无风扇冷却系统技术方案

为了提供一种针对用于在交通工具，尤其轨道交通工具中使用的电子模块系统(10)的有效冷却的特别可靠的解决方案，建议一种无风扇冷却系统(19)，包括优选框架形的组件支架(2)，所述组件支架用于容纳至少一个组件(3)，尤其具有高性能多核处理器(15)的处理器组件，以及所述无风扇冷却系统包括传热体(18)，所述传热体能以传热的方式安装在组件(3)的构件(15、16)上，其中，组件支架(2)具有至少一个热分布体(26；39)，若所述至少一个组件(3)容纳在组件支架(2)中并且在所述至少一个组件(3)的构件(15、16)上连接有传热体(18)，则所述传热体(18)能以传热的方式优选可拆卸地固定在所述热分布体上，其中配设有至少一个以传热的方式与热分布体(26；39)连接的热管(35)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无风扇冷却系统本专利技术涉及一种针对用于在交通工具，尤其轨道交通工具中使用的电子模块系统的无风扇冷却系统。从现有技术中可知，在交通工具方面使用的损耗功率高达12瓦的处理器组件(例如带有英特尔凌动处理器的)中，损耗功率通过构件表面排放到环境中或通过足够大尺寸的、在组件内部的冷却体排放到环境中，分别都与空气的自由对流相结合。在此，70℃的值被定义作为用于运行温度范围的上限。对于这样的处理器组件的可靠运行不需要风扇。为了实现这样的交通工具方面的计算机平台，通常使用电子模块系统，其中，处理器组件容纳在标准化的组件支架，例如19英寸的组件支架中。所述组件通常是可插入框架形组件支架中的直角六方体形的组件，所述组件支架为此具有合适的导引装置。典型地，组件可以插到背板总线的插接位中并且由此相互电连接。在此，所述处理器组件通常设计成插接组件，该插接组件可以插到背板总线的插接位中并且由此相互电连接。这种模块系统的优点在于，可以毫不费力地更换组件。为此，只需将该组件从组件支架拉出。对于用于列车安全设备的新的计算机平台规定，给中央计算机配备高性能多核CPU(多核处理器)，其中，有源的核的数量应为例如8或16个。这种具有在唯一一个芯片中的多个完整的主处理器核的微处理器相对于单核处理器功能要强大得多。然后其他功能(应答器通道、I/O功能、里程接口)作为非中心或者分散的设备通过车载通信网络与这种中央计算机连接。这种高性能多核处理器(例如具有英特尔至强处理器)的损耗功率比当前的交通工具方面使用的处理器高非常多。根据目前的状况，必须以损耗功率高达70瓦为出发点。通过在空气自由对流情况下的简单的冷却体和考虑环境要求(EN50155，TX)的情况下，不能实现损耗功率的充分排放。因此，迄今为止，带有多核处理器的计算机平台不用于列车安全设备，或者应用只使用双核或四核处理器的单个核，而其余的核是关闭的，以便其余的核不产生明显更少的损耗功率。尽管已知的是，主动冷却例如服务器和其他高性能计算机，例如借助于水冷，或对所述计算机的安装空间进行有源的空气调节。然而这些措施对于铁路交通工具中的计算机的冷却来说太复杂，因此不可用。因此，这一点尤其适用的是，例如在提供列车安全设备时必须保证高的可靠性。本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于针对用于在交通工具，尤其轨道交通工具中使用的电子模块系统的有效冷却的特别可靠的解决方案。所述技术问题通过按照权利要求1所述的冷却系统以及通过按照权利要求7所述的电子模块系统解决。相应地，根据本专利技术的无风扇冷却系统包括优选框架形的组件支架，所述组件支架用于容纳至少一个组件，尤其具有高性能多核处理器的处理器组件，以及所述无风扇冷却系统包括传热体，所述传热体可以以传热的方式安装在组件的构件上，其中，组件支架具有至少一个热分布体，若所述至少一个组件容纳在组件支架中并且在所述至少一个组件的构件上连接有传热体，则所述传热体可以以传热的方式优选可拆卸地固定在所述热分布体上，其中配设有至少一个以传热的方式与热分布体连接的热管。按照本专利技术的电子模块系统的特征在于配设有这种无风扇的冷却系统，其用于冷却容纳在组件支架中的、具有多个多核处理器的处理器组件，所述处理器组件用于在交通工具方面的用于列车安全设备的计算机平台。利用本专利技术提供一种无风扇的并且以此特别可靠的解决方案，其用于针对用于在交通工具，尤其轨道交通工具中使用的电子模块系统的有效冷却，该解决方案保证了具有高的损耗功率的组件，尤其高性能多核处理器组件的散热，而不限制组件的可更换性。本专利技术有利设计方案在从属权利要求中说明。为了耗散组件的高性能多核处理器的损耗功率并且还与更高的损耗功率相应地实现更大的冷却体表面，建议由两种冷却技术的结合应用。在此，出于运行安全的原因，既不在组件本身上配设风扇，也不对组件支架整体通风。甚至也排除例如由笔记本电脑已知的解决方案，其中，冷却体或者说一般而言的散热器直接安装在电路板或者说热源上，即安装到布置在电路板上的构件上。