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EINLEITUNG
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Die Offenbarung des Gegenstandes bezieht sich auf ein Lidar-System oder Kamerasystem, das in einem Fahrzeug verwendet wird, und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Reinigen eines Fensters des Lidar-/Kamerasystems.
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Autonome Fahrzeuge verwenden verschiedene Detektionssysteme zum Bestimmen des Orts von Objekten in ihrer Umgebung. Ein beispielhaftes System ist ein Lidar-System (Lichtdetektions- und Ortungssystem), bei dem ein Laserstrahl in die Umgebung gesendet und eine Reflexion des Laserstrahls von Objekten in der Umgebung empfangen und aufgezeichnet wird. Das Lidar-System ist im Allgemeinen in einem Schutzgehäuse untergebracht, das ein optisches Element, wie z. B. ein transparentes Fenster aufweist, durch das der Laserstrahl und seine Reflexion gehen können. Auf diesem Fenster kann sich unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. bei Regenwetter, Wasser oder Fluid ansammeln. Die Ansammlung eines Fluids kann den Laserstrahl beeinflussen und deshalb die Genauigkeit des Lidar-Systems verschlechtern. Wenn das Fahrzeug mit hohen Geschwindigkeiten fährt, kann diese Beeinträchtigung die Leistung des Fahrzeugs beeinflussen. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein System und ein Verfahren zum Reinigen des Fluids so schnell wie möglich von dem Fenster zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Bewegen eines Fluids entlang einem Fenster offenbart. Eine erste Elektrode, die auf einer ersten Seite des Fensters angeordnet ist, wird aktiviert, um das Fluid zu einer ersten Stelle auf einer zweiten Seite des Fensters gegenüber der ersten Elektrode zu ziehen. Die erste Elektrode wird deaktiviert, wobei eine zweite Elektrode, die auf der ersten Seite des Fensters angeordnet ist, aktiviert wird, um das Fluid zu einer zweiten Stelle auf der zweiten Seite des Fensters gegenüber der zweiten Elektrode zu ziehen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einer ersten Elektrodenschicht angeordnet, die sich in einem ersten Abstand von der ersten Seite befindet. Eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode sind in einer zweiten Elektrodenschicht angeordnet, die sich in einem zweiten Abstand von der ersten Seite des Fensters befindet. Das Verfahren enthält ferner das Ausführen eines Elektrodenaktivierungsablaufs, der die erste Elektrode, die zweite Elektrode, die dritte Elektrode und die vierte Elektrode nacheinander aktiviert, um das Fluid an der ersten Stelle gegenüber der ersten Elektrode zu einer Zielstelle gegenüber der vierten Elektrode zu bewegen. Das Verfahren enthält ferner das Wiederholen des Aktivierungsablaufs, wenn sich das Fluid an der Zielstelle befindet, um das Fluid von der Zielstelle wegzuziehen. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können in einer Linie entlang einer ausgewählten Richtung angeordnet sein oder können eine Spirale bilden. Das Verfahren enthält ferner das Ausführen wenigstens eines des Messen einer Impedanz, wenn wenigstens die erste Elektrode aktiviert ist, um das Vorhandensein von Eis zu bestimmen, und des Aktivierens wenigstens der ersten Elektrode, um das Eis zu schmelzen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Fenster eines Lidar-Systems offenbart. Das Fenster enthält eine erste Elektrode, die auf einer ersten Seite einer äußersten Schicht des Fensters angeordnet ist, eine zweite Elektrode, die auf der ersten Seite der äußersten Schicht angeordnet ist, und einen Prozessor. Der Prozessor ist konfiguriert, die erste Elektrode zu aktivieren, um ein Fluid zu einer ersten Stelle auf einer zweiten Seite der äußersten Schicht gegenüber der ersten Elektrode zu ziehen, die erste Elektrode zu deaktivieren und die zweite Elektrode zu aktivieren, um das Fluid zu einer zweiten Stelle auf der zweiten Seite der äußersten Schicht gegenüber der zweiten Elektrode zu ziehen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einer ersten Elektrodenschicht angeordnet, die sich in einem ersten Abstand von der ersten Seite befindet. Das Fenster enthält ferner eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode, die in einer zweiten Elektrodenschicht angeordnet sind, die sich in einem zweiten Abstand von der ersten Seite der äußersten Schicht befindet. Der Prozessor ist ferner konfiguriert, einen Elektrodenaktivierungsablauf auszuführen, der die erste Elektrode, die zweite Elektrode, die dritte Elektrode und die vierte Elektrode nacheinander aktiviert, um das Fluid an der ersten Stelle gegenüber der ersten Elektrode zu einer Zielstelle gegenüber der vierten Elektrode zu bewegen. Der Prozessor ist konfiguriert, den die Aktivierungsablauf zu wiederholen, um das Fluid von der Zielstelle wegzuziehen. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können in einer Linie entlang einer ausgewählten Richtung angeordnet sein oder können eine Spirale bilden. Der Prozessor ist ferner konfiguriert, wenigstens eines des Messens einer Impedanz, wenn wenigstens die erste Elektrode aktiviert ist, um das Vorhandensein von Eis zu detektieren, und des Aktivierens wenigstens der ersten Elektrode, um das Eis zu schmelzen, auszuführen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Lidar-System offenbart. Das Lidar-System enthält ein Fenster, das eine Glasschicht mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, eine auf der ersten Seite der Glasschicht angeordnete erste Elektrode, eine auf der ersten Seite der Glasschicht angeordnete zweite Elektrode und einen Prozessor enthält. Der Prozessor ist konfiguriert, die erste Elektrode zu aktivieren, um ein Fluid zu einer ersten Stelle auf der zweiten Seite der Glasschicht gegenüber der ersten Elektrode zu ziehen, die erste Elektrode zu deaktivieren und die zweite Elektrode zu aktivieren, um das Fluid zu einer zweiten Stelle auf der zweiten Seite der äußersten Schicht gegenüber der zweiten Elektrode zu ziehen.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einer ersten Elektrodenschicht angeordnet, die sich in einem ersten Abstand von der ersten Seite befindet, wobei sie ferner eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode umfassen, die in einer zweiten Elektrodenschicht angeordnet sind, die sich in einem zweiten Abstand von der ersten Seite befindet. Der Prozessor ist ferner konfiguriert, einen Aktivierungsablauf auszuführen, der die erste Elektrode, die zweite Elektrode, die dritte Elektrode und die vierte Elektrode nacheinander aktiviert, um das Fluid an der ersten Stelle gegenüber der ersten Elektrode zu einer Zielstelle gegenüber der vierten Elektrode zu bewegen. Der Prozessor ist konfiguriert, den Aktivierungsablauf zu wiederholen, um das Fluid von der Zielstelle wegzuziehen. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können in einer Linie entlang einer ausgewählten Richtung angeordnet sein oder können eine Spirale bilden. Der Prozessor ist ferner konfiguriert, wenigstens eines des Messens einer Impedanz, wenn wenigstens die erste Elektrode aktiviert ist, um das Vorhandensein von Eis zu detektieren, und des Aktivierens wenigstens der ersten Elektrode, um das Eis zu schmelzen, auszuführen.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen in der folgenden ausführlichen Beschreibung lediglich beispielhaft, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht; es zeigen:
- 1 ein Fahrzeug mit einem Lidar-System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 2 eine seitliche Querschnittsansicht des Fensters des Lidar-Systems gemäß einer Ausführungsform;
- 3 eine Draufsicht auf ein erstes Elektrodenpaar des Fensters;
- 4 eine Draufsicht auf das zweite Elektrodenpaar des Fensters;
- 5 eine Draufsicht auf die Leiter nach den 3 und 4, wie sie im Fenster des Lidar-Systems angeordnet sind, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform;
- 6 eine alternative Anordnung der im Fenster angeordneten Leiter;
- 7 einen Aktivierungsablauf für die in den 5 und 6 veranschaulichten Spannungsquellen gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform;
- 8 eine alternative Anordnung der Elektroden innerhalb des Fensters;
- 9 ein Diagramm frequenzbezogener Werte des spezifischen elektrischen Widerstands für verschiedene Ansammlungsbedingungen des Fensters (Stand der Technik); und
- 10 ein Diagramm, das eine Schmelzrate von Eis unter Verwendung der hier offenbarten Enteisungsverfahren veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Art und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken. Es sollte erkannt werden, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Lidar-System 102. Das Lidar-System 102 enthält ein Gehäuse 104 und ein Fenster 106. Ein (nicht gezeigter) Laser ist in dem Gehäuse 104 angeordnet, wobei es das Fenster 106 ermöglicht, dass der Laserstrahl hindurchgeht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Fenster 106 in einem von null verschiedenen Winkel bezüglich einer horizontalen Richtung ausgerichtet. Das Fenster 106 kann vertikal orientiert sein oder kann eine Richtung entlang seiner Außenseite aufweisen, die eine vertikale Komponente aufweist, so dass ein Fluid oder Wasser entlang einer im Wesentlichen vertikalen Richtung von der Außenseite abläuft. In dem Fenster 106 ist eine Schaltungsanordnung enthalten, die zum Reinigen von Fluiden, wie z. B. Regen, von seiner Außenseite geeignet ist, wie hier offenbart ist. Das Fahrzeug 100 enthält ferner einen Prozessor 108, der sowohl das Lidar-System 102 als auch die Schaltungsanordnung zum Reinigen von Fluiden von dem Fenster 106 betreibt.
