DE102022131335A1

DE102022131335A1 - Sensormodul und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022131335A1
Application number: DE102022131335.2A
Authority: DE
Inventors: Paul Böckenhoff; Hendrik Gronau
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-11-28
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Sensormodul (1) zur Montage an einer Karosserie (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend wenigstens einen ersten Sensor (10) und wenigstens einen zweiten Sensor (11), die in einem gemeinsamen Gehäuse (7) angeordnet sind, wobei im montierten Zustand des Sensormoduls (1) durch den oder mehrere erste Sensoren (10) eine Umgebung (12) des Kraftfahrzeugs (4) betreffende erste Sensordaten und durch den oder mehrere zweite Sensoren (11) einen Innenraum (13) des Kraftfahrzeugs (4) betreffende zweite Sensordaten erfassbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensormodul zur Montage an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens einen ersten Sensor und wenigstens einen zweiten Sensor, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Daneben betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug.
In Kraftfahrzeugen, insbesondere teilautonomen oder vollautonomen Kraftfahrzeugen, wird zunehmend Technik zur Objekterkennung und Umgebungsüberwachung verbaut. Damit gewonnene Daten können von unterschiedlichen Assistenzsystemen oder „Autopiloten“ genutzt werden, um unterschiedliche Level des autonomen Fahrens zu realisieren. Alternativ können neue Funktionen oder Dienste (wie „FoD“ - Functions on Demand oder „SoD“ - Service on Demand) für Kunden bereitgestellt werden. Um einer temporären Verknappung von Materialien vorzubeugen und die Themen Recycling sowie Ressourcenschonung zu fördern, ist es vorteilhaft, wenn die für die zusätzlichen Funktionen und/oder Dienste, insbesondere das autonome Fahren, erforderlichen Sensoren nicht nur mit neuen Kraftfahrzeug verwendbar, sondern auch an gebrauchten Kraftfahrzeug nachrüstbar sind.
An einem Kraftfahrzeug nachrüstbare Sensoren sind im Stand der Technik bereits bekannt. Die Druckschriften US 2019/0359147 A1 und WO 2021/202281 A1 beschreiben beispielsweise, wie Sensoren in Form einer Sensorbaugruppe an einem Dach eines Kraftfahrzeugs vorgesehen werden können, um autonome Fahrfunktionen nachzurüsten. Besonderer Fokus wird hier auf die Ausrichtung der Sensoren gelegt. Auch die DE 10 2016 123 752 A1 zeigt, wie Sensoren mithilfe eines Sensorrahmens in einer spezifischen Ausrichtung an einem Fahrzeugdach vorgesehen werden können.
Im Stand der Technik sind die nachgerüsteten Sensoren auf dem Dach des Kraftfahrzeugs positioniert. Mit ihnen kann eine Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst und/oder überwacht werden.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein nachrüstbares Sensormodul für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das, insbesondere im Hinblick auf das autonome Fahren, eine verbesserte Datenerfassung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem Sensormodul der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im montierten Zustand des Sensormoduls durch den oder mehrere erste Sensoren eine Umgebung des Kraftfahrzeugs betreffende erster Sensordaten und durch den oder mehrere zweite Sensoren einen Innenraum des Kraftfahrzeugs betreffende zweite Sensordaten erfassbar sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul ist es möglich, durch Nachrüsten eines einzelnen Sensormoduls sowohl erste Sensordaten als auch zweite Sensordaten zu erfassen. Die ersten Sensordaten sind umgebungsbezogene Informationen, die beispielsweise einen Straßenverlauf oder einen Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern oder eine Ampel beschreiben. Dagegen sind die zweiten Sensordaten innenraumbezogene Informationen, die beispielsweise personenbezogene Informationen wie die Müdigkeit oder Aufmerksamkeit einer oder mehrerer Personen des Fahrzeuginnenraums beschreiben. Indem mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul sowohl die Umgebung des Kraftfahrzeugs in Form der ersten Sensordaten, als auch der Innenraum des Kraftfahrzeugs in der Form der zweiten Sensordaten erfassbar und/oder überwachbar sind, können Dienste und/oder Funktionen, insbesondere autonomes oder teilautonomes Fahren, besonders leicht in einem neuen oder gebrauchten Kraftfahrzeug nachgerüstet werden. Das Sensormodul muss also nicht unmittelbar bei einem Kauf eines neuen Kraftfahrzeugs mitbestellt werden, sondern kann auch zu einem späteren Zeitpunkt an einem gebrauchten oder einem neuen Kraftfahrzeug nachgerüstet werden.
Durch die Erfassung erster und zweiter Sensordaten kann zudem die Sicherheit beim autonomen und/oder teilautonomen Fahren verbessert werden. Die Erfassung der ersten und zweiten Sensordaten kann hierbei insbesondere gleichzeitig erfolgen, um eine Fahrsituation bestmöglich überwachen zu können. Beispielsweise kann mit dem Sensormodul neben den im Stand der Technik üblicherweise erfassten ersten Sensordaten auch überwacht werden, ob eine Person im Fahrzeuginnenraum wach beziehungsweise aufmerksam ist. Bei einem Erkennen von Müdigkeit kann die Aufmerksamkeit der Person dann, beispielsweise durch Abspielen eines Audiosignals, gesteigert werden. Alternativ kann das Kraftfahrzeug nach anhaltender Unaufmerksamkeit der Person automatisch gestoppt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul kann hierdurch auf weitere Bauteile zur Erfassung zweiter Sensordaten verzichtet und ein Nachrüstaufwand, insbesondere für das autonome Fahren, reduziert werden.
Die ersten und zweiten Sensoren können beispielhaft und ohne Einschränkungen Lidar- und/oder Radarsensoren, Kameras beziehungsweise Lichtsysteme und/oder Infrarotsensoren, Mikrofone, Hochfrequenzrichtantennen, Ultraschallsensoren und/oder weitere Scanner umfassen. Zum Schutz vor Umgebungseinflüssen, insbesondere Witterung, können Sie in dem Gehäuse angeordnet sein. Die Sensoren des Sensormoduls müssen allerdings nicht zwangsläufig im Inneren des Gehäuses angeordnet sein, sondern es können ergänzend oder alternativ ein oder mehrere Sensoren des Sensormoduls außerhalb des Gehäuses am Sensormodul vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist das Gehäuse wenigstens teilweise aus einem Material gefertigt, welches die Funktion der Sensoren, insbesondere der Radar- und/oder Lidarsensoren, des Sensormoduls nicht behindert. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einem Kunststoff, insbesondere aus GFK oder ABS oder PP oder PU, hergestellt sein. Ergänzend oder alternativ kann das Gehäuse Linsen und/oder transparente Bereiche aufweisen, um beispielsweise einen Einsatz wenigstens einer Kamera im Inneren des Gehäuses zu ermöglichen. Um eine möglichst wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen, kann das Gehäuse insbesondere durch Spritzguss hergestellt sein. In einer Ausführungsvariante kann das Gehäuse zur Vereinfachung seiner Montage vorteilhafterweise zwei oder mehrere Gehäuseteile aufweisen, wobei die Teile durch eine Gehäusedichtung insbesondere bei geschlossenem Gehäuse gegeneinander abgedichtet sind. Ergänzend oder alternativ kann das Gehäuse zur Kühlung im Inneren des Gehäuses angeordneter Sensoren und/oder anderer Komponenten wenigstens einen Lüftungsschlitz, vorzugsweise zwei oder mehr Lüftungsschlitze, aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Sensormodul neben dem oder den ersten Sensoren und dem oder den zweiten Sensoren zusätzlich einen oder mehrere dritte Sensoren aufweisen, durch den oder die im an die Karosserie des Kraftfahrzeugs montierten Zustand fahrzeugspezifische dritte Sensordaten erfassbar sind. So können mit dem oder den dritten Sensoren auch dritte Sensordaten erfasst werden, die nicht der Umgebung des Kraftfahrzeugs oder dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zuordbar sind. Die dritten Sensordaten können einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen Wankwinkel, beschreiben. Als dritte Sensordaten sind auch weitere Zustandsgrößen, wie etwa eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs oder eine negative Bremsbeschleunigung denkbar.
