CN109177929A - 一种车载光学探测器的清洗方法、清洗装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载光学探测器的清洗方法、清洗装置以及车辆，该清洗方法包括步骤：S1向需清洗车载光学探测器喷射高压气体，并持续第一预设时间，然后进入S2；S2判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入S6；若否，则进入S3；S3向需清洗车载光学探测器喷射清洗液，并持续第二预设时间，然后进入S4；S4向需清洗车载光学探测器喷射高压气体，并持续第三预设时间，然后进入S5；S5判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入S6；S6清洗结束。该清洗方法、清洗装置及车辆既能够有效清除车载光学探测器表面的污物，又不降会低光学探测器的精度。
Description
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术领域，特别涉及一种车载光学探测器的清洗方法、清洗装置以及车辆。
背景技术
随着科技的发展，自动驾驶技术也越来越趋近于成熟，自动驾驶技术在很大程度上缓解了驾驶人员的疲劳，同时显著降低了交通事故的发生率。
自动驾驶技术的实现需要依赖于各种车载光学探测器，基于对外界环境进行探测的需要，车载光学探测器通常安装在车身外部，这导致车载探测器容易被灰尘、泥土、冰雪、昆虫尸体等污物覆盖，降低了车载光学探测器的探测精度，严重时甚至无法实现自动驾驶或者引发交通事故。
摄像头和激光雷达是目前车辆上应用较多的车载光学探测器，以激光雷达为例，为了保证激光雷达探测的可靠性，一些车辆上安装了激光雷达清洗装置。然而，目前的激光雷达清洗装置类似于大灯清洗装置，通过喷头向激光雷达喷射高压清洗液，以期通过清洗液将激光雷达表面的污物冲刷掉。
虽然能够清除激光雷达表面的污物，但是在刚刚完成清洗后，清洗液会残留在激光雷达的表面，这同样会严重降低激光雷达的传感效果。
因此，如何既能够有效清除车载光学探测器表面的污物，又不降低车载光学探测器的探测精度是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明第一方面在于提供一种车载光学探测器的清洗方法，以便既能够有效清除车载光学探测器表面的污物，又不降低光学探测器的精度。
本发明第二方面还在于提供一种能够实现上述清洗方法的车载光学探测器的清洗装置。
本发明第三方面还在于提供一种设置有上述清洗装置的车辆。
为达到上述目的，本发明提供的车载光学探测器的清洗方法，包括：
S1、向需清洗车载光学探测器喷射高压气体，并持续第一预设时间，然后进入S2；
S2、判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入S6；若否，则进入S3；
S3、向所述需清洗车载光学探测器喷射清洗液，并持续第二预设时间，然后进入S4；
S4、向所述需清洗车载光学探测器喷射高压气体，并持续第三预设时间，然后进入S5；
S5、判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入S6；
S6、清洗结束。
优选的，在S5中，若未达到预定清洗效果，则返回S3。
优选的，在S5中，若未达到预定清洗效果，则进入S7；
S7、判断清洗液的喷射次数是否达到预设清洗次数，若是，则请求人工干预，若否，则返回S3。
优选的，在S1之前还包括步骤：
S01、判断车载光学探测器是否需要清洗，若是，则将所述车载光学探测器记录为需清洗车载光学探测器并进入S1。
