FR3122801A1 - Système de conversion de tension et procédé de fabrication d’un tel système de conversion de tension - Google Patents
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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.
Figure pour l’abrégé : Figure 2
Description
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 connait des systèmes de conversion de tension comprenant un convertisseur de tension, un boitier comprenant un dispositif de refroidissement, le convertisseur de tension étant positionné à l’intérieur du boitier 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.
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 boitier comprenant un dispositif de refroidissement, le convertisseur de tension étant positionné à l’intérieur du boitier 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 boitier.
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 boitier, il est possible de refroidir cette première barre omnibus de liaison ce qui limite son échauffement ainsi que l’échauffement 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 boitier.
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 boitier.
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 boitier comprend en outre un plateau-support apte à délimiter un premier volume du boitier dans lequel un fluide de refroidissement est destiné à circuler pour refroidir le convertisseur de tension par rapport à un deuxième volume du boitier dans lequel est positionné le convertisseur de tension.
Selon une autre caractéristique, le boitier 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 boitier 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 boitier 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 boitier, 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 boitier 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 boitier 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 boitier, 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 boitier comprenant un dispositif de refroidissement,
- le positionnement du convertisseur de tension à l’intérieur du boitier 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 boitier.
De façon optionnelle, le procédé de fabrication comprend la fixation du connecteur électrique au boitier.
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 est une vue de dessus d’un système de conversion de tension selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La est une vue éclatée en trois dimensions du système de conversion de tension représenté à la .
La est une vue éclatée en trois dimensions de la partie supérieure du boitier du système de conversion de tension représenté à la .
La est une vue de la partie inférieure du boitier du système de conversion de tension représenté à la .
La représente le connecteur électrique sans surmoulage du système de conversion de tension de la .
La est une vue éclatée en trois dimensions d’un système de conversion de tension selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La représente, sous forme d’ordinogramme, les différentes étapes d’un procédé de fabrication du système de conversion de tension de la .
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La 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 , le système de conversion de tension 1000 comprend un convertisseur de tension 100 conçu pour convertir une première tension électrique V1 en une deuxième tension électrique V2, un boitier 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 boitier 200. En d’autres termes, le connecteur électrique 300 est une pièce séparée du boitier 200 avant son assemblage sur le boitier 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 V1 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 ) 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 « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »). En variante, ces transistors peuvent également être des transistors IGBT (de l’anglais « Insulated Gate 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 et à la , le boitier 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 boitier 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 PV1 du boitier 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 boitier 200 dans lequel est monté le convertisseur de tension 100.
Le plateau-support 230 comporte ainsi une première face tournée vers le premier volume PV1 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 boitier 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 , 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 V1 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 V1 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 N1 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 mais visible sur la ), 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 boitier 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 boitier 200. Pour assurer l’étanchéité entre le connecteur électrique 300 et le boitier 200, un joint d’étanchéité entourant le trou débouchant 236 peut être inséré entre le connecteur électrique 300 et le boitier 200 lors de la fixation du connecteur électrique 300 au boitier 200.
En référence à la , 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 boitier 200. En variante, la pièce de connexion électrique 400 peut être fixée sur au moins une face externe du boitier 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 boitier 200 et/ou au connecteur électrique 300, la barre omnibus de liaison 450 est mise en contact thermique avec le dispositif de refroidissement du boitier 200 par l’intermédiaire de l’extérieur de ce boitier 200.
Dans l’exemple décrit ici, la barre omnibus de liaison 450 est en contact thermique avec l’extérieur du boitier 200 par l’intermédiaire d’un élément thermiquement conducteur, par exemple par un coussinet thermique, placé entre une surface extérieure du boitier 200 et une surface de la barre omnibus de liaison 450.
Dans l’exemple décrit, trois coussinets thermiques 510, 520 et 530 (sur la , seules les coussinets thermiques 510 et 530 sont visibles) sont placées entre le boitier 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 boitier 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 boitier 200 par l’extérieur de ce boitier 200, la barre omnibus de liaison 450 peut être refroidie ce qui limite son échauffement ainsi que l’échauffement 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 boitier 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 N1 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 N1 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 boitier et la deuxième face de la semelle est tournée vers l’extérieur du boitier. Par exemple le fond 210 du boitier 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 boitier 200.
La 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 boitier 200’ se distingue du boitier 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 boitier 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 boitier 200’ par l’extérieur de ce boitier, la deuxième barre omnibus de liaison 550 peut être refroidie ce qui limite son échauffement.
En référence à la , 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 boitier 200 comprenant un dispositif de refroidissement est obtenu.
Au cours d’une étape E2300, le convertisseur de tension 100 est positionné dans le boitier 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 boitier 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 boitier 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 boitier 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 (13)
- Système de conversion de tension (1000, 1000’) comprenant :
- un convertisseur de tension (100),
- un boitier (200, 200’) comprenant un dispositif de refroidissement, ledit convertisseur de tension (100) étant positionné à l’intérieur dudit boitier (200, 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),
- 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).
- 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 boitier (200).
- Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le boitier (200, 200’) comprend en outre un plateau-support (230, 230’) apte à délimiter un premier volume (PV1) du boitier (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 boitier (200, 200’) dans lequel est positionné ledit convertisseur de tension (100).
- Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel ledit boitier (200, 200’) comprend une entrée en fluide de refroidissement (240), une sortie en fluide de refroidissement (250) et ledit premier volume (PV1) comprend au moins un canal de refroidissement reliant ladite entrée en fluide de refroidissement (240) à ladite sortie en fluide de refroidissement (250).
- Système de conversion de tension (1000, 1000’) selon la revendication précédente dans lequel le boitier 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’).
- 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 boitier (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’).
- 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.
- 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 boitier (200, 200’) via un élément de liaison thermiquement conducteur, par exemple par une pâte thermiquement conductrice ou par une coussinet thermique (510, 530).
- 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 boitier, ladite première barre omnibus de liaison (450) étant en contact thermique avec ladite deuxième face de la semelle.
- 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).
- 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).
- Procédé de fabrication (2000) d’un système de conversion de tension (1000, 1000’) comprenant :
- l’obtention (E2100) d’un convertisseur de tension (100),
- l’obtention (E2200) d’un boitier (200, 200’) comprenant un dispositif de refroidissement,
- le positionnement (E2300) du convertisseur de tension à l’intérieur du boitier (200, 200’) de sorte que ledit convertisseur de tension (100) soit en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement,
- 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,
- l’obtention (E2600) d’une pièce de connexion électrique (400) comprenant une première barre omnibus de liaison (450),
- la connexion(E2700) électrique et mécanique de ladite première barre omnibus de liaison (450) à ladite première barre omnibus (310), et
- 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 boitier (200, 200’).
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