Auch der oder die dritten Sensoren können, wie die ersten und zweiten Sensoren, beispielhaft und ohne Einschränkungen Lidar- und/oder Radarsensoren, Kameras beziehungsweise Lichtsysteme und/oder Infrarotsensoren, Mikrofone, Hochfrequenzrichtantennen, Ultraschallsensoren und/oder weitere Scanner umfassen. Wie die ersten und zweiten Sensoren, können auch die dritten Sensoren im innerhalb oder außerhalb des Gehäuses des Sensormoduls am Sensormodul angeordnet sein.
Es ist weiterbildend von besonderem Vorteil, wenn das Sensormodul ein oder mehrere Recheneinheiten zur Verarbeitung der durch die Sensoren des Sensormoduls erfassten Sensordaten und/oder zur Ausgabe von ersten Rechendaten in Abhängigkeit der verarbeiteten Sensordaten umfasst, wobei alle Recheneinheiten im Gehäuse angeordnet sind. Durch die eine oder mehreren Recheneinheiten können die ersten sowie die zweiten und die dritten Sensordaten, also alle Sensordaten des Sensormoduls, verarbeitet werden. In Abhängigkeit der Sensordaten können die Recheneinheiten erste Rechendaten ausgeben, die eine aktuelle oder zukünftige Fahrsituation des Kraftfahrzeugs beschreiben. Mit den ersten Rechendaten der Recheneinheiten kann somit die Fahrsituation des Kraftfahrzeugs analysiert werden und/oder eine zukünftige Fahrsituation des Kraftfahrzeugs geplant werden. Die ersten Rechendaten können also auch eine zukünftig vorliegende Fahrsituation des Kraftfahrzeugs beschreiben. Beispielsweise kann mit den ersten Rechendaten eine aktuelle oder zukünftige Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein aktueller oder zukünftiger Lenkwinkel beschrieben werden.
Vorteilhafterweise kann das Sensormodul ergänzend einen oder mehrere Datenspeicher zur Speicherung der durch die Sensoren des Sensormoduls erfassten Sensordaten und/oder der durch die Recheneinheiten ausgegebenen Rechendaten umfassen. Um auch alle Recheneinheiten und alle Datenspeicher vor Umwelteinflüssen zu schützen, sind sie vorteilhafterweise, wie die Sensoren, im Inneren des Gehäuses des Sensormoduls angeordnet. Ein oder mehrere Recheneinheiten und/oder ein oder mehrere Datenspeicher können aber auch außerhalb des Gehäuses am Sensormodul angeordnet sein.
Meist steigt beim autonomen und/oder teilautonomen Fahrbetrieb eine benötigte Rechenkapazität des Kraftfahrzeugs gegenüber einem herkömmlichen, nicht autonomen, Fahrbetrieb deutlich an. Es ist daher von besonderem Vorteil für das erfindungsgemäße Sensormodul, wenn die oder alle Recheneinheiten zusätzlich dazu eingerichtet sind, von dem Kraftfahrzeug an das Sensormodul übertragene Fahrzeugdaten zu verarbeiten und in Abhängigkeit der Fahrzeugdaten zweite Rechendaten auszugeben. Es werden also bereits fahrzeugseitig vorliegende und gegebenenfalls errechnete Daten seitens des Sensormoduls weiterverarbeitet, eine separate Erfassung oder Berechnung ist nicht erforderlich. Die Fahrzeugdaten können beispielsweises die Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine geplante Route des Kraftfahrzeugs beschreiben.
Vorzugsweise kann wenigstens eine der Recheneinheiten des Sensormoduls nicht nur die durch die Sensoren des Sensormoduls erfassten Sensordaten, sondern auch die Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs verarbeiten. So können die Fahrzeugdaten und die Sensordaten des Sensormoduls, insbesondere kombiniert, verarbeitet und eine bestmögliche Integration des Sensormoduls in das Kraftfahrzeug erzielt werden. Zum Beispiel kann durch die kombinierte Verarbeitung der Fahrzeug- und Sensordaten des Sensormoduls ein elektrisch betätigtes Bremssystem („brake-by-wire“) oder ein elektrisch betätigtes Lenksystem („steer-by-wire“) vom Sensormodul aus gesteuert werden. Nach deren Berechnung können die zweiten Sensordaten wieder an das Kraftfahrzeug weitergegeben werden.
Mit der oder den Recheneinheiten kann somit zusätzliche Rechenkapazität am Kraftfahrzeug nachgerüstet werden, die vorzugsweise nicht nur für autonomes oder teilautonomes Fahren, sondern ergänzend oder alternativ für weitere Funktionen verwendbar ist. Die nachrüstbare Rechenleistung kann so, je nach Anforderung, weit über die für die Verarbeitung der Sensordaten der Sensoren des Sensormoduls erforderliche Rechenleistung hinausragen.
Ergänzend oder alternativ kann das Sensormodul wenigstens eine Sendeeinrichtung und wenigstens eine Empfangseinrichtung umfassen, wobei die Sendeeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Sensordaten und/oder die Fahrzeugdaten und/oder die Rechendaten, insbesondere an eine dezentrale Recheneinrichtung, zu versenden, wobei die Empfangseinrichtung dazu eingerichtet ist, Empfangsdaten zu empfangen und/oder zu verarbeiten. Versendete Sensordaten und/oder Rechendaten und/oder Fahrzeugdaten können so von der dezentralen Recheneinrichtung verarbeitet und als Empfangsdaten zurück an das Sensormodul gesendet werden. Die Empfangsdaten können von der Empfangseinrichtung des Sensormoduls empfangen und weiterverarbeitet oder weitergegeben werden. Zur weiteren Verarbeitung können die Empfangsdaten von der oder den Empfangseinrichtungen an eine oder mehrere Recheneinheiten des Sensormoduls oder direkt an das Kraftfahrzeug, insbesondere eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, weitergegeben werden.
Die oder mehrere Sendeeinrichtungen und/oder die oder mehrere Empfangseinrichtungen können im Inneren des Gehäuses des Sensormoduls oder au-ßen am Gehäuse des Sensormoduls angeordnet sein.
Die Empfangsdaten können beliebige Daten sein und müssen keine von einer Recheneinrichtung verarbeiteten Sensordaten und/oder Rechendaten und/oder Fahrzeugdaten sein. Die Datenübertragung mit der wenigstens einen Sendeeinrichtungen und/oder der wenigstens einen Empfangseinrichtung kann vorzugsweise in Echtzeit, insbesondere über ein 5G-Netz, erfolgen. Durch eine so ermöglichte, dezentrale Berechnung kann Rechenleistung ausgelagert werden und muss nicht in Form von Hardware im Sensormodul oder im Kraftfahrzeug mitgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kraftfahrzeug nur durch extern an das Sensormodul gesendete Empfangsdaten gesteuert werden. Dabei können als Empfangsdaten Fahrsituationsdaten an das Sensormodul gesendet werden, die eine aktuelle oder zukünftige Fahrsituation des Kraftfahrzeugs beschreiben. Im Sensormodul können die Empfangsdaten durch eine oder mehrere Recheneinheiten verarbeitet und an das Kraftfahrzeug weitergegeben werden. Durch die weitergegebenen Rechendaten können im Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Steuereinrichtung, unmittelbar oder zu einem zukünftigen Zeitpunkt Fahrsituationsdaten, wie etwa die Geschwindigkeit oder der Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs, eingestellt werden. Alternativ können die Rechendaten erst zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die zukünftige Fahrsituation eintritt, an das Kraftfahrzeug weitergegeben werden.
