CN116529097A - 具有用于检测车辆环境的传感器系统的用于机动车辆的车顶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆、特别是用于乘用车的车顶，其包括设置在车顶子结构(20)上方的车顶蒙皮(18)，并且包括传感器系统(22)，所述传感器系统(22)包括至少一个传感器模块(24、24'、26、28)，所述至少一个传感器模块(24、24'、26、28)具有至少一个环境传感器(29、29')，用于检测车辆环境。所述车顶具有用于传感器模块(24、24'、26、28)的冷却装置(30)，所述冷却装置(30)包括压缩空气装置(32)，借助于所述压缩空气装置(32)，压缩空气被施加到所述传感器模块(24、24'、26、28)。

Description

具有用于检测车辆环境的传感器系统的用于机动车辆的车顶
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆、特别是用于乘用车的车顶，其包括权利要求1的前序部分的特征。
背景技术
这种类型的车顶从实践中是已知的，并且可以被形成为可以作为单独的组成部分装配在乘用车的车辆骨架上的车顶模块，车辆主体形成车辆骨架。为了连接车顶模块，车辆主体包括车顶梁，车顶梁代表用于车顶模块的骨架的承载元件。作为外部观察区域，车辆车顶包括布置在车顶子结构上方的车顶蒙皮，所述车顶子结构形成与车顶梁的交叉部。为了形成全景车顶，车顶蒙皮装置可以是至少部分透明的。此外，车辆车顶可以具有车顶开口系统，所述车顶开口系统包括可移位的盖元件，借助于所述盖元件可以打开或关闭车顶开口。此外，为了允许相应的机动车辆自动地或半自动地驾驶，已知的车顶具有传感器系统，所述传感器系统包括多个传感器模块，每个传感器模块具有至少一个用于检测车辆环境的环境传感器。环境传感器连接到控制装置，控制装置又连接到相应车辆的控制单元，使得可以根据环境传感器的信号来影响车辆的驾驶行为。在运行期间，环境传感器可能变热。然而，为了确保完美的性能，环境传感器必须保持在一定的温度范围内。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的车顶，其传感器系统可以在运行期间保持在指定的温度范围内。
根据本发明，所述目的通过具有专利权利要求1的特征的车顶来实现。
根据本发明，提出了一种机动车辆的车顶，其包括车顶蒙皮、设置在车顶蒙皮下方的车顶子结构以及传感器系统，所述传感器系统具有至少一个传感器模块，所述至少一个传感器模块具有至少一个环境传感器，用于检测车辆环境。为了防止环境传感器被意外地加热，根据本发明的车顶包括用于传感器模块的冷却装置，所述冷却装置具有压缩空气装置，借助于所述压缩空气装置，压缩空气可以被施加到传感器模块。在施加时膨胀并因此冷却的压缩空气有效地冷却传感器模块，由此冷却环境传感器。膨胀的压缩空气具有高的冷却能力。此外，由于待冷却的部件可以直接暴露于膨胀的压缩空气，因此可以实现目标冷却。压缩空气装置可以集成到车顶中，仅需要非常小的安装空间，因为所需的管线可以非常细。还可以确保由空气或如果适用的话另一种合适的气体形成的冷却介质具有高纯度。可以想到的是，将根据本发明的冷却装置与用于传感器模块的其它冷却系统结合使用。
在根据本发明的车顶的一个特定实施例中，压缩空气装置包括压缩空气管线和优选地压缩空气喷嘴，压缩空气管线有利地通入所述压缩空气喷嘴，压缩空气可以借助于所述压缩空气装置施加到传感器模块。还可以想到，在压缩空气管线的端部处不设置特定的喷嘴，而是压缩空气从管线直接施加到传感器模块，而不插置喷嘴。压缩空气管线可以高度灵活地集成到车顶中，而不会导致其它车顶部件的安装空间问题。
在一个特定实施例中，其中待冷却的部件直接暴露，压缩空气喷嘴和/或压缩空气管线指向环境传感器。因此，环境传感器以高冷却能力被冷却。
为了将膨胀和冷却的空气保持在待冷却的部件周围，传感器模块包括膨胀室，压缩空气喷嘴或压缩空气管线通向所述膨胀室，并且在根据本发明的车顶的一个特定实施例中，所述膨胀室与环境传感器相邻。当冷却装置被激活时，压缩空气被引导到膨胀室中，压缩空气在膨胀室中膨胀并因此冷却。有利地，膨胀室具有出口。
为了还能够冷却特别是车顶的不太重要的部件，可以想到的是，在膨胀室中膨胀的空气用于冷却至少一个不直接暴露于压缩空气的部件。因此，在根据本发明的车顶的一个特定实施例中，膨胀室不仅与一个环境传感器相邻，而且与两个环境传感器相邻，所述两个环境传感器都可以由膨胀气体冷却。
为了给待冷却的环境传感器提供特别大的区域以供冷却介质、即膨胀空气起作用，在根据本发明的车顶的一个特定实施例中，环境传感器连接到或设置有冷却肋片。
有利地，提供压缩空气源，所述压缩空气源提供可以施加到传感器模块的压缩空气。特别地，已经提供的车辆结构的车顶结构的压缩空气系统可以用作压缩空气源。例如，清洁系统集成在根据本发明的车顶中，所述清洁系统使用压缩空气源的压缩空气来清洁传感器透视部分，所述传感器透视部分特别地由车顶蒙皮形成并且环境传感器经由所述传感器透视部分与周围环境连通。
压缩空气源可以特别地包括用于压缩空气的压缩机。此外，压缩空气源可以包括压缩空气存储器，在所述压缩空气存储器中可获得压缩空气。
在根据本发明的车顶的一个特定实施例中，提供了多个传感器模块，每个传感器模块包括至少一个环境传感器，用于检测车辆环境。在这种情况下，压缩空气源可以连接到多个压缩空气管线，所述压缩空气管线分别分配给一个传感器模块。
为了能够以目标方式并且仅根据需要将压缩空气施加到待冷却的部件，压缩空气装置可以包括压缩空气阀。致动压缩空气阀使得压缩空气被施加到传感器模块。压缩空气阀可以设置在压缩空气管线的端部上并且还包括压缩空气喷嘴。
根据本发明的车顶的一个优选实施例被设计为车顶模块。以集成的方式，车顶模块是包括相应车辆自动或半自动驾驶所需的部件的组成部分，并且其可以连接到车辆主体或车辆骨架，取决于车辆制造商，所述车辆主体或车辆骨架可以作为紧凑模块化单元而包括车顶梁、例如车顶侧梁和车顶横梁，作为与车顶模块的交叉部。通过集成传感器系统和冷却装置，被形成为车顶模块的车顶是车顶传感器模块(RSM)，其允许相应的车辆自动地或半自动地驾驶。
设置有根据本发明的车顶并且是自动驾驶车辆的车辆在自动驾驶模式下独立地驾驶，至少没有来自驾驶员的显著干预。在半自动驾驶模式下，根据本发明的车顶例如是驾驶员辅助系统的一部分。
此外，根据本发明的车顶还可以设置有透明的固定车顶部分，所述透明的固定车顶部分是车顶蒙皮装置的一部分，和/或设置有用于车顶开口的车顶开口系统，所述车顶开口由车顶蒙皮限制。
特别地，根据本发明的车顶是乘用车的车顶。然而，它也可以是商用车辆的车顶，商用车辆例如是送货车辆、公共汽车、自动驾驶小型公共汽车(诸如旅客运输车)或牵引车单元。
传感器模块的环境传感器可以以各种方式设计，使用电磁辐射和/或声波，并且包括例如激光雷达传感器、雷达传感器、光学传感器(诸如相机，其也可以是立体相机)和/或类似物。
如果环境传感器是激光雷达传感器，则其优选地在大约905nm或大约1550nm的波长范围内运行。用作环境传感器的相机可以在可见光的波长范围内和/或在红外范围内运行。
本发明的主题方式还是一种机动车辆，其包括上述类型的车顶，并且车顶模块可以放置在所述机动车辆上，特别是放置在车辆骨架上，车顶模块被形成为车顶传感器模块。
本发明的目的的其它优点和有利实施例可以从描述、附图和专利权利要求中得出。
附图说明
具有根据本发明的车顶的机动车辆的实施例在附图中示意性地简化示出，并且在下文中更详细地描述。
图1示出了具有根据本发明的车顶的机动车辆的示意性俯视图；
图2示出了穿过根据图1的车顶的示意性纵向剖视图；
图3示出了具有压缩空气冷却的环境传感器的透视图；和
图4示出了具有压缩空气冷却的传感器模块的示意图。
具体实施方式
附图示出了一种机动车辆10，所述机动车辆10被形成为乘用车并且具有车辆车顶12，所述车辆车顶12在竖直纵向中心车顶平面的两侧上包括车顶侧梁14，其中车顶侧梁14是表示骨架的车辆主体的一部分。在车顶侧梁14之间，车辆车顶12包括车顶模块16，所述车顶模块16刚性地连接到形成车辆骨架支撑结构的车顶侧梁14。
车顶模块16包括车顶蒙皮18和车顶子结构20，车顶子结构20例如被形成为车顶框架并且形成车顶模块16与车辆主体的交叉部。
车顶模块16是车顶传感器模块(RSM：Roof Sensor Module)，其具有允许机动车辆10自动驾驶的装置。为此，车顶模块16具有传感器系统22，传感器系统22包括在车顶模块16的四个角区域中的每一个中的、在前部和后部居中以及在纵侧居中的传感器模块24、26或28。传感器模块24、26和28安装在车顶子结构20上。传感器模块24、26和28分别包括至少一个环境传感器29，借助于所述环境传感器29可以检测车辆环境，使得机动车辆10可以自动驾驶。通过借助机动车辆10的控制装置对环境传感器29的测量信号进行评估，可以确定相应的交通状况，使得机动车辆10可以自动地或独立地适应相应的交通状况并相应地行动。
设置在车顶蒙皮18下方的环境传感器29可以具有各种设计，并且包括例如激光雷达传感器、雷达传感器、相机、天线装置和/或另一合适的传感器。为了使环境传感器可以与环境连通或检测环境，车顶蒙皮18在每个环境传感器的区域中设置有透视部分，所述透视部分对于由相应环境传感器使用的波长是透明的。特别地，传感器透视部分对于在300nm和2000nm之间的范围内的波长是透明的。针对近距离、中距离和/或远距离雷达波束的透明度也可能是有利的。
为了防止传感器模块24、26和28的环境传感器过热并因此失去其功能，车顶模块16设置有冷却装置30，所述冷却装置30包括压缩空气装置32。压缩空气装置32包括压缩空气源，所述压缩空气源设置有压缩机34，所述压缩机34将压缩空气供应到压缩空气存储器36，在压缩空气存储器36中以恒定压力提供压缩空气。压缩空气存储器36与压缩空气管线38的网格连接，压缩空气管线38分别通向传感器模块24、26和28中的一个，在传感器模块24、26和28处，压缩空气管线38与用作排气阀的压缩空气阀40连接。
压缩空气阀40分别包括压缩空气喷嘴42，压缩空气喷嘴42指向相应的传感器模块24、26或28的环境传感器。如图3所示，传感器模块24、26和28分别设置有温度传感器44，温度传感器44测量当前传感器温度并将其传输到控制装置46，控制装置46经由控制线路48连接到相应的压缩空气阀40。
传感器模块24、26和28的环境传感器29各自在一定的温度范围内最佳地运行。如果通过相应的温度传感器44测量到温度范围之外的温度，则通过控制装置46打开相应的压缩空气阀40，使得压缩空气从压缩空气存储器36经由相应的压缩空气管线38和相应的压缩空气喷嘴42朝向相应的环境传感器分配。在通过压缩空气喷嘴42排出压缩空气之后，压缩空气膨胀，由此压缩空气冷却，同时也冷却相应的环境传感器并将其保持在特定的温度范围内。
图4示出了传感器模块24'，传感器模块24'可以集成在图1所示的车辆车顶中并且包括第一环境传感器29和第二环境传感器29'。例如，环境传感器29是激光雷达传感器，而环境传感器29'可以是相机、特别是立体相机。环境传感器29和29'与膨胀室50相邻，膨胀室50由传感器模块24'的壳体壁52形成。壳体壁52被具有压缩空气喷嘴42的压缩空气阀40穿透，压缩空气喷嘴42设置在压缩空气管线38的端部处，压缩空气管线38连接到图1和图2中所示类型的压缩空气存储器(未示出)。
在环境传感器29'的与膨胀室50相邻的侧壁上，环境传感器29'具有延伸到膨胀室50中的冷却肋片54。
如果温度传感器确定环境传感器29和29'的运行温度不在目标温度范围内，则压缩空气可以经由压缩空气管线38和压缩空气喷嘴42被引导到膨胀室50中，压缩空气在膨胀室50中膨胀和冷却，并且因此可以用于冷却环境传感器29和29'。压缩空气直接地被施加到环境传感器29。相比之下，环境传感器29'经由作用在冷却肋片54上的膨胀室50中的膨胀空气间接地被冷却。供给到膨胀室50的空气可以经由出口56排出，出口56形成在壳体壁52中。
附图标记列表
10 机动车辆
12 车辆车顶
14 车顶侧梁
16 车顶模块
18 车顶蒙皮
20 车顶子结构
22 传感器系统
24、24' 传感器模块
26 传感器模块
28 传感器模块
29、29' 环境传感器
30 冷却装置
32 压缩空气装置*
34 压缩机
36 压缩空气存储器
38 压缩空气管线
40 压缩空气阀
42 压缩空气喷嘴
44 温度传感器
46 控制装置
48 控制线路
50 膨胀室
52 壳体壁
54 冷却肋片
56 出口

Claims (12)

1.一种用于机动车辆、特别是用于乘用车的车顶，其包括设置在车顶子结构(20)上方的车顶蒙皮(18)，并且包括传感器系统(22)，所述传感器系统(22)包括至少一个传感器模块(24、24'、26、28)，所述至少一个传感器模块(24、24'、26、28)具有至少一个环境传感器(29、29')，用于检测车辆环境，其特征在于，所述车顶具有用于传感器模块(24、24'、26、28)的冷却装置(30)，所述冷却装置(30)包括压缩空气装置(32)，借助于所述压缩空气装置(32)，压缩空气被施加到所述传感器模块(24、24'、26、28)。
2.根据权利要求1所述的车顶，其特征在于，所述压缩空气装置(32)包括压缩空气管线(38)并且优选地包括压缩空气喷嘴(42)。
3.根据权利要求2所述的车顶，其特征在于，所述压缩空气喷嘴(42)或所述压缩空气管线(38)指向所述环境传感器(29)。
4.根据权利要求2或3所述的车顶，其特征在于，所述传感器模块(24、24'、26、28)包括膨胀室(50)，所述压缩空气喷嘴(42)通向所述膨胀室(50)中并且所述膨胀室(50)与所述环境传感器(29、29')相邻。
5.根据权利要求4所述的车顶，其特征在于，所述膨胀室(50)与至少两个环境传感器(29、29')相邻。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的车顶，其特征在于，所述环境传感器(29')连接到冷却肋片(54)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的车顶，其特征在于，所述车顶具有压缩空气源。
8.根据权利要求7所述的车顶，其特征在于，所述压缩空气源包括压缩空气存储器(36)。
9.根据权利要求7或8所述的车顶，其特征在于，所述压缩空气源连接到多个压缩空气管线(38)，所述多个压缩空气管线(38)分别分配给一个相应的传感器模块(24、24'、26、28)。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的车顶，其特征在于，所述压缩空气装置(32)包括压缩空气阀(40)。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的车顶，其特征在于，所述车顶是车顶模块。
12.一种机动车辆，其包括根据权利要求1-11中任一项所述的车顶。
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CN118604782A (zh) * 2024-08-08 2024-09-06 西安航空学院 一种智能车距测量装置

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