CN112285672A - 一种激光雷达散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明型提供了一种激光雷达散热装置，包括热电器件和换热装置，所述换热装置包括通过循环换热剂相互连接的放热冷板和吸热冷板，所述的放热冷板接触于雷达外壳内壁，所述热电器件的吸热面接触于雷达底座，所述热电器件的放热面接触于吸热冷板。本方案通过主动散热方式在雷达底座和雷达外壳之间建立高效的散热通道，实现控制激光雷达工作温度的目的。

Description

一种激光雷达散热装置

技术领域

本发明属于激光雷达散热技术领域，尤其是涉及一种激光雷达散热装置。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，具有测量速度快、精度高和测距远等优点，在智能车上得到了广泛应用。激光雷达的使用寿命和性能表现与其工作状态下的温度相关，给激光雷达降温是一种普遍的需求。目前市面上的机械旋转式激光雷达主要的发热器件集中在雷达内部的转子上，转子通过旋转将热量传递内部的空气中，内部空气再和外壳进行对流换热，最终将热量散发到周围的环境中去。

激光雷达器件的散热效果好坏直接影响激光雷达器件的寿命和可靠性，因此，人们在激光雷达的散热上进行了大量的研究。目前，人们提高散热效果的思路通常是通过如何提高在有限的内部空间内空气流动强度来提高散热效果。如中国专利公开了一种激光雷达的散热装置和激光雷达[申请号：CN201911122150.9]，该方案通过在激光雷达内部形成一个可以有效搅动空气强化对流散热的转动结构，从而大幅度的提升内部空气的对流换热能力，降低激光雷达的转子和外壳、顶盖之间的温差，进而降低外壳的温度。

但是上述方案需要用到一个转动结构，转动结构在工作时容易产生震动，进而发出噪音。随着激光雷达性能越来越强，其功耗也随之增长，传统的风冷散热因为热阻界面多，空气换热系数较小且控温能力有限，越来越无法满足激光雷达的散热需求，且激光雷达的内部空间有限，尽管人们一再改进散热结构以提高内部空气对流换热能力，激光雷达的过热问题仍然比较严重。因此需要改变思路，提供一种不需要增加激光雷达体积，不影响激光雷达外形和内部工作结构且散热效果更好的激光雷达用散热装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种激光雷达散热装置。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种激光雷达散热装置，包括热电器件和换热装置，所述换热装置包括通过循环换热剂相互连接的放热冷板和吸热冷板，所述的放热冷板接触于雷达外壳内壁，所述热电器件的吸热面接触于雷达底座，所述热电器件的放热面接触于吸热冷板。

在上述的激光雷达散热装置中，所述的循环换热剂装于循环管路中，所述循环管路分别延伸至所述的放热冷板和吸热冷板内，且循环管路上安装有微型循环泵。

在上述的激光雷达散热装置中，所述的循环管路包括两段U型迂回管路，且两段U型迂回管路分别位于放热冷板和吸热冷板内。

在上述的激光雷达散热装置中，所述吸热冷板和放热冷板中的U型迂回管路均匀分布于整个吸热冷板和放热冷板的内部空间。

在上述的激光雷达散热装置中，所述的放热冷板呈与所述雷达外壳相适配的弧形结构以与雷达外壳内壁紧密接触。

在上述的激光雷达散热装置中，所述热电器件的吸热面、放热面、吸热冷板、放热冷板，以及雷达底座与雷达外壳分别与吸热面和放热冷板相接触的位置均涂覆有厚度小于1mm的导热硅脂。

在上述的激光雷达散热装置中，所述的循环换热剂为水、酒精、水与酒精的混合液或乙二醇与水的混合液。

在上述的激光雷达散热装置中，所述的热电器件通过螺钉固定在所述的雷达底座上；

所述的放热冷板通过螺钉固定在所述的雷达外壳上；

所述的吸热冷板通过插接结构插接在所述的热电器件上。

在上述的激光雷达散热装置中，所述的插接结构包括自热电器件放热面向外延伸的插接柱和位于吸热冷板靠近热电器件放热面且与所述插接柱相适配的插接槽。

在上述的激光雷达散热装置中，所述热电器件的吸热面被控制在10度以内。

本发明的优点在于：通过主动散热方式在雷达底座和雷达外壳之间建立高效的散热通道，实现控制激光雷达工作温度的目的。

附图说明

图1是本发明实施例一中激光雷达散热装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中激光雷达散热装置的安装位置示意图；

