CN110018704A - 传感器温度调节 - Google Patents

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CN110018704A
CN110018704A CN201910012483.XA CN201910012483A CN110018704A CN 110018704 A CN110018704 A CN 110018704A CN 201910012483 A CN201910012483 A CN 201910012483A CN 110018704 A CN110018704 A CN 110018704A
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文卡特什·克里希南
塞贡多·巴尔多维诺
詹姆斯·皮齐门蒂
拉肖恩·菲尼塞
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Abstract

本公开提供了“传感器温度调节”。一种传感器组件包括：限定腔体的壳体，所述腔体包括多个传感器；覆盖所述腔体中的开口的半透性织物；定位成引导气流通过所述开口的风扇；以及控制器，其被编程为在确定至少一个传感器的温度高于阈值时启动所述风扇。

Description

传感器温度调节
技术领域
本发明涉及车辆传感器领域，并且更具体地涉及车辆传感器温度调节。
背景技术
诸如自主或半自主车辆的车辆通常包括各种传感器。一些传感器检测车辆的内部状态，例如车轮转速、车轮取向以及发动机和变速器变量。一些传感器检测车辆的位置或取向，例如，全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率、环形激光器或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；以及磁力计。一些传感器检测外部世界，例如，雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)装置以及图像处理传感器(诸如摄像头)。LIDAR装置通过发射激光脉冲并且测量脉冲往返于物体的飞行时间来检测到物体的距离。一些传感器是通信装置，例如，车辆对基础设施(V2I)或车辆对车辆(V2V)装置。传感器操作可能受温度影响，例如，温度过高的传感器可能无法正常工作。
发明内容
一种传感器组件包括：限定腔体的壳体，所述腔体包括多个传感器；覆盖所述腔体中的开口的半透性织物；定位成引导气流通过所述开口的风扇；以及控制器，其被编程为在确定至少一个传感器的温度高于阈值时启动所述风扇。
所述传感器组件还可包括热耦合到相应传感器的相应温度传感器。所述控制器还可以被编程为在从至少一个所述温度传感器接收到指示温度高于所述阈值的数据时启动所述风扇。所述温度传感器可以是热电偶。
所述壳体可以是能够附接到车辆上的。所述壳体可包括相对于所述车辆面向前方的正面，并且所述正面可包括所述开口。所述开口可以是第一开口，所述半透性织物可以是第一半透性织物，所述壳体可以包括相对于所述车辆面向侧方的侧面，所述侧面可以包括第二开口，并且所述传感器组件还可以包括覆盖所述第二开口的第二半透性织物。所述侧面可以是相对于所述车辆面向左侧的左侧面，所述壳体可以包括相对于所述车辆面向右侧的右侧面，所述右侧面可以包括第三开口，并且所述传感器组件还可以包括覆盖所述第三开口的第三半透性织物。
所述开口可以是第一开口，所述壳体可以包括相对于所述车辆面向后方的背面，并且所述背面可以包括第二开口。所述风扇可以邻近所述第二开口。
至少一个所述传感器可以比所述风扇更靠近所述开口。所有所述传感器可以均比所述风扇更靠近所述开口。
所述壳体可以是能够附接到所述车辆的车顶的。
所述开口可以是第一开口，所述壳体可以包括第二开口，并且所述风扇可以邻近所述第二开口。所述风扇可以比任何所述传感器都更靠近所述第二开口。
所述阈值可以是第一阈值，并且所述控制器可以被编程为在确定所述传感器的所述温度低于比所述第一阈值更低的第二阈值时停用所述风扇。
所述风扇可以定位成引导气流在所有传感器上流动。
所述半透性织物可以是防水的。
所述传感器可以是摄像头。
所述壳体可以包括多个孔口，并且所述传感器可以各自对准一个所述孔口。
附图说明
图1是具有传感器组件的示例性车辆的侧视图。
图2是图1的传感器组件的透视图。
图3是图1的传感器组件的侧视图。
图4是图1的传感器组件的后视图。
图5是图1的传感器组件的壳体的腔体的俯视图。
图6是图1的传感器组件的控制系统的框图。
图7是用于调节图1的传感器组件的传感器的温度的示例性过程的过程流程图。
具体实施方式
参考附图，传感器组件30包括：限定腔体34的壳体32，该腔体包括多个传感器36；多个半透性织物70、72、74中的一个，其覆盖腔体34中的多个开口40、42、44、46中的一个；风扇48，其定位成引导气流通过开口40、42、44、46中的一个；以及控制器50，其被编程为在确定至少一个传感器36的温度高于阈值时启动风扇48。
传感器组件30提供传感器36的主动冷却，以防止或减少用于车辆52的传感器36的过热。通过使用来自周围环境的空气，可以以有效的方式实现主动冷却。半透性织物70、72、74允许气流通过，同时阻挡来自环境的杂物和水分，由此提供过滤功能。
参考图1，车辆52可以是自主车辆。计算机可以被配置成完全地或在更小程度上独立于人类驾驶员的干预来操作车辆52。所述计算机可以被编程为操作推进系统、制动系统、转向系统和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意指计算机控制推进系统、制动系统和转向系统；半自主操作意指计算机控制推进系统、制动系统和转向系统中的一个或两个系统，并且人类驾驶员控制剩余部分；并且非自主操作意指人类驾驶员控制推进系统、制动系统和转向系统。
车辆52包括车身54。车辆52可以是一体式结构，其中车辆52的车架和车身54是单个部件，如图1所示。可替代地，车辆52可以是车身车架分离式结构，其中车架(未示出)支撑车身54，车身54是与车架分开的部件。车架和车身54可以由任何合适的材料形成，例如钢、铝等。
车身54包括部分地限定车辆52的外部的车身面板56、58、60。车身面板56、58、60可以呈现A类表面，例如，暴露于顾客的视野中并且没有不美观的瑕疵和缺陷的成品表面。车身面板56、58、60包括例如车顶56、发动机罩58等。门62可以可移动地安装到车身54。
车身54支撑车窗64、66、68，例如包括挡风玻璃64、后窗玻璃66和侧窗68。车窗64、66、68可以由任何合适的耐用透明材料形成，所述材料包括诸如层压钢化玻璃的玻璃或者诸如或聚碳酸酯的塑料。
出于本公开的目的，车辆52的“外表面”是设置在车辆52的外侧并且背离车辆52的表面。例如，车身面板56、58、60和车窗64、66、68是外表面56、58、62、64、66、68。车顶56是外表面56、58、62、64、66、68中的一个。
参考图2，用于传感器36的壳体32可附接到车辆52，例如，附接到车辆52的外表面56、58、62、64、66、68中的一个，例如车顶56。壳体32可以附接到车顶56，这可以为传感器36提供车辆52周围区域的无障碍视野。壳体32可以由例如塑料或金属形成。
壳体32可以包围并限定腔体34；例如，壳体32可以限定腔体34的顶部和侧面。外表面56、58、62、64、66、68中的一个或多个(例如，车顶56)可以部分地限定腔体34，或者壳体32可以限定腔体34的底部以及腔体34的顶部。壳体32可以保护腔体34的内容物免受诸如风、雨、杂物等外部因素的影响。
参考图2至图4，壳体32包括：相对于车辆52面向前方的正面80；相对于车辆52面向左侧(即朝向左侧)的左侧面82；相对于车辆52面向右侧(即朝向右侧)的右侧面84；以及相对于车辆52面向后方的背面86。
参考图5，腔体34包括传感器36。传感器36可以在腔体34中直接附接到车顶56，或者传感器36可以在腔体34中附接到壳体32，壳体32进而直接附接到车顶56。传感器36设置在壳体32内部，即位于腔体34中。壳体32可包括一个或多个孔口88，并且传感器36各自对准其中一个孔口88，并且每个孔口可具有通过其中一个孔口88的视野。
传感器36可以检测车辆52的位置和/或取向。例如，传感器36可以包括：全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率、环形激光器、或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；以及磁力计。传感器36可以检测外部世界，例如车辆52的周围环境的物体和/或特性，诸如其他车辆、道路车道标识、交通灯和/或标志、行人等。例如，传感器36可以包括雷达传感器、扫描激光测距仪、光检测和测距(LIDAR)装置、诸如摄像头的图像处理传感器。传感器36可以包括通信装置，例如，车辆对基础设施(V2I)或车辆对车辆(V2V)装置。特别地，传感器36可以是布置成共同覆盖360°水平视野的摄像头。
参考图2至图4，壳体32包括通向腔体34的开口40、42、44、46。例如，正面80可包括第一开口40，左侧面82可包括第二开口42，右侧面84可包括第三开口44，背面86可包括第四开口46。(形容词“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等在整个文档中用作标识符，而并不意图表示重要性或顺序。)开口40、42、44、46允许腔体34和周围环境之间的气流流动。开口40、42、44、46在水平方向上的长度可以是在竖直方向上长度的至少两倍。开口40、42、44、46可以是矩形形状。
第一半透性织物70可以覆盖第一开口40，第二半透性织物72可以覆盖第二开口42，第三半透性织物74可以覆盖第三开口44。出于本公开的目的，“覆盖”意指基本上在其上完全延伸。半透性织物70、72、74可以完全覆盖它们相应的开口40、42、44。半透性织物70、72、74可以防止气流除了穿过半透性织物70、72、74外以其他途径通过它们相应的开口40、42、44。第四开口46可以没有半透性织物。
