夏天马上来袭，智能电动汽车的“眼睛”也怕热

文｜七号-宋

从今年4月初发生的大规模降雨雪导致的倒春寒现象来看，今年夏天大概率会更加炎热。现在的智能电动汽车对天气很敏感，所以这让大家着急，汽车能不能抗住呢？

一般春天经常下雨低温，夏天就基本都不会降雨，天气会变得特别炎热。

以前大家主要关注电池怕热问题，其实汽车上现在新起来的“自动驾驶雷达感知硬件”也很怕热。雷达感知硬件就像人眼，人在桑拿房里面眼睛会迷糊，它们也是一样。作为智能汽车重要的安全部件，它们的可靠性非常重要。

雷达为什么怕热

雷达内的电子元器件（包括芯片、组件和连接器）的可靠性对于雷达功能的长效性非常重要。温度升高会导致雷达信号衰减增加，从而降低雷达探测精度和探测距离。温度升高还会导致雷达的频率偏移，从而降低雷达的信号质量，影响雷达稳定性。

虽然知道这些问题，但雷达因为自身和外界原因，很难说从根儿上解决。

（1）自身原因

激光雷达包括主控电源模组、电机安装模组以及旋转棱镜模组三部分，在工作过程中旋转棱镜模组位于电机安装模组内，且借助电机驱动旋转，以发射和接收激光信号。比如蔚来ET7、理想L9，以及更早之前的奥迪A8等，都有采用旋转棱镜模组的方法。

要让它旋转，是因为想要实现一束激光包揽横纵双向扫描。

除了电机发热外，作为辅助驾驶系统的“眼睛”，激光雷达的组件密度、功率密度也在不断提高，其内部电子元器件对散热提出了更高的要求。

但由于车载激光雷达要求防尘防水等级达到IP67，和常说的三防手机水平相当，所以很难说给雷达打孔来散热。

（2）客观原因

大部分的从单颗激光雷达探测的需求看，放在车顶是行业常见选择。

沃尔沃EX90、智己 L7、蔚来ET7、理想L9采用的是将激光雷达布置于车顶前沿中间。又或者Waymo测试车头顶的那颗Honeycomb机械式激光雷达，因为要满足360°旋转，安装在车顶同样是最合适的。

为什么行业一般是这么选择，首要原因是避免增加维修成本。并且将激光雷达放置在高处，对防遮挡也有好处。

从工作原理看，激光雷达是利用回波成像来构显被探测物体的，就相当于人类用双眼探知而蝙蝠是依靠超声波探知的区别。位置较低视野不高，并且容易被污泥等遮挡。

激光雷达传感方法是采用脉冲激光形式的光，通过分析返回信号的飞行时间(ToF)来测量范围。

你可能会说激光雷达是因为接受了阳光直晒，毫米波雷达不用怕这个嘛。但毫米波雷达一般是通过雷达壳体散热，为避免毫米波雷达部件外露影响整车的美观度，通常将毫米波雷达安装于汽车保险杠或logo后面，由于没有气流通过，仅能靠雷达壳体自然散热。

所以，包括各种雷达（毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达）等会产热，特别是激光雷达发热量很大。加之雷达的布置原因，它们怕热在所难免了。

为了解决散热题

大家都想出了什么办法

办法总比困难多，为了解决散热问题，汽车工程师也没少下功夫。

（1）降低功耗

不是说功率低的激光雷达水准就不够。因为激光雷达的功耗重点源于激光的收发模块，电子模块需要每秒在百万次的量级上发射和接收光，并且每次收发都要经过复杂的模拟和数字电路的处理把它转化为3D点云信号，激光雷达发射模块的光电转化效率通常小于10%，而电转光的效率越低，就会导致功耗越大。

比如禾赛科技面向ADAS前装量产市场发布最新车规级超薄远距激光雷达ET25，它的功率只有12W，功耗比手机快充还要低，多目摄像头的功耗甚至都要比这个高。

不过功耗与激光器的功率也相关，单个激光器的功率越大，激光雷达的探测距离也越远，例如Luminar Iris的1550nm波长的激光雷达，由于光纤发射器功率高，虽然大幅提升了探测距离、分辨率，并提高信噪比，但是功耗也大幅提升了，所以只是改善光电转化效率还不够。

（2）布置在迎风面，并避免阳光直射

既然车顶最直接受到太阳直射，那么可以把雷达转移到其他部位。比如把激光雷达移到车头，相对来说受到的光照量会减少。现在使用这种方案的车型也有不少，比如阿维塔11的三颗激光雷达分别被布置在车头（前车牌下端有一颗）以及前轮拱两侧（靠近A柱下端有两颗）。又或者像小鹏G9，激光雷达融合于大灯下。

一般激光雷达的合理运行温度区域为-40~85℃。而车顶在炎炎夏日的温度普遍高于90℃。

当然，由于车头受直接撞击的概率更大，这种模式的维保压力不小。加之车头的高度有限，对雷达的探测也会有一定限制，所以这就促使工程师去想更好的解决办法。

（3）热量转移

为应对激光雷达散热要求，一般采用导热材料连接发热元器件，比如使用无硅油导热片、导热胶。

选用热界面材料作为热传递的媒介，可将热量转移

如果是机械式激光雷达，因为内部的主要发热元器件在工作时处于旋转状态，无法通过导热材料将热量直接传导至产品外壳。因此会通过旋转的转子通过对流换热将热量传递给内部腔体的空气，内部空气再和激光雷达的外壳进行对流换热，外壳在自然环境中进行自然对流换热，将热量散发到自然环境。

（4）特殊的风冷技术——激光雷达“住”空调房

沃尔沃由于是和Luminar从早期就开始深度合作，因此设计之初就特别研发了“风冷散热技术”。这款激光雷达被搭载在EX90上，夏天时可以吸入车内的冷空气为激光雷达降温，使其保持正常工作温度。

EX90这种做法和动力电池风冷系统异曲同工，后者的原理是在动力电池鼓风机处安装一个独立用于电池冷却系统的蒸发箱，在冷媒蒸发过程中吸收电池内循环空气的热量，之后在鼓风机的作用下将冷却的空气输送到电池单元内进行电池降温。

当然，动力电池现在已经转换为液冷模式，但考虑到雷达是布置在车顶，并且电池电芯的温度均匀性要求极高，所以对车顶激光雷达使用风冷已经足够了。

总结

汽车常年在户外工作，它每天的遭遇可比我们难得多。随着汽车越来越智能化，电子电气件会越来越多，以往的汽车就像是“塞班手机”，非常耐操，环境恶劣也能抗，但智能汽车就像“智能手机”，很难达到同等的天生能力，所以需要后天努力才行。

好在各个车企都想出了自己的办法来解决，为我们安全行车提供了保证。