 (de) * 2017-08-03 2023-06-15 SMR Patents S.à.r.l. Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung, Steuergerät und Kraftfahrzeug
US10570872B2 (en) 2018-02-13 2020-02-25 Ford Global Technologies, Llc System and method for a range extender engine of a hybrid electric vehicle
DE202019005501U1 (de) 2018-08-09 2020-11-03 Saint-Gobain Glass France Scheibenheizung mit intelligenter Überwachung
US11433742B2 (en) * 2019-06-11 2022-09-06 Ford Global Technologies, Llc Automatic control of a heating element in thermal communication with a rear window of a vehicle pursuant to predictive modeling that recalibrates based on occupant manual control of the heating element
CN110731545B (zh) * 2019-10-18 2022-12-27 深圳麦克韦尔科技有限公司 雾化组件加热控制方法、装置、电子雾化装置及存储介质
DE102020208452A1 (de) 2020-07-07 2022-01-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Steuervorrichtung zum Betreiben einer Außenspiegelheizung eines Kraftfahrzeugs
DE102022118999A1 (de) 2022-07-28 2024-02-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung einer Außenspiegelheizung oder einer Kameralinsenheizung eines digitalen Außenspiegels

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1008813A (fr) 1948-12-31 1952-05-22 Bendix Aviat Corp Système de chauffage d'un pare-brise et procédé de construction de ce dernier
DE3820442A1 (de) * 1988-06-15 1989-12-21 Eberspaecher J In mehreren leistungsstufen betreibbares heizgeraet fuer kraftfahrzeuge
DE3924040A1 (de) 1989-07-21 1991-01-24 Hohe Kg Elektrische heizeinrichtung fuer ein spiegelglas eines kraftfahrzeugspiegels
DE9108801U1 (de) * 1991-07-17 1991-11-21 Hohe Kg, 6981 Collenberg, De
US5280158A (en) * 1992-05-01 1994-01-18 Matava Stephen J Controller for electric heaters for internal combustion engine
DE9421962U1 (de) 1994-07-28 1997-05-28 Vdo Schindling Feuchtesensor für eine Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges
DE19604658A1 (de) * 1996-02-09 1997-08-14 Ako Werke Gmbh & Co Temperaturmeßeinrichtung für eine Regelschaltung eines elektrischen Strahlungsheizgeräts
DE19705416C1 (de) * 1997-02-13 1998-03-26 Daimler Benz Ag Verfahren zur Steuerung der Heizung einer Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19740169C2 (de) * 1997-09-12 1999-09-02 Grandi Angelo Cucine Spa Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Temperaturregelung beheizbarer Vorrichtungen
AUPQ272099A0 (en) * 1999-09-09 1999-09-30 Pillinger, Barry Ernest Laminated anti-fogging mirror assembly
DE19948313A1 (de) 1999-10-07 2001-04-12 Alcatel Sa Elektrische Heizung sowie Verfahren zur Regelung einer elektrischen Heizung
DE29923543U1 (de) * 1999-10-07 2001-02-15 Alcatel Sa Elektrische Heizung
US6508408B2 (en) * 2001-05-08 2003-01-21 Delphi Technologies, Inc. Automatic windglass fog prevention method for a vehicle climate control system

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US6917019B2 (en) 2005-07-12
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