nouvelles electroniques de puissance

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L’électronique de puissance occupe une place de plus en plus importante dans
l’automobile et plus particulièrement dans le véhicule électrique.
C’est l’élement clé de l’onduleur de traction, du convertisseur DC/DC pour le
réseau de bord ainsi que du chargeur de batterie.
Les enjeux des Nouvelles Electroniques de Puissance sont :
 La réduction significative des coûts
 L’augmentation de la compacité volumique
 Un refroidissement plus efficace
 Topologies avancées d’électronique de puissance
 Nouvelles architectures/modules pour bus DC 600 à 900V
 Module de puissance avec capa/cooling intégré
 Optimisation des assemblages de puissance de la puce jusqu’Au
reffroidisseur
 Cooling systems à changement de phase
 Modélisations analytiques et numériques, électriques et thermiques,
fluidiques et thermodynamiques
 Nouveaux matériaux hétérogènes
 Convertisseurs grand gap
Le premier objectif des travaux est la réduction des coûts. L’axe de travail principal entrepris est l’augmentation de la tension d’alimentation de la chaine
de traction du véhicule électrique bien au dela de 400V, tension usuelle des batteries des véhicules électriques aujourdhui. Ceci permettrait de diminuer
le courant dans les puces IGBT de l’onduleur et par conséquent la quantité de sillicium utilisée et donc le coût. Par ailleurs, l’intégration de l’onduleur dans
le moteur permettant de mutualiser le packaging et le circuit de refroidissement, sera explorée dans le futur.
Le second objectif visé est la densification des onduleurs (volume et poids) qui sera réalisée à travers les travaux d’intégration 3D des composants actifs
et passifs et du refroidissement, l’exploitation du fort potentiel thermique du changement de phase (caloducs optimisés) ainsi que la montée en fréquence
de commutation des convertisseurs qui est désormais rendue possible par l’arrivée des semi-conducteurs grands gap (SiC et GaN).
 Nouvelles électroniques de puissance moins chères et/ou plus performantes
 Nouvelles pistes d’évolution des semiconducteurs et matériaux
 Mécatronique (intégration machine et électronique de puissance)
Enjeux
Thèmes de recherche
Description du projet
Perspectives
Partenaires associés
VEH.02
NOUVELLES ELECTRONIQUES DE PUISSANCE
D4
T3
V-Phase-leg
[L-R]lead1
[L-R]lead2
[L-R]lead3
[L-R]D-E [L-R]E-F [L-R]F-G [L-R]G-H
[L-R]I-J [L-R]J-K [L-R]K-L
[L-R]L-M
[L-R]Q-R [L-R]P-Q [L-R]O-P [L-R]N-O
T4'
T3' D3'
D3
D4'T4
out
Rg
-
+Cdc-link
Lload
Rload
Ice-exp
-
+
Vg
Udc
Iload
Vce-exp
Coaxial
Shunt
Collector high side (phase V)
Common terminal pin (phase V)
1
2
1
2
-
+
3
4
5
5
43 Load connections
Collector current measurement
t3
t4
Time(µs)
Ice (A), Vce (V)