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2 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht 200 des Fensters 106 des Lidar-Systems 102 gemäß einer Ausführungsform. Das Fenster 106 ist zur einfachen Erklärung aus seiner Orientierung in 1 gedreht worden. Das Fenster 106 enthält ein innerstes Glas 202 oder eine innerste Schicht, das im Allgemeinen aus einem transparenten oder halbtransparenten Glas besteht, durch das ein Laserstrahl gesendet werden kann. Eine erste Elektrodenschicht 204 und eine zweite Elektrodenschicht 206 sind auf dem innersten Glas 202 (d. h., auf der Außenseite des innersten Glases 202) angeordnet. Die erste Elektrodenschicht 204 ist direkt auf dem innersten Glas 202 angeordnet, während die zweite Elektrodenschicht 206 auf der ersten Elektrodenschicht 204 angeordnet ist, so dass sich die erste Elektrodenschicht 204 zwischen dem innersten Glas 202 und der zweiten Elektrodenschicht 206 befindet. Eine erste dielektrische Schicht 208 ist zwischen der ersten Elektrodenschicht 204 und der zweiten Elektrodenschicht 206 angeordnet, während eine zweite dielektrische Schicht 210 auf der zweiten Elektrodenschicht 206 angeordnet ist. Eine äußerste Schicht 212 kann auf der zweiten dielektrischen Schicht 210 angeordnet sein. Die äußerste Schicht 212 kann aus Glas oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die äußerste Schicht 212 ist Verunreinigungen von der äußeren Umgebung, wie z. B. Schmutz, Regen usw., ausgesetzt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die äußerste Schicht 212 aus einem hydrophoben Glasmaterial hergestellt.
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Die erste Elektrodenschicht 204 enthält eine erste Elektrode E1 und eine zweite Elektrode E2. Die erste Elektrode E1 und die zweite Elektrode E2 bilden ein erstes Elektrodenpaar P1. Die zweite Elektrodenschicht 206 enthält eine dritte Elektrode E3 und eine vierte Elektrode E4. Die dritte Elektrode E3 und die vierte Elektrode E4 bilden ein zweites Elektrodenpaar P2. Das erste Elektrodenpaar P1 und das zweite Elektrodenpaar P2 bilden eine erste Elektrodengruppe EG1. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode, die dritte Elektrode und die vierte Elektrode sind in einer Reihe entlang einer ausgewählten Richtung 214 in der gezeigten Reihenfolge (d. h., E1, E2, E3, E4) ausgerichtet. In verschiedenen Ausführungsformen enthält das Fenster 106 mehrere Elektrodengruppen (EG1, EG2, ...), die auf die gewählte Richtung 214 ausgerichtet sind. Die gewählte Richtung 214 kann in einer vertikalen Richtung entlang dem Fenster 106 sein, die in Richtung eines unteren Randes des Fensters ausgerichtet ist. Dies ist jedoch nicht als eine Einschränkung der Erfindung gemeint.
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Die äußerste Schicht 212 enthält eine erste Oberfläche (Unterseite 230) und eine zweite Oberfläche (Oberseite 232), die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Die Oberseite 232 ist den Naturgewalten ausgesetzt. Die äußerste Schicht 212 ist auf die zweite dielektrische Schicht 210 aufgebracht. Die zweite dielektrische Schicht 210 bedeckt sowohl das erste Elektrodenpaar P1 als auch das zweite Elektrodenpaar P2. Aufgrund des Vorhandenseins der ersten dielektrischen Schicht 208 und der zweiten dielektrischen Schicht 210 ist das erste Paar P1 von einer Unterseite 230 um einen ersten Abstand getrennt und ist das zweite Paar P2 von der Unterseite 230 um einen zweiten Abstand getrennt.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Elektroden in einem ausgewählten Aktivierungsablauf aktiviert, der entlang der gewählten Richtung 214 vorangeht. Das Aktivieren einer Elektrode bezieht sich auf das Anlegen einer von null verschiedenen Spannung an die Elektrode. Es wird ein Aktivierungsablauf angewendet, bei dem eine Elektrode (z. B. E1) auf einer hohen Spannung gehalten wird, während die verbleibenden Elektroden (z. B. E2, E3, E4) auf niedrigen Spannungen gehalten oder auf null Volt geerdet werden. Wenn eine Elektrode aktiviert oder auf eine hohe Spannung gesetzt ist, wird ein Regentröpfchen oder ein Fluidtröpfchen auf der Oberseite 232 der äußersten Schicht 212 zu einer Stelle der äußersten Schicht 212 gezogen, die der aktivierten Elektrode gegenüberliegt. Durch das Aktivieren der Elektroden in der Reihenfolge (d. h., E1 zuerst, E2 als zweites, E3 als drittes und E4 als viertes) kann das Tröpfchen entlang der Oberfläche und schließlich zu einer Seite des Fensters 106 wegbewegt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die erste Elektrode E1 aktiviert, um das Tröpfchen zu einer ersten Stelle 220 gegenüber der ersten Elektrode E1 zu ziehen. Die erste Elektrode E1 wird dann deaktiviert oder auf niedrige Spannung gesetzt (d. h., auf Masse gelegt), während die zweite Elektrode E2 aktiviert wird, um das Tröpfchen von der ersten Stelle 220 zu einer zweiten Stelle 222 gegenüber der zweiten Elektrode E2 zu ziehen. Diesen Prozess fortsetzend wird die zweite Elektrode E2 deaktiviert und wird die dritte Elektrode E3 aktiviert, um das Tröpfchen von der zweiten Stelle 222 zu einer dritten Stelle 224 gegenüber der dritten Elektrode E3 zu ziehen. Schließlich wird die dritte Elektrode E3 deaktiviert und wird die vierte Elektrode E4 aktiviert, um das Tröpfchen von der dritten Stelle 224 zu einer vierten Stelle 226 gegenüber der vierten Elektrode E4 zu bewegen. Die vierte Stelle 226 ist ein Zielort für das Tröpfchen innerhalb der ersten Elektrodengruppe EG1. Wenn sich das Tröpfchen an der vierten Stelle befindet, aktiviert das Wiederholen des Aktivierungsablaufs (d. h., des Aktivierens der ersten Elektrode E1) die erste Elektrode E1' der benachbarten Elektrodengruppe EG2, wodurch das Tröpfchen von der vierten Stelle 226 zu einer fünften Stelle 228 gegenüber der Elektrode E1' gezogen wird. Das Tröpfchen kann folglich zwischen den Elektrodengruppen hindurchgeführt und entlang der Oberfläche bewegt werden, bis eine letzte Elektrode oder ein Rand des Fensters 106 erreicht ist, wodurch das Tröpfchen zu einer Seite des Fensters 106 wegbewegt wird.
