Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befreien einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, von Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Befreien einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagen, von Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.The invention relates to a device for freeing a disc, in particular a windshield, a motor vehicle, in particular a passenger car, of moisture fitting and / or ice according to the preamble of patent claim 1 and a method for freeing a disc, in particular a windshield, a motor vehicle, especially one Passenger cars, of moisture fitting and / or ice according to the preamble of claim 9.
Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind der US 2011/0067726 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Vorrichtung umfasst eine Infrarotstrahleinrichtung zum Einstrahlen von Infrarotstrahlung in die Scheibe. Die Wellenlänge der Infrarotstrahlung kann dabei derart gewählt werden, dass die Infrarotstrahlung nicht oder nur zu einem sehr geringen Teil von der beispielsweise aus Glas gebildeten Scheibe absorbiert wird. Die Wellenlänge der Infrarotstrahlung wird dabei derart gewählt, dass die Infrarotstrahlung zumindest überwiegend von Wasser und somit von sich gegebenenfalls auf der Scheibe befindendem Beschlag aus Wasser absorbiert wird. Bei diesem Beschlag aus Wasser kann es sich um Feuchtigkeitsbeschlag wie beispielsweise Tau oder aber Schnee und Eis handeln. Da die Scheibe die Infrarotstrahlung zumindest überwiegend hindurch lässt, ohne sie zu absorbieren, wird die Infrarotstrahlung zumindest teilweise von dem Beschlag absorbiert, so dass beispielsweise das Eis beziehungsweise der Schnee geschmolzen oder angeschmolzen wird. Der Feuchtigkeitsbeschlag kann beispielsweise entfernt werden, da er infolge der Absorption der Infrarotstrahlung verdampft. Die Scheibe erwärmt sich dabei jedoch nicht oder nur sehr geringfügig beziehungsweise unmerklich.Such a device and such a method are the US 2011/0067726 A1 to be known as known. The device comprises an infrared radiation device for irradiating infrared radiation into the pane. The wavelength of the infrared radiation can be chosen such that the infrared radiation is not or only to a very small extent absorbed by the example of glass formed disc. The wavelength of the infrared radiation is chosen such that the infrared radiation is at least predominantly absorbed by water and thus possibly located on the disc befindendem fitting of water. This mist of water may be moisture, such as dew or snow and ice. Since the disc allows the infrared radiation at least predominantly through, without absorbing them, the infrared radiation is at least partially absorbed by the fog, so that, for example, the ice or the snow is melted or melted. The moisture fitting can be removed, for example, as it evaporates due to the absorption of the infrared radiation. However, the disc does not heat up or only very slightly or imperceptibly.
Die Vorrichtung umfasst auch eine Regeleinrichtung zum Einstellen der Energie der mittels der Infrarotstrahleinrichtung in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung. Mit anderen Worten kann mittels der Regeleinrichtung die Energie der in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung eingestellt werden.The device also comprises a control device for adjusting the energy of the infrared radiation to be radiated into the pane by means of the infrared radiation device. In other words, the energy of the infrared radiation to be radiated into the pane can be adjusted by means of the control device.
Bei der bekannten Vorrichtung kann die Infrarotstrahlung mittels der Infrarotstrahleinrichtung unter Totalreflexion in die Scheibe eingestrahlt werden. Dies bedeutet, dass der Einfallswinkel der Infrarotstrahlung an der Grenzfläche zwischen der und der die Scheibe umgebenden Luft den sogenannten Grenzwinkel der Totalreflexion überschreitet. Daraus folgt, dass – wenn sich kein Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis beziehungsweise Schnee auf der Scheibe befindet – die Infrarotstrahlung zumindest überwiegend in der Scheibe gefangen bleibt. Bildet sich auf der Scheibe Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis beziehungsweise Schnee, so kann die Infrarotstrahlung an den Stellen, an denen sich der Feuchtigkeitsbeschlag beziehungsweise das Eis auf der Scheibe befindet, aus der Scheibe austreten und in der Folge den Beschlag erwärmen und somit die Scheibe von dem Beschlag befreien. Dies bedeutet, dass die Infrarotstrahlung unter Totalreflexion bezogen auf die Scheibe als erstem Medium und die die Scheibe umgebende Luft als zweitem Medium in die Scheibe eingestrahlt wird. Befindet sich an wenigstens einer Stelle der Scheibe Beschlag auf der Scheibe, so grenzt an dieser wenigstens einen Stelle nicht mehr Luft, sondern der Beschlag direkt an die Scheibe. In der Folge kommt es an dieser wenigstens einen Stelle nicht mehr zur Totalreflexion und die Infrarotstrahlung kann aus der Scheibe heraustreten und von dem Beschlag aus Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit absorbiert werden.In the known device, the infrared radiation can be radiated by means of the infrared jet device under total reflection in the disc. This means that the angle of incidence of the infrared radiation at the interface between and the air surrounding the disc exceeds the so-called critical angle of total reflection. It follows that - if there is no moisture fitting and / or ice or snow on the disc - the infrared radiation remains at least predominantly trapped in the disc. Forms on the disc moisture fitting and / or ice or snow, so the infrared radiation at the points where the moisture fitting or the ice is on the disc, emerge from the disc and heat the fitting in the sequence and thus the disc of free the fitting. This means that the infrared radiation with total reflection with respect to the disc as the first medium and the air surrounding the disc is irradiated as a second medium in the disc. Located on at least one point of the disc fitting on the disc, so bordered at this at least one point no longer air, but the fitting directly to the disc. As a result, it comes at this at least one point no longer total reflection and the infrared radiation can emerge from the disc and be absorbed by the fogging of water or moisture.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders energieeffizienter Betrieb der Vorrichtung realisierbar ist.The object of the present invention is to develop a device and a method of the type mentioned in such a way that a particularly energy-efficient operation of the device can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befreien einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, von Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis beziehungsweise Schnee. Im Folgenden wird der Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis beziehungsweise Schnee zusammenfassend als „Beschlag” bezeichnet.A first aspect of the invention relates to a device for freeing a pane, in particular a windshield, a motor vehicle, in particular a passenger car, of moisture fitting and / or ice or snow. In the following, the moisture fitting and / or ice or snow is collectively referred to as "fitting".
Die Vorrichtung umfasst eine Infrarotstrahleinrichtung zum Einstrahlen von Infrarotstrahlung in die Scheibe. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Regeleinrichtung zum Einstellen der Energie der mittels der Infrarotstrahleinrichtung in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung.The device comprises an infrared radiation device for irradiating infrared radiation into the pane. In addition, the device comprises a control device for adjusting the energy of the infrared radiation to be radiated into the pane by means of the infrared radiation device.
Um nun einen besonders energieeffizienten Betrieb der Vorrichtung und somit ein besonders energieeffizientes Befreien der Scheibe von dem Beschlag realisieren zu können, ist erfindungsgemäß eine Sensoreinrichtung vorgesehen, mittels welcher eine Absorption der in die Scheibe eingestrahlten Infrarotstrahlung erfassbar und ein die erfasste Absorption charakterisierendes Absorptionssignal bereitstellbar ist. Die Regeleinrichtung ist dabei dazu ausgelegt, das Absorptionssignal von der Sensoreinrichtung zu empfangen. Ferner ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die Energie der mittels der Infrarotstrahleinrichtung in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung in Abhängigkeit von dem empfangenen Absorptionssignal einzustellen. Mit anderen Worten wird die Absorption der in die Scheibe eingestrahlten Infrarotstrahlung als Kriterium zum Steuern, insbesondere Regeln, der Infrarotstrahleinrichtung und somit der durch die Infrarotstrahleinrichtung in die Scheibe einzustrahlenden Energie der Infrarotstrahlung genutzt.In order to be able to realize a particularly energy-efficient operation of the device and thus a particularly energy-efficient freeing of the disc from the fitting, a sensor device is provided according to the invention, by means of which an absorption of the infrared radiation radiated into the disc can be detected and an absorption signal characterizing the detected absorption can be provided. The control device is designed to receive the absorption signal from the sensor device. Furthermore, the control device adapted to adjust the energy of the infrared radiation to be radiated into the pane by means of the infrared radiation device as a function of the received absorption signal. In other words, the absorption of the infrared radiation radiated into the pane is used as a criterion for controlling, in particular controlling, the infrared radiation device and thus the infrared radiation energy to be radiated into the pane by the infrared radiation device.
Wird beispielsweise mittels der Sensoreinrichtung erfasst, dass die in die Scheibe eingestrahlte Infrarotstrahlung zumindest teilweise absorbiert wird, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass sich Beschlag auf der Scheibe befindet. In der Folge kann die Energie der in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung im Vergleich zu einem vorhergehenden Zeitpunkt oder einer vorhergehenden Zeitspanne, in der keine Absorption der in die Scheibe eingestrahlten Infrarotstrahlung erfasst wurde oder in der die Absorption unterhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts lag, erhöht werden, um dadurch die Scheibe von dem Beschlag zu befreien. Wird daran anschließend mittels der Sensoreinrichtung wieder keine Absorption der Infrarotstrahlung erfasst, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass die Scheibe von dem Beschlag befreit ist beziehungsweise wurde. In der Folge kann die Energie der in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung wieder gesenkt werden, da eine Befreiung der Scheibe von Beschlag nicht erforderlich ist. Hierdurch kann eine besonders energieeffiziente sowie schnelle Befreiung der Scheibe von Beschlag sowie eine Beschlagfreihaltung der Scheibe realisiert werden, so dass beispielsweise Insassen, insbesondere der Fahrer, des Kraftwagens eine sehr gute Sicht durch die Scheibe nach außen haben.If it is detected, for example, by means of the sensor device that the infrared radiation radiated into the pane is at least partially absorbed, then it can be concluded that there is fog on the pane. As a result, the energy of the infrared radiation to be radiated into the glass can be increased in comparison to a previous time or a previous period in which no absorption of the infrared radiation radiated into the glass or in which the absorption was below a predefinable threshold value was detected thereby freeing the disc from fogging. If, subsequently, no absorption of the infrared radiation is detected again by means of the sensor device, then it can be concluded that the window is or has been freed from the fitting. As a result, the energy of the infrared radiation to be radiated into the pane can be lowered again, since it is not necessary to free the pane from fogging. In this way, a particularly energy-efficient and fast exemption of the disc of fitting and a fog release of the disc can be realized, so that for example occupants, in particular the driver of the motor vehicle have a very good view through the disc to the outside.
Die Infrarotstrahleinrichtung kann dabei auch dazu genutzt werden, den sich auf der Scheibe befindenden Beschlag zu erfassen. Dadurch können zusätzliche Sensoren zum Erfassen von sich auf der Scheibe befindendem Beschlag vermieden werden.The infrared radiation device can also be used to detect the fog located on the disc. As a result, additional sensors for detecting fog located on the disc can be avoided.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Scheibenwischanlage mit wenigstens einem Scheibenwischer zum Wischen der Scheibe. Die Regeleinrichtung ist dabei dazu ausgelegt, den Scheibenwischer in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal zu aktivieren. Dies bedeutet, dass nicht nur die Infrarotstrahleinrichtung, sondern auch die Scheibenwischanlage in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal betrieben, das heißt gesteuert und vorzugsweise geregelt wird. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Regeleinrichtung auch dazu ausgelegt ist, den Scheibenwischer in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal zu deaktivieren.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the device comprises a windshield wiper system with at least one windshield wiper for wiping the disk. The control device is designed to activate the windscreen wiper in response to the absorption signal. This means that not only the infrared radiator, but also the windshield wiper system is operated in dependence on the absorption signal, that is controlled and preferably regulated. Preferably, it is provided that the control device is also designed to deactivate the windshield wiper in response to the absorption signal.
Durch das Aktivieren des Scheibenwischers kann der Beschlag insbesondere in Form von Schnee beziehungsweise Eis, welcher beziehungsweise welches mittels der Infrarotstrahlung geschmolzen oder angeschmolzen wird beziehungsweise wurde, mittels des Scheibenwischers vollends von der Scheibe gewischt werden. Der Schnee beziehungsweise das Eis wird mittels der Infrarotstrahlung beispielsweise an der Grenzfläche zur Scheibe angeschmolzen, beziehungsweise das Eis kann mittels des aktivierten Scheibenwischers besonders einfach von der Scheibe weggewischt werden. Wird anschließend mittels der Sensoreinrichtung erfasst, dass sich kein Beschlag mehr auf der Scheibe befindet, so kann der Scheibenwischer mittels der Regeleinrichtung wieder deaktiviert werden.By activating the windshield wiper, the fitting, in particular in the form of snow or ice, which is or which has been melted or fused by means of the infrared radiation, can be wiped off completely by the windshield wiper. The snow or the ice is melted by means of infrared radiation, for example, at the interface with the disc, or the ice can be particularly easily wiped off the disc by means of the activated windscreen wiper. If it is subsequently detected by means of the sensor device that there is no more fogging on the window, then the windshield wiper can be deactivated again by means of the control device.
Alternativ oder zusätzlich umfasst die Scheibenwischanlage wenigstens ein Spritzelement zum Bespritzen der Scheibe mit einer Waschflüssigkeit. Dabei ist es vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu ausgelegt ist, das Spritzelement in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal zu aktivieren und gegebenenfalls vorzugsweise zu deaktivieren. Durch das Aktivieren des Spritzelements wird die Waschflüssigkeit auf die Scheibe gespritzt, so dass der Beschlag mittels der auf die Scheibe gespritzten Waschflüssigkeit besonders gut gelöst oder angelöst werden kann. Anschließend kann der Beschlag beispielsweise durch Aktivieren des Scheibenwischers besonders gut von der Scheibe entfernt werden. Durch das Betreiben der Scheibenwischanlage in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal ist es somit möglich, die Scheibe besonders schnell und effektiv von Beschlag zu befreien.Alternatively or additionally, the windshield wiper system comprises at least one injection element for spraying the disk with a washing liquid. It is envisaged that the control device is designed to activate the injection element in response to the absorption signal and optionally preferably to deactivate. By activating the spraying element, the washing liquid is sprayed onto the pane, so that the fitting can be loosened or dissolved particularly well by means of the washing liquid sprayed onto the pane. Subsequently, the fitting can be removed particularly well by activating the windshield wiper from the disc. By operating the windshield wiper system as a function of the absorption signal, it is thus possible to free the disk particularly quickly and effectively from fogging.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Sensoreinrichtung wenigstens einen Lichtsensor umfasst. Ein solcher Lichtsensor wird üblicherweise auch als Fotosensor bezeichnet und umfasst beispielsweise eine Fotozelle, mittels welcher Licht erfassbar ist. Mittels eines solchen Lichtsensors kann die etwaige Absorption der Infrarotstrahlung besonders gut erfasst werden.It has proven to be particularly advantageous if the sensor device comprises at least one light sensor. Such a light sensor is usually also referred to as a photosensor and comprises, for example, a photocell, by means of which light can be detected. By means of such a light sensor, the possible absorption of the infrared radiation can be detected particularly well.
Die genannte und mittels der Sensoreinrichtung zu erfassende Absorption der Infrarotstrahlung wird vorzugsweise nicht durch die Scheibe, sondern durch sich auf der Scheibe befindendem Beschlag bewirkt. Dies bedeutet, dass die Infrarotstrahlung vorzugsweise eine solche Wellenlänge aufweist, dass die Infrarotstrahlung nicht oder nur sehr geringfügig beziehungsweise zu einem nur vernachlässigbaren Teil von der Scheibe und zumindest überwiegend von sich auf der Scheibe etwaig befindendem Beschlag aus Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit absorbiert wird. Da die Infrarotstrahlung nicht von der Scheibe, sondern von Wasser und somit von sich auf der Scheibe etwaig befindendem Beschlag aus Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit absorbiert wird, kann anhand des Absorptionssignals darauf rückgeschlossen werden, dass sich Beschlag auf der Scheibe befindet, wenn mittels der Sensoreinrichtung erfasst wird, dass die Infrarotstrahlung zumindest teilweise absorbiert wird.The said absorption of the infrared radiation, which is to be detected by means of the sensor device, is preferably effected not by the disk, but by fitting on the disk. This means that the infrared radiation preferably has a wavelength such that the infrared radiation is not or only very slightly or to a negligible part of the disc and at least predominantly absorbed by the disk possibly befindendem fitting of water or moisture. Since the infrared radiation is not absorbed by the disk, but by water and thus on the disc possibly befindendem fitting of water or moisture, can be inferred from the absorption signal that there is fog on the disk when it is detected by means of the sensor device that the infrared radiation is at least partially absorbed.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Infrarotstrahleinrichtung dazu ausgelegt ist, eine erste Infrarotstrahlungsart und wenigstens eine zweite Infrarotstrahlungsart der Infrarotstrahlung auszustrahlen. Die erste Infrarotstrahlungsart weist dabei eine erste Wellenlänge auf, wobei die zweite Infrarotstrahlungsart eine von der ersten Wellenlänge unterschiedliche, zweite Wellenlänge aufweist. Die Sensoreinrichtung ist dabei dazu ausgelegt, jeweilige Intensitäten der zumindest teilweise von der Scheibe beziehungsweise aus Richtung der Scheibe reflektierten Infrarotstrahlungsarten zu erfassen und ein die erfassten Intensitäten charakterisierendes Intensitätensignal bereitzustellen. Die Regeleinrichtung ist ferner dazu ausgelegt, das Intensitätensignal zu empfangen und wenigstens einen einen Zustand der Scheibe charakterisierenden Zustandswert in Abhängigkeit von dem empfangenen Intensitätensignal zu bestimmen.It has proven to be particularly advantageous if the infrared radiation device is designed to emit a first type of infrared radiation and at least a second type of infrared radiation of the infrared radiation. In this case, the first type of infrared radiation has a first wavelength, the second type of infrared radiation having a second wavelength which is different from the first wavelength. The sensor device is designed to detect respective intensities of the infrared radiation types reflected at least partially by the pane or from the direction of the pane and to provide an intensity signal characterizing the detected intensities. The control device is further configured to receive the intensity signal and to determine at least one state value characterizing a state of the slice in dependence on the received intensity signal.
Mit anderen Worten wird die Infrarotstrahlung mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen in die Scheibe eingestrahlt. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass zeitlich nacheinander die unterschiedlichen Infrarotstrahlungsarten mittels der Infrarotstrahleinrichtung ausgestrahlt und in die Scheibe eingestrahlt werden. Die Sensoreinrichtung wertet die reflektierten Infrarotstrahlungsarten und beispielsweise ihr Verhältnis zueinander aus und kann dadurch den wenigstens einen Zustandswert bestimmen. Hierdurch ist es möglich, den Zustand der Scheibe zu überprüfen und beispielsweise die Vorrichtung in Abhängigkeit von dem Zustand zu überprüfen.In other words, the infrared radiation is irradiated with different wavelengths of light in the disc. This can be done, for example, such that the different types of infrared radiation are emitted in succession by means of the infrared radiation device and irradiated into the pane. The sensor device evaluates the reflected infrared radiation types and, for example, their relationship to one another and can thereby determine the at least one state value. This makes it possible to check the condition of the disc and to check, for example, the device depending on the condition.
Der Zustandswert kann beispielsweise eine Schichtdicke des sich auf der Scheibe befindenden Beschlags charakterisieren. Dadurch ist es möglich, mittels der Vorrichtung eine Vielzahl an Informationen zu gewinnen, um dadurch die Vorrichtung oder den Kraftwagen insgesamt besonders effektiv und effizient betreiben zu können.The state value may, for example, characterize a layer thickness of the hardware located on the disk. This makes it possible to gain a large amount of information by means of the device in order to be able to operate the device or the motor vehicle as a whole in a particularly effective and efficient manner.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt, die Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustandswert einzustellen. Hierdurch ist ein besonders effizienter Betrieb der Vorrichtung realisierbar.In an advantageous embodiment of the invention, the control device is adapted to adjust the energy of the infrared radiation to be irradiated as a function of the determined state value. As a result, a particularly efficient operation of the device can be realized.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Zustandswert ein Temperaturwert einer Temperatur der Scheibe. Mit anderen Worten kann anhand der unterschiedlichen Infrarotstrahlungsarten beziehungsweise Wellenlängen die Temperatur der Scheibe bestimmt werden, wobei die Vorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur betrieben werden kann. Die Temperatur der Scheibe kann somit als Kriterium zum Betreiben, insbesondere Regeln, der Vorrichtung berücksichtigt werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb realisierbar ist. Weist die Scheibe beispielsweise eine relativ hohe Temperatur auf, so kann eine nur geringe Energie der in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung ausreichen, um die Scheibe von dem Beschlag zu befreien, als bei demgegenüber geringeren Temperaturen der Scheibe.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the at least one state value is a temperature value of a temperature of the disk. In other words, based on the different types of infrared radiation or wavelengths, the temperature of the disc can be determined, wherein the device can be operated in dependence on the temperature. The temperature of the disk can thus be taken into account as a criterion for the operation, in particular rules, of the device, so that a particularly efficient operation can be realized. For example, if the disk has a relatively high temperature, then only low energy of the infrared radiation to be radiated into the disk can be sufficient to free the disk from fogging, as opposed to lower temperatures of the disk.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Zustandswert ein Verschmutzungswert, welcher eine Verschmutzung der Scheibe mit von Feuchtigkeitsbeschlag und Eis beziehungsweise Schnee unterschiedlichen Schmutzobjekten charakterisiert. Dies bedeutet, dass es mittels der unterschiedlichen Wellenlängen und ihrer Intensitäten beispielsweise möglich ist, eine Verschmutzung der Scheibe zu erfassen und die Vorrichtung in Abhängigkeit von der Verschmutzung zu betreiben. Hierdurch kann ein unnötig hoher Energieverbrauch vermieden werden, da beispielsweise Schmutz, von welchem die Scheibe mittels Infrarotstrahlung nicht befreit werden kann, erfasst werden kann. Die Scheibe kann von dem Schmutz beispielsweise durch Aktivieren des Scheibenwischers und/oder des Spritzelements befreit werden, ohne jedoch die Energie der Infrarotstrahlung zu erhöhen.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the condition value is a contamination value, which characterizes contamination of the disc with dirt objects different from moisture fitting and ice or snow. This means that it is possible by means of the different wavelengths and their intensities, for example, to detect contamination of the disc and to operate the device depending on the pollution. As a result, an unnecessarily high energy consumption can be avoided since, for example, dirt from which the pane can not be freed by means of infrared radiation can be detected. The disk can be removed from the dirt, for example, by activating the windscreen wiper and / or the spray element, but without increasing the energy of the infrared radiation.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befreien einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, von Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis beziehungsweise Schnee (Beschlag). Bei dem Verfahren wird mittels einer Infrarotstrahleinrichtung Infrarotstrahlung in die Scheibe eingestrahlt. Ferner wird die Energie der mittels der Infrarotstrahleinrichtung in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung mittels einer Regeleinrichtung eingestellt.A second aspect of the invention relates to a method for freeing a pane, in particular a windshield, a motor vehicle, in particular a passenger car, of moisture fitting and / or ice or snow (fogging). In the method, infrared radiation is radiated into the disk by means of an infrared radiation device. Furthermore, the energy of the infrared radiation to be radiated into the pane by means of the infrared radiation device is set by means of a regulating device.
Um einen besonders energieeffizienten Betrieb der Infrarotstrahleinrichtung und somit des Kraftwagens insgesamt realisieren zu können, wird mittels einer Sensoreinrichtung eine Absorption der in die Scheibe eingestrahlten Infrarotstrahlung erfasst. Ferner wird mittels der Sensoreinrichtung ein die erfasste Absorption charakterisierendes Absorptionssignal bereitgestellt. Das Absorptionssignal wird von der Regeleinrichtung empfangen. Ferner wird die Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung mittels der Regeleinrichtung in Abhängigkeit von dem empfangenen Absorptionssignal eingestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.In order to realize a particularly energy-efficient operation of the infrared radiation device and thus of the motor vehicle as a whole, an absorption of the infrared radiation radiated into the pane is detected by means of a sensor device. Furthermore, an absorption signal characterizing the detected absorption is provided by means of the sensor device. The absorption signal is received by the controller. Further, the energy of the infrared radiation to be irradiated is adjusted by means of the control device as a function of the received absorption signal. Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
Die Energie der in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung kann gezielt und bedarfsgerecht eingestellt werden, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sich die Infrarotstrahlung zumindest teilweise absorbierender Beschlag auf der Scheibe befindet oder nicht. Somit kann die Energie der in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung so gering wie möglich gehalten werden. Mit anderen Worten ermöglicht eine Regelung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren den minimalen und optimalen Energieeinsatz, um Beschlag wie beispielsweise Eis oder Tau bei gegebener Zeit von der Scheibe zu entfernen.The energy of the infrared radiation to be radiated into the pane can be set purposefully and as needed, depending on whether or not the infrared radiation, which at least partially absorbs the fog, is on the pane. Thus, the energy of the infrared radiation to be radiated into the glass can be kept as low as possible. In other words, regulation according to the method of the invention allows the minimum and optimal use of energy to remove fog, such as ice or dew, from the disc in due time.
Die Erfassung der Intensitäten bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen und vorzugsweise über den zeitlichen Verlauf ermöglicht beispielsweise die Berücksichtigung unterschiedlicher Scheibentemperaturen sowie Regen und Schmutz auf der Scheibe beim Betrieb der Vorrichtung.The detection of the intensities at different wavelengths of light and preferably over the time course allows, for example, the consideration of different disk temperatures and rain and dirt on the disk during operation of the device.
Die Regeleinrichtung dient besonders vorzugsweise zum Regeln der Infrarotstrahleinrichtung, so dass das Verfahren geregelt und automatisch bzw. automatisiert durchgeführt werden kann.The control device is particularly preferably used for controlling the infrared radiation device, so that the method can be regulated and performed automatically or automatically.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zum Befreien einer Scheibe gemäß einer ersten Ausführungsform feines Kraftwagens von Feuchtigkeitsbeschlag und/oder Eis beziehungsweise Schnee, mit einer Infrarotstrahleinrichtung zum Einstrahlen von Infrarotstrahlung in die Scheibe und mit einer Regeleinrichtung zum Einstellen der Energie der mittels der Infrarotstrahleinrichtung in die Scheibe einzustrahlenden Infrarotstrahlung, wobei eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher eine Absorption der in der Scheibe eingestrahlten Infrarotstrahlung erfassbar und ein die erfasste Absorption charakterisierendes Absorptionssignal bereitstellbar ist, und wobei die Regeleinrichtung dazu ausgelegt ist, das Absorptionssignal zu empfangen und die Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung in Abhängigkeit von dem empfangenen Absorptionssignal einzustellen; 1 a schematic representation of an apparatus according to a first embodiment for freeing a disc according to a first embodiment of fine motor vehicle of moisture fitting and / or ice or snow, with an infrared radiation device for irradiating infrared radiation into the disc and with a control device for adjusting the energy of the means of the infrared radiation device Infrared radiation to be radiated into the pane, wherein a sensor device is provided, by means of which absorption of the infrared radiation radiated in the pane can be detected and an absorption signal characterizing the detected absorption can be provided, and wherein the control device is designed to receive the absorption signal and the energy of the radiation to be irradiated To adjust infrared radiation in response to the received absorption signal;
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; 2 a schematic representation of the device according to a second embodiment;
3 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Funktionsprinzips der Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; 3 a flowchart illustrating the principle of operation of the device according to a third embodiment;
4 eine schematische Perspektivansicht der Scheibe in Form einer Windschutzscheibe gemäß einer ersten Ausführungsform mit der Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform; 4 a schematic perspective view of the disc in the form of a windshield according to a first embodiment with the device according to a fourth embodiment;
5 eine weitere schematische Ansicht der Vorrichtung und der Scheibe gemäß einer zweiten Ausführungsform; 5 a further schematic view of the device and the disc according to a second embodiment;
6 eine schematische Perspektivansicht der Scheibe gemäß einer dritten Ausführungsform von innen; und 6 a schematic perspective view of the disc according to a third embodiment from the inside; and
7 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform. 7 a schematic representation of the device according to a fifth embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Scheiben, insbesondere Windschutzscheiben von außenstehenden Fahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen, können im Winter in der Regel bei Temperaturen von unter 0° Celsius vereisen. Der Fahrer ist in diesem Fall gezwungen, vor der Fahrt Eis von der Windschutzscheibe abzukratzen. Dies kann besonders mühsam sein. Um das Abkratzen zu vereinfachen, wird ein Motor des Personenkraftwagens, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, gestartet, um so den Motor, den Innenraum und somit den Personenkraftwagen insgesamt im Stand warmlaufen zu lassen. Dies kann mehrere Minuten dauern. Die Windschutzscheibe kann dabei beispielsweise mit Hilfe einer Klimaautomatik per Lüfter und/oder Konvektion erwärmt werden, so dass die Windschutzscheibe abgetaut beziehungsweise das Eis angetaut werden kann. Hierzu ist jedoch ein hoher Energieverbrauch beziehungsweise ein hoher Kraftstoffverbrauch erforderlich.Windows, in particular windscreens from outside vehicles, such as passenger cars, can in winter usually freeze at temperatures below 0 ° Celsius. In this case, the driver is forced to scrape ice off the windshield before driving. This can be particularly tedious. To simplify scraping, an engine of the passenger car, such as an internal combustion engine, is started so as to warm up the engine, the passenger compartment, and thus the passenger car as a whole when stationary. This can take several minutes. The windshield can be heated, for example by means of an automatic climate control by fan and / or convection, so that the windshield defrosted or the ice can be thawed. However, this requires a high energy consumption or a high fuel consumption.
Ferner ist es bekannt, Windschutzscheiben mit Widerstandsheizelementen, sogenannten Thermodrähten, zu versehen. Mittels solcher Thermodrähte kann die Windschutzscheibe unter Aufwendung von elektrischer Energie beheizt werden. Derartige Thermodrähte führen jedoch zur Beeinträchtigung der Durchsicht sowie zu hohen Zusatzkosten für einen zusätzlichen Scheibenbelag und eine entsprechende, elektrische Kontaktierung. Ferner ist es bekannt, sehr dünne transparente Schichten aus Indiumzinnoxid auf die Windschutzscheibe aufzusputtern, um mit dieser leitfähigen Schicht die Scheibe mit wärmendem, elektrischem Strom zu erwärmen beziehungsweise vor Auskühlen zu schützen. Auch dies führt zu sehr hohen Kosten. Ferner sind kostenintensive Standheizungen von Personenkraftwagen bekannt, welche beispielsweise mit Fernsteuerungen bedient werden können. Zum Betrieb solcher Standheizungen ist jedoch ebenfalls ein hoher Energieaufwand erforderlich. Darüber hinaus sind diese Standheizungen in der Regel sehr kostenintensiv.Furthermore, it is known to provide windshields with resistance heating elements, so-called thermo wires. By means of such thermo wires, the windshield can be heated by the application of electrical energy. However, such thermocouples lead to impairment of the review and high additional costs for an additional disc covering and a corresponding electrical contact. Furthermore, it is known to sputter very thin transparent layers of indium tin oxide on the windshield to heat with this conductive layer, the disk with warming, electrical current or protect against cooling. This too leads to very high costs. Furthermore, costly auxiliary heaters of passenger cars are known, which can be operated for example with remote controls. However, a high energy consumption is also required to operate such auxiliary heaters. In addition, these auxiliary heaters are usually very expensive.
Im Folgenden sollen nun Verfahren und Vorrichtungen beschrieben werden, mittels welchen Scheiben von Fahrzeugen auf besonders energieeffiziente Weise und in kurzer Zeit von Beschlag aus Wasser schnell befreit werden können. Bei einem solchen Beschlag handelt es sich um Feuchtigkeitsbeschlag wie Tau und/oder Eis beziehungsweise Schnee.In the following, methods and devices will now be described by means of which discs of vehicles can be quickly freed of fogging water in a particularly energy-efficient manner and in a short time. Such a fitting is moisture fitting such as dew and / or ice or snow.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ausschnittsweise eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Scheibe in Form einer Windschutzscheibe eines Kraftwagen, beispielsweise eines Personenkraftwagens. Die Scheibe 10 umfasst ein Scheibenelement 12, welches aus Glas gebildet ist. Eine der Umgebung 14 des Personenkraftwagens zugewandte Außenseite der Scheibe 10 ist in 1 mit 16 bezeichnet, während eine dem Innenraum 18 des Personenkraftwagens zugewandte Innenseite der Scheibe 10 mit 20 bezeichnet ist. An einer ersten Stelle 22 befindet sich Beschlag 24 in Form von Eis und Wasser auf der Außenseite 16. An einer zweiten Stelle 26 befindet sich Beschlag 28 in Form von Tau auf der Innenseite 20 der Scheibe 10. 1 shows in a schematic perspective view fragmentary with a whole 10 designated disc in the form of a windshield of a motor vehicle, such as a passenger car. The disc 10 comprises a disc element 12 which is made of glass. One of the environment 14 the passenger car facing outside of the disc 10 is in 1 With 16 designated while a the interior 18 the passenger car facing inside of the disc 10 With 20 is designated. At a first place 22 is fitting 24 in the form of ice and water on the outside 16 , In a second place 26 is fitting 28 in the form of dew on the inside 20 the disc 10 ,
Der Personenkraftwagen umfasst eine im Ganzen mit 30 bezeichnete Vorrichtung zum Befreien der Scheibe 10 von Beschlag aus Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit. Mit anderen Worten kann die Scheibe 10 mittels der Vorrichtung 30 besonders energieeffizient und schnell von den Beschlägen 24, 28 befreit werden. Die Vorrichtung 30 umfasst dabei eine Infrarotstrahleinrichtung 32 mit wenigstens einem Infrarotstrahler 34, mittels welchem Infrarotstrahlung 36 ausgestrahlt wird. In 1 ist die Infrarotstrahlung 36 schematisch anhand von zwei Infrarotstrahlen 14 und 15 veranschaulicht, wobei die Infrarotstrahlen 14 und 15 beispielsweise unterschiedliche Wellenlängen aufweisen können. Mit anderen Worten kann es möglich sein, mittels der Infrarotstrahleinrichtung 32 unterschiedliche Infrarotstrahlungsarten auszustrahlen, welche sich in ihrer Wellenlänge voneinander unterscheiden.The passenger car includes a whole with 30 designated device for freeing the disc 10 from condensation of water or moisture. In other words, the disc can 10 by means of the device 30 particularly energy-efficient and fast from the fittings 24 . 28 be freed. The device 30 includes an infrared radiation device 32 with at least one infrared radiator 34 , by means of which infrared radiation 36 is broadcast. In 1 is the infrared radiation 36 schematically using two infrared rays 14 and 15 illustrates where the infrared rays 14 and 15 for example, may have different wavelengths. In other words, it may be possible by means of the infrared radiation device 32 to emit different types of infrared radiation, which differ in their wavelength from each other.
Mittels der Infrarotstrahleinrichtung 32 beziehungsweise mittels des Infrarotstrahlers 34 wird die Infrarotstrahlung 36 in die Scheibe 10 eingestrahlt. Mit anderen Worten können vereiste Glasscheiben mittels der Vorrichtung 30 mit Infrarotstrahlen mit geeigneter Lichtwellenlänge angestrahlt werden. Die Vorrichtung 30 umfasst eine Regeleinrichtung 38, welche mit der Infrarotstrahleinrichtung 32 gekoppelt ist. Mittels der Regeleinrichtung 38 wird die Energie der mittels der Infrarotstrahleinrichtung 32 in die Scheibe 10 einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 eingestellt.By means of the infrared radiation device 32 or by means of the infrared radiator 34 becomes the infrared radiation 36 in the disk 10 irradiated. In other words, frosted glass sheets can be removed by means of the device 30 be illuminated with infrared rays of suitable wavelength of light. The device 30 includes a control device 38 , which with the infrared beam device 32 is coupled. By means of the control device 38 the energy of the by means of the infrared radiation device 32 in the disk 10 to be radiated infrared radiation 36 set.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 30 eine Sensoreinrichtung 40, mittels welcher eine Absorption der in die Scheibe 10 eingestrahlten Infrarotstrahlung 36 erfassbar und ein die erfasste Absorption charakterisierendes Absorptionssignal bereitstellbar ist. Die Regeleinrichtung 38 ist dabei mit der Infrarotstrahleinrichtung 32 gekoppelt, um dadurch die Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 einstellen zu können. Ferner ist die Regeleinrichtung 38 mit der Sensoreinrichtung 40 gekoppelt, so dass das Absorptionssignal von der Sensoreinrichtung 40 an die Regeleinrichtung 38 übertragen und von der Regeleinrichtung 38 empfangen werden kann. Die Regeleinrichtung 38 ist dabei dazu ausgelegt, die Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 in Abhängigkeit von dem empfangenen Absorptionssignal einzustellen.In addition, the device includes 30 a sensor device 40 , by means of which an absorption of the in the disc 10 irradiated infrared radiation 36 can be detected and an absorption signal characterizing the detected absorption can be provided. The control device 38 is doing with the infrared radiation device 32 coupled to thereby the energy of the infrared radiation to be irradiated 36 to be able to adjust. Furthermore, the control device 38 with the sensor device 40 coupled, so that the absorption signal from the sensor device 40 to the control device 38 transmitted and from the control device 38 can be received. The control device 38 is designed to be the energy of the infrared radiation to be irradiated 36 depending on the received absorption signal.
Mittels der Infrarotstrahlung 36 können Eis (Beschlag 24) an der Außenseite 16 und Tau (Beschlag 28) an der Innenseite 20 angetaut beziehungsweise verdunstet werden. Durch Auswertung von sich auf der Scheibe 10 befindender Feuchtigkeit mit Lichtstrahlen in Form der Infrarotstrahlen 14 und 15 unterschiedlicher Lichtwellenlänge mittels der Sensoreinrichtung 40, welche beispielsweise Fotosensoren umfassen kann, sowie durch Auswertung von unterschiedlichen Temperaturen der Scheibe 10 kann die Vorrichtung 30 besonders bedarfsgerecht und somit energieeffizient betrieben werden. Darüber hinaus ist es denkbar, einen Scheibenwischer zum idealen Zeitpunkt automatisch aktivieren zu können.By means of infrared radiation 36 can ice (fogging 24 ) on the outside 16 and dew (fitting 28 ) on the inside 20 be thawed or evaporated. By evaluation of yourself on the disc 10 moisture with light rays in the form of infrared rays 14 and 15 different wavelength of light by means of the sensor device 40 , which may include, for example, photo sensors, as well as by evaluation of different temperatures of the disc 10 can the device 30 particularly needs-oriented and therefore energy-efficient operation. In addition, it is conceivable to be able to automatically activate a windshield wiper at the ideal time.
Die Außenseite 16 und die Innenseite 20 sind jeweilige Breitseiten der Scheibe 10, welche in ihren Randbereichen seitliche Schmalseiten 42, 44 aufweist. An den Schmalseiten 42, 44 sind halbdurchlässige Spiegel 46, 48 angeordnet. Wie aus 1 erkennbar ist, wird die Infrarotstrahlung 36 über die Schmalseite 44 durch den halbdurchlässigen Spiegel 48 in die Scheibe 10 eingestrahlt beziehungsweise eingekoppelt. Alternativ oder zusätzlich kann die Infrarotstrahlung 36 auch über die Schmalseite 42 durch den halbdurchlässigen Spiegel 46 in die Scheibe 10 eingekoppelt werden. Die Infrarotstrahlung 36 wird dabei unter Totalreflexion in die Scheibe 10 eingestrahlt. Diese Totalreflexion bezieht sich dabei auf die Scheibe 10 beziehungsweise das Scheibenelement 12 als erstem, die Infrarotstrahlung 36 nicht absorbierendem Medium und die Scheibe 10 beziehungsweise das Scheibenelement 12 umgebende und direkt berührende Luft als zweitem, die Infrarotstrahlung 36 nicht absorbierendem Medium.The outside 16 and the inside 20 are respective broadsides of the disc 10 , which in their marginal areas lateral narrow sides 42 . 44 having. On the narrow sides 42 . 44 are semitransparent mirrors 46 . 48 arranged. How out 1 is recognizable, the infrared radiation 36 over the narrow side 44 through the half-transparent mirror 48 in the disk 10 radiated or coupled. Alternatively or additionally, the infrared radiation 36 also on the narrow side 42 through the half-transparent mirror 46 in the disk 10 be coupled. The infrared radiation 36 is thereby under total reflection in the disc 10 irradiated. This total reflection refers to the disc 10 or the disc element 12 First, the infrared radiation 36 Not absorbing medium and the disc 10 or the disc element 12 surrounding and directly touching air as the second, the infrared radiation 36 non-absorbent medium.
Die Infrarotstrahlung 36 weist dabei eine solche Wellenlänge beziehungsweise Lichtwellenlänge auf, dass die Infrarotstrahlung 36 nicht oder zu einem nur sehr geringfügigen, unmerklichen Teil von der Scheibe 10 absorbiert wird. Die Infrarotstrahlung 36 weist ferner eine solche Wellenlänge auf, dass die Infrarotstrahlung 36 von Wasser absorbiert werden kann. Befindet sich somit auf der Scheibe 10 kein Beschlag aus Wasser, so bleibt die Infrarotstrahlung 36 in der Scheibe 10 beziehungsweise in dem Scheibenelement 12 gefangen, da sie an den Schmalseiten 42, 44 von den halbdurchlässigen Spiegeln 46, 48 reflektiert wird.The infrared radiation 36 has such a wavelength or wavelength of light that the infrared radiation 36 not or to a very slight, imperceptible part of the disc 10 is absorbed. The infrared radiation 36 also has such a wavelength that the infrared radiation 36 can be absorbed by water. Is thus on the disc 10 no condensation of water, so the infrared radiation remains 36 in the disk 10 or in the disk element 12 caught, as they are on the narrow sides 42 . 44 from the semitransparent mirrors 46 . 48 is reflected.
Befindet sich nun an den Stellen 22, 26 der Beschlag 24 beziehungsweise 28, ist das die Scheibe 10 an den Stellen 22, 26 direkt umgebende beziehungsweise berührende Medium nun nicht mehr Luft, sondern Wasser. In der Folge kann die Infrarotstrahlung 36 an den Stellen 22, 26 aus der Scheibe 10 austreten, so dass die Infrarotstrahlung 36 von dem Beschlag 24 beziehungsweise 28 absorbiert werden kann. In der Folge kann der Beschlag 24 (Eis) geschmolzen oder angeschmolzen werden, so dass er beispielsweise mittels eines über die Außenseite 16 wischenden und die Außenseite 16 berührenden Scheibenwischers auf einfache Weise weggewischt werden kann. Der Beschlag 28 (Tau) kann dadurch, dass er die Infrarotstrahlung 36 absorbiert, verdunstet und somit ebenfalls von der Scheibe 10 entfernt werden.Is now in the places 22 . 26 the fitting 24 respectively 28 , that's the disc 10 in the places 22 . 26 directly surrounding or touching medium now no longer air, but water. As a result, the infrared radiation 36 in the places 22 . 26 from the disc 10 leak, so the infrared radiation 36 from the fitting 24 respectively 28 can be absorbed. As a result, the fitting 24 (Ice) melted or melted, so that he for example by means of an over the outside 16 wiping and the outside 16 Touching windshield wiper can be easily wiped away. The fitting 28 (Tau) can by doing the infrared radiation 36 absorbed, evaporated and thus also from the disc 10 be removed.
Diese, durch den Beschlag 24 beziehungsweise 28 bewirkte Absorption kann mittels der Lichtsensoren oder Fotosensoren umfassenden Sensoreinrichtung 40 empfangen werden. Wird eine solche Absorption erfasst, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass sich auf der Scheibe 10 Beschlag aus Wasser befindet. Anhand des die Absorption charakterisierenden Absorptionssignals kann mittels der Regeleinrichtung 38 eine Erhöhung der Energie der Infrarotstrahlung 36 bewirkt werden, um somit die Scheibe 10 besonders schnell von den Beschlägen 24, 28 befreien zu können. Wird mittels der Sensoreinrichtung 40 darauffolgend keine Absorption mehr erfasst, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass die Scheibe 10 frei von Beschlag ist. Auch dies wird der Regeleinrichtung 38 anhand des Absorptionssignals mitgeteilt, so dass die Regeleinrichtung 38 in der Folge eine Verringerung der in die Scheibe 10 einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 bewirken kann. Dadurch kann die Energie der Infrarotstrahlung 36 gezielt und bedarfsgerecht variiert und eingestellt werden, so dass die Vorrichtung 30 infolge dieser Regelung besonders energieeffizient betrieben werden kann. Gefrorenes Eis auf der Scheibe 10 lässt sich somit schnell, komfortabel und mit einem nur sehr geringen Energieaufwand von der Scheibe lösen.This, by the fitting 24 respectively 28 induced absorption can by means of the light sensors or photosensors comprehensive sensor device 40 be received. If such absorption is detected, then it can be inferred that on the disc 10 Fog of water is located. On the basis of the absorption characterizing the absorption signal can by means of the control device 38 an increase in the energy of infrared radiation 36 be effected, thus the disc 10 especially fast from the fittings 24 . 28 to be able to free. Is by means of the sensor device 40 subsequently recorded no absorption, it can be concluded that the disc 10 is free from fogging. Again this will be the control device 38 notified on the basis of the absorption signal, so that the control device 38 as a result, a reduction in the disc 10 to be radiated infrared radiation 36 can cause. This allows the energy of infrared radiation 36 be varied and adjusted specifically and as needed, so that the device 30 As a result of this regulation, it is possible to operate in a particularly energy-efficient manner. Frozen ice on the disk 10 can be solved quickly, comfortably and with only a very small amount of energy from the glass.
Diese energieeffiziente Regelung der Vorrichtung 30 eignet sich besonders für Elektrofahrzeuge ohne Klimaanlage, um beispielsweise bei Außentemperaturen von unter 0° Celsius auch während der Fahrt die Scheibe 10 sowohl auf ihrer Außenseite 16 als auch auf ihrer Innenseite 20 taufrei und eisfrei beziehungsweise beschlagfrei zu halten.This energy-efficient regulation of the device 30 is particularly suitable for electric vehicles without air conditioning, for example, at outdoor temperatures below 0 ° Celsius while driving the disc 10 both on its outside 16 as well as on the inside 20 keep them clean and free of ice or fog.
Der Energieaufwand hierzu kann gering gehalten werden, so dass das Elektrofahrzeug über eine besonders hohe Reichweite mit elektrischer Energie und somit emissionsfrei angetrieben werden kann. Das eingangs geschilderte, lästige winterliche Freikratzen vereister Scheiben kann somit mittels Infrarotlicht vermieden oder vereinfacht werden. Der Einsatz von Thermodrähten sowie das energieaufwändige Warmlaufen des Personenkraftwagens können ebenfalls entfallen. Da die Infrarotstrahlung 36 nur an den Stellen 22, 24, an denen sich auch Beschlag auf der Scheibe 10 befindet, gebrochen wird und die Scheibe verlassen kann, ist ein selektives und somit energieeffizientes Entfernen von Beschlag realisierbar.The energy consumption for this can be kept low, so that the electric vehicle can be driven over a particularly long range with electrical energy and thus emission-free. The initially described, annoying wintry free scratching icy slices can thus be avoided or simplified by means of infrared light. The use of thermal wires and the energy-consuming warming up of the passenger car can also be omitted. Because the infrared radiation 36 only in the places 22 . 24 , which also fog on the disc 10 is located, broken and can leave the disc, a selective and thus energy-efficient removal of fitting is feasible.
Die Totalreflexion der Infrarotstrahlung 36 bleibt dabei so lange erhalten, bis sich der Brechungsindex an der Grenzschicht zwischen der Scheibe 10 und der Luft beispielsweise durch Auftreffen von Beschlag auf die Scheibe 10 derart verändert wird, dass die Infrarotstrahlung 36 an den von Beschlag benetzten Stellen – gemäß 1 die Stellen 22 und 26 – nach außen, das heißt aus der Scheibe 10 herausbrechen kann. Die zum Befreien der Scheibe 10 erforderliche Energie beziehungsweise Leistung der Infrarotstrahlung 36 wird dabei an den Energiebedarf angepasst, der zum Befreien der Scheibe 10 von dem Beschlag erforderlich ist. Um die Insassen des Personenkraftwagens vor der Infrarotstrahlung 36 zu schützen, kann auf der Innenseite 20 ein Polarisationsfilter, beispielsweise ein λ/4-Filter, angeordnet sein.The total reflection of the infrared radiation 36 It remains so until the refractive index at the boundary layer between the disc 10 and the air, for example, by impact of fog on the disc 10 is changed so that the infrared radiation 36 at the places covered by the fitting - according to 1 the bodies 22 and 26 - to the outside, that is from the disc 10 can break out. The one to free the disc 10 required energy or power of the infrared radiation 36 is adapted to the energy requirements, which is to free the disc 10 is required by the fitting. To the occupants of the passenger car from the infrared radiation 36 can protect on the inside 20 a polarizing filter, for example a λ / 4 filter, may be arranged.
Die Sensoreinrichtung 40 kann alternativ oder zusätzlich wenigstens eine Kamera zum Erfassen der Absorption erfassen. Ferner ist die Durchführung einer Mehrfarbenlichtmessung mit Fotosensoren möglich. Die Infrarotstrahleinrichtung 32 kann dabei eine polarisierte Infrarotstrahleinrichtung sein. Dies bedeutet, dass mittels der Infrarotstrahleinrichtung 32 polarisiertes Infrarotlicht beziehungsweise polarisierte Infrarotstrahlung ausgesendet werden kann. Auch die Sensoreinrichtung 40 kann mit Polarisatoren ausgestattet sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Außentemperatur über wenigstens ein Thermometer ermittelt und für die Identifikation einer sich etwaig auf der Scheibe 10 befindenden Eisschicht berücksichtigt werden.The sensor device 40 may alternatively or additionally detect at least one camera for detecting the absorption. Furthermore, it is possible to carry out a multicolor light measurement with photosensors. The infrared radiation device 32 may be a polarized infrared radiation device. This means that by means of the infrared radiation device 32 polarized infrared light or polarized infrared radiation can be emitted. Also the sensor device 40 can be equipped with polarizers. Alternatively or additionally, the outside temperature can be determined via at least one thermometer and for the identification one possibly on the disk 10 be considered ice layer.
Da die Scheibe 10 durchlässig beziehungsweise transmissiv für die Infrarotstrahlung 36 ist, wird lediglich Beschlag aus Wasser, jedoch nicht die Scheibe 10 selbst erwärmt. In Abhängigkeit von der Außentemperatur, weiterer Fotosensoren und einer statistischen Auswertung des Herausbrechens der Infrarotstrahlung 36 aus der Scheibe 10 können unterschiedliche Regelprogramme zur Energiekompensation aktiviert werden.Because the disc 10 permeable or transmissive to the infrared radiation 36 is, is only fog of water, but not the disc 10 even heated. Depending on the outside temperature, other photosensors and a statistical evaluation of breaking out of the infrared radiation 36 from the disc 10 Different control programs for energy compensation can be activated.
Insbesondere ist es möglich, auch den Scheibenwischer und/oder wenigstens ein Spritzelement zum Bespritzen der Scheibe 10, insbesondere der Außenseite 16, mit Reinigungsflüssigkeit in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal zu betreiben, so dass beispielsweise mittels des Scheibenwischers an der Grenzfläche angelöste Eisschichten automatisch weggewischt werden können. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen ist mit diesem Aufbau eine effiziente Möglichkeit geschaffen, um bei fehlender Klimaanlage den Energieaufwand zur Beschlagfreihaltung von Scheiben zu minimieren.In particular, it is also possible to use the windscreen wiper and / or at least one spray element for spraying the pane 10 , especially the outside 16 to operate with cleaning fluid in response to the absorption signal, so that, for example, by means of the windshield wiper at the interface dissolved ice sheets can be wiped away automatically. In particular, in electric vehicles is created with this structure an efficient way to minimize the lack of air conditioning energy expenditure for fog retention of windows.
Der geschilderten Beschlagfreihaltung und/oder Beschlagentfernung liegt dabei die Idee zugrunde, dass das Absorptionsspektrum von Glas gegenüber dem Absorptionsspektrum von Wasser (Feuchtigkeitsbeschlag, Schnee und Eis) um eine etwa 200 bis 300 Nanometer Wellenlänge verschoben ist. Während beispielsweise Wasser bei einer Wellenlänge von 1400 und 1800 Nanometer seine maximale Absorption aufweist, findet die maximale Absorption von Glas bereits bei Wellenlängen von 1200 bis 1300 Nanometern statt. Bei einer Wellenlänge von 1800 Nanometern ist die Glasabsorption bereits stark abgefallen, so dass der Infrarotstrahl beziehungsweise die Infrarotstrahlung 36 fast keine Erwärmungsverluste in der Scheibe 10 aufweist. Die Wärmeabsorption findet bei dieser Wellenlänge zumindest hauptsächlich beim Auftreffen auf Wasser statt.The described anti-fogging and / or defogging is based on the idea that the absorption spectrum of glass compared to the absorption spectrum of water (moisture, snow and ice) is shifted by about 200 to 300 nanometers wavelength. For example, while water has its maximum absorption at a wavelength of 1400 and 1800 nanometers, the maximum absorption of glass already occurs at wavelengths of 1200 to 1300 nanometers. At a wavelength of 1800 nanometers, the glass absorption has already fallen sharply, so that the infrared beam or the infrared radiation 36 almost no heating losses in the disc 10 having. The heat absorption takes place at this wavelength at least mainly when hitting water.
Strahlt beispielsweise der Infrarotstrahler 34 die Infrarotstrahlung 36 mit einer Wellenlänge von 1800 Nanometern, wobei es sich um unsichtbares Licht handelt, beispielsweise von einem Armaturenbrett des Personenkraftwagens aus auf die von außen vereiste Scheibe 10, so durchdringt das unsichtbare Licht (die Infrarotstrahlung 36) quasi verlustfrei die Scheibe 10 beziehungsweise das aus Glas gebildete Scheibenelement 12 und trifft dann von innen auf die Grenzschicht zwischen dem Scheibenelement 12 und dem Beschlag 24 (Eis). Das Eis absorbiert die Infrarotstrahlung 36, erwärmt sich und schmilzt an der Grenzschicht.For example, the infrared radiator shines 34 the infrared radiation 36 with a wavelength of 1800 nanometers, which is invisible light, for example, from a dashboard of the passenger car on the frosted from the outside pane 10 , so penetrates the invisible light (the infrared radiation 36 ) virtually lossless the disc 10 or the disk element formed of glass 12 and then hits the boundary layer between the disk element from the inside 12 and the fitting 24 (Ice cream). The ice absorbs the infrared radiation 36 , heats up and melts at the boundary layer.
Kurz nach dem Einschalten des Infrarotstrahlers 34 lässt sich das Eis durch Aktivieren des Scheibenwischers wegwischen, da sich zuerst die am Glas des Scheibenelements 12 haftenden Eiskristalle erwärmen und sich dadurch von der Scheibe 10 lösen. Das Eis hat an der Grenz- beziehungsweise Gleitschicht zwischen Glas und Eis mechanisch keinen Kontakt mehr zum Glas und beginnt, auf einem dünnen Wasserfilm zwischen dem noch vorhandenen Eis und dem Glas aufzuschwimmen. Zur Realisierung eines besonders energieeffizienten Betriebs ist der Infrarotstrahler 34 beispielsweise als Halbleiterstrahler, insbesondere als LED (Lichtemittierende Diode) ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Infrarotstrahleinrichtung 32 auch wenigstens einen Infrarot-Carbonstrahler zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Infrarotstrahleinrichtung 32 auch wenigstens einen VCSEL zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlung umfassen (VCSEL – Vertical-cavity surface-emitting laser). Alternativ oder zusätzlich kann die Infrarotstrahleinrichtung 32 auch einen anderen Infrarotstrahler zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlung umfassen. Halbleiterstrahler sind dabei extrem schnell, robust, langlebig und äußerst effizient. Eine LED ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement. Fließt durch die LED Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht, insbesondere Infrarotstrahlung, als Infrarotleuchtdiode oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge ab.Shortly after switching on the infrared radiator 34 the ice can be wiped off by activating the windshield wiper, as at first the glass on the disk element 12 sticking ice crystals warm and thereby from the disk 10 to solve. The ice mechanically no longer has any contact with the glass at the boundary or sliding layer between glass and ice and begins to float on a thin film of water between the remaining ice and the glass. To realize a particularly energy-efficient operation of the infrared radiator 34 for example, as a semiconductor emitter, in particular as an LED (light-emitting diode) is formed. Alternatively or additionally, the infrared radiation device 32 Also include at least one infrared carbon emitter for emitting infrared radiation. Alternatively or additionally, the infrared radiation device 32 also comprise at least one VCSEL for emitting infrared radiation (VCSEL - Vertical-cavity surface-emitting laser). Alternatively or additionally, the infrared radiation device 32 also include another infrared radiator for radiating infrared radiation. Semiconductor emitters are extremely fast, robust, durable and extremely efficient. An LED is an electronic semiconductor device. If current flows through the LED in the forward direction, it emits light, in particular infrared radiation, as an infrared light-emitting diode or else ultraviolet radiation with a wavelength dependent on the semiconductor material and the doping.
Ein Laser kann künstlich gerichtete Lichtstrahlen erzeugen, die ein sehr enges Frequenzspektrum aufweisen. Dies bedeutet, dass das Licht nur eine Farbe hat und somit monochromatisch ist. Die Lichtstrahlen weisen dabei eine vorteilhafte Parallelität auf, die den Laserstrahl auch über große Entfernungen kaum breiter werden lässt. Ferner weisen die Lichtstrahlen eine extrem große Kohärenzlänge auf.A laser can produce artificially directed light rays that have a very narrow frequency spectrum. This means that the light has only one color and is thus monochromatic. The light beams have an advantageous parallelism, which makes the laser beam hardly spread over long distances. Furthermore, the light beams have an extremely long coherence length.
Ein VCSEL ist ein Halbleiterlaser, bei dem das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird, im Gegensatz zu herkömmlichen Kantenemittern, bei denen das Licht an einer oder zwei Flanken des Chips austritt. Die Verwendung eines VCSEL ermöglicht somit den Bau von sehr flachen Infrarotstrahlern. Carbon-Infrarotstrahler werden insbesondere für industrielle Wärmeerzeugung zur Trocknung von Lack, zum Formen von Kunststoff, zur Herstellung von Solarzellen eingesetzt. Carbon-Infrarotstrahler sind energetisch sehr effizient.A VCSEL is a semiconductor laser in which the light is emitted perpendicular to the plane of the semiconductor chip, in contrast to conventional edge emitters, where the light exits at one or two edges of the chip. The use of a VCSEL thus enables the construction of very flat infrared radiators. Carbon infrared radiators are used in particular for industrial heat generation for drying paint, for molding plastic, for the production of solar cells. Carbon infrared radiators are energetically very efficient.
Wie geschildert, wird die Infrarotstrahlung 36 bei der Vorrichtung 30 gemäß einer ersten Ausführungsform derart in die Scheibe 10 eingestrahlt, dass bezogen auf die Scheibe 10 als erstem Medium und die die Scheibe 10 umgebende Luft als zweitem Medium Totalreflexion der Infrarotstrahlung 36 auftritt. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Infrarotstrahlung 36 derart in die Scheibe 10 eingestrahlt wird, dass keine Totalreflexion bezogen auf die Scheibe 10 und die Luft auftritt.As described, the infrared radiation 36 at the device 30 according to a first embodiment in the disc 10 irradiated that, relative to the disc 10 as the first medium and the disc 10 surrounding air as the second medium Total reflection of the infrared radiation 36 occurs. Alternatively, it may be provided that the infrared radiation 36 so in the disk 10 is irradiated that no total reflection with respect to the disc 10 and the air occurs.
Die Totalreflexion ist ein bei Licht beobachtbares Wellenphänomen, welches an der Grenzfläche zweier transparenter Medien wie beispielsweise Glas und Luft oder Wasser und Luft auftritt. Im Falle von Licht wird dieses hierbei an der Grenzfläche beziehungsweise an der Grenzschicht nicht gebrochen, sondern vollständig reflektiert, das heißt ins Ausgangsmedium, vorliegend in Form der Scheibe 10, zurückgeworfen, obwohl die Grenzfläche beziehungsweise die Außenseite 16 der Scheibe 10 nicht verspiegelt ist. Der Reflexionswinkel (Ausfallwinkel) ist wie bei der normalen, externen Reflexion gleich dem Einfallswinkel. Man spricht von einer Totalreflexion. Der sogenannte Grenzwinkel θc der Totalreflexion lässt sich mit Hilfe des Snelliusschen Berechnungsgesetztes berechnen: Total reflection is a wave phenomenon observable in light, which occurs at the interface of two transparent media such as glass and air or water and air. In the case of light, this is not broken at the interface or at the boundary layer, but completely reflected, that is in the starting medium, in the present case in the form of the disc 10 , thrown back, although the interface or the outside 16 the disc 10 not mirrored. The reflection angle (angle of reflection) is equal to the angle of incidence, as in normal external reflection. One speaks of a total reflection. The so-called critical angle θc of the total reflection can be calculated with the help of the Snellius calculation law:
Dabei ist n1 der Brechungsindex des Ausgangsmediums (der Scheibe 10), wobei n2 der Brechungsindex des anderen Mediums (der Luft) ist. Wenn die quasi rechteckigen Scheibenränder beziehungsweise Schmalseiten 42, 44 der Scheibe 10 verspiegelt sind, wird die Infrarotstrahlung 36 so lange in der Scheibe 10 reflektiert, bis sie auf ein festes oder flüssiges Medium außerhalb der Scheibe 10, das heißt an der Außenseite 16 oder der Innenseite 20, trifft.Here, n 1 is the refractive index of the starting medium (the disc 10 ), where n 2 is the refractive index of the other medium (the air). If the quasi-rectangular disc edges or narrow sides 42 . 44 the disc 10 are mirrored, the infrared radiation 36 so long in the disc 10 Reflects until it reaches a solid or liquid medium outside the disc 10 that is on the outside 16 or the inside 20 , meets.
Im Falle von Eis, Wasser oder Tau auf der Scheibe 10 beginnt die total reflektierte Infrarotstrahlung 36 an den Stellen, an denen sich Eis, Wasser oder Tau auf der Scheibe 10 befindet, aus der Scheibe 10 herauszubrechen. Die Infrarotstrahlung 36 beziehungsweise ihr Infrarotstrahl bricht dabei selektiv nur an diesen Stellen aus dem Glas, an denen sich ein dickeres Medium wie beispielsweise Wasser unterschiedlich von Luft befindet. Die Infrarotstrahlung 36 bricht dabei so lange aus der Scheibe 10 heraus, bis sich das optisch dickere Medium aufgelöst hat beziehungsweise sich nicht mehr auf der Scheibe 10 befindet und somit außerhalb der Scheibe 10 nur noch die gegenüber Wasser optisch dünnere Luft anliegt. In dem Moment, in dem sich das Medium beziehungsweise der Beschlag aufgelöst und entfernt hat, verbreitet sich die Infrarotstrahlung 36 wieder innerhalb der Scheibe 10 über Totalreflexion und Spiegelung an den halbdurchlässigen Spiegeln 46, 48. Die Anlösung beziehungsweise Verdunstung des Beschlags erfolgt somit durch die energiereiche Infrarotstrahlung 36. Beschleunigt werden kann der Reinigungsvorgang der Scheibe 10 durch den Scheibenwischer.In case of ice, water or dew on the disc 10 begins the totally reflected infrared radiation 36 in the places where ice, water or dew on the disc 10 located, out of the disk 10 break out. The infrared radiation 36 or her infrared beam breaks selectively only at those points from the glass, in which a thicker medium such as water is different from air. The infrared radiation 36 breaks out of the window for so long 10 out until the optically thicker medium has dissolved or no longer on the disc 10 located and thus outside the disc 10 only the optically thinner air vis-à-vis water is present. The moment the medium or fog has dissolved and dissipated, the infrared radiation spreads 36 again inside the disc 10 via total reflection and reflection at the semitransparent mirrors 46 . 48 , The dissolution or evaporation of the fitting is thus effected by the high-energy infrared radiation 36 , The cleaning process of the glass can be accelerated 10 through the windscreen wiper.
Die Infrarotstrahlung 36 beziehungsweise ihre Infrarotstrahlen 14 und 15 lässt sich in Frequenz, Amplitude sowie in der Pulsweise, insbesondere durch Pulsweitenmodulierung (PWM), modulieren, um beispielsweise per Algorithmus einen optimalen Energieeinsatz zum Befreien der Scheibe 10 von Beschlag sicherstellen zu können. Bei dieser Modulierung, das heißt bei der Einstellung der Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36, können beispielsweise die gewünschte Zeit zum Befreien der Scheibe 10 von Beschlag und/oder die Wärmekapazität von Eis und Tau berücksichtigt werden.The infrared radiation 36 or their infrared rays 14 and 15 can be modulated in frequency, amplitude and in the pulse mode, in particular by pulse width modulation (PWM), in order, for example, by means of an algorithm to use energy optimally to free the disk 10 to be able to ensure fitting. In this modulation, that is, in the adjustment of the energy of the infrared radiation to be irradiated 36 , for example, the desired time to free the disc 10 of condensation and / or the heat capacity of ice and dew.
Über die genannte Mehrfarbenmessung wird mit genau einem oder mehreren Foto- beziehungsweise Lichtsensoren der Sensoreinrichtung 40 und/oder einem Kamera-Chip reflektierte Infrarotstrahlung bei unterschiedlichen Wellenlängen gemessen. Zur Realisierung einer Temperaturmessung der Scheibe 10 wird beispielsweise bei unterschiedlichen Wellenlängen abgestrahlte Infrarotstrahlung von einem Mikroprozessor der Sensoreinrichtung 40 ausgewertet. Zur Realisierung einer Ermittlung von Eis auf der Scheibe 10 werden beispielsweise polarisierte Infrarotstrahler und zwei Lichtempfänger mit zueinander um 90° verdrehten Polarisationsfiltern verwendet.About said multicolor measurement is with exactly one or more photo or light sensors of the sensor device 40 and / or a camera chip reflected infrared radiation measured at different wavelengths. To realize a temperature measurement of the disc 10 For example, at different wavelengths radiated infrared radiation from a microprocessor of the sensor device 40 evaluated. To realize a determination of ice on the disk 10 For example, polarized infrared radiators and two light receivers with mutually rotated by 90 ° polarization filters are used.
Die Sensorauswertung und Regelung der Infrarotstrahlung 36 dient zur automatischen Abschaltung und gegebenenfalls zum automatischen Einschalten der Vorrichtung 30, welche eine Abtauanlage darstellt. In Abhängigkeit von einem entsprechenden Programm kann auch der Scheibenwischer und/oder ein Spritzelement einer Scheibenwischanlage aktiviert werden, um an die Außenseite 16 ein Frostschutzmittel anzuspritzen. Mittels eines solchen Frostschutzmittels kann das Lösen von Eis und Schnee von der Außenseite 16 beschleunigt werden.The sensor evaluation and regulation of the infrared radiation 36 is used for automatic shutdown and, if necessary, automatic switching on of the device 30 which represents a defrosting system. Depending on a corresponding program, the windshield wiper and / or a spray element of a windshield wiper system can also be activated to the outside 16 to spray an antifreeze. By means of such an antifreeze can dissolve ice and snow from the outside 16 be accelerated.
Die Sensoreinrichtung 40 umfasst beispielsweise eine Auswerteelektronik für die Auswertung von Sensorsignalen der Lichtsensoren. Als Auswerteelektronik wird vorzugsweise die sogenannte Lock-in-Technik bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen verwendet. Ein Lock-in-Verstärker, welcher auch als phasenempfindlicher Gleichrichter oder als Trägerfrequenzverstärker (TFV) bezeichnet wird, ist ein Verstärker zur Messung eines schwachen elektrischen Wechselsignals, das mit einem in Frequenz und Phase bekannten Referenzsignal moduliert ist. Das Gerät stellt dabei einen extrem schmalbandigen Bandpassfilter dar und verbessert dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR – signal-to-noise ratio). Die Lock-in-Technik lässt sich auch über einen Rechner mit zeitdiskreten Messergebnissen realisieren. Der Vorteil dieser Lock-in-Technik liegt darin, dass Gleichspannungen, Wechselspannungen anderer Frequenz und Rauschen effizient gefiltert werden.The sensor device 40 includes, for example, an evaluation for the evaluation of sensor signals of the light sensors. As evaluation the so-called lock-in technique is preferably used at different wavelengths of light. A lock-in amplifier, which is also referred to as a phase-sensitive rectifier or as a carrier frequency amplifier (TFV) is an amplifier for measuring a weak alternating electrical signal, which is modulated with a reference signal known in frequency and phase. The device is an extremely narrow-band bandpass filter and thereby improves the signal-to-noise ratio (SNR). Lock-in technology can also be implemented using a computer with time-discrete measurement results. The advantage of this lock-in technique is that DC voltages, AC voltages of other frequencies and noise are efficiently filtered.
2 zeigt die Vorrichtung 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Infrarotstrahleinrichtung 32 umfasst den Infrarotstrahler 34 beispielsweise in Form einer LED und/oder einen Infrarotstrahler 50 in Form eines Lasers, mittels welchen die Infrarotstrahlung 36 ausgestrahlt werden kann. Die Infrarotstrahlung 36 ist in 2 durch Infrarotstrahlen L1, L2 und L3 veranschaulicht, welche unterschiedliche Wellenlängen aufweisen können. Die Infrarotstrahleinrichtung 32 ist dabei eine Strahlungsquelle zum Befreien der Scheibe 10 von Beschlag. 2 shows the device 30 according to a second embodiment. The infrared radiation device 32 includes the infrared radiator 34 for example in the form of an LED and / or an infrared radiator 50 in the form of a laser, by means of which the infrared radiation 36 can be broadcast. The infrared radiation 36 is in 2 by infrared rays L1, L2 and L3, which may have different wavelengths. The infrared radiation device 32 is a source of radiation to free the disc 10 of fitting.
Darüber hinaus umfasst die Infrarotstrahleinrichtung 32 eine Strahlungsquelle 52 zur Analyse, wobei mittels der Strahlungsquelle 52 ebenfalls Infrarotstrahlung aus- und in die Scheibe 10 eingestrahlt werden kann. Die Strahlung beziehungsweise Infrarotstrahlung, welche mittels der Strahlungsquelle 52 ausgestrahlt werden kann, ist in 2 mit 54 bezeichnet und anhand eines Strahls Lx veranschaulicht. Die Strahlung 54 dient beispielsweise nicht zum Befreien der Scheibe 10 von Beschlag, jedoch zur Analyse, ob sich Beschlag und/oder Schmutz auf der Scheibe 10, insbesondere auf ihrer Außenseite 16, befindet.In addition, the infrared radiation device includes 32 a radiation source 52 for analysis, using the radiation source 52 also infrared radiation out and into the disk 10 can be radiated. The radiation or infrared radiation, which by means of the radiation source 52 can be broadcast in is 2 With 54 and illustrated by a ray Lx. The radiation 54 For example, does not serve to free the disc 10 of fitting, however, for analysis, whether there is fogging and / or dirt on the disc 10 , especially on its outside 16 , is located.
Von der Scheibe 10 beziehungsweise aus Richtung dieser reflektierten Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, wird mittels der Sensoreinrichtung 40 empfangen. Das Herausbrechen der Infrarotstrahlung aus der Scheibe 10 wird beispielsweise dadurch bewirkt, dass sich der Beschlag 24 auf der Scheibe 10 befindet. Ferner wird der Infrarotstrahl 13 zumindest teilweise durch den Beschlag 24 reflektiert.From the disc 10 or from the direction of this reflected radiation, in particular infrared radiation, by means of the sensor device 40 receive. The breaking out of the infrared radiation from the disc 10 is caused, for example, by the fact that the fitting 24 on the disc 10 located. Further, the infrared ray becomes 13 at least partially by the fitting 24 reflected.
Das Herausbrechen der Infrarotstrahlung beziehungsweise das Reflektieren der Infrarotstrahlung aus Richtung der Scheibe 10 wird durch das Vorhandensein von Beschlag und somit durch das zumindest teilweise Absorbieren der Infrarotstrahlung durch den Beschlag bewirkt, was von der Sensoreinrichtung 40 erfasst wird. Die Sensoreinrichtung 40 stellt das diese Absorption beziehungsweise Reflexion charakterisierende und in 2 mit 56 bezeichnete Absorptionssignal bereit, welches – wie in 2 durch einen Richtungspfeil veranschaulicht wird – an die Regeleinrichtung 38 übertragen wird. Die Regeleinrichtung 38 empfängt das Absorptionssignal 56 mittels einer Synchronisationseinrichtung 58, von der in 2 eine Signalmasse 60 erkennbar ist.The breaking out of the infrared radiation or the reflection of the infrared radiation from the direction of the disc 10 is caused by the presence of fog and thus by the at least partially absorbing the infrared radiation through the fitting, which is caused by the sensor device 40 is detected. The sensor device 40 represents that absorption or reflection characterizing and in 2 With 56 designated absorption signal ready, which - as in 2 is illustrated by a directional arrow - to the control device 38 is transmitted. The control device 38 receives the absorption signal 56 by means of a synchronization device 58 from the in 2 a signal ground 60 is recognizable.
Über einen Analog-Digital-Wandler 62 der Regeleinrichtung 38 wird das Absorptionssignal 56 gegebenenfalls in veränderter Form an einen Rechenkern 64 übermittelt, welcher mit Stromquellen 66, 68 gekoppelt ist. Mittels der Stromquelle 66 wird die Strahlungsquelle 52 mit elektrischem Strom versorgt, wobei über die Stromquelle 68 die Infrarotstrahler 34, 50 mit elektrischem Strom versorgt werden. Mittels des Rechenkerns 64 werden die Stromquellen 66, 68 in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal 56 eingestellt, so dass dadurch die jeweilige Leistung der Strahlungsquelle 52 beziehungsweise der Infrarotstrahler 34, 50 und somit die jeweilige Energie der in die Scheibe 10 einzustrahlenden Infrarotstrahlung eingestellt werden kann. Die Einstellung beziehungsweise Regelung der Stromquelle 68 erfolgt – wie in 2 durch einen Funktionsblock 70 dargestellt ist – beispielsweise durch Modulation der Frequenz und/oder der Amplitude und/oder der Pulsweite. In 2 ist auch eine Synchronisationseinrichtung 72 mit einer Signalmasse 74 gezeigt, wobei mittels der Synchronisationseinrichtung 72 eine Synchronisation der Strahlungsquelle 52 bewirkt wird.Via an analog-digital converter 62 the control device 38 becomes the absorption signal 56 optionally in a modified form to a calculation kernel 64 transmitted, which with power sources 66 . 68 is coupled. By means of the power source 66 becomes the radiation source 52 powered by electricity, using the power source 68 the infrared radiators 34 . 50 be supplied with electrical power. By means of the calculation kernel 64 become the power sources 66 . 68 depending on the absorption signal 56 adjusted so that thereby the respective power of the radiation source 52 or the infrared radiator 34 . 50 and thus the respective energy of the disk 10 can be adjusted to be irradiated infrared radiation. The adjustment or regulation of the power source 68 takes place - as in 2 through a function block 70 is shown - for example, by modulation of the frequency and / or the amplitude and / or the pulse width. In 2 is also a synchronization device 72 with a signal ground 74 shown, wherein by means of the synchronization device 72 a synchronization of the radiation source 52 is effected.
Zur automatischen Eiserkennung auf der Scheibe 10 kann polarisiertes Licht, insbesondere polarisierte Infrarotstrahlung, in die Scheibe 10 eingestrahlt werden. Diese Einstrahlung wird beispielsweise mittels der Strahlungsquelle 52 und/oder mittels der Infrarotstrahler 34 bzw. 50 durchgeführt. Je nachdem, ob sich Luft, Eis oder Tau auf der Scheibe 10 befinden beziehungsweise diese direkt berühren, verändert sich die Depolarisation Φ = Ipolsenkrecht/Ipolparallel der erfassten reflektierten Strahlung. Ohne Eis oder Tau auf der Scheibe 10 wird der Wert für die Depolarisation Φ kleiner als 1. Befindet sich Eis oder Tau auf der Scheibe, so nähert sich der Wert der Depolarisation Φ dem Wert 1. Mit einer kurzen Zeitverzögerung von beispielsweise zwei Sekunden nach der Eiserkennung und dem damit einhergehenden Antauen des Eises wird automatisch der Scheibenwischer gestartet, so dass dieser die gelöste Eisschicht abwischen kann. Die ideale Reaktionszeit zum frühen Wischen kann durch ein LED-Fotosensorsystem der Sensoreinrichtung 40 bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen ermittelt werden.For automatic ice detection on the disc 10 can polarized light, in particular polarized infrared radiation, in the disc 10 be irradiated. This irradiation is, for example, by means of the radiation source 52 and / or by means of the infrared radiator 34 respectively. 50 carried out. Depending on whether air, ice or dew on the disc 10 or directly touching them, the depolarization Φ = Ipol perpendicular / Ipol changes in parallel with the detected reflected radiation. Without ice or dew on the disk 10 the value for the depolarization Φ is less than 1. If ice or dew on the disk, the value of the depolarization Φ approaches the value 1. With a short time delay of, for example, two seconds after the ice detection and the associated thawing of the ice The windscreen wiper is automatically started so that it can wipe off the dissolved ice layer. The ideal response time for early wiping can be achieved by an LED photosensor system of the sensor device 40 be determined at different wavelengths of light.
Für die Auswertesensorik wird bei Polarisatoren eine Polarisationsfreistelle am Polarisationsfilter geschaffen beziehungsweise seitlich ausgewertet. Mit anderen Worten, ist auf der Innenseite 20 ein Polarisationsfilter vorgesehen, so weist dieser Polarisationsfilter beispielsweise an einer Stelle 76 eine Durchgangsöffnung auf, an der die Innenseite 20 nicht durch den Polarisationsfilter überdeckt ist. Die Strahlung 54 wird mittels der Strahlungsquelle 52 an dieser Stelle 76 in die Scheibe 10 eingestrahlt, wobei die Strahlung 54 an dieser Stelle 76 von der Scheibe 10 reflektiert wird. Die reflektierte Strahlung 54 wird mittels der Sensoreinrichtung 40 erfasst, so dass dadurch die zuvor geschilderte Eiserkennung durchgeführt werden kann.For polarization sensors, a polarization-free position on the polarization filter is created or laterally evaluated for the evaluation sensors. In other words, is on the inside 20 provided a polarizing filter, so has this polarizing filter, for example, at one point 76 a through hole on which the inside 20 is not covered by the polarizing filter. The radiation 54 is by means of the radiation source 52 at this point 76 in the disk 10 irradiated, the radiation 54 at this point 76 from the disk 10 is reflected. The reflected radiation 54 is by means of the sensor device 40 detected, so that thereby the previously described ice detection can be performed.
3 zeigt die Vorrichtung 30 gemäß einer dritten Ausführungsform. Zentrales Element ist die Regeleinrichtung 38, mittels welcher die Infrarotstrahleinrichtung 32 zum Befreien der Scheibe 10 von Beschlag und somit auch die Strahlungsquelle 52 zur Eiserkennung geregelt werden. 3 shows the device 30 according to a third embodiment. The central element is the control device 38 , by means of which the infrared radiation device 32 to free the disc 10 of fitting and thus also the radiation source 52 be regulated for ice detection.
Hierzu umfasst die Regeleinrichtung 38 beispielsweise den Rechnerkern 64 mit einer entsprechenden Ansteuerlogik, wenigstens einen Digital-Analog-Wandler und/oder wenigstens einen Analog-Digital-Wandler sowie entsprechende Algorithmen. Mit gestrichelten Richtungspfeilen ist in 3 ein jeweiliger Takt angedeutet. For this purpose, the control device comprises 38 for example, the computer core 64 with a corresponding drive logic, at least one digital-to-analog converter and / or at least one analog-digital converter and corresponding algorithms. With dashed directional arrows is in 3 a respective clock indicated.
Mittels wenigstens eines Sensors 77 wird wenigstens eine Temperatur im Innenraum 18 erfasst, wobei diese Temperatur des Innenraums 18 der Regeleinrichtung 38 übermittelt wird. Mittels wenigstens eines Sensors 78 wird eine Temperatur in der Umgebung 14 erfasst, wobei diese als Außentemperatur bezeichnete Temperatur ebenfalls der Regeleinrichtung 38 übermittelt wird.By means of at least one sensor 77 will be at least one temperature in the interior 18 recorded, this temperature of the interior 18 the control device 38 is transmitted. By means of at least one sensor 78 will be a temperature in the environment 14 detected, this temperature referred to as the outside temperature also the control device 38 is transmitted.
Die Infrarotstrahleinrichtung 32 ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine eine erste Wellenlänge aufweisende erste Infrarotstrahlungsart und wenigstens eine eine von der ersten Wellenlänge unterschiedliche, zweite Wellenlänge aufweisende zweite Infrarotstrahlungsart auszustrahlen. Die Sensoreinrichtung 40 ist vorzugsweise dabei dazu ausgelegt, jeweilige Intensitäten der zumindest teilweise von der Scheibe 10 reflektierten Infrarotstrahlungsarten zu erfassen und ein die erfassten Intensitäten charakterisierendes Intensitätensignal bereitzustellen, wobei dieses Intensitätensignal in 3 mit 80 bezeichnet wird. Die genannten, unterschiedlichen Wellenlängen sind dabei mit λ1, λ2 und λx bezeichnet. Die Regeleinrichtung 38 ist dabei dazu ausgelegt, das Intensitätensignal 80 zu empfangen und wenigstens einen einen Zustand der Scheibe 10 charakterisierenden Zustandswert in Abhängigkeit von dem empfangenen Intensitätensignal zu bestimmen. Ferner ist die Regeleinrichtung 38 vorzugsweise dazu ausgelegt, die Infrarotstrahleinrichtung 32 in Abhängigkeit von dem empfangenen Intensitätensignal 80 zu betreiben, das heißt vorzugsweise zu regeln.The infrared radiation device 32 For example, it is configured to emit a first infrared radiation mode having a first wavelength and at least one second infrared radiation mode having a second wavelength different from the first wavelength. The sensor device 40 is preferably designed to have respective intensities of at least partially from the disc 10 to detect reflected infrared radiation types and to provide an intensity signal characterizing the detected intensities, this intensity signal in 3 With 80 referred to as. The mentioned, different wavelengths are denoted by λ1, λ2 and λx. The control device 38 is designed to be the intensity signal 80 to receive and at least one a state of the disc 10 characterizing state value as a function of the received intensity signal. Furthermore, the control device 38 preferably adapted to the infrared radiation device 32 in response to the received intensity signal 80 to operate, that is preferably to regulate.
Jeweilige Grenzschichten zwischen der Scheibe 10 und sich gegebenenfalls auf der Scheibe 10 befindendem Beschlag an der Außenseite 16 oder der Innenseite 20 sind in 3 mit 82 bezeichnet. Aufgrund der Transmissionseigenschaften der Scheibe 10 wird die jeweilige Infrarotstrahlung (Infrarotstrahlung 36 und Strahlung 54) nicht durch die Scheibe 10 absorbiert. Die Infrarotstrahlung 36 wird lediglich von dem Beschlag aus Wasser absorbiert, wobei diese Absorption an der Innenseite 20 und an der Außenseite 16 auftreten kann. Die Absorption an der Innenseite 20 ist in 3 mit 84 bezeichnet, wobei die Absorption an der Außenseite in 3 mit 86 bezeichnet ist. Ferner ist in 3 ein Mess- und Regelkreis 88 der Lichtintensitäten innerhalb des Personenkraftwagens veranschaulicht.Respective boundary layers between the disc 10 and, if necessary, on the disc 10 located fitting on the outside 16 or the inside 20 are in 3 With 82 designated. Due to the transmission properties of the disc 10 is the respective infrared radiation (infrared radiation 36 and radiation 54 ) not through the glass 10 absorbed. The infrared radiation 36 is absorbed only by the fogging of water, this absorption on the inside 20 and on the outside 16 can occur. The absorption on the inside 20 is in 3 With 84 designated, wherein the absorption on the outside in 3 With 86 is designated. Furthermore, in 3 a measuring and control circuit 88 the light intensities within the passenger car illustrated.
Der Scheibenwischer ist in 3 mit 89 bezeichnet, während das genannte Spritzelement mit 90 bezeichnet ist. Wie aus der 3 erkennbar ist, ist die Regeleinrichtung 38 mit dem Scheibenwischer 89 und dem Spritzelement 90 gekoppelt, so dass der Scheibenwischer 89 und das Spritzelement 90 mittels der Regeleinrichtung 38 in Abhängigkeit von dem Absorptionssignal sowie in Abhängigkeit von dem Intensitätensignal 80 aktiviert werden können. Durch das Aktivieren von dem Scheibenwischer 89 beziehungsweise dem Spritzelement 90 zugeordneter Aktoren können der Scheibenwischer 89 und/oder das Spritzelement 90 aktiviert werden, um dadurch beispielsweise den Beschlag 24 von der Außenseite 16 einfach und schnell entfernen zu können. Die Grenzschichten 82 werden mittels der Infrarotstrahleinrichtung 32, insbesondere mittels des Infrarotstrahlers 34 bzw. 50 und/oder mittels der Strahlungsquelle 52 bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen und modulierten Intensitäten bestrahlt.The windscreen wiper is in 3 With 89 designated while said spray element with 90 is designated. Like from the 3 is recognizable, is the control device 38 with the windscreen wiper 89 and the injection element 90 coupled, leaving the windshield wiper 89 and the spray element 90 by means of the control device 38 in response to the absorption signal and in response to the intensity signal 80 can be activated. By activating the windscreen wiper 89 or the injection element 90 associated actuators can the windshield wiper 89 and / or the spray element 90 be activated to thereby, for example, the fogging 24 from the outside 16 easy and fast to remove. The boundary layers 82 be by means of the infrared radiation device 32 , in particular by means of the infrared radiator 34 respectively. 50 and / or by means of the radiation source 52 irradiated at different wavelengths of light and modulated intensities.
Die Infrarotstrahleinrichtung 32 strahlt dabei hauptsächlich Licht beziehungsweise Infrarotstrahlung 36 in einer Wellenlänge λ ab, die keine oder nur sehr wenig Absorption in der Scheibe 10, jedoch eine hohe Absorption in Wasser aufweist. Dazu kann die Infrarotstrahleinrichtung 32 wenigstens einen Infrarot-Leistungsstrahler in Form eines Carbon-Infrarotstrahlers, eines Halbleiterstrahlers, eines Lasers oder auch in Form eines anderen Lichtstrahlers mit geeigneter Wellenlänge umfassen. Dieser Infrarot-Leistungsstrahler ist beispielsweise der Infrarotstrahler 34 bzw. 50.The infrared radiation device 32 emits mainly light or infrared radiation 36 at a wavelength λ, which has no or very little absorption in the disk 10 but has a high absorption in water. For this purpose, the infrared radiation device 32 at least one infrared power radiator in the form of a carbon infrared radiator, a semiconductor radiator, a laser or in the form of another light emitter with a suitable wavelength. This infrared power radiator is, for example, the infrared radiator 34 respectively. 50 ,
Der Infrarot-Leistungsstrahler zielt von innen, das heißt von der Innenseite 20 her oder über die Schmalseite 42 beziehungsweise 44 auf die Scheibe 10 nach außen, das heißt in Richtung der Umgebung 14. Die von der Infrarotstrahleinrichtung 32 beziehungsweise von dem Infrarot-Leistungsstrahler emittierte Infrarotstrahlung taut beziehungsweise verdunstet Wasserschichten an der Innenseite 20 und an der Außenseite 16 an den Grenzschichten 82, wobei beispielsweise Eis getaut und Tau verdunstet wird. Die emittierte Infrarotstrahlung 36 wird dabei durch das Wasser absorbiert und erwärmt dabei das Wasser oder das Eis. Die Scheibe 10 wird im Idealfall von der Infrarotstrahlung 36 des Infrarot-Leistungsstrahlers verlustfrei transmittiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Klimaanlagen wird dabei die Scheibe 10 durch den Infrarot-Leistungsstrahler nicht erwärmt. Dies spart Energie und Zeit beim Aufheizen.The infrared power emitter is aimed from the inside, that is from the inside 20 or over the narrow side 42 respectively 44 on the disc 10 to the outside, that is towards the environment 14 , The of the infrared beam device 32 or emitted by the infrared power emitter infrared radiation thaws or evaporates water layers on the inside 20 and on the outside 16 at the boundary layers 82 in which, for example, ice is thawed and dew is evaporated. The emitted infrared radiation 36 is absorbed by the water and heats the water or the ice. The disc 10 Ideally, this is due to the infrared radiation 36 the infrared power radiator transmitted lossless. In contrast to conventional air conditioning systems is the disc 10 not heated by the infrared power radiator. This saves energy and time when heating up.
Die Regeleinrichtung 38 steuert, insbesondere regelt, auf Basis von Regelalgorithmen und mit Hilfe von Sensordaten, insbesondere anhand des Intensitätensignals 80, der Außentemperatur und der Innentemperatur sowie anhand von den Betrieb der Aktoren charakterisierenden Werten über die Stromquelle 68 den Infrarot-Leistungsstrahler. Ist kein Wasser, das heißt kein Beschlag auf der Scheibe 10 vorhanden, so wird mittels der Regeleinrichtung 38 eine nur geringe Leistung des Infrarot-Leistungsstrahlers eingestellt, woraus eine nur geringe Energie der in die Scheibe 10 einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 resultiert.The control device 38 controls, in particular regulates, based on control algorithms and with the help of sensor data, in particular on the basis of the intensity signal 80 , the outside temperature and the inside temperature as well as from the current source characterizing the operation of the actuators 68 the infrared power radiator. Is not water, that means no fogging on the glass 10 present, so by means of the control device 38 a only low power of the infrared power emitter set, resulting in a low energy of the disc 10 to be radiated infrared radiation 36 results.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Infrarot-Leistungsstrahler seitwärts oberhalb des Grenzwinkels der Totalreflexion die Infrarotstrahlung 36 in die Scheibe 10 einstrahlt, so dass die Infrarotstrahlung 36 in der Scheibe 10 gefangen bleibt. Mittels der Sensoreinrichtung 40 kann die Intensität des Infrarot-Leistungsstrahlers erfasst werden, wobei mittels der Regeleinrichtung 38 die Leistung des Infrarot-Leistungsstrahlers vorzugsweise so weit heruntergeregelt wird, dass nur die minimal nötige Energie in die Scheibe 10 eingestrahlt wird.Preferably, it is provided that the infrared power radiator sideways above the critical angle of total reflection, the infrared radiation 36 in the disk 10 radiates so that the infrared radiation 36 in the disk 10 remains trapped. By means of the sensor device 40 the intensity of the infrared power radiator can be detected, wherein by means of the control device 38 the power of the infrared power radiator is preferably controlled down so far that only the minimum energy required in the disc 10 is irradiated.
Bei Vorliegen von Feuchtigkeit beispielsweise in Form von Wasser, Eis, Schnee oder Tau auf der Scheibe 10 bricht der Strahl beziehungsweise die Infrarotstrahlung 36 des Infrarot-Leistungsstrahlers an den entsprechenden Stellen 22, 26 selbständig aus der Scheibe 10 nach innen oder außen heraus. Die Regeleinrichtung 38 registriert dies mittels der Sensoreinrichtung 40 und regelt die Intensität des Infrarot-Leistungsstrahlers entsprechend der Soll-Intensität aus. Vorzugsweise ist die maximale Intensität des Infrarot-Leistungsstrahlers begrenzt. Ist die Feuchtigkeit verdunstet und/oder per Automatik mittels des Scheibenwischers 89 von der Scheibe 10 verschwunden, wird die Strahlungsintensität des Infrarot-Leistungsstrahlers auf ein Minimum reduziert.In the presence of moisture, for example in the form of water, ice, snow or dew on the disc 10 breaks the beam or the infrared radiation 36 of the infrared power emitter in the appropriate places 22 . 26 independently from the disc 10 inside or out. The control device 38 registers this by means of the sensor device 40 and regulates the intensity of the infrared power radiator according to the target intensity. Preferably, the maximum intensity of the infrared power radiator is limited. Is the moisture evaporated and / or automatic by means of the windshield wiper 89 from the disk 10 disappeared, the radiation intensity of the infrared power radiator is reduced to a minimum.
Beispielsweise Fotosensoren der Sensoreinrichtung 40 messen paarweise wellenlängenspezifisch bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen λ1, λ2, λx von der Scheibe reflektierte Lichtstrahlen der mittels der Strahlungsquelle 52 ausgestrahlten Strahlung 54, wobei wenigstens ein Strahler der Strahlungsquelle 52, mittels welchem die Strahlung 54 beziehungsweise der Strahl Lx ausgestrahlt wird, derart angeordnet ist, dass die reflektierten Lichtstrahlen von den Fotosensoren der Sensoreinrichtung 40 erfasst werden können. Der Messaufbau beziehungsweise der Mess- und Regelkreis 88 der Lichtintensitäten kann innerhalb eines Regensensors an der Innenseite 20 der Scheibe 10 verbaut werden. Zur Eiserkennung können zusätzlich Strahler und Empfänger in Form von Fotosensoren mit idealerweise um 90° zueinander verdrehten Polarisationsebenen hinzugezogen werden.For example, photo sensors of the sensor device 40 Measure in pairs wavelength specific at different wavelengths of light λ1, λ2, λx from the disc reflected light rays of the means of the radiation source 52 emitted radiation 54 , wherein at least one radiator of the radiation source 52 by means of which the radiation 54 or the beam Lx is emitted, is arranged such that the reflected light beams from the photosensors of the sensor device 40 can be detected. The measurement setup or the measuring and control circuit 88 the light intensities can be inside a rain sensor inside 20 the disc 10 be installed. For ice detection, emitters and receivers in the form of photosensors with ideally polarization planes twisted by 90 ° to each other can also be used.
Durch einen Knoten 91 ist in 3 die Wirkung der Scheibe 10 bezüglich der eingestrahlten Lichtintensitäten veranschaulicht. Die eingestrahlte Infrarotstrahlung 36 verteilt sich in reflektierte Lichtstrahlen, und aus der Scheibe 10 nach innen und/oder außen heraustretende Lichtstrahlen. Die Auswertung der entsprechenden Sensordaten zur Ansteuerung der Aktoren beziehungsweise der Infrarotstrahleinrichtung 32 führt die Regeleinrichtung 38 mittels Ansteuerlogik und Digital-Analog-Wandlern und/oder Analog-Digital-Wandlern per Algorithmus durch. Unterschiedliche Lichtwellenlängen werden mittels der Regeleinrichtung 38 nacheinander ein- und ausgeschaltet.Through a knot 91 is in 3 the effect of the disc 10 illustrated with respect to the incident light intensities. The irradiated infrared radiation 36 is distributed in reflected light rays, and from the disk 10 inside and / or outside emerging light rays. The evaluation of the corresponding sensor data for controlling the actuators or the infrared radiation device 32 leads the control device 38 by means of control logic and digital-to-analog converters and / or analog-to-digital converters by algorithm. Different wavelengths of light are by means of the control device 38 successively switched on and off.
Die jeweiligen Intensitäten der jeweiligen Infrarotstrahler werden durch die Regeleinrichtung 38 nachgeregelt, um für die Auswertung ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Gegebenenfalls werden zusätzliche Temperatursensoren in Form der Sensoren 77 und/oder 78 zur genaueren Auswertung der Reaktion hinzugezogen. Zur Messwertverbesserung wird störendes Sonnenlicht bei den Fotosensoren herausgefiltert. Hierzu kommen schmalbandige Strahler und Fotoempfänger mit dazu passenden schmalbandigen Lichtfiltern sowie Messverfahren nach der Lock-in-Technik zum Einsatz.The respective intensities of the respective infrared radiators are controlled by the control device 38 readjusted to obtain an optimal signal-to-noise ratio for the evaluation. Optionally, additional temperature sensors in the form of the sensors 77 and or 78 consulted for a more detailed evaluation of the reaction. To improve the measured value, disturbing sunlight is filtered out of the photosensors. For this purpose, narrow-band radiators and photoreceivers with matching narrow-band light filters and measuring methods according to the lock-in technique are used.
Die Analyse in der Regeleinrichtung 38 ermöglicht die Bestimmung von Eis, Schnee, Wasser, Tau oder Luft auf der Scheibe 10. Zur genauen Ermittlung der Grenzschichtmedien wird vorzugsweise eine Ansteuerung und Auswertung nach dem Lock-in-Verfahren angewendet. Hierzu steuert die Regeleinrichtung 38 nacheinander unterschiedliche Infrarotwellenlängen der jeweiligen Infrarotstrahler mit zusätzlichen Dunkelphasen an und wertet die jeweils dazu gemessenen Verhältnisse der Intensitäten untereinander aus. Vor der Auswertung werden die Intensitäten um die zugehörigen Intensitäten bei den Dunkelphasen der jeweiligen Wellenlängen reduziert. Eine höhere Aussteuerung der Lichtintensitäten durch die Infrarotstrahler wird bei den Berechnungen der Temperaturen der Schichtdicke in der Regeleinrichtung 38 berücksichtigt. Die von den Grenzschichten 82 reflektierten Intensitäten der Infrarotstrahlen werden über Messeinrichtungen in Form der Fotosensoren für unterschiedliche Wellenlängen ermittelt und als elektrische Werte der Regeleinrichtung 38 zur Verfügung gestellt.The analysis in the control device 38 allows the determination of ice, snow, water, dew or air on the disc 10 , For accurate determination of the boundary layer media, a control and evaluation according to the lock-in method is preferably used. For this purpose, the control device controls 38 successively different infrared wavelengths of the respective infrared radiator with additional dark phases and evaluates the respectively measured ratios of the intensities with each other. Before the evaluation, the intensities are reduced by the associated intensities at the dark phases of the respective wavelengths. A higher modulation of the light intensities by the infrared radiators is used in the calculations of the temperatures of the layer thickness in the control device 38 considered. The of the boundary layers 82 Reflected intensities of the infrared rays are determined by measuring devices in the form of photosensors for different wavelengths and as electrical values of the control device 38 made available.
Intensitätsmessungen zwischen polarisiertem Licht (im Idealfall um 90° zueinander verdreht) ermöglichen der Regeleinrichtung 38 die Bestimmung von Eis auf der Scheibe 10. Die Erkennung von Eis wird durch Temperaturmessungen verbessert. Die Innen- und Außentemperaturen werden dazu gegebenenfalls durch einen Thermometer innen und einen Thermometer außen gemessen. Die Temperatur auf den Grenzschichten 82 wird per gemessenen Intensitätsverhältnissen bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen bestimmt.Intensity measurements between polarized light (ideally rotated by 90 ° to each other) allow the control device 38 the determination of ice on the disk 10 , The detection of ice is improved by temperature measurements. The indoor and outdoor temperatures are optionally measured by a thermometer inside and a thermometer outside. The temperature on the boundary layers 82 is determined by measured intensity ratios at different wavelengths of light.
Die Schichtdicke des Eises auf der Scheibe 10 wird aus den reflektierten Intensitätsverhältnissen bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen bestimmt. In Abhängigkeit von vorhandenem Eis und der Schichtdicke wird von der Regeleinrichtung 38 die Intensität des Leistungs-Infrarotstrahlers moduliert und die Automatik zum Einschalten des Scheibenwischers 89 gesteuert, insbesondere geregelt. In Abhängigkeit von Außentemperatur und Innentemperatur sowie Grenzschichttemperatur wird der Eisbehandlungsmechanismus gegebenenfalls zum Energiesparen abgeschaltet. Gemessene Energieverluste pro Zeit liefern Rückschlüsse auf die Beschaffenheit und Menge der Medien auf der Scheibe 10 beziehungsweise sich ändernde Witterungsverhältnisse.The layer thickness of the ice on the disk 10 is determined from the reflected intensity ratios at different wavelengths of light. Depending on existing ice and the layer thickness is of the control device 38 the intensity of the power infrared radiator modulated and the automatic power to turn on the wiper 89 controlled, in particular regulated. Depending on the outside temperature and inside temperature as well as the boundary layer temperature, the ice treatment mechanism may be switched off to save energy. Measured energy losses per time provide conclusions on the nature and amount of media on the disc 10 or changing weather conditions.
Per Regelalgorithmus berechnet die Regeleinrichtung 38 aus gemessenen Eingangswerten benötigte Intensitäten der Infrarotstrahler. Die Regelkreise bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen dienen zur verbesserten Messung der Temperatur, Schichtdicke und zur Bestimmung der Beschaffenheit des Mediums auf der Scheibe 10. Je höher die eingestrahlten Lichtintensitäten bei unterschiedlichen Licht-Wellenlängen sind, desto genauer ist die Messung. Eine Übersteuerung der Messsensorik ist bei der Ansteuerung der Aktoren zu vermeiden.Per control algorithm calculates the control device 38 Intensities of the infrared radiators required from measured input values. The control circuits at different wavelengths of light serve for improved measurement of the temperature, layer thickness and for determining the condition of the medium on the pane 10 , The higher the irradiated light intensities at different light wavelengths, the more accurate the measurement. An override of the measuring sensor is to be avoided when controlling the actuators.
In Abhängigkeit vom entsprechenden Rechnerprogramm können weitere Leistungs-Infrarotstrahler zu- oder abgeschaltet werden. Die Abschaltung kann auch in Abhängigkeit von vorgegebenen Zeiten oder Temperaturen, insbesondere Innen- und/oder Außentemperaturen erfolgen. Bei besonders dicken Eisschichten kann vorgesehen sein, dass der Infrarot-Leistungsstrahler die Infrarotstrahlung 36 gepulst ausstrahlt, stets unter Berücksichtigung der Wärmekapazität, um die Eisschicht energetisch effizient zu lösen. Das Pulsen der Infrarotstrahlung 36 ermöglicht die energetische Optimierung bei extremen Wärmekapazitäten beim Auftauen, zum Beispiel bei sehr niedriger Außentemperatur oder sehr dicken Eisschichten auf der Scheibe 10.Depending on the corresponding computer program, additional power infrared radiators can be switched on or off. The shutdown can also take place as a function of predetermined times or temperatures, in particular internal and / or external temperatures. For particularly thick layers of ice can be provided that the infrared power radiator, the infrared radiation 36 Pulsed radiates, always taking into account the heat capacity to solve the ice layer energetically efficient. The pulsing of the infrared radiation 36 allows the energetic optimization with extreme heat capacities during thawing, for example at very low outside temperature or very thick ice layers on the windscreen 10 ,
Zur Synchronisation von Aktoren und Sensoren findet eine einheitliche Taktung zwischen den zusammengeschalteten elektronischen Bauelementen statt.To synchronize actuators and sensors, a uniform timing between the interconnected electronic components takes place.
In der Grenzschicht zwischen der Scheibe 10 und dem Beschlag entsteht durch die Infrarotstrahlung 36 anfangs ein leichter Wasserfilm. Angetautes Eis oder Schnee lässt sich mit dem Scheibenwischer 89 automatisch wegwischen. Die Wischaktion kann zusätzlich automatisch mit der Reinigungsflüssigkeit insbesondere mit Frostschutzmittel bei dickeren Eisschichten verbessert werden. Die jeweiligen Aktivierungen können automatisch von der Regeleinrichtung 38 gesteuert, insbesondere geregelt oder diskret händisch vom Fahrer des Personenkraftwagens ausgelöst werden.In the boundary layer between the disk 10 and the fogging is caused by the infrared radiation 36 initially a light water film. Thawed ice or snow can be with the windscreen wiper 89 automatically wipe away. The wiping action can additionally be improved automatically with the cleaning fluid, in particular with antifreeze, for thicker ice layers. The respective activations can be made automatically by the control device 38 controlled, in particular regulated or discreetly triggered manually by the driver of the passenger car.
Die einstrahlenden Infrarotstrahler der Infrarotstrahleinrichtung 32 können kaskadiert, das heißt untereinander und/oder nebeneinander angeordnet werden, um eine optimale Energieverteilung zu gewährleisten. Hierdurch ist eine gleichmäßige und eventuell konzentriert gerichtete Einstrahlung realisierbar. Die einzelnen Kaskaden lassen sich entsprechend dem Bedarf unterschiedlich regeln, so dass zum Beispiel mittels der Kaskade für den Scheibenwischer, das heißt ein Bereich der Scheibe 10 in Scheibenwischerhöhe, gegenüber anderen Bereichen stärker bestrahlt werden kann. Darüber hinaus lässt sich eine Strahloptimierung bei Strahlern und Fotosensoren über Linsen erreichen. Infrarot-Carbonstrahler sind effizient und lassen sich flächig herstellen. Durch einen flächigen Einsatz zum Beispiel ringsum um die Scheibe 10 lässt sich die Energie relativ gleichmäßig über die Scheibe 10 verteilen.The radiating infrared radiators of the infrared radiation device 32 can be cascaded, that is to say arranged one below the other and / or next to each other, in order to ensure an optimal energy distribution. As a result, a uniform and possibly concentrated directed irradiation can be realized. The individual cascades can be regulated differently according to the need, so that, for example, by means of the cascade for the windshield wiper, that is, an area of the disc 10 in windscreen wiper height, can be irradiated to other areas stronger. In addition, a beam optimization can be achieved with spotlights and photo sensors via lenses. Infrared carbon emitters are efficient and can be produced over a wide area. By a flat use, for example, all around the disc 10 The energy can be relatively evenly across the disk 10 to distribute.
4 zeigt die Scheibe 10 mit dem Scheibenelement 12 gemäß einer ersten Ausführungsform. Aus 4 ist die Sensoreinrichtung 40 erkennbar, welche vorliegend Fotosensoren 92 umfasst. Ferner sind aus 4 Infrarotstrahler 34 der Infrarotstrahleinrichtung 32 erkennbar, welche im Randbereich 94 der Scheibe 10 ringsum verteilt angeordnet sind. Bei den Infrarotstrahlern 34 handelt es sich beispielsweise um flache LEDs oder um VCSE-Laser. Darüber hinaus sind aus 4 Stromkabel 96 zu erkennen, über welche die Fotosensoren 92 und die Infrarotstrahler 34 mit elektrischem Strom versorgt werden. 4 shows the disc 10 with the disc element 12 according to a first embodiment. Out 4 is the sensor device 40 recognizable, which present photo sensors 92 includes. Furthermore, are off 4 infrared Heaters 34 the infrared radiation device 32 recognizable, which in the edge area 94 the disc 10 are distributed all around. With the infrared radiators 34 For example, they are flat LEDs or VCSE lasers. In addition, are out 4 power cable 96 to know about which the photosensors 92 and the infrared radiators 34 be supplied with electrical power.
In gehobener Ausstattung können zirkular polarisierte Infrarotstrahle und zirkular polarisierte Filter an der Scheibe 10 zum Einsatz kommen, um die Insassen vor allzu starker Strahlung zu schützen beziehungsweise um stärkere Infrarotstrahlung einsetzen zu können. Um die Fahrzeuginsassen vor energiereicher Infrarotstrahlung zu schützen, wird ein polarisierter Infrarotstrahl seitwärts, ebenfalls unter dem Winkel der Totalreflexion, eingestrahlt. An der Innenseite 20 der Scheibe 10 befindet sich zusätzlich ein aus 5 erkennbarer Polarisationsfilter 98 zum Schutz der Augen. Optional kann ein λ/4-Filter vorgesehen sein. Der Polarisationsfilter 98 ist auf die eingestrahlte Infrarotstrahlung 36 abgestimmt und verhindert, dass die Infrarotstrahlung 36 in ihrer Polarisationsebene in den Innenraum 18 herausbrechen kann. Mit anderen Worten kann die Infrarotstrahlung 36 – wenn sich beispielsweise an der Innenseite 20 Beschlag aus Wasser befindet – aus der Scheibe 10 an sich ausbrechen, jedoch nicht weiter in den Innenraum 18 vordringen, da dies durch den Polarisationsfilter 98 verhindert wird. Schädliche Reflexionen nach innen, die von einer eventuellen Wasserschicht an der Außenseite 16 der Scheibe 10 ausgelöst werden, können somit ebenfalls vermieden werden. Der Einstrahlwinkel und die Lichtwellenlänge der Infrarotstrahlung 36 sind so zu wählen, dass die Infrarotstrahlung 36 an der Grenzschicht zwischen der Scheibe 10 und dem Polarisationsfilter 98 weiterhin total reflektiert, jedoch bei Eis oder Tau aus der Scheibe 10 heraus bricht. Polarisationsfilter bestehen in der Regel aus einem Kälte isolierenden Material, so dass die Tau- und Eisbildung innerhalb des Personenkraftwagens stark reduziert wird.Upscale features include circularly polarized infrared and circularly polarized filters on the disk 10 be used to protect the occupants from excessive radiation or to use stronger infrared radiation can. In order to protect the vehicle occupants against high-energy infrared radiation, a polarized infrared beam is irradiated sideways, also at the angle of total reflection. On the inside 20 the disc 10 there is an additional one out 5 recognizable polarization filter 98 to protect the eyes. Optionally, a λ / 4 filter can be provided. The polarization filter 98 is due to the radiated infrared radiation 36 tuned and prevents the infrared radiation 36 in their polarization plane into the interior 18 can break out. In other words, the infrared radiation 36 - if, for example, on the inside 20 Fog from water is - from the disc 10 to break out, but not further into the interior 18 penetrate as this through the polarizing filter 98 is prevented. Harmful reflections to the inside, from a possible water layer on the outside 16 the disc 10 can thus be avoided, too. The angle of incidence and the wavelength of the infrared radiation 36 are to be chosen so that the infrared radiation 36 at the boundary layer between the disk 10 and the polarizing filter 98 still totally reflected, but with ice or dew from the disc 10 breaks out. Polarization filter exist usually from a cold insulating material, so that the dew and ice formation is greatly reduced within the passenger car.
Wie aus 6 zu erkennen ist, kann das Einstrahlen von Infrarotstrahlung 36 in die Scheibe 10 auch durch Elektrolumineszenz (EL) bewirkt werden. Bei der Elektrolumineszenz wird ein Festkörper durch Anlegen eines elektrischen Feldes beziehungsweise einer elektrischen Spannung dazu angeregt, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise in Form von Licht, zu emittieren. Ein solcher Festkörper kann beispielsweise eine Elektrolumineszenzfolie sein, welche bei Verwendung in der Vorrichtung 30 transparent sein sollte. Die Lichtwellenlänge beziehungsweise die Wellenlänge der Infrarotstrahlung 36 ist dabei so zu wählen, dass das Licht ohne Widerstand durch die Scheibe 10 hindurchtritt. Erst diese Lichtstrahlen erwärmen beim Auftreffen Eis oder Wasser. Mit der oben genannten Sensorik lässt sich die Tauwirkung bestimmen.How out 6 can be seen, the radiation of infrared radiation 36 in the disk 10 also be effected by electroluminescence (EL). In electroluminescence, a solid is excited by applying an electric field or an electrical voltage to emit electromagnetic radiation, for example in the form of light. Such a solid can be, for example, an electroluminescent foil which, when used in the device 30 should be transparent. The wavelength of the light or the wavelength of the infrared radiation 36 is to choose so that the light without resistance through the disc 10 passes. Only these rays of light heat up ice or water on impact. With the above-mentioned sensors, the tau effect can be determined.
Als Festkörper zum Bewirken der Elektrolumineszenz kann ein aus 6 erkennbarer, transparenter Plasmaschirm 100 verwendet werden, welcher an der Innenseite 20 der Scheibe 10 angeordnet wird. Bei dem transparenten Plasmaschirm 100 kann es sich beispielsweise um einen OLED-Schirm handeln.As a solid for effecting the electroluminescence can be a 6 recognizable, transparent plasma screen 100 to be used, which on the inside 20 the disc 10 is arranged. In the transparent plasma screen 100 it may, for example, be an OLED screen.
7 zeigt die Vorrichtung 30 gemäß einer fünften Ausführungsform. Thermische Infrarotstrahler wie beispielsweise Quarzstrahler, Carbonstrahler, Heizwendel und/oder dergleichen erzeugen sehr hohe Temperaturen, damit das Spektrum einen hohen Anteil an kurzwelliger Infrarotstrahlung enthält, die insbesondere von Wasser beziehungsweise Eis absorbiert wird und von Glas ohne große Verluste transmittiert wird. Würde ein solcher Infrarotstrahler direkt an die Scheibe 10 angekoppelt werden, so würden beispielsweise ein Abdichtungsgummi oder andere Kunststoffe, welche die Scheibe 10 berühren, Schaden nehmen können. Im Anwendungsbeispiel wird daher der direkte Kontakt eines heißen Infrarotstrahlers, welcher eine Temperatur von beispielsweise 800° Celsius aufweisen kann, mit der Umgebung, insbesondere Gummi, vermieden. 7 shows the device 30 according to a fifth embodiment. Thermal infrared radiators such as quartz radiator, carbon radiator, heating coil and / or the like produce very high temperatures, so that the spectrum contains a high proportion of short-wave infrared radiation, which is absorbed in particular by water or ice and is transmitted by glass without great losses. Would such an infrared heater directly to the disc 10 coupled, for example, a sealing rubber or other plastics, which the disc 10 touch, can take damage. In the application example, therefore, the direct contact of a hot infrared radiator, which may have a temperature of, for example, 800 ° Celsius, with the environment, in particular rubber avoided.
Hierzu wird – wie aus 7 erkennbar ist – eine Kühleinrichtung 102 verwendet, welche den Infrarotstrahler 34 umgibt und diesen kühlt. Der Infrarotstrahler 34 wird über elektrische Kontakte 104 mit elektrischem Strom gespeist. Der Infrarotstrahler 34 (Infrarotquelle) emittiert die Infrarotstrahlung 36 in eine Röhre 106 der Infrarotstrahleinrichtung 32. Die Röhre 106 ist mit einem Infrarotspiegel beschichtet, welcher die Infrarotstrahlung 36 seitwärts über verschiedene Punkte in die Scheibe 10 leitet. Bei dem Infrarotspiegel kann es sich um eine polierte oder sehr glatte Metalloberfläche oder dergleichen handeln.This will - as out 7 is recognizable - a cooling device 102 used, which the infrared radiator 34 surrounds and cools this. The infrared radiator 34 is via electrical contacts 104 powered by electricity. The infrared radiator 34 (Infrared source) emits the infrared radiation 36 in a tube 106 the infrared radiation device 32 , The tube 106 is coated with an infrared mirror, which is the infrared radiation 36 sideways over different points in the disk 10 passes. The infrared mirror may be a polished or very smooth metal surface or the like.
Die Röhre 106 geht ausgehend vom Infrarotstrahler 34 hin zur Scheibe 10 in eine flache Form über, um die Infrarotstrahlung 36 möglichst verlustfrei seitlich in die Scheibe 10 einspeisen zu können. An den Stellen 22, 26, an denen sich der Beschlag 24 beziehungsweise 28 auf der Scheibe 10 befindet, wird die Infrarotstrahlung 36 aus der Scheibe 10 herausgebrochen und vom Wasser beziehungsweise Eis absorbiert. Dort wird das Wasser beziehungsweise das Eis erwärmt und verdunstet beziehungsweise das Eis wird geschmolzen.The tube 106 starts from the infrared radiator 34 towards the disc 10 in a flat shape over to the infrared radiation 36 as lossless as possible laterally in the disc 10 to be able to feed. In the places 22 . 26 in which the fitting 24 respectively 28 on the disc 10 is located, the infrared radiation 36 from the disc 10 broken out and absorbed by the water or ice. There, the water or the ice is heated and evaporated or the ice is melted.
Die Kühleinrichtung 102 umfasst beispielsweise einen Flüssigkeitsbehälter 108, welcher von einer Kühlflüssigkeit 110 durchströmbar ist. Die Kühlflüssigkeit 110 wird dem Flüssigkeitsbehälter 108 über einen Zulauf 112 zugeführt und über einen Ablauf 114 abgeführt. Die Kühlflüssigkeit 110 kann sich im Flüssigkeitsbehälter 108 erwärmen und beispielsweise für die Beheizung des Innenraums 18 über eine Klimaanlage des Personenkraftwagens oder zum Beheizen einer Hochvoltspeicherbatterie genutzt werden. Durch diese Kühlung kann der Infrarotstrahler 34 beliebig im Personenkraftwagen positioniert werden, da die Kühleinrichtung 102 eine Oberfläche mit einer nur geringen Temperatur aufweist. Mit anderen Worten kann die Entstehung von Oberflächen mit unterwünscht hohen Temperaturen durch die Kühlung des Infrarotstrahlers 34 vermieden werden. Zusätzlich kann Abwärme für Heizzwecke genutzt werden, so dass eine besonders hohe Energieeffizienz des Personenkraftwagens insgesamt realisiert werden kann.The cooling device 102 includes, for example, a liquid container 108 , which is a coolant 110 can be flowed through. The coolant 110 becomes the liquid container 108 via an inlet 112 fed in and over a drain 114 dissipated. The coolant 110 can be in the liquid container 108 heat up and, for example, for heating the interior 18 be used via an air conditioning of the car or for heating a high-voltage storage battery. Through this cooling, the infrared radiator 34 be positioned anywhere in the passenger car, since the cooling device 102 has a surface with only a low temperature. In other words, the formation of surfaces with undesirably high temperatures by the cooling of the infrared radiator 34 be avoided. In addition, waste heat can be used for heating purposes, so that a particularly high energy efficiency of the passenger car can be achieved in total.
Die Infrarotstrahleinrichtung 32 umfasst auch ein Stellelement vorliegend in Form einer elektrisch regelbaren Klappe 116, welche in der Röhre 106 angeordnet und relativ zur Röhre 106 um eine Schwenkachse 118 verschwenkbar ist. Mit Hilfe der Klappe 116 kann die Infrarotstrahlung 36 zurückgespiegelt beziehungsweise durch die Klappe 116 im Bereich des Infrarotstrahlers 34 zurückgehalten werden. Der Heizbedarf der Scheibe 10 kann mittels der verstellbaren Klappe 116 dem unterschiedlichen Energiebedarf angepasst werden. Alternativ oder ergänzend kann die Energie der in die Scheibe 10 einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 durch Variierung des elektrischen Stroms, welcher dem Infrarotstrahler 34 zugeführt wird, geregelt werden. Mit anderen Worten kann alternativ oder ergänzend der elektrische Strom für den Infrarotstrahler 34 so geregelt werden, dass die Leistung der einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 sinkt. Ziel ist es, so wenig Energie wie möglich in die Scheibe 10 einzustrahlen.The infrared radiation device 32 also includes an actuating element in the form of an electrically controllable flap 116 which is in the tube 106 arranged and relative to the tube 106 around a pivot axis 118 is pivotable. With the help of the flap 116 can the infrared radiation 36 reflected back or through the flap 116 in the area of the infrared radiator 34 be withheld. The heating requirement of the disc 10 can by means of the adjustable flap 116 adapted to the different energy requirements. Alternatively or in addition, the energy can enter the disc 10 to be radiated infrared radiation 36 by varying the electrical current which the infrared radiator 34 is supplied, are regulated. In other words, alternatively or additionally, the electric current for the infrared radiator 34 be regulated so that the power of the infrared radiation to be irradiated 36 sinks. The goal is to get as little energy into the disc as possible 10 irradiate.
Die Infrarotstrahlung 36, insbesondere ihre Energie, wird durch den elektrischen Strom und/oder die regelbare Klappe 116 durch eine geeignete Regelung zur Energieminimierung ausgesteuert. Wie vorher beschrieben, bestimmt sich der Heizbedarf nach der Absorption der Infrarotstrahlung 36 durch Beschlag auf der Scheibe 10. Ein oder mehrere geeignete Sensoren können hierzu an der geeigneten Stelle, zum Beispiel auf der Oberfläche der Scheibe 10, vorzugsweise gegenüberliegend von der Einkoppelstelle der Infrarotstrahlung 36, angebracht werden. Ein solcher Sensor der Sensoreinrichtung 40 ist in 7 mit 120 bezeichnet. Die Infrarotstrahleinrichtung 32 kann mit einem polarisierten Infrarotstrahler beziehungsweise mit einem Polarisationsfilter sowie optional mit einem λ/4-Filter ausgestattet sein.The infrared radiation 36 , especially their energy, is controlled by the electric current and / or the adjustable damper 116 controlled by a suitable scheme for energy minimization. As previously described, the heating demand is determined after the absorption of infrared radiation 36 by fitting on the disc 10 , One or more suitable sensors may for this purpose at the appropriate location, for example on the surface of the disc 10 , preferably opposite of the coupling point of the infrared radiation 36 to be attached. Such a sensor of the sensor device 40 is in 7 With 120 designated. The infrared radiation device 32 can be equipped with a polarized infrared radiator or with a polarizing filter and optionally with a λ / 4 filter.
Da der Infrarotstrahler 34 einen gewissen Anteil an sichtbarem Licht erzeugen kann, ist eine Filterung des sichtbaren Lichts vorteilhaft, damit es in der Scheibe 10 zu keinen störenden Effekten kommen kann. Hierzu wird beispielsweise ein sogenannter Infrarotfilter verwendet, der zwar Infrarotstrahlung durchlässt, das sichtbare Licht jedoch absorbiert.Because of the infrared radiator 34 can generate a certain amount of visible light, filtering the visible light is beneficial to keep it in the disk 10 no disturbing effects can occur. For this purpose, for example, a so-called infrared filter is used which transmits infrared radiation but absorbs visible light.
Die Vorrichtung 30 weist dabei den Vorteil auf, dass geeignete Halbleiterinfrarotstrahlen innerhalb von Nanosekunden die erforderliche Energie aufbringen können, um beispielsweise das Eis in der Grenzschicht zwischen der Scheibe 10 und dem Eis anzutauen. In der Folge kann das Eis sehr schnell nach dem Antauen mittels des Scheibenwischers 89 abgewischt werden. Die Vorrichtung 30 eignet sich darüber hinaus zum Verdunsten von Tau an der Innenseite 20 und der Außenseite 16 der Scheibe 10. Die Vorrichtung 30 kann auch während der Fahrt sowie bei Innenraumtemperaturen von unter 0° Celsius betrieben werden. Die geschilderte Beschlagbefreiung beziehungsweise Beschlagfreihaltung der Scheibe 10 ist dabei eine energieeffiziente Methode, um insbesondere bei Elektrofahrzeugen die Scheibe taufrei oder eisfrei zu halten. Ferner ist eine selektive Entfernung von Beschlag realisierbar, da die Infrarotstrahlung 36 vorzugsweise nur durch Wasser, jedoch nicht durch die Scheibe 10 absorbiert wird, so dass die Scheibe 10 nicht erwärmt wird. Der Infrarotstrahl des Infrarot-Leistungsstrahlers konzentriert sich insbesondere bei Totalreflexion selbständig selektiv nur an den Stellen, an denen sich auf der Scheibe 10 Beschlag befindet.The device 30 has the advantage that suitable semiconductor infrared rays can muster the required energy within nanoseconds, for example, the ice in the boundary layer between the disc 10 and the ice. As a result, the ice can very quickly after defrosting by means of the windscreen wiper 89 be wiped off. The device 30 is also suitable for the evaporation of dew on the inside 20 and the outside 16 the disc 10 , The device 30 can also be operated while driving and at interior temperatures below 0 ° Celsius. The described anti-fog or fogging the disc 10 This is an energy-efficient method to keep the disc free of buff or ice-free, especially in electric vehicles. Furthermore, a selective removal of fog is feasible, since the infrared radiation 36 preferably only by water, but not by the disc 10 is absorbed, leaving the disc 10 not heated. The infrared beam of the infrared power radiator concentrates independently, especially in total reflection only selectively at the points where on the disc 10 Fitting is located.
Die Strahlwirkung verteilt sich bei Totalreflexion nicht gleichmäßig über die gesamte Scheibe 10. Ferner ist eine Identifikation durch Intensitätsverhältnisse bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen darstellbar. Somit kann beispielsweise Schmutz, Wasser, Eis, Tau, Salz, Schnee durch ein entsprechendes Messprogramm auf der Scheibe 10 erfasst werden. Ferner kann eine Unterscheidung zwischen Regen- oder Eiserkennung durch Temperatur- beziehungsweise Regensensor erfolgen. Darüber hinaus kann eine Berechnung der Menge und Schichtdicke von Eis, Wasser, Tau oder Schnee auf der Scheibe 10 erfolgen. Gemessene Energieverluste pro Zeit liefern Rückschlüsse auf Beschaffenheit und Menge der sich auf der Scheibe 10 befindenden Medien sowie auf sich ändernde Witterungsverhältnisse. Die Regelung der Energie der einzustrahlenden Infrarotstrahlung 36 auf Basis der gemessenen Lichtintensitäten bei unterschiedlichen Wellenlängen ermöglicht im Fahrzeug einen energiesparenden Modus zum Ab-/Antauen, einen extrem schnellen Modus zum An-/Abtauen, die Vermeidung von lästigem Eiskratzen, CO2-Einsparung durch Vermeidung des Vorlaufes de Klimaanlage sowie ein automatisches Ein- und Ausschalten der Vorrichtung 30.The beam effect is not distributed evenly over the entire disk in total reflection 10 , Furthermore, an identification by intensity ratios at different wavelengths of light can be displayed. Thus, for example, dirt, water, ice, dew, salt, snow through an appropriate measurement program on the disc 10 be recorded. Furthermore, a distinction can be made between rain or ice detection by temperature or rain sensor. In addition, a calculation of the amount and layer thickness of ice, water, dew or snow on the disc 10 respectively. Measured energy losses per time provide conclusions on the condition and quantity of the disk 10 media and changing weather conditions. The regulation of the energy of the infrared radiation to be irradiated 36 On the basis of the measured light intensities at different wavelengths in the vehicle allows an energy-saving mode to fade / defrost, an extremely fast mode to start / defrost, avoiding annoying ice scraping, CO 2 savings by avoiding the flow of the air conditioning and an automatic on - And off the device 30 ,
Darüber hinaus wird nur so viel Energie wie nötig aufgewendet. Das Pulsen der Infrarotstrahlung 36 in Abhängigkeit vom Rechenprogramm ermöglicht die Berücksichtigung extremer Wärmekapazitäten beim Auftauen, zum Beispiel bei sehr niedrigen Außentemperaturen oder sehr dicken Eisschichten auf der Scheibe. Darüber hinaus ist eine Zuschaltmöglichkeit weiterer Lichtquellen bei Bedarf gegeben. Die Abschaltung der Infrarotheizung, das heißt der Vorrichtung 30, kann dabei nach Zeitvorgabe oder bei höherer Außentemperatur erfolgen. Durch die Verwendung der Infrarotstrahler können die Kosten und insbesondere die Betriebskosten besonders gering gehalten werden. Die Regeleinrichtung ist besonders vorzugsweise dazu ausgebildet, das Verfahren geregelt und somit automatisch durchzuführen. Dadurch ist ein besonders komfortabler Betrieb für die Fahrzeuginsassen realisierbar, da beispielsweise der Fahrer nicht ständig Einstellungen vornehmen muss.In addition, only as much energy as needed is spent. The pulsing of the infrared radiation 36 Depending on the computer program, it is possible to consider extreme heat capacities during thawing, for example at very low outside temperatures or very thick layers of ice on the glass. In addition, there is a possibility to add additional light sources if required. The shutdown of the infrared heater, that is the device 30 , can be done according to time or at higher outside temperature. By using the infrared radiator, the costs and in particular the operating costs can be kept particularly low. The control device is particularly preferably designed to regulate the method and thus perform automatically. As a result, a particularly comfortable operation for the vehicle occupants can be realized because, for example, the driver does not have to constantly make adjustments.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2011/0067726 A1 [0002] US 2011/0067726 A1 [0002]
