FR3129267A1 - Ensemble électronique comportant un élément de dissipation thermique amélioré - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ensemble (100) électronique comportant un circuit (6) de refroidissement et un logement (20) électronique dans lequel sont disposés au moins un élément (10) de dissipation thermique et un module (1) électronique, l’élément (10) de dissipation thermique étant disposé entre le module (1) électronique et une surface support (2) du logement (20) électronique formée par le circuit (6) de refroidissement, l’élément (10) de dissipation thermique étant formé par au moins une plaque (10) métallique conductrice de chaleur isolée électriquement, la conductivité thermique de la plaque (10) étant supérieure à celle du circuit (6) de refroidissement. Figure pour l’abrégé : 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.
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.
L’ensemble électronique, disposé dans un logement électronique, comporte au moins un module électronique dont la température s’élève lors de son fonctionnement, la valeur de l’élévation de cette température étant liée au dimensionnement du module électronique.
L’augmentation de température va créer des dommages importants au niveau du module électronique 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, en général en aluminium, est disposé sous le module de puissance. Dans ce type d’ensemble électronique, le module de puissance est fixé au support avec une colle thermique.
Un inconvénient de l’utilisation de colle cette thermique provient du fait qu’elle ne permet pas de dissiper correctement la température sous le module de puissance. En effet, le module de puissance dégage, de par sa grande puissance, une grande quantité de chaleur sur une petite surface, ce qui implique une température élevée qui ne se dissipe pas correctement. La température n’est donc pas homogène sous les modules de puissances, ce qui provoque des points plus chauds dans certaines zones, et perturbe le fonctionnement des modules de puissance, et peut provoquer des départs de feu. De plus, lorsque la colle thermique est soumise à une température supérieure à sa température maximale d’utilisation, elle se désintègre. Le module de puissance est alors en contact directe avec le circuit de refroidissement ce qui peut provoquer des dégâts au niveau du module de puissance, et de 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 système de refroidissement comportant un élément de refroidissement amélioré, qui par conséquent limite les dommages dus aux effets thermiques.
Pour cela la présente invention propose un ensemble électronique comportant un circuit de refroidissement et un logement électronique dans lequel sont disposés au moins un élément de dissipation thermique et un module électronique, l’élément de dissipation thermique étant disposé entre le module électronique et une surface support du logement électronique formée par le circuit de refroidissement, l’élément de dissipation thermique étant formé par au moins une plaque métallique conductrice de chaleur isolée électriquement, la conductivité thermique de la plaque étant supérieure à celle du circuit de refroidissement.
Une telle plaque permet une meilleure dissipation thermique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de dissipation thermique est une plaque métallique en aluminium anodisé.
L’anodisation de la plaque permet d’avoir une double barrière d’isolation, et d’éviter tout contact entre le module de puissance et le circuit de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque est en aluminium 6060 anodisé.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de dissipation a une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de dissipation est fixé au support et au module électronique avec une colle thermique ou un équivalent.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’épaisseur de la colle thermique est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm.
L’invention concerne également un ensemble machine comprenant une machine électrique et un ensemble électronique selon l’invention.
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 un élément de dissipation thermique selon un mode de réalisation de l'invention,
- la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec un élément de dissipation thermique selon un autre mode de réalisation de l'invention.
La illustre un ensemble 100 électronique comportant un logement 20 électronique avec un circuit 6 de refroidissement et un élément 10 de dissipation thermique selon l’invention.
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.
Le logement 20 électronique comprend au moins un module 1 électronique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le module 1 électronique est un module 1 de puissance.
Dans le cadre de l’invention, un module 1 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.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le logement 20 électronique comprend des composants de l’électronique de puissance. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le logement 20 électronique comprend des composants de l’électronique de commande.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble 100 électronique comporte un circuit 6 de refroidissement disposé sous la surface 2 de support de façon à permettre le refroidissement des composants électroniques et plus particulièrement du module 1 électronique.
Le circuit 6 de refroidissement est formé par un canal 62 formé dans le corps 61 du circuit 6.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 6 de refroidissement est formé par un canal 62 circulaire ou en forme de parallélépipède ou toutes formes compatibles avec le fonctionnement du circuit 6 de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 6 de refroidissement est en aluminium.
Le circuit 6 de refroidissement est parcouru par un fluide de refroidissement, et par exemple de l’eau ou un mélange eau-glycol.
Dans le cadre de l’invention, un élément 10 de dissipation thermique est disposé sous le module 1 électronique et sur une surface support 2 du logement 20 électronique formée par le circuit 6 de refroidissement. Plus précisément, l’élément 10 de dissipation thermique est disposé entre le module 1 électronique et la surface support 2, du logement 20 électronique formée par le corps 61 du circuit 6 de refroidissement. L’élément 10 de dissipation thermique est ainsi disposé de façon à permettre la dissipation de la chaleur émanant des composants électroniques et plus particulièrement du module 1 électronique.
Dans le cadre de l’invention, l’élément 10 de dissipation thermique est formé par au moins une plaque 10 métallique conductrice de chaleur anodisée. Plus précisément la plaque 10 est isolée électriquement, et sa conductivité thermique est supérieure à celle du circuit 6 de refroidissement.
Une telle plaque permet une meilleure dissipation thermique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque est en aluminium anodisé. Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque est entièrement anodisée, sur toutes ses faces. L’anodisation totale de la plaque, c’est-à-dire sur ses deux faces, permet d’avoir une double barrière d’isolation, et d’éviter tout contact entre le module de puissance et le circuit de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque est en aluminium 6060 anodisé.
L’aluminium 6060 est composé de Si 0,30-0,60, Fe 0,10-0,30, Cu 0,1 max, Mn 0,1 max, Mg 0,35-0,60, Cr 0,05 max, Zn 0,15 max, Ti 0,10 max, Al le reste.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la conductivité de la plaque 10 métallique est supérieure ou égale à 150 w/m.k.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la conductivité de la plaque 10 métallique est supérieure ou égale à 200 w/m.k.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la conductivité de la plaque 10 métallique est égale à 200 w/m.k.
La plaque permet ainsi d’avoir une plus grande conductivité permettant un meilleur échange de chaleur et permettant d’éviter les points chauds
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque 10 métallique a une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque 10 métallique a une épaisseur égale à 4 mm.
Plus la plaque est épaisse, plus la conductivité est augmentée. Une telle épaisseur permet ainsi un compromis entre la conductivité et l’encombrement de la plaque. De cette façon, la plaque permet d’avoir une plus grande surface d’échange et d’éviter les points chauds Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque 10 métallique est fixée au support 2 et au module 1 électronique avec une colle thermique 3, 3’ou un équivalent. Il y a ainsi 2 couches de colle 3, 3’ thermique. Une couche 3 entre la plaque 10 et le module 1 électronique, et une couche 3’ entre la plaque et le support 2. L’épaisseur de la colle 3, 3’ thermique est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’épaisseur de la colle 3, 3’ thermique est égale à 0,2 mm.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble 100 électronique comporte au moins une plaque 10 sous chaque module 1 électronique
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble 100 électronique comporte plus d’une plaque 10 sous chaque module1 électronique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble 100 électronique comporte une plaque 10 commune à plusieurs modules 1 électronique, c’est-à-dire disposée sous plusieurs module 1 électronique.
Selon un mode de réalisation de l’invention illustré , le circuit 6 de refroidissement comporte sur sa surface 63 interne des excroissances 64 primaires et/ou des excroissances turbulatrices 65 secondaire, également appelés picots. La surface 63 interne est définie par la surface du circuit 6 en contact avec le fluide de refroidissement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 6 de refroidissement est fermé par un capot 66.
Les excroissances primaires et secondaires sont ainsi disposées de façon à forcer l’eau à turbuler et permettent de décoller le fluide de refroidissement de la surface interne. Cela augmente l’échange thermique.
L’invention concerne également un ensemble machine comprenant une machine électrique et un ensemble 100 électronique selon l’invention.
L’invention concerne également l’utilisation de l’ensemble 100 selon l’invention dans un véhicule thermique, 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 (8)
- Ensemble (100) électronique comportant un circuit (6) de refroidissement et un logement (20) électronique dans lequel sont disposés au moins un élément (10) de dissipation thermique et un module (1) électronique, l’élément (10) de dissipation thermique étant disposé entre le module (1) électronique et une surface support (2) du logement (20) électronique formée par le circuit (6) de refroidissement,
caractérisé en ce que l’élément (10) de dissipation thermique est formé par au moins une plaque (10) métallique conductrice de chaleur isolée électriquement, la conductivité thermique de la plaque (10) étant supérieure à celle du circuit (6) de refroidissement. - Ensemble (100) électronique selon la revendication 1, dans lequel l’élément (10) de dissipation thermique est une plaque métallique en aluminium anodisé.
- Ensemble (100) électronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la plaque est en aluminium 6060 anodisé.
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément (10) de dissipation a une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm.
- Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 4, dans lequel l’élément (10) de dissipation est fixé au support (2) et au module (1) électronique avec une colle thermique (3).
- Ensemble (100) électronique selon la revendication 5, dans lequel l’épaisseur de la colle (3) thermique est comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm.
- Ensemble machine comprenant une machine électrique et un ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 6.
- Utilisation de l’ensemble (100) selon une des revendications 1 à 6 dans un véhicule électrique ou hybride.
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965699A (en) * | 1989-04-18 | 1990-10-23 | Magnavox Government And Industrial Electronics Company | Circuit card assembly cold plate |
| US20030081384A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-01 | Rider Jerald Ray | Method for increasing the dielectric strength of isolated base integrated circuits used with variable frequency drives |
| US20080230208A1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Claus Nygaard Rasmussen | Liquid Cooling System Cold Plate Assembly |
| US20120175094A1 (en) * | 2011-01-10 | 2012-07-12 | Asetek A/S | Liquid Cooling System Cold Plate Assembly |
| US20150016062A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Ford Global Technologies, Llc | Highly integrated power electronic module assembly |
| EP2844052A2 (fr) * | 2013-08-27 | 2015-03-04 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Bloc convertisseur de puissance de véhicule électrique ou hybride |
| US20200052612A1 (en) * | 2017-04-25 | 2020-02-13 | Denso Corporation | Electric power conversion apparatus |
| 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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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4965699A (en) * | 1989-04-18 | 1990-10-23 | Magnavox Government And Industrial Electronics Company | Circuit card assembly cold plate |
| US20030081384A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-05-01 | Rider Jerald Ray | Method for increasing the dielectric strength of isolated base integrated circuits used with variable frequency drives |
| US20080230208A1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Claus Nygaard Rasmussen | Liquid Cooling System Cold Plate Assembly |
| US20120175094A1 (en) * | 2011-01-10 | 2012-07-12 | Asetek A/S | Liquid Cooling System Cold Plate Assembly |
| US20150016062A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Ford Global Technologies, Llc | Highly integrated power electronic module assembly |
| EP2844052A2 (fr) * | 2013-08-27 | 2015-03-04 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Bloc convertisseur de puissance de véhicule électrique ou hybride |
| US20200052612A1 (en) * | 2017-04-25 | 2020-02-13 | Denso Corporation | Electric power conversion apparatus |
| 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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