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3 zeigt eine Draufsicht 300 auf das erste Elektrodenpaar P1 des Fensters 106. Die Draufsicht 300 ist eine Ansicht, die von außerhalb des Fahrzeugs 100 in die Fenster 106 blickt (d. h., mit der äußersten Schicht 212 am nächsten zum Betrachter). Die Draufsicht 300 zeigt einen ersten Leiter 302 und einen zweiten Leiter 304. Der erste Leiter 302 enthält Streifen, die von einem ersten leitfähigen Hauptstrang 306 abzweigen. Die Streifen bilden die ersten Elektroden (E1, E1', E1", ...) innerhalb ihrer jeweiligen Elektrodengruppen (EG1, EG2, EG3, ....). Der erste Leiter 302 ist an eine erste Spannungsquelle 312 gekoppelt. Die Aktivierung der ersten Spannungsquelle 312 erhöht jede der ersten Elektroden (E1, E1', E1",... ) auf einen ausgewählten Spannungswert. Der zweite Leiter 304 enthält Streifen, die von einem zweiten leitfähigen Hauptstrang 308 abzweigen. Die Streifen bilden die zweiten Elektroden (E2, E2', E2", ...) innerhalb ihrer jeweiligen Elektrodengruppen (EG1, EG2, EG3, ....). Der zweite Leiter 304 ist an eine zweite Spannungsquelle 314 gekoppelt. Die Aktivierung der zweiten Spannungsquelle 314 erhöht jede der zweiten Elektroden (E2, E2', E2", ...) auf einen ausgewählten Spannungswert.
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4 zeigt eine Draufsicht 400 auf das zweite Elektrodenpaar P2 des Fensters 106. Die Draufsicht 400 zeigt einen dritten Leiter 402 und einen vierten Leiter 404. Der dritte Leiter 402 enthält Streifen, die von einem dritten leitfähigen Hauptstrang 406 abzweigen. Die Streifen bilden die dritten Elektroden (E3, E3', E3", ...) innerhalb ihrer jeweiligen Elektrodengruppen (EG1, EG2, EG3, ....). Der dritte Leiter 402 ist an eine dritte Spannungsquelle 412 gekoppelt. Die Aktivierung der dritten Spannungsquelle 412 erhöht jede der dritten Elektroden (E3, E3', E3", ...) auf einen ausgewählten Spannungswert. Der vierte Leiter 404 enthält Streifen, die von einem vierten leitfähigen Hauptstrang 408 abzweigen. Die Streifen bilden die vierten Elektroden (E4, E4', E4", ...) innerhalb ihrer jeweiligen Elektrodengruppen (EG1, EG2, EG3, ....). Der vierte Leiter 404 ist an eine vierte Spannungsquelle 414 gekoppelt. Die Aktivierung der vierten Spannungsquelle 414 erhöht jede der vierten Elektroden (E4, E4', E4", ...) auf einen ausgewählten Spannungswert.
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5 zeigt eine Draufsicht 500 auf die Leiter nach den 3 und 4, wie sie im Fenster 106 des Lidar-Systems 102 angeordnet sind, gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform. Wie in 5 gezeigt ist, sind die Leiter so angeordnet, dass ihre jeweiligen Elektroden ein sich wiederholendes Muster bilden. Die erste Elektrodengruppe EG1 enthält in dieser Reihenfolge die Elektroden (E1, E2, E3, E4). Die zweite Elektrodengruppe EG2 ist der ersten Elektrodengruppe EG1 benachbart und enthält in dieser Reihenfolge die Elektroden (E1', E2', E3', E4'). Die dritte Elektrodengruppe EG3 ist der zweiten Elektrodengruppe EG2 benachbart und enthält in dieser Reihenfolge die Elektroden (E1", E2", E3", E4"). Die Elektrodengruppen sind auf die gleiche Richtung wie ihre Elektroden entlang der gewählten Richtung 214 ausgerichtet.
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In der in 5 gezeigten Anordnung sind der erste Leiter 302 und der zweite Leiter 304 ebene Elemente, wobei sie innerhalb der ersten Elektrodenschicht 204 nebeneinander angeordnet sind. Ähnlich sind der dritte Leiter 402 und der vierte Leiter 404 ebene Elemente, wobei sie in der zweiten Elektrodenschicht 206 nebeneinander angeordnet sind.
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6 zeigt eine alternative Anordnung 600 der im Fenster 106 angeordneten Leiter. Die alternative Anordnung ermöglicht es, dass die Elektroden innerhalb einer einzigen Elektrodenschicht liegen. Zur Veranschaulichung bezüglich der ersten Elektrodengruppe EG1 bilden die Elektroden (E1, E2, E3, E4) die erste Elektrodengruppe EG1, wobei sie vollständig innerhalb der einzelnen Elektrodenschicht liegen. Der dritte Leiter 402 enthält einen Sprungabschnitt 602, der sich aus der Elektrodenschicht erstreckt, um einen elektrischen Kontakt mit dem ersten Leiter 302 und dem zweiten Leiter 304 zu verhindern. Ähnlich enthält der vierte Leiter 404 einen Sprungabschnitt 604, der sich aus der Elektrodenschicht erstreckt, um einen elektrischen Kontakt mit dem ersten Leiter 302 und dem zweiten Leiter 304 zu verhindern.
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7 zeigt einen Aktivierungsablauf für die in den 5 und 6 veranschaulichten Spannungsquellen in einer veranschaulichenden Ausführungsform. Die Zeit ist entlang der Abszisse in Sekunden (s) gezeigt, während die Impulsamplitude entlang der Ordinatenachse in Volt (V) gezeigt ist. Die erste Spannungsquelle 312 wird aktiviert, um die ersten Elektroden (E1, E1', ...) während einer ausgewählten Dauer auf einen ausgewählten Spannungswert anzuheben. Die erste Spannungsquelle 312 wird dann deaktiviert, während die zweite Spannungsquelle 314 aktiviert wird, um die zweiten Elektroden (E2, E2', ...) während der gewählten Dauer auf einen gewählten Spannungswert anzuheben. Dann wird die zweite Spannungsquelle 314 deaktiviert und wird die dritte Spannungsquelle 412 aktiviert, um die dritten Elektroden (E3, E3', ...) während der gewählten Dauer auf einen gewählten Spannungswert anzuheben. Dann wird die dritte Spannungsquelle 412 deaktiviert und wird die vierte Spannungsquelle 414 aktiviert, um die vierten Elektroden (E4, E4', ...) während der gewählten Dauer auf einen gewählten Spannungswert anzuheben. Nachdem die vierte Spannungsquelle 414 deaktiviert worden ist, kann der Aktivierungsablauf wiederholt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die gewählte Spannung für jede der Spannungsquellen die gleiche, wobei die Dauer, während der jede der Spannungsquellen aktiviert ist, die gleiche ist. In dem veranschaulichenden Aktivierungsablauf nach 7 wird der erste Aktivierungsimpuls 702 (für die erste Spannungsquelle 312) bei etwa 0,5 Millisekunden (ms) eingeleitet und bei etwa 1 ms deaktiviert. Der zweite Aktivierungsimpuls 704 (für die zweite Spannungsquelle 314) wird bei etwa 1 ms eingeleitet und bei etwa 1,5 ms deaktiviert. Der dritte Aktivierungsimpuls 706 (für die dritte Spannungsquelle 412) wird bei etwa 1,5 ms eingeleitet und bei etwa 2 ms deaktiviert. Der vierte Aktivierungsimpuls 708 (für die vierte Spannungsquelle 414) wird bei etwa 2 ms eingeleitet und bei etwa 2,5 ms deaktiviert. Jeder der Aktivierungsimpulse weist eine Größe von 400 Volt (V) auf. Es soll erkannt werden, dass die Dauer und die Größe für die in 7 veranschaulichten Impulse lediglich veranschaulichend sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Dauer und die Größe des Impulses irgendein gewählter Wert sein.
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8 zeigt eine alternative Anordnung 800 der Elektroden innerhalb des Fensters 106. Jede der Elektroden bildet eine Spirale, wobei die Spirale einer ausgewählten Elektrode zwischen ihren benachbarten Spiralen verschachtelt ist. Durch Aktivieren der Elektroden unter Verwendung des Aktivierungsablaufs nach 7 kann ein Tröpfchen von einer Mitte „C“ des Fensters 106 zu einem Umfang oder einer Peripherie des Fensters gezogen werden. Die Elektrodenspiralen können innerhalb einer einzigen Elektrodenschicht liegen.
