FR3136333A1 - Electronic power device intended for a training device for a mobility device - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif électronique de puissance (1) comprenant : une première carte électronique (2) sur laquelle un transformateur (3) est disposé,une seconde carte électronique (4) disposée en parallèle de la première carte électronique (2),une plaque métallique (5) sur laquelle est fixée la première carte électronique (2), ladite plaque (5) étant disposée entre les cartes de circuits imprimés (2, 4) à des fins de blindage électromagnétique, dans lequel plaque métallique (5) comprend une unité de blindage (6) sous forme de cavité dans laquelle est disposé ledit transformateur (3) de manière à isoler électromagnétiquement le transformateur (3) sur la première carte électronique (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to an electronic power device (1) comprising: a first electronic card (2) on which a transformer (3) is arranged, a second electronic card (4) arranged in parallel with the first electronic card (2), a metal plate (5) on which the first electronic board (2) is fixed, said plate (5) being arranged between the printed circuit boards (2, 4) for electromagnetic shielding purposes, in which metal plate (5) comprises a shielding unit (6) in the form of a cavity in which said transformer (3) is arranged so as to electromagnetically isolate the transformer (3) on the first electronic board (2). Figure for abstract: Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine des équipements électriques, notamment haute tension, tels que des convertisseurs de puissance, notamment configurés pour être embarqués dans un engin de mobilité tel qu’un véhicule automobile hybride ou électrique. La présente invention concerne en particulier un dispositif électronique de puissance comprenant une unité de blindage électromagnétique.The present invention relates to the field of electrical equipment, in particular high voltage, such as power converters, in particular configured to be embedded in a mobility vehicle such as a hybrid or electric motor vehicle. The present invention relates in particular to a power electronic device comprising an electromagnetic shielding unit.
Il est connu de l’art antérieur des dispositifs électronique de puissance, en particulier les convertisseurs de puissance (chargeurs embarqués, convertisseurs DC/DC, onduleur) pour véhicule électrique comprenant plusieurs composants électriques tels que, entre autres, des cartes électroniques, des barres conductrices d’électricité, des modules de puissance transformateurs et des condensateurs. Ces composants électriques dans lesquels circulent des courants, en particulier à des niveaux de puissance élevés, génèrent des champs magnétiques émis qui peuvent perturber le fonctionnement d’autres équipements électriques. Par conséquent, des exigences de comptabilité électromagnétique (CEM) sont appliqués pour garantir que les autres équipements électriques sont capables de fonctionner malgré ces perturbations électromagnétiques.It is known from the prior art electronic power devices, in particular power converters (on-board chargers, DC/DC converters, inverter) for electric vehicles comprising several electrical components such as, among others, electronic cards, bars electrical conductors, power modules, transformers and capacitors. These electrical components in which currents flow, particularly at high power levels, generate emitted magnetic fields that can disrupt the operation of other electrical equipment. Therefore, electromagnetic compatibility (EMC) requirements are applied to ensure that other electrical equipment is capable of operating despite these electromagnetic disturbances.
Ainsi, comme cela est connu, de tels composants électriques doivent présenter une bonne performance de compatibilité électromagnétique. Autrement dit, il faut s’assurer d’une part que le composant électrique est apte à fonctionner lui-même sans perturbations, dans son environnement électromagnétique, et d’autre part qu’il est apte également à fonctionner sans introduire de perturbations électromagnétiques susceptibles de nuire au bon fonctionnement de composants électriques tiers situés à proximité.Thus, as is known, such electrical components must have good electromagnetic compatibility performance. In other words, it is necessary to ensure on the one hand that the electrical component is able to operate itself without disturbances, in its electromagnetic environment, and on the other hand that it is also able to operate without introducing electromagnetic disturbances likely interfere with the proper functioning of third-party electrical components located nearby.
A cette fin, il est connu d’intégrer dans de tels équipements électriques une plaque support de blindage électromagnétique, notamment en aluminium. Typiquement, la carte électronique est montée sur une face de la plaque. En particulier, une telle plaque support de blocage électromagnétique sépare, d’un côté, un module de puissance et, de l’autre une carte électronique de contrôle dudit module de puissance.To this end, it is known to integrate into such electrical equipment an electromagnetic shielding support plate, in particular made of aluminum. Typically, the electronic card is mounted on one side of the plate. In particular, such an electromagnetic blocking support plate separates, on one side, a power module and, on the other, an electronic control card of said power module.
Une solution conventionnelle, pour assurer un blindage électromagnétique satisfaisant, consiste à utiliser des dispositifs de blindage internes rapportés sur la carte électronique, chacun des composants électriques ayant son dispositif de blindage spécifique. Des blindages électromagnétiques sont ainsi ajoutés à divers endroits de l'équipement électrique pour assurer le blindage de chaque composant spécifique. Cependant, l'ajout de tels dispositifs de blindage spécifiques à chaque composant spécifique peut être coûteux et entraîner des opérations supplémentaires lors de la fabrication de l'équipement électrique.A conventional solution, to ensure satisfactory electromagnetic shielding, consists of using internal shielding devices attached to the electronic card, each of the electrical components having its specific shielding device. Electromagnetic shields are thus added to various locations of the electrical equipment to ensure the shielding of each specific component. However, adding such specific shielding devices to each specific component can be costly and result in additional operations during the manufacturing of the electrical equipment.
L’invention vise donc à proposer un dispositif électronique de puissance intégrant des éléments de blindage électromagnétiques de façon native, au moyen de caractéristiques structurelles d’éléments constitutifs d’un tel dispositif électronique.The invention therefore aims to propose a power electronic device integrating electromagnetic shielding elements natively, by means of structural characteristics of constituent elements of such an electronic device.
La présente invention vise ainsi à proposer un dispositif électronique de puissance comprenant :
- une première carte électronique sur laquelle un transformateur est disposé,
- une seconde carte électronique disposée en parallèle de la première carte électronique,
- une plaque métallique sur laquelle est fixée la première carte électronique, ladite plaque étant disposée entre les cartes de circuits imprimés à des fins de blindage électromagnétique,
dans lequel la plaque métallique comprend une unité de blindage sous forme de cavité dans laquelle est disposé ledit transformateur de manière à isoler électromagnétiquement le transformateur sur la première carte électronique.The present invention thus aims to propose an electronic power device comprising:
- a first electronic card on which a transformer is arranged,
- a second electronic card arranged in parallel with the first electronic card,
- a metal plate on which the first electronic card is fixed, said plate being placed between the printed circuit boards for electromagnetic shielding purposes,
wherein the metal plate comprises a shielding unit in the form of a cavity in which said transformer is arranged so as to electromagnetically isolate the transformer on the first electronic card.
L’invention permet ainsi d’utiliser une plaque métallique existante à la fois à des fins de blindage électromagnétique entre les deux cartes de circuits imprimés et d’isoler électromagnétiquement le transformateur sur la première carte électronique. Le nombre de pièce nécessaire au blindage électromagnétique est donc plus faible. Ainsi, la présente invention permet de réduire les coûts de fabrication pour une performance de blindage électromagnétique donnée.The invention thus makes it possible to use an existing metal plate both for electromagnetic shielding purposes between the two printed circuit boards and to electromagnetically isolate the transformer on the first electronic card. The number of parts required for electromagnetic shielding is therefore lower. Thus, the present invention makes it possible to reduce manufacturing costs for a given electromagnetic shielding performance.
Dans le cadre de la présente invention, la plaque métallique et l’unité de blindage sont donc formés d’un seul tenant, de préférence par moulage ou emboutissage. La plaque métallique et l’unité de blindage ne sont donc pas deux pièces indépendantes. La carte électronique peut être une carte de circuit imprimé.In the context of the present invention, the metal plate and the shielding unit are therefore formed in one piece, preferably by molding or stamping. The metal plate and the shielding unit are therefore not two independent parts. The electronic card may be a printed circuit board.
Par « cavité » on entend désigner au sens de la présente invention, un espace vide à l’intérieur de la plaque métallique. Une cavité est donc similaire à un trou borgne et non à une ouverture traversante car elle possède un fond.By “cavity” we mean, within the meaning of the present invention, an empty space inside the metal plate. A cavity is therefore similar to a blind hole and not to a through opening because it has a bottom.
L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.The invention may also include one or more of the following optional features, in any technically possible combination.
Avantageusement, la cavité présente des bords délimitant une ouverture, lesdits bords étant pourvus de point de fixation. De préférence, les points de fixation comportent des ouvertures filetées de réception de moyens de fixation tels que des vis. De préférence, des éléments de fixation mécaniques sont insérés dans les points de fixation mécanique de manière à assurer un contact électrique entre la cavité et la première carte électronique.Advantageously, the cavity has edges delimiting an opening, said edges being provided with a fixing point. Preferably, the fixing points include threaded openings for receiving fixing means such as screws. Preferably, mechanical fixing elements are inserted into the mechanical fixing points so as to ensure electrical contact between the cavity and the first electronic card.
Avantageusement, la cavité présente des bords délimitant une ouverture, des murets s’étendent à partir desdits bords en direction de la première carte électronique. Les murets permettent de limiter au maximum le jeu entre la carte électronique vers laquelle ils se dirigent et la plaque métallique. De préférence, les murets n’occupent qu’une partie des bords. Ceci permet de laisser passer la chaleur générée par le transformateur afin d’éviter d’avoir une zone confinée lorsque les murets occupent l’intégralité des bords de la cavité.Advantageously, the cavity has edges delimiting an opening, low walls extend from said edges towards the first electronic card. The walls make it possible to limit the play between the electronic card towards which they are directed and the metal plate as much as possible. Preferably, the walls only occupy part of the edges. This allows the heat generated by the transformer to pass in order to avoid having a confined area when the walls occupy the entire edges of the cavity.
Avantageusement, l’unité de blindage s’étend en direction opposée de la première carte électronique.Advantageously, the shielding unit extends in the opposite direction of the first electronic card.
Avantageusement, l’unité de blindage s’étend plus loin que la deuxième carte électronique. Ainsi, la deuxième carte électronique présente en regard de la première carte électronique une zone libre dans laquelle peut s’étendre l’unité de blindage. Grace à un tel recouvrement, cela permet d’obtenir un dispositif plus compact.Advantageously, the shielding unit extends further than the second electronic card. Thus, the second electronic card presents opposite the first electronic card a free zone in which the shielding unit can extend. Thanks to such a covering, this makes it possible to obtain a more compact device.
Avantageusement la première carte électronique est une carte de commande et la deuxième carte électronique est une carte de puissance. Par carte de commande on entend désigner une carte au potentiel basse tension et par carte de puissance, une carte au potentiel haute tension. En d’autres termes, des potentiels basse tension sont présents sur la carte de commande et des potentiels haute tension sont présents sur la carte de puissance.Advantageously, the first electronic card is a control card and the second electronic card is a power card. By control card we mean a card with low voltage potential and by power card, a card with high voltage potential. In other words, low voltage potentials are present on the control board and high voltage potentials are present on the power board.
Avantageusement, la deuxième carte électronique est connectée à au moins un module de puissance.Advantageously, the second electronic card is connected to at least one power module.
Avantageusement, le dispositif électronique comprend en outre un boitier renfermant la première et deuxième carte électronique et la plaque métallique, ladite plaque métallique étant fixée sur le boitier.Advantageously, the electronic device further comprises a housing enclosing the first and second electronic card and the metal plate, said metal plate being fixed on the housing.
L’invention a également pour objet un dispositif d’entrainement pour un engin de mobilité comprenant une machine électrique agencé pour entrainer l’engin et un dispositif d’électronique de puissance selon l’invention dans lequel le dispositif d’électronique de puissance est agencé pour fournir à la machine électrique une tension alternative.The invention also relates to a training device for a mobility machine comprising an electrical machine arranged to drive the machine and a power electronics device according to the invention in which the power electronics device is arranged to supply the electrical machine with alternating voltage.
L’invention a également pour objet un engin de mobilité comprenant le dispositif d’entrainement précité. L’engin de mobilité peut être un véhicule pour transporter des marchandises ou des personnes, tel qu’une automobile, un camion, un vélo électrique, un drone, une trottinette électrique, etc.The invention also relates to a mobility device comprising the aforementioned training device. The mobility device may be a vehicle for transporting goods or people, such as an automobile, a truck, an electric bicycle, a drone, an electric scooter, etc.
Selon un aspect de l’invention, le dispositif électronique de puissance consiste en un convertisseur de puissance tel qu’un onduleur.According to one aspect of the invention, the power electronic device consists of a power converter such as an inverter.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention.The invention will be better understood on reading the following description and examining the accompanying figures. These figures are given for illustrative purposes only but in no way limit the invention.
Les éléments identiques, similaires ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.Identical, similar or analogous elements retain the same reference from one figure to another.
Dans la description qui sera faite ci-après, l’invention sera décrite principalement en vue de la réalisation d’un onduleur, notamment destiné à alimenter une machine électrique tournante. Toutefois l’invention vise également tout dispositif électronique de puissance compatible avec les caractéristiques de l’invention.In the description which will be given below, the invention will be described mainly with a view to producing an inverter, in particular intended to power a rotating electrical machine. However, the invention also targets any electronic power device compatible with the characteristics of the invention.
La
- une première carte électronique 2 sur laquelle un transformateur 3 est disposé,
- une seconde carte électronique 4 disposée en parallèle de la première carte électronique 2,
- une plaque métallique 5 sur laquelle est fixée la première carte électronique 2, ladite plaque 5 étant disposée entre les cartes de circuits imprimés 2, 4 à des fins de blindage électromagnétique.There
- a first electronic card 2 on which a transformer 3 is arranged,
- a second electronic card 4 arranged in parallel with the first electronic card 2,
- a metal plate 5 on which the first electronic card 2 is fixed, said plate 5 being arranged between the printed circuit boards 2, 4 for electromagnetic shielding purposes.
La plaque métallique 5 comprend une unité de blindage 6 sous forme de cavité (dans la suite de la description on pourra donc utiliser le terme unité de blindage 6 ou cavité 6 qui désignent le même élément) dans laquelle est disposé ledit transformateur 3 de manière à l’isoler électromagnétiquement sur la première carte électronique 2. Ainsi, la plaque métallique 5 permet séparer électromagnétiquement la première carte électronique 2 de la deuxième carte électronique 4 et à la fois de séparer le transformateur 4 de la première carte électronique 2 des autres composants électriques tiers de cette même carte.The metal plate 5 comprises a shielding unit 6 in the form of a cavity (in the remainder of the description we can therefore use the term shielding unit 6 or cavity 6 which designate the same element) in which said transformer 3 is arranged so as to isolate it electromagnetically on the first electronic card 2. Thus, the metal plate 5 makes it possible to electromagnetically separate the first electronic card 2 from the second electronic card 4 and at the same time to separate the transformer 4 of the first electronic card 2 from the other electrical components third of this same card.
La plaque métallique 5 et donc par extension l’unité de blindage 6 formée en son sein sont réalisées de préférence en aluminium. La plaque métallique 5 est sensiblement plane à l’exception de l’unité de blindage 6 qui en fait saillie.The metal plate 5 and therefore by extension the shielding unit 6 formed within it are preferably made of aluminum. The metal plate 5 is substantially flat with the exception of the shielding unit 6 which projects from it.
L’unité de blindage 6 permet de protéger le rayonnement électromagnétique généré vers l'extérieur par le transformateur 3, réduisant ainsi les interférences électromagnétiques causées par le transformateur 3 à un dispositif externe disposé sur la carte électronique 2 et améliorant les performances de CEM du dispositif électronique 1.The shielding unit 6 can shield electromagnetic radiation generated to the outside by the transformer 3, thereby reducing electromagnetic interference caused by the transformer 3 to an external device disposed on the electronic board 2 and improving the EMC performance of the device electronic 1.
La première carte électronique 2 est fixée par vissage sur la plaque métallique 5. La première carte électronique 2 correspond à la partie basse tension du dispositif électronique 1.The first electronic card 2 is fixed by screwing to the metal plate 5. The first electronic card 2 corresponds to the low voltage part of the electronic device 1.
De préférence, la première carte électronique 2 est une carte de commande et la deuxième carte électronique 4 est une carte de puissance. La deuxième carte électronique 4 correspond à la haute tension du dispositif électronique 1.Preferably, the first electronic card 2 is a control card and the second electronic card 4 is a power card. The second electronic card 4 corresponds to the high voltage of the electronic device 1.
La carte de puissance est connectée à au moins un, de préférence plusieurs modules de puissance 20 configurés pour convertir une énergie électrique continue en une énergie électrique alternative pour alimenter un moteur électrique alimenté par le dispositif électronique de puissance 1. Ces modules de puissance 20 comprennent notamment des composants semi-conducteurs tels que des diodes et/ou des transistors, encapsulées dans une même enveloppe et par lesquels passe l’énergie électrique alimentant le moteur électrique. Un tel module de puissance est configuré pour permettre un passage commandé d’énergie électrique entre une batterie d’alimentation haute tension et la machine électrique.The power card is connected to at least one, preferably several power modules 20 configured to convert direct electrical energy into alternating electrical energy to power an electric motor powered by the electronic power device 1. These power modules 20 include in particular semiconductor components such as diodes and/or transistors, encapsulated in the same envelope and through which the electrical energy supplying the electric motor passes. Such a power module is configured to allow a controlled passage of electrical energy between a high voltage power supply battery and the electrical machine.
La carte de commande comprend des circuits électroniques de commande aptes à commander les modules de puissance 20 de la carte de puissance.The control card comprises electronic control circuits capable of controlling the power modules 20 of the power card.
L’unité de blindage 6 s’étend en direction opposée de la première carte électronique 2.The shielding unit 6 extends in the opposite direction from the first electronic card 2.
L’unité de blindage 6 s’étend plus loin que la deuxième carte électronique 4. Ainsi, la deuxième carte électronique 4 présente en regard de la première carte électronique une zone libre 4a dans laquelle s’étend l’unité de blindage 6.The shielding unit 6 extends further than the second electronic card 4. Thus, the second electronic card 4 presents opposite the first electronic card a free zone 4a in which the shielding unit 6 extends.
En variante non représentée, l’unité de blindage 6 s’étend moins loin que la deuxième carte électronique 4. Ainsi, la deuxième carte électronique 4 peut ne pas comprendre de zone libre 4a. L’unité de blindage 6 s’étend alors entre les deux cartes électroniques 2, 4 qui sont superposées l’une sur l’autreAs a variant not shown, the shielding unit 6 extends less far than the second electronic card 4. Thus, the second electronic card 4 may not include a free zone 4a. The shielding unit 6 then extends between the two electronic cards 2, 4 which are superimposed one on the other
De préférence, le dispositif comprend en outre des zones de fixation mécanique, par exemple collage, et/ou refroidissement 25 entre la plaque métallique 5 et le transformateur 3. Ces zones correspondent à des espaces libres situés entre le transformateur 3 et la plaque métallique 5 qui lui fait face. Trois zones 25 sont représentées sur la
Comme on peut le voir sur la
Dans l’exemple considéré, des murets 9 s’étendent à partir des bords 7 en direction de la première carte électronique 2. De préférence, les murets 9 n’occupent qu’une partie des bords 7. Les murets 7 s’étendent perpendiculairement à la plaque métallique 5 et sont au contact de la carte électronique 2. De préférence, les murets 7 sont d’un seul tenant avec la plaque métallique 5.In the example considered, walls 9 extend from the edges 7 towards the first electronic card 2. Preferably, the walls 9 only occupy part of the edges 7. The walls 7 extend perpendicularly to the metal plate 5 and are in contact with the electronic card 2. Preferably, the walls 7 are in one piece with the metal plate 5.
La cavité 6 présente un fond 11 qui s’étend parallèlement à la première carte électronique 2. Le fond 2 s’étend également parallèlement à la deuxième carte électronique 4.The cavity 6 has a bottom 11 which extends parallel to the first electronic card 2. The bottom 2 also extends parallel to the second electronic card 4.
Comme on peut le voir, le dispositif électronique 1 comprend en outre un boitier 12 renfermant la première et deuxième carte électronique 2, 4 et la plaque métallique 5, ladite plaque métallique 5 étant fixée sur le boitier 12.As can be seen, the electronic device 1 further comprises a housing 12 enclosing the first and second electronic card 2, 4 and the metal plate 5, said metal plate 5 being fixed on the housing 12.
La
Le dispositif d’entrainement 14 est agencé pour entrainer l’engin de mobilité 13. Le dispositif d’entrainement comprend une machine électrique 15 agencé pour entrainer l’engin 13 et un dispositif d’électronique de puissance 1. Le dispositif électronique de puissance 1 est agencé pour fournir à la machine électrique 15 une tension alternative, triphasée ici à titre d’exemple.The training device 14 is arranged to drive the mobility machine 13. The training device comprises an electric machine 15 arranged to drive the machine 13 and a power electronics device 1. The power electronics device 1 is arranged to supply the electrical machine 15 with an alternating voltage, three-phase here by way of example.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.Of course, the preceding description has been given by way of example only and does not limit the field of the invention from which one would not escape by replacing the different elements with any other equivalents.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Furthermore, the different features, variants, and/or embodiments of the present invention can be associated with each other in various combinations, as long as they are not incompatible or exclusive of each other.
Claims (11)
- une première carte électronique (2) sur laquelle un transformateur (3) est disposé,
- une seconde carte électronique (4) disposée en parallèle de la première carte électronique (2),
- une plaque métallique (5) sur laquelle est fixée la première carte électronique (2), ladite plaque (5) étant disposée entre les cartes de circuits imprimés (2, 4) à des fins de blindage électromagnétique,
- a first electronic card (2) on which a transformer (3) is arranged,
- a second electronic card (4) arranged in parallel with the first electronic card (2),
- a metal plate (5) on which the first electronic card (2) is fixed, said plate (5) being arranged between the printed circuit boards (2, 4) for electromagnetic shielding purposes,
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2205439A FR3136333A1 (en) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | Electronic power device intended for a training device for a mobility device |
| PCT/EP2023/065023 WO2023237502A1 (en) | 2022-06-07 | 2023-06-05 | Electronic power device for a drive device of a mobility vehicle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2205439A FR3136333A1 (en) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | Electronic power device intended for a training device for a mobility device |
| FR2205439 | 2022-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3136333A1 true FR3136333A1 (en) | 2023-12-08 |
Family
ID=82693836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2205439A Pending FR3136333A1 (en) | 2022-06-07 | 2022-06-07 | Electronic power device intended for a training device for a mobility device |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| WO (1) | WO2023237502A1 (en) |
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- 2022-06-07 FR FR2205439A patent/FR3136333A1/en active Pending
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2023
- 2023-06-05 WO PCT/EP2023/065023 patent/WO2023237502A1/en active Application Filing
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|---|---|
| WO2023237502A1 (en) | 2023-12-14 |
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