DE102018129026A1

DE102018129026A1 - Sensorbaugruppe

Info

Publication number: DE102018129026A1
Application number: DE102018129026.8A
Authority: DE
Inventors: David J. Schmidt
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2019-05-23
Also published as: US11035934B2; CN109814120A; US20190154799A1

Abstract

Eine Sensorbaugruppe beinhaltet einen Navigationssensor. Die Sensorbaugruppe beinhaltet einen Kühlkörper, der thermisch an den Navigationssensor gekoppelt ist. Die Sensorbaugruppe beinhaltet eine Klimatisierungseinheit. Die Sensorbaugruppe beinhaltet einen Kanal, der zum Leiten von Luftstrom von der Klimatisierungseinheit zu dem Kühlkörper positioniert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeugsensoren.
STAND DER TECHNIK
Autonome Fahrzeuge beinhalten eine Vielfalt von Sensoren. Manche Sensoren erfassen interne Zustände des Fahrzeugs, beispielsweise Raddrehzahl, Radausrichtung und Motor- und Getriebevariablen. Manche Sensoren erfassen die Position oder Ausrichtung des Fahrzeugs, globale Positionsbestimmungssystems(GPS)-Sensoren; Beschleunigungsmesser, beispielsweise piezoelektrische oder mikroelektromechanische Systeme (MEMS); Gyroskope, wie etwa Raten-, Ringlaser- oder Faseroptik-Gyroskope; Trägheitsmesseinheiten (IMU); und Magnetometer. Manche Sensoren erfassen die Außenwelt, beispielsweise Radarsensoren, Abtastlaserentfernungsmesser, Light-Detection-and-Ranging(LIDAR)-Vorrichtungen und Bildverarbeitungssensoren wie etwa Kameras. Eine LIDAR-Vorrichtung erfasst Abstände zu Objekten durch Emittieren von Laserimpulsen und Messen der Laufzeit des Impulses, um zum Objekt und zurück zu gelangen. Manche Sensoren sind Kommunikationsvorrichtungen, beispielsweise Fahrzeug-zu-Infrastruktur(Vehicle to Infrastructure - V2I)- oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug(Vehicle to Vehicle - V2V)-Vorrichtungen.
KURZDARSTELLUNG
Eine Sensorbaugruppe beinhaltet einen Navigationssensor. Die Sensorbaugruppe beinhaltet einen Kühlkörper, der thermisch an den Navigationssensor gekoppelt ist. Die Sensorbaugruppe beinhaltet eine Klimatisierungseinheit. Die Sensorbaugruppe beinhaltet einen Kanal, der zum Leiten von Luftstrom von der Klimatisierungseinheit zu dem Kühlkörper positioniert ist.
Die Klimatisierungseinheit kann ein Wirbelrohr beinhalten, das einen Lufteingang, einen Warmluftausgang und einen Kaltluftausgang aufweist, wobei der Kaltluftausgang in Fluidkommunikation mit dem Kanal steht.
Die Klimatisierungseinheit kann einen Kompressor beinhalten, der in Fluidkommunikation mit dem Lufteingang des Wirbelrohrs steht.
Die Sensorbaugruppe kann einen Prozessor und einen Speicher beinhalten, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um den Kompressor basierend auf einer erfassten Temperatur des Navigationssensors zu betätigen.
Das Wirbelrohr kann ein Ventil beinhalten, das an dem Warmluftausgang positioniert ist und zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist.
Die Sensorbaugruppe kann einen Prozessor und einen Speicher beinhalten, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um das Ventil basierend auf einer erfassten Temperatur des Navigationssensors zu betätigen.
Die Sensorbaugruppe kann einen Prozessor und einen Speicher beinhalten, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um das Ventil basierend auf Informationen von einem Niederschlagssensor zu betätigen.
Das Ventil kann einen Kegelverschluss und einen Linearaktuator beinhalten.
Die Sensorbaugruppe kann einen Temperatursensor beinhalten, der dazu positioniert ist, eine Luftstromtemperatur aus dem Kaltluftausgang des Wirbelrohrs zu erfassen.
Die Sensorbaugruppe kann einen Temperatursensor beinhalten, der dazu positioniert ist, eine Luftstromtemperatur zu dem Lufteingang des Wirbelrohrs zu erfassen.
Der Warmluftausgang kann einer umliegenden Umgebung Luft bereitstellen.
Die Sensorbaugruppe kann eine Säule, die Klimatisierungseinheit und den von der Säule getragenen Navigationssensor beinhalten.
Die Sensorbaugruppe kann ein Sensorfenster beinhalten, wobei der Kanal dazu positioniert ist, Luftstrom über das Sensorfenster zu leiten.
Der Kühlkörper kann eine Vielzahl von Rippen beinhalten, die sich zwischen dem Kanal und dem Sensorfenster ausdehnt.
Der Navigationssensor kann ein LIDAR-Sensor sein.
Die Sensorbaugruppe kann einen Prozessor und einen Speicher beinhalten, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die vom Prozessor ausführbar sind, um die Klimatisierungseinheit basierend auf Daten zu betätigen, die ein Witterungsverhältnis angeben.
