Brevet FR3041193A1 — publié le 20170317

Dispositif électronique, notamment pour véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif électronique, notamment pour véhicule automobile. On connait des commutateurs formés par des transistors IGBT. Lors de la commutation de ce type de commutateurs, la variation du courant de puissance peut être très élevée, ce qui peut créer une tension électrique excessive aux bornes du commutateur qui peut endommager ce dernier. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. L'invention a ainsi pour objet un dispositif électronique, notamment pour véhicule automobile, ce dispositif comportant : - un commutateur agencé pour passer d'un état fermé à un état ouvert, - le commutateur étant traversé par un courant électrique de puissance dans l'état fermé, - le commutateur bloquant le passage du courant électrique de puissance dans l'état ouvert, - le commutateur présentant une fréquence de la variation du courant de puissance lorsque, dans une phase de commutation, le commutateur commute de l'état fermé à l'état ouvert, ou de l'état ouvert à l'état fermé, - deux points de mesure de potentiel électrique agencés de sorte que, dans la phase de commutation de l'état fermé à l'état ouvert, une inductance existante entre ces deux points de mesure s'accompagne d'une différence de potentiels entre les deux points, 304 1 1 9 3 2 le dispositif étant agencé pour permettre le contrôle, dans la phase de commutation, de la variation du courant de puissance passant le commutateur à l'aide de cette différence de potentiels. 5 Grâce à l'invention, il est possible d'obtenir une image du courant de puissance qui traverse le commutateur lors de la phase de commutation, ce qui permet de contrôler la variation du courant de puissance, et ceci par la mesure de la différence de potentiels entre deux 10 points de mesure entre lesquels l'inductance est présente. L'invention permet notamment d'avoir un dispositif plus fiable. L'invention permet d'avoir une mesure optimale de la variation du courant en ayant une valeur d'inductance suffisante. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la fréquence, 15 encore appelée FdI/dt, de la variation du courant de puissance est comprise, pour le fondamental, entre 1MHz et 100MHz, notamment comprise entre 10MHz et 50MHz. Avantageusement l'inductance entre les deux points de mesure de potentiel est supérieure à 0.5 nHenry, notamment supérieure à 1nHenry, 20 par exemple 2nHenry. Ces valeurs d'inductance, associées aux valeurs de variation du courant, permet avantageusement d'obtenir une tension de quelques Volts, par exemple une tension comprise entre 1 V et 100 V, notamment entre 1 V et 10 V. Notamment, à des fréquences inférieures à la fréquence (FdI/dt) 25 de la variation du courant de puissance, notamment des fréquences 100 fois plus petites que la fréquence (FdI/dt) de la variation du courant de puissance, les potentiels aux deux points de mesure sont sensiblement égales. Cette différence de potentiels est par exemple inférieure à 0.25V, étant par exemple comprise entre 0.02V et 0.25V. 3041193 3 De préférence, dans la phase de commutation, la différence de potentiels entre les deux points de mesure est utilisée pour déterminer la variation de courant de puissance traversant le commutateur. Dans la phase de commutation, la différence de potentiels entre 5 les deux points de mesure est notamment maintenue constante. Avantageusement, dans la phase de commutation, la différence de potentiels entre les deux points de mesure est maintenue constante à l'aide d'un contrôle du courant de puissance traversant le commutateur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le 10 commutateur est un transistor. Le transistor peut être un transistor IGBT, comportant un collecteur, un émetteur et une grille. En variante, le transistor est un MOSFET. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, les deux 15 points de mesure sont disposés en amont du commutateur. Dans ce cas, l'un des deux points de mesure est avantageusement placé au collecteur du commutateur notamment lorsque le commutateur est un IGBT. En variante, les deux points de mesure sont disposés en aval du 20 commutateur. Dans ce cas, l'un des deux points de mesure est avantageusement placé à l'émetteur du commutateur notamment lorsque le commutateur est un IGBT. Si on le souhaite, le dispositif comporte au moins deux 25 commutateurs en série. Avantageusement le dispositif comporte six commutateurs, par groupe de deux en série, les trois groupes étant en parallèle. Par exemple le dispositif peut former trois bras de pont agencés par exemple pour alimenter une machine électrique triphasée. 30 Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, les deux points de mesure sont reliés entre eux par un chemin électrique formé par 3041193 4 un conducteur électrique, comportant de préférence une piste conductrice ou un barreau conducteur notamment busbar, ou une patte de liaison électrique ou bonding en anglais. Avantageusement le chemin électrique entre les deux points est 5 dépourvu de composant électronique spécifique à inductance, notamment dépourvu de bobine d'inductance. L'inductance existante sur ce chemin électrique est une inductance parasite inhérente à chemin électrique. Cette inductance parasite est appelée stray inductance en anglais. L'invention permet de profiter de cette inductance parasite. 10 Le dispositif selon l'invention peut former un module de puissance électronique, ou Power Module en anglais, ou un onduleur. L'invention a encore pour objet un procédé de contrôle de la variation du courant de puissance dans un dispositif électronique comportant un commutateur, le procédé : 15 contrôler la variation du courant de puissance en mesurant une différence de potentiels entre deux points de mesure entre lesquels une inductance est présente. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, 20 caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel : - les figures 1 à 5 représentent, schématiquement et partiellement, un dispositif électronique selon plusieurs exemples de 25 réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif électronique 1, pour véhicule automobile, ce dispositif comportant : un commutateur 2 agencé pour passer d'un état 30 fermé à un état ouvert, 304 1 193 5 - le commutateur étant traversé par un courant électrique de puissance Ic dans l'état fermé, - le commutateur bloquant le passage du 5 courant électrique de puissance Ic dans l'état ouvert, - le commutateur présentant une fréquence FdI/dt de la variation du courant de puissance lorsque, dans une phase de 10 commutation, le commutateur 2 commute de l'état fermé à l'état ouvert, - deux points de mesure P de potentiel électrique agencés de sorte que, dans la phase de commutation de l'état fermé à l'état ouvert, une inductance 3 existante entre ces deux 15 points de mesure s'accompagne d'une différence de potentiels U, ou tension U, entre les deux points P, le dispositif 1 étant agencé pour permettre le contrôle, dans la phase de commutation, de la variation du courant de puissance passant le commutateur à l'aide de cette différence de 20 potentiels. Dans l'exemple décrit, le commutateur 2 est un transistor IGBT, lequel comprend un collecteur C, un émetteur E et une grille G. Ce transistor 2 est contrôlé par une tension de grille entre la grille G et 25 l'émetteur E. La fréquence FdI/dt de la variation du courant de puissance Ic est comprise, pour le fondamental, entre 10MHz et 50MHz. L'inductance entre les deux points de mesure P de potentiel est supérieure à 2nHenry. 30 A des fréquences inférieures à la fréquence FdI/dt de la variation du courant de puissance, notamment des fréquences 100 fois plus petites 3041193 6 que la fréquence FdI/dt de la variation du courant de puissance, les potentiels aux deux points de mesure P sont sensiblement égales. Dans la phase de commutation, la différence de potentiels U entre les deux points de mesure P est utilisée pour déterminer la variation 5 de courant de puissance traversant le commutateur. La valeur de la tension U est proportionnelle à la variation du courant avec comme coefficient de proportionnalité la valeur de l'inductance entre les deux points de mesure. Dans la phase de commutation, la différence de potentiels U entre les deux points de mesure est maintenue constante à l'aide d'un contrôle du courant 10 de puissance traversant le commutateur. Dans l'exemple de la figure 1, les deux points de mesure P sont disposés en aval du commutateur 2. Dans ce cas, l'un des deux points de mesure P est avantageusement placé à l'émetteur E du commutateur 2. 15 En variante, comme illustré sur la figure 2, les deux points de mesure P sont disposés en amont du commutateur 2. Dans ce cas, l'un des deux points de mesure P est avantageusement placé au collecteur C du commutateur 2. Comme illustré sur la figure 3, il est possible de prévoir la 20 présence d'inductances 3 à la fois en amont et en aval du commutateur 2, et dans ce cas, d'utiliser une seule des deux inductances 3 pour contrôler la variation du courant de puissance Ic lors des phases de commutation. Ceci permet une liberté de choix dans les solutions électroniques du dispositif. En effet, d'un point de vue électronique, la mesure de différence 25 de potentiels en entrée ou en sortie du commutateur 2 est indifférente. On a représenté sur les figures 4 et 5 un dispositif 1 comportant deux commutateurs 2 en série. Dans l'exemple de la figure 4, l'une des inductances 3 est en amont des deux IGBT, et l'autre inductance 3 est en aval des deux IBGT. 3041193 7 En revanche, dans l'exemple de la figure 5, l'une des inductances 3 est disposée entre les deux IBGT, et l'autre des inductances 3 est en aval des deux IGBT. Bien entendu, d'autres combinaisons de placement des 5 inductances sont possibles. Dans un exemple non représenté, le dispositif peut comporter six commutateurs, par groupe de deux en série, les trois groupes étant en parallèle. Dans les exemples décrits, les deux points de mesure P sont 10 reliés entre eux par un chemin électrique formé par un conducteur électrique 7, comportant une piste conductrice ou un barreau conducteur notamment busbar, ou une patte de liaison électrique. Avantageusement le chemin électrique entre les deux points est dépourvu de composant électronique spécifique à inductance, notamment 15 dépourvu de bobine d'inductance. Le dispositif selon l'invention peut former un module de puissance électronique, ou Power Module en anglais, ou équiper un onduleur. 20 25 REVENDICATIONS1. Dispositif électronique (1) de contrôle d'un commutateur, notamment pour véhicule automobile, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte : - un commutateur (2) agencé pour passer d'un état fermé à un état ouvert, - le commutateur étant traversé par un courant électrique de puissance (Ic) dans l'état fermé, - le commutateur bloquant le passage du courant électrique de puissance dans l'état ouvert, - le commutateur présentant une fréquence (Fdl/dt) de la variation du courant de puissance lorsque, dans une phase de commutation, le commutateur commute de l'état fermé à l'état ouvert, ou de l'état ouvert à l'état fermé, - deux points de mesure (P) de potentiel électrique agencés de sorte que, dans la phase de commutation de l'état fermé à l'état ouvert, une inductance existante entre ces deux points de mesure s'accompagne d'une différence de potentiels entre les deux points, le dispositif étant agencé pour permettre le contrôle, dans la phase de commutation, de la variation du courant de puissance passant le commutateur à l'aide de cette différence de potentiels. 2. Dispositif selon la revendication précédente, la fréquence (Fdl/dt) de la variation du courant de puissance étant comprise, pour le fondamental, entre 1MHz et 100MHz, notamment comprise entre 10MHz et 50MHz. 3041193 9 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, l'inductance entre les deux points de mesure de potentiel étant supérieure à 0.5 nHenry, notamment supérieure à 1nHenry, par exemple 2nHenry. 5 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, à des fréquences inférieures à la fréquence (Fdl/dt) dé la variation du courant de puissance, notamment des fréquences 100 fois plus petites que la fréquence (Fdl/dt) de la variation du courant de puissance, les potentiels aux deux points de mesure sont sensiblement égales. 10 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans la phase de commutation, la différence de potentiels entre les deux points de mesure est utilisée pour déterminer la variation de courant de puissance traversant le commutateur. 15 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans la phase de commutation, la différence de potentiels entre les deux points de mesure est maintenue constante. 20 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans la phase de commutation, la différence de potentiels entre les deux points de mesure est maintenue constante à l'aide d'un contrôle du courant de puissance traversant le commutateur. 25 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, le commutateur est un transistor, notamment un transistor IGBT. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, les deux points de mesure (P) sont disposés en amont du commutateur (2). 30 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, les deux points de mesure sont disposés en aval du commutateur (2). 3041193 10 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, les deux points de mesure sont reliés entre eux par un chemin électrique formé par un conducteur électrique (7), comportant de préférence une piste 5 conductrice ou un barreau conducteur notamment busbar, ou une patte de liaison électrique. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, formant un onduleur. 10 13. Procédé de contrôle de la variation du courant de puissance dans un dispositif électronique comportant un commutateur, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à : contrôler la variation du courant de puissance en mesurant une 15 différence de potentiels entre deux points de mesure entre lesquels une inductance est présente. 20