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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fensterglasheizvorrichtung zum
Heizen eines Fensterglases eines Fahrzeugs, z. B. eines Automobils,
um die Klarsichtigkeit des Fensterglases zu gewährleisten, indem
ein leitfähiger dünner Film am Fensterglas befestigt
und dem Film elektrischer Strom zugeführt wird.
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Ein
Fensterglas für ein Automobil oder ein ähnliches
Fahrzeug weist eine Heizvorrichtung auf, um zu verhindern, dass
Beschlag, Reif, Frost, Eis und Schnee am Fensterglas anhaften, und
die Sicht für einen Fahrer zu gewährleisten.
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Beispielsweise
ist in der
JP-A-H05-147500 (Patentdokument
1) beschrieben, dass eine Glasheizvorrichtung, die eine Glasheizeinrichtung
aufweist, und eine Klimaanlage, die warme Luft auf das Fahrzeugfenster
aufbläst, gemäß einem Sichtzustand des
Fahrzeugfensters gesteuert werden, um eine Vereisung und Kondensationszustände
des Fensters zu verhindern.
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In
der
JP-A-H11-170986 (Patentdokument
2) ist beschrieben, dass ein Glasheizdraht im hinteren Fensterglas
eines Fahrzeugs als Antibeschlageinrichtung (Defogger) ausgebildet
ist, und ein elektrischer Spannungsversorgungskanal von einer Spannungsquelle
zum Glasheizdraht durch eine einfache Schaltung geschaltet wird,
um eine Batterielast zu vermindern.
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In
der
JP-A-H10-189232 (Patentdokument
3) ist beschrieben, dass ein Widerstandsheizdraht zwischen Glasschichten
eines laminierten Glases in einem Scheibenwischerrückstellbereich
angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Scheibenwischer an der
Frontscheibe anfriert und anhaftet.
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Außerdem
ist in der
JP-A-H10-139492 (Patentdokument
4) beschrieben, dass ein Fensterglas für ein Gebäude
eine wärmeabgebende oder exotherme Farbe, eine Kohlenstoff-Heizplatte,
ein metallisches Widerstandsheizelement, ein silikonplattenförmiges
Heizelement und ähnliche Elemente auf seiner Oberfläche
aufweist, um das Fensterglas zu heizen.
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In
einer Heizvorrichtung zum Heizen eines Fensterglases eines Fahrzeugs,
wie beispielsweise eines Automobils, ist die erforderliche Wärmemenge für
verschiedene Bereiche des Fensterglases verschieden.
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Beispielsweise
können bei Schneefall in Bereichen einer Windschutzscheibe
in der Nähe der rechten und der linken A-Säule
Eis und Schnee, die durch Scheibenwischer hochgeschabt worden sind, zu
Klumpen anwachsen und das Sichtfeld des Fahrers beeinträchtigen.
Zum Schmelzen von Schneeklumpen ist eine wesentlich größere
Wärmemenge erforderlich, als wenn sie durch einen normalen
Entfroster (Defroster) oder eine ähnliche Einrichtung geschmolzen
werden.
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Wenn
Warmluft von einer Klimaanlage aufgeblasen wird, um die Schneeklumpen
zu schmelzen, ist zwar durch Ausrichten der Warmluft eine gewisse
lokale Erwärmung möglich, der praktische Erwärmungsbereich
ist jedoch eingeschränkt, weil die Positionierung des Luftstrahls
begrenzt ist. Außerdem nimmt, wenn eine große
Wärmemenge erforderlich ist, auch die Innentemperatur des
Fahrzeugs zu, was für den Fahrer unangenehm sein kann.
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Außerdem
ist ein Heizdraht, wie beispielsweise ein Widerstandsheizdraht,
derart opak, dass er innerhalb des Sichtfeldes des Fahrers nicht
auf der Windschutzscheibe angeordnet werden kann. Insbesondere muss,
wenn eine große Wärmemenge erforderlich ist, der
Widerstandsdraht einen größeren Durchmesser haben
oder dichter angeordnet werden, wodurch die Sicht beeinträchtigt
wird.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fensterglasheizvorrichtung
bereitzustellen, die dazu geeignet ist, jedem Abschnitt des Fensterglases
eine geeignete Wärmemenge zuzuführen, und durch
die außerdem eine gute Sicht für einen Fahrer
aufrechterhalten wird.
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Erfindungsgemäß werden
die vorstehend erwähnten Probleme durch die in den Ansprüchen
definierten Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß beinhalten
die Außen- und Innenluftzustände (Luftzustände
des Fahrzeuginnenraums und -außenraums) beispielsweise
die Außentemperatur, die Innentemperatur, die Temperaturdifferenz
zwischen dem Fahrzeugaußenraum und dem Fahrzeuginnenraum,
die Außen- und die Innenluftfeuchtigkeit, und ähnliche
Zustände.
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Erfindungsgemäß können
die folgenden Wirkungen erzielt werden.
- (1)
Weil die erste Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet ist,
der einen Mittenbereich eines Fensterglases eines Kraftfahrzeugs
enthält, die zweite Heizeinrichtung in einem Teilbereich des
Fensterglases des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und außerdem
die Wärmemenge jeder Heizeinrichtung in Abhängigkeit
von einem Wärmebedarf oder einer Heizanforderung gesteuert wird,
können Eisklumpen im Bereich, in dem die zweite Heizeinrichtung
bereitgestellt wird, effektiv geschmolzen werden.
- (2) Weil die erste Heizeinrichtung im Wesentlichen auf der gesamten
Oberfläche des Fensterglases angeordnet ist und die zweite
Heizeinrichtung in einem Teilbereich des Fensterglases überlappend
auf der ersten Heizeinrichtung angeordnet ist, können durch
Steuern der Wärmemenge jeder der Heizeinrichtungen gemäß verschiedenen
Heizanforderungen die folgenden Wirkungen erzielt werden.
- a) Weil der Bereich, in dem die zweite Heizeinrichtung angeordnet
ist, sowohl durch die erste als auch durch die zweite Heizeinrichtung
erwärmt wird, so dass eine große Wärmemenge
erhalten werden kann, kann ein in einem kalten Zustand auf dem Fensterglas
eines Kraftfahrzeugs anhaftender Eisklumpen effektiv geschmolzen
werden.
- b) Wenn der Wärmebedarf in dem Bereich, in dem die
zweite Heizeinrichtung angeordnet ist, relativ gering ist, wird
nur die zweite Heizeinrichtung erwärmt, um zu verhindern,
dass das Fensterglas z. B. vereist oder beschlägt.
- c) Der Entfrostungseffekt kann auch durch gleichmäßiges
Erwärmen der gesamten Oberfläche des Fensterglases
nur durch die erste Heizeinrichtung erhalten werden.
- (3) Durch Anordnen der zweiten Heizeinrichtung an der Außenseite
des Fahrzeugs für eine lokale Erwärmung können
auf dem Außenseitenabschnitt des Fensterglases anhaftende Eis-/Schneeklumpen
effektiv geschmolzen werden. Außerdem wird durch Anordnen
der ersten Heizeinrichtung an der Innenseite des Fahrzeugs im Wesentlichen
der gesamte Abschnitt des Fensterglases erwärmt, um eine
Antibeschlagwirkung zu verbessern.
- (4) Durch Anordnen der zweiten Heizeinrichtung in Bereichen
in der Nähe der Scheibenwischer-Ruheposition kann verhindert
werden, dass der Scheibenwischer vereist oder am Fensterglas anhaftet.
- (5) Durch Anordnen der zweiten Heizeinrichtung in einem Bereich
in der Nähe des beweglichen Endes des Scheibenwischers
gegenüberliegend der Scheibenwischer-Ruheposition kann
verhindert werden, dass durch den Scheibenwischer abgeschabter Schnee
zu Eisklumpen anwächst.
- (6) Durch Anordnen der zweiten Heizeinrichtung in einem Bereich,
der einer Einrichtung zum Fotografieren der Umgebung des Kraftfahrzeugs
zugewandt ist, können jegliche Störungen eines
Fotografiervorgangs durch Beschlag oder Vereisung auf dem Fensterglas
verhindert werden, d. h. es kann verhindert werden, dass ein Fehler
beim Erkennen des Ergebnisses des Fotografiervorgangs auftritt.
- (7) Die erste Heizeinrichtung ist auf der Fahrzeugaußenfläche
des Innenglases des laminierten Glases befestigt, und die zweite
Heizeinrichtung ist auf der Fahrzeuginnenfläche des Außenglases
des laminierten Glases befestigt, so dass jede der Heizeinrichtungen
durch das Innenglas und das Außenglas geschützt
ist, wodurch ihre Lebensdauer erhöht wird. Außerdem
ist ein nichtleitender und transparenter Zwischenfilm zwischen der
innenseitigen und der außenseitigen Heizeinrichtung angeordnet,
so dass die jeweiligen Heizfilme für die jeweiligen Heizeinrichtungen voneinander
isoliert werden können.
- (8) Wenn das Fensterglas in bestimmten Bereichen erwärmt
werden soll, z. B. an der Scheibenwischer-Ruheposition oder an einer
der Scheibenwischer-Ruheposition gegenüberliegenden Position
in der Nähe eines beweglichen Endes des Scheibenwischers,
d. h. in Bereichen des Fensterglases in der Nähe der A-Säulen,
wird durch Heizen nur der in der Nähe dieser Bereiche angeordneten
Heizeinrichtung eine effektive Heizung oder Erwärmung ermöglicht.
Dadurch können die Umfangsbereiche des Fensterglases, die tendenziell
leicht beschlagen, im Wesentlichen effizient erwärmt werden,
und es kann verhindert werden, dass durch den Scheibenwischer aufgeschabter
Schnee zu Eisklumpen anwächst, oder es kann verhindert
werden, dass ein Wischerblatt vereist und am Fensterglas anhaftet.
Außerdem kann, wenn die gesamte Oberfläche des
Fensterglases erwärmt werden muss, um ein Beschlagen des
Glases zu verhindern, die gesamte Oberfläche des Fensterglases
durch Heizen sowohl der ersten als auch der zweiten Heizeinrichtung
erwärmt werden.
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Außerdem
kann, weil das Fensterglas im vorstehenden Fall direkt erwärmt
wird, im Vergleich zu anderen Verfahren zum Eliminieren von Beschlag, d.
h. zum Erwärmen des Glases durch Aufblasen von Warmluft
auf das Glas unter Verwendung einer Klimaanlage, oder durch Entfeuchten
der Luft im Inneren des Fahrzeugs, eine bessere Energieeffizienz
erhalten werden.
- (9) Weil der Heizfilm der
zweiten Heizeinrichtung genauso wie der Heizfilm der ersten Heizeinrichtung
transparent oder halbtransparent ist, wobei beide Filme benachbart
zueinander angeordnet sind, kann die zweite Heizeinrichtung innerhalb des
Sichtfeldes im Fensterglas angeordnet werden, wodurch die Designfreiheit
verbessert wird.
- (10) In Abhängigkeit vom Wärmebedarf bzw.
von der Heizanforderung, der/die auf der Innen-/Außentemperatur-Differenz
und/oder der Außentemperatur basiert, kann zwischen einem
ersten Heizzustand, gemäß dem nur die zweite Heizeinrichtung
heizt, und einem zweiten Heizzustand umgeschaltet werden, in dem
sowohl die erste als auch die zweite Heizeinrichtung heizen. Außerdem können
in Abhängigkeit vom Wärmebedarf bzw. von der Heizanforderung
die jeweiligen Wärmemengen der ersten und der zweiten Heizeinrichtung
geändert werden. Durch diese Merkmale kann für
den Fahrer gemäß dem Wetter automatisch der optimale
Heizzustand bereitgestellt werden. Außerdem wird aufgrund
der vorstehenden Vorteile auch in einem kalten Gebiet eine gute Sicht
für den Fahrer gewährleistet, ohne dass der Fahrer
eine komplizierte Operation ausführen muss.
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Die
vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konstruktion einer ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Fensterglasheizvorrichtung;
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2 zeigt
eine schematische Explosionsansicht eines Fensterglases der in 1 dargestellten
Fensterglasheizvorrichtung;
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3 zeigt
eine Teil-Querschnittansicht der in 1 dargestellten
Fensterglasheizvorrichtung;
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Operationen eines Entfrosters
(Defroster) und einer Enteisungseinrichtung (Deicer) der in 1 dargestellten
Fensterglasheizvorrichtung;
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Operationen der in 1 dargestellten Fensterglasheizvorrichtung
während ein Fahrzeug stoppt und parkt;
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6 zeigt
ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konstruktion einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Fensterglasheizvorrichtung;
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7 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Darstellen von Operationen der in 6 dargestellten Fensterglasheizvorrichtung;
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8 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen eines Kennfeldes zum Setzen
von Bereichen, denen elektrische Energie zugeführt werden soll,
für die in 6 dargestellte Fensterglasheizvorrichtung;
und
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9 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen eines Kennfeldes zum Setzen
der Größe der zuzuführenden elektrischen
Energie für die in 6 dargestellte
Fensterglasheizvorrichtung.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Fensterglasheizvorrichtung
zum Erhalten einer geeigneten Wärmemenge für jeden
Abschnitt des Glases und zum Sicherstellen einer guten Sicht für
einen Fahrer gelöst durch: Bereitstellen eines auf der
gesamten Oberfläche eines Fensterglases eines Fahrzeugs
befestigten ersten Heizfilms und eines auf einem Bereich in der
Nähe einer A-Säule und einer Scheibenwischer-Ruheposition,
für die eine relativ größere Wärmemenge
erforderlich ist, befestigten zweiten Heizeinfilms; und Anordnen
des zweiten Heizfilms überlappend auf dem ersten Heizfilm;
und ferner durch Steuern der Wärmemenge für jeden Heizfilm
in Abhängigkeit von dem basierend auf der Außen-
und Innentemperatur geschätzten Wärmebedarf oder
einem durch den Fahrer ausgeführten Temperaturschaltvorgang.
Außerdem wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst
durch Bereitstellen einer Heizeinrichtung mit unabhängigen
transparenten leitfähigen Filmen auf dem Mittelbereich
bzw. dem Umfangsbereich des Fensterglases, so dass ihnen unabhängig
voneinander elektrische Energie zugeführt werden kann,
wobei erstens ein Endabschnitt der Heizeinrichtung den auf dem Umfangsbereich angeordneten
Film in Abhängigkeit von einem erhöhten Wärmebedarf
heizt, z. B. bei einer Abnahme der Außentemperatur und
einer Zunahme der Innen-Außentemperatur-Differenz, und
ferner alle Heizabschnitte geheizt werden, wenn der Wärmebedarf
weiter zunimmt.
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend
wird die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Fensterglasheizvorrichtung unter Bezug auf die 1 bis 5 erläutert.
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Die
erste Ausführungsform der Fensterglasheizvorrichtung ist
auf der Windschutzscheibe eines Automobils angeordnet, z. B. eines
Verbrennungsmotor-Elektromotor-Hybridfahrzeugs, das beispielsweise
eine Steckdosenverbindungsfunktion aufweist. 1 zeigt
ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Struktur der ersten Ausführungsform
der Fensterglasheizvorrichtung 1. Die Fensterglasheizvorrichtung 1 weist
eine innenseitige Heizeinrichtung 20 und eine außenseitige
Heizeinrichtung 30 zum Erwärmen eines Fensterglases 10,
Relais 40 und 50 zum Zuführen elektrischer
Energie zu jeder Heiz einrichtung, eine Steuereinheit 60 zum
Steuern jedes Relais, und ähnliche Komponenten auf.
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Außerdem
ist die Fensterglasheizvorrichtung 1 mit einer Traktionsbatterie 70,
einem Batterieladeport 80, einer Batterie für
elektrische Geräte 90 und ähnlichen Komponenten
verbunden.
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Das
Fensterglas 10 besteht aus einem allgemein länglichen
und rechteckigen laminierten Glas mit einer gekrümmten
Oberfläche. Der obere Endabschnitt des Fensterglases 10 ist
angrenzend an einen vorderen Rand eines Dachs (nicht dargestellt) angeordnet,
und sein unterer Endabschnitt ist angrenzend an einen oberen Motorhaubenabschnitt (nicht
dargestellt) angeordnet. Außerdem sind sein rechter und
sein linker Endabschnitt angrenzend an die vorderen Ränder
der A-Säulen (nicht dargestellt) angeordnet.
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Das
Fensterglas 10 weist außerdem eine (nicht dargestellte)
Scheibenwischervorrichtung auf. Die Scheibenwischervorrichtung weist
ein Wischerblatt auf, das während des Nichtbetriebszustands eine
Ruheposition in der Nähe eines unteren Endabschnitts des
Fensterglases 10 einnimmt, und im Betriebszustand von dieser
Position zur A-Säule schwenkt.
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2 zeigt
eine schematische Explosionsansicht des Fensterglases 10. 3 zeigt
eine Teil-Querschnittansicht des Fensterglases 10, das sowohl
die innenseitige als auch die außenseitige Heizeinrichtung 20, 30 aufweist.
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Das
Fensterglas 10 weist ein Innenglas 11, ein Außenglas 12 und
einen Zwischenfilm 13 auf. Das Innenglas 11 und
das Außenglas 13 sind laminiert und miteinander
verklebt, um eine einlagige Glasscheibe zu erhalten. Das Innenglas 11 ist
an der Innenseite des Fahrzeugs angeordnet, und das Außenglas 12 ist
an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet. Der Zwischenfilm 13 ist
transparent und ein nicht leitfähiger Film, der zwischen
dem Innenglas 11 und dem Außenglas 12 an geordnet
ist und durch ein Material, wie beispielsweise Harz, filmförmig
ausgebildet ist.
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Die
innenseitige Heizeinrichtung 20 ist an einer Fahrzeugaußenfläche
des Innenglases 11 befestigt. Die innenseitige Heizeinrichtung 20 ist
die erfindungsgemäße erste Heizeinrichtung. Die
innenseitige Heizeinrichtung 20 weist Komponenten, wie
beispielsweise einen Heizfilm 21, Elektroden 22, 23,
und ähnliche auf.
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Der
Heizfilm 21 ist ein aus Zinnoxid hergestellter dünner
Film, der durch Aufdampfen auf einer Oberfläche des Innenglases 11 an
der Fahrzeugaußenseite ausgebildet wird. Der Heizfilm 21 ist
transparent oder halbtransparent und leitfähig, um durch Zuführen
elektrischer Energie Wärme zu erzeugen. Der Heizfilm 21 hat
eine längliche und rechteckige Form und ist mit Ausnahme
des Umfangsabschnitts des Innenglases nahezu auf der gesamten Oberfläche
des Innenglases 11 angeordnet.
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Die
Elektroden 22 und 23 dienen zum Zuführen
von elektrischem Strom zum Heizfilm 21 und sind auf dem
rechten bzw. linken Endabschnitt des leitfähigen Films 21 angeordnet.
Die Elektrode 22 ist mit dem Relais 40 verbunden,
und die Elektrode 23 ist mit Masse verbunden.
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Die
außenseitige Heizeinrichtung 30 ist an der der
Fahrzeuginnenseite zugewandten Fläche des Außenglases 12 befestigt.
Die außenseitige Heizeinrichtung 30 ist die erfindungsgemäße
zweite Heizeinrichtung. Die außenseitige Heizeinrichtung 30 weist
Komponenten auf, wie beispielsweise einen Heizfilm 31,
Elektroden 32, 33 und ähnliche.
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Der
Heizfilm 31 wird durch Aufdampfen auf der Oberfläche
des Außenglases 12 an der Seite des Fahrzeuginnenraums
ausgebildet. Auf die gleiche Weise wie der vorstehend erwähnte
Heizfilm 21 der innenseitigen Heizeinrichtung 20 ist
der Heizfilm 31 ein aus Zinnoxid oder einem ähnlichen
Mate rial hergestellter dünner Film. Der Heizfilm 31 ist
transparent oder halbtransparent und leitfähig, um durch
Zuführen von elektrischem Strom Wärme zu erzeugen.
Der Heizfilm 31 ist in Bereichen angeordnet, die dem unteren
Abschnitt und dem rechten und dem linken Endabschnitt des Heizfilms 21 entsprechen,
und ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, wie in 2 dargestellt
ist. Außerdem ist der untere Endabschnitt des Heizfilms 31 in
einem Bereich der Scheibenwischer-Ruheposition und in ihrer Umgebung
angeordnet, d. h. an einer Position, in der das Wischerblatt sich
in einem Stoppzustand befindet. Außerdem sind der rechte
und der linke Abschnitt des Heizfilms 31 in der Nähe
der A-Säule angeordnet.
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Die
Elektroden 32 und 33 führen dem Heizfilm 31 elektrischen
Strom zu und sind auf den oberen Endabschnitten des rechten bzw.
des linken Endabschnitts des leitfähigen Films 31 angeordnet.
Die Elektrode 32 ist mit dem Relais 50 verbunden,
und die Elektrode 32 ist mit Masse verbunden.
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Das
Relais 40 dient zum Schalten der Energieversorgung von
der Traktionsbatterie 70 und der Batterie 90 für
elektrische Geräte zur innenseitigen Heizeinrichtung 20.
Andererseits dient das Relais 50 zum Schalten der Energieversorgung
von der Traktionsbatterie 70 und der Batterie 90 für
elektrische Geräte zur außenseitigen Heizeinrichtung 30.
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Die
Steuereinheit 60 weist eine ECU zum Steuern des Relais 40 und
des Relais 50 zum Steuern der Wärmemenge der innenseitigen
Heizeinrichtung 20 und der außenseitigen Heizeinrichtung 30 auf. Über
ein fahrzeugmontiertes LAN, z. B. ein CAN (nicht dargestellt), ruft
die Steuereinheit 60 Antibeschlageinrichtungs-/Enteisungseinrichtungsschalterinformation,
Innen-/Außentemperaturinformation, Scheibenwischerschalterinformation,
Zündschalterinformation, Batterieüberwachungsinformation,
Ladeinformation, usw. ab und führt auf der Basis dieser Information
verschiedene Steuerungen aus.
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Die
Steuereinheit 60 dient erfindungsgemäß durch
eine Zusammenwirkung mit den Relais 40 und 50 als
Wärmebedarf-/Heizanforderungserfassungseinrichtung und
auch als Wärmeerzeugungssteuerungseinrichtung.
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Die
Antibeschlageinrichtungs-/Enteisungseinrichtungsschalterinformation
steht mit Betriebszuständen eines Antibeschlageinrichtungsschalters und
eines Scheibenwischerenteisungseinrichtungsschalters (nicht dargestellt)
in Beziehung. Der Antibeschlageinrichtungsschalter wird betätigt,
wenn das Fensterglas 10 beschlagen ist oder verhindert
werden soll, dass es beschlägt. Der Scheibenwischerenteisungseinrichtungsschalter
wird betätigt, wenn die Wischerblätter vereist
sind oder verhindert werden soll, dass sie vereisen.
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Die
Innen-/Außentemperaturinformation steht mit der Temperatur
des Fahrzeugaußenraums (Außentemperatur) bzw.
mit der Temperatur des Fahrzeuginnenraums (Innentemperatur) in Beziehung,
die durch im Inneren bzw. außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellte
Temperatursensoren erfasst werden.
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Die
Scheibenwischerschalterinformation steht mit den Betriebszuständen
eines (nicht dargestellten) Scheibenwischers in Beziehung. Die Zündschalterinformation
steht mit den Betriebszuständen des (nicht dargestellten)
Zündschalters in Beziehung. Der Zündschalter hat
vier Betriebszustände, d. h. "AUS", "GERÄTETEILE",
"EIN", "ANLASSEN". Der Betriebszustand "GERÄTETEILE" dient
zum Zuführen elektrischer Energie nur zu einer vorgegebenen Sorte
elektrischer Geräte, während das Fahrzeug stoppt.
Der Betriebszustand "EIN" wird während der Fahrt des Fahrzeugs
verwendet, und in diesem Betriebszustand wird nahezu allen elektrischen
Geräten elektrische Energie zugeführt. Der Betriebszustand "ANLASSEN"
dient zum Zuführen elektrischer Energie zu einem Anlassermotor
während der Anlassphase eines Verbrennungsmotors. Jeder
der vorstehend erwähnten Schalter ist beispielsweise in
ei nem Armaturenbrett in einem Fahrgastraum angeordnet und wird durch
einen Benutzer, z. B. den Fahrer, betätigt. Die Batterieüberwachungsinformation
steht mit einem Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie 70 in Beziehung.
Die Ladeinformation zeigt an, ob ein Ladevorgang über den
Batterieladeport 80 stattfindet oder nicht.
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Die
Steuereinheit 60 hat eine Funktion zum Ausgeben von Diebstahlschutzinformation.
Dies wird später ausführlich beschrieben.
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Die
Traktionsbatterie 70 führt einem (nicht dargestellten)
Elektromotor elektrische Spannung zu, der zusammen mit einem (nicht
dargestellten) Verbrennungsmotor als Energiequelle für
die Fahrt dient. Die Traktionsbatterie 70 weist eine Sekundärbatterie, wie
beispielsweise eine Lithiumionenbatterie, eine Nickel-Metall-Hydridbatterie
oder eine ähnliche Batterie auf. Außerdem weist
die Traktionsbatterie 70 einen AC/DC-Wandler 71 und
einen Gleichspannungswandler 72 auf.
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Der
Batterieladeport 80 ist ein Anschluss zum Laden der Traktionsbatterie 70 von
einer vom Fahrzeug externen Spannungsquelle. Außerdem ist sie
ein Anschluss, der dazu verwendet wird, zu verhindern, dass das
Fensterglas beschlägt oder vereist, indem der Fensterglasheizvorrichtung 1 ein schwacher
elektrischer Strom zugeführt wird, während das
Fahrzeug stoppt. Als Spannungsquelle kann eine 100 V- oder 200 V-Wechselspannungsquelle
für private oder gewerbliche Nutzung oder eine ähnliche
Spannungsquelle verwendet werden. Auf diese Weise kann, wenn die
externe Spannungsquelle zum Entfernen von Beschlag und für ähnliche
Zwecke verwendet wird, während das Fahrzeug stoppt, eine
größere Ladeenergiemenge in der Batterie ausschließlich
für die Fahrt des Fahrzeugs verwendet werden, nachdem das
Fahrzeug angefahren ist, wodurch die Fahrleistung verbessert und
die Batteriekapazi tät vermindert werden kann. Durch diesen
Vorteil können Gewicht und Kosten eingespart werden.
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Der
Batterieladeport 80 hat eine Funktion zum Zuführen
von mit dem Ladevorgang in Beziehung stehender Information zur Steuereinheit 60 während
eines Ladevorgangs (Ladevorgangs über eine Steckdosenverbindung)
von außen.
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Die
Batterie 90 für elektrische Geräte führt vom
Traktionsmotor verschiedenen elektrischen Geräten elektrische
Energie zu. Die Batterie 90 für elektrische Geräte
weist eine Sekundärbatterie auf, wie beispielsweise eine
Bleisäurebatterie oder eine ähnliche Batterie.
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Nachstehend
wird eine Funktionsweise der vorstehend erwähnten Fensterglasheizvorrichtung 1 schrittweise
beschrieben. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zum
Darstellen der Funktionsweise der Fensterglasheizvorrichtung.
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Schritt S01: Initialisieren
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In
Schritt S01 initialisiert die Steuereinheit 60 alle Funktionen
der Fensterglasheizvorrichtung 1, woraufhin die Verarbeitung
der Steuereinheit 60 zu Schritt S02 fortschreitet. Die
Relais 40, 50 verbleiben auf dem Zustand "AUS".
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Schritt S02: Entscheidung bezüglich
des ein-/ausgeschalteten Zustands der Antibeschlageinrichtung
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In
Schritt S02 entscheidet die Steuereinheit 60, wenn der
Antibeschlageinrichtungsschalter eingeschaltet ist, dass eine Heizanforderung
zum Heizen der gesamten Oberfläche des Fensterglases 10 vorliegt,
woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S03 fortschreitet; alternativ
entscheidet die Steuereinheit 60, wenn der Antibeschlageinrichtungsschalter
ausgeschaltet ist, dass kein Heizanforderung besteht, woraufhin
die Verarbeitung zu Schritt S04 fortschreitet.
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Schritt S03: Zuführen von elektrischer
Energie zur innenseitigen Heizeinrichtung
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In
Schritt S03 schaltet die Steuereinheit 60 das Relais 40 ein
und führt der innenseitigen Heizeinrichtung 20 elektrischen
Strom zu, um die gesamte Oberfläche des Fensterglases 10 zu
heizen, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S04 fortschreitet.
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Schritt S04: Entscheidung bezüglich
des ein-/ausgeschalteten Zustands des Enteisungseinrichtungsschalters
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In
Schritt S04 entscheidet die Steuereinheit 60, wenn der
Scheibenwischerenteisungseinrichtungsschalter eingeschaltet ist,
dass eine Heizanforderung zum Heizen mindestens eines Bereichs des Fensterglases 10 in
der Nähe der Scheibenwischer-Ruheposition vorliegt, woraufhin
die Verarbeitung zu Schritt S05 fortschreitet. Wenn der Scheibenwischerenteisungseinrichtungsschalter
ausgeschaltet ist, entscheidet die Steuereinheit 60, dass
keine Heizanforderung vorliegt, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt
S06 fortschreitet.
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Schritt S05: Zuführen von elektrischer
Energie zur außenseitigen Heizeinrichtung
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In
Schritt S05 schaltet die Steuereinheit 60 das Relais 50 ein
und führt der außenseitigen Heizeinrichtung 30 elektrischen
Strom zu, um die Bereiche des Fensterglases 10 in der Nähe
der Scheibenwischer-Ruheposition und einer A-Säule zu heizen, woraufhin
die Verarbeitung zu Schritt S06 fortschreitet.
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Schritt S06: Entscheidung bezüglich
des ein-/ausgeschalteten Zustands des Scheibenwischerschalters und
der Außentemperatur
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In
Schritt S06 entscheidet die ECU 60, wenn der Scheibenwischerschalter
eingeschaltet ist und die Außentemperatur niedriger ist
als 2 Grad Celsius (erster Schwellenwert), d. h., wenn die Antwort
in diesem Schritt "JA" lautet, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit
für Schneefall und für einen Heizanforderung für
Heizbereiche des Fensterglases 10 in der Nähe der
Scheibenwischer-Ruheposition und einer A-Säule besteht,
woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S07 fortschreitet. Wenn die
Antwort "NEIN" lautet, schreitet die Verarbeitung dagegen zu Schritt
S08 fort.
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Schritt S07: Zuführen von elektrischer
Energie zur innen- und zur außenseitigen Heizeinrichtung
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In
Schritt S07 schaltet die Steuereinheit 60 die Relais 40 und 50 ein
und führt sowohl der innenseitigen Heizeinrichtung 20 als
auch der außenseitigen Heizeinrichtung 30 elektrischen
Strom zu, um die gesamte Oberfläche des Fensterglases 10 und
die Bereiche des Fensterglases 10 in der Nähe
der Scheibenwischer-Ruheposition und der A-Säule gleichzeitig
zu heizen, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S08 fortschreitet.
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Schritt S08: Zeitgeberverarbeitung für
die Zufuhr von elektrischer Energie
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In
Schritt S08 führt die Steuereinheit 60 eine vorgegebene
Zeitgeberverarbeitung zum Managen der Stromzufuhrzeit des Relais
zum Schalten des Relais auf den eingeschalteten Zustand aus.
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Die
Zeitgeberverarbeitung beinhaltet das folgende Stromzufuhrzeitmanagement:
d. h., wenn eine vorgegebene Zeit dauer verstrichen ist, nachdem
das Relais eingeschaltet wurde, schaltet die Steuereinheit das Relais
aus. Die Zeitgeberverarbeitung beinhaltet außerdem eine
Steuerung zum Regeln der Wärmemenge jeder Heizeinrichtung,
d. h., die Steuereinheit 60 führt elektrischen
Strom intermittierend zu durch Schalten der Relais zwischen dem
eingeschalteten und dem ausgeschalteten Zustand, um den Tastgrad
als Verhältnis der Einschaltdauer zur Ausschaltdauer zu
steuern.
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In
der Wärmemengensteuerung wird die Wärmemenge jeder
Heizeinrichtung derart gesteuert, dass die Wärmemenge jeder
Heizeinrichtung umso höher wird, je niedriger die Außentemperatur und
je größer die Temperaturdifferenz ist.
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Daraufhin
springt die Verarbeitung zu Schritt S02 zurück, und der
vorstehend beschriebene Prozess wird ab Schritt S02 wiederholt.
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Die
erste Ausführungsform der Fensterglasheizvorrichtung 1 hat
die folgenden drei Funktionen, d. h. eine Diebstahlschutzfunktion
während des Ladens der Traktionsbatterie 70, eine
Wärmeerzeugungs- oder Heizfunktion während eines
Halte- und Parkzustands und eine Stromzufuhrunterbrechungsfunktion
während des Anlassens des Verbrennungsmotors. 5 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Darstellen dieser Funktionen. Nachstehend
werden die einzelnen Schritte dieser Funktionen in der geeigneten
Folge beschrieben.
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Schritt S11: Entscheidung bezüglich
des Zündschalterzustands
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Wenn
der Zündschalter auf den Zustand "AUS" geschaltet ist,
schreitet die Verarbeitung der Steuereinheit 60 zu Schritt
S15 fort, andernfalls, d. h. bei "EIN", schreitet die Verarbeitung
zu Schritt S12 fort.
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Schritt S12: Entscheidung bezüglich
der Schaltstellung "GERÄTETEILE" des Zündschalters
-
Wenn
der Zündschalter auf die Schaltstellung "GERÄTETEILE"
eingestellt ist, schreitet die Verarbeitung der Steuereinheit 60 zu
Schritt S17 fort, andernfalls schreitet die Verarbeitung zu Schritt
S13 fort.
