FR3115652A1 - Electronic assembly comprising a cooling system - Google Patents
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Abstract
Ensemble (100) électronique comportant un logement (1) électronique dans lequel sont disposés au moins un élément électronique sur une surface (4) support et un système (10) de refroidissement disposé sous l’élément électronique, le système (10) de refroidissement comportant : - un circuit (2) de refroidissement, dans lequel circule un fluide de refroidissement, - au moins un conducteur (5) de chaleur. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.Electronic assembly (100) comprising an electronic housing (1) in which are arranged at least one electronic element on a support surface (4) and a cooling system (10) arranged under the electronic element, the cooling system (10) comprising: - a cooling circuit (2), in which a cooling fluid circulates, - at least one heat conductor (5). Figure for abstract: Fig. 1.
Description
La présente invention concerne le refroidissement de l’ensemble électronique d’une machine électrique d’un véhicule automobile, et par exemple une machine électrique tournante.The present invention relates to the cooling of the electronic assembly of an electrical machine of a motor vehicle, and for example a rotating electrical machine.
Plus particulièrement, l’invention trouve des applications dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les générateurs, alternateurs, les alterno-démarreurs, dont les tensions sont comprises entre 10 et 60V, et par exemple sont égales ou supérieures à 48V.More particularly, the invention finds applications in the field of rotating electrical machines such as generators, alternators, alternator-starters, whose voltages are between 10 and 60V, and for example are equal to or greater than 48V.
L’ensemble électronique, disposé dans un logement électronique, comporte au moins un module de puissance dont la température s’élève lors de son fonctionnement, la valeur de l’élévation de cette température étant liée au dimensionnement du module de puissance.The electronic assembly, placed in an electronic housing, comprises at least one power module whose temperature rises during its operation, the value of the rise in this temperature being linked to the dimensioning of the power module.
L’augmentation de température va créer des dommages importants au niveau du module de puissance lui-même et au niveau des autres éléments de l’ensemble électronique.The increase in temperature will create significant damage to the power module itself and to the other elements of the electronic assembly.
Pour limiter ces effets thermiques, il est connu d’utiliser un circuit de refroidissement du logement électronique. Le circuit de refroidissement, en général en aluminium, est disposé sous le module de puissance.To limit these thermal effects, it is known to use a cooling circuit for the electronic housing. The cooling circuit, generally made of aluminium, is placed under the power module.
Un problème avec ce type de circuit de refroidissement provient du fait que l’échange thermique entre l’aluminium et le fluide de refroidissement n’est pas suffisant pour obtenir un refroidissement efficace des modules de puissance. En effet, l’aluminium n’étant pas suffisamment conducteur, la température du fluide de refroidissement est hétérogène le long du circuit de refroidissement. Il est reste ainsi des points chauds sous les modules de puissance.A problem with this type of cooling circuit comes from the fact that the heat exchange between the aluminum and the cooling fluid is not sufficient to obtain effective cooling of the power modules. Indeed, since aluminum is not sufficiently conductive, the temperature of the cooling fluid is heterogeneous along the cooling circuit. There are thus still hot spots under the power modules.
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 amélioré en limitant les points chauds, qui par conséquent limite les dommages dus aux effets thermiques en abaissant la température.The object of the present invention is therefore to overcome one or more of the drawbacks of the devices of the prior art by proposing an improved cooling system by limiting the hot spots, which consequently limits the damage due to thermal effects by lowering the temperature.
Pour cela la présente invention propose un ensemble électronique comportant un logement électronique dans lequel sont disposés au moins un élément électronique sur une surface support et un système de refroidissement disposé sous l’élément électronique, le système de refroidissement comportant :For this, the present invention proposes an electronic assembly comprising an electronic housing in which are arranged at least one electronic element on a support surface and a cooling system arranged under the electronic element, the cooling system comprising:
- un circuit de refroidissement, dans lequel circule un fluide de refroidissement,- a cooling circuit, in which a cooling fluid circulates,
- au moins un conducteur de chaleur.- at least one heat conductor.
La présence du conducteur de chaleur permet d’homogénéiser le refroidissement et de limiter les points chauds, ce qui par conséquent limite les dommages dus aux effets thermiques.The presence of the heat conductor makes it possible to homogenize the cooling and to limit hot spots, which consequently limits the damage due to thermal effects.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément électronique est un module de puissance.According to one embodiment of the invention, the electronic element is a power module.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le conducteur de chaleur est un caloduc ou une chambre de vapeur disposé dans un logement formé dans la surface support sous l’élément électronique.According to one embodiment of the invention, the heat conductor is a heat pipe or a vapor chamber arranged in a housing formed in the support surface under the electronic element.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le conducteur de chaleur est un caloduc rectiligne.According to one embodiment of the invention, the heat conductor is a straight heat pipe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le conducteur de chaleur est un caloduc en forme de U évasé.According to one embodiment of the invention, the heat conductor is a flared U-shaped heat pipe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le conducteur de chaleur est formé par au moins un groupe de trois caloducs rectilignes.According to one embodiment of the invention, the heat conductor is formed by at least one group of three straight heat pipes.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les trois caloducs sont disposés parallèlement les uns aux autres, chacun dans un logement indépendant.According to one embodiment of the invention, the three heat pipes are arranged parallel to each other, each in an independent housing.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le conducteur est formé par un groupe de deux caloducs en forme de U entre lesquels est disposé un caloduc rectiligne, les U étant disposés inversés de façon à avoir les extrémités vers l’extérieur.According to one embodiment of the invention, the conductor is formed by a group of two U-shaped heat pipes between which is arranged a straight heat pipe, the U being arranged inverted so as to have the ends outward.
L’invention concerne également un ensemble comprenant une machine électrique et un ensemble selon l’invention.The invention also relates to an assembly comprising an electric machine and an assembly according to the invention.
L’invention concerne également l’utilisation de l’ensemble selon l’invention dans un véhicule automobile.The invention also relates to the use of the assembly according to the invention in a motor vehicle.
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:Other aims, characteristics and advantages of the invention will be better understood and will appear more clearly on reading the description given below, with reference to the appended figures, given by way of example and in which:
- la
- la
- la
- la
La
La machine électrique est par exemple une machine électrique tournante. Par exemple, la machine électrique tournantes est du type générateur, alternateur, alterno-démarreurs, dont les tensions sont comprises entre 10 et 60V, et par exemple sont égales ou supérieures à 48V.The electric machine is for example a rotating electric machine. For example, the rotating electrical machine is of the generator, alternator, alternator-starters type, the voltages of which are between 10 and 60V, and for example are equal to or greater than 48V.
Le logement 1 électronique comprend des éléments électroniques, et par exemple au moins un module 3 de puissance connecté à un circuit imprimé. Selon un mode de réalisation de l’invention, le logement 1 électronique comprend des composants de l’électronique de puissance. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le logement 1 électronique comprend des composants de l’électronique de commande.The electronic housing 1 comprises electronic elements, and for example at least one power module 3 connected to a printed circuit. According to one embodiment of the invention, the electronic housing 1 comprises power electronics components. According to another embodiment of the invention, the electronic housing 1 comprises components of the control electronics.
Le module de puissance 3 est disposé sur une surface support 4, du logement 1 électronique. Le système 10 de refroidissement est disposé sous le module de puissance 3.The power module 3 is arranged on a support surface 4 of the electronic housing 1. The cooling system 10 is arranged under the power module 3.
Le système 10 de refroidissement est ainsi disposé de façon à permettre le refroidissement des composants électroniques et plus particulièrement du module 3 de puissance.The cooling system 10 is thus arranged so as to allow the cooling of the electronic components and more particularly of the power module 3 .
Dans le cadre de l’invention, le système 10 de refroidissement est formé par un circuit 2 de refroidissement et un conducteur 5 de chaleur.In the context of the invention, the cooling system 10 is formed by a cooling circuit 2 and a heat conductor 5.
Le conducteur 5 de chaleur est disposé dans au moins un logement 50 formé au niveau de la surface 4 support. Le conducteur 5 est ainsi disposé dans l‘épaisseur de la paroi 22 du circuit 2 de refroidissement formant la surface 4 support.The heat conductor 5 is arranged in at least one housing 50 formed at the level of the support surface 4. The conductor 5 is thus placed in the thickness of the wall 22 of the cooling circuit 2 forming the support surface 4.
Dans le cadre de l’invention le conducteur 5 de chaleur est formé par une chambre de vapeur.In the context of the invention, the heat conductor 5 is formed by a vapor chamber.
Selon une variante de l’invention, le conducteur de chaleur est formé par un moins un caloduc.According to a variant of the invention, the heat conductor is formed by at least one heat pipe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le caloduc est rectiligne, comme illustré
Selon un mode de réalisation de l’invention, le caloduc comporte une portion rectiligne et deux extrémités qui s’écartent de l’axe du caloduc dans la même direction et forment un U évasé, comme illustré
Selon un autre mode de réalisation le conducteur est formé par au moins un groupe de trois caloducs rectilignes. Les trois caloducs sont disposés parallèlement les uns aux autres, chacun dans un logement indépendant. Les caloducs rectilignes peuvent être disposés sur toute la surface et augmenter la surface de refroidissement.According to another embodiment, the conductor is formed by at least one group of three rectilinear heat pipes. The three heat pipes are arranged parallel to each other, each in an independent housing. Straight heat pipes can be arranged over the entire surface and increase the cooling surface.
Selon un mode de réalisation illustré
Selon un mode de réalisation de l’invention illustrée
La
Le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 formé dans le corps 22 du circuit 2.Cooling circuit 2 is formed by a channel 21 formed in body 22 of circuit 2.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 circulaire.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 2 is formed by a circular channel 21.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 en forme de parallélépipède ou toutes formes compatibles avec le fonctionnement du circuit 2 de refroidissement.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 2 is formed by a channel 21 in the shape of a parallelepiped or any shape compatible with the operation of the cooling circuit 2.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est en aluminium.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 2 is made of aluminium.
Le circuit 2 de refroidissement est parcouru par un fluide 6 de refroidissement. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide 6 de refroidissement est de l’eau. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide 6 de refroidissement est un mélange eau-glycol.The cooling circuit 2 is traversed by a cooling fluid 6. According to one embodiment of the invention, the cooling fluid 6 is water. According to one embodiment of the invention, the cooling fluid 6 is a water-glycol mixture.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement comporte sur sa surface 22 interne des excroissances 21 primaires également appelés picots. La surface 22 interne est définie par la surface du circuit 2 en contact avec le fluide 6 de refroidissement.According to one embodiment of the invention, the cooling circuit 2 comprises on its internal surface 22 primary growths 21 also called pins. The internal surface 22 is defined by the surface of the circuit 2 in contact with the cooling fluid 6.
Les excroissances 21 primaires sont disposées de façon à générer des turbulences au sein du liquide 6 de refroidissement. Les excroissances 21 primaires sont disposées sur la face 25 en contact avec la surface 4 support du logement 1.The primary protrusions 21 are arranged so as to generate turbulence within the cooling liquid 6 . The primary protrusions 21 are arranged on the face 25 in contact with the support surface 4 of the housing 1.
Dans le cadre de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est fermé par un capot 6.In the context of the invention, the cooling circuit 2 is closed by a cover 6.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot 6 est disposé dans un plan parallèle à celui du support 4 du power module 3, c’est-à-dire un plan parallèle à la face 25 en contact avec la surface 4 support du logement 1.According to one embodiment of the invention, the cover 6 is arranged in a plane parallel to that of the support 4 of the power module 3, that is to say a plane parallel to the face 25 in contact with the support surface 4 of housing 1.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot 6 est disposé dans un plan formant un angle compris entre zéro et moins de 90 degrés avec le plan du support 4 du power module 3.According to one embodiment of the invention, the cover 6 is arranged in a plane forming an angle between zero and less than 90 degrees with the plane of the support 4 of the power module 3.
La surface interne 23 du capot 6 du circuit 2 de refroidissement comporte au moins une excroissance turbulatrice 24 secondaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 comporte au moins deux excroissances turbulatrices 24.The inner surface 23 of the cover 6 of the cooling circuit 2 comprises at least one secondary turbulent protuberance 24 . According to one embodiment of the invention, the circuit 2 comprises at least two turbulent growths 24.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont formées directement à partir de la paroi du capot 6 circuit 2 de refroidissement, soit par emboutissage, soit par surmoulage de la fonderie.According to one embodiment of the invention, the secondary turbulent protrusions 24 are formed directly from the wall of the cover 6 cooling circuit 2, either by stamping or by overmolding from the foundry.
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré
Selon un mode de réalisation, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont intercalées avec les excroissances 21 primaires afin de forcer le fluide à slalomer entre les excroissances turbulatrices 24 secondaires. Le fait de slalomer permet d’améliorer l’échange.According to one embodiment, the secondary turbulent protrusions 24 are intercalated with the primary protrusions 21 in order to force the fluid to slalom between the secondary turbulent protrusions 24 . Weaving improves the rally.
Les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont ainsi disposées sur l’extérieur de la trajectoire du fluide afin de forcer l’eau à turbuler Les excroissances turbulatrices 24 secondaires permettent de décoller le fluide de refroidissement de la surface interne 23 du capot 6. De plus les excroissances turbulatrices 24 secondaires perturbent les turbulences crées par les excroissances 21 primaires. Cela augmente l’échange thermique.The secondary turbulent protuberances 24 are thus arranged on the outside of the path of the fluid in order to force the water to turbulate. secondary turbulators 24 disturb the turbulence created by the primary 21 growths. This increases the heat exchange.
En effet, ces excroissances turbulatrices 24 secondaires perturbent l’écoulement afin d’augmenter le coefficient de Reynolds et optimisent alors l’échange de chaleur des excroissances qui sont sous le module de puissance.Indeed, these secondary turbulent growths 24 disturb the flow in order to increase the Reynolds coefficient and then optimize the heat exchange of the growths which are under the power module.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont disposées sur une partie du circuit. Plus précisément, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont disposées sous le power module 3. Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont disposées tout le long du circuit 2 de refroidissement.According to one embodiment of the invention, the secondary turbulent growths 24 are arranged on part of the circuit. More specifically, the secondary turbulent protrusions 24 are arranged under the power module 3. According to one embodiment of the invention, the secondary turbulent protrusions 24 are arranged all along the cooling circuit 2.
Le nombre et la taille des excroissances turbulatrices 24 secondaires sont définis en fonction de la taille du circuit 2 de refroidissement.The number and size of the secondary turbulent growths 24 are defined according to the size of the cooling circuit 2.
Le nombre et la taille des excroissances turbulatrices 24 secondaires sont définies de façon à permettre une turbulence 20 optimale du fluide de refroidissement.The number and size of the secondary turbulent growths 24 are defined so as to allow optimum turbulence 20 of the cooling fluid.
L’invention concerne également l’utilisation l’ensemble 100 selon l’invention dans un véhicule thermique, électrique ou hybride.The invention also relates to the use of the assembly 100 according to the invention in a thermal, electric or hybrid vehicle.
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.The scope of the present invention is not limited to the details given above and allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope of the invention. Therefore, the present embodiments should be considered by way of illustration, and can be modified without departing from the scope defined by the claims.
Claims (10)
- un circuit (2) de refroidissement, dans lequel circule un fluide de refroidissement,
- au moins un conducteur (5) de chaleur.Electronic assembly (100) comprising an electronic housing (1) in which are arranged at least one electronic element on a support surface (4) and a cooling system (10) arranged under the electronic element, the cooling system (10) comprising:
- a cooling circuit (2), in which a cooling fluid circulates,
- at least one heat conductor (5).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2011062A FR3115652A1 (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Electronic assembly comprising a cooling system |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2011062 | 2020-10-28 | ||
| FR2011062A FR3115652A1 (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Electronic assembly comprising a cooling system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3115652A1 true FR3115652A1 (en) | 2022-04-29 |
Family
ID=77710771
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|---|---|---|---|
| FR2011062A Pending FR3115652A1 (en) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | Electronic assembly comprising a cooling system |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120227937A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-13 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Heat dissipation structure for photovoltaic inverter |
| US20200052612A1 (en) * | 2017-04-25 | 2020-02-13 | Denso Corporation | Electric power conversion apparatus |
-
2020
- 2020-10-28 FR FR2011062A patent/FR3115652A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120227937A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-13 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Heat dissipation structure for photovoltaic inverter |
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