DE102021208671B3 - Process for de-icing vehicles using drones - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zum Wärmebehandeln, insbesondere zum Enteisen, von Oberflächen (110) mit mindestens einer Drohne (20), bereitzustellen, welches eine effiziente Enteisung von Elektrofahrzeugen ermöglicht, wird vorgeschlagen, mindestens eine Drohne (20) vorzusehen, wobei die mindestens eine Drohne (20) eine Heizvorrichtung (23) aufweist, wobei durch die Heizvorrichtung (23) ein Abwind (A) in einem Betrieb der mindestens einen Drohne (20) oder eine Oberfläche (110) direkt durch die Heizvorrichtung (23) erwärmt wirdIn order to provide a method for heat treatment, in particular for de-icing, of surfaces (110) with at least one drone (20), which enables efficient de-icing of electric vehicles, it is proposed to provide at least one drone (20), the at least one drone ( 20) has a heating device (23), wherein the heating device (23) directly heats a downdraft (A) during operation of the at least one drone (20) or a surface (110) by the heating device (23).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln, insbesondere zum Enteisen, von Oberflächen mit mindestens einer Drohne. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drohne und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for heat treatment, in particular for de-icing, of surfaces with at least one drone. Furthermore, the invention relates to a drone and an arrangement for carrying out the method.
In den Wintermonaten kann es je nach Gebiet zu witterungsbedingten Schneefällen kommen. Hierdurch werden abgestellte bzw. parkende Fahrzeuge durch den Schnee und durch Eisbildung beeinträchtigt. Zum Gewährleisten der Verkehrssicherheit müssen die Fahrzeuge vor Fahrantritt von dem Schnee und dem Eis befreit werden. Neben einem manuellen Entfernen von Schnee und Eis, beispielsweise durch sogenannte Eiskratzer, sind auch maschinelle Enteisungsverfahren bekannt. Beispielsweise kann eine Standheizung im Fahrzeug verbaut werden, um die Innenraumtemperatur und auch die Temperatur einer Scheibenbelüftung zu erhöhen und den Schnee und das Eis auf den Scheiben des Fahrzeugs zu schmelzen. Dies ermöglicht eine Standheizung durch Vortemperierung des Klimakreislaufes, üblicherweise mittels eines Dieselbrenners im Vorderwagen, wodurch die Scheiben von innen heraus abgetaut werden. Derartige Standheizungen bergen jedoch eine Brandgefahr und können aufgrund des fehlenden Treibstoffs nicht in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.Depending on the area, there may be snowfall in the winter months due to the weather. As a result, parked vehicles are adversely affected by the snow and ice formation. To ensure road safety, vehicles must be cleared of snow and ice before driving. In addition to manual removal of snow and ice, for example by so-called ice scrapers, mechanical de-icing methods are also known. For example, an auxiliary heater can be installed in the vehicle in order to increase the interior temperature and also the temperature of a window ventilation and to melt the snow and ice on the vehicle windows. This enables auxiliary heating by pre-heating the air conditioning circuit, usually using a diesel burner in the front of the vehicle, which defrosts the windows from the inside. However, such parking heaters harbor a fire hazard and cannot be used in electric vehicles due to the lack of fuel.
Des Weiteren sind elektrisch beheizbare Frontscheiben und Heckscheiben bekannt, die mittels joul'scher Wärme Schnee und Eis schmelzen können. Die dünnen Drähte in der Frontscheibe können je nach Verkehrssituation, insbesondere bei Dunkelheit, Scheinwerferstrahlen entgegenkommender Fahrzeuge reflektieren und somit den Fahrer insbesondere bei herausfordernden Verkehrssituationen blenden. Darüber hinaus beeinträchtigt der Betrieb einer elektrisch beheizbarer Frontscheibe und Heckscheibe die Reichweite eines Elektrofahrzeugs.Furthermore, electrically heatable windscreens and rear windows are known, which can melt snow and ice using Joule heat. Depending on the traffic situation, especially in the dark, the thin wires in the windscreen can reflect headlight beams from oncoming vehicles and thus dazzle the driver, especially in challenging traffic situations. In addition, the operation of an electrically heated windscreen and rear window affects the range of an electric vehicle.
