CN118144730A - 传感器清洁系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器清洁系统。用于清洁环境传感器的传感器清洁系统包括：空气清洁系统，其配置为通过喷射压缩空气来清洁环境传感器；清洗液清洁系统，其配置为通过将清洗液喷射到环境传感器上来清洁环境传感器；抽吸清洁系统，其配置为在环境传感器周围进行抽吸；以及控制器，其配置为控制空气清洁系统、清洗液清洁系统以及抽吸清洁系统。

Description

传感器清洁系统

技术领域

本发明涉及一种传感器清洁系统。更具体地，本发明涉及一种用于清洁环境传感器的传感器清洁系统。

背景技术

最近，车辆配备了驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统辅助车辆的驾驶员，以确保在各种驾驶情况下的安全驾驶。此外，在积极开展可以在没有驾驶员干预的情况下行驶的自动驾驶车辆的研发工作。

在驾驶员辅助系统或自动驾驶车辆中，各种类型的环境传感器安装在车辆上，环境传感器可以通过各种方式感测周围环境。安装在车辆上的环境传感器的示例可以包括雷达、激光雷达、摄像机等。

由于这些传感器安装在车辆的外部，传感器的感测区域可能容易被例如灰尘、雨水、污垢或雪的异物或污染物弄脏。为了保持传感器性能，这些传感器应保持一定水平以上的清洁度。为此，车辆配备了传感器清洁系统，该传感器清洁系统可以在感测区域被污染时清洁传感器。

发明内容

相应地，本发明考虑了现有技术中出现的上述问题而提出。本发明的目的在于提供一种能够提供有效且令人满意的清洁性能的传感器清洁系统。

本发明的目的不限于上述目的。本领域普通技术人员应通过以下描述更清楚地理解本文中未提及的其他目的。

稍后描述的用于实现本发明的上述目的和执行本发明的特征功能的本发明特征如下。

本发明提供一种传感器清洁系统。该系统包括：空气清洁系统、清洗液清洁系统、抽吸清洁系统以及控制器，所述空气清洁系统配置为通过喷射压缩空气来清洁环境传感器；所述清洗液清洁系统配置为通过将清洗液喷射到环境传感器上来清洁环境传感器；所述抽吸清洁系统配置为在环境传感器周围进行抽吸；所述控制器配置为控制空气清洁系统、清洗液清洁系统以及抽吸清洁系统。

根据本发明的实施方案，车辆包括传感器清洁系统。

本发明提供一种用于控制传感器清洁系统的方法。该方法包括由控制器执行的多个步骤。这些步骤包括：接收用于环境传感器的第一清洁请求；使空气清洁系统将压缩空气喷射到环境传感器上；在空气清洁系统的喷射之后，使清洗液清洁系统使用清洗液清洁环境传感器；在清洗液清洁系统的清洁之后，使抽吸清洁系统在环境传感器周围抽吸物质。

根据本发明，提供一种能够提供有效且令人满意的清洁性能的传感器清洁系统。

本发明的效果不限于上述效果。本领域普通技术人员通过以下描述更清楚地理解本文未提及的其他效果。

附图说明

结合附图，从以下详细描述中应更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1是示出根据本发明的实施方案的传感器清洁系统的配置示意图。

图2示意性地示出配备有环境传感器的车辆。

图3是图1的传感器清洁系统的详细示意图。

图4是示出根据本发明的实施方案的传感器清洁系统的配置示意图。

图5是图4的传感器清洁系统的详细示意图。

图6示出根据本发明的实施方案的传感器清洁系统的控制流程图。

具体实施方式

本发明的实施方案中的具体结构或功能描述仅用于描述本发明的实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为仅限于本文提出的实施方案。本发明应当被解释为覆盖落入本发明的思想和技术范围内的修改方式、等效方式或替换方式。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分。例如，在不脱离根据本发明的概念的权利范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件。同样，第二元件也可以被称为第一元件。

