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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Schrift betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Kraftfahrzeuge und insbesondere Systeme und Verfahren zum automatischen Enteisen/Entnebeln von außenliegenden Fensteroberflächen eines Fahrzeugs.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Der Großteil der modernen Fahrzeuge, einschließlich Elektro-, Hybrid-, brennkraftmaschinenbasieren und autonomer Fahrzeuge, beinhalten eine Version eines Klimasteuersystems, welches einen gewünschten Grad der Klimasteuerung für eine Fahrgastkabine des Fahrzeugs bereitstellt. Dies wird typischerweise durch das Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) des Fahrzeugs bereitgestellt, welches einen Luftstrom über ein Netzwerk aus Kanälen und Lüftungsgittern in die Fahrgastkabine leitet. Der Luftstrom wird gemäß einer Fahrzeugbenutzerpräferenz gereinigt, gefiltert, erwärmt, gekühlt, befeuchtet, entfeuchtet, zurückgeführt oder mit frischer Luft von einer Außenseite des Fahrzeugs gemischt usw. Durch das Klimasteuersystem kann ein gewünschter Grad des wahrgenommenen Benutzerkomforts etabliert werden.
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Das Klimasteuersystem wird typischerweise durch eine Klimasteuerhaupteinheit gesteuert, bei der es sich um ein Steuerfeld handelt, das verschiedene manuelle Aktoren beinhaltet. Die Klimasteuerhaupteinheit kann in einer Vielfalt von Ausgestaltungen bereitgestellt sein und eine Vielfalt von Steuerungen oder Aktoren beinhalten. Eine typischerweise enthaltene Steuerung ist für eine Enteisungs-/Entnebelungseinstellung, durch welche ein Ansammeln von Kondensation oder Eis auf einer Außen- und/oder Innenoberfläche eines Fahrzeugfensters verhindert werden kann.
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Herkömmlicherweise wird die Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems manuell über die Klimasteuerhaupteinheit gesteuert. Um die Enteisungsfunktion umzusetzen, ist es erforderlich, dass der Benutzer eine tatsächliche oder mögliche Kondensation oder tatsächliches oder mögliches Eis auf einer Oberfläche eines Fensters identifiziert, um die richtigen Einstellungen für das Klimasteuersystem zu bestimmen, um die Kondensation oder das Eis schnell zu entfernen und diese Einstellungen manuell umzusetzen. Dies kann zusammen mit dem Betrieb eines Fahrzeugscheibenwischersystems (für Fenster, die damit ausgestattet sind) erfolgen, um die Kondensation und/oder das Eis schneller zu entfernen.
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Die optimalen Einstellungen für eine Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystems sind von einer Reihe von Variablen abhängig. Dazu gehören die Trockenkugelumgebungslufttemperatur, die Taupunkttemperatur (d. h. die Temperatur, bei welcher es wahrscheinlich ist, dass sich Kondensation auf einer Fensteroberfläche bildet), die relative Umgebungsluftfeuchtigkeit und die Temperatur der Fensteroberfläche. Viele, wenn nicht alle, dieser Variablen können durch einen Benutzer nicht einfach erkannt oder berechnet werden und daher werden die Enteisungsluftstromtemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit typischerweise auf ein Standardniveau eingestellt. Gleichermaßen wird die Enteisungsluftstromgeschwindigkeit (d. h. die Drehzahl des HLK-Gebläses) entweder auf eine Standardgeschwindigkeit eingestellt oder durch einem Benutzer gemäß der wahrgenommenen Geschwindigkeit der Entfernung von Kondensation/Eis manuell eingestellt.
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Wenn die Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems jedoch nicht auf die optimalen Einstellungen eingestellt worden ist, kann die Entfernung von Kondensation und/oder Eis verzögert werden und kann ein Benutzer versuchen, das Fahrzeug zu betreiben, bevor eine derartige Entfernung abgeschlossen ist. Dies führt zu einer möglicherweise unsicheren Situation. In einer weiteren möglichen Situation kann bei autonomen Fahrzeugen (d. h. Fahrzeugen, die dazu konfiguriert sind, ihre Umgebung zu erfassen und zwischen und zwischen geographischen Standorten mit wenigen bis keinen menschlichen Eingaben zu navigieren) kein Benutzer verfügbar sein, um die gewünschten Enteisungsfunktionseinstellungen auszuwählen.
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Um diese und andere Probleme anzugehen, beschriebt die vorliegende Offenbarung Systeme und Verfahren zur automatisierten Steuerung einer Fahrzeugfensterenteisungsfunktion eines Klimasteuersystems. Die Systeme und Verfahren stützen sich auf eine Vielfalt von Eingaben zum Bestimmen und Betätigen von optimalen Einstellungen für die Enteisungsfunktion, und zwar komplett ohne menschliche Eingaben zu erfordern.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß den in dieser Schrift beschriebenen Zwecken und Vorteilen werden Systeme zum automatischen Steuern einer Entnebelungs-/Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystem eines Fahrzeugs beschrieben, umfassend eine Steuerung, die konfiguriert ist zum Berechnen eines Taupunkttemperaturwerts der Umgebung aus einer Vielzahl von Eingaben, die von einer Sensoranordnung empfangen werden, und zum Einstellen eines Kondensationsindikators, wenn eine berechnete Differenz zwischen einer Temperaturwerteingabe für eine Fensteraußenoberfläche, die von der Sensoranordnung empfangen wird, und dem berechneten Taupunkttemperaturwert kleiner oder gleich einem vorbestimmt Schwellenwert ist. Die Steuerung betätigt die Entnebelungs-/Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems des Fahrzeugs und/oder ein Scheibenwischersystem als Reaktion auf den eingestellten Kondensationsindikator. Die Steuerung kann in einem Klimasteuermodul enthalten sein. Fahrzeuge, welche die beanspruchten Systeme enthalten, werden ebenfalls beschrieben.
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In Ausführungsformen ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, eine Differenz zwischen der Fensteraußentemperaturwerteingabe und der berechneten Umgebungstaupunkttemperaturwerteingabe zu berechnen, um einen berechneten Differenzwert bereitzustellen. Die Steuerung vergleicht dann den berechneten Differenzwert mit einem vorbestimmt Schwellendifferenzwert und stellt den Kondensationsindikator gemäß diesem Vergleich ein.
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In Ausführungsformen umfasst die Sensoranordnung einen oder mehrere Umgebungstemperatursensoren, einen oder mehrere Sensoren für die relative Umgebungsluftfeuchtigkeit, einen oder mehrere Fensteraußenoberflächentemperatursensoren, einen oder mehrere Fahrgastkabinentemperatursensoren und einen oder mehrere Fahrgastkabinenluftfeuchtigkeitssensoren.
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In einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, einen Enteisungsluftstromtemperaturwert in Abhängigkeit von einer Fahrgastkabinentemperaturwerteingabe und einer Eingabe eines relativen Fahrgastkabinenluftfeuchtigkeitswerts einzustellen. Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, einen Geschwindigkeitswert des Scheibenwischersystems in Abhängigkeit von einer bestimmten Wahrscheinlichkeit für die Kondensationsbildung auf einer Außenoberfläche des Fensters einzustellen.
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In einer Ausführungsform wird ein „Vorkonditionierungs“-Betriebsmodus bereitgestellt, wobei die Steuerung ferner für die operative Kommunikation mit einer entfernt platzierten Vorrichtung konfiguriert ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Smartkey, einem Schlüsselanhänger, einem Smartphone, und einer tragbaren Rechenvorrichtung.
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In einem weiteren Aspekt werden ebenfalls Verfahren zum automatischen Steuern einer Entnebelungs-/Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems des Fahrzeugs bereitgestellt, die durch die vorstehend beschriebenen Systeme umgesetzt werden.
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In der folgenden Beschreibung werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen der offenbarten Systeme und Verfahren zur automatisierten Steuerung einer Fahrzeugfensterenteisungsfunktion eines Klimasteuersystems gezeigt und beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Systeme und Verfahren zu anderen, unterschiedlichen Ausführungsformen in der Lage sind und ihre mehreren Details zur Modifikation in verschiedenen, offensichtlichen Aspekten in der Lage sind, ohne von den hierin dargelegten und in den folgenden Patentansprüchen beschriebenen Beschreibungen abzuweichen. Demnach sollten die Zeichnungen und Beschreibungen ihrem Wesen nach als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungsfiguren, die in diese Schrift aufgenommen sind und einen Teil der Patentschrift bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte des Systems und Verfahrens zum Überwachen und Beurteilen der Leistung eines Fahrzeugfensterenteisers und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, bestimmte Grundsätze davon zu erläutern. In den Zeichnungsfiguren gilt Folgendes:
- 1 veranschaulicht ein Fahrzeug schematisch, das mit einem System gemäß der vorliegenden Offenbarung zum automatischen Steuern einer Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystems ausgestattet ist;
- 2 veranschaulicht eine Instrumententafel und eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, welches das System aus 1 enthält;
- 3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Steuern einer Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
- 4 veranschaulicht eine Berechnung in graphischer Form eines Taupunkttemperaturwerts.
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Nun erfolgt eine detaillierte Bezugnahme auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der beschriebenen Systeme und Verfahren zur automatisierten Steuerung einer Fahrzeugfensterenteisungsfunktion eines Klimasteuersystems, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungsfiguren veranschaulicht sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Auf einer hohen Ebene ist die vorliegende Offenbarung auf Verfahren zum automatischen Steuerung einer Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystems eines Fahrzeugs gerichtet, um Kondensation und/oder Eis auf einer Außenoberfläche eines Fahrzeugfensters zu reduzieren. Die Offenbarung ist ferner auf Systeme zum Umsetzen der Verfahren gerichtet. Die Verfahren und Systeme sind primär im Kontext des Reduzierens/Eliminierens von Kondensation und/oder Eis auf einer Außenoberfläche einer Fahrzeugwindschutzscheibe beschrieben. Der Fachmann wird jedoch schnell erkennen, dass die beschriebenen Verfahren und Systeme gleichermaßen auf ein beliebiges Fenster oder eine andere Oberfläche eines Fahrzeugs, die eine benachbarte Lüftungsöffnung aufweist und die anfällig für die Bildung von Kondensation und/oder Eis ist, angewendet werden kann, zum Beispiel die vorderen Fenster auf der Fahrer- und Beifahrerseite, die hinteren Fenster auf der Fahrer- und Beifahrerseite, die Heckscheibe usw. Das System beinhaltet eine Sensoranordnung, die eine Vielfalt von Eingaben für die Steuerung bereitstellt. Die Steuerung steht in operativer Kommunikation mit dem Klimasteuersystem und ist dazu konfiguriert, ein Risiko für die Bildung von Kondensation/Eis auf einer Außenoberfläche des Fensters aus den Eingaben zu bestimmen. Die Steuerung stellt einen Kondensationsindikator aus diesem bestimmten Risiko ein. Wenn der Kondensationsindikator eingestellt ist, ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das Klimasteuersystem des Fahrzeugs zu steuern, um die Kondensation/das Eis von dem Fenster zu entfernen, indem ein auf geeignete Weise konditionierter Luftstrom auf das Fenster gerichtet wird und indem bei Bedarf das Scheibenwischersystem des Fahrzeugs betätigt wird. Darüber hinaus ist die Steuerung dazu konfiguriert, eine optimale Luftstromtemperatur und Luftfeuchtigkeit zu bestimmen und ebenfalls eine optimale Drehzahl des Scheibenwischermotors zu bestimmen, um die Kondensation und/oder das Eis schnell und effizient zu entfernen.
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1 veranschaulicht ein Fahrzeug 100 schematisch, das eine Fahrgastkabine 102 enthält, deren Umgebung durch ein Klimasteuersystem bei einem gewünschten Komfortniveau gehalten wird. Die grundlegenden Elemente für eine Klimasteuerung in einem Fahrzeug sind dem Fachmann hinreichend bekannt und eine detaillierte Beschreibung davon ist für die vorliegende Offenbarung nicht notwendig. Auf einer hohen Ebene enthält das Fahrzeug 100 jedoch ein Klimasteuersystem, das im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 104 dargestellt ist, welches, wie bekannt ist, verschiedene Elemente zum Bereitstellen eines konditionierten Luftstroms für die Fahrgastkabine 102 umfasst, dazu gehören ohne beliebige Einschränkung ein Verdichter, ein Verdampferkern, Leitungen und andere Elemente, die im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 106 dargestellt sind. Das Klimasteuersystem 104 beinhaltet ferner ein Gebläse 108 in Fluidverbindung mit einer Luftverteilungsklappe (nicht gezeigt), die den konditionierten Luftstrom über ein Netzwerk aus Kanälen 110 zu einer oder mehreren von einer Vielzahl von Lüftungsöffnungen 112 leitet. Wie bekannt, kann die Luftverteilungsklappe automatisch durch einen Aktor gesteuert werden, der mechanische Verbindungen (nicht gezeigt) mit verschiedenen Ausgestaltungen steuert. Für die vorliegende Offenbarung sind Lüftungsöffnungen 112 von besonderer Relevanz, die dazu angeordnet sind, einen Luftstrom konditionierter Luft auf eine Oberfläche 114, die zur Fahrgastkabine 102 zeigt, eines Fahrzeugfensters 116 zu richten (siehe 2), um das Risiko für die Bildung von Kondensation/Eis auf einer Außenoberfläche des Fahrzeugfensters 116 zu reduzieren und/oder bestehende Kondensation/bestehendes Eis davon zu entfernen. Das Klimasteuersystem beinhaltet ferner eine Umluftöffnung 115 zum Zurückleiten von Luft von der Fahrgastkabine 102 zu dem Klimasteuersystem 104 und eine oder mehrere Frischluftöffnungen 117 zum Leiten eines Frischluftstroms von einer Außenseite des Fahrzeugs 100 in die Fahrgastkabine 102.
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Dem Fachmann ist sehr wohl bewusst, dass zusätzliche Lüftungsöffnungen 112 bei verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 100 bereitgestellt sein können, um Fahrer- und Fahrgastkomfort bereitzustellen. Dem Fachmann ist ferner sehr wohl bewusst, dass das Klimasteuersystem 104 in einer Vielfalt von Funktionsmodi arbeitet, dazu gehören ohne beliebige Einschränkung ein Heizmodus, ein Luftkonditionierungsmodus (Kühlmodus), ein Rückführungsmodus, ein Frischluftmodus und ein Enteisungsmodus. Die spezifische Hardware, Software und die spezifischen Einstellungen eines Klimasteuersystems 104, welche es dem System ermöglichen, in diesen und anderen Modi zu arbeiten und einen konditionierten Luftstrom bei einer nahezu unendlichen Vielfalt von Temperaturwerten, relativen Luftfeuchtigkeitswerten usw. bereitzustellen, sind dem Fachmann bekannt.
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Das Fahrzeug 100 ist ferner mit einem Scheibenwischersystem 118 versehen (siehe 2), das, wie bekannt ist, einen Motor (nicht gezeigt) und ein oder mehrere Scheibenwischerblätter 120 beinhaltet, die dazu angeordnet sind, über die Außenoberfläche des Fahrzeugfensters 116 zu streichen, um Kondensation und Eis physisch zu entfernen. Der Motor des Scheibenwischersystems 118 ist dazu ausgelegt, die Scheibenwischerblätter 120 in verschiedenen Geschwindigkeiten zu bewegen, dazu gehören ohne eine beliebige Einschränkung in einem intermittierenden Modus ein Modus mit einer geringen kontinuierlichen Geschwindigkeit, ein Modus mit einer hohen kontinuierlichen Geschwindigkeit und möglicherweise mit stufenweise steigenden Geschwindigkeiten zwischen dem Modus mit geringer kontinuierlicher Geschwindigkeit und dem Modus mit hoher kontinuierlicher Geschwindigkeit.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist das Fahrzeug 100 ferner mit einer Sensoranordnung 122 versehen. In Ausführungsformen beinhaltet die Sensoranordnung 122 mindestens einen oder mehrere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, eine Eingabe bereitzustellen, die eine Fahrzeugaußenumgebungstemperatur angibt, einen oder mehrere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, eine Eingabe bereitzustellen, die eine relative Fahrzeugaußenluftfeuchtigkeit angibt, einen oder mehrere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, eine Eingabe bereitzustellen, die eine Temperatur der Fahrgastkabine 102 angibt, einen oder mehrere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, eine Eingabe bereitzustellen, die eine relative Luftfeuchtigkeit der Fahrgastkabine 102 angibt, einen oder mehrere Sensoren, die dazu konfiguriert sind, eine Eingabe bereitzustellen, die eine Außenoberflächentemperatur des Fahrzeugfensters 116 bereitzustellen, und andere. Ein beliebiger geeigneter Temperatursensor wird zur Verwendung in dieser Schrift in Betracht bezogen, dazu gehören ohne eine beliebige Einschränkung thermistorbasierte Sensoren, Sensoren mit negativem Temperaturkoeffizienten, Infrarotsensoren und andere. Gleichermaßen wird ein beliebiger geeigneter Luftfeuchtigkeitssensor zur Verwendung in dieser Schrift in Betracht gezogen, dazu gehören ohne beliebige Einschränkung kapazitive Luftfeuchtigkeitssensoren, thermische Luftfeuchtigkeitssensoren und Widerstandsluftfeuchtigkeitssensoren.
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Die Sensoranordnung 122 ist in 1 der Einfachheit der Veranschaulichung halber schematisch als eine Einheit dargestellt. Der Fachmann versteht jedoch, dass die spezifisch Platzierung der verschiedenen individuellen Sensoren der Sensoranordnung 122 gemäß der spezifischen Funktion der individuellen Sensoren und möglicherweise gemäß der spezifischen Art des eingesetzten Sensors variiert. Zum Beispiel kann die Sensoranordnung 122 einen oder mehrere Umgebungstemperatursensoren 124 und Sensoren 126 für die relative Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhalten, die typischerweise an oder in der Nähe einer Außenoberfläche des Fahrzeugs 100 angeordnet sind, um das Messen der Außentemperatur zu ermöglichen. Die Sensoranordnung 122 kann ferner einen oder mehrere Fahrgastkabinentemperatursensoren 128 und einen oder mehrere Sensoren 130 für die relative Fahrgastkabinenluftfeuchtigkeit beinhalten, die typischerweise im Inneren der Fahrgastkabine 102 angeordnet sind. Ein oder mehrere Fenstertemperatursensoren 132 können physisch neben einer Außenoberfläche eines Fahrzeugfensters 116 platziert sein, wie zum Beispiel der Windschutzscheibe (siehe 2), oder, wenn er auf Infrarottechnologie basiert, kann er dazu angeordnet sein, ein Sensorsignal auf diese Außenoberfläche zu auftreffen zu lassen, um einen Temperaturmesswert zu erhalten.
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Das Klimasteuersystem 104 beinhaltet ferner eine oder mehrere elektronische Computereinheiten (electronic computer unit - ECU) in operativer und/oder Informationskommunikation mit verschiedenen Elementen des Klimasteuersystems. Die operative und/oder Informationskommunikation kann durch verschiedene drahtgebundene und drahtlose Mittel bewerkstelligt werden, dazu gehört ohne eine beliebige Einschränkung ein drahtgebundener Fahrzeugbus, der sich auf verschiedene bekannte Protokolle stützt, wie zum Beispiel ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN) und andere. Drahtlose Kommunikation wird ebenfalls in Betracht gezogen, dazu gehören WiFi, Bluetooth®, RFID und andere. In einer Ausführungsform handelt es sich bei der ECU um ein dediziertes Klimasteuermodul (Climate Control Module - CCM) 134, das eine oder mehrere Steuerungen 136 umfasst. Die Steuerungen umfassen, wie es bekannt ist, einen oder mehrere Prozessoren 138, ein oder mehrere Arbeitsspeichermodule 140, umfassend einen beliebigen geeigneten Arbeitsspeicher, wozu ohne eine beliebige Einschränkung SRAM, DRAM, EEPROM, NOR- und ILC-NAND-Flash-Arbeitsspeicher und andere gehören, und Datenspeicher 142. Das CCM 134 kann einen einzelnen Mikroprozessor oder eine Vielzahl von Mikroprozessoren umfassen, die in Reihe oder anderweitig verbunden sind.
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Das CCM 134 umfasst ferner Logik, d. h. computerausführbare Anweisungen, die im Arbeitsspeicher gespeichert sind, zum Steuern des Klimasteuersystems 104 und möglicherweise anderer Systeme des Fahrzeugs 100. Das CCM 134 steht in Informationskommunikation mit der Sensoranordnung 122 und in operativer Kommunikation mit Elementen des Klimasteuersystems 104. Dies wird nachfolgend ausführlicher beschrieben. Eine manuelle Steuerung des Klimasteuersystems 104 wird durch mindestens ein Steuerfeld 144 ebenfalls bereitgestellt, welches in einer beliebigen von einer Reihe bekannter Ausgestaltungen und Technologien konfiguriert sein kann, typischerweise ist es in einer Instrumententafel 146 des Fahrzeugs 100 angeordnet (siehe 2). Selbstverständlich können andere Steuerfelder des Klimasteuersystems zum Vorteil anderer Benutzer bereitgestellt sein, zum Beispiel in Verbindung mit Türen oder Konsolen (nicht gezeigt), die neben einem oder mehreren Fahrgastsitzen des Fahrzeugs 100 angeordnet sind.
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Mit dem Vorstehenden als Hintergrund stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren und Systeme zum automatischen Steuern eines Enteisungsmodus oder einer Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems 104 durch das CCM 134 gemäß verschiedenen Eingaben bereit, die von der Sensoranordnung 122 empfangen werden. Auf einer hohen Ebene umfasst das Verfahren, durch das CCM 134, Empfangen von mindestens einer Umgebungstemperaturwerteingabe, einer relativen Umgebungsluftfeuchtigkeitswerteingabe und einer Fensteraußenseitentemperaturwerteingabe von der Sensoranordnung 122. Das CCM 134 ist dazu konfiguriert, aus diesen Informationen zu bestimmen, ob eine Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems 104 anzuschalten ist, ob das Scheibenwischersystem 118 anzuschalten ist, und ferner eine optimale Luftstromgeschwindigkeit, Drehzahl des Gebläses 108 und Geschwindigkeit des Scheibenwischersystems 118 für die schnellste Entfernung von Kondensation/Eis von der Außenoberfläche des Fensters 116 zu bestimmen.
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Detaillierter wird in Bezug auf 3 ein Verfahren 300 zum automatischen Steuern einer Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems 104 veranschaulicht. Wie es bekannt ist und wie es in einer graphischen Form in 4 gezeigt ist, bildet sich Kondensation auf einer Außenoberfläche eines Fahrzeugs 116 durch psychrometrische Prozesse, wenn warme, feuchte Luft eine kühlere Oberfläche berührt, und daher bildet sich Kondensation nur, wenn die Außentemperatur des Fensters 116 niedriger als die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft ist. Punkt 1 aus 4 stellt eine ausgewählte Umgebungslufttemperatur und relative Umgebungsluftfeuchtigkeit dar. Kondensation findet statt, wenn die Außenoberflächentemperatur des Fensters 118 (Punkt 3) unter eine Taupunkttemperatur der Umgebungsluft (siehe Punkt 2) sinkt. Die Taupunkttemperatur ist die Temperatur, bei welcher Kondensation stattfindet, wenn feuchte Luft bei einem konstanten Druck gekühlt wird, d. h. die Sättigungstemperatur, die mit einem Partialdruck von Wasserdampf assoziiert ist.
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Unter erneuter Bezugnahme auf
3 empfängt das CCM
134 bei Schritt
302 Eingaben vom Umgebungstemperatursensor
124, vom Sensor
126 für relative Umgebungsluftfeuchtigkeit und vom Fenstertemperatursensor '132. Bei Schritt
304 berechnet das CCM
134 einen Wert für die Taupunkttemperatur, wie vorstehend beschrieben. Verschiedene Verfahren zum Berechnen der Taupunkttemperatur sind im Fach bekannt, welche die Taupunkttemperatur in der tatsächlichen („Trockenkugel“-)Umgebungslufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit berechnen. Die Umsetzung von einem beliebigen davon wird in Betracht gezogen. In einer Ausführungsform berechnet das CCM
134 eine Taupunkttemperatur der Umgebungsluft und andere Variablen, die mit dem Verfahren
300 assoziiert sind, unter Verwendung einer Lookup-Tabelle, die vom Diagramm aus
4 abgeleitet ist. Eine repräsentative Lookup-Tabelle wird nachstehend in Tabelle 1 dargestellt. Die Eingaben der Fenstertemperatur, Umgebungslufttemperatur und der relativen Umgebungsluftfeuchtigkeit werden durch die Sensoren der Sensoranordnung
122 bereitgestellt, wie vorstehend beschrieben.
Tabelle 1. Lookup-Tabelle für Taupunkttemperatur.
| Fensterte mp. (°F) | Umgebungslufttemp. (°F) | Relative Umgebungsluftfeuchtigkeit (%) | Taupunkttemperatur der Umgebungsluft (°F) | Kondensationsindikator (TFenster - TTaupunkt) ≤ TSchwellenwert |
| 50 | 75 | 40 | 49 | Ja |
| 50 | 72 | 40 | 46 | Ja |
| 50 | 55 | 40 | 31 | Nein |
| 50 | 75 | 90 | 72 | Ja |
| 50 | 60 | 90 | 67 | Ja |
| 82 | 87 | 80 | 80 | Ja |
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Anschließend berechnet das CCM 134 bei Schritt 306 eine subtraktive Differenz zwischen dem bestimmten Fensteraußenoberflächentemperaturwert und dem berechneten Taupunkttemperaturwert (siehe ebenfalls Tabelle 1, letzte Spalte). Bei Schritt 308 vergleicht das CCM 134 die berechnete subtraktive Differenz mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Wenn die berechnete subtraktive Differenz größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellenwert ist, ergreift das CCM 134 keine Maßnahme (Schritt 310). Wenn die berechnete subtraktive Differenz kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, stellt das CCM 134 bei Schritt 312 einen Kondensationsindikator ein. Der vorbestimmte Schwellenwert kann durch das CCM 134 in Abhängigkeit von der Verteilung der relativen Umgebungsluftfeuchtigkeit und der Temperatur über die Außenoberfläche des Fensters 116 hinweg berechnet werden oder kann als ein Standardwert durch den Hersteller des Fahrzeugs 100 gemäß den Ergebnissen vom Umgebungstests voreingestellt sein.
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Nach dem Einstellen des Kondensationsindikators betätigt das CCM 134 bei Schritt 314 das Scheibenwischersystem 118, um die Kondensation/das Eis zu entfernen und/oder betätigt es den Enteisungsmodus des Klimasteuersystems 104, um konditionierte Luft auf die Innenoberfläche 114 des Fahrzeugfensters 116 zu richten, um die Entfernung von Kondensation/Eis von der Fahrzeugfensteraußenoberfläche weiter zu beschleunigen. In einer Ausführungsform betätigt das CCM 134 zuerst das Scheibenwischersystem 118 als das energieeffizienteste und effektivste Verfahren zum Entfernen von Kondensation/Eis und betätigt anschließend den Enteisungsmodus des Klimasteuersystems 104.
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In einer Ausführungsform betätigt das CCM 134 das Klimasteuersystem 104, um einen optimal konditionierten Luftstrom bereitzustellen, das heißt eine optimale Luftstromtemperatur und -luftfeuchtigkeit und Gebläsedrehzahl, um die Entfernung von Kondensation/Eis zu beschleunigen. Verfahren zum Bereitstellen von konditionierter Luft bei einer vorbestimmten Luftstromtemperatur, relativen Luftfeuchtigkeit und Geschwindigkeit sind im Fach bekannt und die Umsetzung beliebiger bekannter Verfahren durch das CCM 134 wird in Betracht gezogen. Die spezifische Temperatur und Luftfeuchtigkeit der konditionierten Luft, die auf die Innenoberfläche 114 des Fensters 116 gerichtet wird, können in Abhängigkeit von der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der Fahrgastkabine 102 bestimmt werden, die dem CCM 134 jeweils als Eingabe von dem Fahrgastkabinentemperatursensor 128 und dem Sensor 130 für die relative Luftfeuchtigkeit der Fahrgastkabine bereitgestellt werden.
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In einer möglichen alternativen Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, ist das CCM 134 dazu konfiguriert, eine Fensteraußenoberflächentemperatur zu bestimmen und einen Taupunkttemperaturwert zu berechnen. Das CCM 134 ist ferner dazu konfiguriert, die bestimmte Fensteraußenoberflächentemperatur und den berechneten Taupunkttemperaturwert zu vergleichen. Die spezifische Temperatur und Luftfeuchtigkeit der konditionierten Luft, die auf die Innenoberfläche 114 des Fensters 116 gerichtet wird, wird durch die Nähe der bestimmten Fensteraußenoberflächentemperatur zu dem berechneten Taupunkttemperaturwert bestimmt, d. h., wenn sich die Fensteraußenoberflächentemperatur dem berechneten Taupunkttemperaturwert nähert und die Probabilität/Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Kondensation/Eis steigt, betätigt das CCM 134 das Klimasteuersystem 104, um die Temperatur zu erhöhen und die Luftfeuchtigkeit des konditionierten Luftstroms zu verringern, und zwar durch bekannte Verfahren auf dem HLK-Gebiet.
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In einer weiteren Ausführungsform betätigt das CCM 134 das Scheibenwischersystem 118 bei einer optimalen Geschwindigkeit der Scheibenwischerblätter 120, um die Entfernung von Kondensation/Frost zu beschleunigen. Man wird verstehen, dass dies durch das Platzieren des CCM 134 in operativer Steuerung des Motors des Scheibenwischersystems 118 stattfindet. In einer möglichen Umsetzung der Ausführungsform kann ein Motor des Scheibenwischersystems 118, wie bekannt ist, dazu ausgelegt sein, die Scheibenwischerblätter 120 in einem intermittierenden Modus, einem Modus mit geringer Geschwindigkeit und einem Modus mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen. In dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, ist das CCM 134 dazu konfiguriert, eine Fensteraußenoberflächentemperatur zu bestimmen und einen Taupunkttemperaturwert zu berechnen. Das CCM 134 ist ferner dazu konfiguriert, die bestimmte Fensteraußenoberflächentemperatur und den berechneten Taupunkttemperaturwert zu vergleichen. Die Auswahl der Drehzahl des Motors des Scheibenwischersystems 118 wird durch die Nähe der bestimmten Fensteraußenoberflächentemperatur zu dem berechneten Taupunkttemperaturwert bestimmt, d. h., wenn sich die Fensteraußenoberflächentemperatur dem berechneten Taupunkttemperaturwert nähert, erhöht das CCM 134 die Geschwindigkeit der Scheibenwischerblätter 120.
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In noch einer weiteren Ausführungsform wird eine Fernstart- oder „Vorkonditionierungs“-Funktion durch das Platzieren des CCM 134 in operativer Kommunikation mit einer Fernvorrichtung 148 (siehe 1) bereitgestellt, die dazu verwendet werden kann, die Enteisungsfunktion des Klimasteuersystems 104 im Wesentlichen wie vorstehend beschrieben von einem Standort außerhalb des Fahrzeugs 100 fernzustarten. Die Fernvorrichtung 148 kann eine beliebige geeignete fachbekannte Vorrichtung zur Fernsteuerung von Fahrzeugfunktionen sein, dazu gehören ohne eine beliebige Einschränkung ein Schlüsselanhänger, ein Smartkey, ein Smartphone, das mit einer auf geeignete Weise konfigurierten App ausgestattet ist, ähnlich einer Telefon-als-Schlüssel-Funktionalität, eine Desktop-Rechenvorrichtung, eine mobile Rechenvorrichtung, wie zum Beispiel ein Laptop oder Tablet, und andere. Die Fernvorrichtung 148 kann dazu konfiguriert sein, mit dem CCM 134 durch eine beliebige geeignete Drahtlos-Technologie zu kommunizieren, dazu gehören ohne eine beliebige Einschränkung Bluetooth®, RFID und andere.
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Somit werden durch die vorstehende Beschreibung ein einfaches, effizientes und robustes System und Verfahren zum Steuern einer Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystems 104 zur optimalen Entfernung von Kondensation/Eis auf einem Fahrzeugfenster 116 bereitgestellt. Die vorstehende Offenbarung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die Ausführungsformen nicht auf die genau offenbarte Form beschränken. Naheliegende Modifikationen und Variationen sind angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Alle derartigen Modifikationen und Variationen befinden sich innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche, wenn diese entsprechend der Breite ausgelegt werden, zu der sie nach Recht, Gesetz und Billigkeit berechtigt sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem System zum automatischen Steuern einer Entnebelungs-/Enteisungsfunktion eines Klimasteuersystems des Fahrzeugs, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bereitstellen der Steuerung, die in einem Klimasteuermodul enthalten ist.
