CN109436338A - 防除冰装置及基于该装置的防除冰控制方法 - Google Patents

Abstract

一种防除冰装置及基于该装置的防除冰控制方法，包括防除冰薄膜、冰层厚度检测单元及控制单元，所述防除冰薄膜包括柔性基底、电热材料层及压电材料层，所述电热材料层及所述压电材料层设置于所述柔性基底上，所述冰层厚度检测单元检测防除冰薄膜上的结冰程度，并将结冰程度传递至所述控制单元，所述控制单元根据不同的结冰程度至少控制所述电热材料层及所述压电材料层两者中的其中之一进行防除冰作业。该防除冰装置能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除。

Description

防除冰装置及基于该装置的防除冰控制方法

技术领域

本发明涉及防除冰领域，尤其是一种防除冰装置及基于该防除冰装置的防除冰控制方法。

背景技术

结冰是一种非常常见的天气现象。是指在低温环境中，水汽等液体在物体表面上聚集凝固从而形成固态冰层的过程。这种通常为人所常见的物理现象却对日常的交通输运，生活保障产生了重大的安全隐患。

举例来说，飞机就饱受结冰现象的困扰。我们知道民航客机或者是军用飞机日常的飞行高度在6000米以上，甚至也有可能到10000米以上。而在这种高度环境下，周围的环境温度通常在零下30度以上，这远远低于水汽的凝固点0度，因而飞机在飞行时，大气中的过冷水滴撞击到飞机部件后非常容易在其表面形成结冰层。而这种冰层的形成是造成飞行安全事故的主要隐患之一，尤其是在在机翼、尾翼、旋翼、进气道、风挡玻璃、天线罩、仪表传感器等部件表面发生结冰现象。如在机翼上表面的结冰将直接导致飞机空气动力学性能的恶化，这种重量的增加和气动外形的破坏降低了飞机的安全性和操纵性，附着于机翼表面且粗糙度较大的冰霜层能够改变绕流流场，破坏气动性能，可造成最大升力降低32％，阻力增加40％的后果，并会引起飞机失速迎角减少，造成在发出失速报警前提前失速，对飞行安全造成了很大的威胁。因结冰而引发的飞行事故屡见不鲜，严重的结冰甚至可以导致机毁人亡。

而另一个重要的例子就是高压电输电导线表面的防除冰需求。我们 知道高压输电线路通常是由近10cm外径的高纯铜、铝、钢芯铝绞线外 裹厚实绝缘橡胶制成的，其重量非常大，如12/21KV规格的高压电缆， 其重量达到了3.81t/km。而为了保证不对人们的正常生活产生影响，通 常又需要搭建数十米的输电铁塔进行承载。这种悬空的高压输电策略对电缆的整体质量是非常敏感的。对于高压电缆来说，其表面的防除冰也 是一个非常重要且迫切的问题。

因此，进行防冰、除冰研究，具有非常重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种防除冰装置及基于该防除冰装置的防除冰控制方法，该防除冰装置能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除。

本发明提供了一种防除冰装置，包括防除冰薄膜、冰层厚度检测单元及控制单元，所述防除冰薄膜包括柔性基底、电热材料层及压电材料层，所述电热材料层及所述压电材料层设置于所述柔性基底上，所述冰层厚度检测单元检测防除冰薄膜上的结冰程度，并将结冰程度传递至所述控制单元，所述控制单元根据不同的结冰程度至少控制所述电热材料层及所述压电材料层两者中的其中之一进行防除冰作业。

进一步地，所述控制单元内设置有第一阈值及第二阈值，当结冰程度小于所述第一阈值时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当结冰程度大于所述第一阈值但小于所述第二阈值时，所述控制单元控制所述压电材料层进行工作；当结冰程度大于所述第二阈值时，所述控制单元同时控制所述压电材料层及所述电热材料层进行工作。

