电加热玻璃的温度测量系统和方法
【专利摘要】本发明涉及玻璃产品的除霜除雾领域，特别是涉及电加热玻璃的温度测量技术，具体地提供一种利用电阻温度系数来测量电加热玻璃的温度的系统和方法。该电加热玻璃的温度测量系统包括玻璃板、电加热元件和电源，还包括电流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件在通电后的电流I或电阻R；设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。本发明可以避免在玻璃表面布置多个温度传感器，降低了成本；所测得的温度为玻璃整体的等效温度，能够有效地反映玻璃的整体温度分布；不影响玻璃外观和车内或室内人员的视线，当应用于汽车前挡风玻璃时，不对驾驶者视线产生干扰，提高汽车行驶的安全性。
【专利说明】电加热玻璃的温度测量系统和方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及玻璃产品的除霜除雾领域，特别是涉及电加热玻璃的温度测量技术， 具体地提供一种利用电阻温度系数来测量电加热玻璃的温度的系统和方法，同时还提供一 种能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统及除雾、除霜的方法。
【背景技术】：
[0002] 在寒冷的天气下，汽车玻璃和建筑玻璃上往往容易结霜；或者当汽车车内和室内 的湿度较高、温度和外界环境相差较大时，汽车玻璃和建筑玻璃上也容易发生结雾；从而影 响车内和室内的观察视线以及它们的外观，特别是给驾驶者提供良好视野的汽车前风挡玻 璃，如果其上面发生结霜结雾现象，将严重影响驾驶者的视线，极易导致安全事故，这样就 必须要求汽车前风挡玻璃具有除霜除雾的功能。随着技术的发展，已知将电流通过设置于 汽车风挡玻璃表面或内部的电加热元件（例如银浆印刷加热线、金属丝或透明导电膜等）， 能够通过电加热元件发热来加热汽车挡风玻璃，从而提高汽车风挡玻璃的温度，以实现除 霜除雾的功能。这些电加热功能都是为了保证玻璃外观和视觉性能不受雾和霜的影响，常 见的具体产品有汽车夹丝前挡玻璃、汽车镀膜前挡玻璃、汽车银浆印刷加热线后档玻璃、建 筑可加热玻璃和橱窗可加热玻璃等。
[0003] 为了提高这类电加热玻璃的使用性能，例如安全性、便利性甚至自动化能力等，以 及玻璃的附加价值，往往需要它们具有自动防/除雾或除霜的功能。而为了实现这些功能， 则需要首先获取玻璃的温度，以作为玻璃的除霜和除雾条件（霜层是否除尽、是否可能发 生结雾或除雾是否完成等）的判断依据。
[0004] 现有技术中，大多采用常见的温度传感器来测量玻璃表面的温度，例如中国专利 CN103200717A通过设置窗内温度传感器和窗外温度传感器来实时监测车窗玻璃的内外表 面温度，中国专利CN103402280A通过在玻璃上贴装两个温度探头来检测玻璃本体和玻璃 外部的温度；中国专利CN103444259A也是通过设置多个温度传感器来检测挡风玻璃的温 度，这些温度传感器设置在玻璃的内、外侧或贴附在玻璃表面上。这些基于温度传感器的测 量方式，都只能一个温度传感器测量一个温度点，当玻璃温度分布不均且需要测量玻璃整 体温度时，则需要在各个温度特征区域布置多个温度传感器，这种通过多点测量整体温度 的方式容易出现数据失真；同时，布置于玻璃的内外侧或表面上的温度传感器，往往会影响 其外观和视觉效果，尤其是应用于安全性要求较高的汽车挡风玻璃中，当温度传感器布置 在汽车挡风玻璃中间（主视区内）时，将显著影响汽车外观及光学性能，从而干扰驾驶员视 线，降低汽车正常行驶的安全性；当布置在汽车挡风玻璃边部（主视区之外）时，则不能真 实、准确地反映玻璃主视区的温度分布情况，降低了除霜除雾效果。若应用于建筑玻璃或橱 窗玻璃中，温度传感器也将显著影响玻璃外观和视觉效果，降低产品市场竞争力。
[0005] 同时，上述利用温度传感器来测量玻璃表面的温度的方式应用到除霜除雾系统中 后，存在以下缺点：玻璃加热不均时，需要布置多个温度传感器，才能准确反映玻璃各个区 域的温度，从而进行有效地除霜除雾；例如当温度传感器设置在玻璃边部时，不能如实地反 应中央区域（主视区）的温度，从而不能有效地对中央区域进行除霜除雾；当温度传感器设 置在中央区域时，又会显著影响玻璃外观和视觉效果，同时对于汽车前挡风玻璃来说还可 能降低汽车行驶的安全性能。
【发明内容】
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[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在对电加热玻璃进行温度测量时存 在显著影响汽车外观及光学性能或不能真实、准确地反映玻璃主视区的温度等缺点，提供 一种电加热玻璃的温度测量系统和方法，同时还提供一种能够自动除霜除雾的汽车玻璃系 统及除雾、除霜的方法。
[0007] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：电加热玻璃的温度测量系统，包括 玻璃板、电加热元件和电源，电加热元件设置在玻璃板的表面上，所述电加热元件能够被通 电发热从而加热玻璃板，电源能够在电加热元件的两端加载电压U，其特征在于：还包括电 流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件在通电后 的电流I或电阻R ;
[0008] 当所述温度测量系统中设置电流测量装置时，所述电加热元件的温度为T，
[0009] T = T0+[U/(IR0)-I]/a ；
[0010] 当所述温度测量系统中设置电阻测量装置时，所述电加热元件的温度为T，
[0011] T = T〇+[R/R0-l]/a ；
[0012] 其中，Ttl为常温温度，Rtl为常温温度下电加热元件的电阻，a为电加热元件的电阻 温度系数；设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。
[0013] 进一步地，电加热元件为金属丝、印刷银浆加热线或透明导电膜。
[0014] 进一步地，当在电加热元件处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度Ts与电 加热元件的温度T之间满足：
【权利要求】
1. 电加热玻璃的温度测量系统，包括玻璃板、电加热元件和电源，电加热元件设置在玻 璃板的表面上，所述电加热元件能够被通电发热从而加热玻璃板，电源能够在电加热元件 的两端加载电压U，其特征在于：还包括电流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电 阻测量装置能够测量电加热元件在通电后的电流I或电阻R; 当所述温度测量系统中设置电流测量装置时，所述电加热元件的温度为T， T=T〇+[U/(IR〇)-l]/a； 当所述温度测量系统中设置电阻测量装置时，所述电加热元件的温度为T， T=T〇+[R/R〇-l]/a； 其中，I；为常温温度，&为常温温度下电加热元件的电阻，a为电加热元件的电阻温度 系数；设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。
2. 根据权利要求1所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：电加热元件为金 属丝、印刷银浆加热线或透明导电膜。
3. 根据权利要求1所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：当在电加热元件 处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度Ts与电加热元件的温度T之间满足：
式中
A。= 1，B。= 0,CQ = 0,DQ = 1 ;其中，
为（n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，为外界环 境温度，（n+1)表征加热开始后历经（n+1)个时间步长At的时刻，At为所述温度测量系 统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，S为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数， P为玻璃板的密度，CP为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换 热系数。
4. 根据权利要求1所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：当电加热元件与 电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热兀件的温度处于稳定 状态时，电加热玻璃的外表面温度Ts与电加热元件的温度T之间满足：
':其中，为外界环境温度，AXi为第i层介质的厚度， ki为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。
5. 应用权利要求1?4任意一项所述的温度测量系统来测量电加热玻璃的温度的方 法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤1 :在常温下，测量电加热元件的电阻&，将该常温温度记为I；，查询或测量电加热 元件的电阻温度系数a; 步骤2 :在电加热元件的两端加载电压U，然后测量通入电加热元件的电流I或电加热 元件两端的电阻R; 步骤3 :若步骤2中测量的是电流I，则利用公式T=TdtUAllO-1] /a计算得出电加 热元件的温度T; 若步骤2中测量的是电阻R，则利用公式T= '-[R/Xrl]/a计算得出电加热元件的 温度T; 设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。
6. 根据权利要求5所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：当在电加热元件 处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度Ts与电加热元件的温度T之间满足：
为（n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，为外界 环境温度，（n+1)表征加热开始后历经（n+1)个时间步长At的时刻，At为所述温度测量 系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，S为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系 数，P为玻璃板的密度，CP为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流 换热系数。
7. 根据权利要求5所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：当电加热元件与 电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热兀件的温度处于稳定 状态时，电加热玻璃的外表面温度Ts与电加热元件的温度T之间满足：
I其中，为外界环境温度，AXi为第i层介质的厚度， &为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。
【文档编号】G01K7/16GK104406708SQ201410584493
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】福原康太, 曾东, 林传塔, 张小荣 申请人:福耀玻璃工业集团股份有限公司