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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, einem Steuergerät oder einem System nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Eine Vereisung von beispielsweise Autoscheiben, Wärmepumpen und anderen Oberflächen kann insbesondere auftreten, wenn eine Außentemperatur zum Beispiel unter 0 Grad Celsius fällt. Primär von Belang kann dabei nicht nur eine Eisbildung an sich auf der Oberfläche, sondern auch eine Adhäsion zwischen Eis und der Oberfläche sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, ein System sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere eine Vermeidung oder Reduzierung einer Adhäsion von Eis an Oberflächen bzw. eine Vereisungsvermeidung von Oberflächen, wie zum Beispiel an Fahrzeugen, insbesondere in der Automobilindustrie, erreicht werden. Anstelle einer Prävention einer Eisbildung kann insbesondere eine Verringerung einer Adhäsion zwischen Eis und Oberfläche erzielt werden, indem eine Hydrophobisierung oder Lipophilisierung durchgeführt und bei Bedarf eine ölhaltige Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgebracht wird. Somit kann eine Eisschicht leicht entfernt werden. Es kann eine Methode zur Reduzierung einer Eisadhäsion auf Oberflächen zur Vermeidung der Vereisung bzw. einfachen Entfernung von Eis bereitgestellt werden.
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Vorteilhafterweise kann somit insbesondere eine einfache Eisentfernung, z. B. von einer Autoscheibe mittels Scheibenwischer, erreicht werden. Eine solche Verringerung oder Vermeidung einer Eisadhäsion kann beispielsweise autonom und mit reduziertem oder ohne zusätzlichen Aufwand funktionieren. Somit kann eine leichte Eisentfernung erfolgen, wobei auch eine Handhabung vereinfacht sein kann. Durch die Verringerung oder Vermeidung der Eisadhäsion kann auch ein Einsatz in sehr kalten Regionen ermöglicht werden, wie beispielsweise in Teilen Kanadas, Russlands etc. Die Verringerung oder Vermeidung der Eisadhäsion kann beispielsweise auch autonom gesteuert ablaufen.
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Somit kann ein Aufwand, beispielsweise morgens eine Autoscheibe zu enteisen, verringert werden. Die Verringerung oder Vermeidung der Eisadhäsion kann insbesondere auch im Vergleich mit verschiedenen anderen Enteisungsmöglichkeiten Vorteile bieten. Anders als bei einer mechanischen Enteisung, z. B. Eis abkratzen, kann ein Zerkratzen der Oberfläche, beispielsweise einer Glasscheibe oder dergleichen, verhindert werden. Es kann auf Enteisungschemikalien wie bei einer chemischen Enteisung mit Eis lösenden Mitteln verzichtet werden. Es braucht beispielsweise auch keine Behandlung mit warmen Wasser durchgeführt zu werden, wobei eine solche Behandlung ein mögliches Zerplatzen einer Glasscheibe durch den Temperaturunterschied und keine Einsatzmöglichkeit zum Beispiel bei Wärmepumpen bedingen kann. Ferner kann auch ein Bedecken einer Fahrzeugscheibe über Nacht mit einer Plane, um Wasserkondensierung bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden, vorteilhafterweise entfallen. Verglichen mit einer reinen chemischen Hydrophobisierung mit kommerziell erhältlichen Mitteln, was zwar einen Ablauf von Wasser fördern kann, aber üblicherweise nur bedingt zum Schutz vor Vereisung geeignet sein kann, kann ein Anhaften einer Eisschicht an der Oberfläche vermieden werden, sodass eine einfache und schnelle Entfernung einer Eisschicht ermöglicht werden kann. Zudem kann verglichen mit einer elektrischen Beheizung der Oberfläche beispielsweise eine Reichweite von elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugen, ein Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor oder ein Wirkungsgrad einer Wärmepumpe verbessert werden.
