電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及玻璃產(chǎn)品的除霜除霧領(lǐng)域，特別是涉及電加熱玻璃的溫度測(cè)量技術(shù)，具體地提供一種利用電阻溫度系數(shù)來(lái)測(cè)量電加熱玻璃的溫度的系統(tǒng)和方法。該電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)包括玻璃板、電加熱元件和電源，還包括電流測(cè)量裝置或電阻測(cè)量裝置，電流測(cè)量裝置或電阻測(cè)量裝置能夠測(cè)量電加熱元件在通電后的電流I或電阻R；設(shè)置有電加熱元件的玻璃板表面的溫度等于所述電加熱元件的溫度T。本發(fā)明可以避免在玻璃表面布置多個(gè)溫度傳感器，降低了成本；所測(cè)得的溫度為玻璃整體的等效溫度，能夠有效地反映玻璃的整體溫度分布；不影響玻璃外觀和車(chē)內(nèi)或室內(nèi)人員的視線(xiàn)，當(dāng)應(yīng)用于汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃時(shí)，不對(duì)駕駛者視線(xiàn)產(chǎn)生干擾，提高汽車(chē)行駛的安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃產(chǎn)品的除霜除霧領(lǐng)域，特別是涉及電加熱玻璃的溫度測(cè)量技術(shù)， 具體地提供一種利用電阻溫度系數(shù)來(lái)測(cè)量電加熱玻璃的溫度的系統(tǒng)和方法，同時(shí)還提供一 種能夠自動(dòng)除霜除霧的汽車(chē)玻璃系統(tǒng)及除霧、除霜的方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 在寒冷的天氣下，汽車(chē)玻璃和建筑玻璃上往往容易結(jié)霜；或者當(dāng)汽車(chē)車(chē)內(nèi)和室內(nèi) 的濕度較高、溫度和外界環(huán)境相差較大時(shí)，汽車(chē)玻璃和建筑玻璃上也容易發(fā)生結(jié)霧；從而影 響車(chē)內(nèi)和室內(nèi)的觀察視線(xiàn)以及它們的外觀，特別是給駕駛者提供良好視野的汽車(chē)前風(fēng)擋玻 璃，如果其上面發(fā)生結(jié)霜結(jié)霧現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響駕駛者的視線(xiàn)，極易導(dǎo)致安全事故，這樣就 必須要求汽車(chē)前風(fēng)擋玻璃具有除霜除霧的功能。隨著技術(shù)的發(fā)展，已知將電流通過(guò)設(shè)置于 汽車(chē)風(fēng)擋玻璃表面或內(nèi)部的電加熱元件（例如銀漿印刷加熱線(xiàn)、金屬絲或透明導(dǎo)電膜等）， 能夠通過(guò)電加熱元件發(fā)熱來(lái)加熱汽車(chē)擋風(fēng)玻璃，從而提高汽車(chē)風(fēng)擋玻璃的溫度，以實(shí)現(xiàn)除 霜除霧的功能。這些電加熱功能都是為了保證玻璃外觀和視覺(jué)性能不受霧和霜的影響，常 見(jiàn)的具體產(chǎn)品有汽車(chē)夾絲前擋玻璃、汽車(chē)鍍膜前擋玻璃、汽車(chē)銀漿印刷加熱線(xiàn)后檔玻璃、建 筑可加熱玻璃和櫥窗可加熱玻璃等。
[0003] 為了提高這類(lèi)電加熱玻璃的使用性能，例如安全性、便利性甚至自動(dòng)化能力等，以 及玻璃的附加價(jià)值，往往需要它們具有自動(dòng)防/除霧或除霜的功能。而為了實(shí)現(xiàn)這些功能， 則需要首先獲取玻璃的溫度，以作為玻璃的除霜和除霧條件（霜層是否除盡、是否可能發(fā) 生結(jié)霧或除霧是否完成等）的判斷依據(jù)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，大多采用常見(jiàn)的溫度傳感器來(lái)測(cè)量玻璃表面的溫度，例如中國(guó)專(zhuān)利 CN103200717A通過(guò)設(shè)置窗內(nèi)溫度傳感器和窗外溫度傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)窗玻璃的內(nèi)外表 面溫度，中國(guó)專(zhuān)利CN103402280A通過(guò)在玻璃上貼裝兩個(gè)溫度探頭來(lái)檢測(cè)玻璃本體和玻璃 外部的溫度；中國(guó)專(zhuān)利CN103444259A也是通過(guò)設(shè)置多個(gè)溫度傳感器來(lái)檢測(cè)擋風(fēng)玻璃的溫 度，這些溫度傳感器設(shè)置在玻璃的內(nèi)、外側(cè)或貼附在玻璃表面上。這些基于溫度傳感器的測(cè) 量方式，都只能一個(gè)溫度傳感器測(cè)量一個(gè)溫度點(diǎn)，當(dāng)玻璃溫度分布不均且需要測(cè)量玻璃整 體溫度時(shí)，則需要在各個(gè)溫度特征區(qū)域布置多個(gè)溫度傳感器，這種通過(guò)多點(diǎn)測(cè)量整體溫度 的方式容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真；同時(shí)，布置于玻璃的內(nèi)外側(cè)或表面上的溫度傳感器，往往會(huì)影響 其外觀和視覺(jué)效果，尤其是應(yīng)用于安全性要求較高的汽車(chē)擋風(fēng)玻璃中，當(dāng)溫度傳感器布置 在汽車(chē)擋風(fēng)玻璃中間（主視區(qū)內(nèi)）時(shí)，將顯著影響汽車(chē)外觀及光學(xué)性能，從而干擾駕駛員視 線(xiàn)，降低汽車(chē)正常行駛的安全性；當(dāng)布置在汽車(chē)擋風(fēng)玻璃邊部（主視區(qū)之外）時(shí)，則不能真 實(shí)、準(zhǔn)確地反映玻璃主視區(qū)的溫度分布情況，降低了除霜除霧效果。若應(yīng)用于建筑玻璃或櫥 窗玻璃中，溫度傳感器也將顯著影響玻璃外觀和視覺(jué)效果，降低產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0005] 同時(shí)，上述利用溫度傳感器來(lái)測(cè)量玻璃表面的溫度的方式應(yīng)用到除霜除霧系統(tǒng)中 后，存在以下缺點(diǎn)：玻璃加熱不均時(shí)，需要布置多個(gè)溫度傳感器，才能準(zhǔn)確反映玻璃各個(gè)區(qū) 域的溫度，從而進(jìn)行有效地除霜除霧；例如當(dāng)溫度傳感器設(shè)置在玻璃邊部時(shí)，不能如實(shí)地反 應(yīng)中央?yún)^(qū)域（主視區(qū)）的溫度，從而不能有效地對(duì)中央?yún)^(qū)域進(jìn)行除霜除霧；當(dāng)溫度傳感器設(shè) 置在中央?yún)^(qū)域時(shí)，又會(huì)顯著影響玻璃外觀和視覺(jué)效果，同時(shí)對(duì)于汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃來(lái)說(shuō)還可 能降低汽車(chē)行駛的安全性能。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)電加熱玻璃進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)存 在顯著影響汽車(chē)外觀及光學(xué)性能或不能真實(shí)、準(zhǔn)確地反映玻璃主視區(qū)的溫度等缺點(diǎn)，提供 一種電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)和方法，同時(shí)還提供一種能夠自動(dòng)除霜除霧的汽車(chē)玻璃系 統(tǒng)及除霧、除霜的方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括 玻璃板、電加熱元件和電源，電加熱元件設(shè)置在玻璃板的表面上，所述電加熱元件能夠被通 電發(fā)熱從而加熱玻璃板，電源能夠在電加熱元件的兩端加載電壓U，其特征在于：還包括電 流測(cè)量裝置或電阻測(cè)量裝置，電流測(cè)量裝置或電阻測(cè)量裝置能夠測(cè)量電加熱元件在通電后 的電流I或電阻R ;
[0008] 當(dāng)所述溫度測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置電流測(cè)量裝置時(shí)，所述電加熱元件的溫度為T(mén)，
[0009] T = T0+[U/(IR0)-I]/a ；
[0010] 當(dāng)所述溫度測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置電阻測(cè)量裝置時(shí)，所述電加熱元件的溫度為T(mén)，
[0011] T = T〇+[R/R0-l]/a ；
[0012] 其中，Ttl為常溫溫度，Rtl為常溫溫度下電加熱元件的電阻，a為電加熱元件的電阻 溫度系數(shù)；設(shè)置有電加熱元件的玻璃板表面的溫度等于所述電加熱元件的溫度T。
[0013] 進(jìn)一步地，電加熱元件為金屬絲、印刷銀漿加熱線(xiàn)或透明導(dǎo)電膜。
[0014] 進(jìn)一步地，當(dāng)在電加熱元件處于電加熱過(guò)程中，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電 加熱元件的溫度T之間滿(mǎn)足：

【權(quán)利要求】
1. 電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括玻璃板、電加熱元件和電源，電加熱元件設(shè)置在玻 璃板的表面上，所述電加熱元件能夠被通電發(fā)熱從而加熱玻璃板，電源能夠在電加熱元件 的兩端加載電壓U，其特征在于：還包括電流測(cè)量裝置或電阻測(cè)量裝置，電流測(cè)量裝置或電 阻測(cè)量裝置能夠測(cè)量電加熱元件在通電后的電流I或電阻R; 當(dāng)所述溫度測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置電流測(cè)量裝置時(shí)，所述電加熱元件的溫度為T(mén)， T=T〇+[U/(IR〇)-l]/a； 當(dāng)所述溫度測(cè)量系統(tǒng)中設(shè)置電阻測(cè)量裝置時(shí)，所述電加熱元件的溫度為T(mén)， T=T〇+[R/R〇-l]/a； 其中，I；為常溫溫度，&為常溫溫度下電加熱元件的電阻，a為電加熱元件的電阻溫度 系數(shù)；設(shè)置有電加熱元件的玻璃板表面的溫度等于所述電加熱元件的溫度T。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：電加熱元件為金 屬絲、印刷銀漿加熱線(xiàn)或透明導(dǎo)電膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)在電加熱元件 處于電加熱過(guò)程中，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電加熱元件的溫度T之間滿(mǎn)足：
式中
A。= 1，B。= 0,CQ = 0,DQ = 1 ;其中，
為（n+1)時(shí)刻的電加熱玻璃的外表面溫度，為外界環(huán) 境溫度，（n+1)表征加熱開(kāi)始后歷經(jīng)（n+1)個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)At的時(shí)刻，At為所述溫度測(cè)量系 統(tǒng)進(jìn)行電加熱元件溫度數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間步長(zhǎng)，S為玻璃板的厚度，k為玻璃板的導(dǎo)熱系數(shù)， P為玻璃板的密度，CP為玻璃板的比熱容，h為電加熱玻璃的外表面與外界環(huán)境的對(duì)流換 熱系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)電加熱元件與 電加熱玻璃的外表面之間還設(shè)置有多層介質(zhì)且電加熱玻璃和電加熱兀件的溫度處于穩(wěn)定 狀態(tài)時(shí)，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電加熱元件的溫度T之間滿(mǎn)足：
':其中，為外界環(huán)境溫度，AXi為第i層介質(zhì)的厚度， ki為第i層介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，h為電加熱玻璃的外表面與外界環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)。
5. 應(yīng)用權(quán)利要求1?4任意一項(xiàng)所述的溫度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量電加熱玻璃的溫度的方 法，其特征在于：包括以下步驟， 步驟1 :在常溫下，測(cè)量電加熱元件的電阻&，將該常溫溫度記為I；，查詢(xún)或測(cè)量電加熱 元件的電阻溫度系數(shù)a; 步驟2 :在電加熱元件的兩端加載電壓U，然后測(cè)量通入電加熱元件的電流I或電加熱 元件兩端的電阻R; 步驟3 :若步驟2中測(cè)量的是電流I，則利用公式T=TdtUAllO-1] /a計(jì)算得出電加 熱元件的溫度T; 若步驟2中測(cè)量的是電阻R，則利用公式T= '-[R/Xrl]/a計(jì)算得出電加熱元件的 溫度T; 設(shè)置有電加熱元件的玻璃板表面的溫度等于所述電加熱元件的溫度T。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)在電加熱元件 處于電加熱過(guò)程中，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電加熱元件的溫度T之間滿(mǎn)足：

為（n+1)時(shí)刻的電加熱玻璃的外表面溫度，為外界 環(huán)境溫度，（n+1)表征加熱開(kāi)始后歷經(jīng)（n+1)個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)At的時(shí)刻，At為所述溫度測(cè)量 系統(tǒng)進(jìn)行電加熱元件溫度數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間步長(zhǎng)，S為玻璃板的厚度，k為玻璃板的導(dǎo)熱系 數(shù)，P為玻璃板的密度，CP為玻璃板的比熱容，h為電加熱玻璃的外表面與外界環(huán)境的對(duì)流 換熱系數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電加熱玻璃的溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)電加熱元件與 電加熱玻璃的外表面之間還設(shè)置有多層介質(zhì)且電加熱玻璃和電加熱兀件的溫度處于穩(wěn)定 狀態(tài)時(shí)，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電加熱元件的溫度T之間滿(mǎn)足：
I其中，為外界環(huán)境溫度，AXi為第i層介質(zhì)的厚度， &為第i層介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，h為電加熱玻璃的外表面與外界環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01K7/16GK104406708SQ201410584493
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】福原康太, 曾東, 林傳塔, 張小榮 申請(qǐng)人:福耀玻璃工業(yè)集團(tuán)股份有限公司