本發(fā)明總體上涉及道路車輛擋風(fēng)玻璃的除冰，并且更具體地，涉及減少與在雨刷停置位置加熱擋風(fēng)玻璃有關(guān)的能量使用。

背景技術(shù)：

為了改善擋風(fēng)玻璃雨刷在寒冷或冰凍天氣的性能，雨刷器除冰裝置成為了所需要的部件。特別地，這樣的除冰裝置可以向擋風(fēng)玻璃和雨刷(停在擋風(fēng)玻璃底邊的雨刮器停置位置)提供加熱。被實(shí)施的熱量可以減少或消除形成在雨刷上的冰和雪，形成在雨刷上的冰和雪堆積，該堆積會(huì)損壞性能或者迫使由駕駛員來進(jìn)行雨刮器的手動(dòng)清潔。

當(dāng)雨刷器除冰裝置被手動(dòng)的激活時(shí)，這是關(guān)于車輛遠(yuǎn)程起動(dòng)特別有益的，以便當(dāng)駕駛員進(jìn)入車輛中時(shí)車輛處于就緒狀態(tài)。典型的除冰裝置系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間之后會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。盡管提供用于禁止除冰裝置的手動(dòng)開關(guān)，用戶會(huì)在已經(jīng)進(jìn)行足夠加溫之后不注意地忘記關(guān)閉系統(tǒng)。自動(dòng)的開啟時(shí)間通常是選擇用以在大部分預(yù)料中的冰凍狀況下保持除冰裝置激活足夠長時(shí)間以完成除冰。

常用熱源是包含進(jìn)或?qū)嵤┰趽躏L(fēng)玻璃上且由車輛電力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的電阻加熱層。加熱可以同樣通過從客艙HVAC(Heating Ventilation AirConditioning，暖通空調(diào))系統(tǒng)排放的熱風(fēng)(即，除霜)獲得。根據(jù)車型，HVAC加熱可以從電阻(正溫度系數(shù))加熱器或作為來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱獲得?？傊b置會(huì)消耗大量的電池電量。

在預(yù)定時(shí)間量之后除冰裝置的自動(dòng)停用未能使除冰功能適應(yīng)實(shí)際情況。因此，已知系統(tǒng)如果運(yùn)行過長時(shí)間會(huì)導(dǎo)致過度電池放電或者如果關(guān)閉太快會(huì)導(dǎo)致不充分除冰。在電動(dòng)或混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中，任何過度的電池消耗會(huì)是特別有問題的，因?yàn)檐囕v的電驅(qū)動(dòng)行程會(huì)減小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種車輛裝置包含擋風(fēng)玻璃和包括雨刷的雨刷器系統(tǒng)，雨刷在擋風(fēng)玻璃上具有停置區(qū)域。除冰裝置可選擇地提供熱量到停置區(qū)域。擋風(fēng)玻璃溫度傳感器檢測(cè)在停置區(qū)域的擋風(fēng)玻璃的溫度。抬頭顯示器安裝到接近擋風(fēng)玻璃處以顯示響應(yīng)于檢測(cè)到的擋風(fēng)玻璃溫度的溫度指示器。自動(dòng)控制電路配置為當(dāng)響應(yīng)于檢測(cè)的擋風(fēng)玻璃溫度而檢測(cè)到已除冰情況時(shí)自動(dòng)地停用除冰裝置。手動(dòng)控制元件配置為手動(dòng)地激活和停用除冰裝置。因此，基于擋風(fēng)玻璃溫度的反饋可以避免過度加熱。此外，以如下方式提醒駕駛員除冰裝置處于激活，即，同時(shí)提供使駕駛員能夠獨(dú)立的評(píng)估車輛狀況并且做出關(guān)于對(duì)自動(dòng)操作干預(yù)時(shí)機(jī)的合理決策的信息。

附圖說明

圖1顯示了具有雨刷器系統(tǒng)的擋風(fēng)玻璃以及由安裝到玻璃的加熱器和由來自HVAC系統(tǒng)的熱氣流加熱的擋風(fēng)玻璃；

圖2是包括擋風(fēng)玻璃和安裝在后視鏡中的遠(yuǎn)程溫度傳感器的車輛乘客艙內(nèi)的內(nèi)部圖；

圖3是顯示接近擋風(fēng)玻璃的抬頭顯示器的一類型布局的側(cè)視圖；

圖4是具有根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的除冰系統(tǒng)的電動(dòng)車輛的框圖；

圖5是用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的除冰裝置控制的狀態(tài)圖；

圖6顯示具有提供與雨刷器停置區(qū)域重疊的可視化指示器的抬頭顯示器的一實(shí)施例；

圖7顯示了包括文本顯示的附加的顯示選項(xiàng)以及沿?fù)躏L(fēng)玻璃垂直側(cè)面安裝的顯示指示器；

圖8顯示了用于擋風(fēng)玻璃溫度和電池電量的抬頭指示器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)參考圖1，擋風(fēng)玻璃10具有相應(yīng)的雨刷器系統(tǒng)11，雨刷器系統(tǒng)11包括在通過連桿17連接到雨刷器馬達(dá)16的雨刷臂14和15上的雨刷12和13。雨刷器馬達(dá)16可以對(duì)用于激活雨刷器系統(tǒng)(例如處于間歇或連續(xù)模式)的用戶界面(UI)20作出響應(yīng)。

擋風(fēng)玻璃10可以用一種或多種方式加熱。例如，如本領(lǐng)域所公知的包含進(jìn)擋風(fēng)玻璃10的電阻加熱層21。層21為透明且可以如所示的在整個(gè)擋風(fēng)玻璃表面上延伸或者可替代地僅覆蓋擋風(fēng)玻璃10的下部以在雨刷器停置區(qū)域提供加熱。層21的一端連接到電接地22且相反的一端通過可控開關(guān)24連接到電池23。電池23同樣連接到接地25。開關(guān)24具有控制輸入，該控制輸入連接到用戶界面20以便電池電力可以可選地從電池23連接到電阻加熱層21。用戶界面20可以包括如本領(lǐng)域所公知的柄安裝開關(guān)和/或儀表板開關(guān)。

如圖2所示，用戶界面20可以位于方向盤27附近的儀表板26前面。在擋風(fēng)玻璃10下邊緣的雨刷器停置區(qū)域30由遠(yuǎn)程溫度傳感器31監(jiān)控。例如，傳感器31安裝在后視鏡32上。傳感器31優(yōu)選地由安排為與停置區(qū)域30視野重合的紅外線傳感器組成。紅外遙感裝置的一實(shí)施例是可向密歇根州諾維(Novi)的邁來芯微電子集成系統(tǒng)購買的MLX90614紅外溫度計(jì)。

溫度傳感器31可以通過線束經(jīng)由后視鏡32連接到控制電路(未示出)。控制電路可以包含微控制器或者與用戶界面20結(jié)合或位于車輛中另一個(gè)電子模塊內(nèi)的其它處理器。抬頭顯示器33位于接近擋風(fēng)玻璃10處以顯示由駕駛員容易查看的溫度指示器，該溫度指示器處在接近雨刷器停置區(qū)域30的位置以建立在顯示和控制功能之間的直觀關(guān)系。指示器響應(yīng)于檢測(cè)到的來自傳感器31的擋風(fēng)玻璃溫度而生成，且溫度的大小可以用文本、顏色映射、光強(qiáng)度或亮度、具有可變閃動(dòng)頻率的閃爍圖標(biāo)、部分照明條(類似于進(jìn)度條)或者其他可視特征表現(xiàn)。如圖2所示，使抬頭顯示器33結(jié)合到沿著擋風(fēng)玻璃10邊緣的車輛A立柱。顯示器33優(yōu)選地由多色LED、LED陣列、LCD板或其它顯示技術(shù)組成。

如圖3所示，可以使用基于擋風(fēng)玻璃對(duì)通過投光器產(chǎn)生的指示器的反射的抬頭顯示器。因此，安裝到儀表板蓋板33的投光器36將溫度指示器(和/或用于其他參數(shù)的指示器)投射到擋風(fēng)玻璃10上，其可以如37處所示的向駕駛員反射。優(yōu)選地，投光器36和擋風(fēng)玻璃10定向?yàn)槭褂神{駛員可以看見的用于溫度指示器的明顯位置重疊或鄰接雨刷器停置區(qū)域。投光器36可以通過多色LED組成，按照由控制器38控制的，由紅色色調(diào)表示高溫和用藍(lán)色色調(diào)表示低溫。

圖4顯示車輛40，其具有含雨刷器停置除冰裝置42的擋風(fēng)玻璃41以在控制器43的控制下可選地提供熱量到雨刷器停置區(qū)域?？刂破?3可以包括例如分立控制電路、可編程門陣列、或通用微控制器。車輛40顯示為包括電池組44和電力驅(qū)動(dòng)45的電動(dòng)車輛。如本領(lǐng)域公知的電池控制模塊(Battery Control Module，BCM)46與電池組44結(jié)合使用。BCM46與控制器43連接用以提供關(guān)于電池組電量水平的數(shù)據(jù)，以允許電池電量對(duì)駕駛員顯示。因此，駕駛員當(dāng)決定激活或停用除冰裝置時(shí)可以考慮對(duì)電池電量的影響。

如本領(lǐng)域公知的，遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入(Remote Keyless Entry，RKE)模塊47與遠(yuǎn)程發(fā)射器48通信，允許駕駛員發(fā)起車輛40的遠(yuǎn)程起動(dòng)。在電動(dòng)車輛的實(shí)例中，“遠(yuǎn)程起動(dòng)”可以包括在乘客進(jìn)入車輛之前乘客艙的加熱或冷卻的啟動(dòng)以及擋風(fēng)玻璃雨刷器除冰裝置的激活。因此，RKE模塊47與控制器43連接以當(dāng)遠(yuǎn)程起動(dòng)事件發(fā)生時(shí)發(fā)起除冰裝置操作。

控制器43連接到用于確定擋風(fēng)玻璃雨刷器停置區(qū)域的結(jié)冰或已除冰(即，無冰)情況的若干傳感器。傳感器包括擋風(fēng)玻璃溫度傳感器50、外界環(huán)境空氣溫度傳感器51、內(nèi)部環(huán)境空氣溫度傳感器52和太陽熱負(fù)荷傳感器53。擋風(fēng)玻璃溫度傳感器50優(yōu)選地由用于如上所述的監(jiān)控雨刷器停置區(qū)域的紅外線溫度傳感器組成。響應(yīng)于各種傳感器的輸入，控制器43使用預(yù)編程模型來確定擋風(fēng)玻璃的最可能結(jié)冰/已除冰狀態(tài)。使用確定了的條件，控制器43可以進(jìn)一步配置為提供除冰裝置的激活和停用的自動(dòng)控制。

此外，本發(fā)明提供通過用戶界面55和抬頭顯示器56的手動(dòng)干預(yù)。用戶界面55包括配置為手動(dòng)地激活和/或停用除冰裝置加熱功能的一個(gè)或多個(gè)手動(dòng)控制元件。抬頭顯示器56位于鄰近(即，直接地位于其上、鄰近或由其反射可見的)擋風(fēng)玻璃41處，以便響應(yīng)于如上所述檢測(cè)到的擋風(fēng)玻璃溫度而顯示溫度指示器。抬頭顯示器56可以包括安裝到擋風(fēng)玻璃41側(cè)面的投光器/發(fā)光器或者可替換的包括直接實(shí)施到擋風(fēng)玻璃41的發(fā)光元件(例如同樣可以由控制器43控制的印刷LED薄膜57)。

控制器43可以優(yōu)選地實(shí)施基于經(jīng)驗(yàn)的模型，該模型用以確定在擋風(fēng)玻璃41上冰凍情況是否存在，其可以使用各種感測(cè)溫度、太陽熱負(fù)荷或其它因素推測(cè)。評(píng)估空氣中、玻璃和周圍材料中的熱流動(dòng)以預(yù)測(cè)已除冰情況是否存在的模型可以使用已知方法容易的推導(dǎo)出。

除了或替代基于溫度的模型，在雨刷或擋風(fēng)玻璃上冰的存在(甚至雨刷冰凍在停置區(qū)域的位置上)可以基于雨刷器系統(tǒng)的電氣響應(yīng)確定。例如在正常已除冰情況下由雨刷器馬達(dá)汲取的電流可以被預(yù)先表征(例如電流波形)。通過使雨刷器馬達(dá)通電且然后監(jiān)控有效電流，正常的已除冰情況可以基于真實(shí)電流和預(yù)定電流的匹配程度如何來檢測(cè)。

在簡化的另一實(shí)施例中，可以避免用于預(yù)測(cè)已除冰情況的附加溫度/太陽熱負(fù)荷傳感和處理。控制器43可以僅基于預(yù)定“接通持續(xù)時(shí)間”或用于通電除冰裝置的延時(shí)提供自動(dòng)停用。在這樣的實(shí)施例中，駕駛員仍可以基于抬頭顯示器獲得增高的效率，該抬頭顯示器顯示1)作為除冰裝置激活的提醒以及2)作為幫助確定何時(shí)停用除冰裝置的數(shù)據(jù)源的擋風(fēng)玻璃溫度。

圖5顯示了用于本發(fā)明除冰系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的狀態(tài)圖。在初始狀態(tài)60中，除冰裝置被停用。響應(yīng)于起動(dòng)信號(hào)(例如，通過遠(yuǎn)程遙控鑰匙或車輛內(nèi)起動(dòng)開關(guān)的車輛起動(dòng))，系統(tǒng)控制電路轉(zhuǎn)變到狀態(tài)61，其中測(cè)量的輸入(例如溫度和太陽熱負(fù)荷)被收集，且控制器執(zhí)行用于檢測(cè)除冰情況的檢查。如果檢測(cè)到已除冰(即，無冰)情況，然后轉(zhuǎn)變回到狀態(tài)60且除冰裝置保持停用。如果已除冰狀況不存在(即，冰凍的特定概率存在)，然后轉(zhuǎn)變到接通狀態(tài)62，因此除冰裝置被激活。當(dāng)處于接通狀態(tài)62時(shí)，對(duì)已除冰情況的周期性再檢查可以通過轉(zhuǎn)變回到狀態(tài)61執(zhí)行。因此，一旦達(dá)到了已除冰狀態(tài)，除冰裝置會(huì)關(guān)閉(即，停用)。當(dāng)處于狀態(tài)62時(shí)，抬頭顯示器為了通知駕駛員擋風(fēng)玻璃溫度和/或其他參數(shù)(例如電池電量和直到除冰裝置自動(dòng)停用預(yù)定要發(fā)生的剩余時(shí)間的量)連續(xù)不斷地更新。當(dāng)處于接通狀態(tài)62時(shí)，通過駕駛員使用手動(dòng)控制元件可以開始手動(dòng)關(guān)閉事件，手動(dòng)關(guān)閉事件引起轉(zhuǎn)變回到關(guān)閉狀態(tài)60。

當(dāng)進(jìn)入接通狀態(tài)62時(shí)，預(yù)定接通持續(xù)時(shí)間可以存入倒計(jì)時(shí)器，其基于接通持續(xù)時(shí)間的結(jié)束停用除冰裝置。響應(yīng)于從接通狀態(tài)62到計(jì)算時(shí)間狀態(tài)63的周期性轉(zhuǎn)變而發(fā)生定時(shí)器遞減，計(jì)算時(shí)間狀態(tài)63調(diào)整剩余時(shí)間(例如通過縮減定時(shí)器的時(shí)間)。如果定時(shí)器還沒有失效(即，還沒有縮減到零)，然后返回是到接通狀態(tài)62。剩余時(shí)間的不同調(diào)整會(huì)響應(yīng)于駕駛員在處于接通狀態(tài)62時(shí)對(duì)手動(dòng)控制元件的相應(yīng)手動(dòng)激活而發(fā)生。換言之，從接通狀態(tài)62轉(zhuǎn)變到計(jì)算時(shí)間狀態(tài)63，此處為了延長自動(dòng)停用前的剩余時(shí)間，將倒計(jì)時(shí)器的時(shí)間增加預(yù)定量。因此，可以由抬頭顯示器通知駕駛員即將發(fā)生自動(dòng)停用，且例如駕駛員可以基于雨刷的可視結(jié)冰而按壓用于延長除冰裝置激活的控制元件來做出響應(yīng)。如果縮減狀態(tài)63中的定時(shí)器結(jié)果為零(即，定時(shí)器期滿)，轉(zhuǎn)變到關(guān)閉狀態(tài)60且除冰裝置停用。

圖6-8提供用于抬頭顯示的具體實(shí)施例。在圖6中，投光器70(例如如需要具有投影透鏡的彩色LED元件陣列)排列在擋風(fēng)玻璃71的外圍。擋風(fēng)玻璃71上的雨刷器停置位置72由除冰裝置(未示出)加熱。從投射器70投射到擋風(fēng)玻璃71的光向駕駛員反射，視位置73與雨刷器停置位置72重疊或鄰接。連接到LED陣列70的驅(qū)動(dòng)電路74接收改變色彩、亮度(強(qiáng)度)和/或在控制脈沖重復(fù)率閃爍的相應(yīng)控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)執(zhí)行用于傳達(dá)給駕駛員擋風(fēng)玻璃溫度數(shù)據(jù)的選定模式。例如，溫度低于零度可以由藍(lán)燈表示(例如將不同色度的藍(lán)色用于不同溫度范圍)和溫度高于零度可以由紅燈表示(例如將不同色度的紅色用于不同溫度范圍)。隨著除冰裝置定時(shí)激活接近耗盡，用于溫度數(shù)據(jù)的脈沖重復(fù)率可以增加以向驅(qū)動(dòng)器發(fā)信號(hào)表示到即將停用。

如圖7所示，且在擋風(fēng)玻璃76上的車窗抬頭顯示器75可以包括用于表明除冰裝置狀態(tài)的文本顯示。文本顯示可以用例如印刷LED薄膜實(shí)施。驅(qū)動(dòng)電路77響應(yīng)于控制器(未示出)以用于配置顯示器。抬頭顯示器還可以包括LED陣列78，通過沿著擋風(fēng)玻璃76邊緣安裝LED陣列78而使其位于鄰近擋風(fēng)玻璃76處。LED的陣列為了表明需要的信息可以安排成具有從一個(gè)末端開始被照明的可變數(shù)量LED的線型圖案。因此，照明條的長度和/或顯示沿著條的顏色可以被用于傳達(dá)溫度和/或時(shí)間信息、低電量信息。

在圖8所示的另一實(shí)施例中，擋風(fēng)玻璃80可以包括投射到擋風(fēng)玻璃80上的若干個(gè)體抬頭顯示器81和82，若干個(gè)體抬頭顯示器81和82向駕駛員提供用于擋風(fēng)玻璃溫度、電池電量或其它相關(guān)信息的坐標(biāo)表示。

如上述說明所示，抬頭顯示器可以用多種不同顯示技術(shù)(例如印刷LED薄膜、LED投影儀和分立LED或文本顯示器)構(gòu)造。顯示指示器可以用文本、顏色、閃光和其它強(qiáng)度改變來表達(dá)溫度和其它數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過使用紅外線傳感器以監(jiān)控?fù)躏L(fēng)玻璃雨刷器停置區(qū)域由除冰裝置加熱前、中、后期的玻璃溫度以提供提高的除冰裝置性能和減少的能源消耗。測(cè)量出的玻璃溫度用于產(chǎn)生駕駛員信息顯示和/或用于為了推算除冰情況和自動(dòng)控制除冰裝置打開/關(guān)閉的算法。優(yōu)選的實(shí)施例提供自動(dòng)和手動(dòng)方法的協(xié)調(diào)，這確保除冰裝置電力消耗僅在需要時(shí)發(fā)生。在方便觀察位置直觀指示器的使用減少需要的駕駛員注意力的量。本發(fā)明提供系統(tǒng)狀態(tài)、剩余激活時(shí)間和擋風(fēng)玻璃溫度的有效提醒。抬頭顯示指示器可以配置為在較大區(qū)域上提供光線同時(shí)允許駕駛員穿過指示器觀察，因此駕駛員保持道路的注意性同時(shí)獲得抬頭顯示器信息。顯示元件的小尺寸和不顯眼的位置允許車輛制造商更多的樣式自由度以創(chuàng)造有吸引力的產(chǎn)品。在優(yōu)選的實(shí)施例中，除冰裝置的自動(dòng)控制適應(yīng)于接受手動(dòng)超馳且以向駕駛員提供對(duì)基于重要注意事項(xiàng)(包括雨刷器性能和電動(dòng)車輛可行駛里程)做出有效激活決定有用的信息。