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Es wird ein Verfahren zum Behandeln einer vereisungsgefährdeten Oberfläche vorgestellt, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist:
- Bewirken eines Benetzens der Oberfläche mit einem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel;
- Einlesen eines Sensorsignals, wobei das Sensorsignal zumindest eine Messgröße hinsichtlich zumindest einer Umweltbedingung in einem Umfeld der Oberfläche repräsentiert;
- Überprüfen des Sensorsignals, um zu ermitteln, ob eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche besteht; und
- Aktivieren eines Überziehens der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten Oberfläche mit einem ölhaltigen Fluid, wenn im Schritt des Überprüfens ermittelt wird, dass eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche besteht.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Die vereisungsgefährdete Oberfläche kann beispielsweise ein Fenster oder eine andere Oberfläche eines Fahrzeugs, eine Oberfläche einer Wärmepumpe oder dergleichen sein. Das Verfahren kann beispielsweise im Bereich der Schifffahrt, zum Beispiel an einem Eisbrecher etc., im Bereich der Luftfahrt, um Vereisung von bestimmten Flugzeugteilen zu vermeiden, im Bereich der Gebäudetechnik und im Bereich der Haustechnik, Haushaltselektronik, Verbrauchergeräte oder Verbraucherelektronik eingesetzt werden. Das ölhaltige Fluid kann geeignet sein, um einen dünnen Ölfilm auf der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten Oberfläche zu bilden. Das ölhaltige Fluid kann beispielsweise Silikonöl oder dergleichen aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Schritt des Bewirkens wiederholt und zusätzlich oder alternativ in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden. Insbesondere kann der Schritt des Bewirkens zusätzlich oder alternativ nach dem Schritt des Einlesens und dem Schritt des Überprüfens ausgeführt werden, wenn im Schritt des Überprüfens ermittelt wird, dass eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche besteht. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Oberfläche zuverlässig und rechtzeitig vor einer Eisbildungsgefahr mit einer hydrophoben Schicht versehen sein kann.
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Auch kann im Schritt des Bewirkens das Benetzen mit einem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lypophilisierungsmittel bewirkt werden, das geeignet ist, um einen Kontaktwinkel von zumindest 90 Grad oder zumindest 100 Grad mit Wasser zu erreichen. Insbesondere kann das Hydrophobisierungsmittel geeignet sein, um einen Kontaktwinkel von zumindest 100 Grad bis 120 Grad zu erreichen. Dabei kann das Hydrophobisierungsmittel beispielsweise Silikonöl, Schwefelsäure und Isopropanol aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine ausreichende Hydrophobisierung der Oberfläche ohne einen Bedarf an einer Superhydrophobisierung erreicht werden kann.
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Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Einleitens eines mechanischen Entfernens einer Eisschicht von der mit dem Hydrophobisierungsmittel benetzten und mit dem ölhaltigen Fluid überzogenen Oberfläche aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch eine einfache mechanische Entfernung eine Eisschicht unaufwendig von der Oberfläche gelöst bzw. geschoben werden kann.
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Dabei kann der Schritt des Einleitens ansprechend auf ein Auslösesignal durchgeführt werden. Hierbei kann das Auslösesignal einem Betriebszustand eines die Oberfläche aufweisenden Objektes zugeordnet sein. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeug, eine Wärmepumpe oder ein anderes Gerät handeln. Der Betriebszustand kann eine Inbetriebnahme, ein Einschalten oder dergleichen repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine automatische Eisentfernung durchgeführt werden kann, wenn es der Betrieb des die Oberfläche aufweisenden Objektes erfordert. Beispielsweise kann so ein Wirkungsgrad des Objektes verbessert werden, Zeit eingespart werden, ein Bedienkomfort erhöht werden oder dergleichen.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung mindestens einer Benetzungsvorrichtung, mindestens einer Spendevorrichtung und optional mindestens einer Entfernungsvorrichtung mittels Steuersignalen. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Temperatursignale und Luftfeuchtigkeitssignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Pumpen, Ventile und Antriebe.
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Es wird auch ein System zum Schützen einer vereisungsgefährdeten Oberfläche vorgestellt, wobei das System zumindest folgende Merkmale aufweist:
- eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergerätes;
- mindestens eine Benetzungsvorrichtung zum Benetzen der Oberfläche mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel;
- mindestens eine Spendevorrichtung zum Überziehen der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten Oberfläche mit dem ölhaltigen Fluid; und
- mindestens eine Erfassungseinrichtung, wobei die mindestens eine Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, um das Sensorsignal bereitzustellen,
- wobei das Steuergerät mit der mindestens einen Benetzungsvorrichtung, mit der mindestens einen Spendevorrichtung und mit der mindestens einen Erfassungseinrichtung signalübertragungsfähig verbindbar oder verbunden ist.
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In Verbindung mit dem System kann somit eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergerätes vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um die vereisungsgefährdete Oberfläche zu behandeln. Das System kann beispielsweise in einem Fahrzeug im Bereich einer Fensterscheibe, insbesondere zumindest teilweise in die Scheibenwischer integriert, in einer Wärmepumpe oder in einem anderen Objekt angeordnet sein. Die mindestens eine Erfassungseinrichtung bzw. zumindest ein Sensor kann ausgebildet sein, um eine Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schneemenge und zusätzlich oder alternativ andere Messgrößen auf oder benachbart zu der Oberfläche zu erfassen bzw. zu messen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die mindestens eine Benetzungsvorrichtung relativ zu der Oberfläche ortsfest oder bewegbar angeordnet sein. Auch kann die mindestens eine Spendevorrichtung relativ zu der Oberfläche ortsfest oder bewegbar angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass je nach Einsatzzweck bzw. Einsatzbedingungen die Elemente des Systems in geeigneter Weise angeordnet sein oder werden können.
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Ferner können die mindestens eine Benetzungsvorrichtung und die mindestens eine Spendevorrichtung als eine gemeinsame Einheit ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Platz gespart und ein Aufbau vereinfacht werden kann.
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Zudem kann das System mindestens eine Entfernungsvorrichtung zum mechanischen Entfernen einer Eisschicht von der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten und mit dem ölhaltigen Fluid überzogenen Oberfläche aufweisen. Die mindestens eine Entfernungsvorrichtung kann als ein Schaber, Wischer oder dergleichen, insbesondere ein Scheibenwischer, ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Eisschicht zuverlässig, schnell und unaufwendig von der Oberfläche entfernt werden kann.
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Dabei kann die mindestens eine Entfernungsvorrichtung die mindestens eine Benetzungsvorrichtung und zusätzlich oder alternativ die mindestens eine Spendevorrichtung aufweisen. Anders ausgedrückt können die mindestens eine Benetzungsvorrichtung und zusätzlich oder alternativ die mindestens eine Spendevorrichtung in die mindestens eine Entfernungseinrichtung integriert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Bauraum eingespart werden kann und gegebenenfalls auch bestehende Bauteile zum Anordnen der Vorrichtungen genutzt werden kann.
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Auch kann das System die Oberfläche aufweisen. Hierbei kann die Oberfläche durch zumindest einen Oberflächenbehandlungsprozess aufgeraut sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine insbesondere nanostrukturierte oder mikrostrukturierte Oberfläche die Verringerung oder Vermeidung der Eisadhäsion weiter verbessern kann.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Schutzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung unterschiedlichen Adhäsionsverhaltens an einer Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine schematische Darstellung eines Schutzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 5 eine schematische Darstellung eines Schutzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schutzsystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schutzsystem 100 ist ausgebildet, um eine vereisungsgefährdete Oberfläche 190 zu schützen. Das Schutzsystem 100 repräsentiert somit ein System 100 zum Schützen einer vereisungsgefährdeten Oberfläche 190. Die vereisungsgefährdete Oberfläche 190 ist Teil eines Objektes 180 bzw. Gerätes 180. Bei dem Objekt 180 handelt es sich beispielsweise um ein Fahrzeug, insbesondere ein Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug, um eine Wärmepumpe oder dergleichen. Die Oberfläche 190 ist beispielsweise eine Fensterscheibe oder eine andere zur Vereisung neigende Oberfläche des Objektes 180.
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Das Schutzsystem 100 weist beispielhaft lediglich eine Erfassungsvorrichtung 110, eine Benetzungsvorrichtung 120, eine Spendevorrichtung 130 und ein Steuergerät 150 auf. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Schutzsystem 100 auch eine Entfernungsvorrichtung 140 auf.
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Das Steuergerät 150 ist mit der Erfassungseinrichtung 110 mit der Benetzungsvorrichtung 120 und mit der Spendevorrichtung 130 signalübertragungsfähig verbunden. Auch ist das Steuergerät 150 mit der Entfernungsvorrichtung 140 signalübertragungsfähig verbunden.
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Die Erfassungsvorrichtung 110 bzw. zumindest ein Sensor 110 ist ausgebildet, um zumindest eine Messgröße bezüglich Umweltbedingungen in einem Umfeld der Oberfläche 190 und/oder des Objektes 180 zu erfassen. Auch ist die Erfassungsvorrichtung 110 ausgebildet, um ein Sensorsignal 115 bereitzustellen, dass die zumindest eine erfasste Messgröße repräsentiert. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Erfassungsvorrichtung 110 benachbart zu der Oberfläche 190 angeordnet.
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Die Benetzungsvorrichtung 120 ist ausgebildet, um die Oberfläche 190 mit einem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophylisierungsmittel zu benetzen. Die Spendevorrichtung 130 ist ausgebildet, um die mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophylisierungsmittel benetzte Oberfläche 190 mit einem ölhaltigen Fluid zu überziehen. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Benetzungsvorrichtung 120 und die Spendevorrichtung 130 benachbart zu der Oberfläche 190 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Benetzungsvorrichtung 120 relativ zu der Oberfläche 190 ortsfest oder bewegbar angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist die Spendevorrichtung 130 relativ zu der Oberfläche 190 ortsfest oder bewegbar angeordnet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Benetzungsvorrichtung 120 und die Spendevorrichtung 130 als eine gemeinsame Einheit ausgeformt sein bzw. in einer gemeinsamen Einheit oder Baugruppe integriert angeordnet sein.
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Die Entfernungsvorrichtung 140 ist ausgebildet, um eine Eisschicht von der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophylisierungsmittel benetzten und mit dem ölhaltigen Fluid überzogenen Oberfläche 190 mechanisch zu entfernen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Entfernungsvorrichtung 140 die Benetzungsvorrichtung 120 und/oder die Spendevorrichtung 130 aufweisen bzw. können die Benetzungsvorrichtung 120, die Spendevorrichtung 130 und/oder die Entfernungsvorrichtung 140 als eine kombinierte Einheit bzw. Baugruppe angeordnet oder ausgeformt sein.
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Das Steuergerät 150 ist ausgebildet, um die vereisungsgefährdete Oberfläche 190 zu behandeln bzw. ein Behandeln der vereisungsgefährdeten Oberfläche 190 zu steuern. Dabei weist das Steuergerät 150 eine Bewirkungseinrichtung 152, eine Einleseeinrichtung 154, eine Überprüfungseinrichtung 156 und eine Aktivierungseinrichtung 158 auf. Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Steuergerät 150 ferner eine Einleitungseinrichtung 160 auf.
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Die Bewirkungseinrichtung 152 ist ausgebildet, um das Benetzen der Oberfläche 190 mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel zu bewirken. Dazu ist die Bewirkungseinrichtung 152 ausgebildet, um ein erstes Ansteuersignal 153 an die Benetzungsvorrichtung 120 auszugeben. Dabei ist die Benetzungsvorrichtung 120 ausgebildet, um ansprechend auf das erste Ansteuersignal 153 die Oberfläche 190 mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel zu benetzen.
