用于清洁车辆的传感器的流体分配组件和机动车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆清洗组件及其清洗方法。具体地，本实用新型涉及流体分配组件，该流体分配组件被配置成清洁机动车辆并且特别是自主车辆的至少一个传感器。
2.特别是，本实用新型旨在提出一种优化并且显著减少流体消耗的流体分配组件。


背景技术：

3.机动车辆现在装备有用于驾驶辅助目的的许多传感器、摄像头、激光雷达或雷达(下文中称为“传感器”)。这些传感器可以位于车辆的内部或外部，以便为驾驶员提供车辆所处的环境的完全可见性。例如，传感器可以位于保险杠中、侧裙中、侧镜上、挡风玻璃后、发动机罩下、前灯附近、车顶吊舱上。
4.然而，暴露于环境的这些传感器可能被污垢或灰尘覆盖，并且因此可能遇到性能劣化。因此需要频繁地清洁这些传感器以保证它们的性能。
5.在这个方面，机动车辆可以配备有清洁系统，该清洁系统具体地配备有清洁流体分配管道和喷嘴。特别是，这些喷嘴被布置在这些流体分配管道的端部处并且紧邻这些传感器。根据这种布置，可以在各个传感器的表面上分发清洁流体，从而去除灰尘或污垢的痕迹。
6.为此，文献us2020/361421、wo2018188823和wo2019029915中公开了现有技术中已知的流体分配系统。这种流体分配系统被布置成用于清洁设置在机动车辆的整个周边周围的表面传感器。
7.然而，这种流体分配系统在流体消耗方面可能不是最佳的。
8.实际上，传感器的数量持续增长，特别是对于自主车辆，这可能导致清洁流体的巨大消耗以及在机动车辆内实现非常大的清洁流体储液器。
9.此外，特别是在自主车辆的情况下，可能需要频繁的传感器清洁以限制传感器的停机时间，并且满足与自主车辆的驾驶相关联的安全要求。
10.因此，在流体分配系统的清洁操作期间限制清洁流体的消耗是极为重要的。
11.本实用新型的一个目的是提出一种用于清洁传感器的流体分配组件，该流体分配组件被配置成限制清洁流体消耗。
12.本实用新型的另一目的还在于提出一种用于清洁传感器的流体分配组件，该流体分配组件允许限制表面传感器的清洁持续时间。


技术实现要素：

13.本实用新型的以上目的是至少部分地通过一种用于清洁车辆的传感器的流体分配组件来实现的，所述组件包括：
[0014]-至少一个流量控制阀，所述至少一个流量控制阀设置有致动器，所述致动器在未通电时向至少一个控制阀施加打开状态和关闭状态中的一者，并且在通电时施加打开状态和关闭状态中的另一者；
[0015]-供应装置，所述供应装置以高于预定压力的压力将清洁流体供应到所述至少一个流量控制阀的入口；
[0016]-至少一个出口管道，所述至少一个出口管道包括在3mm至10mm范围内的内径以及低于50cm，有利地低于35cm的长度，更有利地低于10cm的长度；
[0017]-至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴借助于所述至少一个出口管道连接到所述至少一个流量控制阀的出口，并且旨在当所述至少一个流量控制阀处于打开状态时将清洁流体喷射到待清洁的传感器上；
[0018]
根据一个实施方式，所述流体分配组件还包括用于控制该致动器和该供应装置的控制装置；
[0019]
所述控制装置被配置成当被激活时命令执行启动步骤和终止步骤的至少一个清洁序列，
[0020]-所述启动步骤包括控制所述致动器，使得所述致动器向所述至少一个控制阀施加打开状态，并且通过所述供应装置来供应该清洁流体；
[0021]-所述终止步骤包括控制所述致动器以向所述至少一个流量控制阀施加关闭状态；
[0022]
所述启动步骤和所述终止步骤间隔开小于预定持续时间的持续时间。
