Exploration des stratégies de refroidissement par jets confinés pour les convertisseurs à composants WBG

Le système de transmission électrique est un élément clé de la mobilité future. Afin de réduire la masse embarquée dans les véhicules, il est souhaitable de réduire l'encombrement, d’augmenter le rendement et la densité de puissance de l'ensemble du système de traction électrique. L’émergence récente des nouvelles technologies de semiconducteurs à large bande interdite, aussi connus sous le terme anglais Wide-Band Gap (WBG), offrent un potentiel élevé pour des transmissions électriques efficientes, compactes et économiques. L’utilisation à performance maximale des composants WBG requiert cependant un système de refroidissement dédié et optimisé. Dans la littérature, de nouvelles architectures de systèmes de refroidissement sont apparues récemment pour répondre à cette problématique. Néanmoins, le développement de ces solutions nécessite un effort de recherche pour comprendre les phénomènes thermiques impliqués dans ce processus de refroidissement. Dans cette thèse, des solutions de refroidissement par impact de jets confinés seront étudiées. Avec l'augmentation constante de la densité de puissance des convertisseurs à base de composants WBG, la modélisation électrothermique devient une nécessité pour une prédiction précise des performances électriques et thermiques des composants (température de jonction), afin d’en améliorer leur fiabilité. 
Pour y parvenir, nous proposons dans cette thèse le développement d’une maquette expérimentale représentative d’une carte d’électronique de puissance (EdP) à base de composants WBG refroidie par jets confinés. Une méthodologie de mesure optique thermique sera déployée, pour établir une base de données expérimentales suffisamment représentative des composants WBG dans un environnement réel. Cette base de données sera confrontée aux modèles thermiques pertinents des références bibliographiques. Des modèles basés sur les réseaux d’impédances thermiques pourront ensuite être proposés et testés en vue de développer un outil de calcul pour estimer finement les températures de jonction des puces WBG.
 

Mots-clés : Composants Wide-Band Gap, Electronique de Puissance, Modélisation thermique.