Brevet FR3059868A1 — publié le 20180608

ce ipnc délc.ctroniqu a puh3=3aili:e polir groupe rimtopropul:.-".u.irlectrique La présente invention se rapporte de marik'ffe générale or domaine de l'électrotechnique et concerne plus précisément Un système d'électronique de puissance pour groupe motopropulseur électrique. Dans certains véhicules électriques ou hybrides de petit gabarit. on cherche à réduire l'encombrement des éléments du groupe motopropulseur électrique présents dans le compartiment moteur. Dans un tel groupe motopropulseur, on utilise notamment des barres bus pou; connecter entre et ix les différents modules de puissance qui permettent ont d'alimenter le moteur électrique à partir do is batterie de traction du véhicule. On rappelle qu'une barre bus est un conducteur électrique rigide destiné à être parcouru par des courants de forte intensité. Elle se présente généralement comme une bande de section rectangulaire, exemple en cuivre ou en aluminium, connectée à chacune de ses extrémités à un module électronique de puissance tel qu'un module onduleur ou un module capacitif. Les connexions électriques de la barre bus sont en général effectuées par vissage. laceucenîniv dos barres bus est soumis à des contraintes dues notamment aux courans parasites engendrés per le champ magnétique des courants de l'ordre le dizaines d'ampères traversant ces barres bus, niais aussi aux vibrations causées par le guimpe u)otoprepulseur en nt et par des phénomènes de resonance des barres bLIS lorsque coks-ci sont parcourues par des courants hachés. Ainsi il a été constaté pa les in enL--mrs qu'en dessous de 200Hz une ..,arré.., bus pouvait entrer ..;":;f1:::;r1C=' et roinpre.-. sa fixation sur foui [lissait un courant inaché iorte intensit.e. Afin de remodier à cet effet 3059868 2 il est r visai rIe solidariser les barre bus parcourues :)a dos courants de) sens contrairos Le document VR3033092 propose un dispositif de maintien de barres bus en matière plastique, permettant de contenir deux barres bus parcourues par des courants de sens contraires reliant deux modules de puissance distincts, et de les solidariser sur organe externe pour déplacer la fréquence de résonance de ces barres bus. Ce dispositif permet de maintenir ces barres bus de façon superposés, ce qui port net de limiter les courants parasites, Cependant, Fassembbge des barres bus dans ce dispositif s'est avéré 10 compliqué et le maintien des barres bus dans ce dispositif ne perme; pas de réduire assez les diverses vibrations auxquelles elles sont soumises, Un des buts de l'invention est de remédier à au moins une partie des inconvénients de la technique antérieure en fournissant un système d'électronique de puissance pour groupe motopropulseur électrique, qui soit 15 compact et permette de maîtriser les vibrations auxquelles sont soumises les barres bus de ce groupe motopropulseur électrique, A cette fin, l'invention propose un système délectronique de puissance pour groupe motopmpulseur électrique, comportant - un premier !nodule d'électronique de puissance 20 - un deuxième module d'électronique de puissance, - un troisième module d'électronique de puissance, - un ensemble de barres bus connectent ledit premier module audit deuxième module, ledit système étant caractérisé en ce que ledit ensemble de barres bus 25 comporte une déviation en forme de U prise en sandwich entre le carter du trc.)isièrne module et une agrafe fixée audit carter, seul un bloc de mousse composite isolante séparant ledit carter dudit ensemble de barres bus. Ce système d'électroique clp puissance pou-net c.le déplacer facilement la fréquence e résonance des hart os eus enç dacait :a posi:ion de agrafe sur le déviai:en en forme de U. e offre une très bonne tenue vibratoire ( ,e une fixation o scanique très st-lble et cre les baies bus e le troisieme module 3059868 efirat ko 41'oni.(,.,nr,,,, ont constaté ruil (..:ta,t possible c.k 'or directement le. barres bus sur in module in puissance avec seulement une mousse composite les séperant, rneçré la température des barres bus qui peut atteindre 100°C en fonctionnement et dont on aurait pu penser qu'elles 5 auraient dégrade le troisieme module do puissance au point de réduire signiricativement sa durée de vie. Selon une caractéristique avantageese du systerne selon [invention, ladite agrafe est une patte en plastique avec un insert en laiton fixée par vissage sur un bossage dudit carter, ladite patte étant eeulement isolée dudit 10 ensemble de barres bus par un bloc de mousse composite isolante. Cette conception de l'agrafe permet une fabrication de celle-ci et un montage des barres bus dans cePo-ci plus simples que dans I art antérieur. De plus elle permet une fabrication peu onéreuse. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit 15 ensemble de barres bus comporte une barre bus parcourue par un courant positif et une barre bus parcourue par un courant négatif superposées au niveau de ladite agrafe, et séparées par un bloc do rriOLsSsa composite isolante. Cette disposition augmente la compacité du sistème d'électronique de 20 puissance, et diminue les pertes électriques du sstème. Selon encore une autre caractéristiqi.o caractéristique avantageuse de l'i)vention, ledit troisième module est disposé dans le U et coniporte une connexion électrique formée de doux barres bus sensiblement parallèles à l'une des pattes dudit U, ladite connexion électrique venant se connecter sur le mime boulier que ledit 25 premier module ou ledit troisième modulo. Cette disposition augmente encore la comp cité du système élec neue tout en diminuant ses pertes électriques. Son enfin une autre caractéristique avantageuse de l'invention: le premier ^nedule est Lie mocble onduleur, û del.Ix!èrne nodule e- un [-nodule de conversion etpurant centini - courant continu, et e t[oleiài ne modela est un 3059868 module capaCif hébergeant une .it;.; rie lien.: ilestnefe à être conneetée aux homes d'une batterie dudi: groupe motopropulseur électrique. _,es connexions entre les modules de puissance permettent de rationaliser les (eonnexic.)ris à la batterie du groupe motopropulseur et partant 5 de diminuer les portes électriques du système d'electroniquo de puissance. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un mode do réalisation préféré décrit en référence aux figures clans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un système d'électronique de puissance selon l'invention, dans ce mode de réalisation préféré, 10 - et la figure 2 représente une vue en perspective depuis un angle différent de ce système d'électronique de puissance selon l'invention. Selon un mode Préféré do réalisation de l'invention représenté aux figures 1 et 2, le système d'électronique do puissance selon l'invention comprend : 15 un premier module de puissance ON[), gin est un module onduleur hébergeant un onduleur de courant. Ce module onduleur est connecté a la batterie de traction d'un véhicule électrique ou hybride, et permet d'alimenter un moteur électrique triphasé de traction : par batterie de traction on entend un(.- batterie 20 (1%-iccumulateurs apte à alimenter un moteur électrique fournissant du couple à la roue, que ce moteur soit utilisé en propulsion ou en traction. Il s'agit par exemple d'une batterie Lithium-Ion de tension à vide 400V (Volt). une deuxième module de puissance CONV qui est un module 25 convertisseur hébergeant un convertisseur courant-continu - courant-continu, connecté d'unc.i pari à la batterie de traction et d'autre part au réseau de Perd du véhicule. li est permet ainsi d'alimenter 1OS consommateurs duresenu de bord et éve;itueilenisrs de recharger la batterie de servitude du véhicule ....5u - un troisième elodule de puissance CAPA; gui est un module capsertir hébegearit une cep,ecM de lissage. Cette cap .C.e eS t 3059868 conniactee en parallèle emtre .1 ei:Lsorio, de_ traction module onduisui OND, afin de filtrer le courant arrivant dans la batterie de traction riotarnment lorsque celiaci est rechargée depuis un rsemti dalimentation électrique externe, le module ondulsur OND faisant parue des composants d'un système de charge emhurqt.i6 clans le.) véhicule. Afin de limiter le nombre rie barres bus connecteefs à la batterie, et de faire bénéficier au module convertisseur CONV du filtrage électromagnétique effectué par le module capacitif CAPA, la connexion du modulo convertii-3seur 10 CONV à la batterie s'effectue au niveau de la même connexion que le module onduleur OND eu module capacitif CAPA. Ainsi une barre bus BP parcourue par un courant positif, et une barre bus Biq parcourue par un courant négatif sont connectées entre û module convertisseur CONV et le module onduleur OND. 15 11 est à noter que sur les figures 1 et 2 les barres bus ne sont pas vissées et donc non connectées car les composants du système électronique de puissance ont été écartés les uns des autres potir plus de visibilité. De même les connexions positives et négatives du module capacitif CAPA ne sont pas visibles. 20 Le module capacitif CAPA comporte lui-même une connexion électrique.) en parallèle à la batterie de traction: et une connexion électrique en parallèle au module onduleur OND. Cette connexion électrique au module onduleur OND est forinée de deux barres bus, une barre bus parcourue par courant positif amenant IO courant batterie, et une barre bus parcourue par 25 un courant négatif ramenant le courant à la batterie. La bure bus parcourue par un courant positif est sensiblement parallèle à le barre uus BP et se connecte à l'onduleur OND par une même fixation vissée. La barre bus parcourue par t.in courant npo atif est sonshlement para,ilièle à la barre bus BN et se connecte à l'onduleur t.Y Dar un r: rriinie fixation vissés. es fixations 30 vissées sont appelées bornier. 3059868 6 unes «sonsibIr tent rnxniàH signifient ici que les bar os bus concernons 'F'e font face sur l irgeur de iours surfac s, leurs (.lirocL; no peuvent ne pas être exactcqnent parallèles. Cette utilisation d'un nià-iie t)ornier pour connecter électriquement le 5 module capacitif CAPA, le modue onduleur OND et le module convertisseur CONV, penriet do gagner en Cern f)icité. Selon l'invention; les barres bus BP et BN forment un ensemble ENS de barres bris et sont pliées de mani?.,..:re à former un U dans lequel est disposé le modulo capacitif CAPA. Afin d'empêcher les vibrations de cet ensemble 10 ENS de barres bus BP et [t N, parcouru par un courant haché lors du roula[io du véhicule, une agrafe AC; solidarise ces barres bus BP et EN au carter du module capacitif CAPA, ce qui permet de déplacer leur fréquence de résonance. Cette agrafe AG préférai itiellement en plastique comporte un simple 15 insert en laiton, et est vissée par une vis VIS clans un bossage BOS formé sur le carter du module capacitif CAPA. Cette patte vissée prend on sandwich l'ensemble 1.-:_NS de barres bus entre le carter du module capacitif CAPA et la patte vissée. L'isolation des barres bus est assurée par do simples blocs de mousse composite isolante ivIC1, iv1C.',2 et ivIC3. 20 Un premier bloc de mûrisse composite MC1, en forme de pavé droit de huit iuni (millimètres) d'épaisseur avant compressiori, couvre toute la largeur de la barre bus BP, et est comprimé entre la petto vissée et la barre bris BP. II est de préférence collé sur la barre bus BP avant son montage dans l'agrafe AG. 25 Un deuxième bloc de ousse composite M 2. en forme do pave droit de huit mm (millimètres) do paisseur avant compression, couvre tout° la larciaur de la barre bus L3P et de la barre bus BN, et est comprimé entre ces deux barres bus BP et LA N, qui sont superposées au niveau de leur passage dans l'ï.zigrafe AG. Il sA na préférence collé sur In barre bus BP BN avant 30 sen montage dans re AG. 3059868 7 Enfin un troisAme Mcc d rric.)uss:::: (..-:ofriposito MC3, en forme do pavd droIt d huit mm (mIllIrnàtres) dépaissctft avant rnpression, couvre tou:e largeur de la barre bus UN. et est comprir,-,à eriPe la berce bus BN et le cai-ter du 'nodule capacitIi CAPA' H est préféreree collé su la barre bus BN avant son montage dans [agrafe AC-3. Les barres bus BU et B1\1 sont superposées sur une longueur importante rie [ensemble ENS de barres bus afin permettre de diminuer les courants parasi'Les. It est à noter que d autre:, modes de réalisation sent bien entendu 10 possibles, notamment [épaisseur des blocs de mousse composite est on variante légèrement inférieure à 8rnm d'épaisseur ou bien plus importante. La patte vissée rpout être également conçue dans une autre matière que du plastique, par exemple cite peut iàtre en acier. De même les connexions entre les modules de puissance sont en variante différentes, par exemple dans une 15 variante do réalisation, [onduleur et ta capacité de lissage sont connectées sur le même bornior à un autre module do puissance quun convertisseur de courant, par exemple un compresseur de climatisation, REVENDICATIONS1. Systèrid électronique de puissance pour groupe motopropu seur elecHlue, comportant I.! premier module (OND) d'électronique. d . puissance - un cieuxiCine module (CONV) d'électronique de puissance., - un troisième module (CAPA) d'électronique de puissance, - un ensemble ENS) de barres bus (BR. UN) connectant ledit premier module (OND) audit deuxième module (CONV), ledit système étant caractérise en ce que ledit ensemble (ENS) barres bus (BP, BN) comperte une déviation en forme de U prise en sandwich entre le carter dudit troisième module (CAPA) et une agrafE. (AG) fixée audit carter, seul un bloc de mousse composite isolante (MC3) séparant ledit carter dudit ensemble de barres bus. 2. Système d'électronique de puissance selon la revandicat1on 1, caractérisé en ce que ladite agrafe (AG) est une patte en plas:que avec un insert en laiton fixée par vissage sur un bessag (F3(.1.=3) dudit carter. ladite patte étant seulement isolée dudit ensemble (ENS) de barres bus (BP, E3N) par un bloc de mousse composite isolante (il/IC-1) 3. Système d'électronique de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ensemble (ENS) de barres bus (BP, BN) comporte une barre bus (B?) parcourue par un courant pc.:sitii: e crue base bus (BN) parCOUrUe par un courant neciatim superposées au niveadr de ladie agrafe et séparées par un bloc de moussa composite isolante (MC2 4. Système cl elactranique d, puissance sel.::in I un s I.1:,-:-Ic,:Di'que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le,,:ii: - n s odui , APA) est dans le U et compar:e rira connexi - eecviqrIe farinée de doux 3059868 9 '..:.ifres bus sen4:)lernent par.,.11àiqs à rum:.; duchi- ladite cc111-)(-:; 5. Système d'électronique de puissance selon l'une quelconque dos revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le erornés module (OND) est un module onduleur, le deuxième module (CONV) est un module de cou vorsion courant continu courant continu r. et le troisième module (CAPA) est un module capacitif hébergeant 1.1[1(2; capacité do lissage destinée à être 10 connectée aux bornes d'une batterie dudit croupe motopmpulsour électrique. 15