FR3167496A1 - Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile - Google Patents
Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobileInfo
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Abstract
Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile
L’invention concerne un convertisseur de puissance comprenant :
Un dispositif de filtrage capacitif (110),Au moins un module de puissance relié au dispositif de filtrage capacitif par une barre omnibus positive et une barre omnibus négative,Une carte de contrôle disposée sur le dispositif de filtrage capacitif et/ou le module de puissance pour le pilotage du module de puissance, la carte de contrôle comprenant un orifice de fixation,Un dissipateur métallique logeant le dispositif de filtrage capacitif et le module de puissance, et comprenant un plot de fixation s’étendant entre la barre omnibus positive (121) et la barre omnibus négative (122), le plot de fixation comprenant une cavité au droit de l’orifice de fixation de la carte de contrôle,Un moyen de fixation de la carte de contrôle au dissipateur,Un dispositif d’isolation électrique (160) intercalé entre les barres omnibus et le plot de fixation.
(Figure 4)
Description
La présente invention se rapporte au domaine des équipements électriques, tels que les onduleurs, munis d’un module de puissance et d’un dispositif de filtrage capacitif, destinés à être associés à une machine électrique, par exemple un moteur de véhicule électrique ou hybride.
Dans un véhicule automobile électrique ou hybride, le système de motorisation électrique est alimenté par une batterie d’alimentation haute tension permettant la propulsion du véhicule automobile. Plus précisément, afin de commander la machine électrique qui entraîne les roues du véhicule, un convertisseur de puissance, tel qu’un onduleur, est utilisé pour convertir la tension continue fournie par la batterie d’alimentation haute tension en une tension alternative.
Un tel convertisseur de puissance comprend typiquement un module de puissance et un dispositif de filtrage capacitif. Le dispositif de filtrage capacitif, aussi appelé capacité de liaison et plus connu sous le terme anglo-saxon « DC-link capacitor », a pour rôle de lisser la tension continue fournie au module de puissance. Le module de puissance est relié au dispositif de filtrage capacitif et génère une tension alternative à partir de la tension continue lissée pour alimenter en énergie électrique la machine électrique. La connexion entre le dispositif de filtrage capacitif et le module de puissance se fait au moyen d’au moins deux busbars de liaison, ou barres omnibus, et plus précisément une barre omnibus positive et une barre omnibus négative. Pour une gestion de fortes puissances, il est nécessaire d’avoir une barre omnibus positive et une barre omnibus négative par phase, c’est-à-dire six barres omnibus en tout.
Pour des raisons de bon fonctionnement du module de puissance, le module de puissance est disposé à proximité du dispositif de filtrage capacitif. L’ensemble est disposé dans un logement métallique, typiquement en aluminium, appelé dissipateur et dont un rôle est de contribuer à l’intégrité thermique des éléments du convertisseur.
Les convertisseurs de puissance de l’art antérieur ont généralement des architectures dites multi-cartes. Ils comprennent une carte dite PU (abréviation de Power Unit) de pilotage du module de puissance d’une part et une carte dite CU (abréviation de Control Unit) de contrôle du fonctionnement global du convertisseur (vérification des données de température, transmission de signaux, etc.) d’autre part. De ce fait, la carte dite PU présente de faibles dimensions et est simplement fixée sur le module de puissance.
Cependant, la coexistence de ces deux cartes nécessite des pièces additionnelles pour relier les cartes entre elles, par exemple des nappes clippées sur des connecteurs et/ou des broches d’interconnexion. Cela implique des étapes supplémentaires dans le procédé de fabrication, et génère un certain encombrement dans le produit.
Une solution est d’avoir recours à une carte de contrôle de plus grande dimension et qui mutualise les fonctions et composants de la carte dite PU et la carte dite CU. Ce type de carte de contrôle est avantageuse puisqu’il n’y a plus d’interconnexion entre cartes à réaliser.
Toutefois, cette carte de contrôle étant de grande taille, elle est plus sensible aux sollicitations mécaniques et peut souffrir de résonnance vibratoire, particulièrement dans son utilisation dans le domaine automobile. Il est donc impératif de prévoir plusieurs points de fixation de la carte de contrôle répartis sur sa surface dans le souci d’éviter une zone sans fixation qui soit de surface importante.
Une des zones particulièrement sensibles se situe au-dessus du dispositif de filtrage capacitif. Or, comme évoqué précédemment, afin d’assurer un fonctionnement optimal du module de puissance, celui-ci doit être positionné à proximité du dispositif de filtrage capacitif. Et comme il est difficile de réaliser des points de fixation au-dessus du dispositif de filtrage capacitif, cette solution fait face à la problématique de présenter une grande zone de la carte de contrôle sans possibilité de fixation de celle-ci. Une solution qui s’impose est de positionner un plot de fixation entre le module de puissance et le dispositif de filtrage capacitif. Mais la multiplication du nombre de barres omnibus laisse encore moins de place pour placer un plot de fixation à cet endroit.
Une autre problématique dans un tel convertisseur est celle de l’isolation électrique. Les plots de fixation de la carte de contrôle sont réalisés par le dissipateur. Autrement dit, des protubérances au niveau du dissipateur forment les plots de fixation, par exemple de forme cylindrique, c’est-à-dire présentant une paroi externe de la forme de la surface latérale d’un cylindre et une paroi interne délimitant une cavité pour y insérer une vis de fixation. Le dissipateur étant à la masse châssis, il doit être disposé à une distance suffisamment éloignée des barres omnibus afin d’éviter la formation d’arcs. On se retrouve alors confronté à devoir placer des plots de fixation à proximité du dispositif de filtrage capacitif pour garantir un bon support de la carte de contrôle, mais à distance des barres omnibus pour respecter les distances d’isolation électrique afin de contrer les effets des lignes de fuite.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à proposer un ensemble de fixation de la carte de contrôle judicieux au sein d’un convertisseur de puissance permettant à la fois d’accrocher une carte de contrôle de grandes dimensions dans un environnement contraint par la place disponible tout en répondant aux contraintes d’isolation électrique.
A cet effet, l’invention concerne un convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend :
- Un dispositif de filtrage capacitif apte à lisser une tension continue issue d’une source de tension continue, le dispositif de filtrage capacitif étant délimité par un boîtier,
- Au moins un module de puissance relié au dispositif de filtrage capacitif par une barre omnibus positive et une barre omnibus négative, les barres omnibus s’étendant selon un premier axe horizontal, le module de puissance étant apte à générer une tension alternative à partir de la tension continue lissée, et inversement,
- Une carte de contrôle disposée sur le dispositif de filtrage capacitif et/ou le module de puissance et étant destinée à assurer le pilotage du module de puissance, la carte de contrôle comprenant un orifice de fixation,
- Un dissipateur métallique formant un logement pour le dispositif de filtrage capacitif et le module de puissance, et comprenant un plot de fixation s’étendant selon un premier axe vertical entre la barre omnibus positive et la barre omnibus négative, le plot de fixation comprenant une paroi externe et une paroi interne délimitant une cavité au droit de l’orifice de fixation de la carte de contrôle,
- Un moyen de fixation de la carte de contrôle au dissipateur disposé à travers l’orifice de fixation et la cavité du plot de fixation,
- Un dispositif d’isolation électrique, préférentiellement en plastique, intercalé entre les barres omnibus et le plot de fixation.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible de fixer une carte de contrôle de grandes dimensions dans un convertisseur de puissance présentant un haut niveau de compacité en la préservant des sollicitations mécaniques auxquelles elle est soumise. En outre, et malgré la faible disponibilité d’espace libre dans un tel convertisseur de puissance, l’invention permet de répondre à la problématique d’isolation électrique entre les composants, et garantit le maintien des distances d’isolation nécessaires entre le plot de fixation et les barres omnibus positive et négative adjacentes au plot de fixation. Il en résulte un convertisseur de puissance haute tension compact et respectueux des distances d’isolation.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif d’isolation électrique forme une enveloppe de dimension intérieure supérieure à une largeur extérieure du plot de fixation. En plus d’entourer le plot de fixation pour former un bouclier entre les barres omnibus et le plot de fixation, cette caractéristique facilite l’insertion du dispositif d’isolation électrique autour du plot de fixation.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la paroi externe du plot de fixation est de forme générale cylindrique et l’enveloppe du dispositif d’isolation électrique est cylindrique, la dimension intérieure de l’enveloppe étant son diamètre.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif d’isolation électrique présente une extrémité supérieure reliée à une surface inférieure de la carte de contrôle. Dans une telle variante, le dispositif d’isolation électrique est relié à la carte de contrôle. Il est mis en place en même temps que la carte de contrôle est disposée sur le dispositif de filtrage capacitif et/ou le module de puissance. Il n’y a pas de pièce additionnelle à manipuler et le dispositif d’isolation électrique vient s’insérer autour du plot de fixation lors de la mise en place de la carte de contrôle.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le dispositif d’isolation électrique est solidaire du boîtier du dispositif de filtrage. Dans une telle variante, le dispositif d’isolation électrique est relié au dispositif de filtrage capacitif. Lorsque le dispositif de filtrage capacitif est mis en place dans le dissipateur, l’excroissance formant le dispositif d’isolation électrique vient entourer le plot de fixation de sorte à jouer son rôle de protection pour allonger la distance d’isolation entre les barres omnibus et le plot de fixation.
Le boitier du dispositif de filtrage est par exemple réalisé en plastique.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, le module de puissance étant logé dans un carter, le dispositif d’isolation électrique est solidaire du carter du module de puissance. Dans une telle variante, le dispositif d’isolation électrique est relié au module de puissance. De même que précédemment, lorsque le module de puissance est mis en place dans le dissipateur, le dispositif d’isolation électrique trouve sa place autour du plot de fixation, entre le plot de fixation et les barres omnibus.
Le carter du module de puissance est par exemple réalisé en plastique.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la paroi externe du plot de fixation comprend un premier méplat, et préférentiellement un deuxième méplat s’étendant de part et d’autre de la cavité.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la paroi externe comprend un troisième méplat, et préférentiellement un quatrième méplat, distincts des premier et deuxième méplats, s’étendant de part et d’autre de la cavité.
La présence d’un ou plusieurs méplats sur la paroi externe du plot de fixation permet de réduire la section de celui-ci. Il en résulte à la fois une augmentation de la distance entre la paroi externe du plot de fixation et la barre omnibus adjacente et une facilité d’insertion du dispositif d’isolation électrique autour du plot de fixation, malgré l’existence de variation de section du plot de fixation du fait des tolérances associées au procédé de fabrication.
L’invention porte aussi sur un véhicule automobile comprenant un tel convertisseur de puissance.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention, telles qu’elles ont été décrites ou telles qu’elles vont être présentées dans la description détaillée qui va suivre, peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
Par souci de clarté, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références aux différentes figures.
Avant de détailler le principe de l’invention, les principaux éléments du convertisseur de puissance 100 vont être introduits sur la base des figures 1 à 3.
LaFIG. 1 représente une vue d’un dissipateur intégrant un module de puissance du convertisseur de puissance selon l’invention.
Le convertisseur de puissance 100 selon l’invention est notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile. Le convertisseur de puissance 100 comprend un dissipateur métallique 140. Comme on le verra sur les figures suivantes, le dissipateur métallique 140 forme un logement pour un dispositif de filtrage capacitif et le module de puissance 120. Une carte de contrôle 130 (non représentée sur laFIG. 1 ) est ensuite disposée sur le dispositif de filtrage capacitif 110 et/ou le module de puissance 120 pour assurer le pilotage du module de puissance 120. Le dispositif de filtrage capacitif 110 est apte à lisser une tension continue issue d’une source de tension continue. Le module de puissance 120 est apte à générer une tension alternative à partir de la tension continue lissée, et inversement.
On prend comme référence arbitraire le fait que le module de puissance 120 s’étend dans un plan horizontal, qui est également le plan principal selon lequel le convertisseur de puissance s’étend.
Le dissipateur métallique 140 comprend un plot de fixation 141 s’étendant selon un premier axe vertical Z, perpendiculaire au plan horizontal précédemment cité. On peut déjà noter que le plot de fixation 141 comprend une paroi externe 142 et une paroi interne 143 délimitant une cavité 144. Le plot de fixation 141, détaillé ci-après, a pour rôle de permettre la fixation de la carte de contrôle 130 au dissipateur métallique 140.
LaFIG. 2 représente une vue du dissipateur de laFIG. 1 intégrant aussi le dispositif de filtrage capacitif 110. Le dispositif de filtrage capacitif 110 est délimité par un boîtier 111 en plastique. Des barres omnibus 121, 122 s’étendent selon un premier axe horizontal X, perpendiculaire au premier axe vertical Z, et parallèle au plan horizontal, depuis le dispositif de filtrage capacitif 110 vers le module de puissance 120. Et le module de puissance 120 est relié au dispositif de filtrage capacitif 110 par au moins la barre omnibus positive 121 et au moins la barre omnibus négative 122. Le module de puissance est généralement disposé à proximité du dispositif de filtrage capacitif 110, pour permettre leur connexion dans un faible espace pour obtenir un convertisseur de puissance compact.
Comme cela apparaît sur laFIG. 2 , le plot de fixation 141 s’étend entre la barre omnibus positive 121 et la barre omnibus négative 122. En d’autres termes, de chaque côté du plot de fixation 141 se trouve une barre omnibus : la barre omnibus positive d’un côté et la barre omnibus négative de l’autre côté. Tel qu’évoqué en introduction, le dissipateur métallique 140 est à la masse châssis. Les barres omnibus ne sont pas isolées électriquement. Sans prendre de mesures particulières, il y a un risque d’interférences électriques entre les barres omnibus et le plot de fixation du fait de la faible distance qui les sépare. Ces interférences ne sont pas souhaitées et peuvent entraîner l’endommagement du convertisseur. Le convertisseur de puissance de l’invention apporte une solution expliquée ci-après qui permet d’avoir des distances de fuite et des distances de dégagement adéquates entre le plot de fixation et chaque barre omnibus adjacente au plot de fixation.
La distance de dégagement correspond à la plus courte distance dans l'air séparant les composants électriques, tandis que la distance de fuite correspond à la plus courte distance mesurée le long d'une surface isolante agencée entre ces composants. Ces distances sont notamment régies par des normes industrielles telles que la norme IEC 60664. Typiquement, plus la tension de fonctionnement des composants est élevée et plus les distances de fuite et de dégagement doivent être grandes afin d’éviter la formation d’arcs entre ces composants. Le convertisseur de l’invention résout le problème de devoir placer des plots de fixation à proximité du dispositif de filtrage capacitif pour garantir un bon support de la carte de contrôle, mais à distance des barres omnibus pour respecter les distances d’isolation électrique afin de contrer les effets des lignes de fuite.
LaFIG. 3 représente une vue du dissipateur de laFIG. 2 intégrant aussi la carte de contrôle 130. Dans cet exemple non-limitatif, la carte de contrôle 130 est disposée sur le module de puissance 120 et le dispositif de filtrage capacitif 110. Elle recouvre la totalité du module de puissance 120 et recouvre partiellement le dispositif de filtrage capacitif 110. D’autres configurations sont possibles sans sortir du cadre de l’invention : la carte de contrôle 130 peut couvrir l’un ou l’autre du module de puissance et du dispositif de filtrage capacitif, ou bien la carte de contrôle peut seulement couvrir partiellement l’un d’eux. Etant donné que la tendance est de mutualiser les fonctions d’une carte CU et d’une carte PU sur une même carte de contrôle, il ressort que la carte de contrôle présente une certaine dimension nécessitant le recouvrement au moins partiel du module de puissance et du dispositif de filtrage capacitif.
La carte de contrôle 130 comprend un orifice de fixation 131 pour permettre sa fixation au dissipateur métallique.
La cavité 144 du plot de fixation se situe au droit de l’orifice de fixation 131 de la carte de contrôle 130. En d’autres termes, la cavité 144 est en vis-à-vis de l’orifice de fixation 131 de la carte de contrôle 130. Le convertisseur de puissance 100 comprend un moyen de fixation 150 de la carte de contrôle 130 au dissipateur 140. Ce moyen de fixation est disposé à travers l’orifice de fixation 131 et la cavité 144 du plot de fixation 141. Le moyen de fixation 150 peut être une vis. Le moyen de fixation 150 traverse l’orifice de fixation 131 de la carte de contrôle 130 et vient se loger dans la cavité 144 du plot de fixation. Ainsi la carte de contrôle 130 est fixée rigidement au dissipateur métallique. Le convertisseur de puissance 100 peut en outre comprendre des dispositifs de fixation additionnels 151, par exemple disposés aux quatre coins de la carte de contrôle 130, pour fixer la carte de contrôle au dissipateur.
Pour résumer, le convertisseur de puissance 100 comprend le dispositif de filtrage capacitif 110 apte à lisser une tension continue issue d’une source de tension continue, le module de puissance 120 relié au dispositif de filtrage capacitif 110 par la barre omnibus positive 121 et la barre omnibus négative 122. On peut noter que le convertisseur 100 peut comprendre plusieurs modules de puissance.
Le convertisseur de puissance 100 comprend le dissipateur métallique 140 recevant en son sein le dispositif de filtrage capacitif 110 et le module de puissance 120. Il comprend aussi la carte de contrôle 130 pour assurer le pilotage du module de puissance 120. La carte de contrôle 130 est fixée au dissipateur métallique 140 par le biais du plot de fixation 141 du dissipateur 140, par exemple par une vis 150 qui traverse l’orifice 131 de la carte de contrôle et s’insère dans la cavité 144 du plot de fixation 141.
Dans l’art antérieur, et compte-tenu de la compacité des convertisseurs de puissance, des interférences électriques sont possibles entre les barres omnibus 121, 122 d’une part et le plot de fixation d’autre part. En effet, la distance entre chaque barre omnibus et le plot de fixation, peut être trop courte et entraîner ces interférences électriques.
Selon l’invention, le convertisseur de puissance 100 comprend un dispositif d’isolation électrique 160, en matériau électriquement isolant, préférentiellement en plastique, intercalé entre les barres omnibus 121, 122 et le plot de fixation 141. Le dispositif d’isolation électrique 160 est visible sur laFIG. 2 .
Grâce à cette caractéristique, le convertisseur de puissance de l’invention permet de procéder à la fixation de la carte de contrôle dans un environnement compact tout en assurant les distances requises pour augmenter les distances de dégagement et de fuite afin de répondre aux contraintes d’isolation électrique.
Le dispositif d’isolation électrique 160 est disposé d’une part entre la barre omnibus 121 et le plot de fixation 141 et d’autre part entre la barre omnibus 122 et le plot de fixation 141. Le dispositif d’isolation électrique 160 s’interpose entre la barre omnibus adjacente au plot de fixation et le plot de fixation et vise à allonger la distance d’isolation entre la barre omnibus et le plot de fixation.
Le dispositif d’isolation électrique 160 entoure le plot de fixation 141, bloquant ainsi toute ligne directe entre la barre omnibus adjacente et le plot de fixation. Grâce au dispositif d’isolation électrique 160, les distances d’isolation entre le plot de fixation et les barres omnibus adjacentes sont allongées. Le chemin à parcourir entre chaque barre omnibus et le plot de fixation doit contourner le dispositif d’isolation électrique 160 comme cela sera explicité dans la description détaillée des variantes de dispositif d’isolation électrique.
LaFIG. 4 représente une vue du boîtier 111 du dispositif de filtrage capacitif 110. On y voit les barres omnibus 121, 122 qui s’étendent selon l’axe X. Dans cette variante de réalisation, le dispositif d’isolation électrique 160 est solidaire du boîtier en plastique du dispositif de filtrage. Le dispositif d’isolation électrique 160 peut être vu comme une excroissance du boîtier 111 du dispositif de filtrage capacitif 110 ou bien il peut s’agir d’une pièce additionnelle ajoutée et reliée au boîtier 111 du dispositif de filtrage capacitif 110. Le dispositif d’isolation électrique 160 présente une forme creuse. Autrement dit, le dispositif d’isolation électrique 160 comprend un passage traversant s’étendant selon l’axe Z. Le passage traversant permet au dispositif d’isolation électrique 160 de se loger autour du plot de fixation 141 et d’offrir une ouverture pour l’insertion du moyen de fixation 150 dans le plot de fixation afin de fixer la carte de contrôle au plot de fixation 141.
Le dispositif d’isolation électrique forme une enveloppe de dimension intérieure 161 supérieure à une largeur extérieure 145 du plot de fixation 141. Cette dimension intérieure 161 correspond à la dimension interne du passage traversant. Elle peut par exemple être la largeur d’une section perpendiculaire à l’axe Z du passage traversant si le passage traversant a une section rectangulaire ou carrée.
Sur laFIG. 4 , le dispositif d’isolation électrique 160 est associé au dispositif de filtrage capacitif 110. En alternative, le dispositif d’isolation électrique 160 peut être associé au module de puissance 120. Cette variante n’est pas représentée, mais sur un principe analogue à ce qui a été décrit précédemment, on comprend que le module de puissance étant logé dans un carter, le dispositif d’isolation électrique est relié au carter du module de puissance. Dans ce cas, le dispositif d’isolation électrique peut être une excroissance du carter du module de puissance ou bien il peut être un élément additionnel ajouté et fixé au carter du module de puissance, afin de former un passage traversant disposé autour du plot de fixation 141 du dissipateur métallique 140, sur le même principe que ce qui vient d’être expliqué pour le dispositif de filtrage capacitif.
LaFIG. 5 représente une vue d’un mode de réalisation d’un plot de fixation 141 du convertisseur de puissance selon l’invention. Dans ce mode de réalisation, le plot de fixation présente, dans le plan P1 perpendiculaire à l’axe Z, une section en forme de squircle. Le squircle est une forme mathématique intermédiaire entre un carré et un cercle, il s’agit de la contraction de square (carré) et circle (cercle). On parle aussi de carré arrondi ou de carré présentant une même courbure à la place de chacun de ses sommets. En variante, la section du plot de fixation dans le plan P1 peut être circulaire ou polygonale, par exemple rectangulaire ou carrée. Dans le cas d’une section de forme de squircle, la largeur extérieure 145 du plot de fixation est la distance entre deux côtés opposés du squircle. Dans le cas d’une section circulaire, la largeur extérieure 145 est le diamètre de la section.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, la paroi externe du plot de fixation comprend un premier méplat 146, et préférentiellement un deuxième méplat 147, s’étendant tous les deux de part et d’autre de la cavité 144. Autrement dit, le ou les méplats(s) se situe(nt) sur la paroi externe du plot de fixation et s’étend(ent) sur au moins une partie de sa hauteur, depuis sa surface supérieure. La présence d’un méplat 146 constitue une diminution de section du plot de fixation. La présence des méplats 146, 147 en vis-à-vis par rapport à l’axe Z diminue davantage la section du plot de fixation.
Dans une autre variante, la paroi externe peut comprendre un troisième méplat, et préférentiellement un quatrième méplat, distincts des premier et deuxième méplats, s’étendant de part et d’autre de la cavité 144. Les troisième et quatrième méplats peuvent être identiques aux premier et deuxième méplats, ils sont décalés autour de l’axe Z par rapport au positionnement des premier et deuxième méplats. Le troisième et quatrième méplats diminuent la section du plot de fixation.
Les méplats du plot de fixation permettent de réduire la dimension du plot de fixation selon une section perpendiculaire à l’axe Z. Cela revient à dire que l’usinage de méplats permet de diminuer la largeur du plot de fixation (ou le diamètre dans le cas d’une section circulaire du plot de fixation). Cette diminution de largeur a un double effet : elle permet d’augmenter la distance entre le plot de fixation et la barre omnibus adjacente, et elle permet de faciliter l’insertion du plot de fixation dans le passage traversant du dispositif d’isolation électrique.
LaFIG. 6 représente schématiquement une vue en coupe d’un plot de fixation 141 de la carte de contrôle 130 du convertisseur de puissance de l’invention avec deux variantes de dispositif d’isolation électrique. Une variante est illustrée sur la partie gauche de la figure et une autre variante est illustrée sur la partie droite de la figure.
Dans ce qui suit, nous parlerons d’une paroi externe du plot de fixation de forme générale cylindrique, auquel cas l’enveloppe du dispositif d’isolation électrique est cylindrique, et la dimension intérieure de l’enveloppe est son diamètre. Cependant, le même principe s’applique dans le cas d’une paroi externe du plot de fixation avec une section de forme polygonale, par exemple rectangulaire ou carrée.
Dans la variante illustrée à gauche de la figure, le dispositif d’isolation électrique 160 est disposé entre la barre omnibus adjacente au plot de fixation et le plot de fixation. Il peut s’agir d’une excroissance du dispositif de filtrage capacitif ou du module de puissance comme expliqué précédemment.
Dans la variante illustrée à droite de la figure, le dispositif d’isolation électrique 160 présente une extrémité supérieure 162 reliée à une surface inférieure 132 de la carte de contrôle 130. Dans cette variante, le dispositif d’isolation électrique 160 est fixé à la carte de contrôle 130, au niveau de sa surface inférieure 132. Lorsque la carte de contrôle 130 est mise en position pour être fixée au dissipateur métallique, le dispositif d’isolation électrique 160 est mis en position autour du plot de fixation, il entoure ce dernier de sorte à former une enveloppe tout autour de la partie supérieure du plot de fixation.
Quelle que soit la variante, le dispositif d’isolation électrique 160 est interposé entre une barre omnibus voisine du plot de fixation et le plot de fixation.
La barre omnibus 121 est une barre omnibus positive, elle peut être à haute tension, par exemple entre 400 et 800V. La barre omnibus 122 est une barre omnibus négative. Le dissipateur 111 est quant à lui métallique.
Les flèches en pointillés représentent la distance de fuite obtenue entre les barres omnibus et le plot de fixation du dissipateur. On voit que grâce à l’insertion du dispositif d’isolation électrique, la distance de fuite est plus importante que sans le dispositif d’isolation électrique. Dit autrement, le dispositif d’isolation électrique 160 permet d’augmenter la distance d’isolement entre une barre omnibus et le plot de fixation, bien que ces deux éléments soient adjacents et séparés physiquement par une faible distance. On parle de ligne de fuite allongée. Le dispositif d’isolation électrique est en matériau électriquement isolant, préférentiellement en plastique. Il forme un bouclier entre le plot de fixation et les barres omnibus 121, 122.
Grâce à l’invention, il est ainsi possible d’intégrer une carte de contrôle de grandes dimensions dans un convertisseur de puissance compact et, malgré tout, de maintenir les distances d’isolation requises entre le plot de fixation et les barres omnibus adjacentes au plot de fixation disposé entre une barre omnibus positive et une barre omnibus négative.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment les caractéristiques de différentes variantes de réalisation de l’invention peuvent être combinées pour réaliser l’invention, dans la mesure où ces variantes ne sont pas incompatibles entre elles.
Claims (9)
- Convertisseur de puissance (100), notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend :
- Un dispositif de filtrage capacitif (110) apte à lisser une tension continue issue d’une source de tension continue, le dispositif de filtrage capacitif (110) étant délimité par un boîtier (111),
- Au moins un module de puissance (120) relié au dispositif de filtrage capacitif (110) par une barre omnibus positive (121) et une barre omnibus négative (122), les barres omnibus (121, 122) s’étendant selon un premier axe horizontal (X), le module de puissance (120) étant apte à générer une tension alternative à partir de la tension continue lissée, et inversement,
- Une carte de contrôle (130) disposée sur le dispositif de filtrage capacitif (110) et/ou le module de puissance (120) et étant destinée à assurer le pilotage du module de puissance (120), la carte de contrôle (130) comprenant un orifice de fixation (131),
- Un dissipateur métallique (140) formant un logement pour le dispositif de filtrage capacitif (110) et le module de puissance (120), et comprenant un plot de fixation (141) s’étendant selon un premier axe vertical (Z) entre la barre omnibus positive (121) et la barre omnibus négative (122), le plot de fixation (141) comprenant une paroi externe (142) et une paroi interne (143) délimitant une cavité (144) au droit de l’orifice de fixation (131) de la carte de contrôle (130),
- Un moyen de fixation (150) de la carte de contrôle (130) au dissipateur (140) disposé à travers l’orifice de fixation (131) et la cavité (144) du plot de fixation (141),
- Un dispositif d’isolation électrique (160), préférentiellement en plastique, intercalé entre les barres omnibus (121, 122) et le plot de fixation (141).
- Convertisseur de puissance (100) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d’isolation électrique (160) forme une enveloppe de dimension intérieure (161) supérieure à une largeur extérieure (145) du plot de fixation (141).
- Convertisseur de puissance (100) selon la revendication 2, dans lequel la paroi externe (142) du plot de fixation (141) est de forme générale cylindrique et l’enveloppe du dispositif d’isolation électrique (160) est cylindrique, la dimension intérieure de l’enveloppe étant son diamètre.
- Convertisseur de puissance (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d’isolation électrique (160) présente une extrémité supérieure (162) reliée à une surface inférieure (132) de la carte de contrôle (130).
- Convertisseur de puissance (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d’isolation électrique (160) est solidaire du boîtier (111) du dispositif de filtrage (110).
- Convertisseur de puissance (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, le module de puissance (120) étant logé dans un carter, dans lequel le dispositif d’isolation électrique (160) est solidaire du carter du module de puissance.
- Convertisseur de puissance (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la paroi externe (142) du plot de fixation (141) comprend un premier méplat (146), et préférentiellement un deuxième méplat (147) s’étendant de part et d’autre de la cavité (144).
- Convertisseur de puissance (100) selon la revendication 7, dans lequel la paroi externe (142) comprend un troisième méplat, et préférentiellement un quatrième méplat, distincts des premier et deuxième méplats, s’étendant de part et d’autre de la cavité (144).
- Véhicule automobile comprenant un convertisseur de puissance (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2411053A FR3167496A1 (fr) | 2024-10-14 | 2024-10-14 | Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile |
| PCT/EP2025/079405 WO2026082621A1 (fr) | 2024-10-14 | 2025-10-13 | Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2411053A FR3167496A1 (fr) | 2024-10-14 | 2024-10-14 | Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile |
| FR2411053 | 2024-10-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3167496A1 true FR3167496A1 (fr) | 2026-04-17 |
Family
ID=94323002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2411053A Pending FR3167496A1 (fr) | 2024-10-14 | 2024-10-14 | Convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3167496A1 (fr) |
| WO (1) | WO2026082621A1 (fr) |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20140160823A1 (en) * | 2011-07-29 | 2014-06-12 | Hitachi Automotive Systems, Ltd | Power Conversion Apparatus |
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-
2024
- 2024-10-14 FR FR2411053A patent/FR3167496A1/fr active Pending
-
2025
- 2025-10-13 WO PCT/EP2025/079405 patent/WO2026082621A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140160823A1 (en) * | 2011-07-29 | 2014-06-12 | Hitachi Automotive Systems, Ltd | Power Conversion Apparatus |
| US10003274B2 (en) * | 2013-09-18 | 2018-06-19 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Power conversion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2026082621A1 (fr) | 2026-04-23 |
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