EP4338559A1 - Système de conversion de tension et procédé de fabrication d'un tel système de conversion de tension - Google Patents

Système de conversion de tension et procédé de fabrication d'un tel système de conversion de tension

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Publication number
EP4338559A1
EP4338559A1 EP22728479.1A EP22728479A EP4338559A1 EP 4338559 A1 EP4338559 A1 EP 4338559A1 EP 22728479 A EP22728479 A EP 22728479A EP 4338559 A1 EP4338559 A1 EP 4338559A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
busbar
bus bar
conversion system
voltage conversion
housing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22728479.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud COIA
Emmanuel Talon
Pierre Smal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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 Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Publication of EP4338559A1 publication Critical patent/EP4338559A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • the subject of the invention is a voltage conversion system intended to equip a motor vehicle.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such a voltage conversion system.
  • Voltage conversion systems comprising a voltage converter, a housing comprising a cooling device, the voltage converter being positioned inside the housing so as to be in thermal contact with the cooling device, and a connector electric.
  • the electrical connector is designed to electrically connect the voltage converter to at least one electrical network via a first and a second bus bar.
  • the object of the invention is to at least partially overcome the aforementioned problems.
  • a voltage conversion system comprising:
  • a voltage converter • a housing comprising a cooling device, the voltage converter being positioned inside the housing so as to be in thermal contact with the cooling device, and
  • an electrical connector comprising a first and a second busbar, the electrical connector being designed to electrically connect the voltage converter to at least one electrical network via the first and the second busbar,
  • the system also comprises at least one electrical connection part comprising a first connecting busbar, the first connecting busbar being electrically and mechanically connected to the first connecting busbar, the first connecting busbar being in thermal contact with the device cooling through the exterior of the case.
  • a bus bar is a low impedance conductor, for example a metal bar, for example made of copper.
  • the thermal contact of the first connecting bus bar with the cooling device via the exterior of the casing it is possible to cool this first connecting bus bar, which limits its heating as well as heating of the electrical connector to which the first connecting busbar is electrically and mechanically connected.
  • the electrical connector is sized for the smallest of the powers that can be implemented by the voltage converter and to address powers greater than this, the voltage conversion system comprises an electrical connection part which provides cooling. of the electrical connector.
  • a voltage conversion system according to the invention may further comprise one or more of the following optional characteristics, taken in isolation or else according to any technically possible combination.
  • the electrical connector is fixed to the housing.
  • the voltage converter is a DC-DC voltage converter also called DC/DC converter.
  • the voltage converter is a DC/AC voltage converter also called a DC/AC converter.
  • the electrical connector further comprises a first and a second connection terminal, the first busbar and said second busbar being capable of being mechanically and electrically connected to said at least one electrical network by means of the first connection terminal and the second connection terminal, the first connection busbar being electrically and mechanically connected to the first busbar via the first connection terminal.
  • the electrical connector further comprises a first and a second connection terminal, the first busbar and said second busbar being capable of being mechanically and electrically connected to said at least one electrical network by means of the first connection terminal and the second connection terminal.
  • the first connecting busbar is electrically and mechanically connected to the first busbar via the first connection terminal.
  • the first connection terminal is a metal stud, for example steel.
  • the second connection terminal is a metal stud, for example steel.
  • the voltage conversion system further comprises a second electrical connection part comprising a second connecting busbar, the second connecting busbar being electrically and mechanically connected to the second busbar, the second connecting busbar link being in thermal contact with the cooling device through the exterior of the housing.
  • the second connecting busbar is electrically and mechanically connected to the second busbar via the second connection terminal.
  • the housing further comprises a support plate capable of delimiting a first volume of the housing in which a cooling fluid is intended to circulate to cool the voltage converter with respect to a second volume of the housing in which is positioned the voltage converter.
  • the housing comprises a cooling fluid inlet, a cooling fluid outlet and the first volume comprises at least one cooling channel connecting the cooling fluid inlet to the cooling fluid outlet.
  • the case comprises a bottom and a peripheral side wall surrounding the bottom and the cooling channel is delimited at least in part by the support plate and/or the bottom and/or the peripheral side wall and/or by at least one wall extending between the bottom and the support plate.
  • the box comprises said at least one wall extending between the bottom and the support plate.
  • the peripheral side wall comprises a first face facing the outside of the case, the peripheral side wall extending between the bottom and the support plate, a part of the support plate extending substantially perpendicular to the first face of the peripheral side wall, said part comprising a through hole arranged to receive the connector electrical, the support plate comprising a second face on which the voltage converter is positioned and a first face opposite the second face of the support plate, the electrical connector being fixed to the second face of the support plate.
  • the peripheral side wall, the support plate and said at least one wall extending between the bottom and the support plate are made in continuity of material, for example by a casting process.
  • the first connecting bus bar is in thermal contact with the cooling device via the exterior of the casing via a thermally conductive connecting element, for example by a thermally conductive paste or by a thermal pad. (in English “gad pad”).
  • the second connecting busbar is in thermal contact with the cooling device via the exterior of the casing via a thermally conductive connecting element, for example by a thermally conductive paste or by a thermal pad. .
  • the thermally conductive connecting element can also be electrically insulating.
  • the cooling device comprises a sole having a first face intended to receive heat to be dissipated emitted by the voltage converter, and at least one fin extending on a second face of the sole opposite to the first face, the first face of the sole being turned towards the inside of the casing, the first connecting bus bar being in thermal contact with the second face of the sole.
  • the electrical connection part further comprises a first connection terminal, the first connecting busbar and the second busbar being capable of being mechanically and electrically connected to said at least one electrical network via respectively the first connection terminal and the second connection terminal.
  • the electrical connection part further comprises a second connection terminal, the first connecting busbar and the second busbar being capable of being mechanically and electrically connected to said at least one electrical network via respectively the second connection terminal and the second connection terminal.
  • the manufacturing method includes attaching the electrical connector to the housing.
  • FIG. 1 is a top view of a voltage conversion system according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is an exploded three-dimensional view of the voltage conversion system shown in Figure 1.
  • FIG. 3 is an exploded three-dimensional view of the top of the voltage conversion system housing shown in Figure 1.
  • FIG. 4 is a view of the lower part of the case of the voltage conversion system shown in Figure 1.
  • FIG. 5 represents the electrical connector without overmoulding of the voltage conversion system of figure 1.
  • FIG. 6 is an exploded three-dimensional view of a voltage conversion system according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 7 represents, in the form of a flowchart, the different stages of a method of manufacturing the voltage conversion system of figure 1.
  • Figure 1 shows a top view of a voltage conversion system 1000 in a first embodiment of the invention.
  • the voltage conversion system 1000 includes a voltage converter 100 configured to convert a first electrical voltage VI to a second electrical voltage V2, a housing 200 comprising a cooling device intended to cool the voltage converter 100, an electrical connector 300 and an electrical connection part 400.
  • the electrical connector 300 is also attached to the housing 200.
  • the electrical connector 300 is a separate part of the housing 200 before its assembly on the housing 200.
  • the voltage converter 100 is in the example described here a DC/DC voltage converter called DC/DC voltage converter.
  • This voltage converter is intended to be embedded in a vehicle in order to perform a voltage conversion between a first electrical network and a second electrical network of the vehicle.
  • the first electrical network is a low voltage network delivering a first electrical voltage V 1 less than 30V, for example approximately 24 or 12V
  • the second electrical network is a high voltage network which delivers a second electrical voltage V2 greater than 30V , for example 48V.
  • the voltage converter 100 comprises an electronic board 110 comprising a plurality of voltage choppers (not shown in FIG. 2) in parallel.
  • Each of the voltage choppers comprises an inductance and two transistors operating as electronic switches.
  • These two transistors are, in the example described here, MOSFET transistors (from the English “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”).
  • MOSFET transistors from the English “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”.
  • these transistors can also be IGBT transistors (standing for “Insulated Gate Bipolar Transistor”) or even FET power transistors (standing for “Field Effect Transistor”) made of gallium nitride (GaN).
  • the housing 200 comprises a bottom 210, a peripheral side wall 220 surrounding the bottom 210, a support plate 230 and a cooling device intended to cool the voltage converter 100.
  • the peripheral side wall 220 extends between the bottom 210 and said support plate 230 and comprises a first face facing the outside of the box 200.
  • the bottom 210 is in the form of a lid positioned on a support surface of the peripheral side wall 220 and fixed, for example by friction-mixing, to the peripheral side surface 220.
  • the cover can be screwed onto a bearing surface of the peripheral side wall 220 by inserting a seal between the cover and the peripheral side wall 220.
  • the support plate 230 delimits a first volume PV 1 of the casing 200 in which a cooling fluid, for example water, is intended to circulate to cool the voltage converter 100 and a second volume PV2 of the casing 200 in which is mounted the voltage converter 100.
  • the support plate 230 thus comprises a first face facing the first volume PV 1 and a second face facing the second volume PV2, the second face being opposite the first face.
  • the voltage converter 100 is positioned and fixed on the second face, for example by screws.
  • the voltage converter 100 is fixed on the second face by riveting or else by gluing.
  • the housing 200 further comprises a cooling fluid inlet 240 and a cooling fluid outlet 250 while the first volume consists of a cooling channel connecting the cooling fluid inlet 240 to the cooling fluid outlet. 250.
  • the cooling channel is delimited by the first face of the support plate 230, by the bottom 210, by the peripheral side wall 220 and by walls 260 extending between the bottom 210 and the plate. -bracket 230.
  • the cooling channel, the cooling fluid inlet, the cooling fluid outlet and the support plate constitute a cooling device for the voltage converter 100.
  • a part 235 of the support plate 230 extends substantially perpendicular to the first face of the peripheral side wall 220, this part 235 comprising a through hole 236 arranged to receive the electrical connector 300 so that this electrical connector 300 is fixed to the second face of the support plate 230.
  • the peripheral side wall 220, the support plate 230 and the walls 260 are made in continuity of material, for example of metal such as aluminum, for example by a casting process.
  • the peripheral side wall 220, the support plate 230 and the walls 260 constitute a single piece of metal, for example aluminum, made for example by a casting process.
  • the peripheral side wall 220, the support plate 230 and the walls 260 can be parts made separately before being assembled.
  • the electrical connector 300 includes a first positive bus bar 310, a second positive bus bar 320 and a negative bus bar 330, the negative bus bar 330 being intended to be connected to an electrical ground.
  • the first positive bus bar 310 is metallic, for example copper.
  • the second positive bus bar 320 is metallic, for example copper.
  • the negative bus bar 330 is also metallic, for example copper.
  • the first positive busbar 310, the second positive busbar 320 and the negative busbar 330 are also formed in one piece, ie in continuity of material.
  • the electrical connector 300 is designed to electrically connect the voltage converter 100 to the first electrical network via the first positive busbar 310 and the negative busbar 330 and to the second electrical network via the second busbar positive 320 and negative bus bar 330.
  • the first positive busbar 310, the second positive busbar 320 and the negative busbar 330 are rigid electrical conductors designed to withstand electrical current densities of at least 10A/mm 2 .
  • first positive busbar 310 and the negative busbar 330 present between them the first electric voltage V1 and the second positive busbar 320 and the negative busbar 330 present between them the second electric voltage V2 when the voltage converter 100 converts the first electric voltage VI into the second electric voltage V2.
  • a first positive connection terminal is fixed on a planar portion of a first end of the first positive busbar 310
  • a second positive connection terminal is fixed on a planar portion of a first end of the second positive bus bar 320
  • a negative connection terminal is fixed on a planar portion of a first end of the negative bus bar 330.
  • the first positive connection terminal, the second positive connection terminal and the negative connection terminal are respectively, in the example described here, studs 312, 322, 332.
  • the studs 312, 322, 332 are threaded and made of metal, for example steel.
  • the first positive connection terminal and the negative connection terminal make it possible to mechanically attach the busbars 310, 330 to electrical power cables in order to electrically connect these busbars 310, 330 to the first electrical network.
  • the electrical connector 300 and the power supply cables are sized for a first power, corresponding to a number NI of choppers, supplied to the first electrical network by the voltage converter 100.
  • the second positive connection terminal and the negative connection terminal make it possible to mechanically attach the busbars 320, 330 to electrical power cables in order to electrically connect these busbars 320, 330 to the second electrical network.
  • the attachment of an electric cable to one of these busbars is carried out for example by inserting the threaded stud of the busbar into the eye of a terminal of the electric cable then by screwing a nut on the threaded stud so pressing the terminal against the bus bar in order to make the electrical connection between the bus bar and the terminal.
  • the electrical connector 300 further includes a magnetic core 340 surrounding the first positive bus bar 310, the second positive bus bar 320 and the negative bus bar 330.
  • the first positive bus bar 310, the second positive bus bar 320 and the negative bus bar 330 are at least partly overmoulded with an insulating material 350 (not visible in FIG. 5 but visible in FIG. 2), for example by a insulating plastic material.
  • the magnetic core 340 is mounted around the first positive bus bar 310, the second positive bus bar 320 and the negative bus bar 330 after molding these three bus bars 310, 320, 330.
  • the electrical connector 300 is fixed, for example by screws, inside the housing 200 on the second face of the support plate 230 at its part 235 by inserting through the second face of the plate - support 230 the electrical connector 300 in the through hole 236.
  • first end of the first positive busbar 310, the first end of the second positive busbar 320 and the first end of the negative busbar 330 are inserted into the through hole 236 on the side of the second face of the tray- bracket 230 so that these ends are located outside of housing 200.
  • a gasket surrounding through-hole 236 may be inserted between electrical connector 300 and housing 200 when attaching electrical connector 300 to housing 200.
  • the electrical connection part 400 includes a connecting bus bar 450, a first connection terminal and a second connection terminal.
  • the first connection terminal and the second connection terminal are respectively, in the example described here, threaded studs 420, 430 fixed to a flat part of the connecting bus bar 450.
  • the studs 420, 430 are made of metal, for steel example.
  • connection busbar 450 has the general shape of a T, the first connection terminal and the second connection terminal being each fixed to a different end of the transverse bar of this T.
  • link 450 also includes at the base of the T a through hole 410 which makes it possible to mechanically connect the link bus bar 450 to the first positive bus bar 310.
  • connection busbar 450 can have the general shape of a Y, the first connection terminal and the second connection terminal being fixed respectively to one end of each branch of this Y.
  • the connection busbar 450 also comprises at the base of the Y a through hole 410 which makes it possible to mechanically connect the connecting bus bar 450 to the first positive bus bar 310.
  • the connecting busbar 450 may have the general shape of an I, the first connection terminal and the second connection terminal being fixed respectively to the vertical bar of this I.
  • the connecting busbar 450 also comprises at the base of the I a through hole 410 which makes it possible to mechanically connect the connecting bus bar 450 to the first positive bus bar 310.
  • the fixing of the connecting bus bar 450 to the first positive bus bar 310 is carried out by inserting the threaded stud 312 into the through hole 410 then by screwing a nut on the threaded stud 312 so as to press the connecting bus bar 450 against the first positive bus bar 310.
  • the connecting busbar 450 and the negative busbar 330 are thus capable of being mechanically and electrically connected to the first electrical network via the first connection terminal and the negative connection terminal respectively and via the intermediary respectively of the second connection terminal and the negative connection terminal.
  • the use of two connection terminals makes it possible to mechanically and electrically fix the connecting bus bar 450 to the first electrical network by means of two different electrical power cables.
  • the electrical connection part 400 is fixed, for example by screws, on at least one external face of the housing 200.
  • the electrical connection part 400 can be fixed on at least one outer face of the housing 200 by riveting or by gluing.
  • the electrical connection part 400 can also be fixed, for example by screws, to the electrical connector 300, for example to the overmoulding 350.
  • connecting bus bar 450 is brought into thermal contact with housing cooling device 200 through the exterior of this box 200.
  • the connecting busbar 450 is in thermal contact with the exterior of the housing 200 via a thermally conductive element, for example by a thermal pad, placed between an exterior surface of the housing 200 and a surface of the connecting busbar 450.
  • thermal pads 510, 520 and 530 are placed between housing 200 and connecting bus bar 450.
  • the thermally conductive element can be a thermally conductive paste.
  • thermally conductive element can also be electrically insulating.
  • the connecting busbar 450 is in thermal contact with the bottom 210 and with the peripheral side wall 220 of the housing 200.
  • the connecting bus bar 450 can be cooled, which limits its heating as well as the heating of the two connection terminals, of the cables connected to these two connection terminals and the electrical connector 300.
  • the current density that can transit in the connecting bus bar and in the first positive bus bar 310 can be increased substantially.
  • the voltage converter 100 comprises a first number NI of choppers and the first electrical network is connected by a single electrical cable to the positive connection terminal of the first positive bus bar.
  • the 1000 system can provide the first level of power without the need to use the 400 electrical connection part.
  • the voltage converter 100 For a second power level higher than the first power level, the voltage converter 100 comprises a second number N2 of choppers greater than the first number NI and the first electrical network is connected by two electrical cables to two different connection terminals of the link busbar 450, this link busbar 450 being itself connected to the positive connection terminal of the first positive busbar.
  • the cooling device may comprise a radiator comprising a soleplate and at least one fin (not shown in the figures).
  • the sole of the radiator comprises a first face intended to receive the heat to be dissipated emitted by the voltage converter 100, and a second face opposite the first face. On the second face, said at least one fin extends.
  • the first side of the sole is facing the inside of the case and the second side of the sole is facing the outside of the case.
  • the bottom 210 of the box 220 can constitute such a sole.
  • the connecting bus bar 450 is in thermal contact with the second face of the sole, i.e. with the outer part of the bottom 210, via the thermally conductive element, i.e the thermal pad, and by the side walls 220 of the housing 200.
  • Figure 6 shows an exploded three-dimensional view of a voltage conversion system 1000' in a second embodiment of the invention.
  • the voltage conversion system 1000' comprises a second electrical connection part 500 and the casing 200' differs from the casing 200 in that the part 235' of the support plate 230' comprises a point of fixing 238 on which is fixed, for example by screwing the second electrical connection part 500.
  • the second electrical connection part 500 comprises a second connecting bus bar 550 connected at a first end to the threaded stud 320 of the negative bus bar of the electrical connector 300 and at a second end to the attachment point 236.
  • the second bus bar 550 also includes two connection terminals at its second end. Both connection terminals are metal studs threaded 520, 530, for example steel fixed on a flat part of the second end of the second connecting bus bar 550.
  • the second connecting bus bar 550 also comprises at its first end a through hole 510.
  • the attachment of the second bus bar 550 to the stud 320 is carried out by inserting the stud 320 into the through hole 510 then by screwing a nut onto the threaded stud 320 so as to press the second connecting bus bar 550 against the negative bus bar 330.
  • the first connecting busbar 450 and the second connecting busbar 550 are thus able to be mechanically and electrically connected to the first electrical network via the first connection terminal 420 and the first connection terminal 520 respectively and by via the second connection terminal 430 and the second connection terminal 530 respectively.
  • connection terminals 520, 530 make it possible to mechanically and electrically fix the second connecting busbar 550 to the first electrical network by means of two different electrical power cables.
  • the second connecting bus bar 550 is fixed on the support plate 230' by inserting between the second connecting bus bar 550 and the support plate 230' a thermally conductive element, for example a thermal paste.
  • the thermally conductive element can also be electrically insulating.
  • the second connecting busbar 550 is in thermal contact with the support plate 230' of the box 200'.
  • a voltage converter 100 is obtained.
  • a box 200 comprising a cooling device is obtained.
  • the voltage converter 100 is positioned in the housing 200 so that the voltage converter 100 is in thermal contact with the cooling device,
  • an electrical connector 300 comprising a first positive busbar 310 and a negative busbar 330 and designed to electrically connect the voltage converter 100 to at least one electrical network via the first busbar positive 310 and negative bus bar 330 is obtained.
  • the electrical connector 300 is fixed to the box 200,
  • an electrical connection part 400 comprising a connecting bus bar 450 is obtained.
  • the link busbar 450 is electrically and mechanically connected to the first positive busbar 310 of the electrical connector 300.
  • a step E2800 the connecting busbar 450 is placed in thermal contact with the cooling device through the exterior of the housing 200.
  • the voltage converter could be a DC/AC voltage converter and the electrical connector could only be able to electrically connect the voltage converter 100 to the second electrical network.
  • the electrical connector would comprise a single positive busbar, the connection terminal of which would be connected to the first connecting busbar of the electrical connection part, this first connecting busbar itself being -even connected to the case of the electrical conversion system for its cooling.
  • voltage conversion system 100 could have no cooling channel and only include a heatsink.
  • the bottom 210 and the support wall 230 constitute one and the same piece.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de conversion de tension (1000) comprenant : • un convertisseur de tension (100), • un boitier (200) comprenant un dispositif de refroidissement, ledit convertisseur de tension (100) étant positionné à l'intérieur dudit boitier (200) de sorte à être en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement, et • un connecteur électrique (300) comprenant une première (310) et une deuxième barre omnibus (330), ledit connecteur électrique (300) étant conçu pour connecter électriquement ledit convertisseur de tension (100) à au moins un réseau électrique par l'intermédiaire de ladite première (310) et de ladite deuxième barre omnibus (330), ledit système (1000) étant caractérisé en ce qu'il comprend également au moins une pièce de connexion électrique (400) comprenant une première barre omnibus de liaison (450), ladite première barre omnibus de liaison (450) étant connectée électriquement et mécaniquement à ladite première (310) barre omnibus, ladite première barre omnibus de liaison (450) étant en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement par l'intermédiaire de l'extérieur dudit boitier.

Description

Description
Titre de l'invention : Système de conversion de tension et procédé de fabrication d’un tel système de conversion de tension
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention a pour objet un système de conversion de tension destiné à équiper un véhicule automobile. L'invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel système de conversion de tension.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
On connaît des systèmes de conversion de tension comprenant un convertisseur de tension, un boîtier comprenant un dispositif de refroidissement, le convertisseur de tension étant positionné à l’intérieur du boîtier de sorte à être en contact thermique avec le dispositif de refroidissement, et un connecteur électrique.
Dans de tels systèmes, le connecteur électrique est conçu pour connecter électriquement le convertisseur de tension à au moins un réseau électrique par l’intermédiaire d’une première et d’une deuxième barre omnibus.
Cependant, dans de tels systèmes de conversion de tension, la chaleur générée au niveau du connecteur électrique peut devenir excessive lorsque les puissances mises en œuvre par le convertisseur de tension augmentent.
Pour résoudre ce problème, il est connu d’augmenter le dimensionnement du connecteur électrique. Ainsi, avec une telle solution il est nécessaire d’utiliser des connecteurs électriques différents pour réaliser des systèmes de conversion de tension mettant en œuvre des puissances différentes.
De façon alternative, il est également possible d’utiliser un seul système de conversion de tension pour adresser différentes puissances en dimensionnant le connecteur électrique par rapport à la plus grande des puissances adressables par le système de conversion de tension. Ainsi un surdimensionnement du connecteur électrique est nécessaire pour supporter les contraintes thermiques, ce qui rend cette solution relativement coûteuse lorsque le système de conversion de tension est utilisé pour des puissances inférieures à celle utilisée pour le dimensionnement de ce système de conversion de tension.
L’invention a pour but de pallier au moins en partie les problèmes précités.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
À cet effet, il est proposé, selon un premier aspect de l’invention, un système de conversion de tension comprenant :
• un convertisseur de tension, • un boîtier comprenant un dispositif de refroidissement, le convertisseur de tension étant positionné à l’intérieur du boîtier de sorte à être en contact thermique avec le dispositif de refroidissement, et
• un connecteur électrique comprenant une première et une deuxième barre omnibus, le connecteur électrique étant conçu pour connecter électriquement le convertisseur de tension à au moins un réseau électrique par l’intermédiaire de la première et de la deuxième barre omnibus,
• le système comprend également au moins une pièce de connexion électrique comprenant une première barre omnibus de liaison, la première barre omnibus de liaison étant connectée électriquement et mécaniquement à la première barre omnibus, la première barre omnibus de liaison étant en contact thermique avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier.
Au sens de l’invention, une barre omnibus est un conducteur de faible impédance, par exemple une barre métallique, par exemple en cuivre.
Grâce à la mise en contact thermique de la première barre omnibus de liaison avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier, il est possible de refroidir cette première barre omnibus de liaison ce qui limite son échauffement ainsi que réchauffement du connecteur électrique auquel la première barre omnibus de liaison est connectée électriquement et mécaniquement.
Grâce à l’invention, il est possible d’obtenir un système de conversion de tension pouvant mettre en œuvre différentes puissances sans avoir à adapter le connecteur électrique.
Ainsi, le connecteur électrique est dimensionné pour la plus petite des puissances pouvant être mises en œuvre par le convertisseur de tension et pour adresser des puissances supérieures à celle-ci, le système de conversion de tension comprend une pièce de connexion électrique qui assure le refroidissement du connecteur électrique.
Un système de conversion de tension selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, le connecteur électrique est fixé au boîtier.
Selon une autre caractéristique, le convertisseur de tension est un convertisseur de tension continue- continue aussi appelé convertisseur DC/DC.
Selon une autre caractéristique, le convertisseur de tension est un convertisseur de tension continue- alternatif aussi appelé convertisseur DC/ AC. Selon une autre caractéristique, le connecteur électrique comprend en outre une première et une deuxième borne de connexion, la première barre omnibus et ladite deuxième barre omnibus étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de la première borne de connexion et de la deuxième borne de connexion, la première barre omnibus de liaison étant connectée électriquement et mécaniquement à la première barre omnibus par l’intermédiaire de la première borne de connexion. Selon une autre caractéristique, le connecteur électrique comprend en outre une première et une deuxième borne de connexion, la première barre omnibus et ladite deuxième barre omnibus étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de la première borne de connexion et de la deuxième borne de connexion.
Selon une autre caractéristique, la première barre omnibus de liaison est connectée électriquement et mécaniquement à la première barre omnibus par l’intermédiaire de la première borne de connexion. Selon une autre caractéristique, la première borne de connexion est un goujon métallique, par exemple en acier.
Selon une autre caractéristique, la deuxième borne de connexion est un goujon métallique, par exemple en acier.
Selon une autre caractéristique, le système de conversion de tension comprend en outre une deuxième pièce de connexion électrique comprenant une deuxième barre omnibus de liaison, la deuxième barre omnibus de liaison étant connectée électriquement et mécaniquement à la deuxième barre omnibus, la deuxième barre omnibus de liaison étant en contact thermique avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier.
Selon une autre caractéristique, la deuxième barre omnibus de liaison est connectée électriquement et mécaniquement à la deuxième barre omnibus par l’intermédiaire de la deuxième borne de connexion. Selon une autre caractéristique, le boîtier comprend en outre un plateau-support apte à délimiter un premier volume du boîtier dans lequel un fluide de refroidissement est destiné à circuler pour refroidir le convertisseur de tension par rapport à un deuxième volume du boîtier dans lequel est positionné le convertisseur de tension.
Selon une autre caractéristique, le boîtier comprend une entrée en fluide de refroidissement, une sortie en fluide de refroidissement et le premier volume comprend au moins un canal de refroidissement reliant l’entrée en fluide de refroidissement à la sortie en fluide de refroidissement.
Selon une autre caractéristique, le boîtier comprend un fond et une paroi latérale périphérique entourant le fond et le canal de refroidissement est délimité au moins en partie par le plateau-support et/ou le fond et/ou la paroi latérale périphérique et/ou par au moins une paroi s’étendant entre le fond et le plateau-support.
Selon une autre caractéristique, le boîtier comprend ladite au moins une paroi s’étendant entre le fond et le plateau-support.
Selon une autre caractéristique, la paroi latérale périphérique comprend une première face tournée vers l’extérieur du boîtier, la paroi latérale périphérique s’étendant entre le fond et le plateau-support, une partie du plateau-support s’étendant sensiblement perpendiculairement à la première face de la paroi latérale périphérique, ladite partie comprenant un trou traversant agencé pour recevoir le connecteur électrique, le plateau-support comprenant une deuxième face sur laquelle est positionné le convertisseur de tension et une première face opposée à la deuxième face de la plaque support, le connecteur électrique étant fixé à la deuxième face du plateau-support.
Selon une autre caractéristique, la paroi latérale périphérique, le plateau-support et ladite au moins une paroi s’étendant entre le fond et le plateau-support sont réalisés en continuité de matière, par exemple par un procédé de fonderie.
Selon une autre caractéristique, la première barre omnibus de liaison est en contact thermique avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier via un élément de liaison thermiquement conducteur, par exemple par une pâte thermiquement conductrice ou par un coussinet thermique (en anglais « gad pad »).
Selon une autre caractéristique, la deuxième barre omnibus de liaison est en contact thermique avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier via un élément de liaison thermiquement conducteur, par exemple par une pâte thermiquement conductrice ou par un coussinet thermique.
Selon une autre caractéristique, l’élément de liaison thermiquement conducteur peut être également électriquement isolant.
Selon une autre caractéristique, le dispositif de refroidissement comprend une semelle présentant une première face destinée à recevoir de la chaleur à dissiper émise par le convertisseur de tension, et au moins une ailette s’étendant sur une deuxième face de la semelle opposée à la première face, la première face de la semelle étant tournée vers l’intérieur du boîtier, la première barre omnibus de liaison étant en contact thermique avec la deuxième face de la semelle.
Selon une autre caractéristique, la pièce de connexion électrique comprend en outre une première borne de branchement, la première barre omnibus de liaison et la deuxième barre omnibus étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de la première borne de branchement et de la deuxième borne de connexion.
Selon une autre caractéristique, la pièce de connexion électrique comprend en outre une deuxième borne de branchement, la première barre omnibus de liaison et la deuxième barre omnibus étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de la deuxième borne de branchement et de la deuxième borne de connexion.
Il est également proposé, selon un second aspect de l’invention, un procédé de fabrication d’un système de conversion de tension selon le premier aspect de l’invention et comprenant
• l’obtention d’un convertisseur de tension,
• l’obtention d’un boîtier comprenant un dispositif de refroidissement,
• le positionnement du convertisseur de tension à l’intérieur du boîtier de sorte que le convertisseur de tension soit en contact thermique avec le dispositif de refroidissement, • l’obtention d’un connecteur électrique comprenant une première et une deuxième barre omnibus et conçu pour connecter électriquement le convertisseur de tension à au moins un réseau électrique par l’intermédiaire de la première et de la deuxième barre omnibus,
• l’obtention d’une pièce de connexion électrique comprenant une première barre omnibus de liaison,
• la connexion électrique et mécanique de la première barre omnibus de liaison à la première barre omnibus, et
• la mise en contact thermique de la première barre omnibus de liaison avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier.
De façon optionnelle, le procédé de fabrication comprend la fixation du connecteur électrique au boîtier.
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faisant référence aux figures suivantes :
DESCRIPTION DES FIGURES
La [Fig. 1] est une vue de dessus d’un système de conversion de tension selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La [Fig. 2] est une vue éclatée en trois dimensions du système de conversion de tension représenté à la figure 1.
La [Fig. 3] est une vue éclatée en trois dimensions de la partie supérieure du boîtier du système de conversion de tension représenté à la figure 1.
La [Fig. 4] est une vue de la partie inférieure du boîtier du système de conversion de tension représenté à la figure 1.
La [Fig. 5] représente le connecteur électrique sans surmoulage du système de conversion de tension de la figure 1.
La [Fig. 6] est une vue éclatée en trois dimensions d’un système de conversion de tension selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La [Fig. 7] représente, sous forme d’ordinogramme, les différentes étapes d’un procédé de fabrication du système de conversion de tension de la figure 1.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 représente une vue de dessus d’un système de conversion de tension 1000 dans un premier mode de réalisation de l’invention.
Comme représenté sur la figure 2, le système de conversion de tension 1000 comprend un convertisseur de tension 100 conçu pour convertir une première tension électrique VI en une deuxième tension électrique V2, un boîtier 200 comprenant un dispositif de refroidissement destiné à refroidir le convertisseur de tension 100, un connecteur électrique 300 et une pièce de connexion électrique 400.
Dans l’exemple décrit ici, le connecteur électrique 300 est en outre fixé au boîtier 200. En d’autres termes, le connecteur électrique 300 est une pièce séparée du boîtier 200 avant son assemblage sur le boîtier 200.
Le convertisseur de tension 100 est dans l’exemple décrit ici un convertisseur de tension continu/continu dit convertisseur de tension DC/DC. Ce convertisseur de tension est destiné à être embarqué dans un véhicule afin de réaliser une conversion de tension entre un premier réseau électrique et un deuxième réseau électrique du véhicule. Typiquement, le premier réseau électrique est un réseau basse tension délivrant une première tension électrique V 1 inférieure à 30V, par exemple de 24 ou 12V environ, et le deuxième réseau électrique est un réseau haute tension qui délivre une deuxième tension électrique V2 supérieure à 30V, par exemple de 48V.
Dans l’exemple décrit ici, le convertisseur de tension 100 comprend une carte électronique 110 comportant une pluralité d’hacheurs de tension (non représentée sur la figure 2) en parallèle. Chacun des hacheurs de tension comprend une inductance et deux transistors fonctionnant comme des interrupteurs électroniques. Ces deux transistors sont, dans l’exemple décrit ici des transistors MOSFET (de l’anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »). En variante, ces transistors peuvent également être des transistors IGBT (de l’anglais « Insulated Gâte Bipolar Transistor ») ou encore des transistors de puissance FET (de l’anglais « Field Effect Transistor ») en nitrure de gallium (GaN).
Il est connu qu’un tel convertisseur de tension 100 peut adresser différentes puissances de fonctionnement en fonction du nombre d’hacheurs de tension disposés en parallèle.
En référence à la Figure 3 et à la Figure 4, le boîtier 200 comprend un fond 210, une paroi latérale périphérique 220 entourant le fond 210, un plateau-support 230 et un dispositif de refroidissement destiné à refroidir le convertisseur de tension 100.
La paroi latérale périphérique 220 s’étend entre le fond 210 et ledit plateau-support 230 et comprend une première face tournée vers l’extérieur du boîtier 200.
Dans l’exemple décrit ici, le fond 210 se présente sous la forme d’un couvercle positionné sur une surface d’appui de la paroi latérale périphérique 220 et fixé, par exemple par friction-malaxage, à la surface latérale périphérique 220.
En variante le couvercle peut être vissé sur une surface d’ appui de la paroi latérale périphérique 220 en intercalant un joint d’étanchéité entre le couvercle et la paroi latérale périphérique 220.
Le plateau-support 230 délimite un premier volume PV 1 du boîtier 200 dans lequel un fluide de refroidissement, par exemple de l’eau, est destiné à circuler pour refroidir le convertisseur de tension 100 et un deuxième volume PV2 du boîtier 200 dans lequel est monté le convertisseur de tension 100. Le plateau-support 230 comporte ainsi une première face tournée vers le premier volume PV 1 et une deuxième face tournée vers le deuxième volume PV2, la deuxième face étant opposée à la première face.
En outre, le convertisseur de tension 100 est positionné et fixé sur la deuxième face, par exemple par des vis. En variante, le convertisseur de tension 100 est fixé sur la deuxième face par bouterollage ou encore par collage.
Le boîtier 200 comprend en outre une entrée en fluide de refroidissement 240 et une sortie en fluide de refroidissement 250 tandis que le premier volume est constitué d’un canal de refroidissement reliant l’entrée en fluide de refroidissement 240 à la sortie en fluide de refroidissement 250.
Dans le mode de réalisation décrit ici, le canal de refroidissement est délimité par la première face du plateau-support 230, par le fond 210, par la paroi latérale périphérique 220 et par des parois 260 s’étendant entre le fond 210 et le plateau-support 230.
De cette façon, la circulation du fluide de refroidissement dans le canal de refroidissement et, par conséquent, sous le plateau-support 230 supportant le convertisseur de tension 100 permet de refroidir ce convertisseur de tension 100.
Ainsi, le canal de refroidissement, l’entrée en fluide de refroidissement, la sortie en fluide de refroidissement et le plateau-support constitue un dispositif de refroidissement du convertisseur de tension 100.
En outre une partie 235 du plateau-support 230 s’étend sensiblement perpendiculairement à la première face de la paroi latérale périphérique 220, cette partie 235 comprenant un trou traversant 236 agencé pour recevoir le connecteur électrique 300 de sorte que ce connecteur électrique 300 soit fixé à la deuxième face du plateau-support 230.
Dans l’exemple décrit ici, la paroi latérale périphérique 220, le plateau-support 230 et les parois 260 sont réalisés en continuité de matière, par exemple en métal tel que de l’aluminium, par exemple par un procédé de fonderie. En d’autres termes, la paroi latérale périphérique 220, le plateau-support 230 et les parois 260 constituent une seule pièce métallique, par exemple en aluminium, réalisée par exemple par un procédé de fonderie. En variante, la paroi latérale périphérique 220, le plateau-support 230 et les parois 260 peuvent être des pièces réalisées séparément avant d’être assemblées.
En référence à la figure 5, le connecteur électrique 300 comprend une première barre omnibus positive 310, une deuxième barre omnibus positive 320 et une barre omnibus négative 330, la barre omnibus négative 330 étant destinée à être connectée à une masse électrique.
Dans l’exemple décrit ici, la première barre omnibus positive 310 est métallique, par exemple en cuivre. De même, la deuxième barre omnibus positive 320 est métallique, par exemple en cuivre. Enfin, la barre omnibus négative 330 est également métallique, par exemple en cuivre.
Dans l’exemple décrit ici, la première barre omnibus positive 310, la deuxième barre omnibus positive 320 et la barre omnibus négative 330 sont en outre formées de manière monobloc, i.e. en continuité de matière. Le connecteur électrique 300 est conçu pour connecter électriquement le convertisseur de tension 100 au premier réseau électrique par l’intermédiaire de la première barre omnibus positive 310 et de la barre omnibus négative 330 et au deuxième réseau électrique par l’intermédiaire de la deuxième barre omnibus positive 320 et de la barre omnibus négative 330.
Il sera apprécié que dans l’exemple décrit, la première barre omnibus positive 310, la deuxième barre omnibus positive 320 et la barre omnibus négative 330 sont des conducteurs électriques rigides conçus pour supporter des densités de courant électrique d’au moins 10A/mm2.
Ainsi la première barre omnibus positive 310 et la barre omnibus négative 330 présentent entre elles la première tension électrique VI et la deuxième barre omnibus positive 320 et la barre omnibus négative 330 présentent entre elles la deuxième tension électrique V2 lorsque le convertisseur de tension 100 convertit la première tension électrique VI en la deuxième tension électrique V2.
Dans l’exemple décrit ici, une première borne de connexion positive est fixée sur une portion plane d’une première extrémité de la première barre omnibus positive 310, une deuxième borne de connexion positive est fixée sur une portions plane d’une première extrémité de la deuxième barre omnibus positive 320 et une borne de connexion négative est fixée sur une portion plane d’une première extrémité de la barre omnibus négative 330.
La première borne de connexion positive, la deuxième borne de connexion positive et la borne de connexion négative sont respectivement, dans l’exemple décrit ici, des goujons 312, 322, 332. Les goujons 312, 322, 332 sont filetés et en métal, par exemple en acier.
La première borne de connexion positive et la borne de connexion négative permettent de fixer mécaniquement les barres omnibus 310, 330 à des câbles d’alimentation électrique afin de connecter électriquement ces barres omnibus 310, 330 au premier réseau électrique. Ainsi, le connecteur électrique 300 et les câbles d’ alimentation électrique sont dimensionnés pour une première puissance, correspondant à un nombre NI d’hacheurs, fournie au premier réseau électrique par le convertisseur de tension 100.
De même, la deuxième borne de connexion positive et la borne de connexion négative permettent de fixer mécaniquement les barres omnibus 320, 330 à des câbles d’alimentation électrique afin de connecter électriquement ces barres omnibus 320, 330 au deuxième réseau électrique.
La fixation d’un câble électriques à l’une de ces barres omnibus est réalisée par exemple en insérant le goujon fileté de la barre omnibus dans l’œil d’une cosse du câble électriques puis en vissant un écrou sur le goujon fileté de sorte à plaquer la cosse contre la barre omnibus afin de réaliser la connexion électrique entre la barre omnibus et la cosse.
Le connecteur électrique 300 comporte en outre un tore magnétique 340 entourant la première barre omnibus positive 310, la deuxième barre omnibus positive 320 et la barre omnibus négative 330.
La première barre omnibus positive 310, la deuxième barre omnibus positive 320 et la barre omnibus négative 330 sont au moins en partie surmoulée d’un matériau isolant 350 (non visible sur la figure 5 mais visible sur la figure 2), par exemple par un matériau plastique isolant. Dans l’exemple décrit ici, le tore magnétique 340 est monté autour de la première barre omnibus positive 310, de la deuxième barre omnibus positive 320 et de la barre omnibus négative 330 après surmoulage de ces trois barres omnibus 310, 320, 330.
Dans l’exemple décrit ici, le connecteur électrique 300 est fixé, par exemple par des vis, à l’intérieur du boîtier 200 sur la deuxième face du plateau-support 230 au niveau de sa partie 235 en insérant par la deuxième face du plateau-support 230 le connecteur électrique 300 dans le trou débouchant 236.
Plus précisément, la première extrémité de la première barre omnibus positive 310, la première extrémité de la deuxième barre omnibus positive 320 et la première extrémité de la barre omnibus négative 330 sont insérées dans le trou débouchant 236 du côté de la deuxième face du plateau-support 230 de sorte que ces extrémités soient situées à l’extérieur du boîtier 200. Pour assurer l’étanchéité entre le connecteur électrique 300 et le boîtier 200, un joint d’étanchéité entourant le trou débouchant 236 peut être inséré entre le connecteur électrique 300 et le boîtier 200 lors de la fixation du connecteur électrique 300 au boîtier 200.
En référence à la figure 2, la pièce de connexion électrique 400 comprend une barre omnibus de liaison 450, une première borne de branchement et une deuxième borne de branchement.
La première borne de branchement et la deuxième borne de branchement sont respectivement, dans l’exemple décrit ici, des goujons filetés 420, 430 fixés sur une partie plane de la barre omnibus de liaison 450. Les goujons 420, 430 sont en métal, par exemple en acier.
Dans l’exemple décrit ici, la barre omnibus de liaison 450 a une forme générale de T, la première borne de branchement et la deuxième borne de branchement étant fixées chacune à une extrémité différente de la barre transversale de ce T. La barre omnibus de liaison 450 comprend également à la base du T un trou débouchant 410 qui permet de connecter mécaniquement la barre omnibus de liaison 450 à la première barre omnibus positive 310.
En variante, la barre omnibus de liaison 450 peut avoir une forme générale de Y, la première borne de branchement et la deuxième borne de branchement étant fixées respectivement à une extrémité de chaque branche de ce Y. La barre omnibus de liaison 450 comprend également à la base du Y un trou débouchant 410 qui permet de connecter mécaniquement la barre omnibus de liaison 450 à la première barre omnibus positive 310.
Dans encore une autre variante, la barre omnibus de liaison 450 peut avoir une forme générale de I, la première borne de branchement et la deuxième borne de branchement étant fixées respectivement sur la barre verticale de ce I. La barre omnibus de liaison 450 comprend également à la base du I un trou débouchant 410 qui permet de connecter mécaniquement la barre omnibus de liaison 450 à la première barre omnibus positive 310.
La fixation de la barre omnibus de liaison 450 à la première barre omnibus positive 310 est réalisée en insérant le goujon fileté 312 dans le trou débouchant 410 puis en vissant un écrou sur le goujon fileté 312 de sorte à plaquer la barre omnibus de liaison 450 contre la première barre omnibus positive 310. La barre omnibus de liaison 450 et la barre omnibus négative 330 sont ainsi apte à être connectées mécaniquement et électriquement au premier réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de la première borne de branchement et de la borne de connexion négative et par l’intermédiaire respectivement de la deuxième borne de branchement et de la borne de connexion négative. L’utilisation de deux bornes de branchement permet de fixer mécaniquement et électriquement la barre omnibus de liaison 450 au premier réseau électrique au moyen de deux câbles d’ alimentation électrique différents.
Ainsi, le courant électrique transitant dans chacun de ces deux câbles électriques est réduits de sorte qu’à dimensionnement égal les câbles électriques chauffent moins.
Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la pièce de connexion électrique 400 est fixée, par exemple par des vis, sur au moins une face externe du boîtier 200. En variante, la pièce de connexion électrique 400 peut être fixée sur au moins une face externe du boîtier 200 par bouterollage ou encore par collage. Alternativement ou de façon optionnelle, la pièce de connexion électrique 400 peut également être fixée, par exemple par des vis, au connecteur électrique 300, par exemple au surmoulage 350.
En outre, lors de la fixation de la pièce de connexion électrique 400 au boîtier 200 et/ou au connecteur électrique 300, la barre omnibus de liaison 450 est mise en contact thermique avec le dispositif de refroidissement du boîtier 200 par l’intermédiaire de l’extérieur de ce boîtier 200.
Dans l’exemple décrit ici, la barre omnibus de liaison 450 est en contact thermique avec l’extérieur du boîtier 200 par l’intermédiaire d’un élément thermiquement conducteur, par exemple par un coussinet thermique, placé entre une surface extérieure du boîtier 200 et une surface de la barre omnibus de liaison 450.
Dans l’exemple décrit, trois coussinets thermiques 510, 520 et 530 (sur la figure 1, seules les coussinets thermiques 510 et 530 sont visibles) sont placées entre le boîtier 200 et la barre omnibus de liaison 450.
En variante, l’élément thermiquement conducteur peut être une pâte conductrice thermiquement.
En outre, l’élément thermiquement conducteur peut être également électriquement isolant.
Dans l’exemple décrit ici, la barre omnibus de liaison 450 est en contact thermique avec le fond 210 et avec la paroi latérale périphérique 220 du boîtier 200.
De cette façon, la circulation du fluide de refroidissement dans le canal de refroidissement et, par conséquent, en contact avec le fond 210 et avec la paroi latérale périphérique 220 permet de refroidir la barre omnibus de liaison 450.
Grâce à ce contact thermique avec le dispositif de refroidissement du boîtier 200 par l’extérieur de ce boîtier 200, la barre omnibus de liaison 450 peut être refroidie ce qui limite son échauffement ainsi que réchauffement des deux bornes de branchement, des câbles reliés à ces deux bornes de branchement et du connecteur électrique 300.
En d’autres termes, grâce à l’invention, la densité de courant pouvant transiter dans la barre omnibus de liaison et dans la première barre omnibus positive 310 peut être augmentée sensiblement. Ainsi, il est possible sans changer le dimensionnement du connecteur électrique 300 et du boîtier 200 d’adresser des niveaux différents de puissance à fournir au premier réseau électrique.
Pour un premier niveau de puissance, le convertisseur de tension 100 comprend un premier nombre NI d’hacheurs et le premier réseau électrique est connecté par un seul câble électrique à la borne de connexion positive de la première barre omnibus positive. En d’autres termes, le système 1000 peut fournir le premier niveau de puissance sans qu’il soit nécessaire d’utiliser la pièce de connexion électrique 400.
Pour un deuxième niveau de puissance supérieur au premier niveau de puissance, le convertisseur de tension 100 comprend un deuxième nombre N2 d’hacheurs supérieur au premier nombre NI et le premier réseau électrique est connecté par deux câbles électriques à deux bornes de branchement différentes de la barre omnibus de liaison 450, cette barre omnibus de liaison 450 étant elle-même connectée à la borne de connexion positive de la première barre omnibus positive.
De façon remarquable, grâce à l’invention, il est possible d’avoir un dimensionnement du ou des câbles électriques identique pour le premier et le deuxième niveau de puissance.
De façon optionnelle, le dispositif de refroidissement peut comprendre un radiateur comprenant une semelle et au moins une ailette (non représentée sur les figures). La semelle du radiateur comprend une première face destinée à recevoir de la chaleur à dissiper émise par le convertisseur de tension 100, et une deuxième face opposée à la première face. Sur la deuxième face, s’étend ladite au moins une ailette. En d’autre terme, la première face de la semelle est tournée vers l’intérieur du boîtier et la deuxième face de la semelle est tournée vers l’extérieur du boîtier. Par exemple le fond 210 du boîtier 220 peut constituer une telle semelle. Dans l’exemple décrit ici, la barre omnibus de liaison 450 est en contact thermique avec la deuxième face de la semelle, i.e. avec la partie extérieure du fond 210, par l’intermédiaire de l’élément thermiquement conducteur, i.e le coussinet thermique, et par les parois latérale 220 du boîtier 200.
La Figure 6 représente une vue éclatée en trois dimension d’un système de conversion de tension 1000’ dans un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Les éléments identiques, ou analogues à ceux du premier mode de réalisation portent la même référence numérique dans la description du deuxième mode de réalisation.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le système de conversion de tension 1000’ comprend une deuxième pièce de connexion électrique 500 et le boîtier 200’ se distingue du boîtier 200 en ce que la partie 235’ du plateau-support 230’ comprend un point de fixation 238 sur lequel est fixé, par exemple par vissage la deuxième pièce de connexion électrique 500.
La deuxième pièce de connexion électrique 500 comprend une deuxième barre omnibus de liaison 550 connectée par une première extrémité au goujon fileté 320 de la barre omnibus négative du connecteur électrique 300 et par une deuxième extrémité au point de fixation 236.
Dans l’exemple décrit ici, la deuxième barre omnibus 550 comprend également à sa deuxième extrémité deux bornes de branchement. Les deux bornes de branchement sont des goujons métalliques filetés 520, 530, par exemple en acier fixés sur une partie plane de la deuxième extrémité de la deuxième barre omnibus de liaison 550.
La deuxième barre omnibus de liaison 550 comprend également à sa première extrémité un trou débouchant 510. La fixation de la deuxième barre omnibus 550 au goujon 320 est réalisée en insérant le goujon 320 dans le trou débouchant 510 puis en vissant un écrou sur le goujon fileté 320 de sorte à plaquer la deuxième barre omnibus de liaison 550 contre la barre omnibus négative 330.
La première barre omnibus de liaison 450 et la deuxième barre omnibus de liaison 550 sont ainsi aptes à être connectées mécaniquement et électriquement au premier réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de la première borne de branchement 420 et de la première borne de branchement 520 et par l’intermédiaire respectivement de la deuxième borne de branchement 430 et de la deuxième borne de branchement 530.
L’utilisation des deux bornes de branchement 520, 530 permet de fixer mécaniquement et électriquement la deuxième barre omnibus de liaison 550 au premier réseau électrique au moyen de deux câbles d’ alimentation électrique différents.
Ainsi, le courant électrique transitant dans chacun de ces deux câbles électriques est réduits de sorte qu’à dimensionnement égal les câbles électriques chauffent moins.
Par ailleurs, la deuxième barre omnibus de liaison 550 est fixée sur le plateau-support 230’ en intercalant entre la deuxième barre omnibus de liaison 550 et le plateau-support 230’ un élément thermiquement conducteur, par exemple une pâte thermique. L’élément thermiquement conducteur peut être également électriquement isolant.
Dans le mode de réalisation décrit ici, la deuxième barre omnibus de liaison 550 est en contact thermique avec le plateau-support 230’ du boîtier 200’ .
De cette façon, la circulation du fluide de refroidissement dans le canal de refroidissement et, par conséquent, en contact avec le plateau-support 230’ permet de refroidir la deuxième barre omnibus de liaison 550.
Grâce à ce contact thermique avec le dispositif de refroidissement du boîtier 200’ par l’extérieur de ce boîtier, la deuxième barre omnibus de liaison 550 peut être refroidie ce qui limite son échauffement. En référence à la figure 7, un exemple de procédé 2000 de fabrication du système de conversion de tension 1000 va à présent être décrit.
Au cours d’une étape E2100, un convertisseur de tension 100 est obtenu.
Au cours d’une étape E2200, un boîtier 200 comprenant un dispositif de refroidissement est obtenu. Au cours d’une étape E2300, le convertisseur de tension 100 est positionné dans le boîtier 200 de sorte que le convertisseur de tension 100 soit en contact thermique avec le dispositif de refroidissement,
Au cours d’une étape E2400, un connecteur électrique 300 comprenant une première barre omnibus positive 310 et une barre omnibus négative 330 et conçu pour connecter électriquement le convertisseur de tension 100 à au moins un réseau électrique par l’intermédiaire de la première barre omnibus positive 310 et de la barre omnibus négative 330 est obtenu. Au cours d’une étape E2500, le connecteur électrique 300 est fixé au boîtier 200,
Au cours d’une étape E2600, une pièce de connexion électrique 400 comprenant une barre omnibus de liaison 450 est obtenue.
Au cours d’une étape E2700, la barre omnibus de liaison 450 est connectée électriquement et mécaniquement à la première barre omnibus positive 310 du connecteur électrique 300.
Au cours d’une étape E2800, la barre omnibus de liaison 450 est mise en contact thermique avec le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur du boîtier 200.
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.
Par exemple, le convertisseur de tension pourrait être un convertisseur de tension DC/AC et le connecteur électrique pourrait être apte seulement à connecter électriquement le convertisseur de tension 100 au deuxième réseau électrique. En d’autres termes, dans cet exemple de réalisation, le connecteur électrique comprendrait une seule barre omnibus positive dont la borne de connexion serait reliée à la première barre omnibus de liaison de la pièce de connexion électrique, cette première barre omnibus de liaison étant elle-même reliée au boîtier du système de conversion électrique pour son refroidissement.
Selon un autre exemple, le système de conversion de tension 100 pourrait ne pas avoir de canal de refroidissement et comprendre seulement un radiateur. Dans ce mode de réalisation, le fond 210 et la paroi-support 230 constitue une seule et même pièce.
En outre, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être interprétés comme limités aux éléments des modes de réalisation précédemment décrits, mais doivent au contraire être interprétés comme incluant tous les éléments équivalents dont la prévision est à la portée de l’homme du métier appliquant ses connaissances générales.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de conversion de tension (1000, 1000’) comprenant : a) un convertisseur de tension (100), b) un boîtier (200, 200’) comprenant un dispositif de refroidissement, ledit convertisseur de tension (100) étant positionné à l’intérieur dudit boîtier (200, 200’) de sorte à être en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement, et c) un connecteur électrique (300) comprenant une première (310) et une deuxième barre omnibus (330), ledit connecteur électrique (300) étant conçu pour connecter électriquement ledit convertisseur de tension (100) à au moins un réseau électrique par l’intermédiaire de ladite première (310) et de ladite deuxième barre omnibus (330), ledit système (1000, 1000’) étant caractérisé en ce qu’il comprend également au moins une pièce de connexion électrique (400) comprenant une première barre omnibus de liaison (450), ladite première barre omnibus de liaison (450) étant connectée électriquement et mécaniquement à ladite première (310) barre omnibus, ladite première barre omnibus de liaison (450) étant en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur dudit boîtier (200, 200’).
[Revendication 2] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel le connecteur électrique (300) comprend en outre une première (312) et une deuxième (332) borne de connexion, ladite première barre omnibus (310) et ladite deuxième barre omnibus (330) étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de ladite première borne de connexion (312) et de ladite deuxième borne de connexion (332), ladite première barre omnibus de liaison (450) étant connectée électriquement et mécaniquement à ladite première (310) barre omnibus par l’intermédiaire de ladite première borne de connexion (312).
[Revendication 3] Système de conversion de tension (1000’) selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre une deuxième pièce de connexion électrique (500) comprenant une deuxième barre omnibus de liaison (550), ladite deuxième barre omnibus de liaison (550) étant connectée électriquement et mécaniquement à ladite deuxième (330) barre omnibus, ladite deuxième barre omnibus de liaison (550) étant en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur dudit boîtier (200).
[Revendication 4] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le boîtier (200, 200’) comprend en outre un plateau-support (230, 230’) apte à délimiter un premier volume (PV 1) du boîtier (200, 200’) dans lequel un fluide de refroidissement est destiné à circuler pour refroidir ledit convertisseur de tension (100) par rapport à un deuxième volume (PV2) du boîtier (200, 200’) dans lequel est positionné ledit convertisseur de tension (100).
[Revendication 5] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel ledit boîtier (200, 200’) comprend une entrée en fluide de refroidissement (240), une sortie en fluide de refroidissement (250) et ledit premier volume (PV 1) comprend au moins un canal de refroidissement reliant ladite entrée en fluide de refroidissement (240) à ladite sortie en fluide de refroidissement (250).
[Revendication 6] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel le boîtier comprend un fond (210) et une paroi latérale périphérique (220) entourant ledit fond (210) et dans lequel le canal de refroidissement est délimité au moins en partie par ledit plateau-support (230, 230’) et/ou ledit fond (210) et/ou ladite paroi latérale périphérique (220) et/ou par au moins une paroi (260) s’étendant entre ledit fond (210) et ledit plateau-support (230,
230’).
[Revendication 7] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel ladite paroi latérale périphérique (220) comprend une première face tournée vers l’extérieur dudit boîtier (200), ladite paroi latérale périphérique (220) s’étendant entre ledit fond (210) et ledit plateau-support (230, 230’), une partie (235, 235’) dudit plateau-support (230, 230’) s’étendant sensiblement perpendiculairement à ladite première face de ladite paroi latérale périphérique (220), ladite partie (235, 235’) comprenant un trou traversant (236) agencé pour recevoir ledit connecteur électrique (300), ledit plateau-support (230, 230’) comprenant une deuxième face sur laquelle est positionné ledit convertisseur de tension (100) et une première face opposée à ladite deuxième face de ladite plaque support (230, 230’), ledit connecteur électrique (300) étant fixé à ladite deuxième face dudit plateau-support (230, 230’).
[Revendication 8] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon l’une des revendications 6 à 7 dans lequel ladite paroi latérale périphérique (220), ledit plateau-support (230,
230 ‘) et ladite au moins une paroi (260) s’étendant entre ledit fond (210) et ledit plateau-support (230, 230’) sont réalisés en continuité de matière, par exemple par un procédé de fonderie.
[Revendication 9] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel ladite première barre omnibus de liaison (450) est en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur dudit boîtier (200, 200’) via un élément de liaison thermiquement conducteur, par exemple par une pâte thermiquement conductrice ou par une coussinet thermique (510, 530).
[Revendication 10] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel ledit dispositif de refroidissement comprend une semelle présentant une première face destinée à recevoir de la chaleur à dissiper émise par ledit convertisseur de tension (100), et au moins une ailette s’étendant sur une deuxième face de la semelle opposée à la première face, ladite première face de la semelle étant tournée vers l’intérieur du boîtier, ladite première barre omnibus de liaison (450) étant en contact thermique avec ladite deuxième face de la semelle.
[Revendication 11] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel la pièce de connexion électrique (400) comprend en outre une première borne de branchement (420), ladite première barre omnibus de liaison (450) et ladite deuxième barre omnibus (330) étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de ladite première borne de branchement (420) et de ladite deuxième borne de connexion (332).
[Revendication 12] Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel la pièce de connexion électrique (400) comprend en outre une deuxième borne de branchement (430), ladite première barre omnibus de liaison (450) et ladite deuxième barre omnibus (330) étant apte à être connectées mécaniquement et électriquement audit au moins un réseau électrique par l’intermédiaire respectivement de ladite deuxième borne de branchement (430) et de ladite deuxième borne de connexion (332).
[Revendication 13] Procédé de fabrication (2000) d’un système de conversion de tension (1000, 1000’) comprenant : a) l’obtention (E2100) d’un convertisseur de tension (100), b) l’obtention (E2200) d’un boîtier (200, 200’) comprenant un dispositif de refroidissement, c) le positionnement (E2300) du convertisseur de tension à l’intérieur du boîtier (200, 200’) de sorte que ledit convertisseur de tension (100) soit en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement, d) l’obtention (E2400) d’un connecteur électrique (300) comprenant une première (310) et une deuxième barre omnibus (330) et conçu pour connecter électriquement ledit convertisseur de tension (100) à au moins un réseau électrique par l’intermédiaire de ladite première (310) et de ladite deuxième (330) barre omnibus, e) l’obtention (E2600) d’une pièce de connexion électrique (400) comprenant une première barre omnibus de liaison (450), f) la connexion(E2700) électrique et mécanique de ladite première barre omnibus de liaison (450) à ladite première barre omnibus (310), et g) la mise en contact thermique (E2800) de ladite première barre omnibus de liaison (450) avec ledit dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’extérieur dudit boîtier (200, 200’).
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