Brevet FR3150393A1 — publié le 20241227

Un boîtier d’appareil électronique (1) comprenant une carte électronique portant des éléments de dissipation thermique (51, 52) à refroidir, ledit boîtier comprenant : - un châssis rigide (4) ; - un capot rigide (6) fixé sur le châssis pour former un logement; - un radiateur (3) placé au-dessus de ladite carte électronique reçue dans le logement, ledit radiateur comprenant une paroi de fond (35) en contact thermique avec les éléments de dissipation thermique ; - ledit radiateur (3) comprenant une pluralité d’ailettes de refroidissement (36) s’étendant verticalement dans une première partie (3A) de la paroi de fond et une pluralité de picots (37) s’étendant verticalement dans une seconde partie (3B) de la paroi de fond; - un ventilateur souffleur (2) positionné sur ladite pluralité de picots de manière à réhausser ledit ventilateur par rapport à la paroi de fond du radiateur pour créer un passage d’air à travers les picots. [Fig. 1] Boîtier d’appareil électronique comportant un radiateur et un ventilateur La présente divulgation relève du domaine du refroidissement de composants électroniques dans un boîtier d’appareil électronique. Plus particulièrement on s’intéresse à des boîtiers d’appareil électronique comprenant un radiateur et un ventilateur destinés à refroidir un ou plusieurs composants électroniques agencés dans le boîtier. Dans le domaine automobile, des composants électroniques de plus en plus puissants sont utilisés, notamment en raison du développement de nouvelles fonctionnalités telles que l’assistance à la conduite ou la conduite autonome par exemple. Ces composants électroniques chauffent lorsqu’ils fonctionnent. Il est nécessaire de prévoir des moyens permettant d’assurer la dissipation de cette chaleur. De manière générale, le boîtier électronique comprend un châssis rigide, un capot rigide, une carte électronique, des composants électroniques montés sur la carte, des éléments de dissipation thermique, un radiateur et un ventilateur souffleur. Le capot rigide est fixé sur le châssis pour former un boîtier. Le capot et le châssis délimitent un espace de logement dans lequel est reçue la carte électronique portant les composants. Les composants électroniques sont montés à plat sur la carte électronique, c’est-à-dire leur plus grande dimension est sensiblement parallèle au boîtier. Les composants électroniques qui sont des sources génératrices de chaleur sont pourvus d’éléments de dissipation thermique pour assurer la dissipation de cette chaleur. Le radiateur, formé dans un matériau présentant une bonne conductivité thermique, est disposé à plat dans le boîtier, avec une face de la paroi de fond en contact thermique avec les éléments de dissipation thermique pour aider à évacuer la chaleur. La paroi de fond du radiateur est divisée en deux zones. Une première zone comprend une pluralité d’ailettes s’étendant verticalement à partir de la paroi de fond et une deuxième zone comprend une surface lisse et plate. Le ventilateur est un ventilateur souffleur. Il comprend une structure stator, un moteur et un rotor avec des pales. La structure de stator comprend deux faces principales, opposées et parallèles et une paroi latérale reliant les deux faces. Le ventilateur comporte deux entrées d’air situées de part et d’autre du rotor réalisées dans les deux faces principales et une sortie d’air unique sur la paroi latérale orientée vers les ailettes lorsque le ventilateur est monté dans le radiateur. Pendant le fonctionnement, le flux d’air mis en mouvement par les pales du ventilateur est un flux d’air qui entre dans les deux entrées d’air, puis souffle par la sortie d’air en direction des ailettes de refroidissement. Pour des raisons d’encombrement, le ventilateur souffleur est monté à plat sur la partie lisse du radiateur, c’est-à-dire leur plus grande dimension est sensiblement parallèle à la plaque électronique. En d’autres termes, le ventilateur est monté sur la partie lisse du radiateur avec l’axe de rotation du rotor du ventilateur perpendiculaire à la surface lisse et plate de la paroi de fond du radiateur. L’agencement du ventilateur par rapport au radiateur ne permet pas d’obtenir un refroidissement efficace de tous les éléments situés sous le radiateur. En effet, l’une des entrées d’air du ventilateur étant plaquée sur la partie lisse du radiateur, l’élément de dissipation situé sous la partie lisse ne bénéficie pas directement d’un flux d’air forcé comme l’autre élément situé sous la zone comportant les ailettes qui permettent de générer un flux d’air forcé. La chaleur dissipée par l’élément situé sous le ventilateur est transférée par la paroi de fond du radiateur jusqu’à la zone comportant les ailettes et située au-dessus du deuxième élément. En outre, l’une des deux entrées d’air du ventilateur étant obstruée dans ce montage par la partie lisse, cette configuration réduit également la performance du flux d’air généré par les pales du ventilateur. La présente invention vise à remédier en partie à ces inconvénients en proposant une solution compatible avec toutes ces problématiques. La présente invention vise à assurer le refroidissement efficace de l’ensemble des éléments dissipatifs, tout en limitant les coûts de production et garantissant un volume d’occupation restreint pour ne pas perturber son intégration dans les applications, notamment les applications dans le domaine automobile A cette fin, l’invention a pour objet un boîtier d’appareil électronique comprenant une carte électronique portant au moins un élément de dissipation thermique à refroidir, ledit boîtier comprenant : - un châssis rigide; - un capot rigide configuré pour être fixé sur le châssis pour former un logement ouvert dans lequel est reçue ladite carte électronique ; - un radiateur destiné à refroidir ledit au moins un élément de dissipation thermique, ledit radiateur étant reçu dans ledit logement ouvert et placé au-dessus de ladite carte électronique, ledit radiateur comprenant une paroi de fond ayant une face inférieure orientée vers l’intérieur du boîtier et une face supérieure orientée vers l’extérieur du boîtier, la face inférieure de ladite paroi de fond étant en contact thermique avec une face supérieure dudit au moins un élément de dissipation thermique ; - ledit radiateur comprenant une pluralité d’ailettes de refroidissement s’étendant verticalement dans une première partie du radiateur à partir de ladite face supérieure de la paroi de fond et une pluralité de picots s’étendant verticalement dans une seconde partie du radiateur à partir de ladite face supérieure de la paroi de fond; - un ventilateur souffleur positionné sur ladite pluralité de picots de manière à réhausser ledit ventilateur par rapport à la paroi de fond du radiateur pour créer un passage d’air à travers les picots entre le ventilateur et la paroi de fond. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Selon un mode de réalisation, le ventilateur souffleur comprend un rotor avec des pales, deux entrées d’air situées de part et d’autre du rotor et une sortie d’air configurée pour générer un flux d’air en direction des ailettes de refroidissement du radiateur, le ventilateur étant agencé dans la seconde partie du radiateur avec l’axe de rotation (Z1) du rotor perpendiculaire à la paroi de fond du radiateur. Selon un autre mode de réalisation, les picots sont agencés sur la seconde partie de la paroi de fond du radiateur de manière à former un espace d’air entre une face principale inférieure du ventilateur et une face supérieure de la paroi de fond du radiateur adapté pour permettre la circulation de l’air. Avantageusement, les picots sont agencés sur la seconde partie de la paroi de fond de façon à créer un brassage de l’air pour optimiser la collecte des calories tout en limitant la perte de charge en pression. Selon une forme de réalisation, les picots présentent une hauteur comprise entre 1 mm et 30 mm, de préférence comprise être 6 mm et 12 mm. Selon un mode de réalisation, le boîtier comprend en outre une couche d’interface thermique placée entre la face inférieure de la paroi de fond du radiateur et la face supérieure de chaque élément de dissipation pour assurer le contact thermique. Selon un autre mode de réalisation, le radiateur comporte deux parois latérales longitudinales, une paroi latérale transversale et deux extensions latérales qui forment avec la paroi de fond une base, ladite base étant configurée pour être fixée sur le châssis afin de former avec le châssis et le capot le boitier électronique. De préférence, ledit au moins un élément de dissipation thermique comprend un premier élément de dissipation thermique situé sous les ailettes de refroidissement et un second élément de dissipation thermique situé sous les picots. Selon une forme de réalisation, le radiateur et le châssis forment une pièce en un seul tenant. De préférence, le radiateur est en matériau conducteur thermique. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 La illustre schématiquement une vue éclatée en perspective d’un boîtier d’appareil électronique comportant un ventilateur et un radiateur selon un mode de réalisation. Fig. 2 La illustre schématiquement une vue en perspective du boîtier de la dans un état assemblé. Fig. 3 La illustre schématiquement une vue de dessus du boîtier de la dans un état assemblé. Fig. 4 La illustre schématiquement une vue en coupe selon l’axe A-A du boîtier de la . Fig. 5 La illustre schématiquement une vue en coupe selon l’axe B-B du boîtier de la . Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. Il est maintenant fait référence aux figures 1 à 5 qui illustrent un boîtier d’appareil électronique 1 selon un mode de réalisation de l’invention, disposé dans un repère orthonormé XYZ. Le boîtier d’appareil électronique 1 peut être par exemple une unité électronique embarquée à bord d’un véhicule comportant un ou plusieurs composants électroniques. Dans le cadre de la présente invention, un flux d’air forcé est généré à l’extérieur du boîtier, le long de l’une des parois du boîtier pour favoriser le refroidissement de certains composants électroniques contenus dans le boîtier. Le boîtier électronique 1 comporte un châssis rigide 4, un capot rigide 6, une carte électronique 5 sur laquelle sont montés deux éléments de dissipation thermique 51, 52 prévus pour permettre la dissipation de la chaleur générée par les composants électroniques contenus dans le boîtier 1, un radiateur 3 positionné sur les deux éléments de dissipation thermique 51, 52 et un ventilateur souffleur 2 pour générer le flux d’air forcé. Dans l’exemple illustré sur la qui représente le boîtier dans un état assemblé, le boîtier 1 présente une forme parallélépipédique rectangulaire. Elle comprend une façade supérieure avec le ventilateur 2 et les ailettes de refroidissement 36 du radiateur 3 qui sont apparents. La façade supérieure s’étend dans un plan horizontal XY. La hauteur du boîtier 1 s’étend selon la direction Z. Le capot 6 comprend une paroi de fond 61 ayant une forme sensiblement rectangulaire. Le châssis 4 comprend un cadre comprenant une bordure périphérique 43 ayant une forme sensiblement rectangulaire et deux parois latérales 41, 42, parallèles et opposées s’étendant verticalement selon la direction Z à partir de la bordure périphérique 43. Le capot 6 est configuré pour être fixé sur le châssis 4 et sur la carte électronique 5 de manière à maintenir la carte électronique 5 dans le boîtier. Ainsi, les parois latérales 41, 42 du châssis 4 et la paroi de fond 61 du capot 6 délimitent un logement ouvert 9 dans lequel est reçue la carte électronique 5. A titre d’exemple, le capot 6 et la carte électronique 5 comprennent une pluralité de trous de fixation destinés à recevoir des vis permettant de fixer la carte électronique 5 et le capot 6 sur le châssis 4. Le châssis 4 et le capot 6 sont tous deux rigides afin de garantir une bonne intégrité de la carte électronique 5 et des composants électroniques. Le châssis 4 et le capot 6 sont par exemple des pièces moulées. La carte 5 comprend une plaque 53 qui s’étend dans un plan XY et des éléments de dissipation thermique 51, 52 montés à plat dans le boîtier, c’est-à-dire leur plus grande dimension est sensiblement parallèle au boîtier. Les éléments de dissipation thermique 51, 52 sont formés dans un matériau présentant une bonne conductivité thermique et sont prévus sur les composants électroniques qui sont montés également à plat sur la carte électronique. Le radiateur 3 décrit ici est en matériau conducteur thermique et configuré pour être en contact thermique avec les éléments de dissipation thermique 51, 52 lorsqu’il est reçu dans le logement ouvert 9 et positionné sur les éléments de dissipation thermique 51, 52. A titre d’exemple, il est en aluminium, magnésium ou plastique conducteur thermique. Ainsi, les éléments de dissipation thermique 51, 52 permettent la dissipation de la chaleur générée par les composants vers le radiateur. Le radiateur 3 est configuré pour être fixé au châssis 4 par tout moyen approprié, par vissage rivetage ou soudage par exemple, afin d’assurer une bonne rigidité à l’ensemble châssis/radiateur. Le radiateur 3 comporte une paroi de fond 35 qui s’étend dans le plan XY, parallèle à la carte électronique 5, deux parois latérales longitudinales 31, 34, parallèles et opposées qui s’étendent dans un plan XZ à partir des deux grands côtés de la paroi de fond. Le radiateur 3 comporte également une paroi latérale transversale 32 qui s’étend dans un plan YZ à partir de l’un des deux petits côtés de la paroi de fond. Ainsi, les parois latérales longitudinales 31, 34 et la paroi latérale transversale 32 entourent les trois côtés de la paroi de fond 35 du radiateur, en laissant un côté de la paroi de fond ouvert. Les bords inférieurs des deux petits côtés de la paroi de fond 35 dépassent la face inférieure de la paroi de fond 35 en formant respectivement deux extensions 32E, 33 qui sont destinées à venir en appui contre la bordure périphérique 43 du châssis 4 lorsque le radiateur 3 est positionné sur les éléments de dissipation thermique 51, 52. En d’autre termes, la paroi de fond 35, les parois latérales longitudinales 31, 34, la paroi latérale transversale 32 et les deux extensions latérales 32E, 33 forment une base ayant une forme parallélépipédique rectangulaire dont la dimension est ajustée de sorte que lorsqu’elle est reçue dans le logement ouvert 9 formé par le capot 6 et le châssis 3, et placée au-dessus de la carte électronique 5, les parois latérales 31, 34 du radiateur sont en contact bord à bord respectivement avec les bordures 44, 45 des parois latérales 42, 41 correspondantes du châssis 4, comme illustré sur la . La face inférieure de la paroi de fond 35 du radiateur 3 est en contact thermique avec les éléments de dissipation thermique 51, 52. Les deux extensions 32E, 33 sont en appui contre la bordure périphérique 43 du châssis 4. Ainsi, lorsque le radiateur 3 est placé dans le logement ouvert 9 du boîtier, sa paroi de fond 35, ses parois latérales longitudinales 31, 34, sa paroi latérale transversale 32 et les deux extensions latérales 32E, 33 forment un couvercle qui vient fermer le logement ouvert 9 formé par le châssis 4 et le capot 6. Selon un exemple de réalisation, le châssis 4 et le radiateur 3 sont deux pièces distinctes. Selon un autre exemple de réalisation, le châssis 4 et le radiateur 3 forment une pièce d’un seul tenant. Selon un exemple de réalisation, le boîtier 1 comprend en outre une couche d’interface réalisée dans un matériau conducteur thermique 38, 39 placée entre la face inférieure de la paroi de fond 35 du radiateur 3 et la face supérieure de chaque élément de dissipation 51, 52 pour assurer le contact thermique. Les figures 4 et 5 illustrent de manière plus précise la configuration du radiateur 3 selon deux vues de section différentes. Le radiateur est divisé en deux parties 3A, 3B par une paroi centrale 7 orientée parallèlement à la paroi latérale transversale 32 du radiateur. La première partie 3A comporte une pluralité d’ailettes de refroidissement 36 qui s’étendent verticalement à partir de la paroi de fond 35, et orientées parallèlement aux parois latérales longitudinales 31, 34 comme l’illustre la . Les ailettes 36 s’étendent selon la direction X à partir de la paroi centrale 7 jusqu’au côté ouvert du radiateur 3. La seconde partie 3B comporte une pluralité de picots 37 qui s’étendent verticalement à partir de la paroi de fond selon la direction Z. Le boîtier 1 comprend un premier élément de dissipation thermique 51 situé sous les ailettes de refroidissement 36, en contact thermique avec une face inférieure de la paroi de fond 35 de la première partie 3A du radiateur et un second élément de dissipation thermique 52 situé sous les picots 37, en contact thermique avec une face inférieure de la paroi de fond 35 de la seconde partie 3B du radiateur. Afin de renforcer la dissipation de la chaleur émise par les composants électroniques, un flux d’air