应当理解，当元件被称为“接合”或“连接”到另一元件时，它可以直接接合或连接到另一元件，或者在它们之间可以存在中间元件。相反，应当理解，当元件被称为“直接接合”或“直接连接”到另一元件时，不存在中间元件。解释元件之间的关系的其他表述，诸如“在……之间”、“直接在……之间”、“与……相邻”或“直接与……相邻”应当以相同的方式解释。

在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的组件。本文所用的术语仅是为了描述特定实施方案的目的，而不是旨在进行限制。在本发明中，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，术语“包括”、“包含”、“具有”等及其变型在本说明书中使用时旨在说明所提及的特征、数值、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在，但不排除一个或更多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在，但是不排除存在或增加一个或更多个其它特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的可能性。当本发明的组件、装置、元件等被描述为具有目的或执行操作、功能等时，组件、装置或元件在本文中应被认为“配置为”满足该目的或执行该操作或功能。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方案。

如上所述，为了维持感测车辆周围环境的环境传感器(environment sensor)的性能，需要对传感器表面进行定期清洁。例如，环境传感器可能被诸如灰尘、污垢或沙子的固体污染，还可能在降水期间被诸如雨滴或雪的液体污染。

具体地，在主动自动驾驶车辆中，基于由环境传感器识别的周围环境信息(例如交通灯、行人、道路类型、建筑物或周围车辆)来执行车辆驾驶。如果环境传感器的表面被污染的情况下，难以或无法识别周围环境，从而无法进行主动自动驾驶。因此，用于车辆的传感器清洁系统通过从传感器的表面去除污染物来帮助环境传感器清楚地识别周围环境而没有失真，并且执行重要的功能以能够实现行驶。

环境传感器可以使用清洗液或高压空气进行清洁。在前者中，可以使用清洗液来清洁传感器，并且可以通过吹送空气来去除传感器上的湿气。在后者中，仅通过吹送高压空气从传感器的表面去除异物或污染物。此外，还可以存在不同地组合这些方法的传感器清洁系统。

在通过清洗液进行清洁之后，经常发生清洗液飞溅到环境传感器周围的车辆表面上。此外，当在通过清洗液进行清洁之后喷射高压空气时，残留在环境传感器上的清洗液或异物可能四处飞溅，从而对车辆和附近的行人造成损害。

相应地，本发明旨在提供一种传感器清洁系统，其能够在清洁传感器之后保持车辆的外观清洁，防止由于残留在车辆周围的清洗液或污染物而发生损害，并且有效地清洁环境传感器。

参照图1，根据本发明的实施方案，传感器清洁系统包括：空气清洁系统10、清洗液清洁系统20以及抽吸清洁系统30。传感器清洁系统的各个系统(即，空气清洁系统10、清洗液清洁系统20以及抽吸清洁系统30)的驱动可以由控制器40控制。控制器40可以控制传感器清洁系统的每个组件的操作。

传感器清洁系统配置为清洁环境传感器50。环境传感器50可以包括配置为感测车辆V的周围环境的一个或更多个传感器，作为非限制性示例，环境传感器50可以包括激光雷达L(作为传感器50的示例)、雷达、摄像机等。这里，环境传感器50可以安装在车辆V的前部FR、后部RR或车顶R，如图2所示。尽管在图3中示出了三个环境传感器50a、50b、50c(统称为50)，但是本发明不限于该数量。传感器50的数量可以增加或减少。

传感器清洁系统可以配置为在感测到环境传感器50的污染时执行清洁。在一些实施方案中，环境传感器50的污染可以由车辆V的自动驾驶计算机60感测，并且可以将污染信息发送到控制器40。例如，当环境传感器50被污染时，车辆V的自动驾驶计算机60识别出需要环境传感器50的清洁。然后，自动驾驶计算机60可以指示控制器40驱动传感器清洁系统。例如，当环境传感器50的一定比例的区域(例如25％)被污染时，自动驾驶计算机60可以确定需要清洁。自动驾驶计算机60可以是控制车辆V的自动驾驶的计算装置。在一些实施方案中，自动驾驶计算机60可被省略，传感器清洁系统的控制器40可以直接识别环境传感器50的污染并执行传感器清洁。计算机60和/或控制器40可以包括如本领域已知的处理器或微处理器、存储器或存储装置、以及由处理器或微处理器运行的一个或更多个算法，用于操作传感器清洁系统。

图3是示出图1的传感器清洁系统的详细示意图。

参照图3，空气清洁系统10可以产生压缩空气，并将压缩空气喷射到环境传感器50，以执行清洁。首先，产生压缩空气所需的空气被吸入或抽入系统。吸入的空气中的杂质被空气过滤器110过滤。过滤后的空气被引导至压缩机120。过滤后的空气通过入口122被引入压缩机120，压缩机120产生压缩空气，并通过出口124将产生的压缩空气充入空气罐130中。

空气阀140设置在空气罐130的下游。空气阀140可以例如是电磁阀。此外，空气阀140可以与空气分配器150集成，或者可以配置为与空气分配器150连通。空气分配器150可以将压缩空气从空气罐130引导至设置于车辆V的各个位置的环境传感器50(即，传感器50a、50b、50c)。为此，空气阀140的操作可以由控制器40控制。每个环境传感器50可以设置有空气喷嘴160a、160b、160c(统称为160)，使得环境传感器50可以在引导的压缩空气通过空气喷嘴160喷射时被清洁。

清洗液清洁系统20配置为通过将清洗液喷射到环境传感器50上来执行清洁。清洗液罐210包含供应到环境传感器50(即，传感器50、50b、50c)的清洗液。清洗液阀220可以连接在清洗液罐210的下游，清洗液阀220的操作可以由控制器40控制。如果清洗液阀220打开，则清洗液通过清洗液分配器230流向各个环境传感器50a、50b、50c(统称为50)。在一些实施方案中，清洗液阀220和清洗液分配器230可以彼此集成。在清洗液通过设置在各个环境传感器50a、50b、50c(统称为50)中的清洗液喷嘴240a、240b、240c(统称为240)喷射到环境传感器50上时，通过清洗液进行清洁。具体地，清洗液清洁系统20可以对空气清洁之后环境传感器50上尚未去除的污染物执行二次去除功能。

抽吸清洁系统30可以从环境传感器50周围抽吸物质。为此，吸嘴32a、32b、32c(统称为32)设置在环境传感器50a、50b、50c(统称为50)中的每一个的周围或侧面。由吸嘴32抽吸的物质被引导至设置有空气过滤器110的储存罐36。储存罐36可以防止诸如被吸入的污染物的物质从储存罐36中逸出。抽吸阀34可以由控制器40操作并控制，并且安装在储存罐36和吸嘴32之间。如果打开抽吸阀34以进行抽吸清洁，则残留在环境传感器50上的清洗液或异物可以从传感器50被抽吸，移动到储存罐36，然后由空气过滤器110过滤。控制器40可以使压缩机120运行。如果压缩机120运行，则在吸嘴32、储存罐36以及压缩机120的入口122中产生负压，并且空气罐130充入空气。也就是说，在本实施方案中，抽吸清洁系统30可以结合到空气清洁系统10中。

如图4和图5所示，根据本发明的另一个实施方案，传感器清洁系统的抽吸清洁系统300可以与空气清洁系统10分开设置。该实施方案在操作上类似于图1所示的实施方案，但与图1的实施方案的区别在于，该实施方案具有与空气清洁系统10的压缩机120分开的抽吸压缩机310、抽吸空气过滤器320、储存罐330以及抽吸阀340。如果抽吸阀340打开并且抽吸压缩机310被驱动以执行抽吸清洁，则来自环境传感器50周围的空气与异物一起通过吸嘴32被吸入。被吸入的异物可以移动到储存罐330，然后被抽吸空气过滤器320过滤。

由于空气清洁系统10和清洗液清洁系统20的运行与图1的实施方案相同，省略了对其的重复描述。在该实施方案中，在空气清洁系统10和抽吸清洁系统300之间没有物理连接。也就是说，在抽吸清洁期间，抽吸压缩机310的出口处的空气排出到大气中。在图1的实施方案的压缩机120的情况下，可以与充入空气罐130中的压缩空气的产生进行比较。该实施方案在成本、重量和空气过滤器更换成本方面可能有些不利，这是因为增加了单独的抽吸压缩机310。然而，其优点在于在设计方面增加了自由度，例如压缩机规格的选择和控制方法的改变。

图6示出显示了根据本发明的实施方案的传感器清洁系统的运行方法的流程图。污染检测和传感器清洁系统的运行可以在车辆V行驶或停车时一起执行，并且在车辆通电时(例如在车辆V发动机启动时)启动。

在步骤S600，自动驾驶计算机60检测环境传感器50的污染。在步骤S610，自动驾驶计算机60确定环境传感器50的污染水平是否等于或大于预设参考值。当确定出污染水平等于或大于参考值时(步骤S610中为“是”)，自动驾驶计算机60向控制器40请求传感器清洁。在一些实施方案中，环境传感器50的污染立即被控制器40感测到，并且控制器40可以自己执行传感器清洁。如果污染水平小于参考值(步骤S610中为“否”)，则在步骤S600，计算机(或控制器40)继续检测污染水平。

在步骤S620，首先，运行传感器清洁系统的空气清洁系统10。控制器40可以控制空气阀140，使得压缩空气通过空气喷嘴160喷射到污染的环境传感器50上。

在执行空气清洁之后，自动驾驶计算机60确定经清洁的环境传感器50是否已经被恰当地清洁。为此，控制器40通知自动驾驶计算机60空气清洁循环结束，自动驾驶计算机60再次确定环境传感器50的污染水平。更具体地，在步骤S630，自动驾驶计算机60再次确定环境传感器50的污染水平是否等于或大于参考值。当环境传感器50的污染水平在空气清洁之后小于参考值时，自动驾驶计算机60返回到步骤S600以检测污染水平而不请求进一步清洁。当由控制器40检查的空气罐130的压力小于参考压力时，控制器可以操作压缩机120以利用压缩空气来补充空气罐130。在其他实施方案中，同样，控制器40可以代替计算机来执行检测。

相反，在步骤S630，当环境传感器50的污染水平等于或大于参考值时，自动驾驶计算机60可以再次向控制器40请求清洁。在步骤S640，响应于该请求，控制器40驱动清洗液清洁系统20。控制器40控制清洗液阀220将清洗液喷射到残留有污染物的环境传感器50上。此外，在步骤S650，控制器40进行控制以执行抽吸清洁。在图1和图3所示的实施方案中，在抽吸清洁期间，控制器40可以驱动压缩机120以将环境传感器50上的异物输送到储存罐36，同时利用空气补充空气罐130。在图4和图5所示的实施方案中，控制器40驱动抽吸清洁系统300。更具体地说，控制器40打开抽吸阀340以驱动抽吸压缩机310。然后，环境传感器50周围的异物可以被输送到储存罐330并被抽吸空气过滤器320过滤。

当清洁完成时，再次向自动驾驶计算机60发送清洁完成信号。然后，该方法返回到步骤S600以检测传感器50的污染。

根据本发明的传感器清洁系统可以防止车辆的外观受到污染。本发明包括抽吸清洁系统，以防止残留在环境传感器上的清洗液或污染物二次污染车辆的外观。从而，根据本发明的传感器清洁系统可以防止由于异物对周围的车辆和行人造成损害。

根据本发明，可以减少压缩机运行时间和空气补充的电量消耗。由于在抽吸清洁过程中，空气罐在吸入污染物的同时补充了空气，可以减少压缩机利用压缩空气充入空气罐的操作次数，并且可以延长运行周期。因此，空气清洁的次数可以减少一半，从而减少空气消耗。此外，随着使用电量的减少，有助于提高自动驾驶车辆的燃料效率。

尽管已经参照附图中所示的特定实施方案描述了本发明，但本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离所附权利要求中描述的本发明的范围的情况下，可以以各种方式改变和修改本发明的实施方案。

Claims (18)

1.一种传感器清洁系统，包括：

空气清洁系统，其配置为通过喷射压缩空气来清洁环境传感器；

清洗液清洁系统，其配置为通过将清洗液喷射到环境传感器上来清洁环境传感器；

抽吸清洁系统，其配置为在环境传感器周围进行抽吸；以及

控制器，其配置为控制空气清洁系统、清洗液清洁系统以及抽吸清洁系统。

2.根据权利要求1所述的传感器清洁系统，其中，所述控制器配置为确定环境传感器的污染水平，并基于污染水平来运行空气清洁系统、清洗液清洁系统以及抽吸清洁系统的至少一者。

3.根据权利要求1所述的传感器清洁系统，进一步包括：

自动驾驶计算机，其配置为确定环境传感器的污染水平并且与控制器进行通信。

4.根据权利要求1所述的传感器清洁系统，其中，所述空气清洁系统包括：

压缩机，其配置为吸入空气并产生压缩空气；

空气喷嘴，期配置为与压缩机流体连通，并将压缩空气喷射到环境传感器上；以及

空气阀，其设置在压缩机和空气喷嘴之间。

5.根据权利要求4所述的传感器清洁系统，其中，所述空气清洁系统进一步包括：

空气分配器，其配置为在多个方向上分配通过空气阀供应的压缩空气，

其中，经分配的压缩空气被引导至多个环境传感器。

6.根据权利要求4所述的传感器清洁系统，其中，所述空气清洁系统进一步包括：

空气过滤器，其配置为过滤将被吸入到压缩机的空气。

7.根据权利要求6所述的传感器清洁系统，其中，所述抽吸清洁系统包括布置在环境传感器周围的吸嘴，所述吸嘴配置为与空气过滤器连通，在压缩机运行时通过吸嘴执行抽吸。

8.根据权利要求7所述的传感器清洁系统，其中，所述抽吸清洁系统进一步包括：

抽吸阀，其设置在空气过滤器和吸嘴之间。

9.根据权利要求4所述的传感器清洁系统，其中，所述抽吸清洁系统包括：

吸嘴，其布置在环境传感器周围；

抽吸压缩机，其配置为通过吸嘴吸入空气；以及

抽吸空气过滤器，其设置在吸嘴和抽吸压缩机之间，以过滤从吸嘴吸入的空气。

10.根据权利要求1所述的传感器清洁系统，其中，所述清洗液清洁系统包括：

清洗液罐，其储存清洗液；

清洗液喷嘴，其配置为与清洗液罐流体连通，并将清洗液喷射到环境传感器上；以及

清洗液阀，其设置在清洗液罐和清洗液喷嘴之间。

11.根据权利要求10所述的传感器清洁系统，其中，所述清洗液清洁系统进一步包括：

清洗液分配器，其配置为在多个方向上分配通过清洗液阀供应的清洗液，

其中，经分配的清洗液被引导至多个环境传感器。

12.根据权利要求1所述的传感器清洁系统，其中，所述环境传感器包括配置为感测环境传感器的周围环境的激光雷达、雷达或摄像机的至少一者。

13.根据权利要求1所述的传感器清洁系统，其中，所述环境传感器安装在车辆上。

14.一种车辆，包括根据权利要求1所述的传感器清洁系统。

15.一种用于控制传感器清洁系统的方法，所述方法包括由控制器执行的以下步骤：

接收用于环境传感器的第一清洁请求；

使空气清洁系统将压缩空气喷射到环境传感器上；

在空气清洁系统的喷射之后，使清洗液清洁系统使用清洗液清洁环境传感器；

在清洗液清洁系统的清洁之后，使抽吸清洁系统在环境传感器周围进行抽吸。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，当接收到用于环境传感器的第二清洁请求时，执行通过清洗液清洁系统进行的清洁。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二清洁请求是在喷射压缩空气之后基于环境传感器的污染水平而生成的。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，使用空气清洁系统的压缩机来执行抽吸清洁系统的抽吸操作。