FR3085133A1 - Systeme de ventilation d'un dispositif electronique et vehicule ferroviaire associe - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système (10) de ventilation d'un dispositif électronique comprenant : - au moins un tiroir (12) de ventilation propre à loger une pluralité d'unités (16) de ventilation indépendantes et comprenant, pour chacune: - sur sa face avant (18), une ouverture (20) d'insertion/retrait selon la direction perpendiculaire à la hauteur du dispositif, - un connecteur d'alimentation configuré pour être maintenu sous tension indépendamment de sa connexion à l'unité de ventilation, - sur au moins une face d'accueil (24), une ouverture (26) de ventilation et au moins un rail (28) de coulissement propre à guider l'insertion/retrait de l'unité de ventilation, - au moins un élément de verrouillage propre à bloquer l'unité (16) de ventilation dans une position opérationnelle, - une pluralité d'unités (16) de ventilation indépendantes comprenant chacune au moins un connecteur (30) d'unité de ventilation (16) connectable au connecteur d'alimentation réciproquement associé du tiroir (12).
Description
SYSTEME DE VENTILATION D’UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE ET VEHICULE FERROVIAIRE ASSOCIE
La présente invention concerne un système de ventilation de dispositif électronique.
En particulier, un tel système de ventilation est propre à être embarqué à bord d’un véhicule propre à se déplacer entre deux points géographiques distants, tel un véhicule de transport en commun, par exemple un véhicule ferroviaire, ou encore un véhicule de transport urbain électrique.
L’invention concerne également un véhicule comprenant un tel système de ventilation.
Dans le domaine ferroviaire ou de manière générale dans le domaine du transport en commun, la majorité des dispositifs électroniques embarqués à bord des véhicules de transport est propre à fonctionner en ventilation naturelle. En d’autres termes, la circulation naturelle de l’air par convection, l’air chaud montant et l’air froid descendant, est la plupart du temps suffisante pour refroidir la majorité des dispositifs électroniques embarqués. Par exemple, les actuels routeurs réseau implémentés dans des armoires (i.e. rack), et permettant aux différents équipements de bord de communiquer entre eux fonctionnent sans qu’il soit nécessaire de les ventiler.
Toutefois, il existe des dispositifs électroniques embarqués fortement dissipatifs pour lesquels la ventilation naturelle s’avère insuffisante au-delà d’une certaine température d’ambiante, ces dispositifs ne peuvent plus fonctionner sans être ventilés, sous peine d’être irrémédiablement endommagés. De tels dispositifs requièrent donc un système de ventilation.
Actuellement, les systèmes de ventilation de dispositifs électroniques embarqués à bord d’un véhicule mobile correspondent par exemple à une ligne de ventilateurs enfermés au sein d’un tiroir pourvu d’une alimentation commune à l’ensemble des ventilateurs du tiroir, le tiroir étant destiné à être inséré dans un support tel un rack (i.e. un meuble de rangement de dimensions normalisées destiné à recevoir des cartes ou des sous-ensembles électroniques).
En cas de défaillance de l’un des ventilateurs, pour y remédier il est nécessaire de déconnecter ce tiroir pour le remplacer par un autre tiroir. Cette opération nécessite une consignation électrique du véhicule dans lequel le tiroir est embarqué pour des raisons de sécurité du personnel, mais aussi pour éviter un stress thermique aux équipements dont la ventilation mécanique ne serait plus assurée pendant cette maintenance. Ainsi, le véhicule ne peut être actuellement en service commercial durant le remplacement d’un tiroir de ventilation.
De plus, le tiroir étant la plus petite entité remplacée lors de la maintenance, pour un ventilateur défaillant, la pluralité de ventilateurs qu’il contient est remplacée ce qui revient à du gaspillage.
L’un des buts de l’invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un système de ventilation dont la maintenance est possible sous tension tout en réduisant le gaspillage.
