Moteur hybride pour automobiles - Intégration machine électrique-convertisseur pour voitures hybrides

Pour équiper les voitures hybrides ou à pile à combustible, les machines électriques et les convertisseurs de puissance doivent offrir une densité de puissance, une température opérationnelle, une fiabilité et un coût exceptionnels. Le recours à la mécatronique et à des méthodes d’intégration novatrices à imagerie 3D ont permis d’intégrer ces deux organes.  

Cet ensemble intégré convertisseur-machine électrique destiné aux transmissions automobiles a été au cœur du projet de démonstrateur d’entraînement hybride de l’ECPE. L’ensemble est directement refroidi par le circuit desservant le moteur à combustion. L’intégration « mécatronique » assure au convertisseur dévolteur une densité de puissance extrême de 75 kVA/l qui transforme en défi technique la réalisation d’un circuit de refroidissement efficace dont le liquide réfrigérant atteint des températures de 115°C.

Contraintes à respecter par les circuits électroniques destinés aux transmissions :

-        températures du liquide de réfroidissement jusqu’à 115°C, températures ambiantes jusqu’à 140°C

-        courants élevés (plusieurs 100A), tensions de 200V à 450V

-        volume d’installation limité aux nombreux resserrements

-        forte sollicitation vibratoire

-        critères de fiabilité extrêmement sévères

-        objectifs de coûts exigeants.

Seule une conception optimisée permet de respecter ces spécifications thermiques très sévères. Tous les équipements à haute sensibilité thermique, les composants passifs et les semi-conducteurs doivent être raccordés efficacement au système de refroidissement censé offrir la capacité nécessaire en dépit d’un niveau de température très élevé.

Le module électronique doit notamment assurer une répartition homogène de la chaleur dégagée par la puce sur l’ensemble du semi-conducteur de puissance.