FR3104652A1

FR3104652A1 - FLUID PUMPING DEVICE FOR A VEHICLE

Info

Publication number: FR3104652A1
Application number: FR1914403A
Authority: FR
Inventors: Arnaud Le Dren
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-18

Abstract

Dispositif de pompage de fluide (200) agencé pour être embarqué dans un véhicule, le dispositif de pompage de fluide comprenant :une turbine (220) agencée pour pomper le fluide, de préférence par effet centrifuge,une poulie d’entrainement (230),un moteur électrique (240) comprenant un stator (242) et un rotor (241), caractérisé en ce que l’un du stator (242) et du rotor (241) est solidaire de la poulie d’entrainement (230), l’autre du stator (242) et du rotor (241) est solidaire de la turbine (220). Figure 1.Fluid pumping device (200) arranged to be mounted in a vehicle, the fluid pumping device comprising: a turbine (220) arranged to pump the fluid, preferably by centrifugal effect, a drive pulley (230), an electric motor (240) comprising a stator (242) and a rotor (241), characterized in that one of the stator (242) and the rotor (241) is integral with the drive pulley (230), The other of the stator (242) and the rotor (241) is integral with the turbine (220). Figure 1.

Description

FLUID PUMPING DEVICE FOR A VEHICLE

La présente invention concerne un dispositif de pompage de fluide, en particulier de liquide de refroidissement pour un véhicule, notamment un véhicule automobile.The present invention relates to a device for pumping fluid, in particular coolant for a vehicle, in particular a motor vehicle.

Les véhicules motorisés, thermiques ou électriques nécessitent généralement le pompage d’un ou de plusieurs fluides, notamment de fluide de refroidissement, de lubrification ou encore de climatisation.Motorized, thermal or electric vehicles generally require the pumping of one or more fluids, in particular cooling, lubricating or air conditioning fluid.

Les dispositifs principaux de pompage de fluide embarqués sont généralement entrainés mécaniquement par une source de puissance embarquée, en général provenant du moteur du véhicule, du fait qu’une puissance importante peut être requise. Cependant, cet entrainement direct asservit le débit du fluide au régime moteur et ne permet pas forcément d’adapter le débit du fluide au besoin. Par exemple, dans le cas d’une pompe de refroidissement ou pompe à eau, il peut être nécessaire d’assurer un débit de liquide de refroidissement important durant un régime réduit de fonctionnement moteur, ou inversement.Main on-board fluid pumping devices are usually mechanically driven by an on-board power source, usually from the vehicle engine, because significant power may be required. However, this direct drive slaves the fluid flow to the engine speed and does not necessarily allow the fluid flow to be adapted as needed. For example, in the case of a cooling pump or water pump, it may be necessary to ensure a high flow of coolant during a reduced engine operating speed, or vice versa.

Le documentWO2010/142042 décrit une pompe de refroidissement hybride comprenant un train épicycloïdal, permettant la circulation d’un fluide de refroidissement par une turbine entrainée par une poulie d’entrainement d’un moteur thermique entrainée et/ou ou par un moteur électrique. Cependant, ce système présente l’inconvénient de comprendre de nombreux éléments et d’être complexe à fabriquer, ce qui augmente le coût de revient d’une telle pompe de refroidissement ainsi que le poids du véhicule et peut complexifier la conception d’un véhicule, notamment par son implantation dans le compartiment moteur.The document WO2010/142042 describes a hybrid cooling pump comprising an epicyclic train, allowing the circulation of a cooling fluid by a turbine driven by a drive pulley of a driven heat engine and/or or by an electric motor. However, this system has the disadvantage of comprising numerous elements and of being complex to manufacture, which increases the cost price of such a cooling pump as well as the weight of the vehicle and can complicate the design of a vehicle. , in particular by its location in the engine compartment.

Un but de la présente invention est de pallier ces inconvénients et notamment de proposer un dispositif de pompage de fluide pour un véhicule qui soit peu couteux, facile à intégrer dans un véhicule et qui permette d’adapter le débit de pompage au besoin, en particulier indépendamment d’un régime moteur.An object of the present invention is to overcome these drawbacks and in particular to propose a fluid pumping device for a vehicle which is inexpensive, easy to integrate into a vehicle and which makes it possible to adapt the pumping rate as needed, in particular regardless of engine speed.

Pour cela, un premier aspect de l’invention concerne un dispositif de pompage de fluide agencé pour être embarqué dans un véhicule, le dispositif de pompage de fluide comprenant :For this, a first aspect of the invention relates to a fluid pumping device arranged to be embedded in a vehicle, the fluid pumping device comprising:

une turbine agencée pour pomper le fluide, de préférence par effet centrifuge,a turbine arranged to pump the fluid, preferably by centrifugal effect,

une poulie d’entrainement,a drive pulley,

un moteur électrique comprenant un stator et un rotor,
caractérisé en ce que l’un du stator et du rotor est solidaire de la poulie d’entrainement, l’autre du stator et du rotor est solidaire de la turbine.an electric motor comprising a stator and a rotor,
characterized in that one of the stator and the rotor is secured to the drive pulley, the other of the stator and the rotor is secured to the turbine.

Un tel dispositif de pompage utilise ainsi une hybridation en série de la poulie d’entrainement avec le moteur électrique et permet d’obtenir un débit de fluide correspondant à un besoin précis, en ajustant la rotation du moteur électrique dans le même sens que la poulie d’entrainement pour augmenter le débit ou dans un sens opposé pour le réduire. En outre, le moteur électrique peut fonctionner de manière statique ou à très faible vitesse avec une puissance consommée minimale, ce qui donne beaucoup de flexibilité dans le pompage de fluide.Such a pumping device thus uses series hybridization of the drive pulley with the electric motor and makes it possible to obtain a flow rate of fluid corresponding to a precise need, by adjusting the rotation of the electric motor in the same direction as the pulley. drive to increase the flow or in the opposite direction to reduce it. Furthermore, the electric motor can operate statically or at very low speed with minimal power consumption, which gives a lot of flexibility in pumping fluid.

De plus, un tel dispositif de pompage comprend peu d’éléments mécaniques et peut être peu couteux à fabriquer. En particulier, le couplage du moteur électrique et de la poulie d’entrainement peut se faire sans présence d’embrayage ou de crabot et sans train épicycloïdal. En outre, le moteur électrique peut être de taille et de puissance réduites, ce qui permet de réduire le coût et le poids d’un tel dispositif de pompage. Préférentiellement, le stator du moteur électrique est solidaire de la poulie d’entrainement, ce qui simplifie la fabrication d’un tel dispositif de pompage.In addition, such a pumping device comprises few mechanical elements and can be inexpensive to manufacture. In particular, the coupling of the electric motor and the drive pulley can be done without the presence of a clutch or dog clutch and without an epicyclic gear train. In addition, the electric motor can be of reduced size and power, which makes it possible to reduce the cost and weight of such a pumping device. Preferably, the stator of the electric motor is integral with the drive pulley, which simplifies the manufacture of such a pumping device.

De manière spécialement avantageuse, le moteur électrique est agencé pour avoir un couple statique égal à un couple requis pour mettre en rotation la turbine à une vitesse de rotation maximale prédéterminée. Un couple requis est un couple minimal requis par la turbine pour être en rotation à une vitesse de rotation donnée, c’est-à-dire pour vaincre la perte de charge du circuit de fluide dans lequel la turbine est immergée. Ceci permet de réduire la taille du moteur électrique et/ou de l’unité de commande et de puissance qui lui est liée et donc le coût et le poids du dispositif de pompage.In a specially advantageous manner, the electric motor is arranged to have a static torque equal to a torque required to rotate the turbine at a predetermined maximum speed of rotation. A required torque is a minimum torque required by the turbine to be rotating at a given rotational speed, i.e. to overcome the pressure drop of the fluid circuit in which the turbine is immersed. This makes it possible to reduce the size of the electric motor and/or of the control and power unit linked thereto and therefore the cost and weight of the pumping device.

Avantageusement, la poulie d’entrainement est agencée pour atteindre une vitesse de rotation maximale prédéterminée égale à la vitesse de rotation maximale prédéterminée de la turbine. Ainsi, un couple statique du moteur électrique permet de mettre en rotation la turbine à sa vitesse maximale prédéterminée.Advantageously, the drive pulley is arranged to reach a predetermined maximum rotational speed equal to the predetermined maximum rotational speed of the turbine. Thus, a static torque of the electric motor makes it possible to rotate the turbine at its predetermined maximum speed.

Avantageusement, le dispositif de pompage de fluide peut comprendre un dispositif d’accouplement mécanique tel un crabot ou un embrayage agencé pour faire passer la poulie d’entrainement d’une première position dans laquelle la poulie d’entrainement est indépendante de la turbine à une deuxième position dans laquelle la poulie d’entrainement est solidaire de la turbine. Un tel blocage mécanique permet d’entrainer la turbine directement par la poulie d’entrainement et le moteur électrique peut être non alimenté, ce qui réduit la consommation d’énergie quand le moteur électrique n’est pas nécessaire et/ou permet d’augmenter la vitesse de rotation de la turbine et donc le débit de fluide pompé et autorise un sous-dimensionnement du couple nécessaire au moteur électrique.Advantageously, the fluid pumping device may comprise a mechanical coupling device such as a dog clutch or a clutch arranged to move the drive pulley from a first position in which the drive pulley is independent of the turbine to a second position in which the drive pulley is secured to the turbine. Such a mechanical lock makes it possible to drive the turbine directly by the drive pulley and the electric motor can be unpowered, which reduces energy consumption when the electric motor is not necessary and/or makes it possible to increase the speed of rotation of the turbine and therefore the flow rate of pumped fluid and allows an undersizing of the torque necessary for the electric motor.

Avantageusement, le dispositif de pompage de fluide comprend en outre :Advantageously, the fluid pumping device further comprises:

un arbre fixé à l’autre du stator et du rotor ainsi qu’à la turbine,a shaft fixed to the other of the stator and the rotor as well as to the turbine,

une première bague montée sur l’arbre et agencée pour être connectée à électriquement une alimentation électrique extérieure,a first ring mounted on the shaft and arranged to be electrically connected to an external power supply,

une deuxième bague montée sur l’arbre et connectée électriquement à l’un du stator et du rotor,a second ring mounted on the shaft and electrically connected to one of the stator and the rotor,

un ou plusieurs premiers câbles électriques connectés à la première bague et à la deuxième bague et montés sur et/ou dans l’arbre.one or more first electrical cables connected to the first ring and to the second ring and mounted on and/or in the shaft.

Il est ainsi facile d’alimenter et de commander électriquement le stator ou le rotor mobile, solidaire de la poulie d’entrainement. Le contact électrique avec les bagues peut se faire par des balais, comme connu de l’homme du métier.It is thus easy to electrically supply and control the stator or the mobile rotor, integral with the drive pulley. The electrical contact with the rings can be made by brushes, as known to those skilled in the art.

De manière avantageuse, la première bague, la deuxième bague et les câbles électriques sont adaptés pour transmettre un courant triphasé. Ainsi les bagues peuvent être de type lisse, c’est à dire pourvues d’une surface sans marche ou aspérité, ce qui diminue leur coût et permet d’augmenter la fiabilité du dispositif de pompage de fluide en limitant l’usure des balais.Advantageously, the first ring, the second ring and the electric cables are suitable for transmitting a three-phase current. Thus the rings can be of the smooth type, that is to say provided with a surface without step or asperity, which reduces their cost and makes it possible to increase the reliability of the fluid pumping device by limiting the wear of the brushes.

Un deuxième aspect de la présente invention est un moteur pour un véhicule, par exemple un moteur thermique ou un moteur électrique, comprenant un dispositif de pompage de fluide selon le premier aspect de la présente invention.A second aspect of the present invention is an engine for a vehicle, for example a heat engine or an electric motor, comprising a fluid pumping device according to the first aspect of the present invention.

Avantageusement, le moteur comprend en outre une poulie moteur et une courroie reliant la poulie moteur à la poulie d’entrainement, la poulie moteur, la poulie d’entrainement et la courroie définissant un espace intérieur, le moteur pouvant comprendre en outre une unité de commande et de puissance du moteur électrique logée dans ledit espace intérieur. La poulie moteur peut être une poulie liée à une source de puissance du moteur, comme un arbre de vilebrequin ou un rotor de moteur électrique. Ceci permet de concevoir un moteur, en particulier un moteur thermique, qui soit le plus compact possible. En réduisant en particulier la partie tournante à son strict nécessaire.Advantageously, the motor further comprises a motor pulley and a belt connecting the motor pulley to the drive pulley, the motor pulley, the drive pulley and the belt defining an interior space, the motor possibly further comprising a control and power of the electric motor housed in said interior space. The engine pulley can be a pulley linked to an engine power source, such as a crankshaft or an electric motor rotor. This makes it possible to design an engine, in particular a heat engine, which is as compact as possible. By reducing in particular the rotating part to what is strictly necessary.

Un dernier aspect de la présente invention est un véhicule comprenant un moteur pourvu d’un dispositif de pompage de fluide selon le premier aspect de l’invention ou bien comprenant un moteur selon le deuxième aspect de l’invention. Les caractéristiques des trois aspects ci-dessus de l’invention peuvent être librement combinées.A final aspect of the present invention is a vehicle comprising an engine provided with a fluid pumping device according to the first aspect of the invention or else comprising an engine according to the second aspect of the invention. The features of the above three aspects of the invention can be freely combined.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of embodiments of the invention given by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which:

représente un schéma de principe d’un dispositif de pompage de fluide selon un premier mode de réalisation. shows a block diagram of a fluid pumping device according to a first embodiment.

représente un ensemble de courbes théoriques de couple en fonction d’une vitesse de rotation, permettant d’explique le fonctionnement du dispositif de pompage selon la Fig.1. represents a set of theoretical curves of torque as a function of rotational speed, making it possible to explain the operation of the pumping device according to Fig.1.

représente un schéma de principe du dispositif de pompage de fluide selon un deuxième mode de réalisation. shows a block diagram of the fluid pumping device according to a second embodiment.

représente un schéma de principe d’un dispositif de pompage de fluide selon un troisième mode de réalisation. shows a block diagram of a fluid pumping device according to a third embodiment.

La présente invention concerne un dispositif de pompage de fluide pour tout type de véhicule, préférentiellement un véhicule pourvu d’un moteur thermique, c’est-à-dire à combustion interne, par exemple un moteur à essence, diesel, éthanol, GPL. Ce moteur peut être classique ou hybride, c’est-à-dire qu’il peut comprendre un ou plusieurs moteurs électriques ou non. Le moteur peut éventuellement être électrique, et la présent dispositif de pompage peut alors être utile dans le cas d’un fort besoin de refroidissement lors d’une charge rapide par exemple.The present invention relates to a fluid pumping device for any type of vehicle, preferably a vehicle provided with a heat engine, that is to say an internal combustion engine, for example a gasoline, diesel, ethanol, LPG engine. This engine can be conventional or hybrid, that is to say it can include one or more electric motors or not. The motor may optionally be electric, and the present pumping device may then be useful in the case of a strong need for cooling during a fast charge for example.

Le véhicule peut être un véhicule terrestre à deux, trois, quatre roues. Il peut s’agir d’un véhicule individuel ou commercial comme une voiture, ou bien il peut s’agir d’un véhicule utilitaire, industriel, collectif, agricole ou militaire. Le présent dispositif de pompage est adapté au pompage de tout type de fluide, en particulier des liquides comme un liquide de lubrification, de refroidissement ou un fluide de climatisation. Préférentiellement, le présent dispositif de pompage est une pompe de refroidissement ou pompe à eau.The vehicle can be a land vehicle with two, three or four wheels. It can be an individual or commercial vehicle such as a car, or it can be a utility, industrial, collective, agricultural or military vehicle. This pumping device is suitable for pumping any type of fluid, in particular liquids such as a lubricating liquid, a cooling liquid or an air conditioning fluid. Preferably, the present pumping device is a cooling pump or water pump.

En référence à la figure1, un moteur100 comprend un carter110 sur lequel peut être monté le dispositif de pompage de fluide200. Le carter110 est par exemple une partie d’un circuit de fluide300, comme un circuit de refroidissement d’un véhicule. Le dispositif de pompage de fluide200 comprend un arbre210 monté rotatif au sein du dispositif de pompage de fluide200 et pénétrant le carter110 au moins sur une première extrémité de l’arbre210 pourvue d’une turbine220, de manière à faire circuler un fluide comme un liquide de refroidissement dans le circuit de fluide300.Referring to Figure 1, a motor 100 includes a housing 110 on which the fluid pumping device 200 can be mounted. The casing 110 is for example part of a fluid circuit 300, such as a cooling circuit of a vehicle. The fluid pumping device 200 comprises a shaft 210 rotatably mounted within the fluid pumping device 200 and penetrating the casing 110 at least on a first end of the shaft 210 provided with an impeller 220, so as to circulate a fluid such as a cooling in the fluid circuit300.

En outre, une poulie d’entrainement230 est montée en rotation libre par rapport à l’arbre210. La poulied’entrainement230 est engagée par une courroie400. La courroie400 peut être entrainée par une poulie moteur (non représentée) connectée à une source de puissance du moteur100, comme un arbre de vilebrequin (non représenté). Des roulements270 permettent en outre de maintenir l’arbre210 en position et de le décharger de tout courant induit.In addition, a drive pulley 230 is mounted in free rotation with respect to the shaft 210. The drive pulley 230 is engaged by a belt 400. Belt 400 may be driven by an engine pulley (not shown) connected to a power source of engine 100, such as a crankshaft (not shown). Bearings270 also make it possible to hold the shaft210 in position and to discharge it from any induced current.

En outre, l’arbre210 est monté dans un moteur électrique240 comprenant un rotor241 solidaire de l’arbre210 et un stator242 mobile par rapport à l’arbre210 et solidaire de la poulie d’entrainement230. Ainsi, le rotor241 et le stator242 sont montés mobiles l’un par rapport à l’autre et également par rapport au carter110. Dans l’exemple de la figure1, le moteur électrique240 est monté sur une deuxième extrémité de l’arbre210 opposée à la première extrémité logée dans le carter110 et comprenant la turbine220. D’autres roulements non représentés permettent d’établir une liaison pivot entre l’ensemble formé par la poulied’entrainement 230 et le stator242 et l’ensemble formé par l’arbre210 et le rotor241, comme connu de l’homme du métier. Le moteur électrique peut être contrôlé par une unité de commandeet de puissance250 embarquée sur l’ensemble poulie-stator ou intégrée au dispositif de pompage de fluide200, ou bien déportée vers un autre emplacement du véhicule.In addition, the shaft210 is mounted in an electric motor240 comprising a rotor241 secured to the shaft210 and a stator242 movable relative to the shaft210 and secured to the drive pulley230. Thus, the rotor241 and the stator242 are mounted movable relative to each other and also relative to the casing110. In the example of figure 1, the electric motor 240 is mounted on a second end of the shaft 210 opposite the first end housed in the casing 110 and comprising the turbine 220. Other bearings not shown make it possible to establish a pivot connection between the assembly formed by the drive pulley 230 and the stator 242 and the assembly formed by the shaft 210 and the rotor 241, as known to those skilled in the art. The electric motor can be controlled by a control and power unit 250 on board the pulley-stator assembly or integrated into the fluid pumping device 200, or else remoted to another location in the vehicle.

Ainsi, quand le moteur électrique240 n’est pas alimenté électriquement, la poulie d’entrainement230 entraine le stator242, mais ne peut entrainer le rotor241 et la turbine220 reste donc substantiellement immobile. À l’opposé, quand une alimentation électrique est fournie au moteur électrique240, une vitesse différentielle peut être établie entre le stator242, solidaire de la poulie d’entrainement230, et le rotor241, solidaire de l’arbre210. De cette façon, il est possible de découpler la vitesse de rotation de la turbine220 de la vitesse de rotation du moteur100.Thus, when the electric motor 240 is not electrically powered, the drive pulley 230 drives the stator 242, but cannot drive the rotor 241 and the turbine 220 therefore remains substantially immobile. Conversely, when electrical power is supplied to the electric motor240, a differential speed can be established between the stator242, integral with the drive pulley230, and the rotor241, integral with the shaft210. In this way, it is possible to decouple the rotation speed of the turbine 220 from the rotation speed of the motor 100.

En utilisation, le moteur électrique240 peut être statique ou tourner à très faible vitesse et la poulie d’entrainement230 est alors en prise, c’est-à-dire solidaire avec l’arbre210 et donc la turbine220. La vitesse de rotation de la turbine220 est alors très proche ou comparable à la vitesse de rotation de la poulie d’entrainement230 et donc proche ou proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur100. Dans l’exemple d’une pompe de refroidissement, cette configuration peut être utilisée par exemple quand la vitesse de rotation du moteur100 et les besoins de refroidissement sont en phase ou concordants, notamment par exemple dans le cas d’une circulation routière ou autoroutière sans encombrement et dans une température ambiante moyenne. Dans ce mode de fonctionnement, l’invention est équivalente au système entrainé mécaniquement.In use, the electric motor 240 can be static or rotate at very low speed and the drive pulley 230 is then engaged, that is to say integral with the shaft 210 and therefore the turbine 220. The speed of rotation of the turbine220 is then very close or comparable to the speed of rotation of the drive pulley230 and therefore close or proportional to the speed of rotation of the motor100. In the example of a cooling pump, this configuration can be used for example when the rotational speed of the engine 100 and the cooling needs are in phase or concordant, in particular for example in the case of road or motorway traffic without space and in an average room temperature. In this mode of operation, the invention is equivalent to the mechanically driven system.

En outre, le moteur électrique240 peut tourner à vitesse élevée dans le même sens de rotation que la poulie d’entrainement230 et la vitesse de rotation de la turbine220 est alors plus élevée que la vitesse de rotation de la poulie d’entrainement230 et donc potentiellement plus élevée que la vitesse de rotation du moteur100. Cette configuration peut être utilisée lors d’une phase de circulation à régime moteur réduit durant laquelle les besoins de refroidissement sont importants, par exemple dans un embouteillage ou lors d’une circulation à vitesse réduite sous charge et dans une température ambiante élevée.In addition, the electric motor 240 can rotate at high speed in the same direction of rotation as the drive pulley 230 and the speed of rotation of the turbine 220 is then higher than the speed of rotation of the drive pulley 230 and therefore potentially more higher than the motor rotation speed100. This configuration can be used during a traffic phase at reduced engine speed during which the cooling requirements are high, for example in a traffic jam or during traffic at reduced speed under load and in a high ambient temperature.

De plus, le moteur électrique240 peut être mis en rotation dans un sens opposé au sens de rotation de la poulie d’entrainement230, de manière à annuler partiellement ou totalement le couple transmis par la poulie d’entrainement230. Ainsi, la turbine220 peut rester immobile ou avoir une faible vitesse de rotation, alors que la poulie d’entrainement230 tourne à une vitesse élevée. Cette configuration permet par exemple de limiter la circulation de liquide de refroidissement lors d’une phase de chauffage du moteur100 et/ou lors d’une phase de circulation à une température réduite, par exemple 10 degrés ou moins.In addition, the electric motor 240 can be rotated in a direction opposite to the direction of rotation of the drive pulley 230, so as to partially or totally cancel the torque transmitted by the drive pulley 230. Thus, the turbine 220 can remain stationary or have a low speed of rotation, while the drive pulley 230 rotates at a high speed. This configuration makes it possible, for example, to limit the circulation of coolant during a heating phase of the engine 100 and/or during a circulation phase at a reduced temperature, for example 10 degrees or less.

Enfin, le moteur électrique240 peut ne pas être alimenté et la turbine220 reste alors immobile, la poulie d’entrainement230 tournant dans le vide comme expliqué précédemment. Cette configuration permet par exemple de prévenir la circulation de liquide de refroidissement lors d’une phase de chauffage du moteur100 et/ou lors d’une phase de circulation à une température réduite, par exemple 0 degré ou moins.Finally, the electric motor 240 may not be powered and the turbine 220 then remains stationary, the drive pulley 230 rotating in a vacuum as explained above. This configuration makes it possible, for example, to prevent the circulation of coolant during an engine heating phase100 and/or during a circulation phase at a reduced temperature, for example 0 degrees or less.

Par exemple, l’unité de commande et de puissance250 peut être connectée à un ensemble de capteurs, comme connu de l’homme du métier, comme un ou plusieurs capteurs de température moteur et un ou plusieurs capteurs de régime moteur, de manière à faire varier la vitesse de rotation de la turbine220 selon le besoin en refroidissement du moteur100.For example, the control and power unit 250 can be connected to a set of sensors, as known to those skilled in the art, such as one or more engine temperature sensors and one or more engine speed sensors, so as to make vary the speed of rotation of the turbine220 according to the cooling requirement of the engine100.

La Fig.2 montre un ensemble de courbes théoriques selon deux cas d’utilisation de la présente invention. L’abscisse de la Fig.2 représente une vitesse de rotation croissante et l’ordonnée représente un couple croissant. La courbe A en pointillé représente une courbe théorique du couple requis par la turbine220 en fonction de sa vitesse de rotation, c’est-à-dire le couple minimal nécessaire pour vaincre les pertes de charge dans le circuit de fluide300 et pour mettre en mouvement la turbine220. Les courbesB1 et B2 représentent deux courbes de coupleB1 (double trait) et B2 (pointillés) de la poulie d’entrainement230 en fonction de sa vitesse de rotation, soit des courbes analogue ou identique à un régime du moteur thermique. La courbe C représente un exemple d’une courbe d’une capacité en couple du moteur électrique240 dans un premier cas d’utilisation en fonction de sa vitesse de rotation. Cette courbe est symétrique puisque le moteur électrique peut tourner dans deux sens opposés. Elle est ici centrée sur une vitesse de rotationV1 (choisie aléatoirement pour l’exemple) représentant la vitesse de la poulie. La courbe D représente un autre exemple d’une courbe de la capacité en couple du moteur électrique240, dans un deuxième cas d’utilisation.Fig.2 shows a set of theoretical curves according to two use cases of the present invention. The abscissa of Fig.2 represents an increasing speed of rotation and the ordinate represents an increasing torque. The dotted curve A represents a theoretical curve of the torque required by the turbine220 as a function of its speed of rotation, that is to say the minimum torque necessary to overcome the pressure drops in the fluid circuit300 and to set it in motion the turbine220. Curves B1 and B2 represent two torque curves B1 (double line) and B2 (dotted line) of the drive pulley 230 as a function of its speed of rotation, i.e. curves analogous or identical to a thermal engine speed. Curve C represents an example of a curve of a torque capacity of the electric motor 240 in a first case of use as a function of its speed of rotation. This curve is symmetrical since the electric motor can rotate in two opposite directions. It is here centered on a speed of rotation V1 (chosen randomly for the example) representing the speed of the pulley. Curve D represents another example of a curve of the torque capacity of the electric motor240, in a second use case.

À la vitesse de rotationV1 de la poulie d’entrainement230 (courbeB1), le moteur électrique240 est statique et possède une vitesse de rotation nulle (courbe C), c’est-à-dire que le rotor241 est immobile par rapport au stator242. La vitesse de rotation de la turbine220 est donc égale à la vitesse de rotation de la poulie d’entrainement230. Un couple statique du moteur électrique240 permet donc de rendre solidaires la turbine220 et la poulie d’entrainement230, du fait que le stator242 est embarqué avec la poulie d’entrainement230 et le rotor241 est solidaire de la turbine220 (ou inversement).At rotation speed V1 of drive pulley 230 (curve B1), electric motor 240 is static and has zero rotation speed (curve C), i.e. rotor 241 is stationary relative to stator 242. The speed of rotation of the turbine220 is therefore equal to the speed of rotation of the drive pulley230. A static torque of the electric motor 240 therefore makes it possible to make the turbine 220 and the drive pulley 230 integral, because the stator 242 is embedded with the drive pulley 230 and the rotor 241 is integral with the turbine 220 (or vice versa).

Si le moteur électrique240 est animé d’une vitesse de rotation propre, c’est-à-dire si le rotor241 est mis en mouvement par rapport au stator242, la turbine220 peut être accélérée jusqu’à une vitesseV2 ou au contraire ralentie jusqu’à une vitesse nulle, selon la courbe C. Le moteur électrique240 peut imposer à la turbine220 toute vitesse de rotation entre ces deux points extrêmes, du fait de son couple supérieur au couple requis par la turbine220 (courbe A). En revanche, la turbine220 ne peut pas être accélérée au-delà de la vitesse de rotationV2 du fait de la capacité en couple du moteur électrique240 égal au couple requis par la turbine220 à cette vitesse de rotationV2.If the electric motor240 is driven at its own speed of rotation, that is to say if the rotor241 is set in motion relative to the stator242, the turbine220 can be accelerated up to a speed V2 or, on the contrary, slowed down to a zero speed, according to curve C. The electric motor 240 can impose on the turbine 220 any speed of rotation between these two extreme points, because of its torque greater than the torque required by the turbine 220 (curve A). On the other hand, the turbine 220 cannot be accelerated beyond the speed of rotation V2 due to the torque capacity of the electric motor 240 equal to the torque required by the turbine 220 at this speed of rotation V2.

Si la vitesse de rotation de la poulie d’entrainement230 est différente de la vitesseV1, la courbe C doit être déplacée en conséquence, avec pour vitesse nulle la vitesse de rotation de la poulie d’entrainement230 à l’instant considéré. La courbe C se « déplace » donc avec la vitesse de rotation de la poulie d’entrainement230.If the speed of rotation of the drive pulley 230 is different from the speed V1, the curve C must be moved accordingly, with zero speed being the speed of rotation of the drive pulley 230 at the moment considered. Curve C therefore "moves" with the speed of rotation of the drive pulley230.

En outre, la turbine220 peut avoir un couple requis prédéterminé (courbe A) quand la turbine220 est mise en rotation à une vitesse maximale prédéterminée (V3). Dans ce mode de réalisation préféré, le couple statique, c’est-à-dire le couple du moteur électrique240 quand il est statique ou animé d’une vitesse très faible, est choisi pour être égal à ce couple requis prédéterminé. De plus, la vitesse de rotationmaximale prédéterminée de la poulie d’entrainement230 (courbeB2) peut correspondre à la vitesse maximale prédéterminée de la turbine220.Further, turbine 220 may have a predetermined required torque (curve A) when turbine 220 is rotated at a predetermined maximum speed (V3). In this preferred embodiment, the static torque, that is to say the torque of the electric motor 240 when it is static or driven at a very low speed, is chosen to be equal to this predetermined required torque. In addition, the predetermined maximum rotational speed of the drive pulley 230 (curve B2) may correspond to the predetermined maximum speed of the turbine 220.

Quand la poulie d’entrainement230 tourne à la vitesse maximale prédéterminée, le moteur électrique240 ne peut donc pas accélérer la rotation de la turbine220 du fait que le couple requis par la turbine à cette vitesse de rotationV3 égale son couple statique. En revanche, le moteur électrique peut réduire la vitesse de rotation de la turbine220 selon la courbe D. Ce choix d’un couple statique du moteur électrique240 selon ce mode de réalisation préféré permet de réduire le dimensionnement du moteur électrique240.When the drive pulley 230 rotates at the predetermined maximum speed, the electric motor 240 cannot therefore accelerate the rotation of the turbine 220 because the torque required by the turbine at this rotation speed V3 equals its static torque. On the other hand, the electric motor can reduce the speed of rotation of the turbine 220 according to curve D. This choice of a static torque of the electric motor 240 according to this preferred embodiment makes it possible to reduce the dimensioning of the electric motor 240.

Un deuxième mode de réalisation du présent dispositif de pompage de fluide200 est représenté à la Fig.3 et est semblable au premier mode de réalisation de la Fig.1. Cependant, il comprend un dispositif d’accouplement mécanique 280 comme un crabot ou un embrayage pourvu d’une partie solidaire de l’arbre210 et de moyen d’actionnement, comme des électroaimants (non représentés) permettant de faire passer la poulie d’entrainement230 d’une première position dans laquelle elle n’est pas solidaire de l’arbre210 (position représentée sur la Fig.2) à une deuxième position dans laquelle elle est solidaire de l’arbre210, selon la flèche horizontale visible sur la Fig.3.A second embodiment of the present fluid pumping device 200 is shown in Fig.3 and is similar to the first embodiment of Fig.1. However, it includes a mechanical coupling device 280 such as a dog clutch or a clutch provided with a part secured to the shaft 210 and actuating means, such as electromagnets (not shown) allowing the drive pulley 230 to pass from a first position in which it is not fixed to the shaft 210 (position shown in Fig.2) to a second position in which it is fixed to the shaft 210, according to the horizontal arrow visible in Fig.3 .

Ainsi, dans la première position, le présent dispositif de pompage de fluide selon la Fig.3 est tout à fait similaire au dispositif de pompage de fluide selon la Fig.1. Cependant, quand le dispositif d’accouplement mécanique280 est actionné et que la poulie d’entrainement230 devient solidaire de l’arbre210, la turbine220 peut être entrainée directement par la poulie d’entrainement230 et la courroie400. La turbine220 est alors mise en rotation à la même vitesse de rotation ou à une vitesse de rotation proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur100 ou régime moteur.Thus, in the first position, the present fluid pumping device according to Fig.3 is quite similar to the fluid pumping device according to Fig.1. However, when the mechanical coupling device 280 is actuated and the drive pulley 230 becomes integral with the shaft 210, the turbine 220 can be driven directly by the drive pulley 230 and the belt 400. The turbine 220 is then rotated at the same speed of rotation or at a speed of rotation proportional to the speed of rotation of the engine 100 or engine speed.

Ce deuxième mode de réalisation permet donc désactiver le moteur électrique240 quand le besoin en refroidissement est proportionnel à la vitesse de rotation du moteur100 et autorise donc une plus grande flexibilité de mise en œuvre et une économie d’énergie dans certaines situations de conduite ou de fonctionnement moteur.This second embodiment therefore makes it possible to deactivate the electric motor 240 when the need for cooling is proportional to the rotational speed of the motor 100 and therefore allows greater flexibility of implementation and energy saving in certain driving or operating situations. engine.

Dans un troisième mode de réalisation représentée à la Fig.4, le dispositif de pompage de fluide200 est similaire au dispositif de pompage de fluide selon la Fig.1, avec une unité de commande et de puissance déportée non visible. Plusieurs roulements270 sont disposés de part et d’autre de l’arbre210 afin d’assurer un positionnement et un alignement correct de l’arbre. La poulie d’entrainement230 comprend un corps creux logeant le moteur électrique240. Enfin, un joint torique111 est représenté entre le circuit de fluide300, l’arbre210 et le carter110 afin d’assurer une étanchéité du circuit de fluide300.In a third embodiment represented in Fig.4, the fluid pumping device 200 is similar to the fluid pumping device according to Fig.1, with a remote control and power unit not visible. Several bearings270 are arranged on either side of the shaft210 to ensure correct positioning and alignment of the shaft. The drive pulley230 comprises a hollow body housing the electric motor240. Finally, an O-ring111 is shown between the fluid circuit300, the shaft210 and the housing110 in order to seal the fluid circuit300.

En outre, un ensemble de câblage permettant d’alimenter le moteur électrique240 comprend une première bague211 placée sur l’arbre210 et une deuxième bague212 placée de manière distante par rapport à la première bague211 et électriquement connectée à la première bague211 par un ensemble de câbles ou de liens électriques 213. Dans l’exemple de la figure4, la première bague211 est placée sur l’arbre210 au niveau d’une interface de fixation du dispositif de pompage sur le carter110 et reçoit une alimentation électrique par un câblage extérieur500, par exemple en courant triphasé et par exemple via des balais non représentés. En outre, la deuxième bague212 peut être placée plus proche du stator242 que la première bague211.Further, a wiring assembly for powering the electric motor 240 comprises a first ring 211 placed on the shaft 210 and a second ring 212 placed remote from the first ring 211 and electrically connected to the first ring 211 by a set of cables or of electrical links 213. In the example of figure 4, the first ring 211 is placed on the shaft 210 at the level of an interface for fixing the pumping device on the casing 110 and receives an electrical supply via an external wiring 500, for example by three-phase current and for example via brushes not shown. Furthermore, the second ring 212 can be placed closer to the stator 242 than the first ring 211.

Le corps de la poulie d’entrainement230 et/ou le stator242 comprend en outre un ensemble de câbles231 connectés à la deuxième bague212 par des balais (non représentés), par exemple disposés dans la poulie d’entrainement230. Ainsi, une alimentation électrique extérieure sous la forme d’un câblage extérieur500 peut être correctement acheminée jusqu’au stator242 mobile, par exemple à partir du boitier de commande non représentée. En outre, l’utilisation d’un courant triphasé permet d’utiliser des premières et deuxièmes bagues211 et 212 à surface lisse, ce qui permet de limiter l’usure et donc d’augmenter la durée de vie des balais et donc du présent dispositif de pompage de fluide.The body of the drive pulley 230 and/or the stator 242 further comprises a set of cables 231 connected to the second ring 212 by brushes (not shown), for example arranged in the drive pulley 230. Thus, an external power supply in the form of external wiring 500 can be correctly routed to the mobile stator 242, for example from the control box not shown. In addition, the use of a three-phase current makes it possible to use first and second rings 211 and 212 with a smooth surface, which makes it possible to limit wear and therefore to increase the life of the brushes and therefore of the present device. fluid pumping.

On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l’homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, le couple statique du moteur électrique240 peut être choisi selon toute valeur adaptée à la mise en mouvement de la turbine220. En outre, les caractéristiques des trois modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés librement. Enfin, le stator242 peut être solidaire de la turbine220 et le rotor241 peut être solidaire de la poulie d’entrainement230.It will be understood that various modifications and/or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention. For example, the static torque of the electric motor 240 can be chosen according to any value suitable for setting the turbine 220 in motion. Further, the features of the three embodiments described above can be freely combined. Finally, the stator242 can be attached to the turbine220 and the rotor241 can be attached to the drive pulley230.

Claims

Fluid pumping device (200) arranged to be embedded in a vehicle, the fluid pumping device (200) comprising:

a turbine (220) arranged to pump the fluid by centrifugal effect,
a drive pulley (230),
an electric motor (240) comprising a stator (242) and a rotor (241),

characterized in that one of the stator (242) and of the rotor (241) is integral with the drive pulley (230), the other of the stator (242) and of the rotor (241) is integral with the turbine ( 220).

Fluid pumping device (200) according to the preceding claim, characterized in that the electric motor (240) is arranged to have a static torque equal to a torque required to rotate the turbine (220) at a maximum speed of rotation predetermined.

Fluid pumping device (200) according to the preceding claim, in which the drive pulley (230) is arranged to reach a predetermined maximum rotational speed equal to the predetermined maximum rotational speed of the impeller (220).

Fluid pumping device (200) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a mechanical coupling device (280) arranged to cause the drive pulley (230) to pass from a first position in wherein the drive pulley (230) is independent of the turbine (220) to a second position in which the drive pulley (230) is integral with the turbine (220).

Fluid pumping device (200) according to one of the preceding claims, further comprising:

a shaft (210) fixed to the other of the stator (242) and the rotor (241) as well as to the turbine (220),
a first ring (211) mounted on the shaft (210) and arranged to be electrically connected to an external power supply,
a second ring (212) mounted on the shaft (210) and electrically connected to one of the stator (242) and the rotor (241),
one or more first electric cables (213) connected to the first ring (211) and to the second ring (212) and mounted on and/or in the shaft (210).

Fluid pumping device (200) according to the preceding claim, in which the first ring (211), the second ring (212) and the electric cables (213) are adapted to transmit a three-phase current.

An engine (100) for a vehicle, comprising a fluid pumping device (200) according to any preceding claim.

Motor (100) for a vehicle according to the preceding claim, further comprising a motor pulley and a belt (400) connecting the motor pulley to the drive pulley (230), the motor pulley, the drive pulley (230) and the belt (400) defining an interior space, characterized in that the motor (100) further comprises a control and power unit (250) of the electric motor (240) housed in said interior space.

Vehicle comprising an engine provided with a fluid pumping device (200) according to any one of claims 1 to 6 or else an engine (100) according to one of claims 7 and 8.