车辆防滑板传感器系统和使用方法与流程

2021-02-03 14:02:26|

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[0001]
本公开总体上涉及用于车辆的传感器系统，并且更具体地，涉及具有传感器系统的防滑板。

背景技术：

[0002]
车辆可以包括位于保险杠组件竖直下方的防滑板。防滑板可以在车辆的车身底部下方延伸。防滑板可以保护车辆的车身底部。

技术实现要素：

[0003]
根据本公开的示例性方面的车辆组件主要包括保险杠组件、防滑板和防滑板的电容式传感器系统。
[0004]
在前述组件的另一个示例性实施例中，电容式传感器系统包括石墨烯填充材料。
[0005]
任何前述组件的另一个示例性实施例包括覆盖石墨烯填充材料的表层。
[0006]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，表层是着色成型的并且不导电。
[0007]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，石墨烯占电容式传感器系统重量的10％至25％。
[0008]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，电容式传感器系统包括邻近基板的导电涂层。
[0009]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，电容式传感器系统密封在防滑板内。
[0010]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，有源接地围绕电容式传感器的周边延伸。
[0011]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，有源接地密封在防滑板内。
[0012]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，防滑板与保险杠组件电隔离。
[0013]
在任何前述组件的另一个示例性实施例中，防滑板竖直向下面向。
[0014]
根据本公开的另一个示例性方面的用于车辆的感测方法包括使用电容式感测系统来检测车辆与物体的接近度。电容式感测系统结合到位于车辆的保险杠组件的一部分的竖直下方的防滑板中。
[0015]
在前述方法的另一个示例中，电容式传感器系统包括石墨烯填充材料。
[0016]
在任何前述方法的另一个示例中，电容式传感器系统密封在防滑板内。
[0017]
在任何前述方法的另一个示例中，防滑板与保险杠组件电隔离。
[0018]
在任何前述方法的另一个示例中，防滑板竖直向下面向。
[0019]
任何前述方法的另一个示例包括评估来自电容式感测系统的输出信号的变化率，以检测物体是否相对地更靠近防滑板移动，或者污染物是否在电容式感测系统上积聚。
[0020]
任何前述方法的另一个示例包括基于来自电容式感测系统的输出信号建议清洗车辆。
[0021]
任何前述方法的另一个示例包括将来自所述电容式感测系统的输出信号与阈值
进行比较以评估车辆与所述车辆下方的地形之间的距离。
[0022]
任何前述方法的另一个示例包括评估来自电容式感测系统的输出信号的变化率，以评估路况。
[0023]
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应各个特征中的任一者)可以独立地或以任何组合方式采用。除非这些特征不兼容，否则结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例。
附图说明
[0024]
根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。随附于具体实施方式的附图可简要地描述如下：
[0025]
图1示出了结合有根据本公开的示例性方面的防滑板的车辆的前视图。
[0026]
图2示出了图1的防滑板和保险杠组件的透视图。
[0027]
图3示出了将防滑板附接到图1的车辆的紧固件的剖视图。
[0028]
图4示出了防滑板的细节放大视图。
[0029]
图5以图形方式示出了由于污染物的积聚而变化的来自电容式传感器系统的输出信号以及由于靠近的障碍物而变化的所述输出信号。
[0030]
图6以图形方式示出了由于车辆上下弹跳而变化的来自电容式传感器系统的输出信号。
[0031]
图7以图形方式示出了由于溅水、冷凝、冰以及污染物的积聚而变化的来自电容式传感器系统的输出信号。
[0032]
图8示出了结合电容式传感器系统使用的示例方法的流程。
具体实施方式
[0033]
本公开详细描述了一种用于车辆的传感器系统和使用该传感器系统的方法。该传感器系统是电容式传感器系统并且结合到防滑板中。
[0034]
参考图1至图3，车辆10包括保险杠组件14和防滑板18。在该示例中，保险杠组件14是前保险杠组件。防滑板18位于保险杠组件14的至少一部分的竖直下方。出于本公开的目的，竖直是参考地面和车辆10在操作期间的大致取向。
[0035]
防滑板18可以保护车辆10的区域，诸如车辆10的车身底部22。例如，如果车辆10在多岩石区域行驶，防滑板18可以阻止岩石直接接触和损坏车辆10的车身底部22。在车辆10的前部，防滑板18的一部分在车辆10的其他结构的竖直下方延伸以提供保护屏障。
[0036]
防滑板18可以用多个机械紧固件26(这里是螺栓)附接到车辆10的车身结构24。在另一个示例中，防滑板18可以通过箭头型紧固件或另一种类型的紧固件附接。
[0037]
在示例性实施例中，机械紧固件26延伸穿过隔离压缩限制件30和绝缘间隔件34，所述隔离压缩限制件和绝缘间隔件夹住防滑板18的一部分。压缩限制件30和绝缘间隔件34将防滑板18与车身结构24和保险杠组件14电隔离。
[0038]
参考图4，在示例性实施例中，防滑板18包括施加到基板46的导电涂层42或底漆。基板46可以是基于聚合物的材料。
[0039]
在这个示例中，导电涂层42是暴露的。在另一个示例中，导电涂层42可以覆盖有着
色成型的装饰性表层，以封装导电涂层42并将导电涂层42密封在基板46和装饰性表层之间。装饰性表层可以是，例如，不导电的热塑性聚烯烃。
[0040]
防滑板18的导电涂层42提供电容式传感器系统的传感器。众所周知，电容式传感器系统可用于检测导电物体或电介质不同于空气的物体。
[0041]
有源接地围绕导电涂层42的周边延伸，即围绕电容式传感器延伸。有源接地和导电涂层42可以被装饰性表层覆盖，以将有源接地和导电涂层42密封在防滑板18内。
[0042]
在操作期间，电压被施加到导电涂层42，从而导致电场f(图1)从导电涂层42传播。取决于防滑板18和导电涂层42的取向，电场f可以从车辆10竖直向下、水平向前传播或两者。
[0043]
然后，防滑板18可以用作基于电场的变化来检测附近的物体的接近传感器系统。本领域技术人员和本公开的受益者应当可以理解如何向导电涂层42施加电压以使导电涂层42发射能够感测车辆10外部的目标的电场。
[0044]
电容模块50可以固定到防滑板18的背面54并连接到导电涂层42，例如通过将导电涂层42包绕到电容模块50的印刷电路板触点58。电容模块50可以包括控制器模块，该控制器模块改变施加到导电涂层42的电压，并提供指示目标相对于车辆10的位置的输出信号。
[0045]
在另一个示例中，不需要与基板46分离的导电涂层42，并且防滑板18结合了石墨烯填充材料以提供电容式传感器系统的传感器。在石墨烯填充的实施例中，石墨烯提供电容式传感器系统所需的导电性。
[0046]
在石墨烯填充材料已经固化之后，石墨烯填充材料可以与相对薄的着色成型的装饰性表层(诸如结合图4的实施例描述的表层)一起被包覆成型。
[0047]
石墨烯在石墨烯填充的防滑板中可占10％至25％的重量。在更具体的实施例中，石墨烯在石墨烯填充的防滑板中占20％的重量。已经发现，一旦石墨烯重量百分比超过10％，石墨烯填充材料组合物的电导率就会急剧增大。随着石墨烯的重量百分比从10％增加到15％，电导率继续增大。
[0048]
可以将电压施加到石墨烯填充的防滑板，以使电场从石墨烯填充的防滑板传播。石墨烯填充材料可以被模制成型，以直接接触电容模块的印刷电路板触点。
[0049]
可以依靠防滑板18的电容式传感器系统来警告用户车辆10距离障碍物一定的距离。例如，当停放车辆10时，电容式传感器系统可以警告用户注意路沿。防滑板18内的电容式传感器系统可以用作在停放车辆10时使用的车辆10上的其他现有传感器(诸如超声波传感器)的补充。
[0050]
当车辆10朝着类似路沿的障碍物移动时，来自电容式传感器系统的信号随着防滑板18朝着障碍物移动而变化。当障碍物距离0至10英寸时，电容式传感器系统的灵敏度特别高。当障碍物距离一至三英寸时，电容式传感器系统的灵敏度尤其高。在这些相对短的距离时的灵敏度可以帮助向车辆的操作者提供可靠的短距离警报，这可以有助于车辆10在障碍物附近的精确停放。
[0051]
通常，当将车辆10放置在充电站周围时会遇到障碍。在充电之前放置车辆10时，电容式传感器系统可能特别有用。
[0052]
现在参考图5并继续参考图1，电容式传感器系统可用于检测车辆10与岩石和其他可能损坏车辆10的车身底部22的突起物的接近度。当依赖电容式传感器系统来收集此类信
息时，车辆10可以被相对较慢地驱动。
[0053]
当车辆10被驱动时，电容式传感器系统产生输出信号，该输出信号随着电容式传感器系统和目标(例如岩石)之间的间隙的变化而变化。污垢等污染物的堆积也可改变输出信号。
[0054]
如图5所示，由于污垢的堆积导致的输出信号的变化可以与可能损坏车身底部22的障碍物相区别。随着时间的推移，污垢的积聚导致输出信号逐渐变化。如图所示，与障碍物接近相关联的输出信号具有更尖锐的尖峰。
[0055]
现在参考图6，当车辆10在崎岖不平的地形上行驶时，防滑板18可能随着车辆10上下运动。来自电容式传感器系统的输出信号可以随时间被监控并与输出信号的接触阈值进行比较。接触阈值可以是对应于防滑板18或车身底部22与车辆10下方的地形接触或非常接近的输出信号。
[0056]
如果输出信号超过接触阈值，可以向车辆10的操作者提供警报。该警报可以提示操作者使车辆10减速。可以响应于超过接触阈值的输出信号并基于来自车辆10的其他区域的其他信息(诸如来自车辆10的加速度计的信息)发出警报。本公开的警报可以采取多种形式。例如，警报可以是显示在车辆10中的视觉警报或听觉警报。
[0057]
现在参考图7，如前所述，在一些示例中，积聚在防滑板18上的污染物，诸如污垢，导致输出信号随时间缓慢变化。
[0058]
因为与水相关联的电介质，飞溅到防滑板18上的液态水可导致输出信号的强度周期性地增大。
[0059]
湿度引起的冷凝可导致输出信号随时间缓慢上升，其强度高于污染物引起的缓慢上升。
[0060]
防滑板18上堆积的冰可导致输出信号相当恒定或者非常缓慢地上升。
[0061]
来自防滑板18的电容式传感器系统的与积聚的污垢、溅水、冷凝或积冰相关的信息可用于评估车辆10正在穿越的地形。该信息可用于例如向车辆10的用户提供路况信息。
[0062]
在一些示例中，可以通过监测来自电容式传感器的输出信号的变化来评估积聚在防滑板18上的污染物的腐蚀性。如果腐蚀性超过阈值，系统或车辆10的其他部分可以提供建议用户应当清洗车辆10的警报。
[0063]
随着较高盐度的污染物在防滑板18上堆积，输出信号可由于介电常数的增大而增大。随着盐度的增大，堆积物可变得更具腐蚀性。如果盐度导致来自电容式传感器系统的输出信号超过某个值，则该信号可以促使车辆10向用户显示消息，指示由于积聚的污染物，车辆10建议清洗。
[0064]
图8示出了结合图1至图4的电容式传感器系统使用的示例方法100的流程，方法100开始于步骤104。接下来，在步骤108，方法100监控来自防滑板18的电容式传感器系统的输出信号。然后，在步骤112，方法100执行在步骤108中获得的输出信号的变化率检测和频率分析。
[0065]
如果在步骤116中输出信号超过阈值，则方法100移动到步骤120，该步骤评估输出信号是否大于与水相关联的阈值输出信号量。如果是，则方法100移动到步骤124，该步骤评估信号是否具有各种尖峰。如果是，则方法100移动到步骤128，其中方法100传送消息。例如，该消息可以通知车辆的驾驶员路况湿滑。如果在步骤124没有指示大量水的尖峰，则方
法100移动到步骤132，该步骤可以传送消息，表明检测到的水与冷凝相关联。方法100的消息可以在车辆的显示器内查看，或者消息可以是可听的。在其他示例中，消息可以以其他方式传达给用户。
[0066]
如果在步骤120，输出信号不高于水的阈值信号值，则方法100移动到步骤142，该步骤评估输出信号是否以与污染物积聚相关联的变化率上升。在步骤142，方法100进一步评估车辆的速度是否慢。如果是，则该方法移动到步骤146，该步骤可以传送建议用户清洗车辆的消息。
[0067]
如果在步骤142，信号没有以与污垢堆积相关联的变化率上升，则方法100从步骤142移动到步骤150，该步骤评估(相对恒定的)输出信号是否大于与盐相关联的阈值信号水平。如果是，则方法100移动到步骤154，该步骤向用户传送指示含盐水平可能导致车辆腐蚀的消息。
[0068]
再次参考步骤112，其执行所获取信号的变化率检测和频率分析，方法100可以另外移动到步骤158，该步骤计算输出信号的变化。如果在步骤162，输出信号的变化大于阈值，则方法100根据电容场是从防滑板竖直向下发射还是从防滑板向前发射而移动到步骤166或步骤170。
[0069]
如果场主要竖直向下发射，则方法100移动到步骤166，该步骤评估输出信号的变化是否大于阈值。如果是，则方法100移动到步骤170，该步骤评估输出信号的变化是否以匹配障碍物的变化率上升，以及车辆的速度是否慢。如果是，则方法100移动到步骤174，该步骤向用户传送指示车辆的防滑板靠近障碍物的消息。
[0070]
如果在步骤170输出信号的变化没有以匹配障碍物的变化率上升，则该方法移动到步骤178，该步骤评估在车速适中时信号是否在变化。如果是，则方法100可以移动到步骤182，该步骤可以提供指示车辆接近触底情况的消息。
[0071]
如果电容场主要竖直向前发射，则方法100从步骤162移动到步骤186，该步骤评估输出信号的变化是否大于另一阈值。如果是，则方法100移动到步骤190，该步骤向用户传送指示障碍物在保险杠组件前方的消息。在一些示例中，该消息可以显示保险杠组件和障碍物之间的最近距离。
[0072]
尽管在本公开的附图中示出了特定部件关系，但这些图示并不意图限制本公开。换句话说，所示的各种部件的放置和取向可以在本公开的范围内变化。此外，伴随本公开的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的某些细节。
[0073]
前面的描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，给予本公开的法律保护的范围只能通过研究附随的权利要求来确定。
[0074]
根据本发明，提供了一种车辆组件，其具有保险杠组件、防滑板和防滑板的电容式传感器系统。
[0075]
根据一个实施例，电容式传感器系统包括石墨烯填充材料。
[0076]
根据一个实施例，本发明的特征还在于覆盖石墨烯填充材料的表层。
[0077]
根据一个实施例，表层是着色成型的并且不导电。
[0078]
根据一个实施例，石墨烯占电容式传感器系统重量的10％至25％。
[0079]
根据一个实施例，电容式传感器系统包括邻近基板的导电涂层。
[0080]
根据一个实施例，电容式传感器系统密封在防滑板内。
[0081]
根据一个实施例，有源接地围绕电容式传感器的周边延伸。
[0082]
根据一个实施例，有源接地密封在防滑板内。
[0083]
根据一个实施例，防滑板与保险杠组件电隔离。
[0084]
根据一个实施例，防滑板竖直向下面向。
[0085]
根据本发明，提供了一种用于车辆的感测方法，该方法具有：使用电容式感测系统来检测车辆与物体的接近度，该电容式感测系统结合到位于车辆的保险杠组件的一部分的竖直下方的防滑板中。
[0086]
根据一个实施例，电容式传感器系统包括石墨烯填充材料。
[0087]
根据一个实施例，电容式传感器系统密封在防滑板内。
[0088]
根据一个实施例，防滑板与保险杠组件电隔离。
[0089]
根据一个实施例，防滑板竖直向下面向。
[0090]
根据一个实施例，本发明的特征还在于评估来自电容式感测系统的输出信号的变化率，以检测物体是否相对地更靠近防滑板移动，或者污染物是否在电容式感测系统上积聚。
[0091]
根据一个实施例，本发明的进一步特征在于基于来自电容式感测系统的输出信号建议清洗车辆。
[0092]
根据一个实施例，本发明的特征还在于将来自电容式感测系统的输出信号与阈值进行比较，以评估车辆和车辆下方的地形之间的距离。
[0093]
根据一个实施例，本发明的特征还在于评估来自电容式感测系统的输出信号的变化率，以评估路况。

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