本发明所公开的车载光学探测器的清洗装置，包括：
靠近所述车载光学探测器设置，并能够朝所述车载光学探测器喷射高压气体的气体喷嘴；
与所述气体喷嘴通过气体管路相连的高压气源；
靠近所述车载光学探测器设置，并能够朝所述车载光学探测器喷射清洗液的液体喷嘴；
与所述液体喷嘴通过液体管路相连的清洗液泵体；
用于存储清洗液并与所述清洗液泵体相连的清洗液存储器；
控制器，包括控制模块和用于检测所述车载光学探测器的清洁程度的检测模块，在所述车载光学探测器需要清洗时，所述控制模块控制所述高压气源向所述气体喷嘴供气，并持续第一预设时间；若达到预定清洗效果，则清洗结束，若未达到预定清洗效果，则控制所述清洗液泵体向所述液体喷嘴供应清洗液，并持续第二预设时间，然后控制所述高压气源向所述气体喷嘴供气，并持续第三预设时间，若达到预定清洗效果，则清洗结束。
优选的，所述高压气源为空气压缩机。
优选的，所述车载光学探测器包括多个，并且，
所述气体管路包括由所述高压气源引出的气体总管，和与所述气体总管相连并与所述车载光学探测器数量一致的气体支管，每根所述气体支管上均设置有与所述控制器通讯连接的电磁阀，任意一所述气体支管上至少设置有一个所述气体喷嘴；
所述液体管路包括由所述清洗液泵引出的液体总管，和与所述液体总管相连并与所述车载光学探测器数量一致的液体支管，每根所述液体支管上均设置有与所述控制器通讯连接的电磁阀，任意一所述液体支管上至少设置有一个所述液体喷嘴。
优选的，在所述清洗液泵体向所述液体喷嘴供应清洗液一次之后，所述高压气源向所述气体喷嘴供气一次称为一个清洗循环，所述控制器内还具有清洗循环次数记录模块和请求人工干预模块，若经过预设次数的所述清洗循环后，所述车载光学探测器仍未达到预定清洗效果，则所述控制模块控制所述请求人工干预模块发出人工干预请求。
优选的，所述气体管路和所述液体管路均为橡胶软管。
本发明所公开的车辆设置有光学探测器，并且靠近光学探测器设置有清洗装置，该清洗装置为上述任意一项中所公开的车载光学探测器的清洗装置。
由以上技术方案可以看出，本发明中所公开的车载光学探测器的清洗方法中，首先采用高压气体喷射清洗车载光学探测器，若达到预定清洗效果，则结束清洗，若没有达到预定清洗效果，则首先向车载光学探测器喷射清洗液，以便将车载光学探测器上的污物通过清洗液清洗掉，然后再向车载光学探测器的表面喷射高压气体，以便通过高压气体将残留在车载光学探测器表面的液体吹干，保证车载光学探测器的探测精度不受清洗过程的影响。
本发明所公开的车载光学探测器的清洗方法、清洗装置以及车辆，优先采用气体对车载光学探测器进行吹扫清洗，气体清洗不会造成液体残留，对车载光学探测器的探测精度无影响；若气体清洗不能达到预定清洗效果，则采用清洗液进行液体清洗，并且在液体清洗完成后及时采用高压气体对车载光学探测器表面的残留液体吹干，以避免残留液体对探测精度造成影响。
由此可见，本发明所公开的车载光学探测器的清洗方法、清洗装置及车辆，既能够有效清除车载光学探测器表面的污物，又不降会低光学探测器的精度。
附图说明
图1为本发明实施例中所公开的车载光学探测器清洗方法的流程示意图；
图2为本发明一种实施例中所公开的车载光学探测器清洗装置的原理示意图；
图3为本发明另一种实施例中所公开的车载光学探测器清洗装置的原理示意图。
具体实施方式
本发明第一方面是提供一种车载光学探测器的清洗方法，以便既能够有效清除车载光学探测器表面的污物，又不降低光学探测器的精度。
本发明第二方面还在于提供一种能够实现上述清洗方法的车载光学探测器的清洗装置。
本发明第三方面还在于提供一种设置有上述清洗装置的车辆。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
