阅读说明：本技术 用于机动车的自动清洁系统 (Automatic cleaning system for motor vehicles ) 是由 T·维尔纳 R-D·施莱因 T·哈恩 H·卡尔托夫 T·瓦格纳 于 2018-04-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于安装在车辆中的电子控制的能独立于驾驶员并适应于持续变化的运行条件进行调节的清洁系统(1),该清洁系统用于通过流体的清洁剂清洁至少一个透明元件(2),该清洁系统主要包括：-至少一个存储添加剂的添加剂容器(7),该添加剂被用于与清洁剂混合；-至少一个能电切换的计量设备(8),用于可控制地向清洁剂中混入添加剂；-至少一个电子控制单元(9),其自适应地控制清洁系统(1)的能电控制的部件；-至少一个清洁剂液位传感器(10),其监控清洁剂容器(3)中的清洁剂的液位并将该液位传输至电子控制单元(9)；-至少一个冰点传感器(11),其监控清洁剂容器(3)中的清洁剂的与混合相关的冰点并将该冰点传输至电子控制单元(9)；-至少一个环境温度传感器(12),其监控车辆外部的环境温度并将该环境温度传输至电子控制单元(9)。(The invention relates to an electronically controlled cleaning system (1) for installation in a vehicle, which can be adjusted independently of the driver and adapted to continuously changing operating conditions, for cleaning at least one transparent element (2) by means of a fluid cleaning agent, essentially comprising: -at least one additive container (7) storing an additive to be mixed with the cleaning agent; -at least one electrically switchable dosing device (8) for controllably admixing an additive to the detergent; -at least one electronic control unit (9) which adaptively controls electrically controllable components of the cleaning system (1); -at least one detergent level sensor (10) which monitors the level of detergent in the detergent container (3) and transmits it to the electronic control unit (9); -at least one freezing point sensor (11) which monitors the freezing point of the cleaning agent in the cleaning agent container (3) in connection with the mixing and transmits the freezing point to the electronic control unit (9); -at least one ambient temperature sensor (12) which monitors the ambient temperature outside the vehicle and transmits this to the electronic control unit (9).)

用于机动车的自动清洁系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动清洁系统，其用于清洁不同用途的透明元件，例如挡风玻璃、前照灯散光玻璃、和尤其是光学或光电检测设备、例如摄像机、LiDAR和类似的光学传感器的光学部件，本发明还涉及一种配设有这种清洁系统的车辆。

背景技术

市场上的大多数清洁设备都是为清洁挡风玻璃和后窗玻璃而设计的，同时还可以容易地一同清洁另外一些部件。同样地，已知专门地适用于清洁单个部件的专业清洁设备，例如散光玻璃清洁系统。

现代机动车的重要发展方向是自动的、计算机控制的驾驶。为此的先决条件是各种辅助系统，这些辅助系统在驾驶车辆时辅助车辆使用者并承担各种功能。为此，需要自动化地并在任何时候都能可靠地检测和监控车辆的环境。一些辅助系统从光学或光电检测设备、例如摄像机、基于激光的距离传感器(LiDAR)或红外传感器获取有关车辆环境的信息。此类设备具有透明元件、例如物镜或盖，这些透明元件可根据应用情况允许光无限制地透射或允许在某个受限的特定的波长范围内的光透射。由于这些设备通常布置在车辆的外部区域中，因此其暴露于污染并易受外部天气的影响，如果需要，必须通过清洁系统对其进行清洁或除冰以用于保证其功能。

在自动驾驶或半自动驾驶中，检测设备必须始终在没有驾驶员干预的情况下能起作用，该要求被强制转移到相应的清洁系统，该清洁系统也必须始终准备就绪。这也涉及清洁剂的库存量和足够的抗冻性。

