CN112629567A - 传感器冷却设备 - Google Patents

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CN112629567A CN202011072641.XA CN202011072641A CN112629567A CN 112629567 A CN112629567 A CN 112629567A CN 202011072641 A CN202011072641 A CN 202011072641A CN 112629567 A CN112629567 A CN 112629567A
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小迈克尔·罗伯森
泰勒·D·汉密尔顿
阿什温·阿伦莫治
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Abstract

本公开提供了“传感器冷却设备”。一种传感器设备包括：传感器，所述传感器具有视野；传感器窗口，所述视野延伸通过所述传感器窗口；空气喷嘴，所述空气喷嘴定位成引导气流穿过所述传感器窗口；表面，所述表面相对于所述传感器窗口固定，所述表面包括多个散热翅片；以及覆盖件，所述覆盖件在所述翅片上方延伸并且包括入口。所述入口定位在所述传感器窗口的与所述空气喷嘴相对的边缘处。所述空气喷嘴瞄准所述入口。

Description

传感器冷却设备
技术领域
本公开总体上涉及车辆传感器。
背景技术
自主车辆包括多种传感器。一些传感器检测车辆的内部状态，例如车轮转速、车轮方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方向，例如全球定位系统(GPS)传感器；加速度计，如压电或微机电系统(MEMS)；陀螺仪，如速率陀螺仪、环形激光器陀螺仪或光纤陀螺仪；惯性测量单元(IMU)；和磁力计。一些传感器检测外部事物，所述传感器例如雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(激光雷达)装置以及图像处理传感器(如相机)。激光雷达装置通过发射激光脉冲并测量脉冲往返于物体的飞行时间来检测与物体的距离。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。
发明内容
一种传感器设备包括：传感器，所述传感器具有视野；传感器窗口，所述视野延伸通过所述传感器窗口；空气喷嘴，所述空气喷嘴定位成引导气流穿过所述传感器窗口；表面，所述表面相对于所述传感器窗口固定，所述表面包括多个散热翅片；以及覆盖件，所述覆盖件在所述散热翅片上方延伸并且包括入口。所述入口定位在所述传感器窗口的与所述空气喷嘴相对的边缘处，并且所述空气喷嘴瞄准所述入口。
所述空气喷嘴可以对周围环境开放，并且所述入口可以对所述周围环境开放。
所述覆盖件可以包括出口并且可以在所述入口和所述出口之间形成气流路径，并且所述翅片可以沿着所述气流路径伸长。所述传感器窗口可以安装到车辆的车身面板，并且所述翅片可以沿着车辆向前方向伸长。所述出口可以面向所述车辆向前方向。
所述表面可以定位成接收由所述传感器产生的热量。
所述传感器窗口可以是圆柱形的。所述传感器窗口可以限定轴线，并且所述表面可以在所述轴线上居中。所述表面可以正交于所述轴线取向。
所述传感器窗口可以从底部边缘竖直延伸到顶部边缘。所述空气喷嘴可以定位在所述底部边缘处，并且所述入口可以定位在所述顶部边缘处。
所述传感器窗口可以从所述底部边缘至所述顶部边缘无障碍。
所述传感器设备还可以包括传感器壳体顶部，所述传感器壳体顶部包括所述表面，并且所述传感器壳体顶部可以安装到所述传感器窗口。所述传感器窗口可以从底部边缘竖直延伸到顶部边缘，所述传感器壳体顶部可以包括侧表面，所述侧表面从所述传感器窗口的所述顶部边缘向上竖直延伸，并且所述表面可以从所述侧表面横向延伸。所述覆盖件可以在所述侧表面上方从所述入口延伸并且可以形成从所述入口至所述翅片的气流路径。
所述覆盖件的轮廓可以与所述表面的轮廓相匹配。
附图说明
图1是包括传感器壳体的示例性车辆的透视图。
图2是壳体的后透视图。
图3是示例性传感器壳体和覆盖件的分解透视图。
图4是传感器壳体和覆盖件的透视图。
图5A是传感器壳体的一部分和覆盖件的侧横截面视图。
图5B是传感器壳体的一部分和覆盖件的前横截面视图。
图6A是当车辆以低速行进时传感器壳体和覆盖件的侧横截面视图。
图6B是当车辆以高速行进时传感器壳体和覆盖件的侧横截面视图。
图7是具有另一个示例性覆盖件的传感器壳体的侧横截面视图。
具体实施方式
参考附图，一种用于车辆30的传感器设备32包括：传感器34，所述传感器34具有视野；传感器窗口36，视野延伸通过所述传感器窗口36；第一空气喷嘴38，所述第一空气喷嘴38定位成引导气流穿过传感器窗口36；表面40，所述表面40相对于传感器窗口36固定，所述表面40包括多个散热翅片42；以及覆盖件44，所述覆盖件44在散热翅片42上方延伸并且包括入口46。入口46定位在传感器窗口36的与第一空气喷嘴38相对的边缘处。第一空气喷嘴38瞄准入口46。
传感器设备32提供了有效地耗散由传感器34产生的热量并且防止外部热量被传感器设备32吸收的方式。覆盖件44形成用于使气流从第一空气喷嘴38在散热翅片42上方通过并且吸收由传感器34产生的热量的路线，从而从传感器设备32移除热量。覆盖件44和第一空气喷嘴38被布置成使得传感器34通过传感器窗口36的视野无障碍。覆盖件44还可以保护传感器设备32的表面40免受阳光照射。传感器设备32用少量的通常不移动的部分提供了这些益处。
参考图1，车辆30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30可为自主车辆。计算机可被编程为完全地或较小程度地独立于人类驾驶员的干预来操作车辆30。计算机可以被编程为至少部分地基于从传感器(诸如下面描述的传感器34)接收的数据来操作推进、制动系统、转向和/或其他车辆系统。出于本公开的目的，自主操作意指计算机在没有来自人类驾驶员的输入的情况下控制推进、制动系统和转向；半自主操作意指计算机控制推进、制动系统和转向中的一者或两者，而人类驾驶员控制其余部分；并且非自主操作意指人类驾驶员控制推进、制动系统和转向。
车辆30包括车身48。车辆30可以是一体式构造，其中车辆30的车架和车身48是单个部件。替代地，车辆30可以是车身车架分离式构造，其中车架支撑车身48，车身48是与车架分开的部件。车架和车身48可以由任何合适的材料(例如，钢、铝等)形成。
车身48包括部分地限定车辆30的外部的车身面板50。车身面板50可呈现A级表面，例如暴露于客户视线并且没有不美观的瑕疵和缺陷的成品表面。车身面板50包括例如车顶52等。
参考图2，用于传感器34和其他传感器56的壳体54可附接到车辆30，例如，车辆30的车身面板50中的一个，例如，车顶52。例如，壳体54可以成形为可附接到车顶52，例如，可以具有匹配车顶52的轮廓的形状。壳体54可以附接到车顶52，这可以为传感器34、56提供车辆30周围区域的无障碍视野。壳体54可以由例如塑料或金属形成。
传感器壳体58由壳体54支撑。传感器壳体58可在壳体54的最高点处设置在壳体54的顶部上。传感器壳体58具有圆柱形形状并且限定轴线A。
参考图3，传感器壳体58包括传感器壳体顶部60、传感器窗口36和传感器壳体底部62。传感器壳体顶部60设置在传感器窗口36的正上方，并且所述传感器壳体底部62设置在传感器窗口36的正下方。传感器壳体顶部60和传感器壳体底部62竖直地间隔开传感器窗口36的高度。
传感器34设置在传感器壳体58内部并且附接到壳体54并且由壳体54支撑。传感器34可被设计成检测外部世界的特征；例如，传感器34可为雷达传感器、扫描激光测距仪、光探测和测距(激光雷达)装置或图像处理传感器(诸如相机)。特别地，传感器34可为激光雷达装置，例如，扫描激光雷达装置。激光雷达装置通过发射特定波长的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34具有包围传感器34从其接收输入的区域的视野。
传感器窗口36是圆柱形的并且限定轴线A，所述轴线A基本上竖直地取向。传感器窗口36围绕轴线A延伸。传感器窗口36可以完全地围绕(即，360°)轴线A延伸，或者部分地围绕轴线A延伸。传感器窗口36沿着轴线A从底部边缘64延伸到顶部边缘66。底部边缘64接触传感器壳体底部62并且顶部边缘66接触传感器壳体顶部60。传感器窗口36具有外径。传感器窗口36的外径可与传感器壳体顶部60和/或传感器壳体底部62的外径相同；换句话说，传感器窗口36可与传感器壳体顶部60和/或传感器壳体底部62齐平或基本上齐平。“基本上齐平”意指传感器窗口36与传感器壳体顶部60或传感器壳体底部62之间的接缝不会导致沿着传感器窗口36流动的空气中的湍流。传感器窗口36中的至少一些相对于传感器34能够检测的任何介质都是透明的。例如，如果传感器34是激光雷达装置，则传感器窗口36相对于由传感器34产生的波长的可见光是透明的。传感器34的视野延伸通过传感器窗口36。如下面更全面地解释的，传感器窗口36从底部边缘64到顶部边缘66无障碍。
传感器壳体顶部60在形状上是圆柱形的并且限定轴线A。传感器壳体顶部60从传感器窗口36向上延伸。传感器壳体顶部60安装到传感器窗口36并且相对于传感器窗口36固定。传感器壳体顶部60定位成接收由传感器34产生的热量；例如，传感器壳体顶部60在传感器34的正上方，并且对流经由在传感器壳体58内部的空气将热量从传感器34传递到传感器壳体顶部60。
传感器壳体顶部60包括侧表面68和表面40。表面40面向上，即，在车辆向上的方向上，即，相对于轴线A轴向地，并且侧表面68水平地面向外，即，相对于轴线A径向地。侧表面68从传感器窗口36的顶部边缘66竖直地向上延伸到表面40。表面40横向于侧表面68延伸。传感器窗口36的顶部边缘66与表面40间隔开侧表面68的高度。
表面40具有圆形形状并且在轴线A上居中。表面40正交于轴线A取向。表面40的最高点在表面40的中心处，即，在轴线A与表面40相交的点处。表面40的斜面(忽略散热翅片42)在中心点处是水平的。表面40从中心点(即，从轴线A)在径向向外的方向上逐渐向下倾斜。表面40的斜面越靠近中心点越接近水平，并且越远离中心点越陡。
表面40包括多个散热翅片42。散热翅片42从表面40的其余部分向上延伸，并且散热翅片42彼此平行地取向。散热翅片42可以沿着车辆向前方向取向。散热翅片42是导热的，即，具有高导热率，例如在25℃下导热率等于至少15瓦特每米开尔文(W/(m K))，例如大于100W/(m K)。例如，散热翅片42可以是铝。
返回图2，传感器设备32包括第一空气喷嘴38和多个第二空气喷嘴70。空气喷嘴38、70安装在壳体54上。空气喷嘴38、70定位在传感器窗口36下方并且围绕传感器壳体58周向地布置。第一空气喷嘴38定位在从传感器壳体58的中心向车辆正后方的方向上，即，在从轴线A向车辆正后方的方向上。第二空气喷嘴70定位在第一空气喷嘴38的前方。空气喷嘴38、70向上瞄准，例如，在平行于轴线A的方向上瞄准。空气喷嘴38、70可以接收来自例如压缩机或鼓风机(未示出)的气流。空气喷嘴38、70对周围环境开放。
参考图4，覆盖件44在翅片上方延伸。覆盖件44沿着表面40的至少大部分(例如，表面40的至少75％，例如整个表面40)延伸并且将其隐藏起来，并且所述覆盖件44沿着侧表面68的一部分，例如，侧表面68的最后面部分延伸并且将其隐藏起来。覆盖件44包括大致面向上的覆盖件顶部表面72。覆盖件44，具体为覆盖件顶部表面72的轮廓与表面40的轮廓相匹配；例如，覆盖件顶部表面72具有最高点，在所述最高点处，轴线A与覆盖件顶部表面72相交，并且覆盖件顶部表面72具有从轴线A径向向外的逐渐向下的斜面。覆盖件顶部表面72的斜面越靠近轴线A越接近水平，并且越远离轴线A越陡。
覆盖件44是导热聚合物，即，对于聚合物具有高导热率的聚合物，例如在25℃下导热率等于至少1.0瓦特每米开尔文(W/(m K))，例如大于5W/(m K)。
参考图5A至图5B，覆盖件44相对于传感器壳体顶部60固定。例如，如图所示，覆盖件44由螺栓74栓接到传感器壳体顶部60上，螺栓74延伸通过覆盖件44并且进入传感器壳体顶部60。
覆盖件44包括入口46。入口46定位在表面40的下方并且在传感器窗口36的顶部边缘66处，例如在其略微上方。覆盖件44从入口46在侧表面68的上方向上延伸到表面40。入口46是覆盖件44的最低点并且在覆盖件44的最后面部分处。入口46定位在传感器窗口36的与第一空气喷嘴38相对的边缘处；也就是说，传感器窗口36沿着平行于传感器窗口36的方向在入口46和第一空气喷嘴38之间；例如，入口46定位在传感器窗口36的顶部边缘66处，并且第一空气喷嘴38定位在传感器窗口36的底部边缘64的下方。
参考图6A至图6B，第一空气喷嘴38瞄准入口46；换句话说，第一空气喷嘴38的排放方向与入口46相交。例如，第一空气喷嘴38具有竖直向上笔直的排放方向，并且入口46定位在第一空气喷嘴38的正上方。入口46面向第一空气喷嘴38，例如向下。入口46对周围环境开放，并且从第一空气喷嘴38到入口46的气流暴露于周围环境。传感器窗口36从底部边缘64到顶部边缘66无障碍；例如，没有沿着传感器窗口36在第一空气喷嘴38和入口46之间延伸的结构。
覆盖件44包括出口76。出口76定位在覆盖件44的最前面的部分。出口76从表面40向上延伸。出口76面向车辆向前方向。出口76限定开口，所述开口可以具有至少与表面40的直径的一半一样大的水平宽度，如图3和图4中最佳所示。
参考图7，覆盖件44可以包括冲压空气进气口78。冲压空气进气口78从与表面40匹配的覆盖件44的部分向上延伸。冲压空气进气口78定位在轴线A的前方。冲压空气进气口78面向车辆向前方向。
参考图6A至图7，覆盖件44在入口46与出口76之间形成气流路径P。气流路径P从入口46沿着侧表面68向上延伸到表面40，并且随后沿着表面40在车辆向前方向上延伸到出口76。散热翅片42沿着气流路径P伸长，即，沿着表面40的气流方向与翅片沿着表面40的伸长方向(例如，车辆向前方向)相同。从翅片的顶部到覆盖件44的竖直距离沿着气流路径P大致恒定。
在操作中，当车辆30停止或以低速行进时，如图6A中所示，第一空气喷嘴38和第二空气喷嘴70沿着传感器窗口36向上吹送空气。气流可以形成空气帘，所述空气帘防止碎屑撞击传感器窗口36或将碎屑吹离传感器窗口36。来自第一空气喷嘴38的气流进入入口46并且沿着气流路径P行进到出口76。气流经由来自表面40和散热翅片42的对流吸收由传感器34产生的热量，并且将该热量带离传感器设备32。覆盖件44可以反射阳光并且因此至少部分地防止传感器壳体顶部60吸收来自阳光的热量。
当车辆30如图6B和图7所示以高速行进时，冲压空气进入出口76以及冲压空气进气口78(如果存在的话)。然后，来自车辆30的移动的气流沿着气流路径P在与之前相反的方向上行进，并且气流通过入口46离开。气流经由表面40和经由散热翅片42吸收由传感器34产生的热量，并且将该热量带离传感器设备32。第一空气喷嘴38和第二空气喷嘴70沿着传感器窗口36向上吹送空气，但是离开入口46的气流抵消了来自第一喷嘴的气流并且防止来自第一空气喷嘴38的气流进入入口46。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语意图在性质上是描述性而非限制性的词语。形容词“第一”、“第二”和“第三”贯穿本文档用作标识符，并且不意图表示重要性、顺序或数量。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、机加工或其他制造中的变化等而与所描述的略有不同。术语，诸如“前”、“向前”、“后”、“向后”、“左”、“右”、“侧”等应相对于车辆30进行理解。鉴于以上教导，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其他方式来实践。
根据本发明，提供了一种传感器设备，其具有：传感器，所述传感器具有视野；传感器窗口，所述视野延伸通过所述传感器窗口；空气喷嘴，所述空气喷嘴定位成引导气流穿过所述传感器窗口；表面，所述表面相对于所述传感器窗口固定，所述表面包括多个散热翅片；以及覆盖件，所述覆盖件在所述散热翅片上方延伸并且包括入口；其中所述入口定位在所述传感器窗口的与所述空气喷嘴相对的边缘处；并且所述空气喷嘴瞄准所述入口。
根据一个实施例，所述空气喷嘴对周围环境开放，并且所述入口对所述周围环境开放。
根据一个实施例，所述覆盖件包括出口并且在所述入口和所述出口之间形成气流路径，并且所述翅片沿着所述气流路径伸长。
根据一个实施例，所述传感器窗口安装到车辆的车身面板，并且所述翅片沿着车辆向前方向伸长。
根据一个实施例，所述出口面向所述车辆向前方向。
根据一个实施例，所述表面定位成接收由所述传感器产生的热量。
根据一个实施例，所述传感器窗口是圆柱形的。
根据一个实施例，所述传感器窗口限定轴线，并且所述表面在所述轴线上居中。
根据一个实施例，所述表面正交于所述轴线取向。
根据一个实施例，所述传感器窗口从底部边缘竖直延伸到顶部边缘。
根据一个实施例，所述空气喷嘴定位在所述底部边缘处，并且所述入口定位在所述顶部边缘处。
根据一个实施例，所述传感器窗口从所述底部边缘至所述顶部边缘无障碍。
根据一个实施例，本发明的特征还在于传感器壳体顶部，所述传感器壳体顶部包括表面，其中所述传感器壳体顶部安装到所述传感器窗口。
根据一个实施例，所述传感器窗口从底部边缘竖直延伸到顶部边缘，所述传感器壳体顶部包括侧表面，所述侧表面从所述传感器窗口的所述顶部边缘向上竖直延伸，并且所述表面从所述侧表面横向延伸。
根据一个实施例，所述覆盖件在所述侧表面上方从所述入口延伸并且形成从所述入口至所述翅片的气流路径。
根据一个实施例，所述覆盖件的轮廓与所述表面的轮廓相匹配。

Claims (15)

1.一种传感器设备，其包括：
传感器，所述传感器具有视野；
传感器窗口，所述视野延伸通过所述传感器窗口；
空气喷嘴，所述空气喷嘴定位成引导气流穿过所述传感器窗口；
表面，所述表面相对于所述传感器窗口固定，所述表面包括多个散热翅片；以及
覆盖件，所述覆盖件在所述散热翅片上方延伸并且包括入口；
其中所述入口定位在所述传感器窗口的与所述空气喷嘴相对的边缘处；并且
所述空气喷嘴瞄准所述入口。
2.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述空气喷嘴对周围环境开放，并且所述入口对所述周围环境开放。
3.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述覆盖件包括出口并且在所述入口和所述出口之间形成气流路径，并且所述翅片沿着所述气流路径伸长。
4.如权利要求3所述的传感器设备，其中所述传感器窗口安装到车辆的车身面板，并且所述翅片沿着车辆向前方向伸长。
5.如权利要求4所述的传感器设备，其中所述出口面向所述车辆向前方向。
6.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述表面定位成接收由所述传感器产生的热量。
7.如权利要求1所述的传感器设备，其中所述传感器窗口是圆柱形的。
8.如权利要求7所述的传感器设备，其中所述传感器窗口限定轴线，并且所述表面在所述轴线上居中。
9.如权利要求8所述的传感器设备，其中所述表面正交于所述轴线取向。
10.如权利要求1所述的传感器设备，其还包括传感器壳体顶部，所述传感器壳体顶部包括表面，其中所述传感器壳体顶部安装到所述传感器窗口。
11.如权利要求10所述的传感器设备，其中所述传感器窗口从底部边缘竖直延伸到顶部边缘，所述传感器壳体顶部包括侧表面，所述侧表面从所述传感器窗口的所述顶部边缘向上竖直延伸，并且所述表面从所述侧表面横向延伸。
12.如权利要求11所述的传感器设备，其中所述覆盖件在所述侧表面上方从所述入口延伸并且形成从所述入口至所述翅片的气流路径。
13.如权利要求1至12中的一项所述的传感器设备，其中所述传感器窗口从底部边缘竖直延伸到顶部边缘。
14.如权利要求13所述的传感器设备，其中所述空气喷嘴定位在所述底部边缘处，并且所述入口定位在所述顶部边缘处。
15.如权利要求13所述的传感器设备，其中所述传感器窗口从所述底部边缘至所述顶部边缘无障碍。
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