Brevet FR3153719A1 — publié le 20250404

La présente invention concerne un ensemble comportant un premier composant d’électronique de puissance comportant une première barre de conduction électrique (7) et un deuxième composant d’électronique de puissance comportant une deuxième barre de conduction électrique (8) Cet ensemble comporte un interconnecteur (11) distinct desdites première barre de conduction électrique (7) et deuxième barre de conduction électrique (8), l’interconnecteur (11) reliant électriquement la première barre de conduction électrique (7) et la deuxième barre de conduction électrique (8). La première barre de connexion électrique (7) a une première section et la deuxième barre de connexion électrique (8) a une deuxième section. L’interconnecteur (11) a une section au moins égale à chacune des première section et deuxième section et supérieure à au moins l’une des première section et deuxième section. L’invention porte aussi sur un onduleur comportant un tel ensemble. Figure pour l’abrégé : figure 1 Ensemble comportant deux composants d’électronique de puissance et un interconnecteur DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine des équipements électriques et électroniques qui comportent au moins une barre de conduction électrique. Elle porte sur la connexion électrique entre deux composants électroniques traversés par un courant de forte puissance. Ce type de composant comporte généralement des barres de conduction électrique, et/ou peuvent être liés entre eux par de telles barres de conduction électrique. Une barre de conduction électrique désigne une barre métallique, par exemple en cuivre, adaptée à conduire un courant électrique. On désigne aussi parfois une telle barre « barre d’interconnexion », et plus généralement par terme anglophone « busbars ». Dans un onduleur, notamment un onduleur d’une chaîne de traction automobile électrique, qui constitue une application préférentielle de la présente invention, la puissance électrique traverse les différents composants d’électronique de puissance de l’onduleur au travers de barres de conduction électrique. La présente invention est ainsi expliquée ci-après en détail dans le cadre de cette application préférentielle, mais est bien évidemment applicable dans de nombreuses autres applications. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Les véhicules électriques ou hybrides comportent un système de motorisation alimenté par une batterie haute tension. La batterie haute tension fournit l'énergie nécessaire au moteur électrique (ou aux moteurs électriques) pour la propulsion du véhicule. Pour commander le moteur, l'utilisation d'un onduleur, qui convertit le courant continu de la batterie haute tension en courant alternatif, est bien connue. Les onduleurs comportent pour cela des modules de puissance comportant des interrupteurs électroniques, par exemple des IGBT (IGBT signifiant transistor bipolaire à grille isolée, de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor »), dont les ouvertures et les fermetures sont commandées de manière appropriée. Lorsqu’il traverse un onduleur, le courant de puissance traverse divers composants d’électronique de puissance : un filtre de compatibilité électromagnétique, une liaison CC, et les modules de puissance. Le terme liaison CC désigne ici le composant généralement désigné par le terme anglophone « DC link », aussi appelé parfois bus CC ou bus en courant continu. Il comporte des condensateurs (dits condensateurs de liaison CC) qui sont utilisés comme tampon intermédiaire entre la source d'entrée et la charge de sortie qui ont des puissances instantanées, des tensions et des fréquences différentes. Dans les applications pour véhicules électriques, les condensateurs de liaison CC aident à compenser les effets de l'inductance dans le système électrique. Ils servent également de filtres qui protègent les sous-systèmes des véhicules contre les pointes de tension, les surtensions et les interférences électromagnétiques. Les liaisons par lesquelles la puissance électrique traverse l’onduleur sont généralement réalisées sous la forme de barres de conduction électriques. Un tel onduleur comporte ainsi un assemblage de plusieurs composants qui sont généralement inclus dans un carter. Ces composants comportent typiquement une ou plusieurs bornes permettant leur connexion. Notamment du fait des courants de forte puissance qui les traversent en fonctionnement, les composants de l’onduleur génèrent de la chaleur qui peut altérer le bon fonctionnement