Brevet FR3148704A1 — publié le 20241115

Composant électronique (20) comprenant : une carte électronique (21) une barre bus de conduction du courant électrique (22), et un capteur de mesure du courant dans la barre bus (23) caractérisé par le fait que la barre bus (22) et le capteur de mesure (23) sont portés par la carte électronique (21). Figure d’abrégé : Fig.2 Composant électronique destiné à être embarqué sur un véhicule La présente invention concerne un composant électronique destiné à être embarqué sur un véhicule. Ce composant électronique comprend : une carte électronique une barre bus de conduction du courant électrique, et un capteur de mesure du courant dans la barre bus Un tel composant est par exemple intégré à un dispositif de charge d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, et il est encore appelé « chargeur » de cette d’unité de stockage d’énergie électrique. L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V. Ce dispositif comprend dans un exemple connu : - un onduleur/redresseur recevant en entrée une tension alternative et fournissant en sortie une tension continue, et - un convertisseur DC/DC disposé en aval de l’onduleur/redresseur et connecté à l’unité de stockage d’énergie électrique. Un tel composant sert à effectuer une mesure de courant dans la barre bus de conduction. Cette mesure de courant sert par exemple à la commande d’un convertisseur DC/DC, d’un onduleur/redresseur ou de la machine électrique tournante alimentée par cet onduleur/redresseur. Pour réduire l’encombrement d’un tel composant et éviter le recours à un noyau magnétique, il est connu de modifier localement la forme de la barre bus de conduction pour y ménager une portion de dimensions réduites afin d’accroître la densité de courant. Le capteur de mesure du courant est alors monté sur la carte électronique, étant positionné à proximité de cette zone locale de la barre bus de conduction qui est portée par un boîtier distinct de cette carte électronique. Ce boîtier permet par exemple de refroidir la barre bus de conduction et/ou un maintien mécanique de cette barre bus. Dans un tel composant, la position du capteur par rapport à la portion de dimensions réduites de la barre bus de conduction présentant la densité de courant accrue peut être sensible à des vibrations mécatroniques auxquelles est soumis le composant, ce qui affecte la précision de la mesure de courant fournie. Par exemple, dans certains agencements, un déplacement relatif de 0,5 mm entre le capteur et la portion de dimensions réduites de la barre bus de conduction peut dégrader la précision de mesure de 25% environ. Il existe un besoin pour améliorer un tel composant. L’invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un composant électronique comprenant : - une carte électronique - une barre bus de conduction du courant électrique, et - un capteur de mesure du courant dans la barre bus caractérisé par le fait que la barre bus et le capteur de mesure sont portés par la carte électronique. Le fait que la barre bus et le capteur de mesure soient portés par la carte électronique permet d’améliorer le positionnement du capteur de mesure par rapport à la barre bus de conduction, puisqu’il n’est plus nécessaire de prendre en compte le mouvement relatif du boîtier selon l’art antérieur. Il en résulte ainsi une meilleure précision du signal fourni par ce capteur de mesure, malgré les vibrations soumises. On peut également améliorer la compacité du composant et rendre son positionnement plus flexible puisqu’il n’est plus nécessaire d’intégrer le boîtier à la fonction de support de la barre bus de conduction. La barre bus et le capteur de mesure peuvent être directement fixés sur la carte électronique. Autrement dit, à part le moyen de fixation utilisé, il n’y a alors aucun intermédiaire entre la carte électronique et la barre bus d’une part, et le capteur de mesure d’autre part. Dans un exemple de réalisation, la barre bus est brasée sur la carte électronique. Le capteur de mesure est par exemple également brasé sur la carte électronique. La brasure peut permettre d’augmenter encore la précision du positionnement du capteur de mesure par rapport à la barre bus de conduction, améliorant ainsi la précision du signal fourni. Dans une variante, la barre bus peut être vissée sur la carte électronique, par exemple. La barre bus peut présenter, lorsqu’elle est observée dans une direction perpendiculaire aux plans d’extension de la carte électronique, une portion de dimensions réduites, et le capteur de mesure peut être disposé au droit de cette portion de dimensions réduites lorsque le capteur de mesure et cette portion sont observés selon cette direction. Autrement dit, le capteur de mesure est alors positionné au-dessus de la portion de dimension réduites. Dans un exemple, la portion de dimensions réduites peut être à distance de la carte électronique, cette portion de dimensions réduites étant ménagée entre deux portions de la barre bus étant chacune au contact de la carte électronique. Une pluralité de vias peut être ménagée dans la carte électronique, pour la connexion à au moins une couche électriquement conductrice disposée dans la carte électronique. Ces vias peuvent être ménagés dans des zones de la carte électronique au droit d’une des deux portions de la barre bus qui est en contact avec la carte électronique. La présence des vias permet d’utiliser les couches électriquement conductrices internes à la carte électronique pour le passage du courant. Selon un mode de réalisation, et dans tout ce qui précède, le capteur de mesure et la barre bus sont disposés sur des côtés différents de la carte électronique. Un