A cet effet, l’invention concerne un système de ventilation de dispositif électronique comprenant :
- au moins un tiroir de ventilation configuré pour être inséré selon une direction perpendiculaire à la hauteur du dispositif électronique, dans une fente, ménagée au sein d’un support du dispositif électronique au-dessus ou au-dessous du dispositif électronique, le tiroir de ventilation étant propre à loger une pluralité d’unités de ventilation indépendantes et comprenant, pour chaque unité de ventilation de la pluralité d’unités de ventilation :
- sur sa face avant, une ouverture d’insertion/retrait de l’unité de ventilation selon la direction perpendiculaire à la hauteur du dispositif électronique,
- un connecteur d’alimentation configuré pour être maintenu sous tension indépendamment de sa connexion à l’unité de ventilation,
- sur au moins une face d’accueil , perpendiculaire à la face avant, une ouverture de ventilation et au moins un rail de coulissement propre à guider l’insertion/retrait de l’unité de ventilation,
- au moins un élément de verrouillage propre à bloquer l’unité de ventilation dans une position opérationnelle de ventilation,
- une pluralité d’unités de ventilation indépendantes l’une de l’autre, chaque unité de ventilation comprenant au moins un connecteur d’unité de ventilation configuré pour être connecté au connecteur d’alimentation réciproquement associé du tiroir de ventilation.
Selon un mode de réalisation particulier, le système de ventilation comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le tiroir présente une largeur de 482,6 mm ;
- le tiroir comprend un mécanisme de retrait de chaque unité de ventilation par poussée de ladite unité de ventilation ;
- chaque unité de ventilation comprend en outre au moins un élément appartenant au groupe comprenant au moins :
- un élément de guidage d’insertion/extraction de l’unité de ventilation dans le tiroir de ventilation,
- un élément de manipulation manuelle ;
- le châssis de chaque unité de ventilation est formé d’une seule pièce ;
- chaque connecteur d’alimentation associé à un connecteur d’unité de ventilation est relié de manière filaire à une alimentation générale du tiroir de ventilation en courant ;
- chaque connecteur d’alimentation associé à un connecteur d’unité de ventilation est relié via une carte électronique à une alimentation électrique générale du tiroir de ventilation ;
- chaque connecteur d’alimentation associé à un connecteur d’unité de ventilation est relié directement à une source de courant d’alimentation du support.
- le système de ventilation est propre à comprendre une superposition d’au moins deux unités de ventilation électriquement indépendantes l’une de l’autre et activables alternativement l’une par rapport à l’autre.
L’invention a également pour objet un véhicule, notamment un véhicule de transport en commun propre à embarquer un système de ventilation selon la présente invention.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 représente une vue en perspective d’un système de ventilation conforme à l’invention ;
- les figures 2 à 4 représentent une vue en perspective de l’alimentation électrique du système de ventilation selon différentes variantes de l’invention ;
- la figure 5 représente une unité de ventilation selon la présente invention ;
- la figure 6 représente une configuration de redondance basée sur une superposition d’unités de ventilation.
Dans la suite de la description, l’expression « sensiblement » exprimera une relation d’égalité à plus ou moins 10%.
Sur la figure 1, le système de ventilation 10 selon la présente invention comprend un tiroir 12 de ventilation, configuré pour être inséré selon une direction D perpendiculaire à la hauteur 4 du dispositif électronique correspondant par exemple à un ensemble de cartes électroniques.
A cet effet, une fente est ménagée au sein d’un support 14 (i.e. rack) au-dessous du dispositif électronique (ou au-dessus en variante non représentée).
Le tiroir 12 de ventilation est propre à loger une pluralité d’unités 16 de ventilation indépendantes. Sur la figure 1, le tiroir 12 est propre à recevoir deux unités de ventilation et est de forme sensiblement parallélépipédique.
Pour chaque unité de ventilation 16, le tiroir 12 comprend sur sa face avant 18, une ouverture 20 d’insertion/retrait de l’unité 16 de ventilation selon la direction D perpendiculaire à la hauteur 4 du dispositif électronique.
Le tiroir de ventilation 12 selon l’invention comprend en outre pour chaque unité de ventilation 16 un connecteur d’alimentation 22 configuré pour être maintenu sous tension indépendamment de sa connexion à l’unité de ventilation 16.
De plus, le tiroir de ventilation 12 selon l’invention comprend sur au moins une face d’accueil 24, perpendiculaire à la face avant 18, une ouverture 26 de ventilation et au moins un rail 28 de coulissement (i.e. glissière) propre à guider l’insertion/retrait de l’unité de ventilation 16 en tant que telle, et la maintenir en position même lorsque le véhicule dans lequel le système de ventilation 10 est embarqué est en mouvement.
Par ailleurs, le tiroir de ventilation 12 selon l’invention comprend au moins un élément de verrouillage (non représenté sur la figure 1) propre à bloquer l’unité 16 de ventilation dans une position opérationnelle de ventilation.
Un tel élément de verrouillage correspond à un élément de verrouillage par adhérence ou par obstacle tel qu’une vis de fixation.
Le système de ventilation 10 selon l’invention comprend par ailleurs une pluralité d’unités 16 de ventilation indépendantes l’une de l’autre, chaque unité de ventilation 16 comprenant au moins un connecteur 30 d’unité de ventilation 16 configuré pour être connecté au connecteur d’alimentation réciproquement associé du tiroir 12 de ventilation.
Par la suite on entend par « unité de ventilation >> 16 l’association d’un ventilateur avec son propre connecteur 30.
Ainsi, contrairement au système de ventilation actuels, notamment propres à être embarqués à bord d’un véhicule propre à se déplacer, le système de ventilation selon la présente invention permet une optimisation de la maintenance en cas de défaillance d’une unité de ventilation 16, du fait que chaque unité de ventilation 16 est électriquement indépendante des autres unités de ventilation et retirable unitairement ce qui permet d’éviter une mise hors tension et donc un arrêt du véhicule et un gaspillage de ventilateurs lors de la maintenance.
Selon un aspect particulier, le tiroir 12 présente des dimensions prédéterminées notamment en vue d’être embarqué à bord d’un véhicule ferroviaire propre à être mobile, où le maintien en position ne peut dépendre uniquement de la gravité tel que ce serait le cas pour une intégration dans un serveur de données statique localisé dans un bâtiment.
En particulier, pour être conforme à la norme AFNOR CEI 60297, la largeur du tiroir de ventilation 12 est de 19 pouces soit 482,6 mm.
Selon un aspect optionnel complémentaire, le tiroir 12 comprend un mécanisme de retrait de chaque unité de ventilation 16 par poussée de ladite unité de ventilation 16.
Autrement dit, en cas de détection d’une défaillance sur une des unités de ventilation 16 du tiroir 12, il suffit à l’opérateur de maintenance d’appuyer sur l’unité de ventilation défaillante à travers l’ouverture 20 correspondante du tiroir pour déverrouiller l’élément de verrouillage de l’unité de ventilation 16 défaillante, désolidariser le connecteur 30 d’unité de ventilation du connecteur 22 d’alimentation associé du tiroir 12, et extraire par l’ouverture 20 selon une direction sensiblement opposée à la direction d’insertion D l’unité de ventilation 16 défaillante.
Ainsi, il est possible pour l’opérateur de maintenance de mettre en œuvre un changement unitaire d’unité de ventilation 16 sans interruption du fonctionnement des autres unités de ventilation 16 non défaillantes qui continuent alors d’assurer le refroidissement du dispositif électronique considéré.
Selon un autre aspect optionnel complémentaire, chaque unité de ventilation 16 comprend en outre un élément de guidage 32 d’insertion/extraction de l’unité de ventilation 16 dans le tiroir 12 de ventilation.
En particulier, l’élément de guidage 32 correspond à un picot (i.e. pion de centrage) localisé au voisinage du connecteur 30 de l’unité de ventilation 16. Un tel picot est propre à être inséré à l’aveugle dans un orifice 34 correspondant du connecteur d’alimentation 22 du tiroir 12.
De plus, selon un autre aspect optionnel alternatif et/ou complémentaire, chaque unité de ventilation 16 comprend en outre un élément 36 de manipulation manuelle ou poignée).
En relation avec la figure 1, l’unité de ventilation 16 comprend à la fois l’élément de guidage 32 et l’élément de manipulation manuelle 36, ces éléments visant chacun à faciliter la maintenance de l’opérateur en permettant respectivement une insertion à l’aveugle et une manipulation aisée.
Selon une première variante illustrée par la figure 2, chaque connecteur d’alimentation 22 du tiroir 12 associé à un connecteur 30 d’unité de ventilation 10 est relié au moyen d’une liaison filaire 40 à une alimentation électrique générale 38 du tiroir 12 de ventilation.
Selon une deuxième variante illustrée par la figure 3, chaque connecteur d’alimentation 22 du tiroir 12 associé à un connecteur 30 d’unité de ventilation 10 est relié par l’intermédiaire d’une carte électronique 46 à une alimentation électrique générale 38 du tiroir 12 de ventilation.
Selon une troisième variante illustrée par la figure 4, chaque connecteur d’alimentation 22 du tiroir 12 associé à un connecteur 30 d’unité de ventilation 10 est relié directement à une source de courant d’alimentation (non représentée) du support. Autrement dit, selon cette troisième variante chaque connecteur d’alimentation 22 du tiroir 12 respectivement associé à une unité de ventilation est directement en contact avec le fond de panier du rack 14.
Sur le mode de réalisation illustré par la figure 5, l’unité de ventilation 16 comprend le connecteur 30. Sur la figure 5, un tel connecteur porte 6 broches de connexion. En variante, un connecteur à 2, 3, 4, 5, .., etc. broches est utilisable ; pour son bon fonctionnement, un ventilateur nécessite au moins deux broches de connexion.
L’unité de ventilation 16 comprend en outre à proximité directe du connecteur 30 l’élément de guidage 32 (i.e. pion de centrage) propre à coopérer avec un orifice dédié 34 du connecteur d’alimentation 22 du tiroir 12 représenté sur les figures 2 et 3.
L’unité de ventilation 16 présente sur sa face avant (i.e. faisant face à l’opérateur de maintenance) une poignée 36 de manipulation manuelle.
Le ventilateur 44 est localisé dans l’unité de ventilation 16 entre l’étage de connexion/guidage et l’étage de manipulation manuelle.
De plus, l’unité de ventilation 16 présente également des éléments de coulissement 46 propre à coulisser dans le rail 28 correspondant du tiroir 12.
Selon un aspect particulier de l’invention, le châssis de l’unité de ventilation 16 propre à porter l’ensemble des éléments précités est formé d’une seule pièce.
Par exemple, le corps du châssis de l’unité de ventilation 16 est réalisé en tôlerie par pliage venue de matière ce qui permet de simplifier l’usinage et augmente la robustesse de l’unité de ventilation 16.
En variante, le corps du châssis de l’unité de ventilation 16 est en plastique moulé permettant d’éviter les risques électriques.
Alternativement (non représenté), le châssis de l’unité de ventilation est formé d’une pluralité de pièces.
Selon un aspect particulier, le châssis de l’unité de ventilation 16 comprend sur sa face avant un ou plusieurs orifices 48 propre à permettre la fixation par vissage d’une unité de ventilation 16 sur la face avant 18 du tiroir de ventilation 12 selon l’invention.
Alternativement ou en complément, sur la figure 6 le système de ventilation 10 selon l’invention est propre à comprendre une superposition 50 (i.e. un empilement selon un axe vertical correspondant sensiblement à la hauteur 4 du dispositif électronique) d’unités de ventilation 16. Selon cet aspect particulier, les unités de ventilation 16 sont indépendantes électriquement l’une de l’autre (i.e. elles sont associées chacune à une connexion électrique dédiée) et sont activables alternativement. Une telle superposition permet d’introduire de la redondance.
Une telle redondance est nécessaire lorsque le dispositif électronique fortement dissipatif à ventiler est crucial pour le fonctionnement global du véhicule ferroviaire dans lequel il est destiné à être embarqué. Autrement dit, une telle superposition 50 d’unités de ventilation redondante permet d’améliore la sécurité du véhicule ferroviaire.
En effet, en cas de panne d’une unité de ventilation, soit le dispositif électronique dont l’environnement de fonctionnement monte alors en température et se met en sécurité (mode dégradé ou fonctionnement annulé), soit il est endommagé, ce qui engendre une perte totale ou partielle des fonctionnalités assumées par ce dispositif électronique.
La redondance proposée selon l’invention permet à la fois de prévenir une panne de ventilation ayant une cause électrique, mais également une panne de ventilation ayant une cause mécanique de casse du ventilateur 44 en tant que tel, par exemple suite à un blocage causé par encrassement du roulement à billes de l’hélice le constituant.
Il est à noter que la superposition 50 dans l’axe proposée permet d’éviter une redondance par dérivation (i.e. où les unités de ventilation 16 seraient disposées côte à côte) associée à un problème de rebouclage d’air. En effet, en cas de redondance par dérivation, une unité de ventilation défaillante se comporterait comme un court-circuit aéraulique dans lequel l’air ventilé par l’unité de ventilation opérationnelle serait majoritairement orienté vers l’unité de ventilation défaillante agissant telle un trou absorbant et non vers le dispositif électronique à ventiler.
Selon cet aspect particulier de superposition 50 d’unités de ventilation redondantes, l’ouverture 20 du tiroir 12 est propre à permettre l’insertion/retrait d’une telle superposition 50 (ou colonne comprenant une paire d’unités de ventilation, chaque unité de ventilation étant propre à être activée en cas de défaillance de l’autre unité de ventilation de sorte qu’une unité de ventilation est activée à la fois par colonne).
Par exemple, le tiroir 12 comprend deux ou trois superposition 50 distinctes de deux unités de ventilation 16 par superposition 50. Dans une superposition 50, une unité de ventilation 16 est éteinte et l’autre est mise en fonctionnement. Au démarrage du système de ventilation 10, toutes les unités de ventilation 16 sont activées, puis, par exemple, selon le jour de l’année (pair ou impair), un module de commande (non représenté et par exemple représenté sous forme logiciel) éteint l’une ou l’autre des unités de ventilation 16. Ceci permet d’uniformiser l’usure de chaque unité de ventilation au sein du tiroir 12. Au sein d’une même superposition 50, les unités de ventilation 16 ne sont pas alimentées par le même circuit électrique.
Selon un aspect particulier (non représenté), une même alimentation électrique est propre à fournir de l’énergie à des unités de ventilation 16 de superposition 50 (i.e. colonne) distinctes.
Un test de bon fonctionnement de la ventilation d’un dispositif électronique considéré embarqué à bord d’un véhicule ferroviaire consiste en une mesure de température continue en au moins autant de points qu’il y a de superpositions 50 d’unités de ventilation 16, et ce, dès le démarrage du système de ventilation 10. Si la température augmente de manière continue au-delà d’un certain seuil, le module de commande est propre à considérer que l’unité de ventilation 16 située sous la prise de température est hors service, et en conséquence est propre à commander l’allumage de la seconde unité de ventilation 16 associée à sa propre source d’alimentation de la superposition 50 considérée. Une première panne est alors signalée, sans que le dispositif électronique ventilé ne devienne défectueux et cesse de fonctionner ou ne fonctionne de manière dégradée. Selon un aspect particulier, le module de commande est toutefois propre à remonter une alarme à l’opérateur ou à une centrale de commande distante afin de prévoir un changement de la seule unité de ventilation 16 défectueuse à la fin du trajet. Si la température augmente toujours (ou si un nouvel épisode de montée en température se produit), une seconde panne est signalée. Dans cette hypothèse, le dispositif électronique à ventiler se met automatiquement en sécurité, une alarme est remontée à l’opérateur ou à la centrale de commande distante et l’immobilisation du véhicule est déclenchée, le dispositif électronique à ventiler considéré étant crucial à son fonctionnement.
Ainsi, grâce à la redondance offerte au moyen d’unités de ventilation 16 superposées, une simple panne d’une unité de ventilation 16 n’immobilise pas le trafic, seule la panne simultanée de deux unités de ventilation 16 appartenant à la même superposition 50 conduit à un blocage.
L’homme du métier observera notamment que le système de ventilation 10 selon l’invention permet une maintenance à chaud où seule la plus petite entité à savoir l’unité de ventilation 16 défectueuse est remplacée, tout en conservant sous tension les autres unités de ventilation 16 pendant ce remplacement, ce qui limite le temps d’immobilisation d’un véhicule pour des questions de maintenance de système de ventilation.
Par ailleurs, le remplacement individuel de chaque unité de ventilation 16 et non du tiroir 12 complet permet une réduction des coûts de maintenance.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. - Système (10) de ventilation d’un dispositif électronique caractérisé en ce qu’il comprend :- au moins un tiroir (12) de ventilation configuré pour être inséré selon une direction (D) perpendiculaire à la hauteur (4) du dispositif électronique, dans une fente (F), ménagée au sein d’un support (14) du dispositif électronique au-dessus ou au-dessous du dispositif électronique, le tiroir (12) de ventilation étant propre à loger une pluralité d’unités (16) de ventilation indépendantes et comprenant, pour chaque unité (16) de ventilation de la pluralité d’unités de ventilation :- sur sa face avant (18), une ouverture (20) d’insertion/retrait de l’unité (16) de ventilation selon la direction perpendiculaire à la hauteur du dispositif électronique,- un connecteur d’alimentation (22) configuré pour être maintenu sous tension indépendamment de sa connexion à l’unité de ventilation,- sur au moins une face d’accueil (24), perpendiculaire à la face avant (18), une ouverture (26) de ventilation et au moins un rail (28) de coulissement propre à guider l’insertion/retrait de l’unité de ventilation,- au moins un élément de verrouillage propre à bloquer l’unité (16) de ventilation dans une position opérationnelle de ventilation,- une pluralité d’unités (16) de ventilation indépendantes l’une de l’autre, chaque unité de ventilation comprenant au moins un connecteur (30) d’unité de ventilation (16) configuré pour être connecté au connecteur d’alimentation réciproquement associé du tiroir (12) de ventilation.
- 2, - Système (10) de ventilation selon la revendication 1, dans lequel le tiroir présente une largeur de 482,6 mm.
- 3. - Système (10) de ventilation selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le tiroir (12) comprend un mécanisme de retrait de chaque unité de ventilation (16) par poussée de ladite unité de ventilation.
- 4, - Système (10) de ventilation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque unité de ventilation (16) comprend en outre au moins un élément appartenant au groupe comprenant au moins :- un élément de guidage (32) d’insertion/extraction de l’unité de ventilation (16) dans le tiroir (12) de ventilation,- un élément (36) de manipulation manuelle.
- 5. - Système (10) de ventilation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le châssis de chaque unité de ventilation (16) est formé d’une seule pièce.
- 6. - Système (10) de ventilation selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel chaque connecteur d’alimentation (22) associé à un connecteur (30) d’unité de ventilation (16) est relié de manière filaire à une alimentation générale (38) du tiroir (12) de ventilation en courant.
- 7. - Système (10) de ventilation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque connecteur d’alimentation (22) associé à un connecteur (30) d’unité de ventilation (16) est relié via une carte électronique (42) à une alimentation électrique générale (38) du tiroir (12) de ventilation.
- 8. - Système (10) de ventilation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque connecteur d’alimentation (22) associé à un connecteur (30) d’unité de ventilation (16) est relié directement à une source de courant d’alimentation du support (14).
- 9. - Système (10) de ventilation selon l’une quelconque des revendications précédentes, propre à comprendre une superposition (50) d’au moins deux unités (16) de ventilation électriquement indépendantes l’une de l’autre et activables alternativement l’une par rapport à l’autre.
- 10. - Véhicule propre à embarquer un système de ventilation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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