Brevet FR2976424A1 — publié le 20121214

Ref. Valeo CFRO460 1 Circuit électronique, procédé de fabrication et module de pilotage d'un moteur électrique correspondants La présente invention concerne un circuit électronique. Elle concerne également un procédé de fabrication et un module de pilotage d'un moteur pour véhicule électrique correspondants. Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des moteurs électriques à courant alternatif utilisés dans les véhicules automobiles électriques. Un véhicule électrique est équipé de batteries haute tension délivrant un courant continu à un onduleur qui transforme ce courant continu en un courant alternatif permettant d'alimenter un moteur électrique, ce dernier assurant la mise en mouvement du véhicule. L'onduleur est constitué à partir d'un ou plusieurs modules de puissance intégrant une pluralité de commutateurs composés de transistors, notamment de transistors IGBT (« Integrated Gate Bipolar Transistor »). Les modules de puissance comportent une pluralité de broches, dont certaines, dites de puissance, sont destinées à faire circuler des courants électriques de puissance vers ou depuis un circuit extérieur, comme le circuit d'alimentation du moteur électrique. Les modules de puissance comportent également d'autres broches, dites de commande, destinées à échanger des signaux de commande avec une carte électronique, par exemple une carte de commande des commutations des commutateurs du module de puissance. Cette carte est généralement située au dessus du module de puissance, parallèlement audit module. Selon l'état de l'art, le module de puissance est raccordé au circuit extérieur de manière indirecte, par l'intermédiaire de la carte de commande. Pour cela, les broches de puissance sont connectées à la carte électronique qui joue le rôle d'interface entre le module de puissance et le circuit extérieur. Cependant, ce passage par la carte de commande se traduit par une utilisation d'une partie non négligeable de la surface de la carte, ceci d'autant plus que les courants à faire passer sont des courants forts, ce qui engendre un manque de place sur la carte. Ref. Valeo CFR0460 2 La présente invention vise à améliorer la situation. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un circuit électronique comprenant : - un module de puissance comportant une pluralité de broches dont au moins deux broches, dites de puissance, sont destinées à faire circuler des courants électriques de puissance vers ou depuis un circuit extérieur, lesdites broches de puissance étant prévues saillantes d'une même face du module, dite face de liaison ; - une carte électronique échangeant des signaux de commande avec ledit module de puissance, située en vis-à-vis de ladite face de liaison ; et - au moins une barre omnibus, dite de puissance, destinée à raccorder le module de puissance au circuit extérieur, la barre omnibus étant positionnée entre le module et la carte, et comprenant un organe de connexion des broches de puissance sur ladite barre. La connexion des broches de puissance sur un conducteur placé entre le module et la carte de commande permet de s'affranchir du passage par la carte. Ceci a pour conséquence de libérer de la place sur la carte et d'améliorer ainsi l'encombrement du circuit. Le module électronique peut comporter une ou plusieurs broches de commande configurées pour faire circuler des signaux de commande vers ou depuis la carte électronique. On désigne par la suite par « signal de commande » un signal provoquant par exemple le changement d'état d'un interrupteur. Lorsqu'un interrupteur est un transistor bipolaire, le signal de commande est par exemple un courant injecté dans la base du transistor tandis que lorsque l'interrupteur est un transistor à effet de champ, le signal de commande peut correspondre à un courant injecté dans la grille du transistor. Au sens de l'invention, un signal de puissance correspond par exemple à un courant compris entre 50 A et 200A, étant par exemple compris entre 70A et 100A, notamment égal à 75A. Au sens de l'invention, un signal de commande correspond par exemple à un courant compris entre 1 et 10A. Le rapport entre un courant de puissance et un courant de commande peut être compris entre 10 et 200. Avantageusement, la carte est parallèle à la face de liaison du module et la barre omnibus est disposée dans un plan parallèle à la carte. Ref. Valeo CFR0460 3 Cela permet de raccourcir les liaisons entre le module de puissance et la carte d'une part, et le module de puissance et la barre omnibus d'autre part. De préférence, l'organe de connexion comprend une languette de connexion par brasure des broches de puissance. En variante, l'organe de connexion peut comprendre des moyens permettant une connexion de type « press-fit » ou par sertissage avec les broches de puissance. Avantageusement, le circuit comprend plusieurs barres omnibus de puissance et des moyens de maintien des barres omnibus entre elles. De préférence, les moyens de maintien sont en matériau plastique. Selon une réalisation préférée, le module de puissance est un module IGBT. On entend par module IGBT, un module comprenant des transistors IGBT présentant des bornes reliées aux broches de puissance. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un circuit électronique comprenant : - un module de puissance comportant une pluralité de broches dont au moins deux broches, dites de puissance, sont destinées à faire circuler des courants électriques de puissance vers ou depuis un circuit extérieur, lesdites broches de puissance étant prévues saillantes d'une même face du module, dite face de liaison ; - une carte électronique échangeant des signaux de commande avec ledit module de puissance, située en vis-à-vis de ladite face de liaison ; et - une barre omnibus destinée à raccorder le module de puissance au circuit extérieur, la barre omnibus étant positionnée entre le module et la carte, ledit procédé comprenant une étape de connexion des broches de puissance sur la barre omnibus. Avantageusement, le procédé comprend une étape de brasure des broches de puissance. De préférence, l'étape de brasure met en oeuvre une brasure par micro-flammes. L'invention concerne en outre un module de pilotage d'un moteur pour véhicule électrique, comprenant un circuit électronique selon l'invention. Des modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits de façon plus précise, mais non limitative, en regard des dessins annexés sur lesquels : Ref. Valeo CFRO460 4 - la figure 1 est un schéma représentant un module de pilotage d'un moteur pour véhicule électrique ; - la figure 2 est une vue de dessus illustrant de façon schématique un module de puissance inclus dans le module de pilotage de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de côté illustrant de façon schématique la structure d'un circuit électronique selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective partielle, illustrant de façon schématique l'ensemble formé par le module de puissance et la barre omnibus du circuit de la figure 3; - la figure 5 est une vue de dessus illustrant de façon schématique l'ensemble formé par le module de puissance et la barre omnibus du circuit de la figure 3 et - la figure 6 est une vue d'un module de pilotage similaire à celui de la figure 1 dans laquelle les composants du module sont représentés sous la forme de blocs. La figure 1 représente un module de pilotage 2 d'un moteur 4 pour véhicule électrique, selon un mode de réalisation de l'invention. Le moteur 4 est un moteur à courant alternatif triphasé comprenant 3 phases U, V, W qui sont ici indépendantes, c'est-à-dire non couplées électriquement. Le module de pilotage 2 comprend un onduleur 6 comprenant 3 ponts en H 8, 10, 12 alimentant respectivement les phases U, V, W du moteur 4 à partir d'une batterie 14. L'onduleur 6 est mis en oeuvre sur un module de puissance de type IGBT (« Integrated Gate Bipolar Transistor »). Le module de pilotage 2 est prévu ici pour fonctionner selon deux modes : - un mode d'alimentation dans lequel il assure l'alimentation en courant alternatif du moteur 4 à partir de la batterie 14 en passant par l'onduleur 6 ; - un mode de charge dans lequel il assure la charge de la batterie 14 à partir du réseau électrique raccordé sur une connectique 16 en employant les enroulements 18, 20, 22 du moteur 4 comme inductances. Le cas échéant, comme on peut le voir sur la figure 6, un filtre 17 peut être interposé entre le moteur 4 et le réseau 19, ce filtre 17 étant par exemple disposé au niveau de la connectique 16. Chaque pont en H 8, 10, 12 comprend quatre commutateurs 24 répartis sur des bras référencés de A à F. A titre d'exemple, les commutateurs 24 sont formés d'un transistor et d'une diode montés en parallèle. Ref. Valeo CFRO460 5 Le fonctionnement de l'onduleur 6 et/ou le passage du mode d'alimentation au mode de charge est géré par une carte de commande 26 qui pilote notamment les commutateurs 24 des bras A à F. La carte de commande 26 est réalisée de préférence en FR4. Le module de pilotage 2 pourra aussi comprendre un convertisseur DC/DC 30 disposé entre l'alimentation 14 et l'onduleur 6. Le convertisseur DC/DC 30 est également mis en oeuvre à partir d'un module de puissance de type IGBT. Il assure une élévation de la tension fournie par la batterie 14. A titre d'exemple, le convertisseur DC/DC 30 comprend des inductances de filtrage 28, et un étage élévateur de tension 29. L'onduleur 6 et l'étage élévateur de tension 29 peuvent être chacun réalisés à l'aide d'un module de puissance. L'étage élévateur de tension 29 peut être piloté par la carte de commande 26. La présence de ce convertisseur DC/DC n'est qu'optionnelle, l'invention pouvant être utilisée sans que le module de pilotage ne comprenne de convertisseur DC/DC. De préférence, un condensateur 32 est raccordé entre le convertisseur DC/DC 28 et l'onduleur 6. La suite de la description concerne plus particulièrement la connexion des modules de puissance IGBT mettant en oeuvre l'onduleur 6 et le convertisseur 30 à la carte de commande 26 ainsi qu'au moteur 4 et aux différents composants de circuits haute-tension du module de pilotage 2, comme l'inductance 28 et le condensateur 32. La figure 2 est une vue de dessus d'un module IGBT 34 utilisé pour définir tout ou partie de l'onduleur 6 et/ou du convertisseur 30, comme on peut le voir sur la figure 6. Cette vue de dessus montre une face 40, dite face de liaison, dudit module 34. Plusieurs broches sont prévues sur la face de liaison 40. Ces broches comprennent des broches de puissance (représentées sans hachures sur la figure 2), et des broches de commande (représentées hachurées sur la figure 2). Les broches de puissance permettent de faire circuler des courants électriques de puissance vers ou depuis un circuit extérieur. A titre d'exemple, les broches 41, 42, 43, 44, 45, 46 prévues au même potentiel, sont destinées à recevoir un courant électrique de puissance depuis un circuit haute- Ref. Valeo CFRO460 6 tension 47. Dans le cas de l'onduleur 6, ces broches sont, par exemple, raccordées aux collecteurs des transistors des commutateurs 24 situés en haut de la figure 1. Les broches 48, 49, 50, 51, 52, 53, elles aussi prévues au même potentiel, sont destinées à émettre une même puissance électrique vers un autre point 54 du circuit haute-tension. Dans le cas de l'onduleur 6, ces broches sont, par exemple, raccordées aux émetteurs des transistors des commutateurs 24 situés en bas de la figure 1. D'autres broches de puissance sont destinées à se raccorder aux bornes des enroulements du moteur. Dans le cas de l'onduleur 6, ces broches sont, par exemple, raccordées en des points milieux des branches A à F de l'onduleur 6. Les broches de commande sont destinées à émettre et/ou recevoir des signaux de commande, vers et/ou depuis la carte 26 située dans un plan parallèle à la face de liaison 40, en vis-à-vis de ladite face 40. Dans le cas de l'onduleur 6, la broche 59 est raccordée, par exemple, à la grille de l'un des transistors des commutateurs 24. Ainsi que cela apparaît sur la figure 3, les broches de puissance 41 à 46 sont raccordées au circuit 47 par l'intermédiaire d'une première barre omnibus 60 positionnée entre le module IGBT 34 et la carte de commande 26. La première barre omnibus 60 est située dans un premier plan parallèle à la carte de commande 26 et à la face de liaison 40. Une deuxième barre omnibus 62 est également prévue ici pour raccorder la broche de commande 59 à la carte 26. La deuxième barre omnibus 62 est éventuellement située dans le même premier plan parallèle à la carte de commande 26 et à la face de liaison 40. La figure 4 et la figure 5 montrent l'ensemble comprenant le module IGBT 34 et la barre omnibus 60 en vue de perspective et en vue de dessus, respectivement. Pour des raisons de clarté des dessins, uniquement les broches de puissance 41 à 43 sont représentées. Ces broches sont brasées, de préférence selon un procédé de brasure par micro-flammes, à la barre omnibus 60 par l'intermédiaire d'une première languette 64. Les broches 48 à 53 sont également brasées sur la barre omnibus 60, notamment par l'intermédiaire d'une deuxième languette. Par ailleurs, bien que cela ne soit pas représenté, les barres omnibus de puissance et/ou de commande pourront être maintenues entre elles par des supports