tel positionnement peut permettre que la barre bus et le capteur de mesure soient à une distance l’un de l’autre suffisante pour avoir une bonne précision de mesure et pour éviter un échauffement trop important du capteur sans que le capteur de mesure ne soit échauffé de façon trop importante par la barre bus. En variante, le capteur de mesure et la barre bus peuvent être disposés sur un même côté de la carte électronique. Dans un exemple de réalisation, la barre bus peut être dédiée à la mesure de courant. En variante, la barre bus achemine le courant pour la charge de l’unité de stockage d’énergie électrique, que ce soit en amont d’un onduleur/redresseur, au sein de cet onduleur/redresseur, entre l’onduleur/redresseur et un convertisseur DC/DC, au sein du convertisseur DC/DC, ou en aval de convertisseur DC/DC. L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un convertisseur de tension, notamment convertisseur DC/DC, comprenant un composant tel que défini ci-dessus. Ce convertisseur DC/DC convertit par exemple une tension supérieure à 300V en une tension de 12V. En variante, ce convertisseur DC/DC peut être intégré à un dispositif de charge d’une unité de stockage d’énergie électrique, encore appelé « on board charger » en anglais. En variante, le composant peut être intégré à un onduleur/redresseur. Dans une telle application, le composant peut permettre une mesure de courant continu côté haute tension. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci : - représente un dispositif de charge d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, et - représente un composant électronique selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, intégré au dispositif de charge de la . On a représenté sur la un dispositif de charge 2 d’une unité de stockage d’énergie électrique 4. Ce dispositif de charge 2 comprend : - un connecteur 5 apte à être branché à un réseau électrique fournissant une tension alternative, - un onduleur/redresseur 6, et - un convertisseur DC/DC 8. Comme on peut le voir sur la , l’onduleur/redresseur 6 est ici disposé en série entre le connecteur 5 et le convertisseur DC/DC 8. L’unité de stockage d’énergie électrique 4 est ici une batterie utilisée pour l’alimentation électrique d’une machine électrique de propulsion de véhicule. Cette batterie présente par exemple une tension nominale supérieure à 60V, notamment à 300V, notamment à 400V, notamment à 800V, voire à 1000V. Le réseau électrique est par exemple un réseau triphasé véhiculant une tension à une première fréquence qui est de 50Hz ou 60Hz et dont la valeur efficace est de 230V ou 240V. Comme représenté sur la , un étage de filtrage 10 du courant alternatif peut être prévu, cet étage de filtrage 10 étant ici disposé en série entre le connecteur 5 et l’onduleur/redresseur 6. Cet étage de filtrage 10 permet par exemple, lorsque la tension alternative est polyphasée, un filtrage du courant de mode commun et/ou un filtrage du courant différentiel. Le cas échéant, de manière facultative, un autre étage de filtrage 11 du courant continu peut être présent, étant alors disposé en série entre le convertisseur continu/continu 8 et l’unité de stockage d’énergie électrique 4, comme représenté sur la . Le convertisseur DC/DC 8 est par exemple un convertisseur résonant, par exemple de type CLLC. Selon l’invention, le dispositif de charge 2 comprend un composant électronique 20 qui va maintenant être décrit en référence à la . Ce composant électronique est par exemple, mais de façon non limitative, intégré au convertisseur DC/DC 8. Le composant électronique 20 représenté dans la comprend une carte électronique 21, une barre bus de conduction du courant électrique 22, et un capteur de mesure du courant dans la barre bus 23. La barre bus 22 est une barre bus servant pour la conduction du courant ou spécifiquement pour la mesure du courant. La barre bus 22 présente, lorsqu’elle est observée dans une direction perpendiculaire aux plans d’extension de la carte électronique, une portion de dimensions réduites 24. Dans l’exemple représenté en , cette portion de dimensions réduites 24 présente deux encoches symétriques selon l’axe X d’extension de la barre bus 22, au niveau des parties latérales de la barre bus 22 selon l’exemple représenté dans la . Cette portion de dimensions réduites 24 permet d’accroître localement la densité de courant dans la barre bus 22. La carte électronique 21 de l’exemple décrit est une carte de circuit imprimé double-face à quatre couches conductrices 32. Ces couches conductrices sont composées de cuivre par exemple. Entre ces couches conductrices se trouvent des couches isolantes 33. Ces couches isolantes peuvent comprendre des couches de substrat et de pré-imprégné par exemple, non représentées dans la . La surface supérieure 31 et la surface inférieure 34 de la carte électronique 21 sont composées d’une couche d’un matériau isolant, par exemple une couche de résine. Des zones de placement 26 de vias 25 sont disposées sur la carte électronique 21. Ces vias 25 sont des trous traversant la carte électronique 21 et l’intégralité de ses couches 31, 32, 33, 34. Dans l’exemple représenté dans la , ces vias sont disposés au-droit de la barre bus 22 et permettent sa connexion électrique à chaque couche conductrice 32. Dans l’exemple représenté, deux zones de placement 26 de vias 25 sont présentes, contenant chacune vingt-et-un vias 25, disposés de manière rectangulaire et homogène, avec trois vias 25 en largeur et sept en largeur. Les zones de placement 26 sont disposées dans l’exemple représenté dans la de manière à être à équidistance du capteur de mesure de courant 23. La surface