-
Schritt S13: Entscheidung bezüglich
der Schaltstellung "ANLASSEN" des Zündschalters
-
Wenn
der Zündschalter auf die Schaltstellung "ANLASSEN" eingestellt
ist, führt die Steuereinheit 60 keiner der Heizeinrichtungen
Strom zu, um der Spannungszufuhr zu einem Anlassermotor Vorrang
zu geben, und anschließend springt die Verarbeitung zu
Schritt S11 zurück, und die Prozesse werden ausgehend von
Schritt S11 wiederholt.
-
Schritt S14: Fehlererfassungsverarbeitung
-
Die
Steuereinheit 60 führt eine vorgegebene Fehlererfassungsverarbeitung
aus. Die Steuereinheit 60 entscheidet durch Überwachen
der Wärmemenge jeder Heizeinrichtung, ob ein Fehler, z.
B. ein Nebenschluss oder Stromverlust von der Fensterglasheizvorrichtung,
vorliegt oder nicht.
-
Daraufhin
springt die Verarbeitung der Steuereinheit 60 zu Schritt
S11 zurück, und die Prozesse werden ab Schritt S11 wiederholt.
-
Schritt S15: Entscheidung bezüglich
des Ladevorgangs
-
Wenn
der Ladevorgang über eine Steckdosenverbindung unter Verwendung
des Batterieladeports 80 ausgeführt wird, schreitet
die Verarbeitung der Steuereinheit 60 zu Schritt S16 fort.
Wenn der Ladevorgang über eine Steckdosenverbindung nicht ausgeführt
wird, springt die Verarbeitung zu Schritt S11 zurück, und
die Prozesse werden ab Schritt S11 wiederholt.
-
Schritt S16: Diebstahlschutzverarbeitung
-
Die
Steuereinheit 60 führt durch Steuern des Relais 20 intermittierend
eine schwache elektrische Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 22 und
der Elektrode 20 zu und überwacht die Stromzufuhrmenge
während dieser Zeit. Dadurch kann entschieden werden, ob
das Fensterglas gebrochen ist, so dass der Heizfilm 21 beschädigt
ist, oder nicht, weil der elektrische Strom in diesem Fall durch
einen Filmfehler im gebrochenen elektrischen Glas nicht fließt.
D. h., der Heizfilm 21 der innenseitigen Heizeinrichtung 20 funktioniert
auch als Sensor zum Erfassen einer Beschädigung des Fensterglases 10.
Wenn eine derartige Beschädigung des Fensterglases 10 in
dieser Verarbeitung erfasst worden ist, führt die Steuereinheit 60 eine
vorgegebene Diebstahlschutzoperation in Zusammenwirkung mit anderen
fahrzeugmontierten Einheiten aus. Die Diebstahlschutzoperation weist
das Blinken von Lampen, das Aktivieren einer Hupe, das Verhindern
eines Anlassvorgangs eines Verbrennungsmotors und das Übermitteln
von Warninformation zu einem System außerhalb des Fahrzeugs
auf. Daraufhin schreitet die Verarbeitung zu Schritt S17 fort.
-
Schritt S17: Entscheidung bezüglich
mit dem Heizschalter in Beziehung stehenden Betriebszuständen
-
Wenn
irgendein mit der Wärmeerzeugung in Beziehung stehender
Schalter, z. B. der Antibeschlagschalter oder der Scheibenwischerenteisungseinrichtungsschalter,
betätigt ist, schreitet die Verarbeitung der Steuereinheit 60 zu
Schritt S18 fort, und andernfalls springt die Verarbeitung zu Schritt S11
zurück, wobei die Prozesse ab Schritt S11 wiederholt werden.
-
Schritt S18: Heizverarbeitung
-
Die
Steuereinheit 60 führt jeder der Heizeinrichtungen
in Abhängigkeit von der Betätigung des Schalters
basierend auf einer Heizanforderung durch einen Fahrer auf die gleiche
Weise wie in 4 elektrischen Strom zu. Daraufhin
springt die Verarbeitung der Steuereinheit 60 zu Schritt
S11 zurück, wobei die Prozesse ausgehend von Schritt S11
wiederholt werden.
-
Gemäß der
vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform können
die folgenden Wirkungen erzielt werden.
- (1)
Aufgrund der auf der gesamten Oberfläche des Fensterglases 10 angeordneten
innenseitigen Heizeinrichtung 20 und der in der Nähe
der A-Säule und der Scheibenwischer-Ruheposition angeordneten
außenseitigen Heizeinrichtung 30 wird die Wärmemenge
jeder Heizeinrichtung gemäß der Betätigung
von Schaltern durch einen Benutzer oder gemäß der
Außentemperatur gesteuert, so dass durch die Heizeinrichtungen
der vorliegenden Ausführungsform die folgenden Wirkungen
a) bis d) erhalten werden können.
- a) Wenn die Außentemperatur niedriger ist als 2 Grad
Celsius und der Scheibenwischer eingeschaltet ist, wird entschieden,
dass das Fahrzeug sich in einer Schneefallumgebung befindet, so dass
sowohl die innenseitige Heizeinrichtung 20 als auch die
außenseitige Heizeinrichtung 30 geheizt wird.
Daher wird in Bereichen in der Nähe der A-Säule
und der Scheibenwischer-Ruheposition eine große Wärmemenge
erzeugt, um zu verhindern, dass Eis und Schnee, das/der durch die Scheibenwischer
aufgeschabt wurde, zu Klumpen anwächst, und um Eis und
Schnee zu schmelzen. Dadurch wird während einer Fahrt in einem
kalten Gebiet eine gute Sicht für einen Fahrer gewährleistet
und wird außerdem die Mechanik der Scheibenwischervorrichtung
vor einer Überlastung geschützt. Au ßerdem
kann, auch wenn das Fahrzeug sich in einer Situation befindet, in
der keine hohe Spannung der Spannungsquelle des Fahrzeugs bereitgestellt
wird, eine große Wärmemenge durch stapelförmiges
Anordnen der beiden Heizeinrichtungsschichten erhalten werden.
- b) Durch Heizen nur der außenseitigen Heizeinrichtung 30 kann
diese als Scheibenwischerenteisungseinrichtung verwendet werden,
um zu verhindern, dass ein Wischerblatt des Scheibenwischers vereist
und am Fensterglas 10 anhaftet. Dadurch kann, weil in diesem
Fall nur die zu erwärmenden Abschnitte geheizt werden,
der elektrische Energieverbrauch im Vergleich zu dem Fall reduziert
werden, in dem die gesamte Oberfläche des Fensterglases 10 geheizt
wird.
- c) Durch gleichmäßiges Heizen der gesamten Oberfläche
des Fensterglases durch die innenseitige Heizeinrichtung 20 kann
die innenseitige Heizeinrichtung 20 als Entfroster (Defroster)
verwendet werden, um zu verhindern, dass das Fensterglas 10 beschlägt.
- d) Jeder Heizvorgang der Fensterglasheizvorrichtungen hat die
Nebenwirkung, dass auch der Fahrzeuginnenraum erwärmt wird.
D. h., Warmluft wird, anders als bei einer Klimaanlage, nicht direkt auf
die jeweiligen Gesichter von Insassen geblasen. Dadurch empfinden
die Insassen keine wesentliche unangenehme Hitze, so dass das behagliche
Gefühl für die jeweiligen Insassen verbessert
wird.
- (2) Durch Anordnen der Heizeinrichtung zum lokalen Erwärmen
der Scheibenwischer-Ruheposition an der Außenseite des
Fahrzeugs wird hauptsächlich der Außenabschnitt
des Fensterglases 10 erwärmt, wodurch der Eis-/Schnee-Schmelzwirkung
als Enteisungseinrichtung verbessert wird. Außerdem wird
durch Anordnen der Heizeinrichtung zum Erwärmen der gesamten
Oberfläche an der Innenseite des Fahrzeugs hauptsächlich
der Innenabschnitt des Fensterglases 10 erwärmt,
wo durch die Antibeschlagwirkung als Antibeschlageinrichtung (Defogger)
verbessert wird.
- (3) Die innenseitige Heizeinrichtung 20 und die außenseitige
Heizeinrichtung 30 sind sandwichartig zwischen dem Innenglas 11 und
dem Außenglas 12 des als laminiertes Glas konstruierten Fensterglases
angeordnet, so dass jede der Heizeinrichtungen durch das Innenglas 11 und
das Außenglas 12 geschützt werden kann,
wodurch ihre Lebensdauer erhöht wird. Außerdem
ist der nicht leitfähige und transparente Zwischenfilm 13 zwischen
der innenseitigen Heizeinrichtung 20 und der außenseitigen
Heizeinrichtung 30 angeordnet, so dass die jeweiligen Heizfilme
der Heizeinrichtungen voneinander isoliert werden können.
- (4) Weil der innenseitigen Heizeinrichtung 20, während
das Fahrzeug stoppt oder parkt, ein schwacher elektrischer Strom
zugeführt wird und die Stromzufuhrmenge während
dieser Zeit erfindungsgemäß überwacht
wird, kann durch dieses Merkmal erfasst werden, wenn das Fensterglas zerbrochen
ist, d. h., dass die innenseitige Heizeinrichtung 20 als
Diebstahlschutz nutzbar ist.
- (5) Auch während ein Ladevorgang über eine Steckdosenverbindung
ausgeführt wird, wird die elektrische Energie jeder Heizeinrichtung
zugeführt, wenn im Voraus ein Heizanforderung festgelegt
worden ist. Durch dieses Merkmal kann auch in einer kalten Umgebung
oder in einer kalten Gegend vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors
für den Fahrer eine gute Sicht durch das Fensterglas gewährleistet
und das Fahrzeug rasch angelassen werden.
-
Zweite Ausführungsform
-
Nachstehend
wird die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Fensterglasheizvorrichtung unter Bezug auf die 6 bis 9 beschrieben.
-
6 zeigt
ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konstruktion der zweiten
Ausführungsform der Fensterglasheizvorrichtung. Insofern
die Komponenten der zweiten Ausführungsform denjenigen
der ersten Ausführungsform gleichen, werden diese nicht näher
beschrieben.
-
Eine
Fensterglasheizvorrichtung 101 besteht aus Komponenten
wie beispielsweise einem Fensterglas 110, einer Glasheizvorrichtung 120 und
einer Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130.
-
Das
Fensterglas 110 ist ein im Wesentlichen längliches
und rechteckiges laminiertes Glas, wobei die Laminatstruktur durch
ein Innenglas und ein Außenglas gebildet wird. Die Anordnung
des Fensterglases 110 ist die gleiche wie diejenige des
Fensterglases 10 der ersten Ausführungsform.
-
Die
Glasheizvorrichtung 120 ist zwischen dem Innenglas und
dem Außenglas des laminierten Fensterglases 110 angeordnet.
Die Glasheizvorrichtung 120 weist einen ersten Heizfilm 121,
einen zweiten Heizfilm 122, einen dritten Heizfilm 123,
einen vierten Heizfilm 124, positive Elektroden 125 und eine
Erdungselektrode 126 auf.
-
Die
Heizfilme 121 bis 124 sind beispielsweise aus
Zinnoxid hergestellte dünne Filme, die durch Aufdampfen
auf einer Oberfläche des Innenglases an der Fahrzeugaußenseite
oder auf einer Oberfläche des Außenglases an der
Fahrzeuginnenseite ausgebildet werden. Jeder der Heizfilme 121 bis 124 ist
transparent oder halbtransparent und außerdem leitfähig,
so dass er durch Zufuhr von elektrischem Strom erwärmt
wird.
-
Jeder
der Heizfilme 121 bis 124 hat eine rechteckige
Form, und die Heizfilme sind in der Breitenrichtung in Folge angeordnet.
Sie sind elektrisch voneinander isoliert. Außerdem sind
die Heizfilme 121 bis 124 derart angeordnet, dass
sie die gesamte Oberfläche des Fensterglases 110 durch
die Verwendung all dieser Filme gemeinsam abdecken.
-
Die
Heizfilme 122 und 123 sind in einem Bereich angeordnet,
der den Mittenbereich des Fensterglases 110 einschließt,
und entsprechen der ersten Heizeinrichtung der vorliegenden Ausführungsform. Außerdem
sind die Heizfilme 121 und 124 in der Nähe
der (nicht dargestellten) A-Säule der Fahrzeugkarosserie
angeordnet und entsprechen der erfindungsgemäßen
zweiten Heizeinrichtung.
-
Diese
Heizfilme 121 bis 124 können in einem einzigen
Aufdampfprozess derart ausgebildet werden, dass vor dem Aufdampfen
Bereiche des Fensterglases maskiert werden, die einer Grenze zwischen
den einzelnen Filmen entsprechen, und die Maske entfernt wird, nachdem
die Filme ausgebildet wurden.
-
Die
positiven Elektroden 125 bilden die jeweiligen Elektroden
der Heizfilme 121 bis 124 und sind am oberen Endabschnitt
jedes der Heizfilme 121 bis 124 angeordnet und
mit der Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130 elektrisch
verbunden.
-
Die
Erdungselektrode 126 ist streifenförmig länglich
in der Breitenrichtung ausgebildet und am unteren Endabschnitt der
Heizfilme 121 bis 124 aufeinanderfolgend integral
ausgebildet und geerdet.
-
Die
Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130 führt
jedem der Heizfilme 121 bis 124 elektrische Energie
zu, um Wärme zu erzeugen, und steuert den ein- und ausgeschalteten Zustand
der elektrischen Spannungsversorgung oder ihre elektrische Energiemenge,
wenn die elektrische Spannungsversorgung eingeschaltet ist. Die Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130 dient
erfindungsgemäß sowohl als Wärmebedarf-/Heizanforderungserfassungseinrichtung
als auch als Wärmeerzeugungssteuerungseinrichtung. Die
Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130 empfängt
elektrische Energie von ei ner fahrzeugmontierten Energiequelle, wie
beispielsweise einer Batterie, und steuert die Energieversorgung
jeder der Heizfilme 121 bis 124 in Abhängigkeit
von Heizbetriebsschalterinformation, Innen-/Außentemperaturinformation,
Zündschalterinformation und Batterieladezustandinformation (SOC).
-
Die
vorstehend erwähnte Heizbetriebsschalterinformation ist
Information, die mit der Fensterglasheizanforderung in Beziehung
steht, die von einem Betriebsabschnitt, wie beispielsweise einem
Antibeschlageinrichtungsschalter oder einem Scheibenwischerenteisungseinrichtungsschalter,
die auf einem (nicht dargestellten) Armaturenbrett angeordnet sind,
direkt oder als Vorheizanforderung gemäß einem
Fahrzeitplan indirekt eingegeben wird. Die Heizanforderung wird
nicht nur durch den auf der Fahrzeugkarosserie angeordneten Betriebsabschnitt
eingegeben, sondern beispielsweise auch über eine Fernbedienung
von außerhalb des Fahrzeugs. Außerdem ruft die
Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130 auch
Information ab, die mit den Betriebszuständen "EIN" oder
"AUS" des Schutzscheibenwischerschalters zum Betätigen
des Scheibenwischers in Beziehung stehen.
-
Außerdem
steht die Batterie-SOC-Information mit dem Ladezustand (elektrische
Restenergiemenge) der Batterie in Beziehung.
-
Die
Heizvorrichtungssteuerungs-/Spannungsversorgungseinheit 130 weist
eine ECU 131, ein Relais 132, usw. auf.
-
Die
ECU 131 ist eine Informationsverarbeitungseinheit zum Ausführen
aller Steuerungen der Fensterglasheizvorrichtung 101. Das
Relais 132 ist eine Unterbrechungseinrichtung zum Schalten
der Energieversorgung für jeden der Heizfilme auf "EIN" oder
"AUS". Außerdem hat das Relais 132 eine Funktion
zum Ändern einer Unterbrechungsperiode (Tastgrad) der Energieversorgung,
d. h. zum Ändern der in jedem der Heizfilme 121 bis 124 erzeugten Wärmemenge.
-
Nachstehend
wird die vorstehend erwähnte Fensterglasheizvorrichtung 101 beschrieben. 7 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Darstellen der Funktionsweise der vorliegenden
Ausführungsform der Fensterglasheizvorrichtung 101.
Nachstehend werden die einzelnen Schritte in der geeigneten Folge beschrieben.
-
Schritt S101: Entscheidung bezüglich
des Verbrennungsmotoranlassvorgangs
-
Wenn
der Zündschalter auf den Zustand "ANLASSEN" eingestellt
ist, schreitet die Verarbeitung der ECU 131 zu Schritt
S102 fort, um der Energieversorgung zum Anlassermotor Vorrang zu
geben, andernfalls schreitet die Verarbeitung zu Schritt S103 fort.
-
Schritt S102: Warten
-
Die
ECU 131 unterbricht den Prozess für eine vorgegebene
Zeitdauer von beispielsweise mehreren Sekunden, woraufhin die Verarbeitung
zu Schritt S101 zurück springt, um die Verarbeitungen ab
Schritt S101 zu wiederholen.
-
Schritt S103: Entscheidung bezüglich
der Heizanforderung
-
Wenn
einer der Heizanforderungsschalter, z. B. der Antibeschlagschalter
oder der Scheibenwischerenteisereinrichtungsschalter, eingeschaltet
ist oder durch einen im Voraus eingegebenen Befehl in Kürze
eingeschaltet wird, entscheidet die ECU 131, dass eine
Heizanforderung vorliegt, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt
S105 fortschreitet; andernfalls schreitet sie zu Schritt S104 fort.