Um eine möglichst gute Datenübertragung zwischen dem Sensormodul und dem Kraftfahrzeug zu ermöglichen, kann vorteilhafterweise wenigstens eine Modulschnittstelle zur Übertragung der Sensordaten und/oder Rechendaten und/oder Fahrzeugdaten und/oder Empfangsdaten von dem Sensormodul an das Kraftfahrzeug und umgekehrt und/oder zur Bestromung des Sensormoduls durch das Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Durch eine Kopplung der Modulschnittstelle mit einer fahrzeugseitigen Schnittstelle ist vorzugsweise ein direkter Datenaustausch vom Sensormodul zu einem oder mehreren Aktoren und/oder Steuergeräten des Kraftfahrzeugs möglich. Der Datenaustausch kann nur in eine Richtung, insbesondere vom Sensormodul an das Kraftfahrzeug, erfolgen. Bevorzugt ist der Datenaustausch aber von dem Sensormodul an das Kraftfahrzeug und umgekehrt, also in beide Richtungen, möglich. Ergänzend können alle Bestandteile, insbesondre Sensoren und/oder Recheneinheiten, des Sensormoduls durch die oder mehrere Modulschnittstellen vom Kraftfahrzeug mit elektrischem Strom versorgt werden.
Je nach Anwendungsfall kann das Sensormodul mehrere, insbesondere zwei, Modulschnittstellen aufweisen, wobei beispielsweise eine der Modulschnittstelle einen Datenaustausch zwischen dem Sensormodul und dem Kraftfahrzeug ermöglicht und eine zweite Modulschnittstelle allein der Bestromung des Sensormoduls durch das Kraftfahrzeug dient. Die oder alle Modulschnittstellen können vorteilhafterweise so ausgebildet sein, dass sie nach einem Verbinden mit der fahrzeugseitigen Schnittstelle wieder zerstörungsfrei von dieser trennbar sind, um die Montage und die Demontage zu erleichtern. Die oder alle Modulschnittstellen sind daher vorzugsweise Steckverbinder oder verschraubbare Verbindungsteile.
In einer weiteren Ausführungsform kann ergänzend oder alternativ durch die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens Empfangseinrichtung ein Datenaustausch vom Sensormodul an das Kraftfahrzeug und umgekehrt möglich sein.
Für die Anbringung des Sensormoduls an einem Kraftfahrzeug ist es bevorzugt, wenn das Sensormodul in einer Durchgangsöffnung der Karosserie des Kraftfahrzeugs montierbar oder montiert ist, wobei das Sensormodul im montierten Zustand mit einem Außenabschnitt von der Karosserie des Kraftfahrzeugs weg in die Umgebung des Kraftfahrzeugs ragt und/oder mit einem Innenabschnitt in den Innenraum des Kraftfahrzeugs hineinragt. Unter der Durchgangsöffnung ist eine Öffnung in der Karosserie des Kraftfahrzeugs zu verstehen, die die Umgebung des Kraftfahrzeugs mit dem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbindet. Die Durchgangsöffnung ist vorzugsweise in einem Dach der Karosserie des Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einem Fahrer- und einem Beifahrersitz sowie in einer Fahrzeuglängsrichtung zwischen einer vorderen und einer hinteren Sitzbank, angeordnet. Dieser Bereich des Dachs ist fahrzeugabhängig keinen oder nur schwachen mechanischen Belastungen ausgesetzt und eignet sich daher besonders gut zur Anordnung der Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung kann insbesondere eine Öffnung eines Schiebedachs sein.
Es ist weiter bevorzugt, dass der von der Karosserie des Kraftfahrzeugs weg ragende Außenabschnitt des Sensormoduls, insbesondere wenn die Durchgangsöffnung in dem Dach des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, aerodynamisch geformt ist. Durch eine günstige Form des Gehäuses des Sensormoduls, insbesondere am Außenabschnitt, können ein Luftwiederstand und eine Aeroakustik des Sensormoduls, insbesondere bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs, verbessert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können im Außenabschnitt ein oder mehrere erste Sensoren und/oder im Innenabschnitt ein oder mehrere zweite Sensoren angeordnet sein. Durch die Anordnung der ersten Sensoren im Außenabschnitt können besonders gut erste Sensordaten erfasst werden. Bevorzugt ist das Sensormodul in einer dachseitig vorgesehenen Durchgangsöffnung des Kraftfahrzeugs angeordnet und der Außenabschnitt ragt in einer Fahrzeughochrichtung vom Dach hervor, so dass die ersten Sensoren im Außenabschnitt an einem besonders hohen Punkt des Kraftfahrzeugs platziert sind und die Umgebung des Kraftfahrzeugs dadurch sehr gut erfassen und/oder überwachen können. Ergänzend können durch die Anordnung der zweiten Sensoren im Innenabschnitt die zweiten Sensordaten besonders gut erfasst werden. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Innenabschnitt, insbesondere in Fahrzeughochrichtung, nur geringfügig in den Innenraum des Kraftfahrzeugs hineinragt, um ausreichend Platz und Kopffreiheit zu gewährleisten. Durch eine vollständige oder wenigstens teilweise Überdeckung des Innenabschnitts mit einem Dachhimmel oder einem beliebigen Textil kann das optische Erscheinungsbild des Sensormoduls für Insassen im Innenraum des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Der oder die dritten Sensoren sind beliebig im oder am Sensormodul positionierbar.
Weiterbildend kann das Sensormodul im montierten Zustand vorteilhafterweise durch Formschluss und/oder Kraftschluss, insbesondere durch eine oder mehrere Passungen und/oder Verschraubungen, in der Durchgangsöffnung gehaltert sein. Durch eine Befestigung mittels Verschraubungen und/oder Passungen ist eine einfache Montage sowie nachträgliche Demontage des Sensormoduls möglich. Ergänzend oder alternativ können durch eine oder mehrere Passungen zusätzliche Befestigungselemente, wie Klipse, vermieden werden. Hierzu kann entweder die Durchgangsöffnung oder das Gehäuse des Sensormoduls, insbesondere ein Aufnahmebereich des Gehäuses, der im montierten Zustand die Durchgangsöffnung unmittelbar kontaktiert, bezüglich des jeweils anderen der beiden Montagepartner an wenigstens einer, vorzugsweise zwei oder mehreren, Stellen ein Übermaß aufweisen. Mithin kann eine Übermaßpassung vorgesehen sein. Das Sensormodul kann dann zur Montage unter Kraftbeaufschlagung in die Durchgangsöffnung eingedrückt werden, sodass es danach alleine durch den generierten Kraftschluss in der Durchgangsöffnung gehaltert ist.
Alternativ oder ergänzend können an der Durchgangsöffnung und/oder am Gehäuse des Sensormoduls, insbesondere an einem Aufnahmebereich des Gehäuses, Hinterschneidungen vorgesehen sein, die bei einem Einstecken oder Eindrücken des Sensormoduls in die Durchgangsöffnung einrasten, sodass das Sensormodul alternativ oder ergänzend mittels Formschluss in der Durchgangsöffnung gehaltert ist. In weiteren Ausführungen kann das Sensormodul durch Kleben oder Schweißen in der Durchgangsöffnung montiert oder montierbar ist.
Um bereits bei der Montage des Sensormoduls am Kraftfahrzeug eine günstige Ausrichtung der Sensoren des Sensormoduls sicherzustellen, kann das Sensormodul vorteilhafterweise nur in einer definierten Montagelage in der Durchgangsöffnung montierbar oder montiert sein. Ergänzend oder alternativ können das Sensormodul und/oder die Durchgangsöffnung jeweils wenigstens ein Arretiermittel aufweisen, mit dem oder denen das Sensormodul in der definierten Montagelage in der Durchgangsöffnung montierbar oder montiert ist. Hierfür geeignete Arretiermittel können exemplarisch Bolzen, Schraubverbindungen, Ausformungen an der Durchgangsöffnung und/oder am Sensormodul, insbesondere am Gehäuse des Sensormoduls, oder Sicken sein.
Einige Typen von Sensoren, darunter beispielsweise Kameras, müssen richtig ausgerichtete sein, um korrekt zu funktionieren. Kann das Sensormodul nur in der Montagelage in der Durchgangsöffnung montiert werden, so können einzelne oder alle Sensoren des Sensormoduls bereits vor der Montage geeignet ausgerichtet werden. Das eigentliche Nachrüsten des Sensormoduls, also dessen Montage am Kraftfahrzeug sowie eine möglicherweise erforderliche Kalibrierung der Sensoren, kann auf diese Weise deutlich vereinfacht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Sensormodul einen Rahmen, wobei der Rahmen im Gehäuse positioniert ist und/oder die oder alle Sensoren des Sensormoduls und/oder wenigstens eine oder alle Recheneinheiten des Sensormoduls an dem Rahmen montiert sind. Ergänzend können auch die wenigstens eine Empfangseinrichtung und/oder die wenigstens eine Sendeeinrichtung und/oder der wenigstens eine Datenspeicher am Rahmen montiert sein. Vorzugsweise weist der Rahmen standardisierte Montageschnittstellen auf, so dass die Sensoren und/oder alle zuvor genannten und zur Datenerfassung und/oder -verarbeitung vorgesehenen Komponenten des Sensormoduls beliebig oder an bestimmten Positionen, und damit modular, am Rahmen montierbar sind. So können beispielsweise einzelne Sensoren ausgetauscht oder an einer anderen Stelle des Rahmens montiert werden. Ferner können durch den modularen Aufbau Sensoren oder andere Komponenten des Sensormoduls nachträglich in das Sensormodul integriert werden. Insgesamt ist es von Vorteil, wenn alle Komponenten des Sensormoduls fest am Rahmen montiert sind und der Rahmen zusammen mit den Komponenten von dem Gehäuse des Sensormoduls umschlossen wird. Um einen stabilen Aufbau des Sensormoduls bei gleichzeitig geringem Gewicht zu ermöglichen, ist der Rahmen vorzugsweise aus Strangpress-Profilteilen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Der Rahmen kann aber auch aus anderen Werkstoffen, darunter insbesondere Metall, hergestellt sein.
Neben dem eingangs beschriebenen Sensormodul betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie mit einer Durchgangsöffnung, die dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Sensormodul aufzunehmen, wobei die Durchgangsöffnung mit einem lösbaren Abdeckteil verschlossen ist oder wobei in der Durchgangsöffnung ein erfindungsgemäßes Sensormodul montiert ist. Sämtliche zum erfindungsgemäßen Sensormodul erläuterten Merkmale, insbesondere hinsichtlich der Durchgangsöffnung sowie dem Außen- und/oder Innenabschnitt, lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen und umgekehrt, so dass sich die erläuterten Vorteile gleichermaßen für das erfindungsgemäße Sensormodul und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ergeben.
Die Durchgangsöffnung kann in neuen Kraftfahrzeugen bereits von Beginn an vorgesehen sein, um eine Montagemöglichkeit für das erfindungsgemäße Sensormodul bereitzustellen. Alternativ kann die Durchgangsöffnung bei gebrauchten Kraftfahrzeugen auch nachträglich in die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingebracht werden, um das Sensormodul nachrüsten zu können. Ein nachträgliches Bereitstellen der Durchgangsöffnung ist beispielsweise durch Ausschneiden eines Karosserieabschnitts des Kraftfahrzeugs möglich.
Ist das Sensormodul nicht am Kraftfahrzeug montiert, so kann die Durchgangsöffnung vorteilhafterweise mit einem lösbaren Abdeckteil verschlossen werden. In einer günstigen Ausführungsform kann das Abdeckteil derart ausgebildet und in der Durchgangsöffnung montiert sein, dass es für eine betrachtende Person augenscheinlich nicht möglich ist, das Abdeckteil von dem Rest der Karosserie des Kraftfahrzeugs zu unterscheiden. So kann ein ästhetisches Erscheinungsbild für den Betrachter geschaffen werden.
Um ein Nachrüsten des Sensormoduls zu erleichtern, ist das Abdeckteil vorzugsweise lösbar in der Durchgangsöffnung montiert. Für das Abdeckteil empfiehlt sich daher eine identische Art der Montage, wie für das Sensormodul, wobei zur Demontage des Abdeckteils vorzugsweise eine Fachperson, insbesondere in einer Fachwerkstatt, erforderlich ist, um ein ungewolltes Entfernen des Abdeckteils zu verhindern.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Durchgangsöffnung in dem Dach der Karosserie des Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einem Fahrer- und einem Beifahrersitz sowie in Fahrzeuglängsrichtung einer vorderen und einer hinteren Sitzbank angeordnet sein. Aufgrund der hier üblicherweise geringen Belastung der Karosserie eignet sich diese Stelle des Dachs besonders gut, um die Durchgangsöffnung vorzusehen. Fahrzeugabhängig kann die Durchgangsöffnung ergänzend mit einer Stützstruktur verstärkt sein, wobei die Stützstruktur insbesondere durch Blechprofile oder Sicken in der Karosserie des Kraftfahrzeugs an der Durchgangsöffnung oder um die Durchgangsöffnung herum gebildet ist. An dieser Position des Dachs kann üblicherweise auch ein Schiebedach vorgesehen sein. Die Durchgangsöffnung kann daher vorteilhafterweise auch eine Öffnung eines Schiebedachs des Kraftfahrzeugs sein, wodurch der Änderungsaufwand zum Vorsehen der Durchgangsöffnung gering gehalten werden kann.
Durch eine Positionierung der Durchgangsöffnung im Dach des Kraftfahrzeugs kann das Sensormodul bezügliche einer Fahrzeughochrichtung an einer hohen Stelle des Kraftfahrzeugs montiert oder montierbar sein. Dadurch kann für den oder die ersten Sensoren des Sensormoduls, darunter beispielsweise Lidar- oder Radarsensoren oder Kameras, eine besonders gute Datenerfassung ermöglicht werden, da eine größere Übersicht außerhalb des Kraftfahrzeugs für die Sensoren vorteilhaft ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann das Sensormodul im montierten Zustand mit einem Außenabschnitt von der Karosserie des Kraftfahrzeugs weg in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ragen und/oder mit einem Innenabschnitt in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs hineinragen. Hierbei ist es ergänzend von Vorteil, wenn im Außenabschnitt ein oder mehrere erste Sensoren des Sensormoduls und/oder im Innenabschnitt ein oder mehrere zweite Sensoren des Sensormoduls angeordnet sind. Der oder die ersten Sensoren im Außenabschnitt des Sensormoduls können so durch die Positionierung an einem hohen Punkt des Kraftfahrzeugs einen besonders großen Umgebungsbereich erfassen. In bevorzugten Ausführungsformen kann eine Rundumerfassung (360°) der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch den oder die ersten Sensoren möglich sein. Zusätzlich können durch den oder die in den Innenraum des Kraftfahrzeugs hineinragenden zweiten Sensoren im Innenabschnitt des Sensormoduls zweite Sensordaten erfasst werden.
Es ist ergänzend oder alternativ denkbar, dass durch einen oder mehrere zweite Sensoren im Innenabschnitt des Sensormoduls weitere Funktionen, darunter insbesondere Unterhaltungsfunktionen, bereitgestellt werden. Beispielsweise kann durch einen Lidarsensor als zweiten Sensor ein virtuelles Anprobieren von Kleidungsstücken oder durch eine Kamera ein Videospiel oder eine Videokonferenz ermöglicht werden. Um eine optisch unauffällige Integration des Sensormoduls in den Innenraum des Kraftfahrzeugs zu realisieren, ist der Innenabschnitt vorzugsweise wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von einem Dachhimmel des Kraftfahrzeugs oder einem beliebigen Textilteil verdeckt.
