Brevet FR3063178A1 — publié le 20180824

Coffre pour véhicule ferroviaire, et véhicule ferroviaire associé La présente invention concerne un coffre pour véhicule ferroviaire du type comprenant un premier compartiment, comportant un premier ensemble de composants électroniques, et un deuxième compartiment comportant un deuxième ensemble de composants électroniques distinct du premier ensemble. Dans un véhicule ferroviaire, des coffres comprennent les composants électroniques nécessaires au fonctionnement du véhicule ferroviaire. Un même coffre comprend typiquement des composants d'électroniques de puissance dégageant en fonctionnement un important flux de chaleur et des composants électroniques sensibles à la température. La température interne du coffre peut alors devenir critique et dépasser la température maximale de fonctionnement des composants électroniques sensibles, ce qui entraine leurs destructions. Afin de protéger les composants électroniques sensibles, une solution consiste à les séparer des composants électroniques dégageant un flux important de chaleur. Ces composants électroniques sensibles sont ainsi déportés dans le véhicule ferroviaire, en étant par exemple disposés dans un autre coffre placé en toiture du véhicule ferroviaire. Les composants électroniques sensibles sont alors isolés thermiquement des autres composants électroniques chauffant. Cependant, les composants électroniques sensibles se retrouvent alors exposés à d'autres risques tout aussi importants. Il est nécessaire en effet d'avoir un câblage d'une longueur importante afin de relier les composants entre eux, le câblage pouvant générer et subir des perturbations électromagnétiques et présentant un risque accru de détérioration. De plus, un opérateur n'est alors plus en mesure d'accéder simultanément aux composants sensibles à la température et aux autres composants. L'invention a donc pour but de fournir un coffre compact permettant de protéger les composants électroniques sensibles des composants électroniques dégageant, en fonctionnement, un flux important de chaleur. A cet effet, l'invention a pour objet un coffre pour véhicule ferroviaire du type précité caractérisé en ce que le coffre comprend une barrière thermique comportant une double paroi, comprenant deux parois d'isolation s'étendant en vis-à-vis l'une de l'autre et séparées par une lame d'air, entourant le deuxième compartiment et séparant le premier compartiment du deuxième compartiment. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le coffre comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 3063178 2 - la double paroi entoure le deuxième compartiment sur au moins trois côtés, de préférence sur au moins quatre côtés ; - la double paroi définit une entrée d'air et une sortie d'air, l'entrée d'air étant située en partie inférieure de la double paroi et la sortie d'air étant située en partie 5 supérieure de la double paroi, la double paroi définissant un conduit de circulation d'air entre l'entrée d'air et la sortie d'air ; - la circulation de l'air entre l'entrée d'air et la sortie d'air se fait de manière passive ; - le conduit de circulation d'air communique fluidiquement avec l'intérieur du 10 deuxième compartiment au travers d'un passage d'entrée d'air et d'un passage de sortie d'air, le passage d'entrée d'air étant situé en partie inférieure du deuxième compartiment et le passage de sortie d'air étant situé en partie supérieure du deuxième compartiment ; - un filtre, destiné à filtrer l'air entrant ou sortant du deuxième compartiment, est disposé dans le passage d'entrée d'air et dans le passage de sortie d'air ; 15 - le passage d'entrée d'air et/ou le passage de sortie d'air est conformé pour que l'air s'écoule en chicane ; - le deuxième compartiment est disposé dans le premier compartiment ; et - la double paroi comprend une ouverture définissant à la fois une entrée d'air secondaire communiquant avec l'entrée d'air et une sortie d'air secondaire communiquant 20 avec la sortie d'air. L'invention concerne selon un deuxième aspect, un véhicule ferroviaire comprenant un coffre tel que défini ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur 25 lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un coffre selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective du deuxième compartiment du coffre de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective en coupe du deuxième 30 compartiment de la figure 2 ; et - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe du deuxième compartiment de la figure 3. La figure 1 représente un coffre 10 pour véhicule ferroviaire comprenant un premier compartiment 12, un deuxième compartiment 14, et une barrière thermique 15 35 comportant une double paroi 16 entourant le deuxième compartiment 14, et séparant le premier compartiment 12 du deuxième compartiment 14. 3063178 3 Le coffre 10 est typiquement destiné à des fonctions d'alimentation et de commande. Le premier compartiment 12 comprend des parois 18 délimitant un premier volume intérieur 20 et un passage d'accès 22 d'un opérateur à l'intérieur du premier compartiment 5 12. Le premier compartiment 12 est avantageusement recouvert par un capot amovible non visible obstruant le passage d'accès 22. Ce capot est destiné à assurer l'étanchéité du coffre 10. Ce capot est apte à être retiré en cas d'intervention d'un opérateur, par exemple lors d'une opération de maintenance du coffre 10. 10 Le premier compartiment 12 comporte un premier ensemble de composants électroniques 24. Au moins un composant électronique 24 du premier ensemble est apte à dégager en fonctionnement un important flux de chaleur. Ce composant électronique présente par exemple une puissance thermique dégagée supérieure à 700 Watts. 15 Les composants électroniques 24 du premier ensemble sont tels qu'en fonctionnement, le premier compartiment 12 est susceptible d'atteindre une température interne maximale supérieure à une température limite. La température limite est par exemple de 70°C. Le p-emier compartiment 12 est par exemple susceptible d'atteindre une température interne maximale supérieure à 80°C 20 ou par exemple supérieure à 90°C. Les composants électroniques 24 du premier ensemble comprennent par exemple des composants d'électronique de puissance. Les composants électroniques 24 du premier ensemble comprennent ainsi par exemple une ou une pluralité de diode(s) de puissance, un ou une pluralité de thyristor(s), et/ou un ou une pluralité de transistor(s). 25 Le deuxième compartiment 14 est typiquement disposé dans le premier compartiment 12. Dans l'exemple de la figure 1, le deuxième compartiment 14 est disposé au moins en partie dans le passage d'accès 22. Le deuxième compartiment 14 est ici une porte comportant une articulation 26 à 30 une paroi 28 du premier compartiment 12 définissant un axe de rotation de la porte. Le deuxième compartiment 14 est ainsi ici mobile en rotation par rapport au premier compartiment 12, entre une position d'obturation partielle du passage d'accès 22, illustré sur la figure 1, et une position de libération du passage d'accès 22 non illustrée. Un opérateur est ainsi apte à libérer l'accès à l'intérieur du premier compartiment 35 12 en faisant passer le deuxième compartiment 14 de sa position d'obturation à sa position de libération. 3063178 4 Le deuxième compartiment 14 comporte des parois 29 qui délimitent un deuxième volume intérieur 30. Le deuxième compartiment 14 est ici ouvert sur un côté opposé au premier compartiment 12 et débouche vers l'extérieur du premier compartiment 12. 5 Le deuxième compartiment 14 comporte un deuxième ensemble de composants électroniques 32 distinct du premier ensemble de composants électroniques 24. Au moins un, par exemple plusieurs, composant(s) électronique(s) 32 du deuxième ensemble présente(nt) une température maximale de fonctionnement inférieure à la température limite. Ces composants électroniques 32 sont appelés par la suite 10 composants électroniques sensibles 32. Les composants électroniques sensibles 32 sont par exemple des cartes de contrôle. La température maximale de fonctionnement d'un composant électronique est définie comme la température à partir de laquelle le composant électronique ne fonctionne plus ou à partir de laquelle son fonctionnement est perturbé. La température 15 maximale est par exemple égale à 70°C. Typiquement, le deuxième ensemble de composants électroniques 32 comprend aussi par exemple des composants électroniques présentant une température maximale de fonctionnement inférieure à la température interne maximale du premier compartiment 12, et/ou des composants électroniques présentant une température maximale de 20 fonctionnement supérieure à la température interne maximale du premier compartiment 12. La barrière thermique 15 est destinée à protéger thermiquement les composants électroniques 32 du deuxième ensemble des composants électroniques 24 vis-à-vis du premier ensemble. 25 La double paroi 16 entoure le deuxième compartiment 14 sur au moins trois côtés. Dans l'exemple des figures 1 et 2, la double paroi 16 entoure le deuxième compartiment 14 sur au moins quatre côtés. Ici la double paroi 16 entoure au moins un côté inférieure, un côté supérieur, et un côté du deuxième compartiment 14 s'étendant en regard du premier volume interne 20. 30 La double paroi 16 comporte deux parois d'isolation 34, 36 s'étendant en vis-à-vis l'une de l'autre, et séparées par une lame d'air. Une première paroi d'isolation 34 présente une surface d'échange 38 directement en regard du premier volume intérieur 20. Plus précisément, la première paroi d'isolation 34 participe à définir le premier volume intérieur 20. La première paroi d'isolation 34 est 35 ainsi susceptible d'être chauffée par les composants électroniques 24 du premier ensemble du compartiment 12. 3063178 5 Une deuxième paroi d'isolation 36 est par exemple une des parois 29 du deuxième compartiment 14. Les deux parois d'isolation 34, 36 sont séparées par une distance comprise par exemple entre 5 mm et 25 mm. 5 La distance séparant les deux parois d'isolation 34, 36 est adaptée en fonction des composants électroniques 24 du premier ensemble, et en particulier en fonction par exemple de leur nombre et de la puissance thermique estimée qu'ils sont capables de générer en fonctionnement. La double paroi 16 comprend une entrée d'air 40 et une sortie d'air 42, la double 10 paroi 16 définissant un conduit de circulation d'air entre l'entrée d'air 40 et la sortie d'air 42. Comme illustré sur les figures, l'entrée d'air 40 est située en partie inférieure de la double paroi 16 et la sortie d'air 42 est située en partie supérieure de la double paroi 16. L'entrée d'air 40 et la sortie d'air 42 débouchent l'une et l'autre dans l'atmosphère extérieure entourant le coffre 10. 15 En complément, comme illustré sur les figures 1 et 2, la double paroi 16 comprend aussi une ouverture 44 définissant à la fois une entrée d'air secondaire 46 communiquant avec l'entrée d'air 40, et une sortie d'air secondaire 48 communiquant avec la sortie d'air 42. L'entrée d'air secondaire 46 et la sortie d'air secondaire 48 communiquent ainsi avec le conduit de circulation d'air. L'ouverture 44 s'étend par exemple longitudinalement le 20 long d'un côté du deuxième compartiment 14, par exemple le long d'un côté latéral du deuxième compartiment 14. Comme illustré sur la figure 2, l'entrée d'air 40 et la sortie d'air 42 s'étendent chacune longitudinalement le long d'un côté du deuxième compartiment 14. En particulier, sur l'exemple des figures, l'entrée d'air 40 s'étend le long d'un côté 25 inférieur au deuxième compartiment 14, et la sortie d'air 42 s'étend le long d'un côté supérieur au deuxième compartiment 14. L'air entrant par l'entrée d'air 40 ou par l'entrée d'air secondaire 46 présente une température inférieure à la température des composants électroniques sensibles 32, et en particulier inférieure à la température limite. Cet air provient par exemple de l'extérieur du 30 premier compartiment 12 et du deuxième compartiment 14, en particulier de l'extérieur du coffre 10. Dans un mode de réalisation préféré, la circulation de l'air entre l'entrée d'air 40 et la sortie d'air 42 se fait de manière passive. Plus précisément, cette circulation se fait uniquement par convexion naturelle. Dans ce cas, le coffre 10 est dépourvu de dispositif 35 de mise en circulation de l'air dans le conduit de circulation d'air. 3063178 6 Le conduit de circulation d'air communique fluidiquement avec l'intérieur du deuxième compartiment 14, au travers du passage d'entrée d'air 50, et d'un passage de sortie 52. Le passage d'entrée d'air 50 est situé en partie inférieure du deuxième 5 compartiment 14, et le passage de sortie d'air 52 est situé en partie supérieur du deuxième compartiment 14. Comme illustré sur les figures 3 et 4 seulement, un filtre 54, destiné à filtrer l'air entrant et/ou sortant du deuxième compartiment 14, est disposé dans le passage d'entrée d'air 50 et/ou le passage de sortie d'air 52. 10 Le passage d'entrée d'air 50 et/ou le passage de sortie d'air 52 est (sont) avantageusement conformé(s) pour que l'air s'y écoule en chicane. Avantageusement, le coffre 10 comprend ainsi au moins une paroi de déviation 56 au niveau du passage d'entrée d'air 50 et/ou du passage de sortie d'air 52. Les parois de déviation 56 définissent, avec les parois 29 du deuxième 15 compartiment 14, un logement de réception du ou de chaque filtre 54. Une paroi de déviation 56 est par exemple une paroi fixée à et faisant saillie à partir d'une surface d'une paroi 29 du deuxième compartiment 14. Dans l'exemple des figures 3 et 4, le coffre 10 comprend ainsi, au niveau du passage d'entrée d'air 50, une pluralité de parois de déviation 56 faisant saillie à partir 20 d'une surface intérieure 58 du deuxième compartiment 14. De plus, le coffre 10 comprend, au niveau du passage de sortie d'air 50, une paroi de déviation 56 faisant saillie à partir d'une surface extérieure 59 du deuxième compartiment 14. En variante, ou en complément, une paroi de déviation 56 est par exemple une paroi 29 du deuxième compartiment 14 conformé pour que l'air s'écoule en chicane. 25 Dans l'exemple de la figure 4, le coffre 10 comprend ainsi, au niveau du passage de sortie d'air 50, une telle paroi de déviation 56. Le fonctionnement d'un coffre 10 selon l'invention va maintenant être décrit. Dans le premier compartiment 12, lorsque les composants électroniques 24 du premier ensemble du premier compartiment 12 sont alimentés en électricité et 30 fonctionnent, au moins un de ces composants électroniques 24 produit un important flux de chaleur. A partir d'une certaine durée de fonctionnement, la température au sein du premier compartiment 12 augmente et devient supérieure à la température limite. La première paroi d'isolation 34 de la double paroi 16, est ainsi chauffée par sa 35 surface d'échange 38. 3063178 7 Dans la barrière thermique 15, l'air entre par l'entrée d'air 40 et/ou l'entrée d'air secondaire 46. Une première partie de cet air, illustrée sur les figures 4 et 5 par les flèches 62, circule dans le conduit de circulation d'air défini par la double paroi 16, et une deuxième 5 partie de cet air, illustrée sur les figures 4 et 5 par les flèches 60, pénètre dans le deuxième compartiment 14 par le passage d'entrée d'air 50. La première partie d'air 62 est chauffée par les parois d'isolation 34, 36, en particulier par la première paroi d'isolation 34 présentant la surface d'échange 38 en regard du premier volume intérieur 20. 10 Par convection naturelle, cette première partie d'air 62 chauffée s'élève et est alors évacuée par la sortie d'air 42 et/ou la sortie d'air secondaire 48. La deuxième partie d'air 60 est filtrée par le filtre 54 disposé dans le passage d'entrée d'air 50, lorsqu'elle entre dans le deuxième compartiment 14 par le passage d'entrée d'air 50. 15 La deuxième partie d'air 60 circule ensuite à l'intérieur du deuxième compartiment 14, et refroidit les composants électroniques 32 du deuxième ensemble. La deuxième partie d'air 60 est ainsi chauffée et sa température augmente au contact des composants électroniques 32 du deuxième ensemble. Par convection naturelle, la deuxième partie d'air 60 chauffée s'élève et sort du 20 deuxième compartiment 14 par le passage de sortie d'air 52, en étant préalablement filtré par le filtre 54 disposé dans le passage de sortie d'air 52. La deuxième partie d'air 60 chauffée est alors évacuée par la sortie d'air 42 et/ou la sortie d'air secondaire 48. En variante, le deuxième compartiment 14 est fixe par rapport au premier 25 compartiment 12. Le coffre 10 selon l'invention permet d'isoler thermiquement les composants électroniques 32 du deuxième ensemble des composants électroniques 24 du premier ensemble, sans déporter un des ensembles ailleurs dans le véhicule ferroviaire. Tous les composants électroniques sont donc maintenus au sein d'un seul et 30 même coffre 10. Ceci permet donc de réduire la longueur des câbles et de mieux maîtriser la comptabilité électromagnétique des composants électroniques. Enfin, cette solution ne nécessite pas d'augmentation de volume significatif du coffre 10. 35 REVENDICATIONS1.- Coffre (10) pour véhicule ferroviaire comprenant : - un premier compartiment (12), comportant un premier ensemble de composants électroniques (24), et - un deuxième compartiment (14) comportant un deuxième ensemble de composants électroniques (32) distinct du premier ensemble, caractérisé en ce que le coffre (10) comprend une barrière thermique (15) comportant une double paroi (16), comprenant deux parois d'isolation (34, 36) s'étendant en vis-à-vis l'une de l'autre et séparées par une lame d'air, entourant le deuxième compartiment (14) et séparant le premier compartiment (12) du deuxième compartiment (14). 2.- Coffre (10) selon revendication 1, dans lequel la double paroi (16) entoure le deuxième compartiment (14) sur au moins trois côtés, de préférence sur au moins quatre côtés. 3.- Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la double paroi (16) définit une entrée d'air (40) et une sortie d'air (42), l'entrée d'air (40) étant située en partie inférieure de la double paroi (16) et la sortie d'air (42) étant située en partie supérieure de la double paroi (16), la double paroi (16) définissant un conduit de circulation d'air entre l'entrée d'air (40) et la sortie d'air (42). 4.- Coffre (10) selon la revendication 3, dans lequel la circulation de l'air entre l'entrée d'air (40) et la sortie d'air (42) se fait de manière passive. 5.- Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel le conduit de circulation d'air communique fluidiquement avec l'intérieur du deuxième compartiment (14) au travers d'un passage d'entrée d'air (50) et d'un passage de sortie d'air (52), le passage d'entrée d'air (50) étant situé en partie inférieure du deuxième compartiment (14) et le passage de sortie d'air (52) étant situé en partie supérieure du deuxième compartiment (14). 6.- Coffre (10) selon la revendication 5, dans lequel un filtre (54), destiné à filtrer l'air entrant ou sortant du deuxième compartiment (14), est disposé dans le passage d'entrée d'air (50) et dans le passage de sortie d'air (52). 3063178 9 7.- Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le passage d'entrée d'air (50) et/ou le passage de sortie d'air (52) est conformé pour que l'air s'écoule en chicane. 5 8.- Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième compartiment (14) est disposé dans le premier compartiment (12). 9.- Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel la 10 double paroi (16) comprend une ouverture (44) définissant à la fois une entrée d'air secondaire (46) communiquant avec l'entrée d'air (40) et une sortie d'air secondaire (48) communiquant avec la sortie d'air (42). 10.- Véhicule ferroviaire comprenant un coffre (10) selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes.