CN104684763B - 具有热效率提高的光盘驱动器的汽车信息娱乐系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于具有DIN插槽开口的汽车仪表盘的DIN插槽规格信息娱乐系统。该DIN插槽规格信息娱乐系统设置有供给空气区域和排出空气区域。该信息娱乐系统包括光盘驱动器，该光盘驱动器具有光盘驱动器外壳、光盘驱动器机构和至少一个电子部件。光盘驱动器外壳包括供给空气入口和排出空气出口，其中供给空气入口设置成与供给空气区域连通，并且其中排出空气出口设置成与排出空气区域连通。光盘驱动机构包括用于驱动光学数据载体光盘的光盘接纳区域，其中该光盘接纳区域与供给空气入口和排出空气出口连接成使得，在设置于光盘接纳区域中的光学数据载体光盘旋转时，在供给空气入口与排出空气出口之间产生冷却用空气流。该至少一个电子部件设置在位于供给空气入口与排出空气出口之间的区域中，其中该至少一个电子部件布置成使得冷却用空气流与该至少一个电子部件的至少一个表面区域接触。

Description

具有热效率提高的光盘驱动器的汽车信息娱乐系统

背景技术

汽车信息娱乐系统随着技术发展和消费者的期望值提高而提供越来越多的特征和连接功能，从而引起增加的电子部件的发热量更大。对于系统中、特别是1-DIN系统中同样的空间容积中更大的发热量，需要效率更高的散热方法。

DIN标准最初由德国标准组织“德国标准协会”作为DIN 74590建立，并因此俗称“DIN汽车收音机规格”。它在1984年被采纳为国际标准ISO7736。头单元通常经历了1代、2代、2.5代和3代DIN构型。特别地，这些构型包括单DIN(180×50mm面板)和双DIN(180×100mm面板)规格。深度未被标准化。

特别地，当信息娱乐系统的CD驱动器正在从装载的光盘读取和播放歌曲时，主印刷电路板(PCB)上内嵌的电子部件和驱动电子部件将发热。这将助推信息娱乐系统内的总体升温。

在已有的汽车收音机信息娱乐系统中，使用软件和硬件热管理和控制两者来防止损坏收音机系统及其部件。良好的热管理方案还可以提高系统的可靠性和工作效率，以及改善使用者在以延长的持续时间和升高的温度访问信息娱乐系统的所有特征和功能时的体验。

CN20032072955公开了一种便携式CD驱动器，其中外壳以CD的空气流提供冷却效果的方式成形。

JP20040212711公开了一种计算机的CD-ROM驱动器，其中风扇结构安装在光盘上以提供冷却用空气流。

发明内容

本申请的一个目的是在保持材料清单(BOM)低的同时提供一种用于汽车信息娱乐系统的改进的散热布置结构。

根据本申请，不需要额外的风扇来冷却汽车信息娱乐系统中的电子部件。作为替代，将所插入的具有导航系统、音频数据或其它信息娱乐数据的数据光盘用于冷却。如果未插入数据光盘，则光盘驱动器和激光器不会发热并且一般而言所需的数据处理也会更少。在此状况下，根据本申请的信息娱乐系统一般不需要被驱动的空气流。

本申请提供了一种尤其是具有单DIN规格的DIN插槽规格信息娱乐系统，其用于具有还设置有供给空气区域和排出空气区域的对应DIN插槽开口的汽车仪表盘。

该DIN插槽规格信息娱乐系统包括光盘驱动器，该光盘驱动器具有光盘驱动器外壳、光盘驱动机构和一个或多个电子部件。

光盘驱动器外壳包括供给空气入口和排出空气出口。供给空气入口设置成与供给空气区域连通且排出空气出口设置成与排出空气区域连通。在本文中，“连通”指的是空气流。同样，“A与B连通”指A经由空气通道与B连接。

外壳包括用于插入光盘的前表面或前板、与前表面相对的后表面、通常与仪表盘的DIN插槽接触的两个侧面、底面和顶面。

该光盘驱动机构包括用于驱动光学数据载体光盘的光盘接纳区域，其中该光盘接纳区域与供给空气入口和排出空气出口连接或连通。

供给空气入口、光盘接纳区域和排出空气出口布置成使得，在设置于光盘接纳区域中的光学数据载体光盘旋转时，在供给空气入口与排出空气出口之间产生冷却用空气流。

光学数据载体光盘指的是可光学地读取的轻便光盘，例如CD、DVD、蓝光光盘或其它。这与诸如计算机硬盘之类的永久安装的磁力驱动器形成对比。该光盘驱动器还可构造成读取多于一个光盘。该功能可用来同时读取音乐CD和具有地理信息(GIS数据)的数据CD。例如，电子部件可包括显示GIS数据并且将GIS数据与来自卫星/移动蜂窝电话的位置信息相关联的功能。

为了改善冷却，一个或多个电子部件设置在位于供给空气入口与排出空气出口之间的区域中，并且它们布置成使得冷却用空气流与一个或多个电子部件的至少一个表面区域接触。

在一个实施例中，该信息娱乐系统包括一个或多个温度传感器以及与光盘驱动机构和温度传感器连接的光盘驱动控制器。光盘驱动控制器包括用于基于至少一个温度传感器的信息来判定预定的温度阈值是否被超过的装置和用于在预定的温度阈值被超过时致动光盘驱动机构的装置。特别地，该光盘驱动控制器可检测光盘何时静止或未用于读取并致动光盘驱动器。

此外，该光盘驱动控制器可包括用于检测信息娱乐系统的启动模式的装置和用于在信息娱乐系统处于启动模式并且预定的温度阈值被超过时致动光盘驱动机构的装置。启动模式可通过使用操作电源按钮而被触发。

特别地，在启动模式下，如果根据冷却要求而不是根据数据读取要求来控制光盘驱动机构，则使用者所受的影响将更小。

此外，该光盘驱动控制器可包括用于接收启动信号的装置和用于在预定的温度阈值被超过并且启动信号被接收时致动光盘驱动机构的装置。特别地，可通过转动汽车钥匙或通过检测对信息娱乐系统的电流供给的可用性来产生启动信号。

为了进一步改善循环，该光盘驱动器可包括围绕光盘接纳区域的外壳部，其中外壳部成形为用于检测冷却用空气流。外壳部分包括当光盘插入光盘接纳区域时与光学数据载体光盘的外沿邻接地布置的圆形形状。该圆形形状与光盘的形状和预期的空气流匹配。该圆形形状可包括各种形式，例如圆形截面、“摆动轨道(bob track)”形状、螺旋摆动轨道形状等。

为了进一步改善对电子部件的冷却效果，电子部件中的至少一个可包括散热器。该散热器可与外壳热接触以更快地散热。

根据本申请，光盘驱动器的一个或多个电子部件可配置在光盘接纳区域的侧向外侧并与光盘接纳区域邻接以接收光盘的冷却用空气流。在本申请的上下文中，“侧向”指的是在与光盘驱动器外壳的顶面和底面大致平行的平面中的方向。

如果仅通过光盘旋转来产生冷却用空气流，则电子部件的该位置尤为有利。如果存在其它空气流的来源，例如风扇，则最强冷却位置可移向来自其它空气流来源的空气流。

为了进一步增强冷却，该光盘驱动器还可包括与外壳表面邻接地布置的电动风扇。根据本申请，一个或多个电子部件可布置在其中冷却用空气流和电动风扇的空气流大致沿相同方向流动并由此彼此增强的区域中。

该光盘驱动器可尤其在光盘驱动器外壳的后侧或侧面包括多个狭缝以增强空气流。为了进一步增强空气流，光盘驱动器可在光盘驱动器外壳的顶面包括上部开口，开口大致布置在光盘接纳区域的侧向外侧。上部开口可呈易于制造并提供大表面的矩形形状制造。开口设置于顶面以利用热空气上升到顶部的效果。根据本申请，开口还指具有格栅状结构的开口。

本申请还公开了一种具有DIN插槽开口的汽车仪表盘，其中DIN插槽信息娱乐系统设置在该DIN插槽开口中。该DIN插槽信息娱乐系统的排出空气出口与汽车仪表盘的排出空气区域连通，并且其中DIN插槽信息娱乐系统的供给空气入口与仪表盘的供给空气区域连通。由此，信息娱乐系统可以有效地供给和排出空气。

本申请还公开了一种具有上述仪表盘的汽车，其中仪表盘安装在汽车的乘客舱室的前部上。

此外，本申请公开了一种具有内部设备的汽车。该内部设备包括上述仪表盘和汽车通风系统。该汽车通风系统与仪表盘的供给空气区域和排出空气区域中的至少一者连通。由此，该汽车通风系统可以用来向汽车信息娱乐系统提供冷却用空气流。特别地，该汽车通风系统可与供给空气区域连通成能够将冷却后的空气吹送到信息娱乐系统中。然而，冷却空气还可通过连接排出空气区域而被吸入。

在本申请的上下文中，“汽车”不仅仅指的是乘用汽车，而且指的是其它可以被许可在公共道路上行驶并提供乘客舱室的机动车辆，比如巴士、卡车、吉普车和多用途运载车。此外，乘客舱室可以在顶部开启，如例如敞篷汽车中那样。

根据本申请的散热布置结构可以提供若干优点，例如：

a)使用者体验和交互的增强，因为整个功能信息娱乐系统可以在更高温度和持续时间的更宽范围内工作。

b)利用组装好的光盘驱动器的已有的工作光盘旋转运动来改善信息娱乐系统内的散热，而不需要另外的空间。

c)可减少或消除现有技术硬件解决方案，例如散热器或通风装置，而不会对散热有任何显著影响。

除保持BOM低外，根据本申请的散热布置结构实现了汽车信息娱乐系统中的有限空间的有效利用，使得可提供具有另外的特征的电子部件。这与可能面临对系统的高度、宽度、副作用和其它限制的约束的其它硬件解决方案形成对比。

根据本申请，用于各种特征或功能的部件以减少对加热空气散热的阻碍并提高已有硬件冷却方案的效力的方式配置。即使热源未处于直接导热路径中或与已有的冷却方案接触，也可以提高已有方案的效率和效力。

附图说明

现在将参考以下附图更详细地说明本申请，在附图中

图1示出了具有电子部件的第一布局的用于汽车信息娱乐系统的光盘驱动器的第一冷却布置结构。

图2示出了具有电子部件的第二布局的用于光盘驱动器的第二冷却布置结构。

图3示出了第一冷却布置结构的空气流。

图4示出了第二冷却布置结构的空气流。

图5示出了用于引导光盘驱动器中的空气流的改型底座。

图6示出了光盘驱动器中的光盘移动空间的布局。

图7示出了用于光盘驱动器的热控制和管理系统的流程图。

图8示出了电子部件的布局。

图9示出了空气开口的第一布置结构。

图10示出了空气开口的第二布置结构。

图11示出了具有电子部件的第一布局的光盘冷却布置结构。

图12示出了具有电子部件的第二布局的光盘冷却布置结构，以及

图13示出了对根据本申请的不同硬件冷却方案的综述。

具体实施方式

图1示出了用于光盘驱动器10的冷却布置结构的透视图和顶视图，其中在外壳8的侧面中设置了空气出口11。定向空气流12从空气出口11通过。在图1的顶视图中可以最佳地看到空气流12。示出了光盘插入狭缝9以指示光盘区域的位置。

外壳包括前表面或前板2、后表面3、左侧面4、右侧面5、顶面6和底面7。为了简单，在下面的图中省略了外壳表面的附图标记。

图2示出了用于光盘驱动器10的冷却布置结构的透视图和顶视图，紧挨着外壳8的侧面设置了散热元件13。电子部件7与散热元件13热接触。

热流14从散热元件13被引导到周围空气。一般而言，热流14还将产生相关的对流空气流。

图3示出了与图1的布置结构相似的布置结构，但其中电子部件15布置在空气流12的路线上，由此降低了该布置结构的冷却效果。

图4示出了与图2的布置结构相似的布置结构。除电子部件7外，紧挨着散热元件13配置了更多电子部件15。

图5示出了光盘驱动器的一部分的示意图。光盘驱动机构17与未示出的旋转轴线联接。光盘18与该旋转轴线机械连接并沿旋转方向19随该旋转轴线旋转。外壳部件20、21部分地围绕光盘18。

在该光盘驱动器工作期间，外壳部件20、21从电子部件吸热并在第一热流22中朝光盘18且在第二热流23中向外部散热。第一热量22加热光盘18周围的空气。加热后的空气然后通过热对流并通过光盘旋转产生的空气流19移动离开。

图6示出了光盘驱动器10的透视图，其中热流用虚线双箭头表示。

图7示出了用于光盘驱动器的热控制和管理系统的流程图。为了避免损坏信息娱乐系统的部件，可实施软件方案的热控制和管理系统以连续监视系统温度，特别是对于关键系统部件而言。

在第一步骤30中，收音机信息娱乐系统处于工作模式。在步骤31中监视信息娱乐系统的温度。在判断步骤32中，判断系统温度是否已超过警告温度阈值T_warn。如果情况是这样，则系统在步骤33中减少预定特征，例如更低的系统音量输出，以降低总发热。如果不是，则处理循环回到监视步骤31。

在判断步骤34中，判断系统温度是否已超过大于警告温度T_warn的临界温度T_crit。如果情况不是这样，则处理循环回到监视步骤31。

另一方面，如果温度继续上升且临界温度T_crit被超过，则在步骤35中将关键部件置于待机模式下。在步骤36中显示建议消息以告知使用者并且在步骤37中使系统进入待机模式。

由此，发热显著减少，直至系统温度分别下降到“临界”和“警告”温度阈值之下。通常，在温度再次下降到“警告”温度阈值之下并且系统恢复全部功能之前要耗费一定时间。

根据本申请的一方面，使用具有安装好的光盘驱动器的已有信息娱乐系统来改善散热。为了读取加载的光盘内容，光盘需要处于旋转运动中。根据本申请，旋转的光盘运动模仿旋转的风扇来从驱动器光学拾取头和其它系统电子部件散热。光盘旋转用来在访问光盘中的写入数据、例如对光盘进行搜索、跳过、播放时通过信息娱乐系统内的强制空气对流传热来增强散热。

特别地，在系统启动期间可利用通过光盘旋转产生的通风。在夏季或热气候期间，汽车可能停放在太阳下，这导致信息娱乐系统在通电之前被加热，尤其在车辆断电时。随着信息娱乐系统通电，除周围的热空气外，电子部件开始发热。

由于环境的周围热、封闭的系统和从系统电子部件产生的另外的热，如图7所示通过软件方案监视的系统热阈值将在短时间内被超过。同样，系统温度可随着使用时间延长而逐渐升高，并且系统将在达到警告温度阈值时进入简化工作模式。

软件实施方案将使系统进入简化工作模式并随后在温度超过临界阈值时进入待机模式。随着系统进入简化工作模式并随后进入待机模式，使用者仅可访问基本的收音机特征，例如FM/AM模式。这将大部分电子部件置于静止模式下并因此减少了它们的发热量。当系统温度降至与低于警告阈值范围的特定边际对应的可接受温度时，系统回到通常工作模式。

根据本申请，在系统启动期间或在通常使用期间利用光盘旋转运动来驱散加热后的空气离开发热部件。系统温度逐渐降低并且形成均匀的总体系统温度。由此，改善了热管理和总的使用者体验。

在根据本申请的冷却布置结构中，信息娱乐系统首先检测有无光盘。在检测到存在光盘的情况下，主轴马达被致动以使光盘旋转，从而产生增强散热的运动空气，而不致动光盘读取部件或其它电子部件。一旦达到系统可接受的温度，信息娱乐系统便返回通常工作模式，并且光盘读取可根据使用者旋转而开始。

有利地，减少对光盘产生的空气流或由架构、底座、驱动器或其它部件产生的热流的阻碍，以使得光盘的旋转运动有效地用于从系统驱散加热后的空气。

根据本申请，利用信息娱乐系统内的组装好的光盘驱动器的工作光盘旋转运动来产生强制空气对流运动以向周围驱散加热后的空气，而不需要任何另外的部件或材料成本清单。

在根据本申请的第二设计步骤中，可结合光盘驱动器的空气流使用其它硬件解决方案来使信息娱乐系统、特别是1-DIN系统内的加热后的空气的驱散。

尽管不需要，但除通过向周围对流传递来驱散加热后的空气外，还可使用单独的风扇或与通风单元连接。

为了进一步改善散热，本申请还提出了光盘驱动器、关键电子部件和系统底座上的策略性开口的策略性布局来增强加热后的空气的驱散，如在图8、9和10中所述。这有助于有效地降低系统温度并因此提高驱动器和其它电子部件的可靠性。

图8示出了光盘驱动器10的后表面3上的竖直狭缝10的布置结构。剖面扩大显示了竖直狭缝40的圆形上端41。

图9示出了光盘驱动器10的上表面6中的矩形开口42、43、44、45的布置结构。矩形开口设置在光盘区域周围。在工作期间，热空气移行至光盘驱动器的上侧并经由开口42、43、44、45离开光盘驱动器。通过由光盘产生的空气流来辅助向上的空气运动。例如，光盘周围的外壳20、21可呈向上螺旋形状形成，以通过对由光盘产生的水平空气流增加竖直分量来辅助热空气的向上流动。

图10示出了其中关键电子部件、电动风扇和/或散热器配置在围绕光盘区域47的外区域46中的实施例。光盘和所产生的空气流的旋转速度在光盘的周边最快。此外，空气的惯性引起空气流切向地离开光盘。由此，当要冷却的部件刚好布置在光盘区域47的外侧时，可以实现有效的散热。

图11示出了其中利用光盘运动和电动风扇来产生用于从电子部件15散热的组合空气流的实施例。在图11的示例中，在光盘区域中配置了两个电子部件15且刚好在光盘区域的外侧配置了又两个电子部件15。该又两个电子部件配置在电动风扇的这样一侧，即光盘产生的空气流增强电动风扇的空气流。

图12示出了其中利用光盘运动来逆着散热器13引导空气流的实施例。电子部件被配置成靠近散热器和光盘区域的外侧。

为了通过经由工作的光盘旋转实现的强制空气对流来使信息娱乐系统内的加热后的空气驱散效果最大化，还提出了以下可行的硬件解决方案，如图13中所归纳的：

a)根据本申请，光盘布局策略地定位成通过交换区域来确保最大效率。

b)关键电子部件策略性地定位成从强制空气对流产生最大效益。

c)系统外壳上的策略性开口实现了加热后的空气向周围的驱散。

d)具有优良导热率和设计合理的表面的策略性布局，以实现加热后的空气向周围的高效驱散。

e)利用导热垫或导热脂来充填散热器与电子部件之间的全部空隙，以通过热阻的减小来使热传递最大化。

f)在系统内结合可选的电动风扇以辅助由来自光盘旋转运动的强制空气对流送出和分流的加热后的空气的快速去除。

其它措施包括节能芯片组的使用、部件材料和设计的选择以及使用阳极化处理后的涂层来改善散热。

图14示出了具有仪表盘49的汽车的乘客舱室48。仪表盘49包括DIN插槽50，其中配置了汽车信息娱乐系统10。此外，在仪表盘中设置了通风系统51。在图14的示例中，供给空气区域52位于信息娱乐系统10上方且仪表盘的排出空气区域53位于信息娱乐系统10下方。

尽管以上描述包含很多特殊性，但不应当被解释为限制了实施例的范围，而是仅仅提供可预知的实施例的说明。尤其是实施例的上述优点不应当被解释为限制了实施例的范围，而仅仅是用来说明在实践所述实施例的情况下的可能结果。因此，实施例的范围应当通过权利要求和它们的等同方案而是通过给出的示例来确定。

词汇表

BOM	材料清单
		CD	压缩光盘
DVD	数字通用光盘
		BD	蓝光光盘
HD	高清晰度
		OPU	光学拾取头
RPM	每分钟转数
		PCB	印刷电路板

Claims (13)

1.一种用于具有DIN插槽开口的汽车仪表盘的DIN插槽规格信息娱乐系统，设置有供给空气区域和排出空气区域，其中所述DIN插槽规格信息娱乐系统包括具有以下特征的光盘驱动器：

-具有供给空气入口和排出空气出口的光盘驱动器外壳，其中所述供给空气入口设置成与所述供给空气区域连通，并且其中所述排出空气出口设置成与所述排出空气区域连通，

-用于驱动光学数据载体光盘的具有光盘接纳区域的光盘驱动机构，

其中，所述光盘接纳区域与所述供给空气入口和所述排出空气出口连接成使得，在设置于所述光盘接纳区域中的光学数据载体光盘旋转时，在所述供给空气入口与所述排出空气出口之间产生冷却空气流，

-在位于所述供给空气入口与所述排出空气出口之间的区域中设置了至少一个电子部件，其中所述电子部件布置成使得所述冷却空气流与所述至少一个电子部件的至少一个表面区域接触，

-至少一个温度传感器，

-与光盘驱动机构和所述至少一个温度传感器连接的光盘驱动控制器，其中所述光盘驱动控制器包括用于基于所述至少一个温度传感器的信号来判定预定的温度阈值是否被超过的装置、检测光盘何时静止或未被使用的装置和用于在所述预定的温度阈值被超过时从静止或未被使用状态致动所述光盘驱动机构的装置。

2.根据权利要求1所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，其中，所述光盘驱动控制器包括用于检测启动模式的装置和用于在所述DIN插槽规格信息娱乐系统处于所述启动模式且所述预定的温度阈值被超过时致动所述光盘驱动机构的装置。

3.根据权利要求1所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，其中，所述光盘驱动控制器包括用于接收启动信号的装置和用于在所述预定的温度阈值被超过并且所述启动信号被接收时致动所述光盘驱动机构的装置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，所述光盘驱动器包括围绕所述光盘接纳区域的外壳部，其中所述外壳部具有与所述光学数据载体光盘的外沿邻接地布置的圆形。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，其中，所述至少一个电子部件包括散热器，所述散热器的表面布置在所述空气流中。

6.根据权利要求5所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，其中，所述至少一个电子部件的所述散热器与所述外壳热接触。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，其中，所述光盘驱动器的所述至少一个电子部件布置在所述光盘接纳区域的侧向外侧并与所述光盘接纳区域邻接。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，所述光盘驱动器还包括与外壳表面邻接地布置的电动风扇，其中所述至少一个电子部件布置在所述冷却空气流和所述电动风扇的空气流大致沿相同方向流动的区域中。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，还包括位于所述光盘驱动器外壳的后表面或侧面上的多个狭缝。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，所述光盘驱动器在所述光盘驱动器外壳的顶面包括上部开口，其中所述上部开口布置在所述光盘接纳区域的大致侧向外侧。

11.一种具有DIN插槽开口的汽车仪表盘，其中，在所述DIN插槽开口中设置了根据权利要求1至10中任一项所述的DIN插槽规格信息娱乐系统，其中，所述DIN插槽规格信息娱乐系统的排出空气出口与所述汽车仪表盘的排出空气区域连通，并且其中所述DIN插槽规格信息娱乐系统的供给空气入口与所述仪表盘的供给空气区域连通。

12.一种汽车，所述汽车具有根据权利要求11所述的汽车仪表盘，其中，所述仪表盘安装至所述汽车的乘客舱室的前部。

13.一种具有内部设备的汽车，所述内部设备包括汽车通风系统和根据权利要求11所述的汽车仪表盘，其中所述汽车通风系统与所述仪表盘的所述供给空气区域和所述排出空气区域中的至少一者连通。