WO2024115837A1 - Filtre de compatibilité électromagnétique et onduleur équipé d'un tel filtre - Google Patents

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WO2024115837A1
WO2024115837A1 PCT/FR2023/051790 FR2023051790W WO2024115837A1 WO 2024115837 A1 WO2024115837 A1 WO 2024115837A1 FR 2023051790 W FR2023051790 W FR 2023051790W WO 2024115837 A1 WO2024115837 A1 WO 2024115837A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrical conduction
filter
electromagnetic compatibility
common mode
bars
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051790
Other languages
English (en)
Inventor
Reda CHELGHOUM
Pierre Gilles PAILLEUX
Original Assignee
Nidec Psa Emotors
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 Nidec Psa Emotors filed Critical Nidec Psa Emotors
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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

  • Electromagnetic compatibility filter and inverter equipped with such a filter are Electromagnetic compatibility filter and inverter equipped with such a filter
  • the invention relates to the field of protection of electrical equipment against electromagnetic disturbances, in particular for electrical equipment operating at medium or high voltage, for example an inverter.
  • Such protection involves a set of shielding against electromagnetic disturbances, but also through the use of electromagnetic compatibility filters, generally called EMC filters in that they make it possible to guarantee electromagnetic compatibility in equipment.
  • EMC filters electromagnetic compatibility filters
  • the invention relates to an EMC filter suitable for use in an inverter. It targets in particular an inverter controlling a traction motor of an electric or hybrid vehicle.
  • Motor vehicles include more and more electronic devices, which are likely to be subject to electromagnetic disturbances generated due to the presence of other electrical and electronic devices.
  • This is all the more the case as electric traction systems are developed, for vehicles whose traction is completely electric or for hybrid vehicles (that is to say which jointly comprise electric means of traction and other means of traction, for example a heat engine).
  • the high currents which circulate to power the electric traction chain and the high frequency switching of the inverter favor the generation of electromagnetic disturbances.
  • an EMI filter is, generally speaking, a device combining a passive inductor and capacitors which create a filter topology capable of suppressing a frequency band of signals in a circuit.
  • These filters are thus generally formed from a combination of one or more electrical conduction bars, one or more inductors and one or more capacitors.
  • An electrical conduction bar is an electrical conductor bar whose cross section is adapted to the passage of the current intended for the application in question, generally made of copper. The cross section of such a bar is generally flattened rectangular.
  • Such an electrical conduction bar is generally referred to by the English term “busbar”, which is sometimes also translated into French by the expressions "power bar”, "conductor rail”, or "conductive bar”.
  • the capacitors are connected to the conductive electrical conduction bars either directly or via cables or other conductive connecting element.
  • Document FR3091138 discloses for example a set of electrical conduction bars comprising power signal filtering elements.
  • the filter proposed in this document is nevertheless of complex architecture, turns being formed by the conduction bars, the elements being connected by wire connections to the bars, and the common mode inductance having to be placed in position, during assembly of the filter, according to a complex process.
  • Document FR3105716 also published under the reference US 2021/195787 discloses an electrical device configured to be cooled by two faces, this device being able to be an electromagnetic compatibility filter arranged on an electrical conduction bar.
  • the components involved in filtering can be mounted directly on the bar, for example by welding or brazing.
  • the filter is formed in several parts and the general shape of this assembly is complex, the electrical conduction bars forming several bends in the portion of the filter carrying the filtering components.
  • the proposed configuration also generates by itself certain electromagnetic couplings which must themselves be treated.
  • Document US20210345482 discloses an EMC filter formed around two conductive bars which form several angles or turns. In addition, side-by-side mounting of several capacitors can create couplings that should be avoided.
  • the known EMC filter configurations in particular the EMC input filter of an inverter, are not optimized on all the aspects which intervene in this type of filter, which leads to imperfect efficiency or a great complexity of configuration, or even thermal problems resolved in an unsatisfactory manner (by complex cooling of the components, oversizing of them or the selection of resistant but expensive components).
  • the present invention aims to remedy all or part of the disadvantages of the state of the art cited above.
  • the invention relates to an electromagnetic compatibility filter.
  • the electromagnetic compatibility filter comprises two flat electrical conduction bars and several filtering components arranged on said electrical conduction bars.
  • the two electrical conduction bars extend substantially in a so-called longitudinal direction over the entirety of a filtering portion of said electrical conduction bars (portion in which all the filtering components are arranged on the conduction bars electrical) on either side of a longitudinal median plane of the filter.
  • the electrical conduction bars extend in a plane orthogonal to the longitudinal median plane, or extend in a stepped manner in the longitudinal direction, in planes parallel to each other and orthogonal to the longitudinal median.
  • the rectilinear configuration of the CEM filter in particular in the filtering portion of the filter, makes it possible to ensure longitudinal alignment of the components of the CEM filter, which makes it possible to limit the couplings between certain filtering components.
  • the arrangement of the conduction bars in the same plane, or in successive planes in a small spacing makes it possible to limit the thickness of the CEM filter, which allows integration into a thin volume.
  • This also makes it possible to create larger heat exchange surfaces with the filtering components and/or the electrical conduction bars of the CEM filter.
  • This flat structure that is to say of low thickness, finally facilitates the direct connection (without intermediate part) of the capacitor(s) to the electrical conduction bars, and, where appropriate, the supply of connectors directly from the bars.
  • the total thickness of the filter may be less than 50 mm, even less than 45 mm or even less than 40 mm.
  • the filtering components may include at least one common mode inductor and/or one common mode capacitor.
  • the electromagnetic compatibility filter may include an overmolding of plastic material configured to mechanically hold and electrically isolate the electrical conduction bars from each other.
  • the overmolding can also be configured to guarantee precise positioning of at least one filtering component with respect to the electrical conduction bars.
  • the overmolding may include, at the level where the common mode inductor is installed, ribs guaranteeing a given positioning (centering and orientation) of said common mode inductor.
  • the common mode inductor can be held in position by bonding, and in this case the ribs improve the bonding performance.
  • the overmolding may include, at the level where at least one of the capacitors is installed, ribs guaranteeing a given positioning (centering and orientation) of said capacitor.
  • the capacitors can be glued to the ribs to improve their mechanical strength.
  • At least some of the filtering components can be electrically linked to the electrical conduction bars via pins emerging from said electrical conduction bars. This allows a direct connection, for example by welding, without a wire connection.
  • the pins can be formed integrally with the electrical conduction bars.
  • the filtering components may also include a differential mode inductor, and/or a differential mode capacitor.
  • the invention also relates to an inverter comprising at its input an electromagnetic compatibility filter as described above.
  • the inverter further comprises a casing and an electronic card.
  • the electromagnetic compatibility filter can be interposed between the electronic card and a wall of the housing.
  • Such positioning which is enabled by the flat configuration of the CEM filter, has several advantages. It facilitates the connection of the electronic card to the filter, for example for the power supply of the card, which is particularly possible when the current supplied to the inverter is at relatively low voltage, such as 48 V for example.
  • this positioning makes it possible, on the opposite face of the CEM filter, to create thermal conduction zones with a wall of the casing, in order to cool the components of the CEM filter and/or the electrical conduction bars.
  • the electronic card can be electrically linked to the electrical conduction bars via connectors emerging from said electrical conduction bars.
  • the connection of the card to the conductive bars of the CEM filter can be carried out without a wired connection.
  • the connectors can be made in one piece with the electrical conductor bars.
  • the inverter may comprise a first common mode capacitor and a second common mode capacitor, the first common mode capacitor and the second common mode capacitor being positioned next to each other, on either side on the other hand, a longitudinal median plane of the filter.
  • the casing wall forms a separation wall between the first common mode capacitor and the second common mode capacitor. The wall thus avoids any coupling phenomenon between these capacitors.
  • the inverter may include an electrical grounding connection for the first common mode capacitor and the second common mode capacitor at the level of the wall. In fact, it is an element of the casing placed near the two common mode capacitors, which can easily be connected to a grounding interface for these capacitors.
  • the inverter may include at least one thermal interface allowing thermal conduction between the electromagnetic compatibility filter and the wall of the casing. This allows cooling by thermal conduction, towards the casing, of the CEM filter. Indeed, unless the conductor bars are significantly oversized, significant heating of the bars may occur due to the significant currents which may flow there under certain conditions of use. However, if the conductive bars can withstand high temperatures, the Filter components, particularly capacitors, are degraded at lower temperatures. For example, certain capacitors must be maintained at a temperature below approximately 110°C.
  • the inverter casing allows heat to be evacuated, whether by convection or through a liquid cooling circuit which can pass through said casing.
  • the at least one thermal interface may comprise a thermal paste or a thermal pad interposed between at least one surface of the filtering components or electrical conduction bars and at least one surface of the wall of the casing. This type of interface makes it possible to create an effective thermal bond between two relatively flat surfaces close to each other.
  • thermal paste or “thermally conductive paste” refers to the pasty, electrically insulating material suitable for ensuring good thermal conduction, often referred to by the English expression “gap filler”.
  • the term “thermal pad” refers to a relatively thin planar element made of a thermally conductive material, and which is generally called a “thermal pad” by analogy with the English terminology “thermal pad”.
  • At least one filtering component may be at least partly included in a thermally conductive sealant contained in concavities formed by the wall of the casing, said thermally conductive sealant being constitutive of the at least one thermal interface .
  • Sealants for electronic components are generally referred to by the English term “potting”. They make it possible on the one hand to create thermal conduction between certain components which may have complex surfaces and the casing (for example cooling a capacitor over a large surface) and on the other hand to ensure mechanical support and protection of these components. . In particular, the total or partial inclusion of components in a sealant protects them against vibrations.
  • FIG. 2 is a view of one side, called the lower side, of the electromagnetic compatibility filter of Figure 1;
  • FIG. 3 is a profile view of the electromagnetic compatibility filter of Figures 1 and 2;
  • FIG. 4 is a schematic sectional view, at the level of common mode capacitors, of the filter of Figures 1 to 3 installed in the casing of the inverter that it is intended to equip;
  • FIG. 5 is a schematic sectional view, at the level of a differential mode capacitor, of the filter of Figures 1 to 3 installed in the casing of the inverter that it is intended to equip;
  • FIG. 6 is a schematic view of an electromagnetic compatibility filter according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is another view of the electromagnetic compatibility filter of Figure 6.
  • Figure 1 represents an electromagnetic compatibility filter according to one embodiment of the invention.
  • the filter has a direction of longitudinal extension along a principal axis (A).
  • the electromagnetic compatibility filter 1 shown comprises two electrical conduction bars 2, 2’, or “power bars”.
  • the electrical conduction bars 2, 2' extend generally in the longitudinal direction.
  • the electrical conduction bars 2, 2' have, in the example shown and in a conventional manner, a substantially flattened rectangular cross section.
  • the electrical conduction bars 2, 2' extend flat, one next to the other on either side of the main axis (A), so as to present a flat conformation.
  • each electrical conduction bar 2, 2' comprises an input connection interface 3, 3' adapted to be electrically connected to a source of electricity.
  • the input connection interfaces 3, 3' here have the shape of flat terminals, provided with an eyelet for their tightening in contact with corresponding power supply terminals.
  • each electrical conduction bar 2, 2' includes an output connection interface 4, 4' adapted to be electrically connected to the power components of an inverter.
  • the output connection interfaces 4, 4' here have the form of flat terminals, on which suitable connection terminals 5, 5' are attached, for example soldered.
  • each electrical conduction bar 2, 2' is bent, for example at 90°, at their ends in order to form output interfaces adapted to be directly connected to the power components of the inverter, without reported limits.
  • the filtering components of the electromagnetic compatibility filter 1 can thus comprise at least one common mode inductance, and/or at least one common mode capacitor, and/or at least one differential mode inductance, and/or at least one minus a differential mode capacitor.
  • the CEM filter comprises a common mode inductor 8 and at least one common mode capacitor 9 (in this case a common mode capacitor per conduction bar, i.e. a first common mode capacitor 9 and a second common mode capacitor 9').
  • the electromagnetic compatibility filter 1 further comprises a differential mode inductor 10 and a differential mode capacitor 11 (not visible in Figure 1, visible in Figure 2 and Figure 3 ). These filtering components are optional: their implementation depends on the filtering characteristics and performance desired for a given application.
  • the common mode inductance 8 is installed around the electrical conduction bars 2. In particular, in the embodiment shown, the common mode inductance is inserted through one side of the CEM filter, at one end of the bars electrical conduction, and placed in position to constitute the EMC filter.
  • the electrical conduction bars are partly surrounded by an overmolding 12 in plastic material. The overmolding 12 guarantees electrical insulation between the electrical conduction bars 2, 2'.
  • the overmolding here includes ribs 13.
  • the ribs 13 are substantially longitudinal. They guide the common mode inductor 8 during the manufacture of the electromagnetic compatibility filter 1, they can participate in maintaining it in position and, when the common mode inductor 8 is bonded, they help to ensure better retention of this bonding. .
  • the differential mode inductance 11 is for its part reported in two parts which are secured around the electrical conduction bars. This can be achieved by clipping, gluing (for example using epoxy glue) or any other suitable means.
  • the common mode capacitors 9, 9' are Y type capacitors (or “Y capacitor” according to the English terminology commonly used in the field), that is to say that each of them is connected on the one hand to an electrical conduction bar, and on the other hand to an electrical mass of the system.
  • the common mode capacitors must be able to be easily connected, for example, to the metal casing of the inverter equipped with the electromagnetic compatibility filter 1.
  • the filter can include a directly integrated grounding interface 14, for example embedded in the overmolding 12, and placed in the example shown between the two common mode capacitors 9, 9'.
  • the differential mode capacitor 11 is a type electrical conduction 2.2'.
  • the common mode capacitors 9, 9' and the differential mode capacitor 11 are electrically connected to the electrical conduction bars 2, 2', via connection pins 15 which emerge from said electrical conduction bars 2, 2'.
  • each pin 15 can be formed in one piece with the electrical conduction bar from which said pin 15 emerges.
  • the terminals of the capacitors can be soldered to these pins 15.
  • connectors 15' can emerge from the electrical conduction bars 2, 2', and be intended to be connected to an electronic card, for example the control card of an inverter, in order to power it . This is particularly the case when the voltage of the inverter supply is relatively low, for example of the order of 48 V (which is a common voltage in the electric traction systems of hybrid vehicles).
  • the present invention is nevertheless obviously applicable to systems operating at much higher voltages, such as of the order of 400 V or 800 V for example.
  • the capacitors can be carried by an electronic card which is connected to the rest of the filter by connectors coming from the electrical conduction bars 2, 2'.
  • the electrical conduction bars are, in the example shown, symmetrical on either side of a longitudinal median plane P of the filter.
  • the longitudinal median plane P passes through the main axis A.
  • the electrical conduction bars 2, 2' can locally approach or move away from the longitudinal median plane P, so as to symmetrical on either side of this longitudinal median plane P.
  • the filtering components being arranged one after the other, successively, in the same direction (in this case the longitudinal direction), the potential couplings are limited.
  • the possible coupling between the two common mode capacitors 9, 9', which are side by side, is easily dealt with in the configuration proposed by a solution explained below with reference to Figure 4.
  • the general configuration of the electromagnetic compatibility filter 1 is very flat and not very thick.
  • the electrical conduction bars 2, 2' extend in their entirety (that is to say over their entire length, in the longitudinal direction, and over their entire width, in a transverse direction) in an orthogonal plane to the longitudinal median plane P, or, alternatively as shown in Figure 3, they extend in a stepped manner in the longitudinal direction, in successive planes (H1, H2, H3) which are parallel to each other and orthogonal to the longitudinal median plane P. In this case, each plane is spaced closely from the next plane, so as to maintain an essentially flat configuration for the electromagnetic compatibility filter.
  • the difference of level between each plane is typically a few millimeters and makes it possible to keep the electromagnetic compatibility filter as fine as possible despite different heights between, for example, the common mode capacitors and the differential mode capacitor, and/or the other components of filtering.
  • the difference in level between the planes can be between 1 mm and 10 mm, preferably between 2 mm and 5 mm, for example of the order of 2.5 mm or 3 mm.
  • an electromagnetic compatibility filter according to the invention and suitable for use in an inverter of an electric or hybrid automobile traction system can have a length (in the longitudinal direction) of l of the order of 200 mm, a width (perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal median plane) of the order of 60 mm and a height (perpendicular to the longitudinal direction and in the longitudinal median plane) of the order of 40 mm.
  • a length (in the longitudinal direction) of l of the order of 200 mm a width (perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal median plane) of the order of 60 mm and a height (perpendicular to the longitudinal direction and in the longitudinal median plane) of the order of 40 mm.
  • the flat, thin nature of the electromagnetic compatibility filter obtained according to the invention has several advantages.
  • the filter can be installed in an inverter between a wall of the inverter and its control board.
  • the opposite face, called the lower face 17 of the electromagnetic compatibility filter 1, is for its part close to, or even in places in contact or almost in contact with, a wall 18 of the casing 19 of the inverter. This makes it easy to create zones for cooling the electromagnetic compatibility filter by thermal conduction towards the casing 19.
  • thermal contact between the electromagnetic compatibility filter and the wall 18 can be established by means of a thermal paste or a thermal pad.
  • Figure 4 and Figure 5 illustrate this aspect in particular.
  • Figure 4 is a cross section of the electromagnetic compatibility filter 1, and its immediate environment, at the level of the common mode capacitors 9, 9'.
  • the common mode capacitors are entirely included, "embedded", in a sealant 20, which is a sealant for electronic components and which is a good thermal conductor.
  • the sealing product 20 thus allows cooling of the common mode capacitors 9, 9', by thermal conduction towards the wall 18 and more generally towards the casing 19 of the inverter.
  • each common mode capacitor 9, 9' finds itself positioned in a tank, that is to say a small concavity, formed by the wall 18 of the casing 19.
  • Each concavity is filled with liquid (or pasty) sealant 20, which then polymerizes, thus sealing the common mode capacitors.
  • Figure 4 also illustrates another aspect. In the preferred configuration of the invention illustrated, the two common mode capacitors are side by side, which can lead to coupling between them which should be avoided. Thanks to the proximity between the electromagnetic compatibility filter and the casing 19, the casing 19 forms a low wall 21 of electromagnetic insulation between the common mode capacitors 9, 9'.
  • This low wall 21, which avoids any coupling, can also be used to mechanically ground the common mode capacitors 9, 9' by configuring it so that it is connected to the grounding interface 14.
  • the mechanical mass can be produced at other points of the casing.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the electromagnetic compatibility filter 1, and of its immediate environment, at the level of the differential mode capacitor 11.
  • the differential mode capacitor 11 is partly included in a thermally conductive sealant 20.
  • the differential mode capacitor 11 finds itself positioned in a small concavity formed by the wall 18 of the casing 19. This concavity is filled with product liquid (or pasty) sealant, which then polymerizes.
  • product liquid (or pasty) sealant which then polymerizes.
  • the differential mode capacitor 11 is only partly included in the sealant 20, thermal conduction towards a large surface area of the wall 18 of the casing 19 is ensured, which allows effective cooling of the differential mode capacitor 11.
  • Figure 6 represents an electromagnetic compatibility filter according to another embodiment of the invention.
  • Figure 7 is a three-dimensional view showing the face of the filter which is not visible in Figure 6.
  • the electromagnetic compatibility filter 1 of Figure 6 comprises two electrical conduction bars 2, 2' which extend generally in the longitudinal direction, on either side of a main axis A.
  • Each electrical conduction bar 2, 2' comprises an input connection interface 3, 3' adapted to be electrically connected to a source of electricity and each electrical conduction bar 2, 2' comprises a connection interface output 4, 4' adapted to be electrically connected to the power components of an inverter.
  • the conduction bars are bent for example at 90°, at each of their ends in order to form input and output interfaces adapted to be directly connected to the battery and power components of the inverter respectively.
  • Capacitors can be electrically connected to the forks 22.
  • the forks 22 can be oriented in the same plane as the conduction bars, as shown in Figures 6 and 7, or orthogonal to this orientation in other embodiments .
  • the CEM filter comprises a common mode inductance.
  • Common mode inductance is not shown in Figures 6 and 7 in order to show the ribs 13 of the overmolding 12 which facilitate the positioning and maintaining of said common mode inductance.
  • the CEM filter of Figures 6 and 7 does not include a differential mode inductance, and the common mode and differential mode capacitors are fixed on a printed circuit which is itself -even connected to the rest of the CEM filter.
  • the fixing of this printed circuit can be carried out at the fixing points 23.
  • connection of the filter to the inverter control card is made via an intermediate insert.
  • the general configuration of the electromagnetic compatibility filter 1 is very flat, not very thick, offering the CEM filter the advantages mentioned above.
  • the electrical conduction bars 2, 2' extend in this embodiment in a plane orthogonal to the longitudinal median plane P.
  • the cooling of the CEM filter can be carried out as described previously, by ensuring conduction thermal between the filter and the casing of the inverter it equips.
  • the electromagnetic compatibility filter thus developed, in particular as an input filter of an inverter such as an inverter for a traction chain of a hybrid or electric vehicle, takes into account numerous design constraints : filtration efficiency and limitation of couplings between components, ability to be easily and efficiently cooled, simplicity of integration in an inverter thanks to its low thickness and thanks to the limitation of wire connections in the filter as well as opposite of components in its environment (for example with respect to the inverter control card).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

L'invention concerne un filtre de compatibilité électromagnétique (1) comportant deux barres de conduction électrique (2,2') plates et comportant des composants de filtrage agencés sur lesdites barres de conduction électrique (2,2'). Les deux barres de conduction électrique (2,2') s'étendent sensiblement selon une direction dite longitudinale sur la totalité d'une portion de filtrage (6) desdites barres de conduction électrique (2,2') de part et d'autre d'un plan médian longitudinal (P) du filtre et elles s'étendent dans un plan orthogonal au plan médian longitudinal (P), ou de manière étagée selon la direction longitudinale dans des plans parallèles entre eux et orthogonaux au plan médian longitudinal (P). Tous les composants de filtrage étant agencés sur lesdites barres de conduction électrique dans ladite portion de filtrage. Il est ainsi proposé un filtre de compatibilité électromagnétique assurant un alignement longitudinal des composants du filtre, ce qui limite les couplages entre certains composants de filtrage. En outre, la disposition des barres de conduction permet de limiter l'épaisseur du filtre CEM.

Description

Filtre de compatibilité électromagnétique et onduleur équipé d’un tel filtre
[001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 2212479 déposée le 29 novembre 2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[002] L’invention porte sur le domaine de la protection des équipements électriques contre les perturbations électromagnétiques, en particulier pour un équipement électrique fonctionnant à moyenne ou haute tension, par exemple un onduleur.
[003] Une telle protection passe par un ensemble de blindages contre les perturbations électromagnétiques, mais également par l’utilisation de filtres de compatibilité électromagnétique, appelés de manière générale filtres CEM en ce qu’ils permettent de garantir la compatibilité électromagnétique dans un équipement.
[004] Plus précisément, l’invention concerne un filtre CEM adapté à être utilisé dans un onduleur. Elle vise notamment un onduleur pilotant un moteur de traction d’un véhicule électrique ou hybride.
[005] Dans ce cadre, on vise plus particulièrement un filtre d’entrée de l’onduleur, à savoir un filtre CEM dit filtre EMI (selon l’acronyme anglophone « Electro Magnetic Interference »), destiné à éviter les perturbations dans les équipements connectés à l’alimentation de l’onduleur. On parle alors de filtrage du signal de puissance.
[006] L’invention est décrite ci-après dans le contexte d’un véhicule automobile, qui constitue l’application préférentielle de la présente invention.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[007] Les véhicules automobiles comportent de plus en plus de dispositifs électroniques, qui sont susceptibles d’être soumis à des perturbations électromagnétiques générées du fait de la présence d’autres dispositifs électriques et électroniques. [008] C’est d’autant plus le cas que les systèmes de traction électriques se développent, pour des véhicules dont la traction est totalement électrique ou pour des véhicules hybrides (c’est-à-dire qui comportent conjointement des moyens électriques de traction et d’autres moyens de traction, par exemple un moteur thermique). Dans ces véhicules électriques ou hybrides, les courants élevés qui circulent pour l’alimentation de la chaîne de traction électrique et les commutations à haute fréquence de l’onduleur favorisent la génération de perturbations électromagnétiques. [009] Parmi les filtres de compatibilité électromagnétique, un filtre EMI est, de manière générale, un dispositif combinant un inducteur passif et des condensateurs qui créent une topologie de filtre capable de supprimer une bande de fréquences de signaux dans un circuit.
[010] Ces filtres sont ainsi généralement formés d'une combinaison d’une ou plusieurs barres de conduction électrique, d'une ou plusieurs inductances et d'un ou plusieurs condensateurs. Une barre de conduction électrique est une barre conductrice électrique dont la section transversale est adaptée au passage du courant prévu pour l’application considérée, généralement formée en cuivre. La section transversale d’une telle barre est généralement rectangulaire aplatie. Une telle barre de conduction électrique est généralement désignée par le terme anglophone « busbar », qui est parfois également traduit en français par les expressions « barre de puissance », « rail conducteur », ou « barre conductrice ».
[011] Dans les solutions existantes, les condensateurs sont connectés aux barres de conduction électrique conducteurs soit directement, soit par l'intermédiaire de câbles ou autre élément conducteur de liaison.
[012] Les courants élevés pouvant circuler dans les barres conductrices dans un système de traction électrique automobile (ou des systèmes analogues) entraînent également une problématique de résistance à la chaleur des composants du filtre. En effet, de forts courants sont susceptibles de générer un échauffement important des barres conductrices, à moins qu’elles n’aient une section très importante (menant à des barres conductrices chères et lourdes).
[013] Différents exemples de filtres de compatibilité électromagnétique sont connus.
[014] Le document FR3091138 divulgue par exemple un ensemble de barres de conduction électrique comportant des éléments de filtrage du signal de puissance. Le filtre proposé dans ce document est néanmoins d’architecture complexe, des virages étant formés par les barres de conduction, les éléments étant connectés par des liaisons filaires aux barres, et l’inductance de mode commun devant être mise en position, lors du montage du filtre, selon un processus complexe.
[015] Le document FR3105716, également publié sous la référence US 2021/195787 divulgue un dispositif électrique configuré pour être refroidi par deux faces, ce dispositif pouvant être un filtre de compatibilité électromagnétique agencé sur une barre de conduction électrique. Les composants participant au filtrage peuvent être montés directement sur la barre, par exemple par soudage ou brasage. Néanmoins, le filtre est formé en plusieurs parties et la forme générale de cet ensemble est complexe, les barres de conduction électrique formant plusieurs virages dans la portion du filtre portant les composants de filtrage. La configuration proposée génère en outre par elle-même certains couplages électromagnétiques qui doivent être eux- mêmes traités.
[016] Le document US20210345482 divulgue un filtre CEM formé autour de deux barres conductrices qui forment plusieurs angles ou virages. En outre, un montage côte à côte de plusieurs condensateurs peut créer des couplages qu’il convient d’éviter.
[017] De nombreuses autres configurations de filtres de compatibilité électromagnétique, notamment de filtres d’entrée pour onduleur, sont connues. Néanmoins, l’intégration d’un filtre CEM est généralement complexe. Le volume alloué au filtre CEM est souvent assez faible. Le filtre CEM doit aussi être adapté, pour ce qui concerne ses dimensions et son orientation, à la position des connecteurs prévue dans l’équipement auquel il est destiné. Certains des composants du filtre CEM doivent être refroidis (en particulier les condensateurs, et/ou les barres de conduction électriques afin d’éviter la surchauffe des composants qui y sont liés) ; certains composants doivent être orientés d’une certaine manière pour éviter des couplages entre composants qui peuvent affecter l’efficacité du filtre. Des solutions existent dans l’état de la technique pour gérer ces différentes contraintes, mais elles peuvent affecter les autres contraintes et généralement, dans un filtre CEM, une des contraintes est gérée en priorité, au détriment des autres.
[018] Ainsi, les configurations de filtre CEM connues, en particulier de filtre CEM d’entrée d’un onduleur, ne sont pas optimisées sur l’ensemble des aspects qui interviennent dans ce type de filtre, ce qui conduit à une efficacité imparfaite ou à une grande complexité de configuration, ou encore à des problématiques thermiques résolues de manière insatisfaisantes (par un refroidissement complexe des composants, un surdimensionnement de ceux-ci ou la sélection de composants résistants mais chers).
EXPOSÉ DE L’INVENTION
[019] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus.
[020] À cet effet, l’invention porte sur un filtre de compatibilité électromagnétique. Le filtre de compatibilité électromagnétique comporte deux barres de conduction électrique plates et plusieurs composants de filtrage agencés sur lesdites barres de conduction électrique. Selon la présente invention, les deux barres de conduction électrique s’étendent sensiblement selon une direction dite longitudinale sur la totalité d’une portion de filtrage desdites barres de conduction électrique (portion dans laquelle tous les composants de filtrage sont agencés sur les barres de conduction électriques) de part et d’autre d’un plan médian longitudinal du filtre. En outre, les barres de conduction électrique s’étendent dans un plan orthogonal au plan médian longitudinal, ou s’étendent de manière étagée selon la direction longitudinale, dans des plans parallèles entre eux et orthogonaux au médian longitudinal.
[021] La configuration rectiligne du filtre CEM, en particulier dans la portion de filtrage du filtre, permet d’assurer un alignement longitudinal des composants du filtre CEM, ce qui permet de limiter les couplages entre certains composants de filtrage. En outre, la disposition des barres de conduction dans un même plan, ou dans des plans successifs selon un faible étagement, permet de limiter l’épaisseur du filtre CEM ce qui permet une intégration dans un volume de faible épaisseur. Cela permet également de créer des surfaces d’échange thermique plus importantes avec les composants de filtrage et/ou les barres de conduction électrique du filtre CEM. Cette structure plate, c’est-à-dire de faible épaisseur, facilite enfin la connexion directe (sans pièce intermédiaire) du ou des condensateurs sur les barres de conduction électrique, et, le cas échéant, la fourniture de connecteurs directement issus des barres de conduction électrique pour leur connexion à une carte électronique. A titre d’exemple, pour un filtre électromagnétique équipant un onduleur d’un système de traction automobile électrique ou hybride, l’épaisseur totale du filtre, y compris les composants de filtrage qu’il porte, peut être inférieure à 50 mm, voire inférieure à 45 mm ou même inférieure à 40 mm.
[022] Les composants de filtrage peuvent comporter au moins une inductance de mode commun et/ou un condensateur de mode commun.
[023] Le filtre de compatibilité électromagnétique peut comporter un surmoulage en matériau plastique configuré pour maintenir mécaniquement et isoler électriquement les barres de conduction électrique entre elles. Le surmoulage peut en outre être configuré pour garantir une mise en position précise d’au moins un composant de filtrage vis-à-vis des barres de conduction électrique. En particulier, lorsque le filtre CEM comporte une inductance de mode commun, le surmoulage peut comporter, au niveau où est installée l’inductance de mode commun, des nervures garantissant un positionnement (centrage et orientation) donné de ladite inductance de mode commun. L’inductance de mode commun peut être maintenue en position par collage, et les nervures améliorent dans ce cas la tenue du collage. D’autres moyens permettant de maintenir l’inductance de mode commun peuvent être utilisés, par exemple et de manière non limitative par clips ou à l’aide d’une ou plusieurs languettes permettant un encliquetage de l’inductance de mode commun. Le maintien peut également être assuré par immersion de l’inductance de mode commun dans un matériau de scellement (ou « potting »). Lorsque le filtre CEM comporte des condensateurs, le surmoulage peut comporter, au niveau où est installé au moins un des condensateurs, des nervures garantissant un positionnement (centrage et orientation) donné dudit condensateur. Les condensateurs peuvent être collés aux nervures pour améliorer leur tenue mécanique.
[024] Au moins certains des composants de filtrage peuvent être liés électriquement aux barres de conduction électriques via des broches ressortant desdites barres de conduction électrique. Cela permet une connexion directe, par exemple par soudage, sans connexion filaire. Les broches peuvent être formées d’un seul tenant avec les barres de conduction électrique.
[025] Les composants de filtrage peuvent comporter en outre inductance de mode différentiel, et/ou un condensateur de mode différentiel.
[026] L’invention porte également sur un onduleur comportant en entrée un filtre de compatibilité électromagnétique tel que décrit ci-dessus. L’onduleur comporte en outre un carter et une carte électronique. [027] Le filtre de compatibilité électromagnétique peut être interposé entre la carte électronique et une paroi du carter. Un tel positionnement, qui est permis par la configuration plate du filtre CEM, présente plusieurs avantages. Il facilite la connexion de la carte électronique au filtre, par exemple pour l’alimentation électrique de la carte, ce qui est notamment possible quand le courant fourni à l’onduleur est à relativement basse tension, telle que 48 V par exemple. En outre, ce positionnement permet, sur la face opposée du filtre CEM, de créer des zones de conduction thermique avec une paroi du carter, afin de refroidir les composants du filtre CEM et/ou les barres de conduction électrique.
[028] La carte électronique peut être liée électriquement aux barres de conduction électrique via des connecteurs ressortant desdites barres de conduction électrique. Ainsi la connexion de la carte aux barres conductrices du filtre CEM peut être réalisée sans connexion filaire. Les connecteurs peuvent être réalisés d’un seul tenant avec les barres de conduction électriques.
[029] L’onduleur peut comporter un premier condensateur de mode commun et un deuxième condensateur de mode commun, le premier condensateur de mode commun et le deuxième condensateur de mode commun étant positionnés l’un à côté de l’autre, de part et d’autre d’un plan médian longitudinal du filtre. Dans ce cas (qui peut créer un couplage entre les condensateurs de mode commun, ce qu’il convient d’éviter) la paroi de carter forme un muret de séparation entre le premier condensateur de mode commun et le deuxième condensateur de mode commun. Le muret évite ainsi tout phénomène de couplage entre ces condensateurs.
[030] L’onduleur peut comporter une connexion électrique de mise à la masse du premier condensateur de mode commun et du deuxième condensateur de mode commun au niveau du muret. En effet, il s’agit d’un élément du carter placé à proximité des deux condensateurs de mode commun, qui peut facilement être relié à une interface de mise à la masse de ces condensateurs.
[031] L’ onduleur peut comporter au moins une interface thermique permettant une conduction thermique entre le filtre de compatibilité électromagnétique et la paroi du carter. Cela permet un refroidissement par conduction thermique, vers le carter, du filtre CEM. En effet, sauf à adopter un surdimensionnement important des barres conductrices, un échauffement des barres important peut se produire du fait des courants importants qui peuvent y circuler dans certaines conditions d’utilisation. Or, si les barres conductrices peuvent supporter des températures importantes, les composants de filtrage, en particulier les condensateurs, sont dégradés à des températures plus faibles. A titre d’exemple, certains condensateurs doivent être maintenus à une température inférieure à 110°C environ. Le carter de l’onduleur permet une évacuation de la chaleur, que ce soit par convection ou grâce à un circuit de refroidissement liquide pouvant traverser ledit carter.
[032] L’au moins une l’interface thermique peut comporter une pâte thermique ou un tampon thermique interposé entre au moins une surface des composants de filtrage ou des barres de conduction électrique et au moins une surface de la paroi du carter. Ce type d’interface permet de créer une liaison thermique efficace entre deux surfaces relativement planes à proximité l’une de l’autre. Le terme « pâte thermique » ou « pâte thermoconductrice » renvoie au matériau pâteux, isolant électrique et adapté à assurer une bonne conduction thermique, souvent désigné par l’expression anglophone « gap filler ». Le terme « tampon thermique » renvoie à un élément plan relativement fin constitué d’un matériau conducteur thermique, et qui est généralement appelé « pad thermique » par analogie avec la terminologie anglophone « thermal pad ».
[033] Au moins un composant de filtrage peut être au moins en partie inclus dans un produit de scellement conducteur thermique contenu dans des concavités formées par la paroi du carter, ledit produit de scellement conducteur thermique étant constitutif de l’au moins une interface thermique. Les produits de scellement pour les composants électroniques sont généralement désignés par le terme anglophone « potting ». Ils permettent d’une part de créer une conduction thermique entre certains composants pouvant avoir des surfaces complexes et le carter (par exemple refroidir un condensateur sur une surface importante) et d’autre part d’assurer un maintien mécanique et une protection de ces composants. En particulier, l’inclusion totale ou partielle des composants dans un produit de scellement les protège contre les vibrations.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[034] D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs et procédés objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d’un filtre de compatibilité électromagnétique conforme à un mode de réalisation de l’invention. ;
- la figure 2 est une vue d’une face, dite face inférieure, du filtre de compatibilité électromagnétique de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue de profil du filtre de compatibilité électromagnétique des figures 1 et 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique en coupe, au niveau de condensateurs de mode commun, du filtre des figures 1 à 3 installé dans le carter de l’onduleur qu’il est destiné à équiper ;
- la figure 5 est une vue schématique en coupe, au niveau d’un condensateur de mode différentiel, du filtre des figures 1 à 3 installé dans le carter de l’onduleur qu’il est destiné à équiper ;
- la figure 6 est une vue schématique d’un filtre de compatibilité électromagnétique selon un autre mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 7 est une autre vue du filtre de compatibilité électromagnétique de la figure 6.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
[035] La présente description est donnée à titre d’exemple de réalisation non limitatif.
[036] La figure 1 représente un filtre de compatibilité électromagnétique conforme à un mode de réalisation de l’invention. Le filtre a une direction d’extension longitudinale le long d’un axe principal (A). Le filtre de compatibilité électromagnétique 1 représenté comporte deux barres de conduction électrique 2, 2’, ou « barres de puissance ». Les barres de conduction électrique 2, 2’ s’étendent de manière générale dans la direction longitudinale. Les barres de conduction électrique 2, 2’ présentent, dans l’exemple représenté et de manière classique, une section transversale sensiblement rectangulaire aplatie. Dans le filtre de compatibilité électromagnétique 1 , les barres de conduction électrique 2, 2’ s’étendent à plat, l’une à côté de l’autre de part et d’autre de l’axe principal (A), de sorte à présenter une conformation plate.
[037] A une extrémité du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , chaque barre de conduction électrique 2, 2’ comporte une interface de liaison d’entrée 3, 3’ adaptée à être connectée électriquement à une source d’électricité. En l’occurrence, les interfaces de liaison d’entrée 3, 3’ ont ici la forme de bornes plates, dotées d’un œillet pour leur serrage au contact de bornes d’alimentation correspondantes. Vers l’extrémité opposée du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , chaque barre de conduction électrique 2, 2’ comporte une interface de liaison de sortie 4, 4’ adaptée à être connectée électriquement aux composants de puissance d’un onduleur. En l’occurrence, les interfaces de liaison de sortie 4, 4’ ont ici la forme de bornes plates, sur lesquelles sont rapportées, par exemple soudées, des bornes de connexion 5, 5’ adaptées. Dans certains modes de réalisation, chaque barre de conduction électrique 2, 2’ est coudée, par exemple à 90°, au niveau de leurs extrémités afin de former des interfaces de sortie adaptées à être directement connectées aux composants de puissance de l’onduleur, sans bornes rapportées.
[038] On peut ainsi distinguer dans le mode de réalisation représenté, le long du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , une portion dite portion de filtrage 6 qui comporte les différents composants électroniques de filtrage, et une portion de liaison 7 permettant d’orienter les bornes de sortie du filtre de compatibilité électromagnétique dans la direction voulue.
[039] Les composants de filtrage du filtre de compatibilité électromagnétique 1 peuvent ainsi comporter au moins une inductance de mode commun, et/ou au moins un condensateur de mode commun, et/ou au moins une inductance de mode différentiel, et/ou au moins un condensateur de mode différentiel. Dans le mode de réalisation représenté, le filtre CEM comporte une inductance de mode commun 8 et au moins un condensateur de mode commun 9 (en l’occurrence ici un condensateur de mode commun par barre de conduction, soit un premier condensateur de mode commun 9 et un deuxième condensateur de mode commun 9’).
[040] Dans l’exemple ici représenté, le filtre de compatibilité électromagnétique 1 comporte en outre une inductance de mode différentiel 10 et un condensateur de mode différentiel 11 (non visible sur la figure 1 , visible à la figure 2 et à la figure 3). Ces composants de filtrage sont optionnels : leur mise en œuvre dépend des caractéristiques et performances de filtrage souhaitées pour une application donnée. [041] L’inductance de mode commun 8 est installée autour des barres de conduction électrique 2. En particulier, dans le mode de réalisation représenté, l’inductance de mode commun est insérée par un côté du filtre CEM, à une extrémité des barres de conduction électrique, et mis en position pour constituer le filtre CEM. Les barres de conduction électrique sont en partie entourées d’un surmoulage 12 en matière plastique. Le surmoulage 12 garantit l’isolation électrique entre les barres de conduction électrique 2, 2’. Il assure également la cohésion mécanique du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , en particulier le maintien en position relative des barres de conduction électrique 2, 2’. Il peut également former les moyens permettant le montage du filtre de compatibilité électromagnétique dans l’onduleur qu’il est destiné à équiper. Le surmoulage comporte ici des nervures 13. Les nervures 13 sont sensiblement longitudinales. Elles guident l’inductance de mode commun 8 lors de la fabrication du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , elles peuvent participer à son maintien en position et, lorsque l’inductance de mode commun 8 est collée, elles aident à une meilleure tenue de ce collage.
[042] L’ inductance de mode différentiel 11 est quant à elle rapportée en deux parties qui sont solidarisées autour des barres de conduction électrique. Cela peut être réalisé par clipsage, collage (par exemple à l’aide de colle époxy) ou tout autre moyen approprié.
[043] Les condensateurs de mode commun 9, 9’ sont des condensateurs de type Y (ou « Y capacitor » selon la terminologie anglophone couramment utilisée dans le domaine), c’est-à-dire que chacun d’eux est relié d’une part à une barre de conduction électrique, et d’autre part à une masse électrique du système. Ainsi, les condensateurs de mode commun doivent pouvoir être aisément reliés, par exemple, au carter métallique de l’onduleur équipé du filtre de compatibilité électromagnétique 1 . Pour cela, le filtre peut comporter une interface de mise à la masse 14 directement intégrée, par exemple noyée dans le surmoulage 12, et placée dans l’exemple représenté entre les deux condensateurs de mode commun 9, 9’.
[044] Le condensateur de mode différentiel 11 est un condensateur de type X, (ou « X capacitor » selon la terminologie anglophone couramment utilisée dans le domaine), c’est-à-dire qu’il est connecté entre les deux barres de conduction électrique 2,2’.
[045] Les condensateurs de mode commun 9, 9’ et le condensateur de mode différentiel 11 sont connectés électriquement aux barres de conductions électrique 2, 2’, via des broches 15 de connexions qui ressortent desdites barres de conductions électrique 2, 2’. En particulier, chaque broche 15 peut être formée d’un seul tenant avec la barre de conduction électrique de laquelle ressort ladite broche 15. Les bornes des condensateurs peuvent être soudées à ces broches 15. [046] De manière analogue, des connecteurs 15’ peuvent ressortir des barres de conduction électrique 2, 2’, et être destinés à être connectés à une carte électronique, par exemple la carte de contrôle d’un onduleur, afin de l’alimenter. C’est en particulier le cas lorsque la tension de l’alimentation de l’onduleur est relativement faible, par exemple de l’ordre de 48 V (qui est une tension courante dans les systèmes de traction électriques des véhicules hybrides). La présente invention est néanmoins bien évidemment applicable à des systèmes fonctionnant à des tensions bien supérieures, telle que de l’ordre de 400 V ou 800 V par exemple.
[047] Dans un mode de réalisation tel que celui des figures 6 et 7 décrites ci- après, les condensateurs (de mode commun et/ou de mode différentiel, comme expliqué ci-après) peuvent être portés par une carte électronique qui est connectée au reste du filtre par des connecteurs issus des barres de conduction électrique 2, 2’.
[048] Dans la portion de filtrage 6, les barres de conduction électrique sont, dans l’exemple représenté, symétriques de part et d’autre d’un plan médian longitudinal P du filtre. Le plan médian longitudinal P passe par l’axe principal A. Ainsi, bien que s’étendant globalement longitudinalement, les barres de conduction électriques 2, 2’, peuvent localement s’approcher ou s’éloigner du plan médian longitudinal P, de manière symétrique de part et d’autre de ce plan médian longitudinal P.
[049] En outre, les composants de filtrage étant disposés les uns après les autres, successivement, selon une même direction (en l’occurrence la direction longitudinale), les couplages potentiels sont limités. Le couplage possible entre les deux condensateurs de mode commun 9, 9’, qui sont côte à côte, est traité facilement dans la configuration proposée par une solution expliquée ci-après en référence à la figure 4.
[050] Comme cela est bien visible à la figure 3, la configuration générale du filtre de compatibilité électromagnétique 1 est très plate, peu épaisse. Pour cela, les barres de conduction électrique 2, 2’ s’étendant en totalité (c’est-à-dire sur toute leur longueur, selon la direction longitudinale, et sur toute leur largeur, dans une direction transversale) dans un plan orthogonal au plan médian longitudinal P, ou, alternativement comme représentée à la figure 3, elles s’étendent de manière étagée selon la direction longitudinale, dans des plans successifs (H1 , H2, H3) qui sont parallèles entre eux et orthogonaux au plan médian longitudinal P. Dans ce cas, chaque plan est peu espacé du plan suivant, de sorte à conserver une configuration essentiellement plate au filtre de compatibilité électromagnétique. La différence de niveau entre chaque plan est typiquement de quelques millimètres et permet de conserver le filtre de compatibilité électromagnétique le plus fin possible malgré des hauteurs différentes entre, par exemple, les condensateurs de mode commun et le condensateur de mode différentiel, et/ou les autres composants de filtrage. Par exemple, la différence de niveau entre les plans peut être comprise entre 1 mm et 10 mm, de préférence entre 2 mm et 5 mm, par exemple de l’ordre de de 2,5 mm ou 3 mm.
[051] A simple titre d’exemple, un filtre de compatibilité électromagnétique conforme à l’invention et adapté à une utilisation dans un onduleur d’un système de traction automobile électrique ou hybride peut avoir une longueur (selon la direction longitudinale) de l’ordre de 200 mm, une largeur (perpendiculairement à la direction longitudinale et perpendiculairement au plan médian longitudinal) de l’ordre de 60 mm et une hauteur (perpendiculairement à la direction longitudinale et dans le plan médian longitudinal) de l’ordre de 40 mm. Par « de l’ordre de », on vise la valeur indiquée plus ou moins 50%.
[052] Le caractère plat, peu épais, du filtre de compatibilité électromagnétique obtenu selon l’invention présente plusieurs avantages. Le filtre peut être installé dans un onduleur entre une paroi de l’onduleur et sa carte de contrôle.
[053] La proximité de la carte de contrôle permet de se passer de connectique filaire entre les barres de conduction électrique et la carte de contrôle, qui serait source de complexité et de coûts. Cette connexion se fait du côté d’une face dite face supérieure 16 du filtre de compatibilité électromagnétique 1.
[054] La face opposée, dite face inférieure 17 du filtre de compatibilité électromagnétique 1 est quant à elle à proximité, voire par endroit au contact ou presque au contact, d’une paroi 18 du carter 19 de l’onduleur. Cela permet de créer aisément des zones pour le refroidissement du filtre de compatibilité électromagnétique par conduction thermique vers le carter 19.
[055] Pour les surfaces planes de la face inférieure 17, un contact thermique entre le filtre de compatibilité électromagnétique et la paroi 18 peut être établi au moyen d’une pâte thermique ou d’un tampon thermique.
[056] Pour les composants du filtre ayant une configuration plus complexe, et/ou qui ressortent de la face inférieure 17, ces composants peuvent être en tout ou partie inclus dans un produit de scellement (ou « potting ») conducteur thermique. [057] La figure 4 et la figure 5 illustrent en particulier cet aspect. La figure 4 est une coupe transversale du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , et de son environnement immédiat, au niveau des condensateurs de mode commun 9, 9’. Les condensateurs de mode commun sont entièrement inclus, « noyés », dans un produit de scellement 20, qui est un produit de scellement pour composants électroniques et qui est bon conducteur thermique. Le produit de scellement 20 permet ainsi un refroidissement des condensateurs de mode commun 9, 9’, par conduction thermique vers la paroi 18 et plus généralement vers le carter 19 de l’onduleur.
[058] Pour cela, lorsque le filtre de compatibilité électromagnétique est mis en place dans le carter 19, chaque condensateur de mode commun 9, 9’ se retrouve positionné dans une cuve, c’est-à-dire une petite concavité, formée par la paroi 18 du carter 19. Chaque concavité est remplie de produit de scellement 20 liquide (ou pâteux), qui polymérise ensuite, scellant ainsi les condensateurs de mode commun. [059] La figure 4 illustre également un autre aspect. Dans la configuration préférentielle de l’invention illustrée, les deux condensateurs de mode commun sont côte à côte, ce qui peut entrainer entre eux un couplage qu’il convient d’éviter. Grâce à la proximité entre le filtre de compatibilité électromagnétique et le carter 19, le carter 19 forme un muret 21 d’isolation électromagnétique entre les condensateurs de mode commun 9, 9’. Ce muret 21 , qui évite tout couplage, peut en outre servir à la mise à la masse mécanique des condensateurs de mode commun 9, 9’ en le configurant pour qu’il soit connecté à l’interface de mise à la masse 14. Bien évidemment, selon d’autres modes de réalisation, la masse mécanique peut être réalisée en d’autres points du carter.
[060] La figure 5 est une vue en coupe transversale du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , et de son environnement immédiat, au niveau du condensateur de mode différentiel 11. Dans l’exemple ici représenté, le condensateur de mode différentiel 11 est en partie inclus dans un produit de scellement 20 conducteur thermique. Tout comme à la figure 4, lorsque le filtre de compatibilité électromagnétique est mis en place dans le carter 19, le condensateur de mode différentiel 11 se retrouve positionné dans une petite concavité formée par la paroi 18 du carter 19. Cette concavité est remplie de produit de scellement 20 liquide (ou pâteux), qui polymérise ensuite. Bien que le condensateur de mode différentiel 11 ne soit qu’en partie inclus dans le produit de scellement 20, une conduction thermique vers une large surface de la paroi 18 du carter 19 est assurée, ce qui permet un refroidissement efficace du condensateur de mode différentiel 11 .
[061] Cette configuration de refroidissement par conduction thermique vers le carter 19 est applicable à tout autre composant du filtre de compatibilité électromagnétique 1 .
[062] La figure 6 représente un filtre de compatibilité électromagnétique selon un autre mode de réalisation de l’invention. La figure 7 est une vue tridimensionnelle montrant la face du filtre qui n’est pas visible sur la figure 6.
[063] Tout comme le filtre des figures précédentes, le filtre de compatibilité électromagnétique 1 de la figure 6 comporte deux barres de conduction électrique 2, 2’ qui s’étendent de manière générale dans la direction longitudinale, de part et d’autre d’un axe principal A.
[064] Chaque barre de conduction électrique 2, 2’ comporte une interface de liaison d’entrée 3, 3’ adaptée à être connectée électriquement à une source d’électricité et chaque barre de conduction électrique 2, 2’ comporte une interface de liaison de sortie 4, 4’ adaptée à être connectée électriquement aux composants de puissance d’un onduleur.
[065] Dans le mode de réalisation de la figure 6 et de la figure 7, les barres de conduction sont coudées par exemple à 90°, au niveau de chacune de leurs extrémités afin de former des interfaces d’entrée et de sortie adaptées à être directement connectées respectivement à la batterie et aux composants de puissance de l’onduleur.
[066] Tout comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 5, on peut distinguer le long du filtre de compatibilité électromagnétique 1 , la portion de filtrage 6 qui comporte les différents composants électroniques de filtrage, et la portion de liaison 7 permettant un certain nombre de connexions et d’orienter les bornes de sortie du filtre de compatibilité électromagnétique dans la direction voulue.
[067] Des condensateurs peuvent être reliés électriquement aux fourches 22. Les fourches 22 peuvent être orientées dans le même plan que les barres de conduction, comme représenté sur les figures 6 et 7, ou orthogonalement à cette orientation dans d’autres modes de réalisation.
[068] Dans le mode de réalisation représenté, le filtre CEM comporte une inductance de mode commun. L’inductance de mode commun n’est pas représentée sur les figures 6 et 7 afin de montrer les nervures 13 du surmoulage 12 qui facilitent la mise en position et le maintien de ladite inductance de mode commun.
[069] Comparativement au mode de réalisation des figures 1 à 5, le filtre CEM des figures 6 et 7 ne comporte pas d’inductance de mode différentiel, et les condensateurs de mode commun et mode différentiel sont fixés sur un circuit imprimé qui est lui-même relié au reste du filtre CEM. La fixation de ce circuit imprimé peut être réalisée au niveau des points de fixation 23.
[070] En outre, la connexion du filtre à la carte de contrôle de l’onduleur est réalisée via une pièce intermédiaire rapportée.
[071] Pour le reste, on peut généralement se rapporter à la description ci-dessus du premier mode de réalisation de l’invention.
[072] Comme pour le filtre du mode de réalisation des figures 1 à 5, la configuration générale du filtre de compatibilité électromagnétique 1 est très plate, peu épaisse, offrant au filtre CEM les avantages mentionnés ci-avant.
[073] Pour cela, les barres de conduction électrique 2, 2’ s’étendent dans ce mode de réalisation dans un plan orthogonal au plan médian longitudinal P. Le refroidissement du filtre CEM peut être réalisé tel que décrit précédemment, en assurant une conduction thermique entre le filtre et le carter de l’onduleur qu’il équipe. [074] Le filtre de compatibilité électromagnétique ainsi développé, en particulier en tant que filtre d’entrée d’un onduleur tel qu’un onduleur pour une chaine de traction d’un véhicule hybride ou électrique, prend en compte de nombreuses contraintes de conception : efficacité de la filtration et limitation des couplages entre composants, capacité à être facilement et efficacement refroidi, simplicité d’intégration dans un onduleur grâce à une faible épaisseur et grâce à la limitation des connexions filaires dans le filtre ainsi que vis-à-vis de composants de son environnement (par exemple vis-à-vis de la carte de contrôle de l’onduleur).

Claims

Revendications
1. Filtre de compatibilité électromagnétique (1 ) comportant deux barres de conduction électrique (2,2’) plates et comportant plusieurs composants de filtrage agencés sur lesdites barres de conduction électrique (2,2’), caractérisé en ce que les deux barres de conduction électrique (2,2’) s’étendent sensiblement selon une direction dite longitudinale sur la totalité d’une portion de filtrage (6) desdites barres de conduction électrique (2,2’) de part et d’autre d’un plan médian longitudinal (P) du filtre, lesdites barres de conduction électrique (2,2’) s’étendant dans un plan orthogonal au plan médian longitudinal (P), ou s’étendant de manière étagée selon la direction longitudinale dans des plans parallèles entre eux et orthogonaux au plan médian longitudinal (P) ; tous les composants de filtrage étant agencés sur lesdites barres de conduction électrique dans ladite portion de filtrage.
2. Filtre de compatibilité électromagnétique selon la revendication 1 , dans lequel les composants de filtrage comportent au moins une inductance de mode commun et/ou un condensateur de mode commun.
3. Filtre de compatibilité électromagnétique selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant un surmoulage (12) en matériau plastique configuré pour maintenir mécaniquement et isoler électriquement les barres de conduction électrique (2,2’) entre elles.
4. Filtre de compatibilité électromagnétique selon la revendication 3, dans lequel le surmoulage (12) est configuré pour garantir une mise en position précise d’au moins un composant de filtrage vis-à-vis des barres de conduction électrique (2,2’).
5. Filtre de compatibilité électromagnétique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins certains des composants de filtrage sont liés électriquement aux barres de conduction électriques (2,2’) via des broches (15) ressortant desdites barres de conduction électrique (2,2’).
6. Filtre de compatibilité électromagnétique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les composants de filtrage comportent en outre une inductance de mode différentiel (10).
7. Filtre de compatibilité électromagnétique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les composants de filtrage comportent en outre un condensateur de mode différentiel (11 ).
8. Onduleur comportant en entrée un filtre de compatibilité électromagnétique selon l’une des revendications précédentes, l’onduleur comportant en outre un carter (19) et une carte électronique.
9. Onduleur selon la revendication 8, dans lequel le filtre de compatibilité électromagnétique (1 ) est interposé entre la carte électronique et une paroi (18) du carter (19).
10. Onduleur selon la revendication 8 ou la revendication 9, dans lequel la carte électronique est liée électriquement aux barres de conduction électrique (2,2’) via des connecteurs (15’) ressortant desdites barres de conduction électrique (2,2’).
11. Onduleur selon l’une des revendications 8 à 10, comportant un premier condensateur de mode commun (9) et un deuxième condensateur de mode commun (9’), le premier condensateur de mode commun (9’) et le deuxième condensateur de mode commun (9’) étant positionnés l’un à côté de l’autre de part et d’autre du plan médian longitudinal (P), la paroi du carter formant un muret (21 ) de séparation entre le premier condensateur de mode commun (9) et le deuxième condensateur de mode commun (9’).
12. Onduleur selon la revendication 11 , comportant une connexion électrique de mise à la masse du premier condensateur de mode commun (9) et du deuxième condensateur de mode commun (9’) au niveau du muret (21 ).
13. Onduleur selon l’une des revendications 8 à 12, ledit onduleur comportant au moins une interface thermique permettant une conduction thermique entre le filtre de compatibilité électromagnétique (1 ) et la paroi (18) du carter (19).
14. Onduleur selon la revendication 13 dans lequel l’au moins une interface thermique comporte une pâte thermique ou un tampon thermique interposé entre au moins une surface des composants de filtrage ou des barres de conduction électrique (2,2’) et au moins une surface de la paroi (18) du carter (19).
15. Onduleur selon la revendication 13 ou la revendication 14, dans lequel au moins un composant de filtrage est au moins en partie inclus dans un produit de scellement (20) conducteur thermique contenu dans des concavités formées par la paroi (18) du carter (19), ledit produit de scellement (20) conducteur thermique étant ainsi constitutif de l’au moins une interface thermique.
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