CN104406708B - 电加热玻璃的温度测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃产品的除霜除雾领域，特别是涉及电加热玻璃的温度测量技术，具体地提供一种利用电阻温度系数来测量电加热玻璃的温度的系统和方法。该电加热玻璃的温度测量系统包括玻璃板、电加热元件和电源，还包括电流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件在通电后的电流I或电阻R；设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。本发明可以避免在玻璃表面布置多个温度传感器，降低了成本；所测得的温度为玻璃整体的等效温度，能够有效地反映玻璃的整体温度分布；不影响玻璃外观和车内或室内人员的视线，当应用于汽车前挡风玻璃时，不对驾驶者视线产生干扰，提高汽车行驶的安全性。

Description

电加热玻璃的温度测量系统和方法

技术领域：

本发明涉及玻璃产品的除霜除雾领域，特别是涉及电加热玻璃的温度测量技术，具体地提供一种利用电阻温度系数来测量电加热玻璃的温度的系统和方法，同时还提供一种能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统及除雾、除霜的方法。

背景技术：

在寒冷的天气下，汽车玻璃和建筑玻璃上往往容易结霜；或者当汽车车内和室内的湿度较高、温度和外界环境相差较大时，汽车玻璃和建筑玻璃上也容易发生结雾；从而影响车内和室内的观察视线以及它们的外观，特别是给驾驶者提供良好视野的汽车前风挡玻璃，如果其上面发生结霜结雾现象，将严重影响驾驶者的视线，极易导致安全事故，这样就必须要求汽车前风挡玻璃具有除霜除雾的功能。随着技术的发展，已知将电流通过设置于汽车风挡玻璃表面或内部的电加热元件(例如银浆印刷加热线、金属丝或透明导电膜等)，能够通过电加热元件发热来加热汽车挡风玻璃，从而提高汽车风挡玻璃的温度，以实现除霜除雾的功能。这些电加热功能都是为了保证玻璃外观和视觉性能不受雾和霜的影响，常见的具体产品有汽车夹丝前挡玻璃、汽车镀膜前挡玻璃、汽车银浆印刷加热线后档玻璃、建筑可加热玻璃和橱窗可加热玻璃等。

为了提高这类电加热玻璃的使用性能，例如安全性、便利性甚至自动化能力等，以及玻璃的附加价值，往往需要它们具有自动防/除雾或除霜的功能。而为了实现这些功能，则需要首先获取玻璃的温度，以作为玻璃的除霜和除雾条件(霜层是否除尽、是否可能发生结雾或除雾是否完成等)的判断依据。

现有技术中，大多采用常见的温度传感器来测量玻璃表面的温度，例如中国专利CN103200717A通过设置窗内温度传感器和窗外温度传感器来实时监测车窗玻璃的内外表面温度，中国专利CN103402280A通过在玻璃上贴装两个温度探头来检测玻璃本体和玻璃外部的温度；中国专利CN103444259A也是通过设置多个温度传感器来检测挡风玻璃的温度，这些温度传感器设置在玻璃的内、外侧或贴附在玻璃表面上。这些基于温度传感器的测量方式，都只能一个温度传感器测量一个温度点，当玻璃温度分布不均且需要测量玻璃整体温度时，则需要在各个温度特征区域布置多个温度传感器，这种通过多点测量整体温度的方式容易出现数据失真；同时，布置于玻璃的内外侧或表面上的温度传感器，往往会影响其外观和视觉效果，尤其是应用于安全性要求较高的汽车挡风玻璃中，当温度传感器布置在汽车挡风玻璃中间(主视区内)时，将显著影响汽车外观及光学性能，从而干扰驾驶员视线，降低汽车正常行驶的安全性；当布置在汽车挡风玻璃边部(主视区之外)时，则不能真实、准确地反映玻璃主视区的温度分布情况，降低了除霜除雾效果。若应用于建筑玻璃或橱窗玻璃中，温度传感器也将显著影响玻璃外观和视觉效果，降低产品市场竞争力。

同时，上述利用温度传感器来测量玻璃表面的温度的方式应用到除霜除雾系统中后，存在以下缺点：玻璃加热不均时，需要布置多个温度传感器，才能准确反映玻璃各个区域的温度，从而进行有效地除霜除雾；例如当温度传感器设置在玻璃边部时，不能如实地反应中央区域(主视区)的温度，从而不能有效地对中央区域进行除霜除雾；当温度传感器设置在中央区域时，又会显著影响玻璃外观和视觉效果，同时对于汽车前挡风玻璃来说还可能降低汽车行驶的安全性能。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在对电加热玻璃进行温度测量时存在显著影响汽车外观及光学性能或不能真实、准确地反映玻璃主视区的温度等缺点，提供一种电加热玻璃的温度测量系统和方法，同时还提供一种能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统及除雾、除霜的方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：电加热玻璃的温度测量系统，包括玻璃板、电加热元件和电源，电加热元件设置在玻璃板的表面上，所述电加热元件能够被通电发热从而加热玻璃板，电源能够在电加热元件的两端加载电压U，其特征在于：还包括电流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件在通电后的电流I或电阻R；

当所述温度测量系统中设置电流测量装置时，所述电加热元件的温度为T，

T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α；

当所述温度测量系统中设置电阻测量装置时，所述电加热元件的温度为T，

T＝T₀+[R/R₀-1]/α；

其中，T₀为常温温度，R₀为常温温度下电加热元件的电阻，α为电加热元件的电阻温度系数；设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。

进一步地，电加热元件为金属丝、印刷银浆加热线或透明导电膜。

进一步地，当在电加热元件处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

式中其中，为(n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，T_∞为外界环境温度，(n+1)表征加热开始后历经(n+1)个时间步长△t的时刻，△t为所述温度测量系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，δ为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数，ρ为玻璃板的密度，C_P为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

进一步地，当电加热元件与电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热元件的温度处于稳定状态时，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

其中，T_∞为外界环境温度，△x_i为第i层介质的厚度，k_i为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

同时，本发明还提供一种应用上述温度测量系统来测量电加热玻璃的温度的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1：在常温下，测量电加热元件的电阻R₀，将该常温温度记为T₀，查询或测量电加热元件的电阻温度系数α；

步骤2：在电加热元件的两端加载电压U，然后测量通入电加热元件的电流I或电加热元件两端的电阻R；

步骤3：若步骤2中测量的是电流I，则利用公式T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α计算得出电加热元件的温度T；

若步骤2中测量的是电阻R，则利用公式T＝T₀+[R/R₀-1]/α计算得出电加热元件的温度T；

设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。

进一步地，当在电加热元件处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

式中其中，为(n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，T_∞为外界环境温度，(n+1)表征加热开始后历经(n+1)个时间步长△t的时刻，△t为所述温度测量系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，δ为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数，ρ为玻璃板的密度，C_P为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

进一步地，当电加热元件与电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热元件的温度处于稳定状态时，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

其中，T_∞为外界环境温度，△x_i为第i层介质的厚度，k_i为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明所述的电加热玻璃的温度测量系统和方法，通过设置电流测量装置或电阻测量装置直接测量电加热元件的电流或电阻，并结合电加热元件自身固有的电阻温度系数来得到玻璃的温度；这样不仅可以避免在玻璃表面布置多个温度传感器，降低了成本；而且所测得的温度为玻璃整体的等效温度，能够有效地反映玻璃的整体温度分布，更有利于玻璃的自动除霜除雾条件的判断；同时，不影响玻璃外观和车内或室内人员的视线，当应用于汽车前挡风玻璃时，不对驾驶者视线产生干扰，提高汽车行驶的安全性。

附图说明：

图1为设置有电流测量装置的电加热玻璃的温度测量系统的电路示意图；

图2为设置有电阻测量装置的电加热玻璃的温度测量系统的电路示意图；

图3为本发明所述的夹层镀膜玻璃的结构示意图；

图4为设置有电流测量装置的能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统的示意图；

图5为设置有电阻测量装置的能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统的示意图；

图6为本发明所述的空气含湿量与露点温度关系的曲线示意图；

图中：1，玻璃板；2，电加热元件；3，电源；5，控制单元；6，湿度传感器；10，电极；41，电流测量装置；42，电阻测量装置；100，外玻璃；101，内玻璃；102，PVB膜片。

具体实施方式：

如图1和图2所示，本发明所述的电加热玻璃的温度测量系统，包括玻璃板1、电加热元件2和电源3，电加热元件2设置在玻璃板1的表面上，所述电加热元件2能够被通电发热从而加热玻璃板1，电源3能够在电加热元件2的两端加载电压U，其特征在于：还包括电流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件2在通电后的电流I或电阻R；这样通过将电流测量装置或电阻测量装置直接设置在电加热元件2与电源3构成的通电回路中，直接测量电加热元件2的电流或电阻，并结合电加热元件2自身固有的电阻温度系数，来得到电加热元件2的温度。

在图1中，示出的是电流测量装置41，当所述温度测量系统中设置电流测量装置41时，所述电加热元件2的温度为T，

T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α；

在图2中，示出的是电阻测量装置42，当所述温度测量系统中设置电阻测量装置42时，所述电加热元件2的温度为T，

T＝T₀+[R/R₀-1]/α；

其中，T₀为常温温度，R₀为常温温度下电加热元件的电阻，α为电加热元件的电阻温度系数；在本发明中，可以将常温温度T₀计为23℃。

其中，电流测量装置41可以高精度直流电流表，电阻测量装置42可以为微欧计或数字欧姆表等，这些均可以为市售的。

具体地，电阻温度系数α用以表征导体的电阻率或电阻随温度变化的关系，其定义为当温度每升高1℃时，导体电阻的增加值与原来电阻的比值，单位为ppm/℃(即10^-6/℃)。通常情况下，常用金属导体的电阻温度系数α为常数，即电阻率与温度的关系为线性关系，那么当温度为T时，导体的电阻率为：

ρ_T＝ρ₀(1+α△T)；

其中，ρ₀为温度T₀时的导体的电阻率，温差△T＝T-T₀，那么电加热元件2的电阻与温度之间的关系为：

R_T＝R₀(1+α△T)；

此时，若已知常温T₀时的电加热元件2的电阻R₀，且已知电加热元件2的电阻温度系数α，那么只要测得电加热元件2的电阻值R，便可得出此时电加热元件2的温度T：

T＝T₀+[R/R₀-1]/α；

实际应用中，也可以测量通过电加热元件2的电流值I，由于I＝U/R，那么也可得出此时电加热元件2的温度T：

T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α；

在本发明中，采用的电加热元件2为金属丝、印刷银浆加热线、透明导电膜或者其他材质的导体，这些都是本领域常用的导电元件，且电阻温度系数α为常数或可视为常数，其常温温度(例如23℃)下电阻R₀可由电阻仪直接测量获得。其中，电阻温度系数α可以由公知文献中查询得到，例如常用作电加热元件的钨丝，查询常用金属的电阻温度系数表可知为0.0051(1/℃)；当然也可以通过测量不同环境温度下的导体电阻值，再经计算得到电阻温度系数α，例如经测量我司镀膜产品中透明导电膜的膜面方阻为1.0～4.0mΩ/□，电阻温度系数为0.001～0.002(1/℃)。

通常，电加热元件2设置在玻璃板1的表面上，且厚度非常薄，例如在汽车银浆印刷加热线后档玻璃中，由于电加热元件2即印刷加热线是印刷在玻璃表面上的，那么所测的温度T为印刷加热线面的温度；例如在汽车夹丝前挡玻璃中，电加热元件2为夹在两层玻璃板之间的钨丝，那么所测的温度T为钨丝所在的玻璃板表面的温度(也可视为夹层玻璃的内部温度)；例如在汽车镀膜前挡玻璃中，电加热元件2为玻璃板表面上镀覆的透明导电膜，那么所测的温度T为透明导电膜所在的玻璃板表面的温度；因此，虽然上述测得的是电加热元件2的温度，但是电加热元件2直接设置在单片玻璃的表面上或夹层玻璃的内部，这样电加热元件2的温度就是其所在玻璃板表面的温度，即设置有电加热元件2的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件2的温度T。

而当电加热元件2与电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热元件2的温度处于稳定状态时，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件2的温度T之间满足：

其中，T_∞为外界环境温度，△x_i为第i层介质的厚度，k_i为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

如图3所示，以夹层镀膜玻璃为例，其由2.1mm外玻璃100、0.76mmPVB膜片102、透明导电膜2和2.1mm内玻璃101构成，在外界环境温度为23℃的条件下进行加热，获取电加热元件2的温度后，可通过上述公式计算得到内玻璃101的内表面的温度，具体如表1所示：

表1：夹层镀膜玻璃处于稳定状态时的温度分布

透明导电膜的温度(℃)	30	40	50	60
					真实的内表面的温度(℃)	30	40	49	59
计算的内表面的温度(℃)	30	40	49	60

同时，当在电加热元件2处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

式中其中，为(n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，T_∞为外界环境温度，(n+1)表征加热开始后历经(n+1)个时间步长△t的时刻，△t为所述温度测量系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，δ为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数，ρ为玻璃板的密度，C_P为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

如图3所示，以夹层镀膜玻璃为例，其由2.1mm外玻璃100、0.76mmPVB膜片102、透明导电膜2和2.1mm内玻璃101构成，在外界环境温度为23℃的条件下分别用400、600、800w/m²的功率密度进行加热，电加热元件2的温度采集时间步长为0.5s，可通过上述公式计算得到内玻璃101的内表面的温度，具体如表2所示：

表2：夹层镀膜玻璃处于电加热过程中的温度分布

在图1和图2中，所述电加热玻璃的温度测量系统还包括控制单元5，所述控制单元5接收电流测量装置41或电阻测量装置42实时传入的数据，计算得到对应的玻璃实时温度；并能够根据实时测量的温度，通过增设的逆变器相应地降低或升高电源3的输出电压，从而减小或增大电加热玻璃的加热效率，提高玻璃的除霜除雾效果。

同时，结合上述电加热玻璃的温度测量系统来具体说明其温度测量方法，该方法包括以下步骤，

步骤1：在常温下，测量电加热元件2的电阻R₀，将该常温温度记为T₀，查询或测量电加热元件的电阻温度系数α；

在本发明中，为了便于统一说明，所述常温温度为23℃。相应地，电加热元件2采用钨丝时，可通过查询得到其电阻温度系数α为0.0051(1/℃)；若电加热元件2采用透明导电膜，则可通过测量得到我司镀膜产品中透明导电膜的膜面方阻为1.0～4.0mΩ/□，电阻温度系数为0.001～0.002(1/℃)，具体数值依据实际产品中不同导电膜测定。

步骤2：在电加热元件2的两端加载电压U，然后测量通入电加热元件2的电流I或电加热元件两端的电阻R；

具体地，通过电源3在电加热元件2的两端加载电压U，构成通电回路，并将电流测量装置41或电阻测量装置42设置在该通电回路中，用以直接测量电加热元件2的电流I或电阻R。

步骤3：若步骤2中测量的是电流I，则利用公式T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α计算得出电加热元件2的温度T；

若步骤2中测量的是电阻R，则利用公式T＝T₀+[R/R₀-1]/α计算得出电加热元件2的温度T；

设置有电加热元件2的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T。

其中，当电加热元件2与电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热元件2的温度处于稳定状态时，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件2的温度T之间满足：

其中，T_∞为外界环境温度，△x_i为第i层介质的厚度，k_i为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

其中，当在电加热元件2处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

式中其中，时刻的电加热玻璃的外表面温度，T_∞为外界环境温度，(n+1)表征加热开始后历经(n+1)个时间步长△t的时刻，△t为所述温度测量系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，δ为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数，ρ为玻璃板的密度，C_P为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

在本发明中，将步骤1和步骤2得到的数据传入控制单元5中，在控制单元5中计算得到对应的实时温度。同时，所述控制单元5还能够根据实时测量的温度判断除霜除雾的功率需求，进而实时调整电源3的输出电压。

本发明中上述电加热玻璃的温度测量系统和方法可以避免在玻璃表面布置多个温度传感器，这样不仅可以完全不影响玻璃外观和光学性能，而且还能够有效地反映玻璃主视区的温度，以此为基础可以进一步设计得到一种能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统以及自动除雾、除霜的方法。

如图4和图5所示，本发明所述的一种能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统，包括汽车玻璃和电源3，汽车玻璃上设置有能够被通电发热从而加热汽车玻璃的电加热元件2，电源3能够在电加热元件2的两端加载电压U，其特征在于：还包括控制单元5和湿度传感器6，以及电流测量装置或电阻测量装置，湿度传感器6设置在汽车内以测量车内空气的含湿量d，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件2在通电后的电流I或电阻R；这样将电流测量装置或电阻测量装置直接设置在电加热元件2与电源3构成的通电回路中，直接测量电加热元件2的电流或电阻，并结合电加热元件2自身固有的电阻温度系数来得到测量温度，以及湿度传感器6测得的车内含湿量，将这些所测得的物理量输入控制单元5内进行计算处理，判断汽车玻璃的除霜除雾情况，进而控制单元5输入相应的控制信号，控制(开启、关闭、升高、降低)电源3加载在电加热元件2两端的电压，实现汽车玻璃的电加热功率控制，从而使得汽车玻璃系统能够实现自动除霜除雾的功能。

在图4中，示出的是电流测量装置41，当所述汽车玻璃系统中设置电流测量装置41时，所述电加热元件2的温度为T，

T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α；

在图5中，示出的是电阻测量装置42，当所述汽车玻璃系统中设置电阻测量装置42时，所述电加热元件2的温度为T，

T＝T₀+[R/R₀-1]/α；

其中，T₀为常温温度(例如23℃)，R₀为常温温度下电加热元件2的电阻，α为电加热元件2的电阻温度系数；

当所述电加热元件2的温度T小于或等于最低除雾临界温度T_fog,min时，控制单元5会控制电源3在电加热元件2的两端加载电压以开启除雾加热；其中，T_fog,min＝T_d+△T_fog,min，T_d为含湿量d对应的露点温度，△T_fog,min是根据不同温湿度的除雾实验结果确定的数值，具体数值可以依据实际情况设定；优选地取2～4℃，这样既能够有效的防止玻璃结雾，又能节约能源。

当所述电加热元件2的温度T大于最高除雾临界温度T_fog,max时，控制单元5会控制电源3不再在电加热元件2的两端加载电压以关闭除雾加热；其中，T_fog,max＝T_d+△T_fog,max，T_d为含湿量d对应的露点温度，△T_fog,max是根据不同温湿度的除雾实验结果确定的数值，具体数值可以依据实际情况设定；优选地取6～12℃，这样既能够有效的防止玻璃结雾，又能节约能源。

当所述电加热元件2的温度T大于安全除霜温度T_frost时，控制单元5会控制电源3不再在电加热元件2的两端加载电压以关闭除霜加热；其中，T_frost＝0℃+△T_frost，△T_frost为设定的除霜安全阀值，它是根据不同温度的除霜实验结果确定的数值；优选地取4～10℃，这样既能够确定霜层除尽，又能够及时停止除霜加热，节约能源。

具体地，△T_fog,min、△T_fog,max和△T_frost为根据具体行程环境而设定的固定参数数值，其与汽车行车地区的环境温度、汽车玻璃的规格和尺寸、电加热元件2的整体布置形状等有关，通常综合考虑进行合理设定。这里以夹层镀膜玻璃(2.1mm+0.76mm+1.9mm)为例，其电加热元件2的整体布置形状为矩形，具体设定如下表3：

表3：夹层镀膜玻璃的具体参数设定

其中，根据《工程常用物质的热物理性质手册》查询结果，并结合附图6可得到车内空气含湿量d对应的露点温度T_d，图4中曲线a代表最高除雾临界温度T_fog,max，曲线b代表最低除雾临界温度T_fog,min，曲线c代表露点温度T_d，结合所述电加热元件2的温度T便可判断汽车玻璃内表面上是否有结雾，即当所述电加热元件2的温度T大于露点温度T_d时，车内玻璃板表面附近的空气湿度未饱和，就不会结雾；而当所述电加热元件2的温度T小于或等于露点温度T_d时，车内玻璃板表面附近的空气湿度饱和或过饱和，就会开始结雾，结雾的程度取决于两者之间的温差。这样，显然只要保证所述电加热元件2的温度T大于露点温度T_d，就可以防止结雾。为了提高除雾效果和节约能源，设置最高除雾临界温度T_fog,max和最低除雾临界温度T_fog,min，即当所述电加热元件2的温度T小于或等于最低除雾临界温度T_fog,min时，开启除雾加热；当所述电加热元件2的温度T大于最高除雾临界温度T_fog,max时，关闭除雾加热。

