Brevet FR3050886A1 — publié le 20171103

ENSEMBLE COMPRENANT UN BOITIER ET UN CAPOT MAINTENANT DES COMPOSANTS ET COMPRESSEUR DE SURALIMENTATION ELECTRIQUE LE COMPRENANT La présente invention concerne un ensemble comprenant un boitier ; et un capot comportant des composants d'un onduleur et destiné à venir contre une partie du boitier. L'invention concerne aussi un compresseur de suralimentation électrique comportant un ensemble selon l'invention. Dans le cadre de l'invention, un compresseur de suralimentation électrique est un dispositif, utilisé pour suralimenter un moteur thermique, et fonctionnant avec une machine électrique. Plus précisément, le compresseur comporte une roue de compression entrainée par la machine électrique. Typiquement, un compresseur de suralimentation électrique est placé sur la ligne d'admission d'air d'un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule, par exemple en complément d'un turbocompresseur. Le compresseur de suralimentation électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d'admission des gaz frais dans le moteur à combustion interne, mais est utilisé notamment lors des phases transitoires pour palier aux problèmes de temps de réponse du turbocompresseur. Généralement, un onduleur permet de commander l'énergie alimentant la machine électrique du compresseur. Il est connu d'intégrer cet onduleur dans le compresseur avec la machine électrique. Par exemple, la demande de brevet européenne EP 2 913 909 Al décrit un tel compresseur de suralimentation électrique. Dans ce document, des interrupteurs électroniques destinés à recevoir une énergie électrique alimentant la machine électrique sont montés sur une carte électronique avec des composants de contrôle destinés à commander ces composants électroniques. La carte électronique est montée dans une première partie du boitier du compresseur de suralimentation, puis un capot vient fermer l'ouverture par laquelle la carte électronique a été introduite. Cela implique de positionner une partie du boitier qui présente un encombrement important dans une ligne de montage de l'électronique de l'onduleur, ce qui peut rendre compliqué l'assemblage du compresseur de suralimentation. Il est donc recherché une solution d'intégration mécatronique présentant un agencement des composants facilitant leur assemblage dans un ensemble électrique, notamment dans un compresseur de suralimentation électrique. A cet effet, il est proposé un ensemble comprenant : - un boitier ; - un onduleur destiné à commander une énergie électrique échangée avec une machine électrique tournante ; - un capot destiné à venir contre une première partie du boitier, au moins une partie des composants de l'onduleur étant maintenue dans ledit capot, ledit capot et l'onduleur étant configurés de sorte que lors d'une opération d'assemblage du capot sur la première partie du boitier, le capot muni de la dite partie des composants vienne contre ladite première partie de boitier. 3050886 2 Autrement dit, les composants sont fixés dans le capot avant l'assemblage avec la première partie de boitier. Bien que logeant au moins une partie des composants de l'onduleur, le capot reste moins encombrant que le reste du boitier. La première partie du boitier peut en effet recevoir d'autres éléments tels qu'une machine électrique 5 tournante ou une roue de compression de gaz. Ainsi, au moins une partie des composants de l'onduleur est montée dans une pièce plus facilement manipulable que dans l'art antérieur, c'est-à-dire dans le capot plutôt que dans une partie du boitier. Cela améliore l'assemblage de l'ensemble. En outre, si tous les composants de l'onduleur sont maintenus par le capot, puis assemblés par l'intermédiaire de celui-ci 10 avec le reste du boitier, l'onduleur peut être assemblé sur une ligne de montage dédiée différente de la ligne de montage des autres composants du boitier. Ce qui permet d'appliquer des conditions d'assemblages spécifiques à l'électronique sur une ligne de montage plus restreinte. Selon un mode de réalisation, l'onduleur comprend : 15 - une unité de puissance comportant des composants électroniques configurés pour commander et échanger une énergie électrique avec ladite machine électrique ; et - une unité de contrôle comportant des composants électroniques configurés pour contrôler les composants électroniques de l'unité de puissance. Selon un mode de réalisation, ledit capot comprend l'unité de puissance, ou 20 l'unité de contrôle, ou les deux. Selon un mode de réalisation, l'unité de puissance comprend une première carte électronique portant lesdits composants électroniques de l'unité de puissance, ladite première carte électronique étant configurée pour venir parallèlement à un fond du capot, contre un rebord interne dudit capot. 