KR20230090655A - 센서 클리닝을 위한 분사구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서 클리닝을 위한 분사구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 환경센서의 클리닝을 위한 분사구조에 관한 것이다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 센서 클리닝을 위한 분사구조는 환경센서에 회전가능하게 장착되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트에 형성되고, 상기 환경센서를 향해 배치되는 복수의 제1 노즐; 및 상기 제1 노즐을 통해 분사되도록 상기 제1 노즐에 유체를 공급하도록 구성되는 유체공급원을 포함한다.

Description

센서 클리닝을 위한 분사구조{INJECTION STRUCTURE FOR CLEANING SENSOR}
본 발명은 센서 클리닝을 위한 분사구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 환경센서의 클리닝을 위한 분사구조에 관한 것이다.
최근 차량에는 여러 주행 상황에서 안전운행의 확보를 위하여 차량의 운전자를 보조하는 운전자 보조 시스템이 탑재되고 있다. 그리고 운전자 보조 시스템에서 더 나아가, 운전자의 개입없이 차량이 스스로 주행할 수 있는 자율주행차량에 관한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 운전자 보조 시스템을 위해, 또는 자율주행차량에는 주위의 환경을 다양한 방식으로 감지할 수 있는 다양한 종류의 환경센서들이 요구된다. 차량에 장착되는 환경센서로서, 레이더(radar), 라이다(LiDar), 카메라 등을 꼽을 수 있다.
이러한 센서들은 차량의 외부에 장착되므로 먼지 등 이물질이나 비, 눈 등에 의해 센싱 부위가 쉽게 더러워질 수 있다. 센서 성능의 유지를 위해서는 이들 센서는 일정 수준 이상 깨끗이 유지되어야 한다. 이에 차량에는 이들 센서의 오염을 감지하는 오염 감지 장치와, 이의 감지에 기반하여 센싱 부위의 오염 시 센서를 세척할 수 있는 센서 클리닝 시스템이 마련되고 있다.
공개특허공보 제10-2018-0136981호 (공개일자: 2018.12.26)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
환경센서를 보다 효과적으로 세척하기 위한 분사구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 센서 클리닝을 위한 분사구조는 환경센서에 회전가능하게 장착되는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트에 형성되고, 상기 환경센서를 향해 배치되는 복수의 제1 노즐; 및 상기 제1 노즐을 통해 분사되도록 상기 제1 노즐에 유체를 공급하도록 구성되는 유체공급원을 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따른 센서 클리닝을 위한 분사구조의 제어방법에 있어서, 상기 분사구조는, 환경센서에 회전가능하게 장착되고 유체공급원으로부터의 유체를 환경센서를 향해 분사하도록 구성되는 복수의 노즐을 포함하는 플레이트; 상기 플레이트에 회전력을 제공하는 구동원; 상기 유체공급원의 작동을 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하고, 상기 제어기에 의해: 상기 유체공급원을 구동시키는 단계; 및 상기 유체공급원 구동 중 상기 구동원을 선택적으로 구동시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 라이다를 포함하는 환경센서를 보다 효과적으로 세척하기 위한 분사구조가 제공된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 에어 클리닝 시스템을 도시하고,
도 2는 차량에 설치되는 라이다를 도시하고,
도 3은 라이다 센서와 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 분사구조를 도시하고,
도 4a는 도 3의 분해사시도이고,
도 4b는 도 3의 로드의 단면도이고,
도 5는 라이다 센서와 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 분사구조의 하측 사시도이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상부 노즐 또는 하부 노즐의 단면도이고,
도 7은 라이다 센서와 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 분사구조로서, 상부 플레이트 내부가 보이도록 도시된 투과도이고,
도 8은 라이다 센서와 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 분사구조로서, 상부 플레이트가 생략된 상태를 도시하고,
도 9a는 도 8의 부분확대도이고,
도 9b는 도 9a의 부분확대도이고,
도 9c는 도 7의 정면도로서, 단일 분사 위치에 있는 분사 밸브를 도시하고,
도 10은 도 7의 정면도로서, 복수 분사 위치에 있는 분사 밸브를 도시하고,
도 11은 본 발명 라이다 센서와 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 분사구조의 상측 사시도이고,
도 12는 본 발명의 분사구조의 분사 작동시스템을 도시하고,
도 13 내지 17은 본 발명의 분사 구조의 분사 작동을 설명한다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 자율주행차량, 운전자 보조 시스템이 구비된 차량 등에는 주변 환경 감지를 위한 여러 종류의 환경센서가 장착된다. 비제한적인 예로서, 환경센서는 라이다, 레이다, 카메라 등을 포함하고, 환경센서는 차량의 전방부, 후방부, 측면부, 루프 등에 배치될 수 있다.
차량은 대부분 실외에 있게 되고 주행상황에 놓이므로 차량의 외부에 장착되는 환경센서들은 강우뿐만 아니라 먼지, 벌레 등 이물질에 의해 오염될 수 있다. 이에 더러워진 환경센서를 세척할 수 있도록 차량에는 센서 클리닝 시스템이 마련된다. 이러한 환경센서의 세척은 워셔액을 이용하거나 고압의 압축공기를 분사하여 이루어질 수 있다.
도 1에는 차량에 구비되는 예시적인 센서 클리닝 시스템이 도시되어 있다. 센서 클리닝 시스템 중 에어 클리닝 시스템(1)은 압축공기를 사용하여 환경센서(2)를 세척하도록 구성된다. 에어 클리닝 시스템(1)은 환경센서(2)의 표면에 압축공기를 분사하여 세척을 수행한다.
구체적으로, 차량에 구비되는 에어필터(4)를 통해 여과된 공기는 압축기(6)로 유입된다. 압축기(6)에 의해 압축된 공기가 환경센서(2)의 표면에 분사됨으로써 환경센서(2) 상에 이물질이 제거된다. 환경센서(2)는 물론 복수의 환경센서(2a, 2b, 2c)를 포함하고, 차량의 전방, 후방, 루프, 측면 등에 장착될 수 있다. 도면과 명세서에서 세 개의 환경센서가 개시되어 있으나 그 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 가감될 수 있다.
또한, 에어 클리닝 시스템(1)은 에어탱크(8)를 포함한다. 압축기(6)를 통해 압축된 공기 또는 외부 장치에 의해 에어탱크(8)에 공기가 충진될 수 있고, 에어탱크(8) 내 충진된 공기는 환경센서(2)의 세척에 사용될 수 있다.
에어 클리닝 시스템(1)의 제어기(10)는 미리 설정된 주기마다 또는 환경센서(2)의 오염 감지 시 등의 미리 설정된 상황에서 밸브(12), 예를 들어, 솔레노이드 밸브를 동작시키도록 구성된다. 이로 인해 압축기(6) 또는 에어탱크(8)로부터 각 환경센서(2)에 압축공기가 분사되도록 하고, 이를 통하여 환경센서(2)의 세척이 수행된다. 밸브(12)에는 분배기(14)가 구비되어 복수의 환경센서(2) 각각을 위해 마련된 노즐(16)을 통해 압축공기가 분배될 수 있다.
압축기(6)에는 온도감지부(18)가 구비되고, 온도감지부(18)에서 감지된 압축기(6)의 온도는 에어 클리닝 시스템(1)의 제어기(10)로 전달된다. 온도감지부(18)에 의해 감지된 온도에 기반하여 압축기(6)의 작동이 제어될 수 있다.
제어기(10)는 에어 클리닝 시스템(1)의 작동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기(10)는 필요에 따라 밸브(12)를 개폐하여 환경센서(2)의 클리닝이 실행되도록 한다. 또한, 제어기(10)는 온도감지부(18)에 의해 감지된 온도를 모니터링하고, 이에 기반하여 압축기(6)의 작동을 제어할 수 있다.
에어 클리닝 시스템(1)과 유사하게, 센서 클리닝 시스템 중 워셔액 클리닝 시스템도, 차량 내 저장된 워셔액을 차량의 각 위치에 배치되는 환경센서에 공급하도록 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 환경센서 중 특히 라이다 센서(L)는 차량(V)의 루프(R)에 설치된다. 다른 환경센서와 마찬가지로 라이다 센서(L)에도, 통상 차량(V)의 전방(F)에 배치되는 압축기(6) 또는 에어탱크(8)로부터 압축공기가 공급되도록 구성될 수 있다. 필요 시 압축공기가 라이다 센서(L)에 분사되어 클리닝이 실행될 수 있다. 다만, 라이다 센서(L)는 360° 개방된 형태로 구성되어 다른 환경센서들에 비해 보다 많은 오염환경에 노출된다.
이에 본 발명은 환경센서 중 특히 라이다 센서(L)를 효과적으로 클리닝할 수 있는 센서 클리닝 시스템을 제공하고자 한다. 특히, 본 발명은 작동 면적이 넓은 라이다 센서(L)와 같은 환경센서를 보다 효과적으로 세척하기 위한 분사구조를 제공하고자 한다. 그러나 본 발명에 따른 분사구조는 비단 라이다 센서뿐만 아니라 다른 환경센서에도 적용될 수 있다. 특히, 센싱 면적이 큰 환경센서라면 본 발명의 분사구조가 적용되는 것이 유리하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따르면, 분사구조는 상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트(200)를 포함한다. 상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트(200)는, 각각, 라이다 센서(L)의 상단과 하단에 장착될 수 있다. 도면에서는 라이다 센서(L), 상부 플레이트(100), 하부 플레이트(200)가 원통형인 것으로 도시되어 있지만 이 형상에 제한되는 것은 아니며, 다른 형상을 취할 수도 있다.
상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트(200) 중 적어도 하나는 회전가능하게 라이다 센서(L)에 장착된다. 일 구현예에서, 상부 플레이트(100)는 라이다 센서(L)에 대하여 회전가능하게 라이다 센서(L)에 결합된다. 다른 구현예에서, 하부 플레이트(200)가 라이다 센서(L)에 대하여 회전가능하게 장착된다. 또 다른 구현예에서, 상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트(200) 모두 라이다 센서(L)에 대하여 회전할 수 있게 라이다 센서(L)에 장착된다. 상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트(200) 중 하나만이 회전가능하게 구성되어야 하는 경우 상부 플레이트(100)를 회전가능하게 하는 것이 더 유리할 수 있다. 이하에서는 상부 플레이트(100)만이 회전하고 하부 플레이트(200)는 고정되는 것으로 설명하나, 전술한 바와 같이, 하부 플레이트(200) 또는 상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트 모두가 회전가능하게 구성될 수도 있다.
도 4a를 참조하여, 분사구조는 상부 플레이트(100)의 회전을 위한 회전구조를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 이를 위해 상부 플레이트(100)는 로드(110)를 포함할 수 있다. 로드(110)는 상부 플레이트(100)의 중심부에 형성될 수 있고, 상부 플레이트(100)의 중심부에서 돌출할 수 있다.
로드(110)는 회전가능하게 구성된다. 구체적으로, 로드(110)는 구동원(120)으로부터 회전력을 전달받고 회전할 수 있다. 예를 들어, 구동원(120)은 로드(110)를 회전시키도록 구성되는 모터일 수 있다. 따라서, 로드(110)의 회전에 의해 로드(110)에 연결되는 상부 플레이트(100)는 회전할 수 있다.
또한, 로드(110)는 라이다 센서(L)에 삽입가능하게 구성되고, 라이다 센서(L) 내에서 회전가능하게 삽입될 수 있다. 본 발명의 구현예에 따르면, 로드(110)는 라이다 센서(L)의 중심부에 마련되는 홀(20) 내에 회전가능하게 수용될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 로드(110) 내에는 중공(112)이 형성되고, 중공(112)에는 공급채널(130)이 수용될 수 있다. 공급채널(130)을 통해 압축공기 또는 워셔액이 유동할 수 있다. 예를 들어, 공급채널(130)은 압축기(6)로부터 라이다 센서(L)까지 압축공기를 공급하는 호스일 수 있다. 또는 공급채널(130)은 워셔액 저장소로부터 라이다 센서(L)까지 워셔액을 공급하는 호스일 수 있다.
로드(110)는 적어도 하나의 공급채널(130)을 중공(112)에 수용할 수 있다. 일 구현예에서, 중공(112)에는 두 개의 공급채널(130a, 130b)이 포함될 수 있다. 두 개의 공급채널(130a, 130b) 중 하나는 압축공기가 유동하도록 구성되고, 두 개의 공급채널(130a, 130b) 중 다른 하나에는 워셔액이 유동하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 공급채널(130)은 상부 플레이트(100)와 하부 플레이트(200) 측 각각으로 분기되도록 구성될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상부 플레이트(100)는 적어도 하나의 상부 노즐(140)을 포함한다. 적어도 하나의 상부 노즐(140)은 상부 플레이트(100)의 둘레에 배치될 수 있고, 상부 플레이트(100)의 둘레를 따라 일정 거리 이격하여 마련될 수 있다. 일 구현예에서, 상부 노즐(140)은 상부 플레이트(100)의 하부면에 라이다 센서(L) 측 또는 하방을 향하도록 형성될 수 있다. 상부 노즐(140)은 공급채널(130)과 유체연통하도록 구성되고, 상부 노즐(140)을 통해서 압축공기 또는 워셔액이 라이다 센서(L)에 분사될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 구현예에 따르면, 상부 노즐(140)의 내면에는 그루브(142)가 형성될 수 있다. 그루브(142)는 상부 노즐(140)의 내측면에 형성되고, 상부 노즐(140)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 그루브(142)는 전체적으로 나선형의 형상을 취할 수 있다. 즉, 그루브(142)는 상부 노즐(140)의 내측면에서 직선으로 연장하는 것이 아니라, 비스듬하게 나선방향으로 형성될 수 있다. 후술할 바와 같이, 하부 노즐(210)의 내측면에도 상부 노즐(140)의 그루브(142)와 같은 그루브가 형성될 수 있다.
도 7 내지 8에 도시된 바와 같이, 상부 플레이트(100)는 매니폴드(150)를 포함한다. 매니폴드(150)는 상부 플레이트(100)의 내부에 배치된다. 매니폴드(150)의 입구는 로드(110) 내지는 로드(110) 내의 공급채널(130)이 될 수 있고, 매니폴드(150)의 각 출구는 상부 플레이트(100)의 각 상부 노즐(140)과 유체연통하게 구성된다. 매니폴드(150)의 입구부터 각 출구까지는 상부 플레이트(100)의 반경방향으로 연장하는 방사유로(152)에 의해 연장될 수 있다. 일 구현예에서, 매니폴드(150)는 로드(110)와 일체로 구성될 수 있다. 다른 구현예에서, 매니폴드(150)는 로드(110)와 별개로 구성되어 로드(110)와 결합될 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 매니폴드(150)는 상부 플레이트(100)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 매니폴드(150)는 상부 플레이트(100) 내측 표면에 직접 형성되는 구조물일 수 있다. 다른 구현에에서, 매니폴드(150)는 상부 플레이트(100) 내부에 수용되는 별개의 구성일 수도 있다.
매니폴드(150)에는 분사 밸브(160)가 배치될 수 있다. 본 발명의 구현예에 따르면, 분사 밸브(160)는 매니폴드(150)의 입구에 배치될 수 있다. 분사 밸브(160)는 상부 플레이트(100)와 함께 회전가능하게 구성되고, 상부 플레이트(100) 내에서 선형이동가능하게 구성된다. 예를 들어, 매니폴드(150)의 입구의 공간 내에서 상하이동 가능하게 구성될 수 있다.
분사 밸브(160)는 로드(110)의 공급채널(130)과 매니폴드(150) 그리고 상부 노즐(140)을 연통하게 구성한다. 분사 밸브(160)는 복수의 방사유로(152) 중 어느 하나를 통해 또는 복수의 방사유로(152) 전부를 통해 압축공기 또는 워셔액이 분사되도록 할 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 분사 밸브(160)는 단일 분사 위치(P1) 및 복수 분사 위치(P2)를 포함한다.
도 9a 내지 9c를 참조하면, 분사 밸브(160)는 하나의 개구(162)를 포함한다. 일부 구현예에서, 분사 밸브(160)의 개구(162)는 공급채널(130)과 매니폴드(150)의 방사유로(152) 중 하나의 방사유로(152)를 연통시키도록 위치할 수 있다. 이러한 단일 분사 위치(P1)에서 분사 밸브(160)의 개구(162)는 매니폴드(150)의 방사유로(152) 중 어느 하나와 정렬되어 해당 방사유로(152)를 통해서만 공급채널(130)과 상부 노즐(140)을 연통시키게 된다. 따라서, 하나의 상부 노즐(140)에 의한 공기 분사가 가능하게 된다. 도 9c에 잘 나타난 바와 같이, 단일 분사 위치(P1)에서 분사 밸브(160)는 로드(110)의 단부와 밀착할 수 있다.
도 10을 참조하면, 일부 구현예에서, 분사 밸브(160)는 공급채널(130)과 매니폴드(150)의 방사유로(152) 전부를 연통시키도록 위치할 수 있다. 이러한 복수 분사 위치(P2)에서 분사 밸브(160)는 상부 플레이트(100) 내에서 또는 매니폴드(150) 내에서 상향 이동하여 로드(110)의 단부와 이격되고, 공급채널(130)과 모든 방사유로(152)가 연통하도록 한다. 분사 밸브(160)의 하부를 통해 모든 방사유로(152)로 압축공기 또는 워셔액이 이동하여 모든 상부 노즐(140)에서 압축공기 또는 워셔액이 분사될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(200)는 복수의 하부 노즐(210)을 포함한다. 일 구현예에서, 하부 노즐(210)은 하부 플레이트(200)의 상부면 둘레를 따라 서로 일정 거리 이격하여 마련될 수 있다. 일 구현예에서, 하부 노즐(210)은 라이다 센서(L)를 향해 또는 상방을 향하여 압축공기 또는 워셔액을 분사하도록 구성될 수 있다.
하부 노즐(210)을 통해 압축공기 또는 워셔액이 분사되도록 구성된다. 상부 플레이트(100)와 유사하게, 로드(110) 내에 배치되는 공급채널(130)로부터 하부 플레이트(200) 내부에 마련되는 매니폴드에 압축공기 또는 워셔액이 공급될 수 있고, 하부 노즐(210)을 통해 라이다 센서(L)에 유체가 공급될 수 있다. 또한, 하부 노즐(210)의 내면에는 상부 노즐(140)과 같은 그루브가 형성될 수도 있다.
이러한 하부 플레이트(200)의 구성에 관해서는 상기한 상부 플레이트(100)의 설명에 비추어 통상의 기술자가 용이하게 파악할 수 있을 것이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 일부 실시형태에서 하부 플레이트(200)는 상부 플레이트(100)와 달리 회전하지 않도록 구성된다. 또 일부 실시형태에서는 하부 플레이트(200)도 상부 플레이트(100)와 함께 회전가능하게 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 분사구조는 이물질 감지센서(300)를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 이물질 감지센서(300)는 레이저 센서일 수 있다. 이물질 감지센서(300)는 상부 플레이트(100)에 장착될 수 있다. 라이다 센서(L)의 표면의 오염을 감지하도록 이물질 감지센서(300)는 상부 플레이트(100)의 둘레를 따라 복수 개 배치될 수도 있다. 다만, 본 발명에 의하면 상부 플레이트(100)가 라이다 센서(L)에 대하여 회전가능하게 구성되는 바, 하나의 이물질 감지센서(300)가 구비되더라도 라이다 센서(L)의 전면(全面)의 오염을 감지할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제어기(400)는 본 발명에 따른 분사구조의 각종 구성요소의 작동을 제어하도록 구성된다. 일 구현예에서, 제어기(400)는 에어 클리닝 시스템(1)과 같은 차량의 센서 클리닝 시스템의 제어기일 수도 있고, 라이다 센서(L)의 클리닝을 위하여 별도로 마련되는 제어기일 수도이 있다. 이하에서는 분사구조를 위한 별개의 제어기로서 설명하기로 한다.
제어기(400)는 이물질 감지센서(300)로부터 센싱 정보를 수집한다. 이물질 감지센서(300)는 라이다 센서(L)의 표면에 이물질을 감지하면 이물질의 유무와 위치 정보를 제어기(400)에 제공할 수 있다.
제어기(400)는 라이다 센서(L)의 오염 정보를 전달받는 등 필요 시에 압축공기 또는 워셔액이 라이다 센서(L)에 분사되도록 한다. 예를 들어, 차량(V)의 에어 클리닝 시스템(1) 또는 워셔액 클리닝 시스템과 통신하여 압축공기 또는 워셔액이 공급채널(130)을 통해 라이다 센서(L)까지 오도록 한다. 구체적으로, 에어 클리닝 시스템(1)의 압축기(6) 또는 에어탱크(8)와 같은 공기공급원(500)으로부터 공급채널(130)에 압축공기가 제공될 수 있다. 또는, 워셔액 클리닝 시스템의 워셔액공급원(600)으로부터 공급채널(130)에 워셔액이 공급될 수 있다.