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Die Einleseeinrichtung 154 ist ausgebildet, um das Sensorsignal 115 von einer Schnittstelle zu der Erfassungseinrichtung 110 einzulesen. Ferner ist die Einleseeinrichtung 154 ausgebildet, um das eingelesene Sensorsignal 115 an die Überprüfungseinrichtung 156 weiterzuleiten. Die Überprüfungseinrichtung 156 ist ausgebildet, um das Sensorsignal 115 zu überprüfen, um zu ermitteln, ob eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche 190 besteht.
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Die Aktivierungseinrichtung 158 ist ausgebildet, um das Überziehen der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten Oberfläche 190 mit dem ölhaltigen Fluid zu aktivieren, wenn mittels der Überprüfungseinrichtung 156 ermittelt wird, dass eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche 190 besteht. Dazu ist die Aktivierungseinrichtung 158 ausgebildet, um ein zweites Ansteuersignal 159 an die Spendevorrichtung 130 auszugeben. Die Spendevorrichtung 130 ist hierbei ausgebildet, um ansprechend auf das zweite Ansteuersignal 159 die mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophylisierungsmittel benetzte Oberfläche 190 mit dem ölhaltigen Fluid zu überziehen.
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Die Einleitungseinrichtung 160 ist ausgebildet, um das mechanische Entfernen einer Eisschicht von der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophylisierungsmittel benetzten und mit dem ölhaltigen Fluid überzogenen Oberfläche 190 einzuleiten. Dazu ist die Einleitungseinrichtung 160 ausgebildet, um ein drittes Ansteuersignal 161 an die Entfernungsvorrichtung 140 auszugeben. Dabei ist die Entfernungsvorrichtung 140 ausgebildet, um ansprechend auf das dritte Ansteuersignal 161 eine Eisschicht mechanisch von der mit dem Hydrophobisierungsmittel benetzten und mit dem ölhaltigen Fluid überzogenen Oberfläche 190 zu entfernen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Schutzsystem 100 auch die vereisungsgefährdete Oberfläche 190 auf. Anders ausgedrückt ist die vereisungsgefährdete Oberfläche 190 gemäß einem Ausführungsbeispiel Teil des Schutzsystems 100. Dabei ist die vereisungsgefährdete Oberfläche 190 durch zumindest einen Oberflächenbehandlungsprozess aufgeraut.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Behandeln gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 200 ist ausführbar, um eine vereisungsgefährdete Oberfläche zu behandeln. Dabei ist das Verfahren 200 zum Behandeln in Verbindung mit einem Schutzsystem, welches dem Schutzsystem aus 1 entspricht oder ähnelt, und/oder unter Verwendung eines Steuergerätes, welches dem Steuergerät aus 1 entspricht oder ähnelt, ausführbar.
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In einem Schritt 210 des Bewirkens wird bei dem Verfahren 200 ein Benetzen der Oberfläche mit einem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel bewirkt. In einem Schritt 220 des Einlesens wird ein Sensorsignal eingelesen. Das Sensorsignal repräsentiert zumindest eine Messgröße hinsichtlich Umweltbedingungen in einem Umfeld der Oberfläche. Nachfolgend wird in einem Schritt 230 des Überprüfens das im Schritt 220 des Einlesens eingelesene Sensorsignal überprüft, um zu ermitteln, ob eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche besteht. Wiederum nachfolgend wird in einem Schritt 240 des Aktivierens ein Überziehen der mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten Oberfläche mit einem ölhaltigen Fluid aktiviert, wenn im Schritt 230 des Überprüfens ermittelt wird bzw. wurde, dass eine Vereisungsgefahr für die Oberfläche besteht.
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Der Schritt 210 des Bewirkens wird gemäß einem Ausführungsbeispiel wiederholt und/oder in regelmäßigen Intervallen ausgeführt. Auch kann der Schritt 210 des Bewirkens zusätzlich oder alternativ nach dem Schritt 230 des Überprüfens ausgeführt werden. Im Schritt 210 des Bewirkens wird das Benetzen insbesondere mit einem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel bewirkt, das geeignet ist, um einen Kontaktwinkel von zumindest 90 Grad oder zumindest 100 Grad, insbesondere einen Kontaktwinkel zwischen 100 Grad und 120 Grad, mit Wasser zu erreichen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 200 zum Behandeln auch einen Schritt 250 des Einleitens eines mechanischen Entfernens einer Eisschicht von der durch den Schritt 210 des Bewirkens mit dem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel benetzten und durch den Schritt 240 des Aktivierens mit dem ölhaltigen Fluid überzogenen Oberfläche auf. Beispielsweise wird dabei der Schritt 250 des Einleitens ansprechend auf ein Auslösesignal durchgeführt. Das Auslösesignal ist einem Betriebszustand eines die Oberfläche aufweisenden Objektes zugeordnet.
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Somit weist das Verfahren 200 zum Behandeln insbesondere zwei Stufen auf. Zunächst wird die zu schützende Oberfläche durch Ausführen des Schrittes 210 des Bewirkens hydrophobisiert und/oder lipophylisiert. Hierbei braucht keine Superhydrophobisierung mit einem Kontaktwinkel von mehr als 150 Grad erfolgen. Beispielsweise kann die Hydrophobisierung derart erfolgen, dass die Oberfläche, beispielsweise eine Fahrzeugscheibe, gereinigt und mit einem Hydrophobisierungsmittel behandelt wird, welches insbesondere Silikonöl (ca. 10%), Schwefelsäure (ca. 1%), Isopropanol (ca. 80%) aufweisen kann. Nachfolgend wird die hydrophob gemachte bzw. beschichtete Oberfläche durch Ausführen des Schrittes 240 des Aktivierens mit einem dünnem Ölfilm (z. B. Silikonöl) überzogen. Wasser kann einen solchen dünnen Film auf einer hydrophoben Oberfläche nicht oder kaum durchdringen und friert ohne direkten oder mit minimalem Oberflächenkontakt ein. Somit ist eine Adhäsion zwischen Eis und Oberfläche minimal, wodurch die Eisschicht durch Ausführen des Schrittes 250 des Einleitens ohne großen Aufwand z. B. durch einfaches Abwischen oder Scheibenwischer entfernt werden kann.
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3 zeigt eine schematische Darstellung unterschiedlichen Adhäsionsverhaltens an einer Oberfläche 190 bzw. Benetzungsverhaltens einer Oberfläche 190 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Anders ausgedrückt ist in 3 unterschiedliches Benetzungsverhalten von Wasser 305 auf einer Oberfläche 190 mit daraus resultierender unterschiedlicher Adhäsion gezeigt. Bei der Oberfläche 190 handelt es sich um eine Oberfläche, welche der Oberfläche aus 1 entspricht oder ähnelt. Insbesondere handelt es sich bei der Oberfläche 190 um eine Fahrzeugscheibe.
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In vier Teilabschnitten 301, 302, 303 und 304 der Darstellung sind in 3 unterschiedliche Adhäsionen zwischen der Oberfläche 190 und Wasser 305 bzw. einem Wassertropfen 305 gezeigt. Eine stärkere Adhäsion bedeutet, dass das Wasser 305 nach einem Einfrieren schwerer von der Oberfläche 190 zu entfernen ist.
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In einem ersten Teilabschnitt 301 befindet sich das Wasser 305 direkt auf der Oberfläche 190. Die Oberfläche 190 kann z. B. aus Glas, Metall etc. sein. Direkter Kontakt mit der Oberfläche 190 bedeutet eine starke Adhäsion. In einem zweiten Teilabschnitt 302 befindet sich Wasser 305 auf der Oberfläche 190, welche hydrophobisiert bzw. mit einem Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel 306 benetzt ist. In einem dritten Teilabschnitt 303 befindet sich Wasser 305 auf der Oberfläche 190, die mit einem dünnen Ölfilm 307 bzw. einem ölhaltigen Fluid 307 überzogen ist. Die Oberfläche 190 ist hierbei nicht hydrophobisiert.
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In einem vierten Teilabschnitt 304 befindet sich Wasser auf einer hydrophobisierten bzw. mit Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel 306 benetzten und mit einem dünnen Ölfilm 307 überzogenen Oberfläche 190. Hierbei hat das Wasser 305 keinen direkten Kontakt zur Oberfläche 190 und kann nach dem Einfrieren (Ölfilm sollte nicht eingefroren sein) einfach entfernt werden. Der physikalische Grund für das Vorhandensein des Ölfilms zwischen der Oberfläche und dem Wassertropfen 305 sind Van-der-Waals-Kräfte (Disjoining-Pressure), welche eine Öl-Entnetzung verhindern. Dies funktioniert auf einer hydrophoben und/oder lipophylen Oberfläche. Eine physikalische Nano- bzw. Mikrostrukturierung der festen Oberfläche 190 kann diesen Effekt vergrößern. Die Oberfläche 190 in dem vierten Teilabschnitt 304 ist beispielsweise durch Ausführen eines Verfahrens behandelt, ich es dem Verfahren aus 2 entspricht oder ähnelt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schutzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schutzsystem ist hierbei in einem Objekt 190 angeordnet, das als ein Fahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen ausgeführt ist. Das Objekt 190 weist eine vereisungsgefährdete Oberfläche 180 in Gestalt einer Fahrzeugscheibe bzw. Glasscheibe, insbesondere einer Frontscheibe auf. Das Schutzsystem entspricht oder ähnelt hierbei dem Schutzsystem aus 1.
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Von dem Schutzsystem sind gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dabei die Erfassungseinrichtung 110 bzw. ein Sensor 110, eine kombinierte Vorrichtung, welche die Benetzungsvorrichtung 120 und die Spendevorrichtung 130 aufweist, und Entfernungsvorrichtungen 140 in Gestalt von Scheibenwischern gezeigt. Ferner ist eine Benetzungsrichtung 402 symbolisch durch Pfeile veranschaulicht.
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Anders ausgedrückt zeigt 4 eine mögliche Positionierung einer kombinierten Benetzungs- und Spendevorrichtung 120, 130 zur Autoscheibenbenetzung. Die kombinierte Benetzungs- und Spendevorrichtung 120, 130 ist hierbei benachbart zu der Oberfläche 190 bzw. Fahrzeugscheibe 190 angeordnet. Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Erfassungsvorrichtung 110 und die kombinierte Benetzungs- und Spendevorrichtung 120, 130 benachbart zu einer Seitenkante der Oberfläche 190 angeordnet. In einem in das Objekt 180 bzw. Fahrzeug 180 eingebauten Zustand der Oberfläche 190 bzw. Fahrzeugscheibe 190 sind die Erfassungsvorrichtung 110 und die kombinierte Benetzungs- und Spendevorrichtung 120, 130 bei einer Normalausrichtung des Fahrzeugs 180 an einem oberen Ende der Fahrzeugscheibe 190 bzw. Frontscheibe 190 angeordnet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schutzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Schutzsystem in 5 entspricht hierbei dem Schutzsystem aus 4 mit Ausnahme dessen, dass eine kombinierte Benetzungs-, Spende- und Entfernungsvorrichtung 120, 130, 140 vorgesehen ist, wobei die Benetzungsvorrichtung 120 und die Spendevorrichtung 130 zumindest teilweise in die als Scheibenwischer ausgeführten Entfernungsvorrichtungen 140 integriert sind.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird nachfolgend ein Betrieb bzw. eine Funktionsweise des Schutzsystems beispielhaft an einer Autoscheibe als Oberfläche 190 erläutert. Die Oberfläche 190 kann regelmäßig hydrophobisiert werden. Eine solche Funktion kann in dem System 100 integriert sein. So ist eine Benetzungsvorrichtung 120 vorgesehen, welche ausgebildet ist, das Hydrophobierungsmittel 306 auf der Oberfläche 190 bzw. Windschutzscheibe zu verteilen. Hierbei ist die Benetzungsvorrichtung 120 z. B. über der Oberfläche 190 angebracht, wie es in 4 gezeigt ist, oder in die Scheibenwischer 140 integriert, wie es in 5 gezeigt ist. Danach wird über die Oberfläche 190 der Ölfilm 307 bzw. das ölhaltige Fluid 307 verteilt. Aufgrund der Van-der-Waals-Kräfte kann sich der Ölfilm 307 spontan oder unter Verwendung der Scheibenwischer 140 auf der Oberfläche 190 verteilen. Der Sensor bzw. die Erfassungseinrichtung 110 dient hierbei zur Messung der Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schneemenge auf der Oberfläche 190 oder dergleichen. Unter Verwendung des Sensorsignals 115 kann der Benetzungsvorgang mit dem Hydrophobierungsmittel 306 und/oder dem ölhaltigen Fluid 307 ausgelöst werden. Das heißt z. B., dass zumindest das Aufbringen des ölhaltigen Fluids 307 nur dann zu erfolgen braucht, wenn z. B. Außentemperaturwerte von unter 4 Grad Celsius erreicht sind.
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Ein lediglich exemplarischer Betriebsablauf kann wie folgt dargestellt werden. Zu bestimmten regelmäßigen Zeitpunkten erfolgt die Benetzung der Oberfläche 190, die insbesondere nano- bzw. mikrostrukturiert sein kann, um den Effekt zu vergrößern, mittels der Benetzungsvorrichtung 120 mit Hydrophobisierungsmittel und/oder Lipophilisierungsmittel 306. Die Oberfläche 190 wird hydrophob. Das als Kraftfahrzeug ausgeführte Objekt 180 wird beispielsweise über Nacht auf einem Parkplatz abgestellt. Nachts sinkt die Temperatur beispielsweise unter 4 Grad Celsius bei 100 Prozent Luftfeuchtigkeit in der Nähe der als Frontscheibe bzw. Autoscheibe ausgeführten Oberfläche 190. Unter Verwendung des Sensorsignals 115 von der Erfassungseinrichtung 110 kann der Überzugsvorgang aktiviert bzw. ausgelöst werden. Mittels der Spendevorrichtung 130 oder der kombinierten Vorrichtung aus 4 oder 5 wird nun Öl bzw. ölhaltiges Fluid 307 auf der Oberfläche 190 verteilt. Der Ölfilm schützt die Oberfläche 190 vor direktem Kontakt mit Wasser 305. Vorhandenes Wasser 305 friert über Nacht auf dem Ölfilm ein. Das Eis wird automatisch, z. B. wenn ein Türschloss des Fahrzeugs 180 betätigt wird, oder z. B. von dem Fahrer vor der Fahrt von der Oberfläche 190 mit den Scheibenwischern 140 entfernt. Etwaige Ölreste können leicht mit einem alkoholhaltigen Scheibenreiniger entfernt werden.
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Zu alternativen Ausführungsmöglichkeiten zählen beispielsweise eine freie Wählbarkeit einer Ausführung der Spendevorrichtung 130 und/oder der Benetzungsvorrichtung 120 sowie deren Positionierung, unterschiedliche Sensortypen zum Überwachen der Umgebung (Temperatur, Feuchtigkeit etc.), unterschiedliche Spendevorrichtungen 130 und/oder Benetzungsvorrichtungen 120 beispielsweise mit Hydrophobisierung und/oder Lipophilisierung über Scheibenwischer 140 und Ölbenetzung aus Spendevorrichtung 130 über der Oberfläche 190, aus unterschiedlichen Materialien hergestellte Bauteile, ein Schutz nicht nur einer Glasscheibe, sondern auch von Metallen gegen Vereisung, eine grundsätzliche Eignung nicht nur für Pkw, sondern auch für andere Fahrzeuge, Geräte und Gegenstände, eine durch unterschiedliche Verfahren (z. B. einfaches Sandstrahlen) erzeugbare Nano- bzw. Mikrostrukturierung der Oberfläche 190 zur Vergrößerung oder Verstärkung einer Schutzwirkung, etc.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
