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WO2012079682A1 - Sensoranordnung zur erfassung einer umgebung eines fahrzeugs - Google Patents

Sensoranordnung zur erfassung einer umgebung eines fahrzeugs Download PDF

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WO2012079682A1
WO2012079682A1 PCT/EP2011/005838 EP2011005838W WO2012079682A1 WO 2012079682 A1 WO2012079682 A1 WO 2012079682A1 EP 2011005838 W EP2011005838 W EP 2011005838W WO 2012079682 A1 WO2012079682 A1 WO 2012079682A1
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vehicle
cleaning
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Jürgen DICKMANN
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Daimler AG
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    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
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    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0833—Optical rain sensor
    • B60S1/0844—Optical rain sensor including a camera
    • B60S1/0848—Cleaning devices for cameras on vehicle

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement for detecting an environment of a vehicle, comprising a cleaning device with at least one spray nozzle, whose spray area is directed substantially to at least one sensor of the sensor arrangement.
  • a camera arrangement for monitoring a room behind a rear of the vehicle with an immovable in the rear of the vehicle, preferably in a tailgate, built-in camera is known.
  • An objective of the camera is essentially arranged within the contour of the rear of the vehicle and largely concealed in an upper region of a recess in the rear of the vehicle and directed obliquely backwards downwards.
  • Below the lens of the camera is a
  • Spray nozzle arranged, the spray area is directed substantially to the lens of the camera.
  • the spray nozzle is coupled with a rear window washer for supplying the spray nozzle with spray water.
  • the invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved sensor arrangement for detecting an environment of a vehicle.
  • a sensor arrangement for detecting the surroundings of a vehicle comprises a
  • the spray nozzle with a headlight cleaning system for
  • Fig. 1 shows schematically a vehicle in a front view with a sensor arrangement for detecting an environment of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a vehicle 1 with a sensor arrangement 2 for detecting an environment of the vehicle 1.
  • the sensor arrangement 2 comprises a sensor 4 arranged behind a protective cover 3, the sensor 4 being a radar sensor in the exemplary embodiment shown. Alternatively or additionally, the sensor arrangement 2 comprises further radar sensors, at least one lidar sensor and / or a camera. The sensor arrangement 2 and the protective cover 3 are integrated in a radiator grille 5 of the vehicle 1.
  • the protective cover 3 is to protect the sensor 4 from mechanical
  • the protective cover 3 is in illustrated embodiment designed as a radome or so-called radome.
  • An occupancy or wetting of the protective cover 3 with rain, snow and / or a dirt film and icing of the protective cover 3 causes a reduction of the range of the radar sensor, wherein the reduction of a thickness of a layer deposited on the protective cover of the rain, snow,
  • Microwave radiation of the radar sensor is Microwave radiation of the radar sensor.
  • the radar sensor can be seen and is for example 200 m, nothing about which type of radar target with which radar backscatter cross section (short: RCS or ⁇ ) at which signal-to-noise ratio (short: S / N) can be detected.
  • the possible range of the radar sensor is often through
  • the real range of the radar sensor is usually smaller than the physically maximum possible range because the radar target is detected in several measurement cycles before it on a data bus of the vehicle 1, for example a CAN bus , is reported.
  • the range of the radar sensor is limited by the signal processing, wherein a receiver dynamics of the radar sensor is theoretically sufficient for more distant radar targets.
  • the maximum range of the radar sensor or the maximum distance of the radar sensor is the maximum range of the radar sensor.
  • ⁇ wavelength of the radar radiation
  • the receiving power is reduced with a given signal-to-noise ratio in the radar sensor.
  • the radar targets for detection by means of the radar sensor have increased by 10 dB
  • Radar backscatter cross section ⁇ have. So it is possible, for example, that a pedestrian with wetted and / or occupied protective cover 3 is not detectable, a vehicle with a relation to the pedestrian magnified
  • the sensor arrangement 2 further comprises a
  • the spray nozzle 7 is integrated in a front bumper fascia 8 of the vehicle 1 or attached thereto.
  • the spray nozzle 7 is motorized when activated from the bumper fascia 8 extendable and after the
  • a plurality of spray nozzles 7 may be provided.
  • the cleaning device 6 and the sensor arrangement 2 can be arranged or integrated in a lower region 9 of the bumper cover 8.