进一步地，所述冰层厚度检测单元为加速度传感器，所述控制单元以一定时间间隔控制所述压电材料层进行工作，所述冰层厚度检测单元测得所述防除冰薄膜的实时振动频率Fs，并将所述实时振动频率传递至所述控制单元；所述控制单元内预先设置有在所述防除冰薄膜未结冰，且所述压电材料层进行工作时，所述防除冰薄膜的标准振动频率Fb；所述控制单元求得所述标准振动频率Fb及所述实时振动频率Fs的振动频率差值Fc。

进一步地，所述控制单元内预设有第一标定阈值F1，所述控制单元将所述振动频率差值Fc与所述第一标准阈值F1进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标准阈值F1时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标准阈值F1时，所述控制单元控制所述电热材料层及所述压电材料层同时进行工作。

进一步地，所述控制单元内预设有第一标定阈值F1及第二标定阈值F2，所述控制单元将所述振动频率差值Fc与所述第一标准阈值F1进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标准阈值F1时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标准阈值F1但小于所述第二标定阈值F2时，所述控制单元控制所述压电材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第二标定阈值F2时，所述控制单元控制同时控制所述电热材料层及所述压电材料层进行工作。

进一步地，所述电热材料层包括多个电热材料条，所述电热材料条的两端均设置有电热导线，所述电热导线与所述电热材料条相连，所述电热导线上设置有第一开关，所述压电材料层包括多个压电材料条，所述压电材料条的两端均设置有压电导线，所述压电导线与所述压电材料条相连，所述压电导线上设置有第二开关，所述控制单元控制所述第一开关及所述第二开关，继而对所述电热材料层及所述压电材料层进行控制。7.如权利要求6所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热材料层及所述压电材料层分别设置于所述柔性基底的两个侧面上。

进一步地，所述防除冰薄膜还包括疏水蒙皮，所述疏水蒙皮、所述电热材料层、所述柔性基底及所述压电材料层层叠设置。

进一步地，所述防除冰薄膜还包括疏水蒙皮，所述疏水蒙皮、所述电热材料层、所述柔性基底及所述压电材料层层叠设置。

进一步地，所述防除冰薄膜还包括粘合层，所述粘合层设置于所述柔性基底远离所述疏水蒙皮的一侧。

进一步地，所述电热导线及所述压电导线均设置于所述柔性基底的侧面上，并分别与所述电热材料条及所述压电材料条电气相连。

进一步地，所述电热导线设置于所述柔性基底的电热材料层所在一侧的表面上，并盖设于所述电热材料条的端部，所述压电导线设置于所述柔性基底的压电材料层所在一侧的表面上，并盖设于所述压电材料条的端部。

进一步地，所述柔性基底上形成有电热材料容置槽及压电材料容置槽，所述电热材料条设置于所述电热材料容置槽内，所述压电材料条设置于所述压电材料容置槽内。

进一步地，所述电热材料条及所述压电材料条的延伸方向相互垂直。

进一步地，所述电热材料条与所述压电材料条的延伸方向相互平行。

进一步地，所述电热材料条朝向所述压电材料条方向的投影与所述压电材料条交错设置。

进一步地，所述柔性基底包括第一区域及第二区域，所述电热材料层及所述压电材料层设置于所述柔性基底的同一侧，所述电热材料层设置于所述第一区域内，所述压电材料层设置于所述第二区域内。

本发明还提供了一种防除冰控制方法，该防除冰控制方法基于上述的防除冰控制装置，并包括如下步骤：

检测防除冰装置上防除冰薄膜的结冰程度；

根据不同的结冰程度，控制电热材料层和/或压电材料层进行防除冰作业。

进一步地，检测所述防除冰薄膜的实时振动频率Fs；

根据所述实时振动频率Fs及预先设置的反映在防除冰薄膜未结冰时，防除冰薄膜振动频率的标准振动频率Fb，求得振动频率差值Fc，所述振动频率差值Fc为所述标准振动频率Fb与所述实时振动频率Fs 的差值；

将所述振动频率差值Fc与第一标定阈值F1进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标定阈值F1时，控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标定阈值F1时，控制所述电热材料层及所述压电材料层同时进行工作。

进一步地，该方法还包括：

检测所述防除冰薄膜的实时振动频率Fs；

根据所述实时振动频率Fs及预先设置的反映在防除冰薄膜未结冰时，防除冰薄膜振动频率的标准振动频率Fb，求得振动频率差值Fc，所述振动频率差值Fc为所述标准振动频率Fb与所述实时振动频率Fs 的差值；

将所述振动频率差值Fc与第一标定阈值F1及第二标定阈值F2进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标定阈值F1时，控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标定阈值F1但小于所述第二标定阈值F2时，控制所述压电材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第二标定阈值F2时，控制所述电热材料层及所述压电材料层同时进行工作。

综上所述，在本发明中，通过电热材料层、压电材料层、冰层厚度检测单元及控制单元的设置，根据结冰情况，能够根据结冰情况而对电热材料层和/或电热材料层进行控制，这能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除，且耗电较小，降低成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例提供的防除冰装置中防除冰薄膜的俯视结构示意图。

图2所示为本发明第一实施例提供的防除冰装置的系统框图。

图3所示为图1中III-III方向的截面结构示意图。

图4所示为本发明第二实施例提供的防除冰薄膜的截面结构示意图。

图5所示为本发明第三实施例提供的防除冰薄膜的截面结构示意图。

图6所示为本发明第四实施例提供的防除冰薄膜的主视结构示意图。

图7所示为本发明第五实施例提供的防除冰薄膜的俯视结构示意图。

图8所示为图7中VIII-VIII方向的截面结构示意图。

图9所述为图7中VIIII-VIIII方向的截面结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。

本发明提供了一种防除冰装置及基于该防除冰装置的防除冰控制方法，该防除冰装置能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除。

图1所示为本发明第一实施例提供的防除冰装置中防除冰薄膜的俯视结构示意图，图2所示为本发明第一实施例提供的防除冰装置的系统框图，图3所示为图1中III-III方向的截面结构示意图。如图1至图3 所示，本发明提供的防除冰装置包括防除冰薄膜10、冰层厚度检测单元20及控制单元30，防除冰薄膜10包括柔性基底11(见图3)、因通电而发热的电热材料层121及因通电而变形的压电材料层131，电热材料层 121及压电材料层131设置于柔性基底11上，冰层厚度检测单元20检测防除冰薄膜10上的结冰程度，并将结冰程度传递至控制单元30，控制单元30根据不同的结冰程度控制电热材料层121和/或压电材料层131 进行防除冰作业。

在本实施例中，通过将电热材料层121及压电材料层131集成于柔性基底11上，当防除冰薄膜10铺设于电缆、机翼等待防护部件的表面时，通过对电热材料层121通电，电热材料层121能够产生热量，这能够提高防除冰薄膜10的温度，防止冰层产生，或者在冰层产生后，使冰层融化，通过对压电材料层131的通电，压电材料层131能够产生变形及振动，使冰层破裂，通过二者的综合作用，可以较为容易地防止冰层的产生，以及对冰层进行清除；通过柔性基底11的设置，能够使得防除冰薄膜10较为容易地贴附于待防护部件的表面上，且能够方便压电材料层131的变形及振动；通过冰层厚度检测单元20及控制单元30的设置，能够根据防除冰薄膜10上的不同的结冰程度对电热材料层121 和/或压电材料层131进行控制，如当防除冰薄膜10上处于易结冰的环境中，但防除冰薄膜10未出现结冰情况，或冰层较薄时，也即结冰程度小于控制单元20内设置的第一阈值时，仅启动电热材料层121进行工作，对防除冰薄膜10进行加热，防止防除冰薄膜10出现结冰情况，或者使较薄的冰层融化；当冰层厚度进一步增加至大于第一阈值时，仅启动压电材料层131进行工作，使冰层破碎；当冰层厚度较大，结冰程度大于第二阈值时，同时启动电热材料层121及压电材料层131进行工作，使二者共同作用对冰层进行去除。通过柔性基底11的设置，能够使得压电材料更容易进行工作。这能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除，且耗电较小，降低成本。

进一步地，在本实施例中，冰层厚度检测单元20可以为加速度传感器，控制单元30以一定的时间间隔控制压电材料层131进行工作，加速度传感器测得防除冰薄膜10的实时振动频率Fs，并将该实时振动频率Fs传递至控制单元30，控制单元30内预先设置有在防除冰薄膜10 未结冰，且压电材料层131进行工作时，防除冰薄膜10的标准振动频率Fb，以及第一标定阈值F1，控制单元30求得标准振动频率Fb及实时振动频率Fs之差，以得出反映结冰程度的振动频率差值Fc(也即 Fc＝Fb-Fs)，并将该振动频率差值Fc与第一标定阈值F1进行比较。当振动频率差值Fc小于第一标定阈值F1时，说明结冰程度较轻，冰层对防除冰薄膜10的振动频率影响较小，此时，控制单元30仅控制电热材料层121进行工作，以防止冰层的产生或者对冰层进行去除；当振动频率差值Fc大于第一标定阈值F1时，说明结冰程度较重，冰层对防除冰薄膜10的振动频率的影响较大，此时，控制单元30控制电热材料层121 及压电材料层131同时进行工作，以对冰层进行去除。当振动频率差值 Fc重新从大于第一标定阈值F1变为小于第一标定阈值F1时，说明在防除冰薄膜10的作用下，结冰程度好转，控制单元30可以重新进控制电热材料层121进行工作。

在另一个实施例中，控制单元30内还设置有第二标定阈值F2，此时，当振动频率差值Fc小于第一标定阈值F1时，控制单元30仅控制电热材料层121进行工作；当振动频率差值Fc大于第一标定阈值F1但小于第二标定阈值F2时，控制单元30仅控制压电材料层131进行工作；当振动频率差值Fc大于第二标定阈值F2时，控制单元30同时控制压电材料层131及电热材料层121进行工作。

电热材料层121包括多个电热材料条，电热材料条的两端均设置有电热导线122，电热导线122与第一电源123相连，通过第一电源123 为电热材料条提供电能。压电材料层131包括多个压电材料条，压电材料条的两端均设置有压电导线132，压电导线132与第二电源133相连，通过第二电源133为压电材料提供电能。在电热导线122上还设置有第一开关124，在压电导线132上还设置有第二开关134，控制单元30通过第一开关124及第二开关134对电热材料层121及压电材料层131进行控制。

进一步地，本实施例提供的防除冰装置还包括疏水蒙皮14，疏水蒙皮14包覆于柔性基底11、电热材料层121及压电材料层131外。当水落于疏水蒙皮14上时，能够较快的从疏水蒙皮14上脱离。

在本实施例中，为了防止电热材料层121及压电材料层131之间的相互影响，在本实施例中，电热材料层121及压电材料层131分别设置于柔性基底11的两个侧面上(在图1中，为了表示防除冰装置的整体情况，将位于下层的压电材料层131用虚线表示)。优选地，疏水蒙皮14 盖设于电热材料层121上，以便电热材料层121的热量能够较快地传递至疏水蒙皮14上，也即，电热材料层121设置于疏水蒙皮14与柔性基底11之间，压电材料层131设置于柔性基底11远离疏水蒙皮14的一侧，电热材料层121朝向压电材料层131方向的投影，落于压电材料层131 上，电热材料层121与压电材料层131在防除冰薄膜10的竖直方向上重合设置，且分别设置于柔性基底11的两侧，换句话说，疏水蒙皮14、电热材料层121、柔性基底11及压电材料层131依次层叠设置。