出于本公开的目的，“半透性织物”意指阻止液态水通过但允许空气和水蒸气通过的织物。半透性织物70、72、74可以由拉伸的聚四氟乙烯(PTFE)纤维层以及可能的其他层形成。半透性织物的一个示例是半透层织物70、72、74是防水的。
参考图4，风扇48包括多个叶片76，所述多个叶片例如径向布置并可一起旋转以产生气流。风扇48可包括用于例如旋转地驱动叶片76的马达92。
参考图5，风扇48设置在腔体34中。风扇48邻近第四开口46；即，在风扇48和第四开口46之间没有设置任何东西。风扇48比任何传感器36都更靠近第四开口46，并且风扇48到第四开口46的距离比到任何传感器36的距离都更近。所有传感器36都比风扇48更靠近第一开口40。传感器36中的至少一个比风扇48更靠近第一开口40、第二开口42和第三开口44中的每一个。风扇48相对于车辆52比任何传感器36更靠后。
风扇48定位成引导气流通过第一开口40、第二开口42和第三开口44进入腔体34在所有传感器36上流动，并通过第四开口46从腔体34离开。车辆52的移动还可以增加通过第一开口40进入腔体34在传感器36上流动并且通过第四开口46从腔体34离开的气流。
相应的温度传感器78热耦合到相应的传感器36；即，每个温度传感器78热耦合到传感器36中的不同传感器。出于本公开的目的，“热耦合”意指附接成使得热量可以有效地流动并且热耦合的两端(如果是分开的话)基本上是相同的温度。相应的温度传感器78定位成检测相应传感器36的相应温度。
温度传感器78各自检测周围环境的温度或与温度传感器78接触的物体的温度。温度传感器78可以是产生与温度相关的输出的任何装置，例如温度计、双金属条、热敏电阻、热电偶、电阻温度计、硅带隙温度传感器等。特别地，温度传感器78可以是热电偶。
参考图6，车辆52可以包括控制器50。控制器50是基于微处理器的控制器。控制器50包括处理器、存储器等。控制器50的存储器包括用于存储能够由处理器执行的指令以及用于电子地存储数据和/或数据库的存储器。控制器50可以与用于自主地或半自主地操作车辆52的计算机为同一计算机，或者控制器50可以是与用于自主地或半自主地操作车辆52的计算机不同的计算机。
控制器50可以通过通信网络90和/或任何其他有线或无线通信网络发送和接收数据，所述通信网络例如是控制器局域网(CAN)总线、以太网、WiFi、局域互联网(LIN)、车载诊断连接器(OBD-II)。控制器50可以经由通信网络90与风扇48和温度传感器78以及可能的其他部件通信。
图7是示出用于调节传感器组件30的传感器36的温度的示例性过程700的过程流程图。概括来说，如下面更详细描述的，控制器50被编程为在确定至少一个传感器36的温度高于第一阈值时启动风扇48并在确定所有传感器36的温度低于第二阈值时停用风扇48。传感器组件30因此提供主动冷却以将所有传感器36保持在低于第一阈值并且通常高于第二阈值的温度范围内。控制器50的存储器存储用于执行过程700的步骤的可执行指令。
过程700在框705中开始，其中控制器50从温度传感器78接收指示每个传感器36的温度的数据。所述数据可以包括任何温度单位的温度，例如华氏度或摄氏度，或者可以包括与温度相关的另一数量单位的温度，例如，如果温度传感器78是热电偶，则为伏特。
接下来，在判定框710中，控制器50基于来自温度传感器78的数据来确定至少一个传感器36的温度是否高于第一阈值。第一阈值被选择为低于传感器36可能出现过热和/或发生故障的温度。第一阈值通常以与指示传感器36的温度的数据相同的单位表示。无论哪个传感器36超过第一阈值，第一阈值可以是相同的。如果传感器36的所有温度都低于第一阈值，则过程700返回到框705以继续监测传感器36的温度。
接下来，如果传感器36中的至少一个的温度高于第一阈值，则在框715中，控制器50启动风扇48。控制器50命令风扇48的马达92旋转叶片76，使得空气通过第一开口40、第二开口42和第三开口44被吸入；在传感器36上流过；并通过第四开口46离开。
接下来，在框720中，控制器50从温度传感器78接收指示每个传感器36的温度的数据，如上面关于框705所述。
接下来，在判定框725中，控制器50基于来自温度传感器78的数据来确定所有传感器36的温度是否低于第二阈值。第二阈值被选择为高于传感器36可能由于温度过低而低效或迟滞地操作的温度，但是该温度足够远离第一阈值温度使得风扇48不会以例如导致风扇48耗损太快的频率来过于频繁地开启和关闭。第二阈值通常以与指示传感器36的温度的数据相同的单位表示。如果传感器36的温度中的至少一个高于第二阈值，则过程700返回到框720以继续监测传感器36的温度，同时通过运行风扇48来冷却传感器36。
接下来，如果所有传感器36的温度都低于第二阈值，则控制器50停用风扇48。控制器50命令风扇48的马达92停止旋转，使得风扇48不再促进气流通过腔体34。气流仍可能由车辆52的运动引起。在框730之后，该过程返回到框705以继续监测传感器36的温度。
通常，所描述的计算系统和/或装置可以采用许多计算机操作系统中的任何一种，包括但不限于以下操作系统的各种版本或变体：Ford应用程序、AppLink/SmartDevice Link中间软件、Microsoft操作系统、Microsoft操作系统、Unix操作系统(例如，加州红木岸区甲骨文公司发布的操作系统)、纽约阿蒙克市的国际商业机器公司发布的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、加州库比蒂诺市苹果公司发布的Mac OSX和iOS操作系统、加拿大滑铁卢市黑莓有限公司发布的BlackBerry OS、谷歌公司和开放手机联盟开发的安卓操作系统、或者QNX软件系统公司提供的CAR信息娱乐平台。计算装置的示例包括但不限于车载计算机、计算机工作站、服务器、桌上型计算机、笔记本、膝上型计算机或手持计算机、或一些其他计算系统和/或装置。
计算装置一般包括计算机可执行指令，在这种情况下，指令可由一个或多个计算装置(诸如上面列出的那些)执行。可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解译计算机可执行指令，包括但不限于单独或组合的JavaTM、C、C++、Matlab、Simulink、Stateflow、Visual Basic、Java Script、Perl、HTML等。这些应用程序中的一些可以在虚拟机上编译和执行，诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等。通常，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并执行这些指令，从而完成一个或多个过程，包括一个或多个本文中描述的过程。可以使用多种计算机可读介质来存储和传送此类指令和其他数据。计算装置中的文件通常是存储在计算机可读介质(诸如存储介质、随机存取存储器等)上的数据的集合。
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非瞬态(例如，有形)介质。这种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)，其通常构成主存储器。这样的指令可以通过一种或多种传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成联接到ECU的处理器的系统总线的电线。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带、或计算机可从中读取的任何其他介质。
这里描述的数据库、数据仓库或其他数据存储装置可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专有格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这样的数据存储装置通常被包括在采用计算机操作系统的计算装置中，例如上面提到的那些操作系统之一，并且通过网络以多种方式中的任何一种或多种方式被访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行存储的过程的语言之外，RDBMS通常还使用结构化查询语言(SQL)，如上面提到的PL/SQL语言。
在一些示例中，系统元件可以被实现为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机等)上的计算机可读指令(例如软件)，存储在与其相关联的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上的指令，这种指令用于执行本文所描述的功能。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。另外，这些元件中的一些或全部可改变。关于本文描述的介质、过程、系统、方法、启发等，应当理解，虽然此类过程等的步骤已被描述为按照特定的顺序发生，但是可以通过以与本文所述顺序不同的顺序执行所述步骤来实施此类过程。还应该理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或者可以省略本文描述的某些步骤。换句话讲，本文对过程的描述是为了说明某些实施例而提供的，而决不应将其理解为对权利要求书进行限制。
因此，应该理解的是，以上描述意在说明而非限制。通过阅读以上描述，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本发明的保护范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求所赋予权利的等效物的全部范围来确定，而不是参照以上描述来确定。预期并意图未来发展将出现在本文讨论的技术中，并且所公开的系统和方法将被结合到这样的未来实施例中。总之，应当理解的是，本发明能够进行修改和变化并且仅由以下权利要求限定。
除非本文做出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语旨在给予其如本领域技术人员所理解的普通和通常的含义。特别地，诸如“一个”、“该”、“所述”等单数冠词的使用应该被理解为表述一个或多个所指示的元件，除非权利要求陈述了相反的明确限制。使用“响应于”和“在确定.......时”指示因果关系，而不仅仅是时间关系。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语意图是描述性字词的性质而非限制性字词的性质。鉴于以上教义，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以不同于具体描述的方式来实践。
根据本发明，提供了一种传感器组件，其具有：限定腔体的壳体，所述腔体包括多个传感器；覆盖所述腔体中的开口的半透性织物；定位成引导气流通过所述开口的风扇；以及控制器，其被编程为在确定至少一个传感器的温度高于阈值时启动所述风扇。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，热耦合到相应传感器的相应温度传感器。
根据一个实施例，所述控制器还被编程为在从至少一个所述温度传感器接收到指示温度高于所述阈值的数据时启动所述风扇。
根据一个实施例，所述温度传感器是热电偶。
根据一个实施例，所述壳体能够附接到所述车辆。
根据一个实施例，所述壳体包括相对于所述车辆面向前方的正面，并且所述正面包括所述开口。
根据一个实施例，所述开口是第一开口，所述半透性织物是第一半透性织物，所述壳体包括相对于所述车辆面向侧方的侧面，并且所述侧面包括第二开口，所述传感器组件还包括覆盖所述第二开口的第二半透性织物。
根据一个实施例，所述侧面是相对于所述车辆面向左侧的左侧面，所述壳体包括相对于所述车辆面向右侧的右侧面，并且所述右侧面包括第三开口，所述传感器组件还包括覆盖所述第三开口的第三半透性织物。
根据一个实施例，所述开口是第一开口，所述壳体包括相对于所述车辆面向后方的背面，并且所述背面包括第二开口。
根据一个实施例，所述风扇邻近所述第二开口。
根据一个实施例，至少一个所述传感器比所述风扇更靠近所述开口。
根据一个实施例，所有所述传感器都比所述风扇更靠近所述开口。
根据一个实施例，所述壳体能够附接到所述车辆的车顶。
根据一个实施例，所述开口是第一开口，所述壳体包括第二开口，并且所述风扇邻近所述第二开口。
根据一个实施例，所述风扇比任何所述传感器都更靠近所述第二开口。
根据一个实施例，所述阈值是第一阈值，并且所述控制器被编程为在确定所述传感器的所述温度低于比所述第一阈值更低的第二阈值时停用所述风扇。
根据一个实施例，所述风扇定位成引导气流在所有所述传感器上流动。
根据一个实施例，所述半透性织物是防水的。
根据一个实施例，所述传感器是摄像头。
根据一个实施例，所述壳体包括多个孔口，并且所述传感器各自对准一个所述孔口。

Claims (15)

1.一种传感器组件，其包括：
限定腔体的壳体，所述腔体包括多个传感器；
覆盖所述腔体中的开口的半透性织物；
定位成引导气流通过所述开口的风扇；和
控制器，其被编程为在确定至少一个传感器的温度高于阈值时启动所述风扇。
2.如权利要求1所述的传感器组件，其还包括热耦合到相应传感器的相应温度传感器。
3.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述控制器还被编程为在从至少一个所述温度传感器接收到指示温度高于所述阈值的数据时启动所述风扇。
4.如权利要求2所述的传感器组件，其中所述温度传感器是热电偶。
5.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述壳体能够附接到车辆。
6.如权利要求5所述的传感器组件，其中所述壳体包括相对于所述车辆面向前方的正面，并且所述正面包括所述开口。
7.如权利要求6所述的传感器组件，其中所述开口是第一开口，所述半透性织物是第一半透性织物，所述壳体包括相对于所述车辆面向侧方的侧面，并且所述侧面包括第二开口，所述传感器组件还包括覆盖所述第二开口的第二半透性织物。
8.如权利要求7所述的传感器组件，其中所述侧面是相对于所述车辆面向左侧的左侧面，所述壳体包括相对于所述车辆面向右侧的右侧面，并且所述右侧面包括第三开口，所述传感器组件还包括覆盖所述第三开口的第三半透性织物。
9.如权利要求6所述的传感器组件，其中所述开口是第一开口，所述壳体包括相对于所述车辆面向后方的背面，并且所述背面包括第二开口。
10.如权利要求9所述的传感器组件，其中所述风扇邻近所述第二开口。
11.如权利要求6所述的传感器组件，其中至少一个所述传感器比所述风扇更靠近所述开口。
12.如权利要求11所述的传感器组件，其中所有所述传感器都比所述风扇更靠近所述开口。
13.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述风扇定位成引导气流在所有所述传感器上流动。
14.如权利要求1所述的传感器组件，其中所述传感器是摄像头。
15.如权利要求1至14中的一项所述的传感器组件，其中所述阈值是第一阈值，并且所述控制器被编程为在确定所述传感器的所述温度低于比所述第一阈值更低的第二阈值时停用所述风扇。
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