-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Kühlung einer Sensorvorrichtung in einem Fahrzeug.
-
In Fahrzeugen kommen vermehrt Sensorvorrichtungen für Fahrerassistenzfunktionen sowie zur Innen- und Außenraumüberwachung zum Einsatz. In der Regel handelt es sich bei den Sensorvorrichtungen um Kameras und/oder Strahlsensoren, wie beispielsweise Radar- oder Lidar-Systeme.
-
Insbesondere Kameras umfassen oft komplexe elektronische Recheneinrichtungen zur Bildverarbeitung, welche hohe Verlustleistungen aufweisen. Die hohen Verlustleistungen führen wiederum zu einer erheblichen Erhöhung der Arbeits- bzw. Betriebstemperaturen der Kameras, wodurch u.a. die Bilderfassungsfunktionalität der Bildsensoren der Kameras beeinträchtigt werden kann. Das Streben nach immer kompakteren Bauweisen von Sensorvorrichtungen für die Anwendung im Fahrzeugbereich verstärkt diese Problematik zunehmend.
-
Die kompakte Bauweise sowie die in der Regel exponierte Einbaulage der genannten Sensorvorrichtungen und die erwähnten hohen Verlustleistungen der integrierten Recheneinrichtungen führen dazu, dass die Betriebstemperaturen der Sensorvorrichtungen typischerweise oberhalb von 60°C liegen. Das betrifft insbesondere Kameras, die im Fahrzeuginnenraum hinter der Windschutzscheibe angeordnet sind, und bei denen Sonneneinstrahlung zu einer zusätzlichen Temperaturerhöhung beitragen kann. Derartig hohe Umgebungstemperaturen führen zu einer Erhöhung von Dunkelströmen innerhalb der Bildsensoren der Kameras. Diese Erhöhung wiederum kann den Dynamikbereich und damit faktisch die Reichweite des Sichtbereichs der Bildsensoren einschränken.
-
Aufgrund der vorangehend beschriebenen Probleme mit hohen Betriebstemperaturen, sind bereits verschiedene Lösungen zur Kühlung von Sensorvorrichtungen in Fahrzeugen bekannt.
-
Die
DE 103 19 176 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Kühlung einer Kamera in einem Kraftfahrzeug, bei welcher ein Kamerabaustein über eine thermisch gut leitende Anbindung mit einem extern am Kameragehäuse gelegten Kühlkörper verbunden ist. Der Kühlkörper wird von einer Luftströmung angeströmt, die dem Luftstrom der Klimaanlage und/oder der Lüftung entlang der Windschutzscheibe entnommen wird.
-
Nachteilig bei der aus der
DE 103 19 176 A1 bekannten Lösung ist die Tatsache, dass die zu kühlende Sensorvorrichtung im oberen Bereich der Windschutzscheibe, beispielsweise im Bereich des Rückspiegel am Dachknoten, d.h. im Bereich des Dachhimmels, oder sogar direkt am Dachhimmel angeordnet ist. Der Luftauslass der Klimaanlage bzw. der Lüftung befindet sich hingegen im unteren Bereich der Windschutzscheibe. Zwischen der zu kühlenden Sensorvorrichtung und dem Laufauslass besteht somit eine erhebliche Wegstrecke, die vom Luftstrom zurückgelegt werden muss, was die Kühlwirkung deutlich reduziert.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Kühlung von Sensorvorrichtungen anzugeben und insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Anordnung zur Kühlung einer Sensorvorrichtung in einem Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
-
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, einen Luftauslass, oder alternativ einen Lufteinlass, direkt in dem Bereich im Fahrzeug anzuordnen, in dem auch die Sensorvorrichtung angeordnet ist. Für eine Sensorvorrichtung, die im Fahrzeuginnenraum am oder im Bereich des Dachhimmels angeordnet ist, beispielsweise im oberen Bereich der Windschutzscheibe, wird daher vorgeschlagen, einen Luftdurchlass vorzugsweise direkt am bzw. im Dachhimmel anzuordnen. Über den Luftdurchlass kann die Sensorvorrichtung somit auf vorteilhafte Weise mit einem Luftstrom zur Kühlung beaufschlagt werden. Zur Erzeugung des Luftstroms kann durch den Luftdurchlass entweder Luft ausgeblasen oder eingesaugt, d.h. in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen oder aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt werden. Die ausgeblasene bzw. angesaugte Luft wird dabei bevorzugt über eine oder mehrere der Fahrzeugsäulen, vorzugsweise von einem bereits im Fahrzeug vorhandenen Lüftungssystem, wie beispielsweise der Klimaanlage, zum Dachhimmel und/oder direkt zum Luftdurchlass geführt bzw. davon abgeführt.
-
Wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Luftstrom zur Kühlung der Sensorvorrichtung nahe der Sensorvorrichtung erzeugt wird, insbesondere direkt dort, wo die Sensorvorrichtung angeordnet wird. Hierdurch kann die Kühlwirkung deutlich erhöht und es können die bestehenden Probleme mit den hohen Betriebstemperaturen reduziert werden.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung in einem Fahrzeug dient zur Kühlung einer Sensorvorrichtung, die am Dachhimmel oder zumindest im Bereich des Dachhimmels des Fahrzeugdachs im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Unter der Anordnung im Bereich des Dachhimmels ist insbesondere eine Anordnung in unmittelbarer Nähe des Dachhimmels zu verstehen, beispielsweise im oberen Bereich einer der Fahrzeugscheiben. Unter der Anordnung im Bereich des Dachhimmels fällt insbesondere auch die Anordnung von Sensorvorrichtungen im oberen Teil der Windschutzscheibe des Fahrzeugs, beispielsweise im Bereich des Rückspiegels. Unter der Anordnung im Bereich des Dachhimmels kann insbesondere auch eine derart ausgestaltete Anordnung verstanden werden, bei der die Sensorvorrichtung ein Gehäuse umfasst, und wobei die Sensorvorrichtung derart angeordnet ist, dass das Gehäuse der Sensorvorrichtung direkt an den Dachhimmel anschließt. Es kann dabei beispielsweise das Gehäuse bzw. eine Abdeckung der Sensorvorrichtung direkt, insbesondere übergangslos bzw. nahtlos, an den Dachhimmel bzw. die Innenraumverkleidung des Fahrzeugdachs anschließen, d.h. die Abdeckung der Sensorvorrichtung und die Innenraumverkleidung des Fahrzeugdachs können insbesondere auch einstückig ausgestaltet sein.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst wenigstens einen Luftdurchlass, der am Dachhimmel angeordnet ist. Bei dem Luftdurchlass kann es sich beispielsweise um eines oder mehrerer Löcher bzw. Öffnungen und/oder um Lüftungsschlitze handeln. Weiterhin kann es sich bei dem Luftdurchlass auch um eine oder mehrere Lüftungsdüsen handeln. Die Lüftungsdüse bzw. die Lüftungsdüsen können dabei sowohl starr als auch variabel ausrichtbar ausgebildet und am Dachhimmel des Fahrzeugs angeordnet sein. Der Luftdurchlass ist weiterhin vorzugsweise im Dachhimmel, d.h. direkt in der Innenraumverkleidung des Fahrzeugdachs sowie in unmittelbarer Nähe zur Sensorvorrichtung angeordnet, d.h. in einem geringen Abstand von vorzugsweise weniger als 15cm. Handelt es sich bei der zu kühlenden Sensorvorrichtung um eine Sensorvorrichtung, die im oberen Teil der Windschutzscheibe, beispielsweise im Bereich des Rückspiegels angeordnet ist, dann ist der wenigstens eine Luftdurchlass vorzugsweise im vorderen Bereich des Dachhimmels angeordnet, insbesondere am Dachknoten und/oder im Bereich des Dachhimmels zwischen den A-Säulen des Fahrzeugs. Der wenigstens eine Luftdurchlass ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, insbesondere derart angeordnet und/oder ausgerichtet, dass die Sensorvorrichtung über den Luftdurchlass mit einem Luftstrom zu Kühlung beaufschlagt ist. Der Luftstrom wird dabei vorzugsweise kontinuierlich über den Luftdurchlass erzeugt. Der Luftstrom dient dabei insbesondere zur Abfuhr bzw. zum Austausch der Luft, welche die Sensorvorrichtung umgibt und die insbesondere durch die von der Sensorvorrichtung abgegebenen Wärme (Arbeits- bzw. Betriebswärme), beispielsweise über das Gehäuse und/oder über spezielle Kühlkörper der Sensorvorrichtung (z.B. wärmeleitende Kühlkörper), aufgeheizt wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der wenigstens eine Luftdurchlass derart ausgebildet, dass über den Luftdurchlass Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt bzw. ausgeblasen wird, wodurch der Luftstrom zur Kühlung der Sensorvorrichtung erzeugt wird. Der wenigstens Luftdurchlass ist weiterhin bevorzugt derart ausgebildet, dass die Luft in Richtung der Sensorvorrichtung ausströmt bzw. ausgeblasen wird. In diesem Fall handelt es sich bei dem Luftdurchlass somit insbesondere um einen Luftauslass bzw. um eine Lustauslassöffnung, beispielsweise eine oder mehrere Lüftungsdüsen, die bevorzgut direkt auf die Sensorvorrichtung ausgerichtet sind.
-
Insbesondere wenn der wenigstens eine Luftdurchlass derart ausgebildet ist, dass über den Luftdurchlass Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt, wird das Ausströmen der Luft gemäß einer besonderen Ausgestaltung dadurch erreicht, dass Luft über wenigstens eine Fahrzeugsäule in einen Innenraum des Fahrzeugdachs eingebracht wird und die Luft aus dem Innenraum des Fahrzeugdachs über den Luftdurchlass in den Fahrzeugsinnenraum ausströmt. Hierzu können geeignete Mittel vorgesehen sein, mittels derer Luft in den Innenraum des Fahrzeugdach eingeblasen wird, insbesondere direkt in das gesamte Innenraumvolumen des Fahrzeugdachs oder in einen separaten Hohlraum zwischen äußerer und innerer Verkleidung des Fahrzeugdachs. Bei den Mitteln kann es sich um ein Gebläse bzw. Luftpumpeinrichtungen handeln, mittels derer die Luft über wenigstens eine Fahrzeugsäule in den Innenraum des Fahrzeugdachs eingebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Mitteln auch um ein bereits im Fahrzeug vorhandene Lüftungssystem handeln, z.B. eine Belüftungseinrichtung und/oder eine Klimaanlage. Dabei kann insbesondere ein Überdruck in dem Innenraum des Fahrzeugdachs erzeugt werden, welcher über den wenigstens einen Luftdurchlass entweicht bzw. abgebaut wird. Durch eine günstige Dimensionierung des wenigstens einen Luftdurchlasses, insbesondere im Verhältnis zu anderen Öffnungen im Fahrzeugdach bzw. des Innenraums des Fahrzeugdachs sowie in der wenigstens einen Fahrzeugsäule, sind vorzugsweise keine weiteren Maßnahmen zur Luftführung, wie Luftleitungen, in den Fahrzeugsäulen und im Dachhimmel angeordnet bzw. erforderlich.
-
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist in der wenigstens einen Fahrzeugsäule, über welche Luft in den Innenraum des Fahrzeugdachs eingebracht wird, wenigstens eine Luftleitungseinrichtung angeordnet, mittels der die Luft in den Innenraum das Fahrzeugdachs eingebracht wird. Bei der Luftleitungseinrichtung kann es sich beispielsweise um Rohre oder Schläuche handeln.
-
Insbesondere wenn der wenigstens eine Luftdurchlass derart ausgebildet ist, dass über den Luftdurchlass Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt, wird das Ausströmen der Luft gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung dadurch erreicht, dass Luft mittels wenigstens einer Luftleitungseinrichtung durch wenigstens eine Fahrzeugsäule und über das Fahrzeugdach direkt zum Luftdurchlass geführt wird. Hierzu können geeignete Mittel vorgesehen sein, beispielsweise ein Gebläse bzw. eine Luftpumpvorrichtung, mittels derer die Luft über die wenigstens eine Luftleitungseinrichtung durch die wenigstens eine Fahrzeugsäule und das Fahrzeugdach hindurch direkt zum Luftdurchlass geführt wird. Bevorzugt handelt es sich bei den Mittel um ein bereits im Fahrzeug vorhandenes Lüftungssystem. Im einfachsten Fall kann dabei die wenigstens eine Luftleitungseinrichtung an einem Ende mit dem Lüftungssystem und am anderen Ende mit dem wenigstens einen Luftdurchlass am Dachhimmel verbunden sein.
-
Ist der wenigstens eine Luftdurchlass derart ausgebildet, dass über den Luftdurchlass Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt, so dass die Sensorvorrichtung zur Kühlung mit einem Luftstrom beaufschlagt ist, sowie insbesondere wenn die Sensorvorrichtung an einer Fahrzeugscheibe angeordnet ist, kann die ausgeblasene Luft bzw. der erzeugte Luftstrom zusätzlich auf vorteilhafte Weise zum Abtauen und/oder zum Lösen von Beschlag auf der Fahrzeugscheibe verwendet werden.