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9 (Stand der Technik) zeigt ein Diagramm 900 von frequenzbezogenen Werten des spezifischen elektrischen Widerstands für verschiedene Ansammlungsbedingungen des Fensters 106. Die Frequenz ist entlang der Abszisse in Kilohertz (kHz) gezeigt, während der spezifische elektrische Widerstand entlang der Ordinatenachse in Megaohm (MΩ) gezeigt ist. Eine erste Frequenzgruppe 902 enthält Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands, die erhalten worden sind, wenn das hydrophobe Glas klar oder trocken ist (d. h., ohne Fluid auf dem Glas). Eine zweite Frequenzgruppe 904 enthält Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands, die erhalten worden sind, wenn das hydrophobe Glas eine Eisschicht aufweist. Eine dritte Frequenzgruppe 906 enthält Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands, die erhalten worden sind, wenn das hydrophobe Glas eine Wasserschicht aufweist. Der Widerstand auf dem Fenster 106 kann gemessen und mit Bereichen im Diagramm 900 verglichen oder abgeglichen werden, um die Oberflächenbedingung (d. h., die Ansammlungsbedingung) zu bestimmen.
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Die Elektroden können in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. In einer ersten Betriebsart kann eine Spannung bei einer ausgewählten Frequenz an wenigstens die erste Elektrode E1 angelegt sein, wobei ein Widerstand oder eine Impedanz, die sich aus der angelegten Spannung ergibt, gemessen werden kann. In Anbetracht der Daten aus dem Diagramm 900 kann der Prozessor 108 aus den Frequenz- und Widerstandsmessungen bestimmen, ob sich Eis oder Wasser auf dem Glas befindet oder ob das Glas trocken ist. Sobald bestimmt wird, dass sich Eis auf dem Fenster befindet, kann der Prozessor 108 die Elektroden in einer zweiten Betriebsart betreiben, um die Elektroden zu aktivieren, um das Eis zu erwärmen, wodurch das Eis geschmolzen wird. Aufgrund des durch die Elektroden erzeugten elektrischen Feldes wird durch den Widerstand des Eises Wärme erzeugt, ohne die äußerste Schicht 212 zu erwärmen. In einer dritten Betriebsart, die verwendet wird, wenn sich kein Eis mehr auf dem Fenster befindet, sondern Wasser auf dem Fenster verbleibt, können die Elektroden nacheinander aktiviert werden, um das Wasser von dem Glas zu entfernen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beträgt die Breite der Elektroden etwa 300 Mikrometer (µm), um Eis zu schmelzen, wobei die Lücke zwischen den Elektroden (d. h., der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2) etwa 100 µm beträgt. Eine Elektrode wird mit etwa 30 kHz, um Eis zu schmelzen, und mit etwa 1 kHz, um Wasser entlang der Glasoberfläche zu bewegen, aktiviert. Die zweite dielektrische Schicht 210 weist eine Dicke von etwa 2 µm bis etwa 10 µm auf. Zwischen den Elektrodenschichten und dem innersten Glas 202 kann eine Isolierschicht angebracht sein, um die Wärmemenge zu verringern, die auf das Glas übertragen wird.
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10 zeigt ein Diagramm 1000, das eine Schmelzrate von Eis unter Verwendung der hier offenbarten Enteisungsverfahren veranschaulicht. Entlang der Abszisse ist die Zeit in Sekunden gezeigt, während entlang der Ordinatenachse ein Prozentsatz der Wasserphase auf dem Fenster als ein Verhältnis gezeigt ist. Zum Zeitpunkt t = 0 weist das Fenster eine vollständige Eisschicht auf, was durch einen Prozentsatz von null angegeben ist. Bei etwa 25 Sekunden beginnt das Eis zu schmelzen und in Wasser überzugehen, was durch den Anstieg des Prozentsatzes des Wassers gezeigt ist. Bei etwa t = 45 Sekunden und weiter ist das Fenster vollständig von der Wasserphase bedeckt (d. h., das gesamte Eis ist geschmolzen).
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Obwohl die Erfindung hier als vier Elektroden pro Elektrodengruppe aufweisend beschrieben wird, ist dies nicht als eine Einschränkung der Erfindung gemeint. Die Anzahl der Elektroden in einer Elektrodengruppe kann irgendeine geeignete Anzahl sein. Gemäß verschiedenen veranschaulichenden Ausführungsformen kann die Erfindung drei, fünf oder sechs Elektroden pro Elektrodengruppe enthalten.
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Während die obige Offenbarung bezüglich beispielhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente für deren Elemente ersetzt werden können, ohne von ihrem Schutzumfang abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Schutzumfang abzuweichen. Deshalb soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen eingeschränkt werden, wobei aber die vorliegende Offenbarung alle Ausführungsformen enthält, die in ihren Schutzumfang fallen.
