DE102022121282A1 - Protective device for removing ice and/or snow from a sensor cover of an environmental sensor of a vehicle, sensor arrangement and vehicle - Google Patents

Protective device for removing ice and/or snow from a sensor cover of an environmental sensor of a vehicle, sensor arrangement and vehicle Download PDF

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Stefan Ruhstorfer
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Umfeldsensor eines Fahrzeugs, umfassend: eine Sensorabdeckung zur Abdeckung des Umfeldsensors, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, welche an der Sensorabdeckung angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zum Entfernen von Schnee und/oder Eis von der Sensorabdeckung mittels eines Plasmas eine elektrische Spannung anlegbar ist, und wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart beabstandet zueinander angeordnet sind, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Bereich zum Aussenden und/oder Empfangen eines Sensorsignals des Umfeldsensors durch die Sensorabdeckung hindurch gebildet ist.The invention relates to a protective device for an environment sensor of a vehicle, comprising: a sensor cover for covering the environment sensor, a first electrode and a second electrode, which are arranged on the sensor cover, with between the first electrode and the second electrode for removing snow and/or or ice from the sensor cover by means of a plasma, an electrical voltage can be applied, and wherein the first electrode and the second electrode are arranged at a distance from one another in such a way that between the first electrode and the second electrode there is an area for sending and / or receiving a sensor signal from the environment sensor is formed through the sensor cover.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Umfeldsensor eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung mit einer solchen Schutzvorrichtung sowie mit einem Umfeldsensor. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Sensoranordnung.The present invention relates to a protective device for an environmental sensor of a vehicle. In addition, the present invention relates to a sensor arrangement with such a protective device and with an environment sensor. Finally, the present invention relates to a vehicle with such a sensor arrangement.

Aus dem Stand der Technik sind Umfeldsensoren für Fahrzeuge hinreichend bekannt. Derartige Umfeldsensoren können beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs sein und dazu dienen, Objekte bzw. Hindernisse in einer Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Umfeldsensoren können beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Abstand zu einem Objekt in der Umgebung zu bestimmen. Ferner können die Umfeldsensoren dazu ausgebildet sein, eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt und/oder einem Winkel zu einem Objekt zu bestimmen. Die Umfeldsensoren können beispielsweise als Radarsensoren, Lidar-Sensoren oder Kameras ausgebildet sein.Environment sensors for vehicles are well known from the prior art. Such environment sensors can, for example, be part of a driver assistance system of the vehicle and serve to detect objects or obstacles in the area surrounding the vehicle. The environment sensors can, for example, be designed to determine a distance to an object in the environment. Furthermore, the environment sensors can be designed to determine a relative speed between the vehicle and the object and/or an angle to an object. The environment sensors can be designed, for example, as radar sensors, lidar sensors or cameras.

Um diese Umfeldsensoren vor äußeren Einflüssen und/oder vor Beschädigung zu schützen, wird üblicherweise eine entsprechende Sensorabdeckung verwendet. Im Zusammenhang mit Radarsensoren wird eine derartige Sensorabdeckung auch als Radom bezeichnet. Auch bei Lidar-Sensoren oder Kameras werden entsprechende Sensorabdeckungen bzw. Linsen verwendet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sensorabdeckung durch einen Stoßfänger oder ein anderes Bauteil des Fahrzeugs gebildet ist.In order to protect these environmental sensors from external influences and/or damage, an appropriate sensor cover is usually used. In connection with radar sensors, such a sensor cover is also referred to as a radome. Corresponding sensor covers or lenses are also used for lidar sensors or cameras. It can also be provided that the sensor cover is formed by a bumper or another component of the vehicle.

Aus dem Stand der Technik sind ferner Schutzvorrichtungen bekannt, welche dazu dienen, Eis und/oder Schnee von der Sensorabdeckung zu entfernen. Derartige Schutzvorrichtungen verwenden beispielsweise Heizdrähte als Wärmequelle. Eine solche Technologie liefert aber nicht das gewünschte Ergebnis, da es aufgrund von Konstruktionsbeschränkungen in der Leistungsabgabe thermodynamisch eingeschränkt ist. Beispielsweise kann mit den Heizdrähten nur eine geringe Leistung abgegeben werden, da ansonsten ein Schmelzen der Sensorabdeckung droht, wenn diese beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt ist.Protective devices are also known from the prior art, which serve to remove ice and/or snow from the sensor cover. Such protective devices use, for example, heating wires as a heat source. However, such a technology does not deliver the desired result because it is thermodynamically limited in power output due to design limitations. For example, only a small amount of power can be delivered with the heating wires, otherwise there is a risk of the sensor cover melting if it is made of plastic, for example.

Im Zusammenhang mit Flugzeugen und Windkraftanlagen sind so genannte Plasma-Aktoren bekannt, mit denen Eis und/oder Schnee entfernt werden kann. In diesem Zusammenhang beschreibt beispielsweise die US 8 038 397 B2 ein System zum Enteisen einer Windkraftanlage, welches einen Plasma-Aktor aufweist. Dabei regt der aktivierte Plasma-Aktor die Luft in der Nähe des Plasma-Aktors bzw. von Elektroden des Plasma-Aktors an, wodurch zwischen den Elektroden ein Plasma erzeugt wird und somit die Oberflächentemperatur des Rotorblatts der Windkraftanlage erhöht wird. Auf diese Weise kann eine Ablagerung von Eis und/oder Schnee auf dem Rotorblatt verhindert werden.In connection with aircraft and wind turbines, so-called plasma actuators are known that can be used to remove ice and/or snow. In this context, for example, describes US 8,038,397 B2 a system for de-icing a wind turbine, which has a plasma actuator. The activated plasma actuator stimulates the air in the vicinity of the plasma actuator or electrodes of the plasma actuator, whereby a plasma is generated between the electrodes and thus the surface temperature of the rotor blade of the wind turbine is increased. In this way, a deposit of ice and/or snow on the rotor blade can be prevented.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Sensorabdeckung für einen Umfeldsensor eines Fahrzeugs auf einfache und effektive Weise vor einer Ablagerung von Eis und/oder Schnee geschützt werden kann.It is the object of the present invention to show a solution as to how a sensor cover for an environment sensor of a vehicle can be protected in a simple and effective manner from the accumulation of ice and/or snow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzvorrichtung, durch eine Sensoranordnung sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a protective device, by a sensor arrangement and by a vehicle with the features according to the independent claims. Advantageous developments of the present invention are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für einen Umfeldsensor eines Fahrzeugs umfasst eine Sensorabdeckung zur Abdeckung des Umfeldsensors. Darüber hinaus umfasst die Schutzvorrichtung eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, welche an und/oder in der Sensorabdeckung angeordnet sind. Dabei ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zum Entfernen von Eis und/oder Schnee von der Sensorabdeckung mittels eines Plasmas eine elektrische Spannung anlegbar. Ferner sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart beabstandet zueinander angeordnet, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Bereich zum Aussenden und/oder Empfangen eines Sensorsignals des Umfeldsensors durch die Sensorabdeckung hindurch gebildet ist.A protective device according to the invention for an environment sensor of a vehicle comprises a sensor cover for covering the environment sensor. In addition, the protective device includes a first electrode and a second electrode, which are arranged on and/or in the sensor cover. An electrical voltage can be applied between the first electrode and the second electrode to remove ice and/or snow from the sensor cover using a plasma. Furthermore, the first electrode and the second electrode are arranged at a distance from one another in such a way that an area for sending and/or receiving a sensor signal from the environment sensor through the sensor cover is formed between the first electrode and the second electrode.

Mittels der Schutzvorrichtung soll eine Ablagerung an der Sensorabdeckung verhindert werden. Insbesondere kann mittels der Schutzvorrichtung eine Ablagerung durch Eis und/oder Schnee an der Sensorabdeckung verhindert werden. Die Sensorabdeckung selbst dient zur Abdeckung bzw. zum Schutz des Umfeldsensors des Fahrzeugs vor äußeren Einflüssen und/oder vor Beschädigung. Wie bereits eingangs erläutert, kann es sich bei dem Umfeldsensor um einen Radarsensor, einen Lidar-Sensor, eine Kamera, einen Ultraschallsensor oder dergleichen handeln. Mit diesem Umfeldsensor kann ein Bereich der Umgebung des Fahrzeugs bzw. ein Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden. Der Umfeldsensor kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs sein. The protective device is intended to prevent deposits on the sensor cover. In particular, the protective device can be used to prevent ice and/or snow deposits on the sensor cover. The sensor cover itself serves to cover or protect the vehicle's environment sensor from external influences and/or damage. As already explained at the beginning, the environment sensor can be a radar sensor, a lidar sensor, a camera, an ultrasonic sensor or the like. With this environment sensor, an area of the vehicle's surroundings or an area surrounding the vehicle can be detected. The surroundings sensor can, for example, be part of a driver assistance system of the vehicle.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Umfeldsensor durch die Sensorabdeckung hindurch ein Sensorsignal aussendet und/oder das in der Umgebung des Fahrzeugs reflektierte Sensorsignal auch wieder durch die Sensorabdeckung hindurch empfängt. Dabei kann der Umfeldsensor das Sensorsignal entlang einer Hauptsenderichtung senden und/oder empfangen. Falls der Umfeldsensor als Radarsensor ausgebildet ist, kann es sich bei der Sensorabdeckung um ein so genanntes Radom handeln. Diese Radom bzw. die Sensorabdeckung kann durch ein separates Element, ein Logo, ein Emblem, aber auch durch ein Bauteil des Fahrzeugs selbst, wie beispielsweise einen Stoßfänger, gebildet sein. Bei einem Lidar-Sensor kann die Sensorabdeckung durch eine für Strahlungen infraroten Wellenlängenbereich transparente Abdeckung, eine Linse oder dergleichen gebildet sein. Bei einer Kamera kann die Sensorabdeckung durch eine entsprechende Linse bzw. eine transparente Abdeckung gebildet sein.In particular, it is provided that the surroundings sensor sends out a sensor signal through the sensor cover and/or the sensor signal reflected in the surroundings of the vehicle also passes through the sensor cover again receives. The environment sensor can send and/or receive the sensor signal along a main transmission direction. If the environment sensor is designed as a radar sensor, the sensor cover can be a so-called radome. This radome or the sensor cover can be formed by a separate element, a logo, an emblem, but also by a component of the vehicle itself, such as a bumper. In the case of a lidar sensor, the sensor cover can be formed by a cover that is transparent to radiation in the infrared wavelength range, a lens or the like. In the case of a camera, the sensor cover can be formed by a corresponding lens or a transparent cover.

Die Schutzvorrichtung umfasst zudem die erste Elektrode und die zweite Elektrode, welche an bzw. zumindest bereichsweise in der Sensorabdeckung angeordnet sind. An der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode kann mittels eines Generators bzw. einer Energieerzeugungseinrichtung eine elektrische Wechselspannung angelegt werden.The protective device also includes the first electrode and the second electrode, which are arranged on or at least partially in the sensor cover. An alternating electrical voltage can be applied to the first electrode and the second electrode by means of a generator or an energy generating device.

Durch das Anlegen dieser elektrischen Spannung, welche eine vorbestimmte Frequenz aufweist, kann ein Plasma zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gezündet werden. Durch dieses Plasma wird die Luft zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode bzw. die Luft an einer Außenseite der Sensorabdeckung erwärmt. Damit kann Eis und/oder Schnee, welche sich an der Außenseite der Sensorabdeckung bereits abgelagert hat und/oder droht abzulagern, entfernt werden. Im Vergleich zu bekannten thermischen Enteisungsvorrichtungen für Radome, welche Heizdrähte nutzen, ergibt sich der Vorteil, dass die Sensorabdeckung, insbesondere eine Sensorabdeckung aus Kunststoff, nicht durch die hohe thermische Energie der Heizdrähte beschädigt wird.By applying this electrical voltage, which has a predetermined frequency, a plasma can be ignited between the first electrode and the second electrode. This plasma heats the air between the first electrode and the second electrode or the air on an outside of the sensor cover. This allows ice and/or snow that has already deposited and/or is threatening to deposit on the outside of the sensor cover to be removed. In comparison to known thermal de-icing devices for radomes, which use heating wires, there is the advantage that the sensor cover, in particular a sensor cover made of plastic, is not damaged by the high thermal energy of the heating wires.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart beabstandet zueinander angeordnet sind, dass zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Bereich ausgebildet ist, welcher frei von der ersten Elektrode und frei von der zweiten Elektrode ist. Insbesondere sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode in eine Richtung senkrecht zu der Hauptsenderichtung des Umfeldsensors beabstandet zueinander angeordnet. Durch diesen Bereich hindurch kann der Umfeldsensor bei der bestimmungsgemäßen Anordnung am Fahrzeug dann ein Sensorsignal durch die Sensorabdeckung hindurch aussenden und/oder ein Sensorsignal aus der Umgebung empfangen. Mit anderen Worten weist die Schutzvorrichtung den Bereich auf, hinter dem auch der Umfeldsensor angeordnet werden soll. Dieser Bereich ist frei von Elektroden. Somit kann eine Beeinflussung des Sensorsignals durch die Elektroden verhindert werden.According to the present invention, it is now provided that the first electrode and the second electrode are arranged at a distance from one another in such a way that an area is formed between the first electrode and the second electrode, which is free of the first electrode and free of the second electrode. In particular, the first electrode and the second electrode are arranged at a distance from one another in a direction perpendicular to the main transmission direction of the environment sensor. When arranged as intended on the vehicle, the surroundings sensor can then send a sensor signal through this area through the sensor cover and/or receive a sensor signal from the surroundings. In other words, the protective device has the area behind which the environment sensor should also be arranged. This area is free of electrodes. This means that the electrodes can prevent the sensor signal from being influenced.

Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode können streifenförmig ausgebildet sein und an einer jeweiligen Grenze des Bereichs der Sensorabdeckung angeordnet sein. Beispielsweise kann eine der Elektroden an einer Oberseite des Bereichs angeordnet sein und die andere Elektrode an der Unterseite des Bereichs. Es kann auch vorgesehen sein, dass die eine Elektrode an einer linken Seitenfläche des Bereichs angeordnet ist und die andere Elektrode an einer rechten Seitenfläche des Bereichs angeordnet ist. Zudem kann es vorgesehen sein, dass mehrere erste Elektroden und/oder mehrere zweite Elektroden vorgesehen sind, welche beispielsweise jeweils in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind.The first electrode and/or the second electrode can be strip-shaped and arranged at a respective boundary of the area of the sensor cover. For example, one of the electrodes can be arranged at a top of the area and the other electrode at the bottom of the area. It can also be provided that one electrode is arranged on a left side surface of the region and the other electrode is arranged on a right side surface of the region. In addition, it can be provided that a plurality of first electrodes and/or a plurality of second electrodes are provided, which are each arranged next to one another in a row, for example.

In einer Ausführungsform weist die Sensorabdeckung jeweilige Ausnehmungen für die erste Elektrode und die zweite Elektrode auf. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode zumindest bereichsweise in den jeweiligen Ausnehmungen angeordnet sind. Die Sensorabdeckung, die beispielsweise aus einem entsprechenden Kunststoff gefertigt sein kann, kann eine Aussparung für die erste Elektrode und/oder eine Aussparung für die zweite Elektrode aufweisen. Dabei kann die erste Elektrode zumindest bereichsweise in der korrespondierenden Ausnehmung angeordnet sein. Ferner kann auch die zweite Elektrode in der korrespondierenden Ausnehmung angeordnet sein. Bevorzugt sind die jeweiligen Ausnehmungen und/oder die Elektroden derart ausgebildet, dass die jeweiligen Elektroden bündig zu der Außenseite bzw. Außenfläche der Sensorabdeckung angeordnet sind. Durch die Anordnung der Elektroden in den Aussparungen können diese vor Beschädigung geschützt werden.In one embodiment, the sensor cover has respective recesses for the first electrode and the second electrode. Furthermore, it is preferably provided that the first electrode and the second electrode are arranged at least partially in the respective recesses. The sensor cover, which can be made of a corresponding plastic, for example, can have a recess for the first electrode and/or a recess for the second electrode. The first electrode can be arranged in the corresponding recess at least in some areas. Furthermore, the second electrode can also be arranged in the corresponding recess. The respective recesses and/or the electrodes are preferably designed such that the respective electrodes are arranged flush with the outside or outer surface of the sensor cover. By arranging the electrodes in the recesses, they can be protected from damage.

Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Schutzvorrichtung Abdeckelemente zum jeweiligen Abdecken der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode aufweist. Beispielsweise kann die Schutzvorrichtung ein erstes Abdeckelement zum Abdecken der ersten Elektrode und ein zweites Abdeckelement zum Abdecken der zweiten Elektrode aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein gemeinsames Abdeckelement zum Abdecken der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode vorgesehen ist. Das Abdeckelement bzw. die Abdeckelemente können aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sein. Somit kann verhindert werden, dass sich bei Nässe und/oder Feuchtigkeit auf der Außenseite der Sensorabdeckung ein Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausbildet.Furthermore, it is advantageous if the protective device has cover elements for respectively covering the first electrode and the second electrode. For example, the protective device can have a first cover element for covering the first electrode and a second cover element for covering the second electrode. It can also be provided that a common cover element is provided for covering the first electrode and the second electrode. The cover element or the cover elements can be made of an electrically insulating material. This can prevent a short circuit from forming between the first electrode and the second electrode when it is wet and/or humid on the outside of the sensor cover.

Eine erfindungsgemäße Sensoranordung für ein Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung. Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung einen Umfeldsensor. Bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Sensoranordnung an dem Fahrzeug kann der Umfeldsensor auf einer der Außenseite der Sensorabdeckung gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Insbesondere kann der Umfeldsensor derart zu der Schutzvorrichtung angeordnet sein, dass ein Senden und/oder Empfangen des Sensorsignals durch den Bereich der Sensorabdeckung hindurch ermöglicht wird. Der Umfeldsensor kann als Lidar-Sensor, als Kamera, als Ultraschallsensor oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass es sich bei dem Umfeldsensor um einen Radarsensor handelt.A sensor arrangement according to the invention for a vehicle includes a protective device according to the invention. In addition, the sensor arrangement includes an environment sensor. When the sensor arrangement is arranged as intended on the vehicle, the environment sensor can be arranged on a side opposite the outside of the sensor cover. In particular, the environment sensor can be arranged in relation to the protective device in such a way that the sensor signal can be sent and/or received through the area of the sensor cover. The environment sensor can be designed as a lidar sensor, as a camera, as an ultrasonic sensor or the like. In particular, it is provided that the surroundings sensor is a radar sensor.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Sensoranordung eine Energieerzeugungseinrichtung zum Anlegen der elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der Schutzvorrichtung. Beispielsweise kann das Fahrzeug einen entsprechenden Generator aufweisen, mittels welchem eine Wechselspannung mit einer vorbestimmten Frequenz und/oder Spannungsamplitude erzeugt werden kann. Diese elektrische Spannung kann derart ausgebildet sein, dass infolge des Anlegens der elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein Plasma gezündet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Energieerzeugungseinrichtung aus einer Bordnetzspannung des Fahrzeugs die elektrische Spannung zum Erzeugen des Plasmas bereitstellt. Es kann auch vorgesehen sein, dass nur eine der Elektroden elektrisch mit der Energieerzeugungseinrichtung bzw. dem Generator verbunden ist und die andere der Elektroden mit einem Masseanschluss des Fahrzeugs verbunden ist.In a further embodiment, the sensor arrangement comprises an energy generating device for applying the electrical voltage between the first electrode and the second electrode of the protective device. For example, the vehicle can have a corresponding generator by means of which an alternating voltage with a predetermined frequency and/or voltage amplitude can be generated. This electrical voltage can be designed in such a way that a plasma is ignited as a result of the application of the electrical voltage between the first electrode and the second electrode. It can also be provided that the energy generating device provides the electrical voltage for generating the plasma from an on-board electrical system voltage of the vehicle. It can also be provided that only one of the electrodes is electrically connected to the energy generating device or the generator and the other of the electrodes is connected to a ground connection of the vehicle.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Sensoranordnung. Das Fahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrzeug eine Mehrzahl von Sensoranordnungen aufweist.A vehicle according to the invention comprises a sensor arrangement according to the invention. The vehicle is designed in particular as a passenger car. It can also be provided that the vehicle has a plurality of sensor arrangements.

Bevorzugt ist die Schutzvorrichtung bzw. die Sensoranordnung derart an dem Fahrzeug angeordnet, dass eine Luftströmung im Bereich der Sensorabdeckung während der Fahrt des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Winkel zu der Außenseite bzw. Oberfläche der Sensorabdeckung, bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche der Sensorabdeckung, strömt. Hierzu können entsprechende Versuche bzw. Simulationen durchgeführt werden, um die Strömungsverhältnisse der Luftströmung an dem Fahrzeug während der Fahrt des Fahrzeugs zu bestimmen. Diese Versuche bzw. Simulationen können auch für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten durchgeführt werden. Dabei kann die Sensoranordnung derart an dem Fahrzeug angeordnet werden, dass sich die Sensorabdeckung in einem Bereich mit einer unidirektionalen Strömung befindet, welche im Wesentlichen parallel zu der Außenseite der Sensorabdeckung strömt. Die Strömung sollte möglichst parallel zu der Außenseite der Sensorabdeckung strömen. Aufgrund von Designanforderungen kann es aber auch der Fall sein, dass die Strömung nicht exakt parallel über die Außenseite strömt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich das Plasma, welches sich zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet hat, in Richtung der Sensorabdeckung deformiert wird bzw. gedrückt wird. Auf diese Weise kann die Heizlast dann im Bereich der Außenseite bzw. Oberfläche der Sensorabdeckung erhöht werden. Zudem kann die Ablagerung von Partikeln, Schmutz, Schnee und/oder Eis auf der Sensorabdeckung vermindert werden.Preferably, the protective device or the sensor arrangement is arranged on the vehicle in such a way that an air flow in the area of the sensor cover flows at a predetermined angle to the outside or surface of the sensor cover, preferably substantially parallel to a surface of the sensor cover, while the vehicle is traveling . For this purpose, appropriate tests or simulations can be carried out in order to determine the flow conditions of the air flow on the vehicle while the vehicle is traveling. These tests or simulations can also be carried out for different driving speeds. The sensor arrangement can be arranged on the vehicle in such a way that the sensor cover is located in an area with a unidirectional flow, which flows essentially parallel to the outside of the sensor cover. The flow should flow as parallel as possible to the outside of the sensor cover. However, due to design requirements, it may also be the case that the flow does not flow exactly parallel across the outside. In this way it can be achieved that the plasma that has formed between the first electrode and the second electrode is deformed or pressed in the direction of the sensor cover. In this way, the heating load can then be increased in the area of the outside or surface of the sensor cover. In addition, the deposit of particles, dirt, snow and/or ice on the sensor cover can be reduced.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensoranordnung sowie für das erfindungsgemäße Fahrzeug.The preferred embodiments and their advantages presented with reference to the protective device according to the invention apply accordingly to the sensor arrangement according to the invention and to the vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the frame of the invention.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches eine Sensoranordnung mit einer Sensorabdeckung für einen Umfeldsensor aufweist;
  • 2 eine schematische Darstellung der Sensoranordnung, welche eine Sensorabdeckung mit Elektroden, eine Energieerzeugungseinrichtung sowie den Umfeldsensor aufweist; und
  • 3 eine schematische Darstellung der Sensorabdeckung sowie der Elektroden der Schutzvorrichtung.
The invention will now be explained in more detail using preferred exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings. Show:
  • 1 a schematic representation of a vehicle which has a sensor arrangement with a sensor cover for an environment sensor;
  • 2 a schematic representation of the sensor arrangement, which has a sensor cover with electrodes, an energy generating device and the environment sensor; and
  • 3 a schematic representation of the sensor cover and the electrodes of the protective device.

1 zeigt in einer ausschnittsweisen Seitenansicht ein Fahrzeug 1, welches vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 umfasst einen Umfeldsensor 2, welcher dazu dient, eine Umgebung 3 des Fahrzeugs 1 bzw. einen Bereich der Umgebung 3 zu erfassen. Dieser Umfeldsensor 2 kann beispielsweise als Lidar-Sensor, Kamera oder Ultraschallsensor ausgebildet sein. In dem vorliegenden Beispiel ist der Umfeldsensor 2 als Radarsensor ausgebildet und in einem Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet. 1 shows a partial side view of a vehicle 1, which in the present case is designed as a passenger car. The vehicle 1 includes an environment sensor 2, which serves to capture an environment 3 of the vehicle 1 or an area of the environment 3. This environment sensor 2 can be designed, for example, as a lidar sensor, camera or ultrasonic sensor. In the present example, the environment sensor 2 is designed as a radar sensor and is arranged in a front area of the vehicle 1.

Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 1 eine Sensorabdeckung 4, welche in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs 1 vor dem Umfeldsensor 2 angeordnet ist. Diese Sensorabdeckung 4 kann auch als Radom bezeichnet werden. Beispielsweise kann diese Sensorabdeckung 4 durch einen Stoßfänger des Fahrzeugs 1 gebildet sein. Die Sensorabdeckung 4 dient zum Schutz des Umfeldsensors 2 vor Umwelteinflüssen. Im Betrieb sendet der Umfeldsensor 2 ein Sensorsignal bzw. Radarstrahlen durch die Sensorabdeckung 4 hindurch und empfängt auch in der Umgebung 3 reflektierte Sensorsignale bzw. Radarsignale durch die Sensorabdeckung 4 hindurch.In addition, the vehicle 1 includes a sensor cover 4, which is arranged in front of the surroundings sensor 2 in the forward direction of travel of the vehicle 1. This sensor cover 4 can also be referred to as a radome. For example, this sensor cover 4 can be formed by a bumper of the vehicle 1. The sensor cover 4 serves to protect the environment sensor 2 from environmental influences. During operation, the environment sensor 2 sends a sensor signal or radar beams through the sensor cover 4 and also receives sensor signals or radar signals reflected in the environment 3 through the sensor cover 4.

Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 1 eine Schutzvorrichtung 5, welche dazu dient, eine Ablagerung von Eis und/oder Schnee an der Sensorabdeckung 4 zu entfernen. In der vorliegenden Darstellung ist eine mit der der Schutzvorrichtung 5 verbundene Energieerzeugungseinrichtung 6 schematisch dargestellt.In addition, the vehicle 1 includes a protective device 5, which serves to remove a deposit of ice and/or snow on the sensor cover 4. In the present illustration, an energy generating device 6 connected to the protective device 5 is shown schematically.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Schutzvorrichtung 5 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Sensorabdeckung 4 kann beispielsweise aus einem entsprechenden Kunststoff gefertigt sein. An der Sensorabdeckung 4 sind eine erste Elektrode 7 sowie eine zweite Elektrode 8 angeordnet. Vorliegend sind ausgehend von einer Außenseite 9 bzw. einer Außenfläche der Sensorabdeckung 4 Ausnehmungen 10 in die Sensorabdeckung 4 eingebracht. Diese Ausnehmungen 10 sind so dimensioniert, dass in diesen Ausnehmungen 10 die erste Elektrode 7 und auch die zweite Elektrode 8 angeordnet werden können. Insbesondere sind die erste Elektrode 7 und die korrespondierende Ausnehmung 10 sowie die zweite Elektrode 8 und die korrespondierende Ausnehmung 10 derart ausgebildet, dass die Elektroden 7, 8 bündig mit der Außenseite 9 der Sensorabdeckung 4 abschließen. Es kann zudem vorgesehen sein, dass hier nicht dargestellte Abdeckelemente über den Elektroden 7, 8 an der Außenseite 9 der Sensorabdeckung 4 angeordnet sind. 2 shows a schematic representation of the protective device 5 in a sectioned side view. The sensor cover 4 can, for example, be made of a corresponding plastic. A first electrode 7 and a second electrode 8 are arranged on the sensor cover 4. In the present case, starting from an outside 9 or an outer surface of the sensor cover 4, recesses 10 are introduced into the sensor cover 4. These recesses 10 are dimensioned such that the first electrode 7 and also the second electrode 8 can be arranged in these recesses 10. In particular, the first electrode 7 and the corresponding recess 10 as well as the second electrode 8 and the corresponding recess 10 are designed such that the electrodes 7, 8 are flush with the outside 9 of the sensor cover 4. It can also be provided that cover elements, not shown here, are arranged above the electrodes 7, 8 on the outside 9 of the sensor cover 4.

Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung 11 den Umfeldsensor 2, welcher auf einer der Außenseite 9 gegenüberliegenden Seite der Sensorabdeckung 4 angeordnet ist. Der Umfeldsensor 2 weist eine Hauptsenderichtung 12 auf, welche schematisch vorliegend durch den Pfeil 12 veranschaulicht ist. Entlang dieser Hauptsenderichtung kann der Umfeldsensor 2 Sensorsignale durch die Sensorabdeckung 4 hindurch aussenden und/oder empfangen. Die erste Elektrode 7 und die zweite Elektrode 8 sind senkrecht zu der Hauptsenderichtung 12 derart zueinander beabstandet angeordnet, dass sich zwischen den Elektroden 7, 8 ein Bereich 13 ergibt, durch welchen das Sensorsignal hindurch ausgesendet und/oder empfangen werden kann.In addition, the sensor arrangement 11 includes the environment sensor 2, which is arranged on a side of the sensor cover 4 opposite the outside 9. The environment sensor 2 has a main transmission direction 12, which is illustrated schematically here by the arrow 12. Along this main transmission direction, the environment sensor 2 can send and/or receive sensor signals through the sensor cover 4. The first electrode 7 and the second electrode 8 are arranged at a distance from one another perpendicular to the main transmission direction 12 in such a way that an area 13 results between the electrodes 7, 8 through which the sensor signal can be transmitted and/or received.

Darüber hinaus umfasst die Sensoranordnung 11 die Energieerzeugungseinrichtung 6, welche beispielsweise durch einen entsprechenden Generator gebildet sein kann. Mit der Energieerzeugungseinrichtung 6 kann eine elektrische Wechselspannung mit einer vorbestimmten Frequenz und/oder Spannungsamplitude bereitgestellt werden. Vorliegend ist die erste Elektrode 7 elektrisch mit der Energieerzeugungseinrichtung 6 verbunden. Die zweite Elektrode 8 ist in dem vorliegenden Beispiel mit einem Masseanschluss 14 des Fahrzeugs 1 bzw. der Energieerzeugungseinrichtung 6 verbunden.In addition, the sensor arrangement 11 includes the energy generating device 6, which can be formed, for example, by a corresponding generator. The energy generating device 6 can be used to provide an alternating electrical voltage with a predetermined frequency and/or voltage amplitude. In the present case, the first electrode 7 is electrically connected to the energy generating device 6. In the present example, the second electrode 8 is connected to a ground connection 14 of the vehicle 1 or the energy generating device 6.

Wenn mittels der Energieerzeugungseinrichtung 6 die elektrische Spannung zwischen der ersten Elektrode 7 und der zweiten Elektrode 8 angelegt wird, bildet sich ein Plasma 15 zwischen der ersten Elektrode 7 und der zweiten Elektrode 8 aus. Durch dieses Plasma 15 wird der Bereich 13 an der Außenseite 8 der Sensorabdeckung 4 erwärmt, wodurch Eis und/oder Schnee, welches sich an der Sensorabdeckung 4 abgelagert hat, entfernt werden kann. Die Anordnung der ersten Elektrode 7 und der zweiten Elektrode 8 kann beispielsweise bei einem anderen Design auch vertauscht werden.When the electrical voltage is applied between the first electrode 7 and the second electrode 8 by means of the energy generating device 6, a plasma 15 is formed between the first electrode 7 and the second electrode 8. This plasma 15 heats the area 13 on the outside 8 of the sensor cover 4, whereby ice and/or snow that has accumulated on the sensor cover 4 can be removed. The arrangement of the first electrode 7 and the second electrode 8 can also be swapped, for example in a different design.

Bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Schutzvorrichtung 5 an dem Fahrzeug 1 wird die Sensorabdeckung 4 bzw. die Schutzvorrichtung 5 derart an dem Fahrzeug 1 angeordnet, dass sich während der Fahrt des Fahrzeugs 1 ein unidirektionaler Strömungsverlauf ergibt, welcher vorliegend schematisch durch die Pfeile 16 dargestellt ist. Dabei ergibt sich ein Strömungsverlauf, welcher im Wesentlichen parallel zu der Außenfläche 9 der Sensorabdeckung 4 verläuft. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Plasma 15 durch die Strömung in Richtung der Sensorabdeckung 4 bzw. der Außenseite 9 der Sensorabdeckung 4 gedrückt bzw. verformt wird. Damit kann die lokale Erwärmung verbessert werden.When the protective device 5 is arranged as intended on the vehicle 1, the sensor cover 4 or the protective device 5 is arranged on the vehicle 1 in such a way that a unidirectional flow pattern results while the vehicle 1 is traveling, which is shown schematically in the present case by the arrows 16. This results in a flow profile which runs essentially parallel to the outer surface 9 of the sensor cover 4. In this way it can be achieved that the plasma 15 is pressed or deformed by the flow in the direction of the sensor cover 4 or the outside 9 of the sensor cover 4. This can improve local warming.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung die Sensorabdeckung 4 sowie die Elektroden 7, 8 in einer Draufsicht. Vorliegend sind sowohl die erste Elektrode 7 als auch die zweite Elektrode 8 streifenförmig bzw. bandförmig ausgebildet. Zudem zeigt 3 den Bereich 13, welcher sich zwischen den Elektroden 7, 8 ergibt und welcher zum Senden und/oder Empfangen des Sensorsignals durch die Sensorabdeckung 4 hindurch dient. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass mehrere erste Elektroden 7 und mehrere zweite Elektroden 8 vorgesehen sind, welche beispielsweise nebeneinander angeordnet werden können. 3 shows a schematic representation of the sensor cover 4 and the electrodes 7, 8 in a top view. In the present case, both the first electrode 7 and the second electrode 8 are strip-shaped or band-shaped. Also shows 3 the area 13, which results between the electrodes 7, 8 and which is used for transmission and/or receiving the sensor signal through the sensor cover 4. Alternatively, it can also be provided that a plurality of first electrodes 7 and a plurality of second electrodes 8 are provided, which can be arranged next to one another, for example.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8038397 B2 [0005]US 8038397 B2 [0005]

Claims (7)

Schutzvorrichtung (5) für einen Umfeldsensor (2) eines Fahrzeugs (1), umfassend: - eine Sensorabdeckung (4) zur Abdeckung des Umfeldsensors (2), - eine erste Elektrode (7) und eine zweite Elektrode (8), welche an der Sensorabdeckung (4) angeordnet sind, - wobei zwischen der ersten Elektrode (7) und der zweiten Elektrode (8) zum Entfernen von Eis und/oder Schnee von der Sensorabdeckung (4) mittels eines Plasmas (15) eine elektrische Spannung anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Elektrode (7) und die zweite Elektrode (8) derart beabstandet zueinander angeordnet sind, dass zwischen der ersten Elektrode (7) und der zweiten Elektrode (8) ein Bereich (13) zum Aussenden und/oder Empfangen eines Sensorsignals des Umfeldsensors (2) durch die Sensorabdeckung (4) hindurch gebildet ist.Protective device (5) for an environment sensor (2) of a vehicle (1), comprising: - a sensor cover (4) for covering the environment sensor (2), - a first electrode (7) and a second electrode (8), which on the Sensor cover (4) are arranged, - wherein an electrical voltage can be applied between the first electrode (7) and the second electrode (8) for removing ice and / or snow from the sensor cover (4) by means of a plasma (15), thereby characterized in that - the first electrode (7) and the second electrode (8) are arranged at a distance from one another in such a way that between the first electrode (7) and the second electrode (8) there is an area (13) for sending and / or receiving a Sensor signal of the environment sensor (2) is formed through the sensor cover (4). Schutzvorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorabdeckung (4) jeweilige Ausnehmungen (10) für die erste Elektrode (7) und die zweite Elektrode (8) aufweist und die erste Elektrode (7) und die zweite Elektrode (8) zumindest bereichsweise in den jeweiligen Ausnehmungen (10) angeordnet sind.Protective device (5). Claim 1 , characterized in that the sensor cover (4) has respective recesses (10) for the first electrode (7) and the second electrode (8) and the first electrode (7) and the second electrode (8) at least partially in the respective recesses (10) are arranged. Schutzvorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (5) Abdeckelemente zum jeweiligen Abdecken der ersten Elektrode (7) und der zweiten Elektrode (8) aufweist.Protective device (5). Claim 1 or 2 , characterized in that the protective device (5) has cover elements for respectively covering the first electrode (7) and the second electrode (8). Sensoranordung (11) für ein Fahrzeug (1) umfassend eine Schutzvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einen Umfeldsensor (2).Sensor arrangement (11) for a vehicle (1) comprising a protective device (5) according to one of the preceding claims and with an environment sensor (2). Sensoranordung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordung (11) eine Energieerzeugungseinrichtung (6) zum Anlegen der elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode (7) und der zweiten Elektrode (8) der Schutzvorrichtung (5) aufweist.Sensor arrangement (11) according to Claim 4 , characterized in that the sensor arrangement (11) has an energy generating device (6) for applying the electrical voltage between the first electrode (7) and the second electrode (8) of the protective device (5). Fahrzeug (1), insbesondere Personenkraftwagen, umfassend eine Sensoranordung (11) nach Anspruch 4 oder 5.Vehicle (1), in particular a passenger car, comprising a sensor arrangement (11). Claim 4 or 5 . Fahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (5) derart an dem Fahrzeug (1) angeordnet ist, dass eine Luftströmung im Bereich der Sensorabdeckung (4) während einer Fahrt des Fahrzeugs (1) in einem vorbestimmten Winkel zu der Außenseite (9) der Sensorabdeckung (4), bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer Außenseite (9) der Sensorabdeckung (4), strömt.Vehicle (1) after Claim 6 , characterized in that the protective device (5) is arranged on the vehicle (1) in such a way that an air flow in the area of the sensor cover (4) while the vehicle (1) is traveling is at a predetermined angle to the outside (9) of the sensor cover (4), preferably flows essentially parallel to an outside (9) of the sensor cover (4).
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