de ces composants ou les endommager. C’est notamment le cas des modules de puissance du fait des nombreuses commutations des interrupteurs électroniques. C’est aussi le cas de tous les composants traversés par le courant, qui s’échauffent par effet Joule. Par exemple, dans certains onduleurs, la liaison entre la sortie du filtre de compatibilité électromagnétique et les condensateurs de liaison CC (c’est-à-dire la « DC link ») est réalisée en prolongeant le busbar de la liaison CC. Selon la configuration générale de l’onduleur considéré, cela peut s’avérer inadapté, pour des raisons thermiques et/ou de pertes énergétiques. La présente invention s’intéresse ainsi aux liaisons électriques entre deux composants d’électronique de puissance. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus. À cet effet, l’invention vise un ensemble comportant un premier composant d’électronique de puissance comportant une première barre de conduction électrique et un deuxième composant d’électronique de puissance comportant une deuxième barre de conduction électrique. Cet ensemble comporte un interconnecteur, distinct desdites première barre de conduction électrique et deuxième barre de conduction électrique. L’interconnecteur relie électriquement la première barre de conduction électrique et la deuxième barre de conduction électrique. L’interconnecteur est tel que, la première barre de connexion électrique ayant une première section et la deuxième barre de connexion électrique ayant une deuxième section, l’interconnecteur a une section au moins égale à chacune des première section et deuxième section et supérieure à au moins l’une des première section et deuxième section. Dans l’ensemble du présent document, la notion de section d’une barre de conduction électrique s’entend comme la surface de la coupe plane transversale de la barre de conduction. La barre de conduction électrique peut être notamment en cuivre. La notion de « cuivre » correspond à ce métal, ses nuances et ses alliages couramment utilisés en tant que conducteur électrique. La barre de conduction électrique peut être en cuivre nu, ou comporter un revêtement en nickel, en étain, en argent, ou en plusieurs de ces métaux. La barre de conduction peut alternativement être en aluminium, en laiton ou en bronze. Ces métaux peuvent être nus ou comporter un revêtement métallique. L’ensemble peut comporter un carter, et une interface thermique qui est isolante électrique mais conductrice thermique, peut être interposée entre l’interconnecteur et une surface du carter. L’interface thermique peut comporter une pâte thermique. Une pâte thermique est une substance qui augmente la conductivité thermique entre les surfaces entre lesquelles elle est interposée. La pâte thermique peut notamment être à base de silicone ou à base de céramique. Dans la présente application, une pâte thermique conductrice thermique mais isolante électrique est sélectionnée. Une première liaison est formée entre l’interconnecteur et la première barre de conduction électrique, et une deuxième liaison est formée entre l’interconnecteur et la deuxième barre de conduction électrique, et au moins l’une de la première liaison et la deuxième liaison peut être une soudure ou une brasure. On entend par soudure la liaison résultant d’un soudage, par exemple par laser, et par brasure la liaison résultant d’un brasage. Notamment, l’une de la première liaison et de la deuxième liaison étant une brasure ou une soudure, l’autre de la première liaison et de la deuxième liaison peut être une liaison par vis. L’interface thermique peut notamment être interposée entre la surface du carter et une liaison de type soudure ou brasure. L’interconnecteur peut être formé d’une barre métallique ou d’une barre métallique feuilletée. L’utilisation d’une barre métallique feuilletée (parfois également appelée « laminée ») formée d’une superposition de fines feuilles métalliques confère à l’interconnecteur une grande souplesse lui permettant de s’adapter à la configuration des composants qui sont reliés. Cela peut être avantageux lorsque la configuration est complexe, et/ou lorsque seul un petit nombre de pièces est produit. La première barre de conduction électrique et la deuxième barre de conduction électrique peuvent s’étendre dans des plans parallèles distants l’un de l’autre, et l’interconnecteur peut alors avoir, vu en coupe longitudinale, un profil en S par exemple. Selon la configuration de l’ensemble comportant l’interconnecteur, ce dernier peut présenter d’autres formes, vu en coupe