需要进行说明的是，本发明中的车载光学探测器是指采用光学原理进行各种参数探测的传感装置，包括但不限于激光雷达、摄像头等。
请参考图1，本发明中所公开的车载光学探测器的清洗方法，包括如下步骤：
S1、喷射高压气体，持续第一预设时间；
具体的，在车载光学探测器需要进行清洗时，向需清洗的车载光学探测器喷射高压气体，并且喷射过程持续第一预设时间，所谓高压气体在本案中具体是指压力大于大气压的气体，通常高压气体可通过空气压缩机产生，为了保证清洗效果，喷射过程需持续第一预设时间，例如该第一预设时间可以为3s、5s、8s等，可以根据实际需要对第一预设时间进行适应性匹配。
S2、判断是否达到预定清洗效果，若达到清洗效果，则进入到步骤S6，否则，进入到步骤S3，判断是否达到预定清洗效果，通常是根据车载光学探测器目前的透光面积与其设计透光面积之间的比值来确定的，例如，目前透光面积小于设计透光面积的80％，则可判断为未达到预定清洗效果；当然，除此之外，本领域技术人员还可以设计其他算法来实现清洗效果的判定，本文中对清洗效果的判定方法不作限定。
S3、喷射清洗液，持续第二预设时间；
若通过气体清洗无法达到预定清洗效果，则需要采用清洗液进行液体清洗，具体的，向需清洗车载光学探测器喷射清洗液，并持续第二预设时间，然后进入步骤S4，清洗液需要具备一定的压力，以便保证清洗液从喷头位置喷出时具有理想的初始速度，这就需要对清洗液进行增压，通常清洗液的增压是通过泵实现的，同样的道理，第二预设时间可以为3s、5s、8s等，可以根据实际需要对第二预设时间进行适应性匹配。
S4、喷射高压气体，持续第三预设时间，然后进入步骤S5；
在完成上述步骤S3之后，紧接着进行该步骤，该步骤的目的在于通过高压气体将残留在车载光学探测器上的液体吹干，以避免残留液体对车载光学探测器的探测精度造成影响，该步骤中的高压气体与步骤S1中的高压气体相同，第三预设时间同样可以为3s、5s、8s等，根据实际需要对第三预设时间进行适应性匹配即可。
S5、判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入步骤S6；
S6、清洗结束。
由以上技术方案可以看出，本发明中所公开的车载光学探测器的清洗方法中，首先采用高压气体喷射清洗车载光学探测器，若达到预定清洗效果，则结束清洗，若没有达到预定清洗效果，则首先向车载光学探测器喷射清洗液，以便将车载光学探测器上的污物通过清洗液清洗掉，然后再向车载光学探测器的表面喷射高压气体，以便通过高压气体将残留在车载光学探测器表面的液体吹干，保证车载光学探测器的探测精度不受清洗过程的影响。
该清洗方法，优先采用气体对车载光学探测器进行吹扫清洗，气体清洗不会造成液体残留，对车载光学探测器的探测精度无影响；若气体清洗不能达到预定清洗效果，则采用清洗液进行液体清洗，并且在液体清洗完成后及时采用高压气体对车载光学探测器表面的残留液体吹干，以避免残留液体对探测精度造成影响。
由此可见，上述实施例中所公开的车载光学探测器的清洗方法，既能够有效清除车载光学探测器表面的污物，又不降会低光学探测器的精度。
为了进一步完善方案，本实施例中对上述实施例中的技术方案作出了进一步完善，在步骤S5中，若没有达到预定清洗效果，则返回步骤S3，通过反复清洗、吹干以期达到预定清洗效果。
虽然在没有达到清洗效果是可以返回步骤S3，但若是车载光学探测器上附着有顽固污渍，有可能始终无法清洗下来，这就会导致系统始终重复喷射清洗液和吹干的动作，不仅容易耗干清洗液，而且还会对车辆部件造成损坏，为此，本实施例中作出了进一步优化，在步骤S5中，若未达到清洗效果，则进入到步骤S7中，步骤S7为：
S7、判断清洗液的喷射次数是否达到预设清洗次数，若是，则进入步骤S8，若否，则返回步骤S3；
步骤S8为：
S8、请求人工干预。
优化后的清洗方法中，在没有达到预设清洗次数时，系统会重复进行喷射清洗液和吹干的动作，若达到预设清洗次数后，则系统停止动作，并请求人工干预，这就有效避免了清洗液耗干以及车辆部件损坏的情况出现。需要进行说明的是，预设清洗次数可以根据需要进行更改，通常可预设为2次、3次等。
实际上，在进入清洗程序之前，还包括步骤：
S01、判断车载光学探测器是否需要清洗，若是，则将所述车载光学探测器记录为需清洗车载光学探测器并进入所述步骤S1；
也就是说，在进入清洗程序之前，系统还需要判断车载光学探测器是否需要进行清洗，当系统判定光学探测器确实需要清洗时，才会启动清洗程序。
除此之外，本发明还公开了一种车载光学探测器的清洗装置，请首先参考图2，以车载光学雷达的清洗为例，该清洗装置包括：气体喷嘴、高压气源、液体喷嘴、清洗液泵体、清洗液存储器以及控制器；
其中，气体喷嘴靠近车载光学探测器设置，或者直接设置在车载光学探测器上，可以为固定安装，也可通过伸缩装置安装，但需要保证气体喷嘴不能遮挡车载光学探测器的探测视场，气体喷嘴能够朝向车载光学探测器喷射高压气体；
高压气源与气体喷嘴通过气体管路相连，在汽车中，高压气源通常为空气压缩机；
液体喷嘴同样是靠近车载光学探测器设置，或者直接设置在车载光学探测器上，可以为固定安装，也可采用伸缩机构安装，但需要保证液体喷嘴不能遮挡车载光学探测器的探测视场，液体喷嘴能够朝向车载光学探测器喷射清洗液；
清洗液泵体通过液体管路与液体喷嘴相连，清洗液泵体主要为清洗液增压，使清洗液能够以理想的速度从液体喷嘴喷出；
清洗液存储器用于存储清洗液并与清洗液泵体相连，如图2中所示；
控制器具体包括控制模块和检测模块，检测模块用于检测车载光学探测器的清洁程度，当车载光学探测器需要清洗时，控制模块控制高压气源向气体喷嘴供气，并持续第一预设时间；若达到预定清洗效果，则清洗结束，若未达到预定清洗效果，则控制所述清洗液泵体向所述液体喷嘴供应清洗液，并持续第二预设时间，然后控制所述高压气源向所述气体喷嘴供气，并持续第三预设时间，若达到预定清洗效果，则清洗结束。
本装置中的高压气体、第一预设时间、第二预设时间以及第三预设时间等与上述实施例中的方法中相同的名词所表示的含义一致，各名词的具体涵盖范围可以参考上述方法中的解释。
该清洗装置优先采用气体对车载光学探测器进行吹扫清洗，气体清洗不会造成液体残留，对车载光学探测器的探测精度无影响；若气体清洗不能达到预定清洗效果，则采用清洗液进行液体清洗，并且在液体清洗完成后及时采用高压气体对车载光学探测器表面的残留液体吹干，以避免残留液体对探测精度造成影响。
如图2中所示，在一具体实施例中，高压气源为空气压缩机，当高压气源为空气压缩机时，空气压缩机、车载光学探测器、清洗液泵体等均通过CAN总线通讯相连，当然，若非如此，也可是车载光学探测器自带控制器，通过车载光学探测器直接向洗涤液泵体、空气压缩机等发送PWM信号、GPIO等其他信号来进行控制；
或者车载光学探测器自带检测模块，在检测到需要进行清洗时，向车辆的控制模块发送清洗请求，在控制模块批准清洗请求后，进入清洗程序。
图2中实际代表单个车载光学探测器的清洗系统的原理图，气体喷嘴和液体喷嘴(附图中统一标注为喷嘴)的数量可以为一个或多个，其数量应当根据车载光学探测器(如激光雷达)的通光面积、单个气体喷嘴和单个液体喷嘴所能够覆盖的清洗面积确定，保证全部气体喷嘴和全部液体喷嘴可以覆盖车载光学探测器的通光面积。液体喷嘴的设计除了考虑清洗效果之外，还应当考虑节省清洗液，清洗效果一般取决于液体喷嘴与车载光学探测器之间的距离、喷水的水滴大小、接触角、喷水速度以及喷水量，因此液体喷嘴在车载光学探测器上的固定位置需要综合这些因素确定。
由于家用车中的空气压缩机并不持续工作，因此通过控制模块控制压缩机的启停即可达到供气和停止供气的目的，但是对于已有高压气源的商用车则不同，需要在高压气源与气体喷嘴之间增设电磁阀，由控制模块控制该电磁阀的通断来达到供气和停止供气的目的。
气体管路以及液体管路可以采用金属管，也可采用橡胶管，本实施例中，气体管路以及液体管路均采用橡胶软管，橡胶软管的伸缩型必须与短期脉冲长度精确匹配，橡胶软管的总程度一般不得超过2.5m，极限最大值为4m，橡胶软管的伸缩型允许其在一定的压力下伸张。在标准SAE J1037已经对橡胶软管的硬度、拉伸轻度、扯断伸长率、爆破压力、耐加热老化和耐臭氧等特性做出了详细的规定。
清洗液存储器可以是单独设置的，也可以是与其他清洗液存储器(如前挡玻璃洗涤壶)共用的，单独设计时，需保证清洗液存储器中存储足够次数(如25次或50次)的洗涤液，所谓“次数”具体是指液体喷头的喷射次数；若与其他清洗液存储器共用，则需在设计时留足空间。
请参考图3，图3为另一实施例中的车载光学探测器的清洗系统的原理图，该清洗系统中包括多个车载光学探测器(如激光雷达)，并且，
气体管路包括由高压气源引出的气体总管，和与气体总管相连并与车载光学探测器数量一致的气体支管，气体总管和气体支管构成歧管结构，每根气体支管上均设置有与控制器通讯连接的电磁阀，任意一气体支管上至少设置有一个气体喷嘴；
液体管路包括由清洗液泵体引出的液体总管，和与液体总管相连并与车载光学探测器数量一致的液体支管，液体总管与液体支管也构成歧管结构，每根液体支管上均设置有与控制器通讯连接的电磁阀，任意一液体支管上至少设置有一个液体喷嘴。
相比于单一车载光学探测器的清洗装置而言，上述实施例中的清洗装置可以通过控制器控制电磁阀的通断，以便实现对车载光学探测器进行单独清洗的目的。
当多个车载光学探测器需要进行清洗时，可以由控制模块自动决定清洗顺序(如根据编号、根据清洁程度)。若车载光学探测器自带检测模块，并且车载光学探测器向控制模块发送清洗请求时，控制模块可根据当前驾驶路况、车载光学探测器的遮挡程度、其他传感器的传感效果等因素批准或不批准清洗请求。
本发明中所公开的车载光学探测器的清洗装置中，在清洗液泵体向液体喷嘴供应清洗液一次之后且所述高压气源向所述气体喷嘴供气一次称为一个清洗循环，所述控制器内还具有清洗循环次数记录模块和请求人工干预模块，若经过预设次数的所述清洗循环后，车载光学探测器仍未达到预定清洗效果，则控制模块控制请求人工干预模块发出人工干预请求。
在没有达到预设清洗次数时，系统会重复进行喷射清洗液和吹干的动作，若达到预设清洗次数后，则系统停止动作，并请求人工干预，这就有效避免了清洗液耗干以及车辆部件损坏的情况出现。需要进行说明的是，预设清洗次数可以根据需要进行更改，通常可预设为2次、3次等。
除此之外，本发明中还公开了一种车辆，该车辆可以为传统汽车或者以电动汽车以及混合动力汽车为代表的新能源汽车，该车辆外部设置有光学探测器，靠近光学探测器设置有清洗装置，并且该清洗装置为上述任意一实施例中所公开的车载光学探测器的清洗装置。
由于采用了上述实施例中的清洗装置，因此该车辆兼具上述清洗装置相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。
以上对本发明所提供的车载光学探测器的清洗方法、清洗装置及车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种车载光学探测器的清洗方法，其特征在于，包括步骤：
S1、向需清洗车载光学探测器喷射高压气体，并持续第一预设时间，然后进入S2；
S2、判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入S6；若否，则进入S3；
S3、向所述需清洗车载光学探测器喷射清洗液，并持续第二预设时间，然后进入S4；
S4、向所述需清洗车载光学探测器喷射高压气体，并持续第三预设时间，然后进入S5；
S5、判断是否达到预定清洗效果，若是，则进入S6；
S6、清洗结束。
2.根据权利要求1所述的车载光学探测器的清洗方法，其特征在于，在S5中，若未达到预定清洗效果，则返回S3。
3.根据权利要求1所述的车载光学探测器的清洗方法，其特征在于，在S5中，若未达到预定清洗效果，则进入S7；
S7、判断清洗液的喷射次数是否达到预设清洗次数，若是，则请求人工干预，若否，则返回S3。
4.根据权利要求1所述的车载光学探测器的清洗方法，其特征在于，在S1之前还包括步骤：
S01、判断车载光学探测器是否需要清洗，若是，则将所述车载光学探测器记录为需清洗车载光学探测器并进入S1。
5.一种车载光学探测器的清洗装置，其特征在于，包括：
靠近所述车载光学探测器设置，并能够朝所述车载光学探测器喷射高压气体的气体喷嘴；
与所述气体喷嘴通过气体管路相连的高压气源；
靠近所述车载光学探测器设置，并能够朝所述车载光学探测器喷射清洗液的液体喷嘴；
与所述液体喷嘴通过液体管路相连的清洗液泵体；
用于存储清洗液并与所述清洗液泵体相连的清洗液存储器；
控制器，包括控制模块和用于检测所述车载光学探测器的清洁程度的检测模块，在所述车载光学探测器需要清洗时，所述控制模块控制所述高压气源向所述气体喷嘴供气，并持续第一预设时间；若达到预定清洗效果，则清洗结束，若未达到预定清洗效果，则控制所述清洗液泵体向所述液体喷嘴供应清洗液，并持续第二预设时间，然后控制所述高压气源向所述气体喷嘴供气，并持续第三预设时间，若达到预定清洗效果，则清洗结束。
6.根据权利要求5所述的车载光学探测器的清洗装置，其特征在于，所述高压气源为空气压缩机。
7.根据权利要求5所述的车载光学探测器的清洗装置，其特征在于，所述车载光学探测器包括多个，并且，
所述气体管路包括由所述高压气源引出的气体总管，和与所述气体总管相连并与所述车载光学探测器数量一致的气体支管，每根所述气体支管上均设置有与所述控制器通讯连接的电磁阀，任意一所述气体支管上至少设置有一个所述气体喷嘴；
所述液体管路包括由所述清洗液泵体引出的液体总管，和与所述液体总管相连并与所述车载光学探测器数量一致的液体支管，每根所述液体支管上均设置有与所述控制器通讯连接的电磁阀，任意一所述液体支管上至少设置有一个所述液体喷嘴。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的车载光学探测器的清洗装置，其特征在于，在所述清洗液泵体向所述液体喷嘴供应清洗液一次之后，所述高压气源向所述气体喷嘴供气一次称为一个清洗循环，所述控制器内还具有清洗循环次数记录模块和请求人工干预模块，若经过预设次数的所述清洗循环后，所述车载光学探测器仍未达到预定清洗效果，则所述控制模块控制所述请求人工干预模块发出人工干预请求。
9.根据权利要求5所述的车载光学探测器的清洗装置，其特征在于，所述气体管路和所述液体管路均为橡胶软管。
10.一种车辆，所述车辆外部设置有光学探测器，靠近所述光学探测器设置有清洗装置，其特征在于，所述清洗装置为如权利要求5-9任意一项所述的车载光学探测器的清洗装置。
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