CN115023375A

CN115023375A - 用于车辆的传感器清洁系统和用于清洁传感器的方法

Info

Publication number: CN115023375A
Application number: CN202080094957.0A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉斯·贝内
Original assignee: Volvo Truck Corp
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2022-09-06
Also published as: EP4100286A1; WO2021155931A1; EP4100286B1; US20230060169A1

Abstract

本发明涉及一种用于待清洁的传感器(200)的清洁系统(100)，其包括：‑蓄能器(102)，该蓄能器包括：至少一个清洁流体隔室(104)，该至少一个清洁流体隔室设置有：至少一个张紧元件(134)；用于接收清洁流体的清洁流体入口(104a)；以及用于以清洁流体射流的形式提供清洁流体的清洁流体出口(104b)；至少一个气体隔室(106)，该至少一个气体隔室设置有：至少一个张紧元件(134)；用于接收气体的气体入口(106a)；以及用于以气体射流的形式提供气体的气体出口(106b)，‑清洁流体电子阀(116)，该清洁流体电子阀用于控制被应用到待清洁的传感器(200)的清洁流体的流量，‑气体电子阀(118)，该气体电子阀用于控制被应用到待清洁的传感器(200)的气体的流量。

Description

用于车辆的传感器清洁系统和用于清洁传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的传感器清洁系统。本发明还涉及一种用于通过这种清洁系统来清洁传感器的方法。

本发明可以应用于包括重型车辆在内的车辆中，例如卡车、公共汽车和建筑设备，特别是自动化车辆。虽然将针对自动化车辆来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是还可用在包含传感器的其它车辆中。

背景技术

本发明涉及一种车辆，该车辆包含传感器，例如光探测和测距(激光雷达(LIDAR))、摄像机、雷达(RADAR)、声纳、红外系统。

车辆(特别是自主车辆)需要传感器以便捕获车辆周围环境的数据。

取决于驾驶环境或/和天气条件，传感器可能变脏，并因此可能捕获到部分的或不正确的数据。这可能导致安全性降低。

在检测到传感器变脏且因此不工作的情况下，车辆可能需要切换到安全模式，这可能包括例如停车和/或激活危险警告灯。

因此，希望避免或限制由于变脏的传感器而导致切换到车辆安全模式(这对于任何车辆都是不可避免的情形)。

虽然存在用于清洁传感器的系统，但它们并不完全令人满意。实际上，它们通常包括流体储箱，该流体储箱被保持在恒定压力下，以通过喷嘴将清洁流体供应到需要清洁的传感器。被保持在恒定压力下的流体储箱需要将能量作为压力储存在该储箱中。这是不希望的，因为加压储箱存在固有的泄漏风险，并且，将储箱维持在压力下往往会使用一些车辆动力。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应很快的用于清洁传感器的系统，该系统至少解决了现有技术的上述问题。

为此，根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于清洁车辆传感器的清洁系统，其包括：

-蓄能器，该蓄能器包括：

○至少一个清洁流体隔室，该至少一个清洁流体隔室设置有：

■至少一个张紧元件，

■用于接收清洁流体的清洁流体入口，以及

■用于以清洁流体射流的形式提供清洁流体的清洁流体出口，

○至少一个气体隔室，该至少一个气体隔室设置有：

■至少一个张紧元件，

■用于接收气体的气体入口，以及

■用于以气体射流的形式提供气体的气体出口，

-清洁流体喷射装置，该清洁流体喷射装置被配置成将清洁流体喷射在该车辆传感器上，

-气体喷射装置，该气体喷射装置被配置成将气体喷射在该车辆传感器上。

通过提供包括具有张紧元件的清洁流体隔室和气体隔室的蓄能器，该清洁装置避免了使清洁流体储箱保持在恒定压力下，并因此避免了流体泄漏的风险。

此外，该清洁系统将需要较少的动力，因为没有泵需要一直工作以将清洁流体喷射到待清洁的传感器。

此外，由于该蓄能器，例如通过管理清洁流体出口和/或气体出口的打开，可以调整被应用到待清洁的传感器的清洁流体压力和气体压力。

此外，该蓄能器能够容易地经由清洁流体入口和气体入口重新填充。因此，该清洁系统可以被指派给位于车辆的不同区域处的车辆传感器。

此外，由于其紧凑的尺寸，该清洁系统的蓄能器可以放置在待清洁的传感器附近，从而具有了反应很快的清洁系统。

根据一个实施例，该清洁系统包括：

-清洁流体出口阀，该清洁流体出口阀用于控制被应用到车辆传感器的清洁流体的流量，以及

-气体出口阀，该气体出口阀用于控制被应用到车辆传感器的气体的流量。

所述张紧元件被布置成在这些阀打开时操作，以将清洁流体和气体从该蓄能器喷射到待清洁的传感器。

根据一个实施例，该清洁系统包括控制单元，该控制单元连接到清洁流体出口阀和气体出口阀。该控制单元被配置成操作这些阀，以将清洁流体和气体供应到待清洁的传感器。

这些出口阀优选为电子阀。

根据又一实施例，该清洁系统还包括：

-清洁流体储箱，和

-气体储箱。

根据一个实施例，该气体储箱是加压储箱。

根据此实施例，该清洁系统还包括位于气体储箱与蓄能器之间的气体入口阀，该气体入口阀用于控制被供应到蓄能器的气体的流量。

该气体入口阀有利地连接到所述控制单元。因此，所述控制单元被配置成操作该气体入口阀，以便控制被供应到蓄能器的气体的流量。

该气体入口阀优选为电子阀。

根据另一实施例，该气体储箱不是加压储箱，并且该清洁系统包括气体泵，该气体泵被布置成与气体储箱及蓄能器的气体入口连通。

该气体泵允许用气体重新填充蓄能器。因为气体在蓄能器中未被加压，所以此泵具有低的流量容力(flow capacity)。因此，此泵不涉及很多成本。

该气体泵有利地连接到所述控制单元。因此，所述控制单元被配置成操作该气体泵，以便将气体供应到蓄能器。

根据一个实施例，该清洁流体储箱是加压储箱。

根据此实施例，该清洁系统还包括位于清洁流体储箱与蓄能器之间的清洁流体入口阀，该清洁流体入口阀用于控制被供应到蓄能器的清洁流体的流量。

该清洁流体入口阀有利地连接到所述控制单元。因此，所述控制单元被配置成操作该清洁流体入口阀，以便控制被供应到蓄能器的清洁流体的流量。

该清洁流体入口阀优选为电子阀。

根据另一实施例，该清洁流体储箱不是加压储箱，并且该清洁系统包括清洁流体泵，该清洁流体泵被布置成与清洁流体储箱及蓄能器的清洁流体入口连通。

该清洁流体泵允许用清洁流体重新填充该蓄能器。因为清洁流体在蓄能器中未被加压，所以此泵具有低的流量容力。因此，此泵不涉及很多成本。

该清洁流体泵有利地连接到所述控制单元。因此，所述控制单元被配置成操作该清洁流体泵，以便将清洁流体供应到蓄能器。

此外，该清洁系统可以包括料位传感器，这些料位传感器被布置成提供表示蓄能器中的清洁流体和气体的料位的信号。以这种方式，该蓄能器可以在需要时被重新填充。

这些料位传感器有利地连接到所述控制单元。因此，所述控制单元被配置成接收信号并基于该信号来操作这些泵和/或入口阀。所述控制单元被配置成使得表示低于预定值的料位的信号操作该清洁流体泵或清洁流体入口阀和/或气体泵或气体入口阀，以将清洁流体和/或气体从清洁流体容器和/或气体容器供应到蓄能器，并提高蓄能器中的清洁流体和/或气体的料位。

在一实施例中，该清洁系统包括污垢传感器，该污垢传感器被布置成当待清洁的传感器变脏时提供信号。

根据此实施例，所述控制单元还连接到该污垢传感器，以用于测量待清洁的传感器何时变脏。因此，所述控制单元被配置成基于该信号来操作这些出口阀。所述控制单元被配置成使得：当信号表明传感器变脏时，所述控制单元操作清洁流体出口阀和/或气体出口阀，以将清洁流体和/或气体供应到待清洁的传感器。

所述控制单元优选为电子控制单元(ECU)。

所述张紧元件例如是带有膜的弹簧。

所述清洁流体可以是水。

所述气体可以是空气。

根据一个实施例，该清洁流体隔室围绕气体隔室同心地布置。这种布置被证明是有利的，因为它使得蓄能器非常紧凑。

根据本发明的第二方面，这些和其它目的通过一种使用前述清洁系统来清洁车辆传感器的方法实现，该方法包括：

-测量蓄能器的清洁流体隔室中的清洁流体和气体隔室中的气体的料位；

-分别用清洁流体和气体填充蓄能器的清洁流体隔室和气体隔室，以在蓄能器中储存能量，

-喷射该清洁流体和气体，以便将清洁流体和气体供应到车辆传感器上。

通过提供包括分别用清洁流体和气体填充蓄能器的清洁流体隔室和气体隔室的步骤的方法，能量被储存在蓄能器中，而在清洁流体隔室和气体隔室中没有恒定压力。因此，可以清洁传感器而没有流体泄漏的风险。

根据本发明的第三方面，这些和其它目的通过一种车辆来实现，该车辆包括与前述清洁系统相关联的车辆传感器。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参照附图，下面是作为示例引述的本发明的实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是根据本发明的清洁系统的示意图；

图2是图1的清洁系统的蓄能器的示意性立体图；

图3是图2的蓄能器的示意性纵向截面图；

图3和图4是具有与车辆传感器相关联的清洁系统的卡车的示意图；

图5是与安装在卡车上的车辆传感器相关联的清洁系统的视图。

具体实施方式

图1示出了清洁系统100，该清洁系统100旨在用于清洁车辆传感器200，例如光探测和测距(激光雷达)传感器。

清洁系统100包括蓄能器102，该蓄能器102被布置成储存将用于清洁传感器200的水和空气。特别地，蓄能器102包括水隔室104和空气隔室106。将参照图2和图3更具体地描述蓄能器102。

此外，清洁系统100包括水出口电子阀116和空气出口电子阀118，该水出口电子阀116和空气出口电子阀118用于控制被应用到传感器200的水和空气的流量。水出口电子阀116被布置成与蓄能器102的水隔室104流体连通，并且空气出口电子阀118被布置成与蓄能器102的空气隔室106处于空气连通。

水和空气经由喷射装置120、120'被应用到传感器200，这些喷射装置120、120'分别与水出口电子阀116流体连通并且与空气出口电子阀118处于空气连通。

如图1所示，清洁系统100包括水储箱108和空气储箱110。在图1的示例中，水储箱108和空气储箱110被加压。在本示例中，清洁系统100包括定位在水储箱108与蓄能器102的水隔室104之间的水入口阀130。此外，清洁系统100包括定位在空气储箱110与蓄能器102的空气隔室106之间的空气入口阀132。

水入口阀130使得能够控制被供应到蓄能器102的水的流量。空气入口阀132使得能够控制被供应到蓄能器102的空气的流量。

在该清洁系统中，所述流体连通和所述空气连通优选通过管道122实现。

诸如电子控制单元(ECU)的控制单元124使得能够控制水和空气从蓄能器102到传感器200的供应。为此，控制单元124连接到污垢传感器126，该污垢传感器126被布置成在传感器200变脏时向控制单元124提供信号，并且该控制单元124连接到水出口电子阀116和空气出口电子阀118，以便当控制单元124接收到该信号时操作电子阀116、118以将水和空气供应到传感器200。

水隔室104和空气隔室106包括传感器128，该传感器128被布置成提供表示所述蓄能器中的水和空气的料位的信号。

控制单元124使得能够控制将水和空气供应到蓄能器102。为此，控制单元124连接到定位在所述蓄能器中的料位传感器128。此外，在图1的示例中，在水储箱和空气储箱被加压的情况下，水入口阀130和空气入口阀132连接到控制单元124。以这种方式，当从料位传感器128接收到信号时，控制单元124操作水入口阀130和空气入口阀132。

在未示出的示例中，水储箱108被布置成与水泵112流体连通，该水泵112被布置成与蓄能器102的水隔室104流体连通，和/或空气储箱110被布置成与空气泵114处于空气连通，该空气泵114被布置成与蓄能器102的空气隔室106处于空气连通。

在本示例中，控制单元124连接到水泵112和空气泵114，以便当控制单元124接收到所述信号时操作这些泵112、114来重新填充蓄能器102。更具体地，控制单元124连接到两个料位传感器128(一个料位传感器在水隔室104中，并且一个料位传感器在空气隔室中)。

如图2和图3所示，蓄能器102是圆柱形的，并且水隔室104可以围绕空气隔室106同心地布置。这种布置被证明是有利的，因为它使得蓄能器非常紧凑。水隔室104包括水入口104a，该水入口104a通过管道122与水储箱108(图1)流体连通。此外，水隔室104包括水出口104b，水可以从该水出口104b离开，以便能够喷射在传感器200(图1)上。类似地，空气隔室106包括空气入口106a，该空气入口106a通过管道122与空气储箱110(图1)处于空气连通，并且空气隔室106包括空气出口106b，空气可以从该空气出口106b离开，以便能够喷射在传感器200(图1)上。

如图3所示，蓄能器102包括水隔室104中的张紧元件134和空气隔室106中的张紧元件134。在本发明的实施例中，张紧元件134是机械类型的并且是弹簧加载的。每个张紧元件134例如由带有膜134b的弹簧134a构成。张紧元件134被布置成以机械方式储存能量，以便当水出口电子阀116和/或空气出口电子阀118由控制单元124操作时供应能量，以将水和/或空气释放到所述喷射装置。

图4到图6示出了卡车300，该卡车300具有车辆传感器200以及用于清洁车辆传感器200的清洁系统100。

传感器200可以是包括外壳202和屏幕204的激光雷达传感器(Lidar sensor)。如前文所说明的，清洁系统100包括具有水隔室104和空气隔室106(图1到图3)的蓄能器102，该水隔室104和空气隔室106经由管道122连接到喷射装置(图1)，以便当水出口电子阀116和/或空气出口电子阀118由控制单元(图1)操作时将水和/或空气喷射到传感器200。

图4到图6所示的传感器200是布置在卡车300的拐角上的激光雷达传感器。

应当理解，本发明不限于上文所述和附图所示的实施例；而是，本领域技术人员将意识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims

1.一种用于清洁车辆传感器(200)的清洁系统(100)，包括：

-蓄能器(102)，所述蓄能器(102)包括：

○至少一个清洁流体隔室(104)，所述至少一个清洁流体隔室(104)设置有：

■至少一个张紧元件(134)，

■用于接收清洁流体的清洁流体入口(104a)，以及

■用于以清洁流体射流的形式提供清洁流体的清洁流体出口(104b)，

○至少一个气体隔室(106)，所述至少一个气体隔室(106)设置有：

■至少一个张紧元件(134)，

■用于接收气体的气体入口(106a)，以及

■用于以气体射流的形式提供气体的气体出口(106b)，

-清洁流体喷射装置(120)，所述清洁流体喷射装置(120)被配置成将清洁流体喷射在所述车辆传感器(200)上，

-气体喷射装置(120')，所述气体喷射装置(120')被配置成将气体喷射在所述车辆传感器(200)上。

2.根据权利要求1所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁系统包括：

-清洁流体出口阀(116)，所述清洁流体出口阀(116)用于控制被应用到所述车辆传感器的清洁流体的流量，以及

-气体出口阀(118)，所述气体出口阀(118)用于控制被应用到所述车辆传感器的气体的流量，其中，所述清洁出口阀(116)和所述气体出口阀(118)优选为电子阀。

3.根据权利要求2所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁系统包括控制单元(124)，所述控制单元(124)连接到所述清洁流体出口阀(116)和所述气体出口阀(118)。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁系统包括：

-清洁流体储箱(108)，

-气体储箱(110)，

-清洁流体泵(112)，所述清洁流体泵(112)连接到所述清洁流体储箱(108)和所述蓄能器(102)的所述清洁流体入口(104a)，以及

-气体泵(114)，所述气体泵(114)连接到所述气体储箱(110)和所述蓄能器(102)的所述气体入口(106a)。

5.根据与权利要求3相组合的权利要求4所述的清洁系统，其特征在于，所述泵(112、114)连接到所述控制单元(124)。

6.根据权利要求1到5中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁系统包括料位传感器(128)，所述料位传感器(128)被布置成提供表示所述蓄能器(102)中的清洁流体和气体的料位的信号。

7.根据与权利要求3相组合的权利要求6所述的清洁系统，其特征在于，所述料位传感器(128)连接到所述控制单元(124)。

8.根据权利要求4到7中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁系统包括：

-清洁流体入口阀(130)，所述清洁流体入口阀(130)位于所述清洁流体储箱(108)与所述清洁流体泵(112)之间，用于控制通过所述清洁流体泵(112)的清洁流体的流量，以及

-气体入口阀(132)，所述气体入口阀(132)位于所述气体储箱(110)与所述气体泵(114)之间，用于控制通过所述气体泵(114)的气体的流量，

其中，所述清洁入口阀(130)和所述气体入口阀(132)优选为电子阀。

9.根据与权利要求3相组合的权利要求8所述的清洁系统，其特征在于，所述入口阀(130、132)连接到所述控制单元(124)。

10.根据权利要求1到9中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁系统包括污垢传感器(126)，所述污垢传感器(126)被布置成在所述传感器(200)变脏时提供警报。

11.根据与权利要求3相组合的权利要求10所述的清洁系统，其特征在于，所述控制单元(124)还连接到所述污垢传感器(126)，以用于测量所述传感器(200)何时变脏。

12.根据权利要求3到11中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述控制单元是电子控制单元(ECU)。

13.根据权利要求1到12中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述张紧元件(134)是带有膜(134b)的弹簧(134a)。

14.根据权利要求1到13中的任一项所述的清洁系统，其特征在于，所述清洁流体隔室(104)围绕所述气体隔室(106)同心地布置。

15.一种用于使用根据权利要求1到14中的任一项所述的清洁系统来清洁车辆传感器(200)的方法，所述方法包括：

-测量所述蓄能器的所述清洁流体隔室中的清洁流体和所述气体隔室中的气体的料位；

-分别用清洁流体和气体填充所述蓄能器的所述清洁流体隔室和所述气体隔室，以在所述蓄能器中储存能量，

-喷射所述清洁流体和所述气体，以便将清洁流体和气体供应到所述车辆传感器上。

16.一种车辆(300)，其包括与根据权利要求1到14中的任一项所述的清洁系统(100)相关联的车辆传感器(200)。