一种挡风玻璃加热部的控制方法与流程

本发明总体涉及挡风玻璃，并且更具体地涉及一种防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆挡风玻璃上的方法。

背景技术：

众所周知，在某些恶劣天气下，挡风玻璃刮水器可能卡到，或冻结到车辆挡风玻璃上。在夜间或白天期间停将车辆驻留在户外的车辆驾驶员经常会发现他们的车辆被雪和/或冰覆盖。在这些情况下，清除挡风玻璃上的雪和/或冰并不总是足以从挡风玻璃上扯开挡风玻璃刮水器。通常，车辆驾驶员将必须物理地移动刮水器来克服由雪和/或冰产生的固位力。物理移动刮水器不止对车辆驾驶员来说是件麻烦事，也可能导致对挡风玻璃刮水器或刮水片的损坏。

在其他情况下，车主可以启动车辆以允许车辆及时加热并且至少部分地清理挡风玻璃。这可能会利用远程车辆启动功能或手动地来完成。在这样的情况下，车辆驾驶员通常打开后窗加热器和除霜器来加热前挡风玻璃。然而，通常，在除霜模式下暖空气通过通风孔吹到前挡风玻璃上，该通风口在挡风玻璃的一区域上方与车窗相连，挡风玻璃刮水器在不使用时通常存放在这个区域。换句话说，除霜仅加热除去挡风玻璃刮水器驻留区以外的挡风玻璃的一部分。此外，挡风玻璃可以大体上由除霜器清除掉雪和/或冰，但在挡风玻璃刮水器驻留区内，挡风玻璃刮水器可能保持冻结到挡风玻璃上。

虽然已经研发出用来加热挡风玻璃刮水器驻留区的机构，但是这些机构主要受限于预热序列或在整个车辆运行全部时间内保持接通的序列。换句话说，无论对于预热期间还是车辆行驶的全部时间，挡风玻璃刮水器驻留区的变暖仅由车主启动车辆来开启——无论是手动或远程，以允许车辆及时加热并至少部分地清理挡风玻璃。

尽管这些机构在这些情况下已经被证明有助于为挡风玻璃刮水器驻留区进行足够的加热以将挡风玻璃刮水器从挡风玻璃上释放出来，但它们每个都具有某些缺点。预热序列，例如，不能应对在预热期间过去后挡风玻璃刮水器驻留区再结冰和挡风玻璃刮水器在车辆运行期间被卡住的情况。在这种情况下，车辆驾驶员不得不停止驾驶车辆来手动解决这个问题、在没有挡风玻璃刮水器功能的情况下继续驾驶车辆、重新启动汽车以重新进入预热序列、或通过使用人机界面(HMI)以启动新的加热序列——前提是特定车辆具有HMI。在整个车辆运行的全部时间内进行的加热序列同样有缺点。首先，连续加热序列在整个序列中消耗大量的电流。该电流消耗中的一些甚至大部分可能发生在因环境温度升高和/或不需要挡风玻璃刮水器功能而不再需要进行加热的期间内。

因此，需要一种方法以防止挡风玻璃刮水器冻结到挡风玻璃刮水器驻留区，该方法不局限于预热序列，连续序列，或利用人机界面手动进入的序列。理想的情况下，当环境温度接近或低于冰点以及当车辆驾驶员指示需要挡风玻璃刮水器功能时，加热序列将被启动。为了避免由于挡风玻璃刮水器功能的间歇性使用造成的序列的启动和停止，加热序列可以在挡风玻璃刮水器功能被使用一段时间后被开启。加热功能也可以延续直到挡风玻璃刮水器功能不被使用或直到环境温度足以避免结冰。

更进一步地，加热序列可以与预热序列相结合，以确保在车辆启动时和整个车辆的运转过程中挡风玻璃刮水器可以正常运转，同时限制电流消耗并且除去车辆驾驶员使用HMI的需要。加热序列也可以与其它可以指示挡风玻璃刮水器驻留区需要加热的车辆功能结合。

技术实现要素：

根据本文所述的目的和优点，提供了一种防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃上的方法。该方法可被概括地描述为包括以下步骤：监测挡风玻璃刮水器的状态；当挡风玻璃刮水器的状态由关闭状态改变到开启状态时，开启计时器；如果挡风玻璃刮水器保持在开启状态，则在启动计时器后的第一时间段内感测车辆的环境温度；以及如果感测到的车辆环境温度接近或低于零摄氏度，则为挡风玻璃刮水器处于关闭状态时所处的挡风玻璃的一部分加热。

在一个可能的实施例中，只有当挡风玻璃刮水器在整个第一时间段内保持在开启状态时执行加热步骤。

在另一个可能的实施例中，第一时间段等于或大于十秒。

在又一个可能的实施例中，执行加热步骤持续第二时间段。在又一实施例中，执行加热步骤直到挡风玻璃刮水器的状态从开启状态改变为关闭状态。

在一个其它可能的实施例中，计时器开启后的第一时间段内感测车辆的环境温度的步骤是连续的，并且执行加热步骤直到挡风玻璃刮水器的状态由开启状态改变到关闭状态或感测到的车辆的环境温度不再接近或低于零。

在另一个可能的实施例中，该方法还包括监测车辆的发动机的状态的步骤、当发动机的状态由关闭状态改变为开启状态时感测车辆的环境温度的步骤、和如果感测到的与发动机的状态相关的车辆的环境温度接近或低于零摄氏度时，则为挡风玻璃刮水器处于关闭状态时所处的挡风玻璃的一部分加热持续第三时间段的步骤。

在又一个可能的实施例中，只有当挡风玻璃刮水器在整个第一时间段内保持在开启状态时，才执行与挡风玻璃刮水器的状态相关的加热步骤。在又一个可能的实施例中，执行与挡风玻璃刮水器的状态相关的加热步骤直到挡风玻璃刮水器的状态由开启状态改变到关闭状态。

防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃的另一种可能的方法可被概括地描述为包括以下步骤：连续地感测所述车辆的环境温度；当挡风玻璃刮水器的状态由关闭状态改变到开启状态时，开启计时器；以及在计时器开启后的预定时间段内如果感测到的车辆环境温度接近或低于零摄氏度，则为挡风玻璃刮水器处于关闭状态时所处的挡风玻璃的一部分加热。

在另一个可能的实施例中，只有当挡风玻璃刮水器在整个预定时间段保持在开启状态，才执行加热步骤。在又一个实施例中，预定时间段等于或大于十秒。

在又一可能的实施例中，执行加热步骤持续第二预定时间段。

在一个其它可能的实施例中，执行加热步骤直到挡风玻璃刮水器的状态由开启状态改变到关闭状态或感测到的车辆的环境温度不再接近或低于零。

在另一个可能的实施例中，该方法还包括监测车辆的发动机的状态的步骤和当发动机的状态由关闭状态改变为开启状态时，如果感测到的车辆的环境温度接近或低于零摄氏度则启动加热步骤的步骤。

在又一个可能的实施例中，该方法还包括监测车辆的除霜开关的状态的步骤；和当除霜开关由关闭状态改变为开启状态时，如果感测到的车辆环境温度接近或低于零摄氏度则启动加热步骤的步骤。

在另一个可能的实施例中，用于防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃上的电路可以被概括地描述为包括：用于感测车辆环境温度的温度传感器；用于控制挡风玻璃刮水器的状态的挡风玻璃刮水器开关；用于接收指示车辆环境温度的温度传感器的输出、监测挡风玻璃刮水器的状态并当挡风玻璃刮水器的状态从关闭状态改变为开启状态时启动计时器的气候控制模块；热结合到挡风玻璃上用于为挡风玻璃刮水器处于关闭状态时所处的挡风玻璃的一部分加热的热源；和响应于气候控制模块的开关，该开关用于如果感测到的车辆环境温度接近或低于零摄氏度以及挡风玻璃刮水器处于开启状态持续预定时间段，则切换热源的电力。

在又一个可能的实施例中，预定时间段等于或大于十秒钟。

在又一个可能的实施例中，如果挡风玻璃刮水器的状态由开启状态改变为关闭状态或者感测到的车辆环境温度不再接近或低于零，则响应于气候控制模块的开关切断热源的电力。

在其它可能的实施例中，上述用于防止挡风玻璃刮水器冻结到挡风玻璃上的电路被并入到车辆中。

在下面的描述中，示出和描述了防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃上的方法和相关电路的若干实施例。应当认识到的是，方法和系统可以是其它不同的实施例，并且在不脱离前述方法和总成以及下述权利要求描述的各种明显的方面对这些实施例的细节进行改进。因此，附图和说明书本质上应被视为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

并入并形成说明书的一部分的附图示出了车辆、电路和方法的几个方面，并与说明书一起用于解释它们的某些原则。在附图中：

图1是车辆的局部透视图，示出了挡风玻璃和一对定位在非使用或驻留位置的挡风玻璃刮水器；

图2是示例性电路的框图，该电路包括用于防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃上的气候控制模块；以及

图3是用于防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃上的流程图图示。

现在将详细地参考防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆的挡风玻璃上的方法和相关电路的优选实施例，这些实施例的示例在附图中示出，其中相同的附图标记用于表示相同的元件。

具体实施方式

现在参考图1，其示出了局部车辆10和挡风玻璃12。一对挡风玻璃刮水器14被示出位于非使用或驻留位置。在这个位置上，挡风玻璃刮水器14处于“关闭”状态。也就是说，无论是在慢速的，间歇性的，快速的或任何其他运行模式下，都没有向挡风玻璃刮水器施加电力。虽然在所描述的实施例中使用了一对挡风玻璃刮水器，但其他实施例可以使用一个或二个以上的挡风玻璃刮水器。还示出的是挡风玻璃12的挡风玻璃刮水器驻留区16，依据本发明其被加热以防止挡风玻璃刮水器14冻结到或以其它方式粘到挡风玻璃上。挡风玻璃刮水器驻留区16是在挡风玻璃刮水器处于“关闭”状态下挡风玻璃刮水器14通常驻留的区域。电连接到控制电路20的热源18——其在下面详细描述——热结合到挡风玻璃12上，或者更具体地，结合到挡风玻璃的挡风玻璃刮水器驻留区16。

用于加热挡风玻璃刮水器驻留区16的热源18可采取本领域已知的任何形式，例如在挡风玻璃内嵌入的电线。在另一示例中，在挡风玻璃刮水器驻留区和侧面母线内延伸的加热格栅可以采用纳米银为一层印刷在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上，该层具有采用电镀工艺施加的铜来建立加热格栅的电传导。PET膜可以夹在聚乙烯醇缩丁醛(PVB)层的第一层和第二层中间，并且PVB层的每一层都可以被层压到内部和外部玻璃面板中，该内部和外部玻璃面板一起形成复合挡风玻璃。

图2是示例性控制电路20的示意图，其包括用于防止挡风玻璃刮水器14冻结到车辆10的挡风玻璃的挡风玻璃刮水器驻留区16上的气候控制模块22。如图所示，控制模块20包括存储器24和内部计时器28，挡风玻璃加热控制程序26被存储在存储器中。计时器28被用来确定经过时间，除其他任务外，如将在下面更详细地进行描述。这里描述的这种经过时间，预定时间段，和/或温度设定值(例如，两摄氏度)是在制造过程中或其它可能的替代实施例中由车主可配置和可以改变的。

在该示例性控制电路20中，控制模块22持续监测温度传感器30的输出值(T_A)，该输出值指示车辆10的环境温度。控制模块22进一步监测挡风玻璃刮水器开关32、点火开关34、和除霜开关36的“开启(ON)”和“关闭(OFF)”状态。在其它实施例中，温度传感器输出值(T_A)可以由控制模块22响应于特定事件，而不是持续地获得。例如，温度传感器输出值(T_A)可以响应于挡风玻璃刮水器开关32的状态由“关闭”状态改变为“开启”状态、除霜或点火开关的状态由“关闭”改变为“开启”状态、或者在这些事件之一之后经过的时间段来获得。换句话说，环境温度可以从温度传感器30在整个过程中的任一时间当需要时或持续地获得。

在运行中，热源18保持在“关闭”状态，直到挡风玻璃刮水器14的状态从“关闭”状态改变为“开启”状态。此时，控制模块22中的计时器28被用来确定是否已经经过了预定的时间段。在所描述的实施例中，时间段为十秒钟。一旦预定的时间段已经过去，控制模块22就确定感测到的温度(T_A)是否接近或低于零摄氏度。

在所描述的实施例中，两摄氏度被认为是接近零摄氏度。然而，其它温度也可以利用。此外，控制模块22还可以通过设计用来修正感测到的环境温度的可能的误差的算法来过滤感测到的温度。感测到的环境温度可能包括由于车辆10的发动机室内温度传感器30的定位或者由于车辆正在行驶的速度在挡风玻璃刮水器驻留区产生风冷而导致的误差。因此，如果感测到的温度(T_A)为零摄氏度以上，则控制模块22重置计时器，并再次监测挡风玻璃刮水器14的状态。换言之，热源18没有转到“开启”状态，因为在这些温度下挡风玻璃刮水器14应该不会冻结到挡风玻璃12上。

如果该感测到的温度(T_A)是接近或低于零摄氏度，则控制模块22用信号通知继电器38以将来自车辆10的电池40的电力切换到热结合到挡风玻璃12用于为挡风玻璃刮水器驻留区16加热的热源18。换句话说，热源18由控制模块22经由继电器38转到“开启”状态。热源18保持在“开启”状态，直到挡风玻璃刮水器14的状态从“开启”状态改变为“关闭”状态。一旦挡风玻璃刮水器状态变为“关闭”状态，控制模块22就发信号通知继电器38切断来自热源18由车辆10的电池40提供的电力，重置计时器，并再次监测挡风玻璃刮水器14的状态。

在所描述的实施例中使用的步骤现在将参考图3来描述。图3是根据所描述的实施例的车辆10的热源18的运行控制流程图。根据所述实施例，与车辆10的热源18的运行控制相关的处理序列由控制模块22的处理器(未示出)作为存储在存储器24中的程序26来执行。

一旦该序列开始，控制模块22内的计时器28就被启动，在步骤100设定时间t₁为“0”，并且在步骤102确定挡风玻璃刮水器14的“开启”或“关闭”状态。如果挡风玻璃刮水器14处于“关闭”状态，那么序列返回到步骤100，并在步骤102再次感测挡风玻璃刮水器14的状态之前重置计时器28的时间t₁为“0”。

如果挡风玻璃刮水器14处于“开启”状态，则控制模块22在步骤104增加时间t₁，并且在步骤106确定时间t₁是否小于10秒。如果时间t₁小于10秒，则在步骤102再次确定挡风玻璃刮水器14的状态。如果挡风玻璃刮水器保持在“开启”状态，则在步骤104控制模块22再次增加时间t₁，并在步骤106确定时间t₁是否小于10秒。如果时间t₁小于10秒，则重复这些步骤，直到时间t₁大于或等于10秒，或直到挡风玻璃刮水器14的状态在步骤102被确定为处于“关闭”状态。如果挡风玻璃刮水器14的状态在从“关闭”状态向“开启”状态过渡后经过10秒之前就改变为“关闭”状态，则该序列返回到步骤100并且在步骤102再次感测挡风玻璃刮水器14的状态之前重置时间t₁为“0”。

如果挡风玻璃刮水器14的状态从“关闭”状态向“开启”状态过渡10秒后保持在开启状态，则在步骤108感测温度(T_A)。如果在步骤110温度T_A被确定为是大于或等于两摄氏度，则序列返回到步骤100，并在步骤102再次感测挡风玻璃刮水器14的状态之前重置计时器28的时间t1为“0”。换句话说，热源18没有转到“开启”状态，因为在这些温度下挡风玻璃刮水器14应该不会冻结到挡风玻璃12上。

如果在步骤110温度T_A被确定为小于两摄氏度，则在步骤112控制模块22转换热源18到“开启”状态。在所描述的实施例的序列中，热源18保持在“开启”状态，直到挡风玻璃刮水器14的状态从“开启”状态改变为“关闭”状态。在步骤114确定挡风玻璃刮水器14状态的这个变化。如果挡风玻璃刮水器14保持在“开启”状态，那么该序列只是循环返回到步骤114，在监测情形下，直到挡风玻璃刮水器14的状态从“开启”状态改变为“关闭”状态，此时在步骤116热源18的状态从“开启”变为“关闭”。一旦热源被切换到“关闭”状态，序列就返回到步骤100并在步骤102再次感测挡风玻璃刮水器14的状态之前重置时间t₁为“0”。

再次参照图2，在一个可替代实施例中，控制模块22可以用信号通知继电器38切断来自热源18由车辆10的电池40提供的电力，无论挡风玻璃刮水器14的状态是否已从“开启”状态改变为“关闭”状态。如果温度传感器30的输出值(T_A)不再接近或低于零摄氏度，则这种情况下，将切断电力。换句话说，如果车辆10的环境温度上升到高于两摄氏度的温度，例如，则热源18可以由控制模块22转变为“关闭”状态，而不管挡风玻璃刮水器14的状态。本质上，温度的显著上升将除去为挡风玻璃刮雨器驻留区16加热的必要性。在另一个实施例中，在感测到的温度(T_A)不再接近或低于零摄氏度后，热源18可以保持在“开启”状态持续预定时间段(例如，30秒)，以避免迟滞类型的问题，即，当感测到的温度在两摄氏度迅速上下波动时热源的关闭和开启。

在另一个替代实施例中，热源18可以在挡风玻璃刮水器14的状态从“关闭”状态改变为“开启”状态之后保持在“开启”状态持续预定时间段(例如，2分钟)。在本实施例中，控制模块22中的计时器28被用来确定预定的时间段何时已经经过。一旦预定的时间段已经经过，控制模块22就用信号通知继电器38切断来自热源18由车辆10的电池30提供的电力。换言之，热源18由控制模块22被转换到“关闭”状态。当然，如果挡风玻璃刮水器14的状态在预定时间段结束前从“开启”状态改变为“关闭”状态，则控制模块22仍将用信号通知继电器38切断来自热源18的电力。在这种情况，计时器将仅被重置。

此外，在预定的时间段内，如果温度传感器30的输出值(T_A)不再接近或低于零摄氏度，则控制模块22可以用信号通知继电器38切断来自热源18的电力。此外，如果车辆10的环境温度升高到高于两摄氏度以上的温度，例如，则热源18由控制模块22被转换到“关闭”状态，无论预定时间段是否已经经过或者挡风玻璃刮水器14的状态是否已改变为“关闭”状态。

在更进一步的替代实施例中，控制模块22可以在通过转换挡风玻璃刮水器14到“开启”状态启动的加热序列之前或与加热序列结合来启动预热序列。例如，当车辆10启动时，当点火开关34从“关闭”状态改变为“开启”状态时，预热序列可以被启动。如前所述，该控制模块22确定感测到的温度(T_A)是否接近或低于零摄氏度。如果温度传感器30的输出值(T_A)高于两摄氏度，则控制模块22不采取任何动作。

如果温度传感器30的输出值(T_A)接近或低于零摄氏度，则控制模块22用信号通知继电器38切换电力给热源18用于加热挡风玻璃刮水器驻留区16。换句话说，热源18由控制模块22转变为“开启”状态。在一个这样的替代实施例中，热源18保持在“开启”状态持续预定时间段(例如，10分钟)。此外，控制模块22中的计时器28被用来确定预定的时间段何时已经经过。一旦预定的时间段已经经过，控制模块22就用信号通知继电器28切断来自热源18的电力。换句话说，热源18由控制模块22转变为“关闭”状态。

如前所述，如果温度传感器30的输出值(T_A)不再接近或低于零摄氏度，则控制模块22可以用信号通知继电器28在预定时间段内切断来自热源18的电力。换句话说，如果车辆的环境温度上升到两摄氏度以上的温度，例如，则将热源18由控制模块22转换为“关闭”状态，无论预定的时间段是否已经经过。

如上所述，预热序列可以被用来与通过转变挡风玻璃刮水器14到“开启”状态启动的加热序列相结合。在本实施例中，转换挡风玻璃刮水器14到“开启”状态将超驰预热序列。换句话说，挡风玻璃刮水器的状态将控制热源18的状态是否保持“开启”，而不会控制点火开关的状态到“开启”状态的改变后预定时间的经过。这个实施例假定挡风玻璃刮水器14被转换到“开启”状态前点火开关必然被转换到“开启”状态。

在本实施例中，热源18将然后保持在“开启”状态，直到挡风玻璃刮水器14的状态如上所述从“开启”状态改变为“关闭”状态。一旦挡风玻璃刮水器状态变为“关闭”状态，则控制模块22用信号通知继电器38切断来自热源18的电力。如上所述，在本实施例中，控制模块22还可以用信号通知继电器38切断来自热源18的电力，无论挡风玻璃刮水器14的状态是否已经从“开启”状态改变为“关闭”状态。如果温度传感器30的输出值(T_A)不再接近或低于零摄氏度，或预定的时间段已经经过之后，则在这种情况下将会切断电力。

在其它替代实施例中，控制模块22可以结合通过转变点火开关34到“开启”状态启动的预热序列和通过转变挡风玻璃刮水器14到“开启”状态启动的加热序列来启动第二加热序列。例如，当除霜开关36从“关闭”状态改变为“开启”状态时，第二加热序列可以被启动。如前所述，控制模块22确定感测到的温度(T_A)是否接近或低于零摄氏度。如果温度传感器30的输出值(T_A)高于两摄氏度，则控制模块22不采取任何动作。如果感测到的温度(T_A)接近或低于零摄氏度，则控制模块22用信号通知继电器38切断热源18的电力。

在此替代实施例中，热源18保持在“开启”状态，直到除霜开关36的状态从“开启”状态改变为“关闭”状态。随着状态的所述变化，控制模块22用信号通知继电器38切断来自热源18的电力。或者，在除霜开关36的状态的变化之后，热源18可以保持在“开启”状态持续预定时间段(例如，30秒)。控制模块22中的计时器28被用来确定预定的时间段何时已经经过。一旦预定的时间段已经经过，控制模块22就用信号通知继电器38切断来自热源18的电力。

在更进一步的替代实施例中，如果温度传感器输出值(T_A)不再接近或低于零摄氏度，则控制模块22可以用信号通知继电器38切断来自热源18的电力。换句话说，如果车辆的环境温度上升到高于两摄氏度的温度，例如，则热源18由控制模块22被转换到“关闭”状态，无论除霜开关36是否保持在“开启”状态和/或是否预定的时间段已经经过。

如上所述，通过转换除霜开关36到“开启”状态启动的第二加热序列可以用来与通过转换点火开关34到“开启”状态而启动的预热序列和通过转换挡风玻璃刮水器开关32到“开启”状态而启动的第一加热序列相结合。在本实施例中，转换挡风玻璃刮水器14到“开启”状态将超驰预热序列和第二加热序列。换句话说，挡风玻璃刮水器14的状态将确定电力是否被切换到热源18而不是点火开关的状态转变到“开启”状态的变化、在该状态变化之后预定时间段是否已经经过、或者除霜开关的状态转变到“开启”状态的变化、或该状态改变之后预定时间是否已经经过。

总之，许多好处得益于本文所述防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆挡风玻璃上的方法。该方法能够在车辆的环境温度接近或低于冰点时为挡风玻璃刮水器驻留区加热。事实上，当环境温度被感测到为一定的温度时，在挡风玻璃刮水器运行后，热源可以施加到挡风玻璃刮水器驻留区持续预定时间段。更进一步，当某些其它事件发生时，例如，发动车辆，打开除霜器，等等，热源可以被施加/除去。只要事件持续存在，热源就可以保持开启(例如，只要除霜器保持开启)或持续预定的时间段。另外，每个这些事件可以以不同的组合来控制热源以及防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆挡风玻璃上。

前述内容是为了说明和描述的目的。它并非旨在是穷尽全部或将实施例限制到公开的精确形式。根据上述教导做出的明显的修改和变化是可能的。例如，挡风玻璃刮水器驻留区的加热可以在使用气候控制模式而不是除霜模式时发生。例如，加热可以在由车辆驾驶者选择组合除霜/地板模式时发生。这为防止挡风玻璃刮水器冻结到车辆挡风玻璃上的可能性增加了保证。当按照公平，合法和公正地广度被解释时，所有这些修改和变化都落在所附权利要求的范围内。