25 Selon un mode de réalisation, l'unité de contrôle comprend une deuxième carte électronique portant lesdits composants électroniques de l'unité de contrôle, ladite deuxième carte électronique étant configurée pour venir parallèlement à un fond du capot, contre un rebord interne dudit capot. Selon un mode de réalisation, la première carte électronique et la deuxième carte 30 électronique sont superposées. Selon un mode de réalisation, la deuxième carte électronique est entre le fond du capot et la première carte électronique ; et la deuxième carte électronique comprend des décrochements sur sa périphérie ou des ouvertures pour le passage de composants électroniques de l'unité de puissance. 35 Selon un mode de réalisation, un fond du capot comprend au moins un connecteur pour connecter l'onduleur avec l'extérieur dudit ensemble. Selon un mode de réalisation, l'ensemble comprend : - un premier connecteur comportant des lames conductrices électriquement destinées à venir dans une embase femelle de l'unité de puissance, pour une connexion 40 électrique de l'unité de puissance avec un réseau électrique, - un deuxième connecteur comportant des broches destinées à venir dans une embase femelle de l'unité de contrôle, pour une connexion électrique de l'unité de contrôle avec une unité électronique de commande extérieure audit ensemble. 3050886 3 Selon un mode de réalisation, l'ensemble comprend en outre une machine électrique tournante, l'onduleur étant destiné à commander une énergie électrique échangée avec la machine. Selon un mode de réalisation, l'unité de puissance comprend une ouverture pour 5 le passage d'un arbre de rotation de la machine électrique, et l'unité de contrôle porte un capteur de position en vis-à-vis de l'extrémité de l'arbre passant dans ladite ouverture. L'invention concerne aussi un compresseur de suralimentation électrique comprenant : 10 - un ensemble selon l'invention, - une roue de compression de gaz configurée pour être entrainée par ladite machine électrique tournante, la machine électrique étant logée dans un logement de la première partie. Selon un mode de réalisation, l'onduleur, la roue de compression de gaz et la 15 machine électrique sont alignés suivant un axe de rotation de la machine de sorte que la machine électrique se trouve entre l'onduleur et la roue de compression. L'invention sera mieux comprise en faisant référence aux dessins, dans lesquels : 20 - la figure 1 illustre un exemple de compresseur de suralimentation électrique selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente une vue d'un exemple d'ensemble selon un mode de réalisation de l'invention utilisé dans le compresseur de suralimentation illustré en figure 1 ; 25 - la figure 3 illustre une vue éclatée de l'ensemble illustré en figure 2 ; - la figure 4 représente une vue du capot utilisé dans l'ensemble illustré en figures 2 et 3. La figure 1 représente une vue partiellement en coupe d'un exemple d'ensemble 100 selon un mode de réalisation de l'invention. 30 L'ensemble 100 comprend un capot 110 qui vient contre une première partie 330 d'un boitier 320 de l'ensemble 100. Le capot 110 comprend des composants, notamment des composants électroniques 122, 124, 125 d'un onduleur 120, notamment comme illustré en figure 2. Lors du fonctionnement d'une machine électrique tournante 200, le onduleur 120 commande l'énergie électrique transmise à, 35 ou reçue par, la machine électrique 200.Le onduleur 120 est maintenu dans le capot 110. Autrement dit, l'onduleur 120 est fixé dans le capot 110. Ainsi, l'onduleur 120 est d'abord monté dans le capot 110 et fixé dans celui-ci ; puis le capot 110 muni de l'onduleur 120 est rapporté sur la première partie 330 du boitier 320. Dans l'art antérieur, les composants de l'onduleur sont montés dans la première partie 330 du 40 boitier 320, ce qui oblige à rapporter les composants de l'onduleur en plusieurs opérations. Grâce au capot 110, les composants de l'onduleur 120 sont montés en une seule opération sur la première partie 330 du boitier 320. En outre, le capot 110 étant moins encombrant que la première partie 330 du boitier 320, la ligne de montage des 3050886 4 composants de l'onduleur peut être plus petit que dans l'art antérieur. Du fait d'une intégration améliorée des composants, l'encombrement global de l'ensemble 100 qui résulte de l'assemblage du capot 110 sur la première partie 330 du boitier 320 sera réduit par rapport à l'art antérieur. En particulier, le capot 110 vient fermer la première 5 partie 330 du boitier 320. La figure 3 illustre un exemple d'opération d'assemblage de l'onduleur 120 dans le capot 110, le capot 110 étant rendu en partie transparent. L'onduleur 120 peut comprendre une unité de puissance 120a et une unité de contrôle 120b. Notamment, l'unité de puissance 120a comporte des composants 10 électroniques 122 configurés pour commander et échanger une énergie électrique avec la machine électrique 200 ; et l'unité de contrôle 120b comporte des composants électroniques 127 configurés pour contrôler des composants électroniques de l'unité de puissance 120a. Dans l'exemple illustré, le capot 110 comprend les deux unités électroniques 120a, 120b mais il pourrait n'en comprendre qu'une seule. 15 En particulier, l'unité de puissance 120a comprend une première carte électronique 121 sur laquelle sont montés notamment les composants 122, 123, 124, 125 de l'unité de puissance 120a. L'unité de contrôle 120b comprend une deuxième carte électronique 126 sur laquelle sont montés les composants notamment 127, 130 de l'unité de contrôle 120b. 20 La deuxième carte électronique 120b munie de ses composants peut d'abord être introduite dans le logement formé par le capot 110. La deuxième carte électronique 120b peut venir contre un rebord interne du capot 110 pour y être maintenue, par exemple par collage, vissage ou tout autre organe de solidarisation. Ensuite, la première carte électronique 120a munie de ses composants, ou d'une partie de ses 25 composants, peut être introduite dans le logement formé par le capot 110 pour venir sur un autre rebord interne du capot 110.Ainsi, la première carte électronique 120a et la deuxième carte électronique 120b sont superposées. En particulier, les cartes électroniques sont positionnées de façon à être parallèles à un fond 112 du capot 110. Notamment, la deuxième carte électronique 120b se retrouve entre le fond 112 du 30 capot 110 et la première carte électronique 120a. La deuxième carte électronique 120b peut comprendre des décrochements 128 sur sa périphérie pour le passage de composants 124, 125 de l'unité de puissance 120a. En particulier, ces composants 124, 125 de l'unité de puissance 120a sont montés sur la première carte électronique 120a et s'étendent depuis la face de la première carte 35 électronique 120a qui est en vis-à-vis de la deuxième carte électronique 120b. Lors du positionnement de la première carte électronique 120a, ces composants 124, 125 passent dans les décrochements 128. Ainsi l'encombrement de l'ensemble 100 est réduit. La deuxième carte électronique 120b pourrait comprendre des ouvertures pour le passage de composants montés sur la partie interne de la première carte électronique 40 120a. Les composants 124, 125 sont par exemple des condensateurs 124 ou une inductance 125. L'exemple de capot 110 est illustré en figure 4. Le capot 110 peut comprendre un fond 112 depuis lequel s'étend une paroi latérale 114 définissant le logement 3050886 5 recevant l'onduleur 120. Notamment, les parois latérales 114 définissent une ouverture par laquelle l'onduleur 120 est introduit dans le capot 110. Le capot 110 peut comprendre un premier connecteur 116 destiné à connecter l'onduleur 120 avec un réseau électrique d'alimentation, notamment un réseau 5 électrique d'un véhicule. Le premier connecteur 116 peut comprendre des lames conductrices électriquement 117 qui viennent dans une embase 123 monté sur la première carte électronique 120a pour la connexion électrique du onduleur 120 avec le réseau électrique. En particulier, les lames conductrices électriquement 117 s'étendent depuis le fond 112 du capot 110 et viennent dans les embases 123. Les embases 123 10 sont notamment montées sur la face de la première carte 120a qui est en vis-à-vis du fond 112 du capot 110. Le capot 110 peut comprendre un deuxième connecteur 118 destiné à connecter l'onduleur 120 avec une unité électronique de commande (ou ECU pour « electrical control unit » en anglais) extérieure, notamment avec une unité électronique de 15 commande d'un véhicule dans lequel l'ensemble 100 est embarqué. Le deuxième connecteur 118 peut comprendre des broches 119 qui viennent dans une embase femelle située dans l'unité de contrôle 120b. Par exemple, l'embase femelle a la forme de trous traversants formés dans la deuxième carte électronique 120b. En particulier, les broches 119 s'étendent depuis le fond 112 du capot 110 et viennent dans les trous 20 traversants de la deuxième carte électronique 120b. Le capot 110, en particulier son fond 112 ou sa paroi latérale 114, peut comprendre des déformations 112a, 114b vers l'extérieur. Ces déformations 112a, 114b correspondent notamment aux formes de composants 124 montés sur la première carte électronique 120a ou la deuxième carte électronique 120b, en périphérie de celles-ci. Notamment, l'onduleur 120 peut être 25 maintenu au niveau de ces composants 124, par exemple par collage ou par dépôt de résine. L'unité de puissance 120a peut comprendre une ouverture 129 pour le passage d'un arbre de rotation 202 de la machine électrique 200. En particulier, l'unité de contrôle 120b, notamment la deuxième carte 126, peut comprendre un capteur de 30 position 130 positionné en vis-à-vis de l'extrémité de l'arbre de rotation 202. Ainsi, la détection de la position du rotor de la machine électrique 200 se fait de manière axiale, c'est-à-dire suivant l'axe de rotation A de la machine 200. Le capteur de rotation 130 est par exemple sensible à un élément porté par l'arbre de rotation 202. Par exemple, le capteur de position 130 est un capteur à effet hall et l'élément sensible est un 35 aimant. Dans l'exemple illustré en figure 1, l'ensemble 100 est monté dans un exemple de compresseur de suralimentation électrique 300. Notamment, le compresseur de suralimentation 300 est configure pour être embarqué dans un véhicule pour comprimer les gaz d'admission du moteur à combustion du véhicule. Le compresseur 40 de suralimentation 300 comprend une roue de compression 310 destinée à comprimer l'air d'admission d'un moteur à combustion en association duquel le compresseur de suralimentation 300 est monté. La roue de compression 310 est entrainée en rotation par la machine électrique 200. La machine électrique 200 est alimentée par l'onduleur 3050886 6 120 à partir d'un réseau électrique. En particulier, le réseau électrique est un réseau électrique du véhicule et comprend une batterie alimentant ledit réseau. Notamment, le compresseur de suralimentation 300 comprend le boitier 330 qui comporte la roue de compression 310, la machine électrique 200 et l'onduleur 120. Ce boitier 330 peut être 5 en plusieurs parties qui se montent les unes sur les autres pour former le boitier 330. La machine électrique 200 est logée dans un logement 332 de la première partie 330 de boitier. Dans l'exemple illustré en figure 1, la machine électrique 200 se trouve entre l'onduleur 120 et la roue de compression 310. L'onduleur 120 est ainsi placé à une 10 extrémité axiale du compresseur de suralimentation 300. Le capot 110 peut venir fermer la première partie 330 en venant en appui sur la première partie 330 du boitier 320. La machine électrique 200 est alors à une position le long de l'axe de rotation A entre l'onduleur 120 et la roue de compression 310, c'est-à-dire entre une zone axiale correspondant à l'onduleur 120 et une zone axiale correspondant à la roue de 15 compression 310. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. En particulier, seulement une partie des composants de l'onduleur, notamment une partie des composants électroniques de l'onduleur, pourrait être fixée dans le capot 110, par exemple les condensateurs 124, ou l'inductance 125. 20 REVENDICATIONS1. Ensemble (100) comprenant : - un boitier (320) ; - un onduleur (120) destiné à commander une énergie électrique échangée avec une machine électrique tournante (200) ; - un capot (110) destiné à venir contre une première partie (330) du boitier (320), au moins une partie des composants (122, 123, 124, 125, 120a, 120b) de l'onduleur (120) étant maintenue dans ledit capot (110), ledit capot (110) et l'onduleur (120) étant configurés de sorte que lors d'une opération d'assemblage du capot (110) sur la première partie (330) du boitier (320), le capot (110) muni de la dite partie des composants vienne contre ladite première partie (330) de boitier (320). 2. Ensemble (100) selon la revendication 1, dans lequel l'onduleur (120) comprend : - une unité de puissance (120a) comportant des composants électroniques (122) configurés pour commander et échanger une énergie électrique avec ladite machine électrique ; et - une unité de contrôle (120b) comportant des composants électroniques (127) configurés pour contrôler les composants électroniques de l'unité de puissance (120a). 3. Ensemble (100) selon la revendication 2, dans lequel ledit capot (110) comprend l'unité de puissance (120a), ou l'unité de contrôle (120b), ou les deux. 25 4. Ensemble (100) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'unité de puissance (120a) comprend une première carte électronique (121) portant lesdits composants électroniques (122) de l'unité de puissance (120a), ladite première carte électronique (121) étant configurée pour venir parallèlement à un fond (112) du capot 30 (110), contre un rebord interne dudit capot (110). 5. Ensemble (100) selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'unité de contrôle (120b) comprend une deuxième carte électronique (126) portant lesdits composants électroniques (127) de l'unité de contrôle (120b), ladite deuxième carte 35 électronique (126) étant configurée pour venir parallèlement à un fond (112) du capot (110), contre un rebord interne dudit capot (110). 6. Ensemble (100) selon les revendications 4 et 5, dans lequel la première carte électronique (121) et la deuxième carte électronique (126) sont superposées. 40 7. Ensemble (100) selon la revendication 6, dans lequel la deuxième carte électronique (126) est entre le fond (112) du capot (110) et la première carte 3050886 8 électronique (121) ; et la deuxième carte électronique (126) comprend des décrochements (128) sur sa périphérie ou des ouvertures pour le passage de composants électroniques (123, 124, 125) de l'unité de puissance (120a). 5 8. Ensemble (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un fond (112) du capot (110) comprend au moins un connecteur (116, 118) pour connecter l'onduleur (120) avec l'extérieur dudit ensemble (100). 9. Ensemble (100) selon la revendication 8, comprenant : 10 - un premier connecteur (116) comportant des lames conductrices électriquement (117) destinées à venir dans une embase femelle (123) de l'unité de puissance (120a), pour une connexion électrique de l'unité de puissance (120a) avec un réseau électrique, - un deuxième connecteur (118) comportant des broches (119) destinées à venir 15 dans une embase femelle de l'unité de contrôle (120b), pour une connexion électrique de l'unité de contrôle (120b) avec une unité électronique de commande extérieure audit ensemble (100). 10. Ensemble (100) selon l'une des revendications précédentes, comprenant 20 en outre une machine électrique tournante (200), l'onduleur (120) étant destiné à commander une énergie électrique échangée avec la machine (200). 11. Ensemble (100) selon les revendications 2 et 10, dans lequel l'unité de puissance (120a) comprend une ouverture (129) pour le passage d'un arbre de rotation (202) de la machine électrique (200), et l'unité de contrôle (120b) porte un capteur de position (130) en vis-à-vis de l'extrémité de l'arbre (202) passant dans ladite ouverture (129). 12. Compresseur de suralimentation électrique (300) comprenant : - un ensemble (100) selon la revendication 10 ou 11, - une roue de compression de gaz (310) configurée pour être entrainée par ladite machine électrique tournante (200), la machine électrique (200) étant logée dans un logement de la première partie (330). 13. Compresseur (300) selon la revendication 12, dans lequel l'onduleur (120), la roue de compression de gaz (310) et la machine électrique (200) sont alignés suivant un axe de rotation (A) de la machine de sorte que la machine électrique (200) se trouve entre l'onduleur (120) et la roue de compression (310).40