그리고 제어기(400)는 분사구조의 제어를 수행할 수 있다. 라이다 센서(L)의 특정 부위에 이물질이 있는 경우 분사 밸브(160)를 단일 분사 위치(P1)에 두고, 개구(162)를 통해서, 즉, 단일한 상부 노즐(140)을 통해 해당 위치에 압축공기가 분사되도록 할 수 있다. 이때, 제어기(400)는 구동원(120)을 구동시켜 상부 플레이트(100)가 회전하게 할 수 있다. 또한, 만일 라이다 센서(L)의 전체적인 클리닝이 필요한 경우에는 제어기(400)는 분사 밸브(160)에 이동을 명령한다. 제어기(400)의 명령에 의해 분사 밸브(160)는 복수 분사 위치(P2)로 이동하고, 매니폴드(150)의 모든 방사유로(152)로 압축공기 또는 워셔액을 포함하는 유체가 공급되게 하고 모든 상부 노즐(140)을 통해 유체가 분사되도록 한다.
도 13 내지 17을 참조하여, 본 발명에 따른 분사구조의 작동을 설명하면 이하와 같다. 이하에서는 압축공기의 분사를 예로 들어 분사구조의 작동에 관하여 설명하기로 한다.
라이다 센서(L)의 클리닝을 위해서 제어기(400)는 에어 클리닝 시스템(1)으로 하여금 밸브(12)를 개방하여 공급채널(130)로 압축공기가 공급되도록 한다. 그리고 제어기(400)는 단일 분사 위치(P1)에서의 단일 분사 모드와 복수 분사 위치(P2)에서의 복수 분사 모드 그리고 상부 노즐(140) 및 하부 노즐(210) 모두를 통해 압축공기를 분사하는 이중 분사 모드를 실행할 수 있다.
도 13과 같이, 단일 분사 모드에서 분사 밸브(160)는 로드(110)의 단부에 밀착하여 배치되고, 개구(162)는 하나의 방사유로(152)와 연통한다. 하나의 방사유로(152)를 거쳐 상부 노즐(140)을 통해 압축공기를 분사하여 라이다 센서(L)의 표면이 세척된다. 제어기(400)는 구동원(120)을 구동시켜 상부 플레이트(100)를 라이다 센서(L)에 대하여 회전시킴으로써 라이다 센서(L) 전체가 분사되는 압축공기에 의해 세척될 수 있다.
또한, 제어기(400)는 구동원(120)을 구동시켜 상부 플레이트(100)를 회전시키면서 상부 플레이트(100)에 장착되어 함께 회전하는 이물질 감지센서(300)를 통해 라이다 센서(L)의 표면의 오염도를 판단하고 세척 필요여부를 결정할 수 있다. 보다 세부적으로, 제어기(400)는 이물질 감지센서(300)가 오염을 감지한 위치를 파악하여, 단일 분사 모드에서 해당 위치에 압축공기가 분사되도록 할 수도 있다.
라이다 센서(L)의 전체적인 클리닝이 필요한 경우, 제어기(400)는 복수 분사 모드에 진입할 수 있다. 복수 분사 모드에서 제어기(400)는 분사 밸브(160)로 하여금 복수 분사 위치(P2)로 이동하도록 한다. 공급채널(130)을 통한 압축공기는 모든 상부 노즐(140)로 분배되고, 라이다 센서(L)의 전체가 클리닝될 수 있다. 이때 제어기(400)는 구동원(120)을 구동시켜 상부 플레이트(100)를 회전시키면서 복수 분사 모드를 수행할 수도 있다.
도 14 내지 16과 같이, 라이다 센서(L)의 표면이 오염이 심각하여 단일 분사 모드로 세척이 어려울 경우, 제어기(400)는 이중 분사 모드로 진입할 수 있다. 이중 분사 모드에서는 상부 노즐(140) 및 하부 노즐(210)을 통해 압축공기가 분사된다. 상부 노즐(140) 및 하부 노즐(210)에서 압축공기를 동시에 분사하여 공기 유동 사이에 난류 및/또는 와류를 발생시킴으로써 클리닝 성능을 극대화할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 제어기(400)는 상부 노즐(140) 또는 하부 노즐(210)에 분사되는 유체의 속도 및 세기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 이물질(S)이 라이다 센서(L)의 표면 어디에 위치하는지에 따라 제어기(400)는 상부 노즐(140)과 하부 노즐(210)을 통한 유체의 속도 및 세기를 조절하여 세척 타겟 포인트를 설정할 수 있다. 도 14 내지 16에서 화살표는 상부 노즐(140)에서 나오는 압축공기 내지는 유체와 하부 노즐(210)에서 나오는 압축공기 내지는 유체의 상대적인 세기를 나타낸다.
도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상부 플레이트(100) 및 하부 플레이트(200)의 상부 노즐(140) 및 하부 노즐(210)에서 동시에 분사되는 유동 사이에 와류 및/또는 난류가 생성된다. 상부 노즐(140)은 회전되면서 압축공기를 분사하므로 난류 및/또는 와류는 상부 또는 하부 유동 사이의 간극에 따라 다양한 패턴으로 나타날 수 있다.
또한, 상부 노즐(140) 또는 하부 노즐(210)의 내측면에 형성되는 그루브(142)는 분사되는 유체에 직진성을 제공하여 서로 역방향 유체 분사 시 중첩에 따른 에너지 상쇄가 없도록 한다. 또한, 그루브(142)에 의해 유체가 회전하면서 분사되어 상부 노즐(140) 및 하부 노즐(210)에서 분사되는 유동 사이에 난류와 와류 생성을 강화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 세척 패턴이 가능하여 라이다 센서의 클리닝 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전식 레이저 센서를 이용하여 라이다 센서의 오염도가 측정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 분사 밸브를 통하여 워셔액 또는 압축공기의 분사가 효과적으로 관리될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1: 에어 클리닝 시스템 2: 환경센서
4: 에어필터 6: 압축기
8: 에어탱크 10: 제어기
12: 밸브 14: 분배기
16: 노즐 18: 온도감지부
20: 홀 100: 상부 플레이트
110: 로드 112: 중공
120: 구동원 130: 공급채널
140: 상부 노즐 142: 그루브
150: 매니폴드 152: 방사유로
160: 분사 밸브 162: 개구
200: 하부 플레이트 210: 햐부 노즐
300: 이물질 감지센서 400: 제어기
500: 공기공급원 600: 워셔액공급원
L: 라이다 센서 P1: 단일 분사 위치
P2: 복수 분사 위치 R: 루프
S: 이물질 V: 차량

Claims (21)

  1. 환경센서에 회전가능하게 장착되는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트에 형성되고, 상기 환경센서를 향해 배치되는 복수의 제1 노즐; 및
    상기 제1 노즐을 통해 분사되도록 상기 제1 노즐에 유체를 공급하도록 구성되는 유체공급원;
    을 포함하는 것인 센서 클리닝을 위한 분사구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 환경센서에 삽입가능하게 상기 제1 플레이트로부터 연장하는 로드; 및
    상기 로드에 회전력을 제공하도록 구성되는 구동원;
    을 포함하는 것인 분사구조.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 로드 내에는 상기 유체가 유동하도록 구성되는 공급채널이 배치되는 것인 분사구조.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 노즐의 내면에는 상기 제1 노즐의 길이방향을 따라 함몰 형성되는 그루브가 형성되는 것인 분사구조.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 그루브는 상기 제1 노즐의 길이방향을 따라 형성되되 나선으로 연장하는 것인 분사구조.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 플레이트는,
    상기 공급채널과 상기 제1 노즐을 유체연통하게 하고 상기 제1 플레이트의 반경방향으로 연장하는 복수의 방사유로를 포함하는 매니폴드를 포함하는 것인 분사구조.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 플레이트는,
    상기 공급채널과 연통하도록 상기 매니폴드에 배치되는 분사 밸브를 더 포함하고, 상기 분사 밸브는 상기 공급채널로부터 상기 매니폴드의 방사유로를 통한 유체의 흐름을 변경시키도록 구성되는 것인 분사구조.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 분사 밸브는 하나의 개구를 포함하고, 상기 분사 밸브는, 상기 하나의 개구가 상기 복수의 방사유로 중 어느 하나만을 상기 공급채널에 연통시키도록 위치하는 단일 분사 위치를 포함하는 것인 분사구조.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 분사 밸브는 상기 매니폴드 내에서 이동가능하게 배치되고,
    상기 분사 밸브는 단일 분사 위치에서 복수 분사 위치로 이동하여 상기 공급채널과 상기 복수의 방사유로 전부를 유체연통시키도록 구성되는 것인 분사구조.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 유체공급원은,
    압축공기를 제공하도록 구성되는 공기공급원; 및
    워셔액을 제공하도록 구성되는 워셔액공급원;
    중 적어도 하나를 포함하는 것인 분사구조.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 제1 노즐은, 상기 제1 플레이트의 둘레를 따라 서로 일정 거리 이격하여 배치되는 것인 분사구조.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 마주보도록 상기 환경센서에 장착되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 플레이트에 형성되고, 상기 환경센서를 향해 배치되는 제2 노즐을 더 포함하고,
    상기 유체공급원은 상기 제2 노즐을 통해 유체가 분사되도록 상기 제2 노즐에 유체를 공급하도록 구성되는 것인 분사구조.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 구동원 및 유체공급원의 작동을 제어하도록 구성되는 제어기;
    를 더 포함하는 것인 분사구조.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제1 플레이트에 마련되고, 상기 환경센서 상에 이물질을 감지하도록 구성되는 이물질 감지센서;를 더 포함하고,
    상기 이물질 감지센서는 이물질 감지 시 상기 제어기에 알리도록 구성되는 것인 분사구조.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 제어기는, 상기 분사 밸브의 단일 분사 위치 또는 복수 분사 위치에서 상기 구동원을 회전시키도록 구성되는 것인 분사구조.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 제1 노즐을 통한 유체의 유량과 상기 제2 노즐을 통한 유체의 유량이 서로 다르도록 유체공급원을 제어하도록 구성되는 것인 분사구조.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 이물질 감지센서의 알림에 기초하여 상기 유체공급원 및 구동원을 구동시키는 것인 분사구조.
  18. 센서 클리닝을 위한 분사구조의 제어방법으로서, 상기 분사구조는, 환경센서에 회전가능하게 장착되고 유체공급원으로부터의 유체를 환경센서를 향해 분사하도록 구성되는 복수의 노즐을 포함하는 플레이트; 상기 플레이트에 회전력을 제공하는 구동원; 상기 유체공급원의 작동을 제어하도록 구성되는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기에 의해:
    상기 유체공급원을 구동시키는 단계; 및
    상기 유체공급원 구동 중 상기 구동원을 선택적으로 구동시키는 단계;
    를 포함하는 것인 제어방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 분사구조는, 상기 환경센서 상에 이물질 부착 여부를 감지하도록 구성되고, 감지된 이물질 정보를 상기 제어기에 전달하도록 구성되는 이물질 감지센서를 더 포함하고,
    상기 유체공급원을 구동시키는 단계는,
    상기 제어기에 의해 상기 이물질 감지센서로부터 이물질 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 이물질 정보가 수신되면 상기 유체공급원을 구동시키는 단계;
    를 포함하는 것인 제어방법.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 분사구조는, 상기 플레이트 내에 배치되는 분사 밸브로서, 제1 위치에서 복수의 노즐 중 어느 하나에 상기 유체공급원으로부터의 유체를 공급하도록 구성되고, 제2 위치에서 복수의 노즐 전부에 상기 유체공급원으로부터의 유체를 공급하도록 구성되는 분사 밸브를 더 포함하고,
    요구되는 클리닝 조건에 따라 상기 제어기에 의해 상기 분사 밸브의 제1 위치와 제2 위치 사이의 이동이 제어되는 단계;
    를 더 포함하는 것인 제어방법.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 플레이트는, 상기 환경센서의 제1 측에 배치되는 제1 플레이트; 및 상기 제1 측의 반대측인 제2 측에 배치되는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트 중 하나는 고정되고, 상기 제어기는 상기 유체가 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트 중 적어도 하나에 선택적으로 공급되도록 상기 유체공급원의 작동을 제어하도록 구성되는 것인 제어방법.
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