DE102020123549A1

DE102020123549A1 - Karosserie-Antennenmodul sowie Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls

Info

Publication number: DE102020123549A1
Application number: DE102020123549.6A
Authority: DE
Inventors: Markus Pfletschinger; Thomas Adam; Dominik Schaich; Uwe Daum; Roland Böhmert
Original assignee: Hirschmann Car Communication GmbH
Current assignee: Hirschmann Car Communication GmbH
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-03-10
Also published as: JP7270692B2; CN114243251A; JP2022045916A; KR20220033440A; US11888206B2; EP3968457A1; US20220077561A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Karosserie-Antennenmodul (10), insbesondere 5G-Antennenmodul (10), für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens: einem Untergehäuse (100), einer Telematikeinheit (200) und einem Antennenträger (400), wobei das sich hauptsächlich in eine Querrichtung (Qr) erstreckende Antennenmodul (10) derart ausgebildet ist, dass eine Telematikleiterplatte (202) der Telematikeinheit (200) aktiv kühlbar ist, wobei ein erster Abschnitt (214) oder der Telematikeinheit (200) oder der Telematikleiterplatte (202) von einem erzwungenen Luftstrom, und ein zweiter Abschnitt (224) der Telematikeinheit (200) oder der Telematikleiterplatte (202) von einem Peltier-Element (222) kühlbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Karosserie-Antennenmodul, insbesondere ein 5G-Antennenmodul, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls, insbesondere eines 5G-Antennenmoduls. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Karosserie und ein Fahrzeug.
Die DE 10 2016 123 868 A1 ( US 10 135 110 B2 ) offenbart ein auf einem Dach eines Fahrzeugs montierbares externes Karosserie-Dachantennenmodul mit einer Kühlung. Die Kühlung umfasst dabei eine Batterie und ein Peltier-Kühlelement, welches von der Batterie mit elektrischem Strom versorgbar ist. An einer kalten Seite des Peltier-Kühlelements sind eine Antenne und eine zur Antenne gehörige Elektronik des Antennenmoduls eingerichtet. Die Antenne ist zum Abstrahlen eines Signals von der Elektronik oder zum Empfangen eines abgestrahlten Signals von einer anderen Kommunikationsvorrichtung ausgelegt.
Die Automobilindustrie wird die neuen Generationen von Kraftfahrzeugen mit 5G-Technologie ausrüsten. Für deren hohe Frequenzen ist es sinnvoll, einen NAD-Transceiver (NAD: Network Access Device) nahe an ein Antennenmodul zu bringen, um Kabelverluste zu vermeiden. - Externe oder integrierte Dachantennenmodule zeigen eine gute Hochfrequenz-Leistung mit dem Nachteil ggf. hoher Temperaturen bei Sonneneinstrahlung., wobei die temperatursensitiven Transceiver zukünftig in solch heißen Bereichen integriert sind. Die Temperatur unter/in einem Fahrzeugdach beträgt bis zu 105°C. Der typische Betriebstemperaturbereich eines Transceivers liegt bei -40°C bis +85°C (über +85°C können die SAW-Filter der NAD-Transceiver meist nicht mehr eingesetzt werden, weil sie ihre Wirksamkeit verlieren bzw. außerhalb einer Spezifikation laufen). - Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes externes und/oder integriertes Karosserie-Antennenmodul für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung ist mittels eines Karosserie-Antennenmoduls, insbesondere eines 5G-Antennenmoduls, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, durch ein Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls, insbesondere eines 5G-Antennenmoduls, und mittels einer Karosserie und eines Fahrzeugs gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Damit ein NAD-Transceiver eines Antennenmoduls in solch einer heißen Umgebung funktionieren kann, ist eine aktive Kühlung notwendig. Andere Komponenten wie eine Stromversorgung, ein Verstärker, eine CPU, ein Ethernet-Gerät, Wifi, GNSS, SDARS etc. können bei höheren Temperaturen (Junction-/Sperrschicht-Temperatur) bis zu 125°C arbeiten. Eine zusätzliche Herausforderung besteht darin, dass das gesamte intelligente Antennenmodul nur einen begrenzten Platz zur Verfügung hat. Hierbei muss ein thermischer Kurzschluss zwischen unterschiedlich kritischen Temperaturbereichen vermieden werden. Es müssen also hohe Temperaturunterschiede in einem kleinen Bereich bewältigt werden können.
Das erfindungsgemäße Karosserie-Antennenmodul weist wenigstens: ein Untergehäuse, eine Telematikeinheit und einen Antennenträger, z. B. eine Antennenleiterplatte, auf, und das sich hauptsächlich in eine Querrichtung erstreckende Antennenmodul derart ausgebildet ist, dass eine Telematikleiterplatte der Telematikeinheit aktiv kühlbar ist, wobei ein erster Abschnitt der Telematikeinheit oder der Telematikleiterplatte von einem erzwungenen Luftstrom und ein zweiter Abschnitt der Telematikeinheit oder der Telematikleiterplatte von einem Peltier-Element kühlbar ist.
Der Begriff Karosserie-Antennenmodul' soll dabei ausdrücken, dass dieses Antennenmodul für einen Anbau und/oder Einbau an und/oder in einen Abschnitt einer Karosserie, insbesondere wenigstens eines Karosserieteils, einer Heckkarosserie, wenigstens eines Heckkarosserieteils, eines (hinteren) Fahrzeugdachs etc., eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet ist. Hierbei kann das Antennenmodul als ein externes Antennenmodul (d. h. montierbar außen an der Karosserie) und/oder insbesondere integriertes Antennenmodul (d. h. montierbar innen in/an der Karosserie, z. B. unter einer Außenhaut, einer Abdeckung etc.) ausgebildet sein. Eine Mischform davon ist natürlich anwendbar.
Der erste Abschnitt kann als ein Nicht-NAD-Bereich und der zweite Abschnitt kann als ein NAD-Bereich der Telematikleiterplatte ausgebildet sein. Die Telematikleiterplatte kann zwischen dem NAD-Bereich und dem Nicht-NAD-Bereich eine Wärmesperreinrichtung zum Entkoppeln eines gegenseitigen Wärmeaustauschs aufweisen. Die Wärmesperreinrichtung soll dabei insbesondere einen Wärmeeintrag vom Nicht-NAD-Bereich in den NAD-Bereich der Telematikleiterplatte verhindern. Die Wärmesperreinrichtung kann z. B. als ein Durchgangsschlitz, ein reduzierter Querschnitt, eine Reduzierung einer Masseleitung, einer örtlichen Reduzierung eines Aufkommens eines Metalls, insbesondre Kupfer, etc. in der Telematikleiterplatte eingerichtet sein.
Der NAD-Bereich der Telematikleiterplatte ist dabei derjenige Bereich in welchem das NAD (Network Access Device) und ggf. dessen Peripherie (vgl. 6) angeordnet sind. Dies kann insbesondere ein bestimmter Endabschnitt der Telematikleiterplatte sein. Dementsprechend ist der Nicht-NAD-Bereich derjenige Bereich der Telematikleiterplatte, der abseits des NADs und ggf. dessen Peripherie liegt. Ferner kann der NAD-Bereich alternativ oder zusätzlich als thermisch kritischer Bereich und der Nicht-NAD-Bereich als ein thermisch weniger kritischer Bereich der Telematikleiterplatte ausgebildet und/oder bezeichnet sein.
In einer Ausführungsform umfasst eine Wärmesperreinrichtung zwei Durchgangsschlitze in der Telematikleiterplatte, die die Telematikleiterplatte bevorzugt: in einen Kopf (ggü. Rumpf vergleichsweise klein), einen Hals (Engstelle zwischen Kopf und Rumpf) und einen Rumpf (ggü. Kopf vergleichsweise groß) gliedern. Die Durchgangsschlitze sind dabei bevorzugt im Wesentlichen symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, in der Telematikleiterplatte eingerichtet, wobei deren Kopf, Hals und Rumpf ebenfalls bevorzugt symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, in der Telematikleiterplatte eingerichtet sind. Bevorzugt ist hierbei eine entsprechende mittige Querrichtung der Telematikleiterplatte die Spiegelachse.
Das Antennenmodul kann derart ausgebildet sein, dass als eine wesentliche Wärmesenke für das Antennenmodul eine Karosserie des Fahrzeugs bzw. das (gesamte) Fahrzeug dient. Unter wesentlicher Wärmesenke soll, einmal abgesehen vom erzwungenen Wärmetransport durch einen Ventilator (vgl. u.) und sonstiger Dissipation des Antennenmoduls, die einzig intendierte Wärmesenke verstanden sein. Das Antennenmodul kann derart ausgebildet sein, dass über dessen Untergehäuse eine Wärme der Telematikeinheit an die/eine Karosserie abführbar ist. Hierbei ist das Untergehäuse insbesondere aus einem guten Wärmeleiter, insbesondere aus Metall, bevorzugt Aluminium, gefertigt.
Das Antennenmodul kann in einem Querendabschnitt einen Ventilator aufweisen, wobei der von diesem erzwingbare Luftstrom wenigstens auf den ersten Abschnitt der Telematikleiterplatte gerichtet ist. Bevorzugt ist der Ventilator als ein Radialventilator ausgebildet. Der Ventilator kann den erzwungenen Luftstrom über die Telematikleiterplatte hinweg ggf. auch seitlich und/oder unten vorbei, bzw. durch das Antennenmodul hindurch blasen oder saugen. Zusätzlich oder alternativ ist das Antennenmodul auch an eine Klimaanlage des Fahrzeugs fluidmechanisch anschließbar.
Die Telematikeinheit kann zwei sich bevorzugt in Querrichtung aneinander anschließende Bereiche umfassen. Hierbei kann der erste Bereich der Telematikeinheit dem/einem Nicht-NAD-Bereich der Telematikleiterplatte entsprechen. Ferner kann der zweite Bereich der Telematikeinheit ein Kühlpaket umfassen, in welchem der/ein NAD-Bereich der Telematikleiterplatte kühlbar eingerichtet ist. Des Weiteren kann wenigstens ein Bereich oder können beide Bereiche der Telematikeinheit in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Untergehäuse stehen. Hierfür kann zwischen dem Untergehäuse und dem entsprechenden Bereich eine Wärmeübergangseinrichtung, wie z. B. ein Wärmeleitpad, eine Wärmeleitpaste, Wärmeleitgel etc., eingerichtet sein.
Der zweite Abschnitt der Telematikleiterplatte kann in dem/ einem Kühlpaket der Telematikeinheit eingerichtet sein. Ferner kann das Kühlpaket das Peltier-Element, den NAD-Bereich der Telematikleiterplatte und bevorzugt einen Kühlpaketdeckel aufweisen. Hierbei kann der Kühlpaketdeckel aus einem Metall, insbesondere Aluminium, und/oder einem Kunststoff ausgebildet sein. Das Kühlpaket kann ferner einen Aufnahmerahmen aufweisen, in welchem das Peltier-Element und der NAD-Bereich aufnehmbar sind, wobei der Aufnahmerahmen bevorzugt vom Kühlpaketdeckel verschließbar ist. Hierbei kann der Aufnahmerahmen aus Metall, insbesondere Aluminium, oder Kunststoff ausgebildet sein.
Der NAD-Bereich kann in einem Wärmeübertragungskontakt mit einer Kaltseite des Peltier-Elements stehen. Die Kaltseite des Peltier-Elements hängt natürlich von einem Stromfluss durch das Peltier-Element ab; d. h. das Peltier-Element soll zum Kühlen derart angesteuert werden, dass sich hier (NAD-Bereich) dessen Kaltseite einrichtet. Soll der NAD-Bereich, z. B. bei sehr kalten Außentemperaturen geheizt werden, ist dies durch eine Umkehrung des Stromflusses natürlich möglich (vgl. u.). Der Wärmeübertragungskontakt kann mittels einer Wärmeübergangseinrichtung, wie z. B. einem Wärmeleitpad, einer Wärmeleitpaste, einem Wärmeleitgel, ein Lot etc., eingerichtet sein. - Das Kühlpaket kann einen Sandwichaufbau aufweisen, in welchem dessen Paketbestandteile in Hochrichtung des Antennenmoduls gestapelt eingerichtet sind. Des Weiteren kann der vom Ventilator erzwingbare Luftstrom ferner auf das Kühlpaket der Telematikeinheit gerichtet sein. Hierbei soll der Luftstrom insbesondere unten und/oder seitlich am Kühlpaket vorbeiströmen.
Hierbei kann das Kühlpaket als eine Art Kühlschrank' oder Kühlbox aufgebaut sein (vgl. a. 5). Das Peltier-Element bildet die Rückwandung des Kühlschranks mit warmer Außenseite (diese Wärme wird im Wesentlichen über das Untergehäuse (zweite Bodenplatte (vgl. u.) an die Karosserie abgeführt) und kühlender Innenseite (Kühlraum) im Betrieb des Peltier-Elements. Der Aufnahmerahmen bildet ggf. zusammen mit einem Rahmen des Kühlpaketdeckels eine umlaufende Außenwandung des Kühlschranks, wobei ferner der Kühlpaketdeckel als verschlossene Kühlschranktür fungiert und einen Kühlraum des Kühlschranks gegenüberliegend zur kühlenden Innenseite des Peltier-Elements abschließt. Durch diese Maßnahme wird das NAD des NAD-Bereichs bzw. der NAD-Bereich thermisch isoliert und vom erzwungenen Luftstrom entkoppelt. Hierbei muss das Kühlpaket weder flüssigkeitsdicht noch gasdicht sein.
Das Untergehäuse kann wenigstens eine oder genau eine Bodenplatte aufweisen. Hierbei kann ein erster Abschnitt, insbesondere ein Querabschnitt, der Bodenplatte in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Nicht-NAD-Bereich stehen. Ferner kann ein zweiter Abschnitt, insbesondere ein Querabschnitt, der Bodenplatte in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Kühlpaket, insbesondere einer Warmseite des Peltier-Elements, stehen. Zum Entkoppeln eines gegenseitigen Wärmeaustauschs, kann die Bodenplatte eine Wärmesperreinrichtung zwischen ihrem ersten Abschnitt und ihrem zweiten Abschnitt aufweisen. Die Wärmesperreinrichtung soll einen thermischen Kurzschluss, also einen Wärmeaustausch zwischen den Bodenplattenabschnitten, wenigstens teilweise oder im Wesentlichen verhindern.
