FR2805710A1 - Systeme electrique refroidi par le refrigerant d'une installation de conditionnement d'air, vehicule automobile comprenant un tel systeme electrique, et utilisation du refrigerant d'une installation de conditionnement d'air - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système électrique (10) comportant un composant électrique, par exemple un groupe électrique, un dispositif de commande pour commander le composant électrique et comportant un dispositif de refroidissement pour refroidir une portion (11) au moins dudit un composant électrique et/ ou une portion au moins dudit un dispositif de commande, par exemple son unité électronique de puissance. Pour obtenir un refroidissement très puissant et solide de la portion (11), on prévoit conformément à l'invention que le dispositif de refroidissement comporte une installation de conditionnement d'air (50), que l'installation de conditionnement d'air (50) comporte un circuit de réfrigérant (51) avec un compresseur de climatisation (52), un condenseur (53), un évaporateur (54) et des segments de conduite (56) reliant ces éléments, ladite au moins une portion à refroidir (11) dudit au moins un composant électrique et/ ou dudit au moins un dispositif de commande étant agencée dans le circuit de réfrigérant (51).
Description
La présente invention concerne un système électrique comportant au moins
un composant électrique, au moins un dispositif de commande pour commander le composant électrique et comportant un dispositif de refroidissement pour refroidir une portion au moins dudit au moins un composant électrique et/ou une portion au moins dudit au moins un
dispositif de commande.
De plus, l'invention concerne un véhicule automobile qui comprend une installation de conditionnement d'air comportant un tel système électrique. Elle concerne enfin aussi l'utilisation d'un circuit réfrigérant dans une installation de conditionnement d'air pour refroidir une
portion d'un composant électrique.
Les systèmes électriques comprennent habituellement au moins un composant électrique qui est commandé par l'intermédiaire d'au moins un dispositif de commande. De tels systèmes électriques sont largement
répandus dans la pratique.
Entre autres, on les utilise dans l'industrie automobile. Dans ce cas, on utilise les systèmes électriques pour les fonctions les plus diverses. Par exemple, le ou les composants électriques peuvent être des entraînements électriques de toute sorte. De même, l'utilisation de composants électriques dans le système d'entraînement de véhicules automobiles, par exemple dans le train d'entraînement, est largement répandue. Un type de ces composants est représenté par exemple par les groupes électriques, par exemple des groupes synchrones, pour générer de l'énergie électrique. L'énergie électrique générée peut alors être mise à disposition des consommateurs les plus divers. Un type possible de tels groupes électriques est par exemple ce que l'on appelle le démarreur/générateur associé au vilebrequin, qui est intégré dans le train d'entraînement de voitures particulières en association avec un embrayage correspondant. Un démarreur/générateur associé au vilebrequin est par exemple un groupe synchrone à aimant excité en
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permanence qui est agencé entre le vilebrequin du moteur à combustion interne et un embrayage dans le train d'entraînement. À l'aide du démarreur/générateur, on peut faire démarrer le moteur à combustion interne. De plus, celui-ci peut fonctionner comme générateur pendant le fonctionnement du véhicule, il peut donc remplacer le démarreur et le
générateur dans le véhicule automobile.
Les composants électriques, comme par exemple le démarreur/générateur décrit ci-dessus, sont commandés en règle générale par l'intermédiaire d'un dispositif de commande. Le dispositif de commande peut comprendre des portions différentes. Une de ces portions est par exemple ce que l'on appelle l'unité électronique de puissance. Un exemple pour une telle unité électronique de puissance est décrit dans la demande de brevet plus ancienne DE 199 13 450.2 également déposée par la demanderesse. Cette unité électronique de puissance est constituée par un étage de puissance qui comprend un certain nombre de condensateurs et un certain nombre de semi-conducteurs de puissance, les semi-conducteurs de puissance étant reliés à un réseau de distribution de puissance. De plus, l'unité électronique de puissance dispose d'un composant de commande pour l'étage de puissance. Pour la commande, on prévoit par exemple un microcontrôleur performant dans le composant de commande. En outre, on prévoit un dispositif pour l'alimentation électrique. Via l'unité électronique de puissance, le
ou les composants électriques reliés à celle-ci sont alors commandés.
Pendant le fonctionnement d'un composant électrique ou d'un dispositif de commande, il se produit habituellement des pertes de chaleur que
l'on doit évacuer.
À cet effet, on peut prévoir un dispositif de refroidissement séparé respectif qui assure alors le refroidissement nécessaire. Une telle solution exige cependant beaucoup d'énergie, car on doit entraîner les éléments individuels du dispositif de refroidissement, comme par exemple des pompes ou similaires. De plus, une telle solution exige
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relativement beaucoup d'espace structurel, ce qui est très désavantageux en particulier dans le domaine de l'industrie automobile
à cause du peu de place disponible dans la zone du moteur.
