Brevet FR2934906A1 — publié le 20100212

Calculateur embarqué équipé d'un dispositif de refroidissement aéraulique autonome. La présente invention concerne le domaine des calculateurs refroidis de manière aéraulique. Plus précisément, l'invention propose un calculateur embarqué, en particulier avionique, équipé d'un dispositif autonome de refroidissement aéraulique. Actuellement, pour refroidir des calculateurs avioniques par des moyens aérauliques, on utilise simplement des ventilateurs situés en face io avant ou au niveau de la face du dessous desdits calculateurs. Jusqu'à récemment, il n'était pas réellement nécessaire de chercher à optimiser ce type de refroidissement aéraulique. En effet, la puissance dissipée à l'intérieur des calculateurs était relativement faible, et il n'apparaissait pas de points chauds sur les modules électroniques requérant 15 une attention particulière. La ventilation simple d'un flux d'air injecté à l'intérieur des calculateurs était suffisante pour assurer leur fonctionnement correct. Aujourd'hui, la densité de puissance dissipée au coeur des calculateurs avioniques augmente fortement. Les composants électroniques 20 utilisés, de plus en plus petits et de plus en plus performants en termes de capacités de calcul, dissipent également de plus en plus de puissance dans des espaces restreints. Dans un premier temps, il a donc été envisagé d'augmenter la 25 taille ou le nombre de ventilateurs présents dans les calculateurs afin de mieux les refroidir. Cependant, cette solution simpliste n'est pas satisfaisante : elle pose des problèmes d'encombrement et d'acoustique. La présente demande de brevet se situe donc dans un contexte 30 de recherche d'une optimisation du refroidissement aéraulique de calculateurs avioniques embarqués. L'invention permet de refroidir efficacement et de manière autonome des calculateurs embarqués en se concentrant sur les zones les plus chaudes des modules électroniques contenus dans lesdits calculateurs. A cet effet, l'invention a pour objet un calculateur embarqué comportant des modules électroniques et un module de refroidissement aéraulique, et présentant une face avant, une face arrière, une face du dessous et une face du dessus, caractérisé en ce que ledit module de refroidissement aéraulique comprend : • au moins un ventilateur situé en face avant, et permettant d'injecter un flux d'air frais à l'intérieur dudit calculateur, • un réseau de canalisations comprenant des premières 1 o canalisations permettant d'acheminer le flux d'air frais au niveau de la face du dessous, et des deuxièmes canalisations permettant de distribuer ledit flux d'air frais au niveau de ladite face du dessous, approximativement à la verticale desdits modules électroniques, ledit flux d'air frais remontant le long 15 desdits modules électroniques afin de les refroidir, et devenant, au niveau de la face du dessus, un flux d'air plus chaud. Avantageusement, le calculateur selon l'invention peut comprendre deux ventilateurs en face avant. 20 Avantageusement, le ou les ventilateurs sont positionnés à l'intérieur du module de refroidissement aéraulique, permettant d'atténuer fortement, par l'intermédiaire de parois dudit module de refroidissement aéraulique, le bruit généré par lesdits ventilateurs. 25 Des points chauds, correspondant à des zones présentant une densité de puissance dissipée particulièrement élevée, étant identifiés sur les modules électroniques, un réseau de canalisations complémentaire achemine avantageusement le flux d'air frais le long des modules électroniques en passant de façon prioritaire par lesdits points chauds. 30 Avantageusement, lesdits points chauds sont reliés à des radiateurs montés sur les modules électroniques par l'intermédiaire d'un réseau de tubes picolos. Avantageusement, le calculateur selon l'invention comprend en 35 outre au niveau de la face du dessous une platine inférieure largement ouverte, comportant des trous pouvant être de diamètre supérieur à environ 5 millimètres, de manière à favoriser la convection naturelle au sein dudit calculateur. Avantageusement, le calculateur selon l'invention comporte par ailleurs un sifflet au niveau de la face du dessus, acheminant le flux d'air plus chaud vers la face arrière du calculateur, où ledit flux d'air plus chaud est évacué empêchant de ce fait toute circulation du flux d'air plus chaud en direction de la face avant du calculateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : la vue d'ensemble d'un calculateur avionique selon l'invention, comportant quatre modules électroniques et un module de refroidissement aéraulique ; • la figure 2 : la vue en coupe d'un calculateur avionique selon l'invention ; • la figure 3: la vue en trois dimensions d'un calculateur avionique selon l'invention, mettant en évidence la circulation du flux d'air frais à l'intérieur dudit calculateur. La figure 1 présente un schéma d'un calculateur C selon l'invention. Celui-ci comporte quatre modules électroniques E1, E2, E3, E4 et un module de refroidissement aéraulique V. Tous les modules sont enfichés 25 ou extrait par la face avant 1, orthogonalement à la face arrière 2. Elles sont également orthogonales aux faces du dessous 3 et du dessus 4. Le module de refroidissement aéraulique V comprend au moins un ventilateur ; il comporte sur l'exemple de la figure 1 deux ventilateurs V1 et V2. Ceux-ci extraient un air frais par la face avant 1 et l'injecte à l'intérieur du calculateur 30 C. Par ailleurs, au même titre que les modules électroniques, le module de refroidissement aéraulique est facilement accessible et démontable, et donc aisément remplaçable. 