EP4091242A1 - Système et procédé de commutation avec temps mort, programme d'ordinateur correspondant - Google Patents

Système et procédé de commutation avec temps mort, programme d'ordinateur correspondant

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EP4091242A1
EP4091242A1 EP21700313.6A EP21700313A EP4091242A1 EP 4091242 A1 EP4091242 A1 EP 4091242A1 EP 21700313 A EP21700313 A EP 21700313A EP 4091242 A1 EP4091242 A1 EP 4091242A1
Authority
EP
European Patent Office
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switching
switch
dead time
voltage
side switch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21700313.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Boris Bouchez
Mathieu DIHAL
Kolli ABDELFATAH
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo eAutomotive France SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4091242A1 publication Critical patent/EP4091242A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
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    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • TITLE SWITCHING SYSTEM AND PROCEDURE WITH TIMEOUT, CORRESPONDING COMPUTER PROGRAM
  • the present invention relates to a switching system with dead time, as well as a method of switching with dead time and a corresponding computer program.
  • a switching system of the type comprising: a switching arm comprising two switches, high side and low side, each having a current input terminal and an output terminal current, the current output terminal of the high side switch and the current input terminal of the low side switch being connected to each other; a switch arm control system, configured to switch the switch arm alternately between a first configuration in which the high side switch is open and the low side switch is closed, and a second configuration in which the switch high side is closed and the low side switch is open, the control system being designed, for each switching, to:
  • Such a switching system is for example used in a DC / DC converter or else in an integrated charger (standing for “On Board Charger” or OBC), or even in an inverter / rectifier connected to an electrical machine which can selectively operate as motor and generator.
  • the measuring device is generally present for the implementation of various functions, and in particular the detection of a state of desaturation of the switch on which the measuring device is provided.
  • the dead time is used first of all to ensure that the switch whose opening is commanded is indeed open before ordering the closing of the other switch, to ensure that the two switches do not drive at the same time ("cross-conduction" in English).
  • the control system can then use a predefined table, for example stored in a flash memory, giving the duration of the dead time as a function of the state of charge of the battery and / or of the operating point of the electric machine and / or switching frequency.
  • a predefined table for example stored in a flash memory, giving the duration of the dead time as a function of the state of charge of the battery and / or of the operating point of the electric machine and / or switching frequency.
  • the table only contains data around a few particularly important operating points.
  • This solution has the drawback of requiring sensors, means for determining the operating point from the measurements of the sensors, a memory in which the predefined table is located and means for accessing the memory. All these elements take up space and have a significant cost.
  • a switching system of the aforementioned type is therefore proposed, characterized in that the control system is further designed, for each of at least one switching, for: following the opening control of the switch initially closed, monitor the measured switch voltage; and determining the dead time for the switching under consideration from the monitored switch voltage.
  • the determination of the dead time requires few additional elements. More precisely, only the operation of the control system needs to be adapted.
  • the control system is generally implemented by a microcontroller executing a computer program, and already receives the switch voltage measurement for the implementation of other functions, such as the detection of a desaturation state. .
  • adapting the control system can be reduced, in the simplest case, to a simple update of its computer program.
  • the control system is designed to: detect when the switch voltage crosses a predefined threshold; and determining the dead time for the switching under consideration from the detection of the crossing.
  • the determined dead time extends from the opening command of the initially closed switch, until the detection of the crossing.
  • control system is designed to determine the dead time for the switching considered from a time interval separating the opening control of the initially closed switch from the detection of the crossing. , so that this dead time has an end after the detection of the crossing.
  • the switch voltage is the voltage present between the terminals of the low side switch.
  • the at least one switching comprises a switching from the first configuration to the second configuration.
  • control system is further designed, for each of at least one switching, to: control the opening of the initially closed switch; determining, from the dead time of the previous switching, the dead time for the switching under consideration; at the end of the determined dead time, order the closing of the switch initially open.
  • the determined dead time is equal to the dead time of the previous switching.
  • the determined dead time is greater than the dead time of the previous switching, for example equal to the dead time of the previous switching plus a predefined duration.
  • the at least one switching comprises at least two successive switching operations.
  • the switching system further comprises a capacitance between the terminals of the high side switch and a capacitance between the terminals of the low side switch.
  • a method of switching a switching arm comprising a high side switch having a current input terminal and a current output terminal and a low side switch having an input terminal current output terminal and a current output terminal, the current output terminal of the high side switch and the current input terminal of the low side switch being connected to each other, the method comprising: a switching of the switch arm alternately between a first configuration in which the high side switch is closed and the low side switch is open, and a second configuration in which the high side switch is open and the low side switch is closed, each configuration switching comprising an opening command the switches initially closed, then, at the end a dead time, a command to close the switch initially open; characterized in that it further comprises: following the command to open the closed switch, monitoring of a switch voltage present between the terminals of one of the switches; and determining the dead time for the current switching from the monitored switch voltage.
  • the invention further relates to a switching system comprising: a switching arm intended to be connected to a voltage source designed to provide a direct voltage and comprising two switches, high side and low side, each having a current input terminal and a current output terminal, the current output terminal of the high side switch and the current input terminal of the low side switch being connected to each other. other at a midpoint; a switch arm control system, designed to switch the switch arm alternately back and forth between a first configuration in which the high side switch is open and the low side switch is closed so that the midpoint has a zero voltage, and a second configuration in which the high side switch is closed and the low side switch is open so that the midpoint presents direct voltage, the control system being designed, for each switching, to:
  • control system is further designed, for a first switching in which the switching arm switches in a first direction in both directions, to: following the opening command of the initially closed switch, monitor the measured switch voltage; and determining the dead time for this first switching from the monitored switch voltage, by:
  • control system is further configured, for a second switching following the first switching and in which the switching arm switches in the other of the two directions, to: control the opening of the initially closed switch; determining, from the dead time of the previous first switching, the dead time for this second switching; and at the end of the dead time determined for this second switching, order the closing of the switch initially open.
  • the determined dead time extends from the opening command of the initially closed switch, until the detection of the crossing.
  • control system is designed to determine the dead time for the first switching from a time interval separating the opening control of the initially closed switch from the detection of the crossing. , so that this dead time has an end after the detection of the crossing.
  • the switch voltage is the voltage present between the terminals of the low side switch.
  • the first switching is a switching from the first configuration to the second configuration.
  • the dead time for the second switching is taken equal to the dead time for the first switching. Also optionally, the dead time for the second switching is greater than the dead time for the first switching, for example equal to the dead time for the first switching plus a predefined duration.
  • the switching system further includes a capacitance between the terminals of the high side switch and a capacitance between the terminals of the low side switch.
  • each configuration switching comprising an opening command for the initially closed switches, then, at the end of a dead time, a closing command for the initially open switch; further comprising, for a first switching in which the switching arm switches in a first of the two directions: following the opening command of the closed switch, monitoring of a switch voltage present between the terminals of one of the switches; and a determination of the dead time for this first current switching from the monitored switch voltage, by:
  • a computer program downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium, characterized in that it comprises instructions for the execution of the steps of a switching method according to the invention, when the computer program is executed on a computer.
  • Figure 1 is an electrical diagram illustrating a switching system according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the steps of a switching method according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a timing diagram illustrating the evolution over time of electrical quantities of the switching system of Figure 1, during the implementation of the method of Figure 2,
  • Figure 4 is a block diagram illustrating the steps of a switching method according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a timing diagram illustrating the evolution over time of electrical quantities of the switching system of FIG. 1, during the implementation of the method of FIG. 4. Referring to Figure 1, an example of an electrical installation 100 implementing the invention will now be described.
  • the electrical installation 100 is, for example, part of a motor vehicle, such as an electrically powered vehicle or else hybrid, electric and thermal.
  • the electrical installation 100 firstly comprises an electrical machine having three phases U, V, W, for example stator phases.
  • the electric machine is for example designed to operate in motor mode and in generator mode, selectively.
  • the electrical installation 100 further comprises a direct voltage source 102 designed to provide a direct voltage VHT relative to an electrical ground 104 of the electrical installation 100.
  • the voltage source 102 comprises, for example, a battery.
  • the voltage VHT is generally high, for example greater than 100 V.
  • the electrical installation 100 further comprises a voltage converter 106 designed to convert between the direct voltage VHT and alternating phase voltages respectively present on the phases U, V, W.
  • the voltage converter 106 comprises three switching arms 108, 110, 112, respectively dedicated to the phases U, V, W of the electrical machine and designed to alternately connect the phase U, V, W associated with the voltage source 102 (that is to say to the direct voltage VHT) and to the electrical ground 104 (that is to say to the zero voltage).
  • voltage converter 106 is designed to operate in inverter mode to convert direct voltage VHT to phase voltages.
  • voltage converter 106 is designed to operate in rectifier mode to convert phase voltages to direct voltage VHT, for example in order to recharge direct voltage source 102.
  • the switching arms 108, 110, 112 are identical, so that only the switching arm 110 will be described in detail.
  • the switching arm 110 comprises, on the one hand, a high side switch Q6 (standing for "high side”) having a current input terminal HC and a current output terminal HE and, on the other hand, a low side switch Q2 (standing for “low side”) having an LC current input terminal and a LE current output.
  • the HE current output terminal of the high side switch 104 and the LC current input terminal of the low side switch 106 are connected to each other at a midpoint M, itself connected to one of the respective phases of the electric machine, phase V for the switching arm 110.
  • the current input terminal HC of the high side switch Q6 is connected to the DC voltage source 102 and the current output terminal LE of the low side switch Q2 is connected to the electrical ground 104.
  • Each switch Q6, Q2 also has a control terminal, referenced respectively HG and LG.
  • Each HG, LG control terminal is intended to receive a command to selectively open and close the corresponding switch Q6, Q2.
  • the switch Q6, Q2 When open, respectively closed, the switch Q6, Q2 is designed to prevent, respectively allow, a current to flow through it from its current input terminal HC, LC to its current output terminal HE, LE.
  • the control is usually in the form of a voltage between the control terminal and the current output terminal, this voltage being denoted HVGE for the high side switch Q6 and LVGE for the low side switch Q2.
  • the switching arm 110 further comprises a capacitor C2 between the terminals HC, HE of the high side switch Q6 and a capacitor C4 between the terminals LC, LE of the low side switch Q2.
  • Capacitors C2, C4 are soft switching capacitors, also referred to by the acronym ZVS (meaning "Zero Voltage Switching").
  • the switches Q6, Q2 are for example semiconductor transistors, such as MOSFETs (acronym for "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”, or field effect transistor with metal-oxide-semiconductor structure) or many IGBTs (English acronym for "Insulated Gâte Bipolar Transistor", ie bipolar transistor with insulated gate).
  • MOSFETs acronym for "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor", or field effect transistor with metal-oxide-semiconductor structure
  • IGBTs International acronym for "Insulated Gâte Bipolar Transistor", ie bipolar transistor with insulated gate
  • the voltage converter 106 further comprises a control system 114 of the switching arms 108, 110, 112, designed to switch each switching arm 108, 110, 112 alternately between a first configuration in which the side switch high is open and the low side switch is closed, and a second configuration in which the high side switch is closed and the low side switch is open.
  • the phase U, V, W, associated with the switching arm 108, 110, 112 is connected to the electrical ground 104 to have the zero voltage applied
  • the phase U, V, W associated with the switching arm 108, 110, 112 is connected to the DC voltage source 102 to have the DC voltage VHT applied.
  • control system 114 is designed, for each configuration switching, to control the opening of the initially closed switch, then, at the end of a dead time, to control the closing of the initially open switch.
  • switch initially closed, respectively open is meant the switch in the closed state, respectively open, at the start of the switching in progress.
  • control system 114 The operation of the control system 114 will be described in more detail below, with reference to Figures 2 to 5.
  • the voltage converter 106 further comprises a device 116 for measuring a switch voltage present between the current input and output terminals of one of the switches Q6, Q2.
  • the measured switch voltage is the LVCE voltage present between the current input and output terminals LC, LE of the low side switch Q2.
  • the measuring device 116 is designed to provide the control system 114 with a measuring voltage VM representative of the LVCE voltage. More precisely, in the example described, the measurement voltage VM is a waveform of the voltage LVCE.
  • the measuring device 116 comprises for example a high frequency filtering element designed to filter the high frequencies of the LVCE voltage in order to keep only the low frequencies forming the waveform of the LVCE voltage.
  • the measuring device 116 firstly comprises an output point PS intended to present the measurement voltage VM.
  • the measuring device 116 further comprises an input diode D2 connected between the midpoint M and the output point PS, passing in the direction of the midpoint M.
  • the measuring device 116 further comprises a first source of direct voltage V4, for example 12 V.
  • the measuring device 116 further comprises a high frequency filter circuit comprising a capacitor C1 and a resistor R6 in parallel, connected together between the source of direct voltage V4 and the output point PS.
  • the measuring device 116 further comprises a second source of direct voltage V3, for example 12 V, and a voltage divider circuit comprising a resistor R2 and a resistor R5 connected to each other at a point environment.
  • the measuring device 116 further comprises a diode D1 connected between the midpoint of resistors R2, R5 and the output terminal S.
  • the switch arm 110 is in the first configuration: the high side switch Q6 is open, while the low side switch Q2 is closed.
  • control system 114 begins at an instant t1 a switching from the first configuration to the second configuration, by controlling the opening of the initially closed switch, that is to say say, in this case, the low side switch Q2.
  • the control system 114 monitors the LVCE switch voltage of the low side switch Q2 by monitoring the measurement voltage VM.
  • control system 114 determines the dead time TM for the current switching from the monitored LVCE switch voltage.
  • the control system 114 detects at an instant t2 that the switch voltage LVCE crosses a predefined threshold S.
  • the use of the waveform advantageously makes it possible to limit rapid oscillations around the threshold, and therefore untimely detections.
  • the control system 114 determines the dead time TM from the detection of the crossing.
  • the dead time TM extends from the opening command (time t1) to the detection of the crossing (time t2).
  • the dead time TM could be determined from the time interval t2 - 11 separating the opening command of the low side switch Q2 (instant t1) from the detection of the crossing (instant t2) , so that this dead time TM has an end after the detection of the crossing t2, in order to be able to be used for the switching in progress.
  • the dead time TM could extend from the opening command (time t1) to the detection of the crossing (time t2) plus a predefined duration P1.
  • the determination of the dead time TM would thus be carried out according to the following equation:
  • the control system 114 records the dead time TM.
  • control system 114 controls, at the end of the dead time TM, the closing of the switch initially open, that is to say, in this case, the high side switch Q6.
  • the control system 114 commands as soon as the crossing is detected, the closing of the switch initially open, i.e. in this case the high side switch Q6.
  • Step 218 could be performed before or during step 216.
  • the switching arm 110 is indeed, during a step 220, in its second configuration: the high side switch Q6 is closed and the low side switch Q2 is open.
  • the control system 114 begins a new switching at a time t3 by controlling the opening of the switch initially closed, that is to say, in the present case, the 'high side switch Q6.
  • the control system 114 determines from the dead time TM of the previous switching, the dead time for the switching in progress.
  • the dead time for the current switching is equal to the dead time TM for the previous switching.
  • control system 114 controls the closing of the switch initially open, that is to say, in the present case, the 'low side switch Q2.
  • the determined dead time could be greater than the dead time TM of the previous switching, for example equal to the dead time of the previous switching plus a predefined duration P2.
  • the following equation could be used:
  • the switching arm 110 is indeed, during a step 230, in its first configuration: the high side switch Q6 is closed and the low side switch Q2 is open.
  • the process 200 can then be repeated by returning to step 202.
  • the dead time of each of the successive switching operations is determined from the monitored switch voltage, while in the first embodiment of the invention, the dead times switchings from the second to the first configuration were each determined from the dead time of the previous switching (switching from the first to the second configuration).
  • the method 400 comprises the steps 202 to 220 already described, relating to the switching from the first to the second configuration.
  • the method 400 For the reverse switching (from the second to the first configuration), the method 400 comprises steps 204 ', 206', 208 'and 218' respectively identical to steps 204, 206, 208 and 218, if not is that the roles of the switches are reversed and that the threshold S2 is used instead of the threshold S1, which can give a dead time TM2 for the switching in progress different from the dead time TM1 for the previous switching.
  • the midpoint M is connected to the electrical ground 104 to have the zero voltage applied and therefore have this zero voltage, while that in the second configuration, the midpoint M is connected to the direct voltage source 102 to have the direct voltage VHT applied and therefore present this direct voltage VHT.
  • each of the predefined thresholds S, S1, S2 is between zero voltage and direct voltage VHT.
  • the direct voltage VHT being positive, these thresholds are therefore positive.
  • the threshold S and the threshold S1 are each between 85% and 95% of the direct voltage VHT, while the threshold S2 is for example between 5% and 15% of the direct voltage VHT.
  • a switching system such as that described above makes it possible to determine the dead times only from the switch voltage and from predefined data (P1, P2 in the example described), independent of the '' operating state of the voltage converter and / or of the electrical machine.
  • the dead times are determined by measuring the switch voltage, therefore with substantially similar reliability whatever the operating point of the electrical machine and with very simple material means: an adaptation of the control system and a measuring device which can be very simple like the one illustrated in FIG. 1.
  • the dead time for the switching in progress could be determined from the monitored switch voltage, other than by detecting a threshold crossing.
  • the dead time for the current switching could be determined from a slope of the monitored switch voltage.
  • the measured switch voltage could be that of the high side switch, for example between the midpoint M and the DC voltage source 102.
  • the invention is transposable to any electrical device using a switching arm, such as DC-DC voltage converters or on-board charger (standing for "On Board Charger"), and in particular when gentle switching is desired.
  • a switching arm such as DC-DC voltage converters or on-board charger (standing for "On Board Charger"), and in particular when gentle switching is desired.

Landscapes

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Abstract

Ce système de commutation comporte : - un bras de commutation (110) comportant deux interrupteurs, de côté haut (Q6) et de côté bas (Q2); - un système de commande (114) conçu pour commuter le bras de commutation (110) alternativement entre une première configuration dans laquelle l'interrupteur de côté haut (Q6) est ouvert et l'interrupteur de côté bas (Q2) est fermé, et une deuxième configuration dans laquelle l'interrupteur de côté haut (Q6) est fermé et l'interrupteur de côté bas (Q2) est ouvert, le système de commande (114) étant conçu, pour chaque commutation, pour commander l'ouverture de l'interrupteur initialement fermé, puis, à la fin d'un temps mort, commander la fermeture de l'interrupteur initialement ouvert; et - un dispositif de mesure (116) d'une tension d'interrupteur (LVCE) présente entre les bornes (LC, LE) d'un des interrupteurs (Q2). Le système de commande (114) est en outre conçu, pour chacune d'au moins une commutation, pour : - suite à la commande d'ouverture de l'interrupteur initialement fermé, surveiller la tension d'interrupteur (LVCE) mesurée; et - déterminer le temps mort pour la commutation considérée à partir de la tension d'interrupteur (LVCE) surveillée.

Description

Description
TITRE : SYSTEME ET PROCEDE DE COMMUTATION AVEC TEMPS MORT, PROGRAMME D’ORDINATEUR CORRESPONDANT
[0001] La présente invention concerne un système de commutation avec temps mort, ainsi qu’un procédé de commutation avec temps mort et un programme d’ordinateur correspondant.
[0002] On connaît de l’état de la technique un système de commutation du type comportant : un bras de commutation comportant deux interrupteurs, de côté haut et de côté bas, présentant chacun une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant, la borne de sortie de courant de l’interrupteur de côté haut et la borne d’entrée de courant de l’interrupteur de côté bas étant connectées l’une à l’autre ; un système de commande du bras de commutation, conçu pour commuter le bras de commutation alternativement entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert, le système de commande étant conçu, pour chaque commutation, pour :
• commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, puis
• à la fin d’un temps mort, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert ; et un dispositif de mesure d’une tension d’interrupteur présente entre les bornes d’un des interrupteurs.
[0003] Un tel système de commutation est par exemple utilisé dans un convertisseur DC/DC ou bien dans un chargeur intégré (de l’anglais « On Board Charger » ou OBC), voire dans un onduleur/redresseur connecté à une machine électrique pouvant sélectivement fonctionner en moteur et en générateur. [0004] Le dispositif de mesure est généralement présent pour la mise en oeuvre de différentes fonctions, et en particulier la détection d’un état de désaturation de l’interrupteur sur lequel est prévu le dispositif de mesure.
[0005] Le temps mort sert tout d’abord à s’assurer que l’interrupteur dont l’ouverture est commandée soit bel et bien ouvert avant de commander la fermeture de l’autre interrupteur, afin de s’assurer que les deux interrupteurs ne conduisent pas en même temps (« cross-conduction » en anglais).
[0006] D’autre part, il est connu de placer en parallèle de chaque interrupteur une capacité permettant une commutation douce, c’est-à-dire sensiblement sans perte, également désignée par l’acronyme anglais ZVS (signifiant « Zéro Voltage Switching »). La charge complète ou la décharge complète de ces capacités est nécessaire pour permettre la fermeture de l’interrupteur avec une tension nulle ou quasi nulle à ses bornes. Le temps mort permet ainsi de s’assurer de la charge ou décharge complète des capacités.
[0007] Il est tout d’abord connu de fixer le temps mort à une valeur fixe, qui correspond par exemple à une valeur vérifiant toujours les conditions d’une commutation douce quelles que soient les valeurs de l’onduleur/redresseur/DC-DC et/ou de la machine électrique, et quelle que soit la fréquence de commutation. Par conséquent, un tel temps mort déterminé de cette manière est exagérément long dans de nombreux cas.
[0008] Il est connu également de faire varier la durée du temps mort, à partir de valeurs