-
Schritt S104: Warten
-
Die
ECU 131 unterbricht den Prozess für eine vorgegebene
Zeitdauer von beispielsweise mehreren Sekunden, woraufhin die Verarbeitung
zu Schritt S103 zurück springt, wobei die Prozesse ab Schritt
S103 wiederholt werden.
-
Schritt S105: Entscheidung bezüglich
des Batterieladezustands
-
Wenn
der Batterieladezustand größer oder gleich einem
vorgegebenen Pegel ist und ausreichend elektrische Restenergie vorhanden
ist, schreitet die Verarbeitung der ECU 131 zu Schritt
S106 fort. Falls jedoch der Batterieladezustand niedriger ist als der
vorgegebene Pegel und die elektrische Restenergie unzureichend ist,
schreitet die Verarbeitung zu Schritt S112 fort.
-
Schritt S106: Einlesen der Innen-/Außentemperatur
-
Die
ECU 131 liest die Außen- und die Innentemperatur
von Temperatursensoren ein, die an der Fahrzeugaußenseite
bzw. der Fahrzeuginnenseite angeordnet sind, woraufhin die Verarbeitung
zu Schritt S107 fortschreitet.
-
Schritt S107: Berechnung der Temperaturdifferenz
-
Die
ECU 131 berechnet die Differenz zwischen der Außen-
und der Innentemperatur, die in Schritt S106 gelesen wurden, woraufhin
die Verarbeitung zu Schritt S108 fortschreitet.
-
Schritt S108: Verarbeitung zum Auswählen
eines Bereichs, dem elektrische Energie zugeführt werden soll,
und einer zuzuführenden elektrischen Energiemenge und zum
Verhindern eines Luftstrahls durch einen Entfroster (Defroster)
-
Die
ECU 131 wählt Heizfilme als Ziele aus, denen elektrische
Energie zugeführt werden soll, und setzt dadurch einen
Bereich (Heizbereich), dem elektrische Energie zugeführt
werden soll, und bestimmt dann eine zugeführte Energiemenge
und steuert das Relais 132 zum Starten der Energiezufuhr
zum Bereich.
-
Außerdem
gibt die ECU 131 über ein fahrzeugmontiertes LAN,
z. B. ein CAN, einen Befehl an eine Klimaanlagensteuereinheit aus,
um zu verhindern, dass ein Entfroster Warmluft auf das Fensterglas 110 aufbläst.
-
Nachstehend
wird ein Verfahren zum Setzen eines Bereichs, dem elektrische Energie
zugeführt werden soll, und einer zuzuführenden
elektrischen Energiemenge ausführlich beschrieben.
-
Der
Bereich, dem elektrische Energie zugeführt werden soll,
wird auf der Basis sowohl der in Schritt S106 eingelesenen Außentemperatur
als auch der in Schritt S107 berechneten Außen-/Innentemperatur-Differenz
gemäß einem Setzkennfeld gesetzt, dass mit dem
Bereich, dem elektrische Energie zugeführt werden soll,
in Beziehung steht.
-
8 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen des Setzkennfeldes für
die Bereiche, in denen elektrische Energie zugeführt werden
soll. In 8 stellen die x-Achse die Außentemperatur
und die y-Achse die Temperaturdifferenz dar. Wie in 8 dargestellt
ist, wird, wenn die Außentemperatur niedriger ist als der
erste Schwellenwert, z. B. 2°C, und die Temperaturdifferenz
größer ist als der erste Schwel lenwert, allen
Heizfilmen 121 bis 124 elektrische Energie zugeführt.
-
Wenn
die Außentemperatur höher ist als ein zweiter
Schwellenwert, der höher ist als der erste Schwellenwert,
und wenn die Temperaturdifferenz kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert,
der kleiner ist als der erste Schwellenwert, wird die elektrische Energiezufuhr
aller Heizfilme 121 bis 124 in Abhängigkeit
von dieser Entscheidung unterbrochen. D. h., es findet keine Vereisung
und kein Anhaften am Fensterglas 110 statt, und es tritt
kaum Beschlag auf, so dass eine Entfernung von Beschlag durch eine
Klimaanlage ausreichend ist.
-
In
den anderen Fällen werden dem ersten Heizfilm 121 und
dem vierten Heizfilm 124, die in der Nähe der
A-Säulen angeordnet sind, elektrische Energie zugeführt,
und die elektrische Energiezufuhr zum zweiten Heizfilm 122 und
dritten Heizfilm 123 wird unterbrochen.
-
Die
zuzuführende elektrische Energiemenge wird in Abhängigkeit
sowohl von der in Schritt S106 gelesenen Außentemperatur
als auch der in Schritt S107 berechneten Temperaturdifferenz gemäß einem
vorgegebenen Setzkennfeld berechnet, das mit der zuzuführenden
elektrischen Energiemenge in Beziehung steht.
-
9 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen des Setzkennfeldes für
die zuzuführenden elektrischen Energiemenge. In 9 stellen
die x-Achse die Außentemperatur und die y-Achse die Innen-/Außentemperatur-Differenz
dar. Wenn die Außentemperatur höher ist als der
vorstehend erwähnte zweite Schwellenwert und die Temperaturdifferenz kleiner
ist als der vorstehend erwähnte zweite Schwellenwert, wird
die elektrische Energieversorgung aller Heizeinrichtungen 121 bis 124 unterbrochen.
-
In
den anderen Fällen wird die zuzuführende elektrische
Energiemenge so gesetzt, dass der Tastgrad zunimmt, um die zuzuführenden
elektrischen Energiemenge und die Wärmemenge zu erhöhen,
je niedriger die Außentemperatur und je größer
die Temperaturdifferenz ist. Nachdem die Energiezufuhr zu jedem
der Heizfilme 121 bis 124 im Bereich, dem elektrische
Energie zugeführt werden soll, und mit der zuzuführenden
elektrischen Energiemenge begonnen hat, die durch das vorstehende
Verfahren gesetzt wurden, schreitet die Verarbeitung der ECU 131 zu
Schritt S109 fort.
-
Schritt S109: Entscheidung bezüglich
der Betätigung des Scheibenwischerschalters
-
Wenn
der Scheibenwischerschalter eingeschaltet ist, schreitet die Verarbeitung
der ECU 131 zu Schritt S110 fort. Wenn der Scheibenwischerschalter
ausgeschaltet ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S111 fort.
-
Schritt S110: Einstellbereich und zuzuführende
Energgiemenge
-
Die
ECU 131 schätzt, dass die Außentemperatur
niedriger ist als beispielsweise 2°C, wenn in Schritt S109
erfasst wird, dass der Scheibenwischerschalter eingeschaltet ist,
d. h., dass es schneit. Wenn der zweite Heizfilm 122 und
der dritte Heizfilm 123 ausgeschaltet sind, schaltet die
ECU 131 diese ein. Gleichzeitig führt die ECU 131 eine
derartige Einstellung aus, dass die zuzuführende elektrische
Energiemenge zum ersten Heizfilm 121 und zum zweiten Heizfilm 124 in
der Nähe der A-Säulen erhöht wird, um
zu verhindern, dass aufgeschabter Schnee zu Eisklumpen anwächst.
-
Schritt S111: Systemprüfung
-
Die
ECU 131 diagnostiziert jede Funktion der Fensterglasheizvorrichtung 101 durch
eine vorgegebene Selbstdiagnosefunktion. Nachdem entschieden wurde,
dass die Funktionen normal sind, springt die Verarbeitung der ECU 131 zu
Schritt S103 zurück, und die folgenden Prozesse werden
wiederholt. Falls eine Störung erfasst worden ist, schreitet
die Verarbeitung zu Schritt S112 fort.
-
Schritt S112: Selbstschutz(Fail-safe)verarbeitung
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Die
ECU 131 unterbricht die elektrische Energiezufuhr zu allen
Heizfilmen 121 bis 124, und die Verarbeitung beendet
eine Folge von Prozessen.
-
Die
vorstehend erwähnte zweite Ausführungsform der
Fensterglasheizvorrichtung 101 hat die folgenden Wirkungen.
- (1) Wenn das Fensterglas 110 in Bereichen
in der Nähe der A-Säule geheizt werden soll, kann
durch Heizen nur der in der Nähe dieser Bereiche angeordneten
Heizfilme 121, 124 eine effektive Heizung bewirkt
werden. Hierbei können hauptsächlich die Umfangsabschnitte
des Fensterglases 110, die leicht beschlagen, effizient
geheizt werden, und es kann verhindert werden, dass durch den Scheibenwischer
hochgeschabter Schnee zu Eisklumpen anwächst. Außerdem
kann, wenn die gesamte Oberfläche des Fensterglases geheizt werden
soll, um zu verhindern, dass das Glas beschlägt, die gesamte
Oberfläche des Fensterglases durch Heizen aller Heizfilme 121 bis 124 geheizt
werden.
-
Außerdem
kann, weil das Fensterglas 110 im vorstehenden Fall direkt
erwärmt wird, eine bessere Energieeffizienz im Vergleich
zu anderen Verfahren zum Entfernen von Beschlag erhalten werden,
d. h. durch Erwärmen des Glases durch Aufblasen von Warmluft
auf das Glas unter Verwendung einer Kli maanlage, oder Entfeuchten
der Luft im Inneren des Fahrzeugs.
- (2) Weil
die Glasheizvorrichtung 120 den transparenten oder halbtransparenten
Heizfilm aufweist, kann sie innerhalb eines Sichtbereichs des Fensterglases 110 angeordnet
werden, ohne dass die Sicht eines Fahrers beeinträchtigt
wird.
- (3) In Abhängigkeit von der auf der Innen-/Außentemperatur-Differenz
und der Außentemperatur basierenden Heizanforderung können
die zu heizenden Heizfilme geschaltet werden, d. h. nur der erste
Heizfilm 121 und der vierte Heizfilm 124, andernfalls
können alle Heizfilme 121 bis 124 selektiv
geheizt werden. Außerdem kann in Abhängigkeit
von der Heizanforderung die Wärmemenge jedes der Heizfilme 121 bis 124 geändert
werden. Durch diese Merkmale wird gemäß dem Wetter automatisch
der für den Fahrer beste Heizzustand erhalten. Außerdem
ermöglichen es diese Vorteile dem Benutzer, auch in einem
kalten Gebiet während der Fahrt eine gute Sicht zu gewährleisten, ohne
dass der Benutzer eine komplizierte Operation ausführen
muss.
-
Modifizierung
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb des technischen
Bereichs der vorliegenden Erfindung sind verschiedenartige Modifikationen
und Änderungen möglich.
- (1)
Die Komponenten der Fensterglasheizvorrichtung sind nicht auf diejenigen
der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Die Komponenten können geeignet geändert werden. Beispielsweise
ist ein Bestandteil des Heizfilms nicht auf das in den vorliegenden
Ausführungsformen verwendete Material auf Zinnoxidbasis
beschränkt. Es kann ein Heizfilm mit einem anderen metallischen
oder nicht metallischen Material verwendet werden, insofern es transparent
oder halbtransparent ist.
- (2) Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
der Fensterglasheizvorrichtung werden in einem Fahrzeug, wie beispielsweise
einem Hybrid-Automobil mit Steckdosenverbindung bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf derartige Fahrzeuge
beschränkt, sondern kann auch in einem Fahrzeug, z. B.
einem Automobil, angewendet werden, dessen Fahrleistungsquelle nur
ein Verbrennungsmotor ist, ein batteriebetriebenes Elektromobil,
ein brennstoffzellenbetriebenes Automobil, usw.
- (3) Die zweite elektrische Heizeinrichtung der vorliegenden
Ausführungsform ist in einem Bereich in der Nähe
der A-Säule und der Scheibenwischer-Ruheposition angeordnet.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt.
Die zweite Heizeinrichtung kann in anderen Bereichen angeordnet
werden, in denen eine relativ größere Wärmemenge
angefordert wird, z. B. in einem Bereich, der einer als Fahrtunterstützungseinrichtung
verwendeten Einrichtung zum Fotografieren der Umgebung des Kraftfahrzeugs
zugewandt ist, z. B. einer Stereokamera.
- (4) Das Fensterglas der vorliegenden Ausführungsformen
besteht aus laminiertem Glas. Für ein hinteres Fensterglas
kann jedoch ein einschichtiges Glas verwendet werden. In diesem Fall
ist es bevorzugt, wenn jede Heizeinrichtung auf der Innenfläche
des Fensterglases auf der Innenseite des Fahrzeugs angeordnet ist,
um jegliche Beschädigungen zu vermeiden, die durch das Schaben
des Scheibenwischers verursacht werden können. Beispielsweise
kann jedoch ein Schutzfilm auf der Außenfläche
des Fensterglases an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet werden.
In diesem Fall kann das Fensterglas derart konstruiert werden, dass
die erste und die zweite Heizeinrichtung das Fensterglas sandwichartig einschließen,
andernfalls werden beide Heizeinrichtungen gemeinsam an der Fahrzeuginnenseite
oder an der Fahrzeugaußenseite angeordnet. Wenn beide Heizeinrichtungen
an der Fahrzeuginnenseite oder an der Fahrzeugaußenseite
angeordnet sind, kann ein Isolierfilm zwischen den Heizeinrichtungen
angeordnet werden.
- (5) In den vorliegenden Ausführungsformen werden beispielsweise
zwei Heizeinrichtungen bereitgestellt, es können jedoch
Kombinationen anderer Wärmeerzeugungseinrichtungen oder
Heizeinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise können
die Heizfilme derart angeordnet sein, dass sie in einer Schichtstruktur
aus mehr als drei Lagen verlegt sind. Außerdem sind Kombinationen
verwendbar, bei denen eine Scheibenwischerenteisungseinrichtung,
in der ein Widerstandsheizdraht verwendet wird, eine Entfrostereinrichtung,
in der durch eine Klimaanlage erzeugte Warmluft, eine Heizeinheit
und ähnliche Einrichtungen gemeinsam verwendet werden,
mit der erfindungsgemäßen Fensterglasheizvorrichtung kombiniert
sind. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen
Fensterglasheizvorrichtung sind die Klimaanlage und Entfrostereinrichtungen,
z. B. ein Luftstrom, eine Rohrleitung, usw. entbehrlich. Infolgedessen
kann die Design- und Entwurffreiheit des Armaturenbretts verbessert
werden, und außerdem kann verhindert werden, dass durch
das Eindringen von Staub in eine Rohrleitung und aus ähnlichen
Gründen verursachte Geräusche und Gerüche
auftreten.
- (6) In der vorliegenden Erfindung weist sowohl die erste als
auch die zweite Heizeinrichtung einen transparenten oder halbtransparenten
Heizfilm auf. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Konstruktion
beschränkt, sondern es kann eine opake Heizeinrichtung,
z. B. ein Widerstandsheizdraht, Kohlenstoff, oder eine ähnliche
Einrichtung als zweite Heizeinrichtung dienen, insofern sie außerhalb
des Sicht bereichs (im gefärbten Abschnitt oder im Keramikteil)
des Fensterglases angeordnet ist.
- (7) Die Bereiche des Fensterglases können unter Berücksichtigung,
dass Warmluft dazu neigt, aufzusteigen, vertikal geteilt sein, anstatt
lateral, wie in der zweiten Ausführungsform.
- (8) Die Ausführungsformen der Fensterglasheizvorrichtung
setzt den Bereich, dem elektrische Energie zugeführt werden
soll, und die zuzuführende elektrische Energiemenge basierend
sowohl auf der Außentemperatur als auch auf der Innen-/Außentemperatur-Differenz.
Die Fensterglasheizvorrichtung kann jedoch eine Steuerung verwenden,
die entweder auf der Außentemperatur oder auf der Temperaturdifferenz
basiert. Außerdem kann eine auf anderen Parametern basierende
Steuerung verwendet werden. Beispielsweise kann die Fensterglasheizvorrichtung
derart konstruiert sein, dass der Bereich, dem elektrische Energie
zugeführt werden soll, und die zuzuführende elektrische
Energiemenge durch eine Steuerung vergrößert und
erhöht werden können, die auf einem im Inneren
des Fahrzeugs angeordneten Feuchtigkeitssensor basiert, wenn die Feuchtigkeit
hoch ist. Beim Setzen der zuzuführenden elektrischen Energiemenge
und für ähnliche Zwecke kann eine Kühlwirkung
durch den Fahrtwind berücksichtigt werden.
- (9) In der zweiten Ausführungsform der Fensterglasheizvorrichtung
werden Grenzen zwischen nahe beieinander liegenden Heizfilmen durch Maskieren
gebildet. Das Herstellungsverfahren der Filme ist jedoch nicht auf
dieses Verfahren beschränkt. Beispielsweise kann der Film,
nachdem eine Filmschicht gleichmäßig ausgebildet
wurde, durch einen Laser geschnitten werden, um die Grenzen auszubilden.
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Obwohl
die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wor den sind,
ist offensichtlich, dass diese lediglich zur Erläuterung
dienen und innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüchen definierten
Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Änderungen und
Modifikationen möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 05-147500
A [0003]
- - JP 11-170986 A [0004]
- - JP 10-189232 A [0005]
- - JP 10-139492 A [0006]