CN111164391A - 具有集成的光辐射强度传感器的汽车天线组件 - Google Patents

具有集成的光辐射强度传感器的汽车天线组件 Download PDF

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Abstract

一种汽车天线组件，包括：适合于安装在汽车车顶上的壳体，该壳体具有基部和从基部延伸的鳍部；被设置在鳍部内的无线电天线；以及被设置在基部内的光辐射强度传感器，该光辐射强度传感器包括位于该鳍部的第一侧面上的第一光检测元件和位于该鳍部的与第一侧面相对的第二侧面上的第二光检测元件，其中基部的至少一部分是半透明的，用于允许光被第一和第二光检测元件接收，鳍部在第一光检测元件和第二光检测元件之间提供光障。

Description

具有集成的光辐射强度传感器的汽车天线组件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年8月3日提交的美国临时专利申请No.62/540,684的权益，其通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开一般地涉及传感器领域，并且更具体地涉及用于汽车的光辐射(photoradiation)强度传感器。
背景技术
现代的汽车通常配备有光辐射强度传感器，其被提供用于测量投射在汽车上的太阳辐射的强度。测量出的太阳辐射强度可以被用于，例如，自动地控制汽车的气候控制系统的功能。常规的光辐射强度传感器通常采用设置在邻近汽车挡风玻璃的内表面的光检测元件(例如，光电二极管)，其中进入挡风玻璃的太阳辐射可以被接收到。例如，光辐射强度传感器通常位于汽车的仪表盘上或汽车的后视镜壳体内。
存在许多与常规位置的光辐射强度传感器相关联的缺点。例如，显著数量的投射在汽车的侧面、后面和/或顶部上的太阳辐射可能被车身挡住并且被阻止由位于仪表盘上或后视镜壳体内的光辐射强度传感器接收。这可能导致对进入汽车座舱的太阳辐射的测量结果不准确，其可能反过来导致对汽车的气候控制系统的不适当的操纵。此外，汽车仪表盘上和汽车后视镜壳体内的可用空间量是有限的，其可能导致在光辐射强度传感器的尺寸、构造和美观性方面的复杂的设计考虑。此外，由于不同汽车具有允许不同量的太阳辐射从其中穿过的不同挡风玻璃，汽车的气候控制系统必须被特别地校准以补充汽车中所使用的挡风玻璃的特定类型。这种校准增加了与制造汽车相关联的时间和成本。
关于这些和其他方面的考虑，本文的改进可能是有用的。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明内容的目的不在于标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不在于帮助确定本所要求保护的主题的范围。
根据本公开的汽车天线组件的示例性实施例可以包括适合于安装在汽车车顶上的壳体、被设置在壳体内的无线电天线，以及被设置在壳体内的光辐射强度传感器。
根据本公开的汽车天线组件的另一示例性实施例可以包括适合于安装在汽车车顶上的壳体，该壳体具有基部和从基部延伸的鳍部，被设置在鳍部内的无线电天线，以及被设置在基部内的光辐射强度传感器，该光辐射强度传感器包括位于该鳍部的第一侧面上的第一光检测元件和位于该鳍部的与第一侧面相对的第二侧面上的第二光检测元件，其中基部的至少一部分是半透明的，用于允许光被第一和第二光检测元件接收，鳍部在第一光检测元件和第二光检测元件之间提供光障。
附图说明
图1是示出根据本公开的具有集成的光辐射强度传感器的汽车天线组件的示例性实施例的示意性侧视图；
图2是示出安装在汽车上的图1所示的汽车天线组件的示意性侧视图；
图3是示出根据本公开的具有集成的光辐射强度传感器的汽车天线组件的另一示例性实施例的示意性俯视图；
图4A是示出根据本公开的具有集成的光辐射强度传感器的汽车天线组件的另一示例性实施例的透视图；
图4B是示出图4A所示的汽车天线组件的分解透视图。
具体实施方式
现在将参考附图于下文中更全面地描述依据本公开的汽车天线组件，其中提出汽车天线组件的优选实施例。然而，本公开的汽车天线组件可以以多种不同的形式体现，并且不应被解释为局限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将本公开的某些示例性的方面传达给本领域技术人员。
参考图1，示出了根据本公开的示例性实施例的图示汽车天线组件10(以下称“组件10”)的示意性侧视图。在所示中，本领域普通技术人员将意识到，非限制性实施例，组件10可以大致类似于“鲨鱼鳍”型的汽车无线电天线。特别地，组件10可以包括具有基部11和鳍状部13(以下称“鳍部13”)的壳体12，其包含用于促进汽车的无线电功能(例如，AM/FM无线电、卫星无线电、HD无线电等)的相关联的电路16和无线电天线14。如图2中所示，组件10可以适合于安装在汽车20的车顶18上。本公开并不限于这点。
返回参照图1，组件10可以进一步包括被设置在壳体12内的光辐射强度传感器22(以下称“传感器22”)。传感器22可以包括一个或多个光检测元件24(例如，光电二极管)，其适于接收投射在组件10上的光辐射(例如太阳辐射)并且产生对应于接收到的光辐射的强度的电输出信号。光检测元件24可以包括相关联的电路26，其可以被设置在壳体12内。在各种不同替代实施例中，电路26可以位于汽车内远离组件10的其他地方。光检测元件24和相关联的电路26可以适合于有效连接到汽车的CPU和/或气候控制系统(未示出)，由此由光检测元件24和相关联的电路26测量到的光辐射的强度可以被用于促进气候控制系统的某些功能(例如，用于自动地增强汽车的座舱内的制冷以保持所需的座舱温度)。
不同于常规的鲨鱼鳍型汽车无线电天线，组件10的壳体12可以由半透明以用于允许太阳辐射穿过壳体12并且被传感器22的光检测元件24接收到的材料形成。例如，壳体12可以由塑料形成，其相对于红外光(即，具有700nm至1mm范围内波长的光)透明或半透明，但其相对于可见光(即，具有400nm至700nm范围内波长的光)基本上不透明。因此，壳体12可以具有常规的鲨鱼鳍型天线的外观同时允许太阳辐射被光检测元件24接收到。当然，壳体12不应该被涂漆或以将阻止光辐射(例如，红外光)从其中穿过的方式涂覆。
传感器22的光检测元件24可以以相对于入射的光辐射提供基本上360度的横向覆盖范围和基本上180度的纵向覆盖范围的方式布置。也就是说，传感器22的光检测元件24可以被配置为接收投射在其中实施了组件10的汽车的前面、后面、侧面和顶部上的太阳辐射。这种半球形的覆盖范围是由光检测元件24的数量和布置，以及由汽车车顶上的组件10的位置促成的。尽管图1中所示的传感器22包括3个光检测元件24，可想到的是，传感器22可以包括更多或更少数量的光检测元件24而不脱离本公开的范围。
应理解的是，相对于传统的安装于仪表盘和安装于后视镜的光辐射强度传感器，本公开的组件10提供多个优点。例如，投射在汽车的侧面、后面和顶部上的太阳辐射能够被组件10的光检测元件24接收，因此促使对进入汽车的座舱的太阳辐射的测量相对于常规的汽车光辐射强度传感器更准确。此外，由于组件10被安装在汽车车顶上，当实施组件10时，不需要考虑汽车仪表盘上和汽车后视镜壳中的可用空间量。此外，由于被组件10的光检测元件24接收的光辐射不穿过在其中实施了组件10的汽车的挡风玻璃，汽车的气候控制系统不需要被特别地校准以补充汽车中所使用的特定类型的挡风玻璃。相反，为了与组件10一起使用，可以校准所有气候控制系统，而与实施组件10的汽车类型或汽车中使用的挡风玻璃的类型无关。
在各个实施例中，根据本公开的汽车天线组件可以包括光检测元件，其策略性地定位以促进确定入射光辐射的方向。例如，参考图3，示出了根据本公开的示例性实施例图示的汽车天线组件100(以下称“组件100”)的示意性俯视图。组件100可以大致类似于上述的组件10并且可以包括具有基部111和鳍部113的壳体112，其包含用于促进汽车无线电功能(例如，AM/FM无线电、卫星无线电、HD无线电等)的相关联的电路(未示出)和无线电天线。组件100可以适合于与图2中示出的组件10一样的方式安装在汽车车顶上。
组件100可以进一步包括一个或多个光辐射强度传感器，其可以包括位于基部111之上或之中的多个光检测元件(例如，光电二极管)，其适于接收投射在组件100上的光辐射(例如，太阳辐射)并且产生对应于接收到的光辐射的强度的电输出信号。例如，组件100可以包括在基部111中位于鳍部113前面的前光检测元件124a，在基部111中位于鳍部113后面的后光检测元件124b，在基部111中位于鳍部113左边的左侧光检测元件124c，以及在基部111中位于鳍部113右边的右侧光检测元件124d。在一些实施例中，组件100可以进一步包括环境光检测元件124e。环境光检测元件124e被示为位于鳍部113的前面，但这不是决定性的，并且可想到的是，环境光检测元件124e可以替代地位于基部111中/上或鳍部113中/上的其他地方。
光检测元件124a-e可以包括相关联的电路(未示出)，其可以被设置在壳体112内或其可以位于汽车中远离组件100的其他地方。光检测元件124a-d和相关联的电路可以适合于有效连接汽车的CPU和/或气候控制系统(未示出)，由此由光检测元件124a-d和相关联的电路测量到的光辐射的强度，如以下进一步描述的，可以被用于促进气候控制系统的某些功能。环境光检测元件124e和相关联的电路可以适合于有效连接汽车的CPU和/或光控制系统(未示出)，由此由环境光检测元件124e和相关联的电路测量到的光辐射的强度可以被用于自动地操作汽车的外部和内部光(例如，当环境光的检测强度降至预定水平以下时照明灯可以被激活)。
在一些实施例中，光检测元件124a-e可以位于基部111中相应的窗口125a-e之内/之后。窗口125a-e可以是基部111的半透明的区域，用于允许太阳辐射穿过窗口125a-e并且被光检测元件124a-e接收到，而基部111的其他区域可以对太阳辐射基本上不透明。例如，窗口125a-e可以由塑料形成，其相对于红外光(即，具有700nm至1mm范围内波长的光)透明或半透明，但其相对于可见光(即，具有400nm至700nm范围内波长的光)基本上不透明。在替代实施例中，可想到的是，窗口125a-e可以被省略并且整个基部111，或整个壳体112，可以是透明或半透明的。
壳体112的鳍部113，其在光检测元件124a-d之间的中心位置从基部111垂直地向上延伸，可以用作光检测元件124a-d之间的光障。例如，从组件100的后面入射的太阳辐射可以被后光检测元件124b接收，但可以被鳍部113挡住并被阻止由前光检测元件124a接收。鳍部113可以类似地挡住从组件100的前、左和右侧入射的太阳辐射并且可以阻止这些太阳辐射分别被后光检测元件124b、左侧光检测元件124c和右侧光检测元件124d接收。因此，由于光检测元件124a-d中的每个一般仅接收从各自对应的方向入射的太阳辐射(即，从其他方向入射的太阳辐射基本上被鳍部113阻挡)，光检测元件124a-d和相关联的电路可以产生电输出信号，其准确地表示入射的太阳辐射的强度和一个或多个方向两者。
由于入射的太阳辐射的强度和方向已知，组件100可以促进汽车的气候控制系统以效率和乘客舒适度最大化的针对性的方式进行操作。例如，如果已知的是太阳辐射主要从组件100的左边入射，汽车的气候控制系统的通风孔和/或风扇可以被自动地调节以向汽车的驾驶员侧提供冷气。驾驶员以及汽车的其他使用者，相对于从各个方向进入座舱的太阳辐射的强度，可以因此适当地凉爽。
尽管以上已经描述了组件100包括前光检测元件124a、后光检测元件124b、左侧光检测元件124c和右侧光检测元件124d，但是可想到的是，组件100中可以实施更大或更小数量的光检测元件而不脱离本公开。例如，可想到的是，前和后光检测元件124a、b可以被省略，并且组件100可以仅被实施左侧和右侧光检测元件124c、d。环境光检测元件124e在任何此类实施例中可以被包括或省略。
参照图4A和4B，分别示出了图示上述组件100的示例性替代实施例的透视图和分解视图。在所示实施例中，基部111可以包括垫圈部127，其环绕基部111的底部。可以被提供用于将基部111密封至汽车车顶的垫圈部127可以由光学上透明或半透明的橡胶或塑料形成，并且光检测元件124a-e(光检测元件124d不在图4B的视图中)可以位于垫圈部127后面并可以接收从其中穿过的光辐射。基部111的其余部分和鳍部113可以是光学上不透明的(例如，涂成黑色或涂成与汽车相匹配的颜色)。
光检测元件124a-e可以被设置在印刷电路板(PCB)129上，印刷电路板可以被设置在垫圈部127内，并且在一些实施例中，例如，其可以整个与无线电天线和相关联的电路分开，该相关联的电路可以被容纳于组件100的鳍部113。除光检测元件124a-e之外，组件100可以包括一个或多个发光二极管(LED)131，其可以被配置为发射不同颜色的光穿过垫圈部127以指示组件100所连接至的汽车的不同状态。例如，当被附接的汽车的警报被触发时，LED 131可以闪烁红光(并且可以因此发射闪烁的红光穿过垫圈部127)。附加地或替代地，如果组件100被附接至电动车辆，LED 131可以发射不同颜色的光以指示车辆的充电状态。例如，当电动车辆在延时充电模式中时，LED 131可以发射橙色或黄色的光，并且当电动车辆在主动充电模式中时，可以发射绿色的光。本公开并不限于这点上，并且可想到的是，LED131可以被类似地使用于向观察者发送各种其他类型的信息。
如本文所使用的，以单数形式列举和以词“一”或“一个”开头的元件或步骤应该被理解为不排除复数元件或步骤，除非此类排除被明确地列举。此外，不旨在将对本公开中“一个实施例”的引用解释为排除同样合并所列举的特征的其他实施例的存在。
尽管本公开参考某些实施例，但是如所附的权利要求所定义的，对所描述的实施例的多种修改、变更和变化是可能的，并且不脱离本公开的领域和范围。因此，其目的是本公开不限于所描述的实施例，而是其具有以下权利要求的语言所定义的全部范围及其等同物。

Claims (20)

1.一种汽车天线组件，包括：
壳体，适合于安装在汽车车顶上；
无线电天线，被设置在所述壳体内；以及
光辐射强度传感器，被设置在所述壳体内。
2.根据权利要求1所述的汽车天线组件，其中所述壳体的一部分是鳍状的。
3.根据权利要求1所述的汽车天线组件，其中所述壳体的至少一部分是半透明的。
4.根据权利要求1所述的汽车天线组件，其中所述壳体的至少一部分相对于红外光是半透明的并且相对于可见光是不透明的。
5.根据权利要求1所述的汽车天线组件，其中所述壳体包括基部和从所述基部延伸的鳍部，并且其中所述光辐射强度传感器包括位于所述鳍部的第一侧面上的第一光检测元件和位于所述鳍部的与第一侧面相对的第二侧面上的第二光检测元件，所述鳍部在所述第一光检测元件和所述第二光检测元件之间提供光障。
6.根据权利要求5所述的汽车天线组件，其中所述光辐射强度传感器还包括位于所述鳍部的第三侧面上的第三光检测元件和位于所述鳍部的与第三侧面相对的第四侧面上的第四光检测元件。
7.根据权利要求5所述的汽车天线组件，其中所述第一光检测元件和第二光检测元件适于接收投射在所述汽车的相应侧面上的太阳辐射。
8.根据权利要求7所述的汽车天线组件，其中所述光辐射强度传感器还包括环境光检测元件。
9.根据权利要求5所述的汽车天线组件，还包括围绕所述基部的至少一部分的垫圈，其中所述第一光检测元件和第二光检测元件位于所述垫圈后面。
10.根据权利要求9所述的汽车天线组件，其中所述垫圈相对于可见光是半透明的。
11.根据权利要求10所述的汽车天线组件，还包括被设置在所述基部内并且适于发射光穿过所述垫圈以向观察者提供汽车的状态的指示的发光二极管(LED)。
12.根据权利要求11所述的汽车天线组件，其中由所述LED发射的光指示所述汽车的充电状态。
13.根据权利要求11所述的汽车天线组件，其中由所述LED发射的光指示所述汽车的警报状态。
14.一种汽车天线组件，包括：
壳体，适合于安装在汽车车顶上，所述壳体具有基部和从所述基部延伸的鳍部；
无线电天线，被设置在所述鳍部内；以及
光辐射强度传感器，被设置在所述基部内，所述光辐射强度传感器包括位于所述鳍部的第一侧面上的第一光检测元件和位于所述鳍部的与第一侧面相对的第二侧面上的第二光检测元件，其中所述基部的至少一部分是半透明的以用于允许光被所述第一光检测元件和第二光检测元件接收。
15.根据权利要求14所述的汽车天线组件，其中所述鳍部提供了光障，所述光障阻止投射在所述汽车的第一侧面上的光被所述第二光检测元件接收并且阻止投射在所述汽车的第二侧面上的光被所述第一光检测元件。
16.根据权利要求14所述的汽车天线组件，还包括围绕所述基部的至少一部分的垫圈，其中所述第一光检测元件和第二光检测元件位于所述垫圈后面。
17.根据权利要求16所述的汽车天线组件，其中所述垫圈相对于可见光是半透明的。
18.根据权利要求17所述的汽车天线组件，还包括发光二极管(LED)，被设置在所述基部内并且适于发射光穿过所述垫圈以向观察者提供汽车的状态的指示。
19.根据权利要求18所述的汽车天线组件，其中由所述LED发射的光指示所述汽车的充电状态。
20.根据权利要求18所述的汽车天线组件，其中由所述LED发射的光指示所述汽车的警报状态。
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