CN118776600A - 用于设置在机动车辆上的传感器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于设置在机动车辆(1000)上的传感器模块(15),所述传感器模块(15)具有至少一个环境传感器(16)和传感器壳体(18),所述至少一个环境传感器(16)被配置为发送和/或接收用于检测车辆环境的电磁信号,所述传感器壳体(18)至少部分地包围和/或围封和/或包封所述至少一个环境传感器(16)。所述传感器壳体(18)具有由金属材料制成的至少一个壳体部分(22),所述壳体部分(22)与所述至少一个环境传感器(16)传热连接,从而允许由所述环境传感器(16)发出的和/或从外部引入到所述传感器模块(15)中的废热经由所述至少一个壳体部分(22)排出。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于设置在机动车辆上的传感器模块,所述传感器模块具有至少一个环境传感器和传感器壳体,所述至少一个环境传感器被配置为发送/和/或接收用于检测车辆环境的电磁信号,所述传感器壳体至少部分地包围和/或围封和/或包封所述至少一个环境传感器。
背景技术
例如,通用传感器模块用于车顶模块。这样的车顶模块被预制为单独的功能模块,并且当车辆被组装时可以作为结构单元被输送到组装线。车顶模块至少部分地形成车辆车顶的车顶蒙皮,车顶蒙皮防止湿气或空气流进入车辆内部。车顶蒙皮由一个或多个面板部件形成,面板部件可以由稳定的材料制成,例如涂漆的金属或涂漆或模压的塑料。车顶模块可以是固定车辆车顶的一部分或可打开车顶组件的一部分。
此外,车辆构造的发展越来越集中于自动或半自动机动车辆。为了使车辆控制系统能够自动地或半自动地控制机动车辆,需要使用大量的环境传感器(例如,激光雷达传感器、雷达传感器、(多)摄像机等,包括其它(电)部件),它们例如集成在传感器模块中和/或车顶模块中。环境传感器检测机动车辆周围的环境并且从检测到的环境数据中确定例如交通状况。具有多个环境传感器和/或传感器模块的车顶模块也被称为车顶传感器模块(RSM)。
已知的环境传感器发送和接收电磁信号、例如激光束或雷达束,从而允许通过信号评估生成车辆环境的数据模型并用于车辆控制。为了保护环境传感器免受有害的环境、例如湿气和空气流影响,环境传感器例如安装在传感器壳体中或集成在车顶模块中。无论以何种方式安装环境传感器,它们都突出在由车顶模块形成的车顶蒙皮的顶部上方,以为相关环境传感器提供全方位的视野。
为了自动或半自动驾驶模式的最佳和可靠的操作、安全性和可用性,环境传感器和其它(电气)部件必须尽可能连续可用。可能导致环境传感器的(暂时)故障的现有问题例如是热量的积聚,这可能导致环境传感器过热并因此发生故障。这种类型的热量积聚不仅可能由环境传感器在操作期间自身产生的热量引起,而且可能由引入的环境热量引起。
已知使用冷却装置来避免这些与热量有关的问题。例如,经由空气管道和/或使用风扇来散热。用于冷却至少一个环境传感器的冷却空气可以来自内部或外部。已知的冷却装置通常被精心设计并且具有多个部件,例如热管和/或热交换器和/或其它导热元件。这使得实现这种冷却装置在结构上是复杂的。此外,后续维护往往耗时且复杂。此外,冷却装置所需的安装空间相对较大。如果冷却空气从外部供应,则还需要进行水管理,以便排出冷却装置中的任何雨水。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的传感器模块。
所述目的通过根据权利要求1的教导的传感器模块来实现。
本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。说明书、权利要求书和/或附图中公开的至少两个特征的任何和所有组合都落入本发明的范围内。自然地,结合传感器模块给出的说明等同地涉及根据本发明的车顶模块和/或根据本发明的机动车辆,而没有在其上下文中单独提及。特别地,在普通语言实践的范围内的相应术语的语言学上常见的重新措辞和/或类似的替换,特别是由通常公认的语言学文献支持的同义词的使用,当然包括在本公开的内容中,而不必明确提及每种变化。
在其预期用途中,根据本发明的传感器模块被配置为设置在机动车辆上。传感器模块具有至少一个环境传感器,其被配置为发送和/或接收电磁信号,特别是透过传感器模块的透明区域,以便检测车辆环境。所述传感器模块包括传感器壳体,所述传感器壳体至少部分地包围和/或围封和/或包封所述至少一个环境传感器。传感器壳体也可以仅包括一个壳体部分。传感器壳体可以至少部分地包括优选的透明区域。传感器壳体具有至少一个壳体部分,所述壳体部分由金属材料和/或高导热材料制成,特别是碳质材料、例如石墨烯和/或碳和/或石墨。作为金属材料的替代或补充,壳体可以例如包括碳质材料。壳体部分与至少一个环境传感器传热连接,从而允许由环境传感器发出和/或产生的废热和/或从外部、特别是通过太阳辐射引入传感器模块内的废热经由所述至少一个壳体部分排出。环境传感器的发出和/或产生废热的部件优选地与所述至少一个壳体部分直接接触。
根据本发明的传感器模块非常简单并且生产成本低。传感器壳体、特别是至少一个壳体部分附加地形成冷却装置,特别是与传感器模块一体化地形成冷却装置。此外,根据本发明不需要水管理,因为不需要必须从机动车辆外部引入和/或供给到冷却装置中的冷却空气。环境空气优选地仅与所述至少一个壳体部分直接接触,并且能够从传感器模块对流散热。特别地,当机动车辆移动时,环境空气经过所述至少一个壳体部分,从而增强对流散热。金属材料可以优选包括铜和/或铝和/或铁和/或钢。合金和/或金属添加剂也是可行的。
在一个优选实施例中,所述至少一个壳体部分具有由金属材料制成的至少一个侧壁,所述至少一个侧壁与至少一个环境传感器、特别是与环境传感器的产生废热的部件传热接触,特别是平面地和/或直接地传热接触。所述至少一个侧壁优选地横向于机动车辆的传感器模块设置在其上的表面延伸。例如,所述侧壁优选地横向于车辆车顶和/或车顶模块的车顶蒙皮延伸。
在一个优选实施例中,所述至少一个壳体部分具有多个冷却翅片和/或设置有多个冷却翅片。所述多个冷却翅片优选地基本上平行于行驶方向延伸和/或相对于行驶方向以锐角纵向延伸,从而允许逆风沿着冷却翅片流动。各种类型的冷却翅片可以是优选的。例如,它们可以是直的冷却翅片,所述直的冷却翅片特别是沿着机动车辆的行驶方向直地延伸,并且从壳体部分突出。可以使用波纹状冷却翅片。这些冷却翅片具有起伏的表面,为散热提供了更大的表面积。可以使用薄片冷却翅片。这些冷却翅片包括许多彼此堆叠和连接的薄平板。可以使用针翅式冷却翅片。这些冷却翅片包括从壳体部分突出的许多小销针。它们为散热提供了非常高的表面积。冷却翅片可以作为附加部件设置在至少一个壳体部分上。冷却翅片也可以与至少一个壳体部分成一体。
在一个优选实施例中,所述至少一个壳体部分完全地并且特别地以齐平的方式包围和/或围封至少一个环境传感器。这允许热量优选地经由所有壳体表面从环境传感器散逸。因此,理想地,传感器应该完全被至少一个壳体部分或传感器壳体围封。
在一个优选实施例中,传感器壳体具有至少一个盖,所述至少一个盖外部地覆盖和/或遮蔽和/或罩盖至少一个环境传感器。所述盖优选地形成传感器模块的盖部分和/或盖元件。当传感器模块刚性地附接到机动车辆时,所述盖覆盖环境传感器。在可缩回和可展开的环境传感器的闭合状态下,所述盖优选地覆盖其中设置环境传感器的开口。所述盖可以作为附加部件设置在传感器壳体上。所述盖也可以与壳体成一体。
在一个优选实施例中,所述至少一个盖具有红外反射层,所述红外反射层可以减少从外部引入到传感器模块中的热量。这可以提供对太阳辐射的保护。红外反射层可以作为膜层压到盖上和/或集成到盖的多层结构中。替代地或附加地,红外反射层可以作为涂层施加到盖上。替代地或附加地,红外反射层可以作为涂层施加到设置在盖的至少一部分上的和/或集成在盖中的背衬膜。
在一个优选实施例中,所述至少一个盖包括塑料,优选包括聚碳酸酯(PC)。传感器壳体或盖的上侧可以由与至少一个壳体部分不同的材料制成、例如PC。盖可以提供传感器壳体的高质量表面,特别是在视觉方面。根据所选择的材料,可以成本有效地生产多种型号的盖。
在一个优选实施例中,所述至少一个环境传感器可以在缩回位置与展开位置之间移动。在展开位置,热量经由至少一个壳体部分排出。特别地,热量通过在至少一个壳体部分周围流动的逆风和/或环境风排出。这引起对流散热。所述至少一个环境传感器基本上可以以任何方式移动。例如,传感器模块可以包括具有至少一个驱动器的调节装置,所述至少一个驱动器可以使至少一个环境传感器在缩回位置与至少一个展开位置之间移动。
在一个优选实施例中,所述至少一个环境传感器包括激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或相机传感器和/或多相机传感器和/或超声波传感器。也可以想到其它传感器和/或其它电气和/或电子和/或电磁部件。
本发明还提出了一种用于形成机动车辆上的车辆车顶的车顶模块。所述车顶模块具有至少部分地形成车辆车顶的车顶蒙皮的面板部件和至少一个根据本发明的任一实施例的传感器模块,车顶蒙皮用作外密封表面。所述传感器模块设置在面板部件上和/或由面板部件包含。例如,传感器模块可以设置在面板部件的开口中,并且可以相对于面板部件在缩回位置与展开位置之间移动。当传感器模块处于缩回位置时,传感器壳体的可选的盖优选地与周围的面板部件齐平地闭合。根据本发明的车顶模块可以形成结构单元,在其中集成有由驾驶员辅助系统支持的用于自动或半自动驾驶的装置,并且其可以作为结构单元由车辆制造商安装在车身的顶部上。此外,根据本发明的车顶模块可以被设计为纯固定车顶或被设计为包括车顶开口系统的车顶。此外,车顶模块可以设计用于乘用车或商用车。优选地,车顶模块可以被设置为车顶传感器模块(RSM)形式的结构单元,其中设置有环境传感器,以便作为可交付的结构单元插入到车身的车顶框架中。
本发明还提出了一种机动车辆。所述机动车辆具有至少一个根据本发明的任何实施例的传感器模块和/或作为结构单元设置在机动车辆的车身上的车顶模块。
附图说明
本发明的实施例在附图中示意性地示出,并且在下面通过示例的方式进行说明。
图1是具有根据本发明的车顶模块和传感器模块的机动车辆的实施例示例的示意图;
图2是根据本发明的传感器模块的实施例示例的示意图;并且
图3是图2所示的传感器模块的剖视图。
具体实施方式
图1示出了车辆1000的车辆车顶100(未整体示出)。在当前的实例中,车辆车顶100是车顶模块10。车顶模块10包括用于形成车辆车顶100的车顶蒙皮14的面板部件12,车顶蒙皮14用作外部密封表面。车顶模块10可选地包括车顶模块框架,面板部件12设置在所述车顶模块框架上或者面板部件12被固留地附接、例如胶合到所述车顶模块框架上。车顶模块10作为结构单元设置在车辆1000的车顶框架结构104上,在当前的实例中安装在车顶框架结构104的顶部上。车顶框架结构104包括前侧和后侧车身横梁102,仅前侧车身横梁102是可见的。此外,车顶框架结构104包括至少两个车身纵梁106。在当前的实例中,车顶车身框架104是机动车辆1000的车身103的一部分。
在当前的实例中,车顶模块10包括至少一个传感器模块15,所述至少一个传感器模块15具有至少一个可缩回和可展开的环境传感器16。传感器模块15设置在面板部件12的开口105中,使得所述至少一个环境传感器16可以在缩回位置与展开位置之间移动。可移动性在图1中用双箭头示意性地示出。在当前的实例中,传感器模块15在车辆纵向方向x上观察时设置在前侧车身横梁102后面的前侧中央区域中,前侧车身横梁102形成头部。车辆纵向方向x与车辆宽度方向y正交。
传感器模块15包括传感器壳体18。传感器壳体18具有透明区域19,所述透明区域19在当前的实例中指向前方。所述至少一个环境传感器16被配置为透过透明区域19发送和/或接收电磁信号,以便检测车辆环境。环境传感器16检测围绕光轴20的视场中的车辆环境。传感器模块15可以包括多个、特别是不同的环境传感器16。所述至少一个环境传感器16优选地包括激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或相机传感器和/或多相机传感器和/或超声波传感器和/或光源。
传感器壳体18包括由金属材料制成的至少一个壳体部分22。壳体部分22与至少一个环境传感器16传热连接,允许由环境传感器16发出的和/或从外部引入传感器模块15的废热经由所述至少一个壳体部分22排出。壳体部分22例如由铝制成。
壳体部分22具有由金属材料制成的至少一个侧壁24,所述至少一个侧壁24与至少一个环境传感器16平面地和/或直接地传热接触。例如,也可以在侧壁24与环境传感器16之间设置用于优化热传导的导热膏。
所述至少一个壳体部分22或至少一个侧壁24具有多个冷却翅片26。在当前的实例中,冷却翅片26与壳体部分22一体形成。冷却翅片26优选地至少部分地基本上沿着车辆纵向方向x延伸,所述车辆纵向方向x在当前实例中对应于机动车辆1000的行驶方向。所述多个冷却翅片26基本上平行于行驶方向排布,或者相对于行驶方向以锐角纵向延伸,从而允许逆风沿着冷却翅片26流动。
传感器壳体18具有至少一个盖28,所述至少一个盖28在外部覆盖和/或遮盖和/或罩盖至少一个环境传感器16。在当前的实例中,盖28由聚碳酸酯制成并且放置在至少一个壳体部分22的顶部上。所述至少一个壳体部分22完全地并且特别地以齐平的方式包围和/或围封至少一个环境传感器16。
所述至少一个盖28具有红外反射层30,红外反射层30减少从外部引入到传感器模块15中的热量。红外反射层30在当前的实例中作为涂层施加到盖28的外表面32上。
密封组件36设置在开口105的边缘区域34中,密封组件36至少在所述至少一个环境传感器16的缩回状态和展开状态中防止水和/或湿气进入车顶模块10的内部38。在当前的实例中,密封组件36完全包围开口105的边缘区域34。
附图标记
10 车顶模块
12 面板部件
14 车顶蒙皮
15 传感器模块
16 环境传感器
18 传感器壳体
19 透明区域
20 光轴
22 壳体部分
24 侧壁
26 冷却翅片
28 盖
30 红外反射层
32 表面
34 边缘区域
36 密封组件
38 内部
100 车辆车顶
102 车身横梁
103 车身
104 车顶框架结构
105 开口
106 车身纵梁
1000 机动车辆
x 车辆纵向方向
y 车辆宽度方向
Claims (12)
1.一种用于设置在机动车辆(1000)上的传感器模块(15),所述传感器模块(15)具有至少一个环境传感器(16)和传感器壳体(18),所述至少一个环境传感器(16)被配置为发送和/或接收用于检测车辆环境的电磁信号,所述传感器壳体(18)至少部分地包围和/或围封和/或包封所述至少一个环境传感器(16),其特征在于,所述传感器壳体(18)具有由金属材料制成的至少一个壳体部分(22),所述壳体部分(22)与所述至少一个环境传感器(16)传热连接,从而允许由所述环境传感器(16)发出的和/或从外部引入到所述传感器模块(15)中的废热经由所述至少一个壳体部分(22)排出。
2.根据权利要求1所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个壳体部分(22)具有由金属材料制成的至少一个侧壁(24),所述至少一个侧壁(24)与所述至少一个环境传感器(16)传热接触,特别是平面地和/或直接地传热接触。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个壳体部分(22)具有多个冷却翅片(26)和/或设置有多个冷却翅片。
4.根据权利要求3所述的传感器模块,其特征在于,所述多个冷却翅片(26)基本上平行于行驶方向延伸或者相对于所述行驶方向以锐角纵向延伸,从而允许逆风沿着所述冷却翅片(26)流动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个壳体部分(22)特别地以齐平的方式完全包围和/或围封所述至少一个环境传感器(16)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块,其特征在于,所述传感器壳体(18)具有至少一个盖(28),所述至少一个盖(28)外部地覆盖和/或遮蔽和/或罩盖所述至少一个环境传感器(16)。
7.根据权利要求6所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个盖(28)具有红外反射层(30),所述红外反射层(30)被配置为减少从外部引入到所述传感器模块(15)中的热量。
8.根据权利要求6或7所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个盖(28)包括塑料,优选地包括聚碳酸酯。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个环境传感器(16)被配置为能够在缩回位置与展开位置之间移动,在所述展开位置中,热量经由所述至少一个壳体部分(22)排出。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块,其特征在于,所述至少一个环境传感器(16)包括激光雷达传感器和/或雷达传感器和/或相机传感器和/或多相机传感器和/或超声波传感器。
11.一种用于形成机动车辆(1000)上的车辆车顶(100)的车顶模块(10),所述车顶模块(10)具有面板部件(12)和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块(15),所述面板部件(12)至少部分地形成所述车辆车顶(100)的车顶蒙皮(14),所述车顶蒙皮(14)用作外密封表面,所述传感器模块(15)设置在所述面板部件(12)上和/或由所述面板部件(12)包含。
12.一种机动车辆(1000),其包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块(15)和/或根据权利要求11所述的车顶模块(10),所述车顶模块(10)作为结构单元设置在所述机动车辆(1000)的车身(103)上。
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