特許 7514544 センサのための除氷システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】センサのための除氷システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/40 20060101AFI20240704BHJP

【ＦＩ】

G01S7/40 143

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021532860

(86)(22)【出願日】2019-12-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-27

(86)【国際出願番号】 EP2019084068

(87)【国際公開番号】W WO2020120332

(87)【国際公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-06-09

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】102018221277.5

(32)【優先日】2018-12-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】505472816

【氏名又は名称】マイクロビジョン，インク．

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ドモコス ハルモス

(72)【発明者】

【氏名】シモン フリック

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル スランゲン

(72)【発明者】

【氏名】ライナー キーゼル

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス シュライブミュラー

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン ハクシュピール

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル ファイファー

(72)【発明者】

【氏名】トビアス ナッサー

(72)【発明者】

【氏名】ハインツ ライヘルト

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル セグラー

(72)【発明者】

【氏名】ゲルハルド ビルケンメイヤー

【合議体】

【審判長】濱野 隆

【審判官】小島 寛史

【審判官】素川 慎司

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００３８７３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１８０４２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１４２５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１５１７５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－１９３９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９７７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01S7/00 - G01S7/51

G01S13/00 - G01S13/95

G01S17/00 - G01S17/95

G01J1/00 - G01J11/00

G01N21/00 - G01N21/61

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサ（１０）のための除氷システム（１２）であって、
流体を温度調節するための第１加熱要素（３２）と、
流体を駆動するための第１フロー発生器（３０）と、
外部領域（Ａ）を内部領域（Ｉ）から分離するカバー要素（２８）であって、前記カバー要素（２８）を加熱するために、前記第１フロー発生器（３０）によって駆動される流体が前記カバー要素（２８）に沿って流れるように構成された、カバー要素（２８）と
を備え、
前記第１フロー発生器（３０）が、前記内部領域（Ｉ）に配置され、
前記第１加熱要素（３２）が、前記第１フロー発生器（３０）によって駆動される流体を加熱するように、前記内部領域（Ｉ）に配置され、
前記カバー要素（２８）は、二重壁又は多重壁構成であり、前記流体のための流路（２８ｂ）を備え、前記流路（２８ｂ）が、前記二重壁又は多重壁構成の壁間によって設けられ、
前記除氷システム（１２）は、
前記外部領域（Ａ）に配置されるとともに、前記内部領域（Ｉ）に供給ライン（４０）を介して接続された、流体を駆動するための第２フロー発生器（Ｓ）であって、流体が前記供給ライン（４０）を介して前記内部領域（Ｉ）および前記カバー要素（２８）の前記流路（２８ｂ）に流れるように構成された第２フロー発生器（Ｓ）と、
前記第２フロー発生器（Ｓ）によって駆動される流体を加熱するように、前記外部領域（Ａ）に配置される第２加熱要素（Ｅ）と、をさらに備える除氷システム（１２）。

【請求項2】

ナノコーティング（３６）が前記カバー要素（２８）の外面上に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の除氷システム（１２）。

【請求項3】

除氷ノズル（３８）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の除氷システム（１２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサのための除氷システムに関する。

【背景技術】

【0002】

センサのための種々の除氷システムが現行技術として知られている。例えば、カバー要素を介して電磁放射を送信し、物体で反射された放射を再度このカバー要素を介して受信するセンサが知られている。カバー要素上には、雪又は氷を解凍するためにカバー要素を昇温可能とする加熱ループ線が形成される。電磁放射を送信して再度受信するセンサにおいて、金属から形成され、さらにはセンサの視野内にあるそのような加熱ループ線は、実行される測定に悪影響を及ぼし得る。