Die Wärmesperreinrichtung soll dabei insbesondere einen Wärmeeintrag vom ersten Abschnitt in den zweiten Abschnitt der Bodenplatte verhindern. Die Wärmesperreinrichtung kann z. B. als ein Durchgangsschlitz, ein reduzierter Querschnitt etc. in der Bodenplatte eingerichtet sein. Ferner können die beiden Abschnitte über einen thermischen Isolator miteinander zu einer bzw. einer einzigen Bodenplatte verbunden sein.
Das Untergehäuse kann wenigstens oder genau zwei Bodenplatten aufweisen. Hierbei kann die erste Bodenplatte in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Nicht-NAD-Bereich stehen. Ferner kann die zweite Bodenplatte in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Kühlpaket, insbesondere einer Warmseite des Peltier-Elements, stehen. Der jeweilige Wärmeübertragungskontakt kann mittels einer Wärmeübergangseinrichtung, wie z. B. einem Wärmeleitpad, einer Wärmeleitpaste, einem Wärmeleitgel etc., eingerichtet sein (dies gilt auch für die obige einzelne Bodenplatte analog). Bevorzugt sind die Bodenplatten aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt (dies gilt wiederum für die obige einzelne Bodenplatte analog). - Die Warmseite des Peltier-Elements hängt natürlich von einem Stromfluss durch das Peltier-Element ab; d. h. das Peltier-Element soll zum Kühlen derart angesteuert werden, dass sich hier (einzige bzw. zweite Bodenplatte) dessen Warmseite einrichtet.
Zum Entkoppeln eines gegenseitigen Wärmeaustauschs sind die beiden Bodenplatten oder die beiden thermisch entkoppelten Teile einer einzigen Bodenplatte, bevorzugt über eine Wärmesperreinrichtung, insbesondere einen Wärmesperrschlitz, zueinander beabstandet im Antennenmodul eingerichtet. Hierbei ist es bevorzugt, dass sich die Wärmesperreinrichtung der Telematikleiterplatte und der Wärmesperrschlitz zwischen den zwei Bodenplatten in Querrichtung betrachtet wenigstens überlappen, bzw. in Hochrichtung betrachtet der eine innerhalb des anderen liegt oder diese im Wesentlichen miteinander fluchten.
Auf der ersten und/oder zweiten Bodenplatte kann wenigstens ein oder jeweils ein Antennenträger eingerichtet sein. Durch eine innere Anordnung der Komponenten des Antennenmoduls z. B. mit wenigstens einem separaten Antennenträger ist man flexibel und kann einen einzelnen Antennenträger an eine wechselnde Anforderung (Bauraum, erweiterter Frequenzbereich etc.) schnell anpassen, ohne die Telematikleiterplatte oder einen anderen Antennenträger, wie z. B. eine Antennenleiterplatte, zwingend ändern zu müssen. Vorteilhafterweise nutzen die Antennenträger eine maximal verfügbare Bauhöhe des Antennenmoduls aus, um eine möglichst gute Effizienz zu erreichen. D. h. abgesehen von einem Obergehäuse und ggf. einer Bodenplatte und/oder ggf. eines Untergehäuses nimmt der Antennenträger in wenigstens einem Bereich eine im Wesentlichen vollständige Höhe innerhalb des Antennenmoduls in Anspruch.
Der vom Ventilator erzwingbare Luftstrom kann ferner auf den wenigstens einen Antennenträger gerichtet sein. Das Untergehäuse kann in einem Querendabschnitt einen Seitenabschluss aufweisen, auf welchem der Ventilator montiert ist. Bevorzugt weist dieser Seitenabschluss einen Lufteinlass für den Ventilator auf, wobei der Ventilator direkt über dem Lufteinlass montiert sein kann. Bevorzugt ist dieser Seitenabschluss aus einem Kunststoff gefertigt. - Das Untergehäuse kann in einem Querendabschnitt einen Seitenabschluss aufweisen, welcher einen Luftauslass aufweist. Der Luftauslass dient zum Abtransport von erwärmter Luft aus dem Antennenmodul heraus. Bevorzugt ist dieser Seitenabschluss ebenfalls aus einem Kunststoff gefertigt.
In einer Ausführungsform kann eine Kühlluft in Abhängigkeit einer Geometrie des Antennenmoduls vom Ventilator von einem Querendabschnitt zum anderen Querendabschnitt des Antennenmoduls geführt werden, in welchem sich der Luftauslass befindet. Die seitliche Anordnung des Ventilators, also in Querrichtung außen, trägt dazu bei, eine geringe Bauhöhe des Antennenmoduls zu realisieren. Weiterhin trägt der Ventilator dazu bei, dass eine weitere integrierte Elektronik, z. B. auf einem Antennenträger, wie z. B. einer Antennenleiterplatte, einer anderweitigen Leiterplatte (vgl. u.) etc., über die Kühlluft kühlbar ist. Dies kann bis zu einem gewissen Grad auch für die Warmseite des Peltier-Elements gelten, wobei es bevorzugt ist, dass die Kühlluft in Querrichtung seitlich am Kühlpaket vorbeiströmen kann. Hierzu kann ein Luftspalt in Querrichtung zwischen dem Kühlpaket und z. B. einer Seitenwandung oder einer Brüstung der zweiten Bodenplatte, eines Gehäuseabschnitts des Antennenmoduls etc. eingerichtet sein.
Das Untergehäuse kann derart ausgebildet sein, dass es flächig mit der Karosserie verbindbar ist. Hierbei sollten einander betreffende thermische Koppelflächen möglich groß sein, wobei zwischen diesen beiden eine Flächenpressung einrichtbar ist, um einen guten thermischen Kontakt zu erreichen. Dies kann z. B. durch eine Verschraubung realisiert sein. Hierbei ist dann z. B. auch ein Wärmeleitpad, eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitgel etc. anwendbar. Das Untergehäuse kann ferner an seiner Außenseite eine Wärmeübergangseinrichtung, insbesondere ein Wärmeleitpad, aufweisen. Ggf. ist dabei auch eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitgel etc. anwendbar. - Hierdurch kann die im Antennenmodul entstehende Wärme gut an die Karosserie und somit das gesamte Fahrzeug abgegeben werden. Diese Wärme kann dann wiederum von der Karosserie bzw. dem Fahrzeug an die Umgebung abgegeben werden, die ihrerseits als weitere Wärmesenke dient. - Das Antennenmodul selbst ist bevorzugt frei von einem separaten Kühlkörper, insbesondere einem separaten gerippten Kühlkörper; d. h. das Antennenmodul weist einen solchen bevorzugt nicht auf.
Natürlich kann z. B. das Untergehäuse oder wenigstens eine Bodenplatte zusätzlich als Kühler, z. B. mittels Kühlrippen ausgebildet sein. Hierfür eignet sich insbesondere eine Seitenwandung oder eine Brüstung, bevorzugt in Querrichtung. Hierbei ist es ferner bevorzugt, dass der Kühler bzw. die Kühlrippen ebenfalls vom erzwungenen Luftstrom kühlbar sind. Hierdurch ist ferner die vom Ventilator kommende Luft besser führbar und die Wärme des Peltier-Elements kann besser abgeführt werden.
Das Antennenmodul kann zwischen dem Untergehäuse, insbesondere der Telematikeinheit, und einem Obergehäuse eine anderweitige Leiterplatte aufweisen. Hierbei kann die anderweitige Leiterplatte z. B. im Obergehäuse montiert sein. Eine maximale bzw. realisierbare Bauhöhe des Antennenmoduls beträgt: ca. 50mm, ca. 45mm, ca. 40mm, ca. 35mm, ca. 32,5mm, ca. 30mm, ca. 27,5mm ca. 25mm, ca. 22,5mm, ca. 20mm, ca. 17,5mm oder ca. 15mm. - Ferner ist mittels des Antennenmoduls ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls, insbesondere eines 5G-Antennenmoduls, durchführbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen weist das Antennenmodul eine Telematikeinheit mit einer Telematikleiterplatte auf, wobei sich die Telematikeinheit oder die Telematikleiterplatte in einen Nicht-NAD-Bereich und einen NAD-Bereich gliedert, und bei einem Überschreiten einer Grenztemperatur, der Nicht-NAD-Bereich und/oder der NAD-Bereich aktiv gekühlt werden, und der Nicht-NAD-Bereich und der NAD-Bereich im Wesentlichen unabhängig voneinander gekühlt werden können.
D. h. es kann z. B. bei Überschreiten einer ersten Grenztemperatur zunächst im Wesentlichen nur der NAD-Bereich oder im Wesentlichen nur der Nicht-NAD-Bereich aktiv gekühlt werden. Bei Überschreiten einer zweiten Grenztemperatur kann zusätzlich noch der Nicht-NAD-Bereich bzw. der NAD-Bereich aktiv gekühlt werden. Es ist natürlich möglich, dass bei Überschreiten einer dritten Grenztemperatur sowohl der Nicht-NAD-Bereich als auch der NAD-Bereich aktiv gekühlt werden. Eine entsprechende Kühlung (vgl. a. o.) kann schlafend verbleiben, bis die entsprechende Grenztemperatur im Antennenmodul oder in einer Elektronik des Antennenmoduls erreicht ist.
Hierbei ist z. B. eine maximale Temperatur des NAD-Bereichs 85°C in einem Betrieb des Antennenmoduls, sodass z. B eine Grenztemperatur hierfür auf ca. 75°C, 77,5°C, ca. 80°C, ca. 81°C oder ca. 82°C eingestellt sein kann. Eine maximale Temperatur für den Nichtbetrieb des NAD-Bereichs kann dabei höher liegen, ca. 105°C bis 125°C. Entsprechend ist hierfür eine Grenztemperatur zu wählen. - Ferner ist hierbei z. B. eine maximale Temperatur des Nicht-NAD-Bereichs 125°C in einen Betrieb des Antennenmoduls, sodass z. B eine Grenztemperatur hierfür auf ca. 115°C, ca. 117,5°C, ca. 120°C, ca. 121°C oder ca. 122°C eingestellt sein kann.
Bei Überschreiten einer Grenztemperatur kann der Nicht-NAD-Bereich von einem erzwungenen Luftstrom eines Ventilators gekühlt werden. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur kann der NAD-Bereich von einem Peltier-Element gekühlt werden. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur kann der NAD-Bereich von dem/einem Peltier-Element und dem/einem erzwungenen Luftstrom gekühlt werden.
In Ausführungsformen kann eine Wärme des Nicht-NAD-Bereichs von dem erzwungenen Luftstrom (vgl. Pfeile (Luftstrom) in der 3) in Querrichtung aus dem Karosserie-Antennenmodul heraustransportiert werden. - Ferner kann eine Wärme des Peltier-Elements von dem erzwungenen Luftstrom in Querrichtung aus dem Karosserie-Antennenmodul heraustransportiert werden. Dieser Wärmestrom ist im Vergleich mit demjenigen Wärmstrom des Peltier-Elements, der an die Karosserie abgegeben werden kann (vgl. Pfeil (Wärmestrom) in der 5), vergleichsweise klein. Des Weiteren kann eine Wärme des Peltier-Elements, bevorzugt über ein Untergehäuse oder eine Bodenplatte des Karosserie-Antennenmoduls, an eine Karosserie des Fahrzeugs abgegeben werden. Dieser Wärmestrom ist im Vergleich mit demjenigen Wärmestrom des Peltier-Elements, der vom erzwungenen Luftstrom abtransportiert werden kann, vergleichsweise groß.
Bevorzugt steuert/regelt eine (intelligente) Thermo-Software den Ventilator, das Peltier-Element und/oder die Telematikleiterplatte um Wärmeausfälle und/oder Schäden an der Elektronik zu vermeiden. Hierbei bildet wenigstens ein Temperatursensor eine Eingangsbasis für ein Thermo-Management durch die Thermo-Software. Die betreffende Grenztemperatur kann an/in wenigstens einer kritischen elektronischen Komponente, insbesondere der Telematikleiterplatte, gemessen werden. Ferner kann die betreffende Grenztemperatur außen auf und/oder innen in dem Nicht-NAD-Bereich, und/oder außen auf und/oder innen in dem NAD-Bereich gemessen werden. Des Weiteren kann die betreffende Grenztemperatur an wenigstens einer Stelle an der/einer Bodenplatte, in der Nähe des Peltier-Elements etc. gemessen werden.
In einem Gesamtkonzept kann z. B. ein Thermomanagement zum Einsatz kommen, mittels welchem, abhängig von einer einzigen Grenztemperatur oder mehreren Grenztemperaturen, ggf. unter Berücksichtigung der Außentemperatur, folgende mögliche Szenarien anwendbar sind. - Szenario a: der Ventilator ist inaktiv und das Peltier-Element ist inaktiv; Szenario b: der Ventilator ist aktiv (mit einer Steuerung/Regelung des Luftstroms bzw. der Kühlung) und das Peltier-Element ist inaktiv; Szenario c: der Ventilator ist aktiv (mit/ohne einer Steuerung/Regelung des Luftstroms bzw. der Kühlung) und das Peltier-Element ist aktiv (mit/ohne Steuerung/Regelung der Leistung); und/oder Szenario d: der Ventilator ist inaktiv und das Peltier-Element ist aktiv (mit/ohne Steuerung/Regelung der Leistung).
Bei dem Kühlverfahren kann bei Überschreiten einer Grenztemperatur innerhalb des Antennenmoduls, ggf. auch bei aktiver Kühlung, wenigstens ein betroffener Bestandteil des Antennenmoduls nicht betrieben werden. Das Antennenmodul kann als ein erfindungsgemäßes Karosserie-Antennenmodul, insbesondere ein 5G-Antennenmodul ausgebildet sein.
Bei sehr niedrigen Temperaturen, z. B. unter -25°C bis unter -35°C, insbesondere unter -40°C, ist auch noch folgendes Szenario e anwendbar. Da bei solchen Temperaturen eine Performanz des NAD-Bereichs ggf. nicht ideal oder nicht gegeben ist, kann der NAD-Bereich über eine Erwärmung in einen besseren oder idealen Temperaturbereich gebracht werden. D. h. durch ein elektrisches Umpolen des Peltier-Elements kann das Peltier-Element zum Wärmen des NAD-Bereichs verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Karosserie oder das erfindungsgemäße Fahrzeug weisen ein erfindungsgemäßes Karosserie-Antennenmodul, insbesondere ein erfindungsgemäßes 5G-Antennenmodul, auf. Ferner ist durch das erfindungsgemäße Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls, insbesondere eines 5G-Antennenmoduls, durchführbar. Hierbei ist das Kühlverfahren durch ein internes Steuergerät des Antennenmodul oder ggf. ein Steuergerät des Fahrzeugs, welches natürlich auch noch andere Aufgaben übernehmen kann, durchführbar.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Komponenten und/oder Schemata, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/ oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (s. u.), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Erfindungsbeschreibung (s. o.) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/ oder kinematische Umkehrung, eine Kombination etc. zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung bzw. einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste und/oder der Figurenbeschreibung entnommen werden.
Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Abschnitt, Element, Bauteil, Einheit, Komponente, Funktion, Größe etc.) positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation (Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (s. o.), Figurenbeschreibung (s. u.)), Bezugszeichenliste, Patentansprüche, Zeichnung) ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen.
Ein Merkmal dieser Spezifikation kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung etc.). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesem zugeordneten Merkmal bzw. vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden.
Die Merkmale der Beschreibung sind (angesichts des (zunächst meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; d. h. ein jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, ggf. inkl. seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (ggf. weitere hierarchische Gliederung in Untergattung etc.), wodurch, z. B. unter Beachtung von Gleichwirkung und/ oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung des Merkmals möglich ist.
In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) zeigen:

die 1 in einer Perspektivansicht eine Ausführungsform eines nicht näher spezifizierten erfindungsgemäßen Karosserie-Antennenmoduls für ein Kraftfahrzeug,
die 2 in einer dreidimensionalen Explosionsansicht eine weitere Ausführungsform eines solchen erfindungsgemäßen Antennenmoduls,
die 3 in einer dreidimensionalen Explosionsansicht eine erfindungsgemäße Anordnung eines Untergehäuses und einer Telematikeinheit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenmoduls,
die 4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung des Untergehäuses und der Telematikeinheit aus der 3 in einem Zusammenbauzustand,
die 5 eine Schnittansicht in Längsrichtung und Hochrichtung durch die Anordnung des Untergehäuses und der Telematikeinheit aus der 4, in einer Ausnehmung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs,
die 6 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäße Telematikleiterplatte für die erfindungsgemäße Telematikeinheit, mit einem Kopf, einem Hals und einem Rumpf, und
die 7 in einer schematischen Blockdarstellung ein verallgemeinertes Prinzip einer erfindungsgemäßen Kühlung für das Antennenmodul.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen einer Ausführungsform einer Variante eines Karosserie-Antennenmoduls 10, insbesondere eines 5G-Antennenmoduls 10, in einem Zusammenhang mit einem Verfahren (vgl. a. o.) zum Kühlen eines solchen Antennenmoduls, für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, näher erläutert. Obwohl die Erfindung detaillierter durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur.
Andere Variationen können hieraus und/oder aus Obigem (Erfindungsbeschreibung) abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist allgemein im Bereich von Fahrzeugantennen, insbesondere bei externen (nicht dargestellt) oder integrierten Dachantennenmodulen für Kraftfahrzeuge, anwendbar. In der Zeichnung sind nur diejenigen räumlichen Abschnitte eines Gegenstands der Erfindung dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind.
Die 1 und 2 zeigen zwei allgemeine Aufbauten von integrierten Antennenmodulen 10, wobei in der 1 das Antennenmodul 10 in einer Ausnehmung 1, insbesondere einer Vertiefung 1, einer Karosserie 0, insbesondere eines Hecks 0 oder eines Dachs 0 (vorne, Mitte hinten), eingerichtet ist. Das Antennenmodul 10 hat ganz allgemein angenähert die Form eines Prismatoids, insbesondere angenähert oder im Wesentlich die Form eines Quaders, mit vergleichsweise langer Quererstreckung (in Querrichtung Qr des Fahrzeugs bzw. Antennenmoduls 10) und einer Länge (in Längsrichtung Lr des Fahrzeugs bzw. Antennenmoduls 10), die bevorzugt größer als seine Höhe (in Hochrichtung Hr des Fahrzeugs bzw. Antennenmoduls 10) ist.
Solch ein in den 1 und 2 dargestelltes Antennenmodul 10 umfasst z. B. ein Untergehäuse 100, eine Telematikeinheit 200 (TCU: Telematic Control Unit), ggf. eine anderweitige Leiterplatte 300, z. B. eine Antennenträger 300, insbesondere für Satellitendienste, ggf. wenigstens einen Antennenträger 400 und ein Obergehäuse 500. Für den Fall, dass die anderweitige Leiterplatte 300 vorgesehen ist, so ist diese bevorzugt im Obergehäuse 500 montiert.
Gemäß der Erfindung, vgl. die 3 bis 6, umfasst die Telematikeinheit 200, neben einer Kühleinrichtung 222, 223, 226, 228 eine Telematikleiterplatte 202. Die Telematikleiterplatte 202 (vgl. insbesondere die 6) gliedert sich in zwei Abschnitte 214, 224, wobei der erste Abschnitt 214 als ein Nicht-NAD-Bereich 214 und der zweite Abschnitt 224 als ein NAD-Bereich 224 ausgebildet ist. Bevorzugt ist eine äußere Form, also eine Außenkontur einer eigentlichen Leiterplatte der Telematikleiterplatte 202 wenigstens abschnittweise spiegelsymmetrisch bezüglich einer zentralen Querachse Qr der Telematikleiterplatte 202 ausgebildet. Insbesondere ist der Nicht-NAD-Bereich 214 und/oder der NAD-Bereich 224 derart spiegelsymmetrisch.
Die Telematikleiterplatte 202 weist zwischen dem Nicht-NAD-Bereich 214 und dem NAD-Bereich 224 eine Wärmesperreinrichtung 204, z. B. wenigstens einen Durchgangsschlitz 204 auf. Vorliegend umfasst die Wärmesperreinrichtung 204 zwei Durchgangsschlitze 204, 204, die die Telematikleiterplatte 202 in einen bezüglich der zentralen Querachse Qr spiegelsymmetrischen: Kopf 224, Hals 205 und Rumpf 214 gliedern (6). Der verbleibende Hals 205 als Engstelle ist dabei derart ausgelegt, dass ein Signalaustausch zwischen Kopf 224 und Rumpf 214 gewährleitet ist, aber ein sonstiges (wärmeleitendes) Material zwischen Kopf 224 und Rumpf 214 hauptsächlich oder im Wesentlichen weggenommen ist.
Ein Transceivermodul für die Mobilkommunikation (NAD) sitzt bevorzugt auf einer Oberseite der Telematikleiterplatte 202 (vgl. 3). Dafür gibt es mehrere technische Gründe. Die Transceiver selbst werden als eigene Module geliefert, welche aus einer Leiterplatte, darauf aufgelöteten ICs und einem Schirmkäfig bestehen. Die beste Entwärmung gelingt hierbei über die Leiterplatte des Moduls (thermisch geringster Widerstand), also die Telematikleiterplatte 202. Eine Entwärmung über den Schirmkäfig ist oft deutlich weniger effektiv. Die beste Verbindung eines Wärmetauschers, also des Peltier-Elements 222, gelingt daher über den Weg der Telematikleiterplatte 202, welche das Transceivermodul und andere elektronische Komponenten trägt.
Gemäß der Erfindung (vgl. die 3 bis 5) werden bei Überschreiten einer Grenztemperatur am/im Antennenmodul 10, der erste Abschnitt 214 der Telematikleiterplatte 202 bzw. der Nicht-NAD-Bereich 214, und der zweite Abschnitt 224 der Telematikleiterplatte 202 bzw. der NAD-Bereich 224 aktiv gekühlt, wobei der erste Abschnitt 214 bzw. der Nicht-NAD-Bereich 214, und der zweite Abschnitt 224 bzw. der NAD-Bereich 224 im Wesentlichen unabhängig voneinander gekühlt werden können.
Bevorzugt wird dabei der erste Abschnitt 214 der Telematikleiterplatte 202 bzw. der Nicht-NAD-Bereich 214 von einem erzwungenen Luftstrom, und der zweite Abschnitt 224 der Telematikleiterplatte 202 bzw. der NAD-Bereich 224 von einem Peltier-Element 222 (TEC-Element 222: Thermoelectric Cooler) gekühlt. Der erzwungene Luftstrom ist bevorzugt von einem Ventilator 132, insbesondere einem Radialventilator 132, erzeugbar. - Zur Temperaturführung z. B. eines Thermo-Managements durch z. B. eine Thermo-Software vgl. o.
Ferner kann sich die Telematikeinheit 200 in zwei Bereiche 214, 220 gliedern. Hierbei ist der erste Bereich 214 im Wesentlichen mit dem ersten Abschnitt 214 der Telematikleiterplatte 202 bzw. dem Nicht-NAD-Bereich 214 identisch. Der zweite Bereich 220 der Telematikeinheit 200 umfasst ein Kühlpaket 220, in welchem der NAD-Bereich 224 der Telematikleiterplatte 202 kühlbar eingerichtet ist. Die Orientierungen der beiden Bereiche 214, 220, also eine Erstreckung des ersten Bereichs 214 (in Querrichtung Qr) und eine Stapelrichtung (Sandwich) des zweiten Bereichs 220 (in Hochrichtung Hr), stehen dabei bevorzugt hauptsächlich oder im Wesentlichen aufeinander senkrecht. - Des Weiteren kann der vom Ventilator 132 erzwingbare Luftstrom auf das Kühlpaket 220 gerichtet sein.
Das Kühlpaket 220 umfasst, in Bezug auf die 3 von unten nach oben, einen Aufnahmerahmen 223, in welchem das Peltier-Element 222 aufnehmbar ist. Ferner ist in dem Aufnahmerahmen 223 der NAD-Bereich 224 auf dem Peltier-Element 222 aufnehmbar, wobei diese in einem guten Wärmeübertragungskontakt stehen. Das Kühlpaket 220 ist oben von bevorzugt einen Kühlpaketdeckel 226 verschließbar, der auf dem NAD-Bereich 224 aufsitzen oder zu diesem mit einem Abstand (Luftspalt) beabstandet eingerichtet sein kann.
Der erste Bereich 214 bzw. der Nicht-NAD-Bereich 214 ist bevorzugt in einem guten Wärmeübertragungskontakt auf dem Untergehäuse 100, insbesondere einer ersten (Untergehäuse-) Bodenplatte 110, eingerichtet. - Der zweite Bereich 224 bzw. der NAD-Bereich 224 bzw. das Kühlpaket 220 bzw. das Peltier-Element 222 und ggf. der Aufnahmerahmen 223 ist bevorzugt in einem guten Wärmeübertragungskontakt auf dem Untergehäuse 100, insbesondere einer zweiten (Untergehäuse-)Bodenplatte 120, eingerichtet. - Bevorzugt sind die erste Bodenplatte 110 und die zweite Bodenplatte 120 über eine z. B. als einen Luftschlitz 115 ausgebildete Wärmesperre 115 zueinander beanstandet im Antennenmodul 10 eingerichtet.
Das Peltier-Element 222 ist dabei derart in dem Kühlpaket 220 eingerichtet bzw. wird zum Kühlen des zweiten Bereichs 220 bzw. des NAD-Bereichs 224 derart angesteuert, dass sich dessen Warmseite an der zweiten Bodenplatte 120, und sich dessen Kaltseite an dem NAD-Bereich 224 befindet. Insbesondere ist hierbei jeweils ein guter Wärmeübertragungskontakt eingerichtet.
Wenigstens unterhalb der zweiten Bodenplatte 120, insbesondere unterhalb beider Bodenplatten 110, 120, also an einer Außenseite des Antennenmoduls 10, ist eine Wärmeübergangseinrichtung 102, wie z. B. ein Wärmeleitpad 102, eingerichtet, das auf der Karosserie 0 und z. B. in der Ausnehmung 1 zum Einrichten eines guten Wärmeübertragungskontakts vorsehbar ist. D. h. das Antennenmodul 10 ist derart ausgebildet, dass als eine wesentliche Wärmesenke die Karosserie 0 des Fahrzeugs bzw. das Fahrzeug fungiert.
Das Peltier-Elements 222 bzw. die Kaltseite des Peltier-Elements 222, der Aufnahmerahmen 223 und der Kühlpaketdeckel 226 definieren einen je nach betriebenem Gestaltungsaufwand der beteiligten Abschnitte, inkl. der Telematikleiterplatte 202 im Bereich ihrer Engstelle 202, einen mehr oder weniger dichten Kühlraum 228. Hierbei befindet sich der NAD-Bereich 224 innerhalb und der Nicht-NAD-Bereich 214 außerhalb des Kühlraums 228 des Kühlpakets 200 der Telematikeinheit 200.
Auf der ersten Bodenplatte 110 und/oder der zweiten Bodenplatte 120 kann ein Antennenträger 400 vorgesehen sein. Hierbei kann der erzwingbare Luftstrom auf diesen wenigstens einen Antennenträger 400 gerichtet sein. In einer jeweiligen Querrichtung Qr benachbart kann sich an eine oder beide Bodenplatten 110, 120 jeweils ein (Untergehäuse-)Seitenabschluss 130, 140 anschließen. Hierbei kann der Ventilator 132 z. B. auf einem Lufteinlass des Seitenabschlusses 130 montiert sein. Ferner kann der andere Seitenabschluss 140 einen Luftauslass aufweisen.
Die Telematikeinheit 200 umfasst vorliegend nicht nur einen Transceiver (Transceivermodul) sondern bevorzugt weitere Komponenten, wie z. B. WLAN/BT/BTLE, einen Receiver für GNSS, Gyro, Sound Amplifier für den eCall, CAN-Transceiver, Ethernet-Transceiver und/oder wenigstens einen Mikrocontroller etc. Es handelt sich also um eine bevorzugt komplette Telematikeinheit 200 und nicht nur um einen Transceiver oder ein IC. Diese weitere Elektronik kommt im Gegensatz zu einem Transceiver mit höheren Temperaturen zurecht und bedarf keiner ausgeklügelten Kühlung; ein Ventilator reicht hier bereits aus.
Allerdings muss weitgehend verhindert werden, dass eine zusätzliche Elektronik das Transceivermodul noch weiter aufheizt. Sonst würde man das Peltier-Element 222 weiter mit Wärme belasten und ggf. einen thermischen Kurzschluss hervorrufen. Es ist also notwendig eine Art (Halb-)Insel (Transceivermodul, NAD-Bereich 224) mit möglichst geringer Verbindung zwischen diesen zwei Abschnitten (Nicht-NAD-Bereich 214 und Transceivermodul bzw. NAD-Bereich 224) zu schaffen. Hierbei kann es notwendig sein, den Transceiver im Kühlpaket 220 thermisch zu isolieren. Durch eine seitliche Anordnung des Ventilators kann die Luft die Elektronik kühlen und kühlt gleichzeitig das Kühlpaket 220. Es erfolgt also eine Kombination zweier unterschiedlicher zu kühlender Abschnitte bzw. Bereiche in einem Kühlkonzept.
Prinzipiell arbeitet ein Transceiver meist nur ideal in einen bestimmten definierten Temperaturbereich. Durch Kühlung und ggf. Erwärmung wird gemäß der Erfindung versucht, den Transceiver möglichst lange in diesem Bereich betreiben zu können. Nur wenn eine Temperatur noch weiter ansteigt, ist nicht nur eine Performanz alleine wichtig, sondern eine prinzipielle Funktion muss noch gegeben sein, um im Notfall z. B. einen eCall auslösen zu können. In einem solchen Fall muss die eCall-Fähigkeit gewährleistet sein. Entsprechend ist das Antennenmodul 10 anzusteuern bzw. teilweise anzuschalten, um nicht noch mehr Wärme zu erzeugen.
Es ist natürlich gemäß der Erfindung möglich, die Verinselung derart weit zu treiben, dass der Nicht-NAD-Bereich 214 und das Transceivermodul bzw. der NAD-Bereich 224 getrennt voneinander im Antennenmodul 10 eingerichtet sind. Dies ist in der schematischen Blockdarstellung in 7 gezeigt (keine intrinsische Verbindung zwischen dem Nicht-NAD-Bereich 214 und dem NAD-Bereich 224). Hierbei verdeutlichen die Pfeile oben einen Luftstrom des Ventilators 132 über den Nicht-NAD-Bereich 214 hinweg und der Pfeil unten einen Wärmestrom vom Peltier-Element 22 in die Karosserie 1 hinein.
Bezugszeichenliste

0: Karosserie
1: Ausnehmung
10: Karosserie-Antennenmodul
100: Untergehäuse
102: Wärmeübergangseinrichtung
110: (erste) (Untergehäuse-)Bodenplatte zur Kühlung des Nicht-NAD-Bereichs 214
115: Wärmesperre
120: (zweite) (Untergehäuse-)Bodenplatte zur Kühlung des NAD-Bereichs 224 bzw. des Kühlpakets 220 bzw. des Peltier-Elements 222
130: (erster) (Untergehäuse-)Seitenabschluss
132: Ventilator
140: (zweiter) (Untergehäuse-)Seitenabschluss
200: Telematikeinheit
202: Telematikleiterplatte
204: Wärmesperreinrichtung
205: Engstelle
214: (erster) Bereich der Telematikeinheit 200 und (erster) Abschnitt der Telematikleiterplatte 202, Nicht-NAD-Bereich
220: (zweiter) Bereich der Telematikeinheit 200, Kühlpaket
222: Peltier-Element
223: Aufnahmerahmen
224: (zweiter) Abschnitt der Telematikleiterplatte 202, NAD-Bereich
226: Kühlpaketdeckel
228: Kühlraum
300: Antennenträger
400: Antennenträger
500: Obergehäuse
Hr: Hochrichtung Antennenmodul 10
Lr: Längsrichtung Antennenmodul 10
Qr: Querrichtung Antennenmodul 10

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016123868 A1 [0002]
US 10135110 B2 [0002]

Claims

Karosserie-Antennenmodul (10), insbesondere 5G-Antennenmodul (10), für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens: einem Untergehäuse (100), einer Telematikeinheit (200) und einem Antennenträger (400), wobei das sich hauptsächlich in eine Querrichtung (Qr) erstreckende Antennenmodul (10) derart ausgebildet ist, dass eine Telematikleiterplatte (202) der Telematikeinheit (200) aktiv kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt (214) oder der Telematikeinheit (200) oder der Telematikleiterplatte (202) von einem erzwungenen Luftstrom, und ein zweiter Abschnitt (224) der Telematikeinheit (200) oder der Telematikleiterplatte (202) von einem Peltier-Element (222) kühlbar ist.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass: • der erste Abschnitt (214) als ein Nicht-NAD-Bereich (214) und der zweite Abschnitt (224) als ein NAD-Bereich (224) der Telematikleiterplatte (202) ausgebildet ist, • die Telematikleiterplatte (202) zwischen dem NAD-Bereich (224) und dem Nicht-NAD-Bereich (214) eine Wärmesperreinrichtung (204) zum Entkoppeln eines gegenseitigen Wärmeaustauschs aufweist, und/oder • die/eine Wärmesperreinrichtung (204) zwei Durchgangsschlitze (204, 204) in der Telematikleiterplatte (202) aufweist, die die Telematikleiterplatte (202) bevorzugt: in Kopf (224), Hals (205) und Rumpf (214) gliedern.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • das Antennenmodul (10) derart ausgebildet ist, dass als eine wesentliche Wärmesenke für das Antennenmodul (10) eine Karosserie des Fahrzeugs dient, • das Antennenmodul (10) derart ausgebildet ist, dass über dessen Untergehäuse (100) eine Wärme der Telematikeinheit (200) an die/eine Karosserie abführbar ist, und/oder • das Antennenmodul (10) in einem Querendabschnitt einen Ventilator (132) aufweist, wobei der von diesem erzwingbare Luftstrom wenigstens auf den ersten Abschnitt (214) der Telematikleiterplatte (202) gerichtet ist.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Telematikeinheit (200) Bereiche (214, 220) umfasst, wobei: • der erste Bereich (214) der Telematikeinheit (200) dem/einem Nicht-NAD-Bereich (214) der Telematikleiterplatte (202) entspricht, • der zweite Bereich (220) der Telematikeinheit (200) ein Kühlpaket (220) umfasst, in welchem der/ein NAD-Bereich (224) der Telematikleiterplatte (202) kühlbar eingerichtet ist, und/oder • wenigstens ein Bereich (214/220) oder beide Bereiche (214, 220) der Telematikeinheit (200) in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Untergehäuse (100) stehen.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • der zweite Abschnitt (224) der Telematikleiterplatte (202) in dem/einem Kühlpaket (220) der Telematikeinheit (200) eingerichtet ist, • das Kühlpaket (220) das Peltier-Element (222), den NAD-Bereich (224) der Telematikleiterplatte (202) und bevorzugt einen Kühlpaketdeckel (226) aufweist, und/oder • das Kühlpaket (220) ferner einen Aufnahmerahmen (223) aufweist, in welchem das Peltier-Element (222) und der NAD-Bereich (224) aufnehmbar sind, wobei der Aufnahmerahmen (223) bevorzugt vom Kühlpaketdeckel (226) verschließbar ist.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • der NAD-Bereich (224) in einem Wärmeübertragungskontakt mit einer Kaltseite des Peltier-Elements (222) steht, • das Kühlpaket (220) einen Sandwichaufbau aufweist, in welchem dessen Paketbestandteile in Hochrichtung (Hr) des Antennenmoduls (10) gestapelt eingerichtet sind, und/oder • der vom Ventilator (132) erzwingbare Luftstrom ferner auf das Kühlpaket (220) der Telematikeinheit (200) gerichtet ist.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Untergehäuse (100) wenigstens eine oder genau eine Bodenplatte aufweist, wobei: • ein erster Abschnitt der Bodenplatte in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Nicht-NAD-Bereich (214) steht, • ein zweiter Abschnitt der Bodenplatte in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Kühlpaket (220), insbesondere einer Warmseite des Peltier-Elements (222), steht, und/oder • zum Entkoppeln eines gegenseitigen Wärmeaustauschs, die Bodenplatte eine Wärmesperreinrichtung zwischen ihrem ersten Abschnitt und ihrem zweiten Abschnitt aufweist.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Untergehäuse (100) wenigstens oder genau zwei Bodenplatten (110, 120) aufweist, wobei: • die erste Bodenplatte (110) in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Nicht-NAD-Bereich (214) steht, • die zweite Bodenplatte (120) in einem Wärmeübertragungskontakt mit dem Kühlpaket (220), insbesondere einer Warmseite des Peltier-Elements (222), steht, und/oder • zum Entkoppeln eines gegenseitigen Wärmeaustauschs, die beiden Bodenplatten (110, 120) über einen Wärmesperrschlitz (115) zueinander beabstandet im Antennenmodul (10) eingerichtet sind.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • auf der ersten (110) und/oder zweiten Bodenplatte (120) wenigstens ein oder jeweils ein Antennenträger (400) eingerichtet ist, • der vom Ventilator (132) erzwingbare Luftstrom ferner auf den wenigstens einen Antennenträger (400) gerichtet ist, • das Untergehäuse (100) in einem Querendabschnitt einen Seitenabschluss (130) aufweist, auf welchem der Ventilator (132) montiert ist, und/oder • das Untergehäuse (100) in einem Querendabschnitt einen Seitenabschluss (140) aufweist, welcher einen Luftauslass aufweist.
Karosserie-Antennenmodul (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • das Untergehäuse (100) derart ausgebildet ist, dass es flächig mit der Karosserie (1) verbindbar ist, • das Untergehäuse (100) an seiner Außenseite eine Wärmeübergangseinrichtung (102), insbesondere ein Wärmeleitpad, aufweist, • das Antennenmodul (10) selbst frei von einem separaten Kühlkörper, insbesondere einem separaten gerippten Kühlkörper, ist, • das Antennenmodul (10) zwischen dem Untergehäuse (100), insbesondere der Telematikeinheit (200), und einem Obergehäuse (500) eine anderweitige Leiterplatte (300) aufweist, • eine maximale Bauhöhe des Antennenmoduls (10): ca. 50mm, ca. 45mm, ca. 40mm, ca. 35mm, ca. 32,5mm, ca. 30mm, ca. 27,5mm ca. 25mm, ca. 22,5mm, ca. 20mm, ca. 17,5mm oder ca. 15mm beträgt, und/oder • mittels des Antennenmoduls (10) ein Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls (10), insbesondere eines 5G-Antennenmoduls (10), nach einem der nachfolgenden Ansprüche durchführbar ist.
Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls (10), insbesondere eines 5G-Antennenmoduls (10), eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Antennenmodul (10) eine Telematikeinheit (200) mit einer Telematikleiterplatte (202) aufweist, wobei sich die Telematikeinheit (200) oder die Telematikleiterplatte (202) in einen Nicht-NAD-Bereich (214) und einen NAD-Bereich (224) gliedert, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer Grenztemperatur, der Nicht-NAD-Bereich (214) und/oder der NAD-Bereich (224) aktiv gekühlt werden, und der Nicht-NAD-Bereich (214) und der NAD-Bereich (224) im Wesentlichen unabhängig voneinander gekühlt werden können.
Kühlverfahren gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass: • bei Überschreiten einer Grenztemperatur der Nicht-NAD-Bereich (214) von einem erzwungenen Luftstrom eines Ventilators (132) gekühlt wird, • bei Überschreiten einer Grenztemperatur der NAD-Bereich (224) von einem Peltier-Element (222) gekühlt wird, und/oder • bei Überschreiten einer Grenztemperatur der NAD-Bereich (224) von dem/einem Peltier-Element (222) und dem/einem erzwungenen Luftstrom gekühlt wird.
Kühlverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • eine Wärme des Nicht-NAD-Bereichs (214) von dem erzwungenen Luftstrom in Querrichtung (Qr) aus dem Karosserie-Antennenmodul (10) heraustransportiert wird, • eine Wärme des Peltier-Elements (222) von dem erzwungenen Luftstrom in Querrichtung (Qr) aus dem Karosserie-Antennenmodul (10) heraustransportiert wird, und/oder • eine Wärme des Peltier-Elements (222), bevorzugt über ein Untergehäuse (100) oder eine Bodenplatte (120) des Karosserie-Antennenmoduls (10), an eine Karosserie (0) des Fahrzeugs abgegeben wird.
Kühlverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Grenztemperatur: • an/in wenigstens einer kritischen elektronischen Komponente, insbesondere der Telematikleiterplatte (202), gemessen wird, • außen auf und/oder innen in dem Nicht-NAD-Bereich (214), und/oder außen auf und/oder innen in dem NAD-Bereich (224) gemessen wird, • bei Überschreiten einer Grenztemperatur innerhalb des Antennenmoduls (10), auch bei aktiver Kühlung, wenigstens ein betroffener Bestandteil des Antennenmoduls (10) nicht betrieben wird, und/oder • das Antennenmodul (10) als ein Karosserie-Antennenmodul (10), insbesondere ein 5G-Antennenmodul (10), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Karosserie (0) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, oder Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosserie (0) oder das Fahrzeug ein Karosserie-Antennenmodul (10), insbesondere ein 5G-Antennenmodul (10), nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, und/oder durch das Fahrzeug ein Verfahren zum Kühlen eines Karosserie-Antennenmoduls (10), insbesondere eines 5G-Antennenmoduls (10), nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist.