Brevet FR3108825A1 — publié le 20211001

La présente invention concerne un système électronique (1) comportant : Un boitier (100) Un dispositif de refroidissement (300) d’un dispositif électrique (20) comprenant : une cavité (130) formée dans le fond du boitier (110), la cavité comportant deux orifices (140,141) indépendants Une paroi d’étanchéité (115) délimitant le volume de la cavité (130) du système de refroidissement (300) dans lequel circule un liquide de refroidissement, le dispositif électrique (20) étant disposé sur une face de la paroi d’étanchéité opposée à celle en contact avec le liquide de refroidissement Une pièce d’obturation (50) permettant de fermer l’un des deux orifices (140,141) Un élément d’interface (60) comportant une entrée et une sortie indépendantes (61,62) en fluide de refroidissement configuré pour s’adapter sur l’orifice non fermé Un élément de séparation (65) configuré pour créer un canal de circulation du liquide de refroidissement entre l’entrée (61) et la sortie (62). Figure pour l’abrégé : Fig. 2. Système électronique comportant un système de refroidissement d’un dispositif électrique La présente invention concerne un système électronique comportant un système de refroidissement d’un dispositif électrique. L’invention concerne également un convertisseur de tension comprenant un tel système électronique. Il est connu de l’art antérieur un système électronique comportant des composants électroniques placés en contact thermique avec un boitier 50. Comme décrit sur la figure 1, le fond du boitier comprend dans son épaisseur un embout d’entrée de fluide de refroidissement 10, un embout de sortie de fluide de refroidissement 20 et un canal de refroidissement 30, un fluide de refroidissement, par exemple de l’éthylène glycol, circulant dans le canal de refroidissement 30 de l’embout d’entrée 10 vers l’embout de sortie 20 de manière à refroidir les composants électroniques. Les embouts d’entrée et de sortie en fluide de refroidissement sont fixes. Une telle configuration impose ainsi une orientation du système de refroidissement dans la boucle de refroidissement du véhicule ayant pour conséquence un encombrement plus important. Cela complexifie l’intégration du dispositif électrique au sein du véhicule. L’invention a pour but de pallier au moins en partie à ce problème. A cet effet il est proposé selon un premier aspect, un système électronique comprenant : Un boitier Un système de refroidissement d’un dispositif électrique comprenant : une cavité formée dans le fond du boitier, la cavité comportant deux orifices indépendants Une paroi d’étanchéité délimite le volume de la cavité du système de refroidissement dans lequel circule un liquide de refroidissement, le dispositif électrique étant disposé sur une face de la paroi d’étanchéité opposée à celle en contact avec le liquide de refroidissement Une pièce d’obturation permettant de fermer l’un des deux orifices Un élément d’interface comportant une entrée et une sortie indépendantes en fluide de refroidissement configuré pour s’adapter sur l’orifice non fermé Un élément de séparation configuré pour créer un canal de circulation du liquide de refroidissement entre l’entrée et la sortie Un tel système électronique comportant un système de refroidissement selon l’invention permet d’obtenir une position modifiable de l’entrée et la sortie en fluide de refroidissement selon la disposition du convertisseur de tension dans le véhicule. Le système de refroidissement selon l’invention permet donc de simplifier le système de refroidissement et d’obtenir plus de flexibilité dans l’intégration du convertisseur de tension dans le véhicule. Le système électronique selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques des modes particuliers de réalisation ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, la pièce d’obturation comporte des moyens de fixation amovibles. Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément d’interface comporte des moyens de fixation amovibles. Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément de séparation s’étend au moins en partie entre l’élément d’interface et la pièce d’obturation Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément d’interface comporte une protubérance de manière à être en contact mécanique avec l’élément de séparation Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément de séparation comporte une partie plane se projetant transversalement de manière à être plaqué contre la paroi Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, le dispositif électrique comporte au moins un composant électronique tel qu’un transistor FET en nitrure de galium, ou un transistor MOSFET ou encore un transistor IGBT Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’entrée et la sortie de l’élément d’interface comportent chacune un embout formant un angle compris entre 90° et 180° par rapport à l’axe du canal de circulation de liquide de refroidissement. L’invention vise également, selon un deuxième aspect un convertisseur de tension comprenant un système électronique selon le premier aspect de l’invention. De façon optionnelle le convertisseur de tension est un convertisseur de tension continu-continu ou un convertisseur de tension alternative-continu. représente une vue schématique d’un système électronique selon l’art antérieur. représente une vue en coupe du système électronique dans un premier mode de réalisation de l’invention. représente une vue du dessus du système électronique dans un premier mode de réalisation de l’invention. Le système électronique 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention va être décrit en référence aux figures 2 et 3. Le système électronique 1 est par exemple utilisé dans un véhicule automobile. Le système électronique 1 comprend un boitier 100, un dispositif électrique 20 à refroidir. Le système électronique 1 comprend un système de refroidissement 300 destiné à refroidir le dispositif électrique 20. Le dispositif électrique 20 comporte par exemple un ou plusieurs interrupteurs électroniques 80 tel que de transistor MOSFET ou IGBT faisant partie d’un bras de commutation. Dans l’exemple décrit, le boitier 100 est un parallélépipède rectangle comprenant un fond 110 entouré d’une première 111, d’une deuxième 112, d’une troisième 113 et d’une quatrième 114 paroi. Le fond et les quatre parois du boitier 100 forme un logement intérieur du boitier 100. Dans l’exemple décrit, le boitier 100 est un boitier métallique, par exemple en aluminium. Dans l’exemple décrit, le système électronique 1 comporte un boitier 100 et le dispositif de refroidissement 300 comporte une cavité 130 qui est formée dans le fond 110 du boitier 100 et forme ainsi une excroissance par rapport au reste de la surface sensiblement plane du fond 110 du boitier 100. Cette cavité 130 à une forme parallélépipédique qui s’étend entre la première paroi 111 et la deuxième paroi 112, la cavité débouchant à l’extérieur du boitier 100. La cavité 130 est réalisée sans discontinuité de matière avec le fond 110. Selon une variante de l’invention, le système de refroidissement 300 comporte une cavité 130 qui est formée dans l’épaisseur du fond 110 du boitier 100. Autrement dit, la cavité 130 est usinée dans l’épaisseur du fond 110, et s’étend entre la première paroi 111 et la deuxième paroi 112, la cavité débouchant à l’extérieur du boitier 100. Le boitier 100 et la cavité 130 peuvent également être obtenu par un procédé de coulée sous pression (plus communément appelé « HPDC, high pressure die casting » selon la terminologie anglaise) de façon à obtenir un boitier comportant une cavité sans discontinuité de matière. Le système de refroidissement 300 comporte une paroi d’étanchéité 115 disposée dans le fond 110 du boitier 100 coïncidant avec la cavité 130 de façon à délimiter le volume de la cavité 130 du système de refroidissement 300 dans lequel circule un liquide de refroidissement. La paroi d’étanchéité 115 comporte un moyen de fixation de façon à obtenir une continuité de la planéité avec le reste de la surface plane du fond 110. La paroi d’étanchéité 115 possède une face en contact avec le fluide de refroidissement et sa face opposée est en contact thermique avec le dispositif électrique 20. Selon un mode de réalisation de l’invention, la paroi d’étanchéité 115 possède également des moyens d’étanchéité. Ces moyens d’étanchéité comprennent par exemple un joint d’étanchéité entre la paroi d’étanchéité 115 et le fond 110. L’intérieur du boitier 100 et la cavité 130 sont donc hermétiquement séparés, il n’existe donc pas d’ouverture entre la cavité 130 et l’intérieur du boitier 100 comportant le dispositif électrique 20. Selon une variante de l’invention, lorsque le système de refroidissement 300 comporte une cavité 130 qui est formée dans l’épaisseur du fond 110 du boitier 100, dans ce cas, la paroi d’étanchéité 115 peut être disposée dans le fond de la cavité 130 en regard de l’extérieur du boitier 100. De cette façon, il n’y a pas de discontinuité de matière dans le fond du boitier 110. La paroi d’étanchéité 115 permet de délimiter la cavité de l’extérieur du boitier 100. Des moyens d’étanchéité tel qu’un joint d’étanchéité peut être implémenté entre la cavité 130 et la paroi d’étanchéité de sorte à éviter toute ouverture entre la cavité 130 et l’extérieure du boitier 100. Dans l’exemple décrit, le dispositif électrique 20 est en contact thermique avec la paroi d’étanchéité par l’intermédiaire d’une pate thermique 85. Dans l’exemple décrit, le fond du boitier 130 coopère avec la paroi d’étanchéité 115 pour former un premier 140 et un deuxième orifice 141. Les premier 140 et deuxième orifice 141 forment respectivement dans les première 111 et deuxième paroi 112 des orifices rectangulaires. Les premier 140 et deuxième orifices 141 peuvent évidemment prendre d’autres formes selon les besoins d’intégration du système électronique dans le véhicule. Le système de refroidissement 300 comporte également une pièce d’obturation 50 et un élément d’interface 60. L’élément d’interface 60 est configuré pour s’adapter sur le premier orifice 140 et la pièce d’obturation 50 est configurée pour s’adapter sur le deuxième orifice 141. L’élément d’interface 60 et la pièce d’obturation 50 sont pourvus de moyen de fixation amovibles. Selon une variante de l’invention, l’élément d’interface 60 est également configuré pour s’adapter sur le deuxième orifice 141 et la pièce d’obturation 50 est également configurée pour s’adapter sur le premier orifice 140. Ainsi, l’élément d’interface 60 et la pièce d’obturation 50 comportent chacun des moyens de fixation amovibles permettant d’être fixés sur l’un ou l’autre des premier 140 et deuxième 141 orifices, de façon à obtenir la réversibilité du système de refroidissement 300. L’élément d’interface 60 comporte une entrée 61 et une sortie 62 en fluide de refroidissement. L’entrée 61 et la sortie 62 sont des orifices débouchant réalisés dans l’élément d’interface 60 destinés au passage du fluide de refroidissement à l’intérieur puis à l’extérieur de la cavité 130. L’entrée 61 ou la sortie 62 sont conformés pour recevoir un embout 64 permettant la connexion à la boucle de refroidissement du véhicule. De façon optionnelle, l’élément d’interface comporte un embout 64 sur l’entrée 61 et sur la sortie 62. Cet embout 64 forme un angle par rapport à l’axe du canal de refroidissement. De préférence, l’embout 64 et l’axe du canal de refroidissement forme un angle compris entre 90° et 180°. L’angle de cet embout 64 permet encore d’améliorer la flexibilité d’utilisation du système de refroidissement. Cet embout 64 est par exemple assemblé avec l’entrée ou la sortie par emboutissage. Dans l’exemple décrit, l’élément d’interface 60 est en matière plastique. En variante, l’élément d’interface 60 peut être métallique, par exemple en aluminium. La pièce d’obturation 50 comporte également un moyen d’étanchéité tel qu’un joint d’étanchéité de façon à créer un contact étanche avec l’un ou l’autre des premier 140 et deuxième 141 orifices. Dans l’exemple décrit, la pièce d’obturation 50 est en matière plastique. En variante la pièce d’obturation 50 peut être métallique, par exemple en aluminium. Le système de refroidissement 300 comporte un élément de séparation 65 est disposé dans la cavité 130. Cet élément de séparation 65 est disposé de façon perpendiculaire avec le fond 130. L’élément de séparation 65 comporte une partie plane 66 se projetant transversalement contre la paroi d’étanchéité 115 de façon à créer un contact étanche. L’élément de séparation 65 s’étend au moins en partie entre la première paroi 111 et la deuxième paroi 112 sans être en contact mécanique avec la pièce d’obturation 50 ou l’élément d’interface 60. L’élément de séparation 65 permet de créer un canal de circulation de fluide de refroidissement entre l’entrée 61 et la sortie 62. Autrement dit, le fluide de refroidissement provient de l’entrée 61, le flux de ce fluide de refroidissement étant dirigé par l’élément de séparation 65 et s’écoule vers la sortie 62 par un passage défini entre l’élément de séparation 65 et la pièce d’obturation 50. Dans l’exemple décrit, l’entrée 61 et la sortie 62 sont disposées de part et d’autre de de l’élément de séparation 65. Selon une variante de l’invention, lorsque la cavité est formée dans l’épaisseur du fond 110 du boitier 100, l’élément de séparation 65 est formé dans l’épaisseur du fond 110 sans discontinuité de matière. En d’autre termes, l’élément de séparation 65 est usiné dans l’épaisseur du fond 110. L’élément de séparation 65 s’étend au moins en partie entre la première 111 et la deuxième paroi 112 sans être en contact mécanique avec l’élément d’interface 60 et la pièce d’obturation 50. De façon optionnelle, l’élément d’interface 60 comporte une protubérance 63 disposée entre l’entrée 61 et la sortie 62 et qui s’étend jusqu’à être en contact mécanique avec l’élément de séparation 65. Cette protubérance 63 permet ainsi d’éviter une circulation de fluide de refroidissement directe entre l’entrée 61 et la sortie 62. En d’autres termes, la protubérance 63 améliore la circulation du fluide de refroidissement dans le canal de refroidissement allant de l’entrée 61 vers la sortie 62. Lorsque le convertisseur de tension 1 est en fonctionnement, le dispositif électrique 20 s’échauffe et la température des interrupteurs électroniques augmente. L’énergie thermique dissipée par le dispositif électrique 20 est alors drainée vers le système de refroidissement par l’intermédiaire de la pâte thermique puis ensuite évacuée vers la sortie 62 du système de refroidissement 300. Système électronique (1) comportant : Un boitier (100) Un dispositif de refroidissement (300) d’un dispositif électrique (20) comprenant : une cavité (130) formée dans le fond du boitier (110), la cavité comportant deux orifices (140,141) indépendants Une paroi d’étanchéité (115) délimitant le volume de la cavité (130) du système de refroidissement (300) dans lequel circule un liquide de refroidissement, le dispositif électrique (20) étant disposé sur une face de la paroi d’étanchéité opposée à celle en contact avec le liquide de refroidissement Une pièce d’obturation (50) permettant de fermer l’un des deux orifices (140,141) Un élément d’interface (60) comportant une entrée et une sortie indépendantes (61,62) en fluide de refroidissement configuré pour s’adapter sur l’orifice non fermé Un élément de séparation (65) configuré pour créer un canal de circulation du liquide de refroidissement entre l’entrée (61) et la sortie (62) Système électronique (1) selon la revendication précédente dans lequel la pièce d’obturation (50) comporte des moyens de fixation amovibles Système électronique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’élément d’interface (60) comporte des moyens de fixation amovibles Système électronique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’élément de séparation (65) s’étend au moins en partie entre l’élément d’interface et la pièce d’obturation (50) Système électronique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’élément d’interface (60) comporte une protubérance (63) de manière à être en contact mécanique avec l’élément de séparation (65) Système électronique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’élément de séparation (65) comporte une partie plane (66) se projetant transversalement de manière à être plaqué contre la paroi d’étanchéité (115) Système électronique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le dispositif électrique (20) comporte au moins un composant électronique (80) tel qu’un transistor FET en nitrure de gallium, ou un transistor MOSFET ou encore un transistor IGBT Système électronique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’entrée (61) et la sortie (62) en fluide de refroidissement de l’interface comportent chacune un embout (64) formant un angle compris entre 90° et 180° par rapport à l’axe du canal de circulation de liquide de refroidissement Convertisseur de tension comprenant un système électronique selon l’une des revendications 1 à 8 Convertisseur de tension selon la revendication précédente dans lequel ledit convertisseur de tension est un convertisseur de tension continu-continu ou un convertisseur de tension alternative-continu.