Eine Ausführungsform, in der das Sensormodul durch Formschluss und/oder Kraftschluss, insbesondere durch eine oder mehrere Passungen und/oder Verschraubungen, in der Durchgangsöffnung montiert oder montierbar ist, ist besonders begünstigt. So kann eine einfache Montage und eine zerstörungsfreie Demontage des Sensormoduls sichergestellt werden. Dabei bietet die Montage mit einer oder mehreren Passungen den Vorteil, dass keine weiteren Befestigungsmittel erforderlich sind. Dafür kann die Durchgangsöffnung oder das Gehäuse des Sensormoduls, insbesondere ein Aufnahmebereich des Gehäuses, der im montierten Zustand die Durchgangsöffnung unmittelbar kontaktiert, bezüglich des jeweils anderen der beiden Montagepartner ein Übermaß aufweisen. Das Sensormodul kann dann nach einem Eindrücken in die Durchgangsöffnung durch den generierten Kraftschluss in der Durchgangsöffnung gehaltert werden. Alternativ oder ergänzend können an der Durchgangsöffnung und/oder am Gehäuse des Sensormoduls Hinterschneidungen vorgesehen sein, die bei der Montage des Sensormoduls einrasten, wodurch das Sensormodul alternativ oder ergänzend mittels Formschluss in der Durchgangsöffnung gehaltert ist.
Ergänzend oder alternativ kann das Sensormodul mittels Verschraubungen in der Durchgangsöffnung gehaltert sein. Zur Montage des Sensormoduls können auch Klipse und/oder Klemmen und/oder Klebstoff eingesetzt werden. Aufgrund der nachträglich vereinfachten Demontage sind Passungen und/oder Verschraubungen zur Montage des Sensormoduls jedoch bevorzugt. Es ist auch eine magnetische Halterung des Sensormoduls an der Karosserie des Kraftfahrzeugs möglich, um die Karosserie des Kraftfahrzeugs so wenig wie möglich anpassen zu müssen und eine Verringerung der Stabilität der Karosserie zu vermeiden,.
Wie bereits für das Sensormodul beschrieben, kann die Durchgangsöffnung und/oder das Sensormodul jeweils wenigstens ein Arretiermittel aufweisen, mit dem oder denen das Sensormodul in einer definierten Montagelage in der Durchgangsöffnung montiert oder montierbar ist. Auf diese Weise kann eine korrekte Ausrichtung der Sensoren des Sensormoduls sichergestellt werden. So können die Sensoren des Sensormoduls bereits vor der Montage des Sensormoduls am Kraftfahrzeug geeignet ausgerichtet werden. Eine Ausrichtung der Sensoren nach der Montage wäre dann nicht mehr erforderlich. Mögliche Arretiermittel können Bolzen, Schraubverbindungen, Ausformungen an der Durchgangsöffnung und/oder am Sensormodul oder Sicken, insbesondere in der Karosserie des Kraftfahrzeugs und/oder am Sensormodul, sein.
Es ist weiterbildend von besonderem Vorteil, wenn die Durchgangsöffnung eine Dichtung aufweist, durch die die Karosserie des Kraftfahrzeugs zum Sensormodul oder zum Abdeckteil hin abgedichtet ist. Die Dichtung kann vorteilhafterweise den Zweck verfolgen, die Karosserie des Kraftfahrzeugs zum Sensormodul oder zum Abdeckteil hin witterungsbeständig, insbesondere feuchtigkeitsdicht, und/oder lärmisolierend abzudichten. Dabei kann die Dichtung bevorzugt eine Gummidichtung in Form eines Dichtrings oder einer Dichtlippe sein. Durch die oder alle Dichtungen kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eintritt und/oder Außenlärm kann im Innenraum des Kraftfahrzeugs reduziert werden.
Unabhängig davon, ob in der Durchgangsöffnung das Sensormodul oder das Abdeckteil montiert ist, kann dieselbe Dichtung genutzt werden, um die Karosserie des Kraftfahrzeugs zum Sensormodul oder zum Abdeckteil hin abzudichten. Das Abdeckteil kann vorteilhafterweise so in der Durchgangsöffnung montiert oder montierbar sein, dass die Dichtung vom Abdeckteil verdeckt wird, so dass das Abdeckteil für eine betrachtende Person nicht von dem Rest der Karosserie zu unterscheidbar ist. Vorzugsweise bildet das Abdeckteil im montierten Zustand auch keinen Überstand über die Karosserie des Kraftfahrzeugs, so dass die Karosserie eine gleichmäßige Außenfläche aufweist. Dadurch kann ein ästhetisches Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs erzielt werden. In alternativen Ausführungen können auch mehrere Dichtungen vorgesehen sein.
Um eine möglichst gute Funktionalität, insbesondere einen möglichst guten Datenaustausch zwischen dem Sensormodul und dem Kraftfahrzeug, zu ermöglichen, weist das Kraftfahrzeug in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, insbesondere an einer B-Säule, wenigstens eine an das Sensormodul koppelbare oder gekoppelte Fahrzeugschnittstelle zur Daten- und/oder Stromübertragung vom Kraftfahrzeug an das Sensormodul und umgekehrt auf. Die Fahrzeugschnittstelle kann zur Daten- und/oder Stromübertragung mit einer oder mehreren Modulschnittstelle des Sensormoduls gekoppelt sein. Nach einer Kopplung können die Fahrzeug- und die Modulschnittstelle vorzugsweise zerstörungsfrei entkoppelt werden, um eine Demontage des Sensormoduls zu erleichtern. Durch die beiden Schnittstellen können Sensordaten und/oder Rechendaten und/oder Empfangsdaten des Sensormoduls an das Kraftfahrzeug, insbesondere ein oder mehrere Steuergeräte des Kraftfahrzeugs, übertragen werden. Umgekehrt können durch die Schnittstellen vom Kraftfahrzeug Fahrzeugdaten, darunter beispielsweise die Geschwindigkeit oder eine Bremskraft oder eine Route des Kraftfahrzeugs, übertragen werden. Ergänzend oder alternativ kann das Sensormodul über die Schnittstellen vom Kraftfahrzeug bestromt werden. Durch den gegenseitigen Datenaustausch können Recheneinheiten des Sensormoduls bei einer Auswertung von Sensordaten des Sensormoduls Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs berücksichtigen, wodurch eine besonders gute Integration und damit ein hohes Potenzial für autonomes Fahren erreicht werden kann.
Im Hinblick auf das autonome Fahren ist es weiterbildend von Vorteil, wenn mit der oder den Fahrzeugschnittstellen des Kraftfahrzeugs und der oder den Modulschnittstellen des Sensormoduls große Datenmengen in Echtzeit übertragbar sind. Damit kann eine verzögerungsfreie Ansteuerung eines oder mehrerer Aktuatoren des Kraftfahrzeugs durch das Sensormodul erfolgen. Beispielsweise können dadurch Funktionen, wie „steer-by-wire“ oder „brake-by-wire“ verbessert eingesetzt werden.
Ergänzend oder alternativ kann das Kraftfahrzeug wenigstens eine Sende- und/oder wenigstens eine Empfangseinrichtung aufweisen, wobei die wenigstens eine Sendeeinrichtung und/oder die wenigstens eine Empfangseinrichtung jeweils dazu eingerichtete sind, einen Datenaustausch mit der wenigstens einen Sendeeinrichtung und der wenigstens einen Empfangseinrichtung des Sensormoduls durchzuführen. So kann für den Austausch von Sensor- und/oder Rechen- und/oder Fahrzeugdaten zwischen Sensormodul und Kraftfahrzeug auf die oder alle Modul- und Fahrzeugschnittstellen verzichtet werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 Ein Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls in einer Durchgangsöffnung einem Dach einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs als Schnittansicht;
2 Ein Ausführungsbeispiel eines Abdeckteils in der Durchgangsöffnung des Ausführungsbeispiels aus 1 als Schnittansicht; und
3 Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs mit einem Sensormodul im Dach des Kraftfahrzeugs.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls 1, das in einer Durchgangsöffnung 2 einer Karosserie 3 eines Kraftfahrzeugs 4 montiert ist. Die Darstellung der 1 entspricht einer Ansicht von vorne auf das Kraftfahrzeugs 4. Zur besseren Orientierung ist hierfür eine Fahrzeugquerrichtung 36, eine Fahrzeuglängsrichtung 37 und eine Fahrzeughochrichtung 38 des Kraftfahrzeugs 4 dargestellt. Die Durchgangsöffnung 2 ist in einem Dach 5 der Karosserie 3 zwischen einem Fahrersitz und einem Beifahrersitz sowie einer ersten und einer zweiten Sitzreihe angeordnet. Das Sensormodul 1 umfasst einen Rahmen 6, der in einem Gehäuse 7 aus einem ersten Gehäuseteil 8 und einem zweiten Gehäuseteil 9 positioniert ist. An dem Rahmen 6 sind erste Sensoren 10 und zweite Sensoren 11 montiert. Die ersten Sensoren 10 sind dazu ausgebildet, eine Umgebung 12 des Kraftfahrzeugs 4 betreffende erste Sensordaten zu erfassen. Daneben sind die zweiten Sensoren 11 dazu ausgebildet, einen Innenraum 13 des Kraftfahrzeugs 4 betreffende zweite Sensordaten zu erfassen. Die Sensoren 10, 11 können rein exemplarisch Sensoren wie Lidar, Radar, Kameras 14, Ultraschallsensoren oder Scanner sein.
Damit die ersten Sensoren 10 besonders gut die Umgebung 12 betreffende erste Sensordaten erfassen können, ist das Sensormodul 1 so in der Durchgangsöffnung 2 montiert, dass es mit einem Außenabschnitt 15 von der Karosserie 3 des Kraftfahrzeugs 4 weg in die Umgebung 12 des Kraftfahrzeugs 4 ragt. Die ersten Sensoren 10 sind in dem Außenabschnitt 15 angeordnet, wodurch sie an einem in Fahrzeughochrichtung 38 möglichst hohen Punkt des Kraftfahrzeugs 4 positioniert sind. Die ersten Sensoren 10 können damit besonders gut die Umgebung 12 überwachen und/oder erfassen.
Gleichzeitig ist das Sensormodul 1 so in der Durchgangsöffnung 2 montiert, dass es mit einem Innenabschnitt 16 in den Innenraum 13 des Kraftfahrzeugs 4 hineinragt. In dem Innenabschnitt 16 des Sensormoduls 1 sind die zweiten Sensoren 11 angeordnet. Sie können dadurch besonders gut den Innenraum 13 des Kraftfahrzeugs 4 betreffende zweite Sensordaten erfassen. Der Innenraum 13 kann im Ausführungsbeispiel auch mit einer Kamera 14 als zweiter Sensor 11 überwacht werden.
Neben den ersten Sensoren 10 und den zweiten Sensoren 11 weist das Sensormodul 1 auch dritte Sensoren 17 auf, die am Rahmen 6 montiert sind. Durch die dritten Sensoren 17 können fahrzeugspezifische dritte Sensordaten erfasst werden, wie beispielsweise ein Wankwinkel. Die dritten Sensordaten sind im Ausführungsbeispiel solche Sensordaten, die nicht dem Innenraum 13 und auch nicht der Umgebung 12 des Kraftfahrzeugs 4 zuordbar sind.
Die Anzahl und/oder Anordnung der Sensoren 10, 11, 17 kann in anderen Ausführungen des Sensormoduls variieren. Alle Sensoren 10, 11, 17 können an standardisierte Montageschnittstellen des Rahmens 6 im Inneren des Gehäuses 7 montiert oder montierbar sein, wobei einzelne oder alle Sensoren 10, 11, 17 ergänzend oder alternativ außen am Gehäuse 7 vorgesehen sein können.
Im Ausführungsbeispiel der 1 werden die von den Sensoren 10, 11, 17 erfasste Sensordaten durch Recheneinheiten 18 verarbeitet, wobei die Recheneinheiten 18 in Abhängigkeit der verarbeiteten Sensordaten erste Rechendaten ausgeben. Zur Datenübertragung sind die Sensoren 10, 11, 17 mit den Recheneinheiten 18 über Kabel 19 verbunden, so dass ein Datenaustausch möglich ist. Die erfassten Sensordaten und die von den Recheneinheiten 18 ausgegebenen ersten Rechendaten können in einem Datenspeicher 20 gespeichert werden. Hierfür sind die Sensoren 10, 11, 17 und die Recheneinheiten 18 über Kabel 19 mit dem Datenspeicher 20 verbunden. In einer alternativen Ausführungsvariante kann das Sensormodul 1 auch nur eine oder mehrere Recheneinheiten 18 und einen oder mehrere Datenspeicher 20 aufweisen.
Die erfassten Sensordaten und die verarbeiteten Rechendaten werden über eine Modulschnittstelle 21 des Sensormoduls 1 und eine an die Modulschnittstelle 21 gekoppelte Fahrzeugschnittstelle 22 des Kraftfahrzeugs 4 an das Kraftfahrzeug 4 übertragen. Die Modulschnittstelle 21 und die Fahrzeugschnittstelle 22 sind im Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, auch große Datenmengen zu übertragen, um einen möglichst guten autonomen Fahrbetrieb zu ermöglichen. Hierdurch werden die Sensordaten der Sensoren 10, 11, 17 und die Rechendaten der Recheneinheiten 18 an das Kraftfahrzeug 4 weitergegeben. Umgekehrt wird das Sensormodul 1 durch die Modulschnittstelle 21 und die Fahrzeugschnittstelle 22 im gekoppelten Zustand vom Kraftfahrzeug 4 bestromt und das Kraftfahrzeug 4 überträgt Fahrzeugdaten, die einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs 4 beschreiben, an das Sensormodul 1. Diese Fahrzeugdaten können sowohl einzeln als auch in Kombination mit den Sensordaten der Sensoren 10, 11, 17 von den Recheneinheiten 18 verarbeitet werden. So ist es möglich, dass bei einer Datenberechnung neben den Sensordaten des Sensormoduls 1 auch Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs 4 verarbeitet werden, wobei die Recheneinheiten 18 in Abhängigkeit der Fahrzeugdaten zweite Rechendaten ausgeben. Auch die zweiten Rechendaten können über die Modulschnittstelle 21 und die Fahrzeugschnittstelle 22 wieder an das Kraftfahrzeug 4 übertragen werden.
Die Modulschnittstelle 21 und die Fahrzeugschnittstelle 22 sind als Steckverbinder ausgebildet und zerstörungsfrei trennbar, um ein leichtes Nachrüsten aber auch Demontieren des Sensormoduls 1 zu ermöglichen. In alternativen Ausführungsformen können die Modulschnittstelle 21 und die Fahrzeugschnittstelle 22 beliebige Verbinder sein, die eine Datenübertragung ermöglichen und vorzugsweise zerstörungsfrei demontierbar sind. Um die Fahrzeugschnittstelle 22 bereitzustellen, ist in einer B-Säule 23 des Kraftfahrzeugs 4 ein Leerrohr 24 vorgesehen. So ist ein einfaches Nachrüsten des Sensormoduls 1 möglich, da die Fahrzeugschnittstelle 22 vom Leerrohr 24 aufgenommen werden kann, wenn kein Sensormodul 1 am Kraftfahrzeug 4 montiert ist. Die Fahrzeugschnittstelle 22 kann so in neu gebauten Kraftfahrzeugen 4 bereitstehen und beim Nachrüsten des Sensormoduls 1 verwendet werden. In gebrauchten Kraftfahrzeugen 4 ist die Fahrzeugschnittstelle 22 in der Regel nachzurüsten. Die Fahrzeugschnittstelle 22 kann alternativ auch auf andere Weise im Kraftfahrzeug 4 bereitgestellt werden.
Das Sensormodul 1 weist ferner eine Sendeeinrichtung 25 und eine Empfangseinrichtung 26 auf. Beide sind über Kabel 19 mit den anderen Komponenten des Sensormoduls 1 verbunden, um einen Datenaustausch zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen kann das Sensormodul auch mehrere Sendeeinrichtungen 25 und Empfangseinrichtungen 26 aufweisen. Die Sendeeinrichtung 25 ist dazu ausgebildet, die Sensordaten und/oder die Fahrzeugdaten und/oder die Rechendaten, insbesondere an eine dezentrale Recheneinrichtung, zu versenden. Die Daten können dann von der Recheneinrichtung verarbeitet werden und müssen somit nicht von den Recheneinheiten 18 verarbeitet werden. Daneben ist die Empfangseinrichtung 26 dazu ausgebildet, Empfangsdaten zu empfangen. Die Empfangsdaten können von der dezentralen Recheneinrichtung berechnete Daten sein.
Die Datenübertragung erfolgt in Echtzeit, insbesondere über ein 5G-Netz, wodurch die Voraussetzungen für autonomes Fahren erfüllt werden. So können große Datenmengen außerhalb des Sensormoduls 1 verarbeitet und in Echtzeit versendet werden. Empfangene und verarbeitete Daten werden dann im Sensormodul 1, wie bereits erläutert, über die Modulschnittstelle 21 und die Fahrzeugschnittstelle 22 an das Kraftfahrzeug 4, insbesondere ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs 4, übertragen. In einer weiteren Ausführungsvariante kann das Kraftfahrzeug 4 seinerseits wenigstens eine Sende- und eine Empfangseinrichtung aufweisen, wobei diese jeweils dazu eingerichtet sein können, einen Datenaustausch mit der Sendeeinrichtung 25 und der Empfangseinrichtung 26 des Sensormoduls 1 durchzuführen. Dadurch sind für den Datenaustausch zwischen Sensormodul 1 und Kraftfahrzeug 4 keine Modulschnittstelle 21 und Fahrzeugschnittstelle 22 mehr erforderlich.
Das Gehäuse 7 ist vorzugsweise aus witterungsbeständigem Kunststoff, beispielsweise ABS oder PU, hergestellt. Das Gehäuse 7 weist ferner eine Linse 27 auf, um die Kamera 14 der ersten Sensoren 10 innerhalb des Gehäuses 7 anordnen zu können und nicht in deren Funktion zu beeinträchtigen. Weiter weist das Gehäuse 7 einen transparenten Abschnitt 28 auf, um auch zum Innenraum 13 hin die Kamera 14 der zweiten Sensoren 11 innerhalb des Gehäuses 7 anordnen zu können. Das Gehäuse 7 und der Rahmen 6 sind beide aus einem Material, welches die Funktion der Sensoren 10, 11, 17 sowie der Sendeeinrichtung 25 und der Empfangseinrichtung 26 nicht beeinträchtigt. Vorzugsweise ist der Rahmen 6 aus Aluminium, insbesondere Aluminiumprofilen, hergestellt.
In alternativen Ausführungen können einzelne oder mehrere Komponenten des Sensormoduls 1, darunter die Sensoren 10, 11, 17, die Recheneinheiten 18, der Datenspeicher 20 sowie die Sende- und Empfangseinrichtungen 25, 26, außerhalb des Gehäuses 7 am Sensormodul 1 angeordnet sein. Die Komponenten sind dann vorzugsweise witterungsbeständig ausgebildet.
Um die Stabilität der Karosserie 3 bzw. des Dachs 5 des Kraftfahrzeugs 4 zu erhöhen, ist um die Durchgangsöffnung 2 herum eine zusätzliche Verstärkung 29 vorgesehen. Diese ist in 1 rein exemplarisch dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann die Verstärkung 29 auch in Form vom Trägern, die in Fahrzeugquerrichtung 36 oder Fahrzeuglängsrichtung 37 verlaufen, vorgesehen sein, oder vollständig entfallen.
Das Sensormodul 1 ist durch mehrere Verschraubungen 30 in der Durchgangsöffnung 2 montiert. Dabei ist durch eine geeignete Anordnung der Verschraubungen 30 sichergestellt, dass das Sensormodul 1 nur in einer definierten Montagelage in der Durchgangsöffnung 2 montierbar ist. Die Sensoren 10, 11, 17 können so bereits vor der Montage des Sensormoduls 1 den Anforderungen entsprechend ausgerichtet werden, was das Nachrüsten des Sensormoduls 1 am Kraftfahrzeug 4 erleichtert.
In anderen Ausführungsformen kann das Sensormodul 1 durch eine oder mehrere Passungen, insbesondere Übermaßpassungen, ergänzend auch in Kombination mit Verschraubungen 30, in der Durchgangsöffnung 2 gehaltert sein. Daneben kann die Halterung des Sensormoduls 1 in der Durchgangsöffnung 2 auch allgemein durch Formschluss und/oder Kraftschluss, insbesondere durch einen Einsatz von Kleben und/oder Schweißen und/oder Nieten und/oder mit Klips-Verbindern, erfolgen. Am Sensormodul 1 und/oder der Durchgangsöffnung 2 kann ergänzend jeweils wenigstens ein Arretiermittel vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass das Sensormodul 1 nur in der definierten Montagelage in der Durchgangsöffnung 2 montiert werden kann. Geeignete Arretiermittel können beispielsweise Bolzen, Schrauben 30, Ausformungen an der Durchgangsöffnung 2 und/oder am Sensormodul 1 oder Sicken sein.
In der Durchgangsöffnung 2 ist außerdem eine Dichtung 31 vorgesehen, durch die die Karosserie 3 des Kraftfahrzeugs 4 zum Sensormodul 1 hin abgedichtet wird. Von der Dichtung 31 wird der Innenraum 13 des Kraftfahrzeugs 4 feuchtigkeitsdicht und gleichzeitig lärmisolierend gegen die Umgebung 12 des Kraftfahrzeugs 4 abgedichtet. Die Dichtung 31 ist eine Gummidichtung in Form eines Dichtrings, der in der Durchgangsöffnung 2 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen können mehrere Dichtungen 31 vorgesehen sein, wobei die Dichtungen 31 alternativ Dichtlippen oder andersartige Dichtungen sein können.
Ergänzend wird in dem Ausführungsbeispiel der 2 die Durchgangsöffnung aus 1 gezeigt, wobei hier kein Sensormodul 1 montiert ist. Stattdessen ist in der Durchgangsöffnung 2 ein Abdeckteil 32 durch Verschraubungen 30 lösbar montiert. Das Abdeckteil 32 ist so ausgebildet, dass im montierten Zustand für eine betrachtende Person der Eindruck entsteht, dass das Abdeckteil 32 und das Dach 5 der Karosserie 3 des Kraftfahrzeugs 4 eine Einheit sind. Das Abdeckteil 32 kann also nicht als „Platzhalter“ wahrgenommen werden. Das Abdeckteil 32 ist auf gleiche Weise wie das nachrüstbare Sensormodul 1 (siehe 1) in der Durchgangsöffnung 2 montiert, um einen einfachen Austausch zu ermöglichen.
Wie bereits zu 1 erläutert, wird auch ohne das Sensormodul 1 in 2 die Dichtung 31 in der Durchgangsöffnung 2 verwendet, um die Karosserie 3 des Kraftfahrzeugs 4 zum Abdeckteil 32 hin abzudichten. So wird auch in diesem Ausführungsbeispiel gewährleistet, dass der Innenraum 13 des Kraftfahrzeugs 4 vor Witterungseinflüssen und Lärm der Umgebung 12 geschützt ist.
Um die genaue Anordnung des Sensormoduls besser zu verdeutlichen, ist in 3 ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 4 mit dem Sensormodul 1 dargestellt, wobei das Sensormodul 1 in der Durchgangsöffnung 2 in dem Dach 5 der Karosserie 3 des Kraftfahrzeugs 4 montiert ist. Die Durchgangsöffnung 2 ist so im Dach 5 positioniert, dass sie in Fahrzeugquerrichtung 36 zwischen einem Fahrersitz 33 und einem Beifahrersitz (vom Fahrersitz 33 verdeckt) und in Fahrzeuglängsrichtung 37 zwischen einer ersten Sitzreihe 34 und einer zweiten Sitzreihe 35 vorgesehen ist. So werden Insassen des Kraftfahrzeugs 4 nicht durch den in den Innenraum 13 hineinragenden Innenabschnitt 16 (gestrichelt Dargestellt) des Sensormoduls 1 gestört. Der Innenabschnitt 16 kann in andern Ausführungsbeispielen vollständig oder teilweise mit einem Dachhimmel des Kraftfahrzeugs 4 oder mit einem beliebigen Textil verdeckt sein, so dass das nachgerüstete Sensormodul 1 im Innenraum 13 besonders unauffällig und optisch ansprechend ist.
Der vom Dach 5 zur Umgebung 12 hin ragende Außenabschnitt 15 des Sensormoduls 1 stellt in Fahrzeughochrichtung 38 den höchsten Teil des Kraftfahrzeugs 4 dar, wodurch im Außenabschnitt 15 angeordnete ersten Sensoren 10 die Umgebung 12 des Kraftfahrzeugs 4 besonders gut erfassen und überwachen können. Da das Sensormodul 1 mit dem Außenabschnitt 15 in Fahrzeughochrichtung 38 über das Dach 5 des Kraftfahrzeugs hinausragt ist das Gehäuse 7 im Außenbereich 15 aerodynamisch geformt, um Luftwiederstand zu reduzieren und die Aeroakustik zu verbessern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20190359147 A1 [0003]
WO 2021202281 A1 [0003]
DE 102016123752 A1 [0003]

Claims

Sensormodul (1) zur Montage an einer Karosserie (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend wenigstens einen ersten Sensor (10) und wenigstens einen zweiten Sensor (11), die in einem gemeinsamen Gehäuse (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand des Sensormoduls (1) durch den oder mehrere erste Sensoren (10) eine Umgebung (12) des Kraftfahrzeugs (4) betreffende erste Sensordaten und durch den oder mehrere zweite Sensoren (11) einen Innenraum (13) des Kraftfahrzeugs (4) betreffende zweite Sensordaten erfassbar sind.
Sensormodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) neben dem oder den ersten Sensoren (10) und dem oder den zweiten Sensoren (11) zusätzlich einen oder mehrere dritte Sensoren (17) aufweist, durch den oder die im an die Karosserie (3) des Kraftfahrzeugs (4) montierten Zustand fahrzeugspezifische dritte Sensordaten erfassbar sind.
Sensormodul (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) zusätzlich ein oder mehrere Recheneinheiten (18) zur Verarbeitung der durch die Sensoren (10, 11, 17) des Sensormoduls (1) erfassten Sensordaten und/oder zur Ausgabe von ersten Rechendaten in Abhängigkeit der verarbeiteten Sensordaten umfasst, wobei alle Recheneinheiten (18) im Gehäuse (7) angeordnet sind.
Sensormodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder alle Recheneinheiten (18) zusätzlich dazu eingerichtet sind, von dem Kraftfahrzeug (4) an das Sensormodul (1) übertragene Fahrzeugdaten zu verarbeiten und in Abhängigkeit der Fahrzeugdaten zweite Rechendaten auszugeben.
Sensormodul (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) wenigstens eine Sendeeinrichtung (25) und wenigstens eine Empfangseinrichtung (26) umfasst, wobei die Sendeeinrichtung (25) dazu eingerichtet ist, die Sensordaten und/oder die Fahrzeugdaten und/oder die Rechendaten, insbesondere an eine dezentrale Recheneinrichtung, zu versenden, wobei die Empfangseinrichtung (26) dazu eingerichtet ist, Empfangsdaten zu empfangen und/oder zu verarbeiten.
Sensormodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Modulschnittstelle (21) zur Übertragung der Sensordaten und/oder Rechendaten und/oder Fahrzeugdaten und/oder Empfangsdaten von dem Sensormodul (1) an das Kraftfahrzeug (4) und umgekehrt und/oder zur Bestromung des Sensormoduls (1) durch das Kraftfahrzeug (4) vorgesehen ist.
Sensormodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) in einer Durchgangsöffnung (2) der Karosserie (3) des Kraftfahrzeugs (4) montierbar oder montiert ist, wobei das Sensormodul (1) im montierten Zustand mit einem Außenabschnitt (15) von der Karosserie (3) des Kraftfahrzeugs (4) weg in die Umgebung (12) des Kraftfahrzeugs (4) ragt und/oder mit einem Innenabschnitt (16) in den Innenraum (13) des Kraftfahrzeugs (4) hineinragt.
Sensormodul (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenabschnitt (15) ein oder mehrere erste Sensoren (10) und/oder im Innenabschnitt (16) ein oder mehrere zweite Sensoren (11) angeordnet sind.
Sensormodul (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) im montierten Zustand durch Formschluss und/oder Kraftschluss, insbesondere durch eine oder mehrere Passungen und/oder Verschraubungen (30), in der Durchgangsöffnung (2) gehaltert ist.
Sensormodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) einen Rahmen (6) umfasst, wobei der Rahmen (6) im Gehäuse (7) positioniert ist und/oder die oder alle Sensoren (10, 11, 17) des Sensormoduls (1) und/oder wenigstens eine oder alle Recheneinheiten (18) des Sensormoduls (1) an dem Rahmen (6) montiert sind.
Kraftfahrzeug (4), umfassend eine Karosserie (3) mit einer Durchgangsöffnung (2), die dazu ausgebildet ist, ein Sensormodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufzunehmen, wobei die Durchgangsöffnung (2) mit einem lösbaren Abdeckteil (32) verschlossen ist oder wobei in der Durchgangsöffnung (2) ein Sensormodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche montiert ist.
Kraftfahrzeug (4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) durch Formschluss und/oder Kraftschluss, insbesondere durch eine oder mehrere Passungen und/oder Verschraubungen (30), in der Durchgangsöffnung (2) montierbar oder montiert ist.
Kraftfahrzeug (4) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (1) im montierten Zustand mit einem Außenabschnitt (15) von der Karosserie (3) des Kraftfahrzeugs (4) weg in eine Umgebung (12) des Kraftfahrzeugs (4) ragt und/oder mit einem Innenabschnitt (16) in einen Innenraum (13) des Kraftfahrzeugs (4) hineinragt.
Kraftfahrzeug (4) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenabschnitt (15) ein oder mehrere erste Sensoren (10) des Sensormoduls (1) und/oder im Innenabschnitt (16) ein oder mehrere zweite Sensoren (11) des Sensormoduls (1) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (4) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (2) in einem Dach (5) der Karosserie (3), insbesondere in einem Bereich zwischen einem Fahrersitz (33) und einem Beifahrersitz und/oder einer ersten und einer zweiten Sitzreihe (34, 35), angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (4) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (2) eine Dichtung (31) aufweist, durch die die Karosserie (3) des Kraftfahrzeugs (4) zum Sensormodul (1) oder zum Abdeckteil (32) hin abgedichtet ist.
Kraftfahrzeug (4) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (4), insbesondere an einer B-Säule (23), wenigstens eine an das Sensormodul (1) koppelbare oder gekoppelte Fahrzeugschnittstelle (22) zur Daten- und/oder Stromübertragung vom Kraftfahrzeug (4) an das Sensormodul (1) oder umgekehrt aufweist.