图3是本发明实施例一中吸热冷板/放热冷板内U型迂回管路的结构示意图；

图4是本发明实施例二中吸热冷板的内部结构示意图；

图5是本发明实施例二中吸热冷板的截面图。

附图标记：换热装置1；吸热冷板2；热电器件3；微型循环泵4；循环管路5；放热冷板6；雷达底座7；主轴8；转子9；雷达外壳10；循环换热剂11；插接槽12；插接柱13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

激光雷达中，雷达底座7由于与主轴8直接接触，主轴8又与集中有发热器件的转子9直接接触，但是转子转动扰动的空气流动强度低，且空气换热系数有限，导致换热效率低，只有小部分热量会通过旋转的转子9将热量传递到内部空气后与雷达外壳10进行对流换热，转子9上大部分的热量会传递到主轴8，主轴8的热量又会传递到雷达底座7，由雷达底座7向雷达外壳10散热。但是，雷达底座7与雷达外壳10之间的接触面积有限，且雷达底座7与雷达外壳10之间的热阻大，热传递效率低，导致这一散热路径效果也不理想，故这一散热路径会在雷达底座7处戛然而止，雷达底座7上会聚集大量的热量。

如图1和图2所示，本方案提供了一种激光雷达散热装置，包括热电器件3和换热装置1，换热装置1包括通过循环换热剂11相互连接的放热冷板6和吸热冷板2，放热冷板6接触于雷达外壳10内壁，热电器件3的吸热面接触于雷达底座7，热电器件3的放热面接触于吸热冷板2。

循环换热剂11可以为水、酒精、水与酒精的混合液或乙二醇与水的混合液等换热能力较好的冷却液；放热冷板和吸热冷板可以采用陶瓷材料或铝材料等传热导热性能良好的材料制成。

本方案利用热电器件的导热性能，将热电器件3的吸热面接触于雷达底座7，对雷达底座7进行降温处理，能够吸收雷达底座7上的大量热量。雷达底座7温度降低至低于主轴8温度，主轴8继续向雷达底座7传热，同样地，主轴8温度降低至雷达底座7温度后，转子9继续向主轴8传热从而使转子9上的热量能够源源不断地地传递至雷达底座7以达到更好的散热效果。

并且，本方案优选将热电器件3的放热一面进一步通过循环换热剂11散热，并将热量传递至雷达外壳10与之接触的部位，最终通过雷达外壳10将热量散发至外部环境。外壳一般采用铝材料，具有与空气接触散热良好的性能。本方案中主要的散热路径为转子9—转轴8—雷达底座7—热电器件3—吸热冷板2—循环换热剂11—放热冷板6—雷达外壳10—外部环境，这一散热路径的每一步都传热良好，雷达底座和雷达外壳之间建立高效的散热通道，不会存在因为空气换热系数低或空气流动强度小带来的散热低效问题，实现控制激光雷达工作温度的目的。

具体地，循环换热剂11装于循环管路5中，循环管路5分别延伸至放热冷板6和吸热冷板2内，且循环管路5上安装有微型循环泵4。以实现循环换热剂11的往复循环，微型循环泵4连接于控制器，这里的控制器可以是用于控制激光雷达的控制器，也可以是其他控制器，热电器件3与循环泵4一起连接于控制器，由控制器控制热电器件3工作。

优选地，如图3所示，循环管路5包括两段U型迂回管路，且两段U型迂回管路分别位于放热冷板6和吸热冷板2内。

并且吸热冷板2和放热冷板6中的U型迂回管路均匀分布于整个吸热冷板2和放热冷板6的内部空间。使冷却液流道经过整个吸热冷板与放热冷板，保证传热效果。

优选地，放热冷板6呈与雷达外壳10相适配的弧形结构以与雷达外壳10内壁紧密接触。放热冷板6的大小可视情况设计，优选覆盖雷达外壳10内壁面积的1/20—1/10。

优选地，热电器件3的吸热面、放热面、吸热冷板2、放热冷板6，以及雷达底座7与雷达外壳10分别与吸热面和放热冷板6相接触的位置均涂覆有厚度小于1mm的导热硅脂。即转子9—转轴8—雷达底座7—热电器件3—吸热冷板2—循环换热剂11—放热冷板6—雷达外壳10—外部环境这一传热路径中的中段雷达底座7—热电器件3—吸热冷板2—循环换热剂11—放热冷板6—雷达外壳10，各接触部位均涂覆有厚度小于1mm的导热硅脂以提高路径中每一步的传热效果。导热硅脂厚度极薄，只需要覆盖各个接触面上的凹坑以使相互接触的两个面能够紧密贴合即可。

