DE102007032852A1 - Kühlsystem für Fahrzeugkomponenten - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Abtransport von Wärme von wenigstens einem elektrischen und/oder elektronischen Gerät in einem Kraftfahrzeug, insbesondere im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges, 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

• 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.
• Figur
• 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer perspektivischer Darstellung.
• 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung und eines Armaturenbretts.
• In der 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 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 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.

10

Vorrichtung zum Abtransport von Wärme

11

elektronisches Gerät

12

Vorderseite

13

Rückseite

14

Armaturenbrett

15

Gehäuse

16

Eingangsbereich

17

Ausgangsbereich

20

Kühlmedium

• 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
• - EP 0897348 B1 [0002]
• - DE 2036533 [0002]
• - DE 19921182 A1 [0002]
• - US 5481885 A [0002]
• - US 2007/0047203 A1 [0002]

Claims (7)

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.