FR2927480A1 - Dispositif electronique, notamment pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif électronique (4), notamment pour véhicule automobile, comportant :- au moins un composant électronique (12) connecté à un réseau d'alimentation électrique (9), ce composant étant notamment polarisé en permanence par un dispositif de stockage d'énergie tel qu'une batterie ou un ensemble de super-condensateurs du réseau d'alimentation,- au moins un fusible thermique (15) placé de manière à être sensible à la chaleur dégagée par le composant électronique, et de manière à couper l'alimentation électrique du composant électronique par le réseau d'alimentation lorsque le composant électronique est soumis à une surchauffe, notamment suite à une défaillance de ce composant électronique.
Description
Dispositif électronique, notamment pour véhicule automobile
L'invention concerne notamment un dispositif électronique, notamment pour véhicule automobile. Le brevet US 7 203 056 décrit un système utilisant une pluralité de super-condensateurs, encore appelés EDLC (en anglais, Electrochemical double layer capacitor), présentant une capacité de plusieurs centaines ou milliers Farads, connectés en série. Un fusible thermique pourvu de lames conductrices élastiques est prévu sur l'interconnexion entre deux super-condensateurs, pour couper l'alimentation électrique des super-condensateurs en prévision d'un mode de défaillance de ceux-ci. Le fusible thermique assure ainsi une fonction de prévention pour éviter d'atteindre une température de mode de défaillance des super-condensateurs.
Par ailleurs, dans certaines machines électriques tournantes telles qu'un alterno-démarreur, un module de condensateurs, présentant une capacité de l'ordre de 1 à 10 milliFarads, est disposé dans un boîtier plastique et relié en permanence à un réseau d'alimentation qui polarise les condensateurs. Ce module de condensateurs est connecté à une électronique de l'alterna- démarreur. Pour éviter un éventuel échauffement anormal suite à une défaillance du module de condensateurs, il est possible de déconnecter, durant certaines périodes, les condensateurs du réseau d'alimentation électrique. Autrement dit, les condensateurs ne sont pas reliés en permanence au réseau d'alimentation électrique. L'invention vise notamment à prévenir un éventuel échauffement anormal d'un module de condensateurs polarisés en permanence par un réseau d'alimentation électrique. L'invention a ainsi pour objet un dispositif électronique, notamment pour véhicule automobile, comportant : - au moins un composant électronique connecté à un réseau d'alimentation électrique, ce composant étant notamment polarisé en permanence par un dispositif de stockage d'énergie tel qu'une batterie ou un ensemble de super-condensateurs du réseau d'alimentation, - au moins un fusible thermique placé de manière à être sensible à la chaleur dégagée par le composant électronique, et de manière à couper l'alimentation électrique du composant électronique par le réseau d'alimentation lorsque le composant électronique est soumis à une surchauffe, notamment suite à une défaillance de ce composant électronique. Grâce à l'invention, dans le cas où le composant tel qu'un condensateur vient à chauffer anormalement, le fusible thermique se déclenche et interrompt la liaison électrique entre le composant électronique et le réseau d'alimentation, ce qui arrête le dégagement de chaleur du composant électronique.
L'invention présente l'avantage de permettre un fonctionnement passif et autonome, ce qui peut éviter une surveillance intelligente. Avantageusement le composant électronique et le fusible thermique présentent chacun une forme allongée suivant un axe longitudinal commun. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le composant électronique et le fusible thermique comportent chacun un corps sensiblement cylindrique, et le corps du composant électronique et celui du fusible thermique s'étendent de manière sensiblement parallèle, de préférence à faible distance l'un de l'autre. L'invention permet ainsi d'exposer de manière satisfaisante le fusible thermique à la chaleur dégagée par le composant électronique. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le fusible thermique peut être disposé de manière inclinée par rapport à l'axe longitudinal du composant électronique, le fusible étant notamment sensiblement perpendiculaire à cet axe Si on le souhaite, le composant électronique peut comporter une paroi latérale, notamment sensiblement cylindrique, et le fusible thermique est disposé en regard de cette paroi latérale du composant électronique. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte au moins deux composants électroniques, et le fusible thermique est disposé de manière à être sensible à la chaleur dégagée par les deux composants. Les composants électroniques sont avantageusement disposés de manière à être sensiblement parallèles l'un par rapport à l'autre, et le fusible peut être disposé sensiblement à équidistance des deux composants électronique.
Le cas échéant, le dispositif comporte au moins deux fusibles thermiques sensibles à la chaleur dégagée par un ou plusieurs composants électroniques. Les deux fusibles thermiques peuvent être connectés en série. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le composant électronique et le fusible thermique sont connectés en série.
Le cas échéant, deux ensembles comportant chacun un composant électronique en série avec un fusible thermique peuvent être mis en parallèle électriquement. Si on le souhaite, le dispositif comporte au moins deux composants électroniques, et le fusible thermique est agencé pour couper l'alimentation électrique pour l'un ou certains seulement des composants électroniques. En variante, le fusible thermique est agencé pour couper l'alimentation électrique pour tous les composants électroniques. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le composant électronique est un condensateur, notamment avec une capacité inférieure à 100 milliFarads, de préférence inférieure à 50 milliFrarads. Le dispositif peut comporter au moins deux composants électroniques, tels des condensateurs, connectés électriquement en parallèle. Le composant électronique peut, si on le souhaite, comporter un élément de filtrage électronique. Avantageusement le composant électronique est de type passif.
De préférence, le composant électronique est différent d'un super-condensateur (EDLC). Le fusible thermique peut être disposé à l'extérieur d'un corps du composant électronique.
En variante, le fusible thermique est disposé à l'intérieur du corps du composant électronique. Autrement dit, le fusible thermique peut être intégré au composant électronique. Des cosses peuvent être prévues pour relier le ou les composants électroniques et le ou les fusibles thermiques. En variante, une carte de circuit imprimé peut être prévue pour relier le ou les composants électroniques et le ou les fusibles thermiques Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le composant électronique peut être disposé sensiblement à l'intérieur d'un boîtier, notamment en matière plastique.
L'invention a encore pour objet une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, telle qu'un alternateur ou un alterno-démarreur, comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus. Le dispositif électronique est par exemple couplé à un onduleur de manière notamment à limiter des ondulations de tension aux bornes de l'onduleur.
De préférence, le ou les composants électroniques du dispositif électronique sont polarisés en permanence par une batterie ou un ensemble de super-condensateurs du véhicule automobile. De préférence, le fusible thermique est coupé de manière irréversible, à savoir sans être ré-armable.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, une machine électrique tournante et une batterie selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - les figures 2 et 3 illustrent, schématiquement et partiellement, en perspective suivant deux côtés opposés, un dispositif électronique conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - les figures 4 et 5 illustrent, schématiquement et partiellement, en perspective suivant deux côtés opposés, un dispositif électronique conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 6 représente, schématiquement et partiellement, un exemple de fusible thermique intégré dans un composant électronique selon l'invention, et -les figures 7 et 8 représentent, schématiquement et partiellement, suivant deux vues, un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un alterno-démarreur 1 conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, destiné à équiper un véhicule automobile.
Le cas échéant, l'alterno-démarreur 1 peut être utilisé dans un système à freinage récupératif. La machine électrique 1 comporte, de manière connue en soi, une partie principale 2 comprenant un stator et un rotor, non représentés, reliés à un onduleur 3.
Cet onduleur 3 peut comporter un ASIC (en anglais Application-Specific Integrated Circuit), et être agencé pour contrôler, à l'aide de ponts, des courants et/ou tensions générés par ou injectés dans des bobinages du rotor et/ou du stator de la machine électrique tournante 1.
L'alterno-démarreur 1 comporte en outre un dispositif électronique 4 pourvu d'une borne positive 5 et une borne négative 6. Chaque borne 5 ; 6 est reliée, d'une part, à l'onduleur 3 et, d'autre part, à une borne d'une batterie 8 d'un réseau d'alimentation électrique 9 du véhicule automobile.
Le dispositif 4 comporte un boîtier 10 en matière plastique dans lequel sont logés trois condensateurs 12 connectés en parallèle, visibles notamment sur les figures 2 et 3. Bien entendu, le nombre de condensateurs peut varier en fonction des besoins. Il est possible d'avoir un unique condensateur ou, en variante, plus de trois. Dans l'exemple décrit, le dispositif 4 avec ses condensateurs 12 permet de limiter des ondulations de tension aux bornes de l'onduleur 3.
Les condensateurs 12 sont connectés au réseau d'alimentation électrique 9, et sont polarisés en permanence par la batterie 8. Dans une variante non illustrée, la batterie 8 peut être remplacée par un ensemble de super-condensateurs, notamment lorsque la machine 1 est utilisé dans un système à freinage récupératif.
Comme illustré sur la figure 2, deux fusibles thermiques 15 sont placés de manière à être sensible à la chaleur dégagée par les condensateurs 12, et de manière à couper l'alimentation électrique de l'un au moins des condensateurs 12 par le réseau d'alimentation lorsque celui-ci est soumis à une surchauffe suite à une défaillance.
Les condensateurs 12 et les fusibles thermiques 15 présentent chacun une forme allongée suivant un axe longitudinal commun X. Les condensateurs 12, disposés côte à côte, et les fusibles thermiques 15 comportent chacun un corps sensiblement cylindrique 16, respectivement 17, d'axe X.
La borne positive de connexion 5, pourvue d'un orifice 18, est formée sur une cosse 20 réalisée notamment par découpage et pliage d'une tôle métallique. Cette cosse 20 comporte un premier bras 21 s'étendant parallèlement à l'axe X, sensiblement le long de l'un des condensateurs 12, et un deuxième bras 22 perpendiculaire au premier.
Deux pattes de connexion 23 se raccordent sur le deuxième bras 22 pour permettre chacune la fixation, notamment par sertissage ou soudage, d'une tige de connexion 25 de l'un des fusibles thermiques 15. La borne négative de connexion 6 est formée sur une cosse 28 réalisée notamment par découpage et pliage d'une tôle métallique. Cette cosse 28 comporte un premier bras 29 s'étendant parallèlement à l'axe X, sensiblement le long d'un côté des condensateurs 12 opposé au bras 21 de la cosse 20. La cosse 28 comprend en outre un deuxième bras 30 s'étendant perpendiculairement au bras 29, à une extrémité de l'un des condensateurs 12 opposé au bras 22 de la cosse 20. Trois pattes de connexion 32 se raccordent sur le deuxième bras 30 pour permettre chacune la fixation, notamment par sertissage ou soudage, d'une tige de connexion 33 de chaque condensateur 12.
Deux autres cosses intermédiaires 35 et 36 sont prévues pour assurer la liaison électrique entre des tiges de connexion 37 des condensateurs 12, et les fusibles thermiques 15. Il est à noter que, dans l'exemple décrit, les tiges de connexion 33 et 37 de chacun des condensateurs 12 s'étendent sur une même extrémité du corps 16.
La cosse intermédiaire 35 présente sensiblement une forme en T avec deux branches 39 parallèles chacune pour la fixation d'une tige de connexion 37 des condensateurs 12. Ces branches 39 se raccordent à une branche 40 commune, fixée sur une tige de connexion 25 de l'un des fusibles thermiques 12.
La cosse intermédiaire 36 qui présente un coude 41 permet de raccorder électriquement une tige de connexion 37 du troisième des condensateurs 12 à une tige 25 de l'autre fusible thermique 15. Les corps 16 des condensateurs 12 et ceux 17 des fusibles thermiques 15 s'étendent de manière sensiblement parallèle, à faible distance les uns des autres.
Le corps 16 du condensateur 12 comporte une paroi latérale sensiblement cylindrique 42, et le fusible thermique 15 est disposé en regard de cette paroi latérale 42. Chaque condensateur 12 est mis en série avec l'un des fusibles thermiques 15. Les deux fusibles thermiques 15 avec les condensateurs 12 associés sont, dans l'exemple décrit, connectés électriquement en parallèle. Comme on peut le constater, dans l'exemple considéré, lorsque l'un seulement des fusibles 15 est détruit, certains seulement des condensateurs 12 sont coupés du réseau d'alimentation. Par exemple, sur l'exemple illustré sur la figure 2, lorsque le fusible 15 à droite est détruit, seul le condensateur 12 de droite est coupé du réseau d'alimentation 9. En revanche, lorsque seul le fusible 15 de gauche est détruit, seuls les deux condensateurs 12 à gauche sont coupés du réseau d'alimentation 9. Lorsque les deux fusibles 15 sont détruits, les trois condensateurs 12 sont coupés du réseau d'alimentation 9. On va maintenant décrire, en référence aux figures 4 et 5, un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention dans lequel les deux fusibles 15 sont mis en série de sorte que, lorsque l'un des fusibles thermiques 15 est détruit, tous les condensateurs 12 sont coupés du réseau d'alimentation 9. Dans l'exemple considéré, la borne positive de connexion 5, pourvue d'un orifice 18, est formée sur une cosse 50. Cette cosse 50 comporte un bras 51 sur lequel trois pattes de connexion 53 se raccordent pour permettre chacune la fixation d'une tige de connexion 37 de chaque condensateur 12. La borne négative de connexion 6 est formée sur une cosse 54 qui comporte un bras coudé 55. Ce bras 55 se termine par une patte de fixation 23 pour la tige de connexion 25 de l'un des fusibles 15.
Une première cosse intermédiaire 58 est prévue pour relier en série les deux fusibles thermiques 15. Une deuxième cosse intermédiaire 59 est prévue pour relier en série l'un des fusibles 15 et une borne 33 de chacun des condensateurs 12 via une patte 53.
Dans les exemples qui viennent d'être décrits, chaque fusible thermique 15 est disposé à l'extérieur d'un corps 16 du condensateur 12. En variante, comme illustré sur la figure 6, le fusible thermique 15 est disposé à l'intérieur du corps 16 du composant électronique 12, à proximité de la partie électrochimique 70 qui comprend les électrodes. Autrement dit le fusible thermique 15 peut être intégré au composant électronique 12. On a représenté sur les figures 7 et 8 un dispositif 75 conforme à l'invention dans lequel les condensateurs 12 et les fusibles thermiques 15 sont reliés entre eux par des pistes conductrices d'une carte de circuit imprimé 76.
Cette carte 76 est disposée sur le dessus des condensateurs 12. Les cosses 5 et 6 sont fixées, notamment soudées, sur cette carte 76. Les fusibles 15 sont disposés parallèlement au plan de la carte de circuit imprimé 76, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe longitudinal X des condensateurs 12.
Claims (23)
1. Dispositif électronique (4), notamment pour véhicule automobile, comportant : - au moins un composant électronique (12) connecté à un réseau d'alimentation électrique (9), ce composant étant notamment polarisé en permanence par un dispositif de stockage d'énergie (8) tel qu'une batterie ou un ensemble de super-condensateurs du réseau d'alimentation, - au moins un fusible thermique (15) placé de manière à être sensible à la chaleur dégagée par le composant électronique, et de manière à couper l'alimentation électrique du composant électronique par le réseau d'alimentation lorsque le composant électronique est soumis à une surchauffe, notamment suite à une défaillance de ce composant électronique.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le composant électronique (12) et le fusible thermique (15) présentent chacun une forme allongée suivant un axe longitudinal commun (X).
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composant électronique et le fusible thermique comportent chacun un corps sensiblement cylindrique (16 ; 17), et par le fait que le corps du composant électronique et celui du fusible thermique s'étendent de manière sensiblement parallèle.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composant électronique comporte une paroi latérale (42), notamment sensiblement cylindrique, et par le fait que le fusible thermique est disposé en regard de cette paroi latérale du composant électronique.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fusible thermique (15) est disposé de manière inclinée par rapport à l'axe longitudinal (X) du composant électronique (12), le fusible (15) étant notamment sensiblement perpendiculaire à cet axe (X).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins deux composants électroniques, caractérisé par le fait que le fusible thermique est disposé de manière à être sensible à la chaleur dégagée par les deux composants.
7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que les composants électroniques sont disposés de manière à être sensiblement parallèles l'un par rapport à l'autre, et par le fait que le fusible est disposé sensiblement à équidistance des deux composants électronique.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux fusibles thermiques (15) sensibles à la chaleur dégagée par un ou plusieurs composants électroniques.
9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que les deux fusibles thermiques (15) sont connectés en série.
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que deux 25 ensembles comportant chacun au moins un composant électronique (12) en série avec un fusible thermique (15) sont mis en parallèle électriquement.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que composant électronique (12) et le fusible thermique 30 sont connectés en série.20
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins deux composants électroniques (12), caractérisé par le fait que le fusible thermique est agencé pour couper l'alimentation électrique pour l'un ou certains seulement des composants électroniques.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 comportant au moins deux composants électroniques, caractérisé par le fait que le fusible thermique est agencé pour couper l'alimentation électrique pour tous les composants électroniques.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composant électronique est un condensateur, notamment avec une capacité inférieure à 100 mFarads, de préférence inférieure à 50 m Farads.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux composants électroniques (12), tels des condensateurs, connectés électriquement en parallèle. 20
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composant électronique est différent d'un super-condensateur (EDLC).
17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé par le fait que le ou les composants électroniques sont disposés sensiblement à l'intérieur d'un boîtier (10), notamment en matière plastique.
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que des cosses sont prévues pour relier le ou les 30 composants électroniques et le ou les fusibles thermiques (15). 10 15
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait qu'une carte de circuit imprimé (76) est prévue pour relier le ou les composants électroniques et le ou les fusibles thermiques (15).
20. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fusible thermique est intégré dans le composant électronique.
21. Machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, telle qu'un alternateur ou un alterno-démarreur, comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
22. Machine selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que le dispositif électronique est couplé à un onduleur (3) de manière notamment à limiter des ondulations de tension aux bornes de l'onduleur.
23. Machine selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisée par le fait que le ou les composants électroniques du dispositif électronique sont polarisés en permanence par une batterie (8) ou un ensemble de super-condensateurs du véhicule automobile. 20
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