【発明の概要】

【0003】

したがって、課題は、センサの測定動作に影響しない除氷システムを提供することである。

【0004】

この課題は、請求項１の特徴を有する除氷システムによって達成される。従属請求項は、除氷システムの有利な実施形態を表す。

【0005】

除氷デバイスは、センサを除氷するために設計される。本願明細書の観点でのセンサは、信号を受信するユニットであり得るが、以前に送信された信号を再度受信するシステムでもあり得る。特に、そのようなセンサは、視野内の物体の距離、空間方向及び／又は速度を確定するために設計される。センサは、信号を受信してそれをさらに処理可能な電気信号に変換する少なくとも１つの検出要素を備える。センサは、必要に応じて、受信信号を送信する送信要素も備え得る。そのようなセンサは、音響信号、光信号又は電磁信号をも利用し得る。好都合なことに、これは、送受信システムとして視野内の物体の距離及び速度測定を実行するＲＡＤＡＲ又はＬＩＤＡＲシステムである。

【0006】

センサ及び除氷システムは、自動車における実施を意図するものである。そのようなシステムは、運転補助システム又は自律運転に必要な機能を自動車に与える。

【0007】

除氷システムは、とりわけ、流体を温度調節するための加熱要素を含む。さらに、除氷システムは、流体を駆動するフロー発生器を備える。また、除氷システムは、外部領域を内部領域から分離する、その上に形成されたカバー要素を有し、カバー要素は、フロー発生器によって駆動される流体がカバー要素に沿って流れて、それを加熱するように構成される。

【0008】

加熱要素は、種々の態様で構成され得る。例えば、センサの主回路基板上に配置される加熱要素は、特に有利である。この電気加熱要素は、例えば、加熱ループ線として形成される。好都合なことに、加熱要素はセンサの放射経路外に配置される。加熱要素は、流体に与えられる加熱エネルギーを転送する。この流体は、例えば、気体又は液体であり得る。空気の使用は、特に有利である。

【0009】

フロー発生器は、液体を使用する場合には、好ましくはポンプによって実現され、気体を用いる場合には、ファンによって実現される。フロー発生器は流体を流す（駆動（drive）する）。これにより、流体が加熱要素を通過し、生成された熱エネルギーの一部分を吸収する。続いて、流体は、カバー要素に沿って流れて吸収された熱エネルギーの一部をカバー要素に与える。これにより、カバー要素が昇温するので、対応する雪又は氷の層は、カバー要素から分離し得る。

【0010】

カバー要素は、外部領域と内部領域の間の分離を構成する。したがって、カバー要素は、外面及び内面を備える。外部領域は、これが外部環境の影響に直接曝露されることを特徴とする。言い換えると、外面は、環境の影響に対する直接の接触面となる。内部領域は、外部領域に直接曝露されない領域であり、特に、これは外面内に配置される全てのそのような領域を含む。これは、例えば、カバー要素において実現される流路も含む。

【0011】

カバー要素は、センサの信号に対して、特に、その放射に対して透過性である。電磁放射の場合、これは、少なくともセンサが動作するその波長域を含む。

【0012】

特に、内部領域は、ハウジングによって囲まれる。このハウジングは、センサ及び／又は除氷システムを兼ねる。特に、センサは、ハウジング内に配置される。有利なことに、内部領域は、外部領域及びあらゆる環境の影響に対して、気密、水密、液密及び／又は防滴の態様で密閉される。あるいは、ハウジングはまた、それぞれの開口又は流体透過領域を備える空間的分離を与え得る。

【0013】

そのような除氷システムによって、除氷システムのそれぞれの構成要素がセンサ／送信機又は受信機の視野に配置されることが回避される。特に適正な流体、特に空気を選択することによって、測定動作への影響は無視できるほどとなる。

【0014】

ここで、除氷システムの有利な実施形態を以下に記載する。

【0015】

流体がカバー要素の内面に沿って流れることが提案される。

【0016】

結果として、流体は、外的影響によっては悪影響を受けない。特に、外部領域において空気を用いる場合、風などの外的影響は、特に不利となり得る。ほとんどの場合において内部空間がより適正に保護され、必要に応じてカプセル化もされるので、流路及び熱伝導は大幅により適正に保護可能となる。さらに、カバー要素の内面から始まる熱の投入によって、雪又は氷の層が融解し始めることになる。融解が開始すると、雪又は氷の層は自重で剥離して落下することになり、又は他の態様で分離可能となる。特に、雪又は氷が完全に解凍される必要はない。

【0017】

好都合なことに、流体は、吸熱の最大限可能な部分をカバー要素に伝導することができるように、カバー要素に沿って誘導される。そのような誘導は、例えば、流路によって与えられてもよい。

【0018】

特に有益なこととして、カバー要素は、流体の流路を備える。

【0019】

したがって、流体は、流路内に沿って流れる。好都合なことに、流路は、カバー要素を貫通して延在する。特に、カバー要素は、二重壁又は多重壁構成のものである。カバー要素には、単一の流路又は多数の流路が設けられてもよい。これにより、カバー要素は、単一部品又は多部品構成のものとなる。

【0020】

特に、カバー要素は、二重壁構成のものであるという点で、流路を提供する。これは、流体がカバー要素の外表面を特に均一に加熱することができる結果として、特に大きな流れの断面を達成可能とする。

【0021】

これにより、流路は、カバー要素の外面内で除氷システム上に配置されるので、内部領域に属するものとみなされる。

【0022】

カバー要素は、例えば、プレキシガラス、Ｍａｋｒｏｌｏｎ（登録商標）又はガラスから製造され得る。

【0023】

好都合なことに、加熱要素は、内部領域内に配置され、又は供給ラインを介して内部領域に接続される。

【0024】

内部領域内の加熱要素の配置によって、小型で充分に機能的な除氷システムが提供される。これは、それに対応して小型のセンサによって特に有利に補完される。したがって、そのようなシステムは、全ての必要な構成要素を含み、事前に作製されたモジュールとして簡素な構成で組立て可能である。

【0025】

他の変形例では、加熱要素は、内部領域の外部に配置されてもよく、内部空間に供給ラインを介して接続されてもよい。内部領域は、特にハウジングによって境界付けられる。温度調節された流体は、例えば、この供給ラインを介して導入され、カバー要素に誘導される。そのような加熱要素は、例えば、電気ヒータ、外部ヒータ、補助ヒータともいわれるような、自動車に存在する任意の加熱システムであり得る。内燃機関の廃熱が、この目的のために利用されてもよい。特に、自動車に存在する加熱システムが利用されてもよく、それは特に内部空間に使用される。

【0026】

供給は、ハウジング又はカバー要素に接続される流体ラインを介して好都合に行われる。流体を排出するための対応する排出ラインも、好都合に設けられる。

【0027】

幾つかの加熱要素の組合せも他の可能性であり、一方の要素が内部空間に好適に配置され、他方の要素が内部空間の外部に好都合に配置される。内部空間における電気加熱要素は、例えば、トリップの開始前又は開始時に第１の除氷動作のために採用され得る。内燃機関が適正な温度となるとすぐに、このようにして与えられる熱が新たな着氷を防止し得る。結果として、継続動作中に見られるような加熱要素の歪はない。

【0028】

好都合なことに、フロー発生器は、内部領域の内部に配置され、又は供給ラインを介して内部空間に接続される。

【0029】

これは、実質的に、６段落前の記載に対応する。特に、これによって、自動車のフロー発生器、例えば、換気システムが使用可能となる。

【0030】

特に有益なこととして、加熱要素、好都合なことにいずれの加熱要素も、フロー発生器を備える。

【0031】

結果として、加熱要素を介した流体の最適なフローが起こり、それにより、カバー要素に有利になるように最適な熱伝導を達成することが可能となる。内部空間の外部の加熱要素はまた、好都合なことに、フロー発生器を備える。同様に、内部空間の内部の加熱要素も、フロー発生器を備える。

【0032】

ナノコーティングが、有利なことに、カバー要素の外面に形成される。

【0033】

ナノコーティングによって、それぞれの氷層がより容易に分離することが可能となる。さらに、ナノコーティングは、カバー要素をクリーニングするための有利な特徴を提供し得る。特に、ナノコーティングは、一種のロータス効果を与える。

【0034】

除氷システムが除氷ノズルを備えることが、提案される。

【0035】

除氷ノズルはクリーニング又は除氷液をカバー要素上に噴霧することができるので、除氷が迅速に行われ得る。特に、除氷ノズルは、伸縮可能な態様で構成され得る。不要な場合には、伸縮クリーニングノズルは、少なくとも部分的に、好ましくは完全に格納され得る。同様に、伸縮クリーニングノズルは、除氷処理が行われる場合に拡張される。

【0036】

除氷システムは、内部領域を包含し又は少なくともそれを外部領域から分離するハウジングを備える。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】センサ及び関連の除氷システムの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

ここで、除氷システムを、図面を用いて詳細に説明する。

【0039】

図１に、センサ及び関連の除氷システム１２を模式的に示す。センサ１０及び除氷システム１２は、自動車における実施のために設けられる。センサ１０はハウジング１４を含み、それは同時に除氷システム１２のハウジングも構成する。ハウジング１４は、組立てのために複数部品構成のものであり、ここではハウジング部品１４ａ及びハウジング部品１４ｂとして例として示される。

【0040】

センサ１０の構成要素は、センサ１０を外部領域Ａから密閉するハウジング１４内に全て配置される。本例ではＬＩＤＡＲセンサであるセンサ１０は、とりわけ、回路基板１６、送信チップ１８、及び検出要素ともいわれる受信チップ２０を含む。送信チップ１８はレーザ線の形態の電磁波を放出し、それは視野内の物体２２において反射され得る。反射された放射は、検出要素によって検出可能である。電磁放射は、とりわけ、例として示す送信光学系２４及び受信光学系２６を通過する。光学系２４及び２６は、単に例として示される。さらに、電磁放射は、ハウジング部品１４ａ上に配置又は取り付けられたカバー要素２８を通過する。

【0041】

カバー要素２８は、センサ１０の電磁放射に対して透過性である。ＬＩＤＡＲセンサは、単に一例として選択されるものである。除氷システム１２は、特に、ＲＡＤＡＲセンサ、撮像カメラセンサ、又は他の種類のセンサにも適する。特に、センサは、光学センサ又は電磁放射を利用するセンサである。ＬＩＤＡＲセンサ１０は、物体２２の距離及び移動を確定する。

【0042】

除氷システム１２は、カバー要素、フロー発生器を表すファン３０、及び加熱要素を表す加熱ループ線３２を含む。除氷システム１２の一部でもあるカバー要素２８は、内部領域Ｉを外部領域Ａから分離する。外部領域は、環境の影響と直接接する。ここで、内部領域は、センサの少なくとも個々の構成要素が配置される密閉空間である。したがって、カバー要素２８は、外面２８ａ及び内面２８ｃを備える。それぞれの天候条件において、雪又は氷の層がカバーシートの外面２８ａに形成されることがあり、それはセンサ１０の放射によって貫通されることはない。そのような層が、除氷システムによって解凍される。

【0043】

この目的のため、ファン３０は、図示する矢印３４に沿って流体を駆動する。ここで使用される流体は空気であり、液体の使用も可能である。最初に、流体は、加熱ワイヤ３２を通過又は流通し、それに従って加熱される。続いて、流体は、さらにカバー要素２８上に及びそのカバー要素２８に沿うその内面に沿って流れ続ける。これにより、加熱要素によって以前に吸収された熱エネルギーはカバー要素２８上に伝導され、その結果として、被覆層が分離又は解凍される。特に、初期の解凍は有利なものであるので、必要に応じて、氷層が剥離して落下し得る。

【0044】

カバー要素２８は、内部空間Ｉの一部となる、流体のための流路２８ｂを形成する。これにより、流体は流路２８ｂを通じて流れ、それにより流体は特に外面２８ａ内でカバー要素に沿って最遠距離に沿って誘導される。流路は、カバー要素２８を通じて延在し／カバー要素２８によって形成される。カバー要素２８は２つの部品で構成され、それらの間の空間とともに相互から所定距離に配置及び固定される２枚の円盤が流路を与える。カバー要素の円盤は、例えば、Ｍａｋｒｏｌｏｎ、プレキシガラス又はガラスから構成され得る。

【0045】

カバー要素２８は簡素な円盤として構成されてもよく、流体はカバー要素上に向けられる。ただし、これは、流体の定義された誘導を与えない。これに対して流路を使用することによって、カバー要素２８の表面全体に沿うよりも効率的な熱伝導が可能となる。

【0046】

加熱要素３２は、この場合では、加熱ワイヤ３２として実現される。あるいは、加熱要素は、主回路基板１６の構成要素によって実現されてもよい。加熱要素は、センサ１０の主回路基板上に又は別個に形成されてもよい。除氷システム上に形成された加熱要素３２及びフロー発生器３０の双方は、内部領域内に形成される。

【0047】

除氷処理を支援するために、カバー要素２８には、ナノコーティング３６が選択的に設けられる。ナノコーティングは、氷層が分離することを容易とすることによって除氷処理を加速させる。さらに、ナノコーティングは、クリーニング中に有利な効果をもたらす。

【0048】

またさらに、除氷ノズル３８が設けられてもよい。必要に応じて、選択的な除氷ノズル３８は除氷液を噴霧し、それはカバー要素２８の外面にわたって分散される。除氷ノズルはまた、クリーニングシステムのクリーニング動作にも使用され得る。

【0049】

内部空間に配置された加熱要素３２及びフロー発生器３０に加えて又はその代替として、加熱要素Ｅ及びフロー発生器Ｓが設けられてもよい。フロー発生器Ｓ及びヒータＥは、ここでは、例えば、内部空間Ｉへの供給ライン４０を介して接続される。供給ライン４０は、単に例として示される。さらに、ここでは図示しない排出ラインが設けられてもよい。特に、加熱要素Ｅは、自動車の内燃機関又は他の熱源である。フロー発生器Ｓは、別個に形成されたファンとして、又は自動車の換気システムとして実現され得る。フロー発生器Ｓは、流体が加熱要素Ｅから供給ライン４０を介して内部空間及びカバー要素２８の内面２８ｃに流れることを確実にする。

【0050】

除氷システム１２がどのように設計されるかに応じて、加熱要素３２及びＥの動作について並びにそれらの関連するフロー発生器について種々のシナリオが可能となるが、それは既に概略説明の部分で記載した。例えば、加熱要素３２は、加熱要素Ｅ、例えば、上記内燃機関が充分な廃熱を与えるとすぐにオフされてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１０ ：センサ
１２ ：除氷システム
１４ ：ハウジング
１４ａ、１４ｂ ：ハウジング部品
１６ ：主回路基板
１８ ：送信チップ
２０ ：受信チップ／センサ
２２ ：物体
２４ ：送信光学系
２６ ：受信光学系
２８ ：カバー要素
２８ａ ：外面
２８ｂ ：流路
２８ｃ ：内面
３０ ：ファン／フロー発生器
３２ ：加熱ワイヤ／加熱要素／加熱ループ線
３４ ：流体の経路
３６ ：ナノコーティング
３８ ：クリーニングノズル
４０ ：供給ライン
Ａ ：外部領域
Ｉ ：内部領域／内部空間
Ｅ ：加熱要素／ヒータ
Ｓ ：フロー発生器

【図1】