WO2021043725A1 - Couvercle en plastique de fermeture d'un circuit de refroidissement a fluide, pour un equipement electrique - Google Patents

Couvercle en plastique de fermeture d'un circuit de refroidissement a fluide, pour un equipement electrique Download PDF

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WO2021043725A1
WO2021043725A1 PCT/EP2020/074243 EP2020074243W WO2021043725A1 WO 2021043725 A1 WO2021043725 A1 WO 2021043725A1 EP 2020074243 W EP2020074243 W EP 2020074243W WO 2021043725 A1 WO2021043725 A1 WO 2021043725A1
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WO
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cover
cooling circuit
fluid
ribs
electrical equipment
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/074243
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Rudy BASTISTELLA
Aurélien POUILLY
Aymeric FOUQUE
Emmanuel Talon
Pierre Smal
Grégory HODEDOURG
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Valeo Siemens Eautomotive France Sas
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    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20872—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical equipment, in particular for vehicles, in particular for electric or hybrid vehicles. More specifically, the present invention relates to a cover for a fluid cooling circuit for electrical equipment, in particular for a DC / DC converter, electric charger or inverter, in particular for a vehicle.
  • certain electrical components are cooled by the circulation of a fluid from cooling, for example a mixture of water and glycol, or even oil, in a cooling circuit arranged in a part of the chassis of the electrical equipment.
  • the cooling circuit is generally configured to route the cooling fluid near the electrical components or other elements to be cooled, such as electronic boards for example.
  • the cooling circuit is closed by a closing cover.
  • the chassis and the closing cover in particular for a DC / DC converter, an electric charger or an inverter, in particular for vehicles, are most often made of aluminum.
  • such a cooling circuit can be formed from two complementary parts.
  • a frame and a cover of an electrical equipment include complementary cooling circuit portions.
  • Said complementary portions comprise channels, hollow parts or protruding parts, so that the cooling circuit obtained by assembly can in particular extend in a “three-dimensional” manner, in the sense that the path followed by the cooling fluid undergoes direction changes in three non-coplanar directions.
  • the circulation channel then comprises successive levels at different levels.
  • “Spigots” are also provided to form inlets / outlets for cooling fluid in the cooling circuit.
  • the term “spigot”, in English, is well known to those skilled in the art. This term denotes a valve or a tube, or more generally a fluid nozzle, generally male, allowing the passage of fluid and forming an inlet or an outlet of an integrated circuit in a housing. Usually associated with a gasket, the spigots thus allow the entry or exit of a fluid vis-à-vis an integrated circuit in a chassis of electrical equipment.
  • the term “spigot” corresponds here to a “fluid nozzle” which makes it possible to connect the cooling circuit to pipes conveying the cooling fluid. Sealing at the junction between water fittings and said pipes can be achieved in several ways, either by the use of gaskets, or by tightening a collar on the pipe around said water nozzle.
  • the spigots are separate mechanical elements, attached to the frame in the continuity of channels emerging from the cooling circuit, to form cooling fluid inlets / outlets. These spigots cooperate with gaskets, at the interface between the inside of the cooling system and the outside of the chassis in which they are installed, to ensure the tightness of the electrical equipment.
  • the assembly operates in an environment in which the temperatures reach in particular - 40 ° C or even + 105 ° C and the cooling fluid flow rates are high, in particular greater than 8 l / s.
  • the voltages can in particular exceed 400 V and the current intensities exceed 800 A.
  • the temperatures of the cooling fluid are notably included in a range going from - 40 ° C to + 80 ° C.
  • the fluid circulation channels of the cooling circuit must keep their form factor, which is complicated by the constraints in terms of temperature and in terms of mechanical stresses. Given the flow rates of the cooling fluid used, sealing is also difficult to guarantee.
  • the invention relates to the use of a cover for closing a cooling circuit of an electrical equipment which is made of plastic, obtained by molding, the chassis of the electrical equipment, in which the fluid cooling circuit is arranged, being made of another material, in particular aluminum or cast iron.
  • the spigots can be molded together or overmolded with the plastic closure cover.
  • the invention relates to a closing cover of a fluid cooling circuit for electrical equipment, in particular of a motor vehicle, said closure cover being made of plastic and being configured to close, in covering it, a channel for circulating coolant from said cooling circuit.
  • the present invention allows in particular to achieve a less expensive closing cover, being obtained by a plastic injection process rather than by an injection process aluminum, in particular.
  • the closure cover according to the invention is also lighter and makes it possible to perform, depending on the embodiment chosen, several functions - sealing, inlet / outlet of cooling fluid, etc. - Via a reduced number of parts, in particular by means of a single part, namely said closing cover.
  • said closure cover has a water side face and an opposite face, the opposite face having an arrangement of ribs configured to mechanically reinforce portions of the cooling circuit.
  • said closing cover has a thickness which is defined as a function of ranges of predefined values respectively for the pressure and for the temperature of the cooling fluid intended to circulate in the cooling fluid circulation channel .
  • said ribs have a thickness of between 0.3 times and 1 times the thickness of the closing cover.
  • portions of the closing cover intended to be mechanically fixed to the frame, on either side of the cooling fluid circulation channel are connected by first ribs, second ribs, substantially transverse to said first ribs, connecting said first ribs to an edge of the closure cover, on each side of said first ribs, respectively.
  • the closing cover further incorporates at least one inlet fluid nozzle and / or outlet for cooling fluid.
  • said at least one fluid inlet and / or outlet for cooling fluid is molded in the mass of the closing cover, forming a single homogeneous piece of material.
  • said at least one cooling fluid inlet or outlet fluid nozzle is formed of a mechanical element, in particular made of metal, integrated into the closure cover by overmolding.
  • the closing cover further comprises at least two fluid inlet and / or outlet fluid nozzles including a cooling fluid inlet nozzle of the cooling circuit and a cooling fluid outlet nozzle of the cooling circuit.
  • the closing cover further comprises at least one metal insert, of which at least one plate having a function of heat sink or at least one threaded hollow barrel intended to receive a fixing screw of the cover of closing.
  • the invention also relates to electrical equipment, comprising a frame, in particular made of aluminum or cast iron, in the mass of which is arranged a cooling fluid circulation channel forming a fluid cooling circuit, said electrical equipment comprising a cover for closing the fluid cooling circuit as briefly described above.
  • said electrical equipment is a DC / DC voltage converter or an inverter or an electrical charger.
  • said cooling fluid circulation channel is arranged in the frame.
  • the closure cover has a thickness of between 2 mm and 4 mm, in particular equal to approximately 3.5 mm, and the cooling fluid circulation channel has a section having an approximately equal area to 200 mm 2 , in which the cooling fluid is intended to circulate at a pressure of approximately 3.5 bars absolute and at a temperature between - 40 ° C and + 80 ° C.
  • the cooling circuit comprises a first portion and a second portion, said first and second portions of the cooling circuit being complementary and being formed respectively in the frame and in the closing cover, said first portion comprising at least one hollow part and said second portion comprising at least one protruding part, said hollow and protruding parts being configured to fit into each other so as to form bearings of the cooling circuit located at different levels arranged successively one after the other along said cooling circuit.
  • said at least one hollow part and said at least one protruding part are configured to fit into each other thanks to a functional clearance allowing the nesting of said hollow parts and in protrusion.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a frame of electrical equipment, intended to receive a closing cover according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of an electrical equipment consisting of a frame as shown in Figure 1 and an example of a closing cover according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of an example of a closing cover according to the invention, seen from its face opposite the cooling fluid;
  • FIG. 4 is a schematic representation of the same example of a closing cover according to the invention, seen from its face on the cooling fluid side;
  • FIG. 5 is a schematic representation of the same example of a closing cover according to the invention, seen in profile.
  • Figure 1 shows a frame 20 of electrical equipment, in which is arranged, in the form of a cooling fluid circulation channel 130, a fluid cooling circuit 130.
  • This frame 20 is intended for receive a cover for closing the fluid cooling circuit 130.
  • FIG 2 shows an electrical equipment 30, in particular a DC / DC voltage converter or an inverter or an electric charger, for example for an electric or hybrid vehicle, comprising a frame 2 as shown in Figure 1 and a cover closure 10 of the cooling circuit, in accordance with an exemplary embodiment of the invention.
  • said closure cover 10 is made of plastic, in particular PA66GF30, the frame 20 being made of a different material, in particular aluminum for example.
  • the plastic used to make the closure cover 10 is suitable for withstanding the mechanical and environmental stresses (high or low temperatures, high pressure, chemical environment) expected in particular in the context of use in high voltage electrical equipment of a vehicle. electric or hybrid.
  • the plastic material used can be reinforced with glass fibers to reinforce the qualities of mechanical strength, the glass fibers providing a physical binder function.
  • the closure cover 10 is made of plastic injection molded by plastic.
  • the closing cover 10 has a cooling fluid side face 101, comprising a portion of the cooling circuit channel forming the top 131 of the cooling circuit.
  • the closing cover 10 has a face 102 opposite the cooling circuit.
  • the opposite face 102 comprises an arrangement of reinforcing ribs 11 A, 11 B, formed in the mass of the closure cover 10.
  • the thickness of the closure cover 10 can be constant and corresponds in particular to the thickness of the material constituting said closure cover 10.
  • the thickness of the closure cover 10 is defined as the distance between the face on the cooling fluid side 101 and the opposite face 102 of the closure cover 10.
  • the thickness of the cover closure 10 can be between 2 mm and 4 mm to withstand a pressure of the cooling fluid circulating in the cooling fluid circulation channel 130 of up to 3.5 bars absolute and a temperature between - 40 ° C and + 80 ° C.
  • the thickness of the closing cover 10 can also depend on the geometry of the coolant circulation channel, that is to say on the area of its section, which corresponds to the product of its width by s in height.
  • the ribs 11 A, 11 B have for example a height of between 2 mm and 30 mm and a width of between 0.3 times and 1 times the thickness of the closure cover 10, ie between approximately 1 mm and 3 , 5 mm for a closing cover having a thickness of 3.5 mm.
  • the arrangement of the ribs 11 A, 11 B is provided to strengthen sensitive portions of the cooling circuit, in particular parts where there is a change in direction of the coolant or extended flat portions of the cooling circuit.
  • the sizing and the arrangement of the ribs 11 A, 11 B are configured to avoid deformation of the cooling circuit, in particular under the pressure induced by the flow of cooling fluid in said cooling circuit.
  • the ribs 11 A, 11 B are adapted to prevent the deformation of portions of the cooling circuit where coolant flows.
  • the ribs 11 A, 11 B are thus provided to improve the mechanical strength of the closure cover 10, while preserving or even reducing its mass.
  • the ribs 11 A, 11 B can be arranged such that portions of the closing cover 10 which are mechanically fixed to the frame, on either side of the cooling fluid circulation channel 130, are connected by first ribs 11A; furthermore, second ribs 11B, transverse to these first ribs 11A, connect said first ribs 11A to an edge of the closure cover 10, on each side of said first ribs 11A, respectively, to limit the deformation of the circulation channel of coolant 130.
  • the arrangement of ribs 11 A, 11 B is thus configured to ensure the conservation of the form factor of the cooling fluid circulation channel 130, including under very restrictive temperature and pressure conditions, in particular under a pressure of approximately 3.5 bars absolute and at an external environment temperature between - 40 ° C and + 105 ° C.
  • the second ribs 11B and the first ribs 11A can form between them an angle of between 20 ° and 90 °.
  • the closing cover 10 is provided to close a cooling circuit of electrical equipment, in particular, for example, of an inverter, of a DC / DC converter or an electric charger for a motor vehicle.
  • the cooling fluid which circulates in the cooling fluid circulation channel 130 has for example a pressure of 3.5 bars absolute and a temperature between - 40 ° C and + 150 ° C.
  • the section of the cooling fluid circulation channel 130 may have a section of about 200 mm 2 , preferably constant.
  • the coolant circulation channel may have a width of 31 mm and a height of 6.3 mm.
  • the thickness of the cover may be approximately equal to 3.5 mm, the thickness of the ribs, preferably between 0.3 times and 1 times the thickness of the closing cover 10, is between about 1mm and 3.5mm.
  • the side of the cooling fluid 101 also includes a groove 101 A allowing the installation of a seal.
  • an aluminum closure cover is also preferably used.
  • a single material makes it possible, for example, to use a joint-glue-type seal, ensuring that the glue will adhere correctly both to the chassis side and to the closing cover side.
  • a plastic is used having a coefficient of thermal expansion, in the intended service temperature range, similar to that of aluminum, if the frame is made of aluminum.
  • a gasket capable of ensuring the seal between the separate materials used, in particular aluminum on the one hand and a plastic type PA66GF30 on the other hand, is used. It is specified that different types of sealing gaskets can be used, in particular an adhesive joint type Fl PG OR Cl PG, a metal gasket or a rubber gasket, for example made of EPDM.
  • an advantage of the invention also resides in the fact that, according to one embodiment, corresponding to that shown in Figures 2 to 5, the spigots 12 are integrated into the closure cover 10.
  • said spigots 12 are, according to a preferred embodiment, formed in the mass of the cover 10, thus being molded, in particular by plastic injection, at the same time as the closure cover 10 as a whole, in particular in a single molding operation.
  • the spigots 12 can be formed of end pieces, in particular made of metal, integrated into the closure cover 10 by overmolding.
  • the integration of the spigots 12 in the closing cover 130 also makes it possible to obtain an improved fluidity of the circulation of the cooling fluid at the level of the inlet and the outlet in the cooling circuit, via such spigots 12. As the cooling fluid circulation characteristics are consequently improved, said cooling fluid circulation consumes less energy, that is to say it allows better thermal dissipation of the heat produced by the components. electric to cool.
  • the present invention makes it possible to reduce the number of operations for mounting an electrical equipment 30.
  • the integration of the spigots 12 in the closing cover 130 also improves the sealing of the electrical equipment 30.
  • the integration of the spigots 12 in the closure cover 10 reduces the number of machining operations on the frame 20 because it becomes unnecessary to machine a docking hole of the spigots or performing a rectification of the surface state of the frame in a docking zone of said spigots on a portion intended to receive a respective seal associated with said spigots.
  • the spigots 12 are made in the mass of the closure cover 130, during the same molding operation, the tightness is in fact natively guaranteed.
  • the closure cover 130 is suitable for closing a "three-dimensional" cooling fluid circulation channel 130.
  • the frame 20 and the closure cover 10 can be configured such that said frame 20 and the closure cover 10 comprise complementary cooling circuit portions.
  • Said complementary portions comprise hollow parts 133 or projecting parts 132, so that the cooling circuit obtained by assembly can in particular extend in a “three-dimensional” manner.
  • the cooling channel then comprises successive stages at different levels, of way, for example, to cool the electrical components themselves arranged in the chassis at different levels.
  • the closure cover 10 thus comprises a projecting portion 132 and, in Figure 1, the frame 20 comprises a hollow portion 133, forming a stall in the cooling circuit, in other words a bearing of the cooling circuit located at a different level from the rest of the cooling circuit, so as to cool electrical components arranged at different levels in the frame 20.
  • said hollow 133 and protruding 132 parts fit into one another. the other thanks to a functional game.
  • the closure cover 10 can furthermore comprise at least one insert, in particular metallic.
  • said metal insert may be a plate having a heat sink function and be integrated into said closure cover 10 by overmolding.
  • the closure cover can include several such plates.
  • said metal insert may be at least one threaded hollow barrel intended to receive a fixing screw of the closing cover 10.

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Abstract

La présente invention vise un couvercle de fermeture (10) d'un circuit de refroidissement à fluide pour un équipement électrique (30), notamment d'un véhicule automobile, ledit couvercle de fermeture (10) étant en plastique et étant configuré pour fermer, en le recouvrant, un canal de circulation de fluide de refroidissement (130) dudit circuit de refroidissement.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : Couvercle en plastique de fermeture d’un circuit de refroidissement à fluide, pour un équipement électrique
DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention concerne le domaine des équipements électriques, notamment pour véhicule, en particulier pour véhicule électrique ou hybride. Plus précisément, la présente invention vise un couvercle d’un circuit de refroidissement à fluide pour équipement électrique, notamment pour convertisseur DC/DC, chargeur électrique ou onduleur, en particulier pour véhicule.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0002] Dans un équipement électrique, notamment un convertisseur DC/DC, un onduleur ou un chargeur électrique (autrement désigné un « OBC » pour On-Board Charger en anglais), on refroidit certains composants électriques par la circulation d’un fluide de refroidissement, par exemple un mélange d’eau et de glycol, voire d’huile, dans un circuit de refroidissement aménagé dans une partie du châssis de l’équipement électrique. Le circuit de refroidissement est généralement configuré pour cheminer le fluide de refroidissement à proximité des composants électriques ou d’autres éléments à refroidir, tels que des cartes électroniques par exemple.
[0003] Le circuit de refroidissement est fermé par un couvercle de fermeture. Aujourd’hui, le châssis et le couvercle de fermeture, notamment pour un convertisseur DC/DC, un chargeur électrique ou un onduleur, en particulier pour véhicule, sont le plus souvent en aluminium.
[0004] Notamment, un tel circuit de refroidissement peut être formé à partir de deux parties complémentaires. Dans ce cas, par exemple, un châssis et un couvercle d’un équipement électrique comprennent des portions de circuit de refroidissement complémentaires. Lesdites portions complémentaires comprennent des canaux, des parties creuses ou des parties en saillie, de sorte que le circuit de refroidissement obtenu par assemblage peut notamment s’étendre de manière « tridimensionnelle », en ce sens que le chemin suivi par le fluide de refroidissement subit des changements de direction dans trois directions non coplanaires. Autrement dit, le canal de circulation comprend alors des paliers successifs à des niveaux différents.
[0005] Des « spigots » sont en outre prévus pour former des entrées / sorties de fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement. Le terme « spigot », en langue anglaise, est bien connu de l’homme du métier. Ce terme désigne un robinet ou un tube, ou plus généralement un embout de fluide, généralement mâle, permettant le passage de fluide et formant une entrée ou une sortie d’un circuit intégré à un boîtier. Associés généralement à un joint d’étanchéité, les spigots permettent ainsi l’entrée ou la sortie d’un fluide vis-à-vis d’un circuit intégré à un châssis d’un équipement électrique. Ainsi, le terme « spigot » correspond ici à un « embout de fluide » qui permet de raccorder le circuit de refroidissement à des tuyaux convoyant le fluide de refroidissement. L’étanchéité à la jonction entre des embouts d’eau et lesdits tuyaux peut être réalisée de plusieurs manières, soit par l’utilisation de joints, soit par le serrage d’un collier sur le tuyau autour dudit embout d’eau.
[0006] Dans l’état de l’art, les spigots sont des éléments mécaniques distincts, fixés au châssis dans la continuité de canaux débouchant du circuit de refroidissement, pour former des entrée / sorties de fluide de refroidissement. Ces spigots coopèrent avec des joints d’étanchéité, à l’interface entre l’intérieur du circuit de refroidissement et l’extérieur du châssis dans lequel ils sont aménagés, pour assurer l’étanchéité de l’équipement électrique.
[0007] On précise que l’ensemble fonctionne dans un environnement dans lequel les températures atteignent notamment - 40°C ou encore + 105°C et les débits de fluide de refroidissement sont élevés, notamment supérieurs à 8 l/s. Les tensions peuvent notamment dépasser 400 V et les intensités de courant dépasser 800 A. Les températures du fluide de refroidissement sont notamment comprises dans une plage allant de - 40°C à + 80°C. Dans un tel environnement, les canaux de circulation de fluide du circuit de refroidissement doivent garder leur facteur de forme, ce qui est compliqué par les contraintes en termes de température et en termes de sollicitations mécaniques. Vu les débits de fluide de refroidissement mis en œuvre, l’étanchéité est par ailleurs difficile à garantir.
[0008] Dans ce contexte, l’invention vise l’utilisation d’un couvercle de fermeture d’un circuit de refroidissement d’un équipement électrique qui soit en plastique, obtenu par moulage, le châssis de l’équipement électrique, dans lequel est aménagé le circuit de refroidissement à fluide, étant constitué d’un autre matériau, notamment de l’aluminium ou de la fonte.
[0009] En particulier, les spigots peuvent être moulés ensemble ou surmoulés avec le couvercle de fermeture en plastique.
PRESENTATION DE L’INVENTION
[0010] Plus précisément, l’invention a pour objet un couvercle de fermeture d’un circuit de refroidissement à fluide pour un équipement électrique, notamment d’un véhicule automobile, ledit couvercle de fermeture étant en plastique et étant configuré pour fermer, en le recouvrant, un canal de circulation de fluide de refroidissement dudit circuit de refroidissement.
[0011] La présente invention permet notamment de réaliser un couvercle de fermeture moins coûteux, étant obtenu par un procédé d’injection plastique plutôt que par un procédé d’injection d’aluminium, notamment. Le couvercle de fermeture selon l’invention est en outre plus léger et permet de réaliser, selon le mode de réalisation choisi, plusieurs fonctions - étanchéité, entrée / sortie de fluide de refroidissement, etc. - par l’intermédiaire d’un nombre réduit de pièces, notamment au moyen d’une pièce unique, à savoir ledit couvercle de fermeture.
[0012] Selon un mode de réalisation, ledit couvercle de fermeture présente une face côté eau et une face opposée, la face opposée présentant un agencement de nervures configurées pour renforcer mécaniquement des portions du circuit de refroidissement.
[0013] Selon un mode de réalisation, ledit couvercle de fermeture présente une épaisseur qui est définie en fonction de fourchettes de valeurs prédéfinie respectivement pour la pression et pour la température du fluide de refroidissement destiné à circuler dans le canal de circulation de fluide de refroidissement.
[0014] Selon un mode de réalisation, lesdites nervures présentent une épaisseur comprise entre 0,3 fois et 1 fois l’épaisseur du couvercle de fermeture.
[0015] Selon un mode de réalisation, des portions du couvercle de fermeture destinées à être fixées mécaniquement au châssis, de part et d’autre du canal de circulation de fluide de refroidissement, sont reliées par des premières nervures, des secondes nervures, sensiblement transversales auxdites premières nervures, reliant lesdites premières nervures à une bordure du couvercle de fermeture, de chaque côté desdites premières nervures, respectivement.
[0016] Selon un mode de réalisation, le couvercle de fermeture intègre en outre au moins un embout de fluide d’entrée et/ou de sortie de fluide de refroidissement.
[0017] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un embout de fluide d’entrée et/ou de sortie de fluide de refroidissement est moulé dans la masse du couvercle de fermeture, formant une seule pièce homogène en matière.
[0018] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un embout de fluide d’entrée ou de sortie de fluide de refroidissement est formé d’un élément mécanique, notamment en métal, intégré dans le couvercle de fermeture par surmoulage.
[0019] Selon un mode de réalisation, le couvercle de fermeture comprend en outre au moins deux embouts de fluide d’entrée et/ou de sortie de fluide de refroidissement dont un embout d’entrée de fluide de refroidissement du circuit de refroidissement et un embout de sortie de fluide de refroidissement du circuit de refroidissement. [0020] Selon un mode de réalisation, le couvercle de fermeture comprend en outre au moins un insert métallique, dont au moins une plaque ayant une fonction de dissipateur thermique ou au moins un fût creux fileté destiné à recevoir une vis de fixation du couvercle de fermeture.
[0021] L’invention vise également un équipement électrique, comprenant un châssis, notamment en aluminium ou en fonte, dans la masse duquel est aménagé un canal de circulation de fluide de refroidissement formant un circuit de refroidissement à fluide, ledit équipement électrique comprenant un couvercle de fermeture du circuit de refroidissement à fluide tel que brièvement décrit ci-dessus.
[0022] Selon un mode de réalisation, ledit équipement électrique est un convertisseur de tension DC/DC ou un onduleur ou un chargeur électrique.
[0023] Selon un mode de réalisation, ledit canal de circulation de fluide de refroidissement est aménagé dans le châssis.
[0024] Selon un mode de réalisation, le couvercle de fermeture présente une épaisseur comprise entre 2 mm et 4 mm, notamment égale à environ 3,5 mm, et le canal de circulation de fluide de refroidissement présente une section ayant une surface environ égale à 200 mm2, dans lequel est destiné à circuler le fluide de refroidissement à une pression d’environ 3,5 bars absolu et à une température comprise entre - 40° C et + 80° C.
[0025] Selon un mode de réalisation, le circuit de refroidissement comprend une première portion et une deuxième portion, lesdites première et deuxième portions du circuit de refroidissement étant complémentaires et étant formées respectivement dans le châssis et dans le couvercle de fermeture, ladite première portion comprenant au moins une partie creuse et ladite deuxième portion comprenant au moins une partie en saillie, lesdites parties creuses et en saillie étant configurées pour s’emboîter l’une dans l’autre de manière à former des paliers du circuit de refroidissement situés à des niveaux différents agencés successivement l’un après l’autre le long dudit circuit de refroidissement.
[0026] Selon un mode de réalisation, ladite au moins une partie creuse et ladite au moins une partie en saillie sont configurées pour s’emboîter l’une dans l’autre grâce à un jeu fonctionnel permettant l’imbrication desdites parties creuse et en saillie.
PRESENTATION DES FIGURES
[0027] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :
[0028] Fig. 1 est une représentation schématique d’un châssis d’un équipement électrique, destiné à recevoir un couvercle de fermeture selon l’invention ;
[0029] Fig. 2 est une représentation schématique d’un équipement électrique formé d’un châssis tel que représenté sur la figure 1 et d’un exemple de couvercle de fermeture selon l’invention ;
[0030] Fig. 3 est une représentation schématique d’un exemple de couvercle de fermeture selon l’invention, vu par sa face opposée au fluide de refroidissement ;
[0031] Fig. 4 est une représentation schématique du même exemple de couvercle de fermeture selon l’invention, vu par sa face côté fluide de refroidissement ;
[0032] Fig. 5 est une représentation schématique du même exemple de couvercle de fermeture selon l’invention, vu de profil.
[0033] Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
[0034] La figure 1 montre un châssis 20 d’un équipement électrique, dans lequel est aménagé, sous la forme d’un canal de circulation de fluide de refroidissement 130, un circuit de refroidissement à fluide 130. Ce châssis 20 est destiné à recevoir un couvercle de fermeture du circuit de refroidissement à fluide 130.
[0035] La figure 2 montre un équipement électrique 30, notamment un convertisseur de tension DC/DC ou un onduleur ou un chargeur électrique, par exemple pour véhicule électrique ou hybride, comprenant un châssis 2 tel que représenté sur la figure 1 et un couvercle de fermeture 10 du circuit de refroidissement, conformément à un exemple de réalisation de l’invention.
[0036] Pour les applications visées, notamment dans le domaine automobile, avec des puissances transférées par les équipements électriques considérés qui sont de l’ordre de plusieurs kilowatts, et des contraintes mécaniques et environnementales (température, pression) qui sont celles rencontrées dans des véhicules automobiles, il est connu que les châssis de ces équipements électriques sont en aluminium, ou éventuellement en fonte. [0037] Les figures 3 à 5 montrent également le couvercle de fermeture 10, suivant différents angles de vue.
[0038] De façon non limitative, la description qui suit concerne en particulier le couvercle de fermeture 10. Selon l’invention, ledit couvercle de fermeture 10 est en plastique, notamment en PA66GF30, le châssis 20 étant constitué d’un matériau différent, notamment d’aluminium par exemple. Le plastique utilisé pour réaliser le couvercle de fermeture 10 est adapté pour supporter les contraintes mécaniques et environnementales (températures élevées ou basses, pression élevée, environnement chimique) attendues notamment dans le contexte d’une utilisation dans un équipement électrique haute tension d’un véhicule électrique ou hybride. En particulier, de préférence, le matériau plastique utilisé peut être renforcé par des fibres de verre pour en renforcer les qualités de tenue mécanique, les fibres de verre assurant une fonction de liant physique. Notamment, le couvercle de fermeture 10 est en plastique moulé par injection plastique.
[0039] Le couvercle de fermeture 10 présente une face côté fluide de refroidissement 101, comprenant une portion de canal du circuit de refroidissement formant le dessus 131 du circuit de refroidissement. Le couvercle de fermeture 10 présente une face opposée 102 au circuit de refroidissement.
[0040] La face opposée 102 comporte un agencement de nervures 11 A, 11 B de renfort, formées dans la masse du couvercle de fermeture 10. L’épaisseur du couvercle de fermeture 10 peut être constante et correspond notamment à l’épaisseur de la matière constituant ledit couvercle de fermeture 10. En particulier, l’épaisseur du couvercle de fermeture 10 est définie comme la distance entre la face côté fluide de refroidissement 101 et la face opposée 102 du couvercle de fermeture 10. Notamment, l’épaisseur du couvercle de fermeture 10 peut être comprise entre 2 mm et 4 mm pour supporter une pression du fluide de refroidissement circulant dans le canal de circulation de fluide de refroidissement 130 allant jusqu’à 3,5 bars absolu et une température comprise entre - 40° C et + 80 ° C. L’épaisseur du couvercle de fermeture 10 peut aussi dépendre de la géométrie du canal de circulation fluide de refroidissement, c’est-à-dire de l’aire de sa section, qui correspond au produit de sa largeur par sa hauteur.
[0041] Les nervures 11 A, 11 B présentent par exemple une hauteur comprise entre 2 mm et 30 mm et une largeur comprise entre 0,3 fois et 1 fois l’épaisseur du couvercle de fermeture 10, soit entre environ 1 mm et 3,5 mm pour un couvercle de fermeture ayant une épaisseur de 3,5 mm.
[0042] La disposition des nervures 11 A, 11 B est prévue pour renforcer des portions sensibles du circuit de refroidissement, notamment des parties où se produit un changement de direction du fluide de refroidissement ou des portions planes étendues du circuit de refroidissement. Le dimensionnement et la disposition des nervures 11 A, 11 B sont configurés pour éviter la déformation du circuit de refroidissement, en particulier sous la pression induise par le débit de fluide de refroidissement dans ledit circuit de refroidissement. Les nervures 11 A, 11 B sont adaptées pour empêcher la déformation de portions du circuit de refroidissement où s’écoule du fluide de refroidissement. Les nervures 11 A, 11 B sont ainsi prévues pour améliorer la résistance mécanique du couvercle de fermeture 10, tout en préservant, voire en réduisant sa masse.
[0043] En particulier, les nervures 11 A, 11 B peuvent être disposées de telle sorte que des portions du couvercle de fermeture 10 qui sont fixées mécaniquement au châssis, de part et d’autre du canal de circulation de fluide de refroidissement 130, soient reliées par des premières nervures 11A ; en outre, des secondes nervures 11 B, transversales à ces premières nervures 11A, relient lesdites premières nervures 11A à une bordure du couvercle de fermeture 10, de chaque côté desdites premières nervures 11 A, respectivement, pour limiter la déformation du canal de circulation de fluide de refroidissement 130.
[0044] L’agencement de nervures 11 A, 11 B est ainsi configuré pour assurer la conservation du facteur de forme du canal de circulation de fluide de refroidissement 130, y compris dans des conditions de températures et de pression très contraignantes, notamment sous une pression d’environ 3,5 bars absolu et sous une température de l’environnement extérieur comprise entre - 40°C et + 105° C.
[0045] Notamment, les secondes nervures 11 B et les premières nervures 11A peuvent former entres elles un angle compris entre 20° et 90°.
[0046] En outre, le couvercle de fermeture 10 est prévu pour fermer un circuit de refroidissement d’un équipement électrique, notamment, par exemple, d’un onduleur, d’un convertisseur DC/DC ou un chargeur électrique pour véhicule automobile. Dans le contexte, déjà évoqué précédemment, où la tension dépasse 400 V, où l’intensité peut atteindre 800 A, le fluide de refroidissement qui circule dans le canal de circulation de fluide de refroidissement 130 présente par exemple une pression de 3,5 bars absolu et une température comprise entre - 40° C et + 150° C. Dans ce cas, notamment, la section du canal de circulation de fluide de refroidissement 130 peut présenter une section d’environ 200 mm2, de préférence constante. Par exemple, le canal de circulation de fluide de refroidissement peut présenter une largeur de 31 mm et une hauteur de 6,3 mm. [0047] Dans ce cas, l’épaisseur du couvercle peut être environ égale à 3,5 mm, l’épaisseur des nervures, comprise de préférence entre 0,3 fois et 1 fois l’épaisseur du couvercle de fermeture 10, vaut entre environ 1 mm et 3,5 mm.
[0048] Sur le couvercle de fermeture 10, la face côté fluide de refroidissement 101 comprend par ailleurs une rainure 101 A permettant l’installation d’un joint d’étanchéité.
[0049] Il faut noter que l’utilisation d’un couvercle de fermeture 10 en plastique sur un châssis 20 d’équipement électrique haute tension, ledit châssis étant en aluminium, voire en fonte, va à l’encontre des préjugés de l’homme du métier qui considère comme a priori nécessaire d’utiliser un couvercle de fermeture du même matériau que le châssis afin, notamment, de garantir l’étanchéité.
[0050] En effet, si le châssis est en aluminium, on utilise de préférence, dans l’état de l’art, un couvercle de fermeture en aluminium également. L’utilisation un seul matériau permet par exemple d’utiliser un joint d’étanchéité de type joint-colle en ayant l’assurance que la colle adhérera correctement aussi bien du côté châssis que du côté couvercle de fermeture. Pour l’invention, on utilise toutefois un plastique ayant un coefficient de dilation thermique, dans la plage de températures d’utilisation visée, similaire à celui de l’aluminium, si le châssis est en aluminium. En outre, on utilise un joint d’étanchéité apte à assurer l’étanchéité entre les matériaux distincts utilisés, en particulier l’aluminium d’une part et un plastique de type PA66GF30 d’autre part. Il est précisé que différents types de joints d’étanchéité peuvent être utilisés, notamment un joint-colle de type Fl PG OU Cl PG, un joint en métal ou un joint en caoutchouc, par exemple en EPDM.
[0051] Un avantage de l’invention réside en outre dans le fait que, selon un mode de réalisation, correspondant à celui représenté sur les figures 2 à 5, les spigots 12 sont intégrés au couvercle de fermeture 10. Ainsi, lesdits spigots 12 sont, selon un mode de réalisation préféré, formés dans la masse du couvercle 10, étant ainsi moulés, notamment par injection plastique, en même temps que le couvercle de fermeture 10 dans son ensemble, en particulier en une unique opération de moulage. Alternativement, les spigots 12 peuvent être formés d’embouts, notamment en métal, intégrés dans le couvercle de fermeture 10 par surmoulage.
[0052] L’intégration des spigots 12 dans le couvercle de fermeture 130 permet par ailleurs d’obtenir une fluidité améliorée de la circulation du fluide de refroidissement au niveau de l’entrée et de la sortie dans le circuit de refroidissement, via de tels spigots 12. Les caractéristiques de circulation du fluide de refroidissement étant par conséquent améliorées, ladite circulation de fluide de refroidissement consomme moins d’énergie, c’est-à-dire qu’elle permet une meilleure dissipation thermique de la chaleur produite par les composants électriques à refroidir. [0053] La présente invention permet de réduire le nombre d’opérations de montage d’un équipement électrique 30. L’intégration des spigots 12 dans le couvercle de fermeture 130 améliore également l’étanchéité de l’équipement électrique 30.
[0054] En outre, l’intégration des spigots 12 dans le couvercle de fermeture 10 permet de réduire le nombre d’opérations d’usinage sur le châssis 20 car il devient inutile d’usiner un orifice d’accostage des spigots ou encore de réaliser une rectification de l’état de surface du châssis dans une zone d’accostage desdits spigots sur une portion destinée à recevoir un joint d’étanchéité respectif associé auxdits spigots. Dans le mode de réalisation où les spigots 12 sont réalisés dans la masse du couvercle de fermeture 130, lors d’une même opération de moulage, l’étanchéité est en effet nativement garantie.
[0055] Par ailleurs, en référence aux figures 1 et 5 notamment, selon un exemple de l’invention, le couvercle de fermeture 130 est adapté à la fermeture d’un canal de circulation de fluide de refroidissement 130 « tridimensionnel ». En effet, comme déjà décrit, le châssis 20 et le couvercle de fermeture 10 peuvent être configurés de telle sorte que ledit châssis 20 et le couvercle de fermeture 10 comprennent des portions de circuit de refroidissement complémentaires. Lesdites portions complémentaires comprennent des parties creuses 133 ou des parties en saillie 132, de sorte que le circuit de refroidissement obtenu par assemblage peut notamment s’étendre de manière « tridimensionnelle » Le canal de refroidissement comprend alors des paliers successifs à des niveaux différents, de manière, par exemple, à refroidir des composants électriques eux-mêmes disposés dans le châssis à des niveaux différents.
[0056] Sur la figure 5, le couvercle de fermeture 10 comprend ainsi une partie en saillie 132 et, sur la figure 1, le châssis 20 comprend une partie creuse 133, formant un décrochage dans le circuit de refroidissement, autrement dit un palier du circuit de refroidissement situé à un niveau différent du reste du circuit de refroidissement, de sorte à refroidir des composants électriques disposés à des niveaux différents dans le châssis 20. En outre, lesdites parties creuse 133 et en saillie 132 s’emboîtent l’une dans l’autre grâce à un jeu fonctionnel.
[0057] Selon un mode de réalisation, le couvercle de fermeture 10 peut par ailleurs comprendre au moins un insert, notamment métallique. Notamment, ledit insert métallique peut être une plaque ayant une fonction de dissipateur thermique et être intégré audit couvercle de fermeture 10 par surmoulage. Le couvercle de fermeture peut comprendre plusieurs telles plaques. En outre, ledit insert métallique peut être ou au moins un fût creux fileté destiné à recevoir une vis de fixation du couvercle de fermeture 10.

Claims

REVENDICATIONS
1. Couvercle de fermeture (10) d’un circuit de refroidissement à fluide pour un équipement électrique (30), notamment d’un véhicule automobile, ledit couvercle de fermeture (10) étant en plastique et étant configuré pour fermer, en le recouvrant, un canal de circulation de fluide de refroidissement (130) dudit circuit de refroidissement.
2. Couvercle de fermeture (10) selon la revendication 1, ledit couvercle de fermeture (10) présentant une face côté eau (101) et une face opposée (102), la face opposée (102) présentant un agencement de nervures (11 A, 11 B) configurées pour renforcer mécaniquement des portions du circuit de refroidissement.
3. Couvercle de fermeture (10) selon la revendication 2, ledit couvercle de fermeture (10) présentant une épaisseur qui est définie en fonction de fourchettes de valeurs prédéfinie respectivement pour la pression et pour la température du fluide de refroidissement destiné à circuler dans le canal de circulation de fluide de refroidissement (130).
4. Couvercle de fermeture (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel lesdites nervures (11A, 11B) présentent une épaisseur comprise entre 0,3 fois et 1 fois l’épaisseur du couvercle de fermeture (10).
5. Couvercle de fermeture (10) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel des portions du couvercle de fermeture (10) destinées à être fixées mécaniquement au châssis (20), de part et d’autre du canal de circulation de fluide de refroidissement (130), sont reliées par des premières nervures (11 A), des secondes nervures (11 B), sensiblement transversales auxdites premières nervures (11 A), reliant lesdites premières nervures (11A) à une bordure du couvercle de fermeture (10), de chaque côté desdites premières nervures (11A), respectivement.
6. Couvercle de fermeture (10) selon l’une des revendications 1 à 5, intégrant au moins un embout de fluide (12) d’entrée et/ou de sortie de fluide de refroidissement.
7. Couvercle de fermeture (10) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un insert métallique, dont au moins une plaque ayant une fonction de dissipateur thermique ou au moins un fût creux fileté destiné à recevoir une vis de fixation du couvercle de fermeture (10).
8. Equipement électrique (30), notamment un convertisseur de tension DC/DC ou un onduleur ou un chargeur électrique, comprenant un châssis (20), notamment en aluminium ou en fonte, dans la masse duquel est aménagé un canal de circulation de fluide de refroidissement (130) formant un circuit de refroidissement à fluide, ledit équipement électrique (30) comprenant un couvercle de fermeture (10) du circuit de refroidissement à fluide selon l’une des revendications précédentes.
9. Equipement électrique (30) selon la revendication 8, dans lequel le couvercle de fermeture (10) présente une épaisseur comprise entre 2 mm et 4 mm, notamment égale à environ 3,5 mm, et le canal de circulation de fluide de refroidissement (130) présente une section ayant une surface environ égale à 200 mm2, dans lequel est destiné à circuler le fluide de refroidissement à une pression d’environ 3,5 bars absolu et à une température comprise entre - 40° C et + 80° C.
10. Equipement électrique (30) selon l’une des revendications 8 à 9, dans lequel le circuit de refroidissement comprend une première portion et une deuxième portion, lesdites première et deuxième portions du circuit de refroidissement étant complémentaires et étant formées respectivement dans le châssis (20) et dans le couvercle de fermeture (10), ladite première portion comprenant au moins une partie creuse (133) et ladite deuxième portion comprenant au moins une partie en saillie (132), lesdites parties creuses et en saillie étant configurées pour s’emboîter l’une dans l’autre de manière à former des paliers du circuit de refroidissement situés à des niveaux différents agencés successivement l’un après l’autre le long dudit circuit de refroidissement.
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