DE4036363C2 - Einrichtung zur thermischen Überwachung einer heizbaren Scheibe im Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur thermischen Überwa­ chung einer heizbaren Scheibe im Kraftfahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Für die Energieversorgung einer heizbaren Scheibe eines Kraftfahr­ zeugs ist es von Vorteil, wenn die Spannung deutlich höher ist als die normalerweise im Kraftfahrzeug vorhandene Batteriespannung von 12 Volt. Besonders im Zusammenhang mit einer heizbaren Frontscheibe, die vor Fahrtbeginn abgetaut werden soll, ist es nötig, kurzfristig eine sehr hohe Leistung, bis zu zwei Kilowatt zur Verfügung zu stel­ len. Dies ist nur möglich, wenn die an der Heizscheibe zur Verfügung stehende Spannung wenigstens 50 bis 60 Volt beträgt.

Die Erzeugung einer solchen Spannung ist besonders einfach möglich, wenn die vom Generator erzeugte Drehstromspannung extra ausgekoppelt wird und beispielsweise über einen nachgeschalteten Transformator hochtransformiert wird.

Eine Vorrichtung zur Scheibenheizung in einem Kraftfahrzeug, bei der eine solche Spannungstransformation mit Hilfe eines Spartransforma­ tors durchgeführt wird, ist aus der US-PS 4 780 619 bekannt. Dort wird die hochtransformierte Spannung über ein Gleichrichtersystem gleichgerichtet, die gleichgerichtete Spannung wird zur Versorgung einer heizbaren Scheibe verwendet. Da der Scheibe eine hohe Leistung zugeführt wird, muß sichergestellt werden, daß sie nicht überhitzt wird, es ist daher vorgesehen, die Temperatur der Scheibe mit einem an der Scheibe selbst befestigten Temperatursensor zu ermitteln und bei Überschreiten einer maximal zulässigen Temperatur die Heizung auszuschalten.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß ein separater Temperatur­ sensor im Bereich der Scheibe angeordnet werden muß und dieser über eine relativ lange Leitung mit dem Spannungsregler verbunden werden muß. Diese lange Leitung ist einmal kostenungünstig und kann zudem unterbrochen oder gestört werden, wodurch eine Überwachung der Scheibentemperatur nicht zuverlässig gewährleistet ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur thermischen Überwachung einer heizbaren Scheibe im Kraftfahrzeug hat gegenüber der bekannten Ein­ richtung den Vorteil, daß durch die Messung der Temperatur am Trans­ formator bei gleichzeitiger Anordnung des Transformators im oder am Spannungsregler nur eine sehr kurze Verbindungsleitung erforderlich ist. Durch eine geeignete Leistungsabstimmung des Generators und der Scheibe wird sichergestellt, daß der Temperaturgang des Transforma­ tors eindeutig auf den Temperaturgang der Scheibe schließen läßt. Da gleichzeitig sichergestellt ist, daß Transformator und Scheibenhei­ zung immer nur gleichzeitig eingeschaltet werden können, ist eine sehr zuverlässige Überwachung der Scheibentemperatur möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur an­ gegeben. Dabei ist mit 10 ein Drehstromgenerator bezeichnet, der wenigstens die Anschlüsse B+, D+ und D- aufweist. Der Anschluß B+ ist dabei in üblicher Weise über eine Klemme KL30 mit dem Pluspol der Batterie 11 sowie mit einem als Widerstand 12 dargestellten Verbrau­ cher verbunden, der weiterhin über einen Schalter 13 auf Masse liegt. Die Batterie 11, der Widerstand 12 und der Schalter 13 symbo­ lisieren in diesem Schaltbild das gesamte Fahrzeugbordnetz.

Der Klemme B+ ist ein in der Figur nicht dargestellter Spannungsreg­ ler sowie ein zugehöriges Gleichrichtersystem vorgeschaltet, so daß am Anschluß B+ eine geregelte Gleichspannung entsteht.

Der Anschluß D+ des Drehstromgenerators 10 ist über die Ladekon­ trollampe 16 und eine weitere Klemme KL15 mit dem Fahrschalter 14 verbunden, dessen anderer Anschluß über Klemme KL30 an der Bordnetz­ spannung liegt. Weiterhin ist Klemme KL15 einmal direkt und einmal über eine Anzeigelampe 17 mit dem Steuerteil 15 verbunden. Zwischen dem Steuerteil 15 und Masse liegt ein Taster 18, mit dem bestimmte Schaltvorgänge ausgelöst werden können.

Über mehrere Leitungen ist das Steuerteil 15 mit einem so bezeichne­ ten Leistungsteil 19 verbunden, das über drei weitere Anschlüsse U, V, W mit den entsprechenden Drehstromanschlüssen U, V, W des Dreh­ stromgenerators 10 verbunden ist.

Das Steuerteil 15 enthält vorzugsweise einen µC, in dem die Steuer- und Regelvorgänge ablaufen, in dem Spannungsvergleiche stattfinden und eine Zeitmessung erfolgt.

Das Leistungsteil 19 enthält als wesentliche Komponenten einen Spar­ transformator 20, der über drei Relais 21, 22, 23 an die Drehstrom­ anschlußklemmen U, V, W anschließbar ist. Der Steueranschluß der Relais 21, 22, 23 ist mit dem Steuerteil 15 verbunden, ein weiterer Anschluß der Relais liegt über eine Temperatursicherung 24 auf Mas­ se, wobei die Temperatursicherung 24 thermisch mit der Wicklung des Spartransformators verbunden ist.

Die Ausgangsseite des Spartransformators 20 führt auf eine Gleich­ richterbrücke 25, die die vom Spartransformator 20 gelieferte, ge­ genüber der Bordnetzspannung erhöhte Spannung gleichrichtet und über einen Plus- bzw. einen Minusanschluß der Heizscheibe 26 zuführt.

Im Leistungsteil 19 sind weiterhin enthalten: Ein Widerstand 27, der auf der einen Seite mit dem positiven Ausgang der Gleichrichter­ brücke 25 verbunden ist und auf der anderen Seite mit dem Steuerteil 15 in Verbindung steht und ein Temperatursensor 28, der ebenfalls thermisch mit der Wicklung des Transformators 20 gekoppelt ist und über zwei Leitungen mit dem Steuerteil 15 verbunden ist. Eine weite­ re Verbindung zwischen dem Leistungsteil 19 und dem Steuerteil 15 führt vom Anschluß U des Leistungsteils 19 unmittelbar zum Steuer­ teil 15.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur zeigt eine getrennte Anord­ nung von Generator 10 einschließlich nicht abgebildetem Spannungs­ regler, Steuerteil 15 und Leistungsteil 19. Die tatsächliche Anord­ nung kann jedoch auch so vorgesehen werden, daß der Regler, das Steuerteil 15 und das Leistungsteil 19 räumlich sehr nahe beieinan­ der angeordnet sind. Besonders das Steuerteil 15 und das Leistungsteil 19 dürfen nicht so weit auseinander sein, damit keine langen Leitungen erforderlich werden.

Funktionsweise der Einrichtung nach der Figur

Zum Abtauen und Entfernen eines Beschlags auf einer Scheibe im Kraftfahrzeug, hauptsächlich auf der Windschutzscheibe, wird nach dem Start über den Drehstromgenerator 10 und den nachgeschalteten Transformator 20 eine gegenüber der Bordnetzspannung erhöhte Span­ nung an die heizbare Scheibe 26 angelegt. Gleichzeitig versorgt der Drehstromgenerator 10 über den Anschluß B+ das übrige Bordnetz mit einer geregelten Gleichspannung. Der Generator 10 wirkt im Bordnetz also als Spannungsquelle zur Versorgung der Batterie 11 und der Ver­ braucher 12, einschließlich der Heizscheibe 26.

Eingeschaltet wird die Scheibenheizung mittels des Tasters 18, des­ sen Betätigung dem Steuerteil 15 mitgeteilt wird, wodurch dieses dann die Relais 21, 22 und 23 ansteuert und den Transformator mit dem Drehstromausgang des Drehstromausgang des Drehstromgenerators 10 verbindet. Dabei wird im Steuerteil 15 sichergestellt, daß die Zu­ schaltung des Transformators erst nach der Erregung des Generators erfolgen kann. Bei einer Beendigung der Erregung des Generators öff­ net das Steuerteil 15 über die Relais 21, 22, 23 die Verbindung zwi­ schen Transformator 20 und Generator 10 sofort wieder.

Üblicherweise bleibt jedoch der Transformator 20 nach der Erregung des Generators für eine erste Heizzeit t1 mit dem Generator verbun­ den, wobei die erste Heizzeit t1 etwa 1,5 Minuten beträgt. Nach Ab­ lauf dieser Zeit öffnet das Steuerteil 15 über die Relais 21 bis 23 die Verbindung zwischen Transformator 20 und Generator 10 und been­ det damit die Heizung.

Ist nach der ersten Heizzeit t1 die Scheibe noch nicht vollständig abgetaut, so kann durch Betätigung des Tasters 18 eine neue Heizeit t2 eingeleitet werden, sie ist jedoch kürzer als die erste Heizzeit und dauert beispielsweise nur noch 0,5 Minuten. Nach der zweiten Heizzeit t2 unterbricht das Steuerteil 15 wiederum die Verbindung zwischen Transformator 20 und Drehstromgenerator 10.

Treten während der Heizphase unerlaubte Betriebszustände auf, bei­ spielsweise bei Motorstillstand, bei zu hoher Betriebstemperatur am Transformator oder bei Unterspannung oder auch bei Überspannung, die bei einem Scheibenbruch auftreten kann, wird dies im Steuerteil 15 erkannt und das Steuerteil 15 veranlaßt eine Unterbrechung des Heiz­ vorgangs. Zur Erkennung der unerlaubten Betriebszustände finden im Steuerteil 15 Vergleiche statt, bei denen die zugeführten Daten wie Heizspannung, Temperatur des Transformators, Batteriespannung mit vorgebbaren Grenzwerten verglichen werden.

Damit das Steuerteil 15 diese Funktionen realisieren kann, wird in die am Widerstand 27 anstehende Heizspannung zugeführt, der Tempera­ tursensor 28 liefert die Temperatur des Transformators 20 und über Klemme KL15 wird dem Steuerteil 15 die Bordnetzspannung bzw. Bat­ teriespannung zugeführt.

Bei eingeschalteter Heizscheibe 26 wird über das Steuerteil 15 Span­ nung an die Anzeigelampe 17 angelegt, wodurch diese aufleuchtet. Wird der Heizbetrieb vom Steuerteil 15 unterbrochen, wird auch die Anzeigelampe 17 ausgeschaltet.

Bei einem Ausfall des Steuerteils 15 wird bei dann möglicherweise auftretender Übertemperatur am Transformator 20 eine in der Nähe des Transformators angeordnete Sicherung 24 ausgelöst, dadurch wird die Verbindung zwischen dem Transformator 20 und dem Generator 10 unter­ brochen und die Heizung unabhängig von der Funktionsfähigkeit des Steuerteils 15 unterbrochen.

Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit der thermischen Überwa­ chung ist zu beachten, daß die Scheibenheizung und der Transformator immer gemeinsam in Betrieb sind, dies ist durch die Zusammenschal­ tung zwischen Transformator 20 und Gleichrichterbrücke 25 bzw. Heiz­ scheibe 26 wie sie der Figur zu entnehmen ist, gewährleistet. Durch geeignete Leistungsanpassung zwischen Transformator 20 und Heiz­ scheibe 26 kann sichergestellt werden, daß aus dem Temperaturgang des Transformators auf den Temperaturgang der Heizscheibe eindeutig zurückgeschlossen werden kann.

Claims (11)

1. Einrichtung zur thermischen Überwachung einer heizbaren Scheibe im Kraftfahrzeug mit einem Generator als Spannungsquelle und einem Spannungsregler zur Regelung der Generatorausgangsspannung und mit einem Transformator, der über Schaltmittel zwischen dem Generator und die Heizscheibe schaltbar ist und die Generatorspannung vor Zu­ führung zur heizbaren Scheibe erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Transformators (20) gemessen wird und bei Über­ schreiten einer einstellbaren Grenztemperatur die Verbindung zwi­ schen dem Transformator (20) und der Spannungsquelle unterbrochen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (20) ein Spartransformator ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (20) und die Scheibe (26) nur gemeinsam einge­ schaltet werden können und so dimensioniert sind, daß aus der am Transformator (20) gemessenen Temperatur eindeutig auf die Tempera­ tur der Heizscheibe (26) geschlossen werden kann.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Transformator (20) und dem Drehstromgenerator (10) über drei von einem Steuerteil (15) an­ gesteuerte Relais (21, 22, 23) unterbrochen wird.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Drehstromgenerator (10) über einen Anschluß B+ eine geregelte Gleichspannung zur Versorgung des Bordnetzes (11, 12, 13) liefert und an den Ausgängen U, V, W eine Drehspannung liefert zur Versorgung der Heizscheibe (26).

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperaturmessung am Transformator (20) mit einem Temperatursensor (28) erfolgt, der in räumlicher Nähe zum Transformator (20) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in räumlicher Nähe zum Transformator (20) eine Temperatursicherung (24) angeordnet ist, die bei Überschreitung ei­ ner vorgebbaren Temperatur die Verbindung zwischen dem Transformator (20) und dem Drehstromgenerator (10) über die Relais (21, 22, 23) unterbricht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibenheizung über einen Taster (18) eingeschal­ tet werden kann, wobei das Steuerteil (15) das Einschaltsignal nur dann an die Relais (21, 22, 23) weiterleitet, wenn eine Erregung des Generators (10) erfolgt und im Steuerteil (15) erkannt ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei eingeschalteter Heizscheibe (26) eine Anzeige über die Anzeige (17) erfolgt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Steuerteil (15) die Heizung automatisch abbricht, wenn ein Bruch der Scheibe (26) durch die dann entstehende Überspan­ nung erkannt wird, wenn die Bordnetzspannung einen vorgebbaren unte­ ren Wert unterschreitet oder wenn Motorstillstand erkannt wird.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach einer ersten Heizzeit t1 die Heizung vom Steuerteil (15) automatisch beendet wird und daß alle Nachheizphasen nach einer zweiten Zeit t2 automatisch beendet werden, wobei die zweite Zeit t2 deutlich kürzer ist als die erste Zeit t1.