電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及玻璃產(chǎn)品的除霜除霧領域，特別是涉及電加熱玻璃的溫度測量技術，具體地提供一種利用電阻溫度系數(shù)來測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量系統(tǒng)包括玻璃板、電加熱元件和電源，還包括電流測量裝置或電阻測量裝置，電流測量裝置或電阻測量裝置能夠測量電加熱元件在通電后的電流I或電阻R；設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溫度傳感器，降低了成本；所測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內(nèi)或室內(nèi)人員的視線，當應用于汽車前擋風玻璃時，不對駕駛者視線產(chǎn)生干擾，提高汽車行駛的安全性。
【專利說明】電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)和方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃產(chǎn)品的除霜除霧領域，特別是涉及電加熱玻璃的溫度測量技術， 具體地提供一種利用電阻溫度系數(shù)來測量電加熱玻璃的溫度的系統(tǒng)和方法，同時還提供一 種能夠自動除霜除霧的汽車玻璃系統(tǒng)及除霧、除霜的方法。
【背景技術】：
[0002] 在寒冷的天氣下，汽車玻璃和建筑玻璃上往往容易結(jié)霜；或者當汽車車內(nèi)和室內(nèi) 的濕度較高、溫度和外界環(huán)境相差較大時，汽車玻璃和建筑玻璃上也容易發(fā)生結(jié)霧；從而影 響車內(nèi)和室內(nèi)的觀察視線以及它們的外觀，特別是給駕駛者提供良好視野的汽車前風擋玻 璃，如果其上面發(fā)生結(jié)霜結(jié)霧現(xiàn)象，將嚴重影響駕駛者的視線，極易導致安全事故，這樣就 必須要求汽車前風擋玻璃具有除霜除霧的功能。隨著技術的發(fā)展，已知將電流通過設置于 汽車風擋玻璃表面或內(nèi)部的電加熱元件（例如銀漿印刷加熱線、金屬絲或透明導電膜等）， 能夠通過電加熱元件發(fā)熱來加熱汽車擋風玻璃，從而提高汽車風擋玻璃的溫度，以實現(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性能不受霧和霜的影響，常 見的具體產(chǎn)品有汽車夾絲前擋玻璃、汽車鍍膜前擋玻璃、汽車銀漿印刷加熱線后檔玻璃、建 筑可加熱玻璃和櫥窗可加熱玻璃等。
[0003] 為了提高這類電加熱玻璃的使用性能，例如安全性、便利性甚至自動化能力等，以 及玻璃的附加價值，往往需要它們具有自動防/除霧或除霜的功能。而為了實現(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)有技術中，大多采用常見的溫度傳感器來測量玻璃表面的溫度，例如中國專利 CN103200717A通過設置窗內(nèi)溫度傳感器和窗外溫度傳感器來實時監(jiān)測車窗玻璃的內(nèi)外表 面溫度，中國專利CN103402280A通過在玻璃上貼裝兩個溫度探頭來檢測玻璃本體和玻璃 外部的溫度；中國專利CN103444259A也是通過設置多個溫度傳感器來檢測擋風玻璃的溫 度，這些溫度傳感器設置在玻璃的內(nèi)、外側(cè)或貼附在玻璃表面上。這些基于溫度傳感器的測 量方式，都只能一個溫度傳感器測量一個溫度點，當玻璃溫度分布不均且需要測量玻璃整 體溫度時，則需要在各個溫度特征區(qū)域布置多個溫度傳感器，這種通過多點測量整體溫度 的方式容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真；同時，布置于玻璃的內(nèi)外側(cè)或表面上的溫度傳感器，往往會影響 其外觀和視覺效果，尤其是應用于安全性要求較高的汽車擋風玻璃中，當溫度傳感器布置 在汽車擋風玻璃中間（主視區(qū)內(nèi)）時，將顯著影響汽車外觀及光學性能，從而干擾駕駛員視 線，降低汽車正常行駛的安全性；當布置在汽車擋風玻璃邊部（主視區(qū)之外）時，則不能真 實、準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效果，降低產(chǎn)品市場競爭力。
[0005] 同時，上述利用溫度傳感器來測量玻璃表面的溫度的方式應用到除霜除霧系統(tǒng)中 后，存在以下缺點：玻璃加熱不均時，需要布置多個溫度傳感器，才能準確反映玻璃各個區(qū) 域的溫度，從而進行有效地除霜除霧；例如當溫度傳感器設置在玻璃邊部時，不能如實地反 應中央?yún)^(qū)域（主視區(qū)）的溫度，從而不能有效地對中央?yún)^(qū)域進行除霜除霧；當溫度傳感器設 置在中央?yún)^(qū)域時，又會顯著影響玻璃外觀和視覺效果，同時對于汽車前擋風玻璃來說還可 能降低汽車行駛的安全性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術在對電加熱玻璃進行溫度測量時存 在顯著影響汽車外觀及光學性能或不能真實、準確地反映玻璃主視區(qū)的溫度等缺點，提供 一種電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)和方法，同時還提供一種能夠自動除霜除霧的汽車玻璃系 統(tǒng)及除霧、除霜的方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案是：電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，包括 玻璃板、電加熱元件和電源，電加熱元件設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 流測量裝置或電阻測量裝置，電流測量裝置或電阻測量裝置能夠測量電加熱元件在通電后 的電流I或電阻R ;
[0008] 當所述溫度測量系統(tǒng)中設置電流測量裝置時，所述電加熱元件的溫度為T，
[0009] T = T0+[U/(IR0)-I]/a ；
[0010] 當所述溫度測量系統(tǒng)中設置電阻測量裝置時，所述電加熱元件的溫度為T，
[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] 進一步地，電加熱元件為金屬絲、印刷銀漿加熱線或透明導電膜。
[0014] 進一步地，當在電加熱元件處于電加熱過程中，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電 加熱元件的溫度T之間滿足：
【權利要求】
1. 電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，包括玻璃板、電加熱元件和電源，電加熱元件設置在玻 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：還包括電流測量裝置或電阻測量裝置，電流測量裝置或電 阻測量裝置能夠測量電加熱元件在通電后的電流I或電阻R; 當所述溫度測量系統(tǒng)中設置電流測量裝置時，所述電加熱元件的溫度為T， T=T〇+[U/(IR〇)-l]/a； 當所述溫度測量系統(tǒng)中設置電阻測量裝置時，所述電加熱元件的溫度為T， 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)權利要求1所述的電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于：電加熱元件為金 屬絲、印刷銀漿加熱線或透明導電膜。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于：當在電加熱元件 處于電加熱過程中，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電加熱元件的溫度T之間滿足：
式中
A。= 1，B。= 0,CQ = 0,DQ = 1 ;其中，
為（n+1)時刻的電加熱玻璃的外表面溫度，為外界環(huán) 境溫度，（n+1)表征加熱開始后歷經(jīng)（n+1)個時間步長At的時刻，At為所述溫度測量系 統(tǒng)進行電加熱元件溫度數(shù)據(jù)記錄的時間步長，S為玻璃板的厚度，k為玻璃板的導熱系數(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)境的對流換 熱系數(shù)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于：當電加熱元件與 電加熱玻璃的外表面之間還設置有多層介質(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，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)的導熱系數(shù)，h為電加熱玻璃的外表面與外界環(huán)境的對流換熱系數(shù)。
5. 應用權利要求1?4任意一項所述的溫度測量系統(tǒng)來測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，測量電加熱元件的電阻&，將該常溫溫度記為I；，查詢或測量電加熱 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中測量的是電流I，則利用公式T=TdtUAllO-1] /a計算得出電加 熱元件的溫度T; 若步驟2中測量的是電阻R，則利用公式T= '-[R/Xrl]/a計算得出電加熱元件的 溫度T; 設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)權利要求5所述的電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于：當在電加熱元件 處于電加熱過程中，電加熱玻璃的外表面溫度Ts與電加熱元件的溫度T之間滿足：
為（n+1)時刻的電加熱玻璃的外表面溫度，為外界 環(huán)境溫度，（n+1)表征加熱開始后歷經(jīng)（n+1)個時間步長At的時刻，At為所述溫度測量 系統(tǒng)進行電加熱元件溫度數(shù)據(jù)記錄的時間步長，S為玻璃板的厚度，k為玻璃板的導熱系 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)境的對流 換熱系數(shù)。
7. 根據(jù)權利要求5所述的電加熱玻璃的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于：當電加熱元件與 電加熱玻璃的外表面之間還設置有多層介質(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，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)的導熱系數(shù)，h為電加熱玻璃的外表面與外界環(huán)境的對流換熱系數(shù)。
【文檔編號】G01K7/16GK104406708SQ201410584493
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權日:2014年10月27日
【發(fā)明者】福原康太, 曾東, 林傳塔, 張小榮 申請人:福耀玻璃工業(yè)集團股份有限公司