在本实施例中，电热材料条及压电材料条的延伸方向相互垂直，以便在压电材料条发生形变及振动时，电热材料条能够在整体上随着压电材料条的变形而运动，防止对电热材料条造成损坏，电热导线122及压电导线132均设置于柔性基底11的侧面上，并分别与电热材料条及压电材料条电气相连，以免相互干扰。进一步地，在电热导线122及压电导线132的交界处还设置有绝缘体111。

进一步地，在本实施例中，防除冰装置还包括粘合层15，粘合层15设置于柔性基底11远离疏水蒙皮14的一侧，以便于防除冰装置直接贴附于待防护部件上。

柔性基底11可以为热塑性聚合物薄膜。这种薄膜材料可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯材料、聚苯乙烯薄膜材料、聚乙烯材料、聚丙烯薄膜材料、聚氯乙烯材料和/或聚酞胺材料制成的薄膜。

电热材料层121可以为导电银胶、碳纳米管导电材料、石墨烯导电材料、导电炭黑材料、银纳米线导电材料、铜纳米线导电材料、导电高分子材料中的一种或多种形成的电热材料层121。上述的材料可以通过丝网印刷、卷对卷印刷、喷墨打印或贴附等方式固定于柔性基底11上。

压电材料层131可以为无机压电晶体、压电陶瓷，如石英、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、铌酸锂、钽酸锂，或者有机压电材料，如柔性压电纤维、聚偏氟乙烯等材料中的种或多种形成的压电材料层131。上述的材料可以通过丝网印刷、卷对卷印刷、喷墨打印或贴附等方式固定于柔性基底11上。

电热导线122及压电导线132均为金属薄片或者金属导线，电热导线122及压电导线132通过粘合胶粘合于柔性基底11的侧面上，并分别与电热材料条及压电材料条的端部相连。

疏水蒙皮14为经由疏水高分子处理、疏水金属氧化物处理和表面粗糙化处理中的一种或多种处理方法制备而成的疏水蒙皮14，当进行疏水高分子处理时，疏水高分子材料包括聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷和/或玻璃纤维等。当进行疏水金属氧化物处理时，疏水金属氧化物包括氧化锌和/或氧化铝等。

粘合层15的表面可以经过功能化处理和粗糙化处理中的一种或两种，功能化处理包括表面氧化处理、表面特定基团高分子涂覆处理等；粗糙化处理包括表面磨砂处理等，以提高粘合层15表面的粗糙度，提高与待防护器件表面的结合强度。

以下以将本发明提供的防除冰装置应用于飞机表面的情形为例，来说明本发明的防除冰效果。

在本实施例中，选用表面沉积氧化锌纳米结构的聚酰亚胺作为疏水蒙皮14，以石墨烯导电材料作为电热材料层121，以压电陶瓷材料作为压电材料层131形成一防除冰装置，将多个防除冰装置并列固定于飞机的表面，疏水蒙皮14的表面对于水滴来说具有很大的接触角(121度以上)，很小的滚动角(5度以内)。因而飞机在爬升过程中，过冷水滴撞击到机翼上时很难立即冻结，而在惯性和外部气流的作用很容易往后侧滑出，从而有效降低了冻结速率，减轻了机翼表面的冻结程度。而聚酰亚胺高强度的机械性能、耐高温、耐磨性、低热膨胀系数及高绝缘性等特性保证了在正常飞行过程中机翼蒙皮的完整性以及内部加热除冰功能和机械除冰功能的正常运行。

当飞机运行一段时间以后，或是即将穿越易结冰区域，又或是返回机场检修发现机翼已经结冰时。控制单元30以一定的时间间隔控制压电材料层131进行工作，加速度传感器检测此时防除冰薄膜10的振动频率，并将该频率传递至控制单元30，控制单元30根据振动频率判断防除冰薄膜10的结冰情况，当结冰程度较轻时，控制单元30控制仅控制电热材料层121进行工作；当结冰程度较为严重时，控制单元30控制电热材料层121及压电材料层131同时进行工作，当结冰情况好转时，控制单元30重新变为仅控制电热材料层121进行工作。

