FR3144738A1

FR3144738A1 - Electrical energy converter intended to be coupled to a heat exchange device

Info

Publication number: FR3144738A1
Application number: FR2214624A
Authority: FR
Inventors: Aurélien Pouilly; Eloi Mortain; Amaury Rouet; Sreenath Narayanan
Original assignee: Valeo eAutomotive France SAS
Current assignee: Valeo eAutomotive France SAS
Priority date: 2022-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2024-07-05

Abstract

L’invention se rapporte à un convertisseur (1) d’énergie électrique comportant un boîtier (11) dans lequel est monté au moins un module (13) électronique de puissance, un ensemble de canalisations étant agencé pour évacuer la chaleur générée dans le boîtier (11) dans deux zones distinctes (Z1, Z2) du boîtier 11 et au moins un composant d’un autre module (12) électronique étant monté sur une troisième zone (Z3), formée entre lesdites deux zones (Z1, Z2) distinctes du boîtier (11), pour bénéficier du refroidissement de ces deux dernières. Figure pour l’abrégé : figure 9The invention relates to an electrical energy converter (1) comprising a housing (11) in which at least one power electronic module (13) is mounted, a set of pipes being arranged to evacuate the heat generated in the housing (11) in two distinct zones (Z1, Z2) of the housing 11 and at least one component of another electronic module (12) being mounted on a third zone (Z3), formed between said two distinct zones (Z1, Z2). of the housing (11), to benefit from the cooling of the latter two. Figure for abstract: figure 9

Description

Electrical energy converter intended to be coupled to a heat exchange device

Technical field of the invention

L’invention concerne le domaine des convertisseurs d’énergie électrique et, notamment, un tel convertisseur d’énergie électrique destiné à être couplé à un dispositif d’échange thermique.The invention relates to the field of electrical energy converters and, in particular, to such an electrical energy converter intended to be coupled to a heat exchange device.

Technical background

Un convertisseur d’énergie électrique est un circuit électrique permettant de régler et de contrôler le transfert d’énergie entre un générateur et un récepteur. Les composants constituant ce convertisseur peuvent être des condensateurs, des inductances, des transformateurs et des semi-conducteurs de puissance fonctionnant comme des interrupteurs.An electrical energy converter is an electrical circuit for adjusting and controlling the transfer of energy between a generator and a receiver. The components constituting this converter can be capacitors, inductors, transformers and power semiconductors functioning as switches.

Un convertisseur a pour rôle de transformer l’énergie électrique disponible en une forme appropriée afin d’alimenter une machine électrique. La source d’énergie disponible peut avoir une forme alternative ou une forme continue. Typiquement, il existe quatre familles de convertisseurs : un hacheur ou convertisseur DCDC (convertisseur continu-continu), un gradateur/cycloconvertisseur (convertisseur alternatif-alternatif), un redresseur (convertisseur alternatif-continu) et un onduleur (convertisseur continu-alternatif). Le transfert d’énergie peut parfois s’effectuer dans les deux sens. Dans ce cas, on parle de convertisseur bidirectionnel en puissance ou convertisseur à récupération d’énergie.The role of a converter is to transform the available electrical energy into an appropriate form in order to power an electrical machine. The available energy source can have an alternating form or a continuous form. Typically, there are four families of converters: a DCDC chopper or converter (DC-DC converter), a dimmer/cycloconverter (AC-AC converter), a rectifier (AC-DC converter) and an inverter (DC-AC converter). Energy transfer can sometimes occur in both directions. In this case, we speak of a bidirectional power converter or energy recovery converter.

Tous ces convertisseurs rencontrent le même problème de s’échauffer facilement notamment dans le cas de fortes puissances. À cause de cet échauffement, le rendement de ces convertisseurs peut être fortement diminué voire certaines connexions peuvent être endommagées à cause des dilatations différentes entre les matériaux utilisés et/ou du dépassement de la température critique de certains composants (par exemple il est préconisé de ne pas dépasser 175 °C pour le silicium).All these converters encounter the same problem of heating up easily, particularly in the case of high powers. Because of this heating, the efficiency of these converters can be greatly reduced or even certain connections can be damaged due to different expansions between the materials used and/or exceeding the critical temperature of certain components (for example it is recommended not to not exceed 175°C for silicon).

L'invention a notamment pour but de proposer un convertisseur d’énergie électrique destiné à être couplé à un dispositif d’échange thermique permettant, par circulation d’un liquide de refroidissement, une évacuation plus efficace de la chaleur générée dans le convertisseur d’énergie électrique même s’il est de forte puissance pour garantir un fonctionnement optimal et une durée de vie maximale du convertisseur d’énergie électrique.The invention aims in particular to propose an electrical energy converter intended to be coupled to a heat exchange device allowing, by circulation of a cooling liquid, a more efficient evacuation of the heat generated in the converter. electrical energy even if it is of high power to guarantee optimal operation and maximum lifespan of the electrical energy converter.

À cet effet, l’invention a pour objet un convertisseur d’énergie électrique comportant un boîtier dans lequel est monté au moins un module électronique de puissance afin de transformer un signal électrique d’entrée en un signal électrique de sortie, caractérisé en ce que le boîtier comporte un ensemble de canalisations destiné à recevoir un liquide de refroidissement de la chaleur générée dans le boîtier et agencé pour évacuer la chaleur générée dans le boîtier dans deux zones distinctes du boîtier sur lesquelles est monté un premier bloc de composant électronique et en ce que au moins un autre bloc de composant électronique est monté sur une troisième zone, formée entre lesdites deux zones distinctes du boîtier, pour bénéficier du refroidissement de ces deux zones.To this end, the subject of the invention is an electrical energy converter comprising a housing in which at least one electronic power module is mounted in order to transform an electrical input signal into an electrical output signal, characterized in that the housing comprises a set of pipes intended to receive a liquid for cooling the heat generated in the housing and arranged to evacuate the heat generated in the housing in two distinct areas of the housing on which a first electronic component block is mounted and in this that at least one other electronic component block is mounted on a third zone, formed between said two distinct zones of the housing, to benefit from the cooling of these two zones.

Avantageusement selon l'invention, il a pu être observé qu’un effet synergique d’évacuation de chaleur existe entre les deux zones distinctes du boîtier, notamment ladite troisième zone qui ne bénéficie pas de la même efficacité desdites deux premières zones distinctes du boîtier mais qui est notablement refroidie. Il a donc été imaginé selon l'invention de réorganiser dans le boîtier les composants générant le plus de chaleur afin d’être à l’aplomb de ou entre lesdites deux premières zones distinctes du boîtier pour réguler thermiquement un maximum de composants sans qu’ils soient tous à l’aplomb d’une zone d’échange thermique avec l’ensemble de canalisations. À titre d’exemple nullement limitatif, les composants comportant des condensateurs peuvent ainsi être montés au niveau desdites deux premières zones distinctes du boîtier du fait qu’ils sont des composants générant de fortes chaleurs en fonctionnement.Advantageously according to the invention, it could be observed that a synergistic heat evacuation effect exists between the two distinct zones of the housing, in particular said third zone which does not benefit from the same efficiency of said first two distinct zones of the housing but which is noticeably cooled. It was therefore imagined according to the invention to reorganize in the housing the components generating the most heat in order to be directly above or between said first two distinct zones of the housing to thermally regulate a maximum of components without them are all directly above a heat exchange zone with the set of pipes. By way of non-limiting example, components comprising capacitors can thus be mounted at said first two distinct zones of the housing due to the fact that they are components generating high heat in operation.

En outre, avantageusement selon l'invention, l'ensemble de canalisations permet d’évacuer la chaleur générée dans le boîtier dans au moins deux zones distinctes du boîtier de manière plus homogène qu’un refroidissement obtenu au moyen de plusieurs circuits de refroidissement distincts ou d’un unique circuit en série passant consécutivement par une première zone puis une deuxième zone. On comprend donc que les composants montés dans le boîtier auront des refroidissements distincts équivalents et, donc, des vieillissements équivalents ce qui permet aux composants montés dans le boîtier de présenter des durées de vie davantage homogènes entre eux, c'est-à-dire de les « user » de manière davantage équivalente.Furthermore, advantageously according to the invention, the set of pipes makes it possible to evacuate the heat generated in the housing in at least two distinct zones of the housing in a more homogeneous manner than cooling obtained by means of several distinct cooling circuits or of a single series circuit passing consecutively through a first zone then a second zone. We therefore understand that the components mounted in the case will have equivalent distinct cooling and, therefore, equivalent aging, which allows the components mounted in the case to have more homogeneous lifespans between them, that is to say “use” them in a more equivalent way.

L’invention comporte en variante l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison.The invention alternatively comprises one or more of the following optional features, taken alone or in combination.

Les trois zones du boîtier peuvent être coplanaires avantageusement selon l'invention. En effet, la troisième zone n’ayant pas besoin d’installation de refroidissement, chaque composant y étant monté est plus simplement intégré. On comprend immédiatement que la réorganisation des composants de manière coplanaire va également permettre d’obtenir un convertisseur plus compact nécessitant moins d’étape lors du procédé d’assemblage.The three zones of the housing can advantageously be coplanar according to the invention. Indeed, the third zone does not need a cooling installation, each component mounted there is more simply integrated. We immediately understand that reorganizing the components in a coplanar manner will also make it possible to obtain a more compact converter requiring fewer steps during the assembly process.

Un premier bloc de composant électronique peut être monté au moins partiellement à l’aplomb d’une desdites deux zones distinctes du boîtier et peut entourer au moins partiellement un deuxième bloc de composant électronique, différent du premier bloc, afin que le deuxième bloc bénéficie du refroidissement du premier bloc de composant. De manière surprenante, il a été trouvé que cette répartition apportait un refroidissement non négligeable du deuxième bloc de composant. On comprend ainsi qu’on obtient une faible différence thermique entre les trois zones du boîtier. Bien entendu, l’écartement entre les deux premières zones ne doit être tel que les effets synergiques ne sont plus retrouvés. De manière empirique, il a été trouvé qu’un écartement entre les deux premières zones équivalent à une à deux fois la moyenne des largeurs desdites deux premières zones (les deux largeurs selon la même direction que l’écartement, la somme des largeurs étant divisée par deux) donnait pleine satisfaction.A first electronic component block can be mounted at least partially directly above one of said two distinct zones of the housing and can at least partially surround a second electronic component block, different from the first block, so that the second block benefits from the cooling of the first component block. Surprisingly, it was found that this distribution provided significant cooling of the second component block. We thus understand that we obtain a small thermal difference between the three zones of the case. Of course, the spacing between the first two zones should not be such that the synergistic effects are no longer found. Empirically, it has been found that a spacing between the first two zones is equivalent to one to two times the average of the widths of said first two zones (the two widths in the same direction as the spacing, the sum of the widths being divided by two) gave full satisfaction.

Le premier bloc de composant peut être réparti sous forme de U dans le boîtier, les deux faces parallèles du U étant montées respectivement à l’aplomb desdites deux premières zones distinctes du boîtier et le deuxième bloc de composant pouvant être monté entre les deux faces parallèles du U du premier bloc de composant. Un pont thermique de refroidissement est créé entre les deux premières zones distinctes par le premier bloc en U ce qui permet encore d’améliorer le refroidissement du deuxième bloc de composant. On comprend ainsi qu’on obtient une température similaire au niveau des deux premières zones et de la troisième zone du boîtier.The first component block can be distributed in the form of a U in the housing, the two parallel faces of the U being mounted respectively directly above said two distinct first zones of the housing and the second component block can be mounted between the two parallel faces of the U of the first component block. A thermal cooling bridge is created between the first two distinct zones by the first U-shaped block, which further improves the cooling of the second component block. We thus understand that a similar temperature is obtained at the level of the first two zones and the third zone of the housing.

Cela n’empêche pas les deux blocs de composants à refroidir de pouvoir subir des températures différentes suivant leur nature. Selon un exemple particulier, le premier bloc de composant peut comporter au moins un condensateur de liaison de courant continu (connu en anglais sous le nom de « DC link ») et le deuxième bloc de composant peut comporter un élément du filtre de compatibilité électromagnétique (connu en anglais sous le nom de « EMC filter »). Dans cet exemple, le premier bloc de composant en U peut généralement être régulé autour de 100 °C alors que le deuxième bloc de composant peut subir une température pouvant s’élever jusqu’à 200 °C. Ainsi, malgré le refroidissement homogène des trois zones du boîtier, les deux bloc de composants suivant leurs natures respectives pourront éventuellement être régulés thermiquement à des températures différentes.This does not prevent the two blocks of components to be cooled from being able to experience different temperatures depending on their nature. According to a particular example, the first component block may comprise at least one direct current link capacitor (known in English as “DC link”) and the second component block may comprise an element of the electromagnetic compatibility filter ( known in English as “EMC filter”). In this example, the first U-shaped component block can generally be regulated around 100°C while the second component block can experience a temperature of up to 200°C. Thus, despite the homogeneous cooling of the three zones of the case, the two blocks of components depending on their respective natures could possibly be thermally regulated at different temperatures.

Dans ce même exemple particulier, afin d’encore améliorer le refroidissement du deuxième bloc de composant, le filtre de compatibilité électromagnétique du deuxième bloc de composant peut comporter un corps de ferrite qui est plaqué contre la troisième zone du boîtier à l’aide d’un support, le corps de ferrite comportant au moins une couche thermiquement conductrice (parfois connu sous l’abréviation anglaise « TIM » pour « thermal interface material ») pour améliorer son refroidissement via le support et/ou la troisième zone du boîtier. En effet, il est habituel que le support possède une surface de contact très faible au regard de la surface externe du corps de ferrite. Par ailleurs, la ferrite elle-même peut être moins avantageuse en termes de transmission thermique que la couche thermiquement conductrice. Cette variante permet donc d’apporter une surface d’échange thermique optimisées pour améliorer le refroidissement de l’élément dégageant le plus de chaleur de cet exemple de deuxième bloc de composant par le support, par la troisième zone du boîtier ou par les deux en même temps. On comprend dans ce dernier cas qu’on utilisera préférentiellement une première couche thermiquement conductrice entre la troisième zone du boîtier et le corps de ferrite et une deuxième couche thermiquement conductrice entre le corps de ferrite et le support (les première et deuxième couches pouvant être une seule et même couche).In this same particular example, in order to further improve the cooling of the second component block, the electromagnetic compatibility filter of the second component block may comprise a ferrite body which is pressed against the third zone of the housing using a support, the ferrite body comprising at least one thermally conductive layer (sometimes known by the English abbreviation “TIM” for “thermal interface material”) to improve its cooling via the support and/or the third zone of the housing. Indeed, it is usual for the support to have a very small contact surface compared to the external surface of the ferrite body. Furthermore, the ferrite itself may be less advantageous in terms of thermal transmission than the thermally conductive layer. This variant therefore makes it possible to provide a heat exchange surface optimized to improve the cooling of the element emitting the most heat of this example of second component block by the support, by the third zone of the housing or by both in same time. It is understood in the latter case that a first thermally conductive layer will preferably be used between the third zone of the housing and the ferrite body and a second thermally conductive layer between the ferrite body and the support (the first and second layers possibly being a one and the same layer).

Selon une variante particulière, l’ensemble de canalisations comporte deux cavités formant chacune une zone et au moins un composant appartenant à un premier module électronique de puissance peut être monté sur une desdites deux zones distinctes et au moins un composant appartenant à un deuxième module électronique de puissance peut être monté sur l’autre desdites deux zones distinctes. Dans cette variante, chaque cavité est agencée pour porter sur une première face un des modules électroniques de puissance et sur une deuxième face, opposée à la première face, un des blocs de composant électronique.According to a particular variant, the set of pipes comprises two cavities each forming a zone and at least one component belonging to a first electronic power module can be mounted on one of said two distinct zones and at least one component belonging to a second electronic module power can be mounted on the other of said two distinct zones. In this variant, each cavity is arranged to carry on a first face one of the electronic power modules and on a second face, opposite the first face, one of the electronic component blocks.

Le boîtier peut être configuré pour former l’ensemble de canalisations selon un circuit parallèle à deux branches entre une entrée unique et une sortie unique permettant d’améliorer l’évacuation de la chaleur générée dans le boîtier dans les deux zones distinctes du boîtier. Ainsi, avantageusement selon l’invention, l’ensemble de canalisations est directement formé par une (ou plusieurs) paroi(s) du boîtier par des évidements traversants ou non et/ou des dégagements ménagés dans une (ou plusieurs) paroi(s) s’étendant vers l’intérieur ou vers l’extérieur du boîtier. On comprend donc qu’aucune canalisation pour un liquide de refroidissement n’est ajoutée à part celles déjà formées par le boîtier lui-même. L’invention permet donc une intégration et une compacité améliorée pour refroidir les composants du convertisseur d’énergie électrique.The housing can be configured to form the set of pipes in a parallel circuit with two branches between a single inlet and a single outlet making it possible to improve the evacuation of the heat generated in the housing in the two distinct zones of the housing. Thus, advantageously according to the invention, the set of pipes is directly formed by one (or more) wall(s) of the housing by through or non-through recesses and/or clearances made in one (or more) wall(s). extending inwards or outwards from the housing. We therefore understand that no pipes for a coolant are added apart from those already formed by the case itself. The invention therefore allows improved integration and compactness to cool the components of the electrical energy converter.

Il est notamment possible, avantageusement selon l’invention, de pouvoir définir à l’avance les localisations respectives d’une entrée et d’une sortie en fonction du montage souhaité du convertisseur d’énergie électrique avec un autre organe, tel par exemple qu’une pompe de circulation du liquide de refroidissement, compris par exemple dans le véhicule où est monté le convertisseur d’énergie électrique pour limiter les longueurs de branchement entre les organes. De manière connexe, il est simple de maximiser la surface de support refroidie des composants dudit au moins un module électronique de puissance pour offrir une évacuation optimale de la chaleur générée par les composants dudit au moins un module électronique de puissance (localisation au plus près des composants et selon une grande étendue de surface d’échanges thermiques).It is in particular possible, advantageously according to the invention, to be able to define in advance the respective locations of an input and an output as a function of the desired mounting of the electrical energy converter with another member, such as for example that a coolant circulation pump, included for example in the vehicle where the electrical energy converter is mounted to limit the connection lengths between the components. In a related manner, it is simple to maximize the cooled support surface of the components of said at least one electronic power module to offer optimal evacuation of the heat generated by the components of said at least one electronic power module (location as close as possible to the components and over a large area of heat exchange surface).

En outre, avantageusement selon l’invention, le circuit parallèle permet d’évacuer la chaleur générée dans le boîtier dans deux zones distinctes du boîtier qui peuvent être actuellement refroidies au moyen de plusieurs circuits de refroidissement distincts. En effet, grâce à l’ensemble des canalisations intégré au boîtier, toutes les zones à l’intérieur du boîtier deviennent accessibles et plusieurs zones distinctes peuvent être, avantageusement selon l’invention, reliées entre elles sans complexifier et/ou multiplier inutilement des éléments pour refroidir l’intérieur du boîtier.Furthermore, advantageously according to the invention, the parallel circuit makes it possible to evacuate the heat generated in the housing in two distinct zones of the housing which can currently be cooled by means of several distinct cooling circuits. Indeed, thanks to all the pipes integrated into the housing, all the zones inside the housing become accessible and several distinct zones can be, advantageously according to the invention, connected together without complicating and/or unnecessarily multiplying elements. to cool the interior of the case.

Le convertisseur d’énergie électrique peut être un onduleur afin de transformer le signal électrique d’entrée du type continu en signal électrique de sortie du type alternatif et inversement. Bien entendu, le convertisseur d’énergie électrique n’est pas limité à un onduleur (convertisseur continu-alternatif) mais pourrait également être un hacheur (convertisseur continu-continu), un gradateur (convertisseur alternatif-alternatif), un redresseur (convertisseur alternatif-continu) sans sortir du cadre de l’invention.The electrical energy converter can be an inverter in order to transform the DC input electrical signal into an AC output electrical signal and vice versa. Of course, the electrical energy converter is not limited to an inverter (DC-AC converter) but could also be a chopper (DC-DC converter), a dimmer (AC-AC converter), a rectifier (AC converter). -continuous) without departing from the scope of the invention.

Préférentiellement selon l’invention, le convertisseur d’énergie électrique est bidirectionnel, c’est-à-dire permet de transformer l’énergie électrique en courant continu en courant alternatif dans un premier mode (fonction onduleur par exemple quand la machine électrique tournante déplace le véhicule alimentée par la source d’alimentation électrique) et de transformer l’énergie électrique en courant alternatif en courant continu dans un deuxième mode (fonction redresseur par exemple quand la machine électrique tournante est déplacée par le véhicule pour recharger la source d’alimentation électrique).Preferably according to the invention, the electrical energy converter is bidirectional, that is to say it allows the electrical energy to be transformed into direct current into alternating current in a first mode (inverter function for example when the rotating electrical machine moves the vehicle powered by the electrical power source) and to transform the electrical energy into alternating current into direct current in a second mode (rectifier function for example when the rotating electrical machine is moved by the vehicle to recharge the power source electric).

Brief description of the figures

D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other particularities and advantages of the invention will emerge clearly from the description given below, for information only and in no way limiting, with reference to the appended drawings, in which:

est une vue schématique d’un exemple de véhicule comportant un ensemble électrique selon l’invention ; is a schematic view of an example of a vehicle comprising an electrical assembly according to the invention;

est une vue en perspective d’un exemple de convertisseur d’énergie électrique selon l’invention ; is a perspective view of an example of an electrical energy converter according to the invention;

est une vue en perspective d’un exemple d’ensemble de canalisations d’un convertisseur d’énergie électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention ; is a perspective view of an example of a set of pipes of an electrical energy converter according to a first embodiment of the invention;

est une vue en perspective d’un exemple d’ensemble de canalisations d’un convertisseur d’énergie électrique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; is a perspective view of an example of a set of pipes of an electrical energy converter according to a second embodiment of the invention;

est une vue en coupe selon le plan V-V de la ; is a sectional view according to plan VV of the ;

est une vue en perspective d’un exemple de carter principal d’un convertisseur d’énergie électrique selon l’invention ; is a perspective view of an example of the main casing of an electrical energy converter according to the invention;

est une vue en perspective de la tournée à 180 ° par rapport à un axe vertical centré sur le boîtier ; is a perspective view of the rotated 180° relative to a vertical axis centered on the housing;

est une vue en perspective d’un exemple d’élément dissipateur thermique selon l’invention ; is a perspective view of an example of a heat sink element according to the invention;

est une vue en perspective d’un exemple d’organisation dans le boîtier de composants du module électronique de puissance selon l’invention. is a perspective view of an example of organization in the component housing of the power electronic module according to the invention.

detailed description

Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références, éventuellement additionnés d’un indice. La description de leur structure et de leur fonction n’est donc pas systématiquement reprise.In the different figures, identical or similar elements bear the same references, possibly added with an index. The description of their structure and function is therefore not systematically included.

Dans tout ce qui suit, les orientations sont les orientations des figures. En particulier, les termes « supérieur », « inférieur », « gauche », « droit », « au-dessus », « en-dessous », « vers l’avant » et « vers l’arrière » s’entendent généralement par rapport au sens de représentation des figures. En outre, les termes « amont » et « aval » s’entendent par rapport au sens de circulation du liquide de refroidissement dans l’ensemble 7 de canalisations du boîtier 11.In everything that follows, the orientations are the orientations of the figures. In particular, the terms "upper", "lower", "left", "right", "above", "below", "forward" and "backwards" generally mean in relation to the meaning of representation of the figures. In addition, the terms “upstream” and “downstream” are understood in relation to the direction of circulation of the coolant in the set 7 of pipes of the housing 11.

Par « convertisseur 1 d’énergie électrique de forte puissance », on entend un convertisseur 1 d’énergie électrique capable de transformer des signaux électriques d’entrée et de sortie au moins égaux à 50 kilowatts.By “high power electrical energy converter 1” is meant an electrical energy converter 1 capable of transforming input and output electrical signals at least equal to 50 kilowatts.

Par « boîtier 11 configuré pour former un ensemble 7 de canalisations », on entend que l’ensemble 7 de canalisations est, préférentiellement, directement formé par une (ou plusieurs) paroi(s) du boîtier 11 par des évidements traversants ou non et/ou des dégagements ménagés dans une (ou plusieurs) paroi(s) s’étendant vers l’intérieur ou vers l’extérieur du boîtier 11, c’est-à-dire préférentiellement ne comporte pas de canalisation rajoutée au boîtier 11.By “housing 11 configured to form a set 7 of pipes”, it is meant that the set 7 of pipes is, preferably, directly formed by one (or more) wall(s) of the housing 11 by through recesses or not and/ or clearances made in one (or more) wall(s) extending towards the inside or outside of the housing 11, that is to say preferably does not include any pipe added to the housing 11.

Par « liquide de refroidissement », on entend un liquide destiné à rester sous forme liquide dans la plage de températures considérée en fonctionnement normal comme, par exemple, entre - 40°C et 65°C, lors de sa circulation dans l’ensemble 7 de canalisations du boîtier 11 afin d’échanger, par contact, la chaleur d’au moins une partie des composants d’au moins un module électronique de puissance.By “coolant” is meant a liquid intended to remain in liquid form within the temperature range considered in normal operation such as, for example, between -40°C and 65°C, during its circulation throughout the assembly 7 of pipes of the housing 11 in order to exchange, by contact, the heat of at least part of the components of at least one electronic power module.

Par « circuit parallèle », on entend que l’ensemble 7 de canalisations comporte, à partir d’une entrée E unique, une division en au moins deux branches indépendantes (ou « branches parallèles ») formant chacune une zone Z1, Z2 distincte de refroidissement du boîtier 11 qui finissent par se rejoindre vers une sortie S unique.By “parallel circuit”, we mean that the set 7 of pipes comprises, from a single input E, a division into at least two independent branches (or “parallel branches”) each forming a zone Z1, Z2 distinct from cooling of the case 11 which end up joining towards a single outlet S.

Par « section de canalisation », on entend la surface obtenue par la largeur et la hauteur de la canalisation qui est sensiblement perpendiculaire à la direction de circulation du liquide de refroidissement dans la canalisation.By “pipe section”, we mean the surface obtained by the width and height of the pipe which is substantially perpendicular to the direction of circulation of the coolant in the pipe.

L’invention s’applique à tout type de convertisseurs 1 d’énergie électrique tel que pour une chaîne de traction au moins partiellement électrique telle que la micro-hybridation, l’hybridation légère, l’hybridation, l’hybridation rechargeable ou à moteur uniquement électrique, notamment ceux destinés à équiper des véhicules 2 de type tourisme, SUV (« Sport Utility Vehicles »), deux roues (notamment motos), avions, véhicules industriels choisis parmi camionnettes, « Poids – lourds » - c’est-à-dire métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route tels qu’engins agricoles ou de génie civil -, ou autres véhicules de transport ou de manutention ou drone.The invention applies to any type of electrical energy converter 1 such as for an at least partially electric traction chain such as micro-hybridization, mild hybridization, hybridization, rechargeable or motor hybridization only electric, in particular those intended to equip vehicles 2 of the tourism type, SUV ("Sport Utility Vehicles"), two wheels (in particular motorcycles), airplanes, industrial vehicles chosen from vans, "Heavy goods vehicles" - that is to say - say metro, bus, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles such as agricultural or civil engineering vehicles -, or other transport or handling vehicles or drones.

Dans l’exemple illustré à la , le véhicule 2 comporte un ensemble 3 électrique comprenant principalement au moins un convertisseur 1 d’énergie électrique, au moins un dispositif 5 d’échange thermique avec le convertisseur 1 d’énergie électrique, au moins une source 4 d’alimentation électrique et au moins une machine 6 électrique tournante. La source 4 d’alimentation électrique est préférentiellement conçue pour fournir une tension continue, par exemple comprise entre 12 V et 800 V, tel que 48 V ou 400V. La source 4 d’alimentation électrique comporte par exemple au moins une batterie rechargeable. La source 4 d’alimentation électrique ne sera pas d’avantage décrite ci-après car elle n’appartient au cœur de l’invention.In the example illustrated in , the vehicle 2 comprises an electrical assembly 3 mainly comprising at least one converter 1 of electrical energy, at least one device 5 for heat exchange with the converter 1 of electrical energy, at least one source 4 of electrical power and at least one least one rotating electric machine 6. The electrical power source 4 is preferably designed to provide a direct voltage, for example between 12 V and 800 V, such as 48 V or 400V. The electrical power source 4 includes for example at least one rechargeable battery. The electrical power source 4 will not be further described below because it does not belong to the heart of the invention.

La machine 6 électrique tournante tel qu’un moteur électrique comporte préférentiellement au moins un élément tournant comportant plusieurs enroulements de phase (non représentés) destinées à présenter des tensions de phase respectives. Dans l’exemple illustré à la , la machine 6 électrique est destinée à entraîner au moins une roue du véhicule 2 pour déplacer ce dernier à la demande de l’utilisateur en mode moteur et est destinée à recharger la source d’alimentation 4, tel qu’une batterie, par exemple lors d’une phase de freinage du véhicule.The rotating electric machine 6 such as an electric motor preferably comprises at least one rotating element comprising several phase windings (not shown) intended to present respective phase voltages. In the example illustrated in , the electric machine 6 is intended to drive at least one wheel of the vehicle 2 to move the latter at the request of the user in motor mode and is intended to recharge the power source 4, such as a battery, for example during a braking phase of the vehicle.

Le convertisseur 1 d’énergie électrique est connecté entre la source 4 d’alimentation électrique et la machine 6 électrique tournante pour effectuer une conversion entre la tension continue la source 4 d’alimentation électrique vers au moins une tension de phase de la machine 6 électrique tournante. Bien entendu, le convertisseur 1 d’énergie électrique n’est pas limité à un onduleur (convertisseur continu-alternatif) mais pourrait également être un hacheur (convertisseur continu-continu), un gradateur (convertisseur alternatif-alternatif), un redresseur (convertisseur alternatif-continu) sans sortir du cadre de l’invention.The electrical energy converter 1 is connected between the electrical power source 4 and the rotating electrical machine 6 to carry out a conversion between the direct voltage of the electrical power source 4 to at least one phase voltage of the electrical machine 6 rotating. Of course, the electrical energy converter 1 is not limited to an inverter (DC-AC converter) but could also be a chopper (DC-DC converter), a dimmer (AC-AC converter), a rectifier (DC converter). alternating-continuous) without departing from the scope of the invention.

Préférentiellement selon l’invention, le convertisseur 1 d’énergie électrique est bidirectionnel, c’est-à-dire qu’il permet de transformer l’énergie électrique en courant continu en courant alternatif dans un premier mode (fonction onduleur par exemple quand la machine 6 électrique tournante déplace le véhicule 2 alimentée par la source 4 d’alimentation électrique) et de transformer l’énergie électrique en courant alternatif en courant continu dans un deuxième mode (fonction redresseur par exemple quand la machine 6 électrique tournante est déplacée par le véhicule 2 pour recharger la source 4 d’alimentation électrique).Preferably according to the invention, the electrical energy converter 1 is bidirectional, that is to say it makes it possible to transform the electrical energy in direct current into alternating current in a first mode (inverter function for example when the rotating electric machine 6 moves the vehicle 2 powered by the electrical power source 4) and transform the electrical energy into alternating current into direct current in a second mode (rectifier function for example when the rotating electric machine 6 is moved by the vehicle 2 to recharge the electrical power source 4).

Le convertisseur 1 d’énergie électrique peut comporter un boîtier 11 dans lequel est monté au moins un module électronique de puissance comportant une ou plusieurs lignes électriques de phase destinées être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine 6 électrique tournante, pour fournir chaque tension de phase respective. Le convertisseur 1 d’énergie électrique peut également comprendre un bornier destiné à être connecté à la source 4 d’alimentation. Le bornier peut comprendre au moins deux bornes connectées électriquement respectivement aux lignes positive et négative.The electrical energy converter 1 may comprise a housing 11 in which is mounted at least one electronic power module comprising one or more phase electrical lines intended to be respectively connected to one or more phases of the rotating electrical machine 6, to supply each respective phase voltage. The electrical energy converter 1 may also include a terminal block intended to be connected to the power source 4. The terminal block may include at least two terminals electrically connected to the positive and negative lines respectively.

Le module électronique de puissance peut ainsi comporter de manière connue au moins un interrupteur commandable par exemple agencé pour former un bras de hachage. Chaque interrupteur commandable peut être un transistor, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semi-conducteur (connu des termes anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) ou un transistor de type IGBT. Le module électronique de puissance peut comporter également au moins une capacité de filtrage de manière connue. La capacité de filtrage peut, par exemple, être formée par au moins un condensateur. Enfin, chaque composant électronique du module électronique de puissance est fixé et connecté par exemple à l’aide d’au moins une plaque formant un circuit imprimé.The electronic power module can thus comprise in a known manner at least one controllable switch, for example arranged to form a chopping arm. Each controllable switch can be a transistor, for example field effect transistors with metal-oxide-semiconductor structure (known by the English terms “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) or an IGBT type transistor. The electronic power module may also include at least one filtering capacity in a known manner. The filtering capacitance can, for example, be formed by at least one capacitor. Finally, each electronic component of the electronic power module is fixed and connected for example using at least one plate forming a printed circuit.

Dans l’exemple illustré à la , le boîtier 11 comporte une paroi 11B formant un carter délimitant principalement une chambre supérieure et une chambre inférieure du boîtier 11 (mieux visible à la ). Des parois 11A de dessus et 11E de dessous ferment respectivement les chambres supérieure et inférieure du boîtier 11. Enfin, comme cela sera mieux expliqué ci-après, dans une variante particulière, des parois latérales 11C d’entrée et 11D de sortie peuvent en outre fermer respectivement un dégagement latéral de la paroi 11B pour former respectivement des canalisations communes 8B amont et aval 8G de l’ensemble 7 de canalisations.In the example illustrated in , the housing 11 comprises a wall 11B forming a casing mainly delimiting an upper chamber and a lower chamber of the housing 11 (better visible at the ). Walls 11A from above and 11E from below respectively close the upper and lower chambers of the housing 11. Finally, as will be better explained below, in a particular variant, side walls 11C of inlet and 11D of outlet can also respectively close a lateral clearance of the wall 11B to respectively form common upstream and downstream pipes 8B and 8G of the set 7 of pipes.

Avantageusement selon l’invention, le boîtier 11 comporte un ensemble 7 de canalisations destiné à recevoir un liquide de refroidissement de la chaleur générée dans le boîtier 11 (c’est-à-dire aussi bien dans la chambre inférieure que dans la chambre supérieure) et agencé pour évacuer la chaleur générée dans le boîtier 11 dans au moins deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11. Plus précisément, l’ensemble 7 de canalisations du convertisseur 1 d’énergie électrique est destiné à coopérer entre une entrée E et une sortie S avec un dispositif 5 d’échange thermique qui peut notamment comporter un générateur de flux, tel qu’une pompe de circulation, d’un liquide de refroidissement destiné à imposer une circulation du liquide de refroidissement dans l’ensemble 7 de canalisations du boîtier 11 du convertisseur 1 d’énergie électrique afin d’évacuer la chaleur générée dans le boîtier 11 par les zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11.Advantageously according to the invention, the housing 11 comprises a set 7 of pipes intended to receive a liquid for cooling the heat generated in the housing 11 (that is to say both in the lower chamber and in the upper chamber) and arranged to evacuate the heat generated in the housing 11 in at least two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11. More precisely, the set 7 of pipes of the electrical energy converter 1 is intended to cooperate between an input E and a outlet S with a heat exchange device 5 which may in particular comprise a flow generator, such as a circulation pump, of a cooling liquid intended to impose circulation of the cooling liquid in the set 7 of pipes of the housing 11 of the electrical energy converter 1 in order to evacuate the heat generated in the housing 11 by the distinct zones Z1, Z2 of the housing 11.

On comprend donc l’ensemble de canalisation 7 du convertisseur 1 d’énergie électrique permet de maintenir les composants du convertisseur 1 d’énergie électrique à leur température optimale afin de garantir un fonctionnement optimisé (maintien au meilleur rendement énergétique) et robuste (variations de température optimales pour une durée de vie plus longue) du convertisseur 1 d’énergie électrique.We therefore understand the pipe assembly 7 of the electrical energy converter 1 makes it possible to maintain the components of the electrical energy converter 1 at their optimal temperature in order to guarantee optimized operation (maintaining the best energy efficiency) and robust (variations in optimal temperature for a longer lifespan) of the electrical energy converter 1.

L’ensemble 7 de canalisations peut être formé par des canalisations rapportées à l’intérieur et/ou l’extérieur du boîtier 11 (ou, comme dans l’exemple illustré aux figures 2 à 7, agencé dans le boîtier 11) pour former préférentiellement un circuit parallèle à deux branches entre une entrée E unique et une sortie S unique permettant d’évacuer la chaleur générée dans le boîtier 11 dans les deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11. Ainsi, avantageusement selon l’invention, le circuit parallèle permet d’évacuer la chaleur générée dans le boîtier 11 dans deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11 qui peuvent être actuellement refroidies au moyen de plusieurs circuits de refroidissement distincts ou d’un unique circuit en série passant consécutivement par une première zone puis une deuxième zone.The set 7 of pipes can be formed by pipes attached to the interior and/or exterior of the housing 11 (or, as in the example illustrated in Figures 2 to 7, arranged in the housing 11) to preferably form a parallel circuit with two branches between a single input E and a single output S making it possible to evacuate the heat generated in the housing 11 in the two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11. Thus, advantageously according to the invention, the parallel circuit allows the heat generated in the housing 11 to be evacuated into two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11 which can currently be cooled by means of several distinct cooling circuits or a single circuit in series passing consecutively through a first zone then a second zone.

Selon une variante particulière de l’invention, le boîtier 11 peut être configuré pour former l’ensemble 7 de canalisations selon un circuit parallèle à deux branches entre une entrée E unique et une sortie S unique permettant d’améliorer l’évacuation de la chaleur générée dans le boîtier 11 dans les deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11. Ainsi, avantageusement selon l’invention, l’ensemble 7 de canalisations est directement formé par une (ou plusieurs) paroi(s) du boîtier 11 par des évidements traversants ou non et/ou des dégagements ménagés dans une (ou plusieurs) paroi(s) s’étendant vers l’intérieur ou vers l’extérieur du boîtier 11. On comprend donc qu’aucune canalisation pour un liquide de refroidissement n’est utile d’être ajoutée à part celles déjà formées par le boîtier 11 lui-même. Cette variante particulière de l’invention permet donc une intégration et une compacité améliorée pour refroidir les composants du convertisseur d’énergie électrique.According to a particular variant of the invention, the housing 11 can be configured to form the set 7 of pipes according to a parallel circuit with two branches between a single inlet E and a single outlet S making it possible to improve heat evacuation generated in the housing 11 in the two zones Z1, Z2 distinct from the housing 11. Thus, advantageously according to the invention, the set 7 of pipes is directly formed by one (or more) wall(s) of the housing 11 by recesses through or not and/or clearances provided in one (or more) wall(s) extending towards the inside or outside of the housing 11. It is therefore understood that no pipe for a cooling liquid is useful to be added apart from those already formed by the housing 11 itself. This particular variant of the invention therefore allows improved integration and compactness to cool the components of the electrical energy converter.

Il est notamment possible, avantageusement selon cette variante de l’invention, de pouvoir définir à l’avance les localisations respectives d’une entrée E et d’une sortie S en fonction du montage souhaité du convertisseur d’énergie électrique avec un autre organe, tel par exemple qu’une pompe de circulation du liquide de refroidissement, compris par exemple dans le véhicule 2 où est monté le convertisseur 1 d’énergie électrique pour limiter les longueurs de branchement entre les organes. De manière connexe, il est simple de maximiser la surface de support refroidie des composants dudit au moins un module électronique de puissance pour offrir une évacuation optimale de la chaleur générée par les composants dudit au moins un module électronique de puissance (localisation au plus près des composants et selon une grande étendue de surface d’échanges thermiques).It is particularly possible, advantageously according to this variant of the invention, to be able to define in advance the respective locations of an input E and an output S as a function of the desired mounting of the electrical energy converter with another member. , such for example as a coolant circulation pump, included for example in the vehicle 2 where the electrical energy converter 1 is mounted to limit the connection lengths between the organs. In a related manner, it is simple to maximize the cooled support surface of the components of said at least one electronic power module to offer optimal evacuation of the heat generated by the components of said at least one electronic power module (location as close as possible to the components and over a large area of heat exchange surface).

En outre, avantageusement selon l’invention, le circuit parallèle de l’ensemble 7 de canalisations permet d’évacuer la chaleur générée dans le boîtier 11 dans au moins deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11 de manière plus homogène qu’un refroidissement obtenu au moyen de plusieurs circuits de refroidissement distincts ou d’un unique circuit en série passant consécutivement par une première zone puis une deuxième zone. En effet, grâce au circuit parallèle à au moins deux branches, au moins deux zones Z1, Z2 distinctes à l’intérieur du boîtier 11 vont recevoir une capacité de transfert de chaleur avec un liquide de refroidissement sensiblement à la même température en amont de chaque zone Z1, Z2 distincte. On comprend donc que les composants dudit au moins un module électronique de puissance auront des refroidissements distincts équivalents et, donc, des vieillissements équivalents ce qui permet aux composants montés dans le boîtier 11 de présenter des durées de vie davantage homogènes entre eux, c’est-à-dire de les « user » de manière davantage équivalente.Furthermore, advantageously according to the invention, the parallel circuit of the set 7 of pipes makes it possible to evacuate the heat generated in the housing 11 in at least two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11 in a more homogeneous manner than cooling obtained by means of several distinct cooling circuits or a single circuit in series passing consecutively through a first zone then a second zone. Indeed, thanks to the parallel circuit with at least two branches, at least two distinct zones Z1, Z2 inside the housing 11 will receive a heat transfer capacity with a cooling liquid at substantially the same temperature upstream of each distinct zone Z1, Z2. We therefore understand that the components of said at least one electronic power module will have equivalent distinct cooling and, therefore, equivalent aging, which allows the components mounted in the housing 11 to have more homogeneous lifespans between them, this is that is to say to “use” them in a more equivalent way.

Dans l’exemple illustré aux figures 4 à 7 présentant un premier exemple de la variante particulière de l’invention, l’ensemble 7 comporte sept canalisations 8A, 8B, 8C, 8D, 8F, 8G et 8J alors que dans l’exemple illustré à la présentant un deuxième exemple de la variante particulière de l’invention, l’ensemble 7 comporte huit canalisations 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G et 8H. On peut remarquer que les canalisations 8E et 8H du premier mode de réalisation sont remplacées par une unique canalisation 8J dans le deuxième mode de réalisation.In the example illustrated in Figures 4 to 7 presenting a first example of the particular variant of the invention, the assembly 7 comprises seven pipes 8A, 8B, 8C, 8D, 8F, 8G and 8J whereas in the example illustrated to the presenting a second example of the particular variant of the invention, assembly 7 comprises eight pipes 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G and 8H. It can be noted that the pipes 8E and 8H of the first embodiment are replaced by a single pipe 8J in the second embodiment.

Dans l’exemple illustré à la , l’ensemble 7 comporte une canalisation 8A d’entrée formant l’entrée E unique qui débouche dans une canalisation 8B commune amont des branches du circuit parallèle. La canalisation 8B commune amont relie comme son nom l’indique les canalisations 8C, 8D amont de chacune des branches du circuit parallèle. De fait, chaque branche du circuit parallèle comporte une canalisation 8C, 8D amont, une cavité C1, C2 formant les Z1, Z2 distinctes et une canalisation 8E, 8F aval. Les canalisations 8E, 8F aval se rejoignent dans la canalisation 8G commune aval afin de refermer le circuit parallèle en amont de la sortie S unique. Enfin, la canalisation 8G commune aval est en communication directe avec la canalisation 8H de sortie formant la sortie S unique.In the example illustrated in , the assembly 7 includes an input pipe 8A forming the single inlet E which opens into a common pipe 8B upstream of the branches of the parallel circuit. The common upstream pipeline 8B connects, as its name indicates, the upstream pipelines 8C, 8D of each of the branches of the parallel circuit. In fact, each branch of the parallel circuit comprises an upstream pipe 8C, 8D, a cavity C1, C2 forming distinct Z1, Z2 and a downstream pipe 8E, 8F. The downstream pipes 8E, 8F join in the common downstream pipe 8G in order to close the parallel circuit upstream of the single S outlet. Finally, the common downstream pipe 8G is in direct communication with the outlet pipe 8H forming the single outlet S.

Dans l’exemple illustré à la , l’ensemble 7 comporte une canalisation 8A d’entrée formant l’entrée E unique qui débouche dans une canalisation 8B commune amont des branches du circuit parallèle. La canalisation 8B commune amont relie comme son nom l’indique les canalisations 8C, 8D amont de chacune des branches du circuit parallèle. De fait, chaque branche du circuit parallèle comporte une canalisation 8C, 8D amont, une cavité C1, C2 formant les Z1, Z2 distinctes et une canalisation 8E, 8J aval. Toutefois, dans ce deuxième mode de réalisation, si les canalisations 8E, 8J aval se rejoignent toujours dans la canalisation 8G commune aval afin de refermer le circuit parallèle, la canalisation 8J aval est généralement en forme de T et forme également la canalisation de sortie, c’est-à-dire est en communication directe avec la sortie S unique.In the example illustrated in , the assembly 7 includes an input pipe 8A forming the single inlet E which opens into a common pipe 8B upstream of the branches of the parallel circuit. The common upstream pipeline 8B connects, as its name indicates, the upstream pipelines 8C, 8D of each of the branches of the parallel circuit. In fact, each branch of the parallel circuit comprises an upstream pipe 8C, 8D, a cavity C1, C2 forming distinct Z1, Z2 and a downstream pipe 8E, 8J. However, in this second embodiment, if the downstream pipes 8E, 8J always join in the common downstream pipe 8G in order to close the parallel circuit, the downstream pipe 8J is generally T-shaped and also forms the outlet pipe, i.e. is in direct communication with the single S output.

Dans l’exemple illustré aux figures 5 et 8, chaque cavité C1, C2 présente une première face sur laquelle est monté un module de puissance et une deuxième face sur laquelle est monté un bloc de composant électronique, la première face et la deuxième face étant opposée l’une par rapport à l’autre. Autrement dit, chaque cavité est prise en sandwich entre un module de puissance et un bloc de composant électronique.In the example illustrated in Figures 5 and 8, each cavity C1, C2 has a first face on which a power module is mounted and a second face on which an electronic component block is mounted, the first face and the second face being opposite to each other. In other words, each cavity is sandwiched between a power module and an electronic component block.

Chaque module électronique de puissance peut être monté sur un support 15 formant les cavités C1, C2 dans le boîtier 11. Le support 15 peut comporter au moins un élément 15A dissipateur thermique monté dans une des zones Z1, Z2 distinctes de l’ensemble 7 de canalisations du boîtier 11. Par exemple, ledit au moins un élément 15A dissipateur thermique peut être monté dans chacune des cavités C1, C2 desdites deux premières zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11 afin d’augmenter la surface d’échange entre le module électronique de puissance et le liquide de refroidissement (non représenté).Each electronic power module can be mounted on a support 15 forming the cavities C1, C2 in the housing 11. The support 15 can comprise at least one heat sink element 15A mounted in one of the distinct zones Z1, Z2 of the set 7 of pipes of the housing 11. For example, said at least one heat sink element 15A can be mounted in each of the cavities C1, C2 of said two first distinct zones Z1, Z2 of the housing 11 in order to increase the exchange surface between the electronic module power and coolant (not shown).

À titre d’exemple nullement limitatif, un support 15 pourrait recevoir un module électronique de puissance sur une face, et, sur sa face opposée, comporter plusieurs éléments 15A dissipateurs thermiques cylindriques, dont la hauteur s’étend sensiblement perpendiculairement au sens de circulation du liquide de refroidissement (flèches visibles dans les cavités C1, C2 aux figures 6 et 7), dans chaque première zone Z1, Z2 distincte du boîtier 11 afin d’améliorer l’échange thermique dudit composant avec le liquide de refroidissement au travers de l’épaisseur du support 15 (distance entre chaque face).By way of non-limiting example, a support 15 could receive an electronic power module on one side, and, on its opposite side, include several cylindrical heat sink elements 15A, the height of which extends substantially perpendicular to the direction of circulation of the cooling liquid (arrows visible in the cavities C1, C2 in Figures 6 and 7), in each first zone Z1, Z2 distinct from the housing 11 in order to improve the heat exchange of said component with the cooling liquid through the thickness of the support 15 (distance between each face).

Bien entendu, en fonction de l’architecture du convertisseur 1 d’énergie électrique, chaque élément 15A dissipateur peut être de formes et de dimensions très variées (plot (tronconique, conique ou pyramidal), prisme (droit ou non, horizontal ou non), etc.).Of course, depending on the architecture of the electrical energy converter 1, each 15A dissipative element can be of very varied shapes and dimensions (stud (truncated, conical or pyramidal), prism (straight or not, horizontal or not) , etc.).

Le convertisseur 1 comporte un premier bloc de composant électronique 13 et un deuxième bloc de composant électronique 12, chacun des blocs étant distinct d’un module de puissance. Comme mentionné précédemment, le premier bloc est monté dans les zones Z1, Z2 et le deuxième bloc 12 est monté sur une troisième zone Z3, formée entre lesdites deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11, pour bénéficier du refroidissement de ces deux dernières.The converter 1 comprises a first electronic component block 13 and a second electronic component block 12, each of the blocks being separate from a power module. As mentioned previously, the first block is mounted in the zones Z1, Z2 and the second block 12 is mounted on a third zone Z3, formed between said two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11, to benefit from the cooling of the latter two.

Avantageusement, il a pu être observé qu’un effet synergique d’évacuation de chaleur existe entre les deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier, notamment ladite troisième zone Z3 qui ne bénéficie pas de la même efficacité desdites deux premières zones Z1, Z2 distinctes du boîtier mais qui est notablement refroidie. Il a donc été imaginé selon l’invention de réorganiser dans le boîtier 11 au moins les composants électroniques générant le plus de chaleur afin d’être à l’aplomb de ou entre lesdites deux premières zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11 pour réguler thermiquement un maximum de composants sans qu’ils soient tous à l’aplomb d’une zone Z1, Z2 d’échange thermique avec l’ensemble 7 de canalisations. À titre d’exemple nullement limitatif, les composants comportant des condensateurs peuvent ainsi être montés au niveau desdites deux premières zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11 du fait qu’ils sont des composants générant de fortes chaleurs en fonctionnement.Advantageously, it could be observed that a synergistic heat evacuation effect exists between the two distinct zones Z1, Z2 of the housing, in particular said third zone Z3 which does not benefit from the same efficiency of said first two distinct zones Z1, Z2 of the case but which is noticeably cooled. It was therefore imagined according to the invention to reorganize in the housing 11 at least the electronic components generating the most heat in order to be directly above or between said first two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11 to regulate thermally a maximum of components without them all being directly above a heat exchange zone Z1, Z2 with the set 7 of pipes. By way of non-limiting example, the components comprising capacitors can thus be mounted at said first two zones Z1, Z2 distinct from the housing 11 due to the fact that they are components generating high heat in operation.

Les trois zones Z1, Z2, Z3 du boîtier peuvent être coplanaires. En effet, la troisième zone Z3 n’ayant pas besoin d’installation de refroidissement, chaque composant y étant monté est plus simplement intégré. On comprend immédiatement que la réorganisation des composants de manière coplanaire va également permettre d’obtenir un convertisseur plus compact.The three zones Z1, Z2, Z3 of the housing can be coplanar. Indeed, the third zone Z3 does not need a cooling installation, each component mounted there is more simply integrated. We immediately understand that reorganizing the components in a coplanar manner will also make it possible to obtain a more compact converter.

Un premier bloc de composant 13 peut être monté au moins partiellement à l’aplomb d’une desdites deux zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11. Ce premier bloc de composant peut ainsi entourer au moins partiellement un deuxième bloc de composant 12, différent du premier bloc, afin que le deuxième bloc de composant bénéficie du refroidissement du premier bloc de composant.A first component block 13 can be mounted at least partially directly above one of said two distinct zones Z1, Z2 of the housing 11. This first component block can thus at least partially surround a second component block 12, different from the first block, so that the second component block benefits from the cooling of the first component block.

Il a été trouvé que cette répartition apportait un refroidissement non négligeable du deuxième bloc de composant. On comprend ainsi qu’on obtient une faible différence thermique entre les trois zones Z1, Z2, Z3 du boîtier 11. Bien entendu, l’écartement entre les deux premières zones Z1, Z2 ne doit être tel que les effets synergiques ne sont plus retrouvés. De manière empirique, il a été trouvé qu’un écartement entre les deux premières zones Z1, Z2 équivalent à une à deux fois la moyenne des largeurs desdites deux premières zones Z1, Z2 (les deux largeurs selon la même direction que l’écartement, la somme des largeurs étant divisée par deux) donnait pleine satisfaction.It was found that this distribution provided significant cooling of the second component block. We thus understand that we obtain a small thermal difference between the three zones Z1, Z2, Z3 of the housing 11. Of course, the spacing between the first two zones Z1, Z2 must not be such that the synergistic effects are no longer found . Empirically, it has been found that a spacing between the first two zones Z1, Z2 is equivalent to one to two times the average of the widths of said first two zones Z1, Z2 (the two widths in the same direction as the spacing, the sum of the widths being divided by two) gave full satisfaction.

Le premier bloc de composant peut être réparti sous forme de U dans le boîtier 11 comme illustré dans l’exemple de la dans laquelle trois bloc 13A, 13B, 13C sont réparties en forme de U dans trois zones Z2, Z3’ et Z1. Les deux faces parallèles du U étant montées respectivement à l’aplomb desdites deux premières zones Z1, Z2 distinctes du boîtier 11 et le deuxième bloc de composant (module 12 électronique dans la zone Z3) pouvant être monté entre les deux faces parallèles du U du premier bloc de composant. Un pont thermique de refroidissement dans la zone Z3’ est créé entre les deux premières zones Z1, Z2 distinctes par le premier bloc en U ce qui permet encore d’améliorer le refroidissement du deuxième bloc de composant dans la zone Z3. On comprend ainsi qu’on obtient une température similaire au niveau des deux premières zones Z1, Z2 et de la troisième zone Z3 du boîtier 11.The first component block can be distributed in the form of a U in the housing 11 as illustrated in the example of the in which three blocks 13A, 13B, 13C are distributed in a U shape in three zones Z2, Z3' and Z1. The two parallel faces of the U being mounted respectively directly above said two first distinct zones Z1, Z2 of the housing 11 and the second component block (electronic module 12 in zone Z3) which can be mounted between the two parallel faces of the U of the first component block. A thermal cooling bridge in zone Z3' is created between the first two zones Z1, Z2 distinct by the first U-shaped block, which further improves the cooling of the second component block in zone Z3. We thus understand that a similar temperature is obtained at the level of the first two zones Z1, Z2 and the third zone Z3 of the housing 11.

Cela n’empêche pas les deux bloc de composants à refroidir de pouvoir subir des températures différentes suivant leur nature. Selon un exemple particulier, le premier bloc de composant 13 peut comporter au moins un condensateur de liaison de courant continu (connu en anglais sous le nom de « DC link ») et le deuxième bloc de composant 12 peut comporter un élément du filtre de compatibilité électromagnétique (connu en anglais sous le nom de « EMC filter »). Dans cet exemple, le premier bloc de composant en U peut généralement être régulé autour de 100 °C alors que le deuxième bloc de composant peut subir une température pouvant s’élever jusqu’à 200 °C. Ainsi, malgré le refroidissement homogène des trois zones Z1, Z2, Z3 du boîtier 11, les deux blocs de composants suivant leurs natures respectives pourront éventuellement être régulés thermiquement à des températures différentes.This does not prevent the two blocks of components to be cooled from being able to undergo different temperatures depending on their nature. According to a particular example, the first component block 13 may comprise at least one direct current link capacitor (known in English as “DC link”) and the second component block 12 may comprise a compatibility filter element. electromagnetic (known in English as “EMC filter”). In this example, the first U-shaped component block can generally be regulated around 100°C while the second component block can experience a temperature of up to 200°C. Thus, despite the homogeneous cooling of the three zones Z1, Z2, Z3 of the housing 11, the two blocks of components depending on their respective natures could possibly be thermally regulated at different temperatures.

Dans ce même exemple particulier, afin d’encore améliorer le refroidissement du deuxième bloc de composant 12, le filtre de compatibilité électromagnétique du deuxième bloc de composant peut comporter un corps 12A de ferrite qui est plaqué contre la troisième zone Z3 du boîtier 11 à l’aide d’un support 12B. Le corps 12A de ferrite peut comporter au moins une couche thermiquement conductrice (parfois connu sous l’abréviation anglaise « TIM » pour « thermal interface material ») pour améliorer son refroidissement via le support 12B et/ou la troisième zone Z3 du boîtier 11.In this same particular example, in order to further improve the cooling of the second component block 12, the electromagnetic compatibility filter of the second component block may comprise a ferrite body 12A which is pressed against the third zone Z3 of the housing 11 at the using a 12B support. The ferrite body 12A may include at least one thermally conductive layer (sometimes known by the English abbreviation “TIM” for “thermal interface material”) to improve its cooling via the support 12B and/or the third zone Z3 of the housing 11.

En effet, il est habituel que le support 12B possède une surface de contact très faible au regard de la surface externe du corps 12A de ferrite. Par ailleurs, la ferrite elle-même peut être moins avantageuse en termes de transmission thermique que la couche thermiquement conductrice. Cette variante permet donc d’apporter une surface d’échange thermique optimisées pour améliorer le refroidissement de l’élément dégageant le plus de chaleur de cet exemple de deuxième bloc de composant par le support 12B, par la troisième zone Z3 du boîtier ou par les deux en même temps. On comprend dans ce dernier cas qu’on utilisera préférentiellement une première couche thermiquement conductrice entre la troisième zone Z3 du boîtier 11 et le corps 12A de ferrite et une deuxième couche thermiquement conductrice entre le corps 12A de ferrite et le support 12B (les première et deuxième couches pouvant être une seule et même couche).Indeed, it is usual for the support 12B to have a very small contact surface compared to the external surface of the ferrite body 12A. Furthermore, the ferrite itself may be less advantageous in terms of thermal transmission than the thermally conductive layer. This variant therefore makes it possible to provide a heat exchange surface optimized to improve the cooling of the element emitting the most heat of this example of second component block by the support 12B, by the third zone Z3 of the housing or by the two at the same time. We understand in the latter case that we will preferentially use a first thermally conductive layer between the third zone Z3 of the housing 11 and the ferrite body 12A and a second thermally conductive layer between the ferrite body 12A and the support 12B (the first and second layers which can be one and the same layer).

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes présentés et d’autres modes de réalisation et variantes apparaîtront clairement à l’homme du métier. Ainsi, les modes de réalisation et variantes sont combinables entre eux sans sortir du cadre de l’invention. Ainsi, selon un exemple, le circuit parallèle de l’ensemble 7 de canalisations pourrait comprendre davantage de deux branches pour son circuit parallèle sans sortir du cadre de l’invention..The invention is not limited to the embodiments and variants presented and other embodiments and variants will be clearly apparent to those skilled in the art. Thus, the embodiments and variants can be combined with each other without departing from the scope of the invention. Thus, according to an example, the parallel circuit of the set 7 of pipes could include more than two branches for its parallel circuit without departing from the scope of the invention.

Claims

Electrical energy converter (1) comprising a housing (11) in which at least one power electronic module (13) is mounted in order to transform an electrical input signal into an electrical output signal, characterized in that the housing (11) comprises a set (7) of pipes intended to receive a liquid for cooling the heat generated in the housing (11) and arranged to evacuate the heat generated in the housing (11) into two distinct zones (Z1, Z2) of the housing (11) on which a first electronic component block is mounted and in that at least one other electronic component block (12) is mounted on a third zone (Z3), formed between said two zones (Z1, Z2) separate from the housing (11), to benefit from the cooling of these two zones.

Electrical energy converter (1) according to the preceding claim, in which the three zones (Z1, Z2, Z3) of the housing (11) are coplanar.

Electrical energy converter (1) according to claim 1 or 2, in which a first electronic component block is mounted at least partially directly above one of said two distinct zones (Z1, Z2) of the housing (11) and at least partially surrounds a second electronic component block (12), different from the first block, so that the second block benefits from the cooling of the first component block.

Electrical energy converter (1) according to the preceding claim, in which the first component block is distributed in the form of a U in the housing (11), the two parallel faces of the U being mounted respectively directly above said two zones ( Z1, Z2) distinct from the housing and the second component block being mounted between the two parallel faces of the U of the first component block.

Electrical energy converter (1) according to claim 3 or 4, in which the first component block comprises at least one direct current link capacitor and the second component block comprises an electromagnetic compatibility filter element.

Electrical energy converter (1) according to the preceding claim, in which the electromagnetic compatibility filter of the second component block comprises a body (12A) of ferrite which is pressed against the third zone (Z3) of the housing (11) at the using a support (12B), the ferrite body (12A) comprising at least one thermally conductive layer to improve its cooling via the support (12B) and/or the third zone (Z3) of the housing (11).

Electrical energy converter (1) according to the preceding claim, in which a first thermally conductive layer is mounted between the third zone (Z3) of the housing (11) and the ferrite body (12A), and a second thermally conductive layer is mounted between the ferrite body (12A) and the support (12B).

Electrical energy converter (1) according to any one of the preceding claims, in which the set (7) of pipes comprises two cavities (C1, C2) each forming a zone (Z1, Z2) and in which at least one component belonging to a first power electronic module (13A) is mounted on one of said two distinct zones (Z1, Z2) and at least one component belonging to a second power electronic module (13C) is mounted on the other of said two zones (Z1, Z2) distinct, and in which each cavity (C1, C2) is arranged to carry on a first face one of the electronic power modules and on a second face, opposite the first face, one of the electronic component blocks.

Electrical energy converter (1) according to any one of the preceding claims, in which the housing (11) is configured to form the set (7) of pipes according to a parallel circuit with two branches between a single input (E). and a single outlet (S) making it possible to improve the evacuation of the heat generated in the housing (11) in the two distinct zones (Z1, Z2) of the housing (11).

Electrical energy converter (1) according to any one of the preceding claims, being an inverter in order to transform the input electrical signal of the direct type into an electrical output signal of the alternating type and vice versa.