[0023]
根据一个实施方式，所述控制装置被配置成命令执行n个连续的清洁序列，n是整数，并且n被选择成使得喷射的所述清洁流体的体积与被喷射所述清洁流体的表面的比低于3ml/cm2、有利地低于2ml/cm2、更有利地低于1ml/cm2。
[0024]
根据一个实施方式，所述至少一个出口管道被配置成施加低于1％的压降。
[0025]
根据一个实施方式，供应装置包括用于储存清洁流体的箱以及将箱和至少一个流量控制阀连接起来的至少一个中间管道。
[0026]
根据一个实施方式，所述箱被配置成将所述清洁流体保持在1巴至15巴的压力范围内、有利地在2巴至15巴的压力范围内、更有利地在2巴至8巴的压力范围内。
[0027]
根据一个实施方式，所述流体分配组件还包括插入在所述箱与所述至少一个流量阀之间的泵，所述泵被配置成以包括在1巴至15巴的压力范围内、有利地在2巴至15巴的压力范围内、更有利地在2巴至8巴的压力范围内的压力将所述清洁流体从所述箱注入到所述至少一个流量控制阀中。
[0028]
根据一个实施方式，所述至少一个中间管道包括波纹管道或光滑管道。
[0029]
根据一个实施方式，所述至少一个出口管道包括波纹管道或光滑管道。
[0030]
根据一个实施方式，所述至少一个喷嘴是射流喷嘴、伸缩式喷嘴或振荡式喷嘴。
[0031]
本实用新型还涉及一种机动车辆，所述机动车辆包括至少一个传感器、根据本实用新型的流体分配组件，至少一个喷嘴被布置在所述机动车辆的周边上并且被配置成将所述清洁流体喷射到所述至少一个传感器上。
[0032]
本实用新型还涉及一种用于借助于安装在机动车辆中的流体分配组件来清洁所述机动车辆的传感器的方法，所述方法包括执行启动步骤和终止步骤的至少一个清洁序列，
[0033]-所述启动步骤包括控制所述致动器，使得所述致动器向所述至少一个控制阀施加打开状态，并且通过所述供应装置来供应该清洁流体；
[0034]-所述终止步骤包括控制所述致动器以向所述至少一个流量控制阀施加关闭状态；
[0035]
所述启动步骤和所述终止步骤间隔开小于预定持续时间的持续时间。
[0036]
根据一个实施方式，所述流体分配组件还包括用于控制所述致动器和所述供应装置的控制装置，使得至少一个清洁序列的执行由所述控制装置命令。
[0037]
根据一个实施方式，所述方法包括执行n个连续的清洁序列，n是整数，并且n被选择成使得喷射的所述清洁流体的体积与被喷射所述清洁流体的表面的比低于3ml/cm2、有利地低于2ml/cm2、更有利地低于1ml/cm2。
[0038]
根据一个实施方式，预定压力在1巴至15巴的压力范围内、有利地在2巴至15巴的压力范围内、更有利地在2巴至8巴的压力范围内。
[0039]
根据一个实施方式，供应装置包括储存清洁流体的箱，所述箱位于机动车辆中并借助于中间管道连接到至少一个流量控制阀的入口。
[0040]
根据一个实施方式，箱将清洁流体保持在第一压力，所述第一压力适于使得供应到至少一个流量控制阀的清洁流体处于高于预定压力的压力。
[0041]
根据一个实施方式，泵被插入在箱与至少一个控制阀之间，所述方法包括激活泵，用于以高于预定压力的压力来将清洁流体供应到至少一个流量控制阀的入口。
附图说明
[0042]
在参考附图阅读以下仅作为非限制性示例提供的根据本实用新型的用于清洁车辆的表面传感器的流体分配组件的描述之后，将更好地理解其它特征和优点，在附图中：
[0043]
图1是根据本实用新型的第一实施方式的流体分配组件的示意图；
[0044]
图2是根据本实用新型的第二实施方式的流体分配组件的示意图；
[0045]
图3是设置有至少一个传感器和根据本实用新型的流体分配组件的机动车辆的示意图；
[0046]
