WO2020156842A1 - Power electronics module, voltage converter and electrical system - Google Patents

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WO2020156842A1
WO2020156842A1 PCT/EP2020/051191 EP2020051191W WO2020156842A1 WO 2020156842 A1 WO2020156842 A1 WO 2020156842A1 EP 2020051191 W EP2020051191 W EP 2020051191W WO 2020156842 A1 WO2020156842 A1 WO 2020156842A1
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WO
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bus bar
capacitor
terminal
controllable switch
main terminal
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PCT/EP2020/051191
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French (fr)
Inventor
Mathieu Bertrand
Manuel FALGUIER
Yann LECOCQ
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
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    • H01L23/49568—Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation

Definitions

  • a power electronic module including a filter capacitor is disclosed.
  • the invention also relates to a voltage converter comprising such an electronic power module as well as to an electrical system comprising such a voltage converter.
  • TML technology is used for the manufacture of electronic power modules, for example intended to supply an electric motor.
  • Such an electronic module comprises, as for example disclosed by documents FR 3068545 A1 and EP 2894952 A1:
  • controllable including:
  • control terminal intended to selectively open and close the switch controllable between the first main terminal and the second main terminal
  • the first main terminal of the first controllable switch being connected to the first bus bar
  • the second main terminal of the first controllable switch and the first terminal main of the second controllable switch being connected to the third bus bar.
  • the first bus bar and the second bus bar are intended to receive a DC supply voltage.
  • a capacitor, or decoupling capacitor, is used to filter this DC supply voltage.
  • each intermediate bus bar is connected to one of the first and second bus bars by a shape mating connection, a protuberance formed in the second flat part penetrating into a slot formed in the first and second bus bars.
  • EP 2894952 A1 shows an electronic module in which a capacitor is directly connected to the first and second bus bars.
  • the over-molded housing is over-molded on the capacitor in addition to being over-molded on the bus bars and controllable switches.
  • This electronic module makes it possible to reduce the loop inductance by bringing the capacitor closer to the controllable switches.
  • overmolding a case on a capacitor presents significant industrialization difficulties.
  • the present invention aims to eliminate all or part of these drawbacks.
  • the invention relates to an electronic power module comprising:
  • controllable switches comprising a first controllable switch and a second controllable switch, each switch
  • controllable including:
  • control terminal intended to selectively open and close the switch controllable between the first main terminal and the second main terminal
  • the first main terminal of the first controllable switch being connected to the first bus bar
  • the electronic power module further comprising a capacitor
  • capacitor comprising a first terminal of the capacitor and a second terminal of the capacitor, the first terminal of the capacitor being connected directly to one of the first and second bus bars,
  • the direct connection of the capacitor to the first and / or the second bus bar of the power electronic module makes it possible to bring the capacitor closer to the controllable switches and therefore to reduce the length of the electrical conductor between the
  • This reduction in switching losses can allow a reduction in the size of the controllable switches, and therefore potentially in their cost. Such a reduction can also allow an increase in the power of the electronic power module.
  • the position outside the overmolded capacitor case allows simpler manufacture of the power electronic module. Indeed, thanks to this external position, the capacitor is not subjected to the stresses due to the injection of the material of the overmolded case.
  • the direct connection of a terminal of the capacitor to a bus bar is made on a monobloc portion of this bus bar also connected to a terminal of a controllable switch.
  • capacitor is connected directly to the other of the first and second bus bars.
  • connection of the two terminals of the capacitor directly to the first bus bar and to the second bus bar makes it possible to further reduce the loop inductance and therefore to further limit the losses in switching energy of the controllable switches.
  • capacitor belongs to an area of lower stiffness than the rest of the capacitor and also to the area of the bus bar to which it is connected.
  • a capacitor of which at least one of the terminals is flexible makes it possible to limit the mechanical stresses in the capacitor when the bus bars are deformed, in particular under the effect of the expansion due to heating during operation of the electronic power module. Such a deformation can also take place when the bus bars are subjected to mechanical forces, for example during the connection, for example by welding or soldering, of the bus bars to the remains of the electric lines to which they belong.
  • the first bus bar and the second bus bar each comprise a flat part, the first main terminal of the first controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the first bus bar being connected to the flat part of the first bus bar, the second main terminal of the second controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the second bus bar being connected to the planar part of the second bus bar.
  • the flat part of the first bus bar and the flat part of the second bus bar are coplanar and each have an upper face and a lower face.
  • the second main terminal of the second controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the second bus bar are connected to the upper face of the second bus bar.
  • connection of the capacitor on the top face of the bus bars allows a simplification of the manufacturing process. Indeed, the controllable switches and the capacitor being connected to the same face of the bus bars, it is possible to mount them before the injection operation of the overmolded case.
  • the first main terminal of the first controllable switch is connected to the upper face of the first bus bar
  • the second main terminal of the second controllable switch is connected to the upper face of the second bus bar
  • the terminal of the capacitor connected to the second bus bar is connected to the underside of the second bus bar. Connecting the capacitor terminals to the undersides of the first and second bus bars frees space on the upper face for controllable switches.
  • thermal contact for example by means of thermal paste, can be obtained between the capacitor and the heat sink by virtue of such a connection of the terminals of the capacitor to the lower faces of the first and second bus bars. This thermal contact improves the cooling of the condenser.
  • the invention also relates to a voltage converter comprising:
  • the power electronic module having a heat dissipation surface in thermal contact with a heat exchange surface of the heat sink.
  • the invention also relates to a voltage converter comprising:
  • the power electronic module having a heat dissipation surface on the side of the lower faces of the first and second bus bars, the heat dissipation surface of the power electronic module being in thermal contact with a heat exchange surface of the heat sink, the surface heat exchange heat sink having a cavity in which the capacitor is housed.
  • the invention also relates to an electrical system comprising:
  • a rotating electrical machine having at least three phase windings associated with the electronic power modules, each phase winding of the rotating electrical machine having two ends, one end of which is respectively connected to one of the third bus bars of the electronic power modules.
  • FIG. 1 represents an electrical diagram of an electrical system comprising a voltage converter
  • figure 2 shows a partial electric diagram of the voltage converter of figure 1
  • FIG. 3 represents a partial view of the voltage converter of FIG. 1 comprising an electronic power module according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents a partial view of the electronic power module of FIG. 3,
  • FIG. 5 represents a view of the electronic power module of FIG. 3,
  • figure 6 shows a partial schematic view of a heat sink of the voltage converter of figure 3
  • FIG. 7 represents a partial view of the voltage converter of FIG. 1 comprising an electronic power module according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 8 represents a partial view of the electronic power module of FIG. 7,
  • FIG. 9 represents a view of the electronic power module of FIG. 7,
  • FIG. 10 represents a partial schematic view of a heat sink of the voltage converter of FIG. 7.
  • FIG. 1 represents an electrical system 100 in which the invention can be implemented.
  • the electrical system 100 is for example intended to be installed in a motor vehicle.
  • the electrical system 100 first of all comprises an electrical power source 102 designed to deliver a direct voltage U, for example between 20 V and 100 V, for example 48 V.
  • the electrical power source 102 comprises for example a drums.
  • the electrical system 100 further comprises a rotating electrical machine 130 comprising several phase windings (not shown) intended to present respective phase voltages.
  • the electrical system 100 further includes a voltage converter 104 connected between the electrical power source 102 and the electrical machine 130 to convert between the direct voltage U and the phase voltages.
  • the voltage converter 104 firstly comprises a positive electric line 106 and a negative electric line 108 intended to be connected to the electric power source 102 to receive the direct voltage U, the positive electric line 106 receiving a high electric potential. and the negative electric line 108 receiving a low electric potential.
  • the voltage converter 104 further comprises at least one electronic power module 110 comprising one or more phase electric lines 122 intended to be respectively connected to one or more phases of the electric machine 130, in order to supply their respective phase voltages.
  • the voltage converter 104 comprises three electronic power modules 110 each comprising two phase electric lines 122 connected to two phases of the electric machine 130.
  • the electric machine 130 comprises two three-phase systems each comprising three phases, and intended to be electrically phase-shifted by 120 ° with respect to each other.
  • the first phase electric lines 122 of the power electronic modules 110 are respectively connected to the three phases of the first three-phase system, while the second phase electric lines 122 of the power modules 110 are respectively connected to the three phases of the second three-phase system.
  • Each electronic power module 110 comprises, for each phase electric line 122, a first controllable switch 112 connected between the positive electric line 106 and the phase electric line 122 and a second controllable switch 114 connected between the phase electric line 122 and the negative electric line 108.
  • the controllable switches 112, 114 are arranged so as to form a chopping arm, in which the phase electric line 122 forms a midpoint.
  • Each controllable switch 112, 114 comprises first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120 intended to selectively open and close the controllable switch 112, 114 between its two main terminals 116, 118 according to a signal of command applied to it.
  • the controllable switches 112, 114 are preferably transistors, for example field effect transistors with a metal-oxide-semiconductor structure (standing for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) having a gate forming the terminal of control 120, and a drain and a source respectively forming the main terminals 116, 118.
  • controllable switches 112, 114 each have the shape of a plate, for example substantially rectangular, having an upper face and a lower face.
  • the first main terminal 116 extends on the lower face, while the second main terminal 118 extends on the upper face.
  • the underside forms a heat dissipating face.
  • the voltage converter 104 further comprises, for each electronic power module 110, a filtering capacitor 124 having a first terminal 126 and a second terminal 128 respectively connected to the positive electric line 106 and to the negative electric line 108.
  • the positive power line 106, the negative power line 108 and the phase power lines 122 are rigid elements designed to withstand electric currents of at least 1 A. They preferably have a thickness of at least 1. mm.
  • the electric machine 130 has both the function of an alternator and of an electric motor. More specifically, the motor vehicle further comprises a heat engine (not shown) having an output axis to which the electric machine 130 is connected by a belt (not shown). The heat engine is intended to drive the wheels of the motor vehicle via its output axis.
  • the electrical machine supplies electrical energy to the electrical power source 102 from the rotation of the output shaft.
  • the voltage converter 104 then operates as a rectifier. When operating as an electric motor, the electric machine drives the output shaft (in addition to or instead of the heat engine).
  • the voltage converter 104 then operates as an inverter.
  • the electric machine 130 is for example located in a gearbox or in a clutch of the motor vehicle or in place of the alternator.
  • FIG. 2 represents a partial electric diagram of the voltage converter according to the invention. More precisely, this figure shows a power electronic module 110 associated with its filtering capacity.
  • the filtering capacity is achieved through a first capacitor 161 and a second capacitor 160.
  • the first capacitor 161 comprises a first terminal connected to the positive electric line 106 and a second terminal connected to the negative electric line 108.
  • the connection between the first terminal of the first capacitor 161 and the electric line 106 as well as the connection between the second terminal of the first capacitor 161 and the negative electric line are produced in the electronic power module 110 so as to reduce the length of the electric line between the capacitor and the first controllable switch 112 and the second controllable switch 114.
  • a reduced line length makes it possible to limit the loop inductance between the
  • the second capacitor 160 makes it possible to increase the filtering capacity if the capacity of the first capacitor 161 is not sufficient. Indeed the size of the first capacitor 161 is limited by the size of the electronic power module 110.
  • the second capacitor 160 comprises a first terminal connected to the positive electric line 106 and a second terminal connected to the negative electric line 108.
  • the connection between the first terminal of the first capacitor 161 and the electric line 106 as well as the connection between the second terminal of the first capacitor 161 and the negative electric line are made outside the electronic power module 110.
  • a sixth inductance 156 between the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 and the phase line 122.
  • the first, third, fifth and sixth inductors will be the main inductors opposing the switching to the closed position of the first controllable switch 112 and of the second controllable switch 114. These inductances being reduced due to electrical connections of reduced lengths in the electronic module power, the energy losses during the switching of the first controllable switch 112 and the second controllable switch 114 are reduced.
  • FIG. 2 represents a single phase power electronic module.
  • the electronic modules of the embodiments of the invention shown in Figures B to 10 each comprise two phase electric lines.
  • the electronic power module comprises one or more phase electric lines.
  • FIG. 3 represents a partial view of the voltage converter 100 comprising a power module 110 according to a first embodiment and a heat sink 502, only a part of which is shown in FIG. 3.
  • Figure 4 shows a partial view of the power module 110 of Figure 3.
  • the power module 110 includes a lower face and an upper face.
  • the underside of the power module 110 includes a heat dissipation surface. This heat dissipation surface is in thermal contact with a heat exchange surface of the heat sink 502.
  • the 110 power electronic module includes:
  • controllable switch 112 a pair of controllable switches comprising a first controllable switch 112 and a second controllable switch 114, each controllable switch comprising:
  • a control terminal 120 intended to selectively open and close the switch controllable between the first main terminal 116 and the second main terminal 118,
  • the first bus bar 506, the second low bus 508 and the third bus bar 522 are for example made from one or more plates of a conductive material, in particular copper or a copper alloy.
  • the first bus bar 506, the second low bus 508 and the third bus bar 522 respectively have planar and coplanar portions, and extending side by side.
  • the planar portions of the first bus bar 506, the second low bus 508 and the third bus bar 522 include a bottom face and an upper face.
  • first controllable switch 112 and the second controllable switch 114 have the shape of a substantially rectangular plate.
  • the first main terminal 116 of each controllable switch extends over at least part of an upper upper face, while the second main terminal of each controllable switch 118 extends over a lower face (not visible in the figures).
  • the first main terminal 116 of the first controllable switch 112 is connected via at least one conductive tab 208 to the planar portion of the first bus bar 506 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the first controllable switch 112 to the first bus bar 506
  • the second main terminal 118 of the first controllable switch 112 is pressed against the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the second main terminal 118 to the third bus bar 522.
  • the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 is connected via at least one conductive tab 210 to the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 to the third bus bar 522
  • the second main terminal 118 of the second controllable switch 114 is pressed against the planar portion of the second bus bar 508 so as to electrically connect the second main terminal 118 of the second controllable switch 114 to the second bus bar 508.
  • the second main terminal 118 of the first controllable switch 112 is pressed against the planar portion of the first bus bar 506 so as to electrically connect the second main terminal 118 to the first bus bar 506.
  • the first main terminal 116 of the first controllable switch 112 is connected via at least one conductive tab 208 to the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the first controllable switch 112 to the third bus bar 522.
  • the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 is connected via at least one conductive tab 210 to the flat portion of the second bus bar 508 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the second. controllable switch 114 to the second bus bar 508.
  • the second main terminal 118 of the second controllable switch 114 is pressed against the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the second main terminal 118 of the second controllable switch 114 to the third bus bar 522.
  • control terminals 120 of the first controllable switch 112 and of the second controllable switch 114 extend in the example described on their upper face and are connected to control pins 212.
  • the first terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the top face of the first bus bar 506.
  • the second terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the top face of the second bus bar 508.
  • Such a direct connection is for example made by soldering or brazing.
  • the direct connection of a terminal of the first capacitor 161 to a bus bar is made on a monobloc portion of this bus bar also connected to a terminal of a controllable switch.
  • only the first terminal of the first capacitor 161 is fixed directly to the first bus bar 506.
  • the second terminal of the first capacitor 161 is for example connected by
  • connection bar can be connected directly to the second terminal of capacitor 161 and to the second bus bar 508.
  • only the second terminal of the first capacitor 161 is attached directly to the second bus bar 508.
  • the first terminal of the first capacitor 161 is for example connected by means of a connection bar.
  • the connection bar can be connected directly to the first terminal of the first capacitor 161 and to the first bus bar 508.
  • the first capacitor 161 is on the outside of the overmolded housing 550.
  • the overmolded housing 550 is made of an insulating material.
  • the insulating material is for example a thermosetting resin of epoxy type.
  • At least one terminal of the first capacitor 161 belongs to an area of lower stiffness than that of the rest of the first capacitor 161 and also to the area of the bus bar to which it is connected.
  • the lower stiffness zone absorbs mechanical deformations of the first and second bus bars to which the first capacitor 161 is connected. Such mechanical deformations can in particular be generated by the expansion of various elements of the electronic power module 110 under the effect of heat.
  • the first capacitor is for example a stacked capacitor.
  • This type of capacitor comprises a plurality of stacked capacitor elements.
  • Each capacitor element includes a first connection surface and a second connection surface.
  • the first connection surfaces are connected by a first metal strip forming the first terminal of the first capacitor 161.
  • the second connection surfaces are connected by a second metal strip forming the second terminal of the first capacitor 161.
  • the flexibility of the first metal strip and of the second metal strip makes it possible to absorb the mechanical deformations of the first and second bus bars.
  • the heat sink has openings 562 for the passage of the control pins 212.
  • FIG. 5 represents a view of the electronic power module 110 making it possible to see the underside of the electronic power module 110.
  • An opening 554 is made in the overmolded housing 550 on the underside of the power electronic module 110. Thanks to the opening 554 part of the lower faces of the first bus bar 506, of the second bus bar 508 and of the third bar omnibus 522 is not covered by the overmolded housing 550. This part forms the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
  • the opening 554 of the overmolded housing 550 is for example made during the overmolding operation of the overmolded housing 550.
  • the overmolded housing 550 can include positioning pins 552. making it possible to position the power electronic module 110 resting on the heat sink 502.
  • the positioning pins 552 have for example a frustoconical shape.
  • FIG. 6 shows part of the heat sink 502.
  • the heat sink 502 includes a generally planar upper face 503.
  • the electronic power module 110 rests on the upper face 503.
  • a protuberance forming a pad 564 projects from the upper face 503 of the heat sink 502.
  • the pad 564 has a planar upper surface 568 parallel to the upper face 503 of the heat sink 502.
  • the pad 564 further comprises a peripheral wall 567 connecting the planar upper surface 566 of the pad 564 to the upper face 503 of the heat sink 502.
  • the peripheral surface 567 connects the flat upper surface 566 of the pad 564 to the upper face 503 of the heat sink 502.
  • the heat sink 502 has a first hole 570 and a second hole 571 receiving the positioning pins 552 of the overmolded housing 550.
  • the first hole 570 is for example of cylindrical shape.
  • the second hole 571 is for example oblong in shape.
  • the pad 564 penetrates the opening 554 of the overmolded housing 550.
  • the flat upper surface of the pad 564 is in thermal contact with the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
  • the upper face 568 of the pad forms the heat exchange surface of the heat sink 502. It is in thermal contact with the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
  • the thermal contact is for example made using a thermal paste or a thermal adhesive.
  • the thermal paste and thermal glue are electrically insulating so as not to electrically connect with each other, and with the heat sink 502, the first bus bar 506, the second bus bar 508 and the third bus bar 522.
  • a space can be provided between the peripheral surface 567 of the pad 564 and a peripheral surface of the opening 554. This space can receive a surplus of thermal paste or thermal adhesive.
  • FIG. 7 represents a partial view of the voltage converter 100 comprising a power module 110 according to a second embodiment of the invention and a heat sink 502 of which only a part is shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 represents a view partial of the 110 power module of Figure 7.
  • the second embodiment is similar to the first embodiment.
  • capacitor 161 is directly connected to the underside of the first bus bar 506.
  • the second terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the underside of the second bus bar 508.
  • a terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the underside of a bus bar.
  • FIG. 9 represents a view of the electronic power module 110 according to the second embodiment making it possible to see the underside of the electronic power module 110.
  • the peripheral surface of the opening 554 produced in the overmolded housing 550 may be interrupted.
  • This interruption of the peripheral surface of the opening 554 makes it possible to house the first capacitor 161 without reducing the thermal contact surface between the exchange surface. thermal 568 of the heat sink 502 and the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
  • FIG. 10 represents part of the heat sink 502 adapted to the second embodiment of the power electronic module 110.
  • the heat sink has a cavity 566 recessed from the top face 503 of the heat sink 502.
  • the cavity 566 makes it possible to house the first capacitor 161.
  • the power electronic modules according to the embodiments of the invention shown in Figures 3 to 10 comprise two pairs of controllable switches each comprising a high side controllable switch 112 and the switches and a low side controllable switch 114 and each being electrically connected to a phase power line 122.
  • the electronic power module can comprise one or more pairs of controllable switches, each of the pairs being electrically connected to a phase electric line 122.
  • the power electronic modules according to the embodiments of the invention shown in Figures 3 to 10 comprise two second bus bars 508 and a first bus bar 506.
  • the electronic power module can comprise one or more first bus bars 506 and second bus bars 508.
  • the electronic power modules according to the embodiments of the invention shown in FIGS. 3 to 10 comprise two first capacitors 161.
  • the electronic power module can comprise one or more first capacitors 161.
  • first bus bar 506 is part of the positive power line 106 and the second bus bar 508 is part of the negative power line 108. In another embodiment of the invention the first bus bar 506 is part of the negative power line 108 and the second bus bar 508 is part of the negative power line 106.

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Abstract

The invention relates to a power electronics module (110) comprising a first busbar (506), a second busbar (508), a third busbar (522), a pair of controllable switches comprising a first controllable switch and a second controllable switch, an overmoulded housing (550) over the first controllable switch, the second controllable switch, the first busbar (506), the second busbar (508) and the third busbar (522). The power electronics module (110) further comprises a capacitor (161), the capacitor (161) comprising a first capacitor terminal and a second capacitor terminal, the first capacitor terminal being connected directly to one of the first and second busbars (506, 508). The capacitor (161) is outside the overmoulded housing (550).

Description

MODULE ELECTRONIQUE DE PUISSANCE, CONVERTISSEUR ELECTRONIC POWER MODULE, CONVERTER
DE TENSION ET SYSTEME ELECTRIQUE OF VOLTAGE AND ELECTRICAL SYSTEM
L'invention porte sur un module électronique de puissance comprenant un condensateur de filtrage. L'invention porte également sur un convertisseur de tension comprenant un tel module électronique de puissance ainsi que sur un système électrique comprenant un tel convertisseur de tension. A power electronic module including a filter capacitor is disclosed. The invention also relates to a voltage converter comprising such an electronic power module as well as to an electrical system comprising such a voltage converter.
De manière connue, la technologie TML est utilisée pour la fabrication de modules électronique de puissance par exemple destinés à alimenter un moteur électrique. In a known manner, TML technology is used for the manufacture of electronic power modules, for example intended to supply an electric motor.
Un tel module électronique comprend, comme par exemple divulgué par les documents FR 3068545 Al et EP 2894952 Al : Such an electronic module comprises, as for example disclosed by documents FR 3068545 A1 and EP 2894952 A1:
- une première barre omnibus, - a first bus bar,
- une deuxième barre omnibus, - a second bus bar,
- une troisième barre omnibus, - a third bus bar,
- une paire d'interrupteurs commandables comprenant un premier interrupteur - a pair of controllable switches comprising a first switch
commandable et un deuxième interrupteur commandable, chaque interrupteur controllable and a second controllable switch, each switch
commandable comprenant : controllable including:
- une première borne principale, - a first main terminal,
- une deuxième borne principale, - a second main terminal,
- une borne de commande destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable entre la première borne principale et la deuxième borne principale, - a control terminal intended to selectively open and close the switch controllable between the first main terminal and the second main terminal,
- un boîtier surmoulé sur le premier interrupteur commandable, le deuxième interrupteur commandable, la première barre omnibus, la deuxième barre omnibus et la troisième barre omnibus, - a case molded onto the first controllable switch, the second controllable switch, the first bus bar, the second bus bar and the third bus bar,
la première borne principale du premier interrupteur commandable étant connectée à la première barre omnibus, the first main terminal of the first controllable switch being connected to the first bus bar,
la deuxième borne principale du deuxième interrupteur commandable étant connectée à la deuxième barre omnibus, the second main terminal of the second controllable switch being connected to the second bus bar,
la deuxième borne principale du premier interrupteur commandable et la première borne principale du deuxième interrupteur commandable étant connectées à la troisième barre omnibus. the second main terminal of the first controllable switch and the first terminal main of the second controllable switch being connected to the third bus bar.
La première barre omnibus et la deuxième barre omnibus sont destinées à recevoir une tension d'alimentation continue. Un condensateur, ou capacité de découplage, est utilisé pour filtrer cette tension d'alimentation continue. The first bus bar and the second bus bar are intended to receive a DC supply voltage. A capacitor, or decoupling capacitor, is used to filter this DC supply voltage.
Une grande partie de l'énergie perdue lors de l'ouverture des interrupteurs commandables est due à l'inductance de boucle entre les interrupteurs et le condensateur. Much of the energy lost when opening controllable switches is due to the loop inductance between the switches and the capacitor.
Dans le document FR 3068545 Al, il est décrit un convertisseur de tension dans lequel on a cherché à rapprocher le condensateur des interrupteurs commandables de manière à réduire l'inductance de boucle entre les interrupteurs commandables et le condensateur. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, les chemins de conduction entre les bornes du condensateur et les interrupteurs commandables passent par des barres omnibus intermédiaires présentant des perforations pour les bornes du condensateur. Ces barres omnibus intermédiaires présentent une première partie plane parallèle au plan des première, deuxième et troisième barre omnibus. Elles présentent en outre une deuxième partie plane globalement perpendiculaire à la première partie plane reliée à la première partie plane par un congé. La deuxième partie plane de chaque barre omnibus intermédiaire est reliée à une des première et deuxième barres omnibus par une liaison par conjugaison de forme, une excroissance formée dans la deuxième partie plane pénétrant dans un créneau formé dans les première et deuxième barres omnibus. Ce mode de réalisation présente en particulier l'inconvénient de réduire insuffisamment la distance entre les interrupteurs commandables et le condensateur notamment du fait de l'utilisation des barres omnibus intermédiaires. La réduction de l'inductance de boucle entre les In document FR 3068545 A1, a voltage converter is described in which an attempt has been made to bring the capacitor closer to the controllable switches so as to reduce the loop inductance between the controllable switches and the capacitor. In the embodiment shown in the figures, the conduction paths between the terminals of the capacitor and the controllable switches pass through intermediate bus bars having perforations for the terminals of the capacitor. These intermediate bus bars have a first planar part parallel to the plane of the first, second and third bus bars. They also have a second flat part generally perpendicular to the first flat part connected to the first flat part by a fillet. The second flat part of each intermediate bus bar is connected to one of the first and second bus bars by a shape mating connection, a protuberance formed in the second flat part penetrating into a slot formed in the first and second bus bars. This embodiment has the particular drawback of insufficiently reducing the distance between the controllable switches and the capacitor, in particular due to the use of intermediate bus bars. The reduction of the loop inductance between
interrupteurs commandables et le condensateur est donc insuffisante. controllable switches and the capacitor is therefore insufficient.
Le document EP 2894952 Al présente un module électronique dans lequel un condensateur est directement connecté aux première et deuxième barres omnibus. Le boîtier surmoulé est surmoulé sur le condensateur en plus d'être surmoulé sur les barres omnibus et les interrupteurs commandables. Ce module électronique permet de réduire l'inductance de boucle en rapprochant le condensateur des interrupteurs commandables. Cependant surmouler un boîtier sur un condensateur présente des difficultés d'industrialisation importantes. La présente invention vise à supprimer tout ou partie de ces inconvénients. EP 2894952 A1 shows an electronic module in which a capacitor is directly connected to the first and second bus bars. The over-molded housing is over-molded on the capacitor in addition to being over-molded on the bus bars and controllable switches. This electronic module makes it possible to reduce the loop inductance by bringing the capacitor closer to the controllable switches. However, overmolding a case on a capacitor presents significant industrialization difficulties. The present invention aims to eliminate all or part of these drawbacks.
L'invention porte sur un module électronique de puissance comprenant : The invention relates to an electronic power module comprising:
- une première barre omnibus, - a first bus bar,
- une deuxième barre omnibus, - a second bus bar,
- une troisième barre omnibus, - a third bus bar,
- une paire d'interrupteurs commandables comprenant un premier interrupteur commandable et un deuxième interrupteur commandable, chaque interrupteur - a pair of controllable switches comprising a first controllable switch and a second controllable switch, each switch
commandable comprenant : controllable including:
- une première borne principale, - a first main terminal,
- une deuxième borne principale, - a second main terminal,
- une borne de commande destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable entre la première borne principale et la deuxième borne principale, - a control terminal intended to selectively open and close the switch controllable between the first main terminal and the second main terminal,
- un boîtier surmoulé sur le premier interrupteur commandable, le deuxième interrupteur commandable, la première barre omnibus, la deuxième barre omnibus et la troisième barre omnibus, - a case molded onto the first controllable switch, the second controllable switch, the first bus bar, the second bus bar and the third bus bar,
la première borne principale du premier interrupteur commandable étant connectée à la première barre omnibus, the first main terminal of the first controllable switch being connected to the first bus bar,
la deuxième borne principale du deuxième interrupteur commandable étant connectée à la deuxième barre omnibus, the second main terminal of the second controllable switch being connected to the second bus bar,
la deuxième borne principale du premier interrupteur commandable et la première borne principale du deuxième interrupteur commandable étant connectées à la troisième barre omnibus, the second main terminal of the first controllable switch and the first main terminal of the second controllable switch being connected to the third bus bar,
le module électronique de puissance comprenant en outre un condensateur, le the electronic power module further comprising a capacitor, the
condensateur comprenant une première borne du condensateur et une deuxième borne du condensateur, la première borne du condensateur étant connectée directement à l'une des première et deuxième barres omnibus, capacitor comprising a first terminal of the capacitor and a second terminal of the capacitor, the first terminal of the capacitor being connected directly to one of the first and second bus bars,
et en ce que le condensateur est à l'extérieur du boîtier surmoulé. and in that the capacitor is outside the overmolded case.
La connexion directe du condensateur sur la première et/ou la deuxième barre omnibus du module électronique de puissance permet de rapprocher le condensateur des interrupteurs commandables et donc de réduire la longueur de conducteur électrique entre le The direct connection of the capacitor to the first and / or the second bus bar of the power electronic module makes it possible to bring the capacitor closer to the controllable switches and therefore to reduce the length of the electrical conductor between the
condensateur et les interrupteurs commandables. Cette réduction de la longueur de conducteur électrique entraîne une réduction de l'inductance de boucle. Grâce à cette réduction de l'inductance de boucle, l'énergie de commutation lors de l'ouverture des interrupteurs commandables est réduite. Une réduction des pertes en énergie de capacitor and controllable switches. This reduction in the length of electrical conductor causes a reduction in loop inductance. Thanks to this reduction of the loop inductance, the switching energy when opening the controllable switches is reduced. A reduction in energy losses of
commutation jusqu'à environ 40% peut être atteinte. switching up to about 40% can be achieved.
Cette réduction des pertes de commutation peut permettre une réduction de la taille des interrupteurs commandable, et donc potentiellement de leur coût. Une telle réduction peut aussi permettre une augmentation de la puissance du module électronique de puissance. This reduction in switching losses can allow a reduction in the size of the controllable switches, and therefore potentially in their cost. Such a reduction can also allow an increase in the power of the electronic power module.
La position extérieure au boîtier surmoulé du condensateur permet une fabrication plus simple du module électronique de puissance. En effet grâce à cette position extérieure, le condensateur ne subit pas les contraintes dues à l'injection du matériau du boîtier surmoulé. The position outside the overmolded capacitor case allows simpler manufacture of the power electronic module. Indeed, thanks to this external position, the capacitor is not subjected to the stresses due to the injection of the material of the overmolded case.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la connexion directe d'une borne du condensateur à une barre omnibus se fait sur une portion monobloc de cette barre omnibus également connectée à une borne d'un interrupteur commandable. According to an additional characteristic of the invention, the direct connection of a terminal of the capacitor to a bus bar is made on a monobloc portion of this bus bar also connected to a terminal of a controllable switch.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la deuxième borne du According to an additional characteristic of the invention, the second terminal of the
condensateur est connectée directement à l'autre des première et deuxième barres omnibus. capacitor is connected directly to the other of the first and second bus bars.
La connexion des deux bornes du condensateur directement à la première barre omnibus et à la deuxième barre omnibus permet de réduire encore plus l'inductance de boucle et donc de limiter plus les pertes en énergie de commutation des interrupteurs commandables. The connection of the two terminals of the capacitor directly to the first bus bar and to the second bus bar makes it possible to further reduce the loop inductance and therefore to further limit the losses in switching energy of the controllable switches.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins une borne du According to an additional characteristic of the invention, at least one terminal of the
condensateur appartient à une zone de rigidité inférieure à la celle du reste du condensateur et également à la zone de la barre omnibus à laquelle elle est connectée. capacitor belongs to an area of lower stiffness than the rest of the capacitor and also to the area of the bus bar to which it is connected.
L'utilisation d'un condensateur dont au moins une des bornes est flexible permet de limiter les contraintes mécaniques dans le condensateur quand les barres omnibus se déforment, notamment sous l'effet de la dilatation due à réchauffement en fonctionnement du module électronique de puissance. Une telle déformation peut également avoir lieu lorsque les barres omnibus sont soumises à des efforts mécaniques, par exemple lors de la connexion, par exemple par soudure ou brasage, des barres omnibus aux restes des lignes électriques auxquelles elles appartiennent. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la première barre omnibus et la deuxième barre omnibus comprennent chacune une partie plane, la première borne principale du premier interrupteur commandable et la borne du condensateur connectée à la première barre omnibus étant connectées à la partie plane de la première barre omnibus, la deuxième borne principale du deuxième interrupteur commandable et la borne du condensateur connectée à la deuxième barre omnibus étant connectées à la partie plane de la deuxième barre omnibus. The use of a capacitor of which at least one of the terminals is flexible makes it possible to limit the mechanical stresses in the capacitor when the bus bars are deformed, in particular under the effect of the expansion due to heating during operation of the electronic power module. Such a deformation can also take place when the bus bars are subjected to mechanical forces, for example during the connection, for example by welding or soldering, of the bus bars to the remains of the electric lines to which they belong. According to a further characteristic of the invention, the first bus bar and the second bus bar each comprise a flat part, the first main terminal of the first controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the first bus bar being connected to the flat part of the first bus bar, the second main terminal of the second controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the second bus bar being connected to the planar part of the second bus bar.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la partie plane de la première barre omnibus et la partie plane de la deuxième barre omnibus sont coplanaires et comportent chacune une face supérieure et une face inférieure. According to an additional characteristic of the invention, the flat part of the first bus bar and the flat part of the second bus bar are coplanar and each have an upper face and a lower face.
Dans un premier mode de réalisation : In a first embodiment:
- la première borne principale du premier interrupteur commandable et la borne du condensateur connectée à la première barre omnibus sont connectées à la face supérieure de la première barre omnibus, et - the first main terminal of the first controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the first bus bar are connected to the upper face of the first bus bar, and
- la deuxième borne principale du deuxième interrupteur commandable et la borne du condensateur connectée à la deuxième barre omnibus sont connectées à la face supérieure de la deuxième barre omnibus. - the second main terminal of the second controllable switch and the terminal of the capacitor connected to the second bus bar are connected to the upper face of the second bus bar.
La connexion du condensateur sur la face supérieure des barres omnibus permet une simplification du processus de fabrication. En effet les interrupteurs commandables et le condensateur étant connectés à la même face des barres omnibus, il est possible de les monter avant l'opération d'injection du boîtier surmoulé. The connection of the capacitor on the top face of the bus bars allows a simplification of the manufacturing process. Indeed, the controllable switches and the capacitor being connected to the same face of the bus bars, it is possible to mount them before the injection operation of the overmolded case.
Dans un deuxième mode de réalisation : In a second embodiment:
- la première borne principale du premier interrupteur commandable est connectée à la face supérieure de la première barre omnibus, - the first main terminal of the first controllable switch is connected to the upper face of the first bus bar,
- la borne du condensateur connectée à la première barre omnibus est connectée à la face inférieure de la première barre omnibus, - the terminal of the capacitor connected to the first bus bar is connected to the underside of the first bus bar,
- la deuxième borne principale du deuxième interrupteur commandable est connectée à la face supérieure de la deuxième barre omnibus, et - the second main terminal of the second controllable switch is connected to the upper face of the second bus bar, and
- la borne du condensateur connectée à la deuxième barre omnibus est connectée à la face inférieure de la deuxième barre omnibus. La connexion des bornes du condensateur aux faces inférieures des première et deuxième barres omnibus permet de libérer de l'espace sur la face supérieure pour les interrupteurs commandables. - the terminal of the capacitor connected to the second bus bar is connected to the underside of the second bus bar. Connecting the capacitor terminals to the undersides of the first and second bus bars frees space on the upper face for controllable switches.
Par ailleurs un contact thermique, par exemple par l'intermédiaire d'une pâte thermique, peut être obtenu entre le condensateur et le dissipateur thermique grâce à une telle connexion des bornes du condensateur aux faces inférieures des première et deuxième barres omnibus. Ce contact thermique permet d'améliorer le refroidissement du condensateur. Furthermore, thermal contact, for example by means of thermal paste, can be obtained between the capacitor and the heat sink by virtue of such a connection of the terminals of the capacitor to the lower faces of the first and second bus bars. This thermal contact improves the cooling of the condenser.
L'invention porte également sur un convertisseur de tension comprenant : The invention also relates to a voltage converter comprising:
- au moins un module électronique de puissance décrit précédemment selon le premier mode de réalisation, - at least one electronic power module described above according to the first embodiment,
- un dissipateur thermique, - a heat sink,
le module électronique de puissance présentant une surface de dissipation thermique en contact thermique avec une surface d'échange thermique du dissipateur thermique. the power electronic module having a heat dissipation surface in thermal contact with a heat exchange surface of the heat sink.
L'invention porte également sur un convertisseur de tension comprenant : The invention also relates to a voltage converter comprising:
- au moins un module électronique de puissance décrit précédemment selon le deuxième mode de réalisation, - at least one electronic power module described above according to the second embodiment,
- un dissipateur thermique, - a heat sink,
le module électronique de puissance présentant une surface de dissipation thermique du côté des faces inférieures des première et deuxième barres omnibus, la surface de dissipation thermique du module électronique de puissance étant en contact thermique avec une surface d'échange thermique du dissipateur thermique, la surface d'échange thermique du dissipateur présentant une cavité dans laquelle se loge le condensateur. the power electronic module having a heat dissipation surface on the side of the lower faces of the first and second bus bars, the heat dissipation surface of the power electronic module being in thermal contact with a heat exchange surface of the heat sink, the surface heat exchange heat sink having a cavity in which the capacitor is housed.
L'invention porte également sur un système électrique comprenant : The invention also relates to an electrical system comprising:
- un convertisseur de tension tel que décrit précédemment, - a voltage converter as described above,
- une machine électrique tournante présentant au moins trois enroulements de phase associées aux modules électroniques de puissance, chaque enroulement de phase de la machine électrique tournante présentant deux extrémités dont une extrémité est respectivement connectée à une des troisièmes barres omnibus des modules électroniques de puissance. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : a rotating electrical machine having at least three phase windings associated with the electronic power modules, each phase winding of the rotating electrical machine having two ends, one end of which is respectively connected to one of the third bus bars of the electronic power modules. The invention may be better understood on reading the following description of non-limiting examples of its implementation and on examining the appended drawing in which:
- [Fig. 1] la figure 1 représente un schéma électrique d'un système électrique comportant un convertisseur de tension, - [Fig. 1] FIG. 1 represents an electrical diagram of an electrical system comprising a voltage converter,
- [Fig. 2] la figure 2 représente un schéma électrique partiel du convertisseur de tension de la figure 1, - [Fig. 2] figure 2 shows a partial electric diagram of the voltage converter of figure 1,
- [Fig. 3] la figure 3 représente une vue partielle du convertisseur de tension de la figure 1 comportant un module électronique de puissance selon un premier mode de réalisation de l'invention, - [Fig. 3] FIG. 3 represents a partial view of the voltage converter of FIG. 1 comprising an electronic power module according to a first embodiment of the invention,
- [Fig. 4] la figure 4 représente une vue partielle du module électronique de puissance de la figure 3, - [Fig. 4] FIG. 4 represents a partial view of the electronic power module of FIG. 3,
- [Fig. 5] la figure 5 représente une vue du module électronique de puissance de la figure 3, - [Fig. 5] FIG. 5 represents a view of the electronic power module of FIG. 3,
- [Fig. 6] la figure 6 représente une vue partielle schématique d'un dissipateur thermique du convertisseur de tension de la figure 3, - [Fig. 6] figure 6 shows a partial schematic view of a heat sink of the voltage converter of figure 3,
- [Fig. 7] la figure 7 représente une vue partielle du convertisseur de tension de la figure 1 comportant un module électronique de puissance selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - [Fig. 7] FIG. 7 represents a partial view of the voltage converter of FIG. 1 comprising an electronic power module according to a second embodiment of the invention,
- [Fig. 8] la figure 8 représente une vue partielle du module électronique de puissance de la figure 7, - [Fig. 8] FIG. 8 represents a partial view of the electronic power module of FIG. 7,
- [Fig. 9] la figure 9 représente une vue du module électronique de puissance de la figure 7, - [Fig. 9] FIG. 9 represents a view of the electronic power module of FIG. 7,
- [Fig. 10] la figure 10 représente une vue partielle schématique d'un dissipateur thermique du convertisseur de tension de la figure 7. - [Fig. 10] FIG. 10 represents a partial schematic view of a heat sink of the voltage converter of FIG. 7.
Sur toutes les figures, les éléments identiques ou assurant la même fonction portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas In all the figures, elements which are identical or perform the same function bear the same reference numbers. The following embodiments are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not mean
nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. La figure 1 représente un système électrique 100 dans lequel peut être mis en œuvre l'invention. necessarily that each reference relates to the same embodiment or that the characteristics apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments can also be combined or interchanged to provide other embodiments. FIG. 1 represents an electrical system 100 in which the invention can be implemented.
Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile. The electrical system 100 is for example intended to be installed in a motor vehicle.
Le système électrique 100 comporte tout d'abord une source d'alimentation électrique 102 conçue pour délivrer une tension continue U, par exemple comprise entre 20 V et 100 V, par exemple 48 V. La source d'alimentation électrique 102 comporte par exemple une batterie. The electrical system 100 first of all comprises an electrical power source 102 designed to deliver a direct voltage U, for example between 20 V and 100 V, for example 48 V. The electrical power source 102 comprises for example a drums.
Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique tournante 130 comportant plusieurs enroulements de phase (non représentés) destinées à présenter des tensions de phase respectives. The electrical system 100 further comprises a rotating electrical machine 130 comprising several phase windings (not shown) intended to present respective phase voltages.
Le système électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 104 connecté entre la source d'alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase. The electrical system 100 further includes a voltage converter 104 connected between the electrical power source 102 and the electrical machine 130 to convert between the direct voltage U and the phase voltages.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d'abord une ligne électrique positive 106 et une ligne électrique négative 108 destinées à être connectées à la source d'alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la ligne électrique positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la ligne électrique négative 108 recevant un potentiel électrique bas. The voltage converter 104 firstly comprises a positive electric line 106 and a negative electric line 108 intended to be connected to the electric power source 102 to receive the direct voltage U, the positive electric line 106 receiving a high electric potential. and the negative electric line 108 receiving a low electric potential.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module électronique de puissance 110 comportant une ou plusieurs lignes électriques de phase 122 destinées être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives. The voltage converter 104 further comprises at least one electronic power module 110 comprising one or more phase electric lines 122 intended to be respectively connected to one or more phases of the electric machine 130, in order to supply their respective phase voltages.
Dans l'exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules électroniques de puissance 110 comportant chacun deux lignes électriques de phase 122 connectées à deux phases de la machine électrique 130. In the example described, the voltage converter 104 comprises three electronic power modules 110 each comprising two phase electric lines 122 connected to two phases of the electric machine 130.
Plus précisément, dans l'exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases, et destinés à être électriquement déphasés de 120° l'un par rapport à l'autre. De préférence, les premières lignes électriques de phase 122 des modules électroniques de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé, tandis que les deuxièmes lignes électriques de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du deuxième système triphasé. More precisely, in the example described, the electric machine 130 comprises two three-phase systems each comprising three phases, and intended to be electrically phase-shifted by 120 ° with respect to each other. Preferably, the first phase electric lines 122 of the power electronic modules 110 are respectively connected to the three phases of the first three-phase system, while the second phase electric lines 122 of the power modules 110 are respectively connected to the three phases of the second three-phase system.
Chaque module électronique de puissance 110 comporte, pour chaque ligne électrique de phase 122, un premier interrupteur commandable 112 connecté entre la ligne électrique positive 106 et la ligne électrique de phase 122 et un deuxième interrupteur commandable 114 connecté entre la ligne électrique de phase 122 et la ligne électrique négative 108. Ainsi, les interrupteurs commandables 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de hachage, dans lequel la ligne électrique de phase 122 forme un point milieu. Each electronic power module 110 comprises, for each phase electric line 122, a first controllable switch 112 connected between the positive electric line 106 and the phase electric line 122 and a second controllable switch 114 connected between the phase electric line 122 and the negative electric line 108. Thus, the controllable switches 112, 114 are arranged so as to form a chopping arm, in which the phase electric line 122 forms a midpoint.
Chaque interrupteur commandable 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d'un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs commandables 112, 114 sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l'anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118. Each controllable switch 112, 114 comprises first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120 intended to selectively open and close the controllable switch 112, 114 between its two main terminals 116, 118 according to a signal of command applied to it. The controllable switches 112, 114 are preferably transistors, for example field effect transistors with a metal-oxide-semiconductor structure (standing for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) having a gate forming the terminal of control 120, and a drain and a source respectively forming the main terminals 116, 118.
Dans l'exemple décrit, les interrupteurs commandables 112, 114 ont chacun la forme d'une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s'étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s'étend sur la face supérieure. En outre, la face inférieure forme une face de dissipation de chaleur. In the example described, the controllable switches 112, 114 each have the shape of a plate, for example substantially rectangular, having an upper face and a lower face. The first main terminal 116 extends on the lower face, while the second main terminal 118 extends on the upper face. Further, the underside forms a heat dissipating face.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre, pour chaque module électronique de puissance 110, une capacité de filtrage 124 présentant une première borne 126 et une deuxième borne 128 respectivement connectées à la ligne électrique positive 106 et à la ligne électrique négative 108. The voltage converter 104 further comprises, for each electronic power module 110, a filtering capacitor 124 having a first terminal 126 and a second terminal 128 respectively connected to the positive electric line 106 and to the negative electric line 108.
Il sera apprécié que la ligne électrique positive 106, la ligne électrique négative 108 et les lignes électriques de phase 122 sont des éléments rigides conçus pour supporter des courants électriques d'au moins 1 A. Elles présentent de préférence une épaisseur d'au moins 1 mm. En outre, dans l'exemple décrit, la machine électrique 130 a à la fois une fonction d'alternateur et de moteur électrique. Plus précisément, le véhicule automobile comporte en outre un moteur thermique (non représenté) présentant un axe de sortie auquel la machine électrique 130 est reliée par une courroie (non représentée). Le moteur thermique est destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l'intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique fournit de l'énergie électrique en direction de la source d'alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l'axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l'arbre de sortie (en complément ou bien à la place du moteur thermique). Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur. It will be appreciated that the positive power line 106, the negative power line 108 and the phase power lines 122 are rigid elements designed to withstand electric currents of at least 1 A. They preferably have a thickness of at least 1. mm. Furthermore, in the example described, the electric machine 130 has both the function of an alternator and of an electric motor. More specifically, the motor vehicle further comprises a heat engine (not shown) having an output axis to which the electric machine 130 is connected by a belt (not shown). The heat engine is intended to drive the wheels of the motor vehicle via its output axis. Thus, in operation as an alternator, the electrical machine supplies electrical energy to the electrical power source 102 from the rotation of the output shaft. The voltage converter 104 then operates as a rectifier. When operating as an electric motor, the electric machine drives the output shaft (in addition to or instead of the heat engine). The voltage converter 104 then operates as an inverter.
La machine électrique 130 est par exemple localisée dans une boîte de vitesses ou bien dans un embrayage du véhicule automobile ou bien en lieu et place de l'alternateur. The electric machine 130 is for example located in a gearbox or in a clutch of the motor vehicle or in place of the alternator.
La figure 2 représente un schéma électrique partiel du convertisseur de tension selon l'invention. Plus précisément cette figure présente un module électronique de puissance 110 associé à sa capacité de filtrage. FIG. 2 represents a partial electric diagram of the voltage converter according to the invention. More precisely, this figure shows a power electronic module 110 associated with its filtering capacity.
La capacité de filtrage est réalisé grâce à un premier condensateur 161 et un deuxième condensateur 160. The filtering capacity is achieved through a first capacitor 161 and a second capacitor 160.
Le premier condensateur 161 comprend une première borne connectée à la ligne électrique positive 106 et une deuxième borne connectée à la ligne électrique négative 108. La connexion entre la première borne du premier condensateur 161 et la ligne électrique 106 ainsi que la connexion entre la deuxième borne du premier condensateur 161 et la ligne électrique négative sont réalisées dans le module électronique de puissance 110 de manière à réduire la longueur de ligne électrique entre le condensateur et le premier interrupteur commandable 112 et le deuxième interrupteur commandable 114. The first capacitor 161 comprises a first terminal connected to the positive electric line 106 and a second terminal connected to the negative electric line 108. The connection between the first terminal of the first capacitor 161 and the electric line 106 as well as the connection between the second terminal of the first capacitor 161 and the negative electric line are produced in the electronic power module 110 so as to reduce the length of the electric line between the capacitor and the first controllable switch 112 and the second controllable switch 114.
Une longueur de ligne réduite permet de limiter l'inductance de boucle entre le A reduced line length makes it possible to limit the loop inductance between the
condensateur 161 et les premier et deuxième interrupteurs commandables 112, 114. Cette inductance de boucle réduite permet de limiter l'énergie perdue lors de l'ouverture des interrupteurs commandables. Le deuxième condensateur 160 permet d'augmenter la capacité de filtrage si la capacité du premier condensateur 161 n'est pas suffisante. En effet l'encombrement du premier condensateur 161 est limité par l'encombrement du module électronique de puissance 110. capacitor 161 and the first and second controllable switches 112, 114. This reduced loop inductance makes it possible to limit the energy lost during the opening of the controllable switches. The second capacitor 160 makes it possible to increase the filtering capacity if the capacity of the first capacitor 161 is not sufficient. Indeed the size of the first capacitor 161 is limited by the size of the electronic power module 110.
Le deuxième condensateur 160 comprend une première borne connectée à la ligne électrique positive 106 et une deuxième borne connectée à la ligne électrique négative 108. La connexion entre la première borne du premier condensateur 161 et la ligne électrique 106 ainsi que la connexion entre la deuxième borne du premier condensateur 161 et la ligne électrique négative sont réalisées à l'extérieur du module électronique de puissance 110. The second capacitor 160 comprises a first terminal connected to the positive electric line 106 and a second terminal connected to the negative electric line 108. The connection between the first terminal of the first capacitor 161 and the electric line 106 as well as the connection between the second terminal of the first capacitor 161 and the negative electric line are made outside the electronic power module 110.
L'inductance des différentes liaisons électriques entre les composants est représentée sur la figure 2 par : The inductance of the various electrical connections between the components is represented in figure 2 by:
- une première inductance 151 entre la première borne du premier condensateur 161 et la première borne principale 116 du premier interrupteur commandable 112, - a first inductance 151 between the first terminal of the first capacitor 161 and the first main terminal 116 of the first controllable switch 112,
- une deuxième inductance 152 entre la première borne du deuxième condensateur 160 et la première borne du premier condensateur 161, - a second inductance 152 between the first terminal of the second capacitor 160 and the first terminal of the first capacitor 161,
- une troisième inductance 153 entre la deuxième borne du premier condensateur 161 et la deuxième borne principale 118 du deuxième interrupteur commandable 114, - a third inductance 153 between the second terminal of the first capacitor 161 and the second main terminal 118 of the second controllable switch 114,
- une quatrième inductance 154 entre la deuxième borne du premier condensateur 161 et la deuxième borne du deuxième condensateur 160, - a fourth inductor 154 between the second terminal of the first capacitor 161 and the second terminal of the second capacitor 160,
- une cinquième inductance 155 entre la deuxième borne principale 118 du premier interrupteur commandable 112 et la ligne de phase 122, a fifth inductance 155 between the second main terminal 118 of the first controllable switch 112 and the phase line 122,
- une sixième inductance 156 entre la première borne principale 116 du deuxième interrupteur commandable 114 et la ligne de phase 122. a sixth inductance 156 between the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 and the phase line 122.
Les première, troisième, cinquième et sixième inductances seront les principales inductances s'opposant à la commutation en position fermée du premier interrupteur commandable 112 et du deuxième interrupteur commandable 114. Ces inductances étant réduites du fait de liaisons électriques de longueurs réduites dans le module électronique de puissance, les pertes d'énergie lors de la commutation du premier interrupteur commandable 112 et du deuxième interrupteur commandable 114 sont réduites. The first, third, fifth and sixth inductors will be the main inductors opposing the switching to the closed position of the first controllable switch 112 and of the second controllable switch 114. These inductances being reduced due to electrical connections of reduced lengths in the electronic module power, the energy losses during the switching of the first controllable switch 112 and the second controllable switch 114 are reduced.
La figure 2 représente un module électronique de puissance à une seule phase. Les modules électroniques des modes de réalisation de l'invention représentés sur les figures B à 10 comprennent chacun deux lignes électriques de phase. FIG. 2 represents a single phase power electronic module. The electronic modules of the embodiments of the invention shown in Figures B to 10 each comprise two phase electric lines.
Dans d'autres modes de réalisation, le module électronique de puissance comprend une ou plusieurs lignes électriques de phases. In other embodiments, the electronic power module comprises one or more phase electric lines.
La figure 3 représente une vue partielle du convertisseur de tension 100 comprenant un module de puissance 110 selon un premier mode de réalisation et un dissipateur thermique 502 dont seulement une partie est représentée sur la figure 3. FIG. 3 represents a partial view of the voltage converter 100 comprising a power module 110 according to a first embodiment and a heat sink 502, only a part of which is shown in FIG. 3.
La figure 4 représente une vue partielle du module de puissance de 110 de la figure 3. Figure 4 shows a partial view of the power module 110 of Figure 3.
Le module de puissance 110 comprend une face inférieure et une face supérieure. La face inférieure du module de puissance 110 comprend une surface de dissipation thermique. Cette surface de dissipation thermique est en contact thermique avec une surface d'échange thermique du dissipateur thermique 502. The power module 110 includes a lower face and an upper face. The underside of the power module 110 includes a heat dissipation surface. This heat dissipation surface is in thermal contact with a heat exchange surface of the heat sink 502.
Le module électronique de puissance 110 comprend : The 110 power electronic module includes:
- une première barre omnibus 506, - a first 506 bus bar,
- une deuxième barre omnibus 508, - a second bus bar 508,
- une troisième barre omnibus 522, - a third bus bar 522,
- une paires d'interrupteurs commandables comprenant un premier interrupteur commandable 112 et un deuxième interrupteur commandable 114, chaque interrupteur commandable comprenant : a pair of controllable switches comprising a first controllable switch 112 and a second controllable switch 114, each controllable switch comprising:
- une première borne principale 116, - a first main terminal 116,
- une deuxième borne principale 118, - a second main terminal 118,
- une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable entre la première borne principale 116 et la deuxième borne principale 118, - A control terminal 120 intended to selectively open and close the switch controllable between the first main terminal 116 and the second main terminal 118,
- un boîtier surmoulé 550 sur le premier interrupteur commandable 112, les deuxième interrupteur commandable 114, la première barre omnibus 506, la deuxième barre omnibus 508 et la troisième barre omnibus 522. - a casing 550 overmolded on the first controllable switch 112, the second controllable switch 114, the first bus bar 506, the second bus bar 508 and the third bus bar 522.
La première barre omnibus 506, la deuxième basse omnibus 508 et la troisième barre omnibus 522 sont par exemple réalisées à partir d'une ou plusieurs plaques d'un matériau conducteur, notamment du cuivre ou un alliage de cuivre. La première barre omnibus 506, la deuxième basse omnibus 508 et la troisième barre omnibus 522 comportent respectivement des portions planes et coplanaires, et s'étendant les unes à côté des autres. The first bus bar 506, the second low bus 508 and the third bus bar 522 are for example made from one or more plates of a conductive material, in particular copper or a copper alloy. The first bus bar 506, the second low bus 508 and the third bus bar 522 respectively have planar and coplanar portions, and extending side by side.
Les portions planes de la première barre omnibus 506, la deuxième basse omnibus 508 et la troisième barre omnibus 522 comprennent une face inférieure et une face supérieure. The planar portions of the first bus bar 506, the second low bus 508 and the third bus bar 522 include a bottom face and an upper face.
Par ailleurs, le premier interrupteur commandable 112 et le deuxième interrupteur commandable 114 ont la forme d'une plaque sensiblement rectangulaire. La première borne principale 116 de chaque interrupteur commandable s'étend sur au moins une partie d'une face supérieure supérieure, tandis que la deuxième borne principale de chaque interrupteur commandable 118 s'étend sur une face inférieure (non visible sur les figures). Furthermore, the first controllable switch 112 and the second controllable switch 114 have the shape of a substantially rectangular plate. The first main terminal 116 of each controllable switch extends over at least part of an upper upper face, while the second main terminal of each controllable switch 118 extends over a lower face (not visible in the figures).
La première borne principale 116 du premier interrupteur commandable 112 est connectée via au moins une languette conductrice 208 à la portion plane de la première barre omnibus 506 de manière à connecter électriquement la première borne principale 116 du premier interrupteur commandable 112 à la première barre omnibus 506. La deuxième borne principale 118 du premier interrupteur commandable 112 est plaquée contre la portion plane de la troisième barre omnibus 522 de manière à connecter électriquement la deuxième borne principale 118 à la troisième barre omnibus 522. The first main terminal 116 of the first controllable switch 112 is connected via at least one conductive tab 208 to the planar portion of the first bus bar 506 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the first controllable switch 112 to the first bus bar 506 The second main terminal 118 of the first controllable switch 112 is pressed against the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the second main terminal 118 to the third bus bar 522.
La première borne principale 116 du deuxième interrupteur commandable 114 est connectée via au moins une languette conductrice 210 à la portion plane de la troisième barre omnibus 522 de manière à connecter électriquement la première borne principale 116 du deuxième interrupteur commandable 114 à la troisième barre omnibus 522. La deuxième borne principale 118 du deuxième interrupteur commandable 114 est plaquée contre la portion plane de la deuxième barre omnibus 508 de manière à connecter électriquement la deuxième borne principale 118 du deuxième interrupteur commandable 114 à la deuxième barre omnibus 508. The first main terminal 116 of the second controllable switch 114 is connected via at least one conductive tab 210 to the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 to the third bus bar 522 The second main terminal 118 of the second controllable switch 114 is pressed against the planar portion of the second bus bar 508 so as to electrically connect the second main terminal 118 of the second controllable switch 114 to the second bus bar 508.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, la deuxième borne principale 118 du premier interrupteur commandable 112 est plaquée contre la portion plane de la première barre omnibus 506 de manière à connecter électriquement la deuxième borne principale 118 à la première barre omnibus 506. La première borne principale 116 du premier interrupteur commandable 112 est connectée via au moins une languette conductrice 208 à la portion plane de la troisième barre omnibus 522 de manière à connecter électriquement la première borne principale 116 du premier interrupteur commandable 112 à la troisième barre omnibus 522. In another embodiment not shown, the second main terminal 118 of the first controllable switch 112 is pressed against the planar portion of the first bus bar 506 so as to electrically connect the second main terminal 118 to the first bus bar 506. The first main terminal 116 of the first controllable switch 112 is connected via at least one conductive tab 208 to the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the first controllable switch 112 to the third bus bar 522.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, la première borne principale 116 du deuxième interrupteur commandable 114 est connectée via au moins une languette conductrice 210 à la portion plane de la deuxième barre omnibus 508 de manière à connecter électriquement la première borne principale 116 du deuxième interrupteur commandable 114 à la deuxième barre omnibus 508. La deuxième borne principale 118 du deuxième interrupteur commandable 114 est plaquée contre la portion plane de la troisième barre omnibus 522 de manière à connecter électriquement la deuxième borne principale 118 du deuxième interrupteur commandable 114 à la troisième barre omnibus 522. In another embodiment not shown, the first main terminal 116 of the second controllable switch 114 is connected via at least one conductive tab 210 to the flat portion of the second bus bar 508 so as to electrically connect the first main terminal 116 of the second. controllable switch 114 to the second bus bar 508. The second main terminal 118 of the second controllable switch 114 is pressed against the planar portion of the third bus bar 522 so as to electrically connect the second main terminal 118 of the second controllable switch 114 to the third bus bar 522.
Par ailleurs, les bornes de commandes 120 du premier interrupteur commandable 112 et du deuxième interrupteur commandable 114 s'étendent dans l'exemple décrit sur leur face supérieure et sont connectées à des broches de commande 212. Furthermore, the control terminals 120 of the first controllable switch 112 and of the second controllable switch 114 extend in the example described on their upper face and are connected to control pins 212.
La première borne du premier condensateur 161 est directement connectée à la face supérieure de la première barre omnibus 506. La deuxième borne du premier condensateur 161 est directement connectée à la face supérieure de la deuxième barre omnibus 508. The first terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the top face of the first bus bar 506. The second terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the top face of the second bus bar 508.
Une telle connexion directe est par exemple réalisée par soudure ou brasage. Such a direct connection is for example made by soldering or brazing.
La connexion directe d'une borne du premier condensateur 161 à une barre omnibus est réalisée sur une portion monobloc de cette barre omnibus également connectée à une borne d'un interrupteur commandable. The direct connection of a terminal of the first capacitor 161 to a bus bar is made on a monobloc portion of this bus bar also connected to a terminal of a controllable switch.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention non représenté, seule la première borne du premier condensateur 161 est fixée directement à la première barre omnibus 506. La deuxième borne du premier condensateur 161 est par exemple connectée par In another embodiment of the invention not shown, only the first terminal of the first capacitor 161 is fixed directly to the first bus bar 506. The second terminal of the first capacitor 161 is for example connected by
l'intermédiaire d'une barre de connexion. Dans cet exemple, la barre de connexion peut être connectée directement à la deuxième borne du condensateur 161 et à la deuxième barre omnibus 508. through a connection bar. In this example, the connection bar can be connected directly to the second terminal of capacitor 161 and to the second bus bar 508.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention non représenté, seule la deuxième borne du premier condensateur 161 est fixée directement à la deuxième barre omnibus 508. La première borne du premier condensateur 161 est par exemple connectée par l'intermédiaire d'une barre de connexion. Dans cet exemple, la barre de connexion peut être connectée directement à la première borne du premier condensateur 161 et à la première barre omnibus 508. In another embodiment of the invention not shown, only the second terminal of the first capacitor 161 is attached directly to the second bus bar 508. The first terminal of the first capacitor 161 is for example connected by means of a connection bar. In this example, the connection bar can be connected directly to the first terminal of the first capacitor 161 and to the first bus bar 508.
Le premier condensateur 161 est à l'extérieur du boîtier surmoulé 550. The first capacitor 161 is on the outside of the overmolded housing 550.
Le boîtier surmoulé 550 est réalisé dans un matériau isolant. Le matériau isolant est par exemple une résine thermodurcissable de type époxy. The overmolded housing 550 is made of an insulating material. The insulating material is for example a thermosetting resin of epoxy type.
Au moins une borne du premier condensateur 161 appartient à une zone de rigidité inférieure à la celle du reste du premier condensateur 161 et également à la zone de la barre omnibus à laquelle elle est connectée. At least one terminal of the first capacitor 161 belongs to an area of lower stiffness than that of the rest of the first capacitor 161 and also to the area of the bus bar to which it is connected.
La zone de rigidité inférieure permet d'absorber des déformations mécaniques des première et deuxième barres omnibus auxquelles le premier condensateur 161 est connecté. De telles déformations mécaniques peuvent notamment être engendrées par la dilatation de différents éléments du module électronique de puissance 110 sous l'effet de la chaleur. The lower stiffness zone absorbs mechanical deformations of the first and second bus bars to which the first capacitor 161 is connected. Such mechanical deformations can in particular be generated by the expansion of various elements of the electronic power module 110 under the effect of heat.
Le premier condensateur est par exemple un condensateur empilé (stacked capacitor en anglais). Ce type de condensateur comprend une pluralité d'éléments de condensateur empilés. Chaque élément de condensateur comprend une première surface de connexion et une deuxième surface de connexion. Les premières surfaces de connexion sont reliées par une première lame métallique formant la première borne du premier condensateur 161. Les deuxièmes surfaces de connexion sont reliées par une deuxième lame métallique formant la deuxième borne du premier condensateur 161. La flexibilité de la première lame métallique et de la deuxième lame métallique permet d'absorber les déformations mécaniques des première et deuxième barres omnibus. The first capacitor is for example a stacked capacitor. This type of capacitor comprises a plurality of stacked capacitor elements. Each capacitor element includes a first connection surface and a second connection surface. The first connection surfaces are connected by a first metal strip forming the first terminal of the first capacitor 161. The second connection surfaces are connected by a second metal strip forming the second terminal of the first capacitor 161. The flexibility of the first metal strip and of the second metal strip makes it possible to absorb the mechanical deformations of the first and second bus bars.
Le dissipateur thermique présente des ouvertures 562 pour le passage des broches de commande 212. The heat sink has openings 562 for the passage of the control pins 212.
La figure 5 représente une vue du module électronique de puissance 110 permettant de voir la face inférieure du module électronique de puissance 110. FIG. 5 represents a view of the electronic power module 110 making it possible to see the underside of the electronic power module 110.
Une ouverture 554 est réalisée dans le boîtier surmoulé 550 sur la face inférieure du module électronique de puissance 110. Grâce à l'ouverture 554 une partie des faces inférieures de la première barre omnibus 506, de la deuxième barre omnibus 508 et de la troisième barre omnibus 522 n'est pas couverte par le boîtier surmoulé 550. Cette partie forme la surface de dissipation thermique du module électronique de puissance 110. An opening 554 is made in the overmolded housing 550 on the underside of the power electronic module 110. Thanks to the opening 554 part of the lower faces of the first bus bar 506, of the second bus bar 508 and of the third bar omnibus 522 is not covered by the overmolded housing 550. This part forms the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
L'ouverture 554 du boîtier surmoulé 550 est par exemple réalisée lors de l'opération de surmoulage du boîtier surmoulé 550. The opening 554 of the overmolded housing 550 is for example made during the overmolding operation of the overmolded housing 550.
Le boîtier surmoulé 550 peut comprendre des pions de positionnement 552. permettant de positionner le module électronique de puissance 110 en appui sur le dissipateur thermique 502. The overmolded housing 550 can include positioning pins 552. making it possible to position the power electronic module 110 resting on the heat sink 502.
Les pions de positionnement 552 ont par exemple une forme tronconique. The positioning pins 552 have for example a frustoconical shape.
La figure 6 représente une partie du dissipateur thermique 502. Figure 6 shows part of the heat sink 502.
Le dissipateur thermique 502 comprend une face supérieure 503 globalement plane. Le module électronique de puissance 110 est en appui sur la face supérieure 503. The heat sink 502 includes a generally planar upper face 503. The electronic power module 110 rests on the upper face 503.
Une excroissance formant un plot 564 se projette à partir de la face supérieure 503 du dissipateur thermique 502. A protuberance forming a pad 564 projects from the upper face 503 of the heat sink 502.
Le plot 564 présente une surface supérieure plane 568 parallèle à la face supérieure 503 du dissipateur thermique 502. Le plot 564 comprend en outre une paroi périphérique 567 reliant la surface supérieur plane 566 du plot 564 à la face supérieure 503 du dissipateur thermique 502. The pad 564 has a planar upper surface 568 parallel to the upper face 503 of the heat sink 502. The pad 564 further comprises a peripheral wall 567 connecting the planar upper surface 566 of the pad 564 to the upper face 503 of the heat sink 502.
La surface périphérique 567 relie la surface supérieure plane 566 du plot 564 à la face supérieur 503 du dissipateur thermique 502. The peripheral surface 567 connects the flat upper surface 566 of the pad 564 to the upper face 503 of the heat sink 502.
Le dissipateur thermique 502 présente un premier trou 570 et un deuxième trou 571 recevant les pions de positionnement 552 du boîtier surmoulé 550. The heat sink 502 has a first hole 570 and a second hole 571 receiving the positioning pins 552 of the overmolded housing 550.
Le premier trou 570 est par exemple de forme cylindrique. Le deuxième trou 571 est par exemple de forme oblongue. The first hole 570 is for example of cylindrical shape. The second hole 571 is for example oblong in shape.
Le plot 564 pénètre dans l'ouverture 554 du boîtier surmoulé 550. La surface supérieure plane du plot 564 est en contact thermique avec la surface de dissipation thermique du module électronique de puissance 110. La face supérieure 568 du plot forme la surface d'échange thermique du dissipateur thermique 502. Elle est en contact thermique avec la surface de dissipation thermique du module électronique de puissance 110. The pad 564 penetrates the opening 554 of the overmolded housing 550. The flat upper surface of the pad 564 is in thermal contact with the heat dissipation surface of the power electronic module 110. The upper face 568 of the pad forms the heat exchange surface of the heat sink 502. It is in thermal contact with the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
Le contact thermique est par exemple réalisé grâce à une pâte thermique ou une colle thermique. La pâte thermique et la colle thermique sont électriquement isolantes de manière à ne pas connecter électriquement entre elles, et avec le dissipateur thermique 502, la première barre omnibus 506, la deuxième barre omnibus 508 et la troisième barre omnibus 522. The thermal contact is for example made using a thermal paste or a thermal adhesive. The thermal paste and thermal glue are electrically insulating so as not to electrically connect with each other, and with the heat sink 502, the first bus bar 506, the second bus bar 508 and the third bus bar 522.
Un espace peut être ménagé entre la surface périphérique 567 du plot 564 et une surface périphérique de l'ouverture 554. Cet espace peut recevoir un surplus de pâte thermique ou de colle thermique. A space can be provided between the peripheral surface 567 of the pad 564 and a peripheral surface of the opening 554. This space can receive a surplus of thermal paste or thermal adhesive.
La figure 7 représente une vue partielle du convertisseur de tension 100 comprenant un module de puissance 110 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention et un dissipateur thermique 502 dont seulement une partie est représentée sur la figure 7. La figure 8 représente une vue partielle du module de puissance de 110 de la figure 7. FIG. 7 represents a partial view of the voltage converter 100 comprising a power module 110 according to a second embodiment of the invention and a heat sink 502 of which only a part is shown in FIG. 7. FIG. 8 represents a view partial of the 110 power module of Figure 7.
Le deuxième mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation. The second embodiment is similar to the first embodiment.
Cependant dans le deuxième mode de réalisation, la première borne du premier However in the second embodiment, the first terminal of the first
condensateur 161 est directement connectée à la face inférieure de la première barre omnibus 506. La deuxième borne du premier condensateur 161 est directement connectée à la face inférieure de la deuxième barre omnibus 508. capacitor 161 is directly connected to the underside of the first bus bar 506. The second terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the underside of the second bus bar 508.
Dans des variantes du deuxième mode de réalisation, une borne du premier condensateur 161 est directement connectée à la face inférieure d'une barre omnibus. In variations of the second embodiment, a terminal of the first capacitor 161 is directly connected to the underside of a bus bar.
La figure 9 représente une vue du module électronique de puissance 110 selon le deuxième mode de réalisation permettant de voir la face inférieure du module électronique de puissance 110. FIG. 9 represents a view of the electronic power module 110 according to the second embodiment making it possible to see the underside of the electronic power module 110.
Dans ce mode de réalisation, la surface périphérique de l'ouverture 554 réalisée dans le boîtier surmoulé 550 peut-être interrompue. In this embodiment, the peripheral surface of the opening 554 produced in the overmolded housing 550 may be interrupted.
Cette interruption de la surface périphérique de l'ouverture 554 permet de loger le premier condensateur 161 sans réduire la surface de contact thermique entre la surface d'échange thermique 568 du dissipateur thermique 502 et la surface de dissipation thermique du module électronique de puissance 110. This interruption of the peripheral surface of the opening 554 makes it possible to house the first capacitor 161 without reducing the thermal contact surface between the exchange surface. thermal 568 of the heat sink 502 and the heat dissipation surface of the power electronic module 110.
La figure 10 représente une partie du dissipateur thermique 502 adapté au deuxième mode de réalisation du module électronique de puissance 110. FIG. 10 represents part of the heat sink 502 adapted to the second embodiment of the power electronic module 110.
Le dissipateur thermique présente une cavité 566 formée en creux à partir de la face supérieure 503 du dissipateur thermique 502. The heat sink has a cavity 566 recessed from the top face 503 of the heat sink 502.
La cavité 566 permet de loger le premier condensateur 161. The cavity 566 makes it possible to house the first capacitor 161.
Les modules électroniques de puissance selon les modes de réalisation de l'inventions représentés sur les figures 3 à 10 comprennent deux paires d'interrupteurs commandables comprenant chacune un interrupteur commandable de côté haut 112 et l'interrupteurs et un interrupteur commandable de côté bas 114 et chacune étant connectée électriquement à une ligne électrique de phase 122. The power electronic modules according to the embodiments of the invention shown in Figures 3 to 10 comprise two pairs of controllable switches each comprising a high side controllable switch 112 and the switches and a low side controllable switch 114 and each being electrically connected to a phase power line 122.
Selon d'autres modes de réalisation de l'invention non représentés, le module électronique de puissance peut comprendre une ou plusieurs paires d'interrupteurs commandables, chacune des paires étant connectée électriquement à une ligne électrique de phase 122. According to other embodiments of the invention not shown, the electronic power module can comprise one or more pairs of controllable switches, each of the pairs being electrically connected to a phase electric line 122.
Les modules électroniques de puissance selon les modes de réalisation de l'inventions représentés sur les figures 3 à 10 comprennent deux deuxièmes barres omnibus 508 et un première barre omnibus 506. The power electronic modules according to the embodiments of the invention shown in Figures 3 to 10 comprise two second bus bars 508 and a first bus bar 506.
Sans sortir de l'invention, le module électronique de puissance peut comprendre une ou plusieurs premières barres omnibus 506 et deuxièmes barres omnibus 508. Without departing from the invention, the electronic power module can comprise one or more first bus bars 506 and second bus bars 508.
Les modules électroniques de puissance selon les modes de réalisation de l'inventions représentés sur les figures 3 à 10 comprennent deux premiers condensateurs 161. The electronic power modules according to the embodiments of the invention shown in FIGS. 3 to 10 comprise two first capacitors 161.
Sans sortir de l'invention, le module électronique de puissance peut comprendre un ou plusieurs premiers condensateurs 161. Without departing from the invention, the electronic power module can comprise one or more first capacitors 161.
Dans un mode de réalisation de l'invention la première barre omnibus 506 fait partie de la ligne électrique positive 106 et la deuxième barre omnibus 508 fait partie de la ligne électrique négative 108. Dans un autre mode de réalisation de l'invention la première barre omnibus 506 fait partie de la ligne électrique négative 108 et la deuxième barre omnibus 508 fait partie de la ligne électrique négative 106. In one embodiment of the invention the first bus bar 506 is part of the positive power line 106 and the second bus bar 508 is part of the negative power line 108. In another embodiment of the invention the first bus bar 506 is part of the negative power line 108 and the second bus bar 508 is part of the negative power line 106.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module électronique de puissance (110) comprenant : 1. Power electronic module (110) comprising:
a. une première barre omnibus (506), at. a first bus bar (506),
b. une deuxième barre omnibus (508), b. a second bus bar (508),
c. une troisième barre omnibus (522), vs. a third bus bar (522),
d. une paire d'interrupteurs commandables comprenant un premier interrupteur commandable (112) et un deuxième interrupteur commandable (114), chaque interrupteur commandable comprenant : d. a pair of controllable switches comprising a first controllable switch (112) and a second controllable switch (114), each controllable switch comprising:
i. une première borne principale (116), i. a first main terminal (116),
ii. une deuxième borne principale (118), ii. a second main terminal (118),
iii. une borne de commande (120) destinée à sélectivement ouvrir et fermer l'interrupteur commandable (112, 114) entre la première borne principale (116) et la deuxième borne principale (118), e. un boîtier surmoulé (550) sur le premier interrupteur commandable (112), le deuxième interrupteur commandable (114), la première barre omnibus (506), la deuxième barre omnibus (508) et la troisième barre omnibus (522), la première borne principale (116) du premier interrupteur commandable (112) étant connectée à la première barre omnibus (506), iii. a control terminal (120) for selectively opening and closing the controllable switch (112, 114) between the first main terminal (116) and the second main terminal (118), e. an overmolded housing (550) on the first controllable switch (112), the second controllable switch (114), the first bus bar (506), the second bus bar (508) and the third bus bar (522), the first terminal main (116) of the first controllable switch (112) being connected to the first bus bar (506),
la deuxième borne principale (118) du deuxième interrupteur commandable (114) étant connectée à la deuxième barre omnibus (508), the second main terminal (118) of the second controllable switch (114) being connected to the second bus bar (508),
la deuxième borne principale (118) du premier interrupteur commandable (112) et la première borne principale (116) du deuxième interrupteur commandable (114) étant connectées à la troisième barre omnibus (522), the second main terminal (118) of the first controllable switch (112) and the first main terminal (116) of the second controllable switch (114) being connected to the third bus bar (522),
caractérisé en ce qu'il comprend en outre un condensateur (161), le characterized in that it further comprises a capacitor (161), the
condensateur (161) comprenant une première borne du condensateur (161) et une deuxième borne du condensateur (161), la première borne du condensateur (161) étant connectée directement à l'une des première (506) et deuxième (508) barres omnibus, capacitor (161) comprising a first terminal of the capacitor (161) and a second terminal of the capacitor (161), the first terminal of the capacitor (161) being connected directly to one of the first (506) and second (508) bus bars ,
et en ce que le condensateur (161) est à l'extérieur du boîtier surmoulé (550). and in that the capacitor (161) is outside the overmolded housing (550).
2. Module électronique de puissance (110) selon la revendication 1 dans lequel la connexion directe d'une borne du condensateur (161) à une barre omnibus (506, 508) se fait sur une portion monobloc de cette barre omnibus (506, 508) également connectée à une borne (116, 118) d'un interrupteur commandable (112, 114). 2. Power electronic module (110) according to claim 1 wherein the direct connection of a terminal of the capacitor (161) to a bus bar (506, 508) is made on a one-piece portion of this bus bar (506, 508). ) also connected to a terminal (116, 118) of a controllable switch (112, 114).
3. Module électronique de puissance (110) selon la revendication 1 dans lequel la 3. Electronic power module (110) according to claim 1 wherein the
deuxième borne du condensateur (161) est connectée directement à l'autre des première (506) et deuxième (508) barres omnibus. second terminal of capacitor (161) is connected directly to the other of the first (506) and second (508) bus bars.
4. Module électronique de puissance (110) selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une borne du condensateur (161) appartient à une zone de rigidité inférieure à la celle du reste du condensateur (161) et également à la zone de la barre omnibus (506, 508) à laquelle elle est connectée. 4. Electronic power module (110) according to one of the preceding claims wherein at least one terminal of the capacitor (161) belongs to a zone of rigidity lower than that of the rest of the capacitor (161) and also to the zone of the bus bar (506, 508) to which it is connected.
5. Module électronique de puissance (110) selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première barre omnibus (506) et la deuxième barre omnibus (508) comprennent chacune une partie plane, la première borne principale (116) du premier interrupteur commandable (112) et la borne du condensateur (161) connectée à la première barre omnibus (506) étant connectées à la partie plane de la première barre omnibus (506), la deuxième borne principale (118) du deuxième interrupteur commandable (114) et la borne du condensateur (161) connectée à la deuxième barre omnibus (508) étant connectées à la partie plane de la deuxième barre omnibus (508). 5. Electronic power module (110) according to one of the preceding claims wherein the first bus bar (506) and the second bus bar (508) each comprise a flat part, the first main terminal (116) of the first controllable switch. (112) and the terminal of the capacitor (161) connected to the first bus bar (506) being connected to the planar part of the first bus bar (506), the second main terminal (118) of the second controllable switch (114) and the terminal of the capacitor (161) connected to the second bus bar (508) being connected to the planar part of the second bus bar (508).
6. Module électronique de puissance (110) selon la revendication précédente dans lequel la partie plane de la première barre omnibus (506) et la partie plane de la deuxième barre omnibus (508) sont coplanaires et comportent chacune une face supérieure et une face inférieure. 6. Electronic power module (110) according to the preceding claim wherein the flat part of the first bus bar (506) and the flat part of the second bus bar (508) are coplanar and each have an upper face and a lower face. .
7. Module électronique de puissance (110) selon le revendication 6 dans lequel : 7. Electronic power module (110) according to claim 6 wherein:
a. la première borne principale (118) du premier interrupteur commandable (112) et la borne du condensateur connectée à la première barre omnibus (506) sont connectées à la face supérieure de la première barre omnibus (506), et at. the first main terminal (118) of the first controllable switch (112) and the terminal of the capacitor connected to the first bus bar (506) are connected to the upper face of the first bus bar (506), and
b. la deuxième borne principale (118) du deuxième interrupteur commandable (114) et la borne du condensateur (161) connectée à la deuxième barre omnibus (508) sont connectées à la face supérieure de la deuxième barre omnibus (508). b. the second main terminal (118) of the second controllable switch (114) and the terminal of the capacitor (161) connected to the second bus bar (508) are connected to the upper face of the second bus bar (508).
8. Module électronique de puissance (110) selon la revendication 6 dans lequel : 8. Electronic power module (110) according to claim 6 wherein:
a. la première borne principale (116) du premier interrupteur commandable (112) est connectée à la face supérieure de la première barre omnibus (506), b. la borne du condensateur (161) connectée à la première barre omnibus (506) est connectée à la face inférieure de la première barre omnibus (506), c. la deuxième borne principale (118) du deuxième interrupteur commandable (114) est connectée à la face supérieure de la deuxième barre omnibus (508), et at. the first main terminal (116) of the first controllable switch (112) is connected to the upper face of the first bus bar (506), b. the terminal of the capacitor (161) connected to the first bus bar (506) is connected to the underside of the first bus bar (506), c. the second main terminal (118) of the second controllable switch (114) is connected to the upper face of the second bus bar (508), and
d. la borne du condensateur (161) connectée à la deuxième barre omnibus (508) est connectée à la face inférieure de la deuxième barre omnibus (508). d. the terminal of the capacitor (161) connected to the second bus bar (508) is connected to the underside of the second bus bar (508).
9. Convertisseur de tension (104) comprenant : 9. Voltage converter (104) comprising:
a. au moins un module électronique de puissance (110) selon l'une des revendications précédentes, at. at least one electronic power module (110) according to one of the preceding claims,
b. un dissipateur thermique (502), b. a heat sink (502),
le module électronique de puissance (110) présentant une surface de dissipation thermique en contact thermique avec une surface d'échange thermique (568) du dissipateur thermique (502). the power electronic module (110) having a heat dissipation surface in thermal contact with a heat exchange surface (568) of the heat sink (502).
10. Convertisseur de tension (104) comprenant : 10. Voltage converter (104) comprising:
a. au moins un module électronique de puissance (110) selon la revendication 8, b. un dissipateur thermique (502), le dissipateur thermique (502) comprenant une at. at least one electronic power module (110) according to claim 8, b. a heat sink (502), the heat sink (502) comprising a
le module électronique de puissance (110) présentant une surface de dissipation thermique du côté des faces inférieures des première (506) et deuxième (508) barres omnibus, la surface de dissipation thermique du module électronique de puissance (110) étant en contact thermique avec une surface d'échange thermique (568) du dissipateur thermique (502), la surface d'échange thermique du dissipateur présentant une cavité dans laquelle se loge le condensateur (161). the power electronic module (110) having a heat dissipating surface on the underside side of the first (506) and second (508) bus bars, the heat dissipation surface of the power electronic module (110) being in thermal contact with a heat exchange surface (568) of the heat sink (502), the heat exchange surface of the sink having a cavity in which the capacitor (161) is housed.
11. Système électrique (100) comprenant : 11. Electrical system (100) including:
a. un convertisseur de tension (104) selon l'une des revendications 9 et 10, b. une machine électrique tournante (130) présentant au moins trois enroulements de phase associées aux modules électroniques de puissance (110), chaque enroulement de phase de la machine électrique tournante (130) présentant deux extrémités dont une extrémité est respectivement connectée à une des troisièmes barres omnibus (522) des modules électroniques de puissance (110). at. a voltage converter (104) according to one of claims 9 and 10, b. a rotating electrical machine (130) having at least three phase windings associated with the electronic power modules (110), each phase winding of the rotating electrical machine (130) having two ends, one end of which is respectively connected to one of the third bus bars (522) of the electronic power modules (110).
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