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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung des Kunststoffs [P(VdF-HFP)HP] als Kühleinrichtung zur Kühlung einer Sensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensorvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sensorvorrichtung sowie ein Verfahren zur Kühlung der Sensorvorrichtung.
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In Kraftfahrzeugen werden vermehrt Fahrzeugkameras zur Gewinnung von Umgebungsinformationen eingesetzt. Die Umgebungsinformationen dienen unter anderem zur Umsetzung von Fahrerassistenzvorrichtungen wie beispielsweise Spurassistenz, Ampelerkennung, Verkehrszeichenerkennung, Kollisionswarnung oder Fußgängererkennung. Auch für die autonome Fahrzeugführung sind Fahrzeugkameras unerlässlich. Die Funktionstüchtigkeit von Fahrzeugkameras ist somit entscheidend zur Sicherstellung des durch die Fahrerassistenzvorrichtung und autonome Fahrzeugführung erlangten Sicherheits- und Komfortgewinns für den Fahrzeugführer.
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Der Datenverarbeitungsaufwand intelligenter Fahrzeugkameras kann insbesondere bei einem langanhaltenden oder dauerhaften Betrieb zu einer kritischen Eigenerwärmung führen. Weiterhin sind vor allem Fahrzeugfrontkameras, welche üblicherweise im Innenraum des Fahrzeugs hinter der Windschutzscheibe angeordnet sind, einer hohen sonnenlichtbedingten Erwärmung ausgesetzt. Die Überschreitung einer kritischen Temperatur kann zu Beeinträchtigungen wie plastischen Verformungen bestimmter Bauteile der Fahrzeugkamera führen, welche wiederum Unschärfe und ggf. einen Funktionsausfall zu Folge haben können.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 110 584 A1 , welche sich mit dem Problem der kritischen Arbeits- bzw. Betriebstemperaturen einer Sensorvorrichtung beschäftigt, offenbart eine Anordnung in einem Fahrzeug zur Kühlung der Sensorvorrichtung, die am Dachhimmel oder im Bereich des Dachhimmels des Fahrzeugdachs im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Die Anordnung umfasst wenigstens einen Luftdurchlass, der am Dachhimmel angeordnet ist und über den die Sensorvorrichtung mit einem Luftstrom zur Kühlung beaufschlagt ist.
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Ein Nachteil der aus der
DE 10 2012 110 584 A1 bekannten Lösung ist das Erfordernis eines Luftstroms als Kühleffekt. Demzufolge ist ein Wärmeaustausch z. B. bei einem im Sonnenlicht stehenden Kraftfahrzeug oder, falls die Lüfteranlage durch den Fahrer abgeschaltet wird, ausgeschlossen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Reduzierung des Wärmeeintrags auf die Sensorvorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung des Stoffs [P(VdF-HFP)HP] mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie durch die Figur dargelegt.
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Es wird die Verwendung des Stoffs [P(VdF-HFP)HP] als Kühleinrichtung zur Kühlung einer Sensorvorrichtung, insbesondere einer in einem Fahrzeuginnenraum anzuordnende bzw. angeordnete Sensorvorrichtung, im Speziellen einer Fahrzeugkamera eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Mit anderen Worten findet der Stoff [P(VdF-HFP)HP] vorzugsweise Anwendung bei der Kühlung der Sensorvorrichtung.
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Bei dem Stoff [P(VdF-HFP)HP] handelt es sich insbesondere um einen zumindest von Teilbereichen des Lichtspektrums des Sonnenlichts reflektierenden Kunststoff. Bei dem Stoff poly(vinylidene-fluoride-co-hexafluropropene) [P(VdF-HFP)HP] handelt es sich insbesondere um eine hierarchisch poröse Polymerbeschichtung. Insbesondere wird eine Oberfläche durch den aufgebrachten Stoff [P(VdF-HFP)HP] gekühlt, indem er Sonnenlicht reflektiert. Insbesondere erzielt der Stoff [P(VdF-HFP)HP] substratunabhängige hemisphärische Sonnenreflexionen (0,96 ± 0,03) und langwellige Infrarot-Emissionen (0,97 ± 0,02) und ermöglicht Temperaturabfälle von ~6°C sowie Kühlleistungen von ~96 Watt pro Quadratmeter (W m-2) bei einer Sonnenintensität von 890 bzw. 750 W m-2.
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Der Stoff [P(VdF-HFP)HP] mit seinen Eigenschaften, weiteren Einzelheiten sowie sein bislang bekanntes Anwendungsgebiet als passive Klimaanlage für Gebäude ist beispielsweise aus einem Artikel der Zeitschrift SCIENCE Vol. 362 (19 October 2018), Issue 6412, mit dem Titel: Hierarchically porous polymer coating for highly efficient passive daytime radiative cooling auf den Seiten 315 - 319 bekannt. Derselbe Artikel ist ebenfalls unter folgender Internetadresse kostenlos unter der Nr. 53 abrufbar: http://blogs.cuit.columbia.edu/yanggroup/research/publications/ (abgerufen am 25.03.2019). Weitere Informationen zum Stoff [P(VdF-HFP)HP] sind beispielsweise unter folgender Internetadresse abrufbar: http://science.sciencemag.org/content/sci/suppl/2018/09/26/science.aat9513.DC1/ aat9513_Mandal_SM.pdf (abgerufen am 25.03.2019).
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Wie zuvor beschrieben, ermöglicht das Reflexionsverhalten des Stoffs [P(VdF-HFP)HP] insbesondere eine Abkühlung bis etwa sechs Grad Celsius unterhalb der Umgebungstemperatur. Ein solcher Abkühlungseffekt ist im Falle von im Fahrzeuginnenraum vorherrschenden Umgebungstemperaturen > 80 Grad Celsius entscheidend für die Funktionstüchtigkeit und Lebensdauer von Sensorvorrichtungen wie z. B. Fahrzeugkameras. Insbesondere kann im genannten Temperaturbereich die Gefahr von plastischen Verformungen der Bauteile wie ein Optikmodul, ein Sensorchip, eine Leiterplatte oder der Streulichtblende einer Fahrzeugkamera erheblich reduziert werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei der Verwendung des Stoffs [P(VdF-HFP)HP] ist der energieeffiziente Kühleffekt als passive Klimaanlage. Des Weiteren können Luftschlitze am Kameragehäuse bzw. am Beauty Cover weggelassen oder zumindest verkleinert werden, das nicht zuletzt aus ästhetischen Gründen gewünscht ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Stoff [P(VdF-HFP)HP] als eine Kühlschicht, insbesondere als eine auf der Sensorvorrichtung zumindest abschnittsweise aufzubringende bzw. aufgebrachte Außenschicht verwendet. Besonders bevorzugt wird der Stoff [P(VdF-HFP)HP] als eine auf einem Gehäuse, auf einer Streulichtblende, auf einem Optikmodul und/oder auf einem Beauty Cover der Sensorvorrichtung aufzubringende bzw. aufgebrachte Kühlschicht verwendet.
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Der Stoff [P(VdF-HFP)HP] ist beispielsweise als Kühlfarbe ausgebildet bzw. umfasst eine aufzubringende Farbe den Stoff [P(VdF-HFP)HP]. Die Kühlfarbe umfasst beispielsweise eine weiße Farbe auf TiO2-Basis, jedoch können auch je nach Anforderungen andere Farben wie z. B. schwarz vorgesehen sein. Besonders bevorzugt wird die Kühlfarbe mit einer Dicke von mindestens 130 µm, insbesondere von mindestens 150 µm, im Speziellen von etwa 300 µm aufgetragen, um gute Reflexionseigenschaften des Lichtspektrums zu erzielen.
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Als eine beispielhafte Alternative oder optionale Ergänzung wird der Stoff [P(VdF-HFP)HP] einem Kunststoff, aus dem Spritzgussteile der Sensorvorrichtung wie z. B. die Streulichtblende, das Gehäuse oder das Beauty Cover gefertigt werden, beigemischt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung aus dem Stoff [P(VdF-HFP)HP] ausgebildet ist. Insbesondere ist die Sensorvorrichtung als eine Fahrzeugkamera ausgebildet oder umfasst die Fahrzeugkamera, wobei die Fahrzeugkamera ein Optikmodul, ein Gehäuse, eine Streulichtblende und/oder ein Beauty Cover umfasst.
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Üblicherweise werden die sichtbaren Bauteile wie z. B. die Streulichtblende aus einem schwarzen Kunststoff gefertigt. Schwarz weist vergleichsweise zu anderen Farben ein hohes Wärmeabsorptionsvermögen der Sonnenlichtstrahlung auf. Vor diesem Hintergrund ist bevorzugt, dass der Stoff [P(VdF-HFP)HP] zumindest abschnittsweise als eine Kühlschicht auf einer Außenmantelfläche des Optikmoduls, des Gehäuses, der Streulichtblende und/oder des Beauty Covers angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein kritischer Aufheizvorgang der Sensorvorrichtung verhindert oder zumindest reduziert werden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Sensorvorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Sensorvorrichtung, insbesondere der Fahrzeugkamera unter Verwendung des Stoffs [P(VdF-HFP)HP] als Kühleinrichtung. Besonders bevorzugt wird der Stoff [P(VdF-HFP)HP] auf eine Außenmantelfläche des Gehäuses, der Streulichtblende, des Optikmoduls und/oder des Beauty Covers der Fahrzeugkamera aufgetragen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Kühleinrichtung.
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1 zeigt stark vereinfacht eine Sensorvorrichtung 1 ausgebildet als eine Fahrzeugkamera 1, welche in einem Fahrzeuginnenraum 2 im Bereich eines Dachhimmels 3 hinter einer Windschutzscheibe 4 eines Kraftfahrzeugs 5 angeordnet ist.
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Die Fahrzeugkamera 1 umfasst z. B. ein Optikmodul 6, ein Gehäuse 7, eine Streulichtblende 10 sowie ein Beauty Cover 8 zur insassenseitigen Abdeckung der Fahrzeugkamera 1.
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Durch die Verwendung des Stoffs [P(VdF-HFP)HP] als Kühlschicht 9 kann eine innerhalb des Gehäuses 7 und/oder des Beauty Covers 8 kritisch vorliegende Temperatur bzw. die Materialtemperatur der Fahrzeugkamera 1 von über 90 Grad Celsius vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Die Kühlschicht 9 ist in 1 beispielhaft auf einer Außenmantelfläche des Optikmoduls 6, der Streulichtblende 10 und/oder des Gehäuses 7 der Fahrzeugkamera 1 angeordnet. Weiterhin ist es möglich, dass die Kühlschicht 9 auf einer Innenmantelfläche des Beauty Covers 8, somit insbesondere einer zur Fahrzeugkamera 1, der Windschutzscheibe 4 und somit der Sonne zugewandten Seite angeordnet ist. Die außenseitige, insbesondere die sonnenzugewandte Anordnung der Kühlschicht 9 ermöglicht die Reflexion der Sonnenstrahlung, im Speziellen der UV-, sichtbaren und IR-Strahlung. Die hierdurch erzielte kühlende Wirkung ermöglicht Bauteile der Sensorvorrichtung wie z. B. eine Leiterplatte, ein Sensorchip und das Optikmodul vor materialeinflussnehmenden Temperaturen zu schützen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012110584 A1 [0004, 0005]