图4是第一组件(曲线a)和第二组件(曲线b)的喷嘴处的压力(竖直轴，以任意单位)随时间(水平轴，以任意单位)变化的图示；
[0047]
图5是第一组件(曲线a)和第二组件(曲线b)的喷嘴处的压力(竖直轴，以任意单位)随时间(水平轴，以任意单位)变化的另一图示。
具体实施方式
[0048]
在描述部分中，附图中的相同附图标记可以用于相同类型的要素。出于可读性考虑，附图是不一定按比例绘制的示意性表示。
[0049]
本实用新型涉及一种用于清洁传感器、摄像头、激光雷达或雷达(下文称为“传感器”)、尤其是用于清洁机动车辆的传感器的流体分配组件。
[0050]
尤其是，本实用新型的流体分配组件包括：
[0051]-至少一个流量控制阀，所述至少一个流量控制阀设置有致动器，所述致动器在通电时向所述至少一个流量控制阀施加关闭状态和打开状态中的一者，并且当所述致动器未通电时施加关闭状态和打开状态中的另一者；
[0052]-供应装置，所述供应装置以高于预定压力的压力将清洁流体供应到所述至少一
个流量控制阀的入口；
[0053]-至少一个出口管道，所述至少一个出口管道包括在3mm至10mm范围内的内径以及低于50cm、有利地低于35cm、更有利地低于10cm的长度；
[0054]-至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴借助于所述至少一个出口管道连接到所述至少一个流量控制阀的出口，并且旨在当所述至少一个流量控制阀处于打开状态时将清洁流体喷射到待清洁的传感器上；
[0055]
有利地，该流体分配组件还可以包括用于控制该致动器和该供应装置的控制装置；
[0056]
该控制装置可以被配置成当被激活时命令执行启动步骤和终止步骤的至少一个清洁序列，
[0057]-所述启动步骤包括控制所述致动器，使得所述致动器向所述至少一个流量控制阀施加打开状态，并且通过所述供应装置以预定压力来供应该清洁流体；
[0058]-所述终止步骤包括控制所述致动器以向所述至少一个流量控制阀施加关闭状态；
[0059]
所述启动步骤和所述终止步骤间隔开小于预定持续时间的持续时间，所述持续时间有利地小于250ms、更有利地小于200ms、甚至更有利地小于150ms。
[0060]
图1和图2分别是根据本实用新型的第一实施方式和第二实施方式的流体分配组件100的示意图。
[0061]
根据本实用新型，流体可以包括液体或气体。
[0062]
流体分配组件100包括至少一个流量控制阀200，例如多个流量控制阀。流量控制阀200可以处于关闭状态或打开状态。特别地，与关闭状态相反，打开状态是以下这样的状态：其中，流体可以在阀管道中从入口到出口流动通过阀。
[0063]
流量控制阀200包括电子地控制的致动器。
[0064]
根据这两个实施方式的第一变型，该致动器可以被配置成默认地向流量控制阀施加关闭状态。特别地，只要致动器未通电，流量控制阀就保持处于关闭状态。
[0065]
根据第一变型，流量控制阀200可以在致动器通电时采用打开状态。特别地，致动器可以包括在一端通过销终止的柱塞，而流量控制阀可以包括与柱塞配合的柔性膜。尤其是，当致动器未通电时，柱塞可以在柔性膜上施加作用力，使得所述膜阻塞阀管道。当致动器通电时，作用力被释放，使得柔性膜能够变形并允许流体从至少一个流量控制阀的入口流动到出口。将高于第一压力的清洁流体供应到至少一个流量控制阀的入口201可以减轻柔性膜的变形。
[0066]
在专利申请ep3792535中描述了这种流量控制阀200的示例。然而，本领域技术人员可以脱离这个文献并使用根据上述一般原理操作的任何其它阀。
[0067]
本实用新型还涉及第二变型。该第二变型与该第一变型的不同之处在于该致动器可以被配置成默认地向该流量控制阀施加打开状态。特别地，只要致动器未通电，流量控制阀就保持处于打开状态。根据第二变型，流量控制阀200可以在致动器通电时采用关闭状态。
[0068]
流体分配组件100包括用于将清洁流体供应到至少一个流量控制阀200的入口201的供应装置300。尤其是，供应装置300被配置成在入口201处以高于预定压力的压力来供应
清洁流体，例如预定压力可以高于第一压力。
[0069]
供应装置300可以包括用于储存清洁流体的箱310以及将箱和至少一个流量控制阀连接起来的至少一个中间管道320。
[0070]
所述至少一个中间管道320可以包括波纹管道或光滑管道。根据图1中例示的本实用新型的第一实施方式，箱310可以被配置成在压力下储存清洁流体，并且尤其是将所述清洁流体维持在1巴至15巴的压力范围内、有利地在2巴至15巴的压力范围内、更有利地在2巴至8巴的压力范围内。该压力可以尤其适于使得在入口201处的清洁流体供应高于第一压力。换句话说，并且根据这种配置，至少一个流量控制阀的致动器的单独控制触发其切换到打开状态。
[0071]
根据图2所示的第二实施方式，供应装置300可以包括插入在箱与至少一个流量控制阀之间的泵330。尤其是，泵330被配置成以包括在1巴至15巴压力范围内、有利地在2巴至15巴压力范围内、更有利地在2巴至8巴压力范围内的压力来将清洁流体从箱310注入所述至少一个流量控制阀中。该压力可以特别地适于使得在入口201处供应的清洁流体高于第一压力。
[0072]
流体分配组件100包括至少一个出口管道400，至少一个出口管道400的内径在3mm至10mm的范围内，并且长度小于50cm、有利地小于35cm、更有利地小于10cm。
[0073]
出口管道400可以包括波纹管道或光滑管道。
[0074]
流体分配组件100还包括至少一个喷嘴500，所述至少一个喷嘴500借助于至少一个出口管道400连接到至少一个流量控制阀200的出口202。尤其是，当至少一个流量控制阀200处于打开状态时，至少一个喷嘴用于将清洁流体喷射到待清洁的传感器上。
[0075]
在考虑多个喷嘴500的情况下，每个喷嘴500与特定流量控制阀组合，该特定流量控制阀可以独立于其它流量控制阀从打开状态和关闭状态中的一者切换到这些状态中的另一者。本实用新型不应限于这种唯一的配置，并且可以设想至少两个喷嘴与特定流量控制阀的组合，尤其是当表面传感器需要实现多于一个喷嘴时。
[0076]
所述至少一个喷嘴可以包括射流喷嘴/碗状喷嘴、扇形喷嘴或振荡式喷嘴。
[0077]
所述至少一个喷嘴可以是固定的或可伸缩的。
[0078]
流体分配组件100包括用于控制致动器和供应装置的控制装置600。特别地，控制装置600包括主板。中央处理单元(“cpu”)或被配置成命令执行计算机程序的其它电子设备。
[0079]
尤其是，控制装置600被配置成命令每个流量控制阀200的独立通电/断电。为此，控制装置600被配置成当被激活时命令执行启动步骤和终止步骤的至少一个清洁序列。
[0080]
该启动步骤可以包括控制特定流量控制阀的致动器，以及在所考虑的流量控制阀的入口处通过供应装置以预定压力供应清洁流体。在第一变型的框架内，启动步骤涉及使致动器通电，而在第二变型的框架内，所述启动步骤涉及撤销致动器的通电。
[0081]
该终止步骤可以包括控制所考虑的流量控制阀的致动器以向所述流量控制阀施加关闭状态。在第一变型的框架内，终止步骤涉及撤销致动器的通电，而在第二变型的框架内，所述启动步骤涉及使致动器通电。
[0082]
此外，启动步骤和终止步骤间隔开小于预定持续时间的持续时间。例如，预定持续时间低于250ms、有利地低于200ms、更有利地低于150ms。
[0083]
有利地，控制装置600被配置成命令执行n个连续的清洁序列，n是整数。特别地，n被选择成使得在n个清洁序列之后喷射的清洁流体的体积与被喷射清洁流体的表面的比低于3ml/cm2、有利地低于2ml/cm2、更有利地低于1ml/cm2。
[0084]
例如，对于1550mm2的表面，1ml/cm2的比对应于15ml喷射在所述表面上，2ml/cm2的比对应于30ml喷射在所述表面上，并且3ml/cm2的比对应于45ml喷射在所述表面上。
[0085]
涉及相当短的出口管道长度的上述构造与所述出口管道内的低压降相关联，这导致相对于配备有较长出口管道的组件的清洁性能的改进。
[0086]
此外，被配置成命令执行如上所述的清洁序列并且与短出口管道结合的控制装置还允许以相对低的清洁流体消耗来改进所述组件的清洁性能。控制装置还可以被配置成使得如果在执行清洁序列之后表面不够清洁，则可以请求进一步的清洁循环。
[0087]
本实用新型还涉及机动车辆1000(图3)，该机动车辆包括传感器和根据本实用新型的流体分配组件100。这些喷嘴被布置在机动车辆的周边上并且被配置成将清洁流体喷射到这些传感器上。
[0088]
本实用新型还涉及一种用于借助于安装在机动车辆1000中的流体分配组件100来清洁所述机动车辆1000的传感器的方法。
[0089]
该方法包括执行启动步骤和终止步骤的至少一个清洁序列。
[0090]
该启动步骤包括控制特定流量控制阀的致动器，使得所述致动器向所述流量控制阀施加打开状态，以及在所考虑的流量控制阀的入口处通过供应装置以预定压力供应清洁流体。
[0091]
该终止步骤包括控制所考虑的流量控制阀的致动器以向所述流量控制阀施加关闭状态。
[0092]
此外，启动步骤和终止步骤间隔开低于预定持续时间的持续时间，例如预定持续时间低于250ms、有利地低于200ms、更有利地低于150ms。
[0093]
至少一个清洁序列可以由控制装置命令。
[0094]
有利地，该方法包括执行n个连续的清洁序列，n是整数。特别地，n被选择成使得在n个清洁序列之后喷射的清洁流体的体积与被喷射清洁流体的表面的比低于3ml/cm2、有利地低于2ml/cm2、更有利地低于1ml/cm2。
[0095]
例如，对于1550mm2的表面，1ml/cm2的比对应于15ml喷射在所述表面上，2ml/cm2的比对应于30ml喷射在所述表面上，并且3ml/cm2的比对应于45ml喷射在所述表面上。
[0096]
有利地，预定压力包括在1巴至15巴的压力范围内、有利地在2巴至15巴的压力范围内、更有利地在2巴至8巴的压力范围内。
[0097]
本发明人已经证明，如上所述并利用本实用新型的流体分配组件执行的清洁过程在清洁效率和清洁流体消耗方面表现出改进的性能。
[0098]
尤其是，本发明人已经针对所述第一构造和第二构造的至少两种构造测量了喷嘴出口处的压力分布。
[0099]
特别地，第一构造与没有流量控制阀的流体分配组件(下文称为“第一组件”)相关联，而第二构造对应于符合本实用新型的第二实施方式的组件(下文称为“第二组件”)。
[0100]
在图4和图5中给出了压力曲线相对于时间的示例。为此，图4和图5是第一组件(曲线a)和第二组件(曲线b)的喷嘴处的压力的图示。作为一般性意见，在第一组件的情况下的
压力建立相对于第二组件被延迟。换句话说，在允许考虑较短喷射持续时间的第二组件的情况下，以更快的方式达到稳定状态。此外，并且如图5所示，处理的持续时间太短，使得当考虑第一组件时不能达到稳定状态。
[0101]
当然，本实用新型不限于所描述的实施方式，并且可以在不脱离由权利要求所限定的本实用新型的范围的情况下进行变型实施方式。