FR3128091A1 - Dissipateur thermique pour module de communication de vehicule, module de communication et vehicule comprenant un tel dissipateur thermique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dissipateur thermique (2) configuré pour dissiper de la chaleur générée par un ou plusieurs composants électroniques d’un module de communication de véhicule. A cet effet, le dissipateur thermique (2) comprend une plaque thermique (11) configurée pour être arrangée sous une plaque support du module de communication de véhicule. Le dissipateur thermique (2) comprend également un premier élément caloduc (20) configuré pour évacuer une partie de la chaleur générée par le ou les composants électroniques vers une source froide correspondant par exemple à une traverse arrière du pavillon du véhicule. Figure 2
Description
La présente invention concerne les dissipateurs thermiques, et notamment les dissipateurs thermiques configurés pour dissiper de la chaleur générée par un ou plusieurs composants d’un module de communication de véhicule. La présente invention concerne également un module de communication comprenant un tel dissipateur thermique ainsi qu’un véhicule, par exemple un véhicule automobile, comprenant un tel module de communication.
Arrière-plan technologique
Les véhicules contemporains embarquent nombre de moyens de communication par ondes radioélectriques qui nécessitent chacun une ou plusieurs antennes. Il est ainsi connu de positionner une ou plusieurs antennes sur le toit d’un véhicule, notamment à l’intérieur d’un dispositif ayant la forme d’un aileron de requin.
Ces antennes sont reliées à et contrôlées par un module de communication de véhicule de type unité de contrôle télématique TCU (de l’anglais « Telematic Control Unit »), boitier BTA (« Boitier Télématique Autonome ») ou boitier BSRF (« Boitier de Servitudes Radio Fréquence »). Un tel module intègre des composants pour contrôler l’émission et la réception de données selon différentes technologies de communication sans fil telles que par exemple la technologie Wifi® (selon le standard IEEE 802.11 et suivants) ou la technologie LTE 4G ou 5G par exemple.
Pour fonctionner correctement, ces composants ne doivent pas dépasser une température supérieure limite, qui est par exemple de 87° C pour les composants dédiés aux communications Wifi®. Les antennes étant généralement arrangés sur le toit du véhicule et le module de communication arrangé sous ces antennes entre la tôle formant le toit du véhicule et la garniture du pavillon (ou habitacle) du véhicule, cette température limite peut être atteinte lors d’un ensoleillement important par exemple.
Pour maintenir une température des composants inférieure à cette valeur supérieure limite, il est connu d’ajouter un ventilateur qui fait circuler de l’air provenant de l’habitacle du véhicule, donc plus frais que l’air au niveau des composants, autour des composants concernés.
Un tel ventilateur présente l’inconvénient d’augmenter le prix de revient du véhicule, un tel véhicule consommant en outre de l’électricité pour fonctionner, ce qui a un impact sur le bilan carbone du véhicule.
Résumé de la présente invention
Un objet de la présente invention est de résoudre au moins un des inconvénients de l’arrière-plan technologique.
Un autre objet de la présente invention est de réduire le prix de revient du système de communication sans fil d’un véhicule et/ou de réduire la consommation électrique d’un module de communication sans fil de véhicule.
Un autre objet de la présente invention est par exemple de proposer une alternative aux systèmes de refroidissement existants de module de communication sans fil de véhicule.
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un dissipateur thermique configuré pour dissiper une quantité de chaleur générée par au moins un composant électronique d’un module de communication de véhicule, le au moins un composant électronique étant arrangé sur une plaque support d’un circuit électronique formant le module de communication, le module de communication étant arrangé entre une tôle formant un toit du véhicule et une garniture de pavillon du véhicule, le dissipateur thermique comprenant :
- une plaque thermique arrangée sous la plaque support du module de communication pour faire face à la garniture de pavillon ;
- un premier élément caloduc comprenant une première portion d’extrémité en contact avec une face inférieure de la plaque thermique et une deuxième portion d’extrémité configurée pour être en contact avec une traverse arrière de pavillon du véhicule de manière à évacuer la quantité de chaleur générée par le au moins un composant électronique depuis une première extrémité du premier élément caloduc vers une deuxième extrémité du premier élément caloduc, la première portion d’extrémité comprenant la première extrémité et la deuxième portion d’extrémité comprenant la deuxième extrémité du premier élément caloduc.
Selon une variante, la plaque thermique est en aluminium et le premier élément caloduc correspond à un élément tubulaire comprenant une enveloppe extérieure en cuivre, une structure capillaire en cuivre formée depuis la première extrémité vers la deuxième extrémité entre l’enveloppe extérieure et une partie centrale creuse du premier élément caloduc.
Selon une autre variante, le premier élément caloduc comprend une troisième portion formée entre la première portion d’extrémité et la deuxième portion d’extrémité, la première portion d’extrémité, la deuxième portion d’extrémité et la troisième portion appartenant à un même plan transversal, la première portion d’extrémité et la deuxième portion d’extrémité s’étendant selon un même premier axe longitudinal et la troisième portion s’étendant au moins en partie selon un deuxième axe longitudinal différent du premier axe longitudinal et parallèle au premier axe longitudinal.
Selon une variante supplémentaire, le dissipateur thermique comprend en outre :
- une plaque métallique comprenant une face supérieure et une face inférieure, la face inférieure de la plaque métallique étant configurée pour être arrangée sur une partie de la plaque support recevant le au moins un composant électronique ;
- un ensemble de deuxièmes éléments caloducs comprenant au moins un deuxième élément caloduc, chaque deuxième élément caloduc de l’ensemble comprenant une première portion d’extrémité en contact avec la face supérieure de la plaque métallique, la première portion d’extrémité comprenant une première extrémité de chaque deuxième élément caloduc, chaque deuxième élément caloduc de l’ensemble s’étendant depuis la première extrémité vers une deuxième extrémité en contact avec la face inférieure de la plaque thermique pour évacuer la quantité de chaleur de la première extrémité vers la deuxième extrémité.
Selon encore une variante, la deuxième extrémité de chaque deuxième élément caloduc est arrangée à une distance inférieure à un seuil de la première extrémité du premier élément caloduc sur la face inférieure de la plaque thermique.
Selon une variante additionnelle, l’ensemble de deuxième éléments caloducs comprend 3 deuxièmes éléments caloducs.
Selon une autre variante, au moins un deuxième élément caloduc de l’ensemble présente une forme en U, une première branche du U comprenant la première portion d’extrémité et une deuxième branche du U comprenant la deuxième extrémité du au moins un deuxième élément caloduc.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un module de communication de véhicule comprenant au moins un composant électronique et le dissipateur thermique tel que décrit ci-dessus selon le premier aspect de la présente invention.
Selon une variante, le au moins un composant électronique appartient à un dispositif d’accès réseau, dit NAD, configuré pour accéder à un réseau sans fil Wifi®.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un véhicule, par exemple de type automobile, comprenant un dissipateur thermique tel que décrit ci-dessus selon le premier aspect de la présente invention ou un module de communication tel que décrit ci-dessus selon le deuxième aspect de la présente invention.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description des exemples de réalisation particuliers et non limitatifs de la présente invention ci-après, en référence aux figures 1 à 9 annexées, sur lesquelles :
Description des exemples de réalisation
Un dissipateur thermique et un module de communication de véhicule comprenant un tel dissipateur thermique vont maintenant être décrits dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 9. Des mêmes éléments sont identifiés avec des mêmes signes de référence tout au long de la description qui va suivre.
La illustre schématiquement une partie d’un module de communication 1 d’un véhicule, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Le module de communication 1 correspond par exemple à une unité de contrôle télématique TCU (de l’anglais « Telematic Control Unit »), boitier BTA (« Boitier Télématique Autonome ») ou boitier BSRF (« Boitier de Servitudes Radio Fréquence »). Un tel module de communication est relié au système embarqué du véhicule et est en charge de contrôler les communications depuis le véhicule vers l’environnement extérieure et inversement.
Un tel module de communication est relié à un bloc d’antennes du véhicule, par exemple arrangées dans un boitier disposé sur le toit du véhicule, un tel boitier prenant par exemple la forme d’un aileron de requin.
Les antennes et le module de communication 1 associé permettent avantageusement la communication de données entre le véhicule et un ou plusieurs dispositifs distants tels que une ou plusieurs antennes de réseau cellulaire, une ou plusieurs unités bord de route (UBR), un ou plusieurs serveurs du cloud, un ou plusieurs dispositifs de communication mobile (tels que par exemple un téléphone intelligent (de l’anglais « Smartphone »), une tablette) pour l’émission et/ou la réception de signaux selon un ou plusieurs des protocoles de communication suivants :
- Bluetooth® ;
- Wifi® selon IEEE 802.11 ;
- ITS G5 basé sur IEEE 802.11p ;
- LTE Advanced selon 3GPP release 10 – version 10 ;
- 5G ;
- 3GPP LTE-V2X ;
- DAB ou DAB+ (de l’anglais « Digital Audio Broadcasting » ou en français « Radio numérique terrestre »)
Le module de communication 1 est avantageusement arrangé ou positionné en dessous du bloc d’antenne entre le toit du véhicule et l’habitacle du véhicule, c’est-à-dire entre la tôle formant le toit du véhicule et la garniture du pavillon du véhicule.
La illustre le module de communication 1 selon une vue de dessus, la face supérieure du module de communication 1 étant dirigée vers le haut en regard de la tôle formant le toit du véhicule et en regard du bloc d’antennes arrangé sur le toit du véhicule.
Les termes « supérieur », « inférieur », « dessus », « dessous », « vers le haut » et « vers le bas » sont utilisés dans le reste de la description en référence à un axe vertical selon la hauteur du véhicule, l’axe s’étendant du bas du véhicule (c’est-à-dire du sol sur lequel repose le véhicule) vers le haut du véhicule (c’est-à-dire vers le toit du véhicule).
Le module de communication 1 comprend un ensemble de dispositifs électroniques chacun configuré pour contrôler une partie des télécommunications du véhicule, par exemple chaque dispositif électronique est configuré pour contrôler les communications selon un ou plusieurs protocoles de communications, en liaison avec une ou plusieurs antennes associées.
Chaque dispositif électronique correspond par exemple à un dispositif d’accès réseau, dit NAD (de l’anglais « Network Access Device »). Chaque dispositif électronique est avantageusement composé d’un ou plusieurs composants électroniques sous la forme de circuits électroniques.
Les circuits électroniques des différents dispositifs électroniques du module de communication 1 sont avantageusement assemblés sur une plaque support 10 (par exemple en résine époxy), tel que connu de l’homme du métier.
Le module de communication 1 comprend avantageusement au moins un dispositif électronique dédié à la gestion des communications Wifi®, les composants électroniques de ce dispositif électronique dit NAD reposant sur une partie 101 de la plaque support 10.