  • the spray nozzle 7 is a Hochdruckspritzdüse or Hochdrucksprühdüse, by means of which a cleaning fluid at high pressure on the protective cover 3 can be guided.
  • Headlight cleaning system 10 coupled.
  • Supply line of the headlight cleaning system 10 or headlight spray nozzles 12, 13 of the headlight cleaning system 10 is coupled.
  • the supply line 1 of the spray nozzle 7 is further integrated into the bumper cover 8 of the vehicle 1 or secured to an inner side of this, that the supply line 11 is not visible from the outside.
  • the supply line 11 is integrated in the radiator grille 5 and / or in the front bumper of the vehicle 1.
  • Protective cover 3 with rain, snow and / or a dirt film as well as with detected icing takes place, for example, by means of an optoelectronic sensor, a so-called rain sensor. Also, alternatively or additionally, a detected outside temperature is taken into account.
  • Spray nozzle 7 automatically activated upon activation of the headlight cleaning system 10 and / or a windscreen washer, not shown.
  • the cleaning liquid is heated by means of a heating device, not shown.
  • the heater is in particular part of the headlight cleaning system 10 and / or the
  • the cleaning liquid preferably comprises alcoholic and further components which increase the cleaning and / or melting effect.
  • the cleaning liquid preferably comprises alcoholic and further components which increase the cleaning and / or melting effect.
  • Protective cover 3 additionally coupled in a manner not shown preferably with a heating element and / or is acted upon by exhaust air from a drive unit of the vehicle.
  • the protective cover 3 is preferably arranged in a predetermined inclination to reduce adhesions, aerodynamically or streamlined shaped and / or provided with a bionic surface coating to produce the so-called lotus effect.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Vehicle Cleaning, Maintenance, Repair, Refitting, And Outriggers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (2) zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs (1), umfassend eine Reinigungsvorrichtung (6) mit zumindest einer Spritzdüse (7), deren Spritzbereich im Wesentlichen auf zumindest einen Sensor (4) der Sensoranordnung (2) gerichtet ist. Erfindungsgemäß ist die Spritzdüse (7) mit einer Scheinwerferreinigungsanlage (10) zur Versorgung der Spritzdüse (7) mit einer Reinigungsflüssigkeit gekoppelt.

Description

Sensoranordnung zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs, umfassend eine Reinigungsvorrichtung mit zumindest einer Spritzdüse, deren Spritzbereich im Wesentlichen auf zumindest einen Sensor der Sensoranordnung gerichtet ist.
Aus der DE 10 2010 005 31 1 A1 ist eine Kameraanordnung zur Überwachung eines Raumes hinter einem Fahrzeugheck mit einer unbeweglich in das Fahrzeugheck, vorzugsweise in einer Heckklappe, eingebauten Kamera bekannt. Ein Objektiv der Kamera ist im Wesentlichen innerhalb der Kontur des Fahrzeughecks und weitgehend verdeckt in einem oberen Bereich einer Vertiefung im Fahrzeugheck angeordnet und schräg nach hinten unten gerichtet. Unterhalb des Objektivs der Kamera ist eine
Spritzdüse angeordnet, deren Spritzbereich im Wesentlichen auf das Objektiv der Kamera gerichtet ist. Dabei ist die Spritzdüse mit einer Heckscheibenwaschanlage zur Versorgung der Spritzdüse mit Spritzwasser gekoppelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sensoranordnung zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Sensoranordnung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Sensoranordnung zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs umfasst eine
Reinigungsvorrichtung mit zumindest einer Spritzdüse, deren Spritzbereich im
Wesentlichen auf zumindest einen Sensor der Sensoranordnung gerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist die Spritzdüse mit einer Scheinwerferreinigungsanlage zur
Versorgung der Spritzdüse mit einer Reinigungsflüssigkeit gekoppelt.
Aus der erfindungsgemäßen Ausführung der Sensoranordnung resultiert in besonders vorteilhafter Weise, dass eine Versorgung der Spritzdüse mit der Reinigungsflüssigkeit über eine Versorgungsleitung der Scheinwerferreinigungsanlage möglich ist. Somit ist lediglich ein geringer Aufwand zur Realisierung der Reinigung des Sensors erforderlich, da eine weitere Versorgungsleitung zur Versorgung der Spritzdüse eine geringe Länge aufweisen kann und einfach integrierbar ist. Auch ist die Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung der Scheinwerfer gleichzeitig zur Reinigung des Sensors verwendbar, so dass kein zusätzlicher Vorratsbehälter zur Bevorratung der Reinigungsflüssigkeit erforderlich ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug in einer Frontansicht mit einer Sensoranordnung zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs.
In der einzigen Figur 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Sensoranordnung 2 zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs 1 dargestellt.
Die Sensoranordnung 2 umfasst einen hinter einer Schutzabdeckung 3 angeordneten Sensor 4, wobei der Sensor 4 im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Radarsensor ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Sensoranordnung 2 weitere Radarsensoren, zumindest einen Lidarsensor und/oder eine Kamera. Die Sensoranordnung 2 und die Schutzabdeckung 3 sind in einen Kühlergrill 5 des Fahrzeugs 1 integriert.
Die Schutzabdeckung 3 ist zum Schutz des Sensors 4 vor mechanischen
Beschädigungen, beispielsweise durch Steinschlag, und zum Schutz vor Verschmutzung und/oder Vereisung des Sensors 4 vorgesehen. Die Schutzabdeckung 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Radarkuppel oder so genanntes Radom ausgebildet.
Eine Belegung oder Benetzung der Schutzabdeckung 3 mit Regen, Schnee und/oder einem Schmutzfilm sowie eine Vereisung der Schutzabdeckung 3 verursacht eine Reduzierung der Reichweite des Radarsensors, wobei die Reduzierung von einer Dicke einer auf der Schutzabdeckung abgelagerten Schicht des Regens, Schnees,
Schmutzfilms und/oder der Vereisung abhängig ist. Diese Schicht dämpft die
Mikrowellenstrahlung des Radarsensors.
Eine maximale Reichweite Rmax des Radarsensors ergibt sich dabei wie folgt:
Figure imgf000005_0001
mit Pe = Empfangsleistung des Radarsensors.
Dabei sagt die maximale Reichweite bzw. Detektionsentfernung, welche einer
Spezifikation des Radarsensors zu entnehmen ist und beispielsweise 200 m beträgt, nichts darüber aus, welche Art von Radarziel mit welchem Radarrückstreuquerschnitt (kurz: RCS oder σ) bei welchem Signal-Rausch-Verhältnis (kurz: S/N) detektiert werden kann. Die mögliche Reichweite des Radarsensors ist häufig durch
Umgebungsbedingungen und weitere Komponenten der Sensoranordnung 2, wie beispielsweise durch eine Signalverarbeitung, begrenzt.
Bei einer hohen Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und einem Radarziel ist die reale Reichweite des Radarsensors in der Regel kleiner als die physikalisch maximal mögliche Reichweite, da das Radarziel in mehreren Messzyklen detektiert wird, bevor es auf einem Datenbus des Fahrzeugs 1 , beispielsweise einem CAN-Bus, gemeldet wird.
Weiterhin ist die Reichweite des Radarsensors durch die Signalverarbeitung begrenzt, wobei eine Empfängerdynamik des Radarsensors theoretisch für weiter entfernte Radarziele ausreichend ist.
Die maximale Reichweite des Radarsensors bzw. die maximale Entfernung des
Radarziels mit einem definierten Radarrückstreuquerschnitt σ für die Detektion mittels des Radarsensors ergibt sich aus der so genannten Radargleichung wie folgt:
Figure imgf000006_0001
mit Ps = Sendeleistung, Leistung des ausgestrahlten Signals am Ort des Senders,
Gs = Sende-Antennengewinn,
Ge = Empfangs-Antennengewinn,
λ = Wellenlänge der Radarstrahlung,
Pe, min = Empfangsleistung.
Da die Belegung oder Benetzung der Schutzabdeckung 3 mit Regen, Schnee und/oder einem Schmutzfilm sowie eine Vereisung der Schutzabdeckung 3 zur Reflexion und dielektrischen Verlusten führen, ist die Empfangsleistung mit gegebenem Signal-Rausch- Verhältnis im Radarsensor verringert.
Nachfolgend wird an einem Fallbeispiel erläutert, wie sich ein auf der Schutzabdeckung 3 befindlicher Schneebelag auf die maximale Reichweite auswirkt.
Es wird angenommen, dass durch den Schneebelag eine Einwegtransmission 11 1 von t = -IdB [3] vorliegt.
Weiterhin wird angenommen, dass sich eine Gesamttransmission | tt
einer Hin- und einer Rücktransmission zusammensetzt, wie folgt zu t = -\0dB = 0,\ [4] ergibt.
Die maximale Reichweite Rmax, o im unbenetzten und unbelegten Zustand der
Schutzabdeckung 3 ergibt sich gemäß:
^nax.O < 1 ■ [5] Daraus folgend ergibt sich die maximale Reichweite Rmax bei auf der Schutzabdeckung 3 befindlichem Schneebelag gemäß:
Figure imgf000007_0001
Mit anderen Worten: Bei einer derart benetzten und/oder belegten Schutzabdeckung 3 müssen im Gegensatz zum unbenetzten und unbelegten Zustand die Radarziele zur Detektion mittels des Radarsensors einen um 10 dB vergrößerten
Radarrückstreuquerschnitt σ aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Fußgänger bei benetzter und/oder belegter Schutzabdeckung 3 nicht detektierbar ist, ein Fahrzeug mit einem gegenüber dem Fußgänger vergrößerten
Radarrückstreuquerschnitt σ hingegen doch.
Um die Belegung und Benetzung der Schutzabdeckung 3 mit Regen, Schnee und/oder einem Schmutzfilm sowie eine Vereisung der Schutzabdeckung 3 zu vermeiden bzw. wieder von dieser zu entfernen, umfasst die Sensoranordnung 2 weiterhin eine
Reinigungsvorrichtung 6 mit einer Spritzdüse 7, deren Spritzbereich im Wesentlichen auf den Sensor 4 der Sensoranordnung 2, d. h. auf dessen Schutzabdeckung 3, gerichtet ist.
Die Spritzdüse 7 ist in eine vordere Stoßfängerverkleidung 8 des Fahrzeugs 1 integriert bzw. an dieser befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spritzdüse 7 bei Aktivierung motorisch aus der Stoßfängerverkleidung 8 ausfahrbar und nach der
Ausführung der Reinigung der Schutzabdeckung 3 wieder in der Stoßfängerverkleidung 8 versenkbar.
In alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Spritzdüse in den
Kühlergrill 5 und/oder in einen Frontstoßfänger des Fahrzeugs 1 integriert.
Ferner können auch mehrere Spritzdüsen 7 vorgesehen sein.
Auch ist es möglich, dass die Reinigungsvorrichtung 6 und die Sensoranordnung 2 in einem unteren Bereich 9 der Stoßfängerverkleidung 8 angeordnet oder integriert sind.
Die Spritzdüse 7 ist eine Hochdruckspritzdüse bzw. Hochdrucksprühdüse, mittels welcher eine Reinigungsflüssigkeit mit hohem Druck auf die Schutzabdeckung 3 führbar ist.
Aufgrund des hohen Drucks ist eine hohe Reinigungsleistung erzielbar. Zur Versorgung der Spritzdüse 7 mit der Reinigungsflüssigkeit ist die Spritzdüse 7 mit einer
Scheinwerferreinigungsanlage 10 gekoppelt.
Hierzu ist eine Versorgungsleitung 11 der Spritzdüse 7 mit einer nicht gezeigten
Versorgungsleitung der Scheinwerferreinigungsanlage 10 oder mit Scheinwerfer- Spritzdüsen 12, 13 der Scheinwerferreinigungsanlage 10 gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Versorgungsleitung 1 der Spritzdüse 7 weiterhin in die Stoßfängerverkleidung 8 des Fahrzeugs 1 integriert bzw. derart an einer Innenseite dieser befestigt, dass die Versorgungsleitung 11 von außen nicht sichtbar ist.
Alternativ oder zusätzlich ist die Versorgungsleitung 11 in den Kühlergrill 5 und/oder in den Frontstoßfänger des Fahrzeugs 1 integriert.
Die Aktivierung der Spritzdüse 7, d. h. eine Durchführung der Reinigung, erfolgt automatisch bei einer erfassten Benetzung und/oder einem erfassten Belag der
Schutzabdeckung 3 mit Regen, Schnee und/oder einem Schmutzfilm sowie bei einer erfassten Vereisung. Die Detektion erfolgt beispielsweise mittels eines optoelektronischen Sensors, eines so genannten Regensensors. Auch wird alternativ oder zusätzlich eine erfasste Außentemperatur berücksichtigt.
Alternativ oder zusätzlich zu der automatischen Aktivierung der Spritzdüse 7 in
Abhängigkeit der erfassten Benetzung und/oder des erfassten Belags wird die
Spritzdüse 7 bei einer Aktivierung der Scheinwerferreinigungsanlage 10 und/oder einer nicht gezeigten Scheibenwaschanlage automatisch aktiviert.
Um eine besonders hohe Reinigungsleistung und ein schnelles Schmelzen einer Vereisung und/oder eines Schneebelags zu realisieren, wird die Reinigungsflüssigkeit mittels einer nicht näher dargestellten Heizvorrichtung erwärmt. Die Heizvorrichtung ist insbesondere Bestandteil der Scheinwerferreinigungsanlage 10 und/oder der
Scheibenwaschanlage. Alternativ ist eine separate Heizvorrichtung zur Erhitzung der der Spritzdüse 7 zugeführten Reinigungsflüssigkeit vorgesehen.
Um die besonders hohe Reinigungsleistung und das schnelle Schmelzen weiter zu verbessern, weist die Reinigungsflüssigkeit vorzugsweise alkoholische und weitere die Reinigungs- und/oder Schmelzwirkung erhöhende Bestandteile auf. Zur Vermeidung der Vereisung und/oder zum Trocknen von Flüssigkeiten ist die
Schutzabdeckung 3 zusätzlich in nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise mit einem Heizelement gekoppelt und/oder wird mit Abluft einer Antriebseinheit des Fahrzeug beaufschlagt.
Weiterhin ist die Schutzabdeckung 3 zur Verminderung von Anhaftungen vorzugsweise in einer vorgegebenen Neigung angeordnet, aerodynamisch bzw. stromlinienförmig geformt und/oder mit einer bionischen Oberflächenbeschichtung zur Erzeugung des so genannten Lotuseffekts versehen.
In einer zusätzlichen, ebenfalls nicht näher dargestellten Ausführung ist ein
Spoilerelement angeordnet, so dass Verschmutzungen durch Feststoffe und/oder Flüssigkeiten derart an der Schutzabdeckung 3 vorbeigeleitet werden, dass keine Anhaftungen entstehen.
Bezugszeichenliste
Fahrzeug
Sensoranordnung
Schutzabdeckung
Sensor
Kühlergrill
Reinigungsvorrichtung
Spritzdüse
Stoßfängerverkleidung
unterer Bereich
Scheinwerferreinigungsanlage
Versorgungsleitung
Scheinwerfer-Spritzdüse
Scheinwerfer-Spritzdüse

Claims

Patentansprüche
1. Sensoranordnung (2) zur Erfassung einer Umgebung eines Fahrzeugs (1),
umfassend eine Reinigungsvorrichtung (6) mit zumindest einer Spritzdüse (7), deren Spritzbereich im Wesentlichen auf zumindest einen Sensor (4) der
Sensoranordnung (2) gerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse (7) mit einer
Scheinwerferreinigungsanlage (10) zur Versorgung der Spritzdüse (7) mit einer Reinigungsflüssigkeit gekoppelt ist.
2. Sensoranordnung (2) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse (7) in einen Kühlergrill (5) und/oder in einen Frontstoßfänger und/oder in eine Stoßfängerverkleidung (8) des
Fahrzeugs (1) integriert ist.
3. Sensoranordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsleitung (11) zur Versorgung der Spritzdüse (7) mit der Reinigungsflüssigkeit in einen Kühlergrill (5) und/oder in einen Frontstoßfänger und/oder in eine Stoßfängerverkleidung (8) des
Fahrzeugs (1) integriert ist.
4. Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) eine Kamera, ein Lidarsensor oder ein Lasersensor ist.
5. Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensor (4) und der Spritzdüse (7) eine Schutzabdeckung (3) zum Schutz des Sensors (4) angeordnet ist.
6. Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung zur Erwärmung der Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist.
7. Sensoranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse (7) bei einer Aktivierung der Scheinwerferreinigungsanlage (10) und/oder einer Scheibenwaschanlage automatisch aktivierbar ist.
PCT/EP2011/005838 2010-12-18 2011-11-19 Sensoranordnung zur erfassung einer umgebung eines fahrzeugs Ceased WO2012079682A1 (de)

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