Brevet FR3156274A1 — publié le 20250606

La présente invention vise un équipement électrique (2), comprenant : un boîtier délimitant un logement configuré pour recevoir un écoulement de fluide diélectrique (3) ; au moins un composant électronique (4) disposé dans le logement, le composant (4) étant immergé directement dans le fluide diélectrique (3), le fluide diélectrique (3) étant configuré pour dissiper de la chaleur générée par le composant électronique (4) par l’intermédiaire d’une convection thermique entre le fluide diélectrique (3) et une zone d’échange conductrice de chaque composant électronique (4) ; l’équipement électrique (2) étant caractérisé en ce que la zone d’échange conductrice du composant électronique (4) comprend une structure de dissipation (8) créant des turbulences dans l’écoulement de fluide diélectrique (3), et ladite structure de dissipation (8) augmentant en outre une surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice avec le fluide diélectrique (3). Figure de l’abrégé : Figure 1 Equipement électrique refroidi par immersion dans un fluide diélectrique La présente invention concerne le domaine technique des équipements électriques, notamment configurés pour être embarqués à bord d’un véhicule, par exemple un véhicule hybride ou électrique. Plus particulièrement, l’invention concerne le refroidissement de tels équipements électriques par immersion dans un fluide diélectrique. ETAT DE LA TECHNIQUE Pour refroidir un équipement électrique tel qu’un convertisseur de tension, notamment d’un véhicule électrique ou hybride, il est connu de l’état de la technique de ménager une conduite à travers un boîtier de l’équipement électrique, la conduite étant configurée pour faire circuler un fluide tel que de l’eau, permettant de dissiper par conduction thermique la chaleur générée à l’intérieur du boîtier. Néanmoins, certains composants électroniques tels que des conducteurs électriques, couramment désignés en anglais par le terme « busbar », conduisent des courants de très haute intensité et génèrent une quantité de chaleur ne pouvant pas être dissipée de manière satisfaisante de cette façon dans un tel équipement électrique. Il est connu dans le domaine technique des ordinateurs, notamment des supercalculateurs, d’immerger entièrement des composants électroniques de supercalculateur dans une piscine de fluide diélectrique à changement de phase, permettant de dissiper par conduction thermique la chaleur générée par lesdits composants, qui se traduit par la formation de bulles au sein du fluide à changement de phase. Cette méthode de refroidissement est couramment désignée en anglais par le terme « immersive cooling ». Néanmoins, les courants électriques circulant dans un supercalculateur sont très inférieurs à ceux circulant dans les composants d’un équipement électrique d’un véhicule automobile, et génèrent, de fait, une chaleur inférieure à celle générée par des composants d’un équipement électrique d’un véhicule automobile. Par ailleurs, l’architecture d’immersion dans une piscine de fluide diélectrique à changement de phase n’est pas transposable au refroidissement au sein d’un véhicule. Les problématiques sont donc très différentes. L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant un équipement électrique refroidi par immersion dans un fluide diélectrique dont les performances de refroidissement sont sensiblement améliorées. PRESENTATION DE L’INVENTION Plus précisément, l’invention a pour objet un équipement électrique, comprenant : un boîtier délimitant un logement configuré pour recevoir un écoulement de fluide diélectrique dans lequel s’écoule un flux de fluide diélectrique ; au moins un composant électronique disposé dans le logement, le composant étant immergé directement dans le fluide diélectrique, le fluide diélectrique étant configuré pour dissiper de la chaleur générée par le composant électronique par l’intermédiaire d’une convection thermique entre le fluide diélectrique et une zone d’échange conductrice de chaque composant électronique ; L’équipement électrique est remarquable en ce que la zone d’échange conductrice du composant électronique comprend une structure de dissipation créant des turbulences dans l’écoulement de fluide diélectrique, et ladite structure de dissipation augmentant en outre une surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice avec le fluide diélectrique D’une part, la perturbation de l’écoulement de fluide diélectrique par la structure de dissipation, c’est-à-dire l’augmentation du nombre de Reynolds de l’écoulement, correspond également à une augmentation du coefficient de convection thermique dudit écoulement, et donc, à une diminution de la résistance thermique de convection de la zone d’échange conductrice. D’autre part, l’augmentation de la surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice par la structure de dissipation entraine également une diminution de la résistance thermique de convection de la zone d’échange conductrice. Ainsi, grâce à une telle combinaison de caractéristiques, le transfert thermique de la chaleur générée par le composant électronique par convection thermique vers le fluide diélectrique est sensiblement amélioré. Avantageusement, la structure de dissipation présente sur au moins une première portion un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique. En augmentant la rugosité de la surface de la structure de dissipation, l’écoulement est encore davantage perturbé. Avantageusement, l’état de surface de la structure de dissipation est obtenu par au moins un traitement parmi les traitements suivants : une soudure d’une surface alvéolée, un perçage d’orifices, une extrusion, un sablage, un emboutissage. L’état de surface de la structure de dissipation peut naturellement être obtenu par un cumul de traitements de surface parmi ceux cités, de manière à perturber encore davantage l’écoulement de fluide diélectrique. Alternativement, des traitements de surface différents peuvent être appliqués à des parties distinctes de la première portion de la structure de dissipation, en fonction par exemple de la nature du composant électronique en question. Avantageusement, la structure de dissipation présente sur au moins une deuxième portion une forme perturbant l’écoulement de fluide diélectrique et augmentant une surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice avec le fluide diélectrique. La forme de la deuxième portion est avantageusement tridimensionnelle. Avantageusement, la structure de dissipation présente sur au moins une première portion un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique, la première portion et la deuxième portion étant confondues. Dans une telle configuration, une même portion perturbe l’écoulement de fluide diélectrique et augmente la surface totale de la zone d’échange conductrice, permettant de localiser par exemple un point d’échange privilégié de chaleur entre le composant électronique et le fluide diélectrique. Avantageusement, la structure de dissipation présente sur au moins une première portion un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique, la première portion et la deuxième portion étant distinctes. Dans une telle configuration, la composante permettant de diminuer la résistance thermique de convection de la zone d’échange conductrice peut être adaptée à l’environnement proche du composant électronique, par exemple adapté à un encombrement autour du composant électronique. Avantageusement, la forme de la structure de dissipation est comprise parmi les formes suivantes : une forme d’ailettes, une forme en arêtes incurvées, une forme en vagues. Naturellement, chaque composant électronique peut présenter une structure de dissipation possédant une forme différente, adaptée à la nature dudit composant électronique en question. Avantageusement, le composant électronique est un connecteur électrique. Avantageusement, le composant électronique est un composant électronique de puissance, tel qu’une inductance, un module capacitif, un module de puissance, un capteur. Avantageusement, le fluide diélectrique est un liquide diélectrique monophasique. Dans une telle configuration, l’écoulement du fluide diélectrique avant perturbation est sensiblement uniforme dans le boîtier. Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un véhicule électrique ou hybride, comprenant un équipement électrique tel que décrit ci-dessus. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : La FIG. 1 est une représentation schématique en vue de dessus d’un équipement électrique, dans une position retirée du boîtier ; La FIG. 2 est une représentation schématique en perspective isométrique d’un composant électronique de l’équipement électrique de la FIG. 1 , selon un premier mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 3 est une représentation schématique en coupe d’une partie du composant électronique de la FIG. 2 , selon trois variantes distinctes ; La FIG. 4 est une représentation schématique en perspective isométrique d’un composant électronique de l’équipement électrique de la FIG. 1 , selon un autre mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 5 est une représentation schématique en perspective isométrique d’un composant électronique de l’équipement électrique de la FIG. 1 , selon un autre mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 6 est une représentation schématique en perspective isométrique d’un composant électronique de l’équipement électrique de la FIG. 1 , selon un autre mode de réalisation de l’invention ; La FIG. 7 est une représentation schématique en perspective isométrique d’un composant électronique de l’équipement électrique de la FIG. 1 , selon un autre mode de réalisation de l’invention ; Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention ; bien que non limitatives, lesdites figures servent notamment à mieux définir l’invention le cas échéant. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne un équipement électrique 2, notamment configuré pour être embarqué par un véhicule électrique ou hybride. L’équipement électrique 2 est par exemple un convertisseur de tension tel qu’un onduleur, comme illustré sur la FIG. 1 . L’équipement électrique 2 comprend un boîtier délimitant un logement configuré pour recevoir un écoulement de fluide diélectrique 3 dans lequel s’écoule un flux de fluide diélectrique 3. Pour des raisons de lisibilité, le boîtier et le fluide diélectrique 3 ne sont pas illustrés sur la FIG. 1 . Le fluide diélectrique 3 est de préférence un liquide monophasique diélectrique. Ainsi, en l’absence de changement de phase, l’écoulement du liquide sans perturbation est sensiblement uniforme dans le boîtier. L’équipement électrique 2 comprend par ailleurs au moins un composant électronique 4 disposé dans le logement, le composant étant immergé directement dans le fluide diélectrique 3, le fluide diélectrique étant configuré pour dissiper de la chaleur générée par le composant électronique 4 par l’intermédiaire d’une convection thermique entre le fluide diélectrique 3 et une zone d’échange conductrice du composant électronique 4. La chaleur générée par le composant électronique 4 est issue de l’effet Joule engendré par un courant électrique traversant le composant électronique 4 lors du fonctionnement de l’équipement électrique 2. La zone d’échange conductrice comprend au moins une structure de dissipation 8, comme illustré sur la FIG. 2 . La structure de dissipation 8 crée d’une part des turbulences dans l’écoulement de fluide diélectrique 3. La perturbation de l’écoulement de fluide diélectrique 3 par la structure de dissipation 8, c’est-à-dire l’augmentation du nombre de Reynolds de l’écoulement, correspond également à une augmentation du coefficient de convection thermique dudit écoulement, et donc, à une diminution de la résistance thermique de convection de la zone d’échange conductrice. D’autre part, la structure de dissipation 8 augmente une surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice 8 avec le fluide diélectrique 3. L’augmentation de la surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice par la structure de dissipation 8 entraine également une diminution de la résistance thermique de convection de la zone d’échange conductrice. Ainsi, grâce à une telle combinaison de caractéristiques, le transfert thermique de la chaleur générée par le composant électronique 4 par convection thermique vers le fluide diélectrique 3 est sensiblement amélioré. Dans le mode de réalisation décrit sur la FIG. 2 , le composant électronique 4 illustré est un connecteur électrique, couramment désigné « busbar ». Alternativement, le composant électronique 4 peut être une inductance, un module capacitif, un module de puissance, un capteur, ou tout autre composant électronique générant de la chaleur, usuellement présent dans un équipement électrique tel qu’un convertisseur de tension. Dans le cas d’un connecteur électrique tel qu’illustré, la zone d’échange conductrice couvre l’intégralité de la surface du composant électronique 4, de sorte que l’échange thermique par convection avec le fluide diélectrique 3 est maximisé. Pour des raisons de lisibilité, dans la suite de la description, l’écoulement de fluide diélectrique 3 est représenté par une ou plusieurs lignes de courants. la structure de dissipation 8 présente sur au moins une première portion 10 un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique 3. En augmentant la rugosité de la surface de la structure de dissipation, l’écoulement est encore davantage perturbé. L’état de surface de la structure de dissipation 8 est obtenu par au moins un traitement de surface. La FIG. 3 illustre trois exemples de traitements de surface, de haut en bas : une soudure d’une surface alvéolée, une extrusion, un perçage d’orifices. Alternativement, le traitement de surface peut être réalisé peut être un sablage ou un emboutissage. L’état de surface de la première portion 10 de la structure de dissipation 8 peut naturellement être obtenu par un cumul de traitements de surface parmi ceux cités, de manière à perturber encore davantage l’écoulement de fluide diélectrique 3. La structure de dissipation 8 peut comprendre une pluralité de premières portions 10, chaque première portion présentant un état de surface obtenu par un traitement de surface différent, en fonction par exemple de la nature du composant électronique 4. La structure de dissipation 8 présente par ailleurs sur au moins une deuxième portion 12 une forme perturbant l’écoulement de fluide diélectrique 3 et augmentant la surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice avec le fluide diélectrique 3. La FIG. 4 , la FIG. 5 et la FIG. 6 illustrent des formes possibles de deuxièmes portions 12. Ici, les formes des deuxièmes portions 12 sont tridimensionnelles et perturbent l’écoulement, comme illustré par les directions empruntées par des lignes de courant du fluide diélectrique. Ici, le composant électronique 4 présente une enveloppe sensiblement symétrique, en forme dite « d’arêtes », droites sur la FIG. 4 , ou incurvées pour la FIG. 5 et la FIG. 6 , de sorte que le refroidissement soit homogène sur l’ensemble du composant électronique 4. En incurvant les deuxièmes portions 12, l’encombrement de la structure de dissipation 8 peut être adapté à l’environnement proche du composant électronique 4. D’autres formes tridimensionnelles, symétriques ou non, sont envisageables, par exemple une forme d’ailettes ou une forme de vagues. Par ailleurs, la structure de dissipation 8 peut comprendre une pluralité de deuxièmes portions 12 ayant chacune une forme différente. La FIG. 7 illustre un composant électronique 4 selon un autre mode de réalisation de l’invention. Ici, la première portion 10 de la structure de dissipation 8 et la deuxième portion de la structure de dissipation 12 sont confondues, permettant de maximiser l’échange thermique par convection avec le fluide électrique 3. Ainsi, un point d’échange privilégié de chaleur entre le composant électronique 4 et le fluide diélectrique 3 est localisé. On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrit précédemment. Il apparaîtra en effet à l’homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus, à la lumière de l’enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme du métier en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Equipement électrique (2), comprenant : un boîtier délimitant un logement configuré pour recevoir un écoulement de fluide diélectrique (3) dans lequel s’écoule un flux de fluide diélectrique (3) ; au moins un composant électronique (4) disposé dans le logement, le composant (4) étant immergé directement dans le fluide diélectrique (3), le fluide diélectrique (3) étant configuré pour dissiper de la chaleur générée par le composant électronique (4) par l’intermédiaire d’une convection thermique entre le fluide diélectrique (3) et une zone d’échange conductrice de chaque composant électronique (4) ; l’équipement électrique (2) étant caractérisé en ce que la zone d’échange conductrice du composant électronique (4) comprend une structure de dissipation (8) créant des turbulences dans l’écoulement de fluide diélectrique (3), et ladite structure de dissipation (8) augmentant en outre une surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice avec le fluide diélectrique (3). Equipement électrique (2) selon la revendication 1, dans lequel la structure de dissipation (8) présente sur au moins une première portion (10) un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique (3). Equipement électrique (2) selon la revendication 2, dans lequel l’état de surface de la structure de dissipation (8) est obtenu par au moins un traitement parmi les traitements suivants : une soudure d’une surface alvéolée, un perçage d’orifices, une extrusion, un sablage, un emboutissage. Equipement électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure de dissipation (8) présente sur au moins une deuxième portion (12) une forme perturbant l’écoulement de fluide diélectrique (3) et augmentant une surface d’échange totale de la zone d’échange conductrice avec le fluide diélectrique (3). Equipement électrique (2) selon la revendication 4, dans lequel la structure de dissipation (8) présente sur au moins une première portion (10) un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique (3), la première portion (10) et la deuxième portion (12) étant confondues. Equipement électrique (2) selon la revendication 4, dans lequel la structure de dissipation (8) présente sur au moins une première portion (10) un état de surface perturbant l’écoulement de fluide diélectrique (3), la première portion (10) et la deuxième portion (12) étant distinctes. Equipement électrique (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la forme de la structure de dissipation (8) est comprise parmi les formes suivantes : une forme d’ailettes, une forme en arêtes incurvées, une forme en vagues. Equipement électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composant électronique (4) est un connecteur électrique. Equipement électrique (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le composant électronique (4) est un composant électronique (4) de puissance, tel qu’une inductance, un module capacitif, un module de puissance. Equipement électrique (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide diélectrique (3) est un liquide diélectrique monophasique. Véhicule électrique ou hybride, comprenant un équipement électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.