汽车传感器温度控制系统的制作方法

本实用新型属于车辆控制技术领域，具体涉及一种汽车传感器温度控制系统。

背景技术：

随着车辆技术的发展，车辆自动驾驶成为热点研究领域。自动驾驶车辆在行驶时没有司机的控制，因此需要配置多个传感器，比如速度传感器、方向传感器、位移传感器、图像传感器等等来搜集车辆行驶时的环境信息，其电脑执行控制器通过搜集到的信息来进行导航进而指导车辆行进。但是传感器以及汽车的各个组件都必须在适宜的温度下才能够正常工作，如果温度过高或者过低，其对环境的判断会产生误差，因此有必要要求对温度进行控制，使其达到要求的温度值后才启动。

目前，现有的传感器温度控制方法基本上有两种方式，第一种方式是给传感器加一个隔热罩，该装置包括保护罩、快速接头、无缝管、管线，无缝管与保护罩连接并连通保护罩内部，快速接头包括公头及母头，公头及母头一个连接管线，另一个连接无缝管。保护方法为：用保护罩罩住位移传感器并将保护罩固定，向管线内通入冷却风，通过快速接头把冷却风通入到保护罩内。另一种是金属温度控制板的方式，即用金属控制板来充当散热器，将热量散发到周围环境当中。但无论是隔热罩的方式还是金属温度控制板的方式，其对各个传感器温度的控制基本还都是单独独立进行控制，也即某一传感器单独检测其对应机构的环境状况，单独控制导致成本较高，效率低下。

技术实现要素：

基于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种汽车传感器温度控制系统，以解决现有的车辆传感器温度控制方法成本较高、效率低下的问题。

为解决上述技术问题，在本实用新型的一个方面，提供了一种汽车传感器温度控制系统，包括：热交换系统、中央控制器和加热及制冷装置；其中，

所述热交换系统包括一个或多个传导管；

多个传感器分别通过所述传导管连接所述加热及制冷装置；

多个传感器电连接所述中央控制器，发送当前温度数据；

所述加热及制冷装置电连接所述中央控制器，接收所述中央控制器的信号。

可选地，所述控制系统还包括：车辆启动控制器，电连接所述中央控制器，所述车辆启动控制器至少根据传感器的当前温度数据向所述中央控制器输出所述车辆的启停控制信号。

可选地，所述传感器包括：传感器主体模块、传感器散热模块和温度传感模块。

可选地，所述控制系统还包括：所述车辆启动控制器在所述传感器的当前温度数据处于预设的第一温度范围内时，向所述中央控制器输出允许车辆正常运行的控制信号，在所述传感器的当前温度数据超出所述第一温度范围时，向所述中央控制器输出禁止车辆运行或限制车辆为低速运行的控制信号。

可选地，所述控制系统还包括：传感器驱动单元，电连接一个或多个所述传感器及所述中央控制器，根据所述中央控制器对所述一个或多个传感器的温度调节控制信号，驱动所述一个或多个传感器进入或退出所述热交换系统的空间。

可选地，所述控制系统还包括：历史温度监测单元，电连接所述中央控制器，所述历史温度监测单元记录并存储各个传感器的历史温度数据，在所述传感器的历史温度大于第一温度阈值的时间长于第一时间阈值，和/或所述传感器的历史温度小于第二温度阈值的时间长于第二时间阈值时，向所述中央控制器输出温控指令以控制所述加热及制冷装置启动。

可选地，所述传导管为充有热传导介质的中空管路，所述传导管与各个传感器之间安装有导热装置和/或散热装置，所述导热装置和/或散热装置贴近或直接接触各个所述传感器。

可选地，所述导热装置为金属导热片，其中，根据不同的传感器温度需求，各所述金属导热片的导热面积相同或不同；所述散热装置为微型风扇，其中，根据不同的传感器温度需求，各所述风扇的功率相同或不同。

可选地，所述加热及制冷装置还包括分组处置单元，所述分组处置单元对不同分组的传感器所对应的传导管分别进行加热或制冷处置。

可选地，所述加热及制冷装置设置在所述热交换系统的传导管外部。

可选地，所述控制系统与车辆座舱系统及车辆电池系统中的一者或者两者共用同一加热及制冷装置。

在本实用新型实施例的技术方案中，通过设置热交换系统将多个不同的传感器连接起来，组成一个整体，中央控制器根据车辆状态对热交换系统进行控制，使得加热及制冷装置气动对需要加热及制冷的传感器进行温度传递，将多个传感器统一管理，实现传感器的总体温度控制，此外，所述热交换系统还可与车辆其它控制系统，比如电池系统、尾气排放系统、发动机散热系统等相连，根据整体系统的状况对传感器进行温度调控，实现了与自动驾驶车辆的其它系统统一考虑，最终实现整个无人自动驾驶系统的总体温度控制，提高系统效率，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个典型的应用场景示意图；

图2为本实用新型一个实施例中汽车传感器温度控制系统的系统结构图；

图3为本实用新型一个优选实施例中汽车传感器温度控制系统的架构图；

图4为本实用新型一个实施例中汽车传感器的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

传统的汽车，由于是人为控制，对外界环境的感知、认知以及对汽车的控制都是由驾驶员来完成。或者一些稍微高级的汽车，配有高级辅助驾驶，可由驾驶员和辅助驾驶系统配合着完成这些“任务”。但对于自动驾驶和无人驾驶汽车，因为是车辆本身占据了汽车部分甚至是全部的控制权，此时便要依靠安装在汽车上各种各样的传感器协同工作，保证行车安全。无人驾驶模式时，传感器及汽车的其它各个组件必须在适宜的温度下才能够正常工作，现有技术中，对各个传感器的温度控制基本都是单独对传感器进行温度控制，成本较高，效率低下。

无人驾驶汽车配置有多种不同功能的传感器。比如图像传感器，其与数字摄像头结合使用，为汽车提供直观、真实的可视图像信息，图像传感器主要应用在汽车视觉系统中，如倒车影像、前视、俯视、全景泊车影像、车镜取代、行车记录仪、正向碰撞警告、车道偏离警告、交通信号识别、行人检测、自适应巡航控制、盲点检测及夜视等，以保证视觉系统在各种天气、路况条件下，能够清晰识别车道线、车辆、障碍物、交通标志等。比如激光雷达传感器，通过向目标物体发射激光束和接收从目标对象上反射回来的激光束来测算目标的位置、速度等特征量，感知车辆周围环境，并形成精度高达厘米级的3D环境地图，为下一步的车辆操控建立决策依据。比如毫米波雷达传感器，其波长介于厘米波和光波之间，波长短、频带宽，具有穿透雾、烟、灰尘的能力强，可全天候工作，体积小巧紧凑，识别精度高等优点，能帮助自动驾驶汽车准确地“看”到与附近车辆之间的距离，从而为司机提供变道辅助、自主控制车速、碰撞预警等帮助，提高驾驶舒适度，降低事故发生率。其它的，诸如水温传感器，监测发动机水温，控制喷油量，紧急时控制空调开关，强制熄火；氧传感器，检测废气中的成分，来修正喷油量；空气流量传感器，监测进气量，同时监测进气温度，控制汽油泵工作；爆震传感器，监测发动机由于点火时间过早或过迟产生的不规则燃烧，用以修正点火时间，等等。正是通过上述多个传感器的共同作用和相互配合，才能保证自动驾驶汽车的正常安全运行。而在实际工作过程中，上述各个传感器需要在适宜的温度下才能保证监测的精确，如果针对每一个传感器单独进行温度调节无疑会增加成本。

基于现有技术中对各个传感器单独进行温度调控的不便，在本实用新型的实施例中，将多个传感器统一管理，并且与自动驾驶车辆的其他系统综合考虑，从而实现系统的总体温度控制，大大提高系统效率，降低成本。

参见图1，在本申请实施例的一个典型应用场景中，给出了集中控制统一调节多个传感器温度的一种解决方案。在图1中，一个典型的具备无人驾驶或辅助驾驶功能的车辆中，在不同位置设置有多个传感器101，比如在前车窗处设置的摄像头、在车前顶设置的多线激光雷达、在车头/车尾下部设置的单线激光雷达/毫米波雷达/距离传感器、在车后顶设置的卫星定位模块/通信模块/天线等。对于这多个传感器101，一方面，通过多个控制信号线(图1中表示为虚线线条)集中电连接到中央控制器103，由所述中央控制器103对多个传感器101的温度进行监测并确定如何进行统一的温度调节；另一方面，各个传感器101还通过传导管(图1中表示为实线线条)分别连接到加热及制冷装置102，该加热及制冷装置102在中央控制器103的控制下对传导管进行加热或制冷，以将热量传给传感器101或将热量从传感器101导出，从而控制各个传感器101的温度保持在合理的工作温度范围内。可见，本申请的解决方案可以综合考虑全部传感器的温度控制需求，从而有针对性地进行热量传递，在保证传感器可正常工作的情况下有效提升了温度控制的效率并降低了成本。

实施例一

在本实用新型的实施例中，如图2所示，提供了一种汽车传感器温度控制系统，所述控制系统包括：热交换系统21、中央控制器22和加热及制冷装置23。

其中，所述热交换系统21包括一个或多个传导管(图2中以实线连接线表示)，所述传导管连接多个传感器24和所述加热及制冷装置23。通过热交换系统21的传导管，将热量在各个传感器24和加热及制冷装置23之间进行传递。

所述中央控制器22电连接(图2中的数据或信号连接以虚线表示)所述多个传感器24，接收各个所述传感器24的当前温度数据，并至少根据当前车况和当前环境，确定对所述传感器24进行温度调节的方式。基本上，每个传感器24的正常工作状态都需要维持在一个工作温度范围内，在中央传感器22检测到某传感器24实际温度超出该工作温度范围时，即判断需要对该传感器24进行温度调节，调节方式包括加热或者制冷。中央控制器22需要结合当前的车况和当前的环境(包括车外温度、车内温度、天气情况和乘员情况等)等因素，而且还可以结合车辆其它系统状况，比如座舱系统、电池系统的状况，来综合判断温度调节的方式。

所述加热及制冷装置电连接所述中央控制器，接收所述中央控制器的温度调节控制信号；所述加热及制冷装置还通过所述热交换系统的所述传导管连接所述多个传感器，对传导管进行加热或制冷以使热量在所述热交换系统中传递。通过加热及制冷装置的加热或制冷，对需要进行温度调节的传感器进行相应的升温或者降温，在温度达到相应的工作温度范围之后，中央控制器控制加热及制冷装置不再工作或低速工作，维持各传感器的温度稳定在各自的工作温度范围内。

本实用新型实施例的基本工作原理为：中央控制器检测传感器温度是否达标，如不达标则控制加热及制冷装置工作，使得热量在热交换系统中传递，并最终使得各个传感器温度合规。本实用新型实施例将多个传感器通过热交换系统连接，统一管理，提高了效率，减少能耗。

实施例二

参照图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述控制系统还包括：车辆启动控制器25，电连接所述中央控制器22，所述车辆启动控制器25至少根据传感器24的当前温度数据向所述中央控制器22输出所述车辆的启停控制信号。

具体来说，所述车辆启动控制器，在检测到当前所有关键传感器和车辆内数据处理器件的温度与工作温度差值不大于设定的某一阈值之后给所述中央控制器发出可以启动车辆运行的指令，否则给所述中央控制器输出禁止运行的指令或低速运行的指令。特别地，对于无人驾驶模式，针对一些重要的关键性传感器和其它一些重要的数据处理器件，只有当其实际温度跟设定的温度范围差值不大于启动阈值时，方可开启无人驾驶的模式；当其实际温度跟设定的温度范围差值大于启动阈值而不大于低速阈值时，可开启低速驾驶模式；当其实际温度跟设定的温度范围差值大于低速阈值时，禁止车辆启动。中央控制器至少在所有的关键性传感器温度在设定的安全温度范围之内时才向车辆自动驾驶系统输出无人驾驶的指令。

举例来说，比如针对激光雷达传感器，假定其正常工作温度范围为20～30摄氏度，设定的可启动的温差阈值(以下为启动阈值)为5摄氏度，则当实际检测到的温度为25摄氏度时，认为其在正常的工作温度范围内，或者当实际检测到的温度超过工作温度范围但差值不大于5摄氏度时，比如18度或者33度，则仍然可向中央控制器输出可以启动无人驾驶的信号。另外，还可以设定一个可低速运行的温差阈值，比如将低速阈值设定为10摄氏度，在温差不大于低速阈值时认定为虽然超过正常工作温度但原则上可控，可低速运行；比如当实际检测到的温度为13摄氏度或者38摄氏度时，判定其温差超过启动阈值但不大于低速阈值，仍可向中央控制器发送低速运行的指令；当实际检测到的温度为零下5摄氏度或者零上40摄氏度时，判定其温差超过低速阈值，此时向中央控制器输出禁止运行的指令，无人驾驶车辆禁止启动，需要通过加热及制冷装置对传感器进行升温或者降温，使传感器达到正常工作温度范围内后方可开启无人驾驶模式。

实施例三

再请参照图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述控制系统还包括：传感器驱动单元27，电连接一个或多个所述传感器24及所述中央控制器22(限于平面图的展现形式，为避免过多连接线干扰图示的清晰程度，图3中仅示出了与部分传感器的连接)，根据所述中央控制器22对所述一个或多个传感器24的温度调节控制信号，驱动所述一个或多个传感器24进入或退出所述热交换系统21的空间。

由于在外部对传感器进行加温或者制冷需要较长时间，而为了尽快使得传感器进入工作状态，则需要在较短时间内进行温度控制，此时，将传感器拉入一封闭空间进行温度控制，能够在较短时间内使得传感器进入工作温度，然后在其达到适宜的的工作温度后，可以再将其释放到外部进行相应的感测。这样，能够缩短无人驾驶车辆的启动时间。当然，本实用新型中的移动控制器主要针对位于车外的部分传感器而言，这些传感器因为裸露在车外，温度和外部气温接近，偏高或者偏低。

实施例四

配合参照图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述控制系统还包括：历史温度监测单元26，电连接所述中央控制器22，所述历史温度监测单元26记录并存储各个传感器的历史温度数据(限于平面图的展现形式，为避免过多连接线干扰图示的清晰程度，图3中仅示出了与部分传感器的连接)，在所述传感器的历史温度大于第一温度阈值的时间长于第一时间阈值，和/或所述传感器的历史温度小于第二温度阈值的时间长于第二时间阈值时，向所述中央控制器输出温控指令以控制所述加热及制冷装置启动。比如，在传感器超过二十四个小时处于低温或者高温时，向中央控制器输出温控指令，由中央控制器控制所述加热或制冷装置启动，热量在热交换系统中进行传递，避免传感器因长时间地处于恶劣环境中而受损。

当某传感器长时间处于低温或者长时间处于高温状态时，会影响传感器的寿命和精度，但是一直开启温度控制又会导致能量消耗过大，本实用新型的实施例中，设置历史温度判断控制器，其记录并存储各个传感器正常的工作温度区间，在某传感器长时间低于该区间最低值或者高于该温度区间最高值时，则给中央控制器一个反馈信号，所述中央控制器则控制加热及制冷装置开启，给热交换系统进行加热或制冷，使其恢复到常态，这样有助于提高传感器的使用寿命。

实施例五

在本实用新型的上述各个实施例中，所述传导管为充有热传导介质(优选为气体和/或液体，也可能存在部分固体介质)的中空管路，所述传导管贴近或直接接触各个所述传感器。也就是说，通过热传导介质来传递热量的方式实现热量在不同传感器之间的传递，其中，热传导介质可以采用常见的热媒和或冷媒，比如气体可以为空气或蒸汽等，液体可以为水、盐水或其他有机/无机化合物(典型地如氟利昂等含氟化合物)等，固体可以为冰或干冰等。当然，对于热传导介质包括液体形态的情况，需要将全部传导管组装成闭合连接的形式(典型地比如图2中传感器24与加热及制冷装置23之间的传导管是一个个闭合回路)，以避免液体泄漏对传感器或车辆设施造成损害。

由于外部环境相对传感器而言，通常是过高或者过低，很少存在部分传感器温度过高而另一部分传感器温度过低的情况，所以原则上通过一个热交换系统，便可实现对不同的传感器同时进行升温或者降温。但由于部分传感器可能对加热或者制冷的幅度要求不一样，或者说最终所需的温度有细微差异，作为本实用新型一个优选的实施方式，在传导管与传感器之间还安装有导热及散热装置，其中，导热装置可通过金属导热片来实现，散热装置可通过风扇来实现。而根据不同的传感器所需温度的高低不同，导热及散热装置也有所区别，以实现不同的热交换效率，针对温度在短时间内需要升到相对较高的传感器，其导热片的面积可设置相对较大，这样，在相同的时间内，相对其他传感器，由于导热面积大，其升温较快；针对温度在短时间内需要迅速降低的传感器，其风扇的功率可以设置为较大，这样，在相同的时间内，相对其他传感器，由于其风扇功率大，风速高，降温较快。通过不同的热传导效率，实现不同传感器所需温度的个性化需求。其中，导热及散热装置安装在靠近各个传感器，外部的加热及制冷装置通过传导管传递热量或者冷量，再通过不同类型的导热及散热装置最终实现对不同传感器的温度调节。

但在某些极端的情况下，也可能存在传感器温度调节需求不一致的情况，比如外置的传感器温度偏低的同时，靠近发动机或排气管的传感器温度偏高，此时可能需要对不同的传感器采用不同温度调节方式。在这种情况下，需要将全部传感器分为两个以上的组分别处置，比如对其中一个分组进行加热，另一个分组进行制冷，可能还存在分组无需进行调节等。因此，在本实用新型一个优选的实施例中，所述加热及制冷装置还包括分组处置单元，将不同分组的传感器所对应的传导管来分别处置。更优选地，所述加热及制冷装置还可对传导管的连接方式或热传导介质的流通方式进行调整，比如将需要加热的和需要制冷的直接连接，以直接将过热的传感器的热量传递给过冷的传感器；或者将多个需求相同的串联和/或并联，以便在一端加热或制冷即可同时满足一组传感器的温度调节需求等。

此外，在本实用新型的一个实施例中，所述热交换系统与车辆座舱系统共用同一加热及制冷装置。车辆座舱系统内设置有给车辆座舱内部进行加热及制冷的装置，而该加热及制冷的装置同样和所述热交换系统共用。可选地，所述热交换系统与车辆电池系统共用同一加热及制冷装置。或者，所述热交换系统分别与车辆座舱系统、车辆电池系统，三者共用同一个热交换系统。

车辆座舱系统内的热交换系统主要控制车内温度，电池系统的热交换系统主要控制电池温度，而这两者在无人驾驶车辆领域，均属于重要的温度调控系统，需要有适宜的温度，故设置有热交换系统，而为了实现整体的温度控制，三个系统(传感器系统、座舱系统、电池系统)可共用同一个热交换系统，也即一个热交换系统实现对三个系统的一并控制。而同样地，可通过不同的热交换效率(比如热传导片面积及风扇功率)，实现不同的热传导或散热功能。具体的控制方式为，控制加热或制冷装置，以及循环系统，使得座舱、电池、传感器能够分别达到自己的工作温度。此处，座舱温度很可能与传感器温度是不一样的。例如座舱是精确温度控制，而传感器是温度范围。座舱温度控制的精确性使得能量使用效率很低，所以使用一个结合的系统能够提高整体的能量利用效率。制造三个热交换系统相连的方法可以高效地实现三个部分的温度集中控制。

此外，所述热交换系统可以与车辆尾气排放系统相连；或者，所述热交换系统与发动机散热装置相连；或者，所述热交换系统可以与无人驾驶汽车的数据处理单元的散热装置相连；或者，所述热交换系统还可以与无人驾驶汽车上的其它具有加热及制冷功能的装置或单元连接。通过将热交换系统和车辆的其它系统相关联，一方面，能够减少能耗，实现资源共享，另一方面，还能与车辆其它系统做统一考虑。

中央控制器，作为本实用新型的智能化神经中枢，起到集中控制的作用，一方面，它需要监测车辆的工作状态，包括当前的车辆环境，各个传感器实际温度等，另一方面需要对加热及控制系统发出温度调控的指令。此外，中央控制器还联合其他控制模块，包括车辆启动控制器、移动控制器、历史温度判断控制器等，实现不同的功能。

进一步地，所述中央控制器在无人驾驶模式时控制传感器在工作范围之内，所述中央控制器在有人驾驶时同时控制车辆座舱系统和传感器在工作温度之内。

作为本实用新型另一个优选的实施方式，所述中央控制器根据既定日程或远程控制提前进行温度控制，使得传感器与座舱在预计的时间或地点达到工作温度。举例来说，设置上午9:30出发去某地，在9:28的时候，中央控制器即可控制传感器进行预先升温或者降温，达到工作温度，这样，在9:30时基本能够完全符合要求，车辆正常启动。

作为本实用新型另一个优选的实施方式，所述中央控制器在车辆时停止运行或传感器停止运行时开启省电模式，其中，省电模式的传感器温度范围大于运行时传感器温度范围。车辆停止运行时，为了节省能源，可控制传感器停止检测。

其中，本发明实施例中的传感器主要针对车载的功能传感器，比如包括但不限于压力传感器、雷达、图像传感器等。图4为本发明一个实施例中汽车传感器的结构示意图。在本发明的一个实施例中，所述传感器包括：传感器主体模块41、传感器散热模块42和温度传感模块43，其中，传感器主体模块41的至少一面上安装有传感器散热模块42，温度传感模块43贴合安装在传感器散热模块42或传感器主体模块41的表面上。

所述传感器散热模块42通过传导管连接加热及制冷装置，其中，传导管与传感器散热模块42的连接安装方式可以有多种形式，比如，传导管贴合安装在传感器散热模块42的表面上，或者传导管穿过传感器散热模块42的内部空间，又或者传感器散热模块42的内部为充有热传导介质密闭空腔、至少两根传导管分别作为热传导介质流动的出入口连接所述空腔等等，在此传导管的连接方式不应视作对本发明的具体实施方式的限制。所述传感器主体模块41包括功能传感器，所述功能传感器包括压力传感器、雷达、图像传感器等。所述温度传感模块43与中央控制器电连接，用于向所述中央控制器实时提供所述传感器的温度数据。

综上所述，在本实用新型实施例的技术方案中，将多个传感器统一管理，并且与自动驾驶车辆的其他系统统一考虑，从而实现系统的总体温度控制，大大提高了系统效率，降低了成本。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。