CN110849402A - 冷却传感器装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“冷却传感器装置”。一种装置，包括：第一腔室；传感器，所述传感器设置在所述第一腔室中；第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室相邻；过滤器，所述过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动；通气道，所述通气道连接到所述过滤器并设置在所述第二腔室中；以及风扇，所述风扇定位成使空气从所述第一腔室循环到所述第二腔室。

Description

冷却传感器装置

技术领域

本公开总体上涉及车辆传感器。

背景技术

车辆通常包括传感器。传感器可以提供关于车辆的操作的数据，例如车轮转速、车轮取向以及发动机和变速器数据(例如，温度、燃料消耗等)。传感器可以检测车辆的位置和/或取向。例如，传感器可以为全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率陀螺仪、环形激光陀螺仪或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；或磁力计。传感器可以检测外部世界，例如车辆周围环境的物体和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标记、交通信号灯灯和/或标志、行人等。例如，传感器可以为雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)设备以及诸如相机的图像处理传感器。LIDAR设备通过发射激光脉冲并测量脉冲行进到物体并返回的飞行时间来检测距物体的距离。传感器可以为通信设备，例如，车辆对基础设施(V2I)或车辆对车辆(V2V)设备。

发明内容

一种装置包括：第一腔室；传感器，所述传感器设置在所述第一腔室中；第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室相邻；过滤器，所述过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动；通气道，所述通气道连接到所述过滤器并设置在所述第二腔室中；以及风扇，所述风扇定位成使空气从所述第一腔室循环到所述第二腔室。

所述通气道可以包括与所述过滤器隔开并与所述第二腔室的壁隔开的开口。

所述通气道可以限定轴线，并且所述风扇可以在所述轴线上设置在所述第二腔室中。所述风扇可以与所述通气道隔开。

所述第二腔室可以相对于周围环境密封。

所述第二腔室可以设置在所述第一腔室上方。

所述过滤器可以包括微孔半透膜。

所述过滤器可以是单向过滤器，其取向成允许从所述第一腔室到所述第二腔室的空气流动。

所述过滤器可以是第一过滤器，并且所述装置还可以包括第二过滤器，所述第二过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动。所述第二过滤器可以与所述通气道隔开。

所述风扇可以是第一风扇，并且所述装置还可以包括第二风扇，所述第二风扇定位成使空气从所述第二腔室循环到所述第一腔室。所述第二风扇可以设置在所述第二腔室中。

所述第二过滤器可以是环形的并且可以围绕所述第一过滤器同心地延伸。

所述第一过滤器和所述第二过滤器可以各自包括微孔半透膜。

所述第一过滤器和所述第二过滤器可以是单向过滤器，所述第一过滤器可以取向成允许从所述第一腔室到所述第二腔室的空气流动，并且所述第二过滤器可以取向成允许从所述第二腔室到所述第一腔室的空气流动。

所述第二腔室可以包括截锥形的外壁。所述过滤器可以是第一过滤器，所述外壁可以包括下边缘，并且所述装置还可以包括沿着所述下边缘延伸的第二过滤器。

所述第二腔室可以限定轴线，并且所述第一腔室可以沿着所述轴线是圆柱形的。所述外壁可以包括下边缘，并且所述下边缘的直径可以大于所述第一腔室的直径。

所述装置还可以包括设置在所述外壁的外表面上的太阳能电池，并且所述太阳能电池可以电连接到所述风扇。

附图说明

图1是示例性车辆的透视图。

图2是图1的车辆的传感器装置的透视图。

图3是图2的传感器装置的侧剖视图。

图4是图2的传感器装置的第二腔室的透视图。

图5是传感器装置的共用面板的顶视图。

具体实施方式

参考附图，用于车辆32的装置30包括：第一腔室34；第一传感器36，该第一传感器设置在第一腔室34中；第二腔室38，该第二腔室与第一腔室34相邻；第一过滤器40，该第一过滤器允许在第一腔室34和第二腔室38之间的空气流动；通气道42，该通气道连接到第一过滤器40并设置在第二腔室38中；以及第一风扇44，该第一风扇定位成使空气从第一腔室34循环到第二腔室38。

装置30可以通过增加从第一传感器36到周围环境的热传递来提供对第一传感器36的冷却，该第一传感器可以是LIDAR设备。LIDAR设备可以生成50瓦的热量，且有时会暴露在长时间的阳光直射下。过热可能会使LIDAR设备的性能劣化。例如，LIDAR设备可能会在高于约65℃时经历性能劣化。装置30可以改善第一传感器36的性能并减少由于加热导致的第一传感器36的可能劣化。如下面更充分描述的，装置30可以防止冷凝物到达第一传感器36并且可以从容纳第一传感器36的第一腔室34中除去水分。

参考图1，车辆32可以是任何乘用或商用汽车，诸如轿车、卡车、运动型多功能车、跨界车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。

车辆32可以是自主车辆。计算机可以被编程为完全地或在较小程度上独立于人类驾驶员的干预来操作车辆32。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，自主操作意味着计算机在没有来自人类驾驶员的输入的情况下控制推进系统、制动系统和转向系统；半自主操作意味着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，并且人类驾驶员控制剩余部分；并且非自主操作意味着人类驾驶员控制推进系统、制动系统和转向系统。当自主地或半自主地操作车辆32时，计算机可以使用来自第一传感器36的数据。

车辆32包括车身46。车辆32可以是一体式车身结构，其中车辆32的车架和车身46是单个部件。可替代地，车辆32可以是非承载式结构，其中车架支撑车身46，所述车身是与车架分开的部件。车架和车身46可以由任何合适的材料(例如，钢、铝等)形成。车身46包括部分地限定车辆32的外部的车身面板48、50。车身面板48、50可以呈现A级表面，例如，暴露于客户视线的且没有不美观的瑕疵和缺陷的精加工表面。车身面板48、50包括例如车顶50等。

用于第二传感器54的外壳(casing)52可附接到车辆32，例如，附接到车辆32的车身面板48、50中的一个(例如，车顶50)。例如，外壳52可以成形为可附接到车顶50，例如，可以具有与车顶50的轮廓匹配或遵循车顶的轮廓或者以其他方式促进安装或附接的形状。外壳52可以附接到车顶50，这可以为第二传感器54提供车辆32周围区域的无障碍视野。外壳52可以由例如塑料或金属形成。

参考图1和图2，第一腔室34可以暴露在外壳52的外部。第一传感器36设置在第一腔室34中。第一腔室34可以由外壳52支撑。第一腔室34可以经由外壳52间接地安装到车顶50。第一腔室34可以具有竖直地取向的圆柱形形状，即圆柱形形状的轴线A可以是基本上竖直的。第一腔室34可以包括围绕第一腔室34的外部延伸的圆柱形传感器窗口56。传感器窗口56可以限定轴线A。第一传感器36可以具有穿过传感器窗口56的360°水平视野。

参考图3，第一传感器36可以检测车辆32的位置和/或取向。例如，第一传感器36可以是全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，诸如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，诸如速率陀螺仪、环形激光陀螺仪或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；或磁力计。第一传感器36可以检测外部世界，例如车辆32的周围环境的物体和/或特征，诸如其他车辆、道路车道标志、交通灯和/或标志、行人等。例如，第一传感器36可以是雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(LIDAR)设备、或诸如相机的图像处理传感器。具体地，第一传感器36可以是LIDAR设备。LIDAR设备通过发射激光脉冲并测量脉冲行进到物体并返回的飞行时间来检测距物体的距离。

第一腔室34包括底部面板58、第一外壁60和共用面板62。第一外壁60是圆柱形的并且包括传感器窗口56。共用面板62包括在第一腔室34和第二腔室38两者中。共用面板62可以是两个邻接面板，一个部分地构成第一腔室34且一个部分地构成第二腔室38，或者共用面板62可以是单个一体式面板，即由单个件或零件形成，如图3所示。

第二腔室38与第一腔室34相邻，即紧邻或邻接第一腔室。第二腔室38可以设置在第一腔室34上方。第二腔室38可以包括共用面板62、第二外壁64和顶部面板66。第二腔室38可以相对于周围环境密封，即，共用面板62、第二外壁64和顶部面板66可以形成或装配在一起，以防止周围环境中的碎屑进入第二腔室38。第二外壁64可以是截锥形状，即，形状类似于在使用平行于锥体底部的平面除去锥体顶部之后保留的锥体的一部分。第二腔室38限定轴线(例如，轴线A)；例如，第二腔室38可以限定第二外壁64的截锥形状的中心轴线。第一腔室34和第二腔室38可以是同轴的，即，可以是圆柱形的并且限定同一轴线A。外壁包括下边缘68。下边缘68是更靠近第一腔室34并且具有更大直径的边缘。下边缘68的直径大于第一腔室34的直径(即，第一外壁60的直径)。

参考图3至图5，第一过滤器40可以是圆形的并且可以同心地定位在共用面板62的中间，该共用面板也可以是圆形的。第一过滤器40延伸穿过共用面板62并且向第一腔室34和第二腔室38打开。

第一过滤器40允许在第一腔室34和第二腔室38之间的空气流动。第一过滤器40可以是微孔半透膜或者多个此类膜的堆叠。第一过滤器40包括微米级孔，允许空气和水分沿一个方向流动并阻止空气和水分沿相反方向流动。第一过滤器40可以朝向第一腔室34具有亲水性并且朝向第二腔室38具有疏水性或防水性。第一过滤器40是单向过滤器，其取向成允许从第一腔室34到第二腔室38的空气流动和水分流动。可替代地，第一过滤器40可以是任何合适类型的过滤器，用于从流过过滤器(例如，纸、泡沫、棉、不锈钢、油浴等)的空气中除去固体颗粒(诸如灰尘、花粉、霉菌和细菌)。

通气道42连接到第一过滤器40，例如围绕第一过滤器40同心地固定到共用面板62。通气道42设置在第二腔室38中。通气道42具有管状形状。通气道42可以限定轴线(例如，轴线A)。通气道42从固定到共用面板62的第一开口70伸长到自由的第二开口72。第二开口72与第二腔室38的壁隔开，即，在图中所示的设计中，与共用板62、第二外壁64和顶部面板66隔开。出于本公开的目的，“与......隔开”意味着与......分开并且不接触。

第二过滤器74位于共用面板62中。第二过滤器74延伸穿过共用面板62并且向第一腔室34和第二腔室38打开。第二过滤器74是环形的并且围绕第一过滤器40并围绕通气道42(具体地，通气道42的第一开口70)同心地延伸。第二过滤器74与通气道42和第一过滤器40隔开。

第二过滤器74允许在第一腔室34和第二腔室38之间的空气流动。第二过滤器74可以是微孔半透膜、或者多个此类膜的堆叠。第二过滤器74包括微米级孔，允许空气沿一个方向流动并阻止空气沿相反方向流动。第二过滤器74是单向过滤器，其取向成允许从第二腔室38到第一腔室34的空气流动。第二过滤器74可以朝向腔室34、38两者都具有疏水性或防水性。可替代地，第二过滤器74可以是任何合适类型的过滤器，用于从流过过滤器(例如，纸、泡沫、棉、不锈钢、油浴等)的空气中除去固体颗粒(诸如灰尘、花粉、霉菌、灰尘和细菌)。

第一风扇44定位成使空气从第一腔室34循环到第二腔室38。第一风扇44可以在轴线A上在通气道42上方设置在第二腔室38中。第一风扇44可以与通气道42的第二开口72隔开。第一风扇44可以取向成通过第一过滤器40和通气道42从第一腔室34抽吸空气，并将该空气引向第二腔室38的顶部面板66。