In der
Verschmutzungen verwendet werden. Aus der
In der WO 2020/ 043 555 A1 wird ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) vorgeschlagen, dass mit einer Heizquelle ausgestattet auf Oberflächen, insbesondere Windrotoren, Eis zu schmelzen.WO 2020/043 555 A1 proposes an unmanned aerial vehicle (UAV) that is equipped with a heat source to melt ice on surfaces, in particular wind rotors.
Ebenso wird in der
In der US 2018 / 0 291 579 A1 wird ein UAV aufweisend mindestens eine Schmelzvorrichtung vorgeschlagen, mit dem das UAV Schnee und Eis im Umfeld des UAV schmelzen kann. Dabei weist die Schmelzvorrichtung einen Funktransceiver zum Empfang von Anweisungen vom Nutzer des UA auf.US 2018/0 291 579 A1 proposes a UAV having at least one melting device with which the UAV can melt snow and ice in the vicinity of the UAV. In this case, the melting device has a radio transceiver for receiving instructions from the user of the UA.
In der US 2018 / 0 194 464 A1 ist ein Verfahren für hochvolumige Reinigungsdienste offenbart, die mit einer Drohne arbeitet. Dabei wird eine Waschlösung verwendet, die mittels eines Tanks von der Drohne mitgeführt wird und durch eine Verteilvorrichtung auf das zu reinigende Objekt verteilt wird. Dabei folgt die Drohne einem vorkonfigurierbaren Strecke und kann mittels Kamera aufgenommene Bewegtbilder des Reinigungsvorgangs drahtlos übertragen.US 2018/0 194 464 A1 discloses a method for high-volume cleaning services that works with a drone. A washing solution is used, which is carried by the drone in a tank and distributed to the object to be cleaned by a distribution device. The drone follows a preconfigurable route and can wirelessly transmit moving images of the cleaning process recorded by the camera.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum effizienten Enteisen von Elektrofahrzeugen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object of the invention is to provide a method for efficiently de-icing electric vehicles. This object is achieved by the features specified in claims 1 and 7. Further advantageous configurations of the invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Wärmebehandeln, insbesondere zum Enteisen, von Oberflächen mit mindestens einer Drohne bereitgestellt. Die mindestens eine Drohne weist eine Heizvorrichtung auf. Durch die Heizvorrichtung wird ein Abwind in einem Betrieb der mindestens einen Drohne oder eine Oberfläche direkt durch die Heizvorrichtung erwärmt.According to one aspect of the invention, a method for heat treating, in particular for de-icing, surfaces with at least one drone is provided. The at least one drone has a heating device. The heating device directly heats a downdraft during operation of the at least one drone or a surface by the heating device.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt, die mindestens ein Fahrzeug und mindestens eine Drohne aufweist. Das Fahrzeug kann vorzugsweise ein vereistes oder zugeschneites Fahrzeug sein. Die Anordnung ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.According to a further aspect of the invention, an arrangement is provided which has at least one vehicle and at least one drone. The vehicle may preferably be an icy or snow-covered vehicle. The arrangement is set up to carry out the method according to the invention.
Hierbei kann das Erwärmen der zumindest einen Oberfläche indirekt durch einen erwärmten Abwind der Drohne oder direkt durch ein Erwärmen der Oberfläche mittels Strahlungswärme erfolgen. Die Wärmebehandlung der mindestens einen Oberfläche kann vorzugsweise abschnittsweise erfolgen. Hierzu kann die Oberfläche in eine Vielzahl von Oberflächenabschnitten unterteilt und anschließend sukzessive von der Drohne angeflogen werden.In this case, the at least one surface can be heated indirectly by a heated downdraft from the drone or directly by heating the surface by means of radiant heat. The heat treatment of the at least one surface can preferably be carried out in sections. For this purpose, the surface can be divided into a large number of surface sections and then successively flown over by the drone.
Der Abwind bzw. der sogenannte Downwash der Drohne entspricht der in Schwerkraftrichtung gerichteten Luftströmung, die zum Auftrieb der Drohne erforderlich ist. Der Abwind kann beispielsweise durch erwärmte Rotorblätter oder durch zusätzliche Vorrichtungen, wie beispielsweise erwärmte Gitter aufgeheizt werden. Zur Beaufschlagung der Oberfläche mittels Strahlungswärme kann beispielsweise Infrarotstrahlung oder Mikrowellenstrahlung eingesetzt werden, um die Oberfläche zu erwärmen.The downdraft or so-called downwash of the drone corresponds to the air flow directed in the direction of gravity, which is necessary to lift the drone. The downdraft can be heated, for example, by heated rotor blades or by additional devices, such as heated grids. Infrared radiation or microwave radiation, for example, can be used to apply radiant heat to the surface in order to heat the surface.
Die Drohne kann knapp über oder an der mindestens einen Oberfläche fliegen, um den erwärmten „Downwash“-Luftstrom zum Abtauen bzw. Enteisen der Oberfläche zu nutzen. Die mindestens eine Oberfläche kann vorzugsweise eine Fahrzeugscheibe, wie eine Frontscheibe, Seitenscheibe oder Heckscheibe sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmebehandlung der Oberfläche auch auf die Werkstofftechnik, beispielsweise zum Trocknen bzw. Erwärmen von großflächigen Laminaten oder beim Enteisen von Tragflächen von Flugzeugen angewandt werden. Ein positiver Nebeneffekt ist dabei, dass der Luftstrom auch Schnee von der Oberfläche eines Fahrzeugs entfernen kann, wodurch ein Abkehren des Fahrzeugs entfällt. Ein Anwender der Drohne kann somit sein Fahrzeug vor seiner Abfahrt von Schnee und Eis befreit vorfinden. Durch das Verfahren ist weder Diesel für eine Standheizung noch elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs erforderlich.The drone may fly just above or at the at least one surface to use the heated "downwash" airflow to defrost or defrost the surface. The at least one surface can preferably be a vehicle window, such as a front window, side window or rear window. Alternatively or additionally, the heat treatment of the surface can also be used in materials engineering, for example for drying or heating large-area laminates or for de-icing aircraft wings. A positive side effect is that the airflow can also remove snow from the surface of a vehicle, eliminating the need to sweep the vehicle. A user of the drone can thus find his vehicle free of snow and ice before departure. The process means that neither diesel for a parking heater nor electrical energy from a traction battery in an electric vehicle is required.
Erfindungsgemäß wird der Abwind durch eine als mindestens ein beheiztes Rotorblatt oder durch eine als ein beheiztes Gitter ausgestaltete Heizvorrichtung erwärmt, wobei die durch die Heizvorrichtung produzierte Wärme durch Rotorblätter der Drohne während des Fluges mittels eines Abwindes der Drohne auf die Oberfläche geleitet wird. Durch diese Maßnahme kann die Heizvorrichtung die Oberfläche indirekt mit Wärme beaufschlagen. Ein Rotorblatt oder ein Abluftgitter können mittels elektrischer Heizelemente oder Heizdrähte geheizt werden, um die Wärme an den Abwind zu transferieren, bevor dieser auf die Oberfläche auftrifft. Hierdurch kann ein kontinuierlicher Wärmestrom von der Heizvorrichtung auf die Oberfläche hergestellt werden.According to the invention, the downdraft is heated by a heating device designed as at least one heated rotor blade or by a heating device designed as a heated grid, with the heat produced by the heating device being conducted through rotor blades of the drone during flight by means of a downdraft of the drone to the surface. This measure allows the heating device to apply heat indirectly to the surface. A rotor blade or an exhaust grille can be heated using electrical heating elements or heating wires to transfer the heat to the downdraft before it hits the surface. In this way, a continuous flow of heat from the heating device to the surface can be produced.
Das Abluftgitter kann beispielsweise ein unterhalb der Rotorblätter der Drohne angeordnetes Gitter sein, welches ganzheitlich oder bereichsweise beheizbar ausgestaltet ist.The exhaust air grille can, for example, be a grille arranged below the rotor blades of the drone, which is designed to be heatable in its entirety or in certain areas.
