EP2144775A2 - Sous-ensemble de puissance d'un systeme micro-hybride pour vehicule automobile - Google Patents

Sous-ensemble de puissance d'un systeme micro-hybride pour vehicule automobile

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Publication number
EP2144775A2
EP2144775A2 EP08805754A EP08805754A EP2144775A2 EP 2144775 A2 EP2144775 A2 EP 2144775A2 EP 08805754 A EP08805754 A EP 08805754A EP 08805754 A EP08805754 A EP 08805754A EP 2144775 A2 EP2144775 A2 EP 2144775A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
conductor
connection means
subassembly according
power bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08805754A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Roger Abadia
Michaël Chemin
Fabien Guerin
Thierry Mandion
Patrick Rondier
Cédric LEBOEUF
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP2144775A2 publication Critical patent/EP2144775A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores
    • H01B7/0018—Strip or foil conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/006—Constructional features relating to the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/005—Laminated bus-bars

Definitions

  • the present invention finds applications in the automotive field. More particularly, it relates to a power subassembly of a micro-hybrid system for a motor vehicle comprising an AC-DC transistor bridge converter, an energy storage device and a power bus.
  • micro-hybrid systems with regenerative braking in which an alternator is used to take a mechanical torque, thus producing a braking of the vehicle.
  • the alternator converts this sampled torque into electrical energy to charge an energy storage device in the form of, for example, a pack of supercapacitors or a battery.
  • This recovered energy is then returned to the various electrical and electronic equipment that includes the motor vehicle.
  • This energy can, in addition, in micro-hybrid systems called "14 + X" floating DC voltage, be used for starting the engine or for torque assistance of the engine.
  • micro-hybrid system is composed of elements that must be interconnected with each other, some of these elements being relatively bulky.
  • the engine compartment of a vehicle As the automobile industry has a relatively small space, it is becoming more and more difficult for car manufacturers to integrate new systems. This results in a number of technical choices such as moving the energy storage device away from the other elements of the micro-hybrid system, for example by installing it in the trunk.
  • the lengths of connection cables, forming the power bus can be large and introduce parasitic inductances likely to penalize the micro-hybrid system in dynamic switched operating mode.
  • the power bus placed between the AC-DC converter of the micro-hybrid system and the energy storage device, poses a particular problem. Indeed, large impulse currents can be conveyed through this power bus between the AC-DC converter and the energy storage device. For example, large impulse currents occur during starter mode operation of the rotating electrical machine.
  • the parasitic inductance of this power bus can, on the one hand, affect the energy efficiency at certain frequencies and, on the other hand, cause resonance overvoltages. In addition, the parasitic inductance can be detrimental to electromagnetic compatibility.
  • Resonance overvoltages are liable to cause uncontrolled avalanche phenomena in MOSFET power transistors of the AC-DC converter, these avalanche phenomena being able to alter the operation of these transistors, or to damage them.
  • the reliability of the micro-hybrid system can therefore be greatly reduced by these avalanche phenomena.
  • the standard cable shown above can be used in micro-hybrid systems for currents up to 600A, especially in the starting mode of the engine, because of the presence in the AC-DC converter of a capacitor a few tens of ⁇ F, for example 60 ⁇ F, constituting a passive filter limiting overvoltages.
  • the object of the invention is to provide a subset of power of a micro-hybrid system that does not have the drawbacks of the solutions of the state of the art set out above.
  • the power subassembly according to the invention comprises an AC-DC converter, an energy storage device, a power bus comprising at least two substantially symmetrical and parallel conductors.
  • the conductors comprise respective substantially flat surfaces facing one another.
  • the power bus integrated in a subassembly of power according to the invention, allows a parasitic inductance clearly less than the standard cables of the power subsystems of the state of the art. Indeed, it is possible, for a length 3m, to reduce the parasitic inductance to a value between about 0.5 ⁇ H and about 2 ⁇ H.
  • this power bus allows a simple connection and favorable to good reliability.
  • the power bus has at least one flat conductor having a section of between about 10mm 2 and about 60mm 2 .
  • This feature of the invention makes it possible to standardize the power subsystem to a large number of micro-hybrid systems. Indeed, the variability of the section of at least one flat conductor allows adaptation to the length of this conductor, the latter varying according to the location in the vehicle of the storage device, and an adaptation to the high currents conveyed by the power bus.
  • the power bus has at least one flat conductor having a rectangular section.
  • This form of at least one conductor, and more particularly of two flat conductors, makes it possible to maximize the surfaces opposite these conductors and thus to minimize the value of the parasitic inductance of the conductors.
  • the power bus has at least one conductor formed of a plurality of stacked metal sheets. This This feature facilitates driver handling with increased flexibility.
  • the power bus comprises at least one conductor formed of a metal braid. This feature allows, on the one hand, to use a braid of low cost, and on the other hand, to facilitate the handling of the driver through increased flexibility.
  • the power bus has at least one copper conductor, ensuring very good conductivity.
  • the power bus has at least one conductor predominantly aluminum.
  • the aluminum material reduces the cost of the driver and also minimize its weight.
  • the power bus has at least one conductor housed in a sheath.
  • the sheath is formed of an insulator placed between two conductors, and the insulation has a thickness of between about 0.1 mm and about 5 mm.
  • this characteristic of the invention makes it possible to minimize the inductance while ensuring adequate insulation between two conductors.
  • the power bus comprises a connection means, and this connection means comprises at least one lug formed at one end of a conductor by a machining method.
  • connection means comprises a terminal made by drilling or unclogging an end of a conductor.
  • connection means comprises a lug formed in the longitudinal axis of the respective conductor.
  • connection means comprises a terminal formed by at least one bend of the end of a conductor.
  • the power bus comprises a connection means, and the connection means comprises at least one lug assembled on one end of a conductor by crimping and / or welding.
  • the power subassembly comprises a fixing element adapted to ensure a mechanical and electrical connection between the connection means and a complementary connection means included in the energy storage device or in the AC-DC converter.
  • the power subassembly comprises at least one cover element provided for the protection of a connection means.
  • the cover can advantageously ensure the maintenance of the ends of the conductors forming the connection means so as to make the power subsystem more reliable.
  • the hood makes it possible to seal the connection means.
  • the cover includes a polarizer advantageously to prevent connection errors between the connection means and thus further increase the reliability of the power subassembly.
  • the AC-DC converter is reversible.
  • the energy storage device includes a supercapacitor.
  • the invention also relates to a micro-hybrid system comprising a power subset as briefly described above, and a motor vehicle equipped with such a micro-hybrid system.
  • FIG. 1 is a simplified representation of a micro-hybrid system comprising a subset of power.
  • FIG. 2 represents in detail the power subsystem of FIG.
  • FIGS. 3A, 3B and 3C respectively represent three different embodiments of a power bus included in a power subassembly according to the invention.
  • FIG. 4A represents a detailed sectional view of an exemplary connection means located at the ends of a power bus according to the invention.
  • FIG. 4B represents a simplified sectional top view of the connection means of FIG. 4A.
  • FIGS. 5A and 5B show sectional views of other examples of connection means located at the ends of the power bus according to the invention.
  • FIG. 6 represents a sectional view of another example of connection means situated at the ends of the power bus according to the invention.
  • FIG 7A represents a front view of another example of connection means located at the ends of the power bus according to the invention.
  • FIG 7B represents a sectional view along an axis A shown in FIG. 7A of the connecting means of FIG. 7A.
  • FIG. 1 shows several modules of a micro-hybrid system with alternator-starter 1 for a motor vehicle. These modules include:
  • a power storage unit 5 connected to the DC / DC converter 4.
  • the micro-hybrid system comprises a rotating electrical machine 2 of the alternator-starter type.
  • the power subassembly 3 comprises:
  • the AC / DC converter 8 makes it possible, in particular, to convert a DC voltage originating from vehicle energy storage means into polyphase AC voltages used for driving the alternator-starter 2.
  • the power bus 9 makes it possible to transfer energy between the AC / DC converter 8 and the storage device 10.
  • the storage device 10 may comprise a plurality of super-capacitors forming a pack and arranged in the form of cells in series.
  • the DC / DC voltage converter 4 allows bidirectional transfers of electrical energy between the power subsystem 3 and the energy storage unit 5.
  • the energy storage unit 5 may comprise a conventional battery pack, for example of the lead-acid battery type.
  • the concept of battery pack 5 is understood in the present invention as covering any device forming a rechargeable electric energy reservoir, at the terminals of which a non-zero voltage is available, at least in a non-zero load state of the device.
  • the energy storage unit 5 and the energy storage device 10, respectively the battery pack 5 and the supercapacitors 10, or pack of supercapacitors constitute the energy storage means.
  • These storage means may in particular allow powering electrical or electronic consumers of the vehicle. These consumers in a motor vehicle are typically headlights, radio, air conditioning, windshield wipers, etc.
  • the alternator Starter 2 becomes available for operation in electric motor mode.
  • the AC / DC converter 8 When the rotating electrical machine 2 operates in electric motor mode, the AC / DC converter 8 operates to convert a DC voltage from the vehicle energy storage means into polyphase AC voltages, more specifically three-phase voltages in the embodiment of FIG. Polyphase AC voltages feed stator windings to cause rotation of an output shaft (not shown) of the rotating electrical machine 2.
  • the end of this operating mode is decided by the micro-hybrid system 1 when the storage means 5 and 10 are empty or when the start phase, or acceleration, is complete.
  • the AC / DC converter 8 When the rotating electrical machine 2 operates in alternator mode, more specifically, in normal alternator mode or regenerative braking alternator mode, the AC / DC converter 8 operates to convert polyphase voltage supplied by the machine 2 into a DC voltage which is used to supply the vehicle's electrical distribution network and charge the energy storage means thereof.
  • a floating high-voltage network can be powered directly from the voltage present at the terminals of the pack of super-capacitors 10.
  • the energy supplied to this network 14 + X can then come from the pack of super-capacitors 10, the machine 2 operating as an alternator, through the AC / DC converter 8, or the battery supply 5 through the DC / DC converter 4 then operating as a voltage booster.
  • branches 18 and 19 of the micro-hybrid system are provided respectively for a 14 + X network operating at floating DC voltage and the 12 V network usually present in current motor vehicles.
  • the power subassembly 3 can be integrated in different places of the motor vehicle, even elsewhere than under the engine bonnet of the vehicle.
  • the elements 8, 9 and 10 of the power subassembly 3 can each be integrated in different places in a motor vehicle.
  • the AC / DC converter 8 is placed under the hood of the vehicle, the storage device 10, meanwhile, is placed in the trunk of the vehicle, and thus, the power bus 9 extends substantially on the entire length of the vehicle so as to connect the two elements 8 and 10.
  • FIG. 2 shows the power subassembly 3 according to the invention comprising the AC / DC converter 8 connected, on the one hand, to the alternator-starter 2, and, on the other hand, to the super-capacitor pack. 10.
  • AC / DC converter 8 is a three-phase electrical device allowing, especially in electric motor mode of the alternator-starter, to convert a DC voltage into polyphase AC voltages.
  • AC / DC converter 8 comprises a plurality of bridge arms 11, here the number of 3, equal to the number of electrical phases.
  • Each bridge arm 11 comprises 2 electronically controlled switches 12, each formed of a power transistor 13 and a freewheeling diode 14.
  • the transistor 13 may for example be a MOSFET type transistor.
  • the MOSFET transistor 13 comprises two operating states, namely an on state that allows the passage of a current, and a blocked state that prohibits the passage of a current. The transition from one state to another is done by switching.
  • Transistor 13 has a third state called "avalanche crossing". For example, this third state may occur when an overvoltage occurs across a transistor 13 when switching from a state to a blocked state. When the voltage across the transistor 13 exceeds for example a value of 45V, the avalanche phenomenon appears, thus causing a very rapid increase in the temperature of the transistor. This temperature, called the junction temperature of the transistor 13, can reach a value close to 200 ° C., well above the maximum junction temperature of 175 ° C. In this case, the transistor 13 becomes inoperative as to its switch function and the operation of the bridge is disturbed or blocked.
  • the AC / DC converter 8 also includes a filter element 15 of the output voltage of the converter 8 to meet the electromagnetic compatibility requirements. This filter element comprises a capacitor 15 of low value, for example 60 ⁇ F, so as to form a passive filter.
  • the power bus 9 comprises at least two substantially symmetrical and parallel conductors 22 comprising a parasitic line inductance 21 which must be as low as possible in order to optimize the energy transfers via the power bus 9.
  • the alternator / starter 2 When the alternator / starter 2 operates as an electric motor, for example for starting the heat engine, the currents flowing through the power bus 9 and the AC / DC converter 8 are very high, and can reach 1100A.
  • FIG. 3A shows a first form of the power bus 9 comprising substantially symmetrical and parallel conductors 22, housed in a sheath 24 formed of an insulator 25.
  • the conductors 22 comprise respective flat surfaces 23 facing one of the 'other.
  • the power bus 9 according to the invention guarantees the reliability of the micro-hybrid system 1.
  • the characteristics of the conductors 22 according to the invention make it possible to limit the inductance 21, so as to avoid the overvoltages across the transistors 13 AC / DC converter 8, and the avalanche phenomena that result.
  • a power bus 9 according to the invention allows efficient energy transfer between the storage means 5 and 10 and the alternator-starter 2, despite a significant length of the conductors 22 and high currents.
  • the two conductors 22 are of rectangular section. This rectangular section is defined by a thickness b and a width a.
  • the conductors 22, called flat conductors, comprise an inductor 21 which is a function of the parameters a and b.
  • a flat conductor 22 has a rectangular section that varies between about 10mm 2 and about 60mm 2 . This rectangular shape of the section of the conductors 22 improves the electromagnetic coupling and allows an inductance value of between about 0.5 ⁇ H and about 2 ⁇ H.
  • Fig.3B illustrates a second embodiment of the power bus 9 according to the invention, with flat conductors 22.
  • the flat conductors 22 comprise a plurality of stacked metal sheets 26.
  • a flat conductor 22 is formed of two stacked metal sheets 26. This embodiment allows the reduction of the line inductance 21 and the increase of the flexibility of the conductor 22.
  • the two flat conductors 22 of Fig.3B are housed in the same sheath 24.
  • This feature allows to minimize the thickness of the insulator 25 which forms the sheath 24 so as to reduce a distance D between two flat conductors 22.
  • the insulation is placed in particular between two conductors respectively corresponding to positive and negative cores to isolate them from each other. Minimizing the distance D between two flat conductors 22 makes it possible to further reduce the line inductance 21.
  • the thickness of the insulator may for example be between about 0.1 mm and about 5 mm.
  • Fig. 3C shows a third embodiment of the power bus 9.
  • the leads 22 comprise metal braids formed of a plurality of small section wires 28.
  • the metal braids comprise substantially planar surfaces 23 having the same function as the flat surface 23 described above with reference to Fig.3A. This embodiment has the advantage of using low cost conductors.
  • the flat conductors 22 of the power bus 9 will be made of a material mainly comprising copper so as to have a very low resistivity.
  • the flat conductors 22 may also be made of a material predominantly comprising aluminum.
  • Aluminum provides a lower cost compared to copper, while maintaining a low resistivity.
  • aluminum has the advantage of a lower weight compared to copper.
  • Figs.4A and 4B illustrate an example of a connection means 40 located at ends 41 of the conductors 22 of the power bus 9 according to the invention.
  • the power bus 9 includes the connection means 40 comprising at least one lug 42 formed at the end 41 of a conductor 22.
  • This lug 42 is here obtained by unclogging the end 41 of a conductor 22.
  • the lug 42 can of course be obtained by another machining method known to those skilled in the art, for example by drilling.
  • the terminal 42 is formed without curvature in the longitudinal axis of the end of the respective conductor 22.
  • the lugs 42 of the conductors 22 are arranged in parallel, that is to say facing one another.
  • Figs.4A and 4B with pod obtained 42, advantageously makes it possible to achieve a gain in terms of material and therefore a reduction in cost.
  • the pod obtained 42 eliminates a contact resistance with respect to an assembled terminal.
  • connection means 40 illustrated in FIGS. 4A and 4B
  • the resulting lug 42 is fixed on a complementary connection means 30, or terminal block, of the super-capacitor pack 10 by means of a fixing element 34, which is here formed by a screw 35 and a nut 36.
  • This fastening element 34 is inserted into the lugs 42.
  • the fastening element 34 provides a mechanical and electrical connection between the connection means 40 and the connection means complementary 30.
  • the complementary connection means 30 comprises two traces
  • the complementary connection means 30 also comprises insulating guns 32, for example of plastics material. These insulating guns 32 are arranged along the fixing element 34 so as to avoid a short circuit between the fixing element 34 and the ends 41 of the conductors 22.
  • the lugs 42 receive the traces 31 and the insulator 33 of the terminal block 30 between the surfaces 23 of the ends
  • the insulating guns 32 are then put in place and the screw 35 is inserted into a recess of the lug 42 (FIG. 4B), against the insulating guns 32.
  • the screw 35 passes through the connection means 40 and the The nut 36 is screwed onto the screw 35 so as to ensure a tightening of the elements 40 and 30.
  • fasteners 34 other than the screw and the nut, may be adopted by those skilled in the art depending on the applications of the invention.
  • the fastener 34 may include a screw or pin.
  • the connection of one end of the power bus with the super-capacitor pack has been detailed above, with reference to Figs. 4A and 4B.
  • a similar connection is provided between the other end of the power bus and the converter (AC / DC).
  • the connections at the ends of the power bus may be different and include for example a connection of the type described below, with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • FIGS. 5A and 5B thus illustrate other examples of the connection means 40 located at ends 41 of the power bus 9 connected to the terminal block 30 of the AC / DC converter 8.
  • connection means 40 the ends 41 of the flat conductors 22 are bent in opposite directions so as to form lugs 42 '.
  • the ends 41 of the conductors 22 comprise bends 43 substantially perpendicular.
  • the elbows 43 may be adapted and have shapes and dimensions different from those of Figs. 5A and 5B, depending in particular on the configuration of the terminal block 30.
  • the elbows 43 may be formed with angles other than 90 °.
  • the terminal block 30 includes a fixing screw 35 'for each lug 42'.
  • the screws 35 ' are made integral with corresponding conductive metal traces of the terminal block 30, for example by welding.
  • Nuts 36 are also provided to clamp the lugs 42 'to the screws 35'.
  • the terminal 30 includes a nut 36 for each lug 42 '.
  • the nuts 36 ' can be reported on conductive metal traces of the terminal block 30 by welding, or their function can be filled by a tapped hole made directly on these conductive metal traces.
  • Screws 35 are provided to clamp the lugs 42 'to the nuts 36'.
  • the fixing element 34 may comprise at least one screw 35 and a nut 36 integrated in the terminal block 30 of the AC / DC converter 8, in the form embodiment of Figs. 5A and 5B. More generally, the integration of the screw or the nut in the terminal block can be applied in the case of the connection of the power bus to the AC / DC converter or in this power bus to the pack of super-capacitors.
  • connection means 40 having two inserts 50 is now briefly described.
  • the connection means 40 comprises two lugs 50 assembled by crimping and welding on ends 41 of the conductors 22.
  • the lugs may be assembled by crimping or welding.
  • the lugs 50 are thus "attached" to the ends 41 of the conductors 22.
  • Each lug 50 includes a holding element 51 of the end 41 of a conductor 22.
  • the end 41 is inserted into the holding member 51 before being crimped and welded with this element 51.
  • the flat conductors 22 comprise bends 43 'giving them a shape adapted to the holding elements 51 of the lugs reported.
  • lugs 50 illustrated in FIG. 7A are able to be fixed to a terminal block (not shown) included in the AC / DC converter 8 or in the pack of supercapacitors 10.
  • a cover 45 may be provided for the protection of a connection means 30 or 40.
  • the cover 45 may allow, in certain embodiments of the power subassembly according to the invention, in particular to improve the reliability of the latter, for example in terms of electrical protection, against short circuits, or in terms of protection against the environment.
  • connection means 40 may also include a cover member 45 provided for protecting a connection means 30 or 40.
  • the cover 45 may be plastic.
  • the plastic cap 45 may include an over-molding 44 of the flat conductors 22 with the cover material 45, as shown in FIG. Fig.6.
  • plastic cover 45 may comprise a polarizer
  • the invention is not limited to the implementation examples which have just been described. In particular, it finds particularly advantageous applications in combination with the so-called 14 + X bi-voltage network system.
  • the invention is also used in combination with a system comprising a rotating electrical machine operating as an alternator, or a rotating electrical machine operating as an alternator-starter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

Le sous-ensemble de puissance (3) d'un système micro-hybride (1) pour véhicule automobile comprend, selon l'invention, un convertisseur alternatif-continu (8) à pont de transistors (13), un dispositif de stockage d'énergie (10) et un bus de puissance (9) comprenant au moins deux conducteurs (22) sensiblement symétriques et parallèles. Conformément à l'invention, les conducteurs (22) comprennent des surfaces respectives sensiblement planes (23, 23') en regard. Le bus de puissance, intégré dans un sous-ensemble de puissance selon l'invention, autorise une inductance parasite nettement inférieure aux câbles standard des sous-ensembles de puissance de l'état de la technique, de manière notamment à éviter les surtensions aux bornes des transistors du convertisseur alternatif-continu.

Description

Sous-ensemble de puissance d'un système micro-hybride pour véhicule automobile
La présente invention trouve des applications dans le domaine automobile. Plus particulièrement, elle concerne un sous-ensemble de puissance d'un système micro-hybride pour véhicule automobile comportant un convertisseur alternatif-continu à pont de transistors, un dispositif de stockage d'énergie et un bus de puissance.
Depuis quelques années, la demande de véhicules "propres" a tendance à augmenter du fait des besoins, d'une part, de réduire la consommation de carburant et d'autre part, de limiter la pollution.
D'une manière générale, les systèmes hybrides et les systèmes micro-hybrides se développent dans le but de répondre aux besoins précités.
Il est connu, par exemple, des systèmes micro-hybrides à freinage récupératif dans lesquels un alternateur est utilisé pour prélever un couple mécanique, produisant ainsi un freinage du véhicule. L'alternateur convertit ce couple prélevé en une énergie électrique pour charger un dispositif de stockage d'énergie sous la forme, par exemple, d'un pack de super-condensateurs ou d'une batterie. Cette énergie récupérée est ensuite restituée aux différents équipements électriques et électroniques que comporte le véhicule automobile. Cette énergie peut, en outre, dans des systèmes micro-hybrides dits "14+X" à tension continue flottante, être utilisée pour le démarrage du moteur thermique ou pour une assistance en couple de ce moteur thermique.
Cependant l'intégration de ce type de système micro-hybride dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile moderne peut poser des problèmes. En effet, un système micro-hybride est composé d'éléments qui doivent être interconnectés entre eux, certains de ces éléments pouvant être relativement volumineux. Le compartiment moteur d'un véhicule automobile ayant un espace relativement restreint, il est, pour les constructeurs automobiles, de plus en plus difficile d'y intégrer de nouveaux systèmes. Il en découle un certain nombre de choix techniques tel que le fait d'éloigner le dispositif de stockage d'énergie des autres éléments du système micro-hybride, par exemple, en installant celui-ci dans le coffre. Ainsi, les longueurs de câbles de branchement, formant le bus de puissance, peuvent être importantes et introduisent des inductances parasites de nature à pénaliser le système micro-hybride en régime dynamique de fonctionnement commuté.
Le bus de puissance, placé entre le convertisseur alternatif- continu du système micro-hybride et le dispositif de stockage d'énergie, pose un problème particulier. En effet, des courants impulsionnels importants peuvent être véhiculés à travers ce bus de puissance entre le convertisseur alternatif-continu et le dispositif de stockage d'énergie. Par exemple, des courants impulsionnels importants interviennent lors du fonctionnement en mode démarreur de la machine électrique tournante. L'inductance parasite de ce bus de puissance peut, d'une part, affecter le rendement énergétique à certaines fréquences et, d'autre part, provoquer des surtensions de résonance. En outre, l'inductance parasite peut être préjudiciable à la compatibilité électromagnétique.
Les surtensions de résonance sont susceptibles d'entraîner des phénomènes d'avalanche incontrôlés dans des transistors de puissance MOSFET du convertisseur alternatif-continu, ces phénomènes d'avalanche pouvant altérer le fonctionnement de ces transistors, ou les détériorer. La fiabilité du système micro-hybride peut donc fortement être réduite par ces phénomènes d'avalanche.
Dans l'état de la technique, il est connu d'utiliser comme bus de puissance, un câble composé de deux conducteurs cylindriques isolés et juxtaposés. Ce type de câble autorise une réduction de l'inductance parasite par rapport à d'autres solutions de câblage tel qu'un câblage faisant appel à un seul conducteur formant une âme positive, et imposant un retour par la carrosserie du véhicule automobile formant une âme négative, ce retour faisant masse. Par exemple, pour une longueur de câble de 3m, il est obtenu une inductance de l'ordre de 3μH.
Le câble standard indiqué ci-dessus peut être utilisé dans des systèmes micro-hybrides pour des courants pouvant aller jusqu'à 600A, notamment en mode de démarrage du moteur thermique, du fait de la présence dans le convertisseur alternatif-continu d'un condensateur de quelques dizaines de μF, par exemple 60μF, constituant un filtre passif limitant les surtensions.
Pour des systèmes micro-hybrides avec des courants au-delà de
600A, avec ce câble standard ayant une inductance parasite d'environ 3μH pour une longueur de 3m, un condensateur de capacité beaucoup plus élevée est nécessaire. Par exemple, dans un système micro-hybride connu, fonctionnant avec des courants d'environ 1100A, un condensateur d'environ 2000μF peut être nécessaire au niveau du convertisseur alternatif-continu. Ce condensateur devant de préférence être intégré dans le convertisseur alternatif-continu, il en découle une contrainte d'intégration difficile à satisfaire du fait de l'encombrement du condensateur.
L'invention a pour objet de fournir un sous-ensemble de puissance d'un système micro-hybride ne présentant pas les inconvénients des solutions de l'état de la technique exposées ci-dessus.
Le sous-ensemble de puissance, selon l'invention, comporte un convertisseur alternatif-continu, un dispositif de stockage d'énergie un bus de puissance comprenant au moins deux conducteurs sensiblement symétriques et parallèles.
Conformément à l'invention, les conducteurs comportent des surfaces respectives sensiblement planes en regard l'une de l'autre.
Le bus de puissance, intégré dans un sous-ensemble de puissance selon l'invention, autorise une inductance parasite nettement inférieure aux câbles standard des sous-ensembles de puissance de l'état de la technique. En effet, il est possible, pour une longueur 3m, de réduire l'inductance parasite à une valeur comprise entre environ 0,5μH et environ 2μH.
II en découle une réduction des contraintes de conception notamment par le fait que le condensateur aux bornes du convertisseur alternatif-continu peut garder une faible valeur.
Par ailleurs, ce bus de puissance autorise une connectique simple et favorable à une bonne fiabilité.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur plat ayant une section comprise entre environ 10mm2 et environ 60 mm2. Cette caractéristique de l'invention permet de standardiser le sous-ensemble de puissance à un grand nombre de systèmes micro-hybrides. En effet, la variabilité de la section d'au moins un conducteur plat permet une adaptation à la longueur de ce conducteur, celle-ci variant en fonction de l'emplacement dans le véhicule du dispositif de stockage, et une adaptation aux courants élevés véhiculés par le bus de puissance.
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur plat ayant une section rectangulaire. Cette forme d'au moins un conducteur, et plus particulièrement de deux conducteurs plats, permet de maximiser les surfaces en regard de ces conducteurs et ainsi de minimiser la valeur de l'inductance parasite des conducteurs.
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur formé d'une pluralité de feuilles métalliques empilées. Cette caractéristique permet de faciliter la manipulation du conducteur grâce à une souplesse accrue.
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur formé d'une tresse métallique. Cette caractéristique permet, d'une part, d'utiliser une tresse de faible coût, et d'autre part, de faciliter la manipulation du conducteur grâce à une souplesse accrue.
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur majoritairement en cuivre, assurant une très bonne conductivité.
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur majoritairement en aluminium. Le matériau aluminium permet de diminuer le coût du conducteur et également de minimiser son poids.
Le bus de puissance comporte au moins un conducteur logé dans une gaine.
La gaine est formée d'un isolant placé entre deux conducteurs, et l'isolant comporte une épaisseur comprise entre environ 0, 1 mm et environ 5mm. Avantageusement, cette caractéristique de l'invention permet de minimiser l'inductance tout en assurant une isolation adéquate entre deux conducteurs.
Le bus de puissance comporte un moyen de connexion, et ce moyen de connexion comprend au moins une cosse formée à une extrémité d'un conducteur par un procédé d'usinage.
Cette caractéristique permet avantageusement de réaliser un gain en terme de matière et d'éliminer une résistance de contact. Le moyen de connexion comporte une cosse réalisée par perçage ou débouchage d'une extrémité d'un conducteur.
Le moyen de connexion comporte une cosse formée dans l'axe longitudinal du conducteur respectif.
Le moyen de connexion comporte une cosse formée par au moins un coude de l'extrémité d'un conducteur.
Le bus de puissance comporte un moyen de connexion, et le moyen de connexion comprend au moins une cosse assemblée sur une extrémité d'un conducteur par sertissage et/ou soudage.
Le sous-ensemble de puissance comprend un élément de fixation apte à assurer un assemblage mécanique et électrique entre le moyen de connexion et un moyen de connexion complémentaire compris dans le dispositif de stockage d'énergie ou dans le convertisseur alternatif-continu.
Le sous-ensemble de puissance comporte au moins un élément formant capot prévu pour la protection d'un moyen de connexion. Le capot peut avantageusement assurer le maintien des extrémités des conducteurs formant le moyen de connexion de manière à fiabiliser le sous-ensemble de puissance. De plus, le capot permet d'assurer l'étanchéité du moyen de connexion.
Le capot comporte un détrompeur permettant avantageusement d'éviter les erreurs de connexion entre les moyens de connexion et ainsi d'accroître encore la fiabilité du sous-ensemble de puissance.
Le convertisseur alternatif-continu est réversible. Le dispositif de stockage d'énergie comporte un supercondensateur.
Selon d'autres aspects, l'invention concerne également un système micro-hybride comportant un sous-ensemble de puissance tel que décrit brièvement ci-dessus, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel système micro-hybride.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures qu'elle comporte, parmi lesquelles:
-la Fig.1 représente de manière simplifiée un système micro-hybride comprenant un sous-ensemble de puissance.
-la Fig.2 représente de manière détaillée le sous-ensemble de puissance de la Fig.1. -les Fig.3A, 3B et 3C représentent respectivement trois formes de réalisations différents d'un bus de puissance inclut dans un sous-ensemble de puissance selon l'invention.
-la Fig.4A représente une vue en coupe détaillée d'un exemple de moyen de connexion situé en des extrémités d'un bus de puissance selon l'invention.
-la Fig.4B représente une vue de dessus en coupe simplifiée du moyen de connexion de la Fig.4A.
-les Figs.δA et 5B représentent des vues en coupe d'autres exemples de moyen de connexion situés en des extrémités du bus de puissance selon l'invention.
-la Fig.6 représente une vue en coupe d'un autre exemple de moyen de connexion situé en des extrémités du bus de puissance selon l'invention.
-la Fig.7A représente une vue de face d'un autre exemple de moyen de connexion situé en des extrémités du bus de puissance selon l'invention. -la Fig.7B représente une vue en coupe selon un axe A montré à la Fig.7A du moyen de connexion de la Fig.7A.
On a représenté sur la Fig .1 plusieurs modules d'un système micro- hybride à alterno-démarreur 1 pour véhicule automobile. Parmi ces modules, figurent :
- une machine électrique tournante polyphasée réversible 2,
- un sous-ensemble de puissance 3, connecté à la machine 2, et comprenant des éléments 8, 9 et 10 décrits ci-après, - un convertisseur de tension continu-continu DC/DC 4, connecté au sous-ensemble de puissance 3, et
- une unité de stockage d'énergie 5 connectée au convertisseur DC/DC 4.
Dans cette forme de réalisation, le système micro-hybride comporte une machine électrique tournante 2, du type alterno-démarreur.
Le sous-ensemble de puissance 3 comprend :
- un convertisseur alternatif-continu AC/DC 8 réversible,
- un bus de puissance 9, et
- un dispositif de stockage d'énergie 10, de type super- condensateur dans cette forme de réalisation.
Le convertisseur AC/DC 8 permet notamment de convertir une tension continue provenant de moyens de stockage d'énergie du véhicule en tensions alternatives polyphasées utilisées pour l'entraînement de l'alterno-démarreur 2.
Le bus de puissance 9 permet de transférer de l'énergie entre le convertisseur AC/DC 8 et le dispositif de stockage 10. Le dispositif de stockage 10 peut comprendre une pluralité de super-condensateurs formant un pack et disposés sous forme de cellules en série.
Le convertisseur de tension DC/DC 4 permet des transferts bidirectionnels d'énergie électrique entre le sous-ensemble de puissance 3 et l'unité de stockage d'énergie 5.
L'unité de stockage d'énergie 5 peut comprendre une batterie d'alimentation classique, par exemple de type batterie au plomb. La notion de batterie d'alimentation 5 se comprend dans la présente invention comme couvrant tout dispositif formant un réservoir d'énergie électrique rechargeable, aux bornes duquel une tension électrique non nulle est disponible, du moins dans un état de charge non nul du dispositif.
L'unité de stockage d'énergie 5 et le dispositif de stockage d'énergie 10, respectivement la batterie d'alimentation 5 et les super- condensateurs 10, ou pack de super-condensateurs, constituent les moyens de stockage d'énergie. Ces moyens de stockage peuvent notamment permettrent d'alimenter des consommateurs électriques ou électroniques du véhicule. Ces consommateurs dans un véhicule automobile sont typiquement des phares, une radio, une climatisation, des essuie-glaces, etc.
Lors d'un démarrage du moteur thermique, ou lors d'une phase d'assistance en couple du moteur thermique, si les moyens de stockage d'énergie 5 et 10 sont chargés, et plus particulièrement le pack de supercondensateurs 10, l'alterno-démarreur 2 devient disponible pour un fonctionnement en mode moteur électrique.
Lorsque la machine électrique tournante 2 fonctionne en mode moteur électrique, le convertisseur AC/DC 8 opère de manière à convertir une tension continue provenant des moyens de stockage d'énergie du véhicule en des tensions alternatives polyphasées, plus précisément des tensions triphasées dans la réalisation de la Fig.1. Les tensions alternatives polyphasées alimentent des bobinages statoriques pour provoquer la rotation d'un arbre de sortie (non représenté) de la machine électrique tournante 2. La fin de ce mode de fonctionnement est décidée par le système micro-hybride 1 lorsque les moyens de stockage d'énergie 5 et 10 sont vides ou lorsque la phase de démarrage, ou d'accélération, est terminée.
Lorsque la machine électrique tournante 2 fonctionne en mode alternateur, plus précisément, en mode alternateur normal ou en mode alternateur de freinage récupératif, le convertisseur AC/DC 8 opère de manière à convertir des tensions polyphasées fournies par la machine 2 en une tension continue qui est employée pour alimenter le réseau de distribution électrique du véhicule et charger les moyens de stockage d'énergie de celui-ci.
Dans les véhicules équipés de réseaux dits "14+X" de distribution électrique bi-tension, un réseau à tension continue élevée flottante peut être alimenté directement à partir de la tension présente aux bornes du pack de super-condensateurs 10. L'énergie fournie à ce réseau 14+X peut alors provenir du pack de super-condensateurs 10, de la machine 2 opérant en alternateur, à travers le convertisseur AC/DC 8, ou de la batterie d'alimentation 5 à travers le convertisseur DC/DC 4 opérant alors en élévateur de tension.
Comme cela apparaît à la Fig.1 , des branchements 18 et 19 du système micro-hybride sont prévus respectivement pour un réseau 14+X fonctionnant à tension continue flottante et le réseau 12 V habituellement présent dans les véhicules automobiles actuels.
Le sous-ensemble de puissance 3 peut être intégré dans différents endroits du véhicule automobile, même ailleurs que sous le capot moteur du véhicule. Ainsi, les éléments 8, 9 et 10 du sous-ensemble de puissance 3 peuvent chacun être intégrés à différents endroits dans un véhicule automobile. Dans un exemple particulier, le convertisseur AC/DC 8 est placé sous le capot du véhicule, le dispositif de stockage 10, quant à lui, est placé dans le coffre du véhicule, et ainsi, le bus de puissance 9 s'étend sensiblement sur toute la longueur du véhicule de manière à connecter les deux éléments 8 et 10.
La Fig.2 montre le sous-ensemble de puissance 3 selon l'invention comprenant le convertisseur AC/DC 8 connecté, d'une part, à l'alterno-démarreur 2, et d'autre part, au pack de super-condensateurs 10.
Le convertisseur AC/DC 8 est un dispositif électrique triphasé permettant, notamment en mode moteur électrique de l'alterno-démarreur, de convertir une tension continue en des tensions alternatives polyphasées. Le convertisseur AC/DC 8 comporte plusieurs bras de pont 11 , ici au nombre de 3, égal au nombre de phases électriques. Chaque bras de pont 11 comporte 2 interrupteurs commandés électroniquement 12, formés chacun d'un transistor de puissance 13 et d'une diode 14 de roue libre. Le transistor 13 peut par exemple être un transistor de type MOSFET. Comme cela est bien connu de l'homme du métier, le transistor MOSFET 13 comprend deux états de fonctionnement, à savoir un état passant qui autorise le passage d'un courant, et un état bloqué qui interdit le passage d'un courant. Le passage d'un état à un autre se fait par une commutation. Le transistor 13 a un troisième état dit "passage en avalanche". Par exemple, ce troisième état peut apparaître lorsqu'il se produit une surtension aux bornes d'un transistor 13 lors d'une commutation d'un état passant à un état bloqué. Lorsque la tension aux bornes du transistor 13 dépasse par exemple une valeur de 45V, le phénomène d'avalanche apparaît, provoquant ainsi un accroissement très rapide de la température du transistor. Cette température, dite température de jonction du transistor 13, peut atteindre une valeur proche de 2000C, bien supérieure à la température maximale de jonction de 175°C. Dans ce cas, le transistor 13 devient inopérant quant à sa fonction de commutateur et le fonctionnement du pont est perturbé voire bloqué. Le convertisseur AC/DC 8 comprend également un élément de filtrage 15 de la tension de sortie du convertisseur 8 afin de satisfaire aux exigences de compatibilité électromagnétique. Cet élément de filtrage comporte un condensateur 15 de faible valeur, par exemple de 60μF, de manière à former un filtre passif.
Le bus de puissance 9 comporte au moins deux conducteurs 22 sensiblement symétriques et parallèles, comprenant une inductance de ligne 21 parasite qui doit être la plus faible possible afin d'optimiser les transferts d'énergies via le bus de puissance 9.
Lorsque l'alterno-démarreur 2 fonctionne en tant que moteur électrique, par exemple pour le démarrage du moteur thermique, les courants circulant à travers le bus de puissance 9 et le convertisseur AC/DC 8 sont très élevés, et peuvent atteindre 1100A.
La Fig.3A montre une première forme du bus de puissance 9 comprenant des conducteurs 22 sensiblement symétriques et parallèles, logés dans une gaine 24 formée d'un isolant 25. Les conducteurs 22 comportent des surfaces respectives planes 23 en regard l'une de l'autre.
Le bus de puissance 9 selon l'invention garantit la fiabilité du système micro-hybride 1. En effet, les caractéristiques des conducteurs 22 selon l'invention permettent de limiter l'inductance 21 , de manière à éviter les surtensions aux bornes des transistors 13 du convertisseur AC/DC 8, et les phénomènes d'avalanche qui en découlent. Un bus de puissance 9 selon l'invention permet un transfert d'énergie efficace entre les moyens de stockage 5 et 10 et l'alterno-démarreur 2, en dépit d'une longueur importante des conducteurs 22 et de valeurs élevées de courants.
Comme montré à la Fig.3A, les deux conducteurs 22 sont de section rectangulaire. Cette section rectangulaire est définie par une épaisseur b et une largeur a. Les conducteurs 22, dit conducteurs plats, comprennent une inductance 21 qui est fonction des paramètres a et b. Ainsi, pour réduire l'inductance 21 liée à un conducteur 22, il convient d'augmenter la largeur a et de réduire l'épaisseur b de manière à avoir une surface 23 la plus grande possible, à section constante. Conformément à des réalisations particulières de l'invention, et selon les applications de celle-ci, un conducteur plat 22 comporte une section rectangulaire qui varie entre environ 10mm2 et environ 60mm2. Cette forme rectangulaire de la section des conducteurs 22 permet d'améliorer le couplage électromagnétique et autorise une valeur d'inductance comprise entre environ 0,5μH et environ 2μH.
La Fig.3B illustre une seconde forme de réalisation du bus de puissance 9 selon l'invention, à conducteurs plats 22. Dans cette forme de réalisation, les conducteurs plats 22 comportent une pluralité de feuilles métalliques 26 empilées. Comme montré à la Fig.3B, un conducteur plat 22 est formé de deux feuilles métalliques 26 empilées. Cette forme de réalisation autorise la diminution de l'inductance de ligne 21 et l'accroissement de la souplesse du conducteur 22.
En outre, les deux conducteurs plats 22 de la Fig.3B sont logés dans une même gaine 24. Cette caractéristique permet de minimiser l'épaisseur de l'isolant 25 qui forme la gaine 24 de manière à diminuer une distance D entre deux conducteurs plats 22. L'isolant est placé notamment entre deux conducteurs correspondant respectivement à des âmes positive et négative afin de les isoler l'une de l'autre. Minimiser la distance D entre deux conducteurs plats 22 permet de diminuer encore davantage l'inductance de ligne 21. Conformément à des réalisations particulières de l'invention, et selon les applications de celle-ci, l'épaisseur de l'isolant peut par exemple être compris entre environ 0,1 mm et environ 5mm. Ces applications permettent de réduire davantage la valeur d'inductance a une valeur comprise entre environ 0,5μH et environ 1 ,5μH, et induisent des fréquences de coupure de la bande passante égales à environ 2MHz et environ 20MHz. La Fig.3C montre une troisième forme de réalisation du bus de puissance 9. Dans cette forme de réalisation, les conducteurs 22 comportent des tresses métalliques formées d'une pluralité de fils de faible section 28. Les tresses métalliques comprennent des surfaces sensiblement planes 23' ayant la même fonction que la surface plane 23 décrite précédemment en référence à la Fig.3A. Cette forme de réalisation présente l'avantage d'utiliser des conducteurs de faible coût.
De préférence, les conducteurs plats 22 du bus de puissance 9 seront réalisés dans un matériau comportant majoritairement du cuivre de manière à bénéficier d'une très faible résistivité.
Cependant, les conducteurs plats 22 peuvent également être réalisés dans un matériau comportant majoritairement de l'aluminium.
L'aluminium permet de bénéficier d'un moindre coût comparativement au cuivre, tout en conservant une faible résistivité. Par ailleurs, l'aluminium présente l'avantage d'un plus faible poids par rapport au cuivre.
Les Figs.4A et 4B illustrent un exemple d'un moyen de connexion 40 situé en des extrémités 41 des conducteurs 22 du bus de puissance 9 selon l'invention. Le bus de puissance 9 comporte le moyen de connexion 40 comprenant au moins une cosse 42 formée à l'extrémité 41 d'un conducteur 22. Cette cosse 42 est ici obtenue par débouchage de l'extrémité 41 d'un conducteur 22. En variante, la cosse 42 peut bien entendu être obtenue par un autre procédé d'usinage connu de l'homme du métier, par exemple par perçage. La cosse 42 est formée sans courbure dans l'axe longitudinal de l'extrémité du conducteur 22 respectif. En une extrémité du bus de puissance 9, les cosses 42 des conducteurs 22 sont disposées en parallèle, c'est-à-dire en regard l'une de l'autre.
On notera que cette forme de réalisation des Figs.4A et 4B, avec cosse obtenue 42, permet de manière avantageuse de réaliser un gain en terme de matière et donc une réduction de coût. En outre, la cosse obtenue 42 permet d'éliminer une résistance de contact par rapport à une cosse assemblée.
Dans cet exemple du moyen de connexion 40 illustré aux Figs.4A et 4B, la cosse obtenue 42 se fixe sur un moyen de connexion complémentaire 30, ou bornier, du pack de super-condensateurs 10 grâce à un élément de fixation 34, qui est ici formé d'une vis 35 et d'un écrou 36. Cet élément de fixation 34 s'insère dans les cosses 42. L'élément de fixation 34 assure un assemblage mécanique et électrique entre le moyen de connexion 40 et le moyen de connexion complémentaire 30.
Le moyen de connexion complémentaire 30 comporte deux traces
31 assurant la connexion mécanique et électrique des conducteurs 22 au pack de super-condensateurs 10, et un élément isolant 33 inséré entre les traces 31 et assurant une fonction d'isolation entre ces deux traces 31. Le moyen de connexion complémentaire 30 comprend également des canons isolants 32, par exemple en matière plastique. Ces canons isolants 32 sont disposés le long de l'élément de fixation 34 de manière à éviter un court- circuit entre l'élément de fixation 34 et les extrémités 41 des conducteurs 22.
Pour assurer la connexion entre le moyen de connexion complémentaire 30 et les conducteurs 22, les cosses 42 reçoivent les traces 31 et l'isolant 33 du bornier 30 entre les surfaces 23 des extrémités
41 des conducteurs 22. Les canons isolants 32 sont ensuite mis en place et la vis 35 est insérée dans un évidemment de la cosse 42 (Fig.4B), contre les canons isolants 32. La vis 35 traverse le moyen de connexion 40 et le bornier 30. L'écrou 36 est vissé sur la vis 35 de manière à assurer un serrage des éléments 40 et 30.
Bien entendu, d'autres éléments de fixation 34, autre que la vis et l'écrou, pourront être adoptées par l'homme du métier en fonction des applications de l'invention. Par exemple, l'élément de fixation 34 peut comporter une vis ou une goupille. La connexion d'une extrémité du bus de puissance avec le pack de super-condensateurs a été détaillée ci-dessus, en référence aux Figs.4A et 4B. Dans cette forme de réalisation, une connexion analogue est prévue entre l'autre extrémité du bus de puissance et le convertisseur (AC/DC). Cependant, dans d'autres formes de réalisation de l'invention, les connexions aux extrémités du bus de puissance pourront être différentes et comporter par exemple une connexion du type décrit ci-dessous, en référence aux Figs.δA et 5B.
Les Figs.δA et 5B illustrent donc d'autres exemples du moyen de connexion 40 situé en des extrémités 41 du bus de puissance 9 connectées au bornier 30 du convertisseur AC/DC 8.
Dans ces exemples du moyen de connexion 40, les extrémités 41 des conducteurs plats 22 sont coudées dans des directions opposées de manière à former des cosses 42'. Dans cette forme de réalisation, les extrémités 41 des conducteurs 22 comportent des coudes 43 sensiblement perpendiculaires. Bien entendu, les coudes 43 peuvent être adaptées et avoir des formes et des dimensions différentes à celles des Figs.δA et 5B, en fonction notamment de la configuration du bornier 30. Par exemple, les coudes 43 peuvent être formés avec des angles autres que 90°.
Dans l'exemple de la Fig.5A, le bornier 30 intègre une vis de fixation 35' pour chaque cosse 42'. Les vis 35' sont rendues solidaires de traces métalliques conductrices correspondantes du bornier 30, par exemple par soudage. Des écrous 36 sont également prévus pour fixer par serrage les cosses 42' sur les vis 35'.
Dans l'exemple de la Fig.5B, le bornier 30 intègre un écrou 36 pour chaque cosse 42'. Les écrous 36' peuvent être rapportés sur des traces métalliques conductrices du bornier 30 par soudage, ou bien leur fonction peut être remplie par un trou taraudé réalisé directement sur ces traces métalliques conductrices. Des vis 35 sont prévues pour fixer par serrage les cosses 42' sur les écrous 36'. Ainsi, comme cela vient d'être décrit en référence aux Figs.δA et 5B, l'élément de fixation 34 peut comporter au moins une vis 35 et un écrou 36 intégré dans le bornier 30 du convertisseur AC/DC 8, dans la forme de réalisation des Figs.δA et 5B. Plus généralement, l'intégration de la vis ou de l'écrou dans le bornier peut s'appliquer dans le cas de la connexion du bus de puissance au convertisseur AC/DC ou dans celle bus de puissance au pack de super-condensateurs.
Les caractéristiques décrites ci-dessus des formes de réalisation des Figs.δA et 5B permettent avantageusement de serrer chacune des cosses obtenues 42' sur le bornier en une seule opération et donc de simplifier le procédé d'assemblage des éléments 30 et 40. Ces caractéristiques permettent aussi de supprimer la mise en place de canons isolants et d'améliorer la compacité du sous-ensemble de puissance 3.
En référence aux Figs.7A et 7B, il est maintenant décrit brièvement un autre exemple d'un moyen de connexion 40 comportant deux cosses rapportées 50.
Comme montré aux Figs.7A et 7B, le moyen de connexion 40 comporte deux cosses 50 assemblées par sertissage et soudage sur des extrémités 41 des conducteurs 22. Bien entendu, dans d'autres exemples d'un moyen de connexion, les cosses peuvent être assemblées par sertissage ou soudage. Les cosses 50 sont ainsi "rapportées" sur les extrémités 41 des conducteurs 22. Chaque cosse rapportée 50 comprend un élément de maintien 51 de l'extrémité 41 d'un conducteur 22. L'extrémité 41 est insérée dans l'élément de maintien 51 avant d'être serti et soudé avec cet élément 51. Les conducteurs plats 22 comprennent des coudes 43' leurs conférant une forme adaptée aux éléments de maintien 51 des cosses rapportées.
Les cosses 50 illustrée à la Fig.7A sont aptes à être fixées à un bornier (non représentée) compris dans le convertisseur AC/DC 8 ou dans le pack de super-condensateurs 10. Conformément à l'invention, un capot 45 peut être prévu pour la protection d'un moyen de connexion 30 ou 40. Le capot 45 peut permettre, dans certaines formes de réalisation du sous-ensemble de puissance selon l'invention, notamment d'améliorer la fiabilité de celui-ci, par exemple en terme de protection électrique, contre les courts-circuits, ou en terme de protection contre l'environnement.
Comme montré à titre d'exemple à la Fig.6, le moyen de connexion 40 peut aussi comporter un élément formant capot 45 prévu pour la protection d'un moyen de connexion 30 ou 40. Le capot 45 peut être en plastique.
En variante, par exemple, lorsqu'une étanchéité renforcée vis-à- vis de l'eau ou de poussières est requise, le capot plastique 45 peut comporter un surmoulage 44 des conducteurs plats 22 avec la matière du capot 45, comme illustré sur la Fig.6.
En outre, le capot plastique 45 peut comprendre un détrompeur
46 afin d'éviter des erreurs des éléments 30 et 40.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en œuvre qui viennent d'être décrit. Elle trouve notamment des applications particulièrement avantageuses en combinaison avec le système à réseau bi-tension dit 14+X. Bien entendu, l'invention est aussi utilisée en combinaison avec un système comprenant une machine électrique tournante fonctionnant en alternateur, ou une machine électrique tournante fonctionnant en alterno-démarreur.

Claims

Revendications
1. Sous-ensemble de puissance d'un système micro-hybride pour véhicule comportant : un convertisseur alternatif-continu réversible (8) à pont de transistors (13),
- un dispositif de stockage d'énergie (10),
- un bus de puissance (9) comprenant au moins deux conducteurs (22) sensiblement symétriques et parallèles, caractérisé en ce que lesdits conducteurs (22) comprennent des surfaces respectives sensiblement planes (23, 23') en regard l'une de l'autre.
2. Sous-ensemble de puissance selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) plat ayant une section comprise entre environ 10mm2 et environ 60mm2.
3. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) plat ayant une section rectangulaire.
4. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) formé d'une pluralité de feuilles métalliques (26) empilées.
5. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) formé d'une tresse métallique.
6. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) majoritairement en cuivre.
7. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) majoritairement en aluminium.
8. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte au moins un conducteur (22) logé dans une gaine (24).
9. Sous-ensemble de puissance selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la gaine (24) est formé d'un isolant (25) placé entre deux conducteurs (22) et en ce que l'isolant (25) comporte une épaisseur comprise entre environ 0,1 mm et environ 5mm.
10. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte un moyen de connexion (40), ledit moyen de connexion (40) comprenant au moins une cosse (42, 42') formée à une extrémité (41 ) d'un conducteur (22) par un procédé d'usinage.
11. Sous-ensemble de puissance selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de connexion (40) comporte une cosse (42,
42') réalisée par perçage ou débouchage d'une extrémité (41 ) d'un conducteur (22).
12. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 , caractérisé en ce que le moyen de connexion (40) comporte une cosse (42, 42') formée dans l'axe longitudinal du conducteur (22) respectif.
13. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 , caractérisé en ce que le moyen de connexion (40) comporte une cosse (42, 42') formée par au moins un coude (43) de l'extrémité (41 ) du conducteur (22).
14. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bus de puissance (9) comporte un moyen de connexion (40), ledit moyen de connexion (40) comprenant au moins une cosse assemblée (50) sur une extrémité (41 ) d'un conducteur (22) par sertissage et/ou soudage.
15. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de fixation (34) apte à assurer un assemblage mécanique et électrique entre le moyen de connexion (40) et un moyen de connexion complémentaire (30) compris dans le dispositif de stockage d'énergie (10) ou dans le convertisseur alternatif-continu (8).
16. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte un élément formant au moins un capot (45) prévu pour la protection d'un dit moyen de connexion (40, 30).
17. Sous-ensemble de puissance selon la revendication 16, caractérisé en ce que le capot (45) comporte un détrompeur (46).
18. Sous-ensemble de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le dispositif de stockage d'énergie (10) comporte un super-condensateur.
19. Système micro-hybride pour véhicule comportant un sous-ensemble de puissance (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
20. Véhicule comportant un système micro-hybride (1 ) selon la revendication précédente.
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