Die Daten, die das Witterungsverhältnis angeben, können mindestens eines von einer Niederschlagsmenge, einer Feuchtigkeit und einer Außentemperatur beinhalten.
Der Navigationssensor kann einen Motor beinhalten, der thermisch an den Kühlkörper gekoppelt ist.
Der Navigationssensor kann eine Leiterplatte beinhalten, die thermisch an den Kühlkörper gekoppelt ist.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht eines Fahrzeugs, das Sensorbaugruppen beinhaltet.
2 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer der Sensorbaugruppen.
3 ist eine Seitenansicht der Sensorbaugruppe.
4 ist eine Draufsicht der Sensorbaugruppe mit einem beispielhaften Kanal.
5 ist eine Draufsicht der Sensorbaugruppe mit einem anderen beispielhaften Kanal.
6 ist ein Querschnitt einer Klimatisierungseinheit der Sensorbaugruppe mit einem Ventil in einer offenen Position.
7 ist ein Querschnitt der Klimatisierungseinheit der Sensorbaugruppe mit dem Ventil in einer geschlossenen Position.
8 ist ein Blockdiagramm elektrischer Komponenten der Sensorbaugruppe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren beinhaltet eine Sensorbaugruppe 54 für ein Fahrzeug 30 einen Navigationssensor 68. Die Sensorbaugruppe 54 beinhaltet einen Kühlkörper 90, der thermisch an den Navigationssensor 68 gekoppelt ist. Die Sensorbaugruppe 54 beinhaltet eine Klimatisierungseinheit 99. Die Sensorbaugruppe 54 beinhaltet einen Kanal 104, der dazu positioniert ist, Luftstrom von der Klimatisierungseinheit 99 zu dem Kühlkörper 90 zu leiten.
Der Kühlkörper 90 hilft, Wärme abzuleiten, die in der Sensorbaugruppe 54 erzeugt wird. Der Kanal 104 ist dazu positioniert, Luftstrom zu erzeugen, sodass der Kühlkörper 90 dazu in der Lage sein kann, eine größere Menge Wärme abzuleiten als ohne den Luftstrom. Die Klimatisierungseinheit 99 kühlt den Luftstrom, um die Wärmemenge zu erhöhen, die mit dem Kühlkörper 90 abgeleitet wird.
Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Karosserie 32 des Fahrzeugs 30 A-Säulen 34, B-Säulen 36, C-Säulen 38 und Dachschienen 40 beinhalten. Die A-Säulen 34 können sich zwischen einer Windschutzscheibe 42 und Fenstern 43 und von einem ersten Ende 44 an einer Unterseite der Windschutzscheibe 42 zu einem zweiten Ende 46 an der Oberseite der Windschutzscheibe 42 erstrecken. (Die Adjektive „erste(r)“ und „zweiter(r)“ werden in diesem Dokument als Kennungen verwendet und sollen keine Wichtigkeit oder Reihenfolge ausdrücken.) Die B-Säulen 36 können sich zwischen den Fenstern 43 der benachbarten Türen 48 erstrecken. Die C-Säulen 38 können sich zwischen den Fenstern 43 und einem Rückfenster (nicht abgebildet) erstrecken. Die Karosserie 32 kann auch D-Säulen (nicht abgebildet) beinhalten, falls das Fahrzeug 30 z. B. ein SUV, Crossover, Minivan oder Kombi ist. In dem Fall erstrecken sich die C-Säulen 38 zwischen den Fenstern 43 von Hintertüren 48 und dem hinteren linken und rechten Fenster 43, und die D-Säulen erstrecken sich zwischen dem hinteren rechten und linken Fenster 43 und dem Rückfenster. Die Dachschienen 40 erstrecken sich entlang der Fenster 43 von der A-Säule 34 zu der B-Säule zu der C-Säule.
Die Windschutzscheibe 42, die Fenster 43 und das Rückfenster können aus einem geeigneten dauerhaften durchsichtigen Material gebildet sein, einschließlich Glas, wie etwa laminiertes, gehärtetes Glas oder Kunststoff, wie etwa Plexiglas oder Polycarbonat. Die Windschutzscheibe 42 befindet sich neben den A-Säulen 34.
Das Fahrzeug 30 kann Seitenspiegel 50 beinhalten. Die Seitenspiegel 50 können sich an den Vordertüren 48 oder an der Karosserie 32 in der Nähe der Unterseite der Windschutzscheibe 42 befinden. Die Seitenspiegel 50 können für einen menschlichen Fahrer durch die Fenster 43 sichtbar sein und dem Fahrer eine reflektierte Sicht einer Richtung hinter dem Fahrzeug bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 erstreckt sich ein Sensorarm 52 von einer der Säulen 34, 36, 38 des Fahrzeugs 30, z. B. der A-Säule 34, zu der Sensorbaugruppe 54. Der Sensorarm 52 kann sich zwischen den Enden 44, 46 der A-Säule 34 befinden, das heißt von der Unterseite der Windschutzscheibe 42 und von der Oberseite der Windschutzscheibe 42 beabstandet, das heißt, von dem ersten Ende 44 und von dem zweiten Ende 46 beabstandet. Der Sensorarm 52 kann an einer Basis 56 der Sensorbaugruppe 54 angebracht sein. Der Sensorarm 52 kann eine röhrenförmige oder andere hohle Form aufweisen, das heißt, ein Hohlraum kann sich durch den Sensorarm 52 erstrecken. Der Hohlraum kann es Verdrahtung, Röhren usw. ermöglichen, durch den Sensorarm 52 zu verlaufen, während sie vor der äußeren Umgebung geschützt sind.
Unter Bezugnahme auf 1-3 wird die Sensorbaugruppe 54 von dem Sensorarm 52 getragen. Die Sensorbaugruppe 54 beinhaltet ein Gehäuse 58. Das Gehäuse 58 kann eine zylindrische Form mit einer oberen Kappe 60, Basis 56 und Sensorfenster 84 aufweisen. Die obere Kappe 60 liegt über dem Sensorfenster 84, d. h. in einer vom Fahrzeug aus nach oben gerichteten Richtung, und die Basis 56 liegt unter dem Sensorfenster 84, d. h. in einer vom Fahrzeug aus nach unten gerichteten Richtung. Das Gehäuse 58 weist eine Seitenfläche 64, die ein Äußeres des Sensorfensters 84 beinhaltet, und sich in Umfangsrichtung erstreckende Seiten der oberen Kappe 60 und die Basis 56 auf. Die Seitenspiegel 50 können sich unter den Gehäusen 58 befinden, das heißt in einer vom Fahrzeug aus nach unten gerichteten Richtung von den Gehäusen 58, und jede Basis 56 weist eine Unterfläche 62 auf, die jedem Seitenspiegel gegenüberliegt. Die zylindrische Form des Gehäuses 58 definiert eine Achse A, die durch eine Mitte des Gehäuses 58 verläuft. Die Achse A ist relativ zum Fahrzeug 30 vertikal ausgerichtet.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der Navigationssensor 68 in dem Gehäuse 58 angeordnet und ist an dem Sensorarm 52 angebracht und wird von diesem getragen. Der Navigationssensor 68 kann dazu entwickelt sein, Merkmale der Außenwelt zu erfassen, beispielsweise kann der Navigationssensor 68 ein Radarsensor, ein Abtastlaserentfernungsmesser, eine Light-Detection-and-Ranging(LIDAR-)Vorrichtung oder ein Bildverarbeitungssensor wie etwa eine Kamera sein. Insbesondere kann der Navigationssensor 68 eine LIDAR-Vorrichtung sein. Eine LIDAR-Vorrichtung erfasst Abstände zu Objekten durch Emittieren von Laserimpulsen mit einer bestimmten Wellenlänge und Messen der Laufzeit des Impulses, um zum Objekt und zurück zu gelangen.
Das Gehäuse 58 kann einen Drehkopf 66, den Navigationssensor 68 einschließlich eines Lasers 70 und eines Empfängers 72, einen Kodierer 74, einen Gleitring 76, einen Motor 78, einen Isolator 80 und eine Leiterplatte 82 enthalten. Die Leiterplatte 82, der Isolator 80, und der Motor 78 können relativ zum Gehäuse 58 fixiert sein. Der Kodierer 74, der Gleitring 76 und der Navigationssensor 68 sind relativ zueinander fixiert und drehbar an den Motor 78 gekoppelt. Der Motor 78 ist dazu konfiguriert, den Navigationssensor 68 um eine vertikale Achse A zu drehen, um einen horizontalen Erfassungsbereich von 360° bereitzustellen. Der Isolator 80 kann zwischen der Leiterplatte 82 und dem Motor 78 positioniert sein und kann die Wärmemenge, die sich zwischen der Leiterplatte 82 und dem Motor 78 bewegt, reduzieren.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 wird das Sensorfenster 84 von dem Sensorarm 52 getragen und ist an diesem angebracht, wie etwa über die Basis 56. Das Sensorfenster 84 kann zylindrisch sein und kann auch die Achse A definieren. Das Sensorfenster 84 erstreckt sich um die Achse A. Das Sensorfenster 84 kann sich voll, also 360°, um die Achse A erstrecken oder kann sich teilweise um die Achse A erstrecken. Das Sensorfenster 84 erstreckt sich entlang der Achse A von einer Unterkante 86 zu einer Oberkante 88. Das Sensorfenster 84 weist ein Durchmesser auf. Der Durchmesser des Sensorfensters 84 kann gegebenenfalls derselbe sein wie der Rest der Seitenfläche 64; anders ausgedrückt, das Sensorfenster 84 kann bündig oder im Wesentlichen bündig mit der Seitenfläche 64 sein. „Im Wesentlichen bündig“ bedeutet, dass eine Naht zwischen dem Sensorfenster 84 und dem Rest der Seitenfläche 64 keine Turbulenz in der Luft verursacht, die entlang der Seitenfläche 64 strömt. Zumindest ein Teil des Sensorfensters 84 ist durchsichtig in Bezug auf jedwedes Medium, zu dessen Erfassen der Navigationssensor 68 in der Lage ist. Ist der Navigationssensor 68 beispielsweise eine LIDAR-Vorrichtung, dann ist das Sensorfenster 84 durchsichtig in Bezug auf sichtbares Licht mit der Wellenlänge, die der Laser 70 erzeugt.
Unter Bezugnahme auf 2-5 kann der Kühlkörper 90 am Rest der Sensorgruppe 54 angebracht sein, z. B. befestigt, geklebt usw., und relativ zum Sensorfenster 84 fixiert sein. Beispielsweise kann der Kühlkörper 90 durch ein oder mehrere Verbindungsstücke 92 befestigt sein, die sich durch die Basis 56 erstrecken. Der Kühlkörper 90 kann unter dem Sensorfenster 84 und ringförmig um die Basis 56 angeordnet sein. Der Kühlkörper 90 kann von der Basis 56 beabstandet sein oder mit der Basis 56 in Kontakt stehen. Falls der Kühlkörper 90 von der Basis 56 beabstandet ist, kann der Raum zwischen dem Kühlkörper 90 und der Basis 56 mit einer thermischen Lückenfüllung wie etwa Wärmeleitpaste oder silikonbeschichteter Lückenfüllung gefüllt sein. Der Kühlkörper 90 kann der umliegenden Umgebung ausgesetzt sein; d. h. es erstreckt sich keine Abdeckung über den Kühlkörper 90.
Der Kühlkörper 90 kann ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sein, z. B. Aluminium oder Kupfer. Wärmeleitfähigkeit ist die Eigenschaft eines Materials, Wärme zu übertragen. Der Kühlkörper 90 hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als andere Komponenten der Sensorbaugruppe 54, wie etwa das Gehäuse 58 und das Sensorfenster 84.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der Kühlkörper 90 thermisch an den Navigationssensor 68 gekoppelt, z. B. ist der Kühlkörper 90 direkt mit der Leiterplatte 82 und/oder dem Motor 78 über die Verbindungsstücke 92 verbunden. Die Verbindungsstücke 92 sind Wärmeleiter. Ein Wärmeleiter ist für die Zwecke dieser Offenbarung als eine Komponente mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit definiert, im Wesentlichen mindestens so hoch wie die Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers 90.
Unter Bezugnahme auf 2-5 ist der Kühlkörper 90 ringförmig um die Achse A angeordnet. Der Kühlkörper 90 beinhaltet die Vielfalt von Rippen 94. Die Rippen 94 sind vertikal ausgerichtet und dehnen sich vertikal aus, d. h. parallel zur Achse A, sowie radial, d. h. weg von der Achse A. Die Rippen 94 können sich zwischen dem Kanal 104 und dem Sensorfenster 84 hinziehen. Jede Rippe 94 kann z. B. eine rechteckige Form aufweisen. Die Rippen 94 sind der umliegenden Umgebung ausgesetzt. Jedes benachbarte Paar Rippen 94 definiert eine Lücke 96 dazwischen. Die Lücken 96 ermöglichen Luftstrom zwischen den Rippen 94 und ermöglichen Wärme, von den Rippen 94 zu der Umgebungsluft zu strömen. Mehrere der Rippen 94, z. B. die Rippen 94 auf der vom Fahrzeug aus nach vorne gerichtete Seite des Kühlkörpers 90, können dazu positioniert sein, dazwischen Luftstrom von der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 30 zu empfangen.
Unter Bezugnahme auf 1, 6 und 7 beinhaltet ein Luftsystem 98 die Klimatisierungseinheit 99, einen Kompressor 100, Zuführleitungen 102 und den Kanal 104. Der Kompressor 100 und der Kanal 104 sind miteinander über die Zuführleitungen 102 fluidverbunden (d. h. Fluid kann vom einen zum anderen strömen)
Die Klimatisierungseinheit 99, gezeigt in 1 und 6-8, stellt gekühlte Luft bereit, z. B. dem Kanal 104. Die Klimatisierungseinheit 99 kann Luft vom Kompressor 100 empfangen. Die Klimatisierungseinheit 99 kann ein Wirbelrohr 101 beinhalten. Das Wirbelrohr 101 weist einen Lufteingang 103, einen Warmluftausgang 105 und einen Kaltluftausgang 107 auf. Das Wirbelrohr 101 definiert eine Verwirbelungskammer 109, die sich von einem ersten Ende 111 zu einem offenen zweiten Ende 113 erstreckt. Der Lufteingang 103 stellt der Verwirbelungskammer 109 tangential zwischen dem ersten Ende 111 und dem zweiten Ende 113 Luft bereit. Luft wirbelt in der Verwirbelungskammer 109, mit warmer Luft an einer radialen Peripherie der Verwirbelungskammer 109 und kühler Luft an einer sich axial erstreckenden Mittellinie der Verwirbelungskammer 109. Der Warmluftausgang 105 stellt Warmluft, z. B. relativ zu der dem Lufteingang 103 und dem Kaltluftausgang 107 bereitgestellten Luft, von dem ersten Ende 111 bereit. Der Warmluftausgang 105 kann dazu positioniert sein, der umliegenden Umgebung Warmluft bereitzustellen. Der Kaltluftausgang 107 stellt Kaltluft, z. B. relativ zu der dem Lufteingang 103 und dem Warmluftausgang 105 bereitgestellten Luft, von dem offenen zweiten Ende 113 bereit. Der Kaltluftausgang 107 kann dazu positioniert sein, dem Kanal 104 Kaltluft bereitzustellen. Die Klimatisierungseinheit 99 kann ein anderer Typ sein, z. B. eine Wärmepumpe, ein Verdunstungskühler usw.
Das Wirbelrohr 101 beinhaltet ein Ventil 115, das an dem Warmluftausgang positioniert 105 ist. Das Ventil 115 kann einen Kegelverschluss 117 und einen Linearaktuator 119 beinhalten. Das Ventil 115 ist zwischen einer offenen Position, in 6 gezeigt, und einer geschlossenen Position, in 7 gezeigt, bewegbar. In der offenen Position darf Luft von dem Warmluftausgang 105 strömen. Beispielsweise kann der Kegelverschluss 117 in dem ersten Ende 111 und von diesem beabstandet angeordnet sein, um es Luft zu ermöglichen, an der Peripherie der Verwirbelungskammer 109 zu entweichen. In der geschlossenen Position wird Luft daran gehindert, von dem Warmluftausgang 105 zu strömen. Beispielsweise kann der Kegelverschluss 117 an das erste Ende 111 anstoßen und Luft davon abhalten, hindurch zu strömen. Der Linearaktuator 119 kann ein Elektromagnetsolenoid, ein Linearservo usw. sein. Der Linearaktuator 119 ist dazu positioniert, den Kegelverschluss 117 zu bewegen, um das Ventil 115 zu öffnen und zu schließen.
Das Bewegen des Ventil 115 zwischen der offenen und geschlossenen Position ändert ein Volumen und eine Temperatur des Luftstroms, der aus dem Kaltluftausgang 107 strömt. Wenn sich das Ventil 115 in die geschlossene Position bewegt, wird weniger Warmluft ermöglicht, von dem Warmluftausgang 105 zu strömen, was das Volumen und die Temperatur des Luftstroms von dem Kaltluftausgang 107 erhöht. Wenn sich das Ventil 115 in die offene Position bewegt, wird mehr Warmluft ermöglicht, von dem Warmluftausgang 105 zu strömen, was das Volumen und die Temperatur des Luftstroms aus dem Kaltluftausgang 107 senkt.
Das Wirbelrohr 101 kann von einer der Säulen 34, 36, 38 des Fahrzeugs 30 getragen werden, z. B. der A-Säule 34. Beispielsweise kann das Wirbelrohr 101 in dem Hohlraum angeordnet sein, der sich durch den Sensorarm 52 erstreckt.
Der Kompressor 100 ist relativ zu dem Sensorfenster 84 fixiert und kann sich im Fahrzeug 30 von der Sensorbaugruppe 54 beabstandet befinden. Der Kompressor 100 erhöht den Druck eines Gases, indem er ein Volumen des Gases reduziert oder indem er zusätzliches Gas in ein konstantes Volumen zwingt. Der Kompressor 100 kann eine beliebiger geeigneter Typ Kompressor sein, z. B. ein Verdrängungsverdichter, wie etwa ein sich hin- und her bewegender ionischer Flüssigkeitskolben, ein Rotationsschraubenkompressor, ein Drehflügel, ein Abrollkolben, ein Spiral- oder Membrankompressor; ein dynamischer Kompressor wie etwa ein Luftblasen-, Zentrifugal- Diagonal-, Mischstrom- oder Axialstromkompressor; oder ein anderer geeigneter Typ.
Die Zuführleitungen 102 erstrecken sich vom Kompressor 100 zu der Klimatisierungseinheit 99, z. B. zum Lufteingangs 103 des Wirbelrohrs 101, von der Klimatisierungseinheit 99 zum Kanal 104, z. B. von dem Kaltluftausgang 107 des Wirbelrohrs 101 usw., um Fluidkommunikation dazwischen bereitzustellen. Die Zuführleitungen 102 können z. B. flexible Röhren sein.
Unter Bezugnahme auf 2-7 ist der Kanal 104 dazu positioniert, Luftstrom von der Klimatisierungseinheit 99 zum Kühlkörper 90 zu leiten. Beispielsweise kann der Kanal 104 Luftstrom vom Kompressor 100 über das Wirbelrohr 101 empfangen; z. B. kann der Kanal 104 einen Einlass 106 beinhalten, an dem die Zuführleitung 102 von dem Kaltluftausgang 107 angebracht ist. Der Kanal 104 kann einen ringförmigen Hohlraum 108 definieren, der unter dem Kühlkörper 90 positioniert ist. Der Durchmesser des Kanals 104 kann größer als der Durchmesser des Sensorfensters 84 sein.