第二风扇76可以定位成使空气从第二腔室38循环到第一腔室34。第二风扇76可以附接到共用面板62并相对于轴线A从第二过滤器74径向向外定位在所述共用面板上。第二风扇76可以围绕轴线A均匀地隔开；例如，如图所示，两个第二风扇76可以围绕轴线A彼此隔开180°。第二风扇76可以取向成沿着共用面板62从第二外壁64附近径向向内抽吸空气，并将该空气朝向第二过滤器74引导至第一腔室34。

第三过滤器78沿着下边缘68延伸。第三过滤器78位于共用面板62中。第三过滤器78延伸穿过共用面板62并且向第二腔室38和周围环境打开。第三过滤器78是环形的并且围绕第一腔室34(即，第一外壁60)同心地延伸。

第三过滤器78允许在第二腔室38和周围环境之间的空气流动。第三过滤器78可以是微孔半透膜、或者多个此类膜的堆叠。第三过滤器78包括微米级孔，允许空气和水分沿一个方向流动并阻止空气和水分沿相反方向流动。第三过滤器78可以朝向第二腔室38具有亲水性并且朝向周围环境具有疏水性或防水性。第三过滤器78是单向过滤器，其取向成允许从第二腔室38到周围环境的空气流动和水分流动。可替代地，第三过滤器78可以是任何合适类型的过滤器，用于从流过过滤器(例如，纸、泡沫、棉、不锈钢、油浴等)的空气中除去固体颗粒(诸如灰尘、花粉、霉菌、灰尘和细菌)。

参考图2和图3，多个太阳能电池80设置在第二外壁64的外表面上。太阳能电池80可以足够柔性以符合第二外壁64的轮廓。太阳能电池80可以是例如石墨烯太阳能电池。第二外壁64的竖直角θ(即，第二外壁64相对于轴线A的角度θ)可以被选择成使太阳能电池80可吸收的可用太阳能最大化。太阳能电池80可以电连接到第一风扇44和第二风扇76。第一风扇44和第二风扇76也可以连接到车辆32的电力总线(未示出)。太阳能电池80可以被配备成提供第一风扇44和第二风扇76的大部分电力需求。

在操作中，第一传感器36在第一腔室34中生成热量。第一风扇44以及自然对流将空气从第一腔室34抽吸到第二腔室38。空气竖直行进穿过第一过滤器40和通气道42到达顶部面板66，且然后沿着第二腔室38的第二外壁64向下行进。随着空气沿着顶部面板66和第二外壁64行进，空气通过与周围环境交换热量而冷却。第二风扇76从第二外壁64沿着共用面板62朝向轴线A向内抽吸空气。然后，空气从第二腔室38通过第二过滤器74到达第一腔室34，完成循环。

第一腔室34中的水分能够连同空气一起穿过第一过滤器40进入第二腔室38。随着空气沿着第二外壁64行进，水分可以在第二外壁64上冷凝，该第二外壁可以比空气更冷。冷凝物可以沿第二外壁64向下流到第三过滤器78并通过第三过滤器78离开第二腔室38。第二过滤器74防止水分流入第一腔室34。因此，可以使第一腔室34保持干燥。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语旨在具有描述而非限制的词语的性质。形容词“第一”、“第二”、“第三”贯穿本文档用作标识符，而非意图表示重要性或顺序。如本文使用的“基本上”意指尺寸、持续时间、形状或其他形容词可能由于物理缺陷、电源中断、加工或其他制造的变化等而与所描述的内容略有不同。根据上述教示，本公开的许多修改和变化是可行的，并且可以以不同于具体描述的方式来实践本公开。

根据本发明，提供一种装置，所述装置具有：第一腔室；传感器，所述传感器设置在所述第一腔室中；第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室相邻；过滤器，所述过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动；通气道，所述通气道连接到所述过滤器并设置在所述第二腔室中；以及风扇，所述风扇定位成使空气从所述第一腔室循环到所述第二腔室。

根据一个实施例，所述通气道包括与所述过滤器隔开并与所述第二腔室的壁隔开的开口。

根据一个实施例，所述通气道限定轴线，并且所述风扇在所述轴线上设置在所述第二腔室中。

根据一个实施例，所述风扇与所述通气道隔开。

根据一个实施例，所述第二腔室相对于周围环境密封。

根据一个实施例，所述第二腔室设置在所述第一腔室上方。

根据一个实施例，所述过滤器包括微孔半透膜。

根据一个实施例，所述过滤器是单向过滤器，其取向成允许从所述第一腔室到所述第二腔室的空气流动。

根据一个实施例，所述过滤器是第一过滤器，所述装置还包括第二过滤器，所述第二过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动。

根据一个实施例，所述第二过滤器与所述通气道隔开。

根据一个实施例，所述风扇是第一风扇，所述装置还包括第二风扇，所述第二风扇定位成使空气从所述第二腔室循环到所述第一腔室。

根据一个实施例，所述二风扇设置在所述第二腔室中。

根据一个实施例，所述第二过滤器是环形的并且围绕所述第一过滤器同心地延伸。

根据一个实施例，所述第一过滤器和所述第二过滤器各自包括微孔半透膜。

根据一个实施例，所述第一过滤器和所述第二过滤器是单向过滤器，所述第一过滤器取向成允许从所述第一腔室到所述第二腔室的空气流动，并且所述第二过滤器取向成允许从所述第二腔室到所述第一腔室的空气流动。

根据一个实施例，所述第二腔室包括截锥形的外壁。

根据一个实施例，所述过滤器是第一过滤器，所述外壁包括下边缘，并且所述装置还包括沿着所述下边缘延伸的第二过滤器。

根据一个实施例，所述第二腔室限定轴线，并且所述第一腔室沿着所述轴线是圆柱形的。

根据一个实施例，所述外壁包括下边缘，并且所述下边缘的直径大于所述第一腔室的直径。

根据一个实施例，本发明的特征还在于设置在所述外壁的外表面上的太阳能电池，所述太阳能电池电连接到所述风扇。

Claims (15)

1.一种装置，其包括：

第一腔室；

传感器，所述传感器设置在所述第一腔室中；

第二腔室，所述第二腔室与所述第一腔室相邻；

过滤器，所述过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动；

通气道，所述通气道连接到所述过滤器并设置在所述第二腔室中；以及

风扇，所述风扇定位成使空气从所述第一腔室循环到所述第二腔室。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述通气道包括与所述过滤器隔开并与所述第二腔室的壁隔开的开口。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述通气道限定轴线，并且所述风扇在所述轴线上设置在所述第二腔室中。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述风扇与所述通气道隔开。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述第二腔室相对于周围环境密封。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器包括微孔半透膜。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器是单向过滤器，其取向成允许从所述第一腔室到所述第二腔室的空气流动。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器是第一过滤器，所述装置还包括第二过滤器，所述第二过滤器允许在所述第一腔室和所述第二腔室之间的空气流动。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述第二过滤器与所述通气道隔开。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述风扇是第一风扇，所述装置还包括第二风扇，所述第二风扇定位成使空气从所述第二腔室循环到所述第一腔室。

11.如权利要求8所述的装置，其中所述第二过滤器是环形的并且围绕所述第一过滤器同心地延伸。

12.如权利要求1至11中的一项所述的装置，其中所述第二腔室包括截锥形的外壁。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述过滤器是第一过滤器，所述外壁包括下边缘，并且所述装置还包括沿着所述下边缘延伸的第二过滤器。

14.如权利要求12所述的装置，其中所述第二腔室限定轴线，所述第一腔室沿着所述轴线是圆柱形的，所述外壁包括下边缘，并且所述下边缘的直径大于所述第一腔室的直径。

15.如权利要求12所述的装置，其还包括设置在所述外壁的外表面上的太阳能电池，所述太阳能电池电连接到所述风扇。

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