Selon une variante de réalisation, la plaque support repose sur une plaque thermique 11 arrangée sous la plaque support 10. Une telle plaque thermique 11 est par exemple en aluminium et est configurée pour supporter la plaque support 10, la protéger des chocs et pour permettre une dissipation thermique d’une partie de la chaleur générée par les composants électroniques du module de communication 1. La plaque thermique fait avantageusement partie du dissipateur thermique 2 décrit ci-dessous en regard de la .
La illustre schématiquement un dissipateur thermique 2, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Le dissipateur thermique 2 est configuré pour dissipée ou évacuer au moins une partie de la chaleur générée par un dispositif électronique, par exemple le NAD 101 dédié au Wifi®, pour que la température des composants de ce dispositif électronique reste en dessous d’une valeur seuil, par exemple égale à 87°C pour un NAD Wifi®.
A cet effet, le dissipateur thermique 2 comprend avantageusement la plaque thermique 11. Une telle plaque thermique 11 est fabriquée dans un matériau conduisant la chaleur tel que l’aluminium ou le cuivre par exemple.
Les dimensions de la plaque thermique 11 sont prévue recouvrir au minimum la partie de la plaque support sur laquelle repose sur le dispositif électronique qu’elle doit refroidir, en l’occurrence le dispositif électronique 101. Selon une variante, la plaque thermique 11 couvre l’ensemble de la plaque support et les dimensions de la plaque thermique 11 correspondent à celles de la plaque support 10. Selon une variante, les dimensions de la plaque thermique 11 sont inférieures à celles de la plaque support 10. Selon une autre variante, les dimensions de la plaque thermique 11 sont supérieures à celles de la plaque support 10.
La plaque thermique 11 est de forme quelconque, par exemple rectangulaire ou essentiellement rectangulaire (avec par exemple des décrochés) correspondant à la forme de la partie 101 de la plaque support 10 ou à celle de la plaque support 10. La plaque métallique possède par exemple une épaisseur égale à par exemple 1, 2, 3 ou 5 mm.
La plaque thermique 11 possède deux faces antagonistes, c’est-à-dire une face supérieure et une face inférieure, la face supérieure étant en vis-à-vis de la face inférieure de la plaque support 10.
Le dissipateur thermique 2 comprend en outre un premier élément caloduc 20.
Un élément caloduc (de l’anglais « heat pipe », ou en français « tuyau de chaleur ») correspond à un dispositif prenant la forme d’une enceinte hermétique qui renferme un fluide caloporteur (par exemple de l’eau) à l’état d’équilibre liquide-vapeur.
Le premier élément caloduc 20 comprend une première portion d’extrémité 201 en contact avec la source chaude à refroidir et une deuxième portion d’extrémité en contact avec une source froide. La première portion d’extrémité 201 est aussi appelée « évaporateur » et est en contact avec la plaque thermique 11, sur laquelle repose le ou les composants du module de communication 1 à refroidir, ces composants électroniques formant la source chaude à refroidir. La deuxième portion d’extrémité 202 en contact avec la source froide est aussi appelée « condenseur ». Cette source froide correspond par exemple à un élément de la carrosserie du véhicule à proximité du module de communication 1. L’élément de carrosserie (non représenté) correspond par exemple à une traverse arrière du pavillon du véhicule. La traverse est par exemple en un matériau métallique.
Le liquide caloporteur contenu dans le premier élément caloduc 20 circule en boucle entre la première extrémité et la deuxième extrémité de l’élément caloduc. Il arrive à l’état liquide à la première extrémité depuis la deuxième extrémité et se vaporise sous l’effet de la chaleur dégagée par la source chaude et transmise à la première portion d’extrémité 201 du premier élément caloduc 20 (comprenant la première extrémité) en contact avec la plaque thermique 11 qui conduit la chaleur depuis le ou les composants électroniques à refroidir vers la première portion d’extrémité 201 du premier élément caloduc 20. Le passage de l’état liquide à l’état de vapeur permet au liquide caloporteur d’absorber au moins une partie de l’énergie thermique émise par la source chaude, c’est-à-dire le ou les composants électroniques à refroidir (formant par exemple le dispositif électronique 101). La vapeur ainsi formée circule dans le premier élément caloduc 20 jusqu’à atteindre la deuxième portion d’extrémité 202 (comprenant la deuxième extrémité), via une troisième portion intermédiaire 203 reliant la première portion d’extrémité 201 à la deuxième portion d’extrémité. La vapeur se condense alors dans la deuxième portion d’extrémité 202 en contact avec la source froide pour retourner à l’état liquide. La condensation permet au liquide caloporteur de céder de l’énergie thermique à la source froide, c’est-à-dire par exemple à la traverse arrière de pavillon qui est en contact avec la deuxième portion d’extrémité 202.
Une fois revenu à l’état liquide, le liquide caloporteur retourne depuis la deuxième extrémité (le condenseur) vers la première extrémité (l’évaporateur), par exemple par des forces de capillarité induites par une structure à l’intérieur du premier élément caloduc 20 adaptée à cet effet. Une telle structure est par exemple composée de mailles, de poudres métalliques frittées, de mousses métalliques, de rainures formées à l’intérieur du premier élément caloduc 20.
Pour assurer un bon fonctionnement du premier élément caloduc 20, une différence de température entre la première extrémité et la deuxième extrémité doit être au moins égale à 2°C, c’est-à-dire que la température au niveau de la deuxième extrémité doit être inférieure à celle au niveau de la première extrémité avec une différence au moins égale à 2°C.
Le premier élément caloduc 20 est par exemple fabriqué en cuivre ou en aluminium.
Le premier élément caloduc 20 est en contact avec la plaque thermique 11 sur au moins une partie de la première portion d’extrémité 201 se terminant avec la première extrémité. Le contact est par exemple assuré en fixant le premier élément caloduc 20 à la plaque thermique 11, par exemple par soudure ou collage ou par l’intermédiaire de pièces de fixations (par exemple des arceaux entourant partiellement le premier élément caloduc 20, les extrémités de ces arceaux étant ancrées dans la plaque thermique 11). Selon un autre exemple, le premier élément caloduc 20 est maintenu en position par un système de fixation non apparent, ce système de fixation maintenant le premier élément caloduc 20 en position de manière que la première portion d’extrémité reste en contact avec la face inférieure de la plaque thermique 11. Ce système de fixation permet par exemple de fixer le premier élément caloduc à un élément de la carrosserie du véhicule ou à un élément de l’habillage du pavillon du véhicule.
Un tel dissipateur thermique 2 lorsqu’il est associé aux composants électroniques à refroidir (par exemple le dispositif électronique 101) présente l’avantage de refroidir localement une partie du module de communication 1 (c’est-à-dire par exemple le dispositif électronique 101 générant le plus de chaleur ou le dispositif électronique possédant la température de fonctionnement limite supérieur la plus critique, c’est-à-dire la plus basse, par exemple le NAD dédié au Wifi®). L’association d’un dissipateur thermique au dispositif électronique 101 permet de maintenir naturellement la température de ce dispositif électronique dans une plage de fonctionnement optimale, sans atteindre la valeur limite de température au-delà de laquelle les performances du dispositifs électroniques sont réduites ou dégradées.
Un tel dissipateur thermique 2 présente en outre l’avantage de ne nécessiter aucun apport d’énergie extérieur pour fonctionner contrairement à un ventilateur qui nécessite une alimentation en électricité.
Enfin, les coûts de fabrication d’un tel dissipateur thermique 2 sont moins élevés que ceux d’un ventilateur, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication du module de communication 1 et du véhicule comprenant un tel module de communication 1.
La illustre schématiquement le premier élément caloduc 20 du dissipateur thermique 2, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Le premier élément caloduc 20 correspond avantageusement à un élément tubulaire monobloc formé de la première portion d’extrémité 201 (dont l’extrémité libre correspond à la première extrémité 31 du premier élément caloduc 20), de la deuxième portion d’extrémité 202 (dont l’extrémité libre correspond à la deuxième extrémité 32 du premier élément caloduc 20) et d’une troisième portion intermédiaire 203 reliant la première portion d’extrémité 201, à la deuxième portion d’extrémité 202 de manière continue pour que le fluide circule dans le premier élément caloduc 20.
La première portion d’extrémité 201, la deuxième portion d’extrémité 202 et la troisième portion 203 appartiennent avantageusement à un même plan transversal parallèle au plan formé par les axes Y et Z d’un repère orthonormé XYZ dans lequel l’axe X représente l’axe transversal, l’axe Y représente l’axe longitudinale et l’axe Z représente la hauteur.
La première portion d’extrémité 201 et la deuxième portion d’extrémité 202 s’étendent avantageusement selon un même premier axe longitudinal dans un plan supérieur parallèle au plan formé par les axes X et Y. La troisième portion 203 s’étend au moins en partie selon un deuxième axe longitudinal différent du premier axe longitudinal et parallèle au premier axe longitudinal, dans un plan inférieur parallèle au plan formé par les axes X et Y, le plan étant dit inférieur en ce qu’il est sous le plan supérieur selon l’axe de la hauteur Z.
La première portion d’extrémité 201 est par exemple reliée à la troisième portion 203 via une portion 301 inclinée formant continuité entre la première portion d’extrémité 201 et la troisième portion 203. De la même manière, la deuxième portion d’extrémité 202 est par exemple reliée à la troisième portion 203 via une portion 302 inclinée (de pente inversée à la pente de la portion 301) formant continuité entre la deuxième portion d’extrémité 202 et la troisième portion 203. La forme et les dimensions de la section transversale de chacune de ces portions 201, 301, 203, 302 et 202 sont avantageusement identiques pour conférer au premier élément caloduc 20 sa forme continue monobloc. Les angles formés par les coudes reliant les différentes portions entre elles sont inférieurs à un seuil pour limiter les pertes de charge et favoriser la circulation du liquide caloporteur dans le premier élément caloduc 20.
La illustre schématiquement le premier élément caloduc 20 du dissipateur thermique 2 selon une coupe transversale, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Selon l’exemple de la , la section transversale du premier élément caloduc 20 (selon un plan de coupe parallèle au plan formé par les axes X et Z) prend la forme générale d’une ellipse ou d’un rectangle aux angles arrondis. Bien entendu, la section transversale du premier élément caloduc 20 n’est pas limitée à cette forme mais s’étend à toute forme.
Le premier élément caloduc 20 correspond à un élément tubulaire présentant une enveloppe extérieure 41 (par exemple en cuivre) renfermant une structure capillaire 42 formée entre l’enveloppe extérieure 41 et une partie creuse 43 formée au centre du tube formant le premier élément caloduc 20.
La structure capillaire est prévue et adaptée pour que le liquide contenu dans l’élément caloduc revienne sous forme liquide depuis la deuxième extrémité 32 (le condenseur) vers la première extrémité 31 (l’évaporateur). La partie creuse 43 est prévue et adaptée pour que le liquide circule à l’état de vapeur pour passer à l’état liquide depuis la première extrémité 31 (l’évaporateur) vers la deuxième extrémité 32 (le condenseur).
La structure capillaire 42 est par exemple également en cuivre, cette structure capillaire étant séparée de la partie creuse centrale 43 via une paroi formée par exemple également en cuivre.
La illustre schématiquement une partie additionnelle 5 du dissipateur thermique 2, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
La partie additionnelle 5 se combine avec l’ensemble formé par la plaque thermique 11 et le premier élément caloduc 20 décrit en regard des figures 2 à 4, de manière optionnelle.
La partie additionnelle 5 est avantageusement configurée pour dissiper ou évacuer au moins une partie de la chaleur générée par un dispositif électronique, par exemple le NAD 101 dédié au Wifi®, pour que la température des composants de ce dispositif électronique reste en dessous d’une valeur seuil, par exemple égale à 87°C pour un NAD Wifi®, vers la plaque thermique 11 qui la transfère au premier élément caloduc 20.
Un dissipateur thermique comprenant additionnellement cette partie 5 permet d’améliorer le transfert de la chaleur du dispositif électronique 101 vers la source froide, c’est-à-dire par exemple la traverse arrière du pavillon du véhicule.
A cet effet, la partie additionnelle 5 du dissipateur thermique 2 comprend avantageusement une plaque métallique 50. Une telle plaque métallique 50 est fabriquée dans un matériau conduisant la chaleur tel que l’aluminium ou le cuivre par exemple.
Les dimensions de la plaque métallique 50 sont prévue pour que la plaque métallique 50 repose sur le dispositif électronique qu’elle doit refroidir, en l’occurrence le dispositif électronique 101. Ainsi, selon un exemple particulier, les dimensions longitudinales et transversales (largeur et longueur) de la plaque métallique 50 correspondent aux dimensions longitudinales et transversales (largeur et longueur) de la partie 101 de la plaque support 10 correspondant au dispositif électronique, dit NAD.
La plaque métallique 50 possède par exemple une forme rectangulaire ou essentiellement rectangulaire (avec par exemple des coins arrondis) correspondant à la forme de la partie 101 de la plaque support 10. La plaque métallique possède par exemple une épaisseur égale à par exemple 1, 2, 3 ou 5 mm.
La plaque métallique 50 possède deux faces antagonistes, c’est-à-dire une face supérieure 501 et une face inférieure 502, la face inférieure 502 correspond à la face qui repose sur la partie 101 de la plaque support formant le dispositif électronique NAD.
La partie additionnelle 5 du dissipateur thermique comprend en outre un ensemble de deuxièmes éléments caloducs 51, 52, 53, un tel ensemble comprenant par exemple 1, 2, 3, 4 ou 5 deuxièmes éléments caloducs. Selon un exemple particulier de réalisation, l’ensemble de deuxièmes éléments caloducs comprend 3 deuxièmes éléments caloducs 51, 52, 53.
Chaque deuxième élément caloduc 51, 52, 53 comprend une première extrémité en contact avec la source chaude à refroidir et une deuxième extrémité en contact avec une source froide. La première extrémité est aussi appelée « évaporateur » et est en contact avec la plaque métallique 50, qui repose elle-même sur l’élément à refroidir, c’est-à-dire le dispositif électronique 101 qui correspond à la source chaude à refroidir. La deuxième extrémité en contact avec la source froide est aussi appelée « condenseur ».
Le liquide caloporteur contenu dans chaque élément caloduc circule en boucle entre la première extrémité et la deuxième extrémité. Il arrive à l’état liquide à la première extrémité depuis la deuxième extrémité et se vaporise sous l’effet de la chaleur dégagée par la source chaude et transmise à une première portion d’extrémité de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 (comprenant la première extrémité) en contact avec la plaque métallique 50 qui conduit la chaleur depuis le dispositif électronique 101 vers la première portion d’extrémité de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53. Le passage de l’état liquide à l’état de vapeur permet au liquide caloporteur d’absorber au moins une partie de l’énergie thermique émise par la source chaude, c’est-à-dire le dispositif électronique 101 La vapeur ainsi formée circule dans chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 jusqu’à atteindre une deuxième portion d’extrémité (comprenant la deuxième extrémité) en contact avec la source froide où elle se condense pour retourner à l’état liquide. La condensation permet au liquide caloporteur de céder de l’énergie thermique à la source froide.
Une fois revenu à l’état liquide, le liquide caloporteur retourne depuis la deuxième extrémité (le condenseur) vers la première extrémité (l’évaporateur) par exemple par des forces de capillarité induites par une structure à l’intérieur de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 adaptée à cet effet et par exemple composée de mailles, de poudres métalliques frittées, de mousses métalliques ou de rainures formées à l’intérieur de chaque deuxième élément caloduc.
Pour assurer un bon fonctionnement de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53, une différence de température entre la première extrémité et la deuxième extrémité doit être au moins égale à 2°C, c’est-à-dire que la température au niveau de la deuxième extrémité doit être inférieure à celle au niveau de la première extrémité avec une différence au moins égale à 2°C.
Chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 est par exemple fabriqué en cuivre ou en aluminium.
Les deuxièmes éléments caloduc 51 à 53 sont en contact avec la plaque métallique 50 sur au moins une première portion d’extrémité de chaque élément caloduc se terminant avec la première extrémité. Le contact est par exemple assuré en fixant chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 à la plaque métallique, par exemple par soudure ou collage ou par l’intermédiaire de pièces de fixations (par exemple des arceaux entourant partiellement les deuxièmes éléments caloducs, les extrémités de ces arceaux étant ancrées dans la plaque métallique 50). Selon un autre exemple, la face supérieure 501 de la plaque métallique 50 recevant les deuxièmes éléments caloducs 51 à 53 est rainurée à l’endroit de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 (selon la forme de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53) de manière à augmenter la surface de contact entre l’enveloppe extérieure de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 et la plaque métallique 50.
La source froide de la partie additionnelle 5 correspond par exemple à la source chaude du dissipateur thermique 2 décrit en regard de la , c’est-à-dire la plaque thermique 11.
Un tel dissipateur thermique 2 comprenant la partie additionnelle 5, lorsqu’il est associé au dispositif électronique 101 qu’il doit refroidir, présente l’avantage de refroidir localement une partie du module de communication 1 (c’est-à-dire par exemple le dispositif électronique 101 générant le plus de chaleur ou le dispositif électronique possédant la température de fonctionnement limite supérieur la plus critique, c’est-à-dire la plus basse, par exemple le NAD dédié au Wifi®). L’association d’un dissipateur thermique au dispositif électronique 101 permet de maintenir naturellement la température de ce dispositif électronique dans une plage de fonctionnement optimale, sans atteindre la valeur limite de température au-delà de laquelle les performances du dispositifs électroniques sont réduites ou dégradées.
Un tel dissipateur thermique 2 présente en outre l’avantage de ne nécessiter aucun apport d’énergie extérieur pour fonctionner contrairement à un ventilateur qui nécessite une alimentation en électricité.
Les inventeurs de la présente invention ont en outre constaté par des tests que le temps de stabilisation de la température du dispositif électronique 101 lorsque ce dernier est en fonctionnement est en moyenne de 10 s lorsque le dispositif électronique 101 est associé au dissipateur thermique 2 contre un temps de stabilisation de l’ordre de 5 minutes lorsque le dispositif électronique 101 est associé à un ventilateur.
Enfin, les coûts de fabrication d’un tel dissipateur thermique sont moins élevés que ceux d’un ventilateur, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication du module de communication 1 et du véhicule comprenant un tel module de communication 1.
La illustre schématiquement un deuxième élément caloduc 52 de la partie additionnelle 5 du dissipateur thermique 2, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Le deuxième élément caloduc 52 selon l’exemple de la prend la forme générale d’un U avec une première branche 61 (correspondant à une branche supérieure) du U se terminant avec la première extrémité (l’évaporateur) 610 et une deuxième branche 62 (correspondant à une branche inférieure) du U se terminant avec la deuxième extrémité (le condenseur) 620. La première branche 610 est reliée à la deuxième branche par un coude, le tout formant un U.
Un tel arrangement en U permet d’avoir un deuxième élément caloduc 52 compact, la première branche 61 reposant au moins en partie sur la plaque métallique 50 et la deuxième branche 62 étant en contact avec la source froide de la partie additionnelle 5, c’est-à-dire la plaque thermique 11 (par exemple la face inférieure de la plaque thermique 11 est en contact avec le haut de la deuxième branche 62, ou d’une portion de cette deuxième branche 62). L’espace formé entre les deux branches 61 et 62 est prévu pour qu’un empilement formé de la plaque métallique 50, de la plaque support 10 et de la plaque thermique 11 s’insère entre les deux branches 61, 62.
La première branche 61 est avantageusement parallèle à la deuxième branche 62, les deux branches s’étendant dans un même plan. Selon une variante, la première branche 61 et la deuxième branche 62 s’étendent dans des plans parallèles mais n’appartiennent pas à un même plan (par exemple la première branche 61 forme un virage alors que la deuxième branche 62 est longiligne).
La première branche 61 et la deuxième branche 62 sont par exemple de même longueur. Selon une variante, la première branche 61 est plus longue que la deuxième branche 62. Selon une autre variante, la première branche 61 est moins longue que la deuxième branche 62.
Selon un exemple particulier, un ou plusieurs des deuxièmes éléments caloducs de l’ensemble de deuxièmes éléments caloducs du dissipateur thermique possèdent une telle forme en U. Par exemple, chaque deuxième élément caloduc de l’ensemble possède une telle forme générale en U.
La illustre schématiquement le deuxième élément caloduc 52 de la partie additionnelle 5 du dissipateur thermique 2 selon une coupe transversale, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Selon l’exemple de la , la section transversale du deuxième élément caloduc 52 prend la forme générale d’une ellipse. Bien entendu, la section transversale du deuxième élément caloduc 52 n’est pas limitée à cette forme mais s’étend à toute forme, par exemple une section rectangulaire ou circulaire.
Le deuxième élément caloduc 52 (tout comme chaque élément caloduc du dissipateur thermique 2) correspond à un élément tubulaire présentant une enveloppe extérieure 71 (par exemple en cuivre) renfermant une structure capillaire 72 formée entre l’enveloppe extérieure 71 et une partie creuse 73 formée au centre du tube formant le deuxième élément caloduc 52.