实施例二

如图4和图5所示，本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例的热电器件3具体通过螺钉固定在雷达底座7上；放热冷板6具体通过螺钉固定在雷达外壳10上。

特别地，吸热冷板2通过插接结构插接在热电器件3上。插接结构包括自热电器件3放热面向外延伸的插接柱13和位于吸热冷板2靠近热电器件3放热面且与插接柱13相适配的插接槽12。这里采用插接的方式，具有组装方便的优点，在热电器件3损坏的情况下，单独更换热电器件3即可，降低后期维修成本。

且作为优选，放热面上具有两个矩形插接柱13，相应的，吸热冷板2上具有两个矩形插接槽12，且优选地，两个矩形插接槽12侧面直接接触于U型迂回管路，且吸热冷板2与热电器件3相互接触的一面是紧密贴合的。在有限空间的情况下使散热效率最大化。

实施例三

本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例热电器件3的吸热面被控制在4-10度，热电器件作为半导体制冷片是一种电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制。这里利用热电器件的这一特点将热电器件3的吸热面控制在一定的温度范围内，保证热电器件3的温度在可行范围内足够低，热电器件3周围空气温度降低，与转子9周围空气形成温度差后，向转子9周围流动，从而推动内部的空气流动，进一步提高风冷这一路径的散热效果，与实施例一中雷达底座7与雷达外壳10之间的散热通道相辅相成，达到最佳的散热效果。

下面对两个同样的激光雷达在室温20度下进行温度检测，激光雷达A加装有本方案的散热装置，且热电器件的温度设定为5摄氏度，激光雷达B未加装有本方案的散热装置：

由上表可知，加装有本方案散热装置且温度控制在5度的激光雷达具有良好的散热效果，能够将激光雷达内部温度保持在30度以内，散热效果明显高于未加装有本方案散热装置的情况。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了换热装置1；吸热冷板2；热电器件3；微型循环泵4；循环管路5；放热冷板6；雷达底座7；主轴8；转子9；雷达外壳10；循环换热剂11；插接槽12；插接柱13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种激光雷达散热装置，其特征在于，包括热电器件(3)和换热装置(1)，所述换热装置(1)包括通过循环换热剂(11)相互连接的放热冷板(6)和吸热冷板(2)，所述的放热冷板(6)接触于雷达外壳(10)内壁，所述热电器件(3)的吸热面接触于雷达底座(7)，所述热电器件(3)的放热面接触于吸热冷板(2)。

2.根据权利要求1所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述的循环换热剂(11)装于循环管路(5)中，所述循环管路(5)分别延伸至所述的放热冷板(6)和吸热冷板(2)内，且循环管路(5)上安装有微型循环泵(4)。

3.根据权利要求2所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述的循环管路(5)包括两段U型迂回管路，且两段U型迂回管路分别位于放热冷板(6)和吸热冷板(2)内。

4.根据权利要求3所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述吸热冷板(2)和放热冷板(6)中的U型迂回管路均匀分布于整个吸热冷板(2)和放热冷板(6)的内部空间。

5.根据权利要求4所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述的放热冷板(6)呈与所述雷达外壳(10)相适配的弧形结构以与雷达外壳(10)内壁紧密接触。

6.根据权利要求5所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述热电器件(3)的吸热面、放热面、吸热冷板(2)、放热冷板(6)，以及雷达底座(7)与雷达外壳(10)分别与吸热面和放热冷板(6)相接触的位置均涂覆有厚度小于1mm的导热硅脂。

7.根据权利要求6所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述的循环换热剂(11)为水、酒精、水与酒精的混合液或乙二醇与水的混合液。

8.根据权利要求7所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述的热电器件(3)通过螺钉固定在所述的雷达底座(7)上；

所述的放热冷板(6)通过螺钉固定在所述的雷达外壳(10)上；

所述的吸热冷板(2)通过插接结构插接在所述的热电器件(3)上。

9.根据权利要求8所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述的插接结构包括自热电器件(3)放热面向外延伸的插接柱(13)和位于吸热冷板(2)靠近热电器件(3)放热面且与所述插接柱(13)相适配的插接槽(12)。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的激光雷达散热装置，其特征在于，所述热电器件(3)的吸热面被控制在10度以内。

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