WO2008101718A1 - Kühlsystem für fahrzeugkomponenten - Google Patents

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WO2008101718A1
WO2008101718A1 PCT/EP2008/001430 EP2008001430W WO2008101718A1 WO 2008101718 A1 WO2008101718 A1 WO 2008101718A1 EP 2008001430 W EP2008001430 W EP 2008001430W WO 2008101718 A1 WO2008101718 A1 WO 2008101718A1
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cooling medium
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cooling
motor vehicle
heat
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Martin Mayer
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Johnson Controls Automotive Electronics Gmbh
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00507—Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
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    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00507—Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
    • B60H2001/00614—Cooling of electronic units in air stream

Definitions

  • the invention relates to a cooling system in the passenger compartment, in particular for electronic components installed in the dashboard.
  • the object is achieved by a device for removing heat from at least one electrical and / or electronic device in a motor vehicle, in particular in the dashboard of a motor vehicle, wherein the device has a housing with an inlet region for a cooling medium and an exit region for the cooling medium, wherein the cooling medium provided for cooling at least one device is an at least partially liquid cooling medium and / or an at least partially gel-shaped cooling medium.
  • Fluid cooling offers the advantage of less space requirement directly on the surface or surface of the electronic component.
  • the high heat-absorption capacity of the fluid does not require a high circulation rate, which can lead to noise when using air as an alternative.
  • It can be provided in the fluid circuit, a heat exchanger for coupling the heat from this circuit, which is placed with advantage in a Beerleitweg an air supply system.
  • Another option for cooling or dissipating the electronic components installed in the area of the passenger compartment is the rear equipment of an instrument cluster housing (or a dashboard) with openings for the supply and removal of air, whereby a directed air flow can be generated.
  • the flow can be applied as natural convection in the vertical direction; However, this is often not possible due to space constraints.
  • the flow may be assisted by ventilation means, which means may be provided inside or outside the instrument cluster housing.
  • ventilation means which means may be provided inside or outside the instrument cluster housing.
  • the input region is arranged below the output region.
  • hollow-walled ribs are provided for cooling by means of the at least partially liquid cooling medium, wherein the Cooling medium is provided in the cavities of the hollow-walled ribs.
  • the at least one device it is further preferred for the at least one device to have a front or operating side and a rear side, the device being provided for attachment to the rear side of the at least one device, or for the device to be provided to be deformable towards the back of the at least one device ,
  • the at least one device it is likewise possible to achieve particularly efficient cooling, in particular already at the location of the heat generation or at least in a large spatial proximity to this location.
  • the cooling medium is provided for carrying out a change of state or a phase transition, in particular between a solid state and a gel state and / or between a gel state and a liquid state and / or between a solid state and a liquid Condition and / or between a liquid state and a gaseous state.
  • a change of state or a phase transition in particular between a solid state and a gel state and / or between a gel state and a liquid state and / or between a solid state and a liquid Condition and / or between a liquid state and a gaseous state.
  • the device has a heat removal point, wherein the heat removal point in the ventilation system or the air conditioning system of the motor vehicle is connected (integrated).
  • a cooling of the electrical device can be brought about in a particularly efficient manner, in particular, the heat dissipation point is acoustically isolated so well insulated from the interior of the vehicle that at this point increased noise generation does not lead to loss of comfort.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive device in a schematic perspective view.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of the device and a dashboard.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an opening pair 16, 17 arranged at the rear side of an instrument cluster and serving the directed air flow.
  • an electrical or electronic device 11 is arranged on an instrument cluster or on a dashboard 14 of a motor vehicle.
  • the electronic device 11 has a front side 12 and a rear side 13.
  • a device 10 according to the invention for the removal of heat is arranged on the back of the electronic device 11, a device 10 according to the invention for the removal of heat is arranged.
  • the device 10 has a housing 15 which has an inlet region 16 for a cooling medium 20 and an outlet region 17 for the cooling medium 20.
  • the cooling medium 20 used is in particular an at least partially liquid and / or an at least partially gel-shaped cooling medium.
  • the housing 15 of the device 10 can also be integrated with the housing or the structural parts of the dashboard 14, as indicated by FIG. Furthermore, it can also be provided according to the invention that the device 10 has a flexible, ie shape-changeable, part, so that a slight and good contour adaptation is possible on the rear side 13 of the electronic device 11, which furthermore leads to a good heat transfer or thermal connection of the Device 10 and the cooling medium 20 in the device 10 with the electronic device 11 leads.
  • a flexible embodiment of the device 10 it is advantageously also possible according to the invention that any volume expansion of the cooling medium 20 is particularly easy and manageable.
  • the electronic device 11 is in this case provided in particular as a consumer with a comparatively large power loss, for example a Processor and / or a display unit (display module) or the like.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Abtransport von Wärme von wenigstens einem elektrischen und/oder elektronischen Gerät in einem Kraftfahrzeug, insbesondere im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse mit einem Eingangsbereich für ein Kühlmedium und einem Ausgangsbereich für das Kühlmedium aufweist, wobei das zur Kühlung des wenigstens einen Geräts vorgesehene Kühlmedium ein wenigstens teilweise flüssiges Kühlmedium und/oder ein wenigstens teilweise gelförmiges Kühlmedium ist.

Description

Kühlsystem für Fahrzeugkomponenten
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem im Bereich der Fahrgastzelle, insbesondere für im Armaturenbrett verbaute elektronische Komponenten.
Kraftfahrzeuge werden in steigendem Maß mit leistungsfähigen elektronischen Komponenten, beispielsweise Grafikanzeigen oder MikroController ausgerüstet, deren Betrieb mit einem nicht geringen Maß an thermischer Verlustleistung einhergeht. Bisherige Lösungen zum Abführen von Wärme zur Temperaturreduzierung benutzen beispielsweise eigens hierfür vorgesehene Ventilatoren bzw. Lüfter oder verwenden den Behälter der Scheibenwaschanlagenflüssigkeit oder verwenden die Belüftungsanlage des Fahrzeugs derart - beispielsweise mittels eines hierfür vorgesehenen Belüftungsarmes bzw. Bypasses - zur Kühlung der elektrischen bzw. elektronischen Komponenten. Solche Lösungen sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 897 348 B1 , DE 20 36 533, DE 199 21 182 A1 oder US 5481885 A bekannt. Aus der Druckschrift US 2007/0047203 A1 ist ferner bekannt, ein Gehäuse für einen persönlichen Computer mit einer Flüssigkeitskühlung auszustatten.
Die Erfindung hat als Aufgabe, Lösungen zur Abfuhr der Verlustleistung von im Bereich der Fahrgastzelle, insbesondere im Armaturenbrett, verbauten elektronischen Komponenten zu zeigen und so die Zuverlässigkeit sowie die Lebensdauer der elektronischen Komponenten zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Abtransport von Wärme von wenigstens einem elektrischen und/oder elektronischen Gerät in einem Kraftfahrzeug, insbesondere im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse mit einem Eingangsbereich für ein Kühlmedium und einem Ausgangsbereich für das Kühlmedium aufweist, wobei das zur Kühlung von wenigstens einem Gerät vorgesehene Kühlmedium ein wenigstens teilweise flüssiges Kühlmedium und/oder ein wenigstens teilweise gelförmiges Kühlmedium ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß bei einer ersten Möglichkeit vorgesehen, dass die Wärmeableitung der im Bereich der Fahrgastzelle verbauten elektronischen Komponenten durch Kühlmedien mit einer höheren Dichte, dadurch höheren volumenbezogenen Kapazität zur Wärmeaufnahme, erfolgt. Dabei kann ein Phasenübergang des Kühlmediums stattfinden, dies ist jedoch nicht zwingend. Eine Fluidkühlung bietet den Vorteil geringerer Raumerfordernis unmittelbar an der Fläche oder Oberfläche der elektronischen Komponente. Zudem ist durch die erhöhte Wärmeaufnahmefähigkeit des Fluids keine hohe Umwälzgeschwindigkeit erforderlich, was beim Einsatz von Luft als Alternative zu Geräuschentwicklung führen kann. Dabei kann im Fluidkreislauf ein Wärmetauscher zur Auskopplung der Wärme aus diesem Kreislauf vorgesehen sein, der mit Vorteil in einem Luftleitweg eines Luftzufuhrsystems plaziert ist. Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung bzw. zur Wärmeableitung der im Bereich der Fahrgastzelle verbauten elektronischen Komponenten ist die rückwärtige Ausrüstung eines Gehäuses für ein Instrumentcluster (bzw. ein Armaturenbrett) mit Öffnungen für die Zufuhr und Abfuhr von Luft, wodurch ein gerichteter Luftstrom erzeugbar ist. Die Strömung kann dabei als natürliche Konvektion in Vertikalrichtung angelegt sein; häufig ist dies aufgrund Bauraumbeschränkungen jedoch nicht möglich. In diesen Fällen kann die Strömung durch Ventilationsmittel unterstützt werden, wobei diese Mittel innerhalb oder außerhalb des Instrumentcluster-Gehäuses vorgesehen sein können. Es besteht mit Vorteil die Möglichkeit, Kühlluft für die elektronischen Komponenten aus einem Luftzufuhrsystem, welches für die Klimatisierung der Fahrgastzelle in aller Regel vorhanden ist, auszukoppeln, zumal fast immer Luftleitwege dieses Zufuhrsystems im Inneren des Armaturenbretts, sogar nahe des Instrumentcluster-Gehäuses, verlaufen.
Erfindungsgemäß ist insbesondere bevorzugt, dass in der Einbaulage der Vorrichtung der Eingangsbereich unterhalb des Ausgangsbereichs angeordnet ist. Hierdurch kann die natürliche Konvektion (Aufsteigen von wärmerem und in der Regel eine geringere Dichte aufweisendes Kühlmedium gegenüber kälterem Kühlmedium) ausgenutzt werden um den Energieaufwand und die Geräuschbelastung zur Umwälzung des Kühlmediums zu verringern.
Ferner ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass zur Kühlung mittels des wenigstens teilweise flüssigen Kühlmediums hohlwandige Rippen vorgesehen sind, wobei das Kühlmedium in den Hohlräumen der hohlwandigen Rippen vorgesehen ist. Hierdurch kann eine besonders effiziente Kühlung dadurch erzielt werden, dass das Kühlmedium vergleichsweise nahe an den Ort der Wärmeerzeugung transportiert wird und ferner auch dadurch, dass mittels der Rippen eine gute thermische Anbindung zwischen dem Ort der Wärmeerzeugung und dem Kühlmedium möglich ist.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin bevorzugt, dass das wenigstens eine Gerät eine Vorderseite oder Bedienseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorrichtung zur Befestigung auf der Rückseite des wenigstens einen Geräts vorgesehen ist, bzw. dass die Vorrichtung zur Rückseite des wenigstens einen Gerätes hin formänderbar vorgesehen ist. Hierdurch kann ebenfalls eine besonders effiziente Kühlung insbesondere bereits an dem Ort der Wärmeerzeugung oder zumindest in einer großen räumlichen Nähe zu diesem Ort erreicht werden.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass das Kühlmedium zur Durchführung einer Zustandsänderung oder eines Phasenübergangs vorgesehen ist, insbesondere zwischen einem festen Zustand und einem gelförmigen Zustand und/oder zwischen einem gelförmigen Zustand und einem flüssigen Zustand und/oder zwischen einem festen Zustand und einem flüssigen Zustand und/oder zwischen einem flüssigen Zustand und einem gasförmigen Zustand. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden, dass Wärmeenergie zur Herbeiführung der Zustandsänderung in das Kühlmedium eingebracht wird, ohne dass eine merkliche Temperaturerhöhung erfolgt.
Bevorzugt ist ferner, dass die Vorrichtung eine Wärmeabfuhrstelle aufweist, wobei die Wärmeabfuhrstelle in der Belüftungsanlage oder der Klimatisierungsanlage des Kraftfahrzeugs verbunden (integriert) ist. Hierdurch kann in besonders effizienter Weise eine Kühlung des elektrischen Geräts herbeigeführt werden, wobei insbesondere die Wärmeabfuhrstelle akustisch so gut vom Innenraum des Fahrzeugs isoliert vorgesehen ist, dass an dieser Stelle eine erhöhte Lärmerzeugung nicht zu Komfortverlusten führt. Figuren
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer perspektivischer Darstellung.
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung und eines Armaturenbretts.
In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein an der Gehäuserückseite eines Instrumentclusters angeordnetes, der gerichteten Luftströmung dienendes Öffnungspaar 16, 17 dargestellt. Wie auch der schematischen Schnittdarstellung gemäß der Figur 2 zu entnehmen ist, ist hierbei ein elektrisches oder elektronisches Gerät 11 an einem Instrumentcluster bzw. an einem Armaturenbrett 14 eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Das elektronische Gerät 11 weist eine Vorderseite 12 und eine Rückseite 13 auf. Auf der Rückseite des elektronischen Geräts 11 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Abtransport von Wärme angeordnet. Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 15 auf, welches einen Eingangsbereich 16 für ein Kühlmedium 20 und einen Ausgangsbereich 17 für das Kühlmedium 20 aufweist. Als Kühlmedium 20 kommt erfindungsgemäß insbesondere ein wenigstens teilweise flüssiges und/oder ein wenigstens teilweise gelförmiges Kühlmedium zur Anwendung. Das Gehäuse 15 der Vorrichtung 10 kann erfindungsgemäß auch integriert mit dem Gehäuse bzw. den Strukturteilen des Armaturenbretts 14 ausgebildet sein, wie dies durch die Figur 1 angedeutet ist. Ferner kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 10 einen flexiblen, d.h. formveränderbaren Teil, aufweist, so dass auf der Rückseite 13 des elektronischen Geräts 11 eine leichte und gute Konturanpassung möglich ist, die ferner zu einer guten Wärmeübertragung bzw. thermischen Anbindung der Vorrichtung 10 bzw. des Kühlmediums 20 in der Vorrichtung 10 mit dem elektronischen Gerät 11 führt. Durch eine flexible Ausgestaltung der Vorrichtung 10 ist es erfindungsgemäß vorteilhaft auch möglich, dass eine etwaige Volumenausdehnung des Kühlmediums 20 besonders gut und einfach beherrschbar ist. Das elektronische Gerät 11 ist hierbei insbesondere als ein Verbraucher mit einer vergleichsweise großen Verlustleistung vorgesehen, beispielsweise ein Prozessor und/oder ein Anzeigeeinheit (Display-Modul) oder dergleichen.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung zum Abtransport von Warme
11 elektronisches Gerät
12 Vorderseite
13 Rückseite
14 Armaturenbrett
15 Gehäuse
16 Eingangsbereich
17 Ausgangsbereich
20 Kühlmedium

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Abtransport von Wärme von wenigstens einem elektrischen und/oder elektronischen Gerät (11 ) in einem Kraftfahrzeug, insbesondere im Armaturenbrett (14) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung (10) ein Gehäuse (15) mit einem Eingangsbereich (16) für ein Kühlmedium (20) und einem Ausgangsbereich (17) für das Kühlmedium (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Kühlung des wenigstens einen Geräts (11 ) vorgesehene Kühlmedium (20) ein wenigstens teilweise flüssiges Kühlmedium (20) und/oder ein wenigstens teilweise gelförmiges Kühlmedium (20) ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der in
Einbaulage der Vorrichtung (10) der Eingangsbereich (16) unterhalb des Ausgangsbereichs (17) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Kühlung mittels des wenigstens teilweise flüssigen Kühlmediums (20) hohlwandige Rippen vorgesehen sind, wobei das Kühlmedium (20) in den Hohlräumen der hohlwandigen Rippen vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Gerät (11 ) eine Vorderseite (12) oder Bedienseite und eine Rückseite (13) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) zur Befestigung auf der Rückseite (13) des wenigstens einen Geräts (11) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) zur Rückseite (13) des wenigstens einen Gerätes (11 ) hin formänderbar vorgesehen ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (20) zur Durchführung einer Zustandsänderung oder eines Phasenübergangs vorgesehen ist, insbesondere zwischen einem festen Zustand und einem gelförmigen Zustand und/oder zwischen einem gelförmigen Zustand und einem flüssigen Zustand und/oder zwischen einem festen Zustand und einem flüssigen Zustand und/oder zwischen einem flüssigen Zustand und einem gasförmigen Zustand.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Wärmeabfuhrstelle aufweist, wobei die Wärmeabfuhrstelle mit der Belüftungsanlage oder der Klimatisierungsanlage des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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