EP4136943A1 - Ensemble électronique avec circuit de refroidissement - Google Patents

Ensemble électronique avec circuit de refroidissement

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EP4136943A1
EP4136943A1 EP21716447.4A EP21716447A EP4136943A1 EP 4136943 A1 EP4136943 A1 EP 4136943A1 EP 21716447 A EP21716447 A EP 21716447A EP 4136943 A1 EP4136943 A1 EP 4136943A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
housing
electronic assembly
cooling circuit
electronic
Prior art date
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Pending
Application number
EP21716447.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Keyu Chen
Philippe Mercier
Charles DUMEZ
Matthieu Treguer
Franck TRAVAGLI
David DUMONTAGNE
Jean-Noel GILLION
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 Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP4136943A1 publication Critical patent/EP4136943A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant

Definitions

  • the present invention relates to the cooling of an electronic assembly of the electric motor of an electric or hybrid motor vehicle.
  • the electronic assembly comprises at least one power module, the temperature of which rises during its operation.
  • This temperature increase creates significant damage to the power module itself and to the other elements of the electronic assembly.
  • the cooling circuit is commonly formed by a tube in which a cooling fluid circulates.
  • This duct is placed in a slot of the groove, duct or trough type placed as close as possible to the elements to be cooled. Maintaining the tube in the housing is achieved in several ways. For example, the tube is held in place by overmolding or brazing. However, these techniques are difficult to achieve.
  • Another way to keep the tube in the housing is to glue it. It is then necessary to use a large amount of glue, which increases the cost of manufacturing the system.
  • Another retaining technique consists of inserting the tube by pressure into the housing. However, the air remaining between the tube and the housing decreases heat exchange, and therefore the efficiency of the system.
  • the object of the present invention is therefore to alleviate one or more of the drawbacks of the devices of the prior art by proposing a cooling system in which the tube in which the cooling liquid circulates is arranged in a housing so as to optimize the heat exchanges while at the same time. limiting costs and manufacturing difficulties.
  • the present invention provides an electronic assembly comprising an electronic system and a cooling circuit in which a cooling fluid circulates, the cooling circuit being formed by a tube arranged in a housing in contact with at least part of the electronic system, the circuit tube cooling being a tube pressure inserted into the housing, a thermally conductive material being disposed between the tube and the housing.
  • the pressure insertion allows the tube to be positioned as close as possible to the surface of the housing and thus limits the amount of thermal conductive material used.
  • the housing is a groove formed in the foundry of the electronic assembly.
  • the housing is dimensionally stable. It is therefore the tube which is deformed to be inserted and is then mechanically blocked.
  • the size of the housing is adapted to the size of the tube so that pressure must be exerted on the tube to insert it into the housing.
  • a thermally conductive material is placed between the tube and the housing.
  • the tube of the cooling circuit is traversed by a cooling fluid
  • the tube of the cooling circuit is made of aluminum.
  • the electronic system comprises at least one power module.
  • the invention also relates to a method of manufacturing an electronic assembly according to the invention comprising:
  • the pressing tool is formed from several pressing elements, the inner face of which has a shape complementary to the outer face of the tube.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a sectional view of an electronic assembly according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a sectional view of part of an electronic assembly before insertion of the tube according to the invention
  • FIG. B is a schematic representation of a sectional view of part of an electronic assembly after insertion of the tube according to the invention
  • FIG. 4 is an elevational representation of part of the electronic assembly according to the invention.
  • FIG. 5 is a schematic representation of the method according to the invention.
  • the [Fig. 1] illustrates an electronic assembly 1 comprising an electronic system 3 with a cooling circuit 8 according to the invention.
  • the electronic assembly is the electronic assembly of the electric motor of an electric or hybrid motor vehicle.
  • the electronic system 3 comprises at least one power module 3.
  • the electronic system 1 comprises power electronics components.
  • the electronic system 3 comprises components of the control electronics.
  • the electronic system 3 is distributed over a support 2.
  • the support 2 is formed by the foundry. More precisely, the support is a part of the foundry.
  • the cooling circuit 8 is formed by a tube 5 arranged in a housing 6 in contact with at least part of the electronic system 3. Housing 6 cannot be deformed.
  • the housing 6 is formed in the foundry 2 of the electronic assembly 1.
  • the housing 6 is a groove formed in the foundry 2. This groove has the shape of an open channel or chute.
  • the size of the housing 6 is matched to the size of the tube 5 so that pressure must be exerted on the tube 5 to insert it into the housing 6. More specifically, the diameter of the housing 6 is smaller than that of the tube. tube 5. The tube having a tendency to want to resume its original shape is thus mechanically blocked in the housing after its insertion.
  • the housing 6 is arranged so as to be in contact with at least part of the electronic system 3. For example, as illustrated [Fig. 4], the housing is arranged around the electronic system.
  • the cooling circuit 8 is thus arranged so as to allow cooling of the electronic components and more particularly of the power module 3.
  • the tube 5 of the cooling circuit is made of aluminum.
  • the tube has a diameter of 10 mm and a length of 50 mm.
  • a thermally conductive material 4 is placed between the tube 5 and the housing 6. More precisely, after insertion into the housing 6, a space remains between the outer surface 52 of the tube 5 and the surface 61du. housing 6. This space is filled with air, which does not allow optimized heat exchange between the fluid circulating in the tube and the electronic system to be cooled. It is this space that is filled with thermal conductive material.
  • the fact that the tube is pressed by insertion into the housing and yet mechanically blocked limits the amount of thermal conductive material to be used, unlike the system of the prior art where the use of glue is done. without pressure insertion of the tube into the housing.
  • the tube is simply glued, and it could have been obvious that this technique makes it possible to limit the quantity since the tube is not mechanically blocked and it is possible to keep it as close as possible to the surface of the tube. lodging.
  • the insertion by pressure makes it possible to position the tube as close as possible to the surface of the housing and thus limits the quantity of thermal conductive material used.
  • the thermally conductive material 4 is glue.
  • the tube 5 of the cooling circuit is traversed by a cooling fluid.
  • the cooling fluid is water.
  • the cooling fluid is a water-glycol mixture.
  • the invention also relates to the method 100 for inserting the tube of the cooling circuit into the housing.
  • a housing 6 is created in the foundry 2.
  • the creation of this housing 6 is carried out in a conventional manner.
  • the tube 5 is positioned 30 at the entrance of the housing [Fig. 2], then is inserted [Fig. 3] by force in the housing 6 over its entire length with a pressing tool 7.
  • the pressing force exerted is 6000N.
  • the pressing tool 7 is formed from several pressing elements 7.
  • the pressing elements 7 are positioned along the tube 5 so as to allow, when they press on the tube 5, the total insertion of the tube 5 into the housing 6.
  • the total insertion relates to the length of the tube 5, c 'that is to say that the tube 5 is inserted into the housing 6 over its entire length.
  • the number of pressing elements 7 is defined as a function of the length of the tube 5 to be pressed into the housing 6.
  • These pressing elements 7 have for example the shape of a cube, the inner face 71 of which has a shape complementary to the outer face 51 of the tube 5.
  • the inner face 71 is the face in contact with the tube 5.
  • the pressing elements 7 have any shape allowing them to be positioned correctly and so as to guide the tube 5 in the housing 6 and allow its insertion. total in housing 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un ensemble (1) électronique comportant un système électronique (3) et un circuit (8) de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement, le circuit (8) de refroidissement étant formé par un tube (5) disposé dans un logement (6) en contact avec au moins une partie du système (3) électronique, caractérisé en ce que le tube (5) du circuit de refroidissement (8) est un tube (5) inséré par pression dans le logement (6), un matériau (4) conducteur thermique étant disposé entre le tube (5) et le logement.

Description

Description
Titre de l'invention : Ensemble électronique avec circuit de refroidissement La présente invention concerne le refroidissement d'un ensemble électronique du moteur électrique d'un véhicule automobile électrique ou hybride.
L'ensemble électronique comporte au moins un module de puissance dont la température s'élève lors de son fonctionnement.
Cette augmentation de température crée des dommages importants au niveau du module de puissance lui-même et au niveau des autres éléments de l'ensemble électronique.
Pour limiter ces effets thermiques, il est connu d'utiliser un circuit de refroidissement de l'ensemble électronique.
Le circuit de refroidissement est communément formé par un tube dans lequel circule un fluide de refroidissement. Ce conduit est disposé dans un logement du type rainure, conduit ou goulotte disposé au plus proche des éléments à refroidir. Le maintien du tube dans le logement est réalisé de plusieurs façons. Par exemple, le maintien du tube est réalisé par surmoulage ou brasage. Cependant ces techniques sont difficiles à réaliser.
Une autre façon de maintenir le tube dans le logement est de le coller. Il est nécessaire alors d'utiliser une grande quantité de colle ce qui augmente le coût de fabrication du système. Une autre technique de maintien consiste à insérer par pression le tube dans le logement. Cependant, l'air restant entre le tube et le logement diminue les échanges thermiques, et par conséquent l'efficacité du système.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un système de refroidissement dont le tube dans lequel circule le liquide refroidissement est disposé dans un logement de façon à optimiser les échanges thermiques tout en limitant les coûts et difficultés de fabrication. Pour cela la présente invention propose un ensemble électronique comportant un système électronique et un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement, le circuit de refroidissement étant formé par un tube disposé dans un logement en contact avec au moins une partie du système électronique, le tube du circuit de refroidissement étant un tube inséré par pression dans le logement, un matériau conducteur thermique étant disposé entre le tube et le logement.
L'insertion par pression permet de positionner le tube au plus proche de la surface du logement et limite ainsi la quantité de matériau conducteur thermique utilisé.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le logement est une rainure formée dans la fonderie de l'ensemble électronique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le logement est indéformable. C'est donc le tube qui est déformé pour être inséré et est ensuite bloqué mécaniquement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la taille du logement est adaptée à la taille du tube de façon à ce qu'une pression doive être exercée sur le tube pour l'insérer dans le logement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un matériau conducteur thermique est disposé entre le tube et le logement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le tube du circuit de refroidissement est parcouru par un fluide de refroidissement
Selon un mode de réalisation de l'invention, le tube du circuit de refroidissement est en aluminium.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système électronique comprend au moins un module de puissance.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un ensemble électronique selon l'invention consistant à :
Créer un logement dans la fonderie,
Disposer le matériau conducteur thermique dans le logement,
Positionner le tube au-dessus du logement avec un d'outils de pressage,
Insérer par pression le tube dans le logement avec l'outils de pressage.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'outil de pressage est formé de plusieurs éléments de pressage dont la face interne à une forme complémentaire de la face externe du tube. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la [Fig. 1] est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un ensemble électronique selon l'invention,
- la [Fig. 2] est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un ensemble électronique avant insertion du tube selon l'invention,
- la [Fig. B] est une représentation schématique d'une vue en coupe d'une partie d'un ensemble électronique après insertion du tube selon l'invention,
- la [Fig. 4] est une représentation en élévation d'une partie de l'ensemble électronique selon l'invention,
- la [Fig. 5] est une représentation schématique du procédé selon l'invention.
La [Fig. 1] illustre un ensemble 1 électronique comportant un système 3 électronique avec un circuit 8 de refroidissement selon l'invention. L'ensemble électronique est l'ensemble électronique du moteur électrique d'un véhicule automobile électrique ou hybride Le système 3 électronique comprend au moins un module 3 de puissance.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système 1 électronique comprend des composants de l'électronique de puissance. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le système 3 électronique comprend des composants de l'électronique de commande.
Le système 3 électronique est réparti sur un support 2. Selon un mode de réalisation de l'invention, le support 2 est formé par la fonderie. Plus précisément, le support est une partie de la fonderie.
Le circuit 8 de refroidissement est formé par un tube 5 disposé dans un logement 6 en contact avec au moins une partie du système 3 électronique. Le logement 6 est indéformable. Le logement 6 est formé dans la fonderie 2 de l'ensemble 1 électronique. Le logement 6 est une rainure formée dans la fonderie 2. Cette rainure à la forme d'un canal ouvert ou goulotte.
La taille du logement 6 est adaptée à la taille du tube 5 de façon à ce qu'une pression doive être exercée sur le tube 5 pour l'insérer dans le logement 6. Plus précisément, le diamètre du logement 6 est inférieur à celui du tube 5. Le tube ayant tendance à vouloir reprendre sa forme originale est ainsi bloqué mécaniquement dans le logement après son insertion.
Le logement 6 est disposé de façon à être en contact avec au moins une partie du système 3 électronique. Par exemple, comme illustré [Fig. 4], le logement est disposé autour du système électronique.
Le circuit 8 de refroidissement est ainsi disposé de façon à permettre le refroidissement des composants électroniques et plus particulièrement du module 3 de puissance.
Le tube 5 du circuit de refroidissement est en aluminium. Par exemple, le tube a un diamètre de 10 mm et une longueur de 50 mm.
Dans le cadre de l'invention, un matériau 4 conducteur thermique est disposé entre le tube 5 et le logement 6. Plus précisément, après insertion dans le logement 6, il reste un espace entre la surface extérieure 52 du tube 5 et la surface 61du logement 6. Cette espace est rempli d'air, ce qui ne permet pas un échange thermique optimisé entre le fluide circulant dans le tube et le système électronique à refroidir. C'est cet espace qui est rempli de matériau conducteur thermique.
En effet, de façon étonnante, le fait que le tube soit pressé par insertion dans le logement et pourtant bloqué mécaniquement, limite la quantité de matériau conducteur thermique à utiliser, contrairement au système de l'art antérieur ou l'utilisation de colle se fait sans insertion par pression du tube dans le logement. Dans l'art antérieur le tube est simplement collé, et il aurait pu être évident que cette technique permette de limiter la quantité puisque le tube n'est pas bloqué mécaniquement et qu'il est possible de le maintenir au plus proche de la surface du logement. Ainsi finalement, l'insertion par pression permet de positionner le tube au plus proche de la surface du logement et limite ainsi la quantité de matériau conducteur thermique utilisé.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau 4 conducteur thermique est de la colle.
Le tube 5 du circuit de refroidissement est parcouru par un fluide de refroidissement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide de refroidissement est de l'eau. Selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide de refroidissement est un mélange eau-glycol.
L'invention concerne également le procédé 100 d'insertion du tube du circuit de refroidissement dans le logement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un logement 6 est créé 10 dans la fonderie 2. La création de ce logement 6 est réalisée de façon classique.
Le tube 5 est positionné 30 à l'entrée du logement [Fig. 2], puis est inséré [Fig. 3] en force dans le logement 6 sur toute sa longueur avec un outil 7 de pressage.
Par exemple, la force de pression exercée est de 6000N.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'outil 7 de pressage est formé de plusieurs éléments 7 de pressage.
Les éléments 7 de pressage sont positionnés le long du tube 5 de façon à permettre, lors de leur appuie sur le tube 5, l'insertion totale du tube 5 dans le logement 6. L'insertion totale concerne la longueur du tube 5, c'est-à-dire que le tube 5 est inséré dans le logement 6 sur toute sa longueur. Le nombre d'éléments 7 de pressage est défini en fonction de la longueur du tube 5 à presser dans le logement 6. Ces éléments 7 de pressages ont par exemple la forme d'un cube dont la face 71 interne à une forme complémentaire de la face externe 51 du tube 5. La face 71 interne est la face en contact avec le tube 5. Les éléments 7 de pressage ont toutes forme permettant de les positionner correctement et de façon à guider le tube 5 dans le logement 6 et permettre son insertion totale dans le logement 6.
Le procédé [Fig. 5] consiste ainsi à :
Créer 10 un logement dans la fonderie, Disposer 20 le matériau conducteur thermique dans le logement,
Positionner 30 le tube au-dessus du logement,
Insérer 40 par pression le tube dans le logement avec les outils de pressage.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims

Revendications
1. Ensemble (1) électronique comportant un système électronique (3) et un circuit (8) de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement, le circuit (8) de refroidissement étant formé par un tube (5) disposé dans un logement (6) en contact avec au moins une partie du système (3) électronique, caractérisé en ce que le tube (5) du circuit de refroidissement (8) est un tube (5) inséré par pression dans le logement (6), un matériau (4) conducteur thermique étant disposé entre le tube (5) et le logement (6).
2. Ensemble (1) électronique selon la revendication 1, dans lequel le logement (6) est une rainure formée dans la fonderie (2) de l'ensemble (1) électronique.
3. Ensemble (1) électronique selon une des revendication 1 à 2, dans lequel la taille du logement (6) indéformable est adaptée à la taille du tube (5) de façon à ce qu'une pression doive être exercée sur le tube (5) pour l'insérer dans le logement (6).
4. Ensemble (1) électronique selon une des revendication 1 à 3, dans lequel le tube (5) du circuit (8) de refroidissement est parcouru par un fluide de refroidissement
5. Ensemble (1) électronique selon une des revendication 1 à 4, dans lequel le tube (5) du circuit de refroidissement est en aluminium.
6. Ensemble (1) électronique selon une des revendication 1 à 5, dans lequel le système (3) électronique comprend au moins un module (3) de puissance.
7. Procédé (100) de fabrication d'un ensemble électronique selon une des revendications là 6 consistant à :
Créer (10) un logement (6) dans la fonderie (2),
Disposer (20) le matériau (4) conducteur thermique dans le logement (6), Positionner (30) le tube (5) au-dessus du logement (6) avec un outils (7) de pressage, Insérer (40) par pression le tube (5) dans le logement (6) avec l'outils (7) de pressage.
8. Procédé (100) de fabrication d'un ensemble (1) électronique selon la revendication 7, dans lequel l'outil (7) de pressage est formé de plusieurs éléments de pressage dont la face (71) interne à une forme complémentaire de la face externe (51) du tube (5).
EP21716447.4A 2020-04-14 2021-04-07 Ensemble électronique avec circuit de refroidissement Pending EP4136943A1 (fr)

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