优选地，控制单元5每间隔0.5～10秒监测一次所述电加热元件2的温度T，以满足除霜除雾的要求，具体间隔时间数值依据实际情况设置。

在本发明中，采用的电加热元件2为金属丝、印刷银浆加热线、透明导电膜或者其他材质的导体，这些都是本领域常用的导电元件，且电阻温度系数α为常数或可视为常数，其常温温度(例如23℃)下电阻R₀可由电阻仪直接测量获得。其中，电阻温度系数α可以由公知文献中查询得到，例如常用作电加热元件的钨丝，查询常用金属的电阻温度系数表可知为0.0051(1/℃)；当然也可以通过测量不同环境温度下的导体电阻值，再经计算得到电阻温度系数α，例如经测量我司镀膜产品中透明导电膜的膜面方阻为1.0～4.0mΩ/□，电阻温度系数为0.001～0.002(1/℃)。

上述能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统的具体的自动除雾方法如下，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：测量汽车内空气的含湿量d，根据含湿量d得出对应的露点温度T_d；

利用车内的湿度传感器6测量空气的含湿量d，根据《工程常用物质的热物理性质手册》查询得到对应的露点温度T_d。

步骤2：在电加热元件2的两端加载电压U，然后测量通入电加热元件2的电流I或电加热元件两端的电阻R；

若测量的是电流I，则利用公式T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α计算得出所述电加热元件的温度T；

若测量的是电阻R，则利用公式T＝T₀+[R/R₀-1]/α计算得出所述电加热元件的温度T；

其中，T₀为常温温度(例如23℃)，α为电加热元件2的电阻温度系数；

步骤3：将所述电加热元件2的温度T与最低除雾临界温度T_fog,min进行比较，当温度T小于或等于T_fog,min时，在电加热元件的两端加载电压以开启除雾加热；

其中，T_fog,min＝T_d+△T_fog,min，T_d为含湿量d对应的露点温度；这里的△T_fog,min是根据不同温湿度的除雾实验结果确定的数值，具体数值可以依据实际情况设定；优选地取2～4℃，这样既能够有效的防止玻璃结雾，又能节约能源。

步骤4：将所述电加热元件2的温度T与最高除雾临界温度T_fog,max进行比较；

其中，T_fog,max＝T_d+△T_fog,max，T_d为含湿量d对应的露点温度；这里的△T_fog,max也是根据不同温湿度的除雾实验结果确定的数值，具体数值可以依据实际情况设定；优选地取6～12℃，这样既能够有效的防止玻璃结雾，又能节约能源。

步骤5：若所述电加热元件2的温度T大于最高除雾临界温度T_fog,max，不再在电加热元件的两端加载电压以关闭除雾加热；否则，重复步骤2～4。

优选地，步骤5中重复步骤2～4的时间间隔为0.5～10秒，以满足除雾的要求，具体间隔时间数值依据实际情况设置。

上述能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统的具体的自动除霜方法如下，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：在电加热元件2的两端加载电压U，使电加热元件2通电发热从而加热汽车玻璃进行除霜；

该步骤可以由手动开启，也可以预约开启，预约开启是通过与除霜系统连接的电子控制元器件、行车电脑、手机App软件等，根据驾驶员提前设定的车辆下次启动时间，提前开启汽车玻璃的除霜加热功能。

步骤2：测量通入电加热元件2的电流I或电加热元件两端的电阻R；

若测量的是电流I，则利用公式T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α计算得出所述电加热元件的温度T；

若测量的是电阻R，则利用公式T＝T₀+[R/R₀-1]/α计算得出所述电加热元件的温度T；

其中，T₀为常温温度(例如23℃)，α为电加热元件的电阻温度系数；

步骤3：将所述电加热元件的温度T与安全除霜温度T_frost进行比较；

其中，T_frost＝0℃+△T_frost，△T_frost为设定的除霜安全阀值，△T_frost可以根据具体实际情况进行设定，优选地取4～10℃，这样既能够满足将霜层除尽，又能够达到节约能源的目的。

步骤4：若所述电加热元件的温度T大于安全除霜温度T_frost，则不再在电加热元件的两端加载电压以关闭除霜加热；否则，继续在电加热元件的两端加载电压，并重复步骤2和3。

优选地，步骤4中重复步骤2和3的时间间隔为0.5～10秒，以满足除霜的要求，具体间隔时间数值依据实际情况设置。

本发明所述的能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统及除雾、除霜的方法，能够实时保证汽车玻璃不结雾，免除玻璃结雾影响驾驶员视线的安全隐患，提高汽车驾驶的安全性能和舒适性，同时达到较好的节能效果；而在除霜操作时，简化了驾驶员的操作，在除霜完成的第一时间内关闭除霜加热功能，避免不必要的能源浪费，减小除霜过程中驾驶员等待的时间，增强了用户体验。

以上内容对本发明所述的电加热玻璃的温度测量系统和方法进行了具体描述，还具体描述了能够自动除霜除雾的汽车玻璃系统及除雾、除霜的方法，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.电加热玻璃的温度测量系统，包括玻璃板、电加热元件和电源，电加热元件设置在玻璃板的表面上，所述电加热元件能够被通电发热从而加热玻璃板，电源能够在电加热元件的两端加载电压U，其特征在于：还包括电流测量装置或电阻测量装置，电流测量装置或电阻测量装置能够测量电加热元件在通电后的电流I或电阻R；

当所述温度测量系统中设置电流测量装置时，所述电加热元件的温度为T，

T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α；

当所述温度测量系统中设置电阻测量装置时，所述电加热元件的温度为T，

T＝T₀+[R/R₀-1]/α；

其中，T₀为常温温度，R₀为常温温度下电加热元件的电阻，α为电加热元件的电阻温度系数；设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T；

当在电加热元件处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

$T_s^{n+1}=T_{\mathrm{\∞}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\mathrm{\γ}\·\left(\frac{3}{2}{C}_{i-1}-\frac{1}{2}{A}_{i-1}\right)\·(T^{n+1-i}-T_{\mathrm{\∞}});$

式中A₀＝1，B₀＝0，C₀＝0，D₀＝1；其中， 为(n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，T_∞为外界环境温度，(n+1)表征加热开始后历经(n+1)个时间步长Δt的时刻，Δt为所述温度测量系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，δ为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数，ρ为玻璃板的密度，C_P为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

2.根据权利要求1所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：电加热元件为金属丝、印刷银浆加热线或透明导电膜。

3.根据权利要求1所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：当电加热元件与电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热元件的温度处于稳定状态时，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

其中，T_∞为外界环境温度，Δx_i为第i层介质的厚度，k_i为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

4.应用权利要求1～3任意一项所述的温度测量系统来测量电加热玻璃的温度的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1：在常温下，测量电加热元件的电阻R₀，将该常温温度记为T₀，查询或测量电加热元件的电阻温度系数α；

步骤2：在电加热元件的两端加载电压U，然后测量通入电加热元件的电流I或电加热元件两端的电阻R；

步骤3：若步骤2中测量的是电流I，则利用公式T＝T₀+[U/(IR₀)-1]/α计算得出电加热元件的温度T；

若步骤2中测量的是电阻R，则利用公式T＝T₀+[R/R₀-1]/α计算得出电加热元件的温度T；

设置有电加热元件的玻璃板表面的温度等于所述电加热元件的温度T；

当在电加热元件处于电加热过程中，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

$T_s^{n+1}=T_{\mathrm{\∞}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\mathrm{\γ}\·\left(\frac{3}{2}{C}_{i-1}-\frac{1}{2}{A}_{i-1}\right)\·(T^{n+1-i}-T_{\mathrm{\∞}});$

式中A₀＝1，B₀＝0，C₀＝0，D₀＝1；其中， 为(n+1)时刻的电加热玻璃的外表面温度，T_∞为外界环境温度，(n+1)表征加热开始后历经(n+1)个时间步长Δt的时刻，Δt为所述温度测量系统进行电加热元件温度数据记录的时间步长，δ为玻璃板的厚度，k为玻璃板的导热系数，ρ为玻璃板的密度，C_P为玻璃板的比热容，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。

5.根据权利要求4所述的电加热玻璃的温度测量系统，其特征在于：当电加热元件与电加热玻璃的外表面之间还设置有多层介质且电加热玻璃和电加热元件的温度处于稳定状态时，电加热玻璃的外表面温度T_S与电加热元件的温度T之间满足：

其中，T_∞为外界环境温度，Δx_i为第i层介质的厚度，k_i为第i层介质的导热系数，h为电加热玻璃的外表面与外界环境的对流换热系数。