Brevet FR3119949A1 — publié le 20220819

La présente invention concerne un ensemble (100) électronique comportant un logement (1) électronique et un circuit (2) de refroidissement fermé par un capot (6), dans lequel circule un fluide de refroidissement, le circuit (2) de refroidissement comportant sur sa surface (22) interne des excroissances (23) primaires, l’extrémité (231) des excroissances (23) primaires étant fixée sur la face interne (61) du capot (6). Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Ensemble électronique avec circuit de refroidissement amélioré La présente invention concerne le refroidissement de l’ensemble électronique d’une machine électrique d’un véhicule automobile, et par exemple une machine électrique tournante. Plus particulièrement, l’invention trouve des applications dans le domaine des machines électriques tournantes telles que les générateurs, alternateurs, les alterno-démarreurs, dont les tensions sont comprises entre 10 et 60V, et par exemple sont égales ou supérieures à 48V. L’ensemble électronique, disposé dans un logement électronique, comporte au moins un module de puissance dont la température s’élève lors de son fonctionnement, la valeur de l’élévation de cette température étant liée au dimensionnement du module de puissance. L’augmentation de température va créer des dommages importants au niveau du module de puissance lui-même et au niveau des autres éléments de l’ensemble électronique. Pour limiter ces effets thermiques, il est connu d’utiliser un circuit de refroidissement du logement électronique. Le circuit de refroidissement est disposé sous le module de puissance et comporte sur la surface interne en contact avec le support du module de puissance des excroissances qui permettent d’augmenter la surface d’échange. De plus, cette solution crée de la turbulence dans l’écoulement du liquide de refroidissement ce qui augmente le coefficient de Reynolds et donc augmente l’échange thermique avec le liquide refroidissement. Cependant ce système ne permet pas un refroidissement optimisé. En effet, la surface d’échange avec les excroissances et limité à leur longueur. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l’art antérieur en proposant un circuit d’eau comportant des excroissances dont la configuration améliore les échanges thermiques, et par conséquent limite les dommages dus aux effets thermiques en abaissant la température. Pour cela la présente invention propose un ensemble électronique comportant un logement électronique et un circuit de refroidissement fermé par un capot, dans lequel circule un fluide de refroidissement, le circuit de refroidissement comportant sur sa surface interne des excroissances primaires, l’extrémité des excroissances primaires est fixée sur la face interne du capot. Le capot devient ainsi une surface d’échange thermique. Plus précisément, la surface d’échange formée par les excroissances primaires est augmentée par la surface du capot. Selon un mode de réalisation de l’invention, la fixation au capot est réalisée par soudure. Selon un mode de réalisation de l’invention, la fixation au capot est réalisée par soudure par friction malaxage. Selon un mode de réalisation de l’invention, la fixation au capot est réalisée avec un matériau thermique. Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau thermique est une colle thermique. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit de refroidissement comporte au moins deux excroissances turbulatrices secondaires. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot est disposé dans un plan parallèle à une face du circuit de refroidissement en contact avec la surface support du logement. Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices secondaires sont intercalées avec les extrémités fixées des excroissances primaires L’invention concerne également l’utilisation de l’ensemble électronique selon l’invention dans un véhicule électrique ou hybride. - la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec circuit de refroidissement selon l'invention, - la est une représentation schématique d’une vue en coupe transversale d’un logement électronique avec circuit de refroidissement selon un autre mode de réalisation de l'invention. La illustre un ensemble 100 électronique comportant un logement 1 électronique avec un circuit 2 de refroidissement selon l’invention. La machine électrique est par exemple une machine électrique tournante. Par exemple, la machine électrique tournantes est du type générateur, alternateur, alterno-démarreurs, dont les tensions sont comprises entre 10 et 60V, et par exemple sont égales ou supérieures à 48V. Le logement 1 électronique comprend des éléments électroniques, et par exemple au moins un module 3 de puissance connecté à un circuit imprimé. Selon un mode de réalisation de l’invention, le logement 1 électronique comprend des composants de l’électronique de puissance. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le logement 1 électronique comprend des composants de l’électronique de commande. Le module de puissance 3 est disposé sur une surface de support 4, du logement 1 électronique, en contact avec le circuit 2 de refroidissement. Selon un mode de réalisation le module de puissance 3 est fixé au support avec de la colle 9 thermique ou des couches de Graphene 9. Le circuit 2 de refroidissement est ainsi disposé de façon à permettre le refroidissement des composants électroniques et plus particulièrement du module 3 de puissance. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 formé dans le corps 22 du circuit 2. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 circulaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est formé par un canal 21 en forme de parallélépipède ou toutes formes compatibles avec le fonctionnement du circuit 2 de refroidissement. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est en aluminium. Le circuit 2 de refroidissement est parcouru par un fluide de refroidissement. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide de refroidissement est de l’eau. Selon un mode de réalisation de l’invention, le fluide de refroidissement est un mélange eau-glycol. Le circuit 2 de refroidissement comporte sur sa surface 22 interne des excroissances 23 primaires également appelés picots. La surface 22 interne est définie par la surface du circuit 2 en contact avec le fluide de refroidissement. Les excroissances 23 primaires sont disposées de façon à générer des turbulences au sein du liquide de refroidissement tout en lui permettant de circuler. Les excroissances 23 primaires sont disposées sur la face 25 en contact avec la surface 4 support du logement 1. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 de refroidissement est fermé par un capot 6. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot 6 est disposé dans un plan parallèle à celui du support 4 du power module 3, c’est-à-dire un plan parallèle à la face 25 en contact avec la surface 4 support du logement 1. Selon un mode de réalisation de l’invention, le capot 6 est disposé dans un plan formant un angle compris entre zéro et moins de 90 degrés avec le plan du support 4 du module de puissance 3. Dans le cadre de l’invention, l’extrémité 231 des excroissances 23 primaires est fixée au capot 6. C’est-à-dire que les excroissances 23 primaires ont une longueur suffisante pour être en contact avec le capot 6. Plus précisément, la fixation est réalisée sur la surface interne du capot 6. La fixation est réalisée avec des moyens permettant d’augmenter la surface d’échange thermique,en la prolongeant via les l’extrémité 231 des excroissances 23 primaires jusqu’au capot 6. Selon un mode de réalisation de l’invention, la fixation est réalisée par soudure. Selon un mode de réalisation de l’invention, la soudure est une soudure par friction malaxage (FSW pour friction stir welding selon la terminologie anglaise). Selon un mode de réalisation de l’invention, la fixation est réalisée par soudure. Selon un mode de réalisation de l’invention, la fixation au capot est réalisée avec un matériau thermique. Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau thermique est une colle thermique. Le capot devient ainsi une surface d’échange thermique. Plus précisément, la surface d’échange formée par les excroissances 23 primaires est augmentée par la surface du capot 6. La surface d’échange totale de refroidissement est ainsi supérieure à cette des systèmes ou les excroissances 23 primaires ne sont pas fixée au capot. Selon un mode de réalisation de l’invention illustré , la surface interne 61 du capot 6 du circuit 2 de refroidissement comporte au moins une excroissance turbulatrice 24 secondaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit 2 comporte au moins deux excroissances turbulatrices 24. Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont formées directement à partir de la paroi interne 61 du capot 6 circuit 2 de refroidissement, soit par emboutissage, soit par surmoulage de la fonderie. Selon un mode de réalisation de l’invention, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont disposées en quinconce. Selon un mode de réalisation, les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont intercalées avec les extrémités fixées des excroissances 23 primaires afin de forcer le fluide à slalomer entre les excroissances turbulatrices 24 secondaires. Le fait de slalomer permet d’améliorer l’échange. Les excroissances turbulatrices 24 secondaires sont ainsi disposées sur l’extérieur de la trajectoire du fluide afin de forcer l’eau à turbuler Les excroissances turbulatrices 24 secondaires permettent de décoller le fluide de refroidissement de la surface interne 23 du capot 6. De plus les excroissances turbulatrices 24 secondaires perturbent les turbulences crées par les excroissances 23 primaires. Cela augmente l’échange thermique. Le nombre et la taille des excroissances turbulatrices 24 secondaires sont définis en fonction de la taille du circuit 2 de refroidissement. Le nombre et la taille des excroissances turbulatrices 24 secondaires sont définies de façon à permettre une turbulence 20 optimale du fluide de refroidissement. L’invention concerne également l’utilisation l’ensemble 100 selon l’invention dans un véhicule électrique ou hybride La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications. Ensemble (100) électronique comportant un logement (1) électronique et un circuit (2) de refroidissement fermé par un capot (6), dans lequel circule un fluide de refroidissement, le circuit (2) de refroidissement comportant sur sa surface (22) interne des excroissances (23) primaires, caractérisé en ce que l’extrémité (231) des excroissances (23) primaires est fixée sur la face interne (61) du capot (6). Ensemble (100) électronique selon la revendication 1, dans lequel la fixation au capot (6) est réalisée par soudure. Ensemble (100) électronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fixation au capot (6) est réalisée par soudure par friction malaxage. Ensemble (100) électronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fixation au capot est réalisée avec un matériau thermique. Ensemble (100) électronique selon la revendication 4, le matériau thermique est une colle thermique. Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 5, dans lequel le circuit (2) de refroidissement comporte au moins deux excroissances turbulatrices (24) secondaires. Ensemble (100) électronique selon une des revendications 1 à 6, dans lequel le capot (6) est disposé dans un plan parallèle à une face (25) du circuit (2) de refroidissement en contact avec la surface (4) support du logement (1). Ensemble (100) électronique selon une des revendications 6 ou 7, dans lequel les excroissances turbulatrices (24) secondaires sont intercalées avec les extrémités (231) fixées des excroissances (23) primaires Utilisation de l’ensemble (100) selon une des revendications 1 à 8 dans un véhicule électrique ou hybride.