La structure capillaire est prévue et adaptée pour que le liquide contenu dans le deuxième élément caloduc 52 revienne sous forme liquide depuis la deuxième extrémité 620 (le condenseur) vers la première extrémité 610 (l’évaporateur). La partie creuse 73 est prévue et adaptée pour que le liquide circule à l’état de vapeur pour passer à l’état liquide depuis la première extrémité 610 (l’évaporateur) vers la deuxième extrémité 620 (le condenseur).
La structure capillaire 72 est par exemple également en cuivre, cette structure capillaire étant séparée de la partie creuse centrale 73 via une paroi formée par exemple également en cuivre.
La illustre schématiquement un assemblage formé de la partie additionnelle 5 du dissipateur thermique 2 et du module de communication 1, selon une vue de dessus, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
La illustre la partie additionnelle 5 du dissipateur thermique 2 arrangée sur la plaque support 10 à l’endroit du dispositif électronique 101 à refroidir, le dissipateur thermique 2 étant prévu et configuré pour refroidir localement le module de communication 1, c’est-à-dire pour refroidir les composants formant un dispositif électronique particulier du module de communication 1, par exemple un NAD contrôlant les communications Wifi®.
Sur la , la face supérieure 501 de la plaque métallique 50 est apparente, la face inférieure 502 de la plaque métallique reposant sur la plaque support 10 à l’endroit du dispositif électronique 101. Les deuxièmes éléments caloducs 51 à 53 s’étendent depuis une première portion d’extrémité en contact avec la plaque métallique 50 vers une partie inférieure du module de communication 1 non visible et comprenant la plaque thermique 11.
A cet effet, la branche supérieure de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 (comprenant la première portion d’extrémité en contact avec la plaque métallique 50) se prolonge depuis la première extrémité jusqu’à atteindre un bord latéral de la plaque support 10. Le coude de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 reliant la première branche à la deuxième branche permet à chaque élément caloduc de se prolonger en dessous de la plaque support 10 depuis le bord latéral de la plaque support, jusqu’à atteindre la source froide de la partie additionnelle 5 via la deuxième branche de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 (non visible sur la ).
La illustre schématiquement l’assemblage formé de la partie additionnelle du dissipateur thermique 2 et du module de communication 1, selon une vue de dessous, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
La illustre la face inférieure de la plaque thermique 11 arrangée sous la plaque support 10 du module de communication 1.
Tel qu’illustré sur la , les deuxièmes éléments caloduc 51 à 53 sont arrangés de telle manière qu’une deuxième portion d’extrémité de leur branche inférieure 62, se terminant par et comprenant la deuxième extrémité, soit en contact avec la plaque thermique 11. Une telle mise en contact est par exemple obtenue lors de l’assemblage en appliquant la deuxième portion d’extrémité de chaque deuxième élément caloduc contre la plaque thermique 11, les deuxièmes éléments caloduc 51 à 53 étant légèrement plastiquement déformable en raison du matériau de fabrication et de leurs dimensions.
Le contact entre chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 et la source froide formée par la plaque thermique 11 permet de céder l’énergie thermique du liquide contenu dans chaque deuxième élément caloduc 51 à 53 à la plaque thermique 11 par conduction thermique lors de la condensation du liquide. La plaque thermique 11 cède alors l’énergie thermique reçue à la première portion d’extrémité 201 du premier élément caloduc 20 en contact avec cette plaque thermique. La première portion d’extrémité 201 est en contact avec la plaque thermique dans la zone de la plaque thermique recevant les deuxièmes portions d’extrémité des deuxièmes éléments caloducs 51 à 53, par exemple dans une zone 91 à proximité de la deuxième portion d’extrémité du deuxième élément caloduc 51 ou dans une zone 92 comprise entre les deuxièmes portions d’extrémité des deuxièmes éléments caloducs 52 et 53.
La première extrémité 201 du premier élément caloduc 20 est par exemple arrangée sur la face inférieure de la plaque thermique 50 dans la zone 91 ou 92 de manière à être à une distance inférieure à un seuil déterminé (par exemple quelques millimètres ou 1 ou 2 cm) de la deuxième portion extrémité de chaque deuxième élément caloduc 51 à 53, de manière à favoriser le transfert de la chaleur depuis les deuxièmes éléments caloducs 51 à 53 vers le premier élément caloduc 20 via la plaque thermique 11.
Selon une variante de réalisation, les deuxièmes éléments caloducs 51 à 53 sont fixés à la plaque thermique 11, par exemple par collage ou via une ou plusieurs pièces de fixation.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits ci-avant mais s’étend à un module de communication comprenant le dissipateur thermique 2 (avec ou sans la partie additionnelle 5) et un ou plusieurs composants électroniques (formant par exemple le dispositif électronique 101) dont la température est contrôlée par le dissipateur thermique pour ne pas dépasser une valeur limite supérieure.
La présente invention concerne également un véhicule, par exemple automobile ou plus généralement un véhicule autonome à moteur terrestre, comprenant le dispositif de communication 1 et/ou le dissipateur thermique 2 (avec ou sans la partie additionnelle 5).
Claims (10)
- Dissipateur thermique (2) configuré pour dissiper une quantité de chaleur générée par au moins un composant électronique d’un module de communication (1) de véhicule, ledit au moins un composant électronique étant arrangé sur une plaque support (10) d’un circuit électronique formant ledit module de communication (1), ledit module de communication (1) étant arrangé entre une tôle formant un toit dudit véhicule et une garniture de pavillon dudit véhicule, ledit dissipateur thermique (2) comprenant :
- une plaque thermique (11) arrangée sous ladite plaque support (10) dudit module de communication (1) pour faire face à ladite garniture de pavillon ;
- un premier élément caloduc (20) comprenant une première portion d’extrémité (201) en contact avec une face inférieure de ladite plaque thermique (11) et une deuxième portion d’extrémité (202) configurée pour être en contact avec une traverse arrière de pavillon dudit véhicule de manière à évacuer la quantité de chaleur générée par ledit au moins un composant électronique depuis une première extrémité (31) dudit premier élément caloduc (20) vers une deuxième extrémité (32) dudit premier élément caloduc (20), ladite première portion d’extrémité (201) comprenant ladite première extrémité (31) et ladite deuxième portion d’extrémité (202) comprenant ladite deuxième extrémité (32) dudit premier élément caloduc (20). - Dissipateur thermique selon la revendication 1, pour lequel ladite plaque thermique (11) est en aluminium et ledit premier élément caloduc (20) correspond à un élément tubulaire comprenant une enveloppe extérieure en cuivre (41), une structure capillaire (42) en cuivre formée depuis ladite première extrémité (31) vers ladite deuxième extrémité (32) entre ladite enveloppe extérieure (41) et une partie centrale creuse (43) dudit premier élément caloduc (20).
- Dissipateur thermique selon la revendication 1 ou 2, pour lequel ledit premier élément caloduc (20) comprend une troisième portion (203) formée entre ladite première portion d’extrémité (201) et ladite deuxième portion d’extrémité (202),
ladite première portion d’extrémité (201), ladite deuxième portion d’extrémité (202) et ladite troisième portion (203) appartenant à un même plan transversal,
ladite première portion d’extrémité (201) et ladite deuxième portion d’extrémité (202) s’étendant selon un même premier axe longitudinal et ladite troisième portion (203) s’étendant au moins en partie selon un deuxième axe longitudinal différent dudit premier axe longitudinal et parallèle audit premier axe longitudinal. - Dissipateur thermique selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant en outre :
- une plaque métallique (50) comprenant une face supérieure (501) et une face inférieure (502), ladite face inférieure (502) de ladite plaque métallique (50) étant configurée pour être arrangée sur une partie de la plaque support (10) recevant ledit au moins un composant électronique ;
- un ensemble de deuxièmes éléments caloducs (51 à 53) comprenant au moins un deuxième élément caloduc, chaque deuxième élément caloduc dudit ensemble (51 à 53) comprenant une première portion d’extrémité en contact avec ladite face supérieure de ladite plaque métallique (50), ladite première portion d’extrémité comprenant une première extrémité (610) dudit chaque deuxième élément caloduc, chaque deuxième élément caloduc dudit ensemble (51 à 53) s’étendant depuis ladite première extrémité (610) vers une deuxième extrémité (620) en contact avec ladite face inférieure de ladite plaque thermique (11) pour évacuer ladite quantité de chaleur de ladite première extrémité (610) vers ladite deuxième extrémité (620). - Dissipateur thermique selon la revendication 4, pour lequel ladite deuxième extrémité dudit chaque deuxième élément caloduc (51 à 53) est arrangée à une distance inférieure à un seuil de ladite première extrémité (31) dudit premier élément caloduc (20) sur ladite face inférieure de ladite plaque thermique (11).
- Dissipateur thermique selon la revendication 5, pour lequel ledit ensemble de deuxième éléments caloducs (51 à 53) comprend 3 deuxièmes éléments caloducs.
- Dissipateur thermique selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, pour lequel au moins un deuxième élément caloduc dudit ensemble (51 à 53) présente une forme en U, une première branche (61) dudit U comprenant ladite première portion d’extrémité et une deuxième branche (62) dudit U comprenant ladite deuxième extrémité dudit au moins un deuxième élément caloduc.
- Module de communication (1) de véhicule comprenant au moins un composant électronique et le dissipateur thermique (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
- Module de communication (1) selon la revendication 8, pour lequel ledit au moins un composant électronique appartient à un dispositif d’accès réseau, dit NAD (101), configuré pour accéder à un réseau sans fil Wifi®.
- Véhicule comprenant le dissipateur thermique (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 ou le module de communication (1) selon la revendication 8 ou 9.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110828A FR3128091A1 (fr) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Dissipateur thermique pour module de communication de vehicule, module de communication et vehicule comprenant un tel dissipateur thermique |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2110828 | 2021-10-13 | ||
| FR2110828A FR3128091A1 (fr) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Dissipateur thermique pour module de communication de vehicule, module de communication et vehicule comprenant un tel dissipateur thermique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3128091A1 true FR3128091A1 (fr) | 2023-04-14 |
Family
ID=79018777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2110828A Pending FR3128091A1 (fr) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | Dissipateur thermique pour module de communication de vehicule, module de communication et vehicule comprenant un tel dissipateur thermique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3128091A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010064343A1 (de) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Kühlung eines Moduls für ein Fahrzeug sowie entsprechende Kühlvorrichtung und Fahrzeug |
| WO2021145465A1 (fr) * | 2020-01-13 | 2021-07-22 | 엘지전자 주식회사 | Système d'antenne monté sur un véhicule |
-
2021
- 2021-10-13 FR FR2110828A patent/FR3128091A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010064343A1 (de) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Kühlung eines Moduls für ein Fahrzeug sowie entsprechende Kühlvorrichtung und Fahrzeug |
| WO2021145465A1 (fr) * | 2020-01-13 | 2021-07-22 | 엘지전자 주식회사 | Système d'antenne monté sur un véhicule |
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