用于机动车辆的包括传感器系统的顶部模块的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车辆、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：

2.这种类型的顶部模块在实践中是已知的并且特别是乘用车的顶部元件，其可以作为单独的构件放置在形成车身外壳并且具有用于将顶部模块容纳在其间的顶部侧梁的车身上。顶部模块可以是完全封闭的即不透光的纯固定顶部元件，或者可以具有用于形成全景车顶的透明部分，该透明部分形成顶部透视部分。替代地，顶部模块可以包括具有可移动的盖元件的顶部开口系统，通过该盖元件可以随意打开或关闭形成在顶部模块中的顶部开口。顶部模块的可见外表面由顶部蒙皮形成，在固定顶部元件的情况下，顶部蒙皮可以是部分透明的，从而形成顶部透视部分，并且在具有顶部开口系统的情况下与顶部开口邻接。在安装状态下，顶部模块与顶部侧梁紧密连接。
3.已知的车辆顶部还包括传感器系统，该传感器系统包括具有用于检测车辆环境的多个环境传感器的传感器模块。借助传感器模块，可以检测和分析车辆环境，从而使所讨论的机动车辆能够自动或半自动地行驶。传感器模块放置在车辆顶部的顶部、即顶部蒙皮上，因为后者通常是车辆的最高点，从那里很容易看到车辆环境。已知的传感器模块仅在低于60℃的指定温度范围内工作。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种根据上述类型构造的车辆顶部，其传感器系统即使在非常高和/或非常低的环境温度下也能可靠地工作，允许其以自动或半自动的方式驾驶机动车辆。
5.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。
6.因此，本发明提出了一种用于机动车辆、特别是乘用车的顶部模块，该顶部模块包括设置在顶部下部结构上的顶部蒙皮和传感器系统，该传感器系统包括至少一个传感器模块，该传感器模块具有用于检测车辆环境的至少一个环境传感器。顶部蒙皮覆盖具有热通道装置的空调机构，冷却和/或加热流体经由该热通道装置流向传感器模块和/或顶部模块的电气制造。
7.因此，热通道装置用于冷却或加热传感器模块。如果顶部模块设置有多个传感器模块，通常情况下，热通道装置可用于联合地冷却或加热传感器模块。因此，本发明提供了一种用于对顶部模块的传感器模块进行联合调节温度的空调概念，使得传感器模块可以以集成的方式保持在或达到合适的工作温度。
8.替代地或附加地，热通道装置可用于冷却或加热其它电气装置，其包括天线模块、控制器、通信装置、灯等。
9.冷却和/或加热流体基本上可以是气体、例如空气，或液体、例如水、制冷剂、油等。
10.根据本发明的顶部模块的顶部蒙皮形成顶部模块的上可见表面、即外部可见表面，并且特别延伸至顶部模块的纵向边缘和/或横向边缘。
11.设置有顶部蒙皮的下部结构特别是包括顶部框架，当顶部模块处于安装状态时，该顶部框架可以形成与车身的交叉点、例如与车身的顶部纵梁和/或顶部横梁的交叉点。顶部框架被顶部蒙皮覆盖，可起到固定顶部蒙皮的作用。此外，形成顶部模块的支撑结构的顶部框架可以是用于至少一个传感器模块的支撑单元。
12.在根据本发明的顶部模块的一个具体实施例中，至少包括热通道装置的空调机构还具有连接元件，通过该连接元件可以将空调结构连接到车辆的空调系统的空调管道。空调管道设置在车辆的车身立柱中，冷却和/或加热流体经由热通道装置从连接元件输送到传感器模块。因此，在该实施例中，无论是特别设置在机动车辆中的空调或其它冷却或加热机构可用于对传感器模块进行温度调节。这种冷却或加热机构例如用于内燃机或电动机、电力电子设备、电池或其它车辆区域。
13.在根据本发明的顶部模块的另一实施例中，集成在顶部模块中的空调机构可以包括空调单元，该空调单元向热通道装置供应冷却和/或加热流体。空调单元可以是空调构件、例如压缩机、风扇、热泵和/或热交换器。
14.在根据本发明的顶部模块的另一个特定实施例中，空调机构包括中央单元，该中央单元为热通道装置的通向多个传感器模块和/或电气装置的多个热通道供应冷却和/或加热流体。中央单元可以包括压缩机、风扇、热交换器、热泵等。例如，中央风扇将空调介质(即冷却和/或加热流体)分配到热通道并从而分配到传感器模块。中央风扇可以形成空调单元并且可以具有交汇点，通过该交汇点连接到上述车载空调系统的空调管道。备选地，中央风扇可以仅连接到环境，使得环境空气可以作为冷却和/或加热流体被吸入。
15.有利地，传感器模块包括用于冷却和/或加热流体的热交换器，该热交换器连接到热通道装置。因此，可以有效地控制所讨论的传感器模块的温度。
16.根据本发明的热通道装置基本上可以配置为开放的或封闭的通道系统。在热通道装置是封闭通道系统的一部分的封闭实施例的情况下，提供有通向空调单元的至少一个流体返回通道。空调单元可以包括压缩机、热交换器和/或控制冷却和/或加热流体的温度的另一单元，该另一单元属于设置在顶部模块中的空调机构或属于设置有根据本发明的顶部模块的车辆的空调系统。
17.在根据本发明的顶部模块的一个优选实施例中，传感器模块具有温度传感器，该温度传感器连接到空调机构的控制单元或车辆的空调系统的控制单元，以用于精确调节或控制传感器模块的运行温度。
18.如上所述，根据本发明的顶部模块的空调机构的空调单元可以具有压缩机或热交换器形式的空调构件。当使用热交换器时，其有利地连接到热通道装置，冷却和/或加热流体在热交换器中被处理到目标温度，以便随后通过热通道装置输送到传感器模块以及使传感器模块达到或保持在预期的目标工作温度。
