Domaine Technique de l'invention

L’invention concerne un agencement d'un vase d'expansion d'un système de refroidissement dans un compartiment moteur d'un véhicule automobile électrique. L’invention porte aussi sur un véhicule automobile électrique comprenant un tel agencement. L’invention porte encore sur un procédé d'assemblage d'un tel vase d'expansion.

Etat de la technique antérieure

Les véhicules automobiles électriques requièrent un système de refroidissement pour maintenir différents composants, parmi lesquels un moteur électrique ou un contrôleur électronique de puissance, à une température de fonctionnement suffisamment basse. Le système de refroidissement comprend classiquement un circuit hydraulique fermé dans lequel circule un liquide de refroidissement. Le système de refroidissement comprend aussi un vase d'expansion, couramment dénommé bocal d'expansion ou encore bocal de dégazage. Le vase d'expansion sert de réserve de liquide de refroidissement et doit être positionné au niveau d'un point haut du circuit hydraulique. Il permet le bon fonctionnement du système de refroidissement en évitant la formation de bulles d'air ou de gaz dans le circuit hydraulique sous l'effet de réchauffement du liquide de refroidissement. Le vase d'expansion doit en outre être facilement accessible de manière à permettre un remplissage du circuit hydraulique avec du liquide de refroidissement. Il doit toutefois demeurer à une distance suffisante du capot pour permettre à ce dernier de se déformer facilement en cas de choc avec un piéton. Enfin, le vase d'expansion doit aussi être protégé des vibrations mécaniques. Pour satisfaire ces différentes exigences, le vase d'expansion est ainsi généralement fixé à la caisse du véhicule, par exemple au niveau du tablier du véhicule ou au niveau d'un passage de roue du véhicule. Toutefois, ce positionnement gêne ou contraint l'intégration d'autres composants dans le compartiment moteur. Ce problème est d'autant plus critique que le vase d'expansion est volumineux.

Présentation de l'invention

Le but de l’invention est de fournir un agencement d'un vase d'expansion dans un compartiment moteur d'un véhicule automobile électrique remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les agencements connus de l’art antérieur.

Plus précisément, un premier objet de l’invention est un agencement d'un vase d'expansion permettant d'optimiser le volume disponible dans le compartiment moteur tout en respectant les contraintes de positionnement et de fixation imposées au vase d'expansion.

Résumé de l'invention

L'invention se rapporte à un agencement pour un véhicule automobile électrique, comprenant un contrôleur électronique de puissance configuré pour fournir un courant électrique de charge à une batterie du véhicule, et un vase d'expansion destiné à contenir du liquide de refroidissement, le vase d'expansion étant fixé à un boîtier dudit contrôleur électronique de puissance.

L'agencement peut comprendre une patte de fixation fixée directement au boîtier du contrôleur électronique de puissance, le vase d'expansion étant fixé directement à la patte de fixation. La patte de fixation peut comprendre en outre des moyens de fixation pour fixer un câblage électrique.

La patte de fixation peut être vissée au boîtier du contrôleur électronique de puissance, et/ou Le vase d'expansion peut être clipé sur la patte de fixation.

Le boîtier du contrôleur électronique de puissance peut comprendre une entrée hydraulique et une sortie hydraulique, l'entrée hydraulique et la sortie hydraulique étant reliées hydrauliquement au vase d'expansion via un circuit hydraulique de refroidissement.

Le boîtier du contrôleur électronique de puissance peut comprendre une forme globalement parallélépipédique et le vase d'expansion peut être fixé à un côté latéral du boîtier.

Le vase d'expansion peut être configuré pour contenir au moins un litre de liquide de refroidissement. Le vase d'expansion peut être positionné sensiblement au milieu d'un compartiment moteur du véhicule suivant un axe transversal et/ou sensiblement vers l'arrière du compartiment moteur du véhicule suivant un axe longitudinal. Le vase d'expansion peut comprendre une forme globalement allongée parallèlement à un axe transversal du véhicule.

Le contrôleur électronique de puissance peut être fixé à une caisse du véhicule par l'intermédiaire d'une poutre pourvue de moyens de filtration de vibrations mécaniques.

L'invention se rapporte également à un véhicule automobile électrique comprenant un compartiment moteur dans lequel sont agencés un groupe motopropulseur électrique et un agencement tel que défini précédemment. L'invention se rapporte également à un procédé d'assemblage d'un agencement tel que défini précédemment, le procédé d'assemblage comprenant:

- une étape d'assemblage de la patte de fixation sur le contrôleur électronique de puissance, puis

- une étape de montage du contrôleur électronique de puissance équipé de la patte de fixation dans un compartiment moteur du véhicule, puis

- une étape de fixation du vase d'expansion sur la patte de fixation, notamment en clipant le vase d'expansion à la patte de fixation selon une cinématique parallèle à un axe transversal du véhicule.

Présentation des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

La figure 1 est une vue en perspective d'un agencement selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 2 est une vue de côté d'un contrôleur électronique de puissance selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 3 est une vue en perspective du contrôleur électronique de puissance et d'un vase de fixation fixé au contrôleur électronique de puissance, le vase d'expansion étant représenté en transparence.

La figure 4 est une première vue en perspective d'une patte de fixation pour fixer le vase d'expansion au contrôleur électronique de puissance.

La figure 5 est une deuxième vue en perspective de la patte de fixation.

La figure 6 est une vue de dessus d'une partie du vase d'expansion, le vase d'expansion étant fixé à la patte de fixation. La figure 7 est une vue en perspective du vase d'expansion fixé au contrôleur électronique de puissance.

Description détaillée

La figure 1 est une vue en perspective d'un agencement 1 selon un mode de réalisation de l'invention. L'agencement 1 comprend un contrôleur électronique de puissance 2 et un vase d'expansion 3. L'agencement 1 est intégré dans un compartiment moteur d'un véhicule automobile électrique. Le véhicule automobile électrique est un véhicule comprenant un groupe motopropulseur électrique. Le groupe motopropulseur électrique comprend un moteur électrique alimenté en énergie par une batterie, et est configuré pour entraîner des roues motrices du véhicule. Le compartiment moteur est un volume dans lequel sont agencés différents organes du véhicule parmi lesquels ledit moteur électrique du véhicule. Le compartiment moteur peut être de préférence positionné à l'avant du véhicule et être recouvert d'un capot qui s'étend en contrebas d'un parebrise du véhicule. Le capot peut être articulé entre une position ouverte et une position fermée de manière à fournir un accès au compartiment moteur. Le capot peut notamment être articulé en rotation autour d'un axe transversal du véhicule qui s'étend sensiblement à la base du parebrise.

Le contrôleur électronique de puissance 2 est un organe configuré pour fournir un courant électrique de charge à la batterie du véhicule. A cet effet, il peut comprendre au moins un connecteur électrique relié à une prise de courant du véhicule, la prise de courant étant destinée à être branchée à une source de courant électrique externe, alternatif ou continu. Le contrôleur électronique de puissance comprend également au moins un connecteur électrique par l'intermédiaire duquel il est relié à la batterie du véhicule. Le contrôleur électronique de puissance est configuré pour délivrer un courant dont les caractéristiques de tension et d'intensité sont adaptées à la charge de la batterie. Le contrôleur électronique de puissance est donc un chargeur et il peut ainsi comprendre au moins un transformateur de courant, et/ou un redresseur de courant. Le contrôleur électronique de puissance peut en outre être utilisé pour délivrer un courant électrique depuis la batterie jusqu'au moteur électrique. A cet effet, il comprend aussi un connecteur électrique par l'intermédiaire duquel il est relié au moteur électrique. Le contrôleur électronique de puissance peut notamment comprendre un onduleur apte à convertir un courant continu fourni par la batterie en un courant alternatif pour entraîner le moteur électrique. Le contrôleur électronique de puissance peut comprendre un convertisseur AC/DC, mais aussi un convertisseur DC/DC, notamment pour convertir une tension de 400v en sortie de la batterie en une tension de 12v pour alimenter différents éléments du réseau de bord. Le contrôleur électronique de puissance peut aussi comprendre un DC/AC.

Le contrôleur électronique de puissance 2 comprend un boîtier 4 de forme globalement parallélépipédique. Les différents connecteurs électriques 5 du contrôleur électronique de puissance peuvent être agencés sur une même face latérale du boîtier 4. Avantageusement, le boîtier 4 est métallique, ce qui permet d'obtenir une protection mécanique et une protection électromagnétique efficace des composants électroniques qu'il contient.

En référence à la figure 2, le contrôleur électronique de puissance 2 est fixé à une caisse du véhicule par l'intermédiaire d'une poutre 6. La poutre 6 est une structure métallique qui s'étend transversalement dans le compartiment moteur, sous le contrôleur électronique de puissance 2. La poutre 6 comprend deux extrémités latérales 7 fixées à des éléments de caisse et une partie centrale 8, agencée entre les deux extrémités latérales 7, qui supporte le contrôleur électronique de puissance 2. En particulier, le contrôleur électronique de puissance 2 est fixé à la poutre 6 par un ensemble de vis de fixation passant au travers de trous de fixation 9 agencés au niveau d'une face inférieure du boîtier 4. La poutre 6 peut être pourvue de moyens de filtration 10 de vibrations mécaniques, comme par exemple des plots en caoutchouc. Les moyens de filtration 10 peuvent par exemple être agencés au niveau de chaque extrémité 7 de la poutre 6. En dépit de ces moyens de filtration 10, le contrôleur électronique de puissance 2 peut être soumis à un régime vibratoire, notamment en raison de vibrations causées par le moteur électrique en fonctionnement. Ce régime vibratoire est néanmoins suffisamment bas pour garantir la durabilité du contrôleur électronique de puissance.

Le véhicule comprend en outre un système de refroidissement dont fait partie le vase d'expansion 3. Le système de refroidissement comprend un circuit hydraulique fermé connecté hydrauliquement au vase d'expansion 3 et à différents organes du véhicule à refroidir. Le système de refroidissement peut comprendre une pompe configurée pour mettre le liquide de refroidissement en circulation dans le circuit hydraulique et un échangeur thermique configuré pour refroidir le liquide de refroidissement. En particulier, le système de refroidissement est configuré pour refroidir le moteur électrique et le contrôleur électronique de puissance 2. A cet effet, le contrôleur électronique de puissance 2 comprend deux ports hydrauliques 11 formant une entrée hydraulique et une sortie hydraulique. Les ports hydrauliques 11 sont donc reliées hydrauliquement au vase d'expansion 3 via le circuit hydraulique de refroidissement. Les ports hydrauliques 11 peuvent être positionnés sur une ou plusieurs faces latérales du boîtier 4 et conduisent le liquide de refroidissement à l'intérieur du boîtier. Le boîtier peut en outre comprendre un moyen de purge 12 (visible sur la figure 3), notamment une vis de purge, configuré pour purger le boîtier 4 du liquide de refroidissement qu'il contient. Le vase d'expansion 3, également dénommé bocal d'expansion ou bocal de dégazage, est un conteneur, notamment en plastique, destiné à contenir du liquide de refroidissement ainsi que de l'air et/ou du gaz. Il peut comprendre de manière classique une ouverture de remplissage fermée par un bouchon 13, ainsi qu'une ouverture d'entrée par laquelle le liquide de refroidissement entre dans le vase d'expansion et une ouverture de sortie par laquelle le liquide de refroidissement sort du vase d'expansion. Il peut être formé par deux demi-coques emboîtées l'une dans l'autre. Il peut être configuré pour contenir au moins un litre de liquide de refroidissement, c'est-à-dire un volume de liquide relativement important comparativement aux vases d'expansion habituellement utilisés. Le volume total que peut contenir le vase d'expansion peut être supérieur ou égal à deux litres.

Le vase d'expansion 3 comprend une forme globalement allongée parallèlement au côté latéral du boîtier sur lequel il est fixé. Il est donc positionné le long d'un côté latéral du contrôleur électronique de puissance 2. Avantageusement, le vase d'expansion 3 est positionné sensiblement au milieu du compartiment moteur suivant un axe transversal et sensiblement vers l'arrière du compartiment moteur du véhicule suivant l'axe longitudinal. On précise que l'axe longitudinal désigne l'axe dans lequel le véhicule se déplace en ligne droite. L'avant et l'arrière sont définis en référence au sens de progression normal du véhicule, dit "en marche avant", le véhicule progressant alors de l'arrière vers l'avant. L'axe transversal est un axe horizontal, perpendiculaire à l'axe longitudinal. L'axe vertical est perpendiculaire à l'axe longitudinal et à l'axe transversal. Le vase d'expansion 3 peut notamment être positionné entre le contrôleur électronique de puissance 2 et un tablier du véhicule. En cette zone du compartiment moteur, le vase d'expansion peut être positionné à faible distance sous le capot tout en respectant les exigences de sécurité passive en cas de choc piéton. En effet, cette zone est reculée par rapport à l'avant du véhicule et est donc moins exposée au risque de choc avec un piéton. De plus, le capot y est de toute façon peu déformable en raison de la rigidité de la charnière du capot.

Avantageusement, le vase d'expansion 3 est fixé sur le contrôleur électronique de puissance 2. Le vase d'expansion 3 n'est donc pas fixé à la caisse du véhicule ce qui libère de la place pour la fixation d'autres composants. De plus, le vase d'expansion est fixé sur un composant qui est refroidi par le système de refroidissement. Les conduites hydrauliques du circuit hydraulique peuvent être raccourcies et le système de refroidissement peut être compacté. Avantageusement, les vibrations maximales auxquelles le contrôleur électronique de puissance 2 est susceptible d'être soumis correspondent aux vibrations maximales acceptables pour le vase d'expansion 3. Ainsi, il est possible de fixer le vase d'expansion 3 sur le contrôleur électronique de puissance 2 tout en garantissant le bon fonctionnement du système de refroidissement.

Le vase d'expansion 3 est fixé au contrôleur électronique de puissance 2 par l'intermédiaire d'une patte de fixation 14. Avantageusement, la patte de fixation 14 peut être une pièce en métal emboutie, c’est-à-dire une pièce formée à partir d'une feuille métallique découpée et pliée. La patte de fixation 14 comprend d'une part des premiers moyens de fixations 15 coopérant avec le contrôleur électronique de puissance 2, et d'autre part des deuxièmes moyens de fixations 16 coopérant avec le vase d'expansion 3. La patte de fixation 14 est fixée directement au boîtier 4 du contrôleur électronique de puissance 2 et le vase d'expansion 3 est fixé directement à la patte de fixation. Le vase d'expansion 3 n'est pas en contact direct avec le boîtier 4. Il existe un espace entre le vase d'expansion 3 et le boîtier 4 dans lequel se trouve le moyen de purge 12. La patte de fixation 14 comprend une robustesse adaptée pour supporter le poids du vase d'expansion. La patte de fixation 14 est notamment illustrée sur les figures 4 et 5. Elle comprend un corps central 17 de forme rectangulaire et s'étendant transversalement, depuis lequel s'étendent les moyens de fixation 15 et 16.

Les premiers moyens de fixation 15 comprennent deux jambes s'étendant vers le bas depuis le corps central 17, et pourvues chacune d'un trou de fixation 18. Une face latérale du boîtier 4 du contrôleur électronique de puissance 2 comprend des plots 19 saillant horizontalement pourvus chacun d'une ouverture filetée 20. La face latérale du boîtier sur laquelle est fixée la patte de fixation 14 s'étend à l'arrière du boîtier 4, perpendiculairement à l'axe longitudinal. Les plots 19 peuvent être équipés de nervures 21 pour augmenter leur robustesse. Avantageusement, les plots 19 et le boîtier 4 forment un ensemble monobloc obtenu par fonderie. Les trous de fixation 18 et les ouvertures filetées 20 coopèrent avec des vis de fixation. Selon le mode de réalisation présenté la patte de fixation 14 est fixée au contrôleur électronique de puissance 2 par deux vis de fixation. Cela permet d'avoir un montage rapide de la patte de fixation tout en garantissant un bon maintien. En variante, le nombre de vis de fixation pourrait être différent. Avantageusement, la patte de fixation comprend en outre un moyen de positionnement 22 configuré pour faciliter le montage de la patte de fixation sur le boîtier 4. En pratique, ce moyen de positionnement 22 peut être formé par une ou plusieurs languettes s'étendant depuis chacune desdites jambes. Ces languettes se positionnent en butée contre les nervures 21 et facilitent ainsi l'assemblage de la patte de fixation 14 sur le boîtier 4.

Les deuxièmes moyens de fixation 16 comprennent trois bras s'étendant vers le bas ou vers le haut depuis le corps central 17. Ces trois bras coopèrent chacun avec un clip 23 formé dans le vase d'expansion 3, notamment dans une demi-coque inférieure du vase d'expansion 3. Les trois clips 23 du vase d'expansion sont agencés de sorte que le vase d'expansion 3 soit assemblé à la patte de fixation 14 selon une cinématique parallèle à l'axe transversal du véhicule. Les trois clips 23 et les bras auxquels ils sont fixés sont notamment bien visibles sur la figure 6. Avantageusement, les trois clips 23 ne sont pas positionnés sur un même axe, mais au contraire définissent un plan de fixation, de sorte que le vase d'expansion est bien immobilisé par rapport à la patte de fixation, sans risque de pivotement. En variante, le nombre de clips 23 et de bras correspondant pourrait être différent. De préférence, au moins l'un des bras formant les deuxièmes moyens de fixation 16 présente une forme coudée. Cette forme coudée forme une butée selon l'axe vertical pour un clip 23. On obtient ainsi un blocage en position du vase d'expansion selon l'axe vertical.

En référence aux figures 4, 5 et 7, on note que la patte de fixation 14 peut en outre comprendre des troisièmes moyens de fixation 24 pour fixer un câblage électrique 25. En pratique, les troisièmes moyens de fixation 24 comprennent un ensemble de languettes comprenant chacune un trou 26 recevant une agrafe 27. Les agrafes 27 peuvent comprendre une pince élastique qui maintient une portion de câblage électrique 25. La portion de câblage électrique ainsi maintenue s'étend transversalement entre le boîtier 4 du contrôleur électronique de puissance 2 et le vase d'expansion 3. Ainsi, la patte de fixation 14 cumule les fonctions de maintien du vase d'expansion 3 et du câblage électrique 25. Un tel agencement comprenant la patte de fixation 14, le vase d’expansion 3 et le contrôleur électronique de puissance 2, permet un accès facilité pour le montage du câble électrique 25. En outre, un tel agencement assure une pré-retenue du câblage électrique 25 entre le vase d’expansion 3 et le boîtier 4 du contrôleur électronique de puissance 2 de sorte que le montage du câblage est facilité. En remarque, l'intégration de tels troisièmes moyens de fixation 24 est optionnelle. D'ailleurs, la patte de fixation 14 illustrée sur la figure 3 ne comprend pas ces troisièmes moyens de fixation 24.

Pour l'assemblage du contrôleur électronique de puissance 2 et du vase d'expansion 3 dans le compartiment moteur du véhicule, on peut procéder de la manière suivante. Dans une première étape, on fournit séparément le contrôleur électronique de puissance 2, le vase d'expansion 3 et la patte de fixation 14. Dans une deuxième étape, on assemble la patte de fixation 14 sur le contrôleur électronique de puissance 2. Avantageusement, le moyen de positionnement 22 permet de positionner facilement et rapidement la patte de fixation 14 avant son vissage sur le boîtier 4. Cette opération est de préférence réalisée hors du compartiment moteur. On bénéficie donc de beaucoup d'espace, ce qui rend l'opération de vissage de la patte de fixation 14 particulièrement aisée. De plus, il n'est plus nécessaire de prévoir un dégagement autour du vase d'expansion dans le compartiment moteur pour permettre l'assemblage du vase d'expansion dans le compartiment moteur. De la place peut ainsi être gagnée dans le compartiment moteur. Ensuite, dans une troisième étape, on monte le contrôleur électronique de puissance 2 équipé de la patte de fixation 14 dans le compartiment moteur du véhicule. De préférence, cette étape peut être réalisée avec l'assistance d'un moyen de manutention, tel qu'un bras robotisé ou un palan, en raison du poids élevé du contrôleur électronique de puissance 2. Une fois correctement positionné dans le compartiment moteur, le contrôleur électronique de puissance 2 est fixé à la poutre 6 avec des vis de fixation adaptées. Ensuite, dans une quatrième étape, on fixe le vase d'expansion 3 sur la patte de fixation 14. En particulier, la fixation du vase d'expansion est obtenue en clipant le vase d'expansion à la patte de fixation selon une cinématique parallèle à l'axe transversal du véhicule. C’est-à-dire que le vase d'expansion 3 est déplacé parallèlement à l'axe transversal jusqu'à ce que les trois clips 23 s'emboîtent dans les trois bras correspondant de la patte de fixation 14. Enfin, dans une cinquième étape, on peut procéder au raccordement électrique du contrôleur électronique de puissance 2 avec des câblages électriques. Au moins un de ces câblages électriques 25 peut être fixé à la patte de fixation par l'intermédiaire des agrafes 27. En outre, le contrôleur électronique de puissance 2 et le vase d'expansion 3 peuvent être raccordés hydrauliquement au système de refroidissement. Finalement, on obtient un procédé d'assemblage simple à mettre en œuvre. Le vase d'expansion 3 n'est pas fixé sur la caisse du véhicule mais sur le contrôleur électronique de puissance 2. On libère ainsi de la place pour la fixation d'autres composants du véhicule.

Au cours du fonctionnement du véhicule, le vase d'expansion 3 est fermement maintenu et bénéficie des moyens de filtration 10 des vibrations mécaniques prévus pour le contrôleur électronique de puissance. Le vase d'expansion 3 ne vibre pas ou suffisamment peu pour permettre un fonctionnement correct du système de refroidissement. Le contrôleur électronique de puissance 2 et le moteur électrique peuvent ainsi être efficacement refroidis au cours de leur fonctionnement.