Die Erfindung betrifft eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Heckscheiben, aber immer mehr auch die Frontscheiben, von Kraftfahrzeugen sind üblicherweise mit elektrischen Heizelementen zum Beheizen der Heckscheiben ausgerüstet. Die Scheibenheizung eines Kraftfahrzeugs kommt insbesondere in der kalten Jahreszeit zum Einsatz, um die Scheibe beschlagfrei zu machen oder sie zu enteisen. Gerade in der kalten Jahreszeit kann aber der Ladezustand der Fahrzeugbatterie kritisch werden, da aufgrund der niedrigen Außentemperaturen und der sonstigen häufiger eingeschalteten elektrischen Verbraucher eine oftmals schlechte Ladebilanz für die Fahrzeugbatterie gegeben ist.
Es sind Maßnahmen bekannt, die bei einem schlechten Ladezustand der Fahrzeugbatterie eine zeitweise Abschaltung von elektrischen Verbrauchern oder in anderer Weise eine Reduzierung der Belastung der Fahrzeugbatterie vorsehen. So wird in der DE 44 22 329 A1 eine Steuerung der Verbraucherlast in Abhängigkeit von der Batteriekapazität und der Generatorleistung vorgeschlagen. Die elektrischen Verbraucher können zu diesem Zweck teilweise abgeschaltet oder nur noch im Impulsbetrieb mit reduzierter Belastung betrieben werden.
Auch aus der DE 39 36 638 C1 ist eine Verbraucherabschaltung in Abhängigkeit vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie vorgesehen. Für den Betrieb einer elektrisch beheizbaren Heckscheibe ist in der deutschen Offenlegungsschrift 16 30 963 eine Reduzierung der elektrischen Heizleistung in Abhängigkeit von der Spannung der Stromquelle vorgesehen.
Die bekannten Maßnahmen machen die Zu- oder Abschaltung der elektrischen Heizelemente einer Scheibenheizung vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie bzw. von deren Ladebilanz oder der Generatorleistung abhängig. Eine Berücksichtigung der jeweiligen Betriebssituation des Kraftfahrzeugs ist dabei nicht vorgesehen.
Aus der US - 4,357,524 ist eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente einer Heck- und/oder Frontscheibe mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen steuert, wobei die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente mit veränderbarem Tastverhältnis steuerbar ist.
Aus der US - 5,325,912, US - 5,624,591 ist jeweils eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente einer Heck- und/oder Frontscheibe mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen eine Innen-, Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit steuert.
Aus der US - 4,520,258 ist eine als Hilfsheizung ausgebildete Scheibenheizung bekannt.
Aus der US - 4,277,672 bzw. US - 5,496,989 ist jeweils eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bzw. Flugzeuge bekannt, wobei die Leistungsaufnahme der Heizelemente durch eine Zeitsteuerung erfolgt, die in Abhängigkeit der Temperatur der Scheibe gesteuert wird.
Aus der US - 5,632,917 ist eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizelemente einer Scheibenheizung mittels einer Steuereinrichtung steuerbar ist, wobei die Steuereinrichtung die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung unter Berücksichtigung von auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Umgebungseinflüssen steuert, wobei die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente mit veränderbarem Tastverhältnis erfolgt.
Aus der DE 197 05 416 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Heizung einer Heckscheibe bekannt, wobei die Heizung der Heckscheibe zumindest nach einer bestimmten Einschaltdauer abgeschaltet wird, wobei die bestimmte Einschaltdauer mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges verlängert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenheizung für Kraftfahrzeuge mit einer elektrisch beheizbaren Heck- oder Frontscheibe zu schaffen, bei der unter Berücksichtigung der Betriebssituation des Kraftfahrzeugs eine unnötig starke Batteriebelastung bei aktivierter Scheibenheizung vermieden werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erhält man mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Die Betriebssituation des Kraftfahrzeugs wird durch Berücksichtigung von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise dem durch die Fahrgeschwindigkeit bedingten Fahrtwind und/oder der Außentemperatur, festgestellt, so dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebssituation die den elektrischen Heizelementen zugeführte elektrische Leistung eingestellt werden kann. Dabei ist die elektrische Leistung durch gepulste Ansteuerung der Heizelemente mit veränderbarem Tastverhältnis steuerbar, wobei in einem Speicher ein fahrzeugspezifisches Kennlinienprofil abgelegt ist, das in Abhängigkeit von den vorhandenen Umgebungseinflüssen und/oder der vorliegenden Betriebssituation des Kraftfahrzeugs Kennwerte an die Steuereinrichtung zur Einstellung der elektrischen Leistung der Heizelemente liefert. Die zum Betrieb der elektrischen Heizelemente verwendete elektrische Leistung kann mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie erhöht oder verändert werden. Die Kennlinie kann dabei empirisch für jeden Fahrzeugtyp und abhängig von unterschiedlichen Außentemperaturen festgelegt werden, so dass ein temperatur- und fahrgeschwindigkeitsabhängiges Kennlinienprofil entsteht. Ein solches Kennlinienprofil kann auch weitere Parameter, die die jeweilige Betriebs- und Umgebungssituation des Kraftfahrzeugs spezifizieren, berücksichtigen. Solche weiteren Parameter können beispielsweise die Innentemperatur des Kraftfahrzeugs, die Luftfeuchtigkeit, Zeitangaben, etc. sein. Bei größerer Fahrgeschwindigkeit kann die elektrische Leistung höher eingestellt werden, um der durch den Fahrtwind bedingten stärkeren Kühlung entgegen zu wirken. Bei höherer Fahrgeschwindigkeit können höhere elektrische Verbraucherleistungen in der Regel problemlos hingenommen werden, da der Generator mit einer entsprechend höheren Generatorleistung in das Bordnetz einspeisen kann. Dabei ist es auch besonders vorteilhaft, dass ein die jeweilige Fahrgeschwindigkeit angebendes Signal in der Bordnetzsteuerung eines Kraftfahrzeugs ohnehin vorhanden ist, so dass die fahrgeschwindigkeitsabhängige Ansteuerung der Heizelemente mit sehr geringem technischen Zusatzaufwand realisierbar ist. Der Fahrtwind kann aber auch anstelle der indirekten Ermittlung aus der Fahrgeschwindigkeit mittels Sensoren gemessen werden.
Die Scheibenheizung kann an der Scheibe mehrere einzeln oder gemeinsam ansteuerbare Heizelemente aufweisen, um der jeweiligen Betriebssituation entsprechend eine Anpassung der Heizleistung vornehmen zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die ein Blockschaltbild der Heizeinrichtung darstellt, näher erläutert.
Die Heizelemente 1 einer hier nicht dargestellten Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs sind an eine steuerbare Schalteinrichtung 2 angeschlossen, deren Steuereingang mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung 3 verbunden ist. An der Schalteinrichtung 2 liegt außerdem die Bordnetzspannung UB an, die über die Schalteinrichtung 2 in einer von der Steuereinrichtung 3 bestimmten Weise an die Heizelemente 1 angelegt werden kann. Die Steuereinrichtung 3 erhält eingangsseitig Informationen über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs sowie über weitere Parameter P, welche die aktuelle Betriebssituation und/oder Umgebungseinflüsse spezifizieren. Diese Parameter P und auch die Fahrgeschwindigkeit v können von der Steuereinrichtung 3 anhand eines in einem Speicher 4 abgelegten fahrzeugsspezifischen Kennfelds zur Steuerung der Heizelemente 1 verwendet werden. Die Steuerung 3 der Heckscheibenheizung kann zu diesem Zweck Kenndaten aus dem Speicher 4 in Abhängigkeit von den anliegenden Werten für die Fahrgeschwindigkeit v und bezüglich der weiteren Parameter P entnehmen.
Die Schalteinrichtung 2 ermöglicht es, einzelne Heizelemente 1 der Heckscheibe separat anzusteuern oder sämtlich Heizelemente 1 gemeinsam anzusteuern. Dabei können die Heizelemente 1 gepulst betrieben werden, wobei die Steuereinrichtung 3 das Tastverhältnis des Pulsbetriebs verändern kann. Auf diese Weise lässt sich in Abhängigkeit von den aktuellen Umgebungseinflüssen und sonstigen Betriebsdaten eine gewünschte Heckscheibenheizleistung exakt einstellen.