DE102021129389B4

DE102021129389B4 - Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs mit einer Reinigungseinrichtung und Verfahren zur Reinigung eines Durchsichtsbereiches

Info

Publication number: DE102021129389B4
Application number: DE102021129389.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Huelsen
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2041-11-12
Also published as: CN116101226A; US20230144240A1; DE102021129389A1

Abstract

Dachmodul (10) zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, zumindest einem Sensormodul (15) mit zumindest einem Umfeldsensor (16), der durch einen Durchsichtsbereich (20) zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, einer Steuerung (27) und zumindest einer Reinigungseinrichtung (23) mit zumindest einer Reinigungsdüse (24), wobei der zumindest eine Umfeldsensor (16) dazu ausgebildet ist, zumindest ein sich auf den Durchsichtsbereich (20) zubewegendes Objekt (28) in Form von Bilddaten zu erfassen und die Steuerung (27) dazu ausgebildet ist, aus den Bilddaten zumindest eine Objektinformation zu erzeugen und auf deren Basis die zumindest eine Reinigungsdüse (24) dazu zu veranlassen, ein Reinigungsfluid auszustoßen, wobei auf einer Speicher- und Ausführungseinheit der Steuerung (27) ein Algorithmus implementiert ist, durch den ein maschinengestütztes Lernen eingerichtet ist, und die Speicher- und Ausführungseinheit dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Objektinformation durch das maschinengestützte Lernen aus den erfassten Bilddaten zu ermitteln, wobei die Steuerung (27) dazu eingerichtet ist, eine Menge eines Fluidvolumens des auszustoßenden Reinigungsfluides basierend auf der zumindest einen ermittelten Objektinformation zu regeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Durchsichtsbereiches eines Umfeldsensors, der in einem Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdaches eines Kraftfahrzeuges umfasst ist, nach Anspruch 12.
Gattungsgemäße Dachmodule finden im Fahrzeugbau umfassend Verwendung, da diese Dachmodule als separate Funktionsmodule vorgefertigt und bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden können. Das Dachmodul bildet an seiner Außenfläche zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise einem lackierten Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Bei dem Dachmodul kann es sich um ein Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) eingesetzt, die beispielsweise in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. empfangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert, und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann.
Die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung sind zumeist am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist. Die Umfeldsensoren sind dabei zumeist als Aufsatz auf das die Dachhaut bildende Flächenbauteil des Dachmoduls aufgesetzt, können alternativ aber auch in einer Öffnung des Dachmoduls zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar sein. Für eine bestmögliche Betriebsweise, Sicherheit und Verfügbarkeit eines autonomen oder teil-autonomen Fahrmodus ist eine möglichst stetige Verfügbarkeit der Umfeldsensoren von großer Bedeutung.
Während der Benutzung des Umfeldsensors besteht jedoch aufgrund von Umgebungseinflüssen (z. B. einer Witterung oder Insektenschlag) das Risiko, dass ein ((teil-) transparenter) Durchsichtsbereich, durch den der jeweilige Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld erfasst, verschmutzt bzw. für den Umfeldsensor zumindest bereichsweise undurchsichtig wird. Zur Reinigung des Durchsichtsbereiches ist der Einsatz von Reinigungsdüsen bekannt, durch die der Durchsichtsbereich grundsätzlich reinigbar ist. Die bekannten Reinigungsdüsen sind zumeist, ähnlich zu Sprühdüsen einer Scheibenwischanlage einer Heck- oder Windschutzscheibe, in einem Bereich des Dachmodules bzw. des Flächenbauteils statisch oder ein- und ausfahrbar angeordnet. Die Reinigungsdüsen sind dabei zumeist derart relativ zu dem Durchsichtsbereich positioniert, dass sie sich, in Richtung einer optischen Achse des Umfeldsensors betrachtet, vor diesem und bestenfalls außerhalb seines Sichtfeldes befindet, um von dem Umfeldsensor möglichst nicht als Störgröße wahrgenommen zu werden.
Heutige Reinigungseinrichtungen ermöglichen jedoch noch keine ausreichende und stetige Verfügbarkeit eines betreffenden Umfeldsensors, da sie einen betreffenden Durchsichtsbereich je nach Verschmutzungsart und Verschmutzungsgrad nicht in jeder Situation effektiv reinigen können. Insbesondere ermöglichen bekannte Reinigungseinrichtungen noch keine effektive Reinigung bzw. Befreiung des Durchsichtsbereiches von Insekten, Dreck, Matsch und/oder Schnee(-matsch), da die Reinigung zumeist erst zu einem Stadium der Verschmutzung erfolgt, zu dem das Schmutzpartikel und/oder das Insekt bereits an dem Durchsichtsbereich festgeklebt ist und nicht mehr durch die Reinigungsdüsen entfernt werden kann. Dies ist besonders nachteilig, da durch sich festgesetzte Schmutzpartikel auf einem betreffenden Durchsichtsbereich jeweils optische Störgrößen in einem Segment des Sichtfeldes des Umfeldsensors entstehen. In Konsequenz kann der Umfeldsensor das Fahrzeugumfeld nicht mehr störungsfrei erfassen und ist daher in seiner Funktionsweise und Verfügbarkeit eingeschränkt. Dieser gestörte Zustand kann oftmals nur dadurch beseitigt werden, dass der betreffende Durchsichtsbereich manuell oder in einer Waschanlage gereinigt wird. Hierdurch entsteht jedoch ein zeitlicher und arbeitsseitiger Mehraufwand. Insbesondere Insekten stellen eine Herausforderung dar, da durch Insektenschlag, der mit einem schnellen Antrocknen bzw. Gerinnen und Anhaften von Eiweißen einhergeht, eine rasch fortschreitende Verschmutzung des Durchsichtsbereiches hervorgerufen wird. Dieses Problem ist beispielsweise bereits bei Windschutzscheiben bekannt. Ähnliche Probleme treten jedoch auch bei Matsch bzw. schnell anhaftenden Verschmutzungen und/oder bei Blättern bzw. Laub auf, die allesamt schwer mit bekannten Reinigungseinrichtungen entfernbar bzw. schwer reinigbar sind.