Der Kanal 104 ist dazu positioniert, Luftstrom zwischen den Rippen 94 und über das Sensorfenster 84 zu leiten; anders ausgedrückt, ein einziger Pfad des erzeugten Luftstroms von dem Kanal 104 erstreckt sich sowohl zwischen den Rippen 94 als auch von einer Seite des Sensorfensters 84 zur anderen, z. B. von der Unterkante 86 zur Oberkante 88. „Über“ bedeutet von einer Seite von etwas zur anderen Seite. Ein „Pfad“ ist als Strecke eines individuellen Fluidpartikels durch ein Geschwindigkeitsvektorfeld eines Fluids definiert. Der Luftstrom kann einen Luftvorhang über dem Sensorfenster 84 bilden; das heißt, der Kanal 104 ist dazu positioniert, einen Luftvorhang über dem Sensorfenster 84 zu schaffen. Ein „Luftvorhang“ ist eine Schicht sich bewegender Luft.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 kann der Kanal 104 ein oder mehrere Öffnungen 110, 112 beinhalten, die von dem Hohlraum 108 nach oben gerichtet sind. Beispielsweise kann der Kanal 104 einen Schlitz 110 beinhalten, der sich unter mehreren der Rippen 94 oder allen Rippen 94 erstreckt, wie in 4 gezeigt. Luft, die vom Schlitz 110 strömt, bewegt sich nach oben, wird von den Rippen 94 in die Lücken 96 getrennt und setzt sich von den Rippen 94 über das Sensorfenster 84 fort. In einem anderen Beispiel kann der Kanal 104 eine Vielfalt von Düsen 112 beinhalten, wie in 5 gezeigt. Jede Düsen 112 kann dazu positioniert sein, Luftstrom durch eine der Lücken 96 zu leiten; z. B. kann jede Düsen 112 unter einer der Lücken 96 positioniert sein. Luft, die von den Düsen 112 strömt, bewegt sich zwischen den Rippen 94 nach oben und dann über das Sensorfenster 84.
Die Sensorbaugruppe 54 beinhaltet einen oder mehrere Temperatursensoren 121, in 6-8 gezeigt. Die Temperatursensoren 121 können Widerstandstemperaturdetektoren, Wärmebildkameras usw. sein. Ein oder mehrere Temperatursensoren 121 können dazu positioniert sein, eine Temperatur des Luftstroms von dem Kaltluftausgang 107 zu erfassen, zum Beispiel Luft, die durch die Zuführleitung 102 strömt, die den Kanal 104 mit dem Kaltluftausgang 107 verbindet. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren 121 an der Zuführleitung 102 gesichert sein, die den Kanal 104 mit dem Kaltluftausgang 107 verbindet und sich in eine solche Zuführleitung 102 erstrecken. Ein oder mehrere Temperatursensoren 121 können dazu positioniert sein, eine Temperatur des Luftstroms an den Lufteingang 103 des Wirbelrohrs 101 zu erfassen, z. B. Luft, die durch die Zuführleitung 102 strömt, die den Kompressor 100 mit dem Lufteingang 103 des Wirbelrohr 101 verbindet. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren 121 an der Zuführleitung 102 gesichert sein, die den Kompressor 100 mit dem Lufteingang 103 verbindet, und sich in eine solche Zuführleitung 102 erstrecken. Ein oder mehrere Temperatursensoren 121 können dazu positioniert sein, eine Temperatur des Navigationssensor 68 zu erfassen, z. B. eine Temperatur des Motors 78, der Leiterplatte 82 usw. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren 121 an dem Motor 78, der Leiterplatte 82 usw. gesichert sein und damit thermisch gekoppelt sein. Ein oder mehr Temperatursensoren 121 können dazu positioniert sein, eine Temperatur des Kühlköpers 90 zu erfassen. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren 121 an dem Kühlköper 90 gesichert sein und damit thermisch gekoppelt sein.
Die Sensorbaugruppe 54 kann einen Niederschlagssensor 127 beinhalten. Der Niederschlagssensor 127 erfasst Niederschlag, z. B. außerhalb des Fahrzeugs 30. Der Niederschlagssensor 127 kann an verschiedenen Stellen der Karosserie 32 des Fahrzeugs 30 oder an einer anderen geeigneten Stelle getragen werden.
Bei Betrieb dreht der Motor 78 den Navigationssensor 68 um die Achse A, während der Laser 70 Lichtimpulse emittiert und der Empfänger 72 die reflektierten Lichtstöße empfängt. Die Leiterplatte 82 verarbeitet Signale vom Navigationssensor 68. Die Sensorbaugruppe 54, insbesondere der Motor 78 und die Leiterplatte 82, erzeugen bei Betrieb Wärme. Teil der Wärme wird durch die Verbindungsstücke 92 zum Kühlkörper 90 geleitet. Der Kompressor 100 bläst Luft durch die Zuführleitung 102 zu dem Kanal 104 und durch die Öffnungen 110, 112. Der Luftstrom bewegt sich über den Kühlkörper 90, absorbiert Wärme von der Oberfläche der Rippen 94 und dann über das Sensorfenster 84. Der Luftstrom über das Sensorfenster 84 kann Fremdkörper reduzieren, die auf das Sensorfenster 84 auftreffen.
Die Sensorbaugruppe 54 kann einen Computer 123 beinhalten. Der Computer 123 ist eine Rechenvorrichtung, die allgemein einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, wobei der Speicher eine oder mehrere Formen computerlesbarer Medien beinhaltet, und Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um verschiedene Vorgänge durchzuführen, einschließlich den hierin offenbarten. Der Computer 123 kann eine Antenne beinhalten. Der Computer 123 ist allgemein zu Kommunikationen auf einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus oder Ähnlichem konfiguriert, und/oder zur Verwendung mit anderen verdrahteten oder drahtlosen Protokollen, z. B. Bluetooth®, IEEE 802.11 (umgangssprachlich WiFi genannt), Satellitentelekommunikationsprotokolle und zellulare Protokolle wie etwa 3G, LTE usw. Der Computer 123 kann mit dem Navigationssensor 68, den Temperatursensoren 121, dem Kompressor 100, der Klimatisierungseinheit 99, einem Ferncomputer 125 usw. in Kommunikation stehen.
Der Computer 123 kann dazu programmiert sein, den Kompressor 100 und/oder die Klimatisierungseinheit 99, z. B. das Ventil 115, basierend auf einer von dem Navigationssensor 68 erfassten Temperatur, einer erfassten Temperatur des Luftstroms von dem Kaltluftausgang 107 usw. zu betätigen. Erfasst beispielsweise der Computer 123, dass die Temperatur des Navigationssensors 68 über einem Schwellenwert liegt, z. B. 100 Grad Fahrenheit, kann der Computer den Kompressor 100 betätigen, um Luftstrom bereitzustellen. Erfasst der Computer 123 beispielsweise, dass die Temperatur des Luftstroms von dem Kaltluftausgang 107 über einem Schwellenwert liegt, , z. B. 70 Grad Fahrenheit, betätigt der Computer 123 das Ventil 115 in die offene Position, um kühle Luft bereitzustellen.
Der Computer 123 kann dazu programmiert sein, den Kompressor 100 und/oder die Klimatisierungseinheit 99, z. B. das Ventil 115, basierend auf Informationen von dem Niederschlagssensor on 127 zu betätigen. Erfasst der Computer 123 beispielsweise Informationen von dem Niederschlagssensor 127, die angeben, dass es regnet, kann der Computer 123 den Kompressor 100 anweisen, Luft bereitzustellen, und kann das Ventil 115 der Klimatisierungseinheit 99 in die geschlossene Position betätigen, z. B. zum Maximieren von Luftstrom durch den Kanal 104, um das Sensorfenster 84 zu trocknen.
Der Computer 123 kann dazu programmiert sein, den Kompressor 100 und/oder die Klimatisierungseinheit 99 basierend auf Daten betätigen, die ein Witterungsverhältnis angeben. Die das Witterungsverhältnis angebenden Daten können mindestens eines von einer Niederschlagsmenge, einer Feuchtigkeit und einer Außentemperatur beinhalten. Empfängt der Computer 123 beispielsweise Daten, z. B. von dem Ferncomputer 125, die angeben, dass die Niederschlagsmenge über einem Schwellenwert liegt, z. B.,25 Zoll pro Stunde, oder innerhalb einer Schwellenwertzeit über dem Schwellenwert lag, z. B. einer Stunde, kann der Computer 123 den Kompressor 100 anweisen, Luft bereitzustellen, und kann das Ventil 115 der Klimatisierungseinheit 99 in die geschlossene Position betätigen, z. B. zum Maximieren des Luftstroms durch den Kanal 104, um das Sensorfenster 84 zu trocknen. Empfängt der Computer 123 beispielsweise Daten, z. B. vom Ferncomputer 125, die angeben, dass die Feuchtigkeit über einem Schwellenwert liegt, z. B. 80 Prozent, kann der Computer 123 den Kompressor 100 anweisen, Luft bereitzustellen, und kann das Ventil 115 der Klimatisierungseinheit 99 in die geschlossene Position betätigen, z. B. zum Maximieren des Luftstroms durch den Kanal 104, um das Sensorfenster 84 zu entfeuchten. Empfängt der Computer 123 beispielsweise Daten, z. B. vom Ferncomputer 125, die angeben, das die Temperatur über einem Schwellenwert liegt, z. B. 80 Grad Fahrenheit, kann der Computer 123 den Kompressor 100 anweisen, Luft bereitzustellen, und kann das Ventil 115 der Klimatisierungseinheit 99 in die geöffnete Position betätigen, z. B. zum Minimieren der Temperatur des Luftstroms durch den Kanal 104 zum Abkühlen des Navigationssensors 68.
Der Ferncomputer 125 kann wie für den Computer 123 beschrieben umgesetzt sein. Der Ferncomputer 125 kann ein Servercomputer sein, der Informationen zum Zugriff von anderen Computern speichert, wie etwa dem Computer 123. Der Ferncomputer 125 kann Wetterdaten usw. speichern.
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die Terminologie, die verwendet wurde, beschreibender Art und nicht einschränkender Art sein soll. Viele Modifikationen und Variationen der Offenbarung sind angesichts der obigen Lehren möglich, und die Offenbarung kann anders als spezifisch beschrieben in die Praxis umgesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird eine Sensorbaugruppe bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Navigationssensor; einen Kühlkörper, der thermisch an den Navigationssensor gekoppelt ist; eine Klimatisierungseinheit; und einen Kanal, der zum Leiten von Luftstrom von der Klimatisierungseinheit zu dem Kühlkörper positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Klimatisierungseinheit ein Wirbelrohr, das einen Lufteingang, einen Warmluftausgang und einen Kaltluftausgang aufweist, wobei der Kaltluftausgang in Fluidkommunikation mit dem Kanal steht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Klimatisierungseinheit einen Kompressor, der in Fluidkommunikation mit dem Lufteingang des Wirbelrohrs steht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Prozessor und einen Speicher gekennzeichnet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um den Kompressor basierend auf einer erfassten Temperatur des Navigationssensors zu betätigen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Wirbelrohr ein Ventil, das an dem Warmluftausgang positioniert ist und zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Prozessor und einen Speicher gekennzeichnet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um das Ventil basierend auf einer erfassten Temperatur des Navigationssensors zu betätigen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Prozessor und einen Speicher gekennzeichnet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um das Ventil basierend auf Informationen von einem Niederschlagssensor zu betätigen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Ventil einen Kegelverschluss und einen Linearaktuator.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Temperatursensor gekennzeichnet, der dazu positioniert ist, eine Temperatur des Luftstroms aus dem Kaltluftausgang des Wirbelrohrs zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Temperatursensor gekennzeichnet, der dazu positioniert ist, eine Luftstromtemperatur zu dem Lufteingang des Wirbelrohrs zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform stellt der Warmluftausgang einer umliegenden Umgebung Luft bereit.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Säule, die Klimatisierungseinheit und den von der Säule getragenen Navigationssensor gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch ein Sensorfenster gekennzeichnet, wobei der Kanal dazu positioniert ist, Luftstrom über das Sensorfenster zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen, die sich zwischen dem Kanal und dem Sensorfenster ausdehnen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Navigationssensor ein LIDAR-Sensor.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch einen Prozessor und einen Speicher gekennzeichnet, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um die Klimatisierungseinheit basierend auf Daten zu betätigen, die ein Witterungsverhältnis angeben.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Daten, die das Witterungsverhältnis angeben, mindestens eine von einer Niederschlagsmenge, einer Feuchtigkeit und einer Außentemperatur.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Navigationssensor einen Motor, der thermisch an den Kühlkörper gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Navigationssensor eine Leiterplatte, die thermisch an den Kühlkörper gekoppelt ist.

Claims

Sensorbaugruppe, Folgendes umfassend: einen Navigationssensor; einen Kühlkörper, der thermisch an den Navigationssensor gekoppelt ist; eine Klimatisierungseinheit; und einen Kanal, der zum Leiten von Luftstrom von der Klimatisierungseinheit zu dem Kühlkörper positioniert ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Klimatisierungseinheit ein Wirbelrohr beinhaltet, das einen Lufteingang, einen Warmluftausgang und einen Kaltluftausgang aufweist, wobei der Kaltluftausgang in Fluidkommunikation mit dem Kanal steht.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Klimatisierungseinheit einen Kompressor beinhaltet, der in Fluidkommunikation mit dem Lufteingang des Wirbelrohrs steht.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um den Kompressor basierend auf einer erfassten Temperatur des Navigationssensors zu betätigen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei das Wirbelrohr ein Ventil beinhaltet, das an dem Warmluftausgang positioniert ist und zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position bewegbar ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um das Ventil basierend auf einer erfassten Temperatur des Navigationssensors zu betätigen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um das Ventil basierend auf Informationen von einem Niederschlagssensor zu betätigen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 5, wobei das Ventil einen Kegelverschluss und einen Linearaktuator beinhaltet.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Temperatursensor, der dazu positioniert ist, eine Temperatur des Luftstroms aus dem Kaltluftausgang des Wirbelrohrs zu erfassen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Temperatursensor, der dazu positioniert ist, eine Luftstromtemperatur zu dem Lufteingang des Wirbelrohrs zu erfassen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der Warmluftausgang einer umliegenden Umgebung Luft bereitstellt.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die von dem Prozessor ausführbar sind, um die Klimatisierungseinheit basierend auf Daten zu betätigen, die ein Witterungsverhältnis angeben.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 12, wobei die Daten, die das Witterungsverhältnis angeben, mindestens eine von einer Niederschlagsmenge, einer Feuchtigkeit und einer Außentemperatur beinhalten.
Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-13, ferner umfassend eine Säule, die Klimatisierungseinheit und den von der Säule getragenen Navigationssensor.
Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-13, ferner umfassend ein Sensorfenster, wobei der Kanal dazu positioniert ist, Luftstrom über das Sensorfenster zu leiten.