KR102577010B1

KR102577010B1 - 자동차의 자율 또는 반-자율 주행을 위한 센서 시스템 및 루프 개방 시스템 및/또는 솔리드 루프 엘리먼트를 구비하는 루프 모듈

Info

Publication number: KR102577010B1
Application number: KR1020217026693A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 휠젠; 요하네스 탄하이머; 디르크 레글러; 막스 후버; 토마스 린드너; 미하엘 데페; 토마스 루돌프; 세드릭 란그라이스.; 미하엘 마일하머; 유라 레호트스키; 아힘 홀츠바르트; 미하엘 레스폰데크; 알렉산더 킬리아스
Original assignee: 베바스토 에스이
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2023-09-08
Also published as: EP3911529A1; US20220169314A1; DE102019122193A1; US11851106B2; KR20210111314A; JP2022536438A; WO2021032312A1; JP7311616B2; CN113508047A; DE102019122193B4

Abstract

본 발명은 자동차 특히, 승용차용 루프 모듈에 관한 것으로서, 루프 스킨(52), 차량 본체 상에 설치되도록 구성되고 가로 루프 방향으로 연장하는 적어도 하나의 프레임 부분(23) 및 세로 중앙 루프 평면의 양쪽 상에서 세로 루프 방향으로 연장하는 세로 프레임 부분(16)을 구비하는 루프 프레임(22), 루프 프레임(22)에 대해 가로 루프 방향으로 루프 개구(18)를 선택적으로 개폐하기 위해 루프 프레임(22)의 가로 프레임 부분들(16)의 일부인 가이드 레일 상에 배치되도록 구성된 리드 엘리먼트(20)를 가진 루프 개구 시스템, 및/또는 투명한 시스루 부분(54)을 갖고 루프 프레임(22)에 견고하게 연결되어 있는 솔리드 루프 엘리먼트, 및 적어도 하나의 환경 센서(34,34A,34B,36A,36B)를 가지고 루프 개구(18)의 외부 및/또는 투명한 시스루 부분(54)의 외부에 위치되고 루프 스킨(52)의 일부인 커버 엘리먼트에 의해 덮이고 루프 프레임(22)의 적어도 일부를 덮는 적어도 하나의 센서 모듈(30,30A,30B,32A,32B))을 포함하는 센서 시스템을 구비한다.

Description

자동차의 자율 또는 반-자율 주행을 위한 센서 시스템 및 루프 개방 시스템 및/또는 솔리드 루프 엘리먼트를 구비하는 루프 모듈

본 발명은 자동차용 루프 모듈(roof module)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 청구항 1의 전제부의 특징들을 구비하는 특히, 승용차용 루프 모듈에 관한 것이다.

이러한 종류의 루프 모듈은 실제로 알려져 있고, 분리된 컴포넌트로서, 차량 프레임을 형성하는 차량 본체 상에 배치될 수 있는 승용차의 차량 루프이다. 루프 모듈은 파노라마(panoramic) 루프를 형성하기 위한 시스루(see-through) 부분을 형성하는 투명한 부분을 가진 순수한 솔리드(solid) 루프일 수 있다. 루프 모듈이 설치 위치 내에 있을 때, 즉, 루프 모듈이 차량 본체 또는 차량 프레임에 연결될 때, 솔리드 루프는 차량 본체에 고정되게 즉, 차량 본체에 대해 움직일 수 없는 방식으로 배치된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 루프 모듈은 이동가능한 리드(lid) 엘리먼트를 구비하는 루프 개방 시스템을 가질 수 있고, 루프 개구는 루프 개방 시스템에 의해 선택적으로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 부가적으로, 루프 모듈은 루프 모듈의 외부의 볼 수 있는 표면을 형성하고, 솔리드 루프 엘리먼트 상의 시스루 부분을 형성하기 위해 부분적으로 투명하고, 루프 모듈이 루프 개방 시스템을 구비할 때 루프 개구까지 연장할 수 있는, 루프 스킨(skin)을 항상 구비한다.

나아가서, 자동차의 자율 또는 반-자율 주행을 가능하게 하는 센서 모듈들이 차량 루프 상에 배치되는 것도 알려져 있다. 이러한 센서 모듈들은 환경 센서들을 구비하고, 차량 환경은 이러한 환경 센서들에 의해 모니터링되고 감지될 수 있다. 지금까지, 차량 루프는 일반적으로 차량의 가장 높은 지점에 위치되어 차량 환경을 용이하게 볼 수 있기 때문에, 센서 모듈들은 차량 루프의 꼭대기 상에 배치되었다. 그러나, 센서 모듈들을 차량의 꼭대기에 배치하는 구성은 차량의 외관이 일반적으로 고객의 요구를 만족시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 자동차의 자율 또는 반-자율 주행 사용에 통합되기 적합한 한편 수요자의 높은 시각적 요구를 만족시키는, 자동차용 루프 모듈 특히, 승용차용 루프 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 특징들을 가진 루프 모듈에 의해 달성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 루프 모듈은, 루프 개구를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 리드(lid) 엘리먼트 및/또는 투명한 시스루(see-through) 부분을 구비하는 솔리드 루프 엘리먼트를 포함하는 루프 개방 시스템, 및 통합된 방식으로 마련된 적어도 하나의 환경 센서를 구비하는 센서 모듈을 구비하고, 환경 센서는 루프 개구 또는 투명한 시스루 부분을 가리거나 덮지 않고, 루프 스킨의 일부인 커버 엘리먼트 때문에 시각적으로 어필하는 방식으로 루프 모듈 내에 수용될 수 있다.

본 발명은, 루프 센서 모듈(RSM)로 알려져 있고, 차량의 자율 또는 반-자율 주행을 가능하게 할 수 있고, 투명한 솔리드 루프 부분 및/또는 개방가능한 루프 부분이 마련된 센서 루프를 제공한다. 특히, 커버 엘리먼트의 디자인은 루프 스킨(skin)이 고객 요구에 시각적으로 어필하는 방식으로 구성된다. 자율 주행 모드에서, 차량은 적어도 운전자에 의한 본질적인 간섭없이 자율적으로 주행한다. 반-자율 주행 모드에서, 본 발명에 따른 루프 모듈은 예를 들어, 운전자 보조 시스템의 일부이다.

통합된 방식에서, 본 발명에 따라 구성된 루프 모듈은 차량의 자율 또는 반-자율 주행에 필요한 컴포넌트들이 수용되는 차량 루프이다. 다수의 기능적 엘리먼트들이 통합된 루프 모듈은, 차량 루프를 형성하기 위해 차량 제조사에 의해 컴팩트한 구조적 유닛으로서 차량 본체 또는 차량 프레임에 연결될 수 있다. 또한, 루프 모듈은 특히, 알려진 자동차 내의 후방 미러(rear mirror)의 영역 내에 개재되고 차량의 승객들의 시야를 제한하는 기능적 엘리먼트들을 구비한다.

본 발명에 따른 루프 모듈이 제공되는 환경 센서는 기본적으로 다양한 방식들로 구성될 수 있고, 특히 라이다(LiDAR) 센서, 레이더 센서, 카메라와 같은 광 센서 등을 구비할 수 있다. 바람직하게, 라이다 센서들은 905nm 또는 대략 1,550nm의 파장 범위에서 작동한다. 환경 센서로서 사용되는 카메라는 가시광선의 파장 범위 및/또는 적외선의 파장 범위에서 작동할 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈은 특히, 승용차 내에서 사용될 수 있지만, 화물 운송 트럭 또는 트랙터 유닛과 같은 다용도 트럭의 차량 루프를 형성하거나 그 일부일 수도 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈의 루프 스킨은 단일 피스(piece)이거나 다수의 피스들로 구성될 수 있다. 센서 모듈 및 루프 프레임의 적어도 일부를 덮는 커버 엘리먼트는, 루프 스킨 또는 별개의 루프 스킨 엘리먼트의 통합된 부분일 수 있다. 또한, 커버 엘리먼트는 예를 들어, 록킹 수단, 스크류 및/또는 접착제에 의해 인접한 루프 스킨 영역들에 연결된 별개의 컴포넌트일 수 있음을 상정할 수 있다. 커버 엘리먼트와 스킨 영역의 인접한 루프 사이의 웨더스트립(weatherstrip)은 물 튕김을 방지하고 습기가 루프 모듈 속으로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 루프 스킨이 다수의 부품들로 구성될 때, 바람직하게 개별 루프 스킨 엘리먼트들의 외면들이 서로 동일한 높이를 이루기 때문에 서로 조화를 이루는 외부 루프 표면이 형성된다.

바람직하게, 커버 엘리먼트 또는 루프 스킨은 센서 시스루 부분을 구비하고, 환경 센서는 센서 시스루 부분을 통해 차량 환경을 감지한다. 바람직하게, 센서 시스루 부분은 환경 센서에 의해 사용되는 파장들에 투명하다. 특히, 센서 시스루 부분은 300nm와 2,000nm 사이의 파장 범위인 환경 센서의 신호들이 통과할 수 있는 방식으로 구성된다.

본 발명에 따른 루프 모듈의 바람직한 실시예에서, 센서 모듈의 적어도 일부를 덮는 커버 엘리먼트는, 종래의 차량 루프들의 곡률에 상응하는 곡률을 가진다. 예를 들어, 커버 엘리먼트는 가로 루프 방향 및/또는 세로 루프 방향에서 1,000mm와 10,000mm 사이 특히, 2,000mm와 5,000mm 사이의 곡률 반경을 가진 곡률을 구비한다. 따라서, 커버 엘리먼트의 곡률은 가로 루프 방향 및/또는 세로 루프 방향의 연장을 통해 변화될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 커버 엘리먼트는, 본 발명에 따른 루프 모듈의 총 중량을 낮게 유지하기 위해, 바람직하게 복합 컴포넌트 및/또는 사출 성형 플라스틱 컴포넌트이거나 이것을 구비할 수 있는 경량 엘리먼트이다. 예를 들어, 커버 엘리먼트는 섬유-강화 폴리우레탄 층들에 의해 경계를 이루는 허니콤(honeycomb) 구조를 구비한다. 만약 커버 엘리먼트가 사출 성형 플라스틱 컴포넌트이면, 그것은 폴리카보네이트 재료 또는 다른 적절한 플라스틱 재료로 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈의 루프 프레임은, 차량 본체 상에 설치되도록 구성되고, 적어도 하나의 가로 프레임 부분 및 세로 루프 방향으로 연장하는 2개의 세로 프레임 부분들을 구비하고, 센서 모듈에 대한 서포트로서 설계될 수 있다. 이를 위해, 가로 프레임 부분은 환경 센서가 그 위에 배치되는 전방 프레임 부분일 수 있다. 이 경우, 커버 엘리먼트는 그 전체 폭에 걸쳐 전방 프레임 부분을 덮고, 단일 부분일 수 있거나 다수의 부분들로 구성될 수 있는 전방 커버인 것이 바람직하다. 이 경우, 커버 엘리먼트는 가로 차량 방향으로 연장하는 윈드쉴드(windshield) 프레임의 상부 프레임 레그(leg)를 형성하는 차량의 전방 헤더(header)의 일부일 수 있다.

그러나, 가로 프레임 부분은 환경 센서가 그 위에 배치되는 후방 프레임 부분일 수도 있다. 이 경우, 커버 엘리먼트는 단일 피스 또는 다수의 피스들로 구성되는 후방(rear) 커버이고, 가로 루프 방향으로 그 전체 폭을 가로질러 후방 프레임 부분을 덮을 수 있고, 단일 피스 또는 다수의 피스들로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈이 센서 모듈들의 영역 내에서 편평해지도록 하기 위해, 루프 프레임은 하강된 수용부(lowered accommodating portion)를 가질 수 있고, 이들 영역 내의 수용부에는 센서 모듈이 설치된다.

센서 모듈은 서포트 쉬트(sheet)를 구비할 수 있고, 서포트 쉬트를 통해 센서 모듈은 루프 프레임 상에 설치된다. 바람직하게, 서포트 쉬트는 차량 환경을 감지하는데 사용되는 다수의 환경 센서들, 및/또는 환경 센서를 위한 가열 디바이스 및/또는 냉각 디바이스, 클리닝 디바이스, 전선들, 유체 라인들 등과 같은 센서 시스템의 다른 기능성 엘리먼트들을 수용 및 부착하는 기능을 한다.

또한, 자동차의 측면(lateral) 환경을 충분한 방식으로 감지할 수 있도록 하기 위해, 적어도 하나의 센서 즉, 센서 시스템의 환경 센서는 프레임의 세로 프레임 부분들의 각각에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈을 가능한 한 많은 조건들에서 사용할 수 있도록 하기 위해, 센서 모듈을 위한 가열 디바이스, 냉각 디바이스 및/또는 클리닝 디바이스가 제공될 수 있다. 가열 디바이스, 냉각 디바이스 및 클리닝 디바이스는 각각 루프 프레임 상에 배치될 수 있고, 센서 모듈 그 자체의 통합된 일부일 수 있다. 가열 디바이스와 냉각 디바이스는 센서 모듈과 환경 센서가 이상적인 기능이 보장되는 온도 범위로 항상 유지되는 것을 보장한다. 또한, 냉각 디바이스는 환경 센서 그 자체에 의해 생성되고 환경 센서의 작동에 영향을 미칠 수도 있는 열을 발산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 루프 모듈은 센서 모듈을 위한 열 관리 기능을 가질 수 있다.

클리닝 어셈블리는 특히, 커버 엘리먼트의 센서 시스루 부분은 환경 센서가 차량 환경을 감지할 수 있도록 깨끗하게 유지될 수 있고 세정 유체로서 세정액 또는 가스가 사용될 수 있는 방식으로 구성된다. 예를 들어, 클리닝 어셈블리는 센서 시스루 부분 상의 먼지의 양의 함수로서 또는 특정 시간 간격으로 가스 또는 액체 형태의 세정 유체를 분사하는 유체 노즐을 구비한다.

클리닝 어셈블리는 센서 시스루 부분 상의 먼지의 양을 감지하기 위한 디바이스에 결합될 수 있다. 이러한 감지 디바이스는 광학 디바이스들 또는 예를 들어, 센서 시스루 부분의 진동 거동(vibration behavior)에 기반하여 먼지의 양을 결정하는 디바이스들을 구비할 수 있다.

부가적으로, 클리닝 어셈블리에 부가하여, 만약 센서 시스루 부분 자체가 가열 디바이스를 구비하고 그것에 의해 센서 시스루 부분의 연무화(fogging) 또는 아이싱(icing)이 방지될 수 있으면 유용하다.

만약, 클리닝 디바이스 및 냉각수와 함께 작용하는 쿨링 디바이스가 본 발명에 따른 루프 모듈에 마련되면, 냉각수는 클리닝 디바이스에 의해 사용되는 세정액에 의해 형성되어 차량의 탱크 내에 저장될 수 있다. 탱크는 루프 모듈 내에 형성된다.

루프 개방 시스템을 가진 루프 모듈 내에서 사용되는 센서 모듈이 루프 개구가 개방될 때에도 사용되도록 하기 위해, 커버 엘리먼트는 그것이 개방 위치에 있을 때, 센서 모듈의 감지 영역 또는 시그널 콘(signal cone) 외측에 위치되는 것이 바람직하다.

차량 내부 위에 위치된 투명한 시스루 부분을 형성하는 솔리드 루프 엘리먼트는, 그 에지 부분들을 이용하여 루프 프레임을 덮는 것이 바람직하므로 센서 모듈을 위한 커버 엘리먼트를 또한 형성한다.

본 발명에 따른 루프 모듈의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 시그널 라이트(signal light)가 통합됨으로써, 작동 모드 또는 센서 시스템이 표시될 수 있고, 결국 차량의 활동 상태가 표시될 수 있다. 시그널 라이트는 루프 모듈의 후방 또는 전방에 배치될 수 있고, 루프 스킨 또는 꼭대기에서 루프 스킨의 일부인 커버 엘리먼트에 의해 덮일 수 있다. 특히, 시그널 라이트는 ADS(자율 주행 신호) 라이트로서 알려진 것이고, 이것은 차량이 자율 주행 모드 인지 여부를 나타낸다.

또한, 차량을 다른 도로 사용자들과 통신시키게 하는 다른 통신 수단은 본 발명에 따른 루프 모듈에 통합될 수 있다. 예를 들어, 루프 모듈은 차량 환경 즉, 다른 도로 사용자들과 통신하고 센서 시스템의 활동 상태에 관한 정보를 제공할 수 있는 음향 시그널닝 디바이스를 가질 수 있다.

센서 시스템 또는 센서 모듈이 사용되지 않는 비활성 상태에서의 환경 조건들과 손상에 대한 보호를 제공하기 위해, 커버 엘리먼트는 다른 루프 스킨 영역들에 대해 이동가능할 수 있다. 특히, 센서 모듈이 사용되지 않을 때 센서 모듈이 루프 모듈의 내부 속으로 오므라들 수 있는(retactable) 방식으로 커버 엘리먼트는 이동가능할 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 루프 모듈은, 루프 모듈의 코너부들 내에 각각 배치됨으로써 적어도 거의 모든 차량 환경을 감지할 수 있는 적어도 4개의 센서 모듈들을 구비한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어, 카메라에 의해 형성된 환경 센서는, 루프 모듈의 중앙 전방 영역 내 또는 중앙 후방 영역 내에 배치될 수 있다. 카메라는 모노/멀티/멀티-초점 및 스테레오 카메라이고 및/또는 그것을 구비할 수 있다. 또한, 환경 센서는 루프 프레임의 측면 세로 프레임 빔 상에 배치되는 것을 상정할 수 있다.

루프 모듈의 코너부들 내에 배치된 센서 모듈들 사이의 간격은 차량의 형태에 의존한다. 종래의 세단(sedan) 차량의 경우, 그 간격은 세로 루프 방향으로 80cm 내지 150cm가 바람직하다. 스테이션 왜건(sation wagon) 차량의 경우, 코너부들 내에 배치된 센서 모듈들의 간격은 세로 루프 방향으로 대략 100cm 내지 300cm가 바람직하다. 소형차인 경우, 코너부들 내에 배치된 센서 모듈들 사이의 간격은 세로 루프 방향으로 40cm 내지 120cm가 바람직하다. 이 경우, 가로 루프 방향의 간격은 60cm 내지 140cm일 수 있다. 예를 들어, 세로 차량 방향으로 코너부들 내에 배치된 센서 모듈들 사이의 간격에 대한 가로 차량 방향으로 코너부들 내에 배치된 센서 모듈들 사이의 간격의 비율은 1:1과 1:5 사이의 범위이다. 다용도 트럭의 경우, 이러한 비율은 1:5와 1:10의 범위일 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 환경 센서들 또는 센서 모듈들은 커버 엘리먼트에 의해 형성된 루프 스킨의 스텝(step) 뒤에 배치된다. 스텝의 전방 표면은 환경 센서를 위한 센서 시스루 부분을 형성한다. 바람직하게, 커버 엘리먼트의 스텝은 수 센티미터의 높이 특히, 대략 3cm 내지 15cm의 높이를 가진다. 또한, 센서 모듈은 커버 엘리먼트에 의해 형성된 가파르게 경사진 루프 라인 또는 커버 엘리먼트에 의해 형성된 혹(hump)-모양의 엘리베이션 뒤에 위치될 수 있다.

바람직하게, 센서 모듈은 최대 50cm 바람직하게, 최대 40cm 특히, 최대 30cm의 구조적 높이를 가진다.

바람직하게, 본 발명에 따른 루프 모듈의 루프 스킨은, 센서 시스템의 기능적 엘리먼트들이 그 아래에 배치될 수 있는 비(non)-시스루 부분을 형성한다. 바람직하게, 기능적 엘리먼트들은 센서 시스템을 위해 필요한 전선들, 유체 라인들 및/또는 기계적 모듈들을 구비한다. 일반적으로 루프 개방 시스템의 일부인 가이드 레일들은 또한 루프 스킨의 불-투명 부분들에 의해 덮일 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈의 루프 프레임은, 루프 모듈 내에 통합된 서포트일 수 있고, 루프 모듈이 차량 본체 또는 차량 프레임에 연결될 수 있는 인터페이스를 형성하는 것이 바람직하다.

나아가서, 본 발명에 따른 루프 모듈은 인터페이스를 가질 수 있고, 그것을 통해 루프 모듈의 센서 모듈은, 예를 들어, 차량의 자율 주행을 위해 필요하고 범퍼의 영역 내에 배치된 차량의 다른 센서 엘리먼트들과 통신할 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈은 적어도 하나의 안테나 모듈과 무선 모뎀을 더 구비한다. 안테나 모듈은 무선 신호들, 모바일 무선 신호들, GPS 신호들 등을 수신하도록 구성될 수 있고, DSRC 패치 안테나들의 방식으로 구성된다. 안테나 모듈은 특히, 카-투-카(car-to-car) 통신 또는 차량과 도로 사용자들과 통신하는 기능을 수행할 수 있다. 안테나 모듈은 루프 스킨의 인서트(insert)와 같이, 루프 모듈의 사출 성형 플라스틱 부분의 인서트일 수 있다.

본 발명에 따른 루프 모듈은 차량 프레임에 대한 유사한 기계적 인터페이스를 가진 루프 모듈 선택의 일부일 수 있고, 그로부터 차량 제조자는 고객 요구에 부응하여 선택할 수 있다.

본 발명의 주제의 다른 장점들과 유용한 구성들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 자명하다.

본 발명에 따른 루프 모듈의 실시예들은 도면들에서 개략적이고 간단한 방식으로 예시되고, 아래의 상세한 설명에서 보다 더 상세히 논의된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 모듈을 구비하는 차량 루프의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 루프 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 루프 모듈을 구비하는 차량 루프의 개략적 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 루프 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 루프 모듈을 구비하는 자동차의 평면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 루프 모듈의 단면도이다.
도 7은 도 6에 상응하는 루프 모듈의 다른 실시예의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 모듈을 구비하는 차량의 정면도이다.
도 9는 도 8의 차량의 측면도이다.
도 10은 루프 사이드 빔의 영역 내에서 도 8의 차량의 루프의 단면도이다.
도 11은 전방 헤더의 영역 내에서 도 8의 차량의 루프의 단면도이다.
도 12는 다수의 환경 센서들을 부착하기 위한 서포트 모듈을 구비하는 루프 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 13은 도 12의 서포트 모듈의 사시도이다.
도 14는 4개의 센서 모듈들을 가진 본 발명에 따른 루프 모듈을 구비하는 차량 루프의 평면도이다.

도 1은 승용차로서 구성되고, 중앙의 세로 차량 평면의 수직 양측 상의 루프 사이드 빔(beam)(16)을 구비하는 차량 프레임 상에 배치된 루프 모듈(12)을 구비하는 자동차의 차량 루프(10)를 도시한다.

루프 모듈(12)은 자동차의 자율 주행을 가능하게 하는 디바이스들이 장착된 루프 센서 모듈(RSM)이다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 루프 모듈(12)은, 세로 차량 방향으로 배치될 수 있는, 리드 엘리먼트(20)에 의해 선택적으로 개방되거나 폐쇄될 수 있는 루프 개구(18)를 구비한다. 이를 위해, 리드 엘리먼트(20)는 양측 사이드 상의 가이드 레일(21) 내에 장착되고, 각각의 가이드 레일(21)은 루프 모듈(12)의 서포트 구조이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 전방 프레임 부분을 형성하는 가로 루프 빔(23)을 가진 루프 프레임(22)의 일부로 되어 있다. 가이드 레일들(21)은 루프 프레임(22)의 각각의 세로 루프 빔의 부분이다.

루프 모듈(12)은 루프 개구(18)의 후방으로, 솔리드 루프 엘리먼트를 형성하는 루프 스킨 부분(24)을 구비한다.

루프 모듈(12)은 루프 개구(18)의 전방으로, 커버 엘리먼트이고 자동차의 전방 헤더를 형성하는 루프 스킨 부분(26)을 구비하고, 전방 헤더는 가로 루프 방향으로 연장하고 윈드쉴드(28)의 프레임의 상부 가로 레그(leg)로 되어 있다.

루프 모듈(12)에는 차량의 자율 주행을 가능하게 하고 루프 스킨 부분(26) 아래에 배치되고 각각 환경 센서(34A,34B,36A,36B)를 가진 다수의 센서 모듈들(30A,30B,32A,32B)을 구비하는 센서 시스템이 마련된다. 환경 센서들(34A,34B)은 각각 905nm 및/또는 1,550nm의 파장에서 작동하는 라이다 센서로서 알려진 것으로 구성된다. 2개의 환경 센서들(36A,36B)은 각각 모노/멀티/멀치-초점 및/또는 스테레오 카메라로서 구성될 수 있는 카메라이다. 환경 센서들(36A,36B)의 카메라들은 가시광선의 파장 범위 및 적외선 부근의 파장 범위에서 작동한다.

커버 엘리먼트를 형성하는 루프 스킨 부분(26)은, 센서 모듈들(30A,30B,32A,32B)의 영역 내의 센서 시스루 부분들(38A,38B,40A,40B)을 각각 구비하고, 센서 시스루 부분들(38A,38B,40A,40B)의 각각은 200nm와 2,000nm 사이의 파장에 대해 특히, 환경 센서들(34A,34B,36A,36B)에 의해 사용되는 파장들에 대해 투명하게 되어 있다. 부가적으로, 센서 시스루 부분들(38A,38B,40A,40B)은 각각 레이다 방사에 투명할 수 있다.

루프 스킨 부분(26)에 의해 형성되는 커버 엘리먼트는 플라스틱으로 제조되고 특히, 폴리카보네이트 사출 성형 플라스틱 부분 또는 경량 복합재료이다.

전방 루프 스킨 부분(26)은, 세로 중앙 차량 평면에 대해 거울-대칭이고 세로 중앙 차량 평면으로부터 후방 방향으로 굴곡되는 스텝(42)을 형성한다. 센서 시스루 부분들(38A,38B)은 루프 모듈(12)의 각각의 전방 에지 부분들 내의 스텝(42)의 전방 표면 상에 배치된다. 센서 시스루 부분들(40A,40B)은 세로 중앙 차량 평면에 근접하고 서로 대칭인 루프 스킨 부분(26)의 상측 사이드 상에 형성된다.

센서 시스루 부분들(38A,38B,40A,40B)을 깨끗하게 유지할 수 있도록 하기 위해, 루프 모듈은 유체 노들들(44A,44B,50A,50B)을 구비한다. 유체 노즐들(50A,50B)은 전개가능한 노즐 로드(rod)들 상에 배치된다. 유체 노즐들(44A,44B)은 스텝(42)의 전방에 있는 루프 스킨(26)에 고정된다. 유체 노즐들(44A,44B,50A,50B)의 각각은, 유체 콘 또는 스프레이 콘을 생성하기 위해 액체 또는 공기일 수 있는 세정 유체를 사용하여 적절한 라인들을 통해 공급되고, 필요한 경우 각각의 센서 시스루 부분을 타격하여 그것을 세정하거나 그것을 건조시킨다.

특정 실시예에서, 유체 노즐들(44A,44B,50A,50B)의 각각은 센서 시스루 부분들(38A,38B,40A,40B) 상의 먼지의 양의 함수로서 작동한다. 먼지의 양은 광학적으로 작동하거나 진동 거동을 평가하여 센서 시스루 부분들(38A,38B,40A,40B)의 진동 거동의 변화를 먼지의 양의 변화로서 해석하는 감지 디바이스에 의해 결정될 수 있다.

센서 모듈들(30A,30B,32A,32B)은 루프 개구(18)에 의해 점유된 영역 외측에 위치된다.

도 3 및 도 4는 승용차로서 또한 구성되고, 차량 프레임이고 그 위에 루프 모듈(12)이 배치된 차량 본체(14)를 가진 자동차(1)를 도시한다. 루프 모듈(12)은 차량 본체(14)의 일부인 측면 세로 빔들(16)에 의해 한정되는 차량 루프를 형성한다.

루프 모듈(12)은 중앙 영역에서 차량을 관통하여 광이 차량 내부로 들어갈 수 있는 투명한 루프 부분(54)을 형성하는 루프 스킨(52)을 구비한다. 루프 스킨(52)은 루프 모듈(12)의 서포트 구조와 차량 본체에 대한 루프 모듈(12)의 인터페이스를 형성하는 주변 루프 프레임(22)에 부착된다.

도 1 및 도 2에 따른 루프 모듈과 유사하게, 루프 모듈(12)은 차량의 자율 주행을 가능하게 하는 디바이스들이 마련된 루프 센서 모듈(RSM)이다. 이를 위해, 루프 모듈(12)은 4개의 코너부들 내에 있는 센서 모듈(30)을 구비하고, 각각의 센서 모듈(30)에는 적어도 하나의 환경 센서(34)가 마련되어 있고, 이러한 환경 센서에 의해 차량 환경이 감지됨으로써 차량의 자율 주행이 구현될 수 있다. 자동차의 컨트롤러에 의해 환경 센서들(34)의 측정 신호들을 평가함으로써, 현재의 교통 상황이 결정될 수 있고, 자동차는 현재 교통 상황에 자율적으로 적응되어 그에 상응하게 거동할 수 있게 된다. 센서 모듈들(30)의 각각은 루프 프레임(22) 상에 배치되고 커버 엘리먼트를 형성하는 루프 스킨(52)에 의해 대부분 덮인다.

도 1 및 도 2에 따른 실시예와 같이, 환경 센서들(32)은 다양한 방식들로 구성될 수 있고, 예를 들어, 라이다 센서, 레이더 센서, 카메라 및/또는 다른 적절한 센서를 구비한다.

도 3 및 도 4에 예시된 실시예에서, 루프 스킨(52)은 본질적으로 연속적이다. 센서 모듈들(30)의 각각의 영역 내에서, 루프 스킨(52)은 분리될 수 있는 방식으로 고정된 메인터넌스(maintenance) 커버(58)에 의해 덮인 개구(56)를 구비한다. 메인터넌스 커버(58)는 각각의 환경 센서(34)에 의해 사용되는 파장 범위에 투명한 시스루 부분(59)을 형성한다. 특히, 투명한 시스루 부분(59)은 200nm와 2,000nm 사이의 파장에 투명하다. 레이다 방사에 대한 투명도가 필요할 수도 있다. 환경 센서로서 사용될 수 있는 라이다 센서는 예를 들어, 905nm의 파장 및/또는 1,550nm의 파장을 사용한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 환경 센서(34)는 스크류들(61)에 의해 루프 프레임(22)에 스크류결합되거나 그 일부인 서포트 플레이트(60) 상에 배치된다. 나아가서, 세정 노즐들 또는 유체 노즐들(55)은 서포트 플레이트들(60)에 부착되고, 유체 노즐들(55)은 메인터넌스 커버(58)를 관통하여 환경 센서(34)를 위한 시스루 부분(59) 내의 메인터넌스 커버(58)의 외측을 세정하는 기능을 한다. 세정 노즐들(55)에 세정 유체를 공급하기 위해, 공급 호스(미도시)는 서포트 플레이트(60) 및/또는 루프 프레임(22)에 부착될 수 있다.

드립 팬(drip pan)(62)은 루프 프레임(22) 아래와 센서 모듈(30) 아래에 배치되어 잠정적으로 들어올 수도 있는 튀기는 물 등을 수거할 수 있고, 튀기는 물 등은 라인(63)을 통해 배출될 수 있다.

메인터넌스 커버(58)는 주변 웨더스트립(64)을 통해 루프 스킨(52) 상에 놓여진다. 부가적으로, 메인터넌스 커버(58)는 록킹 후크들(65)을 통해 분리될 수 있는 방식으로 루프 스킨(52)에 고정된다.

루프 프레임(22) 상에 배치된 센서 모듈들(30)은 루프 시스루 부분(54)의 외측에 위치되고 커버 엘리먼트를 형성하는 루프 스킨(52)에 의해 덮인다. 루프 스킨에 의해 형성된 커버 엘리먼트는 센서 모듈들(30)에 인접하게 위치된 영역 내에서 루프 프레임(22)을 부가적으로 덮는다.

도 5 및 도 6은 차량 본체의 일부인 측면 루프 사이드 빔들(16)에 의해 경계를 이루는 루프 모듈(12)에 의해 형서된 차량 루프를 도시한다.

도 6에서 그 자체 위에 예시된 루프 모듈(12)은 자동차의 자율 주행을 가능하게 하는 디바이스들이 장착된 루프 센서 모듈(RSM)이다.

전술한 실시예들과 유사하게, 도 5 및 도 6에 따른 루프 모듈(12)은 서포트 구조 및 차량 본체에 대한 루프 모듈(12)의 인터페이스를 형성하는 루프 프레임(22)을 구비한다. 부가적으로, 루프 모듈(12)은, 광이 차량 내부로 들어갈 수 있는 중앙 영역 내의 투명한 시스루 부분(54)을 형성하는 루프 스킨(52)을 구비한다. 루프 스킨(52)은 루프 프레임(22)에 고정된다.

루프 모듈(12)은 4개의 코너부들 내에 각각 위치된 센서 모듈(30)을 구비하고, 각각의 센서 모듈(30)에는 환경 센서(34)가 마련되어 있고, 자동차의 자율 주행을 구현하기 위해, 환경 센서에 의해 차량 환경이 감지될 수 있다. 센서 모듈들(30)은 각각 루프 프레임(22) 상에 배치된다. 센서 모듈들(30)의 환경 센서들(34)은 각각 전술한 실시예들에 따라 구성될 수 있다.

투명한 솔리드 루프 부분(54)을 형성하는 루프 스킨(52)은 루프 모듈의 코너부들까지 연장한다. 이것은 센서 모듈들(30)이 루프 스킨(52)에 의해 덮이는 것을 의미한다. 이 경우, 루프 스킨(52)은 단일 피스로 구성된다. 그러나, 루프 스킨(52)은 다수의 루프 스킨 엘리먼트들로 구성될 수도 있다.

센서 모듈들(30)의 환경 센서들(34)이 차량 환경을 모니터할 수 있도록 하기 위해, 루프 스킨(52)은 센서 모듈들(30)의 각각의 영역 내에서 스텝(42)을 형성하고, 센서 시스루 부분(59)은 각각의 스텝(42)의 전방 표면 상에 형성되어 있다. 이러한 스텝 대신에, 슬라이트(slight) 범프 또는 경사가 가파른 루프 라인이 형성될 수도 있다. 시스루 부분들(59)은 환경 센서들(34)에 의해 사용되는 파장 범위들에 투명하다.

센서 모듈들(30)이 코너부들 내에 배치되기 때문에, 센서 모듈들은 서로로부터 멀리 이격되게 배치되고, 투명한 솔리드 루프 부분에 의해 형성된 시스루 부분(54)의 외측에 배치된다. 전술한 실시예들에서와 같이, 센서 모듈들(30)은 도시된 구성에서 가로 루프 방향으로 적어도 대략 70cm 내지 100cm이고 세로 루프 방향으로 적어도 대략 120cm 내지 180cm인 간격을 가진다.

또한, 루프 모듈(12)은, 수직 세로 루프 평면에 대해 전방 영역의 중간에서, 자동차(10)가 자율 주행 모드인지 여부에 대해 차량 환경에게 안내할 수 있는 ADS 광(65)으로 알려진 것을 구비할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 루프 모듈을 도시한다. 도 7의 루프 모듈(12)은, 루프 개구 시스템의 일부인 리드 엘리먼트(20)에 의해 선택적으로 폐쇄되거나 적어도 부분적으로 개방될 수 있는 루프 개구(18)를 형성하는 점에서, 도 5 및 도 6에 예시된 루프 모듈과 상이하다. 루프 개구(18)는, 도 5 및 도 6에 따른 실시예와 유사하게, 루프 모듈의 코너부들 내의 센서 모듈들(30)을 덮는 루프 스킨(52)에 의해 둘러싸이고, 각각의 센서 모듈(30)은 환경 센서(34)를 구비하고, 루프 모듈(12)의 일부이고 차량 본체에 대한 인터페이스를 형성하는 루프 프레임(22) 상에 배치된다.

리드 엘리먼트(20)는 스포일러(spoiler) 루프의 리드 엘리먼트이고 후방 센서 모듈(30) 위에 배치되고, 완전히 개방된 위치에 있을 때 그들의 시야의 외측에 배치된다. 상기 센서 모듈(30)의 환경 센서(34)의 시야는 리드 엘리먼트(20)의 상기 개방 위치에서 가려지지 않는다.

그 밖에, 도 7에 따른 루프 모듈은 도 5 및 도 6에 따른 루프 모듈과 동일한 방식으로 구성되므로, 간결성을 위해 더 이상의 상세한 내용은 설명하지 않는다.

도 8 내지 도 11은 각각 승용차로서 구성되고, 차량 루프(10)가 그 위에 배치되고 차량 프레임 구조인 차량 본체(2)를 구비하는 자동차(1)를 도시한다. 차량 루프(10)는 루프 센서 모듈(RSM)로서 알려진 것으로 구성됨으로써, 자동차(1)의 자율 주행을 가능하게 하는 센서 시스템이 마련된다.

특히, 도 10 및 도 11에 예시된 루프 모듈(12)은, 루프 프레임(22)을 형성하는 서포트 구조, 및 솔리드 루프 엘리먼트이고 외부 루프 스킨을 형성하는 부분적으로 투명한 루프 스킨(52)을 구비한다.

나아가서, 루프 모듈(12)은 4개의 코너부들의 각각에 센서 모듈(30)이 마련되고, 각각의 센서 모듈(30)은 환경 센서(34)를 구비하고, 자동차(1)의 자율 주행을 구현하기 위해 환경 센서에 의해 차량 환경이 감지된다. 센서 모듈들(30)과 환경 센서들(34)은 전술한 실시예의 센서 모듈들과 환경 센서들과 동일한 방식으로 구성되고, 차량 내부 위에 위치된 중앙 루프 시스루 부분의 외측에 배치된다.

센서 모듈들(30)의 각각의 영역 내에서, 루프 스킨(52)은 범프를 형성하고, 각각의 범프는 센서 모듈들(30)의 구조 높이에 의해 미리구획되어 있고, 12.5cm 보다 더 높지 않다. 센서 모듈들(30)의 구조 높이는 상부 경계면이 루프 베이스라인으로부터 대략 12.5cm보다 더 멀리 이격되지 않는 방식으로 선택된다. 루프 베이스라인(A)은 센서 모듈들이 없는 차량 루프 즉, 센서 모듈들로부터 발생하는 루프 스킨 내에서 임의의 범프들을 가지지 않는 차량 루프의 루프 라인에 상응하는 라인이다.

도 12 내지 도 14는 차량 루프를 형성하는 루프 모듈(12)의 섹션을 도시한다. 루프 모듈(12)은 루프 스킨(52)의 일부인 패널 컴포넌트(67)를 구비한다. 도 3 및 도 4에 따른 실시예에서와 같이, 루프 스킨(52)의 패널 컴포넌트(67)는 다수의 환경 센서들(34)을 구비하는 센서 모듈(30)을 덮는다. 환경 센서들(34)은 냉각 디바이스(68)가 그 위에 배치되는 공통 서포트 플레이트(60) 상에 배치된다. 전술한 실시예의 환경 센서들과 동일한 방식으로 구성될 수 있는, 환경 센서들(34)에 부가하여, 센서 모듈(30)은 서포트 플레이트(60)와 환경 센서들(34) 사이에 배치되고 그것에 의해 환경 센서들(34)이 의도된 작동 온도에 유지될 수 있는 가열 플레이트(69)의 형태의 가열 디바이스를 구비한다.

냉각 디바이스(68)는 환경 센서들(34)에 의해 생성되는 폐열을 흡수 및 분산시키는 액체 냉각 엘리먼트를 구비한다.

루프 스킨(52)은 환경 센서들(34)을 위한 센서 시스루 부분(59)이 그 전방 표면에 형성되는 스텝(42)을 형성한다. 센서 시스루 부분(59)은 윈도우 인서트(70)에 의해 형성된다.

부가적으로, 도 12에 따른 루프 모듈은 냉각 엘리먼트 상에 배치되어 냉각 디바이스(68)와 연관되고 습한 구역(72) 내에 위치되는 냉각 팬(71)을 구비하는 반면, 센서 모듈(30)은 건조한 구역(73) 내에 배치된다. 습한 구역(72) 내에서, 루프 스킨(52)의 패널 컴포넌트(67)는 냉각 팬을 위한 리세스들 또는 구멍들(74)을 가진다.

1...자동차 2...차량 본체
10...차량 루프 12...루프 모듈
14...차량 프레임 16...루프 사이드 빔
18...루프 개구 20...리드 엘리먼트
21...가이드 레일 22...루프 프레임
23...가로 루프 빔 24...루프 스킨 부분
26...루프 스킨 부분 28...윈드쉴드
30,30A,30B...센서 모듈 32,32A,32B...센서 모듈
34,34A,34B...환경 센서 36,36A,36B...환경 센서
38A,38B...시스루 부분 40A,40B...시스루 부분
42...스텝 44A,44B...유체 노즐
48A,48B...세정 노즐 50A,50B...유체 노즐
52...루프 스킨 54...투명한 시스루 부분
56...개구 58...메인터넌스 커버
59...센서 시스루 부분 60...서포트 플레이트
61...스크류 62...드립 팬
63...라인 64...웨더스트립
65...ADS 광 67...패널 컴포넌트
68...냉각 디바이스 69...가열 플레이트
70...윈도우 인서트 71...냉각 팬
72...습한 구역 73...건조한 구역
74...구멍

Claims

차량 루프를 형성하기 위해, 컴팩트한 구조적 유닛으로서 차량 본체 또는 차량 프레임에 연결될 수 있는 자동차용 루프 모듈(roof module)로서,
루프 스킨(roof skin)(52);
차량 본체 상에 설치되도록 구성되고, 가로 루프 방향으로 연장하는 적어도 하나의 가로 프레임 부분(23)과 세로 중앙 루프 평면의 양측 상에서 세로 루프 방향으로 연장하는 세로 프레임 부분(16)을 포함하는 루프 프레임(22);
상기 루프 프레임(22)에 대해 세로 루프 방향으로 루프 개구(18)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위해 상기 루프 프레임(22)의 세로 프레임 부분(16)의 일부인 가이드 레일들(21) 상에 배치되도록 구성된 리드(lid) 엘리먼트(20), 및 투명한 시스루(see-through) 부분(54)을 가지고 상기 루프 프레임(22)에 단단하게 고정되어 있는 솔리드(solid) 루프 엘리먼트를 포함하는 루프 개방 시스템; 및
적어도 하나의 환경 센서(34,34A,34B,36A,36B)를 가지고, 상기 루프 개구(18)의 외측 및 상기 투명한 시스루 부분(54)의 외측 중 하나 이상에 위치되고, 상기 루프 스킨(52)의 일부이고 상기 루프 프레임(22)의 적어도 일부를 덮는 커버 엘리먼트에 의해 덮이는, 적어도 하나의 센서 모듈(30,30A,30B,32A,32B)을 포함하는 센서 시스템을 구비하는, 루프 모듈.
청구항 1에서,
상기 커버 엘리먼트는 상기 환경 센서(34,34A,34B,36A,36B)가 차량 환경을 감지할 수 있도록 구성된 센서 시스루 부분(59)을 구비하는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 커버 엘리먼트는, 적어도 가로 루프 방향 또는 세로 루프 방향에서, 1,000mm 내지 10,000mm 사이의 곡률 반경을 가진 곡률을 구비하는, 루프 모듈.
청구항 3에서,
상기 커버 엘리먼트의 곡률은 상기 가로 루프 방향 또는 상기 세로 루프 방향에서 변화되는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 커버 엘리먼트는 경량 엘리먼트를 구비하는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 가로 프레임 부분(23)은 전방 프레임 부분이고, 상기 환경 센서(34A,34B,36A,36B)는 상기 전방 프레임 부분 상에 배치되고,
상기 커버 엘리먼트는 상기 가로 루프 방향의 전체 폭에 걸쳐 상기 전방 프레임 부분을 덮는 전방 커버(26)인, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 가로 프레임 부분은 후방 프레임 부분이고, 상기 환경 센서(34)는 상기 후방 프레임 부분 상에 배치되고,
상기 커버 엘리먼트는 상기 가로 루프 방향의 전체 폭에 걸쳐 상기 후방 프레임 부분을 덮는 후방 커버인, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 센서 시스템의 적어도 하나의 센서는 각각의 세로 프레임 부분 상에 배치되는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 센서 모듈(30,30A,30B,32A,32B)를 위한 가열, 냉각 또는 클리닝 어셈블리를 더 구비하는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 리드 엘리먼트(20)는 그것이 개방 위치에 있을 때 상기 센서 모듈(30,30A,30B,32A,32B)의 감지 영역의 외측에 위치되는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 솔리드 루프 엘리먼트는 그 에지 부분들을 이용하여 상기 루프 프레임(22)을 덮고 상기 센서 모듈(30,30A,30B,32A,32B)를 위한 상기 커버 엘리먼트를 형성하는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 커버 엘리먼트는 상기 센서 시스템의 활동 상태를 나타내는 시그널 라이트(signal light)(65)를 덮는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
차량 환경과 통신하거나 또는 상기 센서 시스템의 활성 상태를 표시하는 음향 시그널링 디바이스를 더 구비하는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 커버 엘리먼트는 다른 루프 스킨 부분들에 대해 이동가능한, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
상기 센서 모듈은 상기 루프 모듈의 내부 속으로 오므라들 수 있는(retactable), 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
적어도 4개의 센서 모듈들(30,30A,30B,32A,32B)이 마련되고,
각각의 센서 모듈은 상기 루프 모듈의 코너부 내에 배치되는, 루프 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에서,
다른 도로 사용자들과 통신하는 안테나 모듈을 더 구비하는, 루프 모듈.
차량 본체; 및
청구항 1 또는 청구항 2에 따른 루프 모듈을 구비하는, 차량.