用于车辆的远程信息处理控制单元的热二极管装置
阅读说明：本技术 用于车辆的远程信息处理控制单元的热二极管装置 (Thermal diode device for telematics control unit of vehicle ) 是由 J-P·博耶 A·迪厄多讷 于 2020-03-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种热二极管装置,其包括待冷却的电子单元(1)、散热介质(2)、用于测量散热介质(2)的温度的温度传感器(4)以及致动器,该致动器被配置成：如果散热介质的温度高于基准温度,则将电子单元从散热介质热断连,从而抑制散热介质和电子单元之间的任何热传递,并且如果散热介质的温度低于基准温度,则将电子单元热连接到散热介质,以便允许电子单元和散热介质之间的传导性热传递。(The invention relates to a thermal diode arrangement comprising an electronic unit (1) to be cooled, a heat-dissipating medium (2), a temperature sensor (4) for measuring the temperature of the heat-dissipating medium (2), and an actuator configured to: if the temperature of the heat dissipation medium is higher than the reference temperature, the electronic unit is thermally disconnected from the heat dissipation medium, thereby suppressing any heat transfer between the heat dissipation medium and the electronic unit, and if the temperature of the heat dissipation medium is lower than the reference temperature, the electronic unit is thermally connected to the heat dissipation medium, so as to allow conductive heat transfer between the electronic unit and the heat dissipation medium.)
技术领域
本发明涉及一种用于将电子单元相对于介质进行自动耦接和解耦的装置，该介质能够确保传导性散热功能（换言之，能够确保散热器的功能）。所述装置尤其在下文中被称为“热二极管”，因为其被配置为仅允许在单个方向上（即从电子单元向散热介质）传输热量。
更具体地，本发明的一个应用涉及一种电子模块，例如远程信息处理控制单元（也称为TCU，用于英文的“Telematic Control Unit”），其安装在车辆车顶附近，所述车顶对应于所述介质，所述介质能够确保散热功能，用于使由远程信息处理控制单元发出的热量消散。
背景技术
众所周知，汽车领域的最新发展涉及远程信息处理控制单元及其与所谓“智能”天线（或英文的“smart antenna”）的集成。
这些天线通常布置在车辆车顶处，以便优化它们在发射和接收信号时的增益，且从而有助于车辆的外部连接。
在这种情况下，耦接到至少一个天线的远程信息处理控制单元通常也布置在车顶处，以便靠近天线定位，且因此特别地避免一些不便，这些不便可能与远程信息处理控制单元（例如布置在仪表板中）和位于车顶处的天线之间的布线有关。
因此，智能天线模块通常位于车顶正下方，或者至少靠近车辆的外部车身表面。
从连接性的角度来看，这种定位是相当有利的，但是它们也具有两个主要缺点:首先，由于其通常定位在乘客舱的顶板衬里中，空间是有限的，这在远程信息处理控制单元的尺寸方面施加了相当大的限制；其次，由于远程信息处理控制单元靠近车顶，当车辆静止并暴露在阳光下（尤其是在世界上太阳辐射强烈的地区中）时，远程信息处理控制单元可能会暴露在高温下。
然而，有必要使由远程信息处理控制单元发出的热量消散。实际上，如众所周知的，电子元件（例如存在于远程信息处理控制单元中的电子元件）具有最大运行温度，超过该温度它们可能会劣化，例如导致它们的使用寿命缩短或者尤其在非易失性存储器的情况下丢失信息。
如上所述，当远程信息处理控制单元布置在车顶处时，尤其由于空间原因，难以借助于主动对流系统（换言之，风扇）来对其进行冷却。
当车顶的温度是低的时，车顶可以有利地被用来作为非常好的散热器。然而，在上述特殊情况下，反而应该使远程信息处理控制单元尽可能地与车顶隔离，并试图使其热量向乘客舱的内部消散。
因此，需要一种装置，该装置能够将远程信息处理控制单元或更一般地任何电子单元相对于车顶或更一般地介质进行热耦接和热解耦，其中所述介质能够执行散热功能同时在某些特定条件下易于充分加热，使得有必要将其与待冷却的电子单元隔离。
为此，本发明涉及一种被称为“热二极管”的装置，其使得能够根据所述散热介质的温度自动地将电子单元相对于散热介质进行热耦接和热解耦。
发明内容
更确切地，本发明涉及一种热二极管装置，其包括待冷却的电子单元、散热介质、用于测量所述散热介质温度的温度传感器、以及致动器，该致动器被配置成：如果散热介质的温度高于基准温度，则将电子单元从散热介质热断连，从而抑制散热介质和电子单元之间的任何传导性热传递；并且如果散热介质的温度低于基准温度，则将电子单元传导性地热连接到散热介质，从而允许电子单元和散热介质之间的传导性热传递。
得益于本发明，可以仅允许在一个方向上（从待冷却的电子单元向散热介质）的传导性热传递，另一个方向上（当散热介质比电子单元热时）的传导性热传递被抑制。
根据一个实施例，该装置包括电子单元的温度传感器，基准温度是电子单元的温度。
有利地，基准温度等于电子单元的温度乘以加权系数，该加权系数被适配成考虑致动器特有的热消散。
根据一个实施例，电子单元包括热垫（34），当所述电子单元和所述散热介质物理接触时，所述热垫确保在所述电子单元和散热介质之间的热界面。
根据一个实施例，致动器包括连接在散热介质和电子单元的热垫之间的弹簧以及附接到散热介质的电磁体，其中所述弹簧用于在电子单元的热垫上施加推斥力，推斥所述电子单元从散热介质远离，当向电磁体供电时，所述电磁体用于在电子单元的热垫上施加将其朝散热介质吸引的吸引力。
根据一个实施例，热垫具有机械柔性，该机械柔性被适配成使得在推斥力的作用下，在不存在由电磁体施加的吸引力的情况下，热垫折弯以便与散热介质分离，并且使得在具有比推斥力高的强度的吸引力的作用下，热垫伸展以便与散热介质接触。
根据一个实施例，该装置包括控制模块，该控制模块被配置为：
如果所述散热介质的温度低于所述基准温度，则激活所述电磁体，使得所述电磁体在所述电子单元上施加强度高于由所述弹簧施加的推斥力的吸引力，从而通过经由所述热垫使所述电子单元和所述散热介质物理接触来使所述电子单元和所述散热介质热耦接，并且
如果散热介质的温度高于基准温度，则停用电磁体，使得电磁体不在电子单元上施加任何吸引力，由于在电子单元和散热介质之间存在空气，由弹簧施加在电子单元的热垫上的推斥力允许电子单元和散热介质热解耦。
根据一个实施例，车顶的温度传感器是热电偶。
有利地，电子单元是车辆的远程信息处理控制单元，而散热介质是车顶。
本发明还针对一种机动车辆，该机动车辆包括具有车顶的乘客舱、布置在车顶上的天线以及耦接到所述天线并布置在车顶下的远程信息处理控制单元，所述车辆包括如上简述的热二极管装置。
附图说明
通过阅读以下描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是说明性的，并且应当参考附图来阅读，其中：
[图1]:图1示出了根据本发明的热二极管装置的示例，其在如下的位置中，其中远程信息处理控制单元和车顶传导性地热耦接。
[图2]:图2示出了根据本发明的热二极管装置的相同实施例，其在如下的位置中，其中远程信息处理控制单元和车顶并不传导性地热耦接。
具体实施方式
在下文中，主要参照的是本发明在机动车辆情境中的实施，对此而言，根据本发明的装置允许将远程信息处理控制单元相对于车顶以自动的方式进行热耦接和热解耦。
然而，本发明针对其他的应用，其中电子单元布置在介质附近，除了在所述介质比所述电子单元热的特定条件下之外，所述介质能够确保散热功能。
参考图1，示出了远程信息处理控制单元1（也称为TCU），其尽可能靠近天线，特别是所谓的“智能”天线，在英文中也称为“smart antenna”。在本发明的上下文中，远程信息处理控制单元1是发出热量的电气单元，应该对其进行冷却。
组合件位于车辆车顶2处：从车辆的这个高点开始，天线处于用于发射和接收信号的最佳位置中。远程信息处理控制单元位于所述天线的紧邻近处。
在运行中，远程信息处理控制单元1发出热量，该热量必须被消散。实际上，根据热力学第一定律，注入封闭系统中的所有能量都以功或热能的形式输出。在这种情况下，注入远程信息处理控制单元1的电能必须至少部分地以热量的形式输出。该热量必须被消散，以便不引起所述远程信息处理控制单元1的电子部件过热以及因此的劣化。
已知使用车顶2来消散（特别是通过传导来消散）由远程信息处理控制单元1发出的热量，并且只要所述车顶的温度低于远程信息处理控制单元1的温度，那么这就非常有效。因此，车顶2充当散热器，并且有效地消散由远程信息处理控制单元1发出的热量。
然而，如前所述，在某些情况下，特别是（尤其在停车时）长时间地暴露在阳光下的情况下，更特别是在太阳辐射强烈的地理区域（例如在阿拉伯半岛），车顶2的温度可能超过远程信息处理控制单元1的温度，特别是在运行期间。通常，车顶2的温度可以达到并超过80℃。因此，车顶2比远程信息处理控制单元1热，并且为了防止车顶2向远程信息处理控制单元1传递热量，抑制远程信息处理控制单元1和车顶2之间的任何热传导变得合乎需要，或者甚至变得是必要的，而这显然与使由所述远程信息处理控制单元1发出的热量消散的需要背道而驰，而且，这甚至可能会通过引起远程信息处理控制单元1的电子部件过热而导致其一些电子部件的劣化，所述劣化例如为非易失性存储器中的数据丢失，即使当系统不运行时也是如此。
如图1所示，根据本发明的装置确保了热二极管功能，即它允许确保在车顶2和远程信息处理控制单元1之间的耦接，这使得热量只能在一个方向上（即从远程信息处理控制单元1向车顶2的方向）通过传导的方式流动。
换言之，得益于根据本发明的热二极管装置，当车顶2比远程信息处理控制单元1冷时，车顶2被用作散热器，并且因此可以使由所述远程信息处理控制单元1发出的热量消散。相反，得益于根据本发明的热二极管装置，当所述车顶2比远程信息处理控制单元1热时，将远程信息处理控制单元1从车顶2热解耦，以便防止从车顶向所述远程信息处理控制单元1的任何传导性热传递。
根据本发明的热二极管装置包括用于测量车顶2的温度的测量装置4；这些测量装置4例如是连接到车顶2的热电偶。优选地，热二极管装置具有用于访问远程信息处理控制单元1的温度的装置，这要么是使用其自己的测量装置，要么是使用通信装置，该通信装置接收由第三方装置测量的远程信息处理控制单元1的温度信息。
根据车顶2的温度，根据本发明的热二极管装置将远程信息处理控制单元1相对于车顶2进行自动热耦接或热解耦。
更确切地，如果车顶2的温度高于基准温度，则根据本发明的热二极管装置被配置成将远程信息处理控制单元1从车顶2热解耦。
相反，如果车顶2的温度低于基准温度，则根据本发明的热二极管装置被配置成将远程信息处理控制单元1传导性地热耦接到车顶2。
换言之，当车顶2的温度低于基准温度时，根据本发明的热二极管装置在车顶2和远程信息处理控制单元1之间施加低热阻，而当车顶2的温度高于基准温度时，根据本发明的热二极管装置在车顶2和远程信息处理控制单元1之间施加高热阻。
默认情况下，即特别地如果根据本发明的热二极管装置未起作用（换言之，并未运行或者未被供电），或者如果车顶2的温度信息不可用，则根据本发明的热二极管装置可以被配置为将远程信息处理控制单元1从车顶2热解耦。
根据一个实施例，基准温度是远程信息处理控制单元1的温度。优选地，基准温度是远程信息处理控制单元1的温度乘以加权系数，该加权系数被适配成当热二极管装置运行（以用于将远程信息处理控制单元1从车顶2热解耦）时考虑该热二极管装置特有的热消散。可替代地，基准温度可以是预定的阈值温度。
现在将参考图1和2详细描述热二极管装置的示例及其运行。
如在图1和图2上所示，根据本发明的热二极管装置是一种有源装置，其包括集成到远程信息处理控制单元1中、具有非常低的热阻的热垫34（英文中也称为“thermalpad”）。
弹簧32被配置成通过在热垫34上施加力（被称为推斥力）来将热垫34移开。弹簧32例如由绝热材料制成。
布置在车顶2上的电磁体31被配置成通过在热垫34和远程信息处理控制单元1上施加吸引力来抵消弹簧32的松弛。
如图1所示，当电磁体31激活时（换言之，被供电时），热垫34被吸引向所述电磁体31，压缩弹簧32，直到建立与车顶2的直接物理连接。然后，热垫34以及因此的远程信息处理控制单元1与车顶2热接触，并且所述远程信息处理控制单元1和车顶2之间的总热阻是低的，因为它仅对应于热垫34的热阻。因此，远程信息处理控制单元1和车顶2之间的有效热传递是可能的。
相反，如图2所示，当电磁体31不起作用时（换言之，关闭时），它不会对热垫34和远程信息处理控制单元1施加任何吸引力。因此，弹簧32被配置成使热垫34以及因此的远程信息处理控制单元1从车顶2移开。
因此，所述远程信息处理控制单元1和车顶2之间的总热阻是高的，因为它对应于将热垫34（以及因此的远程信息处理控制单元1）相对于车顶2分开的空气的热阻，因为在所述热垫34和所述车顶2之间没有直接的物理接触。
因此，在车顶2和远程信息处理控制单元1之间没有传导性热传递或有少的传导性热传递。
为此，所述热垫34具有机械柔性，其被适配成使得在由弹簧32施加的推斥力的作用下，并且在不存在由电磁体31施加的足够的吸引力的情况下，热垫34折弯以便与散热介质2分离，并且相反地，在由电磁体31施加的吸引力（其具有比由弹簧32施加的推斥力高的强度）的作用下，热垫34伸展以便与散热介质2接触。
根据本发明，根据车顶2的温度来实施电磁体31的激活或停用。换言之，根据一个实施例，根据本发明的热二极管装置包括控制模块33，其从热电偶4接收关于车顶2的温度信息。
车顶2的该温度信息被传送到控制模块3，控制模块3根据远程信息处理控制单元1和车顶2之间的温差激活或停用电磁体31。
根据本发明的热二极管装置的控制模块3被配置成使得：
如果车顶2的温度高于基准温度，则电磁体31不起作用，并且车顶2和远程信息处理控制单元1之间的传导性热传递被最小化；
如果车顶2的温度低于基准温度，则电磁体31起作用，并且在远程信息处理控制单元1和车顶2之间存在传导性热传递。
换言之，当车顶2的温度高于基准温度时，根据本发明的热二极管装置确保远程信息处理控制单元1和车顶2之间的热解耦。当车顶2的温度低于基准温度时，根据本发明的热二极管装置确保远程信息处理控制单元1和车顶2之间的热耦接。
根据一个实施例，当热二极管装置不起作用或不被供电时，电磁体31被停用，并且热垫34以及因此的远程信息处理控制单元1未热连接到车顶2。
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