CN114728632A

CN114728632A - 包括环境传感器和传感器盖的顶部模块

Info

Publication number: CN114728632A
Application number: CN202080080759.9A
Authority: CN
Inventors: M·许尔森; A·基里亚斯
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-07-08
Also published as: US20240083391A1; DE112020005087A5; DE102019128392A1; WO2021078745A1

Abstract

本发明涉及一种机动车辆、特别是乘用车的顶部模块，所述顶部模块包括：形成所述顶部模块的可见外表面的顶部蒙皮；至少一个传感器模块(30A、30B、32A、32B)，其包括环境传感器(34A、34B、36A、36B)以用于在机动车辆的自动或半自动驾驶模式下检测车辆环境；以及形成用于所述环境传感器(34A、34B、36A、36B)的透视区域(38A、38B、40A、40B)的传感器盖。所述顶部模块具有用于检测所述传感器盖的透视区域(38A、38B、40A、40B)上的杂质颗粒(56)的检测器。

Description

包括环境传感器和传感器盖的顶部模块

技术领域

本发明涉及机动车辆、特别是乘用车的顶部模块，该顶部模块包括权利要求1的前序部分的特征。

背景技术

在实践中已知能够形成特别是乘用车的车辆顶部的顶部模块，所述车辆顶部配置为放置在形成车身外壳的车身顶部上，作为单独的结构单元。这种顶部模块可以构造为具有完全固定在车辆上的顶部蒙皮的固定顶部，或者可以具有顶部开口系统，该顶部开口系统包括盖元件，通过该盖元件可以随意打开或关闭顶部开口。

此外，已知可以使用驾驶员辅助系统实现相关车辆的自动或半自动驾驶的传感器模块设置在车辆顶部上，该车辆顶部也可以是顶部模块。具有用于监测和检测车辆周围环境的环境传感器的传感器模块附接到车辆顶部，因为车辆顶部通常是车辆的最高点，从该最高点可以容易地看到车辆周围环境。可以提供形成环境传感器的透视区域的传感器盖或传感器外壳来保护环境传感器。透视区域对环境传感器使用的辐射是可穿透的。然而，由于天气条件、环境条件或其它因素，透视区域可能会因为颗粒的积累而失去其对环境传感器的可穿透度，这些颗粒也可以形成膜或层。这会使传感器模块的操作不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种顶部模块，该顶部模块根据上述类型构造并且允许监测用于所讨论的车辆的自动或半自动操作的传感器模块的可用性。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的顶部模块来实现。

因此，根据本发明，提出了一种顶部模块，其中，传感器盖的透视区域设置有用于堆积的杂质颗粒的检测器，从而可以监测透视区域的可用性。通过借助于检测器检测杂质颗粒，可以得出关于透视区域对环境传感器使用的辐射的足够可穿透性以及因此关于包括环境传感器和传感器模块的顶部模块的功能性的结论。如果在透视区域检测到污垢或其它堆积物、例如雪、水和/或冰，则必须清除这些杂质颗粒。

根据本发明构造的顶部模块是车辆顶部、特别是集成式车辆顶部，其中容纳了所述车辆的自动或半自动驾驶所需的构件。因此，本发明提供了一种传感器顶部或顶部传感器模块(RSM)，其能够实现所讨论车辆的自动或半自动驾驶，又能够通过检测传感器盖的透视区域上的任何杂质颗粒来监测顶部模块的功能。

根据本发明的顶部模块可以形成一个结构单元，在该结构单元中集成了多个功能元件，并且该结构单元可以以模块的方式与车身或车身外壳整体连接，从而形成车辆顶部。

根据本发明的顶部模块的传感器模块的环境传感器基本上可以以各种方式配置并且特别是可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、光学传感器、例如相机、和/或类似物。例如，激光雷达传感器在905nm或大约1550nm的波长范围内工作。形成透视区域的材料特别是必须对至少一个环境传感器所使用的波长范围是可穿透的；即，它必须根据环境传感器使用的波长进行选择。透视区域特别地可以由塑料、例如聚碳酸酯、PMMA等或玻璃制成。

术语杂质颗粒应以其最广泛的含义进行解释，包括污垢、例如昆虫或其它更小或更大的物体，但也特别是由雨、雪、冰、泥和/或类似物引起的并且可能损害环境传感器的功能的膜状或涂层状堆积物。

在根据本发明的顶部模块的一个优选实施例中，检测器包括振动传感器。振动传感器可以包括压电元件、MEMS传感器、加速度传感器、光学传感器，其可以包括例如激光测量头和/或以已知方式的类似物。振动传感器用于根据杂质颗粒的粘附确定透视区域的振动行为。可以从振动行为的变化中推断出透视区域对传感器模块使用的辐射的可穿透度。

在根据本发明的顶部模块的一个特定实施例中，检测器还包括振动发生器，其可以在透视区域中激发振动。例如，振动发生器由压电元件形成。特别地，振动发生器也可以由振动传感器本身构成。

为了能够评估检测器的测量信号，根据本发明的顶部模块的一个优选实施例具有评估单元，通过该评估单元可以评估振动传感器的信号。除了传感器信号，评估单元还可以使用其它车辆信号。

评估单元可以包括对检测到的异物进行分类的装置，即，它可以识别污垢或堆积物的性质，例如，识别检测到的异物是昆虫还是其它块状物体、雨、雪、泥和/或类似物。

为了抵消检测到的传感器盖的透视区域的污染，根据本发明的顶部模块的一个优选实施例具有用于透视区域的清洁机构，该清洁机构可以根据检测器和/或评估单元的输出信号被激活。

可以以各种方式配置清洁机构，通过该清洁机构可以在透视区域中清除杂质颗粒。例如，清洁机构包括清洁或流体喷嘴，通过该喷嘴可以将诸如水的清洁流体施加到透视区域。替代地，可以提供清洁或流体喷嘴，通过该清洁或流体喷嘴可以将加压空气或另一种清洁气体施加到传感器盖的透视区域。所以流体可以是液体或气体。还可以设想，清洁机构包括擦拭组件、例如具有擦拭唇的可枢转擦拭器，或者清洁机构包括通过超声波等在传感器盖中激发振荡的振荡发生器，从而使异物从透视区域脱落。振荡发生器可以是为振动传感器产生振动的振动发生器。

根据本发明的顶部模块可以是纯粹固定的顶部元件或者可以具有顶部开口，该顶部开口可以通过顶部开口系统的盖元件随意关闭或打开。车辆顶部开口系统可以包括扰流板车顶、外置式天窗或升降滑动顶部。

在根据本发明的顶部模块中，优选地，多个环境传感器设置在顶部蒙皮之下，顶部蒙皮形成顶部模块的一件式或多件式面板组件并且当顶部模块处于安装位置时，其相对于车身是固定的、即不可移动的。面板组件可以具有面板元件，该面板元件沿顶部横向方向延伸并且形成所讨论的车辆的前顶盖或后顶盖的外侧或外部可见表面。在顶部模块没有顶部开口的情况下，顶部蒙皮也可以仅包括单个面板元件，该面板元件连续地延伸穿过顶部模块的整个外表面。多个环境传感器设置在相应的面板元件之下，可设置有上述类型的检测器和上述类型的清洁机构的透视区域形成在用于每个环境传感器的面板元件上。

此外，顶部模块可以具有框架，该框架可以形成顶部模块和车身之间的接口，并且传感器模块和环境传感器设置在该框架上。顶部框架也至少大部分被顶部蒙皮覆盖。

本发明还涉及一种机动车辆，其包括上述类型的顶部模块。

本发明主题的其它优点和有利配置从描述、附图和权利要求中是清楚易懂的。

附图说明

包括根据本发明的顶部模块的机动车辆的实施例示例在附图中示意性地示出并且将在以下描述中更详细地解释。

图1是包括根据本发明的顶部模块的机动车辆的顶部区域的透视俯视图；以及

图2是高度示意性的包括环境传感器的顶部模块的一部分的剖视图。

具体实施方式

图1示出了车辆的车辆顶部10，该车辆配置为乘用车并且具有放置在车身外壳14顶部的顶部模块12，车身外壳14尤其在车辆的竖直纵向中心平面的两侧具有顶部侧梁16。顶部模块12是顶部传感器模块(RSM)，其配备有允许机动车辆自动驾驶的装置。如图1所示，顶部模块12包括顶部开口18，该顶部开口18可以通过盖元件20随意打开或关闭，该盖元件20可以在车辆纵向方向上移动。为此，盖元件20安装在两侧的导轨上，每个导轨是顶部框架22的一部分，顶部框架22是顶部模块12的支撑结构。在顶部开口18的后部，顶部模块12包括顶部蒙皮部分24，其形成固定的顶部元件。在顶部模块没有顶部开口的情况下，面板元件可以形成整个顶部蒙皮。

在顶部开口18的前方，顶部模块12包括顶部蒙皮部分26，该顶部蒙皮部分是在顶部宽度上延伸并与机动车辆的前顶盖相关联的顶盖，前顶盖在顶部横向方向上延伸并且包括挡风玻璃框架28的上部横向腿。分别包括环境传感器34A、34B、36A和36B的多个传感器模块30A、30B、32A和32B设置在形成传感器盖的顶部蒙皮部分26之下。环境传感器34A和34B中的每一个都是所谓的激光雷达传感器，其工作的电辐射波长为905nm和/或1550nm。两个环境传感器36A和36B均包括相机，该相机可以是单/多/多焦点和/或立体相机。环境传感器36A和36B的相机在可见波长范围和/或近红外范围内操作。在每个传感器模块30A、30B、32A和32B的区域中，形成传感器盖的顶部蒙皮部分26分别形成300nm和2000nm之间的波长、特别是雷达辐射可穿透的透视区域38A、38B、40A和40B。

在透视区域38A和38B的前方，顶部模块12分别具有流体喷嘴44A和44B，根据实施例，通过这些流体喷嘴，各个透视区域38A和38B根据实施例可以经受加压清洁液体或加压空气，以便能够保持所述透视区域洁净。

对于靠近车辆纵向中心平面的两个透视区域40A和40B，顶部模块12分别具有清洁机构48A和48B，它们分别设置有流体喷嘴50A和50B，这些流体喷嘴设置在可延伸的喷嘴杆的端部。

如图2以高度示意的方式示出的，透视区域38A、38B、40A和40B由塑料或玻璃制成，并且在每个透视区域之后设置有环境传感器34A、34B、36A和36B之一，透视区域具有振动传感器52，其包括压电元件并且可以检测相应透视区域的振动行为。此外，可以提供振动发生器58，其可以在相应的透视区域38A、38B、40A或40B中激发振动并且经由控制线连接到评估和控制单元54，控制线由虚线示出。

振动传感器52经由虚线所示的信号线连接到评估和控制单元54，评估和控制单元54评估振动传感器52的测量信号并且借助于这些测量信号将堆积在相应的透视区域38A上的杂质颗粒56、38B、40A或40B分类和评估。根据由杂质颗粒56引起的振动变化，相应的流体喷嘴44A、44B、50A或50B可以经由同样由虚线示出的控制线借助评估和控制单元54被激活，这样，由相应的流体喷嘴施加的流体锥移除杂质颗粒56。

附图标记列表

10 车辆顶部

12 顶部模块

14 车身外壳

16 顶部侧梁

18 顶部开口

20 盖元件

22 顶部框架

24 顶部蒙皮部分

26 顶部蒙皮部分

28 挡风玻璃

30A、B 传感器模块

32A、B 传感器模块

34A、B 环境传感器

36A、B 环境传感器

38A、B 透视区域

40A、B 透视区域

44A、B 流体喷嘴

48A、B 清扫机构

50A、B 流体喷嘴

52 振动传感器

54 评估和控制单元

56 杂质颗粒

58 振动发生器

Claims

1.一种机动车辆、特别是乘用车的顶部模块，所述顶部模块包括形成所述顶部模块的可见外表面的顶部蒙皮；至少一个传感器模块(30A、30B、32A、32B)，其包括环境传感器(34A、34B、36A、36B)以用于在机动车辆的自动或半自动驾驶模式下检测车辆环境；以及形成用于所述环境传感器(34A、34B、36A、36B)的透视区域(38A、38B、40A、40B)的传感器盖，其特征在于，所述顶部模块具有用于检测所述传感器盖的透视区域(38A、38B、40A、40B)上的杂质颗粒(56)的检测器。

2.根据权利要求1所述的顶部模块，其特征在于，所述检测器包括振动传感器(52)。

3.根据权利要求1或2所述的顶部模块，其特征在于，所述检测器包括振动发生器(58)。

4.根据权利要求2或3所述的顶部模块，其特征在于，所述顶部模块具有用于评估所述振动传感器(52)的信号的评估和控制单元(54)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述评估和控制单元(54)包括对检测到的杂质颗粒进行分类的装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述顶部模块具有用于所述透视区域(38A、38B、40A、40B)的清洁机构，所述清洁机构配置为能够根据所述检测器的输出信号被激活。

7.根据权利要求6所述的顶部模块，其特征在于，所述清洁机构包括流体喷嘴(44A、44B、50A、50B)。

8.根据权利要求6或7所述的顶部模块，其特征在于，所述清洁机构包括擦拭组件。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述清洁机构(48A、48B)包括振荡发生器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述传感器盖是面板元件的一部分，所述面板元件是所述顶部蒙皮的一部分或形成所述顶部蒙皮并且在所述顶部模块的两个侧边缘之间延伸。

11.根据权利要求10所述的顶部模块，其特征在于，在所述面板元件上形成用于多个环境传感器的多个透视区域，每个透视区域分配有检测器和清洁机构，所述检测器优选地包括振动传感器和振动发生器以用于检测相应的透视区域上的杂质颗粒，所述清洁机构根据检测器的输出信号来工作。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的顶部模块，其特征在于，所述顶部模块具有顶部框架，所述至少一个传感器模块设置在所述顶部框架上并且所述顶部框架被所述顶部蒙皮覆盖。

13.一种机动车辆，包括根据权利要求1至12中任一项所述的顶部模块。