СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВАНИЕМ АВТОМОБИЛЬНОГО СТЕКЛА Российский патент 2018 года по МПК B60H1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу и устройству управления нагреванием стекла транспортного средства, а именно к стратегии зонального нагревания автомобильного стекла.

Уровень техники

При определенных погодных условиях стекло транспортного средства может затуманиваться, покрываться льдом или запотевать. Например, когда температура окружающей среды ниже нуля, на внешней поверхности стекла транспортного средства может образоваться лед. Кроме того, если в салоне транспортного средства высока относительная влажность, а стекло является холодным из-за низкой температуры снаружи транспортного средства, на внутренней поверхности стекла может образоваться конденсат. Конденсат также может образоваться на внешней поверхности стекла, если для устранения запотевания на внутреннюю поверхность стекла подается холодный воздух.

Существующие транспортные средства могут быть оснащены системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), направляющей поток воздуха на стекло для удаления капель воды с его поверхности, для предотвращения образования льда или тумана на поверхности стекла или обеспечения необходимой температуры в салоне транспортного средства. Для этого система HVAC может включать в себя основной блок системы климат-контроля с элементами управления, позволяющими пользователю управлять системой HVAC, например, выбирать нужную температуру. Система HVAC также может содержать контроллер, соединенный с основным блоком системы климат-контроля, и предназначенный для облегчения задания дополнительных настроек, например, скорости вентилятора, работы компрессора кондиционера и рециркуляции воздуха. На основании этих настроек контроллер может управлять вентилятором и положением различных вентиляционных отверстий, обеспечивая прохождение рециркулирующего или свежего воздуха через испаритель или подогреватель. Кроме того, существующие системы HVAC также могут иметь систему воздуховодов, расположенных в транспортном средстве таким образом, чтобы по возможности снижать или даже предотвращать такие потоки воздуха по периметру стекла транспортного средства, которые могут привести к снижению эффективности мероприятий по размораживанию или очистке стекла на этих участках, которые основаны на работе воздушных потоков. Также воздушный поток может быть ограничен другими факторами, включая конструкцию транспортного средства, электронные модули или функции, доступные пассажирам транспортного средства, например приборную панель на лобовом стекле.

Система HVAC также может содержать электронный модуль автоматического контроля температуры, настроенный таким образом, чтобы автоматически размораживать стекло или регулировать уровень отопления и охлаждения транспортного средства в зависимости от сигналов, получаемых от датчиков транспортного средства. Однако существующие электронные модули автоматического контроля температуры и данные, вводимые пользователем вручную, могут не обеспечивать достаточного уровня чистоты лобового стекла.

Раскрытие изобретения

В одном из вариантов реализации изобретения предложена система обогрева стекла транспортного средства, предусматривающая две или более зоны электрического обогрева стекла. Система также может включать в себя контроллер, который на основании входного сигнала выборочно задействует по меньшей мере часть обогреваемых зон для соответствующего обогрева стекла транспортного средства.

В другом варианте реализации система обогрева стекла также может использовать устройство подачи воздуха, препятствующее запотеванию обогреваемых зон. Контроллер на основании одного или нескольких входных сигналов выборочно задействует это устройство и по меньшей мере часть обогреваемых зон для соответствующего обогрева стекла транспортного средства.

Обогрев стекла транспортного средства может осуществляться следующим образом. Контроллер сравнивает вероятность затуманивания, указывающую на риск затуманивания какой-либо зоны стекла транспортного средства, с пороговым значением. На основании результатов сравнения контроллер определяет изменение потока, требуемое для предотвращения или устранения запотевания стекла, и/или изменение электрического обогрева указанной зоны, необходимое для снижения риска запотевания и/или снижения расхода энергии. Способ может также предусматривать выборочную подачу выходного сигнала для регулирования потока, обдувающего стекло, и/или для выполнения электрического обогрева указанной зоны стекла транспортного средства, когда указанное изменение обосновано.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1A показан иллюстративный схематический вид системы обогрева стекла транспортного средства для управления несколькими зонами стекла транспортного средства и салона транспортного средства.

На Фиг.1B показано увеличенное изображение участка схемы с Фиг.1A, выделенной пунктиром и отмеченной номером 1B.

На Фиг.2A показан пример расположения воздуховодов системы HVAC с Фиг.1.

На Фиг.2B показано увеличенное изображение участка другого примера воздуховода системы HVAC системы с Фиг.1, расположенного со стороны водителя.

На Фиг.3 показан пример блок-схемы системы управления для системы с Фиг.1, предназначенной для воплощения стратегии зонального обогрева стекла транспортного средства, основанной на риске затуманивания.

На Фиг.4 представлена блок-схема, описывающая логику управления системой с Фиг.1.

Осуществление изобретения

В системе HVAC или устройстве подачи воздуха может иметься система воздуховодов, включающая в себя отверстия для обдува стекла, обеспечивающие неравномерный обдувающий поток воздуха, обдувающий всю поверхность стекла транспортного средства. Например, стекло транспортного средства может быть лобовым стеклом, установленным в транспортном средстве таким образом, что передние стойки, отделка салона и приборная панель препятствуют прохождению обдувающего потока воздуха по периметру лобового стекла. Кроме того, обдувающего воздушный поток может быть ограничен другими факторами, например, конструкцией транспортного средства, электронными модулями или функциями, доступными пассажирам транспортного средства. Кроме того, при определенных погодных условиях капли воды могут неравномерно образовываться в нескольких зонах стекла транспортного средства. Например, из-за разницы во влажности воздуха или температуры стекла на разных сторонах транспортного средства образование льда, затуманивание или запотевание может происходить преимущественно на одной стороне транспортного средства. Подобные различия могут быть вызваны различными причинами, например, неравномерной тепловой нагрузкой от солнечного света на разных сторонах транспортного средства, увеличением влажности в салоне транспортного средства из-за дыхания пассажиров, увеличением температуры в салоне транспортного средства из-за температуры тел пассажиров.

Для решения этих и других проблем может быть использована улучшенная система обогрева стекла транспортного средства, основанная на стратегии зонального обогрева стекла. Система может включать в себя стекло транспортного средства с двумя или более зонами с электрическим обогревом и систему HVAC или устройство подачи воздуха, которые препятствуют запотеванию обогреваемых зон. Данная система может также включать в себя контроллер, использующий эвристический анализ риска затуманивания в сочетании с одним или более входными сигналами, чтобы определить вероятность затуманивания и соответствующий выходной сигнал. В зависимости от требуемого выходного сигнала контроллер может выборочно задействовать устройство подачи воздуха и одну или несколько обогреваемых зон по меньшей мере части стекла транспортного средства или и стекла транспортного средства, и салона транспортного средства. Например, стратегия обогрева может обеспечивать подачу обдувающего воздушного потока и электрический обогрев в одной или более зонах по периметру стекла транспортного средства, если анализ вероятности затуманивания показывает более высокий риск затуманивания в указанных зонах. Если установлено, что риск затуманивания в определенной зоне превышает предельное значение, стратегия затуманивания может определить вероятность затуманивания и соответствующий выходной сигнал, для которого необходимы увеличенная или непрерывная подача энергии к обогреваемой зоне и/или усиленный или непрерывный воздушный поток, предотвращающий или устраняющий запотевание в данной зоне. Если установлено, что риск затуманивания ниже предельного значения, стратегия затуманивания может определить вероятность затуманивания и соответствующий выходной сигнал, для которой необходимы снижение или прекращение подачи энергии к обогреваемой зоне и/или снижение или прекращение подачи обдувающего воздушного потока в данной зоне. В другом примере воздушный поток может быть направлен в сторону зоны лобового стекла транспортного средства со стороны водителя, если установлено, что риск затуманивания стекла со стороны водителя выше, чем со стороны пассажира. За счет учета вероятности затуманивания улучшенная стратегия обогрева позволяет регулировать обдувающий воздушный поток и электрический обогрев в тех случаях, когда контроллер на основании риска затуманивания определяет такую необходимость. Соответственно стратегия обогрева может регулировать подачу питания к зонам с электрическим обогревом и/или перенаправление воздушного потока, обдувающего стекло транспортного средства, с целью снижения расхода энергии системой HVAC.

В некоторых вариантах перенаправление воздушного потока, предотвращающего запотевание/образование льда, от зоны стекла или зоны салона транспортного средства с низкой вероятностью возникновения капель воды к зоне стекла или зоне салона транспортного средства с большей вероятностью возникновения капель воды, может осуществляться с помощью многофункционального воздуховода. Многофункциональный воздуховод может обеспечивать работу вентиляционных отверстий в различных зонах транспортного средства, закрывая или блокируя вентиляционные отверстия, через которые подается обдувающий воздушный поток в одни зоны, и открывая вентиляционные отверстия, через которые подается обдувающий воздушный поток в другие зоны. Таким образом, обеспечивается большая интенсивность воздушного потока в нужных зонах. Стратегия обогрева также может быть задана таким образом, чтобы регулировать скорость вентилятора для компенсации открывания и закрывания заслонок вентиляционных отверстий, через которые подается обдувающий воздушный поток. Например, если воздушный поток, поступающий в какую-либо зону, увеличивается за счет открывания заслонки в многофункциональном воздуховоде, для компенсации перенаправленного воздушного потока можно увеличить скорость вентилятора.

К входным данным, получаемым системой обогрева для эвристического анализа вероятности затуманивания, могут относиться тепловая нагрузка на транспортное средство от солнечных лучей, направление тепловой нагрузки от солнечных лучей, загруженность транспортного средства (например, от датчиков в сиденьях или ремнях безопасности), относительная влажность в салоне транспортного средства в процентах, температура в салоне транспортного средства, температура окружающей среды, температура стекла, измеренная с помощью инфракрасных датчиков, прогноз погоды для текущего местонахождения транспортного средства, текущие настройки обдува. В некоторых случаях в качестве входных данных для системы HVAC может быть использована информация от одного или нескольких датчиков, уже имеющихся в транспортном средстве, например, имеющихся датчиков влажности, датчиков направления тепловой нагрузки от солнечных лучей, датчиков дождя, датчиков работы стеклоочистителей, датчиков температуры окружающей среды.

На Фиг.1A показан вариант системы 100 обогрева стекла транспортного средства, которая включает в себя стекло 102 транспортного средства с несколькими электрообогреваемыми зонами 104, в каждой из которых находится один или несколько нагревательных элементов 106, например, проволока 108 высокого сопротивления, металлическое покрытие 110, покрытие с положительным температурным коэффициентом сопротивления (РТС), металл с проводящими полимерами, другие подходящие электрические нагревательные элементы или любое их сочетание. По меньшей мере часть обогреваемых зон может примыкать к краевой части 112 или угловой части 114 стекла транспортного средства. Например, указанные зоны могут включать в себя пару боковых зон 120 и 122, расположенных друг напротив друга и рядом с соответствующей краевой частью 112 стекла 102; пару угловых зон 124 и 126, расположенных рядом с соответствующей угловой частью 114 стекла транспортного средства; а также пару зон 116 и 118, расположенных вертикально друг напротив друга вдоль верхней и нижней краевых частей 128 и 130 стекла транспортного средства; или любое сочетание указанных выше зон. Кроме того, электрически обогреваемые зоны могут включать в себя другие части стекла, например, зона 132 стекла со стороны водителя и зона 134 стекла со стороны пассажира, ни одна из которых не примыкает к периметру стекла. Естественно, на поверхности стекла могут быть и другие подходящие зоны с электрическим обогревом, имеющие независимые электронагревательные элементы или общие электронагревательные элементы, расположенные вдоль двух или более зон. Такие зоны для управления подачей питания могут быть соединены последовательно или параллельно.

Как лучше всего видно на Фиг.1B, система 100 может также включать в себя устройство 136 подачи воздуха с элементами для обработки воздуха, включая нагревательные элементы, например, радиатор отопителя 138. Элементы обработки воздуха также могут включать в себя компоненты кондиционирования воздуха, например, испаритель 140 и компрессор 142. В некоторых случаях компрессор 142 может быть электрическим, а в других случаях - механическим, и иметь привод от двигателя транспортного средства. Система 100 также может содержать другие компоненты кондиционирования воздуха, например, переключатель 144 цикла низкого давления, соединенный с компрессором 142 и предназначенный для отключения компрессора 142 при определенных условиях, например, при падении температуры испарителя 140 ниже определенного значения. Такое отключение компрессора 142 может быть произведено для предотвращения замерзания испарителя 140 в холодных условиях. Система 100 также может включать в себя вентиляторные компоненты, включая, например, воздуходувное устройство 146 системы HVAC и колесо воздуходувки 148 для генерации потока воздуха для обработки.

На Фиг.2A показана конструкция 200 воздуховода системы HVAC, имеющаяся в устройстве 136 подачи воздуха, включающая в себя несколько воздуховодов 202, по которым обдувающий воздушный поток выборочно подается в обогреваемые зоны 104 стекла 102 и салона 154 транспортного средства. Например, в воздуховодах могут иметься расположенные по бокам друг напротив друга вентиляционные отверстия 204 и 206, направленные на боковые зоны 116 и 118 соответственно. В воздуховодах также может быть предусмотрена пара угловых вентиляционных отверстий 208 и 210, направленных в угловые зоны 124 и 126 соответственно. Кроме того, в воздуховодах также могут быть предусмотрены вертикальные вентиляционные отверстия 212 и 214, направленные в зоны 128 и 130, в зону 132 стекла со стороны водителя и зону 134 стекла со стороны пассажира, расположенные вертикально друг напротив друга. Однако воздуховоды могут быть направлены к различным комбинациям зон 104 стекла. Кроме того, в воздуховодах могут быть предусмотрены различные вентиляционные отверстия, направленные соответственно к различным частям салона транспортного средства.

Показанное на Фиг.2A и 2B устройство 136 подачи воздуха, может иметь одну или несколько заслонок 216, связанных с воздуховодом 200 и перемещающихся как минимум между двумя положениями, обеспечивая выборочное поступление различных объемов обдувающей струи воздуха к стеклу и в салон транспортного средства. Например, как показано на Фиг.2B, устройство 136 подачи воздуха может иметь заслонку 218, выполняющую одну из функций многофункционального воздуховода 200 HVAC. Заслонка 218 может быть использована для выбора количества воздуха из потока многофункционального воздуховода 200 HVAC, которая будет перенаправлена в соответствующую зону стекла или салона транспортного средства по воздуховоду 220, при этом заслонка 218 может быть использована для обеспечения другого объема воздуха для других целей. Как показано на Фиг.1B, в воздуховоде может быть предусмотрена камера системы HVAC, содержащая заслонку 222 и/или 224 для контроля воздушных потоков, поступающих к различным вентиляционным отверстиям. Как показано на Фиг.2B, обе половины системы 200 воздуховода могут иметь специальные воздуховоды с заслонками 226, 228 и 230 для, соответственно, боковой зоны, угловой зоны и комбинации расположенных вертикально друг напротив друга зон и соответствующих зон со стороны водителя и пассажира. Аналогичным образом, с помощью различных конфигураций системы 200 воздуховода системы HVAC может быть реализована стратегия зонального обогрева стекла транспортного средства за счет использования заслонок, связанных с вентиляционными отверстиями для обдува стекла.

На Фиг.1B показаны также и другие воздуховоды с одной или несколькими заслонками для управления потоком, поступающим из многофункционального воздуховода к другим частям транспортного средства, входящие в систему 100. Говоря более конкретно, чтобы управлять распределением воздушного потока в воздуховоды 202, могут быть использованы заслонка 232 для размораживания, обеспечивающая выборочное направление воздушного потока к различным отверстиям для обдува приборной панели; заслонка 234, обеспечивающая выборочное направление воздушного потока к различным отверстиям для обдува области пола, и заслонка 236 для наружного рециркулирующего воздуха, с помощью которой производится выбор воздуха из салона транспортного средства или наружного воздуха для подачи в систему HVAC. Система также может содержать смесительную заслонку 240 контроля температуры, обеспечивающую смешивание горячего воздуха для достижения необходимой температуры воздуха, выходящего из системы 100 в салон 106 транспортного средства. Для выборочного распределения воздуха одна или несколько заслонок могут находиться в открытом, частично открытом и закрытом положениях. Например, в системе 200 воздуховодов HVAC заслонка 218 может быть использована для выборочного направления воздушного потока, поступающего непосредственно из вентиляционной камеры HVAC, в воздуховод 202, при этом количество воздуха, который необходимо направить в воздуховод 202, может быть определено контроллером.

Устройство 136 подачи воздуха может также использовать одно или несколько исполнительных устройств 238, соединенных с заслонками 216, для переключения положения заслонок. В некоторых случаях исполнительные устройства могут представлять собой вакуумные моторы, обеспечивающие установление положения заслонок в соответствии со степенью разрежения, т.е. с использованием положений при вакууме, частичном вакууме и отсутствии вакуума. В некоторых случаях исполнительные устройства для обеспечения нужного положения заслонок могут представлять собой электрические сервомоторы.

Как показано на Фиг.3, система 100 может также содержать один или несколько датчиков 301, генерирующих входные сигналы на основании климатических условий в транспортном средстве или вводимых пользователем данных. Такие датчики могут включать в себя один или несколько из следующих датчиков: датчик 302 температуры в салоне транспортного средства, предоставляющий информацию о температуре в салоне транспортного средства, датчик 304 температуры окружающей среды, предоставляющий информацию о температуре воздуха снаружи транспортного средства, датчик 306 температуры охлаждающей жидкости двигателя, предоставляющий информацию о температуре охлаждающей жидкости двигателя для определения доступного тепла (или другой тип датчика для транспортных средств с теплонасосной системой обогрева, например, датчик температуры конденсатора салона транспортного средства), датчик 308 температуры испарителя, предоставляющий информацию о температуре испарителя 140, один или несколько датчиков 310 влажности окружающей среды, предоставляющих информацию об относительной влажности снаружи транспортного средства, один или несколько датчиков 312 влажности в салоне транспортного средства, предоставляющих информацию об относительной влажности в салоне транспортного средства, датчики 314 температуры выходящего воздуха, предоставляющие информацию о температуре воздуха, поступающего в салон 102 транспортного средства, датчики 316 тепловой нагрузки от солнечных лучей, использующие светодиоды или другие элементы для предоставления информации о тепловой нагрузке от солнечных лучей и ее направлении относительно различных зон транспортного средства, и датчики 318 занятости пассажирских сидений, предоставляющие информацию о том, какие места в салоне транспортного средства заняты. Кроме того, могут быть использованы также один или более датчиков 320 дождя и один или более датчиков 322 работы стеклоочистителей. Датчики могут быть расположены в различных зонах транспортного средства и использованы для вычисления вероятности 324 затуманивания для различных зон стекла и/или салона транспортного средства. Кроме того, контроллер 150 может принимать входные сигналы от внешних источников 326 данных, чтобы затем сообщить их модулю 328 эвристического анализа затуманивания; к таким источникам могут относиться, например, прогноз 330 погоды для области, в которой находится транспортное средство в соответствии с данными навигационной системы или данными, полученными через телефон, любое другое мобильное устройство или от другого средства 332 слежения за транспортным средством. На основе одного или нескольких входных сигналов контроллер может генерировать исполнительный сигнал и передавать его исполнительному устройству для перемещения заслонки между ее двумя или более положениями.

Как показано на Фиг.1A, система 100 может также содержать электронный модуль автоматического контроля температуры, например, контроллер 150 с блоком 152 климат-контроля. В частности, блок 152 климат-контроля может находиться на приборной панели транспортного средства и может быть настроен таким образом, чтобы предоставлять пассажиру возможность ручного управления функциями системы HVAC, а в некоторых случаях и отменять автоматическую работу системы 100. Например, блок 152 климат-контроля может содержать такие элементы управления, как устройство выбора режимов, позволяющее пассажиру выбрать, куда будет направлен воздушный поток от заслонки 232 для обдува панели и от заслонки 234 для обдува пола, селектор температуры, позволяющий пассажиру выбрать предпочтительную температуру воздуха в салоне, пульт кондиционера, позволяющий пассажиру вручную выбрать использование компрессора 142 или отменить такой выбор, селектор рециркуляции, позволяющий управлять заслонкой 236 рециркулирующего воздуха для рециркуляции воздуха в салоне транспортного средства, использования свежего воздуха или какого-либо их сочетания, а также селектор вентилятора, позволяющий пассажиру выбрать настройки скорости вентилятора 146 системы HVAC и колеса воздуходувки 148.

Контроллер 150 может принимать сигналы от пассажира транспортного средства, направляемые через блок 152 климат-контроля, и определять тип выходного сигнала в зависимости от этих входных сигналов. Кроме того, контроллер может выборочно задействовать устройство 136 подачи воздуха и одну или несколько обогреваемых зон 104 для обогрева одной или нескольких зон стекла транспортного средства или салона транспортного средства в соответствии с типом выходного сигнала. В частности, контроллер 150 может принимать данные от пассажира транспортного средства через блок 152 климат-контроля, что позволяет пассажирам транспортного средства выбирать настройки климат-контроля в транспортном средстве.

Как лучше всего показано на Фиг.3, контроллер 150 может также принимать входные сигналы от любого датчика, использовать модуль 328 эвристического анализа для определения вероятности 326 затуманивания, а также на основании вероятности затуманивания определять соответствующий выходной сигнал. В частности, контроллер 150 может принимать входные сигналы от пассажиров транспортного средства через блок 152 климат-контроля и от других датчиков, чтобы генерировать исполнительные сигналы для управления различными элементами системы 100, например, элементами электрического и/или воздушного отопления, элементами кондиционирования воздуха, вентиляторами, заслонками и другими компонентами распределения воздуха. В зависимости от вероятности 324 затуманивания контроллер 150 может алгоритмически управлять функциями климат-контроля для оптимизации воздушного потока, поступающего к зонам стекла 102 и/или салона 154 транспортного средства. Например, контроллер 150 может направлять выходной сигнал 334 для управления положением заслонки 242 контроля температуры смешанного воздуха, выходной сигнал 336 для управления положением одной или нескольких заслонок устранения запотевания, и выходной сигнал 338 для управления вентиляторными компонентами, например, воздуходувным устройством 146 HVAC.

Стратегия зонального обогрева стекла транспортного средства может быть записана в контроллере 150 в виде программы и может предусматривать использование модуля 328 эвристического анализа затуманивания в сочетании с вводимыми пользователем входными сигналами таким образом, чтобы определять вероятность 324 затуманивания, указывающую на риск затуманивания для зон стекла транспортного средства или салона транспортного средства. Если риск затуманивания в зоне превышает предельное значение, стратегия управления может предусматривать увеличение или поддержание подачи питания к электронагревательному элементу в указанной зоне и/или увеличение либо поддержание подачи потока воздуха в соответствующую зону. Если риск затуманивания в зоне не превышает предельное значение, стратегия управления может предусматривать уменьшение или прекращение подачи питания к электронагревательному элементу в указанной зоне и/или уменьшение либо прекращение подачи потока воздуха в соответствующую зону. В определенных вариантах реализации предельные значения могут быть одинаковы. В других вариантах предельные значения для увеличения или уменьшения потока воздуха могут различаться, обеспечивая определенную задержку для уменьшения колебаний между уровнями воздушного потока.

Контроллер 150 может рассчитывать вероятности 324 затуманивания для различных зон по отношению друг к другу вместо того, чтобы независимо рассчитывать вероятность 324 затуманивания относительно предварительно заданного предельного значения для одной зоны и вероятность 324 затуманивания относительно предварительно заданного предельного значения для другой зоны. Например, контроллер 150 может определить вероятность 324 затуманивания для зон лобового стекла со стороны водителя и пассажира относительно одной или нескольких зон по периметру лобового стекла. Для этого контроллер 150 может обрабатывать один или несколько входных сигналов, предоставляющих информацию о температуре и влажности, например, в боковых зонах стекла транспортного средства по сравнению с угловыми зонами стекла. Разумеется, контроллер может обрабатывать и другие различные входные сигналы, например, занятость сидения пассажира, тепловую нагрузку от солнечных лучей со стороны водителя в сравнении с тепловой нагрузкой от солнечных лучей со стороны пассажира, а также текущие настройки предотвращения запотевания, например, выходной сигнал для регулирования правой и левой заслонок, выходной сигнал для регулирования сопла для размораживания стекла. Сравнивая различные зоны, контроллер 150 может рассчитать вероятности 324 затуманивания на основании рисков затуманивания определенной зоны с учетом риска затуманивания прилегающих зон.

В одном из примеров контроллер 150 может принимать различные входные сигналы и определять, что стекло транспортного средства полностью покрыто льдом, используя сигналы, полученные, например, во время холодного пуска двигателя. На основании этих входных сигналов контроллер 150 может выбирать такой выходной сигнал, который активирует вентилятор на максимальной скорости, работу нагревателя/испарителя для максимального обогрева и перемещение заслонок для обеспечения прямого потока воздуха к зонам стекла со стороны водителя и пассажира. В этом примере контроллер также может последовательно задействовать зоны с электрическим обогревом. Например, на основании выходного сигнала контроллер может задействовать расположенные горизонтально друг напротив друга зоны 116 и 118, пока соответствующие входные сигналы не укажут на то, что эти зоны очищены от тумана или льда. Затем контроллер может задействовать угловые зоны 124 и 126, пока соответствующие входные сигналы не укажут на то, что эти зоны очищены. Затем контроллер может задействовать расположенные вертикально друг напротив друга зоны 128 и 130, пока соответствующие входные сигналы не укажут на то, что эти зоны очищены. Такая последовательность может уменьшить риск затуманивания для соответствующих зон, и уменьшить или, по крайней мере, эффективно контролировать общий расход энергии системы, например, в соответствии с очередностью относительно положения водителя. В другом примере контроллер 150 может задействовать все зоны одновременно в зависимости от различных входных данных, например, о емкости генератора переменного тока транспортного средства или заряда аккумулятора. Разумеется, контроллер можно запрограммировать таким образом, чтобы он выдавал выходной сигнал для задействования зон в любом подходящем порядке, используя любые элементы системы.

На Фиг.4 показан пример процесса 400 использования системы 100 для обеспечения обогрева стекла транспортного средства и/или салона транспортного средства с учетом риска затуманивания. Процесс 400 может выполняться различными устройствами, например, контроллером 150 с использованием модуля 328 эвристического анализа затуманивания в сочетании с элементами системы 100 HVAC и многофункциональной воздуховодной системой 200 HVAC. При использовании модуля 328 эвристического анализа затуманивания стратегия управления отоплением может улучшить эффективность борьбы с затуманиванием, образованием льда и запотеванием различных областей стекла транспортного средства, одновременно уменьшая расход энергии в системе HVAC до минимума.

На этапе 405 контроллер 150 может определять, какое устройство электронного автоматического контроля температуры активно. Например, контроллер 150 может определить, что включен электронный автоматический контроль температуры, на основании входных сигналов от блока 152 климат-контроля системы HVAC. Если установлено, что включен электронный автоматический контроль температуры, выполняется переход на этап 415. В противном случае выполняется переход на этап 410.

На этапе 410 контроллер может определить, использовал ли пользователь блок 152 для выбора определенных отверстий для обдува. Например, даже если электронный автоматический контроль температуры отключен, определенные ручные настройки воздушного потока могут обеспечивать преимущества за счет использования модуля 328 эвристического анализа затуманивания. При этом контроллер 150 может принимать входные сигналы от блока 152 климат-контроля и сначала определять, была ли выбрана подача воздушного потока к вентиляционным отверстиям и отверстиям для обдува, которая использует модуль 328 эвристического анализа риска затуманивания. Если ручные настройки воздушного потока могут иметь преимущества при использовании модуля 328 эвристического анализа риска затуманивания, происходит переход на этап 415, в противном случае процесс 400 завершается.

На этапе 415 контроллер может принимать предварительные входные сигналы для передачи их модулю 328 эвристического анализа риска затуманивания. Примеры данных от датчиков, сообщаемых контроллеру 150, включают в себя данные от одного или более датчиков, подробно перечисленные выше. Так как текущие настройки могут повлиять на вероятность 324 затуманивания, контроллер 150 может в качестве входных сигналов для модуля 328 эвристического анализа риска затуманивания также использовать текущие настройки воздушного потока для определенной зоны или других зон транспортного средства.

На этапе 420 контроллер 150 может вычислять или рассчитывать иным способом вероятность 324 затуманивания. На основании вводимых пользователем сигналов и входных сигналов от датчиков контроллер 150 может рассчитывать вероятность 324 затуманивания, относящуюся к зоне стекла с электрическим обогревом и/или салона транспортного средства и показывающую риск затуманивания в этой зоне. Контроллер 150 может рассчитывать вероятность 324 затуманивания для дополнительных зон транспортного средства. Например, сначала контроллер 150 может рассчитать одну вероятность 324 затуманивания для одной зоны, например, боковой зоны стекла, а затем другую вероятность 324 затуманивания для другой зоны, например, угловой зоны стекла.

На этапе 425 контроллер 150 может сравнивать определенную перед этим вероятность 324 затуманивания с предельным значением риска затуманивания, чтобы определить тип выходного сигнала. Предельное значение риска затуманивания может быть использовано для определения такого выходного сигнала, который указывает на количество энергии, которую необходимо подать в зону с электрическим обогревом и/или объем воздушного потока, селективно подаваемый в соответствующую зону. Например, если установленная вероятность 324 затуманивания превышает предельное значение, контроллер 150 может определить такой выходной сигнал, который необходим, чтобы увеличить или продолжить подачу энергии в данную зону и/или направить либо продолжать направлять воздушный поток в первую или вторую зону. В противном случае, если установленная вероятность 324 затуманивания не превышает предельное значение, контроллер 150 может определить такой выходной сигнал, который необходим, чтобы уменьшить или не производить подачу энергии в данную зону и/или прекратить либо продолжать блокировать воздушный поток в соответствующую зону. В этой связи контроллер 150 может рассчитать вероятность 324 затуманивания для нескольких зон транспортного средства по отношению друг к другу, затем каждая вероятность 324 затуманивания может быть сравнена с предельным значением. В разных зонах предельные значения риска затуманивания могут различаться. Кроме того, контроллер может определить вероятность затуманивания для каждой зоны независимо друг от друга на основании соответствующих предельных значений для каждой зоны. Например, зоны стекла или салона транспортного средства с более высоким приоритетом могут использовать меньшие предельные значения риска затуманивания для обеспечения дополнительного электрического обогрева и/или устраняющего запотевание воздушного потока.

Кроме того, контроллер может использовать логику с указанием очередности последовательного задействования и очищения расположенных горизонтально друг напротив друга зон, угловых зон и расположенных вертикально друг напротив друга зон стекла. Однако приоритет зон и порядок задействования этих зон может быть и другим. При необходимости увеличения или поддержания электрического отопления и/или устраняющий запотевание воздушный поток, происходит переход на этап 430. В противном случае, происходит переход на этап 435.

На этапе 430 контроллер 150 может увеличивать или продолжать электрическое отопление и/или подачу потока воздуха к определенной зоне. Например, заслонка 218 может выполнять одну из функций многофункциональной воздухопроводной системы 200 HVAC и может быть использована для выбора количества воздуха, которое необходимо направить из многофункциональной воздухопроводной системы 200 HVAC в соответствующую зону транспортного средства по воздуховоду 220. Для поддержания воздушного потока в эту зону контроллер 150 может открыть заслонку 218, чтобы выборочно направить воздушный поток как минимум к одному отверстию для обдува этой зоны транспортного средства.

На этапе 435 контроллер 150 может уменьшить или прекратить электрическое отопление и/или подачу струи воздуха к указанной зоне транспортного средства. В примере, использующем многофункциональную воздухопроводную систему 200 HVAC, чтобы прекратить подачу воздушного потока к зоне транспортного средства, контроллер 150 может обеспечить подачу выходного сигнала для закрывания заслонки 218 и выборочного перекрытия воздушного потока по меньшей мере к одному отверстию для обдува этой зоны транспортного средства.

На этапе 440 контроллер 150 может обеспечить подачу выходного сигнала вентилятору 146 HVAC для компенсации изменений, возникающих из-за открытых отверстий и вероятности затуманивания. Если все в том же примере многофункциональной воздухопроводной системы 200 HVAC контроллер 150 увеличил отверстие заслонки 218, то контроллер 150 может направить вентилятору 146 HVAC команду обеспечить дополнительный выходной сигнал, чтобы компенсировать отвод воздушного потока из многофункциональной воздухопроводной системы 200 HVAC для создания воздушного потока в соответствующей зоне, предотвращая таким образом увеличение потока воздуха, используемого в других целях.