根据本专利技术使用传导冷却(conductioncooling)的原理，以便将热量从一个或者多个热源排出，在此即从组件并且向组件支架的方向排出，热量从组件处借助另外的措施导出。所述另外的措施优选是使用具有大量冷却体的热管。热量从热管处通过对流冷却从组件支架导出并且最终从整个模块系统导出。为此有利的是，设计为框架或框架形设计的组件支架典型地具有两个侧部和四个连接片，其中，侧部例如与连接片在角部螺旋连接，并且所述组件支架设计为，组件支架的底面和顶面是至少部分地透气的，因此即使没有风扇，组件支架也可以通过对流通风，方式是上升空气流用于携带冷却元件的热量并且以此用于冷却模块系统。换句话说，本专利技术建议传导冷却与热管相结合的应用。因为热管取决于功能地允许吸热和放热分离，所以根据本专利技术的冷却系统不依赖于相对于热源的空间距离。因此，从组件内的至少一个传导冷却的热源，可以通过导热装置有针对性地将废热释放到组件支架的或者说安装在组件支架上的热管的较大的面上，并且从那里释放到对流冷却的空气流中。根据本专利技术，组件支架或者说与其连接的热分布体以及热管同样还有必要时安装在热管上的冷却体用作冷却系统的散热器。总之，热量形式的损耗功率首先通过传导冷却从热源和组件导出，以便然后将损耗功率传输到组件支架或者说与组件支架连接的功能元件上，在组件支架或者说与组件支架连接的功能元件上，以此输入的热能量被释放到邻接的介质上，在此该邻接的介质优选是通过对流导引的空气。换句话说，组件支架本身作为散热器使用，该组件支架在迄今为止的解决方案中仅作为用于机械地容纳和固定组件的单纯的支承元件。这具有的优点是，组件支架的整个宽度和/或长度或者说表面可用于将热量释放到环境中或者用于布置冷却元件或类似物。这种散热方案优选可以用于处理器组件，尤其用于带有多核处理器的组件，其中，相较于单核处理器必须排出明显更大的损耗功率，以便能保持运行温度范围的上限。尽管多核处理器的核数量还会继续增加，但是可以认为，释放的损耗功率将减少，结果使得即使在具有明显更大的数量的主处理器核，例如32个核的组件中也能使用根据本专利技术的无风扇冷却系统。然而，本专利技术即使在其它类型的组件中也能使用，尤其当所述组件具有带有更强烈的发热的构件时。本专利技术优选设计用于在交通工具中使用，尤其用于冷却高性能的车载计算机平台。在此，本专利技术尤其能用在铁路交通工具或者轨道交通工具中。然而本专利技术也可以用在其他类型的交通工具中，例如水上交通工具和空中交通工具，在此都提出相似的可靠性要求并且因此仅能使用无风扇的系统。特别有利的是本专利技术适用于针对交通工具方面的列车安全设备的计算机平台的可靠的冷却。基于本专利技术，可以保证一个或者多个组件的持久的冷却并且以此保证相应的计算机平台的可用的状态。这对于列车安全设备是特别很重要的，因为在此提供的功能必须满足高的安全标准以及高度的可靠性。列车安全功能的故障会导致整个交通工具的故障。特别有利的是，已现有的组件支架可以事后装备按照本专利技术的冷却系统的组件。因此可以在组件支架上事后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对用于在交通工具，尤其轨道交通工具中使用的电子模块系统(1)的无风扇冷却系统(10)，/n-具有用于容纳至少一个组件(3)，尤其处理器组件的组件支架(2)，/n-具有传热体(18)，所述传热体能以传热的方式耦连在组件(3)的构件(15、16)上，/n-其中，组件支架(2)具有至少一个热分布体(26；39)，若所述至少一个组件(3)容纳在组件支架(2)中并且在所述至少一个组件(3)的构件(15、16)上连接有传热体(18)，则所述传热体(18)能以传热的方式固定在所述热分布体上，/n-并且具有至少一个以传热的方式与热分布体(26；39)连接的热管(35)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171207 DE 102017222148.81.一种针对用于在交通工具，尤其轨道交通工具中使用的电子模块系统(1)的无风扇冷却系统(10)，
-具有用于容纳至少一个组件(3)，尤其处理器组件的组件支架(2)，
-具有传热体(18)，所述传热体能以传热的方式耦连在组件(3)的构件(15、16)上，
-其中，组件支架(2)具有至少一个热分布体(26；39)，若所述至少一个组件(3)容纳在组件支架(2)中并且在所述至少一个组件(3)的构件(15、16)上连接有传热体(18)，则所述传热体(18)能以传热的方式固定在所述热分布体上，
-并且具有至少一个以传热的方式与热分布体(26；39)连接的热管(35)。


2.按照权利要求1所述的冷却系统(10)，其中，所述传热体(18)设计为至少部分包围组件(3)的电路板(17)的壳体。

【专利技术属性】
技术研发人员：F比内克，
申请(专利权)人：西门子交通有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE