WO2019002709A1 - Convertisseur de tension, système électrique, véhicule automobile et procédé de fabrication associés - Google Patents

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capacitor
voltage converter
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terminal
controllable
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Manuel FALGUIER
Romain HENNEGUET
Ludovic Bodin
Laurent CAVES
Yann LECOCQ
Michael Chemin
Romuald MORVANY
Marc Ranier
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Valeo Equipements Electriques Moteur
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Definitions

  • the present invention relates to a voltage converter, as well as an electrical system, a motor vehicle and a manufacturing method associated therewith.
  • At least one power module comprising:
  • each controllable switch having two main terminals and a control terminal for selectively opening and closing the controllable switch between its two main terminals, the first main terminal of the first controllable switch being connected at the first bus bar and the second main terminal of the second controllable switch being connected to the second bus bar,
  • a third busbar for each pair of controllable switches, a third busbar, the second main terminal of the first controllable switch and the first main terminal of the second controllable switch being connected to the third busbar, at least one capacitor having first and second terminals connected respectively to the first and second bus bars.
  • the first and second bus bars are designed to receive a high DC supply voltage.
  • the capacitor or capacitors have the function of filtering this supply voltage.
  • this or these capacitors have a high capacity, at least equal to 500 micro Farad and are placed in a capacitor block located near the ends of the first and second busbar where the supply voltage is applied.
  • the object of the invention is to propose a voltage converter having improved filtering of the supply voltage.
  • a voltage converter of the aforementioned type characterized in that there is provided a capacitor for each power module, this capacitor having a value of at least 500 micro Farad, preferably at least 560 micro Farad, and being located sufficiently close to the controllable switches for the bus bars define, for each pair of controllable switches, a conduction path from the first terminal of the capacitor, passing successively by each of these two controllable switches and terminating at the second terminal of the capacitor, this conduction path having an inductance of at most 40 nano Henry, preferably at most 30 nano Henry.
  • a capacitor is placed as close as possible to the controllable switches of each power module, which makes it possible to improve the filtering.
  • This solution is also more interesting than that which would have been to add, in addition to the capacitor block, small capacitors, for example ceramic capacitors, near the power modules. Indeed, the solution proposed by the invention makes it possible to obtain the same result while limiting the number of electronic components and therefore the cost and size of the voltage converter.
  • each conduction path has a length of at most 100 mm, preferably at most 70 mm.
  • each of the controllable switches of each power module is located at a distance from an axis on which the capacitor is centered between 10 and 30 mm, preferably between 15 and 25 mm.
  • the voltage converter further comprises a heat sink housing having a horizontal periphery surrounding the power module or modules and the associated capacitors, the heat sink housing having, on this horizontal periphery, openings of an air inlet and, at a center, a downward air outlet opening, the at least one capacitor being located closer to a vertical axis passing through the air outlet opening, than the controllable switches .
  • controllable switches of each pair are arranged to form a hash arm.
  • the voltage converter comprises three power modules each having two pairs of controllable switches.
  • an electric motor having phases respectively associated with the power modules, each phase of the electric motor having two ends respectively connected to the two third bus bars of the associated power module.
  • the electric motor is adapted to drive wheels of a motor vehicle.
  • a motor vehicle comprising an electrical system according to the invention.
  • a method of manufacturing a voltage converter according to the invention comprising:
  • Figure 1 is an electrical diagram of an electrical system comprising a voltage converter implementing the invention.
  • Figure 2 is a three-dimensional view of a power module and associated capacitor located in the voltage converter.
  • Figure 3 is a three-dimensional view of the capacitor alone.
  • Figure 4 is a three-dimensional view of the power module without the capacitor.
  • Figure 5 is a three-dimensional view of the voltage converter.
  • Fig. 6 is a block diagram illustrating steps of a method of manufacturing the voltage converter.
  • the electrical system 100 is for example intended to be implanted in a motor vehicle.
  • the electrical system 100 firstly comprises a power supply source 102 designed to deliver a DC voltage U, for example between 20 V and 100 V, for example 48 V.
  • the power source 102 comprises for example a drums.
  • the electrical system 100 further comprises an electric machine 130 having a plurality of phases (not shown) for presenting respective phase voltages.
  • the electrical system 100 further comprises a voltage converter 104 connected between the power source 102 and the electrical machine 130 to convert between the DC voltage U and the phase voltages.
  • the voltage converter 104 firstly comprises a positive busbar 106 and a negative busbar 108 intended to be connected to the power source 102 to receive the DC voltage U, the positive busbar 106 receiving a high electrical potential. and the negative bus bar 108 receiving a low electrical potential.
  • the voltage converter 104 further comprises at least one power module 110 having one or more phase bus bars 122 for respectively being connected to one or more phases of the electrical machine 130, to provide their respective phase voltages.
  • the voltage converter 104 comprises three power modules 110 each comprising two phase bus bars 122 connected to two phases of the electrical machine 130.
  • the electrical machine 130 comprises two three-phase systems each having three phases, and intended to be electrically out of phase by 120 ° relative to each other.
  • the first phase busbars 122 of the power modules 110 are respectively connected to the three phases of the first three-phase system, while the second phase busbars 122 of the respective power modules 110 are respectively connected to the three phases of the second three-phase system.
  • Each power module 110 includes, for each phase bus 122, a high side switch 112 connected between the positive bus bar 106 and the phase bus 122 and a low side switch 114 connected between the phase bus 122. and the negative busbar 108.
  • the switches 112, 114 are arranged to form a hash arm, wherein the phase busbar 122 forms a midpoint.
  • Each switch 112, 114 comprises first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120 for selectively opening and closing the switch 112, 114 between its two main terminals 116, 118 as a function of a control signal which it is applied to him.
  • the switches 112, 114 are preferably transistors, for example metal-oxide-semiconductor ("Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”) field-effect transistors having a gate forming the control terminal. 120, and a drain and a source respectively forming the main terminals 116, 118.
  • the switches 112, 114 each have the form of a plate, for example substantially rectangular, having an upper face and a lower face.
  • the first main terminal 116 extends on the lower face, while the second main terminal 118 extends on the upper face.
  • the lower face forms a heat dissipation face.
  • the voltage converter 104 further comprises, for each power module 110, a capacitor 124 having a positive terminal 126 and a negative terminal 128 respectively connected to the positive bus bar 106 and the negative bus bar 108.
  • the positive bus bar 106, the negative bus bar 108 and the bus bars 122 are rigid elements designed to withstand electrical currents of at least 1 A. They preferably have a thickness of at least 1 mm.
  • the electric machine 130 has both an alternator and an electric motor function. More specifically, the motor vehicle further comprises a heat engine (not shown) having an output axis to which the electric machine 130 is connected by a belt (not shown). The heat engine is intended to drive wheels of the motor vehicle through its output axis.
  • the electric machine provides electrical energy towards the power source 102 from the rotation of the output axis.
  • the voltage converter 104 then operates as a rectifier. In operation as an electric motor, the electric machine drives the output shaft (in addition to or in place of the engine).
  • the voltage converter 104 then functions as an inverter.
  • the electric machine 130 is for example located in a gearbox or in a clutch of the motor vehicle or instead of the alternator.
  • the busbars 106, 108, 122 respectively comprise planar portions 202, 204, 206 that are horizontal and coplanar, and that extend side by side.
  • each controllable switch 112, 114 has the shape of a substantially rectangular plate and its first main terminal 116 extends over at least a portion of a lower face (not visible in the figures), while its second terminal main 118 extends on an upper face.
  • the rear face of the first switch 112 is pressed against one of the planar portion 202 of the first bus bar 106 and the flat portion 206 of the third bus bar 122, so as to connect his first terminal 116 in the example described, the rear face of the first controllable switch 112 is pressed against the planar portion 202 of the first bus bar 106.
  • the upper face of the first switch 112 is connected via at least one conductive tab 208 to the other of the planar portion 202 of the first bus bar 106 and the flat portion 206 of the third bus bar 122, so as to connect its second main terminal 116 to the first bus bar 106 or the third bus bar 122.
  • the upper face of the first switch 112 is connected via three tabs 208 to the flat portion 206 of the third bus bar 122.
  • the rear face of the second controllable switch 114 is pressed against one of the flat portion 204 of the second bus bar 108 and the flat portion 206 of the third bus bar 122 so as to connect its first main terminal 116 to the second bus bar 108 or to the third bus bar 122.
  • the rear face of the second switch 114 is pressed against the flat portion 206 of the third bus bar 122
  • the upper face of the second switch 114 is connected via at least one tab 210 to the other of the plane portion 204 of the second bus bar 108 and the flat portion 206 of the third bus bar 122, so as to connect its second main terminal 118 to the second bus bar 108 or the third bus bar 122.
  • the upper face of the second switch 114 is connected via at least one conductive tab 210 to the flat portion 204 of the second bus bar 108.
  • control terminals 120 of the controllable switches 112, 114 extend in the example described on their upper face and are connected to control pins 212.
  • each capacitor 124 has a value of at least 500 Farad micro, preferably at least 560 Farad micro.
  • Each capacitor 124 is for example a chemical capacitor.
  • Capacitors 124 are large.
  • the largest dimension of each capacitor 124 is at least 15 mm.
  • this larger dimension is at least 30 mm.
  • each capacitor 124 is generally cylindrical in shape with a radius of between 5 and 15 mm and a height of between 18 mm and 40 mm, preferably between 20 mm and 35 mm.
  • each capacitor 124 has, on a lower circular face, a central pin forming its first terminal 126 and two lugs forming its second terminal 128.
  • the associated capacitor 124 is intended to be centered on an axis 402. Furthermore, the first busbar 106 has a perforation 404 intended to receive the pin forming the first terminal 126 of the capacitor 124 and the second busbar 108 has two perforations 406 for respectively receiving the two lugs forming its second terminal 128.
  • the busbars 106, 108, 122 define, for each pair of controllable switches 112, 114, a conduction path 408 starting from the first terminal 126 of the capacitor 124 (shown in FIG. 4, through the perforation 404), passing successively by each of these two controllable switches 112, 114 and terminating at the second terminal of the capacitor 124 (shown in Figure 4, by one of the perforations 406).
  • FIG. 4 only the conduction path 408 of one of the two pairs of controllable switches 112, 114 is shown.
  • Another similar conduction path of course also exists for the other pair of controllable switches 112, 114.
  • each conduction path 408 is located sufficiently close to the controllable switches 112, 114 for each conduction path 408 to have an inductance of at most 40 nano hen, preferably at most 30 nano hen.
  • the conduction path 408 preferably has a length of at most 100 mm, more preferably at most 70 mm.
  • each controllable switch 112, 114 is preferably located at a distance of between 10 and 30 mm from the axis 402, more preferably between 15 and 25 mm.
  • controllable switches 112, 114 are both, on the one hand, sufficiently far from the axis 402 to allow the capacitor 124 to be installed and, on the other hand, close enough so that each induction path 408 can be short enough to present the desired inductance.
  • the controllable switches 112, 114 are located at the four corners of a trapezium having a small base (distance between the two high-side switches 112) and a large base (distance between the two low-side switches). .
  • the axis 402 is located less than 10 mm from the middle of the large base.
  • the switches 112, 114 surround the capacitor 124, which allows them to be placed near the capacitor 124.
  • the voltage converter 104 furthermore comprises a heat dissipating box 502 comprising a horizontal periphery surrounding the power modules 110 and the capacitors 124.
  • This horizontal periphery is provided with fins 504 delimiting between them openings.
  • the heat dissipating casing 502 has, in one center, an air outlet opening 508 downwards, this air being for cooling the electric machine 130.
  • the capacitors 124 are preferably positioned closer to the air outlet opening 508 than the power modules 110, and in particular the controllable switches 112, 114.
  • the capacitors 124 are located in the center and the power 110 at the periphery of the voltage converter 104.
  • the voltage converter 104 is mounted on the electric motor 130, the latter having a rotor (not shown) forming a fan sucking the air through the air outlet opening 508, so as to establish air flows extending from the air inlet openings 506 to the air outlet opening 508 and cooling the power modules 110, and in particular the controllable switches 112, 114.
  • the capacitors 124 do not prevent these air flows from passing through the power modules 110, whereas they are placed respectively closer to the power modules 110.
  • a position of the capacitor 124 associated sufficiently close to the controllable switches 112, 114 is determined so that the busbars 106, 108, 122 define, for each pair of controllable switches 112, 114, a conduction path 408 starting from the first terminal 126 of the capacitor 124, passing successively through each of these two controllable switches 112, 114 and terminating at the second terminal 128 of the capacitor 124 having an inductance of at most 40 nano Henry, preferably at most 30 Henry nano.
  • This determination can for example be carried out by means of a computer simulation.
  • the voltage converter 104 is manufactured by placing, for each power module 110, the capacitor 124 associated with the determined position that was determined in step 602.

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Abstract

Le convertisseur de tension (104) comporte des première et deuxième barres omnibus (106, 108), au moins un module de puissance (110) comportant au moins une paire de premier et deuxième interrupteurs commandables (112, 14). Il est prévu un condensateur pour chaque module de puissance (110), ce condensateur présentant une valeur d'au moins 500 micro Farad, de préférence d'au moins 560 micro Farad, et étant situé suffisamment proche des interrupteurs commandables (112, 114) pour que les barres omnibus (106, 108, 22) définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables (112, 114), un chemin de conduction (408) partant de la première borne du condensateur, passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables (112, 114) et se terminant à la deuxième borne du condensateur, ce chemin de conduction (408) présentant une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano Henry.

Description

TITRE
CONVERTISSEUR DE TENSION, SYSTÈME ÉLECTRIQUE, VÉHICULE
AUTOMOBILE ET PROCÉDÉ DE FABRICATION ASSOCIÉS
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un convertisseur de tension, ainsi qu'un système électrique, un véhicule automobile et un procédé de fabrication associés.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Il est connu d'utiliser un convertisseur de tension du type comportant : - des première et deuxième barres omnibus,
- au moins un module de puissance comportant :
- au moins une paire de premier et deuxième interrupteurs commandables, chaque interrupteur commandable présentant deux bornes principales et une borne de commande destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable entre ses deux bornes principales, la première borne principale du premier interrupteur commandable étant connectée à la première barre omnibus et la deuxième borne principale du deuxième interrupteur commandable étant connectée à la deuxième barre omnibus,
- pour chaque paire d'interrupteurs commandables, une troisième barre omnibus, la deuxième borne principale du premier interrupteur commandable et la première borne principale du deuxième interrupteur commandable étant connectées à la troisième barre omnibus, au moins un condensateur présentant des première et deuxième bornes connectées respectivement aux première et deuxième barres omnibus.
Les première et deuxième barres omnibus sont destinées à recevoir une tension d'alimentation continue élevée. Le ou les condensateurs ont pour fonction de filtrer cette tension d'alimentation. Pour que le filtrage soit efficace, ce ou ces condensateurs présentent une capacité élevée, au moins égale à 500 micro Farad et sont placés dans un bloc condensateur situé proche d'extrémités des première et deuxième barre omnibus où la tension d'alimentation est appliquée.
L'invention a pour but de proposer un convertisseur de tension présentant un filtrage amélioré de la tension d'alimentation.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
À cet effet, il est proposé un convertisseur de tension du type précité, caractérisé en ce qu'il est prévu un condensateur pour chaque module de puissance, ce condensateur présentant une valeur d'au moins 500 micro Farad, de préférence d'au moins 560 micro Farad, et étant situé suffisamment proche des interrupteurs commandables pour que les barres omnibus définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables, un chemin de conduction partant de la première borne du condensateur, passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables et se terminant à la deuxième borne du condensateur, ce chemin de conduction présentant une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano Henry.
Grâce à l'invention, un condensateur est placé au plus près des interrupteurs commandables de chaque module de puissance, ce qui permet d'améliorer le filtrage. Cette solution est en outre plus intéressante que celle qui aurait consisté à ajouter, en plus du bloc condensateur, des petites capacités, par exemple des capacités céramiques, à proximité des modules de puissance. En effet, la solution proposée par l'invention permet d'obtenir le même résultat tout en limitant le nombre de composants électroniques et donc le coût et l'encombrement du convertisseur de tension.
De façon optionnelle, chaque chemin de conduction présente une longueur d'au plus 100 mm, de préférence d'au plus 70 mm.
De façon optionnelle également, chacun des interrupteurs commandables de chaque module de puissance est situé à une distance d'un axe sur lequel le condensateur est centré comprise entre 10 et 30 mm, de préférence entre 15 et 25 mm.
De façon optionnelle également, le convertisseur de tension comporte en outre un boîtier dissipateur de chaleur présentant une périphérie horizontale entourant le ou les modules de puissance et le ou les condensateurs associés, le boîtier dissipateur de chaleur présentant, sur cette périphérie horizontale, des ouvertures d'entrée d'air et, en un centre, une ouverture de sortie d'air vers le bas, le ou les condensateurs étant situés plus proches d'un axe vertical passant par l'ouverture de sortie d'air, que les interrupteurs commandables.
De façon optionnelle également, les interrupteurs commandables de chaque paire sont agencés de manière à former un bras de hachage.
De façon optionnelle également, le convertisseur de tension comporte trois modules de puissance comportant chacun deux paires d'interrupteurs commandables.
Il est également proposé un système électrique comportant :
- un convertisseur de tension selon l'invention,
- un moteur électrique présentant des phases respectivement associées aux modules de puissance, chaque phase du moteur électrique présentant deux extrémités respectivement connectées aux deux troisièmes barres omnibus du module de puissance associé. De façon optionnelle, le moteur électrique est conçu pour entraîner des roues d'un véhicule automobile.
Il est également proposé un véhicule automobile comportant un système électrique selon l'invention. Il est également proposé un procédé de fabrication d'un convertisseur de tension selon l'invention, comportant :
- pour chaque module de puissance, la détermination d'une position du condensateur associé suffisamment proche des interrupteurs commandables pour que les barres omnibus définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables, un chemin de conduction partant de la première borne du condensateur, passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables et se terminant à la deuxième borne du condensateur présentant une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano
Henry,
- la fabrication du convertisseur de tension en plaçant, pour chaque module de puissance, le condensateur associé à la position déterminée. DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est un schéma électrique d'un système électrique comportant un convertisseur de tension mettant en œuvre l'invention.
La figure 2 est une vue en trois dimensions d'un module de puissance et d'un condensateur associé, situés dans le convertisseur de tension.
La figure 3 est une vue en trois dimensions du condensateur seul.
La figure 4 est une vue en trois dimensions du module de puissance sans le condensateur.
La figure 5 est une vue en trois dimensions du convertisseur de tension. La figure 6 est un schéma-bloc illustrant des étapes d'un procédé de fabrication du convertisseur de tension.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
En référence à la figure 1, un système électrique 100 mettant en œuvre l'invention va à présent être décrit. Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile.
Le système électrique 100 comporte tout d'abord une source d'alimentation électrique 102 conçue pour délivrer une tension continue U, par exemple comprise entre 20 V et 100 V, par exemple 48 V. La source d'alimentation électrique 102 comporte par exemple une batterie.
Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
Le système électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 104 connecté entre la source d'alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d'abord une barre omnibus positive 106 et une barre omnibus négative 108 destinées à être connectées à la source d'alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la barre omnibus positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la barre omnibus négative 108 recevant un potentiel électrique bas.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module de puissance 110 comportant une ou plusieurs barres omnibus de phase 122 destinées être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
Dans l'exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules de puissance 110 comportant chacun deux barres omnibus de phase 122 connectées à deux phases de la machine électrique 130.
Plus précisément, dans l'exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases, et destinés à être électriquement déphasés de 120° l'un par rapport à l'autre. De préférence, les premières barres omnibus de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé, tandis que les deuxièmes barres omnibus de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du deuxième système triphasé.
Chaque module de puissance 110 comporte, pour chaque barre omnibus de phase 122, un interrupteur de côté haut 112 connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 122 et un interrupteur de côté bas 114 connecté entre la barre omnibus de phase 122 et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de hachage, dans lequel la barre omnibus de phase 122 forme un point milieu.
Chaque interrupteur 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d'un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs 112, 114 sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l'anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118.
Dans l'exemple décrit, les interrupteurs 112, 114 ont chacun la forme d'une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s'étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s'étend sur la face supérieure. En outre, la face inférieure forme une face de dissipation de chaleur.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre, pour chaque module de puissance 110, un condensateur 124 présentant une borne positive 126 et une borne négative 128 respectivement connectées à la barre omnibus positive 106 et à la barre omnibus négative 108.
Il sera apprécié que la barre omnibus positive 106, la barre omnibus négative 108 et les barres omnibus de phase 122 sont des éléments rigides conçus pour supporter des courants électriques d'au moins 1 A. Elles présentent de préférence une épaisseur d'au moins 1 mm. En outre, dans l'exemple décrit, la machine électrique 130 a à la fois une fonction d'alternateur et de moteur électrique. Plus précisément, le véhicule automobile comporte en outre un moteur thermique (non représenté) présentant un axe de sortie auquel la machine électrique 130 est reliée par une courroie (non représentée). Le moteur thermique est destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l'intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique fournit de l'énergie électrique en direction de la source d'alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l'axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l'arbre de sortie (en complément ou bien à la place du moteur thermique). Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
La machine électrique 130 est par exemple localisée dans une boîte de vitesses ou bien dans un embrayage du véhicule automobile ou bien en lieu et place de l'alternateur.
Dans la suite de la description, la structure et la disposition des éléments du convertisseur de tension 104 vont être décrits plus en détails, en référence à une direction verticale H-B, « H » représentant le haut et « B » représentant le bas.
En référence à la figure 2, dans l'exemple décrit, les barres omnibus 106, 108, 122 comportent respectivement des portions planes 202, 204, 206 horizontales et coplanaires, et s'étendant les unes à côté des autres.
Par ailleurs, chaque interrupteur commandable 112, 114 a la forme d'une plaque sensiblement rectangulaire et sa première borne principale 116 s'étend sur au moins une partie d'une face inférieure (non visible sur les figures), tandis que sa deuxième borne principale 118 s'étend sur une face supérieure.
Pour chaque paire d'interrupteurs commandables 112, 114, la face arrière du premier interrupteur 112 est plaquée contre l'une parmi la portion plane 202 de la première barre omnibus 106 et la portion plane 206 de la troisième barre omnibus 122, de manière à connecter sa première borne principale 116 à la première barre omnibus 106 ou à la troisième barre omnibus 122. Dans l'exemple décrit, la face arrière du premier interrupteur commandable 112 est plaquée contre la portion plane 202 de la première barre omnibus 106. En outre, la face supérieure du premier interrupteur 112 est connectée via au moins une languette conductrice 208 à l'autre parmi la portion plane 202 de la première barre omnibus 106 et la portion plane 206 de la troisième barre omnibus 122, de manière à connecter sa deuxième borne principale 116 à la première barre omnibus 106 ou à la troisième barre omnibus 122. Dans l'exemple décrit, la face supérieure du premier interrupteur 112 est connectée via trois languettes 208 la portion plane 206 de la troisième barre omnibus 122.
Par ailleurs, pour chaque paire d'interrupteurs commandables 112, 114, la face arrière du deuxième interrupteur commandable 114 est plaquée contre l'une parmi la portion plane 204 de la deuxième barre omnibus 108 et la portion plane 206 de la troisième barre omnibus 122, de manière à connecter sa première borne principale 116 à la deuxième barre omnibus 108 ou à la troisième barre omnibus 122. Dans l'exemple décrit, la face arrière du deuxième interrupteur 114 est plaquée contre la portion plane 206 de la troisième barre omnibus 122. En outre, la face supérieure du deuxième interrupteur 114 est connectée via au moins une languette 210 à l'autre parmi la portion plane 204 de la deuxième barre omnibus 108 et la portion plane 206 de la troisième barre omnibus 122, de manière à connecter sa deuxième borne principale 118 à la deuxième barre omnibus 108 ou à la troisième barre omnibus 122. Dans l'exemple décrit, la face supérieure du deuxième interrupteur 114 est connectée via au moins une languette conductrice 210 à la portion plane 204 de la deuxième barre omnibus 108.
Ainsi, du fait de la disposition des barres omnibus 106, 108, 122 qui s'étendent les unes à côté des autres au lieu d'être empilées, il est possible de limiter l'encombrement vertical du module de puissance 110. Par ailleurs, les bornes de commandes 120 des interrupteurs commandables 112, 114 s'étendent dans l'exemple décrit sur leur face supérieure et sont connectées à des broches de commande 212.
En référence à la figure 3, chaque condensateur 124 présente une valeur d'au moins 500 micro Farad, de préférence d'au moins 560 micro Farad. Chaque condensateur 124 est par exemple un condensateur chimique.
Les condensateurs 124 sont de grande taille. Par exemple, la plus grande dimension de chaque condensateur 124 fait au moins 15 mm. Généralement, cette plus grande dimension fait au moins 30 mm. Par exemple chaque condensateur 124 est de forme générale cylindrique, avec un rayon compris entre 5 et 15 mm et une hauteur comprise entre 18 mm et 40 mm, de préférence entre 20 mm et 35 mm.
Par ailleurs, chaque condensateur 124 présente, sur une face circulaire inférieure, une broche centrale formant sa première borne 126 et deux ergots formant sa deuxième borne 128.
En référence à la figure 4, pour chaque module de puissance 110, le condensateur 124 associé est destiné à être centré sur un axe 402. Par ailleurs, la première barre omnibus 106 présente une perforation 404 destinée à recevoir la broche formant la première borne 126 du condensateur 124 et la deuxième barre omnibus 108 présente deux perforations 406 destinées à respectivement recevoir les deux ergots formant sa deuxième borne 128.
Les barres omnibus 106, 108, 122 définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables 112, 114, un chemin de conduction 408 partant de la première borne 126 du condensateur 124 (représentée sur la figure 4, par la perforation 404), passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables 112, 114 et se terminant à la deuxième borne du condensateur 124 (représentée sur la figure 4, par l'une des perforations 406). Sur la figure 4, seul le chemin de conduction 408 d'une des deux paires d'interrupteurs commandables 112, 114 est représenté. Un autre chemin de conduction similaire existe bien sûr également pour l'autre paire d'interrupteurs commandables 112, 114. L'axe 402, et donc le condensateur 124, est situé suffisamment proche des interrupteurs commandables 112, 114 pour que chaque chemin de conduction 408 présente une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano Henry. Pour obtenir une inductance aussi petite, le chemin de conduction 408 présente de préférence une longueur d'au plus 100 mm, de préférence encore d'au plus 70 mm. En outre, toujours pour obtenir une inductance aussi petite, chaque interrupteur commandable 112, 114 est de préférence situé à une distance comprise entre 10 et 30 mm de l'axe 402, de préférence encore entre 15 et 25 mm. Ainsi, les interrupteurs commandables 112, 114 sont à la fois, d'une part, suffisamment éloignés de l'axe 402 pour permettre l'installation du condensateur 124 et, d'autre part, suffisamment proches pour que chaque chemin d'induction 408 puisse être assez court pour présenter l'inductance souhaitée. Dans l'exemple décrit, les interrupteurs commandables 112, 114 sont situés aux quatre coins d'un trapèze présentant une petite base (distance entre les deux interrupteurs de côté haut 112) et une grande base (distance entre les deux interrupteurs de côté bas). L'axe 402 est situé à moins de 10 mm du milieu de la grande base. Ainsi, les interrupteurs 112, 114 entourent le condensateur 124, ce qui permet de les disposer à proximité du condensateur 124.
En référence à la figure 5, le convertisseur de tension 104 comporte en outre un boîtier dissipateur de chaleur 502 comportant une périphérie horizontale entourant les modules de puissance 110 et les condensateurs 124. Cette périphérie horizontale est munie d'ailettes 504 délimitant entres elles des ouvertures d'entrée d'air 506. En outre, le boîtier dissipateur de chaleur 502 présente, en un centre, une ouverture de sortie d'air 508 vers le bas, cet air étant destiné à refroidir la machine électrique 130.
Les condensateurs 124 sont de préférence positionnés plus proches de l'ouverture de sortie d'air 508 que les modules de puissance 110, et en particulier que les interrupteurs commandables 112, 114. Ainsi, les condensateurs 124 sont situés au centre et les modules de puissance 110 à la périphérie du convertisseur de tension 104. Dans l'exemple décrit, le convertisseur de tension 104 est monté sur le moteur électrique 130, ce dernier présentant un rotor (non représenté) formant un ventilateur aspirant l'air par l'ouverture de sortie d'air 508, de manière à établir des flux d'air s'étendant depuis les ouvertures d'entrée d'air 506 vers l'ouverture de sortie d'air 508 et refroidissant les modules de puissance 110, et en particulier les interrupteurs commandables 112, 114.
Grâce à leur disposition au centre du convertisseur de tension 104, les condensateurs 124 n'empêchent pas ces flux d'air de passer par les modules de puissance 110, alors qu'ils sont placés respectivement au plus près des modules de puissance 110.
En référence à la figure 6, un procédé de fabrication du convertisseur de tension 104 va à présent être décrit.
Pour chaque module de puissance 110, au cours d'une étape 602, une position du condensateur 124 associé suffisamment proche des interrupteurs commandables 112, 114 est déterminée pour que les barres omnibus 106, 108, 122 définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables 112, 114, un chemin de conduction 408 partant de la première borne 126 du condensateur 124, passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables 112, 114 et se terminant à la deuxième borne 128 du condensateur 124 présentant une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano Henry. Cette détermination peut par exemple être réalisée au moyen d'une simulation informatique.
Au cours d'une étape 604, le convertisseur de tension 104 est fabriqué en plaçant, pour chaque module de puissance 110, le condensateur 124 associé à la position déterminée qui a été déterminée à l'étape 602.
La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment, mais est au contraire définie par les revendications qui suivent. Il sera en effet apparent à l'homme du métier que des modifications peuvent y être apportées.
Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments du mode de réalisation décrit précédemment, mais doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l'homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales.

Claims

REVENDICATIONS
1. Convertisseur de tension (104) comportant :
- des première et deuxième barres omnibus (106, 108),
- au moins un module de puissance (110) comportant :
- au moins une paire de premier et deuxième interrupteurs commandables (112, 114), chaque interrupteur commandable (112, 114) présentant deux bornes principales (116, 118) et une borne de commande (120) destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable (112, 114) entre ses deux bornes principales (116, 118), la première borne principale (116) du premier interrupteur commandable (112) étant connectée à la première barre omnibus (106) et la deuxième borne principale (118) du deuxième interrupteur commandable (114) étant connectée à la deuxième barre omnibus (108),
- pour chaque paire d'interrupteurs commandables (112, 114), une troisième barre omnibus (122), la deuxième borne principale (118) du premier interrupteur commandable (112) et la première borne principale (116) du deuxième interrupteur commandable (114) étant connectées à la troisième barre omnibus (122), au moins un condensateur (124) présentant des première et deuxième bornes (126, 128) connectées respectivement aux première et deuxième barres omnibus (106, 108),
caractérisé en ce qu'il est prévu un condensateur (124) pour chaque module de puissance (110), ce condensateur (124) présentant une valeur d'au moins 500 micro Farad, de préférence d'au moins 560 micro Farad, et étant situé suffisamment proche des interrupteurs commandables (112, 114) pour que les barres omnibus (106, 108, 122) définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables (112, 114), un chemin de conduction (408) partant de la première borne (126) du condensateur (124), passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables (112, 114) et se terminant à la deuxième borne (128) du condensateur (124), ce chemin de conduction (408) présentant une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano Henry.
2. Convertisseur de tension (104) selon la revendication 1, dans lequel chaque chemin de conduction (408) présente une longueur d'au plus 100 mm, de préférence d'au plus 70 mm.
3. Convertisseur de tension (104) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacun des interrupteurs commandables (112, 114) de chaque module de puissance (110) est situé à une distance d'un axe (402) sur lequel le condensateur (124) est centré comprise entre 10 et 30 mm, de préférence entre 15 et 25 mm.
4. Convertisseur de tension (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre un boîtier dissipateur de chaleur (502) présentant une périphérie horizontale entourant le ou les modules de puissance (110) et le ou les condensateurs (124) associés, le boîtier dissipateur de chaleur (502) présentant, sur cette périphérie horizontale, des ouvertures d'entrée d'air (506) et, en un centre, une ouverture de sortie d'air (508) vers le bas, le ou les condensateurs (124) étant situés plus proches d'un axe vertical (510) passant par l'ouverture de sortie d'air (508), que les interrupteurs commandables (112, 114).
5. Convertisseur de tension (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les interrupteurs commandables (112, 114) de chaque paire sont agencés de manière à former un bras de hachage.
6. Convertisseur de tension (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant trois modules de puissance (110) comportant chacun deux paires d'interrupteurs commandables (112, 114).
7. Système électrique (100) comportant :
- un convertisseur de tension (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
- un moteur électrique (130) présentant des phases respectivement associées aux modules de puissance (110), chaque phase du moteur électrique (130) présentant deux extrémités respectivement connectées aux deux troisièmes barres omnibus (122) du module de puissance (110) associé.
8. Système électrique (100) selon la revendication 7, dans lequel le moteur électrique (130) est conçu pour entraîner des roues d'un véhicule automobile.
9. Véhicule automobile comportant un système électrique (100) selon la revendication 7 ou 8.
10. Procédé (600) de fabrication d'un convertisseur de tension (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant :
- pour chaque module de puissance (110), la détermination (602) d'une position du condensateur (124) associé suffisamment proche des interrupteurs commandables (112, 114) pour que les barres omnibus (106, 108, 122) définissent, pour chaque paire d'interrupteurs commandables (112, 114), un chemin de conduction (408) partant de la première borne (126) du condensateur (124), passant successivement par chacun de ces deux interrupteurs commandables (112, 114) et se terminant à la deuxième borne (128) du condensateur (124) présentant une inductance d'au plus 40 nano Henry, de préférence d'au plus 30 nano Henry,
- la fabrication (604) du convertisseur de tension (104) en plaçant, pour chaque module de puissance (110), le condensateur (124) associé à la position déterminée.
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