Brevet FR3161822A1 — publié le 20251031

Ensemble de filtre CEM (1, 23, 27) pour un convertisseur de puissance, comprenant une première connexion électrique adaptée pour connecter une première borne de sortie d'une batterie à une première borne d'alimentation électrique d'un convertisseur de puissance, au moins une première inductivité (7), qui fait partie de la première connexion électrique, au moins un premier condensateur de classe Y (11, 12, 34, 35), connecté entre la première connexion électrique et la masse, une deuxième connexion électrique adaptée pour connecter une deuxième borne de sortie d'une batterie à une deuxième borne d'alimentation électrique du convertisseur de puissance, au moins une deuxième inductivité (10), qui fait partie de la seconde connexion électrique, au moins un second condensateur de classe Y (13, 14, 36, 37), connecté entre la seconde connexion électrique et la masse, au moins un condensateur de classe X (15, 33), connecté entre la première connexion électrique et la seconde connexion électrique, dans lequel au moins la première inductivité (7), au moins un condensateur de première classe Y (11, 12, 34, 35), au moins la deuxième inductivité (10), au moins un condensateur de deuxième classe Y (13, 14, 36, 37) et au moins un condensateur de classe X (15, 33) sont reçus et préassemblés dans un boîtier (17, 24, 30). Figure pour le résumé : Fig. 1 Filtre CEM pour convertisseur de puissance et convertisseur de puissance L'invention concerne un ensemble de filtre CEM pour un convertisseur de puissance, comprenant : une première connexion électrique adaptée pour connecter une première borne de sortie d'une batterie à une première borne d'alimentation électrique d'un convertisseur de puissance, au moins une première inductivité, qui fait partie de la première connexion électrique, au moins un premier condensateur de classe Y, connecté entre la première connexion électrique et la masse, une deuxième connexion électrique adaptée pour connecter une deuxième borne de sortie d'une batterie à une deuxième borne d'alimentation électrique du convertisseur de puissance, au moins une deuxième inductivité faisant partie de la deuxième connexion électrique, au moins un deuxième condensateur de classe Y connecté entre la deuxième connexion électrique et la masse, et au moins un condensateur de classe X connecté entre la première connexion électrique et la deuxième connexion électrique. Les véhicules modernes à propulsion électrique comprennent un convertisseur de puissance, en particulier un onduleur, qui est connecté à une batterie et génère un courant alternatif utilisé pour entraîner un ou plusieurs moteurs électriques. La tendance est de placer l'onduleur à proximité du moteur électrique. Cependant, cela crée des conditions environnementales difficiles pour les composants de l'onduleur. Il est donc nécessaire d'utiliser un filtre CEM pour le convertisseur de puissance. Un filtre CEM classique comprend généralement une première connexion électrique, une première inductivité, au moins un premier condensateur de classe Y, qui est connecté entre la ligne et la terre ("ligne à terre"), une deuxième connexion électrique, au moins une deuxième inductivité, au moins un deuxième condensateur de classe Y et au moins un condensateur de classe X, qui est connecté entre la première et la deuxième connexion électrique ("ligne à ligne"). Traditionnellement, plusieurs ensembles de filtres CEM spécifiques sont utilisés pour différents onduleurs. Cependant, la fabrication est difficile en raison de la grande variété de pièces, lorsque, par exemple, différents boîtiers avec différents ensembles de filtres CEM sont utilisés. En outre, certains ensembles de filtres CEM se sont révélés sensibles aux vibrations. L'objet de la présente invention est donc de fournir un ensemble de filtre CEM qui peut être fabriqué facilement et qui est mécaniquement robuste. Cet objectif est atteint grâce à un ensemble de filtres CEM pour un convertisseur de puissance, comprenant :une première connexion électrique destinée à relier une première borne de sortie d'une batterie à une première borne d'alimentation électrique d'un convertisseur de puissance, au moins une première inductivité, qui fait partie de la première connexion électrique, au moins un condensateur de première classe Y, connecté entre la première connexion électrique et la masse, une deuxième connexion électrique destinée à relier une deuxième borne de sortie d'une batterie à une deuxième borne d'alimentation électrique du convertisseur de puissance, au moins une seconde inductivité, qui fait partie de la seconde connexion électrique, au moins un deuxième condensateur de classe Y, connecté entre la deuxième connexion électrique et la masse, au moins un condensateur de classe X, connecté entre la première connexion électrique et la seconde connexion électrique, dans lequel l’au moins la première inductivité, au moins le premier condensateur de classe Y, au moins la deuxième inductivité, au moins le deuxième condensateur de classe Y et au moins le condensateur de classe X sont reçus et préassemblés dans un boîtier. Dans le filtre CEM inventif, la première inductivité au moins, le premier condensateur de classe Y au moins, la deuxième inductivité au moins, le deuxième condensateur de classe Y au moins et le condensateur de classe X au moins sont reçus et préassemblés dans un boîtier. En particulier, la première inductivité au moins, le premier condensateur de classe Y au moins, la deuxième inductivité au moins, le deuxième condensateur de classe Y au moins et le condensateur de classe X au moins sont disposés dans le même boîtier. Par exemple, le boîtier est une pièce unique, telle qu'une pièce moulée. L'invention repose sur l'idée que toutes les pièces de l'ensemble de filtrage CEM peuvent être préassemblées, de sorte que l'ensemble de filtrage CEM est un composant préfabriqué qui peut être facilement monté dans un convertisseur de puissance, en particulier dans un onduleur, en tant que pièce unique. Des essais ont montré que le filtre CEM inventif ne souffre pas de problèmes de vibrations, mais qu'il est au contraire très résistant aux vibrations. Le pré-assemblage des différentes parties du filtre CEM présente l'avantage supplémentaire que les différents composants du filtre CEM peuvent avoir des tolérances plus importantes sans que cela n'entraîne de problèmes. Dans l'assemblage de filtre CEM inventif, la première et/ou la seconde inductivité est formée d'un noyau magnétique, d'un noyau nanocristallin ou d'une ferrite. Le type spécifique de composant électronique utilisé comme inductivité est choisi en fonction des exigences de l'application à laquelle l'ensemble de filtrage CEM est destiné. Dans le cadre de l'invention, il est particulièrement préférable que la première inductivité au moins, le premier condensateur de classe Y au moins, la deuxième inductivité au moins, le deuxième condensateur de classe Y au moins et le condensateur de classe X au moins soient collés et/ou enrobés de résine dans le boîtier. L'enrobage des composants avec de la résine dans le boîtier garantit que tous les composants du filtre CEM sont encastrés, de sorte qu'ils sont mécaniquement protégés contre les dommages. S'ils sont entourés et noyés dans la résine, les vibrations sont automatiquement supprimées. Dans l'invention, on peut également envisager que la première connexion électrique et/ou la deuxième connexion électrique s'étendent à travers une ouverture d'un noyau magnétique, de préférence un noyau nanocristallin. Ce montage garantit l'effet de filtrage CEM souhaité. De préférence, la première connexion électrique et/ou la deuxième connexion électrique sont constituées de barres omnibus, de préférence avec une section rectangulaire. Les barres omnibus sont utilisées pour relier une borne de sortie d'une batterie à une borne d'alimentation électrique. Les barres omnibus peuvent être pliées, si nécessaire, afin de les adapter à différents environnements d'installation. Dans l'ensemble de filtre CEM inventif, le boîtier est de préférence fabriqué dans un matériau électriquement isolant, de préférence un matériau plastique. Lorsqu'un matériau plastique est utilisé pour le boîtier, il isole automatiquement les composants électriques qu'il contient, ce qui permet d'éviter les contacts électriques indésirables ou dangereux et les embrasements. Afin de faciliter le montage du boîtier sur un substrat, il est préférable que le boîtier comprenne au moins un trou traversant et/ou au moins un ergot avec un trou traversant pour fixer le boîtier. Le boîtier peut alors être fixé à l'aide de vis ou de rivets, qui sont insérés dans les trous de passage et/ou les pattes. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la première connexion électrique comprend au moins deux premières inductivités et/ou la deuxième connexion électrique comprend au moins deux deuxièmes inductivités, les deux premières ou deuxièmes inductivités étant chacune connectées en série. Lorsque l'on utilise deux inductivités connectées en série, les inductances respectives s'additionnent. Par conséquent, il est possible d'utiliser deux petites inductivités au lieu d'une grande inductivité, ce qui peut être un avantage en termes d'espace d'installation. L'invention peut prévoir que la première inductivité au moins, le premier condensateur de classe Y au moins, la seconde inductivité au moins, le second condensateur de classe Y au moins et le condensateur de classe X au moins soient disposés sur une carte de circuit imprimé (PCB) ou sur une grille de connexion. Tous les composants électroniques de l'ensemble du filtre CEM peuvent être préassemblés sur une carte de circuit imprimé ou sur une grille de connexion. Le circuit imprimé ou le cadre de connexion préassemblé est ensuite installé dans un boîtier. Le préassemblage des composants électroniques contribue à simplifier et à accélérer le processus de fabrication et d'assemblage. Par exemple, le condensateur de classe X est disposé avec une direction de longueur perpendiculaire à la direction de longueur d'au moins un condensateur de classe Y. La longueur du condensateur correspond à une ligne comprenant les deux bornes de connexion du condensateur. La longueur du condensateur correspond à une ligne comprenant les deux bornes de connexion du condensateur. Par exemple, tous les condensateurs de classe Y sont disposés dans le même sens de longueur. Par exemple, le condensateur de classe X est placé entre les condensateurs de classe Y. Par exemple, tous les condensateurs sont disposés du même côté de la première et de la deuxième inductivité. Par exemple, tous les condensateurs sont disposés de manière adjacente. Par exemple, le filtre CEM ne comprend qu'un condensateur de classe X et plusieurs condensateurs de classe Y, par exemple 4 condensateurs de classe Y. En outre, l'invention concerne un convertisseur de puissance, en particulier un onduleur, pour un moteur électrique. Le convertisseur de puissance inventif comprend un condensateur de liaison à courant continu, des composants électroniques de puissance et un filtre CEM inventif tel que décrit ci-dessus. L'invention est expliquée à l'aide d'exemples préférés en référence aux dessins. Les dessins sont schématiques et montrent : FIG. 1 est XX. La FIG. 1 est un premier exemple d'assemblage de filtre CEM inventif dans une vue en perspective et partiellement en coupe. La FIG. 2 est une autre vue de l'assemblage du filtre CEM illustré à la FIG. 1 . La FIG. 3 est un autre exemple d'assemblage de filtre CEM inventif. La FIG. 4 est un autre exemple d'assemblage de filtre CEM inventif. La FIG. 1 illustre un premier mode de réalisation d'un ensemble de filtre CEM 1 comprenant une première connexion électrique, qui se présente sous la forme d'une barre omnibus 2. La barre omnibus 2 a une section rectangulaire et est configurée pour connecter une première borne de sortie d'une batterie à une première borne d'alimentation électrique d'un convertisseur de puissance. Le convertisseur de puissance peut, par exemple, être un onduleur. L'ensemble de filtre CEM 1 comprend en outre une deuxième connexion électrique, qui est également constituée d'une barre omnibus 3 de section rectangulaire. Les sections d'extrémité des deux côtés des barres conductrices 2, 3 sont pourvues de trous de passage 4, de sorte que les barres conductrices 2, 3 peuvent facilement être connectées à des bornes électriques. Comme le montre la FIG. 1 , les sections centrales des deux barres conductrices 2, 3 sont parallèles. D'un côté de l'ensemble de filtre CEM 1, les sections d'extrémité 5, 6 des barres omnibus 2, 3 sont pliées pour tenir compte d'un environnement d'installation spécifique. Les sections centrales des barres omnibus 2, 3 sont entourées d'une première inductivité 7, qui se présente sous la forme d'un noyau nanocristallin. La première inductivité 7 a une forme cubique et est pourvue de deux ouvertures rectangulaires 8, 9 qui sont disposées parallèlement l'une à l'autre. En outre, une deuxième inductivité 10 de forme identique, également constituée d'un noyau nanocristallin, est disposée à côté de la première inductivité 7 le long de l'axe longitudinal des barres omnibus 2, 3. Les deux barres omnibus 2, 3 traversent le noyau nanocristallin, ce qui crée l'effet de filtre CEM. En outre, le filtre CEM 1 comprend plusieurs condensateurs de classe Y (condensateurs Cy), qui sont placés autour de la première et de la deuxième inductivité 7, 10. La FIG. 1 montre la face inférieure des condensateurs Cy avec leurs bornes qui s'étendent vers le haut. À l'état installé, les condensateurs de classe Y sont disposés sur une carte de circuit imprimé (PCB) qui n'est pas représentée sur la FIG. 1 pour plus de clarté. Les condensateurs Cy 11, 12 sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal des barres omnibus 2, 3. Sur le côté opposé des barres omnibus 2, 3, d'autres condensateurs Cy 13, 14 sont disposés transversalement aux barres omnibus 2, 3. Entre les condensateurs Cy 13, 14, un condensateur de classe X (condensateur Cx) 15 est disposé parallèlement à l'axe longitudinal des barres omnibus 2, 3. Chaque condensateur Cy 11, 12, 13, 14 est connecté entre l'une des barres omnibus 2, 3 et la masse. Le condensateur Cx 15 est connecté entre la première barre omnibus 2 et la deuxième barre omnibus 3. Chaque condensateur Cy 11, 12, 13, 14a et le condensateur Cx 15 sont reçus dans un réceptacle 16, qui est une boîte avec un côté ouvert. Les réceptacles 16 sont montés dans un boîtier 17 qui entoure l'ensemble de filtre CEM 1. La FIG. 1 est une vue en coupe qui montre l'intérieur. Les deux inductivités 7, 10 sont reçues dans les réceptacles 18, 19, qui sont représentés par des lignes en pointillé, de sorte que leur intérieur est visible. Tous les condensateurs, qui sont disposés sur la carte de circuit imprimé, sont poussés dans les réceptacles respectifs, lorsque la carte de circuit imprimé est montée avec le boîtier 17. La FIG. 2 est une vue similaire de l'ensemble de filtre CEM 1 représenté à la FIG. 1 , à l'exception du fait que le boîtier 17 est représenté dans son intégralité. On peut voir que le boîtier 17 comprend une partie inférieure 20 et une partie supérieure 21, qui sont divisées à peu près à mi-hauteur. Sur le côté extérieur du boîtier 17, plusieurs pattes 22 sont prévues pour que l'ensemble du filtre CEM puisse être monté sur une structure à l'aide de vis ou de rivets. Dans le présent mode de réalisation, le boîtier 17 est en matière plastique. La FIG. 3 montre un autre modèle de filtre CEM 23, dont la structure est similaire à celle des modèles des figures 1 et 2. L'ensemble de filtre CEM 23 comprend un boîtier 24 à travers lequel s'étendent les barres omnibus 25, 26. À l'intérieur du boîtier 24 sont disposés deux noyaux nanocristallins qui servent de première et deuxième inductivité. Deux premiers condensateurs Cy 11, 12 sont disposés à côté du condensateur Cx 15. Deux seconds condensateurs Cy 13, 14 sont disposés sur le côté opposé du boîtier 24. Les bornes des condensateurs Cx et Cy sont exposées à l'extérieur. À l'état installé, elles pénètrent dans un circuit imprimé sur lequel sont montés tous les composants électroniques. Lors de la fabrication du filtre CEM 23, les deux inductivités et tous les condensateurs Cx et Cy sont préassemblés et logés dans le boîtier 24. Ces composants électroniques sont enrobés de résine dans le boîtier 24, de sorte qu'ils sont fermement fixés, afin d'éviter tout problème dû aux vibrations. La FIG. 4 montre un autre exemple d'assemblage de filtre CEM 27. Un circuit imprimé, sur lequel les composants électroniques sont montés, n'est pas représenté pour plus de clarté. Deux inductivités, formées de noyaux nanocristallins 28, 29, sont placées dans un boîtier 30. Sur la FIG. 4 , le boîtier 30 est représenté en coupe. Des barres omnibus 31, 32 traversent le boîtier 30 et sont reliées aux bornes de sortie de la batterie d'un côté et aux bornes d'alimentation d'un convertisseur de puissance de l'autre côté. Un condensateur Cx 33 est placé entre les premiers condensateurs Cy 34, 35 d'un côté et les seconds condensateurs Cy 36, 37 de l'autre côté. L'assemblage du filtre CEM 27 avec tous les composants illustrés à la FIG. 4 est préassemblé. Dans cet état préassemblé, il peut être monté sur un convertisseur de puissance ou sur une structure d'onduleur. Ensemble de filtres CEM (1, 23, 27) pour un convertisseur de puissance, comprenant : une première connexion électrique destinée à relier une première borne de sortie d'une batterie à une première borne d'alimentation électrique d'un convertisseur de puissance, au moins une première inductivité (7), qui fait partie de la première connexion électrique, au moins un condensateur de première classe Y (11, 12, 34, 35), connecté entre la première connexion électrique et la masse, une deuxième connexion électrique destinée à relier une deuxième borne de sortie d'une batterie à une deuxième borne d'alimentation électrique du convertisseur de puissance, au moins une seconde inductivité (10), qui fait partie de la seconde connexion électrique, au moins un deuxième condensateur de classe Y (13, 14, 36, 37), connecté entre la deuxième connexion électrique et la masse, au moins un condensateur de classe X (15, 33), connecté entre la première connexion électrique et la seconde connexion électrique, caractérisé en ce que qu’au moins la première inductivité (7), au moins le premier condensateur de classe Y (11, 12, 34, 35), au moins la deuxième inductivité (10), au moins le deuxième condensateur de classe Y (13, 14, 36, 37) et au moins le condensateur de classe X (15, 33) sont reçus et préassemblés dans un boîtier (17, 24, 30). Assemblage de filtre CEM selon la revendication 1, dans lequel la première et/ou la seconde inductivité (7, 10) est/sont formée(s) d'un noyau magnétique ou d'un noyau nanocristallin (28, 29) ou d'une ferrite. Assemblage de filtre CEM selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première inductivité au moins (7), le premier condensateur de classe Y au moins (11, 12, 34, 35), la deuxième inductivité au moins (10), le deuxième condensateur de classe Y au moins (13, 14, 36, 37) et le condensateur de classe X au moins (15, 33) sont collés et/ou enrobés de résine dans le boîtier (17, 24, 30). Assemblage de filtre CEM selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première connexion électrique et/ou la seconde connexion électrique s'étendent à travers une ouverture d'un noyau magnétique, de préférence un noyau nanocristallin (28, 29). Ensemble de filtres CEM selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première connexion électrique et/ou la seconde connexion électrique sont constituées de barres omnibus (2, 3, 25, 26, 31, 32), de préférence avec une section transversale rectangulaire. Ensemble de filtres CEM selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (17, 24, 30) est constitué d'un matériau électriquement isolant, de préférence un matériau plastique. Ensemble de filtres CEM selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (17, 24, 30) comprend au moins un trou traversant et/ou au moins un ergot (22) avec un trou traversant pour fixer le boîtier (17, 24, 30). Ensemble de filtres CEM selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première connexion électrique comprend au moins deux premières inductivités (7) et/ou la seconde connexion électrique comprend au moins deux secondes inductivités (10), les deux premières ou secondes inductivités (7, 10) étant chacune connectées en série. Assemblage de filtre CEM selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une première inductivité (7), au moins un condensateur de première classe Y (11, 12, 34, 35), au moins une deuxième inductivité (10), au moins un condensateur de deuxième classe Y (13, 14, 36, 37) et au moins un condensateur de classe X (15, 33) sont disposés sur une carte de circuit imprimé (PCB) ou sur une grille de connexion. Convertisseur de puissance, en particulier onduleur, pour moteur électrique, comprenant un condensateur de liaison à courant continu, une électronique de puissance et un ensemble de filtres CEM (1, 23, 27) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.