После этапа 440 процесс 400 может вернуться к этапу 405. Несмотря на то, что процесс 400 описывается в отношении многофункциональной воздухопроводной системы 200 HVAC, аналогичным образом можно использовать другие виды воздухопроводных систем. Например, в системе могут быть другие подходящие воздухопроводы, выходящие непосредственно из вентиляционной камеры системы HVAC, отдельные заслонки, расположенные в вентиляционной камере HVAC для управления воздушными потоками, поступающими к различным отверстиям, и заслонки, связанные с отверстиями для обдува в различных зонах салона 102 транспортного средства, обеспечивающие выборочное поступление воздушных потоков указанные зоны.

Система может включать в себя подходящий машиночитаемый носитель 156 данных, соединенный с контроллером 150 и содержащий инструкции, выполняемые контроллером или другими процессорными блоками. Машинные инструкции могут компилироваться или интерпретироваться из компьютерных программ, созданных с использованием различных языков программирования и/или технологий, включая, но не ограничиваясь перечисленным, по отдельности или в комбинации, JAVA, C, C++, VISUAL BASIC, JAVA SCRIPT, PERL и т.д. Как правило, процессор или микропроцессор получает инструкции от носителя 156 данных или другого устройства памяти и выполняет инструкции для осуществления одного или нескольких процессов, включая один или более процессов, описанных выше. Такие инструкции и прочие данные могут храниться и передаваться посредством различных совместимых с компьютером устройств.

Машиночитаемый носитель 156 данных включает в себя любой неизменяющийся (т.е. вещественный) носитель данных, участвующий в процессе предоставления данных, например, инструкций, которые могут быть прочитаны компьютером (например, процессором или вычислительным устройством). В частности, машиночитаемый носитель данных может содержать справочную таблицу, включающую инструкции в форме множества исполнительных сигналов для совокупности соответствующих входных сигналов. Контроллер может получать доступ к справочной таблице и сравнивать входной сигнал с входными сигналами в таблице для определения первого и второго исполнительных сигналов, содержащих указанные данные. Машиночитаемый носитель данных может иметь любую форму, включая, без ограничения перечисленным, энергонезависимые и энергозависимые запоминающие среды. Энергонезависимые запоминающие среды могут включать в себя, например, оптические или магнитные диски и другие устройства постоянной памяти. Энергозависимые запоминающие среды могут включать, например, динамические ОЗУ, которые, как правило, и являются устройствами оперативной памяти. Такие инструкции могут передаваться одним или несколькими устройствами связи, включая коаксиальные кабели, медные жилы и оптоволокно, включая провода, составляющие системную шину, соединенную с процессором компьютера. Наиболее распространенными формами машиночитаемых носителей данных являются дискеты, жесткие диски, магнитные ленты, любые другие магнитные средства хранения информации, CD, DVD, любые другие оптические носители информации, перфокарты, бумажные ленты, любой другой физический носитель информации с сеткой отверстий, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EEPROM, любая другая карта памяти или чип или любой другой читаемый компьютером носитель информации.

В некоторых примерах элементы системы могут быть реализованы в виде машиночитаемых инструкций (программное обеспечение) на одном или нескольких вычислительных устройствах (серверах, персональных компьютерах и т.д.) и храниться на соответствующих совместимых носителях информации (дисках, запоминающих устройствах и т.д.). Для выполнения описанных выше функций компьютерная программа может содержать указанные инструкции записанными на соответствующем носителе информации. Такой компьютерной программой может быть программный продукт, предназначенный для выполнения операций контроллера 150, например, для эвристического анализа 328 риска затуманивания, и который может предоставляться в виде аппаратного обеспечения, встроенной программы или сочетания программного обеспечения, аппаратного обеспечения и встроенных программ.

Группа изобретений относится к вариантам выполнения системы нагревания стекла транспортного средства и способу обогрева стекла транспортного средства. Система имеет две или более зон с электрическим обогревом. Предлагается на основании различных входных сигналов определять необходимость обогрева и/или обдува определенных зон и в соответствии с этим задействовать обогрев и/или обдув этих зон. Обеспечивается достаточный уровень чистоты лобового стекла. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система нагревания стекла транспортного средства, имеющего несколько электрически обогреваемых зон, причем обогреваемые зоны включают в себя по меньшей мере одно из пары боковых зон, расположенных друг напротив друга и вдоль двух расположенных друг напротив друга краевых частей стекла транспортного средства; пары угловых зон, расположенных рядом с двумя угловыми частями стекла транспортного средства; и пары зон, расположенных вертикально друг напротив друга вдоль верхней и нижней краевых частей стекла транспортного средства соответственно;

причем система содержит контроллер, выполненный с возможностью определять выходной сигнал на основании входного сигнала и выборочно задействовать по меньшей мере часть обогреваемых зон для обогрева стекла транспортного средства согласно выходному сигналу.

2. Система по п.1, в которой контроллер может задействовать обогреваемые зоны последовательно согласно выходному сигналу.

3. Система по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью в первую очередь задействовать пару нагревательных элементов, расположенных на двух противоположных боковых частях стекла транспортного средства.

4. Система по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью во вторую очередь задействовать пару нагревательных элементов, расположенных на двух угловых частях стекла транспортного средства.

5. Система по п.1, в которой контроллер выполнен с возможностью в третью очередь задействовать пару нагревательных элементов, расположенных на верхней краевой и нижней краевой частях стекла транспортного средства соответственно.

6. Система нагревания стекла транспортного средства, имеющего несколько электрически обогреваемых зон, причем система содержит устройство подачи воздуха, выполненное с возможностью выборочно обеспечивать обдув нескольких обогреваемых зон, и контроллер, выполненный с возможностью определять выходной сигнал на основании по меньшей мере одного входного сигнала, и выборочно задействовать устройство подачи воздуха и по меньшей мере часть обогреваемых зон для обогрева стекла транспортного средства в соответствии с выходным сигналом.

7. Система по п.6, в которой по меньшей мере часть обогреваемых зон примыкает к краевой части и угловой части стекла транспортного средства.

8. Система по п.6, в которой обогреваемые зоны включают в себя по меньшей мере одну из:

пары зон, расположенных вертикально друг напротив друга и вдоль верхней и нижней краевых частей стекла транспортного средства; пары угловых зон, расположенных рядом с двумя угловыми частями стекла транспортного средства; и пары зон, расположенных друг напротив друга вдоль пары противоположно расположенных краевых частей стекла транспортного средства.

9. Система по п.6, в которой каждая из нескольких обогреваемых зон содержит по меньшей мере один электронагревательный элемент.

10. Система по п.9, в которой электронагревательный элемент представляет собой проволоку высокого сопротивления и/или металлическое покрытие.

11. Система по п.6, в которой контроллер выполнен с возможностью определять, что подтверждены настройки максимального обдува на основании по меньшей мере одного входного сигнала, задействовать вентилятор воздуходувного устройства для функционирования на максимальной скорости и последовательно задействовать обогреваемые зоны.

12. Система по п.11, в которой контроллер выполнен с возможностью последовательно задействовать обогреваемые зоны.

13. Система по п.11, в которой обогреваемые зоны включают в себя по меньшей мере одно из:

пары боковых зон, расположенных друг напротив друга и вдоль двух расположенных друг напротив друга краевых частей стекла транспортного средства; пары угловых зон, расположенных рядом с двумя угловыми частями стекла транспортного средства; пары зон, расположенных вертикально друг напротив друга вдоль верхней и нижней краевых частей стекла транспортного средства соответственно, причем контроллер выполнен с возможностью последовательно задействовать пару боковых зон, затем пару угловых зон, и пару зон, расположенных вертикально друг напротив друга.

14. Система по п.6, в которой устройство подачи воздуха включает в себя:

несколько воздуховодов, направленных к обогреваемым зонам,

по меньшей мере одну заслонку, выполненную с возможностью перемещения между по меньшей мере двумя положениями для направления обдувающего воздушного потока через по меньшей мере часть упомянутых нескольких воздуховодов, и

по меньшей мере одно исполнительное устройство, соединенное с по меньшей мере одной заслонкой и предназначенное для перемещения по меньшей мере одной заслонки между ее по меньшей мере двумя положениями;

причем контроллер выполнен с возможностью генерировать исполнительный сигнал, на основании по меньшей мере одного входного сигнала, и передавать исполнительный сигнал по меньшей мере одному исполнительному устройству для перемещения по меньшей мере одной заслонки между по меньшей мере двумя положениями.

15. Система по п.14, в которой по меньшей мере одна заслонка непосредственно управляет по меньшей мере одним из воздушного потока из многофункциональной системы воздуховодов, воздушного потока к определенному воздуховоду и воздушного потока через вентиляционную камеру для управления объемом воздушного потока.

16. Система по п.6, в которой контроллер выполнен с возможностью задействовать обогреваемую зону таким образом, чтобы по меньшей мере снизить риск затуманивания обогреваемой зоны и снизить общий расход энергии, потребляемой обогреваемой зоной и устройством подачи воздуха.

17. Система по п.6, которая также содержит:

машиночитаемый носитель данных, хранящий справочную таблицу, включающую в себя несколько исполнительных сигналов для нескольких соответствующих входных сигналов,

причем контроллер выполнен с возможностью обращаться к справочной таблице и определять первый и второй исполнительные сигналы из нескольких исполнительных сигналов, на основании сравнения по меньшей мере одного входного сигнала с несколькими соответствующими справочными входными сигналами.

18. Система по п.6, в которой по меньшей мере один входной сигнал сгенерирован посредством по меньшей мере одного интерфейса оператора, датчика тепловой нагрузки от солнечных лучей, датчика температуры окружающей среды, датчика относительной влажности окружающей среды, датчика температуры салона, датчика относительной влажности салона, датчика слежения за транспортным средством, устройства приема сообщений о прогнозе погоды, датчика дождя, датчика стеклоочистителей, датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя и датчика температуры выходящего воздуха, определяющего температуру обдувающего воздушного потока, выходящего из устройства подачи воздуха.

19. Способ обогрева стекла транспортного средства, содержащий этапы, на которых:

определяют, с помощью контроллера, на основании сравнения вероятности затуманивания, указывающей на риск затуманивания в определенной зоне стекла транспортного средства с предельным значением вероятности затуманивания изменение в по меньшей мере одном из обдувающих воздушных потоков и/или электрического обогрева зоны, для по меньшей мере одного из уменьшения риска запотевания или снижения расхода энергии, и

выборочно обеспечивают выходной сигнал для регулирования по меньшей мере одного из обдувающего воздушного потока и электрического обогрева зоны стекла транспортного средства, когда подтверждены изменения.