forcé circulant à l’extérieur du boîtier est généré par le ventilateur 2 qui est un ventilateur souffleur dans le cas de la présente divulgation. Comme l’illustrent les figures 2 et 3, le ventilateur 2 comprend une structure stator, un moteur et un rotor 21 avec des pales 22. Dans le cas illustré dans la présente demande, les pales 22 sont apparentes comme dans les solutions connues. La structure stator comprend une face principale supérieure 25 et une face principale inférieure 28 qui s’étendent dans le plan XY parallèlement à la paroi de fond du radiateur, et une paroi latérale 26 qui rejoignent les deux faces sur une partie de manière à former une ouverture latérale 27. Le ventilateur 2 comprend en outre une ouverture annulaire 23 sur les faces supérieure 25 et inférieure 28. Seule l’ouverture annulaire 23 de la face supérieure est visible sur les figures 1 à 3. Les deux ouvertures annulaires 23 forment deux entrées d’air situées de part et d’autre du rotor 21 et l’ouverture latérale 27 forme une sortie d’air. Le ventilateur 2 est fixé de manière solidaire au radiateur 3, par tout moyen approprié, par exemple par collage avec un adhésif double face. Le ventilateur 2 est monté à plat dans la seconde partie 3B du radiateur, avec l’axe de rotation (Z1) du rotor perpendiculaire à la paroi de fond du radiateur 3. Le ventilateur 2, contrairement à l’art antérieur décrit dans la partie introductive, est positionné sur la pluralité de picots 37 de sorte que le ventilateur est réhaussé par rapport à la paroi de fond 35 du radiateur 3 pour créer un passage d’air 8 entre le ventilateur 2 et la paroi de fond 35 du radiateur. Ainsi, l’entrée d’air de la face inférieure 28 formée par l’ouverture annulaire 23 n’est plus appliquée contre la paroi de fond 35 et n’est plus obstruée par la paroi de fond du radiateur tout en autorisant un montage à plat du ventilateur dans le radiateur pour maintenir la compacité du boîtier. Les picots 37 sont agencés les uns par rapport aux autres de manière à former un espace 8 adapté pour permettre à l’air de circuler sous le ventilateur 2, entre la face principale inférieure 28 du ventilateur 2 et la face supérieure de la paroi de fond 35 du radiateur. L’agencement des picots 37 permet également de brasser l’air pour optimiser la collecte des calories tout en limitant la perte de charge en pression. En outre, les picots 37 sont configurés de manière à fournir une surface de support mécanique pour supporter le ventilateur. Selon un exemple de réalisation, les picots 37 du radiateur sont agencés à intervalles réguliers de manière à former un réseau de picots. Selon un autre exemple de réalisation, ils sont distribués de manière aléatoire sur la paroi de fond du radiateur. Ils s’étendent verticalement à partir de la paroi de fond 35 selon la direction Z et présentent une hauteur comprise entre 1 mm et 30 mm, de préférence comprise entre 6 mm et 12 mm. Le ventilateur 2 est agencé dans la deuxième partie 3B du radiateur 3 de sorte que la sortie d’air 27 soit orientée en direction des ailettes de refroidissement 36. Le flux d’air mis en mouvement par les pales du ventilateur 2 entre donc par les deux entrées d’air 23 et sort par la sortie d’air 27 en direction des ailettes de refroidissement 36. La présence des picots 37 permet d’améliorer la performance de collecte de la chaleur conduite par les picots. En effet l’entrée d’air de la surface inférieure 28 formée par l’ouverture annulaire 23 n’est plus obstruée dans le montage à plat du ventilateur dans le radiateur. En outre, le deuxième élément de dissipation thermique 52 qui est situé sous les picots 37 peut bénéficier d’une convection forcée comme le premier élément de dissipation 51 située sous les ailettes 36 en raison du passage d’air créé à travers les picots dans l’espace formé 8. On notera également que la présence des picots 37 ne modifie pas le nombre des pièces à assembler, ni le montage du ventilateur dans le boîtier pour garder la compacité du boîtier. On maintient donc le nombre de pièces à stocker et donc les coûts liés au stockage et au montage du boîtier d’appareil électronique. Le boîtier électronique selon l’invention est particulièrement adapté pour équiper des unités électroniques embarquées à bord d’un véhicule automobile qui doivent être ventilées par un flux d’air pour refroidir certains composants. La présente divulgation ne se limite pas à l’exemple de boîtier d’appareil électronique décrit ci-avant mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. Boîtier d’appareil électronique (1) comprenant une carte électronique (5) portant au moins un élément de dissipation thermique (51, 52) à refroidir, ledit boîtier comprenant : - un châssis rigide (4) ; - un capot rigide (6) configuré pour être fixé sur le châssis pour former un logement ouvert dans lequel est reçue ladite carte électronique ; - un radiateur (3) destiné à refroidir ledit au moins un élément de dissipation thermique, ledit radiateur étant reçu dans ledit logement ouvert et placé au-dessus de ladite carte électronique, ledit radiateur comprenant une paroi de fond (35) ayant une face inférieure orientée vers l’intérieur du boîtier et une face supérieure orientée vers l’extérieur du boîtier, la face inférieure de ladite paroi de fond étant en contact thermique avec une face supérieure dudit au moins un élément de dissipation thermique ; - ledit radiateur (3) comprenant une pluralité d’ailettes de refroidissement (36) s’étendant verticalement dans une première partie (3A) du radiateur à partir de ladite face supérieure de la paroi de fond et une pluralité de picots (37) s’étendant verticalement dans une seconde partie (3B) du radiateur à partir de ladite face supérieure de la paroi de fond; - un ventilateur souffleur (2) positionné sur ladite pluralité de picots (37) de manière à réhausser ledit ventilateur (2) par rapport à la paroi de fond (35) du radiateur pour créer un passage d’air (8) à travers les picots (37) entre le ventilateur et la paroi de fond. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel le ventilateur souffleur (2) comprend un rotor (21) avec des pales (22), deux entrées d’air (23) situées de part et d’autre du rotor et une sortie d’air (27) configurée pour générer un flux d’air en direction des ailettes de refroidissement ’36) du radiateur, le ventilateur étant agencé dans la seconde partie (3B) du radiateur avec l’axe de rotation (Z1) du rotor perpendiculaire à la paroi de fond du radiateur. Boîtier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les picots (37) sont agencés sur la seconde partie (3B) de la paroi de fond (35) du radiateur de manière à former un espace d’air (8) entre une face principale inférieure (28) du ventilateur et une face supérieure de la paroi de fond (35) du radiateur (3) adapté pour permettre la circulation de l’air. Boîtier selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les picots (37) sont agencés sur la seconde partie (3B) de la paroi de fond de façon à créer un brassage de l’air pour optimiser la collecte des calories tout en limitant la perte de charge en pression. Boîtier selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel les picots (37) présentent une hauteur comprise entre 1 mm et 30 mm, de préférence comprise être 6 mm et 12 mm. Boîtier selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une couche d’interface thermique (38, 39) placée entre la face inférieure de la paroi de fond (35) du radiateur et la face supérieure de chaque élément de dissipation (51, 52) pour assurer le contact thermique. Boîtier selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel le radiateur (3) comporte en outre deux parois latérales longitudinales (31, 34), une paroi latérale transversale (32) et deux extensions latérales (33, 32E) qui forment avec la paroi de fond (35) une base, ladite base étant configurée pour être fixée sur le châssis (4) afin de former avec le châssis (4) et le capot (6) le boitier électronique. Boîtier selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel ledit au moins un élément de dissipation thermique comprend un premier élément de dissipation thermique (51) situé sous les ailettes de refroidissement (36) et un second élément de dissipation thermique (52) situé sous les picots (37). Boîtier selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le radiateur (3) et le châssis (4) forment une pièce en un seul tenant. Boîtier selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le radiateur (3) est en matériau conducteur thermique.