Par exemple, lorsque l'on veut refroidir une unité électronique de puissance telle que décrite ci-dessus pour un groupe électrique dans un véhicule, celle-ci peut comprendre un composant de refroidissement qui est relié aux portions individuelles de l'unité électronique de puissance, de telle sorte qu'un échange thermique a lieu entre ces portions et le dispositif de refroidissement. Lorsque l'unité électronique de puissance est utilisée dans un véhicule, la source pour un agent réfrigérant traversant le composant de refroidissement peut être le
circuit de refroidissement traditionnel du moteur à combustion interne.
Dans ce cas, l'élément de raccordement du composant de refroidisse-
ment est relié au circuit de refroidissement du moteur à combustion interne, de sorte que l'eau de refroidissement qui circule dans le moteur à combustion interne traverse également le composant de refroidissement de l'unité électronique de puissance. Grâce à ceci, on peut omettre des radiateurs supplémentaires, des pompes et similaires
pour le composant de refroidissement.
Dans une telle solution, l'agent réfrigérant présente cependant une température déjà relativement élevée à l'entrée dans l'unité électronique
de puissance.
Par conséquent, il faut améliorer davantage les puissances de refroidissement et les effets de refroidissement du dispositif de refroidissement pour un composant électrique et/ou un dispositif de
commande pour le composant électrique.
L'objectif sous-jacent à la présente invention est de développer un système électrique du type connu, de manière à obtenir un refroidissement particulièrement performant et stable des composants électriques et/ou des dispositifs de commande. De plus, on doit pouvoir fabriquer le système électrique de manière simple, économique et peu
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encombrante sur le plan structurel. De plus, on veut proposer un
véhicule automobile amélioré en correspondance.
Conformément à un premier aspect de l'invention, cet objectif est atteint par un système électrique comportant au moins un composant électrique, au moins un dispositif de commande pour commander le composant électrique et comportant un dispositif de refroidissement pour refroidir une portion au moins dudit au moins un composant électrique et/ou une portion au moins dudit au moins un dispositif de commande, le système électrique étant caractérisé conformément à l'invention par le fait que le dispositif de refroidissement comprend une
installation de conditionnement d'air, que l'installation de conditionne-
ment d'air comprend un circuit de réfrigérant avec un compresseur de climatisation, un condenseur, un évaporateur et des segments de conduites reliant ces éléments, et que ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins
un dispositif de commande est agencée dans le circuit de réfrigérant.
Grâce à la réalisation conforme à l'invention du système électrique, on atteint que le ou les éléments à refroidir peuvent être refroidis de
manière particulièrement performante et stable.
Au moyen du dispositif de refroidissement, on peut refroidir aussi bien des composants électriques que des dispositifs de commande pour commander de tels composants électriques. La présente invention ne se limite pas à des exemples ou à des modes de réalisation déterminés de
tels composants électriques ou dispositifs de commande.
Le système électrique conforme à la présente invention comprend au moins un composant électrique de ce type. Cependant, il est également possible que le système électrique comporte plusieurs composants électriques. Dans ce cas, on entend par composant électrique toute sorte de composant qui consomme de l'énergie électrique ou bien qui génère de l'énergie électrique. De plus, on prévoit au moins un dispositif de commande qui est commandé par le ou les composants électriques. On peut également imaginer d'associer à chaque composant électrique un
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propre dispositif de commande. Bien entendu, un dispositif de commande peut également se charger de la commande de plusieurs
composants électriques.
Au moins quelques-unes des portions dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande génèrent des pertes de chaleur pendant leur fonctionnement, que l'on doit évacuer de manière appropriée. L'évacuation des pertes de chaleur s'effectue via un
dispositif de refroidissement.
Conformément à l'invention, on prévoit que le dispositif de refroidissement comporte une installation de conditionnement d'air. Au moyen d'une installation de conditionnement d'air, un refroidissement particulièrement performant et stable est possible. Les installations de conditionnement d'air sont connues en elles-mêmes. La structure d'une installation de conditionnement d'air, en particulier d'une installation de conditionnement d'air pour un véhicule automobile, est décrite par exemple dans "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch/Bosch" (Manuel de technique automobile), 22e édition, pages 737 et suivantes, et le contenu divulgué dans ce passage de texte vis-à-vis des installations de
conditionnement d'air fait partie intégrante de la description de la
présente invention.
Une installation de conditionnement d'air comprend habituellement un circuit de réfrigérant qui est constitué à son tour par une série de composants individuels. On citera par exemple le compresseur de climatisation, le condenseur, l'évaporateur ainsi que des segments de
conduite différents reliant ces éléments.
Le compresseur provoque la circulation de l'agent réfrigérant traversant le circuit de réfrigérant. À cet effet, le compresseur aspire l'agent réfrigérant froid gazeux depuis l'évaporateur, le comprime et refoule
l'agent réfrigérant ensuite vers le condenseur.
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Dans le condenseur, appelé également liquéfacteur, l'agent réfrigérant encore gazeux mais réchauffé par la compression est refroidi, en
passant de l'état gazeux vers l'état liquide (il condense).
Ensuite, l'agent réfrigérant maintenant liquéfié est amené à l'évaporateur. Habituellement, l'agent réfrigérant liquide rentre dans l'évaporateur avec une pression accrue, et dans celui-ci il est amené à l'état gazeux sous une faible pression. Pendant cette opération, l'agent réfrigérant soutire de son environnement l'énergie thermique nécessaire
qu'il lui faut pour vaporiser.
Les composants individuels du circuit de réfrigérant sont reliés les uns aux autres via des segments de conduites à travers lesquels s'écoule
l'agent réfrigérant soit liquide soit gazeux.
Maintenant, dans ce circuit de réfrigérant on agence ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande. Ceci signifie que la
puissance de refroidissement élevée de l'installation de conditionne-
ment d'air sert également à refroidir la ou les portions.
Par exemple, lorsque le système électrique est prévu dans un véhicule automobile, on peut réaliser un mode de construction particulièrement compact, car des composants supplémentaires pour refroidir le système électrique ne sont pas nécessaires, puisqu'une installation de conditionnement d'air est présente de toute façon dans la plupart des
véhicules. Dans la suite de la description, on expliquera plus en détail
o et comment les portions à refroidir peuvent être agencées dans le
circuit de réfrigérant.
L'utilisation du circuit de réfrigérant d'une installation de conditionnement d'air pour refroidir la ou les portions présente toute une série d'avantages. D'une part, on peut exclure des fluctuations de température éventuelles. Comme décrit en se référant à l'état de la technique, de telles fluctuations de température peuvent apparaître par
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exemple lorsqu'un composant électrique et/ou un dispositif de commande dans un véhicule automobile doit être refroidi via le circuit de refroidissement du moteur à combustion interne. La température du fluide réfrigérant dans un tel système de refroidissement connu dépend des différents états de fonctionnement du véhicule, et elle peut donc nettement varier. Par contre, une installation de conditionnement d'air
génère toujours une température sensiblement constante et basse, c'est-
à-dire indépendamment des états de fonctionnement différents.
De plus, on peut améliorer la durée de vie des éléments individuels des portions à refroidir, car ils ne sont plus exposés à une charge thermique alternée ni à des cycles de température élevés. Par conséquent, on peut utiliser le refroidissement conforme à l'invention de manière particulièrement avantageuse dans des dispositifs de commande, car ceuxci comprennent en règle générale encore une série de pièces hautement sensibles, comme des semi-conducteurs de puissance ou similaires. Grâce au refroidissement amélioré, on peut obtenir, outre une durée de vie prolongée, également des rendements améliorés. Il est également possible de dimensionner plus petites les portions individuelles, par exemple les semi-conducteurs de puissance d'un dispositif de commande grâce à un meilleur effet de refroidissement. Grâce au bon refroidissement il est en outre possible de monter à petite distance mutuelle les éléments individuels du composant électrique ou du dispositif de commande à refroidir, ce qui mène à un encombrement réduit de l'ensemble du composant électrique ou du dispositif de commande. Ceci joue un rôle en particulier dans le domaine automobile. Grâce à une réduction de la température du fluide réfrigérant, on peut considérablement réduire les pertes causées par la chaleur dans le composant électrique ou dans le dispositif de commande, par exemple
dans son unité électronique de puissance.
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Des modes de réalisation préférés du système électrique conforme à
l'invention ressortent de la description qui suit.
De préférence, l'agent réfrigérant traversant le circuit de réfrigérant est, dans son état d'origine, un liquide. Ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande comprend un certain nombre de canaux de refroidissement et elle est agencée dans le circuit de réfrigérant de telle sorte que les canaux de refroidissement sont traversés par l'agent
réfrigérant.
Dans ce cas, l'agent réfrigérant circule dans le circuit de réfrigérant fermé dans le système de conduites ainsi que dans les composants agencés dans celui-ci, en alternant constamment entre l'état liquide et l'état gazeux. On utilise en tant qu'agent réfrigérant préféré l'agent réfrigérant connu sous la dénomination R 134 A. La ou les portions à refroidir sont agencées dans le circuit de
réfrigérant, de manière à pouvoir être traversées par l'agent réfrigérant.
À cet effet, on peut prévoir des canaux de refroidissement correspondants par exemple dans la ou les portions. La ou les portions à refroidir peuvent donc être intégrées dans le système de conduites du
circuit de réfrigérant, en les disposant entre deux segments de conduite.
Les canaux de refroidissement individuels peuvent être reliés aux segments de conduite via un dispositif d'accouplement correspondant, de sorte que l'agent réfrigérant traversant les segments de conduite
traverse également la ou les portions à refroidir.
Selon un autre mode de réalisation, il est possible que l'agent réfrigérant traversant le circuit de réfrigérant soit, dans son état d'origine, un gaz, et que ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande soit agencée dans le circuit de réfrigérant de telle sorte que ladite portion, ou au moins des éléments individuels de la portion, sont
entourés par l'écoulement de l'agent réfrigérant.
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Récemment, on a constaté des tentatives de remplacer l'agent
réfrigérant habituel par un gaz, par exemple du dioxyde de carbone.
Dans ce cas, la ou les portions à refroidir ou des éléments individuels de celles-ci peuvent être agencé(e)s à l'intérieur du courant de gaz, de sorte que des portions sont entourées de préférence sur tous les côtés par l'écoulement du gaz réfrigérant. Ceci assure un refroidissement
particulièrement efficace.
Comme décrit ci-dessus, l'invention ne se limite pas à certains composants électriques ou dispositifs de commande. Cependant, pour mieux comprendre, on décrira l'invention plus en détail en se
rapportant à un exemple concret non exclusif du domaine automobile.
De préférence, le composant électrique est réalisé sous forme de groupe électrique, le groupe électrique comprenant un rotor et un stator, et le
stator et/ou le rotor étant refroidis via le dispositif de refroidissement.
Un tel groupe peut être par exemple un démarreur/générateur associé à un vilebrequin, tel que décrit en introduction. Les pertes de chaleur qui se produisent dans le stator ou dans le rotor sont évacuées habituellement via un système de refroidissement qui comprend une
série de canaux de refroidissement qui traversent le stator ou le rotor.
Les canaux de refroidissement individuels sont traversés par un fluide réfrigérant, les pertes de chaleur étant absorbées et évacuées par le
fluide réfrigérant.
Lors de l'utilisation d'un tel groupe électrique dans un véhicule automobile, le refroidissement du stator ou du rotor s'effectuait jusqu'à présent via le circuit de refroidissement du moteur à combustion interne. Grâce à un refroidissement conforme à l'invention comme décrit ci-dessus via l'installation de conditionnement d'air ou via le circuit de réfrigérant, on peut maintenant améliorer l'effet de
refroidissement et obtenir les avantages décrits auparavant.
De manière particulièrement avantageuse, on peut refroidir un dispositif de commande de la manière conforme à l'invention. Le dispositif de commande comprend avantageusement une unité
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électronique de puissance, et l'unité électronique de puissance est refroidie via le dispositif de refroidissement. La structure d'une telle unité électronique de puissance est décrite dans le document cité DE 199 13 450.2 dont le contenu divulgué fait donc partie intégrante de
la description de la présente invention.
L'unité électronique de puissance comprend de préférence un
composant de refroidissement avec au moins un canal de refroidisse-
ment pour l'agent réfrigérant, ledit au moins un canal de refroidissement étant agencé dans le circuit de réfrigérant de telle sorte qu'il est traversé par l'agent réfrigérant. Grâce à l'effet de refroidissement particulièrement favorable que l'on peut obtenir en utilisant le circuit de réfrigérant de l'installation de conditionnement d'air, on peut dimensionner moins grands les éléments individuels de
l'unité électronique de puissance et les assembler plus étroitement.
Grâce à ceci, on peut nettement réduire l'encombrement de l'unité électronique de puissance, ce qui procure un avantage énorme en
particulier dans le domaine automobile.
Un exemple de réalisation d'une unité électronique de puissance réalisée de cette manière est décrit plus en détail en se référant à la
figure 1.
La ou les portions à refroidir peuvent être agencées à des emplacements divers dans le circuit de réfrigérant. Dans ce cas, l'invention ne se limite pas à des variantes d'agencement déterminées. Dans ce qui suit,
on présentera quelques exemples non exclusifs.
De préférence, ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande est agencée dans le circuit de réfrigérant avant l'évaporateur. Dans le présent exemple de réalisation, ladite au moins une portion à refroidir se trouve entre le condenseur et l'évaporateur, de sorte que, lors de l'utilisation d'un agent réfrigérant à l'état d'origine
liquide, celle-ci est traversée par l'agent réfrigérant liquide.
il 2805710 On peut également imaginer que ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande soit agencée dans le circuit de réfrigérant après l'évaporateur. Lorsque l'on utilise un agent réfrigérant à l'état d'origine liquide, ladite au moins une portion à refroidir est donc traversée par
l'agent réfrigérant gazeux.
Selon un autre développement, ladite au moins une portion à refroidir dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande est agencée dans une conduite de by-pass qui contourne l'évaporateur. Lorsque l'on utilise des valves correspondantes, cette variante de réalisation présente l'avantage de pouvoir brancher la portion à refroidir avec le circuit de réfrigérant ou
bien la débrancher de celui-ci, selon les besoins.
Bien entendu, d'autres variantes d'agencement sont également possibles, et on peut également imaginer de combiner les variantes
d'agencement individuelles.
Selon un second aspect de l'invention, on propose un véhicule automobile comportant une installation de conditionnement d'air, caractérisé par un système électrique conforme à l'invention tel que
décrit dans ce qui précède.
Les véhicules automobiles comprennent actuellement dans la plupart des cas une installation de conditionnement d'air. Grâce à ceci, on n'a pas besoin de prévoir des composants supplémentaires pour le refroidissement de portions individuelles. Ceci mène à une réduction de l'encombrement nécessaire. De plus, grâce à une puissance de refroidissement particulièrement bonne d'une installation de conditionnement d'air, un refroidissement stable et optimal des portions
à refroidir du système électrique est possible.
En ce qui concerne les avantages, effets et le mode de fonctionnement du système électrique dans le véhicule automobile, on se réfère
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également aux indications données ci-dessus sur le contenu complet du
système électrique conforme à l'invention.
Avantageusement, le composant électrique du système électrique peut être réalisé sous forme de groupe électrique, en particulier sous forme de démarreur/générateur, un dispositif de commande prévu étant réalisé
de préférence pour commander le groupe électrique.
Conformément à l'invention, on peut donc réaliser un véhicule avec un dispositif de refroidissement simple, économique, peu encombrant et néanmoins performant pour des composants électriques d'un système démarreur/générateur, qui convient en particulier pour refroidir son
unité électronique de puissance.
L'invention ne se limite pas à des composants déterminés au sein du véhicule. On peut l'utiliser en association avec chaque composant électrique situé dans le train d'entraînement ou dans sa périphérie, par exemple dans le réseau de bord et/ou avec chaque dispositif de
commande pour un tel composant.
Selon un troisième aspect de la présente invention, on peut utiliser le circuit de réfrigérant dans une installation de conditionnement d'air pour refroidir au moins une portion d'un composant électrique, en particulier d'un groupe électrique, et/ou au moins une portion d'un dispositif de commande pour commander le composant électrique, en
particulier une unité électrique de puissance.
L'invention sera décrite plus en détail dans ce qui suit en se référant à des exemples de réalisation illustrés dans les dessins annexés. Les figures montrent: figure 1, une vue en perspective partiellement en coupe d'une portion d'un dispositif de commande, réalisée sous forme d'unité électronique de puissance, que l'on doit refroidir; figure 2, un schémabloc d'un exemple de réalisation pour un système électrique selon la présente invention;
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figure 3, un schéma-bloc d'un autre mode de réalisation d'un système électrique conforme à l'invention; et figure 4, un schéma-bloc d'encore un autre mode de réalisation d'un
système électrique conforme à l'invention.
La figure 1 illustre une unité électronique de puissance 20 pour commander un groupe électrique qui est un démarreur/générateur pour un véhicule automobile, qui peut être un moteur synchrone excité en permanence. L'unité électronique de puissance 20 représente une portion 11 (voir figures 2 à 4) d'un dispositif de commande, que l'on doit refroidir de manière particulièrement avantageuse. Ceci sera
expliqué plus en détail en se référant aux figures 2 à 4.
L'unité électronique de puissance 20 comprend un boîtier 29 qui est réalisé sous forme de pièce emboutie en aluminium. Le boîtier 29 est
fermé sur tous les côtés, sauf une ouverture dans la face frontale.
L'ouverture du boîtier est refermée par un élément de couvercle,
l'élément de couvercle étant relié de façon détachable au boîtier 29.
L'élément de couvercle comprend un certain nombre d'ouvertures à travers lesquelles sont enfilés un certain nombre d'éléments de raccordement 27, 36. L'élément de couvercle fait donc office de plaque
de raccordement de l'unité électronique de puissance 20.
Pour ce qui concerne les éléments de raccordement, il s'agit d'un certain nombre d'éléments de raccordement 27 qui sont connectés à l'étage de puissance 21 de l'unité électronique de puissance 20. De plus, des éléments de raccordement 36 sont menés à travers l'élément de couvercle, via lesquels on peut relier un composant de refroidissement
à un dispositif de refroidissement.
Comme on le voit dans la figure 1, l'unité électronique de puissance 20 comprend un étage de puissance 21. L'étage de puissance 21 dispose d'un certain nombre de condensateurs 22. Les condensateurs 22 sont reliés à un réseau de distribution de puissance 24 via une liaison vissée 25. Le réseau de distribution de puissance 24 est constitué de
préférence en cuivre.
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De plus, l'étage de puissance 21 comprend un certain nombre de semi-
conducteurs de puissance 23 qui sont également reliés au réseau de distribution de puissance 24 via une liaison à fiche 26. À cet effet, les semi-conducteurs de puissance 23 comprennent un certain nombre de pattes enfichées à travers le réseau de distribution de puissance 24 et reliées à celui-ci par exemple via une liaison brasée ou similaire. Les semiconducteurs de puissance sont par exemples des MOSFET. Aussi bien les condensateurs 22 que les semi-conducteurs de puissance 23 sont branchés les uns aux autres via le réseau de distribution de
puissance 24.
Pour le fonctionnement de l'unité électronique de puissance 20, on prévoit en outre un composant de commande central 28 réalisé sous forme de platine qui assure toutes les fonctions de commande, de
surveillance et de régulation, y compris le pilotage des semi-
conducteurs de puissance 23. Le dispositif de commande 28 est agencé au-dessous de la zone de base 32 du composant de refroidissement 30.
Grâce à ceci, le composant de commande 28 peut également être refroidi par un refroidissement agissant via la zone de base 32 vers le bas. Les condensateurs 22 sont agencés en rangée au milieu dans le boîtier 29 et ils sont flanqués par deux rangées de semi-conducteurs de puissance 23, de sorte que les semi-conducteurs de puissance 23 se
trouvent entre la paroi latérale du boîtier 29 et les condensateurs 22.
Pour pouvoir évacuer les pertes de chaleur qui se produisent pendant le
fonctionnement de l'unité électronique de puissance 20 dans les semi-
conducteurs de puissance 23 et dans les condensateurs 22, on prévoit un composant de refroidissement 30. Le composant de refroidissement peut être réalisé sous forme de profilé embouti ou extrudé en aluminium, et il présente une section sensiblement en forme de U. Il dispose de deux bras latéraux 31 ainsi que d'une zone de base 32. Les condensateurs 22 sont agencés dans un espace 33 formé par les bras latéraux 31 et par la zone de base 32, de sorte qu'un refroidissement
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peut avoir lieu aussi bien en direction latérale qu'en direction vers le bas et jusque dans l'espace. Les semi-conducteurs de puissance 23 sont agencés à l'extérieur des bras latéraux 31 du composant de refroidissement 30, suite à quoi on assure un refroidissement latéral des semi-conducteurs de puissance 23 via les bras latéraux 31. À cet effet, on prévoit un canal de refroidissement respectif 34 dans les bras latéraux 31. Ledit canal peut comprendre un certain nombre de nervures de refroidissement grâce à quoi on augmente la surface disponible au refroidissement à l'intérieur du canal de refroidissement
34, ce qui procure un refroidissement particulièrement avantageux.
De plus, on prévoit des canaux de refroidissement 35 également dans la
zone de base 32.
Les canaux de refroidissement 34, 35 sont traversés par un fluide réfrigérant approprié. Comme on l'expliquera encore au cours de la
description qui suit, le fluide réfrigérant peut être l'agent réfrigérant qui
circule dans un circuit de réfrigérant d'une installation de conditionnement d'air. A cet effet, les canaux de refroidissement 34, 35 sont reliés au circuit de réfrigérant via les éléments de raccordement 36. Les canaux de refroidissement 34, 35 sont refermés, à leur extrémité ouverte opposée à l'élément de couvercle, par un élément de couverture 37. Grâce à l'élément de couverture 37, les canaux de refroidissement individuels 34, 35 sont branchés mutuellement soit en série soit parallèlement, grâce à quoi on peut régler les relations de pression et
les relations de débit dans le composant de refroidissement 30.
Pour obtenir un bon effet de refroidissement, le composant de
refroidissement 30 est relié aux condensateurs 22 et aux semi-
conducteurs de puissance 23, de telle sorte qu'un échange thermique a lieu ou peut avoir lieu entre ceux-ci et le composant de refroidissement 30.
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La manière selon laquelle le refroidissement peut s'effectuer avantageusement est décrite en se référant aux figures 2, 3 et 4. La figure 2 illustre un premier exemple de réalisation d'un système électrique 10 dans lequel on doit refroidir de manière appropriée une portion 11 d'un composant électrique et/ou d'un dispositif de commande. La portion 11 est par exemple une unité électronique de
puissance 20 telle que décrite et illustrée dans la figure 1.
Le refroidissement de la portion 11 s'effectue par l'intermédiaire d'un dispositif de refroidissement qui comprend une installation de conditionnement d'air 50. L'installation de conditionnement d'air 50 dispose d'un circuit de réfrigérant fermé 51 dans lequel circule un agent réfrigérant à l'état d'origine liquide. Dans le circuit de réfrigérant 51 est prévu un compresseur de climatisation 52 qui aspire un agent réfrigérant gazeux depuis un évaporateur 54, qui le comprime et le refoule vers un condenseur 53. Dans le condenseur 53, le gaz d'agent réfrigérant réchauffé lors de la compression est rapidement refroidi, c'est-à-dire condensé en passant de l'état gazeux à l'état liquide. Un accumulateur/sécheur 55 est agencé en aval du condenseur 53 et il sert de réceptacle de compensation et de réservoir. L'agent réfrigérant liquide est transporté depuis l'accumulateur/sécheur 55 en direction d'écoulement R vers l'évaporateur 54. Avant l'entrée dans l'évaporateur 54, on prévoit une valve de détente 57 dans laquelle l'agent réfrigérant
sous haute pression est détendu.
De plus, on a prévu, en avant de l'évaporateur 54 dans le circuit de réfrigérant 51, la portion à refroidir 11 du dispositif de commande
(l'unité électronique de puissance 20).
Les composants individuels du circuit de réfrigérant 51 sont reliés les
uns aux autres par des segments de conduite 56.
L'unité électronique de puissance 20 est reliée aux segments de conduite 56 via les éléments de raccordement 36 de telle sorte que l'agent réfrigérant traversant les segments de conduite 56 traverse également les canaux de refroidissement 34, 35 du composant de
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refroidissement 30. Grâce à ceci, on assure un refroidissement particulièrement performant et stable des éléments individuels dans l'unité électronique de puissance 20. Ceci mène aux avantages
mentionnés ci-dessus dans le cadre de la description.
Après avoir quitté l'unité électronique de puissance 20 (la portion 11) l'agent réfrigérant toujours liquide pénètre dans l'évaporateur 54, o il est transformé depuis son état liquide sous haute pression en un état gazeux sous pression réduite. Pendant cette opération, l'agent réfrigérant soutire de son environnement l'énergie calorifique nécessaire pour l'évaporation. Ensuite, l'agent réfrigérant qui est de nouveau gazeux rentre de nouveau dans le compresseur de
climatisation 52.
La figure 3 illustre un autre exemple de réalisation pour un système électrique 10. Celui-ci correspond, quant à sa structure fondamentale, au mode de réalisation illustré dans la figure 2, de sorte que les mêmes composants sont pourvus de chiffres de référence identiques et que l'on
renonce à une nouvelle description de la structure fondamentale, pour
éviter des répétitions.
La différence entre le mode de réalisation illustré dans la figure 3 et le mode de réalisation illustré dans la figure 2, c'est que la portion à refroidir 11 du dispositif de commande (l'unité électronique de puissance 20) n'est pas agencée devant mais derrière l'évaporateur 54 dans le circuit de réfrigérant 51. Dans ce mode de réalisation, l'agent réfrigérant traverse donc à l'état gazeux les canaux de refroidissement
34, 35 de l'unité électronique de puissance 20.
La figure 4 montre encore un autre mode de réalisation d'un système électrique conforme à l'invention 10. La structure fondamentale du système électrique 10 correspond de nouveau à la structure fondamentale décrite en se référant aux figures 2 et 3, de sorte que les mêmes composants sont désignés de nouveau par des chiffres de référence identiques. En ce qui concerne la structure fondamentale ainsi que le mode de fonctionnement du système électrique 10 selon la
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figure 4, on se réfère aux explications données par rapport aux figures 2 et 3. Dans l'exemple de réalisation illustré dans la figure 4, la portion à refroidir 11 du dispositif de commande (l'unité électronique de puissance 20) n'est pas agencée directement dans le circuit de réfrigérant 51. En effet, la portion 11 se trouve dans une conduite de by- pass 14 qui contourne l'évaporateur 54. Un tel mode de réalisation présente l'avantage que la portion 11 peut être branchée avec le circuit de réfrigérant 51 à titre de refroidissement, ou bien être débranchée de celui-ci. Pour porter l'agent réfrigérant à une pression appropriée, on prévoit dans la conduite de by-pass 14 une valve de détente appropriée en avant de la portion 11, vue en direction d'écoulement R de l'agent réfrigérant. La valve de détente 15 remplit ici la même fonction que la
valve de détente 57.
La valve de détente 15 peut être un composant autonome ou bien être intégrée au sein de la portion 11. Pour pouvoir régler la quantité d'écoulement de l'agent réfrigérant traversant la conduite de by-pass 14 et ainsi la portion 11, on peut prévoir d'autres valves dans la conduite de by-pass 14 qui peuvent assurer cette fonction spéciale. Cependant, on peut également imaginer de commander le réglage de la vitesse
d'écoulement et de la quantité d'écoulement via la valve de détente 15.
Le système électrique conforme à l'invention 10 permet un refroidissement particulièrement performant et stable de la portion 11 du dispositif de commande (de l'unité électronique de puissance 20), le dispositif de refroidissement pouvant être réalisé structurellement de manière simple, économique et peu encombrante, car aucun composant
supplémentaire n'est nécessaire.
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Claims (10)
1. Système électrique comportant au moins un composant électrique, au moins un dispositif de commande pour commander le composant électrique et comportant un dispositif de refroidissement pour refroidir une portion au moins dudit au moins un composant électrique et/ou une portion au moins dudit au moins un dispositif de commande, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement comprend une installation de conditionnement d'air (50), en ce que l'installation de conditionnement d'air (50) comprend un circuit de réfrigérant (51) avec un compresseur de climatisation (52), un condenseur (53), un évaporateur (54) et des segments de conduites (56) reliant ces éléments, et en ce que ladite au moins une portion à refroidir (11; 20) dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de
commande est agencée dans le circuit de réfrigérant (51).
2. Système électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent réfrigérant traversant le circuit de réfrigérant (51) est, dans son état d'origine, un liquide, et en ce que ladite au moins une portion à refroidir (11; 20) dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande comprend un certain nombre de canaux de refroidissement (34, 35) et elle est agencée dans le circuit de réfrigérant (51) de telle sorte que les canaux de refroidissement (34, 35)
sont traversés par l'agent réfrigérant.
3. Système électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent réfrigérant traversant le circuit de réfrigérant (51) est, dans son état d'origine, un gaz, et en ce que ladite au moins une portion à refroidir (1 1; 20) dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande est agencée dans le circuit de réfrigérant (51) de telle sorte que ladite portion ou du moins que des éléments individuels de la portion (11; 20) sont entourés par
l'écoulement de l'agent réfrigérant.
4. Système électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le composant électrique est réalisé sous forme de
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groupe électrique, en ce que le groupe électrique comprend un rotor et un stator, et en ce que le stator et/ou le rotor sont refroidis via le
dispositif de refroidissement.
5. Système électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend une unité électronique de puissance (20), et en ce que l'unité électronique de
puissance (20) est refroidie via le dispositif de refroidissement.
6. Système électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité électronique de puissance (20) comprend un composant de refroidissement (30) avec au moins un canal de refroidissement (34, 35) pour l'agent réfrigérant, et en ce que ledit au moins un canal de refroidissement (34, 35) est agencé dans le circuit de réfrigérant (51) de
telle sorte qu'il est traversé par l'agent réfrigérant.
7. Système électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que ladite au moins une portion à refroidir (11; 20) dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande est agencée dans le circuit de réfrigérant (51)
avant l'évaporateur (54).
8. Système électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que ladite au moins une portion à refroidir (11; 20) dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande est agencée dans le circuit de réfrigérant (51)
après l'évaporateur (54).
9. Système électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que ladite au moins une portion à refroidir (11; 20) dudit au moins un composant électrique et/ou dudit au moins un dispositif de commande est agencée dans une conduite de by-pass (14)
qui contourne l'évaporateur (54).
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10. Véhicule automobile comportant une installation de conditionnement d'air, caractérisé par un système électrique selon l'une
quelconque des revendications 1 à 9.
1 1. Véhicule automobile selon la revendication 10, caractérisé en ce que le composant électrique est réalisé sous forme de groupe électrique, en particulier sous forme de démarreur/générateur, et en ce que le dispositif de commande est réalisé pour commander le groupe électrique. 12. Utilisation du circuit de réfrigérant (51) dans une installation de conditionnement d'air (50) pour refroidir au moins une portion (11) d'un composant électrique, en particulier d'un groupe électrique, et/ou au moins une portion (11; 20) d'un dispositif de commande pour commander le composant électrique, en particulier une unité électrique
de puissance (20).
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| WO2012101384A1 (fr) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de refroidissement pour systeme electronique de puissance dans un vehicule |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010017039A1 (en) | 2001-08-30 |
| DE10009521A1 (de) | 2001-08-30 |
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