考虑到来自自动驾驶的要求，已知的清洁系统具有许多缺点或根本不适合。例如，驾驶员本身不能评估各个传感器或摄像机的污染程度，这是因为他基本上只能看到挡风玻璃和可能情况下也能看到后窗玻璃。但是，如果仅由驾驶员控制所有部件的清洁要求，则可能会发生某些对象、特别是在后部区域中由于无法识别的严重污染而失效的情况。

已知的清洁系统不能扩展或仅不充分地扩展，以用于例如取决于车辆及其配置清洁不同数量的摄像机和其它对象，并因此只能根据特定的客户要求进行花费高的调整。如果将多个部件连接在一起，虽然没有明确要求，但仍不必要地强制清洁某些部件。

如果为了安全起见，对所有部件的清洁要求都适合于污染最严重的部件、例如后视摄像头的需求，则会导致以过高比例消耗清洁剂，这仅能低效地通过携带过量的清洁剂并由此减少有效体积来补偿。

例如，如果清洁剂由于意外的天气事件，特别是在行驶期间被冻结或过早消耗，则将无法实现清洁功能，并且对摄像机和传感器产生极大威胁。

其它运行情况也对清洁系统的可靠的可用性提出了更高的要求，例如在频繁且以经常以高频率更换驾驶员的拼车行驶中。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是，提供一种减少清洁剂消耗的特别有效的清洁系统，该清洁系统可以尽可能独立于驾驶员以及适应于不断变化的运行条件进行调节，并因此特别适合于自动驾驶，此外还提供有效的结构扩展和适配可能性。

该目的通过独立权利要求的特征实现。根据从属权利要求以及以下的描述和附图得到本发明的改进方案和各种实施例。

利用独立权利要求1的特征，可以设计一种智能的、主动控制的、自适应的清洁系统，该清洁系统可以被集成为车辆的一体式组成部分，并提供以下手段，这些手段利用现代车辆中可用的各种信息源，响应运行条件的变化的前瞻性适应能力，并确保所有光学的检测设备在所有天气条件下都能正常运行。

可以分别确定各个玻璃窗、摄像机、传感器和其它对象的单独的清洁需求，并且可以需求优化且经济地进行清洁。

通过在控制单元中关联信息，使清洁系统在各种运行条件下都可靠运行。通过每个单独的对象的独立清洁，可以利用可用的清洁剂储备实现更多的清洁过程和更长的使用寿命。

根据本发明的清洁系统可以结合包括附加的增压泵和各种能电驱控的部件的个性化的分配系统来实现主泵，以便最佳地满足单个对象的特殊需求。例如，仅在出口之前会直接产生高压，从而降低了系统的惯性并可以节省高压管道。

具有这种功能的光学或光电检测设备可以自主地识别其污染程度，例如通过分析透明部件上的或入射光量的光散射和/或光折射，并将该污染程度传输到电子控制单元。然后，可以由控制单元有针对性地通过驱控相应的泵和/或阀开始对有关对象进行清洁。

为了进一步减少水的消耗，可以通过限量设备完成清洁剂的计量。这可以通过结构性编程的强制分配设备来完成，也可以通过切换阀或通过时间离散地驱控容积式泵、例如齿轮泵来完成。

通过对清洁液和添加剂、例如防冻剂或清洁剂浓缩物的液位进行多级探测，以及同时通过冰点传感器探测清洁剂的抗冻性来使该系统完备。因此，在温度下降时，清洁液容器中的防冻剂浓缩物可以自动从另外的容器中转移出来，以便可靠地防止冻结。例如，一旦温度降到位于管道内的清洁剂混合物的冰点以下，就可以通过排空设备/抽出设备自动冲洗或消耗位于管道中的清洁液。

智能清洁系统的另一个优点是，当清洁剂容器中的液位下降时，在清洗部件时应考虑优先级。例如可以设想的是，在向前行驶时，可以关闭需要频繁清洁的后部摄像机、警告司机、并将剩余的液体量“转向”更重要的对象，直到清洁剂得到补充。

在得知了冰点和所用添加剂时，另一优点是可以计算清洁剂的粘度。由此可以调整泵驱控时间，并可以在寒冷天气下延长泵驱控时间。

清洁剂容器可以根据需要设计成用于清洁剂和添加剂的单个容器或双重容器，或者设计成带有筒舱选装件的容器，其中可以将添加剂作为易于更换的筒舱或更换***件提供给清洁系统。

本发明还涉及一种车辆，在该车辆中安装有根据本发明的清洁系统。

附图说明

下面根据在附图中简化示出的实施例详述本发明。在此示出：

图1示出根据本发明的清洁系统的一个实施方式的简化的原理图。

图2示出对象模块的实施例。

图3示出根据本发明的清洁系统的另一个实施方式的原理上大大简化的概图，其中未示出电子控制单元和电连接侧。

图4示出清洁系统的一个可能的实施方式的系统配置的大大简化的原理图。

图5示出根据本发明的一个实施方式的组合在公共的容器壳体中的清洁剂容器和添加剂容器。

具体实施方式

在所有附图中，除非另有说明，否则相同或等同的元件和设备设有相同的附图标记。

图1

图1极简化地示出根据本发明的电子控制的清洁系统1的实施方式。清洁系统1被设置为用于安装在车辆中并且用于通过一个或多个出口4清洁一个或多个透明元件2。特别地，诸如光学或光电检测设备20、诸如摄像机或LiDAR的物镜或玻璃盖之类的部件适合作为透明元件2，其中也可以容许的是观察窗或前照灯玻璃。

用流体清洁剂，特别是由水和一种或多种添加剂、例如防冻剂或清洁剂浓缩物形成的水混合物进行清洁。即可使用/准备就绪/随时可用的混合清洁剂在车辆中存储在清洁剂容器3中。

可电驱控的、优选设计为电动机驱动的流量泵的主泵6在压力下通过液压管道5、-5```将清洁剂从清洁剂容器3中输送到出口4、4‵、4``，该出口将清洁剂喷射在透明元件2、2‵、2``上。在本发明中，出口4可以设计成任意的，例如作为孔、喷嘴、偏转器等。

用于与清洁剂混合的添加剂被存储在添加剂容器7中。

可电切换的计量设备8用于可控制地向清洁剂中混入添加剂。

在本发明的范围内，计量设备8例如可以被设计为切换阀，该切换阀可以在关闭位置与打开位置之间切换，并在打开位置中开放添加剂容器7与清洁剂容器3之间的液压连接。

同样，计量设备8可以形成为容积式泵，该容积式泵可以从去激活状态切换到激活状态，其中，该容积式泵在去激活状态下不能流通，并且在激活状态下每单位时间向清洁剂容器中输送规定量的添加剂。

电子控制单元9控制清洁系统1的所有可电控的部件，并通过电连接线路22与这些部件连接。

清洁剂液位传感器10和添加剂液位传感器13监控各个容器中的液位并将该液位传输至电子控制单元9。

借助于冰点传感器11，测量清洁剂容器3中清洁剂的与混合关系相关的冰点并将该冰点传输至电子控制单元9。

车辆外部的环境温度由环境温度传感器12测量，并且也传输至电子控制单元9。

添加剂容器7在所示的实施方式中被设计为更换***件单元或更换筒舱，其通过联接接口14连接至清洁系统1。

在本发明中，可更换的添加剂容器7也可以与清洁剂容器3一起布置在公共的壳体中，从而使所需的联接接口14也可以布置在清洁剂容器3的壳体内或壳体上。

在主泵6与出口4之间的液压管道5中布置有可电控的增压泵16。由此，液压管道5中的压力在增压泵16与出口4之间局部地增加。

在所示的实施方式中，可电控的排空设备17直接布置在主泵6或增压泵16的后面。该排空设备用于在排空设备17与出口4之间的液压管道的部段中排空清洁剂，以便例如避免清洁剂冻结并因此阻塞管道5。

在本发明中，排空设备17可以被设计为可电切换的节流阀，该节流阀在其打开位置从液压管道5中排出清洁剂。同样，排空设备17可以被设计为可电驱控的、例如可以与压缩机连接的空气送入设备，该空气送入设备在需要时将具有过压的空气注入液压管道5中，从而迫使清洁剂通过出口4排出。

诸如GPS传感器的车辆集成的位置识别单元19将车辆的当前位置发送至电子控制单元。结合例如存储在车辆中的地图数据可以例如计算与最近的服务站的距离，并在容器3、7中的低液位的情况下给出与相应情况有关的警告。例如，如果车辆具有移动互联网接入端，则可以获取天气数据，并结合位置信息，预防性地向清洁剂中混入防冻剂浓缩液并排空液压管道。

在所示的实施方式中，待清洁的对象是检测设备20的光学部件，该检测设备被定位在具有出口4的公共壳体中，从而形成可简单操作的对象模块21。

图2

这种对象模块21在图2中通过示例示出。待清洁的透明元件2是光学或光电检测设备20的部件、例如摄像机的镜头。检测设备20适合于与电子控制单元9进行双向的数据和信息传输，并且因此可以通过相对简单地监控透明元件2上的光的特性来识别透明元件的污染程度，并将其传输至电子控制单元9，然后电子控制单元在需要时计算为了有针对性地清洁该检测设备所需的清洁剂量，并在计算的时间内激活所需的部件。

图3

图3以简化形式示出了根据本发明的清洁系统1的另一个可能的实施方式的液压部分。除了四个对象模块21外，在此还清洁挡风玻璃23、后窗玻璃24和前照灯玻璃25。在该实施例中的一个特殊性是，在泵6、16之一与出口4之间的液压管道5的若干部位上布置有限量设备8。借助于该限量设备，可以在规定的流体量流过之后按规定中断经过液压管道5的流动，以便由此例如实现短时的、密集的喷射或节省清洁剂。

在本发明的范围内，限量设备18可以例如被设计为可电切换的、特别是无电流时关闭的阀，该阀在控制单元9的驱控下仅在短时间段内开放经过液压管道5的流动，否则关闭该液压管道。

同样，如图所示，限量设备18可以被设计为具有能以压力控制的方式移动的分离元件的强制分配设备，该强制分配设备在按照结构预定的流体量通过之后强制关闭液压管道5。

图4

为了阐明根据本发明的清洁系统1的适用性，在此原则上示出了许多可能的配置之一。从主泵6分出四个液压支路，每个液压支路都被以不同方式配置。因此，支路中的两个分别以对象模块21结束，其中，在一个所述支路中，将限量设备18设置在对象模块之前，而在另一个支路中，则将增压泵16设置在对象模块之前。另外两个支路——也是一个带有限量设备18的支路和另一个带有增压泵16的支路——在简单的出口4处终止，以清洁例如挡风玻璃。但是，这些支路中的每一个都可以用根据本发明的清洁系统单独地驱控。

图5以示例的方式示出了根据本发明的另一个实施方式，其中，在公共的容器壳体15中不可分离地设计有作为用于即可使用的清洁剂的清洁剂室的清洁剂容器3和作为添加剂室的添加剂容器7。

附图标记列表：

1 清洁系统

2 透明元件

3 清洁剂容器

4 出口

5 液压管道

6 主泵

7 添加剂容器

8 计量设备

9 电子控制单元

10 清洁剂液位传感器

11 冰点传感器

12 环境温度传感器

13 添加剂液位传感器

14 联接接口

15 容器壳体

16 增压泵

17 排空设备

18 限量设备

19 位置识别单元

20 光学或光电检测设备

21 对象模块

22 电连接线路

23 挡风玻璃

24 后窗玻璃

25 前照灯玻璃