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EP4197302A1 - Power electrical apparatus comprising two power electronic modules and an integrated cooling system - Google Patents

Power electrical apparatus comprising two power electronic modules and an integrated cooling system

Info

Publication number
EP4197302A1
EP4197302A1 EP21745794.4A EP21745794A EP4197302A1 EP 4197302 A1 EP4197302 A1 EP 4197302A1 EP 21745794 A EP21745794 A EP 21745794A EP 4197302 A1 EP4197302 A1 EP 4197302A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
module
electrical
modules
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21745794.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Aurélien POUILLY
Alexandre Legendre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification
Original Assignee
Valeo eAutomotive France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive France SAS filed Critical Valeo eAutomotive France SAS
Publication of EP4197302A1 publication Critical patent/EP4197302A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20254—Cold plates transferring heat from heat source to coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical equipment, in particular for vehicles, in particular for electric or hybrid vehicles. More specifically, the present invention relates to electrical power equipment, in particular a DC/DC converter, an electrical charger or an inverter, comprising two electronic power modules and an integrated cooling system.
  • electrical power equipment in particular a DC/DC converter, an electrical charger or an inverter, comprising two electronic power modules and an integrated cooling system.
  • electrical power equipment in particular an inverter, comprises at least one electronic power module and one capacitive module. It is increasingly common for the inverter to include two electronic power modules, in order to ensure two distinct modes of electrical conversion, respectively from the battery to the electric motor, designated “generation”, and from the electric motor to the battery, referred to as "regeneration”.
  • the term "electronic power module” is understood to mean an assembly comprising components through which the energy supplying the electrical machine passes, in particular intended to transform direct current into alternating currents or vice versa. These components may comprise electronic switches, such as for example semiconductor transistors, arranged in an electrical circuit to allow a controlled passage of electrical energy between the high voltage supply battery and the electrical machine.
  • the components are bare semiconductor chips for which a package forms a body which provides encapsulation.
  • an electronic power module is an assembly comprising a plurality of semiconductor chips forming an electrical circuit encapsulated in the same package.
  • an inverter comprises a cooling system having a fluid cooling circuit configured to route a cooling fluid, in particular liquid water, in order to cool the two electronic modules inverter power.
  • a cooling system comprises at least one fluid inlet and at least one outlet, in order to fluidically connect several portions of the cooling circuit.
  • the fluid inlet or outlet takes the form of a nozzle, commonly designated by the English term “nozzle”, or of a sleeve, commonly designated by the English language term “spigot”.
  • Said cooling system must generally satisfy many constraints in terms of size, accessibility and cooling efficiency.
  • document US 2013039009 A1 describes an inverter comprising the assembly from bottom to top, of a cooling module, of an electronic power module, and of a capacitive module.
  • “Cooling module” means a cooling fluid circulation module.
  • an inverter configuration according to the state of the art consists of the assembly, from bottom to top, of a capacitive module, a cooling module and two electronic power modules. juxtaposed.
  • This configuration makes it possible to use the two main heat exchange surfaces available on the cooling module, but nevertheless requires the installation of a complex holding system for the capacitive module, in order to attach the capacitive module to the said cooling module, to ensure cooling.
  • Document US 2018219488 A1 describes such electrical power equipment comprising a chassis, a plurality of electrical components to be cooled, in particular an electronic power module, and an integrated cooling system.
  • the cooling system described by document US 2018219488 A1 comprises two cooling modules providing four main heat exchange surfaces, in order to effectively cool the plurality of electrical components.
  • an efficient cooling system makes it possible to reduce the size of certain electrical components and thus increase the compactness of electrical power equipment.
  • the chassis described by document US 2018219488 A1 comprises channels arranged in the mass of the chassis configured to put the two cooling modules in fluidic connection, making it complex and expensive to produce such a chassis.
  • the implementation of such a frame requires expensive molding technology, in particular a casting process under gravity with the use of cores, and requires carrying out a large part of the tests, in particular sealing tests, at the end manufacturing process for electrical power equipment, which is costly in the event of non-validation of said sealing tests.
  • the cooling systems for electrical power equipment require the use of a plurality of seals.
  • the electrical power equipment described by document US 2018219488 A1 requires at least three seals in addition to the seals positioned at the fluid inlet and outlet, including a seal. sealing having a perimeter of the same order of magnitude as the perimeter of the electrical module to be cooled. It is desirable to reduce, as much as possible, the sealing areas in order to reduce the probability of leakage of the coolant and to allow the use of standard seals.
  • the electrical power equipment comprising two electronic power modules, has an architecture making it possible to ensure the cooling of said two electronic power modules, and to ensure a simplified assembly having a limited set of sealing zones to be ensured, in order to reduce the manufacturing and industrial production costs of electrical power equipment and to reduce the risks associated with a coolant leak.
  • Patent application publication US2019/0275895 discloses electrical equipment in which power electronic modules are mounted on opposite sides of a capacitive module. A cooling channel is integrated in the capacitive module to connect cooling channels located on either side of the capacitive module.
  • the invention thus proposes electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system.
  • the invention relates to electrical power equipment comprising a first electrical module, a second electrical module, a third electrical module, a cooling system comprising at least one fluid inlet and at least one fluid outlet, to ensure respectively conveying and discharging a cooling fluid into and from the cooling system, a first cooling module, comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said first electrical module, a second cooling module, comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said second electrical module, a connecting portion of the cooling circuit connecting said first and said second cooling module, configured to ensure fluidic connection between said first and said second cooling module t, said first and second cooling modules having a positioning on either side of said third electrical module, said first and second cooling modules each having a portion extending beyond the same side face of said third electrical module , overhanging, said portions facing each other and defining with said side face a free volume, and said first and said second cooling module each having a cooling circuit opening opening into said free volume, said free volume housing said connecting portion of the cooling circuit, said
  • Electrical power equipment according to the invention has the consequent advantage of comprising a modular, efficient cooling system having a limited set of sealing zones to be ensured in order to reduce the risk of fluid leakage in the equipment. power electric.
  • electrical power equipment according to the invention has an arrangement in the form of a stack of different modules, configured to facilitate the manufacturing, assembly and testing process of a electrical power equipment according to the invention.
  • the invention facilitates the standardization of equipment and makes it possible to implement parallel production lines. Consequently, the present invention has a considerable advantage from the point of view of the industrialization of electrical power equipment.
  • said first and second cooling modules are respectively inserted between the first electrical module and the third electrical module, and between the third electrical module and the second electrical module.
  • said first and second cooling modules are in direct mechanical contact with the third electrical module so as to cool said third electrical module.
  • the electrical power equipment has at least one wedge, having a positioning between the first and the second cooling module, bordering the third electrical module, in order to provide a support function for spacing between the two cooling modules and to provide a passage for transmission of mechanical forces.
  • said at least one wedge comprises two opposite faces each having a flat surface, said flat surfaces being configured to serve as a support for a respective cooling module.
  • the first cooling module, the second cooling module, and the wedge form a frame of the electrical power equipment.
  • said inlet and said fluid outlet of the cooling system are arranged respectively in one of the two cooling modules, in order respectively to convey the cooling fluid to the one of the two cooling modules and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module.
  • said wedge comprises two cooling circuit portions, a first cooling circuit portion opening on one side onto a face of said wedge forming said fluid inlet of the cooling system. cooling and on the other side opposite an orifice of one of said two cooling modules, a second portion of the cooling circuit opening out on one side on one face of said spacer forming said cooling system fluid outlet and on the other side facing an orifice of the other of said two cooling modules, in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module.
  • the first electrical module comprises an electronic power module
  • the second electrical module comprises an electronic power module
  • the third electrical module comprises a capacitive module, configured to ensure a function of filtering and stabilizing the electricity passing through said third electrical module.
  • said connecting portion of the cooling circuit comprises a first connecting portion integrated into the first cooling module, a second connecting portion integrated into the second cooling module, configured to connect one to the other, in order to ensure a fluidic connection between said first cooling module and said second cooling module.
  • said cooling circuit connecting portion comprises an intermediate connecting portion independent of said first cooling module and of said second cooling module, said intermediate connecting portion comprising a channel and two separate openings, each of the two openings being respectively connected in a sealed manner to said first cooling module and to said second cooling module.
  • electrical power equipment forms an inverter, a DC-DC voltage converter, or an electric charger, configured to be embedded in an electric or hybrid vehicle.
  • the invention also relates to electrical power equipment comprising:
  • a third electrical module forming a capacitive module which comprises a plurality of electrical components and a housing
  • a first cooling module comprising at least one cooling channel circulation of a cooling fluid, configured to cool said first electrical module
  • a second cooling module comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said second electrical module
  • first and said second cooling modules having a positioning on both sides on the other side of said third electrical module, said first and second cooling modules each having a portion extending beyond the same lateral face of said third electrical module, overhanging, said portions being facing each other and defining with said side face a free volume, and said first and said second cooling module each having a cooling circuit opening opening into said free volume, said free volume housing said connection portion of the cooling circuit, said connection portion of the cooling circuit connecting said openings opening into the free volume.
  • This electrical power equipment may include any of the features described above.
  • the third electrical module forming a capacitive module is configured to perform a function of filtering and stabilizing the electricity passing through said third electrical module.
  • FIG. 1 shows a side view of an example of electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system according to the invention
  • FIG. 2 shows a view of an example of electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system according to the invention
  • FIG. 3 shows a view of an example of electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system according to the invention.
  • the invention relates to electrical power equipment and will be described below in the context of an inverter, comprising two electronic power modules and at least one electrical module, configured to be embedded in an electric or hybrid motor vehicle. .
  • an inverter comprising two electronic power modules and at least one electrical module, configured to be embedded in an electric or hybrid motor vehicle.
  • this does not constitute a limitation to this particular application, the invention being able to be any electrical power equipment, in particular an inverter, a DC-DC voltage converter or an electrical charger, comprising at least three electrical modules, and an integrated cooling system.
  • the invention relates to an inverter comprising a first electronic power module 21, a second electronic power module 22, a third electrical module 4, a cooling system 3 comprising at least one input 34 and a fluid outlet 35, to ensure respectively the delivery and evacuation of a cooling fluid in and from the cooling system 3, a first cooling module 31, a second cooling module 32, a connecting portion of the cooling circuit 311 -321 -33 connecting the first 31 and the second 32 cooling modules, configured to ensure a fluidic connection between the first 31 and the second 32 cooling modules.
  • the first and second cooling modules 31 -32 have a positioning on either side of the third electrical module 4, in order to ensure the cooling of the third electrical module 4.
  • first and second cooling modules 31 -32 each have a portion extending beyond the same side face of said third electrical module 4, overhanging, said portions being opposite screw and defining with said side face a free volume.
  • the first 31 and the second 32 cooling modules each have a cooling circuit opening opening into said free volume. Said free volume houses said connecting portion of the cooling circuit 311 -321 -33, itself connecting said openings opening into the free volume.
  • the first 31 and the second 32 cooling modules each comprise at least one circulation channel for a cooling fluid, configured to respectively cool the first 21 and the second 22 power electronic modules.
  • the arrangement of the various elements of an inverter according to the invention will be detailed below.
  • the first 31 and the second 32 cooling modules are respectively inserted between the first electronic power module 21 and the third electrical module 4, and between the third electrical module 4 and the second electronic power module 22 , in order to use the four main heat exchange surfaces available in the cooling system 3.
  • the arrangement of the elements of the invention preferably corresponds to the following successive stack: a first electronic power module 21, a first cooling module 31, the third electrical module 4, a second cooling module 32, and a second electronic power module 22.
  • the respective assembly of the first electronic power module 21 and the first cooling module 31, and of the second electronic power module 22 and the second cooling module 32, via a plurality of screws makes it possible to form two sets referred to as pre-assembled sets.
  • said pre-assembled assemblies comprise fixing means, to ensure the assembly of said pre-assembled assemblies laterally to the frame 10 and thus contribute to the mechanical strength of said inverter.
  • first 21 and the second 22 electronic power modules and the third electrical module 4 comprise electrical connectors, in order to ensure the electrical connection between the third electrical module 4 and respectively the first 21 and the second 22 power electronic modules.
  • the electrical power equipment according to the invention comprises at least one wedge 11, a number of two wedges being preferred, the two wedges having a positioning between the first 31 and the second 32 modules cooling, bordering the third electrical module 4, to serve as a spacer support between the two cooling modules 31 -32 and to provide a passage for the transmission of mechanical forces.
  • each of the two wedges 11 comprises two opposite faces each having a flat surface, said flat surfaces being configured to serve as a support for cooling modules.
  • the first cooling module 31, the second cooling module 32 and said at least one wedge 11 form a frame 10 of the electrical power equipment according to the invention.
  • the material constituting the frame 10 consists of an electrical and/or electromagnetic insulating material, to provide an electrical and/or electromagnetic shield function respectively.
  • each of the two power electronic modules 21 -22 ensures the conversion of electricity from the battery to the electric motor (in a vehicle drive mode), or from the electric motor to the designated battery (by example in a regenerative braking mode of the vehicle).
  • the third electrical module 4 comprises fixing means, in order to ensure its assembly to the inverter, so that at least one of the two modules of cooling 31 -32 is in direct mechanical contact with the third electrical module 4, in order to ensure the cooling of said third electrical module 4 by conduction on at least one of its faces.
  • the third electrical module 4 preferably refers to a capacitive module 4, configured to perform a function of filtering and stabilizing the voltage supplied by the vehicle battery.
  • the capacitive module 4 preferably comprises a plurality of electrical components and a casing, generally made of aluminum, configured to cover said plurality of electrical components.
  • the electric potentials, positive and negative, to be cooled of a capacitive module are generally located at the periphery at the level of two opposite faces of the capacitive module. It is therefore relevant to use a cooling system on two sides of the capacitive module as permitted by the invention.
  • the cooling system 3 comprises two cooling modules 31 -32 and a connecting portion of the cooling circuit 31 1 -321 -33 ensuring the fluidic connection of the two cooling modules 31 -32 of waterproof manner.
  • the direction of circulation of the cooling fluid shown is not limiting, it is only an illustration to visualize a possible topology of the cooling circuit.
  • the operating temperatures of the various electrical components, and in general, the prioritization given to the cooling of this or that electrical component, partly determine the direction of circulation of the cooling fluid.
  • the 34 and said fluid outlet 35 of the cooling system 3 are arranged respectively in one of the two cooling modules 31 -32, in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules 31 -32 and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module 31 -32.
  • the first cooling module 31 can contain the fluid inlet 34 and the second cooling module 32 can contain the fluid outlet 35, or vice versa.
  • said wedge 1 1 comprises two portions of cooling circuit, a first portion 1 11 of cooling circuit opening on one side on a face of said wedge 1 1 forming said fluid inlet 34 of the cooling system 3 and on the other side facing an orifice of one of said two cooling modules 31 -32, a second portion of cooling circuit 1 12 opening on one side onto a face of said wedge 11 forming said outlet
  • Each of the two cooling modules 31 -32 consists of a sealed system of generally parallelepiped shape, comprising a cooling circuit portion configured to allow the circulation of said cooling fluid in an optimal manner according to the physical distribution of the electrical components to be cooled , and at least one fluid inlet and at least one fluid outlet, to ensure respectively the routing and the evacuation of the cooling fluid in and from the cooling module considered.
  • said at least one inlet and said at least one fluid outlet of each of the two cooling modules 31 -32 and said at least one inlet 34 and said at least one outlet 35 of fluid of the cooling system 3 may take the form of a nozzle, a sleeve or an orifice, the shape of the inlet possibly differing from that of the outlet, provided that said at least one inlet and said at least at least one fluid outlet of each of the two cooling modules 31 -32 comprise sealing means and are adapted to ensure connection of the cooling circuit portion of said cooling system 3 and separate cooling circuit portions external to the inverter.
  • the connecting portion of the cooling circuit 31 1 -321 -33 comprises a first connecting portion 31 1 integrated into the first cooling module 31 , a second connecting portion 321 integrated into the second cooling module cooling 32, configured to connect to each other in order to ensure a fluidic connection between said first cooling module 31 and said second cooling module 32.
  • a seal preferably a seal of the “plug and seal” type in English, tightly connects the first 31 1 and the second 321 connecting portions.
  • This first embodiment makes it possible to limit the number of sealing zones to be provided on the connecting portion of the cooling circuit to a single sealing zone.
  • said cooling circuit connecting portion 311 -321 -33 comprises an intermediate connecting portion 33 independent of said first cooling module 31 and of said second cooling module 32.
  • the intermediate connecting portion 33 comprises a channel and two separate openings, each of the two openings having a sealing means, in order to connect the first 311 and the second 321 connecting portions in a sealed manner.
  • a channel having a length of the order of magnitude of the distance between the two cooling modules 31 -32 makes it possible to avoid the manufacture of cooling modules comprising a complex opening, in particular a sleeve or a nozzle.
  • an inverter according to the invention has a modular, efficient cooling system having a limited set of sealing zones to be ensured in order to reduce the risk of fluid leakage in the inverter.
  • the cooling system of an inverter comprises a single cooling circuit and four main heat exchange surfaces, making it possible to effectively cool the two electronic power modules 21 -22 as well as the capacitive module 4, itself preferably cooled on two sides, unlike the state of the art where only one side of the capacitive module is cooled.
  • the sealing zones to be ensured are limited to the fluid inlet 34, to the fluid outlet 35, to the junction 33 between the first 311 and the second 321 connecting portions of the cooling system 3, and, where applicable, at the junction respectively between the first portion 111 of the cooling circuit arranged in the hold 11 and the inlet of one of the two cooling modules 31 -32, and between the second portion 112 of the circuit cooling arranged in the hold 1 1 and the output of the other cooling module 31 -32 in the embodiment where the inlet 34 and the fluid outlet 35 are not directly connected to the cooling modules 31 -32, thereby reducing the risk of coolant leakage.
  • an inverter according to the invention has an arrangement in the form of a stack of different modules, configured to facilitate the process of manufacturing, assembling, and testing an inverter according to the invention.
  • the invention facilitates the standardization of equipment and makes it possible to implement parallel production lines, by way of example, a first line ensuring the assembly of a power electronic module and a cooling module, a second line ensuring the assembly of a capacitive module, and a third line ensuring the final assembly of the inverter.
  • the invention makes it possible to carry out sealing tests on said preassembled assemblies, each formed of an electronic power module and a cooling module, independently of the capacitive module 4 and of the chassis 10.
  • the present invention has a considerable advantage from the point of view of the industrialization of electrical power equipment, in particular inverters.
  • the electrical components of the capacitive module 4 are capacitive cells.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a power electrical apparatus comprising a first electrical module (21) forming a power electronic module, a second electrical module (22) forming a power electronic module, a third electrical module (4) forming a capacitive module which comprises a plurality of electrical components and a housing, a cooling system, configured to cool said second electrical module (22), a connecting portion of the cooling circuit connecting a first (31) and a second (32) cooling module, said connecting portion providing a fluidic connection between said first (31) and said second (32) cooling module, said first and second cooling modules (31-32) being positioned on either side of said third electrical module (4), said first and second cooling modules (31-32) each having a portion extending beyond one and the same lateral face of said third electrical module (4), vertically in line therewith, said portions facing one another.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre de l’invention : Equipement électrique de puissance comprenant deux modules électroniques de puissance et un système de refroidissement intégré Title of the invention: Electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
[001 ] La présente invention se rapporte au domaine des équipements électriques, notamment pour véhicule, en particulier pour véhicules électriques ou hybrides. Plus précisément, la présente invention vise un équipement électrique de puissance, notamment un convertisseur DC/DC, un chargeur électrique ou un onduleur, comprenant deux modules électroniques de puissance et un système de refroidissement intégré. [001] The present invention relates to the field of electrical equipment, in particular for vehicles, in particular for electric or hybrid vehicles. More specifically, the present invention relates to electrical power equipment, in particular a DC/DC converter, an electrical charger or an inverter, comprising two electronic power modules and an integrated cooling system.
[002] De manière générale, dans les systèmes de motorisation électrique, il est nécessaire de prévoir des systèmes de refroidissement de certains équipements électriques, en particulier du moteur, du convertisseur DC/DC, du chargeur électrique et de l’onduleur. [002] In general, in electric motorization systems, it is necessary to provide cooling systems for certain electrical equipment, in particular the motor, the DC/DC converter, the electric charger and the inverter.
[003] Comme cela est connu, un équipement électrique de puissance, en particulier un onduleur, comprend au moins un module électronique de puissance et un module capacitif. Il est de plus en plus courant que l’onduleur comprenne deux modules électroniques de puissance, afin d’assurer deux modes distincts de conversion électrique, respectivement de la batterie au moteur électrique, désigné « génération », et du moteur électrique à la batterie, désigné « régénération ». [003] As is known, electrical power equipment, in particular an inverter, comprises at least one electronic power module and one capacitive module. It is increasingly common for the inverter to include two electronic power modules, in order to ensure two distinct modes of electrical conversion, respectively from the battery to the electric motor, designated "generation", and from the electric motor to the battery, referred to as "regeneration".
[004] On précise par « module électronique de puissance », on entend un ensemble comprenant des composants par lesquels passe de l’énergie alimentant la machine électrique, notamment destinés à transformer le courant continu en courants alternatifs ou vice-versa. Ces composants peuvent comprendre des interrupteurs électroniques, tels que par exemple des transistors semi-conducteurs, agencés en circuit électrique pour permettre un passage commandé d’énergie électrique entre la batterie d’alimentation haute tension et la machine électrique. En particulier, les composants sont des puces semi-conductrices nues pour lesquels un boitier forme un corps qui réalise une encapsulation. Autrement dit, un module électronique de puissance est un ensemble comprenant une pluralité de puces semi- conductrices formant un circuit électrique encapsulées dans un même boîtier. [004] The term "electronic power module" is understood to mean an assembly comprising components through which the energy supplying the electrical machine passes, in particular intended to transform direct current into alternating currents or vice versa. These components may comprise electronic switches, such as for example semiconductor transistors, arranged in an electrical circuit to allow a controlled passage of electrical energy between the high voltage supply battery and the electrical machine. In particular, the components are bare semiconductor chips for which a package forms a body which provides encapsulation. In other words, an electronic power module is an assembly comprising a plurality of semiconductor chips forming an electrical circuit encapsulated in the same package.
[005] De manière générale selon l’état de la technique, un onduleur comprend système de refroidissement présentant un circuit de refroidissement à fluide configuré pour cheminer un fluide de refroidissement, en particulier de l’eau liquide, afin de refroidir les deux modules électroniques de puissance de l’onduleur. [006] Un tel système de refroidissement comprend au moins une entrée et au moins une sortie de fluide, afin de mettre en liaison fluidique plusieurs portions de circuit de refroidissement. En pratique, l’entrée ou la sortie de fluide prend la forme d’une buse, couramment désignée sous le terme en langue anglaise « nozzle », ou d’un manchon, couramment désigné sous le terme en langue anglaise « spigot ». [005] Generally according to the state of the art, an inverter comprises a cooling system having a fluid cooling circuit configured to route a cooling fluid, in particular liquid water, in order to cool the two electronic modules inverter power. [006] Such a cooling system comprises at least one fluid inlet and at least one outlet, in order to fluidically connect several portions of the cooling circuit. In practice, the fluid inlet or outlet takes the form of a nozzle, commonly designated by the English term “nozzle”, or of a sleeve, commonly designated by the English language term “spigot”.
[007] Ledit système de refroidissement doit généralement satisfaire à de nombreuses contraintes en termes d’encombrement, d’accessibilité et d’efficacité de refroidissement. [007] Said cooling system must generally satisfy many constraints in terms of size, accessibility and cooling efficiency.
[008] Il apparaît par conséquent souhaitable de mutualiser une même portion de circuit de refroidissement afin de refroidir une pluralité de composants électriques, d’utiliser de manière optimale les surfaces d’échanges thermiques disponibles, et de réduire autant que faire se peut la longueur du circuit de refroidissement, afin de permettre une circulation du fluide de refroidissement efficace et ainsi d’éviter des pertes de charge dans la circulation du fluide, couramment désignées sous le terme en langue anglaise « pressure drop ». [008] It therefore appears desirable to pool the same portion of the cooling circuit in order to cool a plurality of electrical components, to make optimal use of the available heat exchange surfaces, and to reduce as much as possible the length of the cooling circuit, in order to allow effective circulation of the cooling fluid and thus to avoid pressure drops in the circulation of the fluid, commonly referred to as the term “pressure drop”.
[009] A titre d’exemple dans l’état de la technique, le document US 2013039009 A1 décrit un onduleur comprenant l’assemblage de bas en haut, d’un module de refroidissement, d’un module électronique de puissance, et d’un module capacitif. On entend par « module de refroidissement », un module de circulation de fluide de refroidissement. Bien que le système décrit par le document US 2013039009 A1 présente deux surfaces principales d’échanges thermiques, respectivement une par face dudit module de refroidissement, seule une surface d’échanges thermiques est utilisée afin de refroidir le module électronique de puissance, lui- même participant au refroidissement du module capacitif par conduction. [009] By way of example in the state of the art, document US 2013039009 A1 describes an inverter comprising the assembly from bottom to top, of a cooling module, of an electronic power module, and of a capacitive module. “Cooling module” means a cooling fluid circulation module. Although the system described by document US 2013039009 A1 has two main heat exchange surfaces, respectively one per face of said cooling module, only one heat exchange surface is used to cool the power electronic module, itself participating in the cooling of the capacitive module by conduction.
[010] De plus le document US 2013039009 A1 décrit un système comprenant un seul module électronique de puissance et l’on s’intéresse aux équipements électriques pouvant comprendre deux modules électroniques de puissance. [010] In addition, the document US 2013039009 A1 describes a system comprising a single power electronic module and we are interested in electrical equipment that can comprise two power electronic modules.
[011] Afin de pallier ces inconvénients, une configuration d’onduleur selon l’état de la technique consiste en l’assemblage de bas en haut, d’un module capacitif, d’un module de refroidissement et de deux modules électroniques de puissance juxtaposés. Cette configuration permet d’utiliser les deux surfaces principales d’échanges thermiques disponibles du module de refroidissement, mais nécessite néanmoins la mise en place d’un système de maintien complexe du module capacitif, afin d’accoler le module capacitif audit module de refroidissement, pour en assurer le refroidissement. [011] In order to overcome these drawbacks, an inverter configuration according to the state of the art consists of the assembly, from bottom to top, of a capacitive module, a cooling module and two electronic power modules. juxtaposed. This configuration makes it possible to use the two main heat exchange surfaces available on the cooling module, but nevertheless requires the installation of a complex holding system for the capacitive module, in order to attach the capacitive module to the said cooling module, to ensure cooling.
[012] De plus et selon l’état de la technique, il est avantageux d’un point de vue de l’efficacité de refroidissement pour un équipement électrique de puissance de comprendre un système de refroidissement présentant un unique circuit de refroidissement et plus de deux surfaces principales d’échanges thermiques, afin d’assurer le refroidissement d’une pluralité de modules électriques. [012] In addition and according to the state of the art, it is advantageous from the point of view of cooling efficiency for electrical power equipment to include a cooling system having a single cooling circuit and more than two main heat exchange surfaces, in order to ensure the cooling of a plurality of electrical modules.
[013] Le document US 2018219488 A1 décrit un tel un équipement électrique de puissance comprenant un châssis, une pluralité de composants électriques à refroidir notamment un module électronique de puissance, et un système de refroidissement intégré. Le système de refroidissement décrit par le document US 2018219488 A1 comprend deux modules de refroidissement fournissant quatre surfaces principales d’échanges thermiques, afin de refroidir efficacement la pluralité de composants électriques. Par ailleurs, un système de refroidissement efficace permet de réduire la taille de certains composants électriques et ainsi d’augmenter la compacité de l’équipement électrique de puissance. [013] Document US 2018219488 A1 describes such electrical power equipment comprising a chassis, a plurality of electrical components to be cooled, in particular an electronic power module, and an integrated cooling system. The cooling system described by document US 2018219488 A1 comprises two cooling modules providing four main heat exchange surfaces, in order to effectively cool the plurality of electrical components. In addition, an efficient cooling system makes it possible to reduce the size of certain electrical components and thus increase the compactness of electrical power equipment.
[014] Toutefois, le châssis décrit par le document US 2018219488 A1 comprend des canaux aménagés dans la masse du châssis configurés pour mettre en liaison fluidique les deux modules de refroidissement rendant complexe et coûteuse la réalisation d’un tel châssis. En effet, la mise en œuvre d’un tel châssis nécessite une coûteuse technologie de moulage, notamment un procédé de fonderie sous gravité avec utilisation de noyaux, et nécessite de mener une grande partie des tests, notamment des tests d’étanchéité, en fin de processus de fabrication de l’équipement électrique de puissance, ce qui est coûteux en cas de non- validation desdits tests d’étanchéité. [014] However, the chassis described by document US 2018219488 A1 comprises channels arranged in the mass of the chassis configured to put the two cooling modules in fluidic connection, making it complex and expensive to produce such a chassis. Indeed, the implementation of such a frame requires expensive molding technology, in particular a casting process under gravity with the use of cores, and requires carrying out a large part of the tests, in particular sealing tests, at the end manufacturing process for electrical power equipment, which is costly in the event of non-validation of said sealing tests.
[015] Par ailleurs, les systèmes de refroidissement d’équipements électriques de puissance nécessitent l’usage d’une pluralité de joints d’étanchéité. A titre d’exemple, l’équipement électrique de puissance décrit par le document US 2018219488 A1 nécessite au moins trois joints d’étanchéité en surcroît des joints d’étanchéité positionnés à l’entrée et à la sortie de fluide, dont un joint d’étanchéité présentant un périmètre du même ordre de grandeur que le périmètre du module électrique à refroidir. Il est souhaitable de réduire, autant que faire se peut, les zones d’étanchéité afin de réduire les probabilités de fuite du fluide de refroidissement et de permettre l’utilisation de joints d’étanchéités standards. [015] Furthermore, the cooling systems for electrical power equipment require the use of a plurality of seals. By way of example, the electrical power equipment described by document US 2018219488 A1 requires at least three seals in addition to the seals positioned at the fluid inlet and outlet, including a seal. sealing having a perimeter of the same order of magnitude as the perimeter of the electrical module to be cooled. It is desirable to reduce, as much as possible, the sealing areas in order to reduce the probability of leakage of the coolant and to allow the use of standard seals.
[016] Pour pallier au moins en partie ces inconvénients, il est souhaitable que l’équipement électrique de puissance comprenant deux modules électroniques de puissance, présente une architecture permettant d’assurer le refroidissement desdits deux modules électroniques de puissance, et d’assurer un assemblage simplifié présentant un ensemble limité de zones d’étanchéité à assurer, afin de réduire les coûts de fabrication et de production industrielle d’équipements électriques de puissance et de diminuer les risques liés à une fuite de liquide de refroidissement. [017] La publication de demande de brevet US2019/0275895 divulgue un équipement électrique dans lequel des modules électroniques de puissance sont montés sur des côtés opposés d’un module capacitif. Un canal de refroidissement est intégré dans le module capacitif pour connecter des canaux de refroidissement situés de part et d’autre du module capacitif. [016] To overcome these drawbacks at least in part, it is desirable that the electrical power equipment comprising two electronic power modules, has an architecture making it possible to ensure the cooling of said two electronic power modules, and to ensure a simplified assembly having a limited set of sealing zones to be ensured, in order to reduce the manufacturing and industrial production costs of electrical power equipment and to reduce the risks associated with a coolant leak. [017] Patent application publication US2019/0275895 discloses electrical equipment in which power electronic modules are mounted on opposite sides of a capacitive module. A cooling channel is integrated in the capacitive module to connect cooling channels located on either side of the capacitive module.
[018] L’invention propose ainsi un équipement électrique de puissance comprenant deux modules électroniques de puissance et un système de refroidissement intégré. [018] The invention thus proposes electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system.
PRESENTATION DE L’INVENTION PRESENTATION OF THE INVENTION
[019] Plus précisément, l’invention concerne un équipement électrique de puissance comprenant un premier module électrique, un deuxième module électrique, un troisième module électrique, un système de refroidissement comprenant au moins une entrée et au moins une sortie de fluide, pour assurer respectivement l’acheminement et l’évacuation d’un fluide de refroidissement dans et depuis le système de refroidissement, un premier module de refroidissement, comprenant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configuré pour refroidir ledit premier module électrique, un deuxième module de refroidissement, comprenant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configuré pour refroidir ledit deuxième module électrique, une portion de liaison du circuit de refroidissement reliant ledit premier et ledit deuxième module de refroidissement, configurée pour assurer une mise en liaison fluidique entre ledit premier et ledit deuxième module de refroidissement, lesdits premier et deuxième modules de refroidissement présentant un positionnement de part et d’autre dudit troisième module électrique, lesdits premier et deuxième modules de refroidissement présentant chacun une portion s’étendant au-delà d’une même face latérale dudit troisième module électrique, en surplomb, lesdites portions se trouvant en vis-à-vis et définissant avec ladite face latérale un volume libre, et ledit premier et ledit deuxième module de refroidissement présentant chacun une ouverture de circuit de refroidissement débouchant dans ledit volume libre, ledit volume libre logeant ladite portion de liaison du circuit de refroidissement, ladite portion de liaison du circuit de refroidissement reliant lesdites ouvertures débouchant dans le volume libre. [019] More specifically, the invention relates to electrical power equipment comprising a first electrical module, a second electrical module, a third electrical module, a cooling system comprising at least one fluid inlet and at least one fluid outlet, to ensure respectively conveying and discharging a cooling fluid into and from the cooling system, a first cooling module, comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said first electrical module, a second cooling module, comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said second electrical module, a connecting portion of the cooling circuit connecting said first and said second cooling module, configured to ensure fluidic connection between said first and said second cooling module t, said first and second cooling modules having a positioning on either side of said third electrical module, said first and second cooling modules each having a portion extending beyond the same side face of said third electrical module , overhanging, said portions facing each other and defining with said side face a free volume, and said first and said second cooling module each having a cooling circuit opening opening into said free volume, said free volume housing said connecting portion of the cooling circuit, said connecting portion of the cooling circuit connecting said openings opening into the free volume.
[020] Un équipement électrique de puissance selon l’invention présente l’avantage conséquent de comprendre un système de refroidissement modulaire, efficace et présentant un ensemble limité de zones d’étanchéités à assurer afin de réduire les risques de fuite fluidique dans l’équipement électrique de puissance. De plus, un équipement électrique de puissance selon l’invention présente un agencement sous forme d’un empilement de différents modules, configuré pour faciliter le processus de fabrication, d’assemblage, et de tests d’un équipement électrique de puissance selon l’invention. Sur le plan de la fabrication et de la production industrielles, l’invention facilite la standardisation des équipements et permet de mettre en œuvre des lignes de production parallèles. En conséquence, la présente invention présente un avantage considérable du point de vue de l’industrialisation d’équipements électriques de puissance. [020] Electrical power equipment according to the invention has the consequent advantage of comprising a modular, efficient cooling system having a limited set of sealing zones to be ensured in order to reduce the risk of fluid leakage in the equipment. power electric. In addition, electrical power equipment according to the invention has an arrangement in the form of a stack of different modules, configured to facilitate the manufacturing, assembly and testing process of a electrical power equipment according to the invention. In terms of industrial manufacturing and production, the invention facilitates the standardization of equipment and makes it possible to implement parallel production lines. Consequently, the present invention has a considerable advantage from the point of view of the industrialization of electrical power equipment.
[021 ] Avantageusement, lesdits premier et deuxième modules de refroidissement sont respectivement intercalés entre le premier module électrique et le troisième module électrique, et entre le troisième module électrique et le deuxième module électrique. [021] Advantageously, said first and second cooling modules are respectively inserted between the first electrical module and the third electrical module, and between the third electrical module and the second electrical module.
[022] Avantageusement, lesdits premier et deuxième modules de refroidissement sont en contact mécanique direct avec le troisième module électrique de manière à assurer le refroidissement dudit troisième module électrique. [022] Advantageously, said first and second cooling modules are in direct mechanical contact with the third electrical module so as to cool said third electrical module.
[023] Selon un mode de réalisation, l’équipement électrique de puissance présente au moins une cale, présentant un positionnement entre le premier et le deuxième module de refroidissement, bordant le troisième module électrique, afin d’assurer une fonction de support d’écartement entre les deux modules de refroidissement et de fournir un passage de transmission d’efforts mécaniques. [023] According to one embodiment, the electrical power equipment has at least one wedge, having a positioning between the first and the second cooling module, bordering the third electrical module, in order to provide a support function for spacing between the two cooling modules and to provide a passage for transmission of mechanical forces.
[024] Selon un mode de réalisation, ladite au moins une cale comprend deux faces opposées présentant chacune une surface plane, lesdites surfaces planes étant configurées pour servir de support à un module de refroidissement respectif. [024] According to one embodiment, said at least one wedge comprises two opposite faces each having a flat surface, said flat surfaces being configured to serve as a support for a respective cooling module.
[025] Selon un mode de réalisation, le premier module de refroidissement, le deuxième module de refroidissement, et la cale forment un châssis de l’équipement électrique de puissance. [025] According to one embodiment, the first cooling module, the second cooling module, and the wedge form a frame of the electrical power equipment.
[026] Selon un premier mode de réalisation du système de refroidissement, ladite entrée et ladite sortie de fluide du système de refroidissement sont aménagées respectivement dans l’un des deux modules de refroidissement, afin respectivement d’acheminer le fluide de refroidissement vers l’un des deux modules de refroidissement et d’évacuer le fluide de refroidissement depuis l’autre module de refroidissement. [026] According to a first embodiment of the cooling system, said inlet and said fluid outlet of the cooling system are arranged respectively in one of the two cooling modules, in order respectively to convey the cooling fluid to the one of the two cooling modules and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module.
[027] Selon un deuxième mode de réalisation du système de refroidissement, ladite cale comprend deux portions de circuit de refroidissement, une première portion de circuit de refroidissement débouchant d’un côté sur une face de ladite cale formant ladite entrée de fluide du système de refroidissement et de l’autre côté en vis-à-vis d’un orifice de l’un desdits deux modules de refroidissement, une deuxième portion de circuit de refroidissement débouchant d’un côté sur une face de ladite cale formant ladite sortie de fluide du système de refroidissement et de l’autre côté en vis-à-vis d’un orifice de l’autre desdits deux modules de refroidissement, afin respectivement d’acheminer le fluide de refroidissement vers l’un des deux modules de refroidissement et d’évacuer le fluide de refroidissement depuis l’autre module de refroidissement. [027] According to a second embodiment of the cooling system, said wedge comprises two cooling circuit portions, a first cooling circuit portion opening on one side onto a face of said wedge forming said fluid inlet of the cooling system. cooling and on the other side opposite an orifice of one of said two cooling modules, a second portion of the cooling circuit opening out on one side on one face of said spacer forming said cooling system fluid outlet and on the other side facing an orifice of the other of said two cooling modules, in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module.
[028] Selon un mode de réalisation, le premier module électrique comprend un module électronique de puissance, et/ou le deuxième module électrique comprend un module électronique de puissance, et /ou le troisième module électrique comprend un module capacitif, configuré pour assurer une fonction de filtrage et de stabilisation de l’électricité transitant par ledit troisième module électrique. [028] According to one embodiment, the first electrical module comprises an electronic power module, and/or the second electrical module comprises an electronic power module, and/or the third electrical module comprises a capacitive module, configured to ensure a function of filtering and stabilizing the electricity passing through said third electrical module.
[029] Selon un mode de réalisation, ladite portion de liaison du circuit de refroidissement comprend une première portion de liaison intégrée au premier module de refroidissement, une deuxième portion de liaison intégrée au deuxième module de refroidissement, configurées pour se connecter l’une à l’autre, afin d’assurer une mise en liaison fluidique entre ledit premier module de refroidissement et ledit deuxième module de refroidissement. [029] According to one embodiment, said connecting portion of the cooling circuit comprises a first connecting portion integrated into the first cooling module, a second connecting portion integrated into the second cooling module, configured to connect one to the other, in order to ensure a fluidic connection between said first cooling module and said second cooling module.
[030] Selon un mode de réalisation, ladite portion de liaison de circuit de refroidissement comprend une portion intermédiaire de liaison indépendante dudit premier module de refroidissement et dudit deuxième module de refroidissement, ladite portion intermédiaire de liaison comprenant un canal et deux ouvertures distinctes, chacune des deux ouvertures étant respectivement reliée de manière étanche audit premier module de refroidissement et audit deuxième module de refroidissement. [030] According to one embodiment, said cooling circuit connecting portion comprises an intermediate connecting portion independent of said first cooling module and of said second cooling module, said intermediate connecting portion comprising a channel and two separate openings, each of the two openings being respectively connected in a sealed manner to said first cooling module and to said second cooling module.
[031 ] Avantageusement, un équipement électrique de puissance selon l’invention forme un onduleur, un convertisseur de tension continu-continu, ou un chargeur électrique, configurés pour être embarqués dans un véhicule électrique ou hybride. [031] Advantageously, electrical power equipment according to the invention forms an inverter, a DC-DC voltage converter, or an electric charger, configured to be embedded in an electric or hybrid vehicle.
[032] L’invention concerne aussi un équipement électrique de puissance comprenant : [032] The invention also relates to electrical power equipment comprising:
- un premier module électrique formant un module électronique de puissance,- a first electrical module forming an electronic power module,
- un deuxième module électrique formant un module électronique de puissance,- a second electrical module forming an electronic power module,
- un troisième module électrique formant un module capacitif qui comprend une pluralité de composants électriques et un boîtier, - a third electrical module forming a capacitive module which comprises a plurality of electrical components and a housing,
- un système de refroidissement comprenant : - a cooling system comprising:
- au moins une entrée et au moins une sortie de fluide, pour assurer respectivement l’acheminement et l’évacuation d’un fluide de refroidissement dans et depuis le système de refroidissement, - at least one fluid inlet and at least one fluid outlet, to respectively ensure the routing and evacuation of a cooling fluid into and from the cooling system,
- un premier module de refroidissement, comprenant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configuré pour refroidir ledit premier module électrique, - a first cooling module, comprising at least one cooling channel circulation of a cooling fluid, configured to cool said first electrical module,
- un deuxième module de refroidissement, comprenant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configuré pour refroidir ledit deuxième module électrique, - a second cooling module, comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said second electrical module,
- une portion de liaison du circuit de refroidissement reliant ledit premier et ledit deuxième module de refroidissement, configurée pour assurer une mise en liaison fluidique entre ledit premier et ledit deuxième module de refroidissement, lesdits premier et deuxième modules de refroidissement présentant un positionnement de part et d’autre dudit troisième module électrique, lesdits premier et deuxième modules de refroidissement présentant chacun une portion s’étendant au-delà d’une même face latérale dudit troisième module électrique, en surplomb, lesdites portions se trouvant en vis-à-vis et définissant avec ladite face latérale un volume libre, et ledit premier et ledit deuxième module de refroidissement présentant chacun une ouverture de circuit de refroidissement débouchant dans ledit volume libre, ledit volume libre logeant ladite portion de liaison du circuit de refroidissement, ladite portion de liaison du circuit de refroidissement reliant lesdites ouvertures débouchant dans le volume libre. - a connecting portion of the cooling circuit connecting said first and said second cooling module, configured to ensure fluidic connection between said first and said second cooling module, said first and second cooling modules having a positioning on both sides on the other side of said third electrical module, said first and second cooling modules each having a portion extending beyond the same lateral face of said third electrical module, overhanging, said portions being facing each other and defining with said side face a free volume, and said first and said second cooling module each having a cooling circuit opening opening into said free volume, said free volume housing said connection portion of the cooling circuit, said connection portion of the cooling circuit connecting said openings opening into the free volume.
[033] Cet équipement électrique de puissance peut comprendre l’une quelconque des caractéristiques précédemment décrites. Notamment, dans une variante, le troisième module électrique formant module capacitif est configuré pour assurer une fonction de filtrage et de stabilisation de l’électricité transitant par ledit troisième module électrique. [033] This electrical power equipment may include any of the features described above. In particular, in a variant, the third electrical module forming a capacitive module is configured to perform a function of filtering and stabilizing the electricity passing through said third electrical module.
PRESENTATION DES FIGURES PRESENTATION OF FIGURES
[034] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables : [034] The invention will be better understood on reading the following description, given by way of example, and referring to the following figures, given by way of non-limiting examples, in which identical references are given to similar objects:
- la figure 1 représente une vue de côté d’un exemple d’équipement électrique de puissance comprenant deux modules électroniques de puissance et un système de refroidissement intégré selon l’invention ; - Figure 1 shows a side view of an example of electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system according to the invention;
- la figure 2 représente une vue d’un exemple d’équipement électrique de puissance comprenant deux modules électroniques de puissance et un système de refroidissement intégré selon l’invention ; - Figure 2 shows a view of an example of electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system according to the invention;
- la figure 3 représente une vue d’un exemple d’équipement électrique de puissance comprenant deux modules électroniques de puissance et un système de refroidissement intégré selon l’invention. [035] I faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. - Figure 3 shows a view of an example of electrical power equipment comprising two power electronic modules and an integrated cooling system according to the invention. [035] It should be noted that the figures expose the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention if necessary.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[036] L’invention concerne un équipement électrique de puissance et sera décrite ci- après dans le contexte d’un onduleur, comprenant deux modules électroniques de puissance et au moins un module électrique, configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile électrique ou hybride. Cependant, cela ne constitue pas une limitation à cette application particulière, l’invention pouvant être un quelconque équipement électrique de puissance, en particulier un onduleur, un convertisseur de tension continu-continu ou un chargeur électrique, comprenant au moins trois modules électriques, et un système de refroidissement intégré. [036] The invention relates to electrical power equipment and will be described below in the context of an inverter, comprising two electronic power modules and at least one electrical module, configured to be embedded in an electric or hybrid motor vehicle. . However, this does not constitute a limitation to this particular application, the invention being able to be any electrical power equipment, in particular an inverter, a DC-DC voltage converter or an electrical charger, comprising at least three electrical modules, and an integrated cooling system.
[037] En référence à la figure 1 , l’invention concerne un onduleur comprenant un premier module électronique de puissance 21 , un deuxième module électronique de puissance 22, un troisième module électrique 4, un système de refroidissement 3 comprenant au moins une entrée 34 et une sortie 35 de fluide, pour assurer respectivement l’acheminement et l’évacuation d’un fluide de refroidissement dans et depuis le système de refroidissement 3, un premier module de refroidissement 31 , un deuxième module de refroidissement 32, une portion de liaison du circuit de refroidissement 311 -321 -33 reliant le premier 31 et le deuxième 32 modules de refroidissement, configurée pour assurer une mise en liaison fluidique entre le premier 31 et le deuxième 32 modules de refroidissement. [037] Referring to Figure 1, the invention relates to an inverter comprising a first electronic power module 21, a second electronic power module 22, a third electrical module 4, a cooling system 3 comprising at least one input 34 and a fluid outlet 35, to ensure respectively the delivery and evacuation of a cooling fluid in and from the cooling system 3, a first cooling module 31, a second cooling module 32, a connecting portion of the cooling circuit 311 -321 -33 connecting the first 31 and the second 32 cooling modules, configured to ensure a fluidic connection between the first 31 and the second 32 cooling modules.
[038] Les premier et deuxième modules de refroidissement 31 -32 présentent un positionnement de part et d’autre du troisième module électrique 4, afin d’assurer le refroidissement du troisième module électrique 4. [038] The first and second cooling modules 31 -32 have a positioning on either side of the third electrical module 4, in order to ensure the cooling of the third electrical module 4.
[039] De plus, les premier et deuxième modules de refroidissement 31 -32 présentent chacun une portion s’étendant au-delà d’une même face latérale dudit troisième module électrique 4, en surplomb, lesdites portions se trouvant en vis-à-vis et définissant avec ladite face latérale un volume libre. Le premier 31 et le deuxième 32 modules de refroidissement présentent chacun une ouverture de circuit de refroidissement débouchant dans ledit volume libre. Ledit volume libre loge ladite portion de liaison du circuit de refroidissement 311 -321 -33, elle-même reliant lesdites ouvertures débouchant dans le volume libre. [039] In addition, the first and second cooling modules 31 -32 each have a portion extending beyond the same side face of said third electrical module 4, overhanging, said portions being opposite screw and defining with said side face a free volume. The first 31 and the second 32 cooling modules each have a cooling circuit opening opening into said free volume. Said free volume houses said connecting portion of the cooling circuit 311 -321 -33, itself connecting said openings opening into the free volume.
[040] Le premier 31 et le deuxième 32 modules de refroidissement comprennent chacun au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configurés pour refroidir respectivement le premier 21 et le deuxième 22 modules électronique de puissance. [041 ] L’agencement des différents éléments d’un onduleur selon l’invention va être détaillé ci-après. [040] The first 31 and the second 32 cooling modules each comprise at least one circulation channel for a cooling fluid, configured to respectively cool the first 21 and the second 22 power electronic modules. [041] The arrangement of the various elements of an inverter according to the invention will be detailed below.
[042] De manière préférée, le premier 31 et le deuxième 32 modules de refroidissement sont respectivement intercalés entre le premier module électronique de puissance 21 et le troisième module électrique 4, et entre le troisième module électrique 4 et le deuxième module électronique de puissance 22, afin d’utiliser les quatre surfaces principales d’échanges thermiques disponibles du système de refroidissement 3. [042] Preferably, the first 31 and the second 32 cooling modules are respectively inserted between the first electronic power module 21 and the third electrical module 4, and between the third electrical module 4 and the second electronic power module 22 , in order to use the four main heat exchange surfaces available in the cooling system 3.
[043] Autrement dit, en référence à la figure 1 , l’agencement des éléments de l’invention correspond de manière préférée à l’empilement successif suivant : un premier module électronique de puissance 21 , un premier module de refroidissement 31 , le troisième module électrique 4, un deuxième module de refroidissement 32, et un deuxième module électronique de puissance 22. [043] In other words, with reference to Figure 1, the arrangement of the elements of the invention preferably corresponds to the following successive stack: a first electronic power module 21, a first cooling module 31, the third electrical module 4, a second cooling module 32, and a second electronic power module 22.
[044] Selon un mode de réalisation, l’assemblage respectif du premier module électronique de puissance 21 et du premier module de refroidissement 31 , et du deuxième module électronique de puissance 22 et du deuxième module de refroidissement 32, par l’intermédiaire d’une pluralité de vis, permet de former deux ensembles désignés ensembles préassemblés. [044] According to one embodiment, the respective assembly of the first electronic power module 21 and the first cooling module 31, and of the second electronic power module 22 and the second cooling module 32, via a plurality of screws, makes it possible to form two sets referred to as pre-assembled sets.
[045] Selon un mode de réalisation, lesdits ensembles préassemblés comprennent des moyens de fixation, pour assurer l’assemblage desdits ensembles préassemblés latéralement au châssis 10 et ainsi contribuer à la tenue mécanique dudit onduleur. [045] According to one embodiment, said pre-assembled assemblies comprise fixing means, to ensure the assembly of said pre-assembled assemblies laterally to the frame 10 and thus contribute to the mechanical strength of said inverter.
[046] Par ailleurs, le premier 21 et le deuxième 22 modules électroniques de puissance et le troisième module électrique 4 comprennent des connecteurs électriques, afin d’assurer le raccordement électrique entre le troisième module électrique 4 et respectivement le premier 21 et le deuxième 22 modules électroniques de puissance. [046] Furthermore, the first 21 and the second 22 electronic power modules and the third electrical module 4 comprise electrical connectors, in order to ensure the electrical connection between the third electrical module 4 and respectively the first 21 and the second 22 power electronic modules.
[047] La structure du châssis 10 va être détaillée ci-après. [047] The structure of the frame 10 will be detailed below.
[048] Selon un mode de réalisation, l’équipement électrique de puissance selon l’invention comprend au moins une cale 1 1 , un nombre de deux cales étant préféré, les deux cales présentant un positionnement entre le premier 31 et le deuxième 32 modules de refroidissement, bordant le troisième module électrique 4, afin de servir de support d’écartement entre les deux modules de refroidissement 31 -32 et de fournir un passage pour la transmission d’efforts mécaniques. [049] De manière préférée, chacune des deux cales 11 comprend deux faces opposées présentant chacune une surface plane, lesdites surfaces planes étant configurées pour servir de support à des modules de refroidissement. [048] According to one embodiment, the electrical power equipment according to the invention comprises at least one wedge 11, a number of two wedges being preferred, the two wedges having a positioning between the first 31 and the second 32 modules cooling, bordering the third electrical module 4, to serve as a spacer support between the two cooling modules 31 -32 and to provide a passage for the transmission of mechanical forces. [049] Preferably, each of the two wedges 11 comprises two opposite faces each having a flat surface, said flat surfaces being configured to serve as a support for cooling modules.
[050] Selon un mode de réalisation, le premier module de refroidissement 31 , le deuxième module de refroidissement 32 et ladite au moins une cale 11 , forment un châssis 10 de l’équipement électrique de puissance selon l’invention. [050] According to one embodiment, the first cooling module 31, the second cooling module 32 and said at least one wedge 11 form a frame 10 of the electrical power equipment according to the invention.
[051 ] Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau constitutif du châssis 10 consiste en un matériau isolant électrique et/ou électromagnétique, pour assurer respectivement une fonction de bouclier électrique et/ou électromagnétique. [051] According to one embodiment of the invention, the material constituting the frame 10 consists of an electrical and/or electromagnetic insulating material, to provide an electrical and/or electromagnetic shield function respectively.
[052] Les modules électroniques de puissance 21 -22 et le troisième module électrique 4 seront décrits plus précisément ci-après. [052] The electronic power modules 21 -22 and the third electrical module 4 will be described in more detail below.
[053] Par exemple, chacun des deux modules électroniques de puissance 21 -22 assure la conversion de l’électricité de la batterie au moteur électrique (dans un mode d’entrainement du véhicule), ou du moteur électrique à la batterie désigné (par exemple dans un mode de freinage récupératif du véhicule). [053] For example, each of the two power electronic modules 21 -22 ensures the conversion of electricity from the battery to the electric motor (in a vehicle drive mode), or from the electric motor to the designated battery (by example in a regenerative braking mode of the vehicle).
[054] Selon un mode de réalisation de l’invention, le troisième module électrique 4 comprend des moyens de fixation, afin d’assurer son assemblage à l’onduleur, de sorte à ce qu’au moins l’un des deux modules de refroidissement 31 -32 soit en contact mécanique direct avec le troisième module électrique 4, afin d’assurer le refroidissement dudit troisième module électrique 4 par conduction sur au moins l’une de ses faces. [054] According to one embodiment of the invention, the third electrical module 4 comprises fixing means, in order to ensure its assembly to the inverter, so that at least one of the two modules of cooling 31 -32 is in direct mechanical contact with the third electrical module 4, in order to ensure the cooling of said third electrical module 4 by conduction on at least one of its faces.
[055] Dans le contexte de l’onduleur, le troisième module électrique 4 fait de préférence référence à un module capacitif 4, configuré pour assurer une fonction de filtrage et de stabilisation de la tension fournie par la batterie du véhicule. [055] In the context of the inverter, the third electrical module 4 preferably refers to a capacitive module 4, configured to perform a function of filtering and stabilizing the voltage supplied by the vehicle battery.
[056] Le module capacitif 4 comprend de manière préférée une pluralité de composants électriques et un boîtier, généralement en aluminium, configuré pour recouvrir ladite pluralité de composants électriques. Les potentiels électriques, positif et négatif, à refroidir d’un module capacitif sont généralement situés en périphérie au niveau de deux faces opposées du module capacitif. Il est par conséquent pertinent d’utiliser un système de refroidissement sur deux faces du module capacitif comme le permet l’invention. [056] The capacitive module 4 preferably comprises a plurality of electrical components and a casing, generally made of aluminum, configured to cover said plurality of electrical components. The electric potentials, positive and negative, to be cooled of a capacitive module are generally located at the periphery at the level of two opposite faces of the capacitive module. It is therefore relevant to use a cooling system on two sides of the capacitive module as permitted by the invention.
[057] Le système de refroidissement 3 selon l’invention va maintenant être détaillé. [058] Comme expliqué précédemment, le système de refroidissement 3 comprend deux modules de refroidissement 31 -32 et une portion de liaison du circuit de refroidissement 31 1 - 321 -33 assurant la mise en liaison fluidique des deux modules de refroidissement 31 -32 de manière étanche. [057] The cooling system 3 according to the invention will now be detailed. [058] As explained above, the cooling system 3 comprises two cooling modules 31 -32 and a connecting portion of the cooling circuit 31 1 -321 -33 ensuring the fluidic connection of the two cooling modules 31 -32 of waterproof manner.
[059] En référence à la figure 1 , le sens de circulation du fluide de refroidissement représenté n’est pas limitatif, il s’agit seulement d’une illustration permettant de visualiser une topologie possible du circuit de refroidissement. Les températures de fonctionnement des différents composants électriques, et de manière générale, la priorisation donnée au refroidissement de tel ou tel composant électrique, déterminent en partie le sens de circulation du fluide de refroidissement. [059] With reference to Figure 1, the direction of circulation of the cooling fluid shown is not limiting, it is only an illustration to visualize a possible topology of the cooling circuit. The operating temperatures of the various electrical components, and in general, the prioritization given to the cooling of this or that electrical component, partly determine the direction of circulation of the cooling fluid.
[060] Selon un premier mode de réalisation, en référence aux figures 1 et 2, ladite entrée[060] According to a first embodiment, with reference to Figures 1 and 2, said input
34 et ladite sortie 35 de fluide du système de refroidissement 3 sont aménagées respectivement dans l’un des deux modules de refroidissement 31 -32, afin respectivement d’acheminer le fluide de refroidissement vers l’un des deux modules de refroidissement 31 -32 et d’évacuer le fluide de refroidissement depuis l’autre module de refroidissement 31 -32. A titre d’exemple le premier module de refroidissement 31 peut contenir l’entrée de fluide 34 et le deuxième module de refroidissement 32 peut contenir la sortie de fluide 35, ou inversement. 34 and said fluid outlet 35 of the cooling system 3 are arranged respectively in one of the two cooling modules 31 -32, in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules 31 -32 and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module 31 -32. For example, the first cooling module 31 can contain the fluid inlet 34 and the second cooling module 32 can contain the fluid outlet 35, or vice versa.
[061 ] Selon un deuxième mode de réalisation, en référence à la figure 3, ladite cale 1 1 comprend deux portions de circuit de refroidissement, une première portion 1 11 de circuit de refroidissement débouchant d’un côté sur une face de ladite cale 1 1 formant ladite entrée 34 de fluide du système de refroidissement 3 et de l’autre côté en vis-à-vis d’un orifice de l’un desdits deux modules de refroidissement 31 -32, une deuxième portion de circuit de refroidissement 1 12 débouchant d’un côté sur une face de ladite cale 11 formant ladite sortie[061] According to a second embodiment, with reference to Figure 3, said wedge 1 1 comprises two portions of cooling circuit, a first portion 1 11 of cooling circuit opening on one side on a face of said wedge 1 1 forming said fluid inlet 34 of the cooling system 3 and on the other side facing an orifice of one of said two cooling modules 31 -32, a second portion of cooling circuit 1 12 opening on one side onto a face of said wedge 11 forming said outlet
35 de fluide du système de refroidissement 3 et de l’autre côté en vis-à-vis d’un orifice de l’autre desdits deux modules de refroidissement 31 -32, afin respectivement d’acheminer le fluide de refroidissement vers l’un des deux modules de refroidissement 31 -32 et d’évacuer le fluide de refroidissement depuis l’autre module de refroidissement 31 -32. 35 of fluid from the cooling system 3 and on the other side facing an orifice of the other of said two cooling modules 31 -32, in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules 31 -32 and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module 31 -32.
[062] Chacun des deux modules de refroidissement 31 -32 consiste en un système étanche de forme générale parallélépipédique, comprenant une portion de circuit de refroidissement configurée pour permettre la circulation dudit fluide de refroidissement de manière optimale selon la répartition physique des composants électriques à refroidir, et au moins une entrée et au moins une sortie de fluide, pour assurer respectivement l’acheminement et l’évacuation du fluide de refroidissement dans et depuis le module de refroidissement considéré. [063] De plus, selon le mode de réalisation, ladite au moins une entrée et ladite au moins une sortie de fluide de chacun des deux modules de refroidissement 31 -32 et ladite au moins une entrée 34 et ladite au moins une sortie 35 de fluide du système de refroidissement 3 peuvent prendre la forme d’une buse, d’un manchon ou d’un orifice, la forme de l’entrée pouvant différer de celle de la sortie, dès lors que ladite au moins une entrée et ladite au moins une sortie de fluide de chacun des deux modules de refroidissement 31 -32 comprennent des moyens d’étanchéité et sont adaptées pour assurer un raccordement de la portion de circuit de refroidissement dudit système de refroidissement 3 et des portions de circuit de refroidissement distinctes extérieures à l’onduleur. [062] Each of the two cooling modules 31 -32 consists of a sealed system of generally parallelepiped shape, comprising a cooling circuit portion configured to allow the circulation of said cooling fluid in an optimal manner according to the physical distribution of the electrical components to be cooled , and at least one fluid inlet and at least one fluid outlet, to ensure respectively the routing and the evacuation of the cooling fluid in and from the cooling module considered. [063] In addition, according to the embodiment, said at least one inlet and said at least one fluid outlet of each of the two cooling modules 31 -32 and said at least one inlet 34 and said at least one outlet 35 of fluid of the cooling system 3 may take the form of a nozzle, a sleeve or an orifice, the shape of the inlet possibly differing from that of the outlet, provided that said at least one inlet and said at least at least one fluid outlet of each of the two cooling modules 31 -32 comprise sealing means and are adapted to ensure connection of the cooling circuit portion of said cooling system 3 and separate cooling circuit portions external to the inverter.
[064] Selon un mode de réalisation, la portion de liaison du circuit de refroidissement 31 1 - 321 -33 comprend une première portion de liaison 31 1 intégrée au premier module de refroidissement 31 , une deuxième portion de liaison 321 intégrée au deuxième module de refroidissement 32, configurées pour se connecter l’une à l’autre afin d’assurer une mise en liaison fluidique entre ledit premier module de refroidissement 31 et ledit deuxième module de refroidissement 32. [064] According to one embodiment, the connecting portion of the cooling circuit 31 1 -321 -33 comprises a first connecting portion 31 1 integrated into the first cooling module 31 , a second connecting portion 321 integrated into the second cooling module cooling 32, configured to connect to each other in order to ensure a fluidic connection between said first cooling module 31 and said second cooling module 32.
[065] Selon un premier mode de réalisation préféré un joint d’étanchéité, de préférence un joint d’étanchéité de type « plug and seal » en langue anglaise, relie de manière étanche la première 31 1 et la deuxième 321 portions de liaison. Ce premier mode de réalisation permet de limiter le nombre de zones d’étanchéité à assurer sur la portion de liaison du circuit de refroidissement à une unique zone d’étanchéité. [065] According to a first preferred embodiment, a seal, preferably a seal of the “plug and seal” type in English, tightly connects the first 31 1 and the second 321 connecting portions. This first embodiment makes it possible to limit the number of sealing zones to be provided on the connecting portion of the cooling circuit to a single sealing zone.
[066] Selon un deuxième mode de réalisation, ladite portion de liaison de circuit de refroidissement 311 -321 -33 comprend une portion intermédiaire de liaison 33 indépendante dudit premier module de refroidissement 31 et dudit deuxième module de refroidissement 32. La portion intermédiaire de liaison 33 comprend un canal et deux ouvertures distinctes, chacune des deux ouvertures présentant un moyen d’étanchéité, afin de relier de manière étanche la première 311 et la deuxième 321 portions de liaison. En particulier un canal présentant une longueur de l’ordre de grandeur de la distance entre les deux modules de refroidissements 31 -32 permet d’éviter la fabrication de modules de refroidissement comprenant une ouverture complexe en particulier un manchon ou une buse. [066] According to a second embodiment, said cooling circuit connecting portion 311 -321 -33 comprises an intermediate connecting portion 33 independent of said first cooling module 31 and of said second cooling module 32. The intermediate connecting portion 33 comprises a channel and two separate openings, each of the two openings having a sealing means, in order to connect the first 311 and the second 321 connecting portions in a sealed manner. In particular, a channel having a length of the order of magnitude of the distance between the two cooling modules 31 -32 makes it possible to avoid the manufacture of cooling modules comprising a complex opening, in particular a sleeve or a nozzle.
[067] Il va de soi que la portion intermédiaire de circuit de refroidissement 33 ne se limite pas à ces deux modes de réalisation, décrits uniquement à titre d’exemple. Le choix de mode de réalisation résultera alors principalement d’un compromis entre l’étendue des zones d’étanchéité à assurer et le degré de complexité de fabrication des modules de refroidissement. [068] En résumé, un onduleur selon l’invention présente un système de refroidissement modulaire, efficace et présentant un ensemble limité de zones d’étanchéités à assurer afin de réduire les risques de fuite fluidique dans l’onduleur. [067] It goes without saying that the intermediate portion of the cooling circuit 33 is not limited to these two embodiments, described solely by way of example. The choice of embodiment will then mainly result from a compromise between the extent of the sealing zones to be provided and the degree of manufacturing complexity of the cooling modules. [068] In summary, an inverter according to the invention has a modular, efficient cooling system having a limited set of sealing zones to be ensured in order to reduce the risk of fluid leakage in the inverter.
[069] Notamment, le système de refroidissement d’un onduleur selon l’invention comprend un unique circuit de refroidissement et quatre surfaces principales d’échanges thermiques, permettant de refroidir efficacement les deux modules électroniques de puissance 21 -22 ainsi que le module capacitif 4, lui-même refroidi de manière préférée sur deux faces, contrairement à l’état de la technique où seule une face du module capacitif est refroidie. [069] In particular, the cooling system of an inverter according to the invention comprises a single cooling circuit and four main heat exchange surfaces, making it possible to effectively cool the two electronic power modules 21 -22 as well as the capacitive module 4, itself preferably cooled on two sides, unlike the state of the art where only one side of the capacitive module is cooled.
[070] En particulier les zones d’étanchéité à assurer sont limitées à l’entrée de fluide 34, à la sortie de fluide 35, à la jonction 33 entre la première 311 et la deuxième 321 portions de liaison du système de refroidissement 3, et, le cas échéant, à la jonction respectivement entre la première portion 1 11 de circuit de refroidissement aménagée dans la cale 11 et l’entrée de l’un des deux modules de refroidissement 31 -32, et entre la deuxième portion 112 de circuit de refroidissement aménagée dans la cale 1 1 et la sortie de l’autre module de refroidissement 31 -32 dans le mode de réalisation où l’entrée 34 et la sortie 35 de fluide ne sont pas directement reliées aux modules de refroidissement 31 -32, permettant par conséquent de réduire les risques de fuite de fluide de refroidissement. [070] In particular, the sealing zones to be ensured are limited to the fluid inlet 34, to the fluid outlet 35, to the junction 33 between the first 311 and the second 321 connecting portions of the cooling system 3, and, where applicable, at the junction respectively between the first portion 111 of the cooling circuit arranged in the hold 11 and the inlet of one of the two cooling modules 31 -32, and between the second portion 112 of the circuit cooling arranged in the hold 1 1 and the output of the other cooling module 31 -32 in the embodiment where the inlet 34 and the fluid outlet 35 are not directly connected to the cooling modules 31 -32, thereby reducing the risk of coolant leakage.
[071 ] De plus, un onduleur selon l’invention présente un agencement sous forme d’un empilement de différents modules, configuré pour faciliter le processus de fabrication, d’assemblage, et de tests d’un onduleur selon l’invention. [071] In addition, an inverter according to the invention has an arrangement in the form of a stack of different modules, configured to facilitate the process of manufacturing, assembling, and testing an inverter according to the invention.
[072] Sur le plan de la fabrication et de la production industrielles, l’invention facilite la standardisation des équipements et permet de mettre en œuvre des lignes de production parallèles, à titre d’exemple, une première ligne assurant l’assemblage d’un module électronique de puissance et d’un module de refroidissement, une deuxième ligne assurant l’assemblage d’un module capacitif, et une troisième ligne assurant l’assemblage final de l’onduleur. [072] In terms of manufacturing and industrial production, the invention facilitates the standardization of equipment and makes it possible to implement parallel production lines, by way of example, a first line ensuring the assembly of a power electronic module and a cooling module, a second line ensuring the assembly of a capacitive module, and a third line ensuring the final assembly of the inverter.
[073] De plus, l’invention donne la possibilité de réaliser des tests d’étanchéité sur lesdits ensembles préassemblés formés chacun d’un module électronique de puissance et d’un module de refroidissement, de façon indépendante du module capacitif 4 et du châssis 10. [073] In addition, the invention makes it possible to carry out sealing tests on said preassembled assemblies, each formed of an electronic power module and a cooling module, independently of the capacitive module 4 and of the chassis 10.
[074] Ainsi, si un dysfonctionnement du système d’étanchéité était détecté, seul l’ensemble préassemblé serait mis au rebus. Dans l’état de l’art, la conception même de l’équipement électrique de puissance telle que décrite en préambule ne permet pas de réaliser un tel test de façon séparée. De ce fait, l’équipement électrique de puissance, dans l’état de l’art, est testé, au plan de l’étanchéité, de façon globale et si un problème d’étanchéité est détecté, l’ensemble de l’équipement électrique de puissance doit être mis eu rebus. [074] Thus, if a malfunction of the sealing system were detected, only the pre-assembled assembly would be scrapped. In the state of the art, the very design of the electrical power equipment as described in the preamble does not allow such a test to be carried out separately. As a result, the electrical power equipment, in the state of the art, is tested, in terms of sealing, globally and if a sealing problem is detected, all of the electrical power equipment must be discarded.
[075] En conséquence, la présente invention présente un avantage considérable du point de vue de l’industrialisation d’équipements électriques de puissance, en particulier d'onduleurs. [075] Consequently, the present invention has a considerable advantage from the point of view of the industrialization of electrical power equipment, in particular inverters.
[076] Notamment, les composants électriques du module capacitif 4 sont des cellules capacitives. [076] In particular, the electrical components of the capacitive module 4 are capacitive cells.

Claims

REVENDICATIONS ) Equipement électrique de puissance comprenant : CLAIMS) Electrical power equipment comprising:
- un premier module électrique (21 ) formant un module électronique de puissance, -un deuxième module électrique (22) formant un module électronique de puissance,- a first electrical module (21) forming an electronic power module, -a second electrical module (22) forming an electronic power module,
- un troisième module électrique (4) formant un module capacitif qui comprend une pluralité de composants électriques et un boîtier, - a third electrical module (4) forming a capacitive module which comprises a plurality of electrical components and a housing,
- un système de refroidissement (3) comprenant : - a cooling system (3) comprising:
- au moins une entrée (34) et au moins une sortie (35) de fluide, pour assurer respectivement l’acheminement et l’évacuation d’un fluide de refroidissement dans et depuis le système de refroidissement (3), - at least one fluid inlet (34) and at least one fluid outlet (35), for respectively ensuring the routing and evacuation of a cooling fluid into and from the cooling system (3),
- un premier module de refroidissement (31 ), comprenant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configuré pour refroidir ledit premier module électrique (21 ), - a first cooling module (31), comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said first electrical module (21),
- un deuxième module de refroidissement (32), comprenant au moins un canal de circulation d’un fluide de refroidissement, configuré pour refroidir ledit deuxième module électrique (22), - a second cooling module (32), comprising at least one cooling fluid circulation channel, configured to cool said second electrical module (22),
- une portion de liaison du circuit de refroidissement (31 1 -321 -33) reliant ledit premier (31 ) et ledit deuxième (32) module de refroidissement, configurée pour assurer une mise en liaison fluidique entre ledit premier (31 ) et ledit deuxième module de refroidissement (32), lesdits premier et deuxième modules de refroidissement (31 -32) présentant un positionnement de part et d’autre dudit troisième module électrique (4), lesdits premier et deuxième modules de refroidissement (31 -32) présentant chacun une portion s’étendant au-delà d’une même face latérale dudit troisième module électrique (4), en surplomb, lesdites portions se trouvant en vis-à-vis et définissant avec ladite face latérale un volume libre, et ledit premier (31 ) et ledit deuxième (32) module de refroidissement présentant chacun une ouverture de circuit de refroidissement débouchant dans ledit volume libre, ledit volume libre logeant ladite portion de liaison du circuit de refroidissement (31 1 -321 -33), ladite portion de liaison du circuit de refroidissement (31 1 -321 -33) reliant lesdites ouvertures débouchant dans le volume libre. ) Equipement électrique de puissance selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits premier (31 ) et deuxième (32) modules de refroidissement sont respectivement intercalés entre le premier module électrique (21 ) et le troisième module électrique (4), et entre le troisième module électrique (4) et le deuxième module électrique (22). 3) Equipement électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième modules de refroidissement (31 -32) sont en contact mécanique direct avec le troisième module électrique (4) de manière à assurer le refroidissement dudit troisième module électrique (4). - a connecting portion of the cooling circuit (31 1 -321 -33) connecting said first (31) and said second (32) cooling module, configured to provide fluidic connection between said first (31) and said second cooling module (32), said first and second cooling modules (31 -32) having a positioning on either side of said third electrical module (4), said first and second cooling modules (31 -32) each having a portion extending beyond the same side face of said third electrical module (4), overhanging, said portions being opposite each other and defining with said side face a free volume, and said first (31 ) and said second (32) cooling module each having a cooling circuit opening opening into said free volume, said free volume housing said connecting portion of the cooling circuit (31 1 -321 -33), said po connection rtion of the cooling circuit (31 1 -321 -33) connecting said openings opening into the free volume. ) Electrical power equipment according to claim 1, characterized in that said first (31) and second (32) cooling modules are respectively interposed between the first electrical module (21) and the third electrical module (4), and between the third electric module (4) and the second electric module (22). 3) Electrical equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that said first and second cooling modules (31 -32) are in direct mechanical contact with the third electrical module (4) so as to cool said third electrical module (4).
4) Equipement électrique de puissance selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente au moins une cale (11 ), présentant un positionnement entre le premier (31 ) et le deuxième (32) modules de refroidissement, bordant le troisième module électrique (4), afin d’assurer une fonction de support d’écartement entre les deux modules de refroidissement (31 -32) et de fournir un passage de transmission d’efforts mécaniques. 4) electrical power equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that it has at least one wedge (11), having a positioning between the first (31) and the second (32) cooling modules, bordering the third electric module (4), in order to provide a spacer support function between the two cooling modules (31 -32) and to provide a passage for transmitting mechanical forces.
5) Equipement électrique de puissance selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite au moins une cale (1 1 ) comprend deux faces opposées présentant chacune une surface plane, lesdites surfaces planes étant configurées pour servir de support à un module de refroidissement (31 -32) respectif. 5) electrical power equipment according to claim 4, characterized in that said at least one wedge (1 1) comprises two opposite faces each having a flat surface, said flat surfaces being configured to serve as a support for a cooling module (31 -32) respectively.
6) Equipement électrique de puissance selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier module de refroidissement (31 ), le deuxième module de refroidissement (32), et la cale (11 ) forment un châssis (10) de l’équipement électrique de puissance. 6) electrical power equipment according to claim 4 or 5, characterized in that the first cooling module (31), the second cooling module (32), and the wedge (11) form a frame (10) of the power electrical equipment.
7) Equipement électrique de puissance selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite entrée (34) et ladite sortie (35) de fluide du système de refroidissement (3) sont aménagées respectivement dans l’un des deux modules de refroidissement (31 -32), afin respectivement d’acheminer le fluide de refroidissement vers l’un des deux modules de refroidissement (31 -32) et d’évacuer le fluide de refroidissement depuis l’autre module de refroidissement (31 -32). 7) electrical power equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that said inlet (34) and said outlet (35) of fluid from the cooling system (3) are arranged respectively in one of the two modules of cooling (31 -32), in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules (31 -32) and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module (31 -32) .
8) Equipement électrique de puissance selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ladite cale (11 ) comprend deux portions de circuit de refroidissement, une première portion de circuit de refroidissement (1 11 ) débouchant d’un côté sur une face de ladite cale (11 ) formant ladite entrée (34) de fluide du système de refroidissement (3) et de l’autre côté en vis-à-vis d’un orifice de l’un desdits deux modules de refroidissement (31 -32), une deuxième portion de circuit de refroidissement (112) débouchant d’un côté sur une face de ladite cale (1 1 ) formant ladite sortie (35) de fluide du système de refroidissement (3) et de l’autre côté en vis-à-vis d’un orifice de l’autre desdits deux modules de refroidissement (31 -32), afin respectivement d’acheminer le fluide de refroidissement vers l’un des deux modules de refroidissement (31 -32) et d’évacuer le fluide de refroidissement depuis l’autre module de refroidissement (31 -32). ) Equipement électrique de puissance selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite portion de liaison du circuit de refroidissement (311 -321 -33) comprend une première portion de liaison (31 1 ) intégrée au premier module de refroidissement (31 ), une deuxième portion de liaison (321 ) intégrée au deuxième module de refroidissement (32), configurées pour se connecter l’une à l’autre, afin d’assurer une mise en liaison fluidique entre ledit premier module de refroidissement (31 ) et ledit deuxième module de refroidissement (32). 0) Equipement électrique de puissance selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite portion de liaison de circuit de refroidissement (31 1 -321 - 33) comprend une portion intermédiaire de liaison (33) indépendante dudit premier module de refroidissement (31 ) et dudit deuxième module de refroidissement (32), ladite portion intermédiaire de liaison (33) comprenant un canal et deux ouvertures distinctes, chacune des deux ouvertures étant respectivement reliée de manière étanche audit premier module de refroidissement (31 ) et audit deuxième module de refroidissement (32). 1 ) Equipement électrique de puissance selon l’une des revendications précédentes formant un onduleur, un convertisseur de tension continu-continu, ou un chargeur électrique, configurés pour être embarqués dans un véhicule électrique ou hybride. 8) electrical power equipment according to claims 4 to 6, characterized in that said wedge (11) comprises two cooling circuit portions, a first cooling circuit portion (1 11) opening on one side on a face of said wedge (11) forming said fluid inlet (34) of the cooling system (3) and on the other side facing an orifice of one of said two cooling modules (31 -32) , a second cooling circuit portion (112) opening on one side onto a face of said wedge (1 1) forming said fluid outlet (35) of the cooling system (3) and on the other side facing vis-a-vis an orifice of the other of said two cooling modules (31 -32), in order respectively to convey the cooling fluid to one of the two cooling modules (31 -32) and to evacuate the cooling fluid from the other cooling module (31 -32). ) Electrical power equipment according to any one of the preceding claims, characterized in that said connecting portion of the cooling circuit (311 -321 -33) comprises a first connecting portion (31 1) integrated into the first cooling module ( 31), a second connecting portion (321) integrated into the second cooling module (32), configured to connect to one another, in order to ensure a fluidic connection between said first cooling module (31 ) and said second cooling module (32). 0) electrical power equipment according to one of the preceding claims, characterized in that said cooling circuit connecting portion (31 1 -321 - 33) comprises an intermediate connecting portion (33) independent of said first cooling module ( 31) and of said second cooling module (32), said intermediate connecting portion (33) comprising a channel and two separate openings, each of the two openings being respectively connected in a sealed manner to said first cooling module (31) and to said second module cooling (32). 1) Electrical power equipment according to one of the preceding claims forming an inverter, a DC-DC voltage converter, or an electric charger, configured to be embedded in an electric or hybrid vehicle.
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