图4所示为本发明第二实施例提供的防除冰薄膜的截面结构示意图，如图4所示，本发明第二实施例提供的防除冰装置与第一实施例基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，柔性基底11上设置有电热材料容置槽112及压电材料容置槽113，电热材料条设置于电热材料容置槽112内，压电材料条设置于压电材料容置槽113内。

通过在柔性基底11上形成电热材料容置槽112及压电材料容置槽 113，并将电热材料条及压电材料条分别形成于电热材料容置槽112及压电材料容置槽113内，电热材料容置槽112及压电材料容置槽113能够对电热材料条及压电材料条进行保护，又能够防止二者在通电时的横向刺穿，保证防除冰薄膜10的稳定性，同时还能够减少防除冰薄膜10的厚度。

更为具体地，电热材料容置槽112及压电材料容置槽113可以通过激光或离子束在掩膜板上刻蚀而得到，电热材料容置槽112及压电材料容置槽113的截面形状可以但不限于矩形或圆形，其截面最大宽度为 1-20cm，优选为1-5cm。为了防止电热材料及压电材料之间不会发生横向刺穿，在本实施例中，电热材料条的底部至压电材料条的底部之间的厚度大于1cm。

在本实施例中，电热材料层121及压电材料层131同样分别设置于柔性基底11的两个侧面上，电热材料条及压电材料条的延伸方向相互垂直，以便在压电材料条发生形变及振动时，电热材料条能够在整体上随着压电材料条的变形而运动，防止对电热材料条造成损坏，电热导线122 及压电导线132(见图1)均设置于柔性基底11的侧面上，并分别与电热材料条及压电材料条的端部电气相连，以免相互干扰。

图5所示为本发明第三实施例提供的防除冰薄膜的截面结构示意图，如图5所示，本发明第三实施例提供的防除冰装置与第二实施例基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，电热材料条与压电材料条的延伸方向相同，电热材料条朝向压电材料条方向的投影与压电材料条交错设置，也即从竖直方向看，每一个压电材料条均设置于两个电热材料条之间，每一个电热材料条均设置于两个压电材料条之间，压电材料条与电热材料条在竖直方向看并不重合。这样的设置，电热材料条的底部与压电材料条底部之间的距离可以不再需要进行限制，这能够在防止电热材料条及压电材料条横向刺穿的同时，还能够减少柔性基底11的厚度。

图6所示为本发明第四实施例提供的防除冰薄膜的主视结构示意图，如图6所示，本发明第三实施例提供的防除冰薄膜10与第二实施例提供的基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，电热导线122 与压电导线132不再设置于柔性基底11的侧边上，电热导线122设置于柔性基底11的电热材料层121所在的表面上，并盖设于电热材料条的端部；压电导线132设置于柔性基底11的压电材料层131的表面上，并盖设于压电材料条的端部，这样的设置能够防止电热导线122与压电导线 132之间的相互影响。

图7所示为本发明第五实施例提供的防除冰薄膜的俯视结构示意图，图8所示为图7中VIII-VIII方向的截面结构示意图，图9所述为图7中VIIII-VIIII方向的截面结构示意图。如图7至图9所示，在本发明第五实施例中，柔性基板包括第一区域114及第二区域115，电热材料层121设置于柔性基板的第一区域114上，压电材料层131设置于柔性基底11的第二区域115上，在使用时，可以将多个第一区域114及多个第二区域115贴附于待防护部件的表面上，根据结冰情况对电热材料和/或电气材料进行控制。

在本实施例中，电热材料层121及压电材料层131可以设置于柔性基底11的同一侧，以使电热材料层121及压电材料层131均能够较为轻易地对冰层进行作用。

进一步地，电热材料条及压电材料条的延伸方向可以相同，电热导线122及压电导线132均设置于柔性基底11的表面上，并分别盖设于电热材料条及压电材料条的两端。

同样地，柔性基底11上可以设置有电热材料容置槽112及压电材料容置槽113，电热材料容置槽112及压电材料容置槽113并不连通。

本发明还提供了一种基于上述防除冰装置的防除冰控制方法，该方法包括如下步骤：

检测防除冰装置上防除冰薄膜10的结冰程度；

根据不同的结冰程度控制电热材料层121和/或压电材料层131进行防除冰作业。

进一步地，在本实施例中，该方法还包括检测防除冰薄膜10的实时振动频率Fs；

根据实时振动频率Fs及预先设置的反映在防除冰薄膜10未结冰时，防除冰薄膜10振动频率的标准振动频率Fb，求得振动频率差值Fc，振动频率差值Fc为标准振动频率Fb与实时振动频率Fs的差值；

将振动频率差值Fc与第一标定阈值F1进行比较，当振动频率差值 Fc小于第一标定阈值F1时，控制电热材料层121进行工作；当振动频率差值Fc大于第一标定阈值F1时，控制电热材料层121及压电材料层 131同时进行工作。

可以理解地，在其它实施例中，其还可以与第二标定阈值进行比较，也即，当振动频率差值Fc小于第一标定阈值F1时，控制电热材料层121 进行工作；当振动频率差值Fc大于第一标定阈值F1但小于第二标定阈值F2时，控制压电材料层131进行工作；当振动频率差值Fc大于第二标定阈值F2时同时控制压电材料层131及电热材料层121进行工作。

综上所述，在本发明中，通过电热材料层121、压电材料层131、冰层厚度检测单元20及控制单元30的设置，根据结冰情况，能够根据结冰情况而对电热材料层121和/或压电材料层131进行控制，这能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除，且耗电较小，降低成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (19)

1.一种防除冰装置，其特征在于：包括防除冰薄膜、冰层厚度检测单元及控制单元，所述防除冰薄膜包括柔性基底、电热材料层及压电材料层，所述电热材料层及所述压电材料层设置于所述柔性基底上，所述冰层厚度检测单元检测防除冰薄膜上的结冰程度，并将结冰程度传递至所述控制单元，所述控制单元根据不同的结冰程度至少控制所述电热材料层及所述压电材料层两者中的其中之一进行防除冰作业。

2.如权利要求1所述的防除冰装置，其特征在于：所述控制单元内设置有第一阈值及第二阈值，当结冰程度小于所述第一阈值时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当结冰程度大于所述第一阈值但小于所述第二阈值时，所述控制单元控制所述压电材料层进行工作；当结冰程度大于所述第二阈值时，所述控制单元同时控制所述压电材料层及所述电热材料层进行工作。

3.如权利要求1所述的防除冰装置，其特征在于：所述冰层厚度检测单元为加速度传感器，所述控制单元以一定时间间隔控制所述压电材料层进行工作，所述冰层厚度检测单元测得所述防除冰薄膜的实时振动频率Fs，并将所述实时振动频率传递至所述控制单元；所述控制单元内预先设置有在所述防除冰薄膜未结冰，且所述压电材料层进行工作时，所述防除冰薄膜的标准振动频率Fb；所述控制单元求得所述标准振动频率Fb及所述实时振动频率Fs的振动频率差值Fc。

4.如权利要求3所述的防除冰装置，其特征在于：所述控制单元内预设有第一标定阈值F1，所述控制单元将所述振动频率差值Fc与所述第一标准阈值F1进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标准阈值F1时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标准阈值F1时，所述控制单元控制所述电热材料层及所述压电材料层同时进行工作。

5.如权利要求3所述的防除冰装置，其特征在于：所述控制单元内预设有第一标定阈值F1及第二标定阈值F2，所述控制单元将所述振动频率差值Fc与所述第一标准阈值F1进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标准阈值F1时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标准阈值F1但小于所述第二标定阈值F2时，所述控制单元控制所述压电材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第二标定阈值F2时，所述控制单元控制同时控制所述电热材料层及所述压电材料层进行工作。

6.如权利要求1所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热材料层包括多个电热材料条，所述电热材料条的两端均设置有电热导线，所述电热导线与所述电热材料条相连，所述电热导线上设置有第一开关，所述压电材料层包括多个压电材料条，所述压电材料条的两端均设置有压电导线，所述压电导线与所述压电材料条相连，所述压电导线上设置有第二开关，所述控制单元控制所述第一开关及所述第二开关，继而对所述电热材料层及所述压电材料层进行控制。

7.如权利要求6所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热材料层及所述压电材料层分别设置于所述柔性基底的两个侧面上。

8.如权利要求7所述的防除冰装置，其特征在于：所述防除冰薄膜还包括疏水蒙皮，所述疏水蒙皮、所述电热材料层、所述柔性基底及所述压电材料层层叠设置。

9.如权利要求8所述的防除冰装置，其特征在于：所述防除冰薄膜还包括粘合层，所述粘合层设置于所述柔性基底远离所述疏水蒙皮的一侧。

10.如权利要求6所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热导线及所述压电导线均设置于所述柔性基底的侧面上，并分别与所述电热材料条及所述压电材料条电气相连。

11.如权利要求6所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热导线设置于所述柔性基底的电热材料层所在一侧的表面上，并盖设于所述电热材料条的端部，所述压电导线设置于所述柔性基底的压电材料层所在一侧的表面上，并盖设于所述压电材料条的端部。

12.如权利要求6所述的防除冰装置，其特征在于：所述柔性基底上形成有电热材料容置槽及压电材料容置槽，所述电热材料条设置于所述电热材料容置槽内，所述压电材料条设置于所述压电材料容置槽内。

13.如权利要求12所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热材料条及所述压电材料条的延伸方向相互垂直。

14.如权利要求12所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热材料条与所述压电材料条的延伸方向相互平行。

15.如权利要求14所述的防除冰装置，其特征在于：所述电热材料条朝向所述压电材料条方向的投影与所述压电材料条交错设置。

16.如权利要求1所述的防除冰装置，其特征在于：所述柔性基底包括第一区域及第二区域，所述电热材料层及所述压电材料层设置于所述柔性基底的同一侧，所述电热材料层设置于所述第一区域内，所述压电材料层设置于所述第二区域内。

17.一种防除冰控制方法，其特征在于：该方法基于权利要求1至15中任意一项所述的防除冰装置，并包括如下步骤：

检测防除冰装置上防除冰薄膜的结冰程度；

根据不同的结冰程度，控制电热材料层和/或压电材料层进行防除冰作业。

18.根据权利要求17所述的防除冰控制方法，其特征在于：该方法包括：

检测所述防除冰薄膜的实时振动频率Fs；

根据所述实时振动频率Fs及预先设置的反映在防除冰薄膜未结冰时，防除冰薄膜振动频率的标准振动频率Fb，求得振动频率差值Fc，所述振动频率差值Fc为所述标准振动频率Fb与所述实时振动频率Fs的差值；

将所述振动频率差值Fc与第一标定阈值F1进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标定阈值F1时，控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标定阈值F1时，控制所述电热材料层及所述压电材料层同时进行工作。

19.根据权利要求17所述的防除冰控制方法，其特征在于：该方法还包括：

检测所述防除冰薄膜的实时振动频率Fs；

根据所述实时振动频率Fs及预先设置的反映在防除冰薄膜未结冰时，防除冰薄膜振动频率的标准振动频率Fb，求得振动频率差值Fc，所述振动频率差值Fc为所述标准振动频率Fb与所述实时振动频率Fs的差值；

将所述振动频率差值Fc与第一标定阈值F1及第二标定阈值F2进行比较，当所述振动频率差值Fc小于所述第一标定阈值F1时，控制所述电热材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第一标定阈值F1但小于所述第二标定阈值F2时，控制所述压电材料层进行工作；当所述振动频率差值Fc大于所述第二标定阈值F2时，控制所述电热材料层及所述压电材料层同时进行工作。