longitudinale. Par exemple, l’interconnecteur peut avoir une forme en L, permettant de relier des barres de conductions électriques qui s’étendent perpendiculairement entre elles. L’interconnecteur peut avoir une forme en Ω (lettre grecque oméga) permettant un certain ajustement dans deux directions des liaisons entre l’interconnecteur et les barres de conduction électrique. Ce mode de réalisation est avantageusement réalisé avec un interconnecteur composé d’une barre métallique feuilletée, qui procure une certaine souplesse. L’interconnecteur a avantageusement une section sensiblement constante. Cette section peut être comprise entre 20 mm² et 60 mm², de préférence entre 30 mm² et 50 mm², par exemple 39 mm². On rappelle que la section correspond dans le présent document à la surface de la coupe plane transversale. L’interconnecteur peut notamment avoir la forme d’une barre plate, de section (en tant que forme de la coupe transversale) sensiblement rectangulaire. Bien évidemment chacun des premier composant d’électronique de puissance et deuxième composant d’électronique de puissance peut comporter deux barres d’interconnexion électrique, et l’ensemble peut alors comporter deux interconnecteurs. Tout ce qui a été décrit en relation avec l’interconnecteur est applicable dans ce cas à chacun des interconnecteurs. Selon une application préférentielle de l’invention, le premier composant d’électronique de puissance peut être un filtre de compatibilité électromagnétique (par exemple situé à l’entrée d’un convertisseur de puissance, notamment d’un onduleur) et le deuxième composant d’électronique de puissance est une liaison CC d’un convertisseur de puissance. L’invention porte aussi sur un onduleur comportant un ensemble tel que précédemment décrit. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs et procédés objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la FIG. 1 représente, sur une vue schématique en trois dimension, un ensemble conforme à un mode de réalisation de l’invention dans son environnement immédiat d’utilisation ; la FIG. 2 représente l’ensemble de la FIG. 1 dans une vue schématique de détail ; la FIG. 3 représente une vue schématique en coupe de l’ensemble de la FIG. 2 ; la FIG. 4 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’interconnecteur pouvant être utilisé pour former un ensemble conforme à l’objet de la présente invention ; la FIG. 5 est une vue schématique en coupe d’un autre exemple d’interconnecteur ; la FIG. 6 est une vue schématique en coupe d’un autre exemple d’interconnecteur. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION La présente description est donnée à titre d’exemple de réalisation non limitatif. La FIG. 1 représente en partie un onduleur 1, comportant un carter 2 dans lequel sont disposés les divers composants électroniques constitutifs de l’onduleur 1. Dans l’exemple d’application ici représenté, l’onduleur comporte un filtre d’entrée, à savoir un filtre de compatibilité électromagnétique 3 généralement désigné « filtre CEM » destiné à éviter les perturbations dans les équipements connectés à l’alimentation de l’onduleur. On parle alors de filtrage du signal de puissance. Le filtre de compatibilité électromagnétique 3 est ainsi généralement formé d'une combinaison d’une ou plusieurs barres de conduction électrique, d'une ou plusieurs inductances et d'un ou plusieurs condensateurs. Chaque barre de conduction électrique doit être connectée, à l’entrée 301 du filtre de compatibilité électromagnétique 3, au circuit haute tension permettant l’alimentation de l’onduleur, ici respectivement au pôle positif et au pôle négatif de ce circuit et de la batterie haute tension. Cette connexion qui assure l’alimentation électrique de l’onduleur 1 est réalisée via le connecteur haute tension 4. La sortie 302 du filtre de compatibilité électromagnétique 3 doit être reliée à une liaison CC 5 (également appelée « DC link ») qui comporte un ensemble de condensateurs, et qui assure la liaison électrique avec les modules de puissance 6 de l’onduleur. La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse au niveau de la liaison entre la sortie 302 du filtre de compatibilité électromagnétique 3 et la liaison CC 5, comme cela est représenté en détail à la FIG. 2 . Le filtre de compatibilité électromagnétique 3 constitue dans ce cadre un premier composant d’électronique de puissance comportant une première barre de conduction électrique 7. La liaison CC 5 (DC link) constitue un deuxième composant d’électronique de puissance comportant une deuxième barre de conduction électrique 8. La première barre de conduction électrique 7 doit être reliée électriquement à la deuxième barre de conduction électrique. Bien évidemment, le filtre de compatibilité électromagnétique 3 comporte également une autre barre de conduction électrique, qu’on désigne ici troisième barre de conduction électrique 9 de l’ensemble, et la liaison CC 5 comporte aussi une autre barre de conduction électrique ou quatrième barre de conduction électrique 10. Ce qui est expliqué ci-après concernant la liaison entre la première barre de conduction électrique 7 et la deuxième barre de conduction électrique 8 peut s’appliquer mutatis mutandis à la liaison entre la troisième barre de conduction électrique 9 et la quatrième barre de conduction électrique 10. Il a ainsi été constaté que dans certains ensembles comportant des composants d’électronique de puissance, susceptibles d’être traversés par des courants importants, la connexion électrique entre ces composants peut se révéler problématique. Notamment, dans l’exemple représenté, il existe une certaine distance et une différence de niveau entre la sortie 32 du filtre d’entrée 3, c’est-à-dire l’extrémité de la première barre de conduction électrique 7, et l’entrée de la liaison CC, c’est-à-dire l’extrémité de la deuxième barre de conductions électrique 8. Il serait complexe de prolonger la première barre de conduction électrique ou la seconde barre de conduction électrique, et cela aurait un coût important notamment du fait de la géométrie complexe que cela impliquerait. Cela pourrait également poser des problèmes thermiques importants. En effet, en prenant l’exemple représenté, la section des barres de conduction électrique de la liaison CC est dimensionnée pour assurer une conduction électrique satisfaisante, mais elles peuvent néanmoins subir un échauffement par effet joule. Dans la liaison CC, les condensateurs sont généralement noyés dans un matériau d’enrobage (généralement appelé par le terme anglophone « potting ») qui est conducteur thermique et qui permet d’évacuer la chaleur générée dans la liaison CC vers des moyens de refroidissement adaptés (radiateurs, circuit de refroidissement liquide, etc.). En dehors de la liaison CC à proprement parler, une telle évacuation de la chaleur n’est pas assurée. En outre et de manière générale, il convient de limiter les pertes d’énergie dans ces liaisons. Il est ainsi prévu de réaliser la liaison et la connexion électrique entre la première barre de conduction électrique 7 et la deuxième barre de conduction électrique 8 par un interconnecteur 11. L’interconnecteur 11 est formé de cuivre ou de nickel. La notion de cuivre inclut les nuances de cuivre et alliages de cuivre couramment utilisés en tant que conducteur électrique, ainsi que le cuivre étamé, le cuivre ayant subi un traitement de surface, ou encore le cuivre laminé ou stratifié. Il en est de même pour le nickel. L’interconnecteur 11 comporte une première extrémité 111 destinée à être liée à la première barre de conduction électrique, dont l’extrémité au niveau de la sortie 32 du filtre d’entrée 3 forme une borne de connexion. L’interconnecteur 11 comporte une deuxième extrémité 112 destinée à être liée à la deuxième barre de conduction électrique, dont l’extrémité au niveau du filtre d’entrée 3 forme une borne de connexion. Comme on le voit sur la FIG. 3 , l’interconnecteur a, selon la présente invention, une section au moins égale à la section de la première barre de conduction électrique et à la section de la deuxième barre de conduction électrique. En outre la section de l’interconnecteur est supérieure à la section d’au moins l’une des première barre de conduction électrique et deuxième barre de conduction électrique. Autrement dit, la section de l’interconnecteur est supérieure ou égale à la section de chacune des première barre de conduction électrique et deuxième barre de conduction électrique, et supérieure à au moins l’une de ces sections. Ainsi, il est certain que l’interconnecteur ne constituera pas un obstacle à la circulation du courant, comparativement aux composants auxquels il est lié. L’échauffement par effet joule de l’interconnecteur est ainsi limité. Bien évidemment, les liaisons entre l’interconnecteur 11 et la première barre de conduction électrique 7 et entre l’interconnecteur 11 et la deuxième barre de conduction électrique ne doivent pas constituer des zones d’échauffement par effet joule. Pour cela, ces liaisons peuvent être réalisées par soudure ou brasure, ou par vis. Dans ces deux cas, la surface de contact entre l’interconnecteur 11 et la barre de conduction électrique considérée est au moins égale, et de préférence supérieure, à la section de l’interconnecteur. La surface de contact doit être plane et exempte de bavures. Dans l’exemple du mode de réalisation représenté à la FIG. 3 , la liaison entre l’interconnecteur 11 et la première barre de conduction électrique 7 est une liaison par vis. Une telle liaison utilise une vis 12 dont le vissage entraîne le serrage de l’interconnecteur 11 contre la barre de la conduction électrique 7. En particulier, la vis 12 peut traverser l’interconnecteur 11 et la barre de conduction électrique via des trous formés dans ces éléments, et, tandis que la tête 121 de la vis 12 appuie sur l’un de ces élément (directement ou via une rondelle d’appui), la vis 12 est en prise dans un écrou 122 en appui sur l’autre de ces éléments. La liaison entre l’interconnecteur 11 et la deuxième barre de conduction électrique 8 est une soudure ou une brasure. Une brasure est généralement plus simple à réaliser et nécessite un investissement en outillage moins important. Une soudure est généralement plus rapide à réaliser et est moins coûteuse (car elle ne nécessite pas de métal d’apport).. Bien évidemment, la liaison entre l’interconnecteur 11 et la première barre de conduction électrique 7 peut être réalisée alternativement par une soudure ou une brasure. La liaison entre l’interconnecteur 11 et la deuxième barre de conduction électrique 8 peut être alternativement une liaison par vissage. Dans le mode de réalisation de la FIG. 3 , une interface thermique 13 est interposée entre l’interconnecteur 11 et le carter 2. Plus précisément, une interface thermique 13 est interposée entre l’interconnecteur 11 et un plot 201 formé par le carter 2. L’interface thermique 13 peut être constituée par exemple d’une pâte thermique, aussi désignée par le terme anglophone « gap filler ». Une telle pâte thermique est déposée sous une forme pâteuse lors de la fabrication du système d’électronique de puissance considéré, qui est typiquement un onduleur. La pâte est comprimée entre l’interconnecteur 11 et le carter 2, ce qui a pour effet d’améliorer ses propriétés de conductivité thermique. La pâte polymérise ensuite mais conserve une certaine souplesse. L’utilisation d’une pâte thermique garantit une bonne transmission de la chaleur vers le carter, notamment grâce à l’étalement de la pâte. La chaleur est ensuite évacuée par le carter, et le cas échéant par un fluide caloporteur d’un système de refroidissement liquide. Alternativement, l’utilisation d’un coussinet thermique (généralement appelé « thermal pad » ou « gap pad » selon la terminologie anglophone habituelle) est envisageable. La mise en place d’une interface thermique est ici en partie permise par le fait que la liaison entre l’interconnecteur 11 et la deuxième barre de conduction électrique 8 est réalisée par soudage (ou brasage), laissant libre la surface inférieure de l’interconnecteur 11 au niveau de cette liaison. Dans l’exemple représenté, la présence d’une interface thermique 13 au niveau de la liaison avec la deuxième barre de conduction est d’autant plus pertinente que la section de la deuxième barre de conduction 8 est faible comparativement à celle de la première barre de conduction 7, et bien sûr de l’interconnecteur 11, de sorte que certains échauffements pourraient se produire dans cette zone. Une telle interface thermique peut néanmoins être prévue en toute autre localisation, entre l’interconnecteur et le carter 2. La FIG. 4 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’interconnecteur, en l’occurrence de l’interconnecteur 11 utilisé dans l’ensemble représenté sur les figures 1 à 3. L’interconnecteur 11 a, vu en coupe longitudinale, un profil en S. Cela permet de connecter des barres de conduction électrique qui s’étendent dans des plans distants et parallèles. En l’occurrence, l’interconnecteur est configuré de sorte à former, pour sa liaison avec la première barre de conduction, une interface dans un plan P1 située sur une surface inférieure de l’interconnecteur 11. L’interconnecteur 11 est configuré de sorte à former, pour sa liaison avec la deuxième barre de conduction, une interface dans un plan P2 situé sur une surface supérieure de l’interconnecteur 11. Le plan P1 est distinct du plan P2, et P1 et P2 sont parallèles entre eux. La FIG. 5 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’interconnecteur 11 qui a, vu en