Brevet FR3054498A1 — publié le 20180202

- 1 - Bornier pour un véhicule automobile, convertisseur de tension le comprenant, et équipement électrique comprenant un tel convertisseur de tension L'invention a pour objet un bornier destiné à connecter électriquement un convertisseur de tension, notamment embarqué dans un véhicule automobile, et un réseau électrique. L'invention concerne également un convertisseur de tension comprenant un tel bornier et un équipement électrique comprenant une machine électrique et un tel convertisseur de tension. En général, un moteur électrique, notamment pour véhicule automobile, comprend un convertisseur de tension, supporté par un châssis, comprenant des unités électroniques de puissance contrôlées par une unité électronique de contrôle. Le convertisseur de tension peut également comprendre un bloc de condensateurs configure pour stabiliser une tension électrique reçue par les unités électroniques de puissance et pour réduire les perturbations électromagnétiques générées par les unités électroniques de puissance et de contrôle. En particulier, les unités électroniques de puissance sont alimentées par une interface de puissance, par exemple comprise dans un bornier. Cependant, dans un tel moteur électrique, la masse de l'interface de puissance du bornier est reliée par un câble électrique au convertisseur de tension, ce qui a pour conséquence une génération de perturbations électromagnétiques au sein dudit convertisseur de tension, et notamment au niveau des unités électroniques de puissance et de contrôle. Afin de réduire, voire supprimer, ces perturbations électromagnétiques, un filtre de mode commun est généralement intégré au niveau de l'unité électronique de contrôle. Pour réaliser ce filtre de mode commun, l'unité électronique de contrôle est connectée électriquement au châssis, afin de faire un filtre de mode commun entre le châssis et l'interface de puissance. 3054498 - 2 - Il est connu l'intégration d'un filtre de mode commun externe à un convertisseur de tension. Un tel filtre de mode commun comprend deux condensateurs reliés par des traces de puissance surmoulées de résine et connectées à des bornes de l'interface de puissance du bornier et au châssis. Le filtre de mode 5 commun comprend également une protection configurée pour protéger la résine de la chaleur émise par les unités électroniques de puissance et de contrôle au sein du convertisseur de tension. Cependant, cette solution technique est coûteuse car elle utilise des pièces spécifiques, notamment une protection et des traces de puissance suffisamment 10 longues pour connecter électriquement l'interface de puissance du bornier au châssis. De plus, cette solution technique est encombrante, et de ce fait, le filtre de mode commun est difficile à intégrer au convertisseur de tension. En outre, de telles traces de puissance ne permettent pas de supprimer la génération de perturbations électromagnétiques au sein du convertisseur de tension. 15 Il est également connu l'intégration d'un filtre de mode commun directement dans un bloc de condensateurs d'un convertisseur de tension. Un tel filtre de mode commun comprend deux condensateurs du bloc de condensateurs reliés par des traces de puissance connectées à des bornes de l'interface de puissance du bornier et au châssis. 20 Néanmoins, le bloc de condensateurs étant volumineux, le filtre de mode commun est difficile à intégrer au convertisseur de tension. De plus, cette solution technique nécessite des traces de puissance suffisamment longues pour connecter électriquement l'interface de puissance du bornier au châssis. 25 En outre, la connexion électrique entre le bloc de condensateurs et le châssis est difficile à réaliser. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un bornier intégrant un filtre de mode commun. Un tel bornier permet une optimisation de l'intégration du filtre de mode commun au niveau du convertisseur de tension et 3054498 - 3 - une optimisation de la compatibilité électromagnétique des unités électroniques au sein du convertisseur de tension. A cet effet, l'invention a pour objet un bornier destiné à connecter 5 électriquement un convertisseur de tension, notamment embarqué dans un véhicule automobile, et un réseau électrique, le bornier comprenant : - un premier composant de filtrage, - un deuxième composant de filtrage, - une première trace de puissance, destinée à relier électriquement un premier 10 pôle du réseau électrique au convertisseur de tension, la première trace de puissance comprenant une première borne de connexion connectée électriquement au premier composant de filtrage et une deuxième borne de connexion destinée à être connectée électriquement au premier pôle du réseau électrique, 15 - une deuxième trace de puissance, destinée à relier électriquement un deuxième pôle du réseau électrique au convertisseur de tension, la deuxième trace de puissance comprenant une première borne de connexion connectée électriquement au deuxième composant de filtrage et une deuxième borne de connexion destinée à être connectée électriquement au deuxième pôle du 20 réseau électrique, - une troisième trace de puissance, destinée à connecter électriquement un pôle de potentiel de référence aux premier et deuxième composants de filtrage, la troisième trace de puissance comprenant une première borne de connexion connectée électriquement au premier composant de filtrage, une deuxième 25 borne de connexion connectée électriquement au deuxième composant de filtrage, et une troisième borne de connexion destinée à être connectée électriquement au pôle de potentiel de référence, dans lequel la distance Dl entre les première et deuxième bornes de connexion de la première trace de puissance le long de la première trace de puissance, la distance D2 entre les première et deuxième bornes de connexion de la deuxième trace de puissance le long de la deuxième trace de puissance, la distance D3 entre les 3054498 - 4 - première et troisième bornes de connexion de la troisième trace de puissance le long de la troisième trace de puissance, et la distance D4 entre les deuxième et troisième bornes de connexion de la troisième trace de puissance le long de la troisième trace de puissance sont configurées de sorte que la somme des distances Dl et D3 est 5 supérieure ou égale à 85% de la somme des distances D2 et D4 et inférieure ou égale à 115% de la somme des distances D2 et D4. Notamment, les distances Dl, D2, D3, D4 sont telles que Dl+D3 = D2+D4. Avantageusement, le bornier selon l'invention permet d'optimiser la compatibilité électromagnétique entre le convertisseur de tension et le réseau 10 électrique. Plus précisément, la relation entre les distances Dl, D2, D3, D4 permet de limiter, voire même de rendre négligeables, les perturbations électromagnétiques émises dans le convertisseur de tension. Le bornier selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des 15 caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : la différence entre les distances Dl et D2 est inférieure ou égale 10% de la distance maximale entre les distances Dl et D2, et la différence entre les distances D3 et D4 est inférieure ou égale 10% de la distance maximale entre 20 les distances D3 et D4 ; notamment les distances Dl et D2 sont égales, et les distances D3 et D4 sont égales et/ou la somme des distances Dl et D3, et la somme des distances D2 et D4, sont inférieures ou égale à 100 mm, de préférence inférieure ou égale à 60 mm, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 20 mm ; et/ou 25 les premier et deuxième composants de filtrage comprennent respectivement au moins un condensateur ; et/ou la troisième trace de puissance comprend une première portion, comprenant les première et troisième bornes de connexion de la troisième trace de puissance, et une deuxième portion, comprenant les deuxième et troisième 30 bornes de connexion de la troisième trace de puissance, et dans lequel la première trace de puissance, le premier composant de filtrage et la première 3054498 - 5 - portion de la troisième trace de puissance sont respectivement symétriques à la deuxième trace de puissance, au deuxième composant de filtrage et à la deuxième portion de la troisième trace de puissance par rapport à un plan de symétrie passant par la troisième borne de connexion de la troisième trace de 5 puissance ; et/ou - les deuxièmes bornes de connexion des première et deuxième traces de puissance sont disposées symétriquement par rapport au plan passant par la troisième borne de connexion de la troisième trace de puissance ; et/ou - les premières bornes de connexion des première et deuxième traces de 10 puissance sont disposées symétriquement par rapport au plan passant par la troisième borne de connexion de la troisième trace de puissance ; et/ou - les première, deuxième et troisième traces de puissance s'étendent longitudinalement selon un premier axe (x), un deuxième axe (y) et un troisième axe (z), les axes (x, y, z) étant orthogonaux entre eux ; et/ou 15 - les premières bornes de connexion des première et deuxième traces de puissance sont respectivement situées sur une portion des première et deuxième traces de puissance s'étendant selon le premier axe (x) ; et/ou - les deuxièmes bornes de connexion des première et deuxième traces de puissance sont respectivement situées sur une portion des première et 20 deuxième traces de puissance s'étendant selon le deuxième axe (y) ; et/ou - les première et deuxième bornes de connexion de la troisième trace de puissance sont respectivement situées sur une portion de la troisième trace de puissance s'étendant selon le troisième axe (z) ; et/ou - les deuxièmes bornes de connexion des première et deuxième traces de 25 puissance sont adjacentes ; et/ou - les première, deuxième et troisième traces de puissance sont en partie surmoulées de matériau isolant électriquement ; et/ou - le matériau isolant électriquement est un matériau plastique ; et/ou - les première, deuxième et troisième traces de puissance sont des lames 30 métalliques ; et/ou - les première, deuxième et troisième traces de puissance sont des barreaux métalliques. 3054498 - 6 - L'invention se rapporte également à un convertisseur de tension destiné à contrôler une énergie électrique échangée entre une machine électrique et une source d'alimentation électrique, notamment d'un réseau électrique d'un véhicule 5 automobile, ledit convertisseur de tension comprenant un bornier selon l'invention, et dans lequel la troisième borne de connexion de la troisième trace de puissance est connectée à un support du convertisseur de tension, ledit support formant le pôle de potentiel de référence. Avantageusement, l'intégration d'un filtre de mode commun au niveau du 10 bornier dudit convertisseur de tension permet de réduire les coûts de production dudit convertisseur de tension. En outre, un tel convertisseur de tension a une compatibilité électromagnétique améliorée par rapport aux convertisseurs de tension de l'art antérieur. 15 Le convertisseur de tension selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : - le bornier est fixé au convertisseur de tension par vissage ; et/ou - le convertisseur de tension a une forme sensiblement cylindrique, le bornier 20 étant fixé sur une paroi latérale extérieure de la forme sensiblement cylindrique du convertisseur de tension. L'invention concerne également un équipement électrique comprenant une machine électrique et un convertisseur de tension selon l'invention destiné à 25 contrôler une énergie électrique échangée entre la machine électrique et une source d'alimentation électrique, et dans lequel le convertisseur de tension est monté sur la machine électrique. 3054498 - 7 - D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures suivantes : - la figure 1 représente un convertisseur de tension selon un mode de 5 réalisation de l'invention, - la figure 2 représente une vue agrandie d'un convertisseur de tension selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe d'un bornier selon l'invention, et - la figure 4 est une vue schématique d'un bornier selon un mode de réalisation 10 de l'invention. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention. Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par des 15 références identiques. L'invention concerne un équipement électrique, notamment pour véhicule automobile, comprenant une machine électrique et un convertisseur de tension. Le convertisseur de tension est destiné à contrôler une énergie électrique 20 échangée entre la machine électrique et une source d'alimentation électrique. Le convertisseur de tension peut être embarqué dans un véhicule automobile. Le convertisseur de tension peut être par exemple un onduleur de tension. En particulier, le convertisseur de tension est monté sur la machine électrique. La source d'alimentation électrique peut être un réseau électrique, notamment 25 un réseau électrique d'un véhicule automobile. Un réseau électrique est par exemple un réseau électrique alimenté par une tension électrique de +48V. De préférence, le réseau électrique est un réseau d'énergie électrique continue. Le réseau électrique peut comprendre une batterie alimentant ledit réseau électrique. 3054498 - 8 - Un exemple d'un convertisseur de tension selon l'invention est représenté en figure 1. Le convertisseur de tension 10 peut avoir une forme, notamment sensiblement cylindrique, comprenant deux bases 12 et une paroi latérale extérieure 14 reliant les 5 deux bases 12. Le convertisseur de tension 10 comprend un bornier 20. En particulier, le bornier 20 peut être fixé au convertisseur de tension 10 par vissage, comme représenté sur la figure 2. Le bornier 20 peut être fixé sur la paroi latérale extérieure 14 du convertisseur de tension 10. 10 La figure 2 représente une vue agrandie du bornier du convertisseur de tension selon l'invention. Le bornier 20 est destiné à connecter électriquement le convertisseur de tension 10 et un réseau électrique, par exemple un réseau électrique d'un véhicule 15 automobile. Le bornier 20 comprend un premier composant de filtrage 22 et un deuxième composant de filtrage 24. Les premier et deuxième composants de filtrage peuvent comprendre un ou plusieurs condensateurs. Le bornier 20 comprend également une première trace de puissance 26, une 20 deuxième trace de puissance 28 et une troisième trace de puissance 30. Une trace de puissance est une trace conductrice électriquement, notamment métallique, par exemple en cuivre. Une trace de puissance peut être une lame métallique ou un barreau métallique. Une trace de puissance est destinée à transmettre un courant électrique entre le réseau électrique et la machine électrique. 25 La première trace de puissance 26 est destinée à relier électriquement un premier pôle du réseau électrique au convertisseur de tension. Par exemple, le premier pôle du réseau électrique est un pôle de polarité positive +48V. 3054498 - 9 - La première trace de puissance 26 comprend une première borne de connexion 32, notamment représentée sur la figure 3, connectée électriquement au premier composant de filtrage 22 et une deuxième borne de connexion 34, également visible sur la figure 3, destinée à être connectée électriquement au premier pôle du réseau 5 électrique. La deuxième trace de puissance 28 est destinée à relier électriquement un deuxième pôle du réseau électrique au convertisseur de tension. Par exemple, le deuxième pôle du réseau électrique est un pôle de polarité égale à OV. La deuxième trace de puissance 28 comprend une première borne de connexion 10 36 connectée électriquement au deuxième composant de filtrage 24 et une deuxième borne de connexion 38 destinée à être connectée électriquement au deuxième pôle du réseau électrique, les première et deuxièmes bornes de connexion 36, 38 étant représentées sur la figure 3. La troisième trace de puissance 30 est destinée à connecter électriquement un 15 pôle de potentiel de référence aux premier et deuxième composants de filtrage 22, 24. Par exemple, le pôle de potentiel de référence est un pôle de polarité égale à 12V, ou le pôle de potentiel de référence est un pôle ayant un potentiel de masse électrique. En particulier, le pôle de potentiel de référence est formé par un châssis sur lequel le convertisseur de tension 10 est monté. Par exemple, la troisième trace de 20 puissance 30 peut être reliée électriquement au pôle de potentiel de référence par l'intermédiaire de la paroi latérale 14. Comme illustré sur la figure 3, la troisième trace de puissance 30 comprend une première borne de connexion 40 connectée électriquement au premier composant de filtrage 22, une deuxième borne de connexion 42 connectée électriquement au 25 deuxième composant de filtrage 24, et une troisième borne de connexion 44 destinée à être connectée électriquement au pôle de potentiel de référence. Comme représenté sur la figure 2, la troisième borne de connexion 44 de la troisième trace de puissance 30 est connectée au convertisseur de tension et notamment à un support du convertisseur de tension ayant le potentiel de référence. 3054498 - 10 - Les première, deuxième et troisième traces de puissance 26, 28, 30 sont distinctes l'une de l'autre et peuvent être en partie surmoulées de matériau isolant électriquement, par exemple de matériau plastique. 5 La figure 4 représente une vue schématique d'un bornier, et notamment d'un filtre de mode commun. Le filtre de mode commun peut comprendre deux composants de filtrage, ici deux condensateurs. Bien entendu, le filtre de mode commun peut comprendre une pluralité de composants de filtrage. 10 Sur la figure 4, le premier composant de filtrage 22 est connecté électriquement à la première trace de puissance 26 et à une masse via la troisième trace de puissance 30. Le deuxième composant de filtrage 24 est connecté électriquement à la deuxième trace de puissance 28 et à une masse via la troisième trace de puissance 15 30, comme représenté sur la figure 4. Comme représenté sur la figure 4, on note Dl la distance entre les première et deuxième bornes de connexion 32, 34 de la première trace de puissance 26 le long de la première trace de puissance 26. Autrement dit, la distance Dl correspond à la longueur de la première trace de puissance 26 entre les première et deuxième bornes 20 de connexion 32, 34. De plus, on note D3 la distance entre les première et troisième bornes de connexion 40, 44 de la troisième trace de puissance 30 le long de la troisième trace de puissance 30. Autrement dit, la distance D3 correspond à la longueur de la troisième trace de puissance 30 entre les première et troisième bornes de connexion 25 40, 44. De façon analogue, comme illustré sur la figure 4, on note D2 la distance entre les première et deuxième bornes de connexion 36, 38 de la deuxième trace de puissance 28 le long de la deuxième trace de puissance 28 et D4 la distance entre les 3054498 deuxième et troisième bornes de connexion 42, 44 de la troisième trace de puissance 30 le long de la troisième trace de puissance 30. Les distances Dl, D2, D3 et D4 sont configurées de sorte que la somme des distances Dl et D3 est supérieure ou égale à 85% de la somme des distances D2 et 5 D4 et inférieure ou égale à 115% de la somme des distances D2 et D4. Autrement dit, les distances Dl, D2, D3 et D4 sont configurées de sorte à respecter les équations (1) et (2). 85% (D2+D4) (D1+D3) (1) (D1+D3) 115% (D2+D4) (2) 10 De façon similaire, les distances Dl, D2, D3 et D4 peuvent être configurées de sorte que la somme des distances D2 et D4 est supérieure ou égale à 85% de la somme des distances Dl et D3 et inférieure ou égale à 115% de la somme des distances Dl et D3. En limitant la différence entre la somme Dl+D3 des distances Dl, D3 et la 15 somme D2+D4 des distances D2, D4, les perturbations électromagnétiques susceptibles d'apparaitre lors d'une circulation de courant dans les traces de puissance 26, 28, 30 sont limitées. En particulier, les distances Dl, D2, D3 et D4 peuvent être telles que D1+D3 = D2+D4, ce qui permet de rendre négligeable ces perturbations 20 électromagnétiques. La différence entre les distances Dl et D2 peut être inférieure ou égale 10% de la distance maximale entre les distances Dl et D2. Autrement dit, la valeur absolue de la différence entre les distances Dl et D2 est inférieure ou égale à 10% de la distance maximale parmi les distances Dl et D2. 25 De préférence, la différence entre les distances Dl et D2 est la distance la plus petite possible. Autrement dit, la différence entre les distances Dl et D2 tend à être nulle. Selon un mode de réalisation préféré, les distances Dl et D2 sont égales. 3054498 - 12 - De façon similaire, la différence entre les distances D3 et D4 peut être inférieure ou égale 10% de la distance maximale entre les distances D3 et D4. Selon un mode de réalisation préféré, les distances D3 et D4 sont égales. Autrement dit, la différence entre les distances D3 et D4 est nulle. 5 Grâce à ces relations entre les distances Dl, D2 d'une part et les distances D3, D4 d'autre part, les perturbations électromagnétiques sont encore plus diminuées. Une symétrie entre les distances Dl et D3 et entre les distances D2 et D4, ainsi qu'entre la somme des distances Dl et D2 et la somme des distances D3 et D4, permet de réduire les perturbations électromagnétiques émises au sein du 10 convertisseur de tension, et par conséquent d'améliorer la compatibilité électromagnétique entre le convertisseur de tension et le réseau électrique. La somme des distances Dl et D3 peut être inférieure ou égale à 100 mm, et de préférence inférieure ou égale à 60 mm. Préférentiellement, les distances Dl et D3 sont les plus courtes possibles, par exemple la somme des distances Dl et D3 peut 15 être inférieure ou égale à 20 mm. Selon un mode de réalisation préféré, les distances Dl et D3 sont chacune inférieure ou égale à 10 mm. De la même manière, la somme des distances D2 et D4 peut être inférieure ou égale à 100 mm, de préférence inférieure ou égale à 60 mm, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 20 mm. 20 Selon un mode de réalisation préféré, les distances Dl, D2, D3 et D4 respectent les équations (3) et (4). D1+D3 REVENDICATIONS1. Bornier (20) destiné à connecter électriquement un convertisseur de tension (10), notamment embarqué dans un véhicule automobile, et un réseau électrique, le bornier (20) comprenant : un premier composant de filtrage (22), un deuxième composant de filtrage (24), une première trace de puissance (26), destinée à relier électriquement un premier pôle du réseau électrique au convertisseur de tension (10), la première trace de puissance (26) comprenant une première borne de connexion (32) connectée électriquement au premier composant de filtrage (22) et une deuxième borne de connexion (34) destinée à être connectée électriquement au premier pôle du réseau électrique, une deuxième trace de puissance (28), destinée à relier électriquement un deuxième pôle du réseau électrique au convertisseur de tension (10), la deuxième trace de puissance (28) comprenant une première borne de connexion (36) connectée électriquement au deuxième composant de filtrage (24) et une deuxième borne de connexion (38) destinée à être connectée électriquement au deuxième pôle du réseau électrique, une troisième trace de puissance (30), destinée à connecter électriquement un pôle de potentiel de référence aux premier et deuxième composants de filtrage (22, 24), la troisième trace de puissance (30) comprenant une première borne de connexion (40) connectée électriquement au premier composant de filtrage (22), une deuxième borne de connexion (42) connectée électriquement au deuxième composant de filtrage (24), et une troisième borne de connexion (44) destinée à être connectée électriquement au pôle de potentiel de référence, dans lequel la distance Dl entre les première et deuxième bornes de connexion (32, 34) de la première trace de puissance (26) le long de la première trace de puissance, la distance D2 entre les première et deuxième bornes de connexion (36, 38) de la deuxième trace de puissance (28) le long de la deuxième trace de puissance, 3054498 - 17 - la distance D3 entre les première et troisième bornes de connexion (40, 44) de la troisième trace de puissance (30) le long de la troisième trace de puissance, et la distance D4 entre les deuxième et troisième bornes de connexion (42, 44) de la troisième trace de puissance (30) le long de la troisième trace de puissance sont 5 configurées de sorte que la somme des distances Dl et D3 est supérieure ou égale à 85% de la somme des distances D2 et D4 et inférieure ou égale à 115% de la somme des distances D2 et D4. 2. Bornier selon la revendication 1, dans lequel la différence entre les distances Dl et 10 D2 est inférieure ou égale 10% de la distance maximale entre les distances Dl et D2, et dans lequel la différence entre les distances D3 et D4 est inférieure ou égale 10% de la distance maximale entre les distances D3 et D4. 3. Bornier selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel la somme des distances 15 Dl et D3, et la somme des distances D2 et D4, sont inférieures ou égale à 100 mm, de préférence inférieure ou égale à 60 mm, et plus préférentiellement inférieure ou égale à 20 mm. 4. Bornier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premier et 20 deuxième composants de filtrage (22, 24) comprennent respectivement au moins un condensateur. 5. Bornier selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la troisième trace de puissance (30) comprend : 25 une première portion (46), comprenant les première et troisième bornes de connexion (40, 44) de la troisième trace de puissance (30), et une deuxième portion (48), comprenant les deuxième et troisième bornes de connexion (42, 44) de la troisième trace de puissance (30), 3054498 - 18 - dans lequel la première trace de puissance (26), le premier composant de filtrage (22) et la première portion (46) de la troisième trace de puissance (30) sont respectivement symétriques à la deuxième trace de puissance (28), au deuxième composant de filtrage (24) et à la deuxième portion (48) de la troisième trace de 5 puissance (30) par rapport à un plan de symétrie passant par la troisième borne de connexion (44) de la troisième trace de puissance (30). 6. Convertisseur de tension (10) destiné à contrôler une énergie électrique échangée entre une machine électrique et une source d'alimentation électrique, notamment 10 d'un réseau électrique d'un véhicule automobile, ledit convertisseur de tension (10) comprenant un bornier (20) selon l'une des revendications 1 à 5, et dans lequel la troisième borne de connexion (44) de la troisième trace de puissance (30) est connectée à un support du convertisseur de tension (10), ledit support formant le pôle de potentiel de référence. 15 7. Equipement électrique comprenant une machine électrique et un convertisseur de tension (10) selon la revendication 6 destiné à contrôler une énergie électrique échangée entre la machine électrique et une source d'alimentation électrique, et dans lequel le convertisseur de tension (10) est monté sur la machine électrique. 20