FR3129266A1 - Ensemble électronique comportant un système de refroidissement amélioré - Google Patents
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Abstract
Ensemble (100) électronique comportant un logement (1) électronique et un circuit (2) de refroidissement fermé par un capot (5), dans lequel circule un fluide de refroidissement, le fluide de refroidissement (6) étant un fluide (6) biphasique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
La présente invention concerne le refroidissement de l’ensemble électronique du moteur électrique d’un véhicule automobile électrique ou hybride.
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.
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.
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.
Pour limiter ces effets thermiques, il est connu d’utiliser un circuit de refroidissement du logement électronique. Le circuit de refroidissement est disposé sous le module de puissance.
Ce type de circuit de refroidissement est alimenté par un circuit provenant du véhicule. Ce qui est un inconvénient lorsque l’ensemble électronique est disposé dans des zones qui ne sont pas facilement accessibles. Par exemple, dans un véhicule lorsque l’ensemble électronique est en position P2 ou P4, il est difficile d’amener un circuit jusqu’à l’ensemble électronique.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l’art antérieur en proposant un circuit de refroidissement améliorant les échanges thermiques, et par conséquent limitant les dommages dus aux effets thermiques en abaissant la température.
Pour cela la présente invention propose un ensemble électronique comportant un logement électronique et un circuit de refroidissement fermé par un capot, dans lequel circule un fluide de refroidissement, le fluide de refroidissement étant un fluide biphasique.
Un tel fluide permet d’utiliser un circuit de refroidissement qui fonctionne de façon autonome. Cela permet de positionner l’ensemble électronique dans toutes les zones du véhicule sans être dépendant du circuit d’arrivée d’eau du véhicule.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide 6 biphasique est du NH3, de l'acétone, un gaz hydrochlorofluorocarbonés (HCFC) ou chlorofluorocarbonés (CFC)(Fréon), du méthane, ou de l'éthane.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit de refroidissement est fermé et autonome
Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide biphasique est constituée de deux phases qui permettent d’obtenir deux zones : une froide et une chaude.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble comporte un module de puissance.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit de refroidissement comporte au moins deux excroissances turbulatrices.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot est disposé dans un plan parallèle à une face du circuit de refroidissement en contact avec la surface support du logement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices sont formées directement à partir de la paroi du capot circuit de refroidissement, soit par emboutissage, soit par surmoulage de la fonderie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices sont disposées en quinconce.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot comporte sur une face extérieure, des ailettes de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les ailettes sont disposées verticalement par rapport à la surface du capot
L’invention concerne également l’utilisation de l’ensemble selon l’invention dans un véhicule électrique ou hybride.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles:
- la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec circuit de refroidissement selon un mode de réalisation de l'invention,
- la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec circuit de refroidissement selon un autre mode de réalisation de l'invention,
- la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec circuit de refroidissement selon un autre mode de réalisation de l'invention,
- la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec circuit de refroidissement selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Les illustrent un ensemble 100 électronique comportant un logement 1 électronique avec un circuit 2 de refroidissement selon l’invention.
Le logement 1 électronique comprend 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.
Le module de puissance 3 est disposé sur une surface de support 4, du logement 1 électronique, opposée à celle 25 en contact avec le circuit 2 de refroidissement.
Le circuit 2 de refroidissement est ainsi disposé de façon à permettre le refroidissement des composants électroniques et plus particulièrement du module 3 de puissance.
Dans le cadre de l’invention, un module de puissance est un module électronique contenant des puces semi-conductrices (par exemple des transistors dit de puissance), conçu pour réaliser des circuits de conversion d'énergie, comme ceux par exemple d’une cellule de commutation, d'un onduleur ou encore d’un pont redresseur.
L’ensemble électronique est par un exemple un ensemble électronique pour machine électrique.
La machine électrique est par exemple une machine électrique tournante. Par exemple, la machine électrique tournante 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.
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré , le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 formé dans le corps 22 du circuit 2.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 circulaire.
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.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est en aluminium.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est fermé par un capot 5.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot 5 est disposé dans un plan parallèle à celui du support 4 du module de puissance 3, c’est-à-dire un plan parallèle à la face 25 en contact avec la surface 4 support du logement 1.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot 5 est disposé dans un plan formant un angle compris entre zéro et moins de 90 degrés avec le plan du support 4 du module de puissance 3.
Dans le cadre de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est parcouru par un fluide 6 biphasique, c’est -à-dire un fluide qui est constituée de deux phases qui permettent d’obtenir deux zones : une froide et un chaude. Le fluide utilisé dépend de la gamme de température d'utilisation visée. Selon un mode de réalisation de l’invention le fluide 6 biphasique est du NH3, de l'acétone, un gaz hydrochlorofluorocarbonés (HCFC) ou chlorofluorocarbonés (CFC)( Fréon), du méthane, de l'éthane, etc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide biphasique est introduit dans le circuit de refroidissement. Le circuit 2 est ensuite refermé
Un tel fluide permet d’utiliser un circuit de refroidissement qui fonctionne de façon autonome. Cela permet de positionner l’ensemble électronique dans toutes les zones du véhicule sans être dépendant du circuit d’arrivée d’eau du véhicule.
Dans le cadre de l’invention, le circuit de refroidissement est fermé et autonome. C’est-à-dire qu’il n’est pas alimenté par le circuit de refroidissement du véhicule.
Le circuit 2 de refroidissement fonctionne ainsi de manière autonome.
Le fluide en contact avec le support 4 forme une zone chaude de vaporisation, aussi appelée source chaude et la zone opposée forme une zone froide de condensation, aussi appelée source froide. Le fluide se condense dans sa phase liquide, dans la zone froide et est vaporisé dans sa phase gazeuse dans la zone chaude. La pression gazeuse étant plus grande dans la zone de vaporisation que dans la zone de condensation, on obtient un flux gazeux dans le sens opposé au déplacement de la phase liquide. Les forces de pression, agissent seules comme moteur de la circulation du fluide.
Plus précisément, la zone en contact avec le support 4 devient la zone chaude en refroidissant le module de puissance 3, et la zone en contact avec le capot 5 devient la zone froide.
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré , la surface interne 23 du capot 5 du circuit 2 de refroidissement comporte au moins une excroissance turbulatrice 24. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 comporte au moins deux excroissances turbulatrices 24.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 sont formées directement à partir de la paroi du capot 5 circuit 2 de refroidissement, soit par emboutissage, soit par surmoulage de la fonderie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 sont disposées en quinconce.
Les excroissances turbulatrices 24 sont ainsi disposées sur l’extérieur de la trajectoire du fluide afin de forcer l’eau à turbuler. Les excroissances turbulatrices 24 permettent de décoller le fluide de refroidissement de la surface interne 23 du capot 5. Cela augmente l’échange thermique et favorise le refroidissement, en augmentant le pouvoir de refroidissement du capot
En effet, ces excroissances turbulatrices 24 perturbent l’écoulement afin d’augmenter le coefficient de Reynolds et optimisent alors l’échange de.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 sont disposées sur une partie du circuit. Plus précisément, les excroissances turbulatrices 24 sont disposées sous le module de puissance 3. Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 sont disposées tout le long du circuit 2 de refroidissement.
Le nombre et la taille des excroissances turbulatrices 24 sont définis en fonction de la taille du circuit 2 de refroidissement.
Le nombre et la taille des excroissances turbulatrices 24 sont définies de façon à permettre une turbulence optimale du fluide de refroidissement.
Selon un mode de réalisation d’invention illustré , le capot 5 comporte sur sa face 20 extérieure, des ailettes 8 de refroidissement. Plus précisément, les ailettes sont disposées sur la face qui n’est pas en contact avec le fluide 6 de refroidissement. Les ailettes 8 sont disposées verticalement par rapport à la surface du capot. Ces ailettes 8 de refroidissement augmente l’échange thermique et favorise le refroidissement, en augmentant le pouvoir de refroidissement du capot
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré ,, l’ensemble 100 comporte à la fois des excroissance 24 turbulatrices et à la fois des ailettes 8 de refroidissement.
L’invention concerne également l’utilisation l’ensemble 100 selon l’invention dans un véhicule électrique ou hybride.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.
Claims (10)
- Ensemble (100) électronique comportant un logement (1) électronique et un circuit (2) de refroidissement fermé par un capot (5), dans lequel circule un fluide de refroidissement,
caractérisé en ce que le fluide de refroidissement (6) est un fluide (6) biphasique. - Ensemble (100) électronique selon la revendication 1, dans le lequel le circuit de refroidissement est fermé et autonome.
- Ensemble (100) électronique selon la revendication 1 ou 2, comportant un module de puissance (3).
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit (2) de refroidissement comporte au moins deux excroissances turbulatrices (24).
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 4, dans lequel le capot (5) est disposé dans un plan parallèle à une face (25) du circuit (2) de refroidissement en contact avec la surface (4) support du logement (1).
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 4 à 5 lorsqu’elle dépend de la revendication 4, dans lequel les excroissances turbulatrices (24) sont formées directement à partir de la paroi du capot (5) du circuit 2 de refroidissement, soit par emboutissage, soit par surmoulage de la fonderie.
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 4 à 6 lorsqu’elles dépendent de la revendication 4, dans lequel les excroissances turbulatrices (24) sont disposées en quinconce.
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 7, dans lequel le capot (5) comporte sur une face (20) extérieure, des ailettes (8) de refroidissement.
- Ensemble (100) électronique selon la revendication 8, dans lequel Les ailettes (8) sont disposées verticalement par rapport à la surface du capot (5).
- Utilisation de l’ensemble (100) selon une des revendications 1 à 9 dans un véhicule électrique ou hybride.
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Citations (4)
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| US6082443A (en) * | 1997-02-13 | 2000-07-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Cooling device with heat pipe |
| US20200052612A1 (en) * | 2017-04-25 | 2020-02-13 | Denso Corporation | Electric power conversion apparatus |
| US10849217B2 (en) * | 2018-07-02 | 2020-11-24 | Aptiv Technologies Limited | Electrical-circuit assembly with heat-sink |
| WO2021191193A1 (fr) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Circuit de refroidissement pour logement electronique avec module de puissance |
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2021
- 2021-11-16 FR FR2112084A patent/FR3129266A1/fr active Pending
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