coupe longitudinale, un profil en Ω. La partie centrale de l’interconnecteur lui confère une certaine souplesse permettant une adaptation de la position relative entre la première extrémité 111 et la deuxième extrémité 112 de l’interconnecteur. Afin d’augmenter la souplesse de l’interconnecteur 11, il peut être formé d’une barre métallique feuilletée. La FIG. 6 est une vue schématique en coupe d’un exemple d’interconnecteur 11 qui a, vu en coupe longitudinale, un profil en L. Il est ainsi proposé, dans le cadre de la présente invention, un ensemble comportant des composants d’électronique de puissance dont les barres de conduction électrique sont connectées entre elles par un interconnecteur, qui limite les pertes énergétiques et l’échauffement. Pour cela, la section de l’interconnecteur est au moins égale à la section la plus grande des barres de conduction électrique des composants d’électronique de puissance qu’il relie, voire supérieure à la section des barres de conduction des composants qu’il relie. L’invention présente un intérêt particulier dans un onduleur, notamment un onduleur utilisé dans un véhicule automobile électrique ou hybride, où la liaison entre composants d’électroniques de puissance dans un environnement clos pourrait entrainer des problématiques thermiques. Ensemble comportant un premier composant d’électronique de puissance comportant une première barre de conduction électrique (7) et un deuxième composant d’électronique de puissance comportant une deuxième barre de conduction électrique (8), l’ensemble comportant un interconnecteur (11) distinct desdites première barre de conduction électrique (7) et deuxième barre de conduction électrique (8), l’interconnecteur (11) reliant électriquement la première barre de conduction électrique (7) et la deuxième barre de conduction électrique (8), la première barre de connexion électrique (7) ayant une première section, la deuxième barre de connexion électrique (8) ayant une deuxième section, l’interconnecteur (11) ayant une section au moins égale à chacune des première section et deuxième section et supérieure à au moins l’une des première section et deuxième section. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l’ensemble comporte un carter (2), et dans lequel une interface thermique (13) qui est isolante électrique mais conductrice thermique, est interposée entre l’interconnecteur (11) et une surface du carter (2). Ensemble selon la revendication 2, dans lequel l’interface thermique (13) comporte une pâte thermique. Ensemble selon l’une des revendications précédentes comportant une première liaison entre l’interconnecteur et la première barre de conduction électrique, et une deuxième liaison entre l’interconnecteur et la deuxième barre de conduction électrique, dans lequel au moins l’une de la première liaison et la deuxième liaison est une soudure ou une brasure. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel une seule de la première liaison et de la deuxième liaison est une brasure ou une soudure, et dans lequel l’autre de la première liaison et de la deuxième liaison est une liaison par vis (12). Ensemble selon la revendication 2 et la revendication 4, dans lequel l’interface thermique (13) est interposée entre la surface du carter (2) et la liaison de type soudure ou brasure. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’interconnecteur (11) est formé d’une barre métallique ou d’une barre métallique feuilletée. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première barre de conduction électrique (7) et la deuxième barre de conduction électrique (8) s’étendent dans des plans (P1, P2) parallèles et distants l’un de l’autre, et l’interconnecteur (11) a, vu en coupe longitudinale, un profil en S. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’interconnecteur (11) a une section sensiblement constante, comprise entre 20 mm² et 60 mm², de préférence entre 30 mm² et 50 mm², par exemple 39 mm². Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacun des premier composant d’électronique de puissance et deuxième composant d’électronique de puissance comporte deux barres d’interconnexion électrique, et l’ensemble comporte deux interconnecteurs. Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier composant d’électronique de puissance est un filtre de compatibilité électromagnétique (3) et le deuxième composant d’électronique de puissance est une liaison CC (5) d’un convertisseur de puissance. Onduleur (1) comportant un ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes.