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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee und Eis von Fahrzeugaußenseiten und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee oder Eis von einer Außenseite eines Fahrzeugs und zum Verhindern der Anhäufung darauf mittels Heizelementen, die im Äußeren des Fahrzeugs befestigt sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In kalten Klimazonen kann die Anhäufung von Schnee und/oder Eis auf der Außenseite von Fahrzeugen in vielen verschiedenen Zusammenhängen problematisch sein. Unkontrolliert kann eine solche Anhäufung den Transport von Personen und Gütern verlangsamen oder sogar zum Stillstand bringen, was im schlimmsten Fall zu Todesfällen und/oder zum Verlust erheblicher Geldsummen führen kann.
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Tatsächlich werden Fahrzeuge häufig unter Berücksichtigung aerodynamischer und sicherheitstechnischer Gesichtspunkte gestaltet. Unternehmen und ihre Ingenieure verwenden erhebliche Ressourcen für die aerodynamische und sicherheitstechnische Gestaltung von beispielsweise Automobilen und Flugzeugen. Selbst die geringste Menge an Schnee- oder Eisanhäufung auf Außenseiten solcher Transportfahrzeuge kann sich negativ auf solche aerodynamischen und sicherheitstechnischen Gestaltungen auswirken und die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen.
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Derzeit gibt die Luftfahrtindustrie Millionen von Dollar für Enteisungsmittel aus, um Flugzeuge vor dem Start zu enteisen. Die Anwendung dieser Erfordernisse muss genau überwacht und im Falle von Verzögerungen sogar erneut angewendet werden.
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Autobesitzer, die nicht über ein solches System verfügen, sind häufig gezwungen, Schnee und Eis von Hand von ihren Fahrzeugaußenseiten zu entfernen. Es braucht wohl kaum erwähnt zu werden, dass eine solche Entfernung nicht einfach oder bequem ist. Aufgrund von Änderungen in den Gesetzen vieler Kaltwetterklima-Bundesstaaten ist eine solche Schnee-/Eis-Entfernung nun obligatorisch. Fahrer, die Schnee/Eis nicht entfernen, werden möglicherweise dafür bestraft, dass sie diesen Schnee/dieses Eis nicht entfernen, da sie dadurch unsichere Fahrbedingungen schaffen.
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Während viele Fahrzeuge mit automatischen Schnee-/Eis-Entfernungssystemen für ihre Fenster ausgestattet sind, gibt es derzeit wenige Vorrichtungen oder Methologien für die Fahrzeugaußenseiten.
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Aus der
US 7 783 400 B1 ist Schnee-/Eis-Entfernungssystem für motorisierte Fahrzeuge bekannt. Hierzu werden Gasrohre oder eine IR-emittierende Keramik auf den Fahrzeugaußenseiten bereitgestellt, wodurch Schnee auf Glas- oder Metalloberflächen des Fahrzeuges geschmolzen werden kann. Ein Standard-Wächter Modus (Standard Sentry Mode) kann mittels einer Fernbedienung betätigt werden, um die Fahrzeugaußenseiten frei von Schnee oder Eis zu halten. Zur Steuerung des Wächter-Modus weist das System einen Niederschlagssensor und einen Sensor für die Umgebungstemperatur auf. Der Standard Wächter-Modus ist aktiviert, wenn der Motor aus ist und der Umgebungstemperatursensor eine Temperatur von weniger als 0,56 °C (33° F) misst. Wenn gefrorener Niederschlag festgestellt wird, wird das Heizsystem aktiviert und der Schnee wird geschmolzen, um eine Ansammlung des Schnees zu verhindern. Ein automatischer Wächter Modus (Automatic Sentry Mode) hält, ohne Notwendigkeit einer Fernbedienung, automatisch die Fahrzeugaußenseiten frei von Schnee oder Eis. Ein Eisbrecher-Modus kann zur schnellen Entfernung einer großen Schnee- oder Eisschicht eingesetzt werden, falls der Fahrer eine Aktivierung des Standard Wächter-Modus vergessen hat.
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Aus der US 2012 / 0 193 338 A1 ist eine elektrische Vorrichtung zum Entfernen von Eis und Schnee von der äußeren Oberseite des Daches eines Fahrzeugs bekannt. Diese umfasst mindestens ein elektrisches Heizelement, das an der inneren Unterseite des Daches angeordnet ist und in direktem Kontakt damit steht. Das Heizelement kann vom Fahrzeughersteller eingebaut werden oder nachgerüstet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Heizelement synchron mit einem Schalter zur Entfeuchtung der Heckscheibe gesteuert. Alternativ kann das Heizelement auch über eine Zeitschaltuhr oder in Abhängigkeit eines Temperatursensors für die Umgebungstemperatur gesteuert werden.
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Aus der
US 7 693 630 B1 ist ein Beheizsystem zum Schmelzen von Schnee und Eis von der Außenseite eines Fahrzeugs bekannt. Eine Stromversorgung ist in dem Fahrzeug angeordnet. Jedes aus einer Vielzahl von Heizelemente erstreckt sich durch einen Teil der Außenfläche des Fahrzeugs und ist elektrisch mit der Energieversorgung verbunden. Die Stromversorgung liefert die Heizelemente mit Strom, um Eis und Schnee von der Außenfläche des Fahrzeugs zu schmelzen. Eine Aktivierung kann manuell oder mittels einer Fernbedienung erfolgen.
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Aus der
KR 10 2005 002 5528 A ist eine Vorrichtung mit Heizeinheiten zum Schmelzen von Schnee oder Eis bei einem Fahrzeug bekannt. Die Heizeinheiten werden in einem oberen Teil des Kofferraums oder im oberen Teil des Dachs installiert, um Schnee oder Eis auf dem Kofferraum oder dem Dach des Fahrzeugs zu schmelzen. Zudem soll durch die Heizeinheit das Einfrieren einer Gummidichtung in der Fahrzeugtür verhindert werden, um eine sanftes Öffnen zu ermöglichen. Die Stromzufuhr zum Heizgerät erfolgt über eine Stromversorgungseinheit, indem ein Schalter zum Betrieb des Heizgeräts eingeschaltet wird, wobei die Temperatur der Heizeinheit durch eine Steuereinheit eingestellt wird. Die Heizung wird durch ein automatisches Abschalten des Stroms gestoppt, wenn die Temperatur der Heizeinheit über den Referenzwert eines Temperatursensors steigt.
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In Bezug auf die Steuerung und Energieeffizienz bekannter Vorrichtungen zum Schmelzen der Fahrzeugaußenseiten besteht jedoch ein Potential an Verbesserung. Insbesondere besteht ein Bedarf an der Bereitstellung einer effektiven Vorrichtung bzw. Verfahren zum Schmelzen von Schnee auf einer Außenseite eines Fahrzeugdaches.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine effektive Vorrichtung zum Schmelzen Schnee von einer Außenseite eines Fahrzeugdaches bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 sowie eines Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruches 5. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen benannt.
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Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Bereitstellen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verhinderung der Anhäufung von Schnee und Eis an einer Fahrzeugaußenseite und/oder die angehäuften Schnee und Eis von der Oberseite eines Fahrzeugs mittels Heizelementen schmilzt, die an der Oberseite des Fahrzeugs befestigt sind. Die Heizelemente bestehen aus elektrischen Strahlungsheizkabeln oder hydronischen Strahlungsheizrohren.
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Wie durch die vorliegende Erfindung gelehrt, kann das elektrische Heizsystem wahlweise unter Verwendung einer externen Energieversorgung, der Fahrzeugenergieversorgung oder von beiden betrieben werden. Wie durch die vorliegende Erfindung gelehrt, nutzt das hydronische Wärmesystem zusätzlich heißes Fluid (Wasser/Glykol-Lösung) vom Kühler oder Motorblock als sein Heizmedium.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein automatisches Schmelzen von Schnee und Eis unter Verwendung von Umgebungsfeedback von Temperatur- und Niederschlagssensoren. Diese Sensoren können in die Umwelt-/Motormanagementsysteme des Fahrzeugs integriert sein, und/oder es können separate Sensoren als Teil des Schneeschmelzsystems installiert sein.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis auf einem Fahrzeug einen Niederschlagssensor, einen Oberflächentemperatursensor, einen Umgebungstemperatursensor, eine Heizeinrichtung und eine programmierbare Steuereinheit. Die programmierbare umfasst eine Speichereinheit zum Speichern einer Abschalttemperatur Tc und eines Satzes Programmmodule. Die programmierbare Steuereinheit umfasst ferner einen Prozessor zum Ausführen des Satzes Programmmodule. Der Satz Programmmodule umfasst ein Eingabemodul und ein Heizeinrichtungssteuermodul. Das von dem Prozessor ausgeführte Eingabemodul ist dazu konfiguriert, Informationen bezüglich einer Umgebungstemperatur Ta außerhalb des Fahrzeugs über den Umgebungstemperatursensor zu empfangen. Ferner ist das von dem Prozessor ausgeführte Eingabemodul dazu konfiguriert, Informationen bezüglich des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs über den Niederschlagssensor zu empfangen. Darüber hinaus ist das von dem Prozessor ausgeführte Eingabemodul dazu konfiguriert, Informationen bezüglich einer Oberflächentemperatur Ts an einer Außenseite des Fahrzeugs über den Oberflächentemperatursensor zu empfangen. Das von dem Prozessor ausgeführte Heizeinrichtungssteuermodul ist dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung basierend darauf zu deaktivieren, dass die Oberflächentemperatur Ts höher als die Abschalttemperatur Tc ist. Ferner ist das Heizeinrichtungssteuermodul dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung basierend darauf zu aktivieren, dass die Umgebungstemperatur Ta niedriger als ein Gefrierpunkt von Wasser ist, und dass Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs vorhanden ist, wodurch Schnee und/oder Eis auf dem Fahrzeug aufgrund von Wärme geschmolzen wird, die von der Heizeinrichtung nach Aktivierung erzeugt wird.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Heizeinrichtung mindestens eine von einer elektrischen Heizeinrichtung und/oder einer hydronischen Heizeinrichtung. Die elektrische Heizeinrichtung umfasst eine Vielzahl von Heizkabeln, die an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnet und über ein Relais oder mehrere Relais mit einer elektrischen Energiequelle elektrisch gekoppelt ist, wobei die Vielzahl von Heizkabeln dazu konfiguriert ist, elektrische Energie von der elektrischen Energiequelle zu empfangen, und die Außenseite des Fahrzeugs zu erwärmen, wodurch Schnee und/oder Eis auf dem Fahrzeug geschmolzen wird. Ferner umfasst die hydronische Heizeinrichtung eine Vielzahl von Heizeinrichtungsrohren, die an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet und über eine elektrische Pumpe mit einem Kühler des Fahrzeugs gekoppelt ist, und wobei die hydronische Heizeinrichtung dazu konfiguriert ist, mindestens eines von einem erwärmtem Motorkühlmittel oder Wasser von dem Kühler oder Motorblockmantel zu empfangen und das erwärmte Motorkühlmittel oder Wasser zu zirkulieren, wodurch Wärme an den Außenabschnitt des Fahrzeugs übertragen wird.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung in einem Verfahren zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis auf einem Fahrzeug ein Speichern einer Abschalttemperatur und eines Satzes Programmmodule in einer Speichereinheit. Ferner umfasst das Verfahren ein Empfangen von Informationen bezüglich einer Umgebungstemperatur außerhalb des Fahrzeugs von einem Umgebungstemperatursensor durch einen Prozessor, der ein Eingabemodul ausführt. Ferner umfasst das Verfahren ein Empfangen von Informationen bezüglich eines von einem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs von dem Niederschlagssensor durch den Prozessor, der das Eingabemodul ausführt. Ferner umfasst das Verfahren ein Empfangen von Informationen bezüglich einer Oberflächentemperatur auf einer Außenseite des Fahrzeugs von dem Oberflächentemperatursensor durch den Prozessor, der das Eingabemodul ausführt. Ferner umfasst das Verfahren ein Deaktivieren der Heizeinrichtung basierend darauf, dass die Oberflächentemperatur höher als die Abschalttemperatur ist, durch den Prozessor, der ein Heizeinrichtungssteuermodul ausführt. Ferner umfasst das Verfahren ein Deaktivieren basierend darauf, dass bestimmte Sicherheitsmaßnahmen ausgelöst werden, durch den Prozessor, der ein Heizeinrichtungssteuermodul ausführt. Ferner umfasst das Verfahren ein Aktivieren der Heizeinrichtung basierend darauf, dass die Umgebungstemperatur niedriger als ein Gefrierpunkt von Wasser ist und Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs vorhanden ist, durch den Prozessor, der das Heizeinrichtungssteuermodul ausführt, wodurch Schnee und/oder Eis auf dem Fahrzeug geschmolzen werden.
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Die vorliegende Erfindung einschließlich ihrer Merkmale und Vorteile wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis von Fahrzeugen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Heizeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine beispielhafte Darstellung einer Anordnung einer Vielzahl von Heizkabeln in der Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis von Fahrzeugen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine beispielhafte Darstellung eines Querschnitts des Aufbaus der elektrischen Strahlungsheizkabel und des umgebenden Fahrzeugs, in dem sich ein solches Heizelement befindet, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist ein Blockdiagramm einer hydronischen Heizeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine beispielhafte Darstellung einer Implementierung einer Vorrichtung basierend auf einer hydronischen Heizeinrichtung zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis von Fahrzeugen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine beispielhafte Darstellung eines Querschnitts des Aufbaus der hydronischen Strahlungsheizrohre und des umgebenden Fahrzeugs, in dem sich ein solches Heizelement befindet, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis von Fahrzeugaußenseiten gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die 1 bis 8 veranschaulichen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis oder zum Verhindern der Anhäufung eines solchen Schnees und/oder eines solchen Eises von der Außenseite eines Fahrzeugs mittels Heizelementen, die an der Fahrzeugaußenseite befestigt sind. Es versteht sich natürlich, dass Fahrzeuge Personenkraftwagen (z. B. Autos, Lastkraftwagen, Lieferwagen, Busse, Minivans, SUVs (Sports Utility Vehicles), Cross-Over-Fahrzeuge usw.), Transportfahrzeuge (z. B. Lastkraftwagen, Transporter, Kastenwagen usw.), Lastanhänger (d. h. Sattelanhänger), Züge oder beliebige andere Transportmittel beinhalten können, mit denen Personen oder Güter befördert werden können und/oder bei denen die Anhäufung von Schnee und/oder Eis für einen solchen Transport nachteilig ist.
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Es wird erwartet, dass die vorliegende Erfindung in weiteren konkreten Formen ausgeführt werden kann, ohne von ihrem Wesen oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als beschränkend anzusehen. Der Schutzumfang der Erfindung wird daher eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Patentansprüche fallen, sind in deren Schutzumfang einzubeziehen. Eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren gegeben.
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1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis von der Außenseite von Fahrzeugen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Körpersteuermodul 105, eine programmierbare Steuereinheit 110 und eine Heizeinrichtung 115.
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Das Karosseriesteuermodul 105 ist eine integrale Komponente des Fahrzeugs und umfasst einen Niederschlagssensor 120, einen Oberflächentemperatursensor 125 und einen Umgebungstemperatursensor 130. In einem Beispiel ist der Niederschlagssensor 120 ein optischer Sensor. In einem weiteren Beispiel ist der Niederschlagssensor 120 ein optisches Erfassungssystem TRW-Automotive Modell 7803. In einem weiteren Beispiel ist der Oberflächentemperatursensor 125 mindestens einer von einem Thermistor und/oder einem Thermoelement. In einem Beispiel ist die Oberflächentemperatur 125 ein QTI-Sensor Modell QT06024A. In einem weiteren Beispiel ist der Umgebungstemperatursensor 130 ein QTI-Sensor Modell QT06005.
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Ferner umfasst die Vorrichtung eine programmierbare Steuereinheit 110. Die programmierbare Steuereinheit 110 ist dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung 115 zu aktivieren und zu deaktivieren. Die programmierbare Steuereinheit 110 umfasst eine Speichereinheit 140 zum Speichern einer Abschaltoberflächentemperatur Tc und einen Satz Programmmodule. Die programmierbare Steuereinheit 110 umfasst ferner einen Prozessor 135 zum Ausführen des Satzes Programmmodule. Der Satz Programmmodule umfasst ein Eingabemodul 145 und ein Heizeinrichtungssteuermodul 150. Das von dem Prozessor 135 ausgeführte Eingabemodul 145 ist dazu konfiguriert, Informationen bezüglich einer Umgebungstemperatur Ta außerhalb des Fahrzeugs über den Umgebungstemperatursensor 130 zu empfangen. Ferner ist das von dem Prozessor 135 ausgeführte Eingabemodul 145 dazu konfiguriert, Informationen bezüglich des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs über den Niederschlagssensor 120 zu empfangen. Ferner ist das von dem Prozessor 135 ausgeführte Eingabemodul 145 dazu konfiguriert, Informationen bezüglich einer Oberflächentemperatur Ts auf einer Außenseite des Fahrzeugs über den Oberflächentemperatursensor 125 zu empfangen. Das von dem Prozessor ausgeführte Heizeinrichtungssteuermodul 150 ist dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung 115 basierend darauf zu deaktivieren, dass die Oberflächentemperatur Ts höher als die Abschaltoberflächentemperatur Tc ist. Ferner ist das von dem Prozessor ausgeführte Heizeinrichtungssteuermodul dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung basierend darauf zu deaktivieren, dass bestimmte Sicherheitsmaßnahmen ausgelöst werden. Ferner ist das Heizeinrichtungssteuermodul 150 dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung 115 basierend darauf zu aktivieren, dass die Umgebungstemperatur Ta niedriger als ein Gefrierpunkt von Wasser ist und Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs vorhanden ist, wodurch Schnee und/oder Eis auf dem Fahrzeug geschmolzen werden. Der Schnee und/oder das Eis auf einem Fahrzeug schmelzen aufgrund von Wärme, die von der Heizeinrichtung 115 bei Aktivierung erzeugt wird.
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Die Heizeinrichtung 115 ist mindestens eine von einer elektrischen Heizeinrichtung und einer hydronischen Heizeinrichtung. Die elektrische Heizeinrichtung umfasst eine Vielzahl von Heizkabeln (nicht gezeigt), die an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnet und über ein Relais (nicht gezeigt) mit einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) elektrisch gekoppelt ist. Die elektrische Heizeinrichtung ist dazu konfiguriert, elektrische Energie von der elektrischen Energiequelle zu empfangen und die Außenseite des Fahrzeugs zu erwärmen, wodurch Schnee und/oder Eis auf dem Fahrzeug geschmolzen werden. Ein Blockschaltbild einer elektrischen Heizeinrichtung ist beispielhaft in 2 dargestellt.
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Nun Bezug nehmend auf 2 steuert eine programmierbare Steuereinheit 205 eine Vielzahl von Relais 210 durch Senden von Steuersignalen. Die Vielzahl von Relais 210 verbindet eine Vielzahl von Heizkabeln 215 mit einem von einer Lichtmaschine 220 in einem Fahrzeug oder einer externen Energiequelle 225. Die externe Energiequelle 225 ist mindestens eines von einem elektrischen Generator und/oder einer häuslichen elektrischen Energieversorgung.
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Wie zuvor erwähnt, empfängt die programmierbare Steuereinheit 205 Informationen bezüglich einer Oberflächentemperatur Ts, einer Umgebungstemperatur Ta und eines Niederschlags von einem Karosseriesteuermodul 230 in dem Fahrzeug. Wenn die Umgebungstemperatur Ta niedriger als 32 Grad Fahrenheit (Gefrierpunkt von Wasser) ist und Niederschlag vorhanden ist, dann weist die programmierbare Steuereinheit 205 die Vielzahl von Relais 210 an, elektrische Energie von einem von der Lichtmaschine 220 und der externen Energiequelle 225 in die Vielzahl von Heizkabeln 215 zu leiten, wodurch die Vielzahl von Heizkabeln 215 aktiviert wird. Wenn die Oberflächentemperatur Ts höher als eine Abschalttemperatur Tc ist, dann weist die programmierbare Steuereinheit 205 die Vielzahl von Relais 210 an, die Vielzahl von Heizkabeln 215 sowohl von der Lichtmaschine 220 als auch von der externen Stromquelle 225 zu trennen, wodurch die Vielzahl von Heizkabeln 215 deaktiviert wird. Wenn ferner bestimmte Sicherheitsmaßnahmen ausgelöst werden, weist die Steuereinheit die Vielzahl von Relais an, die Vielzahl von Heizkabeln sowohl von der Lichtmaschine als auch von der oder den externen Stromquellen zu trennen, wodurch die Vielzahl von Heizkabeln deaktiviert wird. In einem Beispiel ist ein Benutzer in der Lage, eines von der Lichtmaschine 220 oder der externen Stromquelle 225 auszuwählen, um die Vielzahl von Heizkabeln 215 über einen Energieauswähler 235 mit elektrischer Energie zu versorgen. Abhängig von mindestens einer Eingabe, die der Benutzer an den Energieauswähler 235 bereitstellt, leitet die Vielzahl von Relais 210 elektrische Energie von einem von der Lichtmaschine 220 oder der externen Energiequelle 225 in die Vielzahl von Heizkabeln 215. Eine beispielhafte Darstellung einer Anordnung der Vielzahl von Heizkabeln 215 in dem Fahrzeug ist in 3 gegeben.
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Nun Bezug nehmend auf 3 ist eine Vielzahl von Heizkabeln 305 auf dem Dach eines Autos 300 angeordnet. Die Vielzahl von Heizkabeln 305 empfängt elektrische Energie von einer Vielzahl von Relais 310, die mit einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) elektrisch gekoppelt ist. Eine beispielhafte Darstellung eines Heizkabels unter der Vielzahl von Heizkabeln 305, das an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet ist, ist in 4 gezeigt.
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Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Heizkabel 410 direkt unter einem Dach 405 eines Fahrzeugs auf eine Weise befestigt, um die Wärmeübertragung zwischen den Heizkabeln 410 und dem Dach 405 zu maximieren. Das Heizkabel 410 ist mit einer wärmeleitenden Befestigungsschicht 415 befestigt. Ferner ist das Heizkabel 410 von anderen Heizkabeln durch eine wärmeleitende Füllschicht 425 getrennt. Die wärmeleitende Befestigungsschicht 410 umfasst mindestens eines von mit dem Dach 405 vorgeformten wärmeleitenden Klammern und/oder Drähten, wobei wärmeleitende Klammern und/oder Drähte (wie oben erwähnt) an dem Dach 405 mittels Schweißen oder wärmeleitendem Klebstoffen befestigt sind, und einer vorverdrahteten, wärmeleitenden Substratanordnung aus Polymer (oder einem anderen Material), in die das Heizkabel 410 eingebettet ist, wobei die Anordnung dann an der Unterseite des Dachs 405 mittels Schrauben, Bolzen oder Klammern mit im Dach 405 ausgebildeten Aufnahmen befestigt ist. Zusätzlich ist zur Steuerung der Wärmeverteilung zur Außenseite des Dachs 405) eine Schicht aus Isoliermaterial 430 installiert, um einen Fahrgastraum oder eine Laderaumseite des Fahrzeugs abzudecken. Die Schicht aus Isoliermaterial 430 minimiert die Wärmeübertragung in den Fahrgastraum oder den Laderaum.
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In einem Beispiel ist das Heizkabel 410 zwischen einer Unterseite des Dachs 405 und einem Innendach 435 eingeschlossen. Hohlräume zwischen dem Dach 405 und dem Innendach 435 sind mit der wärmeleitenden Füllschicht 425 gefüllt, um eine Wärmeverteilung zu fördern. Die Schicht aus Isoliermaterial 430 ist installiert, um die Fahrgast- oder Laderaumseite des Fahrzeugs abzudecken.
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Erneut Bezug nehmend auf 3 und als weiteres Beispiel ist die Vielzahl von Heizkabeln 305 mit der Vielzahl von Relais 310 über eine Vielzahl von Stützen (nicht mit Bezugszeichen bezeichnet) verbunden, die die Dachstruktur von der Karosserie des Fahrzeugs abstützen. Die Vielzahl von Stützen wird als Pfade genutzt, um die erforderliche Verdrahtung zwischen der Vielzahl von Heizkabeln 305 und der Vielzahl von Relais 310 zu verlegen. Bei Frachtfahrzeugen ist die Verdrahtung zwischen der Vielzahl von Heizkabeln 305 und der Vielzahl von Relais 310 in Schutzleitungen verlegt, die innerhalb oder außerhalb der Frachtfahrzeuge montiert sind.
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Erneut Bezug nehmend auf 5 ist in einem Beispiel die Heizeinrichtung 115 eine hydronische Heizeinrichtung. Die hydronische Heizeinrichtung umfasst eine Vielzahl von Heizeinrichtungsrohren. Ein Blockdiagramm einer hydronischen Heizeinrichtung ist beispielhaft in 5 dargestellt.
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Nun Bezug nehmend auf 5 steuert eine programmierbare Steuereinheit 505 eine Pumpe 510 durch Senden von Steuersignalen. Die Pumpe 510 verbindet eine Vielzahl von Heizeinrichtungsrohren 515 mit einem Kühler 520 in einem Fahrzeug. Der Kühler 520 enthält erwärmtes Motorkühlmittel. Wie zuvor erwähnt, empfängt die programmierbare Steuereinheit 505 Informationen bezüglich einer Oberflächentemperatur Ts, einer Umgebungstemperatur Ta und eines Niederschlags von einem Karosseriesteuermodul 525 in dem Fahrzeug. Wenn die Umgebungstemperatur Ta niedriger als 32 Grad Fahrenheit (Gefrierpunkt des Wassers) ist und Niederschlag vorhanden ist, dann weist die programmierbare Steuereinheit 505 die Pumpe 510 an, eines von dem erwärmten Wasser oder der erwärmten Kühlflüssigkeit von dem Kühler 520 in die Vielzahl von Heizrohren 515 zu pumpen, wodurch die Vielzahl von Heizrohren 515 erwärmt wird. Wenn die Oberflächentemperatur Ts höher als eine Abschaltoberflächentemperatur Tc ist, weist die programmierbare Steuereinheit 505 die Pumpe 510 an, das Pumpen von einem von dem erwärmten Wasser und der erwärmten Kühlflüssigkeit in die Vielzahl von Heizrohren 515 von dem Kühler 520 zu stoppen. Die Pumpe 510 und die Vielzahl von Heizeinrichtungsrohren 515 bilden die hydronische Heizeinrichtung. Die hydronische Heizeinrichtung ist dazu konfiguriert, ein erwärmtes Motorkühlmittel vom Kühler oder Motorblockmantel zu empfangen und das erwärmte Motorkühlmittel zu zirkulieren, wodurch Wärme an die Außenseite des Fahrzeugs übertragen wird. Eine beispielhafte Darstellung der Anordnung der Vielzahl von Heizeinrichtungsrohren 515 in dem Fahrzeug ist in 6 gegeben.
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Nun Bezug nehmend auf 6 ist eine Vielzahl von Heizrohren 605 auf dem Dach eines Autos 600 angeordnet. Die Vielzahl von Heizrohren 605 empfängt erwärmtes Wasser oder erwärmte Kühlflüssigkeit von einer Pumpe 610. Eine beispielhafte Darstellung eines Heizrohrs unter der Vielzahl von Heizrohren 605, das an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet ist, ist in 7 gezeigt.
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Nun Bezug nehmend auf 7 ist ein Heizeinrichtungsrohr 710 direkt unter einem Dach 705 eines Fahrzeugs auf eine Weise befestigt, um die Wärmeübertragung zwischen den Heizeinrichtungsrohren 710 und dem Dach 705 zu maximieren. Das Heizrohr 710 ist mit einer wärmeleitenden Befestigungsschicht 715 befestigt. Ferner ist das Heizrohr 710 von anderen Heizrohren durch eine wärmeleitende Füllschicht 725 getrennt. Die wärmeleitende Befestigungsschicht 710 besteht aus wärmeleitenden Klammern, die mit dem Dach 705 vorgeformt sind, wärmeleitenden Klammern (wie oben erwähnt), die mittels Schweißen oder wärmeleitenden Klebstoffen an dem Dach 705 befestigt sind, einer wärmeleitenden Substratanordnung aus Polymer (oder anderem Material), in die das Heizrohr 710 eingebettet ist, wobei die Baugruppe dann an der Unterseite des Dachs 705 mittels Schrauben, Bolzen oder Klammern mit im Dach 705 ausgebildeten Aufnahmen befestigt ist. Zusätzlich ist zur Steuerung der Wärmeverteilung zur Außenseite des Dachs 705) eine Schicht aus Isoliermaterial 730 installiert, um einen Fahrgastraum oder eine Laderaumseite des Fahrzeugs abzudecken. Die Schicht aus Isoliermaterial 730 minimiert die Wärmeübertragung in den Fahrgastraum oder den Laderaum
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In einem Beispiel ist das Heizrohr 710 zwischen einer Unterseite des Dachs 705 und einem Innendach 735 eingeschlossen. Hohlräume zwischen dem Dach 705 und dem Innendach 735 sind mit der wärmeleitenden Füllschicht 725 gefüllt, um eine Wärmeverteilung zu fördern. Die Schicht aus Isoliermaterial 730 ist installiert, um die Fahrgast- oder Laderaumseite des Fahrzeugs abzudecken.
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Erneut Bezug nehmend auf 6 und als weiteres Beispiel ist die Vielzahl von Heizrohren 605 mit der Pumpe 610 über eine Vielzahl von Stützen (nicht mit Bezugszeichen bezeichnet) verbunden, die die Dachstruktur von der Karosserie des Fahrzeugs abstützt. Die Vielzahl von Stützen wird als Pfade genutzt, um eine erforderliche Verrohrung zwischen der Vielzahl von Heizkabeln 605 und der Pumpe 610 zu verlegen. Bei Frachtfahrzeugen ist eine Verrohrung zwischen der Vielzahl von Heizrohren 605 und der Pumpe 610 in Schutzbahnen verlegt, die innerhalb oder außerhalb der Frachtfahrzeuge montiert sind.
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8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800 zum Schmelzen von Schnee und/oder Eis von Fahrzeugaußenseiten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren 800 beginnt bei Schritt 805.
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In Schritt 810 empfängt das von dem Prozessor ausgeführte Eingabemodul Informationen bezüglich einer Umgebungstemperatur Ta außerhalb des Fahrzeugs über den Umgebungstemperatursensor, Informationen bezüglich eines Vorhandenseins oder eines Nichtvorhandenseins von Niederschlag außerhalb des Fahrzeugs über den Niederschlagssensor und Informationen bezüglich einer Oberflächentemperatur Ts auf einer Außenseite des Fahrzeugs über den Oberflächentemperatursensor.
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In Schritt 810 vergleicht der Prozessor die Umgebungstemperatur Ta mit einem Gefrierpunkt von Wasser. Ferner prüft der Prozessor, ob der Niederschlag vorhanden ist. Wenn die Umgebungstemperatur Ta bei oder unter dem Gefrierpunkt von Wasser liegt und wenn Niederschlag vorhanden ist, führt der Prozessor Schritt 820 aus. Andernfalls führt der Prozessor den Schritt 810 erneut aus.
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In Schritt 820 aktiviert das Heizeinrichtungssteuermodul die Heizeinrichtung, wodurch Schnee und/oder Eis auf dem Fahrzeug geschmolzen werden.
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In Schritt 825 prüft der Prozessor, ob die Oberflächentemperatur Ts höher als die Abschaltoberflächentemperatur Tc ist. Wenn die Oberflächentemperatur Ts höher als die Abschaltoberflächentemperatur Tc ist, dann führt der Prozessor den Schritt 835 aus. Andernfalls führt der Prozessor den Schritt 830 aus.
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In Schritt 835 deaktiviert das von dem Prozessor ausgeführte Heizeinrichtungssteuermodul die Heizeinrichtung basierend darauf, dass die Oberflächentemperatur Ts höher als die Abschalttemperatur Tc ist.
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Das Verfahren 800 endet bei Schritt 830. Es versteht sich, dass der Zyklus von Verfahrensschritten, wie er in 8 gezeigt ist, basierend auf einem Zeitgeber, voreingestellten Zeitintervallen oder auf Anweisung des Betreibers wiederholt werden kann.
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Wie oben angegeben, beinhalten Beispiele der Fahrzeuge, ohne darauf beschränkt zu sein: Autos, Lastkraftwagen, Lieferwagen, Busse, Minivans, SUVs (Sports Utility Vehicles), Cross-Over-Fahrzeuge Sattelzüge und Züge. Das Verfahren 800 ist in einer Vorrichtung zum Schmelzen von Schnee implementiert. Die Vorrichtung umfasst ein Karosseriesteuereinheitsmodul, eine programmierbare Steuereinheit und eine Heizeinrichtung. Das Karosseriesteuereinheitsmodul ist ein integraler Bestandteil des Fahrzeugs und umfasst einen Niederschlagssensor, einen Oberflächentemperatursensor und einen Umgebungstemperatursensor. In einem Beispiel ist der Niederschlagssensor ein optischer Sensor. In einem weiteren Beispiel ist der Niederschlagssensor ein optisches Erfassungssystem TRW-Automotive Modell 7803. In einem weiteren Beispiel ist der Oberflächentemperatursensor mindestens einer von einem Thermistor und/oder einem Thermoelement. In einem Beispiel ist die Oberflächentemperatur ein QTI-Sensor Modell QT06024A. In einem weiteren Beispiel ist der Umgebungstemperatursensor ein QTI-Sensor Modell QT06005. Ferner umfasst die Vorrichtung eine programmierbare Steuereinheit. Die programmierbare Steuereinheit ist dazu konfiguriert, die Heizeinrichtung zu aktivieren und zu deaktivieren. Die programmierbare Steuereinheit umfasst eine Speichereinheit zum Speichern einer Abschaltoberflächentemperatur Tc und einen Satz Programmmodule. Die programmierbare Steuereinheit umfasst ferner einen Prozessor zum Ausführen des Satzes Programmmodule. Der Satz Programmmodule umfasst ein Eingabemodul und ein Heizeinrichtungssteuermodul.