-
Gemäß einer besonderen Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Kühlung einer Sensorvorrichtung ist der wenigstens eine Luftdurchlass derart ausgebildet ist, dass über den Luftdurchlass Luft aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt wird, wodurch der Luftstrom zur Kühlung der Sensorvorrichtung erzeugt wird. Das Ansaugen bzw. Absaugen der Luft aus dem Fahrzeuginnenraum kann in umgekehrter Weise, d.h. "vice versa" zur vorangegangenen Beschreibung erreicht werden.
-
Es kann insbesondere Luft über wenigstens eine Fahrzeugsäule aus dem Innenraum des Fahrzeugdachs abgesaugt werden, so das im Fahrzeugdach ein Unterdruck entsteht, der mittels der über den Luftdurchlass angesaugten Luft aus den Fahrzeuginnenraum ausglichen wird. Zum Absaugen der Luft können geeignete Mittel vorgesehen sein, beispielsweise ein Gebläse bzw. Luftpumpeinrichtungen. Alternativ oder zusätzlich kann ein bereits im Fahrzeug vorhandenes Lüftungssystem verwendet werden. Durch eine günstige Dimensionierung des wenigstens einen Luftdurchlasses, insbesondere im Verhältnis zu anderen Öffnung im Fahrzeugdach bzw. im Dachhimmel sowie in der wenigstens einen Fahrzeugsäule, müssen vorzugsweise keine weiteren Maßnahmen zur Luftführung, wie beispielsweise Luftleitungen, eingesetzt werden. Bevorzugt kann das ohnehin in den Fahrzeugsäulen und im Fahrzeugdach vorhandene Innenraumvolumen verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die angesaugte Luft auch mittels wenigstens einer Luftleitungseinrichtung durch wenigstens eine Fahrzeugsäule und über das Fahrzeugdach direkt vom Luftdurchlass abgesaugt bzw. abgeführt werden. Im einfachsten Fall kann dabei die wenigstens eine Luftleitungseinrichtung an einem Ende mit dem Lüftungssystem und am anderen Ende mit dem wenigstens einen Luftdurchlass am Dachhimmel verbunden sein.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Kühlung einer Sensorvorrichtung, die im Innenraum eines Fahrzeugs am Dachhimmel oder im Bereich des Dachhimmels des Fahrzeugdachs angeordnet ist. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei die Sensorvorrichtung zur Kühlung über wenigstens einen Luftdurchlass, der am Dachimmel des Fahrzeugdachs angeordnet ist, mit einem Luftstrom beaufschlagt. Der Luftdurchlass kann dabei gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet sein, insbesondere derart, dass über den Luftdurchlass Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt bzw. ausgeblasen wird oder aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt wird, wodurch jeweils der Luftstrom zur Kühlung der Sensorvorrichtung erzeugt wird. Die ausgeblasene bzw. angesaugte Luft wird bevorzugt über wenigstens eine Fahrzeugsäule geführt, bevorzugt direkt hin zum Luftdurchlass bzw. direkt weg vom Luftdurchlass, beispielsweise mittels geeigneter Luftleitungseinrichtungen. Zur Führung der Luft können insbesondere auch die in den Fahrzeugsäulen und/oder im Fahrzeugdach vorhandenen Hohlräume bzw. Innenraumvolumen verwendet werden, vorzugsweise durch geeignete Dimensionierung des wenigstens einen Luftdurchlasses zu andern Öffnungen im den Fahrzeugsäulen und im Fahrzeugdach, sowie mittels Erzeugung eines Überdrucks bzw. Unterdruck im Innenraum des Fahrzeugdachs. Als Mittel zum Ansaugen bzw. Ausblasen von Luft wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt ein bereits im Fahrzeug vorhandenes Lüftungssystem verwendet.
-
Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
In 1 ist schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Kühlung einer Sensorvorrichtung 1 in einem Fahrzeug 2 dargestellt. Bei der Sensorvorrichtung 1 handelt es sich in diesem Fall um eine Kamera, die im Innenraum des Fahrzeugs 2 hinter der Windschutzscheibe 3 mit Blickrichtung in den vor dem Fahrzeug 2 liegenden Umgebungsbereich angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung 1 ist im oberen Teil der Windschutzscheibe 3 angeordnet und damit im Bereich bzw. in unmittelbarer Nähe des Dachhimmels 4 des Fahrzeugdachs 5. Bei dem Dachhimmel 4 handelt es sich insbesondere um die Innenraumverkleidung des Fahrzeugdachs 5, d.h. um die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Verkleidung des Fahrzeugdachs 5. Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung zur Kühlung der Sensorvorrichtung 1 wenigstens einen Luftdurchlass (in 1 nicht dargestellt), der am Dachimmel 4 angeordnet ist und über den die Sensorvorrichtung 1 mit einem Luftstrom 6 zur Kühlung beaufschlagt ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind zwei Luftdurchlässe vorgesehen, so dass zwei Luftströme 6 zur Kühlung der Sensorvorrichtung 1 erzeugt werden. Bei den Luftdurchlässen kann es sich um einfache Öffnungen, z.B. Lüftungsschlitze im Dachhimmel 4 handeln, oder auch um speziell ausgestaltete Lüftungsdüsen, die vorzugsweise ausgerichtet werden können bzw. vorzugsweise direkt auf die Sensorvorrichtung 1 ausgerichtet sind. Gemäß 1 sind die Luftdurchlässe im vorderen Bereich des Dachhimmels 4 zwischen den A-Säulen 8 des Fahrzeugs 2 angeordnet und weiterhin derart ausgebildet, dass aus den Luftdurchlässen Luft in den Fahrzeuginnenraum ausströmt, wodurch die Luftströme 6 zur Kühlung der Sensorvorrichtung 1 erzeugt werden. Das Ausströmen der Luft aus den Luftdurchlässen kann erfindungsgemäß auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Gemäß 1 wird mittels eines Lüftungssystems 7 Luft über die Fahrzeugsäulen 8 und über das Fahrzeugdach 5 zu den Luftdurchlässen geführt. Bei dem Lüftungssystem 7 kann es sich um ein bereits bzw. ein ohnehin im Fahrzeug vorhandenes Lüftungssystem 7 handeln, wie beispielsweise eine Umluft-/Frischluft-Belüftungseinrichtung und/oder eine Klimaanlage des Fahrzeugs 2. Bei den Fahrzeugsäule 8, über welche die Luft zum Fahrzeugdach 5 und zu den Luftdurchlässen geführt wird, handelt es sich in diesem Fall um die A-Säulen des Fahrzeugs 2. Zur Führung der Luft vom Lüftungssystem 7 zu den Luftdurchlässen können geeignete Luftleitungseinrichtungen in die Fahrzeugsäulen 8 und das Fahrzeugdach 5 integriert bzw. darin angeordnet werden. Bei geeigneter Dimensionierung der Luftdurchlässe im Verhältnis zu anderen Öffnungen im Fahrzeugdach 5 und/oder in den Fahrzeugsäulen 8, können alternativ auch Hohlräume bzw. die Innenräume/Innenraumvolumen des Fahrzeugdachs 5 und/oder der Fahrzeugsäulen 8 zur Luftführung verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Luftleitungseinrichtungen im Fahrzeug 2 angeordnet werden müssen.
-
Alternativ zur Darstellung in 1, wobei die Luft von dem Lüftungssystem 7 über die Fahrzeugsäulen 8 zum Fahrzeugdach 5 geführt wird und von dort über die Luftdurchlässe ausströmt, wodurch die Luftströme 6, mit denen die Sensorvorrichtung 1 zur Kühlung beaufschlagt ist, erzeugt werden, kann die Luft erfindungsgemäß auch umgekehrt geführt werden. Die Luft kann insbesondere auch vom Lüftungssystem 7 über die Fahrzeugsäulen 8 und das Fahrzeugdach 5 von den Luftdurchlässen angesaugt werden, z.B. über Luftleitungseinrichtungen oder durch Erzeugung eines Unterdrucks im Innenraum der Fahrzeugsäulen 8 und des Fahrzugdach 5. Dadurch wird vorzugsweise Luft über die Luftdurchlässe aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt und die Luftströmungen 6 zur Kühlung der Sensorvorrichtung 1 erzeugt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sensorvorrichtung
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Windschutzscheibe
- 4
- Dachhimmel
- 5
- Fahrzeugdach
- 6
- Luftstrom
- 7
- Lüftungssystem
- 8
- Fahrzeugsäule
-
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
-
- DE 10319176 A1 [0006, 0007]
