Kodėl automobilių LiDAR korpusai perkaista? Ar PVDF dengtas aliuminis yra geriausias sprendimas?

Autonominės transporto priemonės, 3 ir aukštesnio lygio vairuotojo pagalbos sistemos (ADAS) ir roboto taksi labai priklauso nuo ant stogo montuojamų ir į buferį integruotų LiDAR (šviesos aptikimo ir nuotolio) jutiklių. Nepertraukiamai veikiantys aukštu impulsų dažniu, LiDAR optiniai varikliai (lazeriniai diodai, APD ir kraštiniai spinduliuotieji) sukuria dideles vidines šilumines apkrovas, kartu įgaunant nepaliaujamą saulės spinduliuotę ir aplinkos šilumą.

Terminis droselis, lazerio optinės galios pablogėjimas ir siųstuvo-imtuvo dreifas yra pagrindiniai automobilių LiDAR gedimo režimai. PVDF (polivinilideno fluoridu) padengti aliuminio lakštai ( 3000 ir 5000 serijų lydiniai su didelės spinduliuotės keraminėmis PVDF dangomis ) yra tvirtas inžinerinis sprendimas, užtikrinantis puikią šiluminę spinduliuotę, mažą saulės absorbciją ir lengvą apsaugą nuo korozijos.

Pagrindinės LiDAR perkaitimo priežastys

Automobilių LiDAR įrenginiai veikia kompaktiškuose, sandariuose IP67/IP69K korpusuose, sumontuotuose ant transporto priemonių stogų arba priekinių grotelių:

Vidiniai terminiai spąstai (didelė ASIC / lazerio galia): kelių kanalų 905 nm arba 1550 nm lazerių matricos generuoja koncentruotą vietinę šilumą (20 W - 50 W). Padidėjusi temperatūra sukelia lazerio diodo bangos ilgio poslinkį, sumažinant aptikimo diapazoną ir taškinio debesies tikslumą.

Išorinė saulės spinduliuotės apkrova: Tamsaus plastiko arba standartiniai liejiniai korpusai sugeria didžiulę saulės šilumos energiją (1000 W/m² saulės spindulių), todėl vidinė korpuso temperatūra viršija kritines ribas (>85 °C).

Palyginimas: standartinis liejimo korpusas ir PVDF dengtas aliuminio korpusas

LiDAR korpuso medžiagos

Toliau pateiktoje matricoje palyginamos tradicinės automobilių korpusų medžiagos su PVDF dengtais aliuminio lakštais LiDAR šilumos išsklaidymui:

Pagrindiniai profesionalūs automobilių LiDAR šilumos išsklaidymo pranašumai

DUK

1 klausimas: kodėl vien aliuminio nepakanka automobilių LiDAR šilumos išsklaidymui? 

A: Pliko aliuminio šiluminė spinduliuotė yra labai maža ( ε ≈ 0,10–0,20 ), tai reiškia, kad jis negali efektyviai skleisti šilumos į aplinką. Be to, plikas aliuminis greitai sugeria saulės šilumą ir ilgainiui kenčia nuo atmosferos oksidacijos.

2 klausimas: kaip PVDF danga sumažina LiDAR temperatūrą esant tiesioginiams saulės spinduliams?

A: PVDF dangos yra sudarytos iš specialių keraminių pigmentų, kurie atspindi artimųjų infraraudonųjų spindulių (NIR) saulės energiją ( a ₛ < 0,25 ), tuo pačiu maksimaliai padidindami šiluminę emisiją ( ε > 0,90 ) vidinės variklio šilumos.

3 klausimas: ar štampuojant ar giliai tempiant aliuminio lakštų PVDF danga bus įtrūkusi?

A: Ne. Pramoninėse PVDF ritinių dangose ​​naudojamos lanksčios fluoropolimero matricos, sukurtos taip, kad atlaikytų griežtus štampavimo lenkimus ( lenkimo spindulys nuo 1T  iki 2T  ), nesutrūkinėtų, nenuluptų ar neprarastų sukibimo.

4 klausimas: kuo PVDF dengtas aliuminis skiriasi nuo anoduoto aliuminio, skirto LiDAR korpusams?

A: Anodavimas padidina paviršiaus spinduliuotę, o ant plikų anoduotų paviršių saulės šilumos atspindys yra ribotas ir gali nukentėti nuo UV blukimo arba cheminių dėmių nuo šarminių automobilių ploviklių. PVDF dangos užtikrina puikų cheminį inertiškumą, atsparumą UV spinduliams ir pritaikytą NIR saulės atspindį.

5 klausimas: ar PVDF dengtus aliuminio korpusus galima naudoti skysčiu aušinamose LiDAR sistemose?

A: Taip. Aliuminio substratas užtikrina didelį šilumos laidumą (160–200 W/m⋅K), kad būtų tiesioginis kontaktas su vidinėmis šaltomis plokštėmis, o išorinis PVDF sluoksnis maksimaliai padidina pasyvų spinduliuojamą aušinimą į orą.

Išvada

PVDF padengti aliuminio lakštai užtikrina aukštos kokybės automobilių LiDAR korpusų šiluminę fiksaciją, derindami didelį saulės atspindį, pasyvų spindulinį aušinimą ir ilgalaikį automobilio atsparumą oro sąlygoms.

Norėdami optimizuoti automobilių LiDAR korpuso dizaino medžiagų pasirinkimą:

Nurodykite didelio spinduliavimo PVDF dengtą aliuminį ( ε > 0,90): Mandatas 3003-H14 arba 5052-H32 aliuminio lydinio lakštai, padengti saulės spindulius atspindinčiais PVDF viršutiniais sluoksniais (25 μm - 35 μm).

Patikrinkite saulės sugerties slenksčius (aₛ < 0,25): Užtikrinkite, kad dangų tiekėjai pateiktų spektrinio atspindžio ataskaitas, patvirtinančias aukštą NIR atspindį 700–2500 nm diapazonuose.

Patikrinkite štampavimo lenkimo spindulį (1T – 2T): Vykdykite griežtus ritės dangos sukibimo standartus ( ASTM D3359 kryžminis liukas 5B), kad užtikrintumėte nulinį dangos atsisluoksniavimą atliekant automatines korpuso štampavimo operacijas.