Stand der Technik ist beispielhaft der DE 10 2018 118 846 A1 zu entnehmen,
Der Erfindung liegt daher eine Aufgabe zugrunde, ein Dachmodul und/oder ein Flächenbauteil eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, das die oben beschriebenen Nachteile des vorbekannten Standes der Technik vermeidet und insbesondere eine effektive Reinigung eines Durchsichtsbereiches eines Umfeldsensors und/oder eines Durchsichtsbereiches eines Flächenbauteils ermöglicht.
Auch ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reinigen eines Durchsichtsbereiches bereitzustellen, das eine effektive Reinigung ermöglicht.
Eine Lösung bietet ein Dachmodul der Lehre des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Dachmodul gemäß Nebenanspruch 11 sowie ein Verfahren der Lehre des Anspruchs 12.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug umfasst ein Flächenbauteil, das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls fungiert. Das Dachmodul umfasst zumindest ein Sensormodul mit zumindest einem Umfeldsensor, der durch einen Durchsichtsbereich zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Ferner umfasst das Dachmodul eine Steuerung und zumindest eine Reinigungseinrichtung mit zumindest einer Reinigungsdüse. Der zumindest eine Umfeldsensor ist ferner dazu ausgebildet, zumindest ein sich auf den Durchsichtsbereich zubewegendes Objekt in Form von Bilddaten zu erfassen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, aus den erfassten Bilddaten zumindest eine Objektinformation zu ermitteln bzw. zu erzeugen und auf deren Basis die zumindest einer Reinigungsdüse dazu zu veranlassen, ein Reinigungsfluid (beispielsweise in Form eines Fluidkegels oder Fluidstrahls) auszustoßen. Auf einer Speicher- und Ausführungseinheit der Steuerung ist ein Algorithmus implementiert, durch den ein maschinengestütztes Lernen eingerichtet ist, und die Speicher- und Ausführungseinheit ist dazu ausgebildet, die zumindest eine Objektinformation durch das maschinengestützte Lernen aus den erfassten Bilddaten zu ermitteln. Die Steuerung ist dazu eingerichtet, eine Menge eines Fluidvolumens des auszustoßenden Reinigungsfluides basierend auf der zumindest einen ermittelten Objektinformation zu regeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum (insbesondere aktiven und/oder präventiven) Reinigen eines Durchsichtsbereiches eines Umfeldsensors, der in einem Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdaches eines Kraftfahrzeuges umfasst ist, umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte: Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen zur Erfassung eines Fahrzeugumfeldes; Erfassen zumindest eines sich auf den Durchsichtsbereich zubewegenden Objektes in Form von Bilddaten; Erzeugen zumindest einer Objektinformation aus den erfassten Bilddaten durch einen Algorithmus, durch den ein maschinengestütztes Lernen eingerichtet ist; Ansteuern zumindest einer Reinigungsdüse auf Basis der erzeugten, zumindest einen Objektinformation, ein Reinigungsfluid (beispielsweise in Form eines Fluidkegels oder Fluidstrahls) auszustoßen; und Regeln einer Menge eines Fluidvolumens des auszustoßenden Reinigungsfluides basierend auf der zumindest einen ermittelten Objektinformation.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Reinigungssystem gelöst, das ein Flächenbauteil eines Kraftfahrzeuges, zumindest einen Umfeldsensor, eine Steuerung und zumindest eine Reinigungseinrichtung umfasst. Das Flächenbauteil fungiert vorzugsweise als eine äußere Dichtfläche des Kraftfahrzeuges. Das Flächenbauteil kann ein beliebiges Karosserieteil, eine Scheinwerferverkleidung und/oder eine Fensterscheibe (beispielsweise eine Windschutzscheibe, eine Seitenscheibe und/oder eine Heckscheibe) des Kraftfahrzeuges sein. Das Flächenbauteil weist einen (vorzugsweise zumindest teilweise transparenten) Durchsichtsbereich auf, durch den der Umfeldsensor elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen und dadurch ein Fahrzeugumfeld erfassen kann. Die zumindest eine Reinigungseinrichtung umfasst zumindest eine Reinigungsdüse, durch die der Durchsichtsbereich reinigbar ist. Das erfindungsgemäße Reinigungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor ferner dazu ausgebildet ist, zumindest ein sich auf den Durchsichtsbereich zubewegendes Objekt in Form von Bilddaten zu erfassen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, aus den erfassten Bilddaten zumindest eine Objektinformation zu ermitteln bzw. zu erzeugen und auf deren Basis die zumindest einer Reinigungsdüse dazu zu veranlassen, ein Reinigungsfluid (beispielsweise in Form eines Fluidkegels oder Fluidstrahls) auszustoßen.
Es versteht sich, dass die zu den Dachmodul aufgeführten, abhängigen Ansprüche und/oder Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter Form auf das erfindungsgemäße Verfahren sowie auf das ebenfalls erfindungsgemäße Reinigungssystem beziehen, ohne dass sie hierzu jeweils separat benannt werden müssten.
Das erfindungsgemäße Dachmodul, das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Reinigungssystem sind besonders vorteilhaft, da der zumindest eine Umfeldsensor auch zur Früherkennung von sich annähernden, potenziellen Verschmutzungen eingesetzt wird. Der Umfeldsensor erfasst hierzu das Fahrzeugumfeld vorzugsweise in einer hochauflösenden Art und Weise, so dass auch kleinste Partikel von nur wenigen Millimetern Durchmesser durch den Umfeldsensor erfassbar sind. Der zumindest eine Umfeldsensor erfasst das Fahrzeugumfeld in Form von elektromagnetischen Signalen, die vorzugsweise in Form von (pixelbezogenen) Bilddaten an die Steuerung übermittelt werden. Die Steuerung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, aus den erfassten Bilddaten durch Bildverarbeitung und Bildauswertung (z. B. grauwertbasierte Randerkennung) das sich annähernde, zumindest eine Objekt zu erkennen und zu diesem Objekt zumindest eine Objektinformation zu ermitteln. Hierzu kann die Steuerung beispielsweise mehrere, in zeitlicher Abfolge erfasste Sensorbilddaten derart miteinander vergleichen, dass es eine jeweilige relative Größenveränderung des Objektes zwischen den erfassten Bilddaten extrahiert, aus der unter Einbeziehung der Bildaufnahmesequenz eine Relativgeschwindigkeit des Objektes zu dem zumindest einen Umfeldsensor ermittelt werden kann. In Reaktion auf das sich annähernde Objekt (die potenzielle Verschmutzung) weist die Steuerung die zumindest eine Reinigungsdüse an, das Reinigungsfluid auszustoßen, um somit ein Auftreffen und/oder ein Anhaften des Objektes auf dem Durchsichtsbereich zu verhindern. Somit ist eine erheblich schnellere Befreiung und/oder gar ein Freihalten des Durchsichtsbereiches von Verunreinigung, beispielsweise wie das zumindest eine Objekt, ermöglicht. Dadurch steigen die Effektivität sowie die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Reinigung. Durch die erfindungsgemäße Reinigung ist es zudem möglich, starke Verunreinigungen des Durchsichtsbereiches zu verhindern oder zumindest eine Zeit, in der eine Verunreinigung auf dem Durchsichtsbereich verbleibt, derart zu verkürzen, dass diese nicht mehr an diesem anhaften kann. Durch die objektspezifische Reinigung kann zudem ein Verbrach an Reinigungsfluid verringert werden, da keine starken Verunreinigungen mehr entstehen, so dass mit weniger Reinigungsfluid eine Sauberkeit des Durchsichtsbereiches gewährleistet ist. Erfindungsgemäß kann somit eine Entstehung von verunreinigungsbedingten Störgrößen im Sichtfeld des Umfeldsensors verhindert werden. Der Umfeldsensor hat somit stets eine freie und störungsarme Sicht in das Fahrzeugumfeld, so dass erfindungsgemäß eine ständige Sensorverfügbarkeit und eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit gewährleistet werden kann.
Besonders im Falle, dass es sich bei dem zumindest einen Objekt um ein Insekt handelt, hat die Erfindung den Vorteil, dass ein derartiges Insekt bei, nach oder vor dessen Aufprall auf dem Durchsichtsbereich durch das Reinigungsfluid abgelenkt werden kann. Somit wird das Insekt nicht durch den Aufprall getötet, sondern lediglich auf seiner Bewegungsbahn abgelenkt. Hierdurch ist die Erfindung auch aus Sicht des Naturschutzes von Vorteil.
Die Erfindung sieht also mit anderen Worten vor, eine Zeit zur Reinigung bzw. zum Freihalten des Durchsichtsbereiches des Umfeldsensors (beispielsweise einem Kamera-sensor, einem Lidar-Sensor und/oder einem Radar-Sensoren) dadurch zu verkürzen, dass eine frühzeitige Erkennung eines sich annähernden Objektes bereits in dessen Anflugphase bei, nach oder vor dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich mit einer objektspezifischen Steuerung der Reinigungseinrichtung erfolgt. Die zumindest eine Reinigungsdüse kann dabei vorzugsweise objektspezifisch gesteuert sein und dadurch koordiniert zum Einsatz kommen. Dadurch kann eine frühzeitige Aktivierung der Reinigung (Fluid, Fluid-Jet-Düse, Luft-Jet-Düse) in einem engen zeitlichen Zusammenhang mit dem Auftreffen der Verschmutzung oder sogar noch vor dem Auftreffen der Verschmutzung erfolgen. Somit wird ein Anhaften der Verschmutzung verhindert, vermindert oder die Verschmutzung zumindest nach sehr kurzer Zeit entfernt oder vermindert.
Die Steuerung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, objektspezifische Informationen, d. h. die zumindest eine Objektinformation, aus den Bilddaten zu extrahieren bzw. auszuwerten, um somit eine objektspezifische Steuerung der zumindest einen Reinigungsdüse zu gewährleisten. Welche Art von Objektinformation aus den Bilddaten (durch die Steuerung) extrahiert wird, ist grundsätzlich beliebig, so lange sich diese Information dazu eignet, die zumindest eine Reinigungsdüse vorzugsweise objektspezifisch dazu zu veranlassen, das Reinigungsfluid auszustoßen. Im einfachsten Fall kann die zumindest eine Objektinformation nur eine Information darüber umfassen, dass es sich bei dem erkannten Objekt mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit um einen potenziellen Schmutzpartikel handeln könnte, ohne dabei auf die Art und Beschaffenheit des Objektes näher einzugehen. In der abstrakten Bildverarbeitung dienen Objekterkennungsmethoden dazu, bestimmte Objekte bzw. Muster von anderen Objekten zu unterscheiden. Dazu ist es bevorzugt, das zu erkennende Objekt zunächst mathematisch zu beschreiben. Oft genutzte Verfahren der Bildverarbeitung sind die Kantenerkennung, Transformationen sowie Größen- und Farberkennung. Je genauer die Beschreibung des Objektes möglich ist und je mehr auswertbare Informationen vorhanden sind, umso zuverlässiger funktioniert auch die Objekterkennung. Es versteht sich, dass es grundsätzlich beliebig ist, wo die Steuerung in dem erfindungsgemäßen Dachmodul oder dem erfindungsgemäßen Reinigungssystem verbaut ist. Die Steuerung kann beispielsweise Teil des Sensormoduls sein. Grundsätzlich kann die Steuerung jedoch auch an einem beliebigen anderen Ort des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein.
Unter „zumindest ein Sensormodul“ wird verstanden, dass das Dachmodul ein oder mehrere Sensormodule umfassen kann. Unter „zumindest einen Umfeldsensor“ wird verstanden, dass das Dachmodul einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen kann. Unter „zumindest eine Reinigungseinrichtung“ wird verstanden, dass das Dachmodul eine oder mehrere Reinigungseinrichtungen umfassen kann. Unter „zumindest eine Reinigungsdüse“ wird verstanden, dass das Dachmodul eine oder mehrere Reinigungsdüsen umfassen kann.
Das Sichtfeld des zumindest einen Umfeldsensor erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um eine optische Achse des Umfeldsensors herum. Der zumindest eine Umfeldsensor ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Fahrzeugumfeld in Form von Bilddaten zu erfassen, wobei als ein Teil dieser Bilddaten erfindungsgemäß auch das zumindest eine Objekt mit von dem Umfeldsensor erfasst wird. Der Umfeldsensor erzeugt also nicht extra für das Objekt Bilddaten, sondern erfasst das zumindest eine Objekt als ein Teil des zu erfassenden Fahrzeugumfeldes.
Vorzugsweise umfasst das Dachmodul bzw. das Reinigungssystem zumindest zwei Reinigungsdüsen die beabstandet voneinander in dem Flächenbauteil verfahrbar angeordnet sind. Zum Zwecke der Reinigung kann das Dachmodul ferner eine oder mehrere Schlauchleitungen und/oder einen Tank für Reinigungsflüssigkeit aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, dass ein in einem Fahrzeug vorhandener Tank für Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung der Front- und/oder Heckscheiben als ein Reservoir für das von der Reinigungseinrichtung verwendete Reinigungsfluid verwendet wird.
Das Dachmodul nach der Erfindung kann eine Baueinheit bilden, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden.
Grundsätzlich kann der Umfeldsensor nach der Erfindung in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen Lidar-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine (Multidirektional-) Kamera, und/oder dergleichen umfassen. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 Nanometer oder auch von etwa 1.550 Nanometer. Der Werkstoff der Dachhaut bzw. des Flächenbauteils in dem Durchsichtsbereich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Objekt einen Schmutzpartikel und/oder ein Insekt und/oder einen Schneematsch-Partikel und/oder Staub und/oder Blätter und/oder Wasserschwall oder Wassertropfen und/oder Schneeflocken und/oder vergleichbare umweltbedingte oder umweltverursachte Schmutzpartikel bzw. Verunreinigungen. Bei dem zumindest einen Objekt kann es sich also um ein Schmutz-, Matsch-, Dreck-, Staub- und/oder Öl-Partikel bzw. Tropfen handeln. Vorzugsweise ist die Steuerung dazu eingerichtet, nur solche Objekte in den Bilddaten zu ermitteln bzw. nur solche Objekte aus den Bilddaten zu extrahieren, die sich auf den Durchsichtsbereich des Umfeldsensors zubewegen, da nur diese Objekte auch eine potenzielle Verschmutzung des Durchsichtsbereiches hervorrufen können. Andere Objekte, die sich zwar im Sichtfeld des Umfeldsensors befinden und grundsätzlich auch in den erfassten Bilddaten miterfasst sind, sich jedoch nicht in Richtung des Durchsichtsbereiches bewegen, werden durch die Steuerung vorzugsweise als nicht relevante Objekte klassifiziert. Es versteht sich, dass die Steuerung auch mehrere Objekte ermitteln kann, die sich auf den Durchsichtsbereich zubewegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform veranlasst die Steuerung die zumindest eine Reinigungsdüse dazu, das Reinigungsfluid vorzugsweise unmittelbar in Richtung des zumindest einen, sich auf den Durchsichtsbereich zubewegenden Objektes auszustoßen, um das zumindest eine Objekt vor, bei oder nach dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich von diesem abzulenken. Das Reinigungsfluid wird also vorzugsweise auf das zumindest eine, sich auf den Durchsichtsbereich zubewegende Objekt ausgestoßen, um das zumindest eine Objekt vor, bei oder nach dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich von diesem abzulenken. Hierbei handelt es sich also um eine Art präventive Reinigung, da das Objekt vor, bei oder nach dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich durch das Reinigungsfluid abgelenkt wird. Die Steuerung bezieht in ihrer Ansteuerung der zumindest einen Reinigungsdüse vorzugsweise die zumindest eine Objektinformation derart ein, dass das Reinigungsfluid das Objekt trifft und dadurch von dessen Bewegungsbahn ablenkt. Hierdurch ist eine objekt- und situationsadäquate Steuerung der zumindest einen Reinigungsdüse möglich. Vorzugsweise kann die Steuerung die Reinigungsdüse bereits aktivieren, bevor sich das Objekt auf seiner Flugbahn in den durch die Reinigungsdüse erzeugten Fluidkegel bewegt und durch diesen abgelenkt wird. Hierdurch wird eine Wahrscheinlichkeit eines Auftreffens und/oder Anhaftens des Objektes auf dem Durchsichtsbereich vermieden oder zumindest verringert, da die objektspezifische, potenzielle Verschmutzung unmittelbar bzw. direkt durch das Reinigungsfluid weg befördert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform veranlasst die Steuerung die zumindest eine Reinigungsdüse dazu, das Reinigungsfluid in Richtung des Durchsichtsbereiches auszustoßen, um das zumindest eine Objekt bei oder vorzugsweise unmittelbar nach dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich von diesem zu entfernen. Besonders bevorzugt veranlasst die Steuerung die zumindest eine Reinigungsdüse dazu, das Reinigungsfluid nur auf einen Teilbereich des Durchsichtsbereiches zu sprühen, in dem ein Auftreffen des Objektes auf Basis der bilddatenbasierten Objektauswertung zu erwarten ist. Das Reinigungsfluid wird also auf den Durchsichtsbereich gesprüht bzw. ausgestoßen, um diesen direkt d.h. unmittelbar zu reinigen. Das Reinigungsfluid trifft dabei vorzugsweise auf den Durchsichtsbereich flächendeckend auf, so dass der gesamte Durchsichtsbereich von dem Reinigungsfluid benetzt und somit gereinigt werden kann. Trifft das Objekt auf dem Durchsichtsbereich auf, kann es infolge des Reinigungsfluides das auf den Durchsichtsbereich gesprüht wird, direkt nach dem Auftreffen abgeführt werden, so dass es nicht auf dem Durchsichtsbereich anhaften kann. Somit ist es möglich, beispielsweise auch Verschmutzungen, die durch Insektenschlag (das Aufprallen von Insekten) hervorgerufen werden können, effektiv zu verhindern, da nach dem Aufprall auf den Durchsichtsbereich keine Zeit verbleibt, in der Eiweiß aus einem betreffenden Insektenkörper auf dem Durchsichtsbereich gerinnen und somit „festbacken“ kann. Es kann auch möglich sein, dass beispielsweise eine Reinigungsdüse aktiv auf den Durchsichtsbereich ausgerichtet ist, um das Reinigungsfluid direkt auf den Durchsichtsbereich zu sprühen und eine andere Reinigungsdüse derart ausgerichtet ist, dass sie das Objekt vor dem Auftreffen auf den Durchsichtsbereich mit dem Reinigungsfluid versucht abzulenken. Wird das Objekt selbst von dem Reinigungsfluid verfehlt oder nicht abgelenkt, kann es dann durch das Reinigungsfluid direkt an dem Durchsichtsbereich abgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform veranlasst die Steuerung die zumindest eine Reinigungsdüse dazu, das Reinigungsfluid bereits vor einem Auftreffen des zumindest einen Objektes auf dem Durchsichtsbereich in dessen Richtung auszustoßen, um das Auftreffen des zumindest einen Objektes auf dem Durchsichtsbereich zu verhindern. Eine vor einem Auftreffen des Objektes (der potenziellen Verschmutzung) bereits aktivierte Reinigungsdüse, die Reinigungsfluid zumindest auf einen Bereich des Durchsichtsbereiches sprüht, verhindert effektiv ein Auftreffen und/oder Anhaften des Objektes, da dieses direkt wegbefördert werden kann. Zudem kann durch den bereits aktiven Reinigungsstrahl bzw. Fluidkegel, der zumindest in einem Teilbereich auf den Durchsichtsbereich gerichtet ist, das herannahende Objekt bereits im Vorfeld vor einem Auftreffen abgelenkt werden und trifft somit nicht auf den Durchsichtsbereich auf. Das Objekt wird sozusagen weggepustet und/oder weggespritzt und dadurch von seiner Flugbahn abgelenkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung dazu ausgebildet, die zumindest eine Reinigungsdüse dazu zu veranlassen, das Reinigungsfluid gepulst und/oder getaktet und/oder in Form eines Druckstoßes und/oder zumindest zeitweise als ein kontinuierlicher Fluidstrom aus der zumindest einen Reinigungsdüse auszustoßen. Hierdurch ist es möglich, eine Menge an benötigtem Reinigungsfluid einzusparen. Die gepulste und/oder getaktete und/oder druckstoßartige Ausstoßung des Reinigungsfluides kann derart geregelt sein, dass in zeitlich aufeinanderfolgenden Abständen Reinigungsfluid aus der zumindest einen Reinigungsdüse ausgestoßen wird. Das Reinigungsfluid erhält dabei einen Impuls, der ausreichend ist, das zumindest eine Objekt abzulenken. Im Falle einer Vielzahl von Objekten können die einzelnen gepulsten Reinigungsstrahlen beispielsweise je ein Objekt treffen und dieses ablenken.
Erfindungsgemäß ist die Steuerung dazu ausgebildet, eine Menge eines Fluidvolumens des auszustoßenden Reinigungsfluides basierend auf der zumindest einen Objektinformation insbesondere objektspezifisch zu regeln. Nährt sich beispielsweise ein großes Objekt dem Durchsichtsbereich, kann mehr Reinigungsfluid ausgestoßen werden als wenn sich ein sehr kleines Objekt nährt, da zur Ablenkung eines größeren Objektes ein höherer (massenabhängiger) Impuls notwendig ist. Eine volumenabhängige Steuerung des Reinigungsfluides hat den Vorteil, dass Reinigungsfluid eingespart werden kann. Da die volumenabhängige Regelung vorzugsweise objektspezifisch erfolgt, also die zumindest eine Objektinformation mit in die Regelung einbezogen wird, kann dennoch eine hochgenaue und effektive Reinigung gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse, in einer Blickrichtung des zumindest einen Umfeldsensors betrachtet, vor diesem und vorzugsweise außerhalb seines Sichtfeldes an dem Flächenbauteil angeordnet. Die Anordnung der zumindest einen Reinigungsdüse außerhalb des Sichtfeldes ist zwar wünschenswert und vorteilhaft, jedoch nicht zwingend notwendig. Grundsätzlich kann die zumindest eine Reinigungsdüse auch im Sichtfeld des Umfeldsensors angeordnet sein. Die zumindest eine Reinigungsdüse kann beispielsweise, in der Blickrichtung des zumindest einen Umfeldsensors betrachtet, rechts- und/oder linksseitig von diesem angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Reinigungsdüse rotatorisch und/oder translatorisch beweglich an dem Flächenbauteil angeordnet und/oder weist mehrere ansteuerbare Sprührichtungen (bzw. Hauptrichtungen der Sprühkegel) auf und die Steuerung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die zumindest eine Reinigungsdüse in Abhängigkeit der zumindest einen Objektinformation, also vorzugsweise objektspezifisch, zu bewegen und/oder vorbestimmte bzw. ausgewählte Sprührichtungen anzusteuern bzw. diese zu aktivieren. Durch eine derartig bewegliche Anordnung der Reinigungsdüse kann diese vorzugsweise objektspezifisch angesteuert werden, um das Reinigungsfluid objektspezifisch auf dieses oder auf den Durchsichtsbereich auszurichten. Durch eine derartig bewegliche Reinigungsdüse ist es beispielsweise auch möglich, nur einen Teilbereich des Durchsichtsbereiches mit Reinigungsfluid zu besprühen, da die Reinigungsdüse dann auf diesen Teilbereich ausgerichtet wird. Welche Art von Verstellkinematik hierzu zum Einsatz kommt ist grundsätzlich beliebig. Vorteilhaft ist es lediglich, wenn die einzelnen Bewegungsfreiheitsgrade der Reinigungsdüse einzeln durch die Steuerung angesteuert werden können, um derart eine möglichst umfassende Steuerbarkeit zu gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zumindest eine Objektinformation eine Angabe über eine Geschwindigkeit und/oder eine Position und/oder eine Größe des Objektes und/oder eine Angabe über eine Art des Objektes und/oder eine Angabe über eine Zeit bis zu einem Auftreffen des zumindest einen Objektes auf dem Durchsichtsbereich und/oder eine Angabe darüber, ob eine aktive und/oder eine präventive und/oder eine anschließende Reinigung benötigt ist. Grundsätzlich sind auch weitere Objektinformationen vorstellbar, solange diese über bilddatenbasierte Objekterkennung durch die Steuerung aus den Bilddaten ermittelt werden können. Hierzu kann eine Vielzahl von Auswertealgorithmen zum Einsatz kommen, durch die verschiedene Objektparameter aus den Bilddaten extrahierbar sind. Dabei kann die Steuerung beispielsweise einzelne, zeitpunktbasierte Bilddaten oder Bildabfolgen (im zeitlichen Verlauf) auswerten, um verschiedene Objektinformationen zu ermitteln. Beispielsweise können auch Referenzobjekte in einer Datenbank online oder offline abgelegt sein, auf die die Steuerung Zugriff hat, um Vergleichsauswertungen durchzuführen. Die Steuerung dient somit gemeinsam mit dem zumindest einen Umfeldsensor dazu, einen Anflug bzw. eine Annäherung von Insekten, Matsch, Schnee und/oder anderen Verschmutzungsarten und/oder Partikeln zu erkennen und zumindest eine jeweilige, obj ektespezifische Information auszugeben, die beispielsweise eine Information über eine Art der Annäherung (ob sich das Objekt annähert oder nicht), eine Geschwindigkeit, eine Position, eine Größe und/oder eine Art der Verschmutzung bzw. eine Art des Partikels, eine geschätzte Zeit bis zum Auftreffen, eine objektabhängige Präferenz zur aktiven und/oder präventiven und/oder zeitnahen Aktivierung der Reinigung umfasst.
Erfindungsgemäß ist auf einer Speicher- und Ausführungseinheit der Steuerung ein Algorithmus implementiert, durch den ein maschinengestütztes Lernen und/oder eine vergleichbare Objekterkennung eingerichtet bzw. implementiert, insbesondere ein neuronales Netz nachgebildet, ist. Die Speicher- und Ausführungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die zumindest eine Objektinformation durch maschinengestütztes Lernen (d. h., auf Basis einer künstlichen Intelligenz) und/oder vergleichbare Auswerte- und/oder Entscheidungsmethoden aus den erfassten Bilddaten und/oder (z.B. Lidar- und/oder Radar- und/oder Ultraschall-) Sensordaten (z.B. Punktwolken und/oder Detektionsbildern) zu ermitteln. Grundsätzlich kommt auch ein analytisches Modell zur Auswertung bzw. Ermittlung der zumindest einen Objektinformation aus den erfassten Bilddaten in Betracht. Beispielsweise kann eine Auswertung bzw. Ermittlung zum Zwecke der Einzelobjektdetektion durch eine Ermittlung eines Verdeckungs- und/oder Durchsichtsgrad und/oder einer zumindest partiellen Verdunkelung und/oder Abschattung erfolgen. Die bilddatenbasierte Objekterkennung durch die Steuerung wird also vorzugsweise auf Basis einer künstlichen Intelligenz bzw. auf Basis eines maschinengestützten Lernens durchgeführt. Hierbei können auf Software basierende Methoden zur Objekterkennung zur Anwendung kommen, die beispielsweise auf Ansätzen des maschinellen Lernens oder des Deep-Learning basieren. Für Ansätze des maschinellen Lernens ist es bevorzugt, zunächst Merkmale zu definieren und sodann eine Technik wie beispielsweise die sog. „Support Vector Machine (SVM)“ zur Klassifizierung der Objekte zu verwenden. Bekannte Ansätze des maschinellen Lernens sind die Viola-Jones-Methode, die auf Haar-Wavelets basiert, die Scale-invariant feature transform (SIFT) Methode, die Speeded Up Robust Features (SURF) Methode und die Histogram of oriented gradients (HOG) Methode. Ansätze des Deep-Learning basieren zumeist auf einem Convolutional Neural Network (CNN). Ein solches künstliches neuronales Netz wurde bevorzugt zuvor trainiert. Hierzu sind große Mengen (> 100) an Bilddaten notwendig. Diese zum Training benutzten Bilddaten wurden zuvor bevorzugt in irgendeiner Form klassifiziert, so dass in den Trainingsbilddaten bereits eine Information darüber existiert, was auf dem jeweiligen Bild dargestellt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Reinigungssystem.
Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut ist oder in dem Reinigungssystem eingesetzt ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Lidar-Sensoren und/oder Radar-Sensoren und/oder Kamera-Sensoren und/oder Multikamera-Sensoren und/oder Ultraschallsensoren.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Dachmoduls vollumfänglich auf ein Kraftfahrzeug, das ein solches Dachmodul aufweist sowie auf das erfindungsgemäße Verfahren. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Reinigungssystems vollumfänglich auf ein Kraftfahrzeug, das ein solches Reinigungssystem aufweist.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdaches mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls in einer schematischen Ansicht; und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dachmoduls in einer schematischen Ansicht.

In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt) dargestellt. Das Fahrzeug umfasst ein Dachmodul 10. Das Dachmodul 10 ist als Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die zwei Querholme 102 und zwei Längsholme 106 (von denen jeweils nur einer sichtbar ist) aufgesetzt. Durch die zwei Querholme 102 und zwei Längsholme 106 (von denen jeweils nur einer sichtbar ist) wird der Dachrahmen 104 gebildet. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
Das Dachmodul 10 umfasst ein Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100. Grundsätzlich kann es sich bei dem Flächenbauteil auch um ein beliebiges anderes Karosseriebauteil, eine Scheinwerferverkleidung und/oder ein Fenster des Kraftfahrzeuges handeln. In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10 (betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse ein Sensormodul 15 mit einem Umfeldsensor 16 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist in einem Sensorgehäuse 18 angeordnet, durch das der Umfeldsensor 16 ein- und ausfahrbar in einer nicht näher gezeigten Öffnung in der Dachhaut 14 des Dachmoduls 10 an einer Rahmenstruktur angeordnet (bzw. an dieser drehbar montiert) ist. Alternativ kann der Umfeldsensor 16 mit dem Sensorgehäuse 18 auch auf einer Außenoberfläche der Dachhaut 14 bzw. auf dem Flächenbauteil 12 starr montiert sein. Der Umfeldsensor 16 ist in einem Inneren des Sensorgehäuses 18 angeordnet. Das Sensorgehäuse 18 bildet einen Trockenbereich aus, in dem der Umfeldsensor 16 feuchtigkeitsdicht angeordnet ist. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend ein Lidar-Sensor. Es können jedoch auch andere Sensortypen, z. B. Radarsensoren, (Multidirektional-) Kameras, Ultraschallsensoren, die beim (teil-) autonomen Fahren Verwendung finden, zum Einsatz kommen.
Der Umfeldsensor 16 bzw. das Sensorgehäuse 18 des Umfeldsensors 16 umfasst einen Durchsichtsbereich 20, der beispielsweise aus einem, vorzugsweise bruchsicheren, Kunststoff oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 16 ist dazu eingerichtet, innerhalb eines Sichtfeldes 21 (siehe 2) ein Fahrzeugumfeld in Form von elektromagnetischen Signalen zu erfassen und ist dabei entlang einer optischen Achse 22 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist.
Das erfindungsgemäße Dachmodul 10 umfasst ferner zumindest eine Reinigungseinrichtung 23 mit zumindest einer Reinigungsdüse 24, durch die der Durchsichtsbereich 20 reinigbar ist. Vorliegend ist das Dachmodul 10 in einer Ausführung mit zwei Reinigungsdüsen 24 (siehe 1) ausgeführt, die jeweils durch einen Zufuhrkanal 25 mit einem Reinigungsfluid (bspw. einer Flüssigkeit, wie Wasser oder einem Gas) gespeist werden. Bei dem Reinigungsfluid kann es sich bspw. um eine wässrige Seifenlauge handeln. Alternativ ist auch eine Reinigung mit Druckluft oder einem sonstigen unter Druck stehenden Gas denkbar. Bei dem Austritt des Reinigungsfluides aus den Reinigungsdüsen 24 wird jeweils ein Fluidkegel 26 oder ein Reinigungsstrahl erzeugt. Die Reinigungsdüse 24 kann dabei derart ausgerichtet sein, dass der Fluidkegel 26 auf den Durchsichtsbereich 20 trifft und diesen reinigt (siehe 2).
Erfindungsgemäß umfasst das Sensormodul 15 eine Steuerung 27. Die Steuerung 27 ist im Falle von 2 schematisch innerhalb des Sensorgehäuses 18 angeordnet. Alternativ kann die Steuerung 27 jedoch auch in einem anderen Bereich des Dachmoduls 10 außerhalb des Sensorgehäuses vorgesehen sein. Bei der Steuerung 27 kann es sich beispielsweise um die Steuerung des zumindest einen Umfeldsensors handeln, durch die auch die Bilddaten der Fahrzeugumgebung bzw. des Fahrzeugumfeldes ausgewertet werden, um ein (teil-) autonomes Fahren mit dem Fahrzeug zu ermöglichen. Die Steuerung 27 kann einen Speicher, einen Prozessor, einen Zwischenspeicher und sonstige Komponenten eines Computer umfassen. Die Steuerung 27 kann im einfachsten Fall auch als eine Art Einchip-Computer (System on a Chip) ausgeführt sein. Die Steuerung 27 kann ferner eine Speicher- und Auswerteeinheit umfassen.
Erfindungsgemäß ist der zumindest eine Umfeldsensor 16 dazu ausgebildet, zumindest ein sich auf den Durchsichtsbereich 20 zubewegendes Objekt 28 in Form von Bilddaten zu erfassen. Bei dem Objekt 28 kann es sich beispielsweise um einen Schmutzpartikel und/oder ein Insekt und/oder einen Schneematsch-Partikel oder einen anderen Schmutzpartikel handeln, der sich auf den Durchsichtsbereich 20 entlang einer Objekthauptrichtung 29 zubewegt.
Die Steuerung 27 ist dazu ausgebildet, aus den Bilddaten zumindest eine Objektinformation (beispielsweise eine Relativgeschwindigkeit des Objektes 28 relativ zu dem Fahrzeug bzw. dem Durchsichtsbereich 20) zu ermitteln bzw. zu erzeugen. Auf Basis der zumindest einen Objektinformation veranlasst die Steuerung 27 nun die zumindest einer Reinigungsdüse 24, das Reinigungsfluid in Form des Fluidkegels 26 oder eines Fluidstrahls auszustoßen. Die Steuerung 27 steuert somit die Reinigungsdüse 24 zum objektspezifischen Ausstoßen von Reinigungsfluid, um somit ein Anhaften des Objektes auf dem Durchsichtsbereich zu verhindern. Bei Aktivierung der zumindest einen Reinigungsdüse 24 durch die Steuerung 27 wird diese dazu veranlasst, das Reinigungsfluid auszustoßen. Das Ausstoßen kann dabei auch gepulst und/oder getaktet und/oder volumengesteuert erfolgen. Die Steuerung 27 ist also vorzugsweise dazu ausgebildet, Signale (in Form von Bilddaten) des zumindest einen Umfeldsensors zu empfangen und auszuwerten und die Reinigungseinrichtung 23, insbesondere die zumindest eine Reinigungsdüse 24 situationsoptimal anzusteuern.
Die Steuerung 27 veranlasst die zumindest eine Reinigungsdüse 24 beispielsweise dazu, das Reinigungsfluid in Richtung des Durchsichtsbereiches 20 auszustoßen, um das zumindest eine Objekt 28 möglichst unmittelbar bei oder noch vor oder nach dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich 20 von diesem zu entfernen (siehe 2). Das derart entfernte Objekt 28 wird in einer Ablenkrichtung 30 von dem Durchsichtsbereich 20 abgelenkt und kann somit nicht an diesem anhaften. Das derart durch den Fluidkegel 26 bzw. den Fluidstrahl abgelenkte Objekt 28 ist in 2 nach dessen Ablenken nochmals in gestrichelter Form schematisch abgebildet. Somit kann eine Verschmutzung des Durchsichtsbereiches 20 verhindert werden.
Die Steuerung 27 veranlasst die zumindest eine Reinigungsdüse 24 beispielsweise dazu, das Reinigungsfluid auf das zumindest eine, sich auf den Durchsichtsbereich 20 zubewegende Objekt 28 auszustoßen, um das zumindest eine Objekt 28 bereits vor dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich 20 von diesem in einer Ablenkrichtung 30 abzulenken (siehe 3). Das derart durch den Fluidkegel 26 bzw. den Fluidstrahl abgelenkte Objekt 28 ist in 3 nach dessen Ablenken nochmals in gestrichelter Form schematisch abgebildet. Somit kann eine Verschmutzung des Durchsichtsbereiches 20 präventiv verhindert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, erkennt der zumindest eine Umfeldsensor 16 eine oder mehrere sich in seinem Sichtfeld 21 annähernde Verunreinigungen und/oder Partikel (beispielsweise ein Insekt, Matsch, Dreck und/oder Schnee), das bzw. die sich in der Objekthauptrichtung 29 auf den Durchsichtsbereich 20 zubewegen bzw. bewegt. Durch das rechtzeitige Erkennen des Objektes 28 kann eine frühe Aktivierung der Reinigungsdüse 24 durch die Steuerung 27 erfolgen, wobei hierzu das Reinigungsfluid durch den Zufuhrkanal 25 der zumindest einen Reinigungsdüse 24 zugeführt wird. Der Fluidstrahl wird also aktiviert und reinigt frühzeitig, d. h. vor dem Auftreffen des Objektes 28 auf dem Durchsichtsbereich 20 den Durchsichtsbereich 20. Das Ergebnis ist eine schnelle und effektive Reinigung bzw. Vermeidung und/oder Verminderung einer Verunreinigung des Durchsichtsbereiches 20. Hierdurch wird eine verbesserte Sensorperformance durch Vermeidung von verschmutzungsbedingten Störgrößen ermöglicht.
Bezugszeichenliste

10: Dachmodul
12: Flächenbauteil
14: Dachhaut
15: Sensormodul
16: Umfeldsensor
18: Sensorgehäuse
20: Durchsichtsbereich
21: Sichtfeld
22: optische Achse
23: Reinigungseinrichtung
24: Reinigungsdüse
25: Zufuhrkanal
26: Fluidkegel
27: Steuerung
28: Objekt
29: Objekthauptrichtung
30: Ablenkrichtung
100: Fahrzeugdach
102: Querholm
104: Dachrahmen
106: Längsholm
108: Panoramadach

Claims

Dachmodul (10) zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet und die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, zumindest einem Sensormodul (15) mit zumindest einem Umfeldsensor (16), der durch einen Durchsichtsbereich (20) zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, einer Steuerung (27) und zumindest einer Reinigungseinrichtung (23) mit zumindest einer Reinigungsdüse (24), wobei der zumindest eine Umfeldsensor (16) dazu ausgebildet ist, zumindest ein sich auf den Durchsichtsbereich (20) zubewegendes Objekt (28) in Form von Bilddaten zu erfassen und die Steuerung (27) dazu ausgebildet ist, aus den Bilddaten zumindest eine Objektinformation zu erzeugen und auf deren Basis die zumindest eine Reinigungsdüse (24) dazu zu veranlassen, ein Reinigungsfluid auszustoßen, wobei auf einer Speicher- und Ausführungseinheit der Steuerung (27) ein Algorithmus implementiert ist, durch den ein maschinengestütztes Lernen eingerichtet ist, und die Speicher- und Ausführungseinheit dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Objektinformation durch das maschinengestützte Lernen aus den erfassten Bilddaten zu ermitteln, wobei die Steuerung (27) dazu eingerichtet ist, eine Menge eines Fluidvolumens des auszustoßenden Reinigungsfluides basierend auf der zumindest einen ermittelten Objektinformation zu regeln.
Dachmodul (10) nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Objekt (28) einen Schmutzpartikel und/oder ein Insekt und/oder einen Schneematsch-Partikel und/oder Staub und/oder Blätter und/oder Wasserschwall oder Wassertropfen und/oder Schneeflocken und/oder vergleichbare umweltbedingte oder umweltverursachte Schmutzpartikel umfasst.
Dachmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (27) die zumindest eine Reinigungsdüse (24) dazu veranlasst, das Reinigungsfluid auf das zumindest eine, sich auf den Durchsichtsbereich (20) zubewegende Objekt (28) auszustoßen, um das zumindest eine Objekt (28) vor dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich (20) von diesem abzulenken.
Dachmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (27) die zumindest eine Reinigungsdüse (24) dazu veranlasst, das Reinigungsfluid in Richtung des Durchsichtsbereiches (20) auszustoßen, um das zumindest eine Objekt (28) bei oder nach dessen Auftreffen auf dem Durchsichtsbereich (20) von diesem zu entfernen.
Dachmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (27) die zumindest eine Reinigungsdüse (24) dazu veranlasst, das Reinigungsfluid bereits vor einem Auftreffen des zumindest einen Objektes (28) auf dem Durchsichtsbereich (20) in dessen Richtung auszustoßen, um das Auftreffen des zumindest einen Objektes (28) auf dem Durchsichtsbereich (20) zu verhindern.
Dachmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (27) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Reinigungsdüse (24) dazu zu veranlassen, das Reinigungsfluid gepulst und/oder in Form eines Druckstoßes und/oder zumindest zeitweise als ein kontinuierlicher Fluidstrom aus der zumindest einen Reinigungsdüse (24) auszustoßen.
Dachmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (24), in einer Blickrichtung des Umfeldsensors (16) betrachtet, vor diesem und außerhalb seines Sichtfeldes (21) an dem Flächenbauteil (12) angeordnet ist.
Dachmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reinigungsdüse (24) rotatorisch und/oder translatorisch beweglich an dem Flächenbauteil (12) angeordnet ist und/oder mehrere ansteuerbare Sprührichtungen aufweist und die Steuerung (27) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Reinigungsdüse (24) in Abhängigkeit der zumindest einen Objektinformation zu bewegen und/oder vorbestimmte Sprührichtungen der mehreren ansteuerbaren Sprührichtungen anzusteuern.
Dachmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Objektinformation eine Angabe über eine Geschwindigkeit und/oder eine Position und/oder eine Größe des Objektes (28) und/oder eine Angabe über eine Art des Objektes (28) und/oder eine Angabe über eine Zeit bis zu einem Auftreffen des zumindest einen Objektes (28) auf dem Durchsichtsbereich (20) und/oder eine Angabe darüber, ob eine aktive und/oder eine präventive und/oder eine anschließende Reinigung benötigt ist, umfasst.
Dachmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Umfeldsensor (16) einen Lidar-Sensor und/oder einen RadarSensor und/oder einen Kamera-Sensor und/oder einen Multikamera-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor umfasst.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Dachmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Reinigen eines Durchsichtsbereiches (20) eines Umfeldsensors (16), der in einem Dachmodul (10) zur Bildung eines Fahrzeugdaches (100) eines Kraftfahrzeuges umfasst ist, umfassend: Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen zur Erfassung eines Fahrzeugumfeldes; Erfassen zumindest eines sich auf den Durchsichtsbereich (20) zubewegenden Objektes (28) in Form von Bilddaten; Erzeugen zumindest einer Objektinformation aus den erfassten Bilddaten durch einen Algorithmus, durch den ein maschinengestütztes Lernen eingerichtet ist; Ansteuern zumindest einer Reinigungsdüse (24) auf Basis der erzeugten, zumindest einen Objektinformation, so dass diese ein Reinigungsfluid ausstößt; und Regeln einer Menge eines Fluidvolumens des auszustoßenden Reinigungsfluides basierend auf der zumindest einen ermittelten Objektinformation.