inférieure 34 de la carte électronique est au contact de la barre bus 22 au niveau des zones de placement 26 de vias. Ainsi la barre bus 22 et le capteur de mesure de courant 23 sont placés sur des côtés différents de la carte électronique 21, dans l’exemple décrit mais de façon non-limitative. Dans l’exemple représenté dans la les zones de placement 26 ne sont pas au contact de la portion de dimensions réduites 24 de la barre bus 22. Dans l’exemple représenté dans la , le capteur de mesure de courant 23 est une puce électronique de capteur de courant à effet Hall. Classiquement le capteur de courant à effet Hall mesure les champs magnétiques s’étendant parallèlement à sa surface. Dans l’exemple représenté dans la , le capteur de mesure de courant 23 est placé au-droit de la portion de dimensions réduites de la barre bus 24. Ce placement permet une mesure optimisée des courants circulants dans la barre bus au moyen du capteur de courant à effet Hall 23 grâce à l’augmentation de la densité de courants dans la portion à dimensions réduites 24 de la barre bus 22. Aussi, le capteur de mesure de courant 23 est placé au centre de la portion de dimensions réduites 24 de la barre bus 22. Dans le mode de réalisation représenté dans la , la barre bus 22 et le capteur de mesure 23 sont portés par la carte électronique 21. Plus particulièrement, la carte électronique et la barre bus sont fixés l’un à l’autre par brasage. Cette fixation par brasage de la barre bus 22 et de la carte électronique 21 permet d’assurer une meilleure stabilité du positionnement relatif du capteur de mesure de courant 23 par rapport à la portion de dimensions réduites 24 de la barre bus 22. Cette stabilité du positionnement permet une meilleure précision générale de la mesure de courant, par exemple lorsque le composant électronique 20 réalise une telle mesure dans un véhicule en mouvement, et donc soumis à des vibrations venant des éléments mécaniques et électriques du dit véhicule ou de l’environnement extérieur. L’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit. Dans une variante, le composant électronique 20 est par exemple associé à un convertisseur DC/DC du réseau de bord permettant le passage de la haute tension vers la basse tension, par exemple d’une tension continue de 800V ou 400V vers une tension continue de 12V ou de 48V. Dans une autre variante, la portion de dimensions réduites 24 de la barre bus 22 présente deux encoches qui ne sont pas symétriques selon l’axe d’extension X de la barre bus 22. D’autres formes sont possibles pour la portion de dimensions réduites 24. Dans une autre variante, la portion de dimensions réduites 24 de la barre bus 22 peut être à distance de la surface inférieure 34 de la carte électronique 21. Dans une telle variante, le composant électronique 23 peut optionnellement être disposé sur la surface inférieure 34 de la carte électronique 21, de telle sorte à être du même côté que la barre bus 22. Dans une autre variante, la carte électronique 21 est une carte électronique simple face, et/ou une carte électronique avec deux ou plus de quatre couches conductrices. Le cas échéant, la carte électronique 21 peut porter des éléments tels que des interrupteurs, et/ou des condensateurs, et/ou des inductances appartenant au convertisseur DC/DC ou à un autre type de convertisseur tel qu’un onduleur/redresseur lorsque le composant 20 y est intégré. Composant électronique (20) comprenant : - une carte électronique (21) - une barre bus de conduction du courant électrique (22), et - un capteur de mesure du courant dans la barre bus (23) caractérisé par le fait que la barre bus (22) et le capteur de mesure (23) sont portés par la carte électronique (21). Composant selon la revendication 1, la barre bus (22) et le capteur de mesure (23) étant directement fixés sur la carte électronique (21). Composant selon la revendication 2, la barre bus (22) étant brasée sur la carte électronique (21). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, la barre bus (22) présentant, lorsqu’elle est observée dans une direction perpendiculaire aux plans d’extension de la carte électronique (21), une portion de dimensions réduites (24), et le capteur de mesure (23) étant disposé au droit de cette portion de dimensions réduites (24) lorsque le capteur de mesure (23) et cette portion sont observés selon cette direction. Composant selon la revendication 4, la portion de dimensions réduites (24) étant à distance de la carte électronique (21), cette portion de dimensions réduites (24) étant ménagée entre deux portions de la barre bus (22) étant chacune au contact de la carte électronique. Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, une pluralité de vias (25) étant ménagée dans la carte électronique, pour la connexion à au moins une couche électriquement conductrice disposée dans la carte électronique (21). Composant selon les revendications 5 et 6, les vias (25) étant ménagés dans des zones (26) de la carte électronique au droit d’une des deux portions de la barre bus (22) qui est en contact avec la carte électronique (21). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, le capteur de mesure (23) et la barre bus (22) étant disposés sur des côtés différents de la carte électronique (21). Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, le capteur de mesure (23) et la barre bus (22) étant disposés sur un même côté de la carte électronique (21). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, la barre bus (22) étant dédiée à la mesure de courant. Convertisseur de tension, notamment convertisseur DC/DC, comprenant un composant (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes.