DE102018106083B4 - Kühlkörper- und reinigungsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung (16), umfassend:eine Wärmesammelfläche, die eine erste Ebene definiert und eine Montagefläche umfasst;eine Wärmeübertragungsfläche mit mehreren zu der Wärmeübertragungsflächesenkrechten Wärmeableitungsflächen (32), wobei dieWärmeübertragungsfläche eine zu der ersten Ebene parallele zweite Ebene definiert und von der Montagefläche durch eine Flankenfläche (30) getrennt ist, die zu der Wärmesammelfläche und zu der Wärmeübertragungsflächesenkrecht ist, wobei die Wärmeableitungsflächen (32) dieWärmesammelfläche umgeben; undmehrere gleichmäßig um den Umfang der Wärmesammelfläche verteilte Fluidleitelemente (38) in Form jeweils einer Reinigungsdüse, wobei jedes Fluidleitelement (38) entlang und parallel zu der Flankenfläche (30) angeordnet ist;wobei die Flankenfläche (30) mehrere Aussparungen (34) definiert und in der Wärmeübertragungsfläche mehrere Montagebohrungen (36) ausgebildet sind, wobei sich in jeder Aussparung (34) eine Montagebohrung (36) befindet;wobei das Anordnen der Wärmesammelfläche in Wirkverbindung mit einer Wärmequelle eine Wärmeabfuhr von der Wärmequelle durch die Wärmeableitungsflächen (32) bewirkt und wobei das mindestens eine Fluidleitelement (38) ein Fluid von der Wärmeübertragungsfläche und zu einer Außenfläche der Wärmequelle hin ableitet.
Description
- EINLEITUNG
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Fahrzeugsensoren und insbesondere auf eine Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung für einen Fahrzeugsensor.
- Aus der
US 2016 / 0 272 163 A1 - Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften
DE 10 2016 010 230 A1 ,DE 10 2005 055 087 A1 ,AT 512 768 A1 US 2015 / 0 042 874 A1 - Der Betrieb von modernen Fahrzeugen wird zunehmend automatisierter, d. h. Fahrzeuge übernehmen die Fahrsteuerung mit geringerem Eingriff des Fahrers. Die Fahrzeugautomatisierung wurde kategorisiert nach nummerischen Ebenen von null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis Fünf, entsprechend der vollen Automatisierung ohne menschliche Kontrolle. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Parkassistenzsysteme, entsprechen niedrigeren Automatisierungsebenen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsebenen übereinstimmen.
- Autonome Fahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet, die Informationen über die Umgebung bereitstellen. Eine Art von Sensor, der üblicherweise bei autonomen Fahrzeugen gefunden wird, ist ein LIDAR-Sensor. LIDAR-Sensoren werden oft auf einem Kühlkörper montiert, um den Sensor während des Betriebs zu kühlen. Der Betrieb des autonomen Fahrzeugs bei schlechtem Wetter kann zu Tröpfchen oder anderen Ansammlungen führen, die das Sichtfeld des LIDAR-Sensors beeinträchtigen und somit die Leistung des autonomen Antriebssystems beeinträchtigen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Energiebedarf einer Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung zu reduzieren und gleichzeitig die Reinigungsleistung zu erhöhen.
- KURZDARSTELLUNG
- Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. So mindern beispielsweise Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung die Ansammlung von Wasser und Schmutz auf einer Linse eines LIDAR-Sensors. Zusätzlich verwenden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung die von der Sensoreinheit zurückgewiesene warme Luft, um die Linse des LIDAR-Sensors zu trocknen und einen Antibeschlag-Effekt bereitzustellen.
- In einem anderen Aspekt beinhaltet ein Kraftfahrzeug eine Karosserie, einen mit der Karosserie verbundenen Kühlkörper, wobei der Kühlkörper eine Wärmesammelfläche, eine Wärmeübertragungsfläche mit mindestens einer Wärmeabfuhrfläche und mindestens ein Fluidleitelement umfasst, und eine Wärmequelle, die mit dem Kühlkörper verbunden ist, wobei die Wärmequelle mindestens eine Linse umfasst. Das Anordnen der Wärmesammelfläche in Wirkverbindung mit der Wärmequelle bewirkt eine Wärmeabfuhr von der Wärmequelle durch die mindestens eine Wärmeabfuhrfläche und das mindestens eine Fluidleitelement lenkt ein Fluid in Richtung der mindestens einen Linse der Wärmequelle, sodass das Fluid an einer Außenfläche der mindestens einen Linse vorbeiläuft, um die Oberfläche der mindestens einen Linse zu reinigen.
- In einigen Aspekten ist die Wärmequelle ein LIDAR-Sensor und die Wärmequelle ist mit der Wärmesammelfläche des Kühlkörpers gekoppelt.
- Figurenliste
- Die vorliegende Offenbarung wird hierin in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren beschrieben, wobei gleiche Zahlen für gleiche Elemente stehen.
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit mindestens einem Sensor und einer Sensorbefestigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. -
2 ist eine schematische perspektivische Draufsicht einer Sensorbefestigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. -
3 ist eine schematische Seitenansicht der Sensorbefestigungsvorrichtung von2 . -
4 ist eine schematische perspektivische Draufsicht einer Sensorbefestigungsvorrichtung und eines LIDAR-Sensors gemäß einer Ausführungsform. -
5 ist eine schematische Seitenansicht der Sensorbefestigungsvorrichtung und des LIDAR-Sensors von4 . - GENAUE BESCHREIBUNG
- Sensoren, wie z. B. LIDAR-Sensoren, werden von autonomen Fahrzeugen verwendet, um die Umgebung zu beurteilen. LIDAR-Sensoreinheiten werden typischerweise zum Schutz in einer Ummantelung montiert. Umhüllte LIDAR-Sensoreinheiten beinhalten im Allgemeinen einen internen Wärmeübertragungsmechanismus, wie etwa einen Kühlkörper, aber umhüllte Einheiten benötigen oft ein zusätzliches Wärmeübertragungsverfahren, wie zum Beispiel und ohne Einschränkung einen externen Kühlkörper.
- Das Sichtfeld einer LIDAR-Einheit kann bei nassen Fahrbedingungen durch Kondensation, Niederschlag oder Schmutz auf der Objektivlinse beeinträchtigt werden. So kann beispielsweise Wasser oder eine andere Flüssigkeit auf der Linse der LIDAR-Sensoreinheit die Lasersignale impedieren, die von dem Sensor ausgesendet werden, um die Umgebung zu lesen. LIDAR-Linsenreinigungsvorrichtungen, wie sie hierin beschrieben sind, werden verwendet, um Probleme im Zusammenhang mit beeinträchtigten Sichtfeldern durch Einblasen von Flüssigkeit, wie Wasser oder Gas, wie Luft, über die Linse der Einheit zu mildern. Der Druck der Flüssigkeit oder des Gases entfernt die Kondensation, den Niederschlag oder die Ablagerungen von der Linse und ermöglicht es der LIDAR-Einheit, das Sichtfeld wiederzugewinnen. Das Abblasen von Flüssigkeitstropfen oder anderen Rückständen von der Linse der Einheit verbessert und/oder behält die Funktionalität der Sensoreinheit bei.
- Hierin erörterte Ausführungsformen kombinieren einen Kühlkörper mit einer Linsenreinigungsvorrichtung. Die Integration der Wärmeübertragungsfunktionalität mit Linsenreinigungsfunktionalität in ein einziges Gerät verringert die Komplexität und die Anforderungen an die Verpackung. Zusätzlich ermöglicht die Integration der Linsenreinigungsfunktionalität mit einer Kühlkörpervorrichtung eine größere Wärmeabfuhr aufgrund der durch die Vorrichtung strömenden Luft oder anderen Flüssigkeit. Zusätzlich kann Umgebungsluft, die durch Wärme erwärmt wird, die von der Sensoreinheit abgegeben wird, auch Vorteile bereitstellen, einschließlich Trocknen und Entfeuchten der Linse der LIDAR-Sensoreinheit.
-
1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs10 , das eine Karosserie12 enthält. Das Fahrzeug10 enthält auch mindestens einen Sensor14 , der dazu konfiguriert ist, Daten zu einer oder mehreren Fahrzeugeigenschaften zu messen und zu erfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Objekte oder Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs und Umgebungslichtstärkebedingungen. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhalten die Sensoren14 einen Beschleunigungsmesser, einen Geschwindigkeitssensor, einen Richtungssensor, ein Gyroskop, einen Lenkwinkelsensor oder andere Sensoren, die erkennbare Fahrzeugbedingungen oder die Umgebung des Fahrzeugs wahrnehmen und können RA-DAR, LIDAR, optische Kameras, thermische Kameras, Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Lichtstärken-Erfassungssensoren und/oder zusätzliche Sensoren beinhalten. In einigen Ausführungsformen sind einer oder mehrere der Sensoren14 , zum Beispiel und ohne Einschränkung ein LIDAR-Sensor, auf einer Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 montiert, wie hierin ausführlicher erörtert. - Wie gezeigt, beinhaltet das Fahrzeug
10 wenigstens eine Steuerung18 . Während als eine einzige Einheit zu Zwecken der Veranschaulichung dargestellt, kann die Steuerung18 zusätzlich eine oder mehrere andere „Steuerungen“ beinhalten. Die Steuerung18 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder Grafikverarbeitungseinheit (GPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichergeräten oder Medien in Verbindung steht. Computerlesbare Speichergeräte oder Medien können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Aufrechterhaltungsspeicher („Keep-Alive-Memory, KAM“) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie etwa PROMs (programmierbare Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen, implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung18 beim Steuern des Fahrzeugs einschließlich der Fahrzeugsensoren verwendet werden. - Der Sensor
14 ist elektrisch mit der Steuerung18 verbunden. Der Sensor14 überträgt Sensordaten an die Steuerung18 und empfängt Steuersignale von der Steuerung18 . In einigen Ausführungsformen ist die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 auch elektrisch mit der Steuerung18 verbunden. Die Reinigungsvorrichtung empfängt Steuersignale von der Steuerung18 , einschließlich eines Steuersignals, um die Abgabe von Fluid aus einer Reinigungsdüse der Reinigungsvorrichtung auszulösen. In einigen Ausführungsformen überträgt die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 Gerätedaten an die Steuerung18 . In einigen Ausführungsformen ist ein Fluidreservoir42 fluidisch mit der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 gekoppelt. Wie hierin ausführlicher beschrieben wird, empfängt die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 in einigen Ausführungsformen ein Steuersignal von der Steuerung18 , das eine gewünschte Freisetzung von Fluid von der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 anzeigt. In einigen Ausführungsformen zieht die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 in Reaktion auf das Steuersignal Fluid aus dem Fluidreservoir42 oder aus der äußeren Umgebung. -
2 und3 zeigen eine Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 für einen Fahrzeugsensor, beispielsweise einen LIDAR-Sensor, gemäß einer Ausführungsform. Wie oben erörtert, sind in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere Sensoren14 , einschließlich eines oder mehrerer LIDAR-Sensoren, an einer oder mehreren Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtungen16 angebracht. Die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 beinhaltet einen Körper20 . Wie in2 gezeigt ist der Körper20 im Wesentlichen kreisförmig. In anderen Ausführungsformen könnte der Körper20 jedoch eine beliebige andere Form aufweisen, wie zum Beispiel und ohne Einschränkung quadratisch, rechteckig, oval usw. Der Körper20 beinhaltet einen oberen Abschnitt22 und einen unteren Abschnitt24 . Der obere Abschnitt22 enthält eine obere Fläche26 oder eine Befestigungsfläche. Die obere Fläche26 ist auch eine Wärmesammelfläche. Einer der Sensoren14 , wie z. B. ein LIDAR-Sensor, kann mit der oberen Fläche26 verbunden sein, wie hierin ausführlicher erörtert wird. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche26 im Wesentlichen kreisförmig; in anderen Ausführungsformen könnte die obere Fläche26 jedoch zum Beispiel und ohne Einschränkung eine rechteckige, ovale oder quadratische Form aufweisen. - Der untere Abschnitt
24 enthält eine untere Fläche28 . Die untere Fläche28 ist eine Wärmeübertragungsfläche, die mindestens eine Wärmeableitungsfläche enthält. In einigen Ausführungsformen ist die untere Fläche28 im Wesentlichen kreisförmig. In anderen Ausführungsformen könnte die untere Fläche28 jedoch beispielsweise und ohne Einschränkung eine rechteckige, ovale oder quadratische Form aufweisen. Die Wärmesammlungs- oder obere Fläche26 definiert eine erste Ebene und die Wärmeübertragungs- oder untere Fläche28 definiert eine zweite Ebene. Die erste und die zweite Ebene sind im Wesentlichen parallel. Die obere Fläche26 und die untere Fläche28 sind durch eine Flankenfläche30 verbunden. Die Flankenfläche30 ist senkrecht zu oder im Wesentlichen senkrecht zu jeder der Flächen26 ,28 . In einigen Ausführungsformen sind der obere Abschnitt22 und der untere Abschnitt24 ein einziges Stück. In einigen Ausführungsformen sind der obere Abschnitt22 und der untere Abschnitt24 separat ausgebildet und miteinander durch beliebige Mittel verbunden, einschließlich beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Schweißen, Schrauben, Bolzen usw. - Eine Vielzahl von Wärmeableitungsflächen
32 erstreckt sich von der unteren Fläche28 und ist im Wesentlichen senkrecht zu dieser. Die Vielzahl von Wärmeableitungsflächen32 umgibt die Wärmesammel- oder obere Fläche26 . Wie hierin ausführlicher erörtert, wird die durch den Betrieb des Sensors, wie eines LIDAR-Sensors, erzeugte Wärme durch die obere Fläche26 und/oder die untere Fläche28 übertragen und über die Wärmeübertragungselemente32 verteilt. - Mehrere Fluidleitelemente
38 erstrecken sich entlang der Flankenfläche30 . In einigen Ausführungsformen sind die Fluidleitelemente38 im Wesentlichen parallel zu der Flankenfläche30 . Die Fluidleitelemente38 sind im Wesentlichen senkrecht zu der unteren Fläche28 . Die Fluidleitelemente38 sind ungefähr gleichmäßig um den Umfang der oberen Fläche26 herum verteilt. Die in2 veranschaulichte Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 weist drei (3 ) Fluidleitelemente38 auf; jedoch beinhalten andere Ausführungsformen mehr oder weniger Fluidleitelemente38 . - Das Fluidleitelement
38 enthält eine Öffnung an dem Ende des Fluidleitelements38 gegenüber der unteren Fläche28 , sodass das Fluidleitelement38 eine düsenartige Form aufweist. Wie hierin ausführlicher besprochen, lenkt das Fluidleitelement38 ein Fluid, wie beispielsweise und ohne Einschränkung, Luft, Wasser, oder eine Reinigungslösung von der unteren Fläche28 fort und zu und entlang einer äußeren Fläche der Linse des Sensors, der an der oberen Fläche26 der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 angebracht ist. - In einigen Ausführungsformen enthält die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung
16 eine Fluidzuführöffnung40 , wie in3 gezeigt. Die Fluidzuführöffnung40 ist fluidisch mit den Fluidleitelementen38 und mit dem Fluidreservoir42 verbunden. Wenn die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 ein Steuersignal von der Steuerung18 empfängt, das anzeigt, dass ein Reinigungsvorgang durchzuführen ist, bewegt sich Fluid von dem Fluidreservoir42 über die Fluidzuführöffnung40 zu den Fluidleitelementen38 . Das Fluid wird durch die Fluidleitelemente38 entlang der Außenfläche der Linse des an der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 angebrachten Sensors14 gelenkt, um Tröpfchen oder Verunreinigungen von der Außenfläche der Linse zu entfernen. - Die Flankenfläche
30 definiert eine Vielzahl von Aussparungen34 . In2 sind drei Aussparungen34 gezeigt; jedoch könnten andere Ausführungsformen mehr oder weniger Aussparungen34 enthalten. Die Montagebohrungen36 sind durch die untere Fläche28 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil der Montagebohrungen36 in den Aussparungen34 angeordnet.2 zeigt deutlich eine Montagebohrung36 ; jedoch können ähnliche Montagebohrungen36 in jeder der Aussparungen34 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Montagebohrungen36 durch die untere Fläche28 an eine beliebige Position auf der unteren Fläche28 . In einigen Ausführungsformen verlaufen mechanische Befestigungselemente, wie zum Beispiel und ohne Beschränkung Schrauben oder Bolzen, durch die Montagebohrungen36 , um die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 mit einer Fläche zu verbinden, wie zum Beispiel und ohne Einschränkung einer äußeren Fläche einer Karosserie12 . -
4 und5 veranschaulichen die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 der1 und2 mit einem Fahrzeugsensor, der an der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform angebracht ist. In einigen Ausführungsformen ist der Fahrzeugsensor ein LIDAR-Sensor. Der Sensor14 enthält eine Linse50 mit einer Außenfläche52 . In einigen Ausführungsformen ist die Außenfläche52 die äußere Fläche einer Ummantelung, die den LIDAR-Sensor umgibt. Zum Beispiel und ohne Einschränkung tritt Fluid, wie beispielsweise Luft, die der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 über die Fluidzuführöffnung40 zugeführt wird, in die Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 ein und wird zu den Fluidleitelementen38 geleitet. Das Fluid wird von dem unteren Abschnitt24 der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 durch das Düsenende des Fluidleitelements38 entlang der Außenfläche52 der Linse50 in der durch den Pfeil55 angezeigten Richtung weggeleitet, um Flüssigkeitstropfen oder anderen Schmutz von der Außenfläche52 zu entfernen. - Durch den Sensor
14 erzeugte Wärme wird durch die oberen und unteren Abschnitte22 ,24 der Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung16 übertragen und über die Vielzahl von Wärmeableitungsflächen32 an die Umgebung abgegeben. Das Anordnen des Wärmesammlungs- oder des oberen Abschnitts22 in Wirkverbindung mit dem Sensor14 bewirkt eine Wärmeableitung von dem Sensor durch die Wärmeableitungsflächen32 des Wärmeübertragungs- oder unteren Abschnitts24 . In einigen Ausführungsformen erwärmt die durch den Sensor14 während des Betriebs erzeugte Wärme das Fluid, das von den Fluidleitelementen38 ausgestoßen wird. Das warme Fluid, beispielsweise warme Luft, wird durch das Fluidleitelement38 , wie durch den Pfeil55 gezeigt, gelenkt und trocknet zumindest teilweise die Außenfläche52 der Linse50 , wenn sie über die Fläche verläuft. Zusätzlich bewirkt die warme Luft eine Entfeuchtungswirkung auf die Außenfläche52 der Linse50 , um die Sensorfunktionalität während Betriebsbedingungen zu verbessern, in denen sich Kondensation auf der Außenfläche52 der Linse50 ausbildet.
Claims (2)
- Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung (16), umfassend: eine Wärmesammelfläche, die eine erste Ebene definiert und eine Montagefläche umfasst; eine Wärmeübertragungsfläche mit mehreren zu der Wärmeübertragungsfläche senkrechten Wärmeableitungsflächen (32), wobei die Wärmeübertragungsfläche eine zu der ersten Ebene parallele zweite Ebene definiert und von der Montagefläche durch eine Flankenfläche (30) getrennt ist, die zu der Wärmesammelfläche und zu der Wärmeübertragungsfläche senkrecht ist, wobei die Wärmeableitungsflächen (32) die Wärmesammelfläche umgeben; und mehrere gleichmäßig um den Umfang der Wärmesammelfläche verteilte Fluidleitelemente (38) in Form jeweils einer Reinigungsdüse, wobei jedes Fluidleitelement (38) entlang und parallel zu der Flankenfläche (30) angeordnet ist; wobei die Flankenfläche (30) mehrere Aussparungen (34) definiert und in der Wärmeübertragungsfläche mehrere Montagebohrungen (36) ausgebildet sind, wobei sich in jeder Aussparung (34) eine Montagebohrung (36) befindet; wobei das Anordnen der Wärmesammelfläche in Wirkverbindung mit einer Wärmequelle eine Wärmeabfuhr von der Wärmequelle durch die Wärmeableitungsflächen (32) bewirkt und wobei das mindestens eine Fluidleitelement (38) ein Fluid von der Wärmeübertragungsfläche und zu einer Außenfläche der Wärmequelle hin ableitet.
- Kühlkörper- und Reinigungsvorrichtung nach
Anspruch 1 , wobei die Wärmequelle ein LIDAR-Sensor ist und die Wärmequelle mit der Wärmesammelfläche gekoppelt ist.
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