Bevorzugterweise kann die Heizvorrichtung bereits im Vorfeld, insbesondere während bzw. am Ende eines Ladevorgangs der Drohne vorgeheizt werden, sofern eine Entfernung zwischen der Oberfläche bzw. einem Fahrzeug und der Drohne unterhalb eines Grenzwerts liegt. Hierdurch kann die Flugdauer der Drohne verlängert werden.The heating device can preferably be preheated in advance, in particular during or at the end of a charging process for the drone, provided that the distance between the surface or a vehicle and the drone is below a limit value. This can extend the flight duration of the drone.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Oberfläche, insbesondere eine Fahrzeugoberfläche, basierend auf empfangenen Messdaten eines drohnenseitigen Sensorsystems detektiert und im Flug angesteuert, um die Oberfläche mit Wärme zu behandeln. Die Drohne kann somit eine automatisierte Ansteuerung der Fahrzeugoberflächen umsetzen. Hierzu können die Messdaten des Sensorsystems durch ein drohnenseitiges oder drohnenexternes Steuergerät empfangen und ausgewertet werden. Dabei kann eine im Vorfeld trainierte künstliche Intelligenz oder ein vordefinierter Algorithmus die Steuerung und Stabilisierung der Drohne basierend auf den Messdaten übernehmen.According to a further exemplary embodiment, the surface, in particular a vehicle surface, is detected based on measurement data received from a drone-side sensor system and is controlled during flight in order to treat the surface with heat. The drone can thus implement automated control of the vehicle surfaces. For this purpose, the measurement data of the sensor system can be received and evaluated by a drone-side or drone-external control unit. A previously trained artificial intelligence or a predefined algorithm can take over the control and stabilization of the drone based on the measurement data.
Die Drohne kann eine konstante Wärmeabgabe und eine zuverlässige Enteisung der Oberfläche ermöglichen, wenn eine Fluggeschwindigkeit und/oder Schwebedauer über einem Oberflächenabschnitt der Oberfläche basierend auf einer Heizleistung der Heizvorrichtung und basierend auf Umgebungsbedingungen geregelt wird. Dabei können eine Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Umgebungstemperatur, Niederschlag und dergleichen in Form von Umgebungsbedingungen bei der Ansteuerung der Drohne berücksichtigt werden.The drone may enable constant heat dissipation and reliable surface de-icing when a flight speed and/or hovering time over a surface portion of the surface is controlled based on a heating power of the heater and based on environmental conditions. A wind direction, wind speed, ambient temperature, precipitation and the like in the form of ambient conditions can be taken into account when controlling the drone.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird die mindestens eine Drohne durch ein drohnenseitiges Steuergerät oder durch eine externe Servereinheit oder durch ein fahrzeugseitiges Steuergerät, welches mindestens eine Oberfläche zur Wärmebehandlung aufweist, gesteuert. Hierdurch kann die Drohne basierend auf Steuerbefehlen eines in der Drohne angeordneten Steuergeräts zum Durchführen der Wärmebehandlung gesteuert werden.According to a further embodiment, the at least one drone is controlled by a drone-side control unit or by an external server unit or by a vehicle-side control unit which has at least one surface for heat treatment. In this way, the drone can be controlled based on control commands from a control device arranged in the drone to carry out the heat treatment.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann eine externe Servereinheit, wie beispielsweise eine Cloud, über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit dem drohnenseitigen Steuergerät kommunizieren und Steuerbefehle übermitteln.In an alternative embodiment, an external server unit, such as a cloud, can communicate with the drone-side control unit via a wireless communication link and transmit control commands.
Bei einer zusätzlichen Ausgestaltung kann eine Fernsteuerung der Drohne durch einen Benutzer oder durch ein fahrzeugseitiges Steuergerät erfolgen.In an additional embodiment, the drone can be controlled remotely by a user or by a vehicle-mounted control unit.
Das fahrzeugseitige Steuergerät kann dabei auch die fahrzeugseitige Sensorik zum Registrieren der Drohne nutzen, um eine präzise Ansteuerung der Fahrzeugoberflächen zu vollführen.The vehicle control unit can also use the vehicle sensors to register the drone in order to precisely control the vehicle surfaces.
Die Drohne kann über die Wärmebehandlung hinausgehende Funktionen umsetzen, wenn der Abwind der mindestens einen Drohne zum zumindest teilweisen Entfernen von losem Schnee und/oder Staub von der Oberfläche verwendet wird. Durch diese Maßnahme kann die benötigte Energie zum Enteisen der Oberfläche und die Dauer der Wärmebehandlung gesenkt werden.The drone can implement functions that go beyond heat treatment if the downdraft of the at least one drone is used to at least partially remove loose snow and/or dust from the surface. This measure can reduce the energy required for de-icing the surface and the duration of the heat treatment.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Daten einer Position und einer Ausdehnung von mindestens einer Oberfläche empfangen oder ermittelt. Die mindestens eine Oberfläche wird durch die Drohne angeflogen, wobei die Wärmebehandlung der Oberfläche durch Aktivieren der Heizvorrichtung durchgeführt wird. Bevorzugterweise wird während der Wärmebehandlung die Drohne von der mindestens einen Oberfläche in Höhenrichtung beabstandet oder auf der Oberfläche zumindest zeitweise positioniert. Insbesondere bei hohen Windgeschwindigkeiten kann die Drohne durch ein Absetzen auf der Oberfläche während der Wärmebehandlung optimal stabilisiert werden. Dabei kann auch der Abstand zwischen der Heizvorrichtung und der Oberfläche minimiert und die Effizienz erhöht werden.According to a further embodiment, data of a position and an extent of at least one surface are received or determined. The drone flies over the at least one surface, with the heat treatment of the surface being carried out by activating the heating device. Preferably, during the heat treatment, the drone is spaced from the at least one surface in the height direction or at least temporarily positioned on the surface. Especially at high wind speeds, the drone can be optimally stabilized by setting it down on the surface during the heat treatment. In doing so, the distance between the heating device and the surface can also be minimized and the efficiency can be increased.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Drohne zur Wärmebehandlung von mindestens einer Oberfläche, insbesondere einer Fahrzeugoberfläche, bereitgestellt. Die Drohne weist ein Sensorsystem zum Ermitteln von Messdaten und ein Steuergerät zum Empfangen der ermittelten Messdaten auf. Das Sensorsystem kann Kamerasensoren, LIDAR-Sensoren, Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Seitenwindsensoren, GNSS-Sensoren und dergleichen umfassen.According to a further aspect of the invention, a drone for the heat treatment of at least one surface, in particular a vehicle surface, is provided. The drone has a sensor system for determining measurement data and a control device for receiving the determined measurement data. The sensor system may include camera sensors, LIDAR sensors, radar sensors, ultrasonic sensors, crosswind sensors, GNSS sensors, and the like.
Erfindungsgemäß weist die Drohne eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Abwinds der Drohne oder zum direkten Erwärmen der mindestens einen Oberfläche auf.According to the invention, the drone has a heating device for heating a downdraft of the drone or for directly heating the at least one surface.
Bevorzugterweise ist die Heizleistung der Heizvorrichtung durch das drohneninterne Steuergerät oder die drohnenexterne Servereinheit einstellbar bzw. regelbar. Hierdurch kann eine Temperatur des Abwindes oder der Wärmebehandlung präzise geregelt werden.The heat output of the heating device can preferably be set or regulated by the drone-internal control device or the drone-external server unit. As a result, a temperature of the downdraft or the heat treatment can be precisely controlled.
Durch die integrierte oder angeordnete Heizvorrichtung kann die Drohne manuell oder automatisiert Oberflächen ansteuern und diese mit Hilfe der Heizvorrichtung wärmebehandeln. Somit ist eine effiziente Enteisung von Fahrzeugflächen möglichWith the integrated or arranged heating device, the drone can control surfaces manually or automatically and heat treat them with the help of the heating device. Efficient de-icing of vehicle surfaces is thus possible
Erfindungsgemäß ist die Heizvorrichtung als mindestens ein beheiztes Rotorblatt und/oder als mindestens ein beheiztes in einer Luftströmung von mindestens einem Rotorblatt angeordnetes Gitter oder als eine Strahlungsheizung ausgestaltet.According to the invention, the heating device is designed as at least one heated rotor blade and/or as at least one heated grid arranged in an air flow from at least one rotor blade or as a radiant heater.
Die Heizvorrichtung und insbesondere Heizelemente der Heizvorrichtung können am Rotorblatt angeordnet oder in dem Rotorblatt integriert werden. Die Heizelemente können in Form von elektrischen Widerstandsheizern oder als Heizdrähte ausgestaltet sein, um eine Erwärmung des Luftstroms bzw. des Abwinds zu generieren. Dabei kann das mindestens eine Rotorblatt aus einem Material mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie beispielsweise einem thermisch leitfähigen Kunststoff oder einem mit entsprechenden Additiven versetzten Faserverbundwerkstoff.The heating device and in particular heating elements of the heating device can be arranged on the rotor blade or integrated into the rotor blade. The heating elements can be designed in the form of electrical resistance heaters or as heating wires in order to heat the air flow or the downdraft. The at least one rotor blade can consist of a material with improved thermal conductivity, such as a thermally conductive plastic or a fiber composite material mixed with appropriate additives.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuganordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, -
2 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuganordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, -
3 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuganordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und -
4 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuganordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a vehicle arrangement according to a first embodiment of the invention, -
2 a schematic representation of a vehicle arrangement according to a second embodiment of the invention, -
3 a schematic representation of a vehicle arrangement according to a third embodiment of the invention, and -
4 a schematic representation of a vehicle arrangement according to a fourth embodiment of the invention.
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same structural elements each have the same reference numbers.
Die
Die Fahrzeuganordnung 10 weist ein Fahrzeug 100 und eine Drohne 20 auf. Die Fahrzeuganordnung 10 kann eine Vielzahl von Fahrzeugen 100 aufweisen, die von einer oder mehreren Drohnen 20 enteist werden. Die durch die Drohne 20 ausgeführte Wärmebehandlung wird anhand der Enteisung als ein vereinfachtes Beispiel verdeutlicht.The
Ein Kunde oder ein Anwender 200 kann beispielsweise die Drohne 20 besitzen oder auf einen Dienst zugreifen, welcher die Drohne zumindest zeitweise bereitstellt. Dies kann beispielsweise durch ein Smartphone oder einen Computer des Anwenders 200 erfolgen.A customer or a
Die Drohne 20 dient zur Wärmebehandlung von mindestens einer Oberfläche 110. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere als Fahrzeugscheiben ausgestaltete Oberflächen 110 illustriert.The
Des Weiteren weist die Drohne 20 ein Sensorsystem 21 zum Ermitteln von Messdaten und ein Steuergerät 22 zum Empfangen der ermittelten Messdaten auf. Das Sensorsystem 21 kann beispielsweise Kamerasensoren, LIDAR-Sensoren und dergleichen aufweisen, um Messdaten über ein Umfeld der Drohne 20 zu ermitteln und eine automatisierte Navigation zu ermöglichen.Furthermore, the
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Drohne 20 eine Heizvorrichtung 23 zum Erwärmen eines Abwinds A der Drohne 20 auf. Die Heizvorrichtung 23 besteht hierbei aus mehreren elektrisch beheizbaren Rotorblättern 24 der Drohne 20. Im Falle der Beheizung der Rotorblätter 24 erwärmen diese den Abwind A. Die Drohne 20 kann anschließend durch ein entsprechendes Überfliegen der Oberflächen 110 den erwärmten Abwind A zum Enteisen bzw. Abtauen verwenden.In the exemplary embodiment shown, the
Das Steuergerät 22 der Drohne 20 kann vorzugsweise auf eine Wetterdatenbank eines Wetterdienstes 120 zugreifen, um Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Umgebungstemperatur und dergleichen, zu ermitteln. Alternativ kann eine externe Servereinheit 130 auf den Wetterdienst 120 zugreifen und die entsprechenden Umgebungsbedingungen an das Steuergerät 22 übermitteln. Der Zugriff des Anwenders 200 auf die Drohne 20 kann direkt oder über die externe Servereinheit 130 erfolgen. Die Pfeile veranschaulichen die möglichen Kommunikationsverbindungen bzw. Kommunikationswege.The
Beispielsweise kann der Anwender 200 über eine App am Smartphone einen Hinweis über ein voraussichtliches Vereisen von Fahrzeugscheiben erhalten. Daraufhin kann die Drohne 20 im Vorfeld geladen werden und vor dem geplanten Fahrtantritt einen Enteisungsflug starten. Dabei kann die Drohne 20 mit einem fahrzeugseitigen Steuergerät 102 in Kontakt stehen, um eine vereinfachte Lokalisierung umzusetzen. Darüber hinaus kann das fahrzeugseitige Steuergerät 102 auf Messdaten der fahrzeugseitigen Sensorik 101 zugreifen, um die Drohne 20 zu lokalisieren und je nach Ausgestaltung zu leiten oder fernzusteuern.For example, the
Die Scheiben bzw. Oberflächen 110 des Fahrzeugs 100 werden dabei mittels des drohnenseitigen Sensorsystems 21 erkannt. Die Drohne 20 produziert funktionsbedingt während ihres Fluges Luftströme bzw. Abwinde A die nach unten fließen. Durch beheizte Rotorblätter 24 wird der Abwind A erhitzt.The panes or
Die zum Erwärmen einer Eisschicht auf Schmelzwassertemperatur erforderliche Wärmemenge Q1 wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
Dabei wird die Masse m(eis) basierend auf einer Dicke von 5 mm und einer Fläche von 1,44*0,9m einer beispielhaften Frontscheibe abgeschätzt.The mass m (eis) is estimated based on a windshield with a thickness of 5 mm and an area of 1.44*0.9 m.
Bei der Berechnung der erforderlichen Wärmemenge muss die Schmelzwärme Q2 ebenfalls berücksichtigt werden. Die Schmelzwärme Q2 wird anhand der folgenden Gleichung ermittelt:
Folglich muss eine Wärmemenge von Q1+Q2 = 2,423 kJ durch die Heizvorrichtung 23 bereitgestellt werden, um eine beispielhafte Frontscheibe zu enteisen. Dies entspricht einer elektrischen Leistung von 0,673 Wh, wobei unter der Annahme eines 70% Wirkungsgrades der Heizvorrichtung 23 eine elektrische Leistung von ca. 1 Wh erforderlich ist. Im Vergleich hierzu weist eine handelsübliche Drohne eine Batteriekapazität von über 40 Wh auf und kann somit die elektrische Leistung für die Heizvorrichtung 23 ohne Modifikationen bereitstellen.Consequently, an amount of heat of Q1+Q2=2.423 kJ must be provided by heater 23 to defrost an exemplary windshield. This corresponds to an electrical power of 0.673 Wh, assuming a 70% efficiency of the heating device 23, an electrical power of about 1 Wh is required. In comparison to this, a commercially available drone has a battery capacity of more than 40 Wh and can therefore provide the electrical power for the heating device 23 without modifications.
In der
Die
In der
Bezugszeichenlistereference list
- 100100
- Fahrzeugvehicle
- 101101
- fahrzeugseitige Sensorikon-board sensors
- 102102
- fahrzeugseitiges Steuergeräton-board control unit
- 110110
- Oberfläche / Fahrzeugoberflächesurface / vehicle surface
- 120120
- Wetterdienstweather service
- 130130
- externe Servereinheit external server unit
- 200200
- Anwender user
- 1010
- Fahrzeuganordnungvehicle arrangement
- 2020
- Drohnedrone
- 2121
- drohnenseitiges Sensorsystemdrone-side sensor system
- 2222
- drohnenseitiges Steuergerätdrone-side controller
- 2323
- Heizvorrichtungheating device
- 2424
- Rotorblattrotor blade
- 2525
- beheiztes Gitterheated grid
- 2626
- Strahlungsheizung radiant heating
- AA
- Abwinddowndraft
- DD
- Abstand zwischen Heizvorrichtung und OberflächeDistance between heater and surface
Claims (8)
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