19.可以设置至少一个传感器模块的温度的热通道装置也可以用于对顶部模块的其它结构元件或结构单元进行温度调节。例如，根据本发明的顶部模块包括作为另一个电气装置的照明装置，该照明装置可以用作所讨论的车辆内部的照明系统并且例如被配置为环境照明装置。该照明装置又可以连接到热通道装置，特别是照明装置经由热通道装置进行
后部通风是可能的。附加地或替代地，根据本发明的顶部模块可以包括连接到热通道装置的天线模块。天线模块用于与相应的通信伙伴、例如无线电桅杆或其它道路使用者进行通信。天线模块可以包括有源天线和相关联的控制器。
20.在根据本发明的顶部模块的一个特定实施例中，顶部蒙皮包括太阳能电池，其为空调机构的电气装置提供电能，以便能够将传感器模块保持在工作温度，特别是当车辆在停车时。以这种方式运行用于加热或冷却传感器模块的所谓的辅助通风或加热，这确保传感器模块无延迟地运行。
21.根据本发明的顶部模块可以是纯固定车顶或包括顶部开口系统，通过该顶部开口系统可以随意关闭或打开形成在顶部蒙皮中的顶部开口。
22.顶部蒙皮优选地不仅覆盖热通道装置而且覆盖至少一个传感器模块。在这种情况下，环境传感器可以通过其检测车辆环境的传感器透视区域形成在顶部蒙皮中。
23.根据本发明的顶部模块的环境传感器可以以各种方式配置、特别是可以是使用电磁辐射和/或声波的传感器，并且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、天线单元等。因此，用于车辆与其环境的定向和通信的系统也可以被认为是本发明含义内的环境传感器。天线单元、特别是有源天线，或用于通信和/或测距的控制装置也被认为是环境传感器。
24.如果传感器模块的环境传感器是激光雷达传感器，它优选地工作在大约905nm或大约1550nm的波长范围内。用作环境传感器的相机可以在可见光的波长范围和/或红外范围内工作。
25.本发明提供了一种顶部传感器模块(rsm)，其使得所讨论的车辆能够通过传感器系统自动或半自动地驾驶。
26.根据本发明的顶部模块以集成的方式形成结构单元，在该结构单元中容纳机动车辆的自动或半自动驾驶所需的构件。多个功能元件、例如至少一个传感器模块和具有热通道装置的空调机构可以集成在顶部模块中。结构单元可以连接到车身或车身外壳，该车身或车身外壳可以包括侧梁，即顶部纵梁、顶部横梁和/或作为与顶部模块的交叉点的其它车身外壳支撑元件，特别是可以由车辆制造商将其与顶部下部结构或顶部框架连接形成车辆顶部。
27.根据本发明的顶部模块基本上可以是任何公路或铁路机动车辆的一部分。然而，特别地，根据本发明的顶部模块是乘用车顶部的一部分。然而，它也可以用于多功能车、例如送货车、自动驾驶的小型公共汽车、例如所谓的载人汽车或拖拉机的顶部。
28.本发明还涉及一种包括上述类型的顶部模块的机动车辆。
29.机动车辆特别是自动或半自动驾驶车辆，其在自动驾驶模式中自动驾驶而无需驾驶员的至少实质性干预。例如，在半自动驾驶模式下，顶部模块构成驾驶员辅助系统的一部分。
30.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
31.根据本发明的顶部模块的说明性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讨论。
32.图1是具有包括根据本发明的顶部模块的车辆顶部的机动车辆的示意性俯视图；
33.图2是图1的机动车辆的车辆顶部的纵向剖视图；
34.图3是顶部模块的第二实施例的示意性俯视图；
35.图4是顶部模块的第三实施例的示意性俯视图；
36.图5是顶部模块的第四实施例的示意性纵向剖视图；以及
37.图6是顶部模块的第五实施例的示意性俯视图。
具体实施方式
38.图1和2示出了机动车辆10，其是乘用车并且具有车身外壳或车身，其在车辆竖直纵向中心平面的两侧设有顶部侧梁12。与两个顶部侧梁12一起形成车辆顶部的顶部模块14设置在两侧设置的顶部侧梁12之间。
39.顶部模块14包括顶部蒙皮16，其形成顶部模块14的外部可见表面并附接到周向顶部框架，该顶部框架是顶部下部结构的一部分，并且是顶部模块14的支撑结构20，并形成顶部模块14和顶部侧梁12之间的交叉点。
40.顶部模块14以集成方式配置为顶部传感器模块(rsm)，其具有使机动车辆10能够自动驾驶的装置。为此，顶部模块14具有传感器系统18，其包括在顶部模块14的四个角区域的每一个中的传感器模块22，传感器模块22放置在顶部模块14的支撑结构20的顶部上。传感器模块22均包括至少一个环境传感器24，通过该环境传感器可以检测机动车辆10的环境，从而允许机动车辆10在自动驾驶模式下运行。除了传感器模块22之外，传感器系统18还包括设置在前边缘中央的传感器模块26和设置在顶部模块14的后边缘中央的传感器模块26，每个传感器模块26还配备有环境传感器28以用于检测车辆周围环境。传感器模块26同样放置在顶部模块14的支撑结构20的顶部。如图2所示，顶部模块14的顶部蒙皮16覆盖传感器模块22和26，从而形成用于传感器模块22和26的盖。此外，顶部蒙皮16分别在传感器模块22和26的区域中形成端面，所述端面由顶部蒙皮16的竖直壁30形成并且形成用于环境传感器24和28的传感器透视区域，此外，顶部蒙皮16一直延伸到顶部模块的边缘，该边缘在顶部横向方向和顶部纵向方向上延伸。
41.例如，传感器模块22和26的环境传感器24和28可以以各种方式配置并且可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、相机和/或任何其它合适的传感器。相机尤其可以是立体相机和/或红外相机。形成传感器透视区域的壁30对200nm和2000nm之间的波长是可穿透的。可能还需要对雷达辐射的可穿透性。
42.为了能够使传感器模块22达到预期工作温度并保持工作温度，顶部模块14配备有空调机构32，空调机构32被顶部蒙皮16覆盖并包括热通道装置34，其将中央空调单元36连接到传感器模块22和26。为此，热通道装置34在当前情况下包括六个热通道38，每个热通道通向传感器模块22和26中的一个，分配给后传感器模块22和26的热通道38连接到收集通道40，收集通道40的另一端连接到空调装置36。
43.空调单元36可以是风扇而没有额外的加热或冷却。替代地，空调单元36也可以包括加热器和/或冷却单元。也可以想到空调单元36是组合装置，这意味着它包括诸如风扇、加热装置和/或冷却单元的特征，这些特征可以单独地或组合地操作。空调单元36通过热通道装置34为传感器模块22和26提供冷却和/或加热流体，冷却和/或加热流体在当期情况下
是空气。传感器模块22和26均设有热交换器42和/或散热器和/或导热元件，以便能够吸收冷却和/或加热流体的冷量和/或热量。
44.此外，空调机构32可以通过连接元件44连接到空调管道46，空调管道46连接到机动车辆10的空调并且设置在a柱48中或车身的设置有车辆顶部的其它车身支柱中。
45.图3示出了顶部模块50，它是图1和2中所示顶部模块的替代实施例。与图1和2的顶部模块一样，顶部模块50在顶部框架的每个角区域包括具有环境传感器24的传感器模块22，在其前边缘区域和其后边缘区域两者中包括具有环境传感器28的传感器模块26。
46.与图1和2的顶部模块一样，顶部模块50包括空调机构32，其被顶部蒙皮16覆盖并具有热通道装置34。热通道装置34包括五个热通道38，它们从中央空调装置36通向布置在角落区域的前传感器模块22，以及布置在角落区域的后传感器模块22。此外，热通道装置34包括两个热通道52，它们是连接通道并且每个都将布置在角落区域的传感器模块22中的一个与布置在后部中央的传感器模块26连接起来。空调单元36可以根据图1和图2的实施例的空调单元进行配置。相应地，设置在顶部蒙皮16下方的传感器模块22和26每个还包括热交换器42，其将热通道38和52中流动的加热和/或冷却流体的热量或冷量传递到传感器模块22和26。
47.为了能够控制传感器模块22和26中的温度水平，它们各自具有温度传感器54，其检测传感器模块22或26的温度并通过电线56连接到控制单元58，控制单元58又通过控制线路60连接到空调单元36。
48.此外，顶部模块50设置有顶部开口62，该顶部开口62可以通过顶部开口系统的盖元件64随意打开或关闭。
49.图1至图3所示的空调机构是开放式系统，即经由热通道装置34提供给传感器模块22和26的冷却和/或加热流体被排放到环境中而不是被返回。
50.图4示出了顶部模块70，与图1和3的实施例一样，该顶部模块70也在其每个角落区域处设有传感器模块22，每个传感器模块22包括至少一个与上述实施例类似的环境传感器24。在前边缘和后边缘处，顶部模块70还具有居中布置的包括环境传感器28的传感器模块26。与图1至图3所示的实施例一样，布置在顶部框架或顶部下部结构的传感器模块22和26被顶部蒙皮16覆盖。此外，顶部模块70包括空调机构72，传感器模块22和26可以通过该空调机构被处理到预期的操作温度并保持在该操作温度。
51.由顶部蒙皮16覆盖的空调机构72包括热通道装置34，该热通道装置34包括热通道74，热通道装置34从作为中央空调单元的热交换器76通向设置在后部的中央传感器模块26。两个热通道78将由热通道74提供的气态或液体冷却和/或加热流体输送到设置在后角区域中的传感器模块22，它们在后传感器模块26中分支。后传感器模块22设置在在角落区域中，每个传感器模块22都通过热通道80连接到设置在其顶侧的前传感器模块22，由此可以将冷却和/或加热流体输送到相应的前传感器模块22。相应的热通道82形成在设置在角落区域的前传感器模块22和设置在中央的前传感器模块26之间。可以将冷却和/或加热流体返回到热交换器76以重新进行温度处理的返回管线84从前传感器模块26分支出。因此空调机构32的热通道装置34是封闭系统，热交换器76是中央空调装置。包括热通道装置34和传感器模块22和26的整个空调机构72被顶部蒙皮16覆盖。
52.原则上，图4所示的热通道装置34中的流体也可以沿相反方向流动。
53.图5示出了顶部模块90，其主要对应于图3中所示的顶部模块，这就是在这方面参考以上描述的原因。此外，顶部模块90包括沿顶部开口62的每个侧向边缘呈led灯带形式的照明装置92；led灯条可以通过热通道装置34使用在热通道装置34中流动的冷却空气从其后方对照明装置92进行通风来冷却。
54.此外，顶部模块90包括天线模块94，其用于所讨论的车辆与无线电天线杆、其它道路使用者等的通信。为了冷却，天线模块94也连接到热通道装置34，允许天线模块94也保持在合适的工作温度。
55.除此之外，顶部模块90对应于图3。
56.图6示出了顶部模块100的俯视图，其主要对应于图3的实施例，但另外包括顶部蒙皮16上的太阳能电池102阵列，该阵列为中央空调单元(例如风扇104)供电，使得传感器模块即使在机动车辆停放时也可以借助于风扇104通过热通道装置34保持在适合操作的温度。除此之外，参见图3实施例的描述。
57.附图标记列表
58.10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
机动车辆
59.12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部侧轨
60.14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部模块
61.16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部蒙皮
62.18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器系统
63.20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支撑结构
64.22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器模块
65.24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环境传感器
66.26
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器模块
67.28
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环境传感器
68.30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壁
69.32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空调机构
70.34
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道装置
71.36
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空调单元
72.38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道
73.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
收集通道
74.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热交换器
75.44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接元件
76.46
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空调管道
77.48
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
a柱
78.50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部模块
79.52
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道
80.54
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
温度传感器
81.56
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电线
82.58
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制单元
83.60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制单元
84.62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部开口
85.64
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盖元件
86.70
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部模块
87.72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空调机构
88.74
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道
89.76
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热交换器
90.78
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道
91.80
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道
92.82
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热通道
93.84
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
返回管线
94.90
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部模块
95.92
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
照明装置
96.94
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
天线模块
97.100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部模块
98.102
ꢀꢀꢀꢀꢀ
太阳能电池
99.104
ꢀꢀꢀꢀꢀ
风扇