CN116262487A - 传感器保护装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了传感器保护装置及其控制系统。传感器保护装置被配置为保护车辆的环境传感器。该传感器保护装置包括保护器，该保护器被安置成面向该环境传感器并且被配置成相对于该环境传感器是可移动的；以及移动机构，该移动机构被配置成用于向该保护器提供动力。移动机构具有使保护器移动的结构。

Description

传感器保护装置及其控制系统

技术领域

本公开涉及传感器保护装置。更具体地，本公开涉及一种用于保护车辆的环境传感器的传感器保护装置。

背景技术

近来，为了确保在各种行驶情况下的安全行驶，被配置为辅助车辆的驾驶员的驾驶员辅助系统安装在车辆中。此外，除了驾驶员辅助系统之外，正在积极地进行能够自主驾驶而无需人类驾驶员的干预的自主车辆的研究和开发。

驾驶员辅助系统和自主车辆需要能够以各种方式感测周围环境的各种类型的环境传感器。安装在车辆中的环境传感器的实例包括雷达、LiDar、照相机等。

因为上述环境传感器安装在车辆的外部，所以环境传感器的感测部分可能易被诸如灰尘和污物、雨和雪的外来物质污染。为了保持环境传感器的能力，环境传感器需要保持一定程度的清洁。因此，在车辆中设置传感器清洁系统，以在环境传感器的感测部分被污染或污渍时清洁环境传感器。

在该背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解。因此，背景技术部分可能包含不形成在该国为本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开致力于解决与现有技术相关的上述问题。本公开的目的是提供一种能够保护车辆的传感器的传感器保护装置及其传感器清洁系统。

本公开的目的不限于上述目的。本公开所属领域的普通技术人员(在下文中称为“本领域技术人员”)从以下描述中应清晰地理解尚未提及的其他目的。

在一个方面，本公开提供一种传感器保护装置，包括保护器，该保护器被布置为面向环境传感器并被配置为相对于环境传感器是可移动的并且包括移动机构，该移动机构被配置为向保护器提供动力。移动机构具有使保护器移动的结构。

在另一方面中，本公开提供一种传感器保护装置的控制系统。控制系统包括：环境传感器，被配置为检测车辆的周围环境；保护器，布置为面向环境传感器；移动机构，构造成向保护器提供动力；污染程度确定单元，被配置为确定环境传感器的污染程度；以及控制器，被配置为从污染程度确定单元收集信息并且控制车辆的传感器清洁系统和移动机构的操作。传感器清洁系统清洁环境传感器。

下面讨论本公开的其他方面和实施方式。

应当理解的是，如在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语总体上包括机动车辆。这种机动车辆可包括乘用汽车，包括移动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆；包括各种船只和船舶的船；飞机等。此类机动车辆还可以包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆、以及其他替代性燃料车辆(例如，源自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，诸如，例如，由汽油和电力两者提供动力的车辆。

下面讨论本公开的以上和其他特征。

附图说明

现在参考在附图中示出的本公开的某些实施方式，详细描述本公开的以上和其他特征，在下文中，仅通过说明的方式给出附图。因此，附图不限制本公开，并且其中：

图1示出了根据本公开的实施方式的传感器保护装置；

图2是环境传感器的前视图；

图3示出了根据本公开的实施方式的传感器保护装置的安装视图；

图4A和图4B示出了根据不同实施方式的传感器保护装置的保护器；

图5A示出了根据本公开的实施方式的刮片的安装视图；

图5B是图5A的平面横截面图；

图6是示出根据本公开的实施方式的传感器保护装置的外围系统之间的关系的视图；

图7示出了根据本公开的一些实施方式的传感器保护装置的操作流程图；

图8示出了根据本公开的一些实施方式的传感器保护装置的保护器的移动；

图9示出了根据本公开的一些实施方式的传感器保护装置的操作流程图；以及

图10示出了根据本公开的一些实施方式的传感器保护装置的保护器的移动。

应当理解，附图不一定按比例绘制，其呈现了说明本公开的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所公开的实施方式的特定设计特征(包括例如特定尺寸、取向、位置和形状)部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的几幅图，参考标号指代本公开的相同或等效部件。

具体实施方式

结合本公开实施方式做出的具体结构或者功能描述仅仅是为了说明根据本公开构思的实施方式的目的而示出的。根据本公开的概念的实施方式可以各种形式实现。此外，应当理解的是，本说明书并不旨在将本公开局限于这些实施方式。相反，本公开旨在不仅覆盖所公开的实施方式，而且覆盖可包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。

同时，在本公开中，诸如“第一”和/或“第二”的术语可以用于描述各种部件，但是这些组件不受术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与其他部件区分开的目的。例如，在不背离本公开的概念的权利范围的情况下，第一部件可被称为第二部件，并且类似地，第二部件也可被称为第一部件。

当一个部件被称为“连接”或“接合”至另一个部件时，该一个部件可以直接连接或接合至另一个部件，但应当理解的是，其他部件可存在于其间。另一方面，当一个部件被称为“直接连接至”或“直接接触”另一个部件时，应当理解的是，在它们之间不存在其他部件。用于描述部件之间的关系(例如，“在…之间”和“直接在…之间”或“邻近于”和“直接邻近于”)的其他表达应当以相同方式解释。

在整个说明书中，相同的参考标号表示相同的或等同的部件。此外，本说明书中的术语仅用于描述实施方式，并不旨在限制本公开。在本说明书中，除非在上下文中另有明确规定，否则单数形式的表达还包括复数形式。如本文所使用的，诸如“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”的表达不排除除了描述的那些之外的一个或多个组件、步骤、操作和/或元件的存在或添加。当本公开的组件、设备、元件等被描述为具有目的或执行操作、功能等时，组件、设备、或元件在本文中应当被认为是“被配置为”满足该目的或执行该操作或功能。

在下文中，将参考附图详细描述本公开。

如上所述，被配置为感测周围环境的各种类型的环境传感器安装在自主车辆和设置有驾驶员辅助系统的车辆中。作为非限制性实例，环境传感器可包括LiDAR、雷达、照相机等，并且可设置在车辆的前部、后部、侧部以及顶部。

因为车辆大部分时间都在外部并且处于各种行驶条件下，所以安装在车辆外部的环境传感器可能被外来物质(诸如灰尘和昆虫)以及雨水污染。因此，在车辆中设置传感器清洁系统以清洁被污染的环境传感器。传感器清洁系统可以通过使用清洗液或通过喷射高压空气来清洁被污染的环境传感器。

即使传感器清洁系统执行清洁操作，环境传感器上仍可能存在即使高压空气或清洗液也不能去除的污染物，这导致传感器性能的劣化。例如，在许多情况下，黑色小毛蚊对车辆造成严重损坏。由于黑色小毛蚊喜欢车辆烟雾、车辆发动机热、来自沥青的辐射热、以及车辆振动，所以它们很可能接近车辆。已知被车辆撞击的黑色小毛蚊在24小时内氧化。即使通过喷射高压空气或通过使用清洗液进行清洁，撞击到的黑色小毛蚊的残余部分可能粘附到环境传感器上。在这种情况下，环境传感器可能发生故障或可能无法正常运行。此外，当环境传感器的保护涂层被黑色小毛蚊的残余物的酸含量损坏时，环境传感器的污染更容易发生，这导致传感器清洁系统过度操作。因此，在使用压缩空气的传感器清洁系统中，压缩机负载由于压缩机的频繁操作而增加。在传感器清洁系统使用清洗液的情况下，需要频繁地补充清洗液。

此外，当在环境传感器上发生碎裂和刮擦时，其涂层材料损坏或凹陷。在这种情况下，传感器的分辨率可能劣化，这不利地影响传感器性能。

因此，本公开提供一种能够防止对环境传感器的损坏并防止其污染并且提高环境传感器的耐用性的传感器保护装置和传感器清洁系统。

如图1至图3所示，根据本公开的实施方式，传感器保护装置包括保护器20和移动机构。

保护器20被设置用于保护环境传感器S。具体地，保护器20布置在车身B上以保护环境传感器S的感测部分免受外界影响。在实施方式中，保护器20可布置在感测信号(诸如无线电波和环境传感器S的波束)通过的位置处。因此，环境传感器S的感测部分可被保护器20保护。保护器20沿感测方向布置在环境传感器S的前部，但可以平行于环境传感器S或相对于环境传感器S倾斜地布置。保护器20可以安装在环境传感器S上或者可以布置为与环境传感器S相邻以覆盖其感测部分。在实施方式中，保护器20可设置成面向环境传感器S或环境传感器S的感测部分。在实施方式中，保护器20可布置在车身B内部同时面向环境传感器S。

保护器20可以由透明材料制成。例如，保护器20可包含玻璃、丙烯酸树脂等。

该移动机构使保护器20相对于环境传感器S移动。移动机构具有驱动源120，该驱动源120用于供给使保护装置20移动的动力。例如，驱动源120可以是电动机。

根据本公开的实施方式，移动机构可进一步包括齿条与小齿轮结构。

如图4A所示，在一些实施方式中，保护器20的一侧可形成为线性齿轮220。作为非限制性实例，当保护器20配置为左右移动时，其上形成有线性齿轮220的保护器20的一侧可以是保护器20的上端部和/或下端部。或者，当保护器20被配置为上下移动时，其上形成有线性齿轮220的保护器20的一侧可以是保护器20的左端部和/或右端部。如图4B所示，在一些实施方式中，单独的线性齿轮或齿条220’可联接到保护器20的一侧。

小齿轮320被配置成与设置在保护器20中的线性齿轮220或单独的齿条220’啮合。因此，保护器20可根据小齿轮320的旋转而在小齿轮320与线性齿轮220或齿条220’啮合的同时移动。

驱动源120为小齿轮320提供旋转力。当小齿轮320旋转时，被配置为与小齿轮320啮合的线性齿轮220或齿条220’可线性移动。

根据本公开的一些实施方式，除了齿轮齿条结构以外，移动机构还可具有各种结构。在实施方式中，该移动机构可以具有导线和导向结构。例如，在导线和导向结构中，一端固定到车辆的导线可连接到保护器20，并且导线的长度可根据驱动源120的旋转而改变，从而使保护器20移动。这种导线和导向结构是用于车辆中的电动窗的类型。

在一些实施方式中，移动机构可以具有连杆结构。在该连杆结构中，连杆与保护器20连接，并且该连杆可根据驱动源120的驱动而移动，因此保护器20可移动。

如图5A和图5B所示，根据本公开的一些实施方式，传感器保护装置进一步包括刮片40。刮片40固定成与保护器20接触。例如，刮片40可固定至车身B。在实施方式中，刮片40可装配并固定至车身B。在实施方式中，刮片40可以粘合至车身B。

刮片40设置成与保护器20接触，以去除保护器20上的污染物。特别地，刮片40可以根据保护器20的移动去除保护器20上的污染物。在实施方式中，刮片40沿垂直于保护器20的移动方向的方向安装在车身B中。具体地，刮片40的纵向方向和保护器20的移动方向可以彼此垂直。通过以此方式配置保护器20和刮片40，可以更容易地去除保护器20上的异物。

参考图6，根据本公开的传感器保护装置进一步包括控制器60。控制器60被配置为控制传感器保护装置的操作。控制器60可以是车辆的传感器清洁系统10的控制器。可替换地，控制器60可被配置成单独的控制器，该单独的控制器被配置成与车辆的传感器清洁系统10的控制器通信。

在实施方式中，传感器清洁系统10可以是被配置为使用清洗液来清洁环境传感器S的清洁系统。在另一实施方式中，传感器清洁系统10可以是被配置为通过将压缩空气喷射到环境传感器S来清洁环境传感器S的清洁系统。

在任何情况下，传感器清洁系统10可基于环境传感器S的污染程度执行环境传感器S的清洁。例如，可基于污染程度确定单元30的确定结果来控制传感器清洁系统10的操作，污染程度确定单元30被配置为确定环境传感器S的感测部分的污染程度。作为实例，污染程度确定单元30可以是包括设置在不同光轴上的发光单元和光接收单元的传感器。发光单元被配置为提供穿过环境传感器S的感测部分的光。光接收单元被配置为接收由发光单元提供的并且穿过环境传感器S的感测部分的光。当由光接收单元接收的光量与由发光单元提供的光量相比等于或小于预定值时，污染程度确定单元30可确定环境传感器S的感测部分被污染。然而，污染程度确定单元30不限于上述传感器的类型。可以使用其他众所周知的确定方法。作为另一实例，传感器清洁系统10可基于预设周期执行清洁。

另一方面，在本公开中，由传感器清洁系统10清洁环境传感器S意味着环境传感器S或保护器20由传感器清洁系统10清洁。此外，污染程度确定单元30可以设置在环境传感器S中并且可以通过保护器20的污染来确定环境传感器S的污染。在另一实施方式中，污染程度确定单元30可以是与环境传感器S分开设置并且被配置为检测环境传感器S或保护器20的污染的装置。

控制器60可与环境传感器S的污染程度确定单元30通信。控制器60可基于污染程度确定单元30的确定来执行环境传感器S或保护器20的清洁。在实施方式中，控制器60可根据污染程度确定单元30的确定直接驱动传感器清洁系统10。在另一实施方式中，控制器60可响应于污染程度确定单元30的确定而请求设置在传感器清洁系统10中的控制器执行其清洁。

控制器60可控制驱动源120的操作。具体地，当即使在基于污染程度确定单元30的确定执行传感器清洁之后环境传感器S或保护器20也不干净时，控制器60可驱动驱动源120以使保护器20移动。

此外，控制器60被配置为能够与车辆驾驶员通信。具体地，控制器60可以在需要更换保护器20时向驾驶员发出通知。控制器60可在车辆的集群50上显示更换通知消息，使得驾驶员采取适当的动作。

在下文中，描述了根据本公开的传感器保护装置的操作。

图7示出了当刮片40被省略时传感器保护装置的操作流程图。

在步骤S10中，开始传感器保护装置的操作。

控制器60从污染程度确定单元30收集环境传感器S或保护器20的污染信息。在步骤S12中，控制器60基于来自污染程度确定单元30的污染信息确定污染程度是否超过预设参考值。

当污染程度超过预设参考值时(S12中为“否”)，控制器60在步骤S14中使传感器清洁系统10执行传感器清洁。如上所述，控制器60可直接向传感器清洁系统10发出清洁命令或者可间接向传感器清洁系统10发出清洁请求。

在执行传感器清洁之后，控制器60在步骤S16中再次从污染程度确定单元30收集污染信息，以确定环境传感器S或保护器20的污染程度是否超过参考值。在即使在进行了传感器清洁之后确定污染程度超过了参考值时(S16的“否”)，控制器60在步骤S18中使保护器20移动。具体而言，控制器60驱动驱动源120，以使保护器20移动预设移动距离。如图8所示，根据本公开，当面对环境传感器S的保护器20的一部分被污染时，保护器20可在其移动方向上移动。

在保护器20移动后，在步骤S20中，控制器60通过污染程度确定单元30再次确定是否去除了污染。当尽管保护器20移动而污染物没有被去除时(S20中为“否”)，控制器60可再次移动保护器20。

即使保护器20的位置发生变化，例如在保护器20的所有部分被污染的情况下，也可能存在不能消除保护器20的污染的情况。为了解决该问题，控制器60确定是否不需要进一步改变保护器20的位置。即，控制器60在步骤S22中确定是否不能进行保护器20的移动。例如，控制器60可基于表示保护器20到目前为止是否移动了预定次数的信息来确定是否不能够执行保护器20的移动。在另一实施方式中，控制器60可基于表示保护器20到目前为止是否移动了预定移动距离的信息，来确定是否无法移动保护器20。

在确定为保护器20内余留有干净部分时(S22的“N”)，返回到步骤S18。相反，当确定在保护器20中没有剩余干净部分时(S22中的“是”)，控制器60在步骤S24中向集群50输出维护警报消息，并且在步骤S26中终止传感器保护装置的操作。

图9示出了根据本公开的一些实施方式的包括刮片40的传感器保护装置的操作流程图。

在步骤S30中，开始传感器保护装置的操作。

控制器60从污染程度确定单元30收集环境传感器S或保护器20的污染信息。在步骤S32中，控制器60基于来自污染程度确定单元30的污染信息来确定污染程度是否超过预设参考值。

当污染程度超过预设参考值时(S32中的“否”)，控制器60在步骤S34中使传感器清洁系统10执行传感器清洁。如上所述，控制器60可直接向传感器清洁系统10发出清洁命令或者可间接向传感器清洁系统10发出清洁请求。

在执行传感器清洁之后，在步骤S36中，控制器60从污染程度确定单元30收集污染信息，以确定环境传感器S的污染程度是否超过参考值。在即使在进行了传感器清洗之后确定污染程度超过了参考值时(S36的“否”)，控制器60在步骤S38中使保护器20往复移动。具体而言，控制器60驱动驱动源120，以使保护器20以预设移动距离往复移动。保护器20以预设移动距离往复移动预设次数，以使刮片40刮除保护器20上的污染物。如图10所示，保护器20可沿其移动方向移动并可往复移动。

在保护器20的往复移动之后，在步骤S40中，控制器60通过污染程度确定单元30再次确定刮片40的操作是否去除了其上的污染物。当尽管刮片40的操作也没有去除其上的污染物时(S40中的“否”)，在步骤S42中，控制器60可以移动保护器20。接着，在步骤S44中，控制器60再次确定保护器20最新定位所在的部分的污染程度是否在允许范围内。

即使保护器20直线移动或往复移动，也存在无法消除保护器20的污染的情况(S44的“否”)诸如在保护器20的所有部分被污染时。为了解决该问题，控制器60确定是否没有必要进一步改变保护器20的位置。即，在步骤S46中，控制器60确定进行保护器20的移动是否不可行。例如，控制器60可基于保护器20的往复移动的次数及其移动距离来确定执行保护器20的移动是否不可行。在另一实施方式中，控制器60可基于表示保护器20到目前为止是否移动了预定移动距离的信息，来确定保护器20是否无法移动。

当确定在保护器20中余留有干净部分时(S46的“否”)，处理返回到步骤S38。相反，当确定在保护器20中没有剩余干净部分时(S46中的“是”)，控制器60在步骤S48中向集群50输出维护警报消息，并且在步骤S50中终止传感器保护装置的操作。

根据本公开，当由于划痕等在环境传感器的表面上出现永久性损坏时，可以改善通过环境传感器识别对象的难度。保护器20的位置能够改变。因此，当环境传感器的涂层被剥离或者由于施加至环境传感器的冲击而在环境传感器的表面上出现裂缝时，可以防止环境传感器难以识别对象。

根据本公开，可以防止传感器清洁系统的过度操作。传感器清洁系统可能过度操作以去除不容易从环境传感器脱落的污渍。根据本公开，可避免这种类型的过度操作。因此，施加到传感器清洁系统的负载可减小，并且清洗液的维护间隔可延长。这里，在使用压缩空气的传感器清洁系统中，当频繁地执行清洁时，显著的负载可被施加至压缩机。此外，在使用清洗液的传感器清洁系统中，由于频繁的清洁性能，清洗液的补充周期被缩短。

根据本公开，可以去除粘住的污迹。特别地，当传感器保护装置包括刮片时，可以使用刮片刮掉硬化的异物。

根据本公开，可以增加维护周期并且可以降低成本。当布置在环境传感器的感测部分前面的保护器的仅表面被损坏时，可以通过改变保护器的位置来解决这个问题。此外，仅需要更换保护器，从而降低成本。

如从以上描述中显而易见的，本公开提供一种能够保护车辆的传感器的传感器保护装置及其传感器清洁系统，最终改善其耐用性。

本公开的效果不限于上述效果。在实施方式的详细描述中，本领域的技术人员应当清楚地理解未提及的其他效果。

已经参考本公开的实施方式详细描述了本公开。然而，本领域技术人员应当理解，在不背离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施方式做出改变，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (17)

1.一种传感器保护装置，包括：

保护器，布置为允许环境传感器的感测信号穿过所述保护器并且被配置为能够相对于所述环境传感器移动；以及

移动机构，被配置为向所述保护器提供动力，所述移动机构具有使所述保护器移动的结构。

2.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中，所述移动机构包括：

齿条，联接到所述保护器，

小齿轮，被配置为以与所述齿条啮合的方式旋转，以及

驱动源，被配置为向所述小齿轮提供旋转力。

3.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中，所述移动机构包括：

线性齿轮，所述线性齿轮在所述保护器的一侧处与所述保护器一体地形成，

小齿轮，被配置为以与所述线性齿轮啮合的方式旋转，以及驱动源，被配置为向所述小齿轮提供旋转力。

4.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中，所述保护器由透明材料制成。

5.根据权利要求1所述的传感器保护装置，进一步包括至少一个刮片，所述至少一个刮片邻近所述保护器固定以接触所述保护器。

6.根据权利要求5所述的传感器保护装置，其中，所述刮片设置成面向所述环境传感器，所述保护器介于所述刮片与所述环境传感器之间。

7.根据权利要求5所述的传感器保护装置，其中，所述刮片的纵向方向和所述保护装置的移动方向彼此垂直。

8.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中，所述保护器设置在所述环境传感器上或与所述环境传感器相邻，以允许所述环境传感器的所述感测信号通过所述保护器。

9.一种传感器保护装置的控制系统，所述控制系统包括：

环境传感器，被配置为检测车辆的周围环境；

保护器，布置为允许所述环境传感器的感测信号通过所述保护器；

移动机构，被配置为向所述保护器提供动力；

污染程度确定单元，被配置为确定所述环境传感器的污染程度；以及

控制器，被配置为从所述污染程度确定单元收集信息并且控制所述车辆的传感器清洁系统和所述移动机构的操作，

其中，所述传感器清洁系统被配置成清洁所述环境传感器或所述保护器。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为从所述污染程度确定单元收集所述环境传感器的第一污染程度信息，并且被配置为在基于所述第一污染程度信息确定所述环境传感器被污染时操作所述传感器清洁系统。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为在操作所述传感器清洁系统之后从所述污染程度确定单元收集所述环境传感器的第二污染程度信息，并且所述控制器被配置为在基于所述第二污染程度信息确定所述环境传感器被污染时操作所述移动机构以使得所述保护器移动预设距离。

12.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为在所述保护器移动所述预设距离之后从所述污染程度确定单元收集所述环境传感器的第三污染程度信息，并且所述控制器被配置为在基于所述第三污染程度信息确定所述环境传感器被污染时再次使所述保护器移动所述预设距离。

13.根据权利要求12所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为当所述环境传感器的所述污染程度被保持而无论所述保护器如何移动时，向所述车辆的集群提供维护警报。

14.根据权利要求10所述的控制系统，进一步包括刮片，所述刮片邻近所述保护器并且固定至所述车辆以接触所述保护器。

15.根据权利要求14所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为在操作所述传感器清洁系统之后从所述污染程度确定单元收集所述环境传感器的第二污染程度信息，并且所述控制器被配置为在基于所述第二污染程度信息确定所述环境传感器被污染时，操作所述移动机构使得所述保护器相对于所述环境传感器往复移动预设次数。

16.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为在所述保护器往复移动之后从所述污染程度确定单元收集所述环境传感器的第三污染程度信息，并且所述控制器被配置为在基于所述第三污染程度信息确定所述环境传感器被污染时将所述保护器移动预设距离。

17.根据权利要求16所述的控制系统，其中，所述控制器被配置为在确定所述环境传感器被污染而不管所述保护器如何移动时，向所述车辆的集群提供维护警报。

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