20 La figure 2 illustre le premier principe de fonctionnement de l'invention. Un flux d'air frais FA, introduit en face avant par les ventilateurs V1 et V2, est injecté à l'intérieur du calculateur C. Dans un premier temps, ce flux d'air frais FA est alors acheminé vers la face du dessous 3 par des premières canalisations N1. Des deuxièmes canalisations N2 distribuent alors le flux d'air frais FA au niveau de la face du dessous 3. L'air frais est ainsi injecté au pied des modules électroniques El, E2, E3, E4 le long desquels le flux d'air frais FA remonte en direction de la face du dessus 4, où il sera évacué vers la face arrière 2 par l'intermédiaire du sifflet S, selon le 1 o principe décrit en figure 3. Ainsi, le flux d'air frais FA circule préférentiellement le long des modules électroniques El, E2, E3, E4 à refroidir. L'efficacité du refroidissement aéraulique s'en trouvé augmentée. Par ailleurs, on peut noter que la platine inférieure P, servant de 15 couvercle inférieur au calculateur C, peut comporter des trous H en grand nombre, et de diamètre relativement important, typiquement supérieur à 5 millimètres, dans le but de favoriser la convection naturelle au sein du calculateur C. Cela permet d'assurer un refroidissement aéraulique a minima, même en cas de panne d'un ventilateur V1 ou V2, voire en cas de 20 panne simultanée des deux ventilateurs V1 et V2. La figure 3 permet de mieux visualiser le cheminement du flux d'air frais FA, qui devient un flux d'air plus chaud HA en sortie du calculateur C. Le flux d'air frais FA remonte donc le long des modules électroniques E1, 25 E2, E3, E4 jusqu'à atteindre la face du dessus 4. Là, une pièce appelée sifflet S, oriente le flux d'air devenu plus chaud HA vers la face arrière 2 où il est évacué. II faut noter, en outre, qu'il faut préférentiellement connaître l'emplacement des points chauds des modules électroniques E1, E2, E3, E4, 30 c'est-à-dire les zones identifiées comme les plus sujettes à des échauffements en raison d'une densité de puissance dissipée par les composants électroniques présents sur les modules électroniques particulièrement élevée à ces endroits. Ces points chauds peuvent être reliés à des radiateurs montés sur lesdits modules électroniques El, E2, E3, E4. 35 L'acheminement de l'air en direction de ces points chauds est assuré par un système de tubes picolos, conformément à la méthode décrite dans la demande de brevet français n° 0607628000. Un réseau de canalisations complémentaire N3 peut ainsi acheminer le flux d'air frais FA sur ces tubes picolos. Ainsi, l'invention présente pour principal avantage celui de rendre plus efficace le refroidissement aéraulique de calculateurs embarqués. Elle le rend même simplement possible dans les cas actuels et futurs, pour lesquels la puissance dissipée au sein des calculateurs est importante. Entièrement autonome, un calculateur équipé d'un dispositif de refroidissement aéraulique selon l'invention permet en outre de s'affranchir totalement des contraintes de la norme ARINC.15 REVENDICATIONS1. Calculateur embarqué comportant des modules électroniques (E1,E2,E3,E4) et un module de refroidissement aéraulique (V), et présentant une face avant (1), une face arrière (2), une face du dessous (3) et une face du dessus (4), caractérisé en ce que ledit module de refroidissement aéraulique (V) comprend : • au moins un ventilateur (V1,V2) situé en face avant (1), et permettant d'injecter un flux d'air frais (FA) à l'intérieur dudit calculateur (C), • un réseau de canalisations comprenant des premières canalisations (Ni) permettant d'acheminer le flux d'air frais au niveau de la face du dessous, et des deuxièmes canalisations (N2) permettant de distribuer ledit flux d'air frais (FA) au niveau de ladite face du dessous (3), approximativement à la verticale desdits modules électroniques (E1,E2,E3,E4), ledit flux d'air frais remontant le long desdits modules électroniques afin de les refroidir, et devenant, au niveau de la face du dessus, un flux d'air plus chaud. 2. Calculateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux ventilateurs (V1 ,V2) en face avant (1). 3. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les ventilateurs (V1 ,V2) sont positionnés à l'intérieur du module de refroidissement aéraulique (V), permettant d'atténuer fortement, par l'intermédiaire de parois dudit module de refroidissement aéraulique (V), le bruit généré par lesdits ventilateurs (V1 ,V2). 4. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, des points chauds, correspondant à des zones présentant une densité de puissance dissipée particulièrement élevée, étant identifiés sur les modules électroniques (El ,E2,E3,E4), caractérisé en ce qu'un réseau de canalisations complémentaire (N3) achemine le flux d'airfrais (FA) le long des modules électroniques (E1,E2,E3,E4) en passant de façon prioritaire par lesdits points chauds. 5. Calculateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits points chauds sont reliés à des radiateurs montés sur les modules électroniques (El ,E2,E3,E4) par l'intermédiaire d'un réseau de tubes picolos. 6. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au niveau de la face du dessous (3) une platine inférieure (P) largement ouverte, comportant des trous (H) pouvant être de diamètre supérieur à environ 5 millimètres, de manière à favoriser la convection naturelle au sein dudit calculateur (C). 7. Calculateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte par ailleurs un sifflet (S) au niveau de la face du dessus (4), acheminant le flux d'air plus chaud (HA) vers la face arrière (2) du calculateur (C), où ledit flux d'air plus chaud (HA) est évacué.