EP1974435A2 - Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule - Google Patents

Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule

Info

Publication number
EP1974435A2
EP1974435A2 EP07718140A EP07718140A EP1974435A2 EP 1974435 A2 EP1974435 A2 EP 1974435A2 EP 07718140 A EP07718140 A EP 07718140A EP 07718140 A EP07718140 A EP 07718140A EP 1974435 A2 EP1974435 A2 EP 1974435A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
source
voltage
circuit
converter
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07718140A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Serge Loudot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP1974435A2 publication Critical patent/EP1974435A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/40—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
    • Y10S136/291—Applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
    • Y10S323/906—Solar cell systems

Definitions

  • the present invention relates to an electrical management device for vehicle power supply.
  • US-A-2002/000243 there is described a system providing a functionality identical to that described in US-A-5,479,557, but with the use of a DC / DC converter as an interface between the solar generator and the DC motor of the passenger compartment ventilation or the battery to maintain charge.
  • US-A-2002/000785 there is described a system providing a functionality identical to that described in document US-A-2002/000243, but the DG / DG converter first supplies the 42 Volt battery on which the necessary power is taken from the fan motor.
  • US-A-5.779.81 7 there is described a system providing a functionality identical to that described in US-A-5,479,557 with switching between solar cells according to whether we supply ventilation or that 'the battery charge is maintained. No electronic control of power is envisaged, the commutations are made by relays.
  • a first object of the invention is to simultaneously or independently manage two sources of continuous energy of different nature, typically solar cells and thermo-generators, each of these sources possibly being of any technology (for example: technology based monocrystalline or polycrystalline silicon for solar cells, and technology based on thermoelectric couples such as Te-Bi, Zn-Sb, or Skutterudite for the thermo generator).
  • this management carried out by a particular DC / DC converter makes it possible to absorb the maximum power that each source can supply at each instant under variable environmental conditions.
  • Such management given the low efficiency of these generators, provides optimal operation for an automotive application.
  • each source is dimension born at its optimum power / volume. Indeed, during the serial / parallel arrangement of elementary elements which constitute each generator, the number of elements in series is no longer conditioned by the battery. We size the power (that is to say the number of elements, the volume, and therefore the cost) just needed.
  • the possibility of having a source independent of the main network of the vehicle makes it possible to supply various devices during the test period or the period of tuning during which the main network is likely to be disturbed and to thus cause malfunctions of these devices.
  • the present invention relates to an electrical management device for vehicle power supply, characterized in that it comprises a single converter so as to minimize the number of components necessary to simultaneously control two energy sources, such as a photovoltaic source and a thermoelectric source, on board a motor vehicle which comprises at least one electric energy storage battery.
  • the converter comprises means for executing a control law dependent on the maximum electrical power of each source to maintain a determined level of charge of said electric storage battery.
  • the means of the converter for executing a control law uses circuits insensitive to variations in the voltage of said electric storage battery.
  • the means of the converter for executing a control law comprises a power control management means from the thermoelectric source. to maintain it at maximum power and a reference voltage management means.
  • said electric storage battery is chosen from at least the central battery of the vehicle, and / or a specialized battery, so that the management device operates even if the engine of the vehicle is stopped, and even if all consumer electrical circuits are cut.
  • the converter is equipped with a first converter resource for preventing the battery, whose high potential would be higher than that of a source of electrical energy, to discharge on said source .
  • said first resource of the converter is constituted by two diodes whose cathodes are connected in common and the anodes are respectively connected to the high potential of each first or second energy source, the common connection of the cathodes being connected to the battery.
  • the converter is equipped with a second resource for producing an electrical configuration signal in voltage and / or current output, the first and the second source of electrical energy.
  • the converter comprises two inputs respectively connected to a first filter connected to the highest potential of the first energy source and to a second filter connected to the highest potential of the second energy source.
  • each filter is a "gamma" filter composed respectively of a series inductor, and a parallel capacitor.
  • the two filters are calculated so that the inductances are constituted by the connection cables themselves.
  • the converter comprises a controller and a means for combining the currents coming from the two sources.
  • the current combining means comprises a transformer with two cores and three coils.
  • a third coil connected to the output of the current combining means.
  • the first coil comprises a second terminal which is connected to a switching terminal of a switching means controlled by the output signal from an output of the controller, and in that the second coil comprises a second terminal which is connected to a switching terminal of a switching means controlled by the output signal from an output of the controller.
  • each of the switches is constituted by a MOS type power transistor whose gate is connected to the corresponding control signal terminal of the controller, the drain is connected to a second terminal of one of the first or second windings of the transformer and the source is connected to the low potential line of the circuit of the invention.
  • a first high potential terminal of the third winding of the transformer is connected to the anode of a conduction diode whose cathode is respectively connected to the battery as well as to a first terminal of a storage capacitor whose second terminal is itself connected to the low potential line of the circuit.
  • the controller comprises two independent control loops implanted so as to optimally determine the control of each transistor or switching means.
  • each regulation loop cooperates:
  • a reference voltage generator intended to place the regulation in a mode at least close to the supply of a maximum electrical power
  • each of the inputs of the controller is connected to a generator circuit of an average value of the instantaneous measurement voltage of one or the other of the two sources, the output of the average voltage generator circuit. being connected to the input terminal of the relevant control loop.
  • each regulation loop comprises a subtracter circuit of the signals representing the regulation threshold of the regulation of the input terminal, the value at which the subtractor circuit subtracts the instantaneous or average value of the voltage from the input voltage. source transmitted to the input terminal, then a correction circuit which comprises a control pulse train generator for a switching means.
  • the pulse train generator is provided with means for determining the frequency, the duty cycle, the amplitude and the waveform of the pulse train.
  • the corrector circuit comprises means for varying its duty cycle.
  • the controller is equipped with a calibration circuit of the reference voltage which produces a stopping at regular intervals of a switching means to update the reference voltage applied to the terminal.
  • the calibration circuit also comprises a means for producing a switching off of the MOS transistor after a phase of progressive reduction of the conduction duration until its cancellation.
  • the management device comprises a temperature sensor, the controller cooperating with a circuit for calculating the reference voltage Vo / 2 directly deduced from the temperature by means of a temperature conversion function. in a reference voltage of the form Vo / 2.
  • a temperature sensor and / or a sunshine sensor are used to correct the reference voltage VO- ⁇ by means of a calibration circuit of the control reference voltage of the second source.
  • the calibration circuit of the reference voltage of the regulation of the second source with photovoltaic cells comprises a single-input memory indexed on the value representative of a measurement of the temperature
  • the memory produces an offset value E of the reference voltage and said offset value is produced at the negative input of a subtractor whose positive input is connected to a generator circuit of the voltage VO characteristic of the maximum power of the photovoltaic cell generator, the generator circuit of the voltage VO characteristic of the maximum power of the photovoltaic cell generator cooperating with a switching or connecting means for photovoltaic cells, so that the current and the voltage delivered by the photovoltaic generator operates in desired characteristics.
  • FIG. 1 is a diagram of a management device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a diagram of an electrical management device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a graph on which the voltage and power characteristics of a source of a first type used in the electrical management device of the invention have been reported;
  • FIG. 4 is a graph on which the voltage and power characteristics of a source of a second type used in the electrical management device of the invention have been reported;
  • FIG. 5 is a block diagram of a circuit used in the electrical management device of the second embodiment of the invention
  • FIG. 6 is a block diagram of another circuit used in the electrical management device of the second embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a series of four graphs of four control parameters of the device of the invention.
  • FIG. 8 is a graph making it possible to explain the operation of another control circuit of the device of the invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of another circuit used in the electrical management device of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 there are several ways to simultaneously manage two separate auxiliary energy sources (solar and thermoelectric).
  • the simplest and least efficient way is described in FIG. 1.
  • the vehicle not shown, comprises a battery 1.
  • This battery can be the central battery of the vehicle, normally powered by an alternator driven by the engine of the traditional vehicle.
  • the battery 1 is a specialized battery, which is connected via a circuit not shown in FIG. 1 to the on-board network.
  • the management device of the invention operates even if the engine of the vehicle is stopped, and even if all consumer electrical circuits are cut.
  • the management device of the invention comprises a single converter, identified by the letter C, which is connected by two separate inputs on the one hand to a first source of energy 2, on the other hand to a second source of electrical power 3.
  • the first source of electrical energy is composed of a thermo generator.
  • the second source of electrical energy is composed of a plurality of photovoltaic cells, for example arranged on the roof of the vehicle.
  • the converter C of the invention is equipped with one or more means, or cooperates with them, depending on whether they are integrated in the converter or simply electrically connected to the outside thereof.
  • the first resource of the converter makes it possible to prevent the battery or the other source, whose high potential would be higher than that of a source of electrical energy, from being discharged on said source.
  • this means consists of the two diodes 5 and 6.
  • a second resource (not shown) of the converter C makes it possible to produce an electrical configuration signal in voltage and / or current output, of the first and second sources of electrical energy. Particularly in the case of a stack of photovoltaic cells (case of the second source 3), it is possible on the basis of such a configuration signal to adapt by switching groups of photovoltaic cells in series and or in parallel with so that, in the case of photovoltaic cells, choose determined values of current and voltage available at the corresponding input of the converter C, these determined values corresponding to an optimal operation of both the converter C and the battery 1 when it is recharged .
  • the same electrical configuration resource is made for the first source 2 thermo generator.
  • the single converter comprises a first 5 and a second 6 diodes.
  • the anode of the first diode 5 is connected to a high potential point of the source 2 composed by a thermo generator.
  • the anode of the second diode is connected to a high potential point of the source 3 composed of a stack of photovoltaic cells.
  • the cathodes of the first 5 and second 6 diodes are connected together to the output of the single converter C, so that it is connected to the high potential terminal of the battery 1.
  • the low potential terminal of the battery 1 is connected at the same time to the low voltage terminals respectively of the first 2 and the second 3 sources of electrical energy.
  • the photovoltaic and thermoelectric sources must be configured to provide a voltage compatible with that of the battery. This limits the optimization possibilities of arrangement of the elementary cells (in series and / or in parallel) for a required power and an allocated volume.
  • the invention makes it possible to manage solar and thermoelectric energy sources at their maximum of available power whatever the environmental conditions (sunshine and temperature difference) which have a major influence on this maximum power.
  • the circuit of FIG. 2 details the diagram of the converter used.
  • the device of FIG. 2 comprises, as in the case of FIG. 1, a vehicle battery 10 whose lowest potential is connected to the lowest potential respectively of a first electric source 1 1 constituted by a thermo generator and of a second electrical source 12 constituted by a stack of photovoltaic cells.
  • the converter of the second embodiment of the invention Interleaved between the two sources 1 1 and 12 on the one hand and the battery 10 on the other hand, is disposed the converter of the second embodiment of the invention. It comprises a conversion part proper CO having two inputs respectively connected, on the one hand, to a first F1 filter connected to the most positive potential of the first energy source 11 and, on the other hand, to a second F2 filter connected to the most positive potential of the second energy source 12.
  • each filter is a "gamma" filter composed respectively of a series inductor such as inductors 13 or 15, and of a parallel capacitor like the capacitors 14 and 16.
  • the two filters F1 and F2 are calculated so that the inductors 13 and 15 are constituted by the connection cables themselves.
  • the actual converter CO comprises a controller 29 which comprises at least two input terminals respectively B connected to the output of the filter F1 protecting the first source 1 1 and C connected to the output of the filter F2 protecting the second source 12
  • the controller 29 has at least two output terminals D and E, respectively, which will be described hereinafter.
  • the controller CO then comprises a means A for combining the currents coming from the two sources 1 1 and 12.
  • the means for combining the currents A comprises a transformer with two cores and three coils:
  • a first coil 21 connected to the input of the converter CO connected to the output of the filter F2 of the second source of 12
  • a second coil 22 connected to the input of the converter CO connected to the output of the filter F1 of the first source 1 1
  • a third coil 24 connected to the output of the means for combining currents A.
  • the coils 21 and 22 are magnetically coupled by a core 20 and the coils 22 and 24 are coupled by a core 23, the two cores 20 and 23 can be associated in a single magnetic circuit in the manner of three-phase transformers.
  • the first coil 21 comprises a second terminal which is connected to a switching terminal of a switching means 25 controlled by the output signal from the output D of the controller 29.
  • the second coil 22 has a second terminal which is connected to a switching terminal of a switching means 26 controlled by the output signal coming from the output E of the controller 29.
  • each of the switches 25 or 26 may be turned ON or OFF.
  • Each switch 25 or 26 has a control terminal connected respectively to the output D and the output E of the controller 29.
  • Each switch 25 or 26 finally has a second switching terminal which is connected to the low potential line of the circuit of the controller. 'invention.
  • each of the switches 24 or 25 is constituted by a MOS type power transistor whose gate is connected to the corresponding control signal terminal of the controller 29, the drain is connected to a second terminal of a first or second winding of the transformer A and the source is connected to the low potential line of the circuit of the invention.
  • a first high potential terminal of the third winding 24 of the transformer A is connected to the anode of a a conduction diode 27 whose cathode is respectively connected to the output of the circuit of the invention intended to be connected to the battery 10 as well as to a first terminal of a storage capacitor 28 whose second terminal is itself connected to the low potential line of the circuit of the invention.
  • controller 29 is referenced from the point of view of the electrical voltages, by a connection line F to the low potential line of the circuit of the invention.
  • the positive supply line for polarizing the internal circuit of the controller 29 has not been shown.
  • the controller 29 includes means for generating a positive bias supply voltage and a circuit that converts input signals to inputs B and C as control signals on these outputs D and E.
  • the two sources thermo generator and solar cells
  • the two sources are connected to a single converter that ensures their simultaneous management.
  • the filter inductors 13 and 15 are in practice the wiring inductances between the sources and the converter. Indeed, the functional and architectural constraints make that the sources are generally distant from the converter (the solar cells are typically on the roof of the vehicle whereas the thermo generators are rather on the crankcase or the exhaust). We take advantage of this constraint to eliminate inductive elements (potentially voluminous and expensive) of the circuit.
  • the rest of the elements are physical components that are part of the converter.
  • the transformer A the secondary winding of which is shared; the output diode 27;
  • the auxiliary sources which are the thermo generator 1 1 and the solar cells 12, charge the battery and / or power accessories while the engine of the vehicle and any other source consuming fuel can be stopped (parking or hybrid operating in electric mode for example).
  • the basic operating principle imposed by the controller 29 is that of the switching power supply with energy recovery or "flyback" converter.
  • the magnetic circuit 20, 23 is magnetized alternately by one, 1 1, and the other, 12, sources, thanks to alternative operating sequences of the electronic switches 25 and 26.
  • Figure 1 details the sequencing of the control signals from the controller 29 and applied to the gate electrodes of the MOS transistors 25 and 26.
  • FIG. 3 shows the voltage and power characteristics of a thermo generator electrical source for two temperature gradients. For a first temperature gradient T1, the power characteristic 30 and the voltage characteristic 31 are shown.
  • the characteristic in tension is of the form:
  • V VO - rx I in which VO is the voltage of the open circuit thermoelectric generator, r is the internal resistance of the thermoelectric generator and I is the current delivered by the thermoelectric generator source on a receiver circuit.
  • the power output by such a generator is given by a relation of the form:
  • thermoelectric generator source V0 (T) / (2) xr
  • the value VO is directly related to the avalanche voltage of the photovoltaic cells, and the voltage delivered by the photovoltaic generator, at given sunlight, remains substantially constant as long as the current output does not exceed a limit value dependent on the solar radiation of the cells. PV.
  • the power being the result of the product V x I of the measured voltage and current flow is itself linear up to the maximum current value.
  • each transistor or its duty cycle
  • the conduction duration of each transistor is regulated by a regulator circuit of the internal duty cycle to the controller 29 to be on the operating point at maximum power of each generator, is :
  • thermo generator - VO / 2 for the thermo generator, as shown in Figure 3 which shows the current / power characteristics of a thermo generator for two different temperature gradients (the temperature difference applied to the thermo generator is more solid line than with dots).
  • controller 29 Since the electrical management device of the invention works with two electrical sources of different characteristics, its controller 29 must comprise two independent control loops whose characteristics are specified in order to optimally determine the control of each transistor or switching means. 25, 26.
  • Figure 5 shows the block diagram of one or other of these loops.
  • An input terminal 39 of either of the two loops implemented in the controller 29 (FIG. 2) is connected to a reference voltage generator for placing the control in a mode at least close to the supply of the control. 'maximum electric power.
  • the reference voltage applied to the input 39 of the control loop is:
  • a second input terminal 40 of one or the other regulation loop is respectively connected: to the input terminal C of the controller 29 to take the instantaneous voltage at the output of the filter F1 associated with the first heat source. generator ;
  • each of the inputs B or C of the controller 29 is connected to a generator circuit of an average value of the instantaneous measuring voltage of one or the other of the two sources.
  • the output of the average voltage generator circuit is then connected to the input terminal 40 of the control loop concerned.
  • Each regulation loop then comprises a subtracter circuit 38 of the signals representative of the adjustment threshold of the regulation of the input terminal 39, at which value the subtractor circuit 38 subtracts the instantaneous or average value of the voltage of the source transmitted to the input terminal 40.
  • the output value is then addressed to a correction circuit 41 which comprises a control pulse train generator for MOS transistor gate or more generally any switching means 25 or 26 depending on whether the regulation is devolved to the first source 1 1 or the second source 12.
  • the pulse train generator is provided with means for determining the frequency, the duty cycle, the amplitude and the waveform of the pulse train.
  • frequency, amplitude and waveform are kept constant while the corrector 41 includes means for varying the duty cycle, ie the ON conduction time of the transistor whose gate is connected to the output terminal D of the controller 29 connected to the output 42 of the control loop for the thermoelectric generator for the MOS transistor 25 or to the output terminal E of the control loop for the generator photovoltaic for the MOS 26 transistor.
  • FIG. 7 shows four timing diagrams of an exemplary operation of the circuit of FIG. 2, the controller 29 of which is equipped with two control loops similar to the loop of FIG. 5.
  • Curve 50 of the upper graph represents the variation of the magnetic flux in the secondary winding at the output of the transformer A.
  • the curve is constituted by a sequence of saw teeth, periodic to the switching frequency of the switching means 25 and 26.
  • the curve 51 of the following graph represents the evolution of the current in the output diode which is a periodic function in rectangular slots, periodic to the switching frequency of the switching means 25 and 26.
  • the curve 52 of the following graph shows the evolution of the current in one or the other of the switching means 25 or 26 when they are composed of a MOS transistor and which is a periodic function in trapezoidal slots, periodic to the frequency switching means 25 and 26.
  • Curve 53 of the following graph shows the evolution of the gate control voltage of each MOS transistor 25 or 26 which is a periodic function in rectangular slots, periodic to the switching frequency of the switching means 25 and 26.
  • each transistor concerned is placed in the ON conduction state (graph 53).
  • the current flowing through the drain-source path of the conductive transistors increases.
  • the magnetic energy is stored in the primary windings of the transformer A (increasing portions of the curve 50).
  • the circuit (or the primary circuits) is (are) open, the current is canceled in the primary (graph 52) and the energy stored in the primary is restored in the secondary winding (down part graph 50) at the same time, the secondary current can flow into the output diode which blocks the secondary during the magnetic charge period. It is thus possible to produce a voltage across the capacitor 28 output of the device of the invention, so that it can participate in recharging the battery 1.
  • the conduction time of the transistor i.e., the time during which it is 'ON' (driver) may be independent of the demagnetization time (ie the time between its switching 'OFF' (blocked) and the 'ON' ignition of the other transistor) or act directly on the duty cycle (ratio of the time when the transistor is 'ON' (conductive) to the duration of a period).
  • Voltage Vo is highly variable for the thermo generator, with environmental conditions. This is mainly due to temperature differences. It is therefore appropriate to calibrate the setpoint voltages applied to the input terminal 39 of the subtractor 38 of the control loop assigned to the control of the first source 11.
  • the controller 29 is equipped with a calibration circuit of the reference voltage (not shown) which produces a stop at regular intervals of the MOS transistor 25 which controls the thermo generator until the corresponding filtering capacitor 14 is charged. at the voltage Vo. This voltage is measured by the calibration circuit, and then the reference voltage applied to the terminal 39 is updated. At this moment, the calibration circuit produces an activation signal which enables the restart of the switching procedure and transfer of the power of the generator concerned on the control loop.
  • the calibration circuit also comprises a means for producing a switching off of the MOS transistor 25 after a phase of progressive reduction of the capacitance 14. duration of conduction until its cancellation ("soft stop”) as shown in Figure 8.
  • the electrical management device of the invention there is a temperature sensor.
  • the controller CO then cooperates with a circuit for calculating the reference voltage Vo / 2 directly deduced from the temperature by means of a function of converting the temperature into a reference voltage of the form VO / 2.
  • the calibration circuit comprises an input terminal 56 on which is applied a signal representative of the temperature of the thermo generator source 1 1 which is converted by an input signal conversion means into an address for reading a previously programmed table containing for each conversion value of the temperature signal, a value of the control reference voltage VO / 2 available at its reading terminal 58 which can then be connected to the input terminal 39 ( Figure 5) of the control loop assigned to the first source 1 1 thermo generator.
  • the reference voltage VO- ⁇ can be corrected by these measurements in order to to be more precisely on the point of operation at maximum power.
  • the voltage setpoint, connected to the input terminal 39 of the regulation loop assigned to the second photovoltaic cell power source 12 would be from a calibration circuit of the control reference voltage of the second source shown in Figure 6.
  • the regulating reference voltage calibration circuit of the second source comprises at least one input terminal 43 of a signal representative of the temperature of the photovoltaic cells, and / or an input terminal 45 of a signal of detection of the sunlight of the photovoltaic sensors.
  • the calibration circuit of the reference voltage of the regulation of the second photovoltaic cell source 12 comprises a single input memory 44 indexed on the value representative of a measurement of the temperature (input 43).
  • the calibration circuit of the reference voltage of the regulation of the second photovoltaic cell source 12 comprises a single-input memory 44 indexed on the value representative of a measurement of the irradiation (input 45).
  • the calibration circuit of the reference voltage of the regulation of the second photovoltaic cell source 12 comprises a memory with two inputs respectively indexed on the value representative of a measurement of the temperature (input 43) and on the representative value of a measure of sunshine (entry 45).
  • the reading value of the memory 44 is available on its read input 46 which produces an offset value E of the reference voltage va and said offset value is produced at the negative input of a subtractor 48 whose positive input is connected to a circuit 47 generating the voltage characteristic of the maximum power of the photovoltaic cell generator 12.
  • the output of the subtractor 48 is connected to the output terminal of the calibration circuit of the reference voltage of the control of the second source to photovoltaic cells and is therefore transmitted to the reference input terminal 39 of the control loop assigned to the control of the second photovoltaic cell source.
  • the circuit 47 generating the voltage characteristic of the maximum power of the photovoltaic cell generator 12 cooperates with a switching or connecting means for photovoltaic cells, so that the current and the voltage delivered by the Photovoltaic generator operates in desired characteristics which are not directly concerned by the present invention.
  • the memories 44 or 57 of the calibration circuits of the reference voltages may be replaced by calculating circuits in which functions representative of the desired calibration values are programmed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de gestion électrique pour alimentation électrique de véhicule. Le dispositif de gestion électrique pour alimentation électrique de véhicule comporte un unique convertisseur (CO) de manière à minimiser le nombre de composants nécessaires pour contrôler de manière simultanée deux sources d'énergie, comme une source photovoltaïque (2 ; 11) et une source thermoélectrique (3 ; 12), à bord d'un véhicule automobile qui comporte au moins une batterie de stockage d'énergie électrique (1).

Description

DISPOSITIF DE GESTION ELECTRIQUE POUR ALIMENTATION
ELECTRIQUE DE VEHICULE
La présente invention concerne un dispositif de gestion électrique pour alimentation électrique de véhicule.
La possibilité de fournir de l'énergie électrique à bord d'un véhicule automobile lorsque son moteur thermique est arrêté présente de nombreux avantages parmi lesquels :
- la fourniture de prestations électriques, le moteur thermique étant arrêté, y compris lors de stationnements de longue durée ;
- le maintien de la charge de la batterie ;
- la possibilité de maintenir en veille un plus grand nombre d'appareils électroniques (multimédia notamment) ; et
- d'autres prestations encore. D'autre part, si cet apport énergétique provient de sources
'gratuites', c'est-à-dire sans consommation d'un carburant, telles que des capteurs solaires ou des thermo générateurs (qui utilisent une partie de la chaleur perdue par le moteur thermique par exemple), cet apport d'énergie améliore le rendement énergétique du véhicule.
Solutions connues
Des applications peu répandues existent où des capteurs solaires sont installés sur le toit du véhicule et assurent ainsi la ventilation de l'habitacle lorsque le véhicule est stationné en plein soleil. Ceci permet de maintenir la température à l'intérieur de l'habitacle à un niveau semblable à celui de l'extérieur amenant ainsi un confort thermique appréciable lors de la prise du véhicule. D'autre part, il y a eu quelques communications sur des prototypes de camions équipés de thermo générateur en tellurure de bismuth sur le carter moteur ou sur l'échappement. Ceci aurait été décrit dans le but d'avoir une source d'énergie électrique annexe associée à une amélioration du rendement énergétique.
Dans le document US-A-5.479.557, il est décrit un système dans lequel l'énergie de cellules solaires est utilisée pour alimenter soit la ventilation de l'habitacle véhicule en stationnement soit pour maintenir la charge batterie. Les deux fonctions ne sont pas envisagées simultanément. Aucune autre source d'énergie (thermoélectrique par exemple) n'est envisagée.
Dans le document US-A-2002/000243, il est décrit un système fournissant une fonctionnalité identique à celle décrite dans le document US-A-5.479.557, mais avec l'utilisation d'un convertisseur DC/DC comme interface entre le générateur solaire et le moteur à courant continu de la ventilation habitacle ou la batterie à maintenir en charge. Dans le document US-A-2002/000785, il est décrit un système fournissant une fonctionnalité identique à celle décrite dans le document US-A-2002/000243, mais le convertisseur DG/DG alimente d'abord la batterie 42 Volts sur laquelle est prélevée la puissance nécessaire au moteur du ventilateur. Dans le document US-A-5.779.81 7, il est décrit un système fournissant une fonctionnalité identique à celle décrite dans le document US-A-5.479.557 avec des commutations entre cellules solaires selon que l'on alimente la ventilation ou qu'on maintient la charge de la batterie. Aucun contrôle par électronique de puissance n'est envisagé, les commutations sont faites par des relais.
Caractéristiques principales de l'invention
Un premier but de l'invention est de gérer simultanément ou indépendamment deux sources d'énergie continue de nature différentes, typiquement des cellules solaires et des thermo générateurs, chacune de ces sources pouvant être d'une quelconque technologie (à titre d'exemple: technologie à base de silicium mono cristallin ou poly cristallin pour les cellules solaires, et technologie à base de couples thermoélectriques comme Te-Bi, Zn-Sb, ou Skutterudite pour le thermo générateur).
Selon un autre but de l'invention, cette gestion réalisée par un convertisseur DC/DC particulier, permet d'absorber la puissance maximale que peut fournir chaque source à chaque instant dans des conditions environnementales variables. Une telle gestion, compte tenu du faible rendement de ces générateurs, apporte un fonctionnement optimal pour une application automobile.
Avantages de la solution proposée
La solution permet d'assurer une alimentation énergétique annexe avec les avantages suivants :
- économie de carburant: en effet, tout ou partie de l'énergie électrique produite ne vient pas du moteur thermique ou d'une pile à combustible, mais de la combustion d'un carburant,
- maintien d'une génération d'électricité sans apport de carburant et sans émissions,
- utilisation d'appareils et accessoires électriques ou recharge de leurs batteries lorsque le moteur thermique est arrêté,
- maintien de la charge de la batterie lors de stationnements prolongés (plusieurs semaines),
- maintien lorsque le véhicule est à l'état de moteur thermique arrêté, et lors de stationnements prolongés, de certaines prestations électriques,
- maintien en veille de certains équipements électroniques, de confort thermique, de ressources multimédia, etc. ,
- le convertisseur qui sert d'interface permet à chaque source de s'affranchir de la contrainte de fournir une tension compatible avec la tension batterie. Ainsi, chaque source est dimension née à son optimum puissance/volume. En effet, lors de l'agencement série/parallèle d'éléments élémentaires qui constituent chaque générateur, le nombre d'éléments en série n'est plus conditionné par la batterie. On dimensionne la puissance (c'est-à-dire le nombre d'éléments, le volume, et donc le coût) au juste nécessaire.
- la possibilité d'avoir une source indépendante du réseau principal du véhicule permet d'alimenter divers appareils lors de la période d'essais ou la période de mises au point durant lesquelles le réseau principal est susceptible d'être perturbé et d'occasionner ainsi des dysfonctionnements de ces appareils.
La gestion de sources de natures différentes assure une meilleure disponibilité de l'énergie. D'autre part, lorsque les deux sources sont disponibles, la puissance utile se trouve accrue.
A cette fin, la présente invention concerne un dispositif de gestion électrique pour alimentation électrique de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte un unique convertisseur de manière à minimiser le nombre de composants nécessaires pour contrôler de manière simultanée deux sources d'énergie, comme une source photovoltaïque et une source thermoélectrique, à bord d'un véhicule automobile qui comporte au moins une batterie de stockage d'énergie électrique. Selon un aspect de l'invention, le convertisseur comporte un moyen pour exécuter une loi de commande dépendant de la puissance électrique maximale de chaque source pour maintenir un niveau déterminé de charge de ladite batterie de stockage électrique. Selon un aspect de l'invention, le moyen du convertisseur pour exécuter une loi de commande, utilise des circuits insensibles aux variations de la tension de ladite batterie de stockage électrique.
Selon un aspect de l'invention, le moyen du convertisseur pour exécuter une loi de commande comporte un moyen de gestion du contrôle de la puissance issue de la source thermoélectrique pour le maintenir à puissance maximum et un moyen de gestion de tension de référence.
Selon un aspect de l'invention, ladite batterie de stockage électrique est choisie parmi au moins la batterie centrale du véhicule, et/ou une batterie spécialisée, de sorte que le dispositif de gestion fonctionne même si le moteur thermique du véhicule est arrêté, et même si l'ensemble des circuits électriques consommateurs sont coupés.
Selon un aspect de l'invention, le convertisseur est équipé d'une première ressource du convertisseur permettant d'empêcher que la batterie, dont le potentiel haut serait plus élevé que celui d'une source d'énergie électrique, se décharge sur ladite source.
Selon un aspect de l'invention, ladite première ressource du convertisseur est constituée par deux diodes dont les cathodes sont connectées en commun et les anodes sont connectées respectivement au potentiel élevé de chaque première ou seconde sources d'énergie, la connexion commune des cathodes étant connectée à la batterie.
Selon un aspect de l'invention, le convertisseur est équipé d'une seconde ressource pour produire un signal de configuration électrique en tension et/ou en courant débité, de la première et ou de la seconde source d'énergie électrique.
Selon un aspect de l'invention, le convertisseur comporte deux entrées respectivement connectées à un premier filtre connecté au potentiel le plus haut de la première source d'énergie et à un second filtre connecté au potentiel le plus haut de la seconde source d'énergie.
Selon un aspect de l'invention, chaque filtre est un filtre en «gamma» composé respectivement d'une inductance série, et un condensateur parallèle. Selon un aspect de l'invention, les deux filtres sont calculés de manière à ce que les inductances soient constituées par les câbles de connexion eux-mêmes.
Selon un aspect de l'invention, le convertisseur comporte un contrôleur et un moyen pour combiner les courants issus des deux sources.
Selon un aspect de l'invention, le moyen de combinaison des courants comporte un transformateur à deux noyaux et trois bobines
--- une première bobine connectée à l'entrée du convertisseur connectée à la sortie du filtre de la seconde source,
--- une seconde bobine connectée à l'entrée du convertisseur connectée à la sortie du filtre de la première source, et
--- une troisième bobine connectée à la sortie du moyen de combinaisons des courants.
Selon un aspect de l'invention, la première bobine comporte une seconde borne qui est connectée à une borne de commutation d'un moyen de commutation commandé par le signal de sortie issue d'une sortie du contrôleur, et en ce que la seconde bobine comporte une seconde borne qui est connectée à une borne de commutation d'un moyen de commutation commandé par le signal de sortie issue d'une sortie du contrôleur.
Selon un aspect de l'invention, chacun des commutateurs est constitué par un transistor de puissance de type MOS dont la grille est connectée à la borne de signal de commande correspondante du contrôleur, le drain est connecté à une seconde borne d'un des premier ou second enroulements du transformateur et la source est connectée à la ligne de potentiel bas du circuit de l'invention.
Selon un aspect de l'invention, une première borne de potentiel haut du troisième enroulement du transformateur est connectée à l'anode d'une diode de conduction dont la cathode est respectivement connectée à la batterie ainsi que à une première borne d'un condensateur de stockage dont la seconde borne est elle-même connectée à la ligne de potentiel bas du circuit.
Selon un aspect de l'invention, le contrôleur comporte deux boucles de régulation indépendantes implantées de façon à déterminer de manière optimale le pilotage de chaque transistor ou moyen de commutation.
Selon un aspect de l'invention, chaque boucle de régulation coopère :
- avec un générateur de tension de référence destiné à placer la régulation dans un mode au moins voisin de la fourniture d'une puissance électrique maximale,
- avec l'une ou l'autre de la borne d'entrée du contrôleur pour prendre la tension instantanée en sortie du filtre associé à la première source thermoélectrique; ou de la borne d'entrée du contrôleur pour prendre la tension instantanée en sortie du filtre associé à la seconde source à cellules photovoltaïques.
Selon un aspect de l'invention, chacune des entrées du contrôleur est connectée à un circuit générateur d'une valeur moyenne de la tension de mesure instantanée de l'une ou l'autre des deux sources, la sortie du circuit générateur de tension moyenne étant connectée à la borne d'entrée de la boucle de régulation concernée.
Selon un aspect de l'invention, chaque boucle de régulation comporte un circuit soustracteur des signaux représentatifs du seuil de réglage de la régulation de la borne d'entrée, valeur à laquelle le circuit soustracteur soustrait la valeur instantanée ou moyenne de la tension de la source transmise à la borne d'entrée, puis un circuit correcteur qui comporte un générateur de trains d'impulsions de commande pour un moyen de commutation. Selon un aspect de l'invention, le générateur de trains d'impulsions est doté de moyens pour déterminer la fréquence, le rapport cyclique, l'amplitude et la forme d'onde du train d'impulsion. Selon un aspect de l'invention, le circuit correcteur comporte un moyen pour faire varier son rapport cyclique.
Selon un aspect de l'invention, le contrôleur est équipé d'un circuit de calibrage de la tension de référence qui produit un arrêt à intervalles réguliers d'un moyen de commutation pour mettre à jour la tension de référence appliquée à la borne.
Selon un aspect de l'invention, le circuit de calibrage comporte aussi un moyen pour produire un arrêt des commutations du transistor MOS après une phase de réduction progressive de la durée de conduction jusqu'à son annulation.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de gestion comporte un capteur de température, le contrôleur coopérant avec un circuit de calcul de la tension de référence Vo/2 directement déduite de la température au moyen d'une fonction de conversion de la température en une tension de référence de la forme Vo/2.
Selon un aspect de l'invention,, pour la seconde source d'énergie électrique à cellules solaires, un capteur de température et/ou un capteur d'ensoleillement sont mis en oeuvre pour corriger la tension de référence VO-ε au moyen d'un circuit de calibrage de la tension de référence de régulation de la seconde source.
Selon d'autres aspects de l'invention :
- le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques comporte une mémoire à entrée unique indexée sur la valeur représentative d'une mesure de la température,
- le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques comporte une mémoire à entrée unique indexée sur la valeur représentative d'une mesure de l'ensoleillement, - le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques comporte une mémoire à deux entrées indexées respectivement sur la valeur représentative d'une mesure de la température et sur la valeur représentative d'une mesure de l'ensoleillement.
Selon un aspect de l'invention, la mémoire produit une valeur de décalage E de la tension de référence et ladite valeur de décalage est produite à l'entrée négative d'un soustracteur dont l'entrée positive est connectée à un circuit générateur de la tension VO caractéristique de la puissance maximale du générateur à cellules photovoltaïques, le circuit générateur de la tension VO caractéristique de la puissance maximale du générateur à cellules photovoltaïques coopérant avec un moyen de commutation ou de branchement de cellules photovoltaïques, de sorte que le courant et la tension délivrées par le générateur photovoltaïque fonctionne dans des caractéristiques désirées.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 est un schéma d'un dispositif de gestion selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est un schéma d'un dispositif de gestion électrique selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est un graphique sur lequel ont été reportées les caractéristiques en tension et en puissance d'une source d'un premier type utilisée dans le dispositif de gestion électrique de l'invention ; - la figure 4 est un graphique sur lequel ont été reportées les caractéristiques en tension et en puissance d'une source d'un second type utilisée dans le dispositif de gestion électrique de l'invention ;
- la figure 5 est un schéma bloc d'un circuit utilisé dans le dispositif de gestion électrique du second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est un schéma bloc d'un autre circuit utilisé dans le dispositif de gestion électrique du second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 7 est une série de quatre graphes de quatre paramètres de contrôle du dispositif de l'invention ;
- la figure 8 est un graphe permettant d'expliquer le fonctionnement d'un autre circuit de contrôle du dispositif de l'invention ; et
- la figure 9 est un schéma bloc d'un autre circuit utilisé dans le dispositif de gestion électrique du second mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée
Selon l'invention, il existe plusieurs façons de gérer simultanément deux sources d'énergie auxiliaires distinctes (solaires et thermo électrique). La façon la plus simple et la moins performante est décrite par la Fig. 1 . À la figure 1 , on a représenté un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention. Le véhicule, non représenté, comporte une batterie 1 . Cette batterie peut être la batterie centrale du véhicule, normalement alimentée par un alternateur entraîné par le moteur thermique du véhicule traditionnel. Dans une variante, la batterie 1 est une batterie spécialisée, qui est connectée par l'intermédiaire d'un circuit non représenté à la figure 1 au réseau de bord. Dans l'un ou l'autre cas, que la batterie 1 soit la batterie centrale du véhicule ou qu'elle soit une batterie spécialisée, le dispositif de gestion de l'invention fonctionne même si le moteur thermique du véhicule est arrêté, et même si l'ensemble des circuits électriques consommateurs sont coupés. Le dispositif de gestion de l'invention comporte un convertisseur unique, repéré par la lettre C, qui est connecté par deux entrées distinctes d'une part à une première source d'énergie électrique 2, d'autre part à une seconde source d'énergie électrique 3. Dans un mode préféré de réalisation, la première source d'énergie électrique est composée par un thermo générateur. La seconde source d'énergie électrique est composée par une pluralité de cellules photovoltaïques, par exemple disposées sur le pavillon du véhicule.
Le convertisseur C de l'invention est équipé d'un ou de plusieurs moyens, ou coopère avec ceux-ci, selon qu'ils sont intégrés au convertisseur ou simplement électriquement connectés à l'extérieur de celui-ci. La première ressource du convertisseur permet d'empêcher que la batterie ou l'autre source, dont le potentiel haut serait plus élevé que celui d'une source d'énergie électrique, se décharge sur ladite source. Dans le mode de réalisation de la figure 1 , ce moyen est constitué par les deux diodes 5 et 6.
Une seconde ressource (non représentée) du convertisseur C permet de produire un signal de configuration électrique en tension et/ou en courant débité, de la première et ou de la seconde source d'énergie électrique. Particulièrement dans le cas d'une pile de cellules photovoltaïques (cas de la seconde source 3), il est possible sur la base d'un tel signal de configuration d'adapter par commutation de groupes de cellules photovoltaïques en série et ou en parallèle de façon à, dans le cas des cellules photovoltaïques, choisir des valeurs déterminées de courant et de tension disponibles à l'entrée correspondante du convertisseur C, ces valeurs déterminées correspondant à un fonctionnement optimal tant du convertisseur C que de la batterie 1 lors de sa recharge. La même ressource de configuration électrique est réalisée pour la première source 2 à thermo générateur. Dans le premier mode de réalisation du dispositif de l'invention représenté à la figure 1 , le convertisseur unique comporte une première 5 et une seconde 6 diodes. L'anode de la première diode 5 est connectée à un point de potentiel élevé de la source 2 composée par un thermo générateur. L'anode de la seconde diode est connectée à un point de potentiel élevé de la source 3 composées par une pile de cellules photovoltaïques. Les cathodes des première 5 et seconde 6 diodes sont connectées ensemble à la sortie de l'unique convertisseur C, de sorte qu'elle soit connectée à la borne de potentiel élevé de la batterie 1 . La borne de potentiel bas de la batterie 1 est connectée en même temps aux bornes de potentiel bas respectivement de la première 2 et de la seconde 3 sources d'énergie électrique.
Cette topologie présente cependant des inconvénients décrits ci-après.
Les sources photovoltaïque et thermoélectrique doivent être configurées de façon à fournir une tension compatible avec celle de la batterie. Ce qui limite les possibilités d'optimisation d'agencement des cellules élémentaires (en série et/ou en parallèle) pour une puissance requise et un volume alloué.
Les sources d'énergies sont mal utilisées. En effet, l'absence de pilotage fait qu'elles ne peuvent être utilisées à leurs point de puissance maximum dans toutes les conditions (niveau d'ensoleillement pour les cellules solaires et différence de température pour les thermo générateurs).
Dans un second mode de réalisation, l'invention permet de gérer les sources d'énergies solaire et thermoélectrique à leur maximum de puissance disponible quelles que soient les conditions environnementales (ensoleillement et différence de température) qui ont une influence majeure sur cette puissance maximale. Le circuit de la Fig. 2 détaille le schéma du convertisseur utilisé.
Le dispositif de la figure 2 comporte comme dans le cas de la figure 1 une batterie de véhicule 10 dont le potentiel le plus bas est connecté au potentiel les plus bas respectivement d'une première source électrique 1 1 constituées par un thermo générateur et d'une seconde source électrique 12 constituées par une pile de cellules photovoltaïques.
Intercalé entre les deux sources 1 1 et 12 d'une part et la batterie 1 0 d'autre part, est disposé le convertisseur du second mode de réalisation de l'invention. Il comporte une partie de conversion proprement dite CO présentant deux entrées respectivement connectées, d'une part, à un premier filtre F1 connecté au potentiel le plus positif de la première source d'énergie 1 1 et, d'autre part, à un second filtre F2 connecté au potentiel le plus positif de la seconde source d'énergie 12. Dans un mode particulier de réalisation chaque filtre est un filtre en «gamma» composé respectivement d'une inductance en série comme les inductances 13 ou 15, et d'un condensateur parallèle comme les condensateurs 14 et 16. Dans un mode particulier de réalisation les deux filtres F1 et F2 sont calculés de manière à ce que les inductances 13 et 1 5 soient constituées par les câbles de connexion eux-mêmes.
Par ailleurs, le convertisseur proprement dit CO comporte un contrôleur 29 qui comporte au moins deux bornes d'entrée respectivement B connectée à la sortie du filtre F1 protégeant la première source 1 1 et C connectée à la sortie du filtre F2 protégeant la seconde source 12. Le contrôleur 29 comporte au moins deux bornes de sortie respectivement D et E qui seront décrites ci-après. Le contrôleur CO comporte ensuite un moyen A pour combiner les courants issus des deux sources 1 1 et 12. Préférentiellement, le moyen de combinaisons des courants A comporte un transformateur à deux noyaux et trois bobines :
-- une première bobine 21 connectée à l'entrée du convertisseur CO connecté à la sortie du filtre F2 de la seconde source de 12, -- une seconde bobine 22 connectée à l'entrée du convertisseur CO connectée à la sortie du filtre F1 de la première source 1 1 , et
-- une troisième bobine 24 connectée à la sortie du moyen de combinaisons des courants A.
Les bobines 21 et 22 sont magnétiquement couplés par un noyau 20 et les bobines 22 et les 24 sont couplées par un noyau 23, les deux noyaux 20 et 23 pouvant être associées dans un circuit magnétique unique à la manière des transformateurs triphasés. La première bobine 21 comporte une seconde borne qui est connectée à une borne de commutation d'un moyen de commutation 25 commandé par le signal de sortie issu de la sortie D du contrôleur 29. La seconde bobine 22 comporte une seconde borne qui est connectée à une borne de commutation d'un moyen de commutation 26 commandé par le signal de sortie issu de la sortie E du contrôleur 29.
En fonction du style de l'état du signal de sortie correspondant du contrôleur 29, chacun des commutateurs 25 ou 26 peut être ouvert 'ON' ou fermé 'OFF'. Chaque commutateur 25 ou 26 comporte une borne de commande connectée respectivement à la sortie D et à la sortie E du contrôleur 29. Chaque commutateur 25 ou 26 comporte enfin une seconde borne de commutation qui est reliée à la ligne de potentiel bas du circuit de l'invention.
Dans un mode préféré de réalisation chacun des commutateurs 24 ou 25 est constitué par un transistor de puissance de type MOS dont la grille est connectée à la borne de signal de commande correspondante du contrôleur 29, le drain est connecté à une seconde borne d'un des premier ou second enroulement du transformateur A et la source est connectée à la ligne de potentiel bas du circuit de l'invention.
Une première borne de potentiel haut du troisième enroulement 24 du transformateur A est connectée à l'anode d'une diode de conduction 27 dont la cathode est respectivement connectée à la sortie du circuit de l'invention destinée à être connectée à la batterie 10 ainsi que à une première borne d'un condensateur 28 de stockage dont la seconde borne est elle-même connectée à la ligne de potentiel bas du circuit de l'invention.
Enfin, le contrôleur 29 est référencé au point de vue des tensions électriques, par une ligne de connexion F à la ligne de potentiel bas du circuit de l'invention. On n'a pas représenté la ligne d'alimentation positive permettant de polariser le circuit interne du contrôleur 29. Le contrôleur 29 comporte cependant un moyen pour générer une tension d'alimentation positive de polarisation et un circuit qui transforme des signaux d'entrée sur les entrées B et C en signaux de commande sur ces sorties D et E.
Les avantages du second mode de réalisation de l'invention sont les suivants. Tout d'abord, les deux sources (thermo générateur et cellules solaires) sont connectées à un même convertisseur qui assure leur gestion simultanée.
Les inductances de filtrage 13 et 1 5 sont en pratique les inductances de câblage entre les sources et le convertisseur. En effet, les contraintes fonctionnelle et architecturales font que les sources sont généralement éloignées du convertisseur (les cellules solaires sont typiquement sur le toit du véhicule tandis que les thermo générateurs sont plutôt sur le carter moteur ou l'échappement). On profite de cette contrainte pour éliminer des éléments inductifs (potentiellement volumineux et coûteux) du circuit.
Le reste des éléments {hors batterie) sont des composants physiques qui font partie du convertisseur.
Cette topologie permet d'allouer certains composants aux deux générateurs. On compte parmi eux :
- le transformateur A dont l'enroulement secondaire est partagé ; - la diode de sortie 27 ;
- la capacité de filtrage 28 en sortie.
Dans cette configuration, les sources auxiliaires que sont le thermo générateur 1 1 et les cellules solaires 12, chargent la batterie et/ou alimentent des accessoires alors que le moteur du véhicule et toute autre source consommant du carburant peuvent être arrêté (stationnement ou hybride fonctionnant en mode électrique par exemple).
Mise en œuyre
Le principe de base du fonctionnement imposé par le contrôleur 29 est celui de l'alimentation à découpage à récupération d'énergie ou convertisseur «flyback». Le circuit magnétique 20, 23 est magnétisé alternativement par l'une, 1 1 , et l'autre, 12, sources, grâce à des séquences de fonctionnement alternatives des commutateurs électroniques 25 et 26. La Figure 1 détaille le séquencement des signaux de commande issus du contrôleur 29 et appliqués aux électrodes de grille des transistors MOS 25 et 26.
Le circuit magnétique est magnétisé alternativement par chaque transistor 25 ou 26 pendant une durée issue de la régulation obtenue à partir de la tension moyenne mesurée de leur capacité de filtrage respective (14 et 16). Le fonctionnement peut être aussi bien continu que discontinu selon que le flux magnétique dans l'enroulement secondaire peut s'annuler ou non. A la figure 3, on a représenté les caractéristiques en tension et en puissance d'une source électrique à thermo générateur pour deux gradients de température. Pour un premier gradient de température T1 , on a représenté la caractéristique en puissance 30 et la caractéristique en tension 31 . La caractéristique en tension est de la forme :
V = VO - r x I dans laquelle VO est la tension du générateur thermo électrique à circuit ouvert, r est la résistance interne du générateur thermo électrique et I est le courant débité par la source à générateur thermo électrique sur un circuit récepteur. La puissance débitée par un tel générateur est donnée par une relation de la forme :
P = V x I
P = I x (VO - rxl) qui présente un maximum pour la valeur IO = V0/2r.
Pour un autre gradient de température T2, on a représenté le couple de caractéristiques en puissance 32 et en tension 33 du même générateur. La variation entre les deux gradients est établie par la tension à vide VO = VO(T) où T est le gradient de températures du générateur.
Le contrôle du dispositif de gestion électrique de l'invention est exécuté sur une loi à puissance maximale de sorte que le courant débité par la source à générateur thermo électrique est donc de la forme: IO(T) = V0(T)/(2 x r) qui peut donc être déterminée a priori et enregistré dans le contrôleur 29.
A la figure 4, on a représenté les caractéristiques en tension et en puissance d'une source électrique à cellules photovoltaïques pour deux ensoleillements différents.
Pour un premier niveau d'ensoleillement, on a un couple de caractéristiques en puissance 34 et en tension 35, puis pour un second niveau d'ensoleillement on a un couple de caractéristiques en puissance 36 et en tension 37.
La valeur VO est directement liée à la tension d'avalanche des cellules photovoltaïques, et la tension délivrée par le générateur photovoltaïque, à ensoleillement donné, reste sensiblement constante tant que le courant débité ne dépasse pas une valeur limite dépendante de l'ensoleillement des cellules photovoltaïques. La puissance étant le résultat du produit V x I de la tension mesurée et du courant débité est elle-même linéaire jusqu'à la valeur de courant maximale.
Compte tenu des caractéristiques électriques de chaque source, la durée de conduction de chaque transistor (ou son rapport cyclique) est régulée par un circuit de régulation du rapport cyclique interne au contrôleur 29 pour être sur le point de fonctionnement à puissance maximum de chaque générateur, soit :
- VO/2 pour le thermo générateur, comme le montre la Figure 3 qui représente les caractéristiques courant/puissance d'un thermo générateur pour deux gradients de température différents (l'écart de température appliqué au thermo générateur est plus en trait plein qu'en pointillés).
- VO-ε pour les cellules solaires, E étant une fraction relativement faible de VO de façon à se maintenir juste au point à puissance maximum lorsque la tension commence à chuter, comme le montre la Figure 4.
Du fait que le dispositif de gestion électrique de l'invention travaille avec deux sources électriques de caractéristiques différentes, son contrôleur 29 doit comporter deux boucles de régulation indépendantes dont les caractéristiques sont spécifiées pour déterminer de manière optimale le pilotage de chaque transistor ou moyen de commutation 25, 26.
La figure 5 montre le schéma de principe de l'une ou l'autre de ces boucles. Une borne d'entrée 39 de l'une ou l'autre des deux boucles implémentées dans le contrôleur 29 (Figure 2) est connectée à un générateur de tension de référence destiné à placer la régulation dans un mode au moins voisin de la fourniture d'une puissance électrique maximale. De ce fait, ainsi qu'il a été expliqué plus haut, la tension de référence appliquée à l'entrée 39 de la boucle de régulation est :
• VO/2 pour la boucle de régulation sur la première source 1 1 à thermo générateur ; • VO-ε pour la boucle de régulation sur la seconde source 12 à cellules photovoltaïques.
Une seconde borne d'entrée 40 de l'une ou l'autre boucle de régulation est respectivement connectée : - à la borne d'entrée C du contrôleur 29 pour prendre la tension instantanée en sortie du filtre F1 associé à la première source à thermo générateur ;
- à la borne d'entrée B du contrôleur 29 pour prendre la tension instantanée en sortie du filtre F2 associé à la seconde source à cellules photovoltaïques.
Dans un mode particulier de réalisation, chacune des entrées B ou C du contrôleur 29 est connectée à un circuit générateur d'une valeur moyenne de la tension de mesure instantanée de l'une ou l'autre des deux sources. La sortie du circuit générateur de tension moyenne est alors connectée à la borne d'entrée 40 de la boucle de régulation concernée.
Chaque boucle de régulation comporte ensuite un circuit soustracteur 38 des signaux représentatifs du seuil de réglage de la régulation de la borne d'entrée 39, valeur à laquelle le circuit soustracteur 38 soustrait la valeur instantanée ou moyenne de la tension de la source transmise à la borne d'entrée 40. La valeur de sortie est alors adressée à un circuit correcteur 41 qui comporte un générateur de trains d'impulsions de commande pour grille de transistor MOS ou plus généralement de tout moyen de commutation 25 ou 26 selon que la boucle de régulation est dévolue à la première source 1 1 ou à la seconde source 12.
Le générateur de trains d'impulsions est doté de moyens pour déterminer la fréquence, le rapport cyclique, l'amplitude et la forme d'onde du train d'impulsion. Dans un mode préféré de réalisation, fréquence, amplitude et forme d'onde sont maintenues constantes tandis que le correcteur 41 comporte un moyen pour faire varier le rapport cyclique, c'est-à-dire la durée de conduction 'ON' du transistor dont la grille est connectée à la borne de sortie D du contrôleur 29 connectée à la sortie 42 de la boucle de régulation pour le générateur thermo électrique pour le transistor MOS 25 ou à la borne de sortie E de la boucle de régulation pour le générateur photovoltaïque pour le transistor MOS 26.
A la Figure 7 on a représenté quatre chronogrammes d'un exemple de fonctionnement du circuit de la Figure 2 dont le contrôleur 29 est équipé de deux boucles de régulation analogues à la boucle de la figure 5. La courbe 50, du graphe supérieur représente la variation du flux magnétique dans l'enroulement secondaire en sortie du transformateur A. La courbe est constituée par une séquence de dents de scie, périodique à la fréquence de commutation des moyens de commutation 25 et 26. La courbe 51 du graphe suivant représente l'évolution du courant dans la diode de sortie qui est une fonction périodique en créneaux rectangulaires, périodique à la fréquence de commutation des moyens de commutation 25 et 26.
La courbe 52 du graphe suivant représente l'évolution du courant dans l'un ou l'autre des moyens de commutation 25 ou 26 quand ils sont composés d'un transistor MOS et qui est une fonction périodique en créneaux trapèzes, périodique à la fréquence de commutation des moyens de commutation 25 et 26.
La courbe 53 du graphe suivant représente l'évolution de la tension de commande de grille de chaque transistor MOS 25 ou 26 qui est une fonction périodique en créneaux rectangulaires, périodique à la fréquence de commutation des moyens de commutation 25 et 26.
Pendant la durée de conduction déterminée par la boucle de régulation décrite à l'aide de la figure 5 du contrôleur 29, chaque transistor concerné est placé en état de conduction 'ON' (graphe 53). En réponse, le courant traversant le chemin drain -source des transistors rendus conducteurs, étant entendu, qu'un seul pourrait être rendu conducteur, augmente. Il en résulte que l'énergie magnétique se stocke dans les enroulements primaires du transformateur A (parties croissantes de la courbe 50). Puis, lorsque le circuit (ou les circuits primaires) est (sont) ouvert(s), le courant s'annule dans le primaire (graphe 52) et l'énergie stockée dans les primaires est restituée dans l'enroulement secondaire (partie descendante du graphe 50) dans le même temps, le courant secondaire peut s'écouler dans la diode de sortie qui bloque le secondaire lors de la période de charge magnétique. II est ainsi possible de produire une tension aux bornes du condensateur 28 de sortie du dispositif de l'invention, de sorte qu'il puisse participer à la recharge de la batterie 1 .
La durée de conduction du transistor (c'est-à-dire le temps pendant lequel il est 'ON' (conducteur» peut être indépendante de la durée de démagnétisation (c'est-à-dire la durée entre sa commutation 'OFF' (bloqué) et l'amorçage 'ON' de l'autre transistor) ou agir directement sur le rapport cyclique (rapport entre le temps où le transistor est 'ON' (conducteur) à la durée d'une période).
La tension Vo est fortement variable pour le thermo générateur, avec les conditions environnementale. Ceci est essentiellement dû aux écarts de température. Il convient donc de calibrer les tensions de consigne appliquées à la borne d'entrée 39 du soustracteur 38 de la boucle de régulation dévolue au contrôle de la première source 1 1 . Pour cela, le contrôleur 29 est équipé d'un circuit de calibrage de la tension de référence (non représenté) qui produit un arrêt à intervalles réguliers du transistor MOS 25 qui pilote le thermo générateur le temps que la capacité de filtrage 14 correspondante se charge à la tension Vo. Cette tension est mesurée par le circuit de calibrage, puis la tension de référence appliquée à la borne 39 est mise à jour. A ce moment, le circuit de calibrage produit un signal d'activation qui permet de relancer la procédure de commutation et de transfert de la puissance du générateur concerné sur la boucle de régulation.
Afin que l'énergie contenue dans l'inductance de filtrage 13 ne surcharge pas la capacité 14 et entraîne des erreurs, le circuit de calibrage comporte aussi un moyen pour produire un arrêt des commutations du transistor MOS 25 après une phase de réduction progressive de la durée de conduction jusqu'à son annulation («soft stop») comme il a été représenté à la Figure 8.
Dans un autre mode de réalisation du dispositif de gestion électrique de l'invention, on dispose d'un capteur de température. Le contrôleur CO coopère alors avec un circuit de calcul de la tension de référence Vo/2 directement déduite de la température au moyen d'une fonction de conversion de la température en une tension de référence de la forme VO/2. A la Figure 9, le circuit de calibrage comporte une borne d'entrée 56 sur laquelle est appliqué un signal représentatif de la température de la source 1 1 à thermo générateur qui est converti par un moyen de conversion de signal d'entrée en une adresse de lecture d'une table préalablement programmée contenant pour chaque valeur de conversion du signal de température, une valeur de la tension de référence de régulation VO/2 disponible à sa borne de lecture 58 qui peut alors être connectée à la borne d'entrée 39 (Figure 5) de la boucle de régulation dévolue à la première source 1 1 à thermo générateur. En ce qui concerne la seconde source d'énergie électrique à cellules solaires, si on dispose d'un capteur de température et/ou d'un capteur d'ensoleillement, la tension de référence VO-ε peut être corrigée par ces mesures afin d'être plus précisément sur le point de fonctionnement à puissance maximale. La consigne de tension, connectée à la borne d'entrée 39 de la boucle de régulation dévolue à la seconde source électrique 12 à cellules photovoltaïques serait issue d'un circuit de calibrage de la tension de référence de régulation de la seconde source représenté à la figure 6.
Le circuit de calibrage de la tension de référence de régulation de la seconde source comporte au moins une borne d'entrée 43 d'un signal représentatif de la température des cellules photovoltaïques, et/ou une borne d'entrée 45 d'un signal de détection de l'ensoleillement des capteurs photovoltaïques.
Dans une première variante, le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques 12 comporte une mémoire 44 à entrée unique indexée sur la valeur représentative d'une mesure de la température (entrée 43).
Dans une seconde variante, le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques 12 comporte une mémoire 44 à entrée unique indexée sur la valeur représentative d'une mesure de l'ensoleillement (entrée 45).
Dans une troisième variante, le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques 12 comporte une mémoire à deux entrées indexées respectivement sur la valeur représentative d'une mesure de la température (entrée 43) et sur la valeur représentative d'une mesure de l'ensoleillement (entrée 45).
La valeur de lecture de la mémoire 44 est disponible sur son entrée de lecture 46 qui produit une valeur de décalage E de la tension de référence va et la dite valeur de décalage est produite à l'entrée négative d'un soustracteur 48 dont l'entrée positive est connectée à un circuit 47 générateur de la tension va caractéristique de la puissance maximale du générateur à cellules photovoltaïques 12. La sortie du soustracteur 48 est connectée à la borne de sortie du circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques et est donc transmise à la borne d'entrée de référence 39 de la boucle de régulation dévolue au contrôle de la seconde source à cellules photovoltaïques.
Dans un mode particulier de réalisation, le circuit 47 générateur de la tension va caractéristique de la puissance maximale du générateur à cellules photovoltaïques 12 coopère avec un moyen de commutation ou de branchement de cellules photovoltaïques, de sorte que le courant et la tension délivrées par le générateur photovoltaïque fonctionne dans des caractéristiques désirées qui ne sont pas directement concernées par la présente invention.
Bien entendu, il est possible de réaliser les moyens décrits avec d'autres moyens. Notamment, ainsi que cela a été évoqué, les mémoires 44 ou 57 des circuits de calibrage des tensions de référence peuvent être remplacées par des circuits calculateurs dans lesquels sont programmées des fonctions représentatives des valeurs de calibrage désirées.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de gestion électrique pour alimentation électrique de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte un unique convertisseur (CO) de manière à minimiser le nombre de composants nécessaires pour contrôler de manière simultanée deux sources d'énergie, comme une source photovoltaïque (2 ; 1 1 ) et une source thermoélectrique (3 ; 12), à bord d'un véhicule automobile qui comporte au moins une batterie de stockage d'énergie électrique (1 ).. 2 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le convertisseur (CO) comporte un moyen pour exécuter une loi de commande dépendant de la puissance électrique maximale de chaque source (1 1 , 12) pour maintenir un niveau déterminé de charge de ladite batterie de stockage électrique (1 ). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen du convertisseur (CO) pour exécuter une loi de commande, utilise des circuits insensibles aux variations de la tension de ladite batterie de stockage électrique (1 ).
4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen du convertisseur (CO) pour exécuter une loi de commande comporte un moyen de gestion du contrôle de la puissance issue de la source thermoélectrique (3 ; 12) pour le maintenir à puissance maximum et un moyen de gestion de tension de référence.
5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite batterie de stockage électrique (1 ) est choisie parmi au moins la batterie centrale du véhicule, et/ou une batterie spécialisée, de sorte que le dispositif de gestion fonctionne même si le moteur thermique du véhicule est arrêté, et même si l'ensemble des circuits électriques consommateurs sont coupés.
6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le convertisseur (C) est équipé d'une première ressource (5, 6 ; 27) du convertisseur permettant d'empêcher que la batterie (1 ), dont le potentiel haut serait plus élevé que celui d'une source d'énergie électrique (1 , 2 ; 1 1 , 12), se décharge sur ladite source.
7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite première ressource du convertisseur (CO) est constituée par deux diodes (5, 6) dont les cathodes sont connectées en commun et les anodes sont connectées respectivement au potentiel élevé de chaque première (2) ou seconde (3) sources d'énergie, la connexion commune des cathodes étant connectée à la batterie (1 ). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le convertisseur (CO) est équipé d'une seconde ressource pour produire un signal de configuration électrique en tension et/ou en courant débité, de la première et ou de la seconde source d'énergie électrique. 9 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le convertisseur (CO) comporte deux entrées respectivement connectées à un premier filtre (F1 ) connecté au potentiel le plus haut de la première source d'énergie (1 1 ) et à un second filtre (F2) connecté au potentiel le plus haut de la seconde source d'énergie ( 1 2) .
10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque filtre (F1 , F2) est un filtre en «gamma» composé respectivement d'une inductance série (13) ou (1 5), et un condensateur parallèle (14 et 1 6). 1 1 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux filtres (F1 et F2) sont calculés de manière à ce que les inductances (13) et (1 5) soient constituées par les câbles de connexion eux-mêmes.
12 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le convertisseur (CO) comporte un contrôleur (29) et un moyen (A) pour combiner les courants issus des deux sources (1 1 et 12). 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen de combinaison des courants (A) comporte un transformateur à deux noyaux et trois bobines :
--- une première bobine (21 ) connectée à l'entrée du convertisseur (CO) connectée à la sortie du filtre (F2) de la seconde source (12),
--- une seconde bobine (22) connectée à l'entrée du convertisseur (CO) connectée à la sortie du filtre (F1 ) de la première source (1 1 ), et --- une troisième bobine (24) connectée à la sortie du moyen de combinaisons des courants (A).
14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la première bobine (21 ) comporte une seconde borne qui est connectée à une borne de commutation d'un moyen de commutation (25) commandé par le signal de sortie issue d'une sortie (D) du contrôleur (29), et en ce que la seconde bobine (22) comporte une seconde borne qui est connectée à une borne de commutation d'un moyen de commutation (26) commandé par le signal de sortie issue d'une sortie (E) du contrôleur (29). 15 - Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que chacun des commutateurs (24, 25) est constitué par un transistor de puissance de type MOS dont la grille est connectée à la borne de signal de commande correspondante du contrôleur (29), le drain est connecté à une seconde borne d'un des premier ou second enroulements du transformateur (A) et la source est connectée à la ligne de potentiel bas du circuit de l'invention.
16 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une première borne de potentiel haut du troisième enroulement (24) du transformateur (A) est connectée à l'anode d'une diode de conduction (27) dont la cathode est respectivement connectée à la batterie (10) ainsi que à une première borne d'un condensateur (28) de stockage dont la seconde borne est elle-même connectée à la ligne de potentiel bas du circuit.
17 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le contrôleur (29) comporte deux boucles de régulation indépendantes implantées de façon à déterminer de manière optimale le pilotage de chaque transistor ou chaque moyen de commutation (25, 26).
18 - Dispositif selon la revendication 1 7, caractérisé en ce que chaque boucle de régulation coopère : - avec un générateur de tension de référence destiné à placer la régulation dans un mode au moins voisin de la fourniture d'une puissance électrique maximale,
- avec l'une ou l'autre de la borne d'entrée (C) du contrôleur (29) pour prendre la tension instantanée en sortie du filtre (F1 ) associé à la première source thermoélectrique; ou de la borne d'entrée (8) du contrôleur (29) pour prendre la tension instantanée en sortie du filtre (F2) associé à la seconde source à cellules photovoltaïques.
19 - Dispositif selon la revendication 1 8, caractérisé en ce que chacune des entrées (B) ou (C) du contrôleur (29) est connectée à un circuit générateur d'une valeur moyenne de la tension de mesure instantanée de l'une ou l'autre des deux sources, la sortie du circuit générateur de tension moyenne étant connectée à la borne d'entrée (40) de la boucle de régulation concernée. 20 - Dispositif selon la revendication 1 9, caractérisé en ce que chaque boucle de régulation comporte un circuit soustracteur (38) des signaux représentatifs du seuil de réglage de la régulation de la borne d'entrée (39), valeur à laquelle le circuit soustracteur (38) soustrait la valeur instantanée ou moyenne de la tension de la source transmise à la borne d'entrée (40), puis un circuit correcteur (41 ) qui comporte un générateur de trains d'impulsions de commande pour un moyen de commutation (25 ou 26). 21 - Dispositif selon la revendication 1 9, caractérisé en ce que le générateur de trains d'impulsions est doté de moyens pour déterminer la fréquence, le rapport cyclique, l'amplitude et la forme d'onde du train d'impulsion. 22 - Dispositif selon la revendication 21 , caractérisé en ce que le circuit correcteur (41 ) comporte un moyen pour faire varier son rapport cyclique.
23 - Dispositif selon l'une des revendications 18 à 22, caractérisé en ce que le contrôleur (29) est équipé d'un circuit de calibrage de la tension de référence qui produit un arrêt à intervalles réguliers d'un moyen de commutation (25) pour mettre à jour la tension de référence appliquée à la borne (39).
24 - Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que le circuit de calibrage comporte aussi un moyen pour produire un arrêt des commutations du transistor MOS (25) après une phase de réduction progressive de la durée de conduction jusqu'à son annulation.
25 - Dispositif selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de température, le contrôleur (CO) coopérant avec un circuit de calcul de la tension de référence Vo/2 directement déduite de la température au moyen d'une fonction de conversion de la température en une tension de référence de la forme Vo/2.
26 - Dispositif selon l'une des revendications 18 à 24, caractérisé en ce que, pour la seconde source d'énergie électrique à cellules solaires, un capteur de température et/ou un capteur d'ensoleillement sont mis en oeuvre pour corriger la tension de référence VO-ε au moyen d'un circuit de calibrage de la tension de référence de régulation de la seconde source. 27 - Dispositif selon la revendication 26, caractérisé en ce que le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques (12) comporte une mémoire (44) à entrée unique indexée sur la valeur représentative d'une mesure de la température (43), en ce que le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques (12) comporte une mémoire (44) à entrée unique indexée sur la valeur représentative d'une mesure de l'ensoleillement (45), et en ce que le circuit de calibrage de la tension de référence de la régulation de la seconde source à cellules photovoltaïques (12) comporte une mémoire à deux entrées indexées respectivement sur la valeur représentative d'une mesure de la température (43) et sur la valeur représentative d'une mesure de l'ensoleillement (45).
28 - Dispositif selon la revendication 27, caractérisé en ce que la mémoire (44) produit une valeur de décalage E de la tension de référence (VO) et ladite valeur de décalage est produite à l'entrée négative d'un soustracteur (48) dont l'entrée positive est connectée à un circuit (47) générateur de la tension (VO) caractéristique de la puissance maximale du générateur à cellules photovoltaïques (12), le circuit (47) générateur de la tension (VO) caractéristique de la puissance maximale du générateur à cellules photovoltaïques (12) coopérant avec un moyen de commutation ou de branchement de cellules photovoltaïques, de sorte que le courant et la tension délivrées par le générateur photovoltaïque fonctionne dans des caractéristiques désirées.
EP07718140A 2006-01-19 2007-01-03 Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule Withdrawn EP1974435A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0650185A FR2896211B1 (fr) 2006-01-19 2006-01-19 Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule
PCT/FR2007/050605 WO2007083046A2 (fr) 2006-01-19 2007-01-03 Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1974435A2 true EP1974435A2 (fr) 2008-10-01

Family

ID=37156040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07718140A Withdrawn EP1974435A2 (fr) 2006-01-19 2007-01-03 Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8089242B2 (fr)
EP (1) EP1974435A2 (fr)
JP (1) JP5159637B2 (fr)
CN (1) CN101385216B (fr)
FR (1) FR2896211B1 (fr)
IL (1) IL192821A (fr)
WO (1) WO2007083046A2 (fr)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8405361B2 (en) 2007-09-21 2013-03-26 Qualcomm Incorporated System and method for charging a rechargeable battery
US8143851B2 (en) * 2008-02-15 2012-03-27 Apple Inc. Power source having a parallel cell topology
NO327851B1 (no) * 2008-08-01 2009-10-05 Therm Tech As Batterilader og stromforsyning som benytter alternativ energi.
GB0912452D0 (en) * 2009-07-17 2009-08-26 Agco Gmbh Vehicle battery charging apparatus
US8203236B2 (en) * 2009-11-18 2012-06-19 GM Global Technology Operations LLC Dual voltage-source inverter system and method
EP2360823A3 (fr) * 2010-02-12 2017-03-22 OCT Circuit Technologies International Limited Contrôle de la tension d'un convertisseur CC/CC
US8612075B2 (en) 2010-06-04 2013-12-17 GM Global Technology Operations LLC Optimizing use of solar photovoltaic-generated electricity in electric or hybrid vehicles
KR101727268B1 (ko) * 2010-07-20 2017-04-17 삼성전자 주식회사 태양 전지를 이용한 배터리의 충전 방법 및 장치
US8633671B2 (en) * 2011-03-31 2014-01-21 GM Global Technology Operations LLC Photo-voltaic charging of high voltage traction batteries
US8527129B2 (en) * 2011-10-27 2013-09-03 GM Global Technology Operations LLC Personalized charging management for a vehicle
WO2013158847A1 (fr) * 2012-04-19 2013-10-24 Atonometrics, Inc. Système de mesure de champ et d'étalonnage de dispositifs de référence photovoltaïques
JP5926143B2 (ja) * 2012-07-18 2016-05-25 ラピスセミコンダクタ株式会社 電池監視システム及び半導体装置
JP5971175B2 (ja) * 2012-12-13 2016-08-17 トヨタ自動車株式会社 車載用太陽電池の制御装置
FR3006377B1 (fr) * 2013-05-31 2017-05-26 Renault Sas Procede de pilotage d'un dispositif de recuperation de l'energie thermique degagee par un moteur a combustion interne
CN104354660B (zh) * 2014-10-24 2017-01-11 华晨汽车集团控股有限公司 一种用于汽车的电能分配电路
US11476044B2 (en) 2015-03-09 2022-10-18 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle cable having an inductor portion
US20190047432A1 (en) * 2017-08-14 2019-02-14 Sheila Clark Secondary solar charging battery system for use with a recreational vehicle
CN111565962B (zh) * 2018-01-08 2023-12-22 康明斯有限公司 电池充电期间插电式电动车辆附件再充电的系统和方法
KR102535466B1 (ko) * 2018-10-12 2023-05-23 삼성전자 주식회사 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치
CN115257588A (zh) * 2022-06-22 2022-11-01 中国第一汽车股份有限公司 换挡执行器供电保护方法、装置以及电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235232A (en) * 1989-03-03 1993-08-10 E. F. Johnson Company Adjustable-output electrical energy source using light-emitting polymer
US20010019492A1 (en) * 2000-03-06 2001-09-06 Mitel Knowledge Corporation Efficient, dual-source, wide-input range, isolated DC-DC converter with effective current limit
EP1387462A2 (fr) * 2002-08-01 2004-02-04 I-Hits Laboratory Corporation Système de génération d'énergie distribuée

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58186755U (ja) * 1982-06-02 1983-12-12 三菱電機株式会社 車両用交流発電機
JP3294630B2 (ja) * 1991-04-22 2002-06-24 シャープ株式会社 電力供給システム
JPH0698477A (ja) * 1992-09-10 1994-04-08 Hitachi Ltd 自動車用電力供給システム
US5680907A (en) * 1995-02-17 1997-10-28 Weihe; Clyde R. Auxiliary solar-power automobile drive system
JPH08331889A (ja) * 1995-05-30 1996-12-13 Nippon Electric Ind Co Ltd 分散型クリーンエネルギー電源によるモータ駆動方法
US7068991B2 (en) * 1997-05-09 2006-06-27 Parise Ronald J Remote power recharge for electronic equipment
US6239508B1 (en) * 1997-10-06 2001-05-29 Reveo, Inc. Electrical power generation system having means for managing the discharging and recharging of metal fuel contained within a network of metal-air fuel cell battery subsystems
JP3405673B2 (ja) * 1998-01-28 2003-05-12 デンセイ・ラムダ株式会社 複数の異種電源を備えたフォワード・コンバータ
US5986429A (en) * 1998-06-29 1999-11-16 Mula, Jr.; John Battery charging system for electric vehicles
US6172486B1 (en) * 1999-09-24 2001-01-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Battery life extender with engine heat
JP2002354678A (ja) * 2001-05-29 2002-12-06 Canon Inc 発電装置およびその制御方法
US7269036B2 (en) * 2003-05-12 2007-09-11 Siemens Vdo Automotive Corporation Method and apparatus for adjusting wakeup time in electrical power converter systems and transformer isolation
US7000395B2 (en) * 2004-03-11 2006-02-21 Yuan Ze University Hybrid clean-energy power-supply framework

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235232A (en) * 1989-03-03 1993-08-10 E. F. Johnson Company Adjustable-output electrical energy source using light-emitting polymer
US20010019492A1 (en) * 2000-03-06 2001-09-06 Mitel Knowledge Corporation Efficient, dual-source, wide-input range, isolated DC-DC converter with effective current limit
EP1387462A2 (fr) * 2002-08-01 2004-02-04 I-Hits Laboratory Corporation Système de génération d'énergie distribuée

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D. P. HOHM ET AL: "Comparative study of maximum power point tracking algorithms", PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS: RESEARCH AND APPLICATIONS, vol. 11, no. 1, 1 January 2003 (2003-01-01), pages 47 - 62, XP055126842, ISSN: 1062-7995, DOI: 10.1002/pip.459 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20090218983A1 (en) 2009-09-03
JP5159637B2 (ja) 2013-03-06
JP2009524388A (ja) 2009-06-25
IL192821A0 (en) 2009-08-03
FR2896211B1 (fr) 2009-07-03
FR2896211A1 (fr) 2007-07-20
WO2007083046A3 (fr) 2008-04-03
WO2007083046A2 (fr) 2007-07-26
US8089242B2 (en) 2012-01-03
CN101385216B (zh) 2014-09-17
IL192821A (en) 2015-04-30
CN101385216A (zh) 2009-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007083046A2 (fr) Dispositif de gestion electrique pour alimentation electrique de vehicule
EP2532069B1 (fr) Systeme d'equilibrage de charge pour batteries
FR2972581A1 (fr) Systeme d'equilibrage de charge pour batteries
WO2011138381A2 (fr) Systeme d'equilibrage pour batterie de puissance et procede d'equilibrage de charge correspondant
EP0749191A1 (fr) Chargeur pour accumulateur d'énergie électrique
EP2066520A2 (fr) Equipement integre de dispositif micro-hybride pour vehicule automobile et dispositif micro-hybride l'incorporant
WO2016087632A1 (fr) Dispositif d'alimentation et convertisseur de tension continue ameliore
FR2915328A1 (fr) Dispositif de stockage d'energie, notamment pour vehicule automobile.
WO2010136688A1 (fr) Système d ' alimentation électrique d ' un véhicule a moteur thermique muni d ' un système d ' arrêt et de redémarrage automatique
EP1103019B1 (fr) Dispositif d'entree logique a recuperation d'energie pour un automatisme industriel
EP2801150A1 (fr) Systeme d'alimentation d'une charge alternative par plusieurs sources de tension continue
EP3651328A1 (fr) Systeme electrique et methode de protection d'un convertisseur dc/dc
WO2013110649A2 (fr) Gestion combinee de deux sources de tension
FR2994896A1 (fr) Dispositif de stockage d'electricite comportant une batterie a haute tension et une batterie a basse tension de type lithium-ion
EP2915235B1 (fr) Système d'alimentation électrique a double stockeurs d'énergie électrique d'un véhicule automobile ou hybride
FR3115737A1 (fr) Système d'alimentation électrique
FR2973601A1 (fr) Circuit electrique destine a equiper un vehicule automobile et permettant d'alimenter un reseau de bord sensible
FR3020523A1 (fr) Alimentation electrique et procede de commande d'une alimentation electrique
EP2190111A2 (fr) Procédé de limitation de courant d'excitation maximum dans un système à alterno-démarreur
FR2998115A1 (fr) Etage de conversion, convertisseur electrique comportant un tel etage de conversion, dispositif de conversion d'un courant alternatif en un courant continu comportant un tel convertisseur, et borne de rechargement d'une batterie electrique comportant un tel convertisseur ou dispositif de conversion
FR2970094A1 (fr) Dispositif electronique et vehicule comprenant un tel dispositif
FR3047367A1 (fr) Dispositif de gestion de transfert d’energie avec controle actif des perturbations electromagnetiques
WO2024115185A1 (fr) Systeme electrique d'alimentation pour vehicule
FR2973599A1 (fr) Circuit electrique destine a equiper un vehicule automobile a convertisseur continu/continu pilotable en elevateur de tension, en abaisseur de tension ou en mode transparent
FR3041190A1 (fr) Procede et dispositif d'alimentation d'un circuit electronique dans un vehicule automobile, et module de controle electronique correspondant

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080709

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160329

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200603