WO2023217597A1 - Ensemble électrique et convertisseur de tension - Google Patents

Ensemble électrique et convertisseur de tension Download PDF

Info

Publication number
WO2023217597A1
WO2023217597A1 PCT/EP2023/061606 EP2023061606W WO2023217597A1 WO 2023217597 A1 WO2023217597 A1 WO 2023217597A1 EP 2023061606 W EP2023061606 W EP 2023061606W WO 2023217597 A1 WO2023217597 A1 WO 2023217597A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrical
overmolding
cavity
upper face
electrical connection
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061606
Other languages
English (en)
Inventor
Laurent MASSOL
Manuel FALGUIER
Gabriel KOPP
Ricardo GONCALVES-DA-COSTA
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
Publication of WO2023217597A1 publication Critical patent/WO2023217597A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars

Definitions

  • the present invention relates to an electrical assembly, a system comprising such an electrical assembly and a heat sink, a voltage converter comprising such a system as well as a mobility device comprising such a voltage converter.
  • Electrical assemblies comprising a first sub-module comprising a first part and a second electrical connection part each having a main plate, the main plates extending along the same main plane so as to be substantially coplanar, a electrical component mounted on an upper face of the main plate of the first electrical connection part, an electrical connection element electrically connecting the electrical component to the upper face of the main plate of the second electrical connection part and an electrical insulating overmolding covering at least part of the upper face of the main plate of the first part and the second electrical connection part, the upper face of the electrical insulating overmolding having a cavity located at least partially above the electrical connection element.
  • the fact that the cavity is located at least partially above the electrical connection element means geometrically that the intersection between the orthogonal projection of the electrical connection element on the main plane and the orthogonal projection of the cavity on this same principal plane is not empty.
  • the thickness of the electrical insulating overmolding is adjusted as a function of the arrangement of the electrical connection element so that this thickness is less, or even zero above at least one part of this electrical connection element.
  • the invention aims to at least partially overcome the aforementioned problem.
  • an electrical assembly comprising: a first sub-module comprising a first and a second electrical connection parts, preferably made of metal, each having a main plate , the main plates extending along the same main plane so as to be substantially coplanar; an electrical component mounted on an upper face of the main plate of the first electrical connection part; an electrical connection element electrically connecting said electrical component to the upper face of the main plate of the second electrical connection part; an electrical insulating overmolding, for example made of resin, covering at least part of the upper face of the main plate of the first and the second electrical connection parts, the upper face of the electrical insulating overmolding having a cavity located at least partially at -above the electrical connection element; and a second sub-module comprising a bus bar and a plastic overmolding at least partially overmolding said bus bar, a lower face of the plastic overmolding being placed above the opening of the cavity in the upper face of the electrical insulating over
  • the electrical assembly according to the invention thus comprises a second sub-module comprising a bus bar and an overmolding of plastic material at least partly overmolding the bus bar.
  • This overmolding of plastic material comprises a lower face placed above the opening of the cavity in the upper face of the electrical insulating overmolding of the first sub-module so that this opening is included in the orthogonal projection of the face bottom of the plastic overmolding on the upper face of the electrical insulating overmolding.
  • the lower face of the plastic overmolding prevents debris from the electrical connection element when projected upwards from escaping from the assembly formed by the first and the second sub-module.
  • the electrical assembly according to the first aspect of the invention may also have one or more of the characteristics of the particular embodiments below, considered individually or in all technically possible combinations.
  • the lower face of the plastic overmolding comprises a cavity opening onto a edge of the plastic overmolding so that the intersection of the opening of the cavity in the upper face of the electrical insulating overmolding and of the orthogonal projection of the opening of the cavity in the lower face of the plastic overmolding on the upper face of the electrical insulating overmolding is not empty.
  • the first electrical connection part is different from the second electrical connection part.
  • the first electrical connection part is intended to be connected to a phase of a rotating electrical machine.
  • the electrical assembly is a power module.
  • the electrical insulating overmolding is integral in a single piece.
  • the cavity in the upper face of the electrical insulating overmolding is filled with gel or a resin having a less hardness than that of the electrical insulating overmolding.
  • the electrical insulating overmolding completely covers the first electrical connection element and the first electrical component.
  • the electrical insulating overmolding completely covers the electrical component.
  • part of the electrical connection element is located in the cavity located in the upper face of the electrical insulating overmolding and the electrical insulating overmolding covers the rest of the electrical connection element.
  • the first electrical connection part comprises at least one electrical connector projecting from its main plate.
  • the second electrical connection part comprises at least one electrical connector projecting from its main plate.
  • the bus bar is electrically connected to the first electrical connection part by welding, brazing or screwing.
  • the second sub-module further comprises a magnetic torus, said magnetic torus being wound around the bus bar.
  • the overmolding of plastic material overmoldes at least partly the magnetic torus.
  • the electrical component is electrically connected to the upper face of the main plate of the first electrical connection part.
  • the electrical component is a controllable switch, for example a transistor.
  • the transistor is an FET type transistor (from the English “Field-Effect Transistor”) or IGBT type (from the English “Insulated-Gate Bipolar Transistor”).
  • the FET type transistor is a silicon MOSFET (Si-MOSFET) or silicon carbide (SiC-MOSFET) or is a gallium nitride FET transistor (GaN-FET).
  • the transistor is a HEMT transistor (from the English “high-electron-mobility transistor”), for example made of gallium nitride.
  • a system comprising an electrical assembly according to the first aspect of the invention and a heat sink in which a lower surface of the first part and/or the second electrical connection part has an uncovered portion of said electrical insulating overmolding, the uncovered portion of the electrical insulating overmolding being fixed to said heat sink via an electrically insulating connecting element.
  • the system according to the second aspect of the invention may also present one or more of the technical characteristics below, considered individually or in all technically possible combinations.
  • the heat sink comprises at least one cavity, the electronic assembly being positioned on the bottom of the cavity of the heat sink.
  • the cavity of the heat sink is at least partially filled with an electrical insulator, a gel or an epoxy resin so as to at least partially cover the electronic assembly.
  • a voltage converter is also proposed comprising an electrical assembly according to the first aspect of the invention or a system according to the second aspect of the invention.
  • a mobility device comprising a voltage converter according to the third aspect of the invention or a system according to the second aspect of the invention or an electronic assembly according to the first aspect of the invention.
  • a mobility device is for example a motorized land vehicle, an aircraft or a drone.
  • a motorized land vehicle is for example a motor vehicle, a motorcycle, a motorized bicycle, a train or a motorized wheelchair.
  • Figure 1 schematically represents an electrical system comprising a voltage converter implementing the invention in one embodiment of the invention
  • Figure 2 is a three-dimensional view of a power module of a voltage converter of the electrical system of Figure 1, without overmolding
  • Figure 3 is a three-dimensional top view of the first sub-module of the power module of Figure 2
  • Figure 4 is a three-dimensional bottom view of the first sub-module of the power module of Figure 2,
  • Figure 5 is a three-dimensional top view of the second sub-module of the power module of Figure 2,
  • Figure 6 is a three-dimensional bottom view of the second sub-module of the power module of Figure 2,
  • Figure 7 is a three-dimensional view of the power module of Figure 2 with overmolding
  • Figure 8 is a three-dimensional exploded view of the voltage converter of Figure 1.
  • the electrical system 100 is for example intended to be installed in a mobility device such as a motor vehicle.
  • the electrical system 100 firstly comprises an electrical power source 102 designed to deliver a direct voltage U, for example between 10 V and 100 V, for example 48 V or 12 V.
  • the electrical power source 102 is therefore a direct voltage source.
  • This electrical power source includes, for example, a battery.
  • the electrical system 100 further comprises an electrical machine 130 comprising several phases (not shown) intended to present respective phase voltages.
  • the electrical system 100 further comprises a voltage converter 104 connected between the electrical power source 102 and the electrical machine 130 to perform a conversion between the direct voltage U and the phase voltages.
  • the voltage converter 104 firstly comprises a positive bus bar 106 and a negative bus bar 108 intended to be connected to the electrical power source 102 to receive the direct voltage U, the bar positive bus 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 comprising one or more phase bus bars 122 intended to be respectively 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 comprising three phases.
  • the two three-phase systems are intended to be electrically out of phase by 120° with respect 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 power modules 110 are respectively connected to the three phases of the second three-phase system .
  • Each power module 110 comprises, for each phase bus bar 122, a high side switch 112 connected between the positive bus bar 106 and the phase bus bar 122 and a low side switch 114 connected between the bus bar phase 122 and the negative bus bar 108.
  • the switches 112, 114 are arranged to form a switching arm, in which the phase bus bar 122 forms a midpoint.
  • Each switch 112, 114 comprises first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120 intended to selectively open and close the switch 112, 114 between its two main terminals 116, 118 as a function of a signal command applied to it.
  • the switches 112, 114 are preferably transistors, for example field effect transistors with metal-oxide-semiconductor structure (from the English “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) having a gate forming the terminal control 120, and a drain and a source respectively forming the main terminals 116, 118.
  • the switches 112, 114 each have the shape 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 positive bus bar 106, the negative bus bar 108 and the phase bus bars 122 are rigid electrical conductors designed to withstand electrical currents of at least 1 A. They preferably have a thickness d at least 1 mm and/or an electrical conductive section of at least 1 mm 2 .
  • the positive bus bar 106 firstly comprises a common positive bus bar 106A connecting the power modules 110 and, in each power module 110, a local positive bus bar 106B connected to the positive common bus bar 106A.
  • the negative bus bar 108 includes a negative common bus bar 108A connecting the power modules 110 and, in each power module 110, a negative local bus bar 108B for each low side switch 114, the negative local bus bars 108B being connected to the negative common bus bar 108A.
  • the connections are represented in Figure 1 by diamonds.
  • the positive common bus bar 106A and the negative common bus bar 108A are each formed from a single conductive part.
  • the electric machine 130 has both the function of an alternator and an electric motor. More precisely, 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 the wheels of the motor vehicle via its output axis.
  • the electrical machine supplies electrical energy towards the electrical power source 102 from the rotation of the output axis.
  • the voltage converter 104 then functions as a rectifier.
  • the electric machine drives the output shaft (in addition to or instead of the heat 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 in place of the alternator.
  • the power module 110 (shown here without overmolding) is an electrical assembly which comprises a first sub-module 200 and a second sub-module 201.
  • the first submodule 200 comprises the positive local bus bar 106B and the negative local bus bars 108B. It further comprises, for each phase bus bar 122, a partial bus bar 202 forming a part of this phase bus bar 122.
  • the bus bars 106B, 202, 108B have the shape of horizontal flat plates having a thickness of between 1 mm and 2 mm, for example 1.2 mm.
  • the bus bars 106B, 202, 108B have a main plate extending along a horizontal main plane PP, that is to say orthogonal to the vertical direction B-H, the same for all the main plates so that that the main plates are substantially coplanar.
  • each gap 310 has a width less than or equal to one five millimeters, preferably less than or equal to 1.2 millimeters. This means that the two main plates delimiting the gap 310 are separated by at most five millimeters along this gap 310, preferably by at most 1.2 millimeters along this gap 310.
  • the bus bars 106B, 202, 108B also have at least one electrical connector projecting from its main plate.
  • Each electrical connector is for example either in the form of a pin b, or in the form of a folded tab Ip, or even in the form of a straight tab Id.
  • the bus bars 106B, 202, 108B are obtained in the example described by cutting a metal plate.
  • the metal plate is made of copper. Alternatively, the metal plate could be aluminum or even gold.
  • bus bar 202 and the bus bar 108B respectively form a first electrical connection part and a second electrical connection part.
  • each high side switch 112 is pressed against the upper face of the positive local bus bar 106B and brazed to the latter in order to mechanically fix the high side switch 112. This fixing also makes it possible to connect electrically its first main terminal to the positive local bus bar 106B.
  • the first submodule 200 comprises, for each high side switch 112, an electrical connection element electrically connecting this switch to the upper face of the main plate of the partial bus bar 202.
  • This electrical connection element is formed of one or, preferably, several strips 210, for example made of aluminum, extending from the upper face of the high side switch 112 considered to a respective one of the bars partial omnibuses 202 in order to connect them electrically.
  • the ribbons 210 preferably have an electrical conductive section at least ten times smaller than the electrical conductive section of the bus bars 106B, 202, 108B.
  • each low side switch 114 is pressed against the upper face of the partial bus bar 202 and brazed to the latter in order to mechanically fix the low side switch 114.
  • This fixing makes it possible in in addition to electrically connecting its first main terminal to the phase bus bar 122.
  • the first submodule 200 comprises, for each low side switch 114, one or, preferably, several ribbons 212, for example made of aluminum, extending from the upper face of the side switch bottom 114 to a respective one of the negative local bus bars 108B in order to connect them electrically.
  • the ribbons 212 preferably have an electrical conductive section at least ten times smaller than the electrical conductive section of the bus bars 106B, 202, 108B.
  • the second sub-module 201 comprises another partial bus bar 204 fixed to the partial bus bar 202, for example by brazing, welding or screwing, so that the two are mechanically fixed and electrically connected to each other. .
  • each phase bus bar 122 comprises the two partial bus bars 202, 204.
  • the partial bus bars 204 also have the shape of horizontal flat plates having a thickness of between 1 mm and 2 mm, for example 1.2 mm.
  • One end of the partial bus bars 204 can take a curved shape to facilitate their attachment to the partial bus bars 202.
  • the partial bus bar 204 further comprises a connection terminal 207 intended to be connected to a phase of the electrical machine 130.
  • the shape of the connection terminals 207 is linked to the shape of the terminals of the phases of the electric machine 130.
  • the second submodule 201 comprises, around each partial bus bar 204, a magnetic torus 208 provided with an air gap where a Hall effect sensor (not shown) is intended to be placed in order to measure the phase current passing through the corresponding connection terminal 207.
  • the first sub-module 200 further comprises an electrical insulating overmolding 302 extending around the positive local bus bar 106B, negative local bus bars 108B, partial bus bars 202, switches 112, 114 and conductive strips 210, 212 to protect them.
  • the electrical insulating overmolding 302 thus forms an electrical insulator covering in particular the bus bars 106B, 202, 108B and the switches 112, 114.
  • the electrical insulating overmolding 302 is for example made of resin, for example also made of epoxy.
  • the electrical insulating overmolding 302 is integral in a single piece.
  • the electrical insulating overmolding 302 has an upper face 304 opposite the bus bars 106B, 202, 108B. This upper face 304 is flat and horizontal.
  • the upper face 304 has a cavity Ci located at least partially above the conductive strips 212.
  • the upper face 304 has a cavity C 2 located at least partially above the conductive strips 210.
  • part of the ribbons 212 is located in the cavity Ci and the electrical insulating overmolding 302 covers the rest of the ribbons 212.
  • the insulating overmolding electrical 302 partially covers the ribbons 212 so that only the highest part, with respect to the vertical direction B-H, of the ribbons 212 is not covered by the electrical insulating overmolding 302 and is also located in the cavity Ci.
  • part of the ribbons 210 is located in the cavity C 2 and the electrical insulating overmolding 302 covers the rest of the ribbons 210.
  • the electrical insulating overmolding 302 partially covers the ribbons 21 O so that only the highest part, relative to the up-down direction, of the ribbons 210 is not covered by the electrical insulating overmolding 302 and is furthermore located in the cavity C 2 .
  • the electrical insulating overmolding 302 does not exert any holding force on the uppermost part of the ribbons 210, 212, which allows these ribbons to break easily when these ribbons heat up.
  • the electrical insulating overmolding 302 further comprises at least one positioning orifice Op adapted to receive a centering pin of the second sub-module 201.
  • the electrical insulating overmolding 302 leaves the lower face of the main plate of the bus bars 106B, 202, 108B visible. This exposed part is designed to be pressed against a heat sink 206, also called a heat sink. Thus, the heat sink 206 is in thermal contact with the lower faces left visible by the overmolding 302. This thermal contact can be a direct contact or via an insulating and thermally conductive electrical connection element.
  • the overmolding 302 fills each gap 310 and has, in each gap 310, a lower face flush with the lower faces of the main plates.
  • the overmolding 302 has at least one resin stud 506 projecting downwards and designed to come into direct contact with the heat sink 206 in order to define a predefined spacing between the lower faces of the main plates of the bus bars 106B, 202, 108B and the heat sink 206, and thus the thickness of the thermal conductor element filling this spacing.
  • each resin pad 506 projects from the lower face of the overmolding present in one of the gaps 310 between the main plates of the bus bars 106B, 202, 108B.
  • the second sub-module 201 further comprises an overmolding of plastic material 402 extending around the magnetic tori 208 and the partial bus bars 204, in order to keep the magnetic tori 208 mechanically fixed to partial bus bars 204.
  • a lower face 403 of the plastic overmolding 402 comprises a cavity C 3 opening onto a edge of the plastic overmolding 402.
  • the lower face 403 of the plastic overmolding 402 further comprises a centering pin Pc adapted to be inserted into the positioning orifice Op of the first sub-module 200.
  • the complete power module 110 shown with its overmoldings in Figure 7 comprises the first sub-module 200 as illustrated in Figure 3 and in Figure 4 and the second sub-module 201 as illustrated in Figures 5 and 6, fixed to each other.
  • the positioning of the first sub-module 200 with the second sub-module 201 is carried out by introducing the centering pin Pc into the positioning orifice Op.
  • the partial bus bar 204 is electrically connected to the partial bus bar 202 by welding, brazing or screwing.
  • the lower face 403 of the plastic overmolding 402 is, relative to the low-high direction, placed above the opening of the cavity Ci produced in the upper face 304 of the electrical insulating overmolding 302. Due to this positioning of the lower face 403, the opening of the cavity Ci is included entirely in the orthogonal projection of the lower face 403 of the plastic overmolding 402 on the upper face 304 of the insulating overmolding 302.
  • the lower face 403 of the plastic overmolding 402 prevents debris from the ribbons 212 projected upwards when they break following their heating from being projected out of the power module 110. in other words, the projected debris remains in the cavity C1 or between the upper face 304 of the insulating overmolding 302 and the lower face 403 of the plastic overmolding 402.
  • all or part of the lower face 403 of the plastic overmolding 402 is flat and is at a distance less than or equal to 1 mm, preferably less than or equal to 0.8 mm from the face flat upper 304 of the electrical insulating overmolding 302.
  • first sub-module 200 and the second sub-module 201 are positioned so that the intersection of the opening of the cavity Ci made in the upper face 304 of the electrical insulating overmolding 302 and the projection orthogonal of the cavity C 3 on the upper face of the electrical insulating overmolding 302 is not empty.
  • a lower face of the plastic overmolding 402 is, relative to the low-high direction, placed above the opening of the cavity C 2 made in the upper face 304 of the electrical insulating overmolding 302.
  • this lower face of the plastic overmolding 402 prevents debris from the ribbons 210 projected upwards when they break following their heating from being projected out of the power module 110.
  • the voltage converter 104 comprises the heat sink 206.
  • This heat sink 206 has cavities Cs on the bottom of which there are heat exchange surfaces 234.
  • the power modules 110 (a only power module 110 is shown in Figure 8) are each positioned respectively in a cavity Cs and fixed on a heat exchange surface 234.
  • the heat exchange between the heat exchange surface 234 of the heat sink 206 and the module power 110 is produced for example through contact, direct or via a paste thermally conductive, between the heat exchange surface 234 of the heat sink 206 and the power module 110.
  • the power modules 110 are fixed in the cavities Cs, these are filled at least partially with a gel, for example dielectric and/or silicone.
  • the gel may also have a viscosity of between 230 and 600 mPa-s, preferably between 400 and 500 mPa-s, for example 465 mPa-s and/or a hardness of between 65 and 180 g, preferably between 110 and 160g, for example 123g or 154g.
  • the cavities Cs are filled at least partially with a resin different from the resin forming the electrical insulating overmolding 302.
  • the resin filling the cavities has a lower hardness than that forming the electrical insulating overmolding 302.
  • the electrical insulating overmolding 302 is formed of an epoxy resin, having for example a hardness between 70 and 90 shore and the cavities are filled with an elastomeric resin, having for example a hardness between 20 and 40 shore.
  • Resin filling Cs cavities may also fall within the UL 94 V-0 fire rating, as defined by certification company Underwriters Laboratories.
  • this gel or resin can easily be introduced into the cavity C 3 through the edge of the plastic overmolding 402 and thus fill the cavity Ci of the module of power 110 since the intersection of the opening of the cavity Ci made in the upper face 304 of the electrical insulating overmolding 302 and the orthogonal projection of the cavity C 3 on the upper face of the electrical insulating overmolding 302 is not empty.
  • the voltage converter 104 also comprises a support box 238 on which a secondary electronic module such as a control module 230 is fixed.
  • a secondary electronic module such as a control module 230 is fixed.
  • the control module 230 is a module control card power 110.
  • the support box 238 is mounted on the heat sink 206.
  • the invention is not limited to the embodiments described above. It will indeed appear to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in light of the teaching which has just been disclosed to him. [0114]
  • the electrical insulating overmolding completely covers the electrical connection element.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne un ensemble électrique comprenant un premier sous-module comprenant une première (202) et une deuxième (108B) pièces de connexion électrique présentant chacune une plaque principale, un composant électrique monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique (202), un élément de liaison électrique connectant électriquement ledit composant électrique à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique (108B), un surmoulage isolant électrique (302) recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première (202) et de la deuxième (108B) pièces de connexion électrique, la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) présentant une cavité (C1) située au moins partiellement au-dessus de l'élément de liaison électrique et un deuxième sous-module comprenant une barre omnibus (204) et un surmoulage de matière plastique (402) surmoulant au moins en partie la barre omnibus (204), une face inférieure du surmoulage de matière plastique (402) étant placée au-dessus de l'ouverture de la cavité (C1) dans la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) de sorte que ladite ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure du surmoulage de matière plastique (402) sur la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302).

Description

Description
TITRE : ENSEMBLE ÉLECTRIQUE ET CONVERTISSEUR DE TENSION
[0001] La présente invention concerne un ensemble électrique, un système comprenant un tel ensemble électrique et un dissipateur de chaleur, un convertisseur de tension comprenant un tel système ainsi qu’un engin de mobilité comprenant un tel convertisseur de tension.
[0002] On connait des ensembles électriques comprenant un premier sous-module comprenant une première pièce et une deuxième pièce de connexion électrique présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires, un composant électrique monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique, un élément de liaison électrique connectant électriquement le composant électrique à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique et un surmoulage isolant électrique recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première pièce et de la deuxième pièce de connexion électrique, la face supérieure du surmoulage isolant électrique présentant une cavité située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique.
[0003] Le fait que la cavité soit située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique signifie géométriquement que l’intersection entre la projection orthogonale de l’élément de liaison électrique sur le plan principal et la projection orthogonale de la cavité sur ce même plan principal est non vide.
[0004] Grâce à cette caractéristique technique, l’épaisseur du surmoulage isolant électrique est ajustée en fonction de l’agencement de l’élément de liaison électrique de sorte que cette épaisseur soit moindre, voire nulle au-dessus d’au moins une partie de cet élément de liaison électrique.
[0005] De cette façon, la force de maintien du surmoulage isolant électrique exercée sur l’élément de liaison électrique est faible ce qui permet une rupture de cet élément de liaison électrique lorsqu’il s’échauffe de sorte que l’élément de liaison électrique se rompe avant que le surmoulage isolant électrique ne prenne feu. [0006] Or, lors de la rupture de l’élément de liaison électrique, des débris de cet élément peuvent être projetés vers le haut de la cavité et s’échapper du premier sous-module, mettant ainsi en péril les éléments environnants.
[0007] L’invention a pour but de pallier au moins en partie le problème précité.
[0008] À cet effet, il est proposé selon un premier aspect de l’invention, un ensemble électrique comprenant : un premier sous-module comprenant une première et une deuxième pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ; un composant électrique monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique ; un élément de liaison électrique connectant électriquement ledit composant électrique à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique ; un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première et de la deuxième pièces de connexion électrique, la face supérieure du surmoulage isolant électrique présentant une cavité située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique ; et un deuxième sous-module comprenant une barre omnibus et un surmoulage de matière plastique surmoulant au moins en partie ladite barre omnibus, une face inférieure du surmoulage de matière plastique étant placée au-dessus de l’ouverture de la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique de sorte que ladite ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure du surmoulage de matière plastique sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique.
[0009] L’ensemble électrique selon l’invention comprend ainsi un deuxième sous- module comprenant une barre omnibus et un surmoulage de matière plastique surmoulant au moins en partie la barre omnibus. Ce surmoulage de matière plastique, comprend une face inférieure placée au-dessus de l’ouverture de la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique du premier sous-module de sorte que cette ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure du surmoulage de matière plastique sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique.
[0010] De cette façon, la face inférieure du surmoulage de matière plastique empêche que des débris de l’élément de liaison électrique lorsqu’ils sont projetés vers le haut ne puissent ne puissent s’échapper de l’ensemble formé par le premier et le deuxième sous-module.
[0011] L’ensemble électrique selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques des modes particuliers de réalisation ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0012] Selon une première caractéristique, la face inférieure du surmoulage de matière plastique comprend une cavité débouchant sur une tranche du surmoulage de matière plastique de sorte que l’intersection de l’ouverture de la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique et de la projection orthogonale de l’ouverture de la cavité dans la face inférieure du surmoulage de matière plastique sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique soit non vide.
[0013] Selon une première caractéristique, la première pièce de connexion électrique est différente de la deuxième pièce de connexion électrique.
[0014] Selon une autre caractéristique, la première pièce de connexion électrique est destinée à être connectée à une phase d’une machine électrique tournante.
[0015] Selon une autre caractéristique, l’ensemble électrique est un module de puissance.
[0016] Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique est intégral en une seule pièce.
[0017] Selon une autre caractéristique, la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique est remplie de gel ou d’une résine présentant une dureté moindre que celle du surmoulage isolant électrique.
[0018] Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre totalement le premier élément de liaison électrique et le premier composant électrique.
[0019] Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre totalement le composant électrique. [0020] Selon une autre caractéristique, une partie de l’élément de liaison électrique est située dans la cavité situé dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique et le surmoulage isolant électrique recouvre le reste de l’élément de liaison électrique.
[0021] Selon une autre caractéristique, la première pièce de connexion électrique comprend au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
[0022] Selon une autre caractéristique, la deuxième pièce de connexion électrique comprend au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
[0023] Selon une autre caractéristique, la barre omnibus est connecté électriquement à la première pièce de connexion électrique par soudure, brasage ou vissage.
[0024] Selon une autre caractéristique, le deuxième sous-module comprend en outre un tore magnétique, ledit tore magnétique étant enroulé autour de la barre omnibus.
[0025] Selon une autre caractéristique, le surmoulage de matière plastique surmoule au moins en partie le tore magnétique.
[0026] Selon une autre caractéristique, le composant électrique est connecté électriquement à la face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique.
[0027] Selon une autre caractéristique, le composant électrique est un interrupteur commandable, par exemple un transistor.
[0028] Selon une autre caractéristique, le transistor est un transistor de type FET (de l’anglais « Field-Effect Transistor ») ou de type IGBT (de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor »).
[0029] Selon une autre caractéristique, le transistor de type FET est un MOSFET en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET) ou est un transistor FET en nitrure de gallium (GaN-FET).
[0030] Selon une autre caractéristique, le transistor est un transistor HEMT (de l’anglais « high-electron-mobility transistor ») par exemple en nitrure de gallium.
[0031] Selon un deuxième aspect de l’invention, il est également proposé un système comprenant un ensemble électrique selon le premier aspect de l’invention et un dissipateur de chaleur dans lequel une surface inférieure de la première pièce et/ou de la deuxième pièce de connexion électrique présente une portion non recouverte dudit surmoulage isolant électrique, la portion non recouverte du surmoulage isolant électrique étant fixée audit dissipateur de chaleur via un élément de liaison électriquement isolant.
[0032] Le système selon le deuxième aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques techniques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0033] Selon une première caractéristique, le dissipateur de chaleur comprend au moins une cavité, l’ensemble électronique étant positionné sur le fond de la cavité du dissipateur de chaleur.
[0034] Selon une première caractéristique, la cavité du dissipateur de chaleur est au moins partiellement remplie d’un isolant électrique, d’un gel ou d’une résine époxy de sorte à recouvrir au moins partiellement l’ensemble électronique.
[0035] Selon un troisième aspect de l’invention, il est également proposé un convertisseur de tension comprenant un ensemble électrique selon le premier aspect de l’invention ou un système selon le deuxième aspect de l’invention.
[0036] Selon un quatrième aspect de l’invention, il est également proposé un engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension selon le troisième aspect de l’invention ou un système selon le deuxième aspect de l’invention ou un ensemble électronique selon le premier aspect de l’invention.
[0037] Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.
[0038] Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé, un train ou un fauteuil roulant motorisé.
[0039] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[0040] [Fig. 1] la figure 1 représente schématiquement un système électrique comportant un convertisseur de tension mettant en oeuvre l’invention dans un mode de réalisation de l’invention,
[0041] [Fig 2] la figure 2 est une vue en trois dimensions d’un module de puissance d’un convertisseur de tension du système électrique de la figure 1 , sans surmoulage, [0042] [Fig 3] la figure 3 est une vue de dessus en trois dimensions du premier sous- module du module de puissance de la figure 2,
[0043] [Fig 4] la figure 4 est une vue de dessous en trois dimensions du premier sous-module du module de puissance de la figure 2,
[0044] [Fig 5] la figure 5 est une vue de dessus en trois dimensions du deuxième sous-module du module de puissance de la figure 2,
[0045] [Fig 6] la figure 6 est une vue de dessous en trois dimensions du deuxième sous-module du module de puissance de la figure 2,
[0046] [Fig 7] la figure 7 est une vue en trois dimensions du module de puissance de la figure 2 avec surmoulage, et
[0047] [Fig. 8] la figure 8 est une vue éclatée en trois dimensions du convertisseur de tension de la figure 1.
[0048] En référence à la figure 1 , un système électrique 100 mettant en oeuvre l’invention dans un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
[0049] Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un engin de mobilité tel qu’un véhicule automobile.
[0050] 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 10 V et 100 V, par exemple 48 V ou bien 12 V.
[0051] La source d’alimentation électrique 102 est donc une source de tension continue. Cette source d’alimentation électrique comporte par exemple une batterie.
[0052] Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
[0053] 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.
[0054] 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.
[0055] 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 à être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
[0056] 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.
[0057] Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases. Les deux systèmes triphasés sont 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.
[0058] 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 commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 122 forme un point milieu.
[0059] 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-semi-conducteur (de l’anglais « Metal 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.
[0060] 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.
[0061] Il sera apprécié que la barre omnibus positive 106, la barre omnibus négative 108 et les barres omnibus de phase 122 sont des conducteurs électriques rigides conçus pour supporter des courants électriques d’au moins 1 A. Elles présentent de préférence une épaisseur d’au moins 1 mm et/ou une section conductrice électrique d’au moins 1 mm2.
[0062] Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la barre omnibus positive 106 comporte tout d’abord une barre omnibus commune positive 106A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale positive 106B connectée à la barre omnibus commune positive 106A. De manière similaire, la barre omnibus négative 108 comporte une barre omnibus commune négative 108A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale négative 108B pour chaque interrupteur de côté bas 114, les barres omnibus locales négatives 108B étant connectées à la barre omnibus commune négative 108A. Les connexions sont représentées sur la figure 1 par des losanges.
[0063] En outre, dans l’exemple décrit, la barre omnibus commune positive 106A et la barre omnibus commune négative 108A sont chacune formée d’une seule pièce conductrice.
[0064] 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. [0065] 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.
[0066] 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 B-H, « H » représentant le haut et « B » représentant le bas.
[0067] En référence à la figure 2, le module de puissance 110 (représenté ici sans surmoulage) est un ensemble électrique qui comporte un premier sous-module 200 et un deuxième sous-modules 201 .
[0068] Le premier sous-module 200 comporte la barre omnibus locale positive 106B et les barres omnibus locales négatives 108B. Il comporte en outre, pour chaque barre omnibus de phase 122, une barre omnibus partielle 202 formant une partie de cette barre omnibus de phase 122.
[0069] Il comporte en outre les composants électriques que sont les interrupteurs 112, 114.
[0070] Les barres omnibus 106B, 202, 108B ont la forme de plaques planes horizontales ayant une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm, par exemple 1 ,2 mm.
[0071] Les barres omnibus 106B, 202, 108B présente une plaque principale s’étendant selon un plan principal PP horizontal, c’est-à-dire orthogonal à la direction verticale B-H, le même pour toutes les plaques principales de manière à ce que les plaques principales soient sensiblement coplanaires.
[0072] Par ailleurs, les plaques principales sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un interstice 310. Dans l’exemple décrit, chaque interstice 310 présente une largeur inférieure ou égale à un cinq millimètres, de préférence inférieure ou égale à 1 .2 millimètres. Cela signifie que les deux plaques principales délimitant l’interstice 310 sont distantes d’au plus cinq millimètres le long de cet interstice 310, de préférence d’au plus 1 .2 millimètres le long de cet interstice 310.
[0073] Les barres omnibus 106B, 202, 108B présente en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale. Chaque connecteur électrique est par exemple soit sous la forme d’une broche b, soit sous la forme d’une languette pliée Ip, soit encore sous la forme d’une languette droite Id. [0074] Les barres omnibus 106B, 202, 108B sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une plaque métallique. Dans l’exemple décrit ici, la plaque métallique est en cuivre. En variante, la plaque métallique pourrait être en aluminium ou encore en or.
[0075] Ainsi, la barre omnibus 202 et la barre omnibus 108B forment respectivement une première pièce de connexion électrique et une deuxième pièce de connexion électrique.
[0076] La face inférieure de chaque interrupteur de côté haut 112 est plaquée contre la face supérieure de la barre omnibus locale positive 106B et brasée à cette dernière afin de fixer mécaniquement l’interrupteur de côté haut 112. Cette fixation permet en outre de connecter électriquement sa première borne principale à la barre omnibus locale positive 106B.
[0077] En outre, le premier sous-module 200 comporte, pour chaque interrupteur de côté haut 112, un élément de liaison électrique connectant électriquement cet interrupteur à la face supérieure de la plaque principale de la barre omnibus partielle 202.
[0078] Cet élément de liaison électrique est formé d’un ou, de préférence, plusieurs rubans 210, par exemple en aluminium, s’étendant de la face supérieure de l’interrupteur de côté haut 112 considéré à l’une respective des barres omnibus partielles 202 afin de les connecter électriquement. Les rubans 210 présentent de préférence une section conductrice électrique au moins dix fois inférieure à la section conductrice électrique des barres omnibus 106B, 202, 108B.
[0079] De manière similaire, la face inférieure de chaque interrupteur de côté bas 114 est plaquée contre la face supérieure de la barre omnibus partielle 202 et brasée à cette dernière afin de fixer mécaniquement l’interrupteur de côté bas 114. Cette fixation permet en outre de connecter électriquement sa première borne principale à la barre omnibus de phase 122.
[0080] En outre, le premier sous-module 200 comporte, pour chaque interrupteur de côté bas 114, un ou, de préférence, plusieurs rubans 212, par exemple en aluminium, s’étendant de la face supérieure de l’interrupteur de côté bas 114 à l’une respective des barres omnibus locale négative 108B afin de les connecter électriquement. Les rubans 212 présentent de préférence une section conductrice électrique au moins dix fois inférieure à la section conductrice électrique des barres omnibus 106B, 202, 108B. [0081] Le deuxième sous-module 201 comporte une autre barre omnibus partielle 204 fixée à la barre omnibus partielle 202, par exemple par brasure, soudure ou vissage, afin que les deux soient fixées mécaniquement et connectées électriquement l’une à l’autre. Ainsi, chaque barre omnibus de phase 122 comporte les deux barres omnibus partielles 202, 204.
[0082] A l’exception de leurs extrémités, les barres omnibus partielles 204 ont également une forme de plaques planes horizontales ayant une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm, par exemple 1 ,2 mm. L’une des extrémités des barres omnibus partielles 204 pouvant prendre une forme courbée pour faciliter leur fixation aux barres omnibus partielles 202.
[0083] La barre omnibus partielle 204 comporte en outre une borne de connexion 207 destinée à être connectée à une phase de la machine électrique 130. De manière générale, la forme des bornes de connexion 207 est liée à la forme des bornes des phases de la machine électrique 130.
[0084] Le deuxième sous-module 201 comporte, autour de chaque barre omnibus partielle 204, un tore magnétique 208 muni d’un entrefer où un capteur à effet Hall (non représenté) est destiné à être disposé afin de mesurer le courant de phase passant par la borne de connexion 207 correspondante.
[0085] En référence à la figure 3, le premier sous-module 200, comporte en outre un surmoulage isolant électrique 302 s’étendant autour de la barre omnibus locale positive 106B, des barres omnibus locales négatives 108B, des barres omnibus partielles 202, des interrupteurs 112, 114 et des bandes conductrices 210, 212 pour les protéger. Le surmoulage isolant électrique 302 forme ainsi un isolant électrique recouvrant en particulier les barres omnibus 106B, 202, 108B et les interrupteurs 112, 114.
[0086] Le surmoulage isolant électrique 302 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy. De préférence, le surmoulage isolant électrique 302 est intégral en une seule pièce.
[0087] Le surmoulage isolant électrique 302 présente une face supérieure 304 à l’opposé des barres omnibus 106B, 202, 108B. Cette face supérieure 304 est plane et horizontale.
[0088] Pour chaque interrupteur de côté bas 114, la face supérieure 304 présente une cavité Ci situées au moins partiellement au-dessus des bandes conductrices 212. De même, pour chaque interrupteur de côté haut 112, la face supérieure 304 présente une cavité C2 situées au moins partiellement au-dessus des bandes conductrices 210.
[0089] Dans ce mode de réalisation, pour chaque interrupteur de côté bas 114, une partie des rubans 212 est située dans la cavité Ci et le surmoulage isolant électrique 302 recouvre le reste des rubans 212. En d’autres termes, le surmoulage isolant électrique 302 recouvre partiellement les rubans 212 de sorte que seule la partie la plus élevée, par rapport à la direction verticale B-H, des rubans 212 n’est pas recouverte par le surmoulage isolant électrique 302 et est en outre située dans la cavité Ci.
[0090] De même, pour chaque interrupteur de côté haut 112, une partie des rubans 210 est située dans la cavité C2 et le surmoulage isolant électrique 302 recouvre le reste des rubans 210. En d’autres termes, le surmoulage isolant électrique 302 recouvre partiellement les rubans 21 O de sorte que seule la partie la plus élevée, par rapport à la direction haut-bas, des rubans 210 n’est pas recouverte par le surmoulage isolant électrique 302 et est en outre située dans la cavité C2.
[0091] De cette façon, le surmoulage isolant électrique 302 n’exerce aucune force de maintien sur la partie la plus élevée des rubans 210, 212 ce qui permet une rupture facile de ces rubans lorsque ces rubans s’échauffent.
[0092] Le surmoulage isolant électrique 302 comprend en outre au moins un orifice de positionnement Op adapté pour recevoir un pion de centrage du deuxième sous- module 201 .
[0093] Comme cela est visible sur la figure 4, le surmoulage isolant électrique 302 laisse apparent la face inférieure de la plaque principale des barres omnibus 106B, 202, 108B. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre un dissipateur thermique 206, également appelé dissipateur de chaleur. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec les faces inférieures laissées apparentes par le surmoulage 302. Ce contact thermique peut être un contact direct ou bien via un élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur.
[0094] En outre, le surmoulage 302 remplit chaque interstice 310 et présente, dans chaque interstice 310, une face inférieure affleurant les faces inférieures des plaques principales. [0095] Le surmoulage 302 présente au moins un plot en résine 506 se projetant vers le bas et conçu pour venir au contact direct du dissipateur thermique 206 afin de définir un écartement prédéfini entre les faces inférieures des plaques principales des barres omnibus 106B, 202, 108B et le dissipateur thermique 206, et ainsi l’épaisseur de l’élément conducteur thermique remplissant cet écartement. Dans l’exemple décrit, chaque plot en résine 506 se projette depuis la face inférieure du surmoulage présent dans l’un des interstices 310 entre les plaques principales des barres omnibus 106B, 202, 108B.
[0096] En référence aux figures 5 et 6, le deuxième sous-module 201 comporte en outre un surmoulage de matière plastique 402 s’étendant autour des tores magnétiques 208 et des barres omnibus partielles 204, afin de maintenir les tores magnétiques 208 mécaniquement fixés aux barres omnibus partielles 204.
[0097] En outre, une face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 comprend une cavité C3 débouchant sur une tranche du surmoulage de matière plastique 402.
[0098] La face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 comprend en outre un pion de centrage Pc adapté pour s’introduire dans l’orifice de positionnement Op du premier sous-module 200.
[0099] Ainsi, le module de puissance 110 complet représenté avec ses surmoulages à la figure 7 comporte le premier sous-module 200 tel qu’illustré sur la figure 3 et à la figure 4 et le deuxième sous-module 201 tel qu’illustré sur les figures 5 et 6, fixés l’un à l’autre.
[0100] Le positionnement du premier sous-module 200 avec le deuxième sous module 201 s’effectue en introduisant le pion de centrage Pc dans l’orifice de positionnement Op.
[0101] Une fois les deux sous-modules positionnés, la barre omnibus partielle 204 est connecté électriquement à la barre omnibus partielle 202 par soudure, brasage ou vissage.
[0102] Après assemblage du premier sous-module 200 et du deuxième sous-module 201 , la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 se trouve, par rapport à la direction bas-haut, placée au-dessus de l’ouverture de la cavité Ci réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302. De part ce positionnement de la face inférieure 403, l’ouverture de la cavité Ci est comprise entièrement dans la projection orthogonale de la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 sur la face supérieure 304 du surmoulage isolant 302.
[0103] De cette façon, la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 empêche que des débris des rubans 212 projetés vers le haut lorsque ceux-ci se brisent suite à leur échauffement ne puissent être projetés hors du module de puissance 110. En d’autres termes, les débris projetés restent dans la cavité C1 ou entre la face supérieure 304 du surmoulage isolant 302 et la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402.
[0104] De façon optionnelle, l’intégralité ou une partie de la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 est plane et se trouve à une distance inférieure ou égale à 1 mm, de préférence inférieure ou égale à 0.8 mm de la face supérieure plane 304 du surmoulage isolant électrique 302.
[0105] En outre, le premier sous-module 200 et le deuxième sous-module 201 sont positionnés de sorte que l’intersection de l’ouverture de la cavité Ci réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302 et de la projection orthogonale de la cavité C3 sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique 302 soit non vide.
[0106] De même, après assemblage du premier sous-module 200 et du deuxième sous-module 201 , une face inférieure du surmoulage de matière plastique 402 se trouve, par rapport à la direction bas-haut, placée au-dessus de l’ouverture de la cavité C2 réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302.
[0107] De cette façon, cette face inférieure du surmoulage de matière plastique 402 empêche que des débris des rubans 210 projetés vers le haut lorsque ceux-ci se brisent suite à leur échauffement ne puissent être projetés hors du module de puissance 110.
[0108] En référence à la figure 8, le convertisseur de tension 104 comprend le dissipateur thermique 206. Ce dissipateur thermique 206 présente des cavités Cs sur le fond desquelles se trouvent des surfaces d’échanges thermique 234. Les modules de puissance 110 (un seul module de puissance 110 est représenté sur la figure 8) sont chacun positionné respectivement dans une cavité Cs et fixés sur une surface d’échange thermique 234. L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 234 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110 est réalisé par exemple grâce à un contact, direct ou par l’intermédiaire d’une pâte conductrice thermiquement, entre la surface d’échange thermique 234 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110.
[0109] Une fois que les modules de puissances 110 sont fixés dans les cavités Cs, celles-ci sont remplies au moins partiellement d’un gel, par exemple diélectrique et/ou en silicone. Le gel peut également avoir une viscosité se situant entre 230 et 600 mPa-s, de préférence entre 400 et 500 mPa-s, par exemple de 465 mPa-s et/ou une dureté comprise entre 65 et 180g, de préférence entre 110 et 160g, par exemple de 123g ou de 154g.
[0110] Dans une autre variante, les cavités Cs sont remplies au moins partiellement d’une résine différente de la résine formant le surmoulage isolant électrique 302. En particulier, la résine remplissant les cavités possède une dureté moindre que celle formant le surmoulage isolant électrique 302. Par exemple, le surmoulage isolant électrique 302 est formé d’une résine époxy, ayant par exemple une dureté entre 70 et 90 shore et les cavités sont remplies d’une résine élastomère, ayant par exemple une dureté entre 20 et 40 shore. La résine remplissant les cavités Cs peut également appartenir à la classe de feu UL 94 V-0, telle que définie par la compagnie de certification Underwriters Laboratories.
[0111] Lorsque les cavités Cs sont au moins partiellement remplies de gel ou de résine, ce gel ou cette résine peut facilement s’introduire dans la cavité C3 par la tranche du surmoulage de matière plastique 402 et ainsi remplir la cavité Ci du module de puissance 110 puisque l’intersection de l’ouverture de la cavité Ci réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302 et la projection orthogonale de la cavité C3 sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique 302 est non vide.
[0112] Le convertisseur de tension 104 comprend également un boitier support 238 sur lequel est fixé un module électronique secondaire comme un module de contrôle 230. Dans l’exemple de la figure 1 , le module de contrôle 230 est une carte de contrôle des modules de puissance 110. En outre et de façon optionnelle, le boitier support 238 est monté sur le dissipateur thermique 206.
[0113] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. [0114] Par exemple, dans un autre mode de réalisation de l’invention, le surmoulage isolant électrique recouvre totalement l’élément de liaison électrique.
[0115] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Ensemble électrique comprenant :
- un premier sous-module (200) comprenant une première (202) et une deuxième (108B) pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ; un composant électrique (114) monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique (202) ; un élément de liaison électrique (212) connectant électriquement ledit composant électrique (1 14) à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique (108B) ; un surmoulage isolant électrique (302), par exemple en résine, recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première (202) et de la deuxième (108B) pièces de connexion électrique, la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) présentant une cavité (Ci) située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique (212) ; et un deuxième sous-module (201 ) comprenant une barre omnibus (204) et un surmoulage de matière plastique (402) surmoulant au moins en partie ladite barre omnibus (204), une face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) étant placée au-dessus de l’ouverture de la cavité (Ci) dans la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) de sorte que ladite ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) sur la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302).
[2] Ensemble électrique selon la revendication 1 dans lequel la face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) comprend une cavité (C3) débouchant sur une tranche dudit surmoulage de matière plastique (402) de sorte que l’intersection de l’ouverture de la cavité (Ci) dans la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) et de la projection orthogonale de l’ouverture de la cavité (C3) dans la face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) sur la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) soit non vide.
[3] Ensemble électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la barre omnibus (204) est connecté électriquement à la première pièce de connexion électrique (202) par soudure, brasage ou vissage.
[4] Ensemble électrique selon l’une des revendications précédentes dans lequel le deuxième sous-module (201) comprend en outre un tore magnétique (208), ledit tore magnétique (208) étant enroulé autour de la barre omnibus (204).
[5] Ensemble électrique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le composant électrique (114) est un interrupteur commandable, par exemple un transistor.
[6] Système comprenant un ensemble électrique selon l’une des revendications précédentes et un dissipateur de chaleur (206) dans lequel une surface inférieure de la première pièce (202) et/ou de la deuxième (108B) pièce de connexion électrique présente une portion non recouverte dudit surmoulage isolant électrique (302), ladite portion non recouverte dudit surmoulage isolant électrique étant fixée audit dissipateur de chaleur (206) via un élément de liaison électriquement isolant.
[7] Système selon la revendication précédente dans lequel ledit dissipateur de chaleur (206) comprend au moins une cavité (Cs), ledit ensemble électronique étant positionné sur le fond de ladite cavité (Cs) dudit dissipateur de chaleur (206).
[8] Système selon la revendication précédente dans lequel ladite cavité (Cs) dudit dissipateur de chaleur (206) est au moins partiellement remplie d’un isolant électrique ou d’un gel ou d’une résine époxy de sorte à recouvrir au moins partiellement ledit ensemble électronique.
[9] Convertisseur de tension (104) comprenant un ensemble électrique selon l’une des revendications 1 à 5 ou un système selon l’une des revendications 6 à 8.
[10] Engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension (104) selon la revendication précédente ou un système selon l’une des revendication 6 à 8 ou un ensemble électrique selon l’une des revendications 1 à 5.
PCT/EP2023/061606 2022-05-08 2023-05-03 Ensemble électrique et convertisseur de tension WO2023217597A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2204344 2022-05-08
FR2204344A FR3135369B1 (fr) 2022-05-08 2022-05-08 Ensemble électrique et convertisseur de tension

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023217597A1 true WO2023217597A1 (fr) 2023-11-16

Family

ID=82780795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/061606 WO2023217597A1 (fr) 2022-05-08 2023-05-03 Ensemble électrique et convertisseur de tension

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3135369B1 (fr)
WO (1) WO2023217597A1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021116246A1 (fr) * 2019-12-11 2021-06-17 Valeo Equipements Electriques Moteur Ensemble électrique et convertisseur de tension
WO2021228767A1 (fr) * 2020-05-11 2021-11-18 Valeo Equipements Electriques Moteur Module electrique avec surmoulage et systemes comprenant un tel module electrique

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021116246A1 (fr) * 2019-12-11 2021-06-17 Valeo Equipements Electriques Moteur Ensemble électrique et convertisseur de tension
WO2021228767A1 (fr) * 2020-05-11 2021-11-18 Valeo Equipements Electriques Moteur Module electrique avec surmoulage et systemes comprenant un tel module electrique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3135369B1 (fr) 2024-05-10
FR3135369A1 (fr) 2023-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3068564A1 (fr) Module de puissance d'un convertisseur de tension et procede de fabrication d'un tel module de puissance
EP3804111A1 (fr) Circuit electrique, bras de commutation et convertisseur de tension
EP4074149A1 (fr) Ensemble électrique et convertisseur de tension
WO2023217597A1 (fr) Ensemble électrique et convertisseur de tension
WO2021228767A1 (fr) Module electrique avec surmoulage et systemes comprenant un tel module electrique
EP3432694A1 (fr) Procede de montage d'un module electrique sur un support electriquement conducteur et dispositifs electriques correspondants
EP3646681A1 (fr) Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension et ensemble d'un module principal et d'un module bornier pour former un tel convertisseur de tension
WO2023275133A1 (fr) Systeme electronique et engin de mobilite comprenant un tel systeme electronique
EP3910781A1 (fr) Module électrique avec surmoulage et dispositifs comprenant un tel module électrique
WO2023118111A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systeme electrique comprenant un tel module de puissance
EP4020530A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systemes comprenant un tel module de puissance
FR3118390A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systemes comprenant un tel module de puissance
EP4114158A1 (fr) Module electronique avec surmoulage, dispositifs comportant un tel module electronique et procede de fabrication d'un tel module electronique
FR3131079A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systeme electrique comprenant un tel module de puissance
EP1032114B1 (fr) Module électrique pour alternateur de véhicule, notamment automobile, et assemblage comportant un tel alternateur et un tel module
EP4129026A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage, dispositifs comportant un tel module de puissance et procede de fabrication d'un module de puissance avec surmoulage
FR3097715A1 (fr) Système électronique avec dispositif électronique de mesure et comportant une étanchéité et ensemble électrique comprenant un tel système électronique
WO2024068797A1 (fr) Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur
WO2024068798A1 (fr) Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur
FR3113440A1 (fr) Dispositif électrique à refroidissement par boîte à eau et système électrique comportant un tel dispositif
WO2020120594A1 (fr) Convertisseur de tension et procédé de fabrication d'un convertisseur de tension
WO2024003316A1 (fr) Cellule de commutation
WO2023222965A1 (fr) Guide de connecteurs pour onduleur comportant un logement de capteur de température
WO2024068873A1 (fr) Module de puissance
EP4338560A1 (fr) Système de conversion de tension et procédé de fabrication d'un tel système de conversion de tension

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23722413

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1