FR2979048A1 - Dispositif comportant un corps presentant une surface de reception d'au moins un composant electronique et une conduite apte a recevoir un fluide de refroidissement - Google Patents

Abstract

Dispositif (2), comportant : - un corps (5) présentant une surface de réception (7) d'au moins un composant électronique (3), et - une conduite (6) apte à recevoir un fluide de refroidissement, la conduite (6) comportant au moins une portion disposée dans un logement ménagé à l'intérieur du corps (5), ladite portion adhérant au contact du corps.

Description

Dispositif comportant un corps présentant une surface de réception d'au moins un composant électronique et une conduite apte à recevoir un fluide de refroidissement. La présente invention a pour objet un dispositif comportant un corps présentant une surface de réception d'au moins un composant électronique et une conduite apte à recevoir un fluide de refroidissement. L'invention s'applique notamment à un dispositif recevant des composants électroniques permettant d'assurer une fonction de contrôle moteur, de charge d'une batterie, notamment d'une batterie alimentant un moteur électrique utilisé pour la propulsion d'un véhicule, de conversion de puissance ou de contrôle de puissance pour un système de climatisation d'un véhicule. Le dispositif peut former un onduleur, par exemple. Chaque composant électronique peut alors comporter un bloc d'interrupteurs électroniques commandables. Le ou les composants électroniques portés par le corps dissipent une puissance thermique qui nécessite l'emploi d'un fluide de refroidissement. Il est connu d'intégrer alors au dispositif une conduite dans laquelle circule ce fluide, cette conduite étant disposée de manière à assurer un transfert de chaleur satisfaisant des composants vers le fluide. La conduite est par exemple réalisée par assemblage de tôles, de pièces de fonderie ou autres, cet assemblage étant ensuite monté dans le dispositif. L'introduction d'une telle conduite dans un corps portant des composants électroniques peut être complexe. En outre, il existe le risque que des fuites interviennent depuis la conduite, du fluide pouvant alors se disperser dans le dispositif, ce qui peut endommager le ou les composants électroniques. Il existe un besoin pour bénéficier d'un dispositif intégrant un moyen de refroidissement de composant(s) électronique(s) de façon simple, peu coûteuse et fiable.

L'invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un dispositif comportant : - un corps présentant une surface de réception d'au moins un composant électronique, et - une conduite apte à recevoir un fluide de refroidissement, la conduite comportant au moins une portion disposée dans un logement ménagé à l'intérieur du corps, ladite portion adhérant au corps. La portion de la conduite adhère au corps, c'est-à-dire que des forces d'adhésion existent entre le corps et la portion de la conduite dans le logement. Ces forces d'adhésion opposent une résistance mécanique à la séparation de ladite portion de la conduite et du corps. Les forces d'adhésion peuvent encore être appelées « forces de liaison ». Les forces d'adhésion peuvent être telles qu'il ne soit pas possible d'extraire la conduite du logement du corps sans endommager le corps, ce qui est par exemple le cas lorsque l'on arrache une partie du corps, ou sans devoir usiner le corps. La matière du corps peut venir au contact de la portion de la conduite dans le logement. II n'y a alors pas d'espace entre la paroi de la conduite et la matière du corps au niveau de la portion de la conduite dans le logement. Selon l'aspect de l'invention ci-dessus, la portion de la conduite dans le logement est maintenue par le corps, notamment autrement que par friction.

La portion de la conduite peut être emprisonnée sur tout ou partie de son pourtour dans le corps, étant par exemple noyée dans la matière du corps. La portion de la conduite adhère au corps, ce qui n'est par exemple pas le cas lorsque la portion de la conduite est introduite dans le logement avec du jeu. Cette absence d'espace permet de réduire les risques de propagation du fluide de la conduite vers les composants portés par le dispositif ou de propagation d'impuretés de l'extérieur vers la conduite. Le corps peut être réalisé en matière(s) plastique(s). En variante, le corps peut être réalisé en métal, notamment en aluminium. La matière dans laquelle le corps et/ou la conduite sont réalisés peuvent présenter une étanchéité vis-à-vis du fluide circulant dans la conduite. Le corps peut être réalisé d'une seule pièce. Dans un tel cas, le logement est ménagé à l'intérieur d'une pièce qui est la même que celle définissant la surface de réception de(s) composant(s) électronique(s). En variante, le corps est réalisé à l'aide de plusieurs pièces solidarisées rigidement ou non entre elles. Le corps peut être en tout ou partie réalisé par surmoulage sur une ou plusieurs portions de la conduite. Lorsque le corps comporte au moins une portion réalisée par surmoulage sur la conduite, le logement est alors ménagé dans ladite portion du corps. Dans un tel cas, on introduit par exemple dans un moule la conduite et on injecte de la matière sur la conduite ou sur une ou plusieurs portions de celle-ci pour réaliser tout ou partie du corps. Le surmoulage sur la conduite pour former le corps en tout ou partie peut permettre que l'introduction de la conduite dans le corps se fasse dès la fabrication de celui-ci, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une étape supplémentaire ultérieure pour ce faire. En outre, puisque la matière du corps vient au contact de la paroi de la conduite lorsque celle-ci est dans le logement, les risques de fuite de fluide à l'intérieur du corps soient réduits. La conduite peut définir la totalité du canal parcouru par le fluide de refroidissement dans le corps. En variante, la conduite ne définit qu'une portion de ce canal.

Le canal correspond alors au moins en partie à l'espace intérieur ménagé dans la conduite. Lorsque la conduite ne définit qu'en partie le canal dans le corps, des portions, notamment les extrémités, du canal peuvent par exemple être obtenues par forage dans le corps ou grâce à la forme du moule, lorsque le corps est réalisé par surmoulage. La conduite peut être réalisée d'une seule pièce ou résulter de l'assemblage de différentes pièces.

La conduite peut être réalisée à l'aide d'un ou plusieurs tubes de section circulaire, carrée, rectangulaire ou autre. La totalité de la conduite peut défmir tout ou partie du canal de refroidissement parcouru par le fluide dans le corps. En variante, seule une ou plusieurs portions de la conduite définissent le canal, le reste de la conduite se trouvant à l'extérieur du corps.

Le canal peut présenter ou non une section transversale constante dans le corps. La portion de la conduite dans le logement peut s'étendre de façon non rectiligne dans le corps. La conduite s'étend par exemple à l'intérieur du corps sous la surface de réception du dispositif et à proximité de cette dernière. La portion de la conduite dans le corps comporte par exemple une succession de lignes brisées et/ou de courbes. Cette succession de lignes brisées et/ou de courbes peut former un motif en deux ou trois dimensions. Un tel agencement de la conduite dans le corps peut permettre de réduire la distance entre le fluide dans la conduite et tout point de la surface de réception. On peut ainsi augmenter la surface d'échange entre le fluide et la conduite d'une part et entre la conduite et la surface de réception des composants électroniques d'autre part. De cette manière, le ou les composants électroniques portés par le dispositif, quelle que soit leur position sur la surface de réception, seront refroidis de façon satisfaisante par le fluide. La conduite comporte par exemple au niveau du corps une succession de parties en forme de U.

La conduite peut s'étendre dans le corps de façon continue sans sortir du corps, c'est-à-dire que la conduite n'entre et ne sort qu'une seule fois dans le corps. L'entrée et la sortie dans le corps peuvent être situées d'un même côté du corps. En variante, la conduite s'étend de façon discontinue dans le corps, la conduite comportant alors une succession de portions disposées dans le corps et alternant avec des portions disposées hors du corps. Par exemple, lorsque la conduite comprend une succession de parties en forme de U, chacune de ces parties comprenant un dos et deux ailes, les ailes peuvent être disposées dans le corps tandis que le dos est à l'extérieur du corps. La première entrée et la dernière sortie dans le corps, déterminées selon le sens d'écoulement du fluide dans la conduite, peuvent être situées d'un même côté du corps. Le dispositif peut comporter une paroi faisant saillie par rapport à la surface de réception vers l'extérieur du corps. Cette paroi peut être réalisée d'une seule pièce avec tout ou partie du corps ou être rapportée sur le corps. Cette paroi peut permettre de protéger au moins en partie le ou les composants électroniques portés par le dispositif, par exemple de chocs latéraux. La paroi s'étend par exemple au moins en partie sur tout ou partie du pourtour de la surface de réception, pouvant alors former une collerette. Le fluide de refroidissement peut être un liquide, par exemple de l'eau glycolée. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble comportant: un dispositif tel que défini ci-dessus, et - au moins un composant électronique disposé sur la surface de réception du dispositif. Le composant électronique peut être l'un au moins parmi : un circuit imprimé et un composant de puissance. L'ensemble peut comporter des composants électroniques de type différent. L'un des composants électroniques peut être un circuit imprimé, un autre composant électronique peut être un composant de puissance. Le composant de puissance peut être monotâche ou multitâche. Monotâche ou multitâche, le composant électronique peut présenter ou non une interface thermique. Le composant de puissance est par exemple choisi parmi : un condensateur, une inductance, une résistance, un transformateur, un convertisseur DC/DC, par exemple un convertisseur Buck/Boost, un convertisseur Flyback, ou tout autre convertisseur DC/DC utilisant des ponts en H, demi-ponts en H ou transistors, ou encore un onduleur.

L'ensemble obtenu peut réaliser l'une au moins des fonctions suivantes dans des applications pour des véhicules, notamment des automobiles : contrôle de puissance d'une installation de climatisation, contrôle moteur, charge d'une batterie, notamment utilisée pour alimenter un moteur électrique d'un véhicule hybride ou électrique, onduleur.

Le ou les composants électroniques peuvent dissiper au total une puissance de l'ordre de quelques centaines de Watts, par exemple comprise entre 200 W et 250 W. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication d'un dispositif comportant un corps présentant une surface de réception d'au moins un composant électronique et un canal apte à recevoir un fluide de refroidissement, procédé dans lequel on surmoule au moins une portion du corps sur au moins une portion d'une conduite de manière à ce que cette portion de la conduite définisse tout ou partie du canal. Le surmoulage de tout ou partie du corps sur tout ou partie de la conduite est un exemple de moyen permettant de faire adhérer la conduite au corps.

La portion de la conduite peut alors être entourée sur tout ou partie de son pourtour par la matière du corps et venir au contact de celle-ci, ce qui permet de réduire, voire d'éviter la propagation du fluide de la conduite vers les composants portés par le dispositif ou la propagation d'impuretés de l'extérieur vers la conduite. Le corps peut être réalisé d'une seul pièce ou par plusieurs pièces solidarisées entre elles.

Les caractéristiques mentionnées ci-dessus en rapport avec le dispositif ou l'ensemble peuvent être associées au procédé. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une vue en élévation d'un ensemble selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 2 représente l'exemple de la figure 1 avec le corps en transparence. On a représenté à la figure 1 un ensemble 1 selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Cet ensemble 1 comprend un dispositif 2 et un ou plusieurs composants électroniques 3.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, des composants électroniques 3 de type différent sont représentés mais l'invention n'est pas limitée à un tel exemple. Dans d'autres exemples, seuls des composants électroniques de même type peuvent être montés sur le dispositif 2. Les composants électroniques 3 sont par exemple un circuit imprimé, et plusieurs composants de puissances, par exemple un ou plusieurs composants choisis dans la liste suivante : condensateur, inductance, résistance, transformateur, - convertisseur DC/DC, par exemple convertisseur Buck/Boost, convertisseur Flyback, tout autre convertisseur DC/DC utilisant ponts en H, demi-ponts en H ou transistors, ou - onduleur.

Les composants électroniques sont par exemple choisis de manière à ce que l'ensemble puisse, lorsqu'il est utilisé dans un véhicule, par exemple une automobile, contrôler une installation de climatisation, jouer un rôle de contrôle moteur, ou intervenir dans la charge et la décharge d'une batterie alimentant un moteur électrique d'un véhicule hybride ou électrique. L'ensemble 1 peut alors former un onduleur, par exemple. La somme des puissances dissipées par les composants électroniques 3 de l'ensemble 1 est notamment comprise entre 200 W et 250 W. Le dispositif 2 comporte un corps 5 et une conduite 6 dans laquelle circule un fluide de refroidissement. Dans l'exemple considéré, le fluide de refroidissement est un liquide tel que l'eau glycolée. La conduite 6 peut être réalisée à l'aide d'une tôle ou de plusieurs tôles assemblées. Le corps 5 peut être réalisé d'une seule pièce, notamment en matière plastique ou en métal. Le corps est par exemple en aluminium. Dans l'exemple des figures 1 et 2, le canal dans lequel circule le fluide de refroidissement dans le corps 5 est exclusivement défini par la conduite 6, c'est-à-dire que, dans tout le corps 5, le canal correspond à l'espace intérieur de la conduite 6. L'invention n'est cependant pas limitée à un tel exemple et la conduite 6 peut ne définir qu'en partie le canal dans lequel circule le fluide à l'intérieur du corps 5. Le dispositif 2 comporte une surface de réception 7, qui est ici formée par une surface du corps 5. Cette surface de réception 7 peut être plane ou non. Dans l'exemple décrit mais de manière non limitative, la surface de réception 7 a une forme rectangulaire. Les composants électroniques 3 sont montés sur cette surface de réception 7, pouvant être solidarisés à celle-ci par tout moyen, par exemple de la colle thermique, des vis ou des moyens de bouterollage ou d'encliquetage. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le dispositif 2 peut comprendre une paroi 8 s'étendant autour de la surface de réception 7 vers l'extérieur du corps 5. Cette paroi 8 s'étend par exemple tout autour de la surface de réception 7, sur tout ou partie de la hauteur des composants électroniques 3, de manière à protéger ceux-ci contre des chocs extérieurs. Comme représenté sur la figure 2, la conduite 6 s'étend en partie à l'intérieur du corps 5 dans un logement entre une première entrée 10 et une dernière sortie 11 dans le corps 5, déterminées selon le sens d'écoulement du fluide dans le canal. La première entrée 10 et la dernière sortie I l sont ici disposées sur un même côté du corps 5.

Dans l'exemple de la figure 2, la conduite 6 s'étend de façon discontinue dans le corps 5. La conduite 6 comporte par exemple une succession de parties 12 en forme de U, chaque partie 12 en forme de U étant formée de deux ailes 13 et d'un dos 14 et le dos 14 de certaines des parties 12 est disposé à l'extérieur du corps 5 tandis que les deux ailes 13 sont disposées dans le corps 5.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, cinq parties 12 en forme de U se succèdent entre la première entrée 10 et la dernière sortie 11 dans le corps 5 mais l'invention n'est pas limitée à un nombre particulier de parties 12 en forme de U. Le corps 5 est par exemple surmoulé sur certaines portions de la conduite 6, de sorte qu'au niveau de ces portions, la conduite est disposée dans un logement du corps et vient au contact 10 avec la matière du corps 5. Comme représenté sur les figures 1 et 2, le logement dans lequel les portions de la conduite 6 sont reçues est disposé dans le corps 5 en dessous de la surface de réception 7 de(s) composant(s) électronique(s) 3. Ainsi, cette disposition et/ou la forme de la conduite 6 dans le corps 5 assurent un transfert optimal de chaleur du ou des composants électronique(s) 3 vers le fluide.

15 Le corps 5 peut présenter : - une longueur L comprise entre 1 cm et 50 cm, de préférence comprise entre 4 cm et 10 cm - une largeur 1 comprise entre 1 cm et 20 cm, de préférence comprise entre 4 cm et 20 cm, et 20 - une hauteur H comprise entre 1 cm et 10 cm, de préférence comprise entre 5 cm et 10 cm La conduite 6 présente par exemple une plus grande dimension transversale, notamment un diamètre, comprise entre 8 mm et 20 mm, par exemple de l'ordre de 12 ou 14 mm. La paroi 8 peut présenter une hauteur comprise entre 0 et 5 cm.L'invention n'est pas limitée aux exemples 25 qui viennent d'être décrits. L'expression « comportant un » doit être comprise comme synonyme de l'expression « comportant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (2), comportant : un corps (5) présentant une surface de réception (7) d'au moins un composant 5 électronique (3), et - une conduite (6) apte à recevoir un fluide de refroidissement, la conduite (6) comportant au moins une portion disposée dans un logement ménagé à l'intérieur du corps (5), ladite portion adhérant au corps (5).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, le corps (5) étant réalisé d'une seule pièce. 10
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, le corps (5) comportant au moins une portion surmoulée sur la portion de la conduite (6).
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, la portion de la conduite (6) s'étendant dans le corps (5) de façon non rectiligne.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, la portion de la conduite (6) comportant dans le corps 15 (5) une succession de parties (12) ayant une forme de U.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une paroi (8) faisant saillie par rapport à la surface de réception (7) vers l'extérieur du corps (5).
7. 7. Dispositif selon la revendication précédente, la paroi (8) s'étendant au moins en partie sur tout ou partie du pourtour de la surface de réception (7). 20
8. 8. Ensemble (1), comportant : un dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, et au moins un composant électronique (3) disposé sur la surface de réception (7) du dispositif (2).
9. 9. Ensemble (1) selon la revendication 8, le composant électronique (3) étant l'un au moins 25 parmi: un circuit imprimé et un composant de puissance.
10. 10. Procédé de fabrication d'un dispositif (2) comportant un corps (5) présentant une surface de réception (7) d'au moins un composant électronique (3) et un canal apte à recevoir un 30 fluide de refroidissement, procédé dans lequel on surmoule au moins une portion du corps (5) sur au moins une portion d'une conduite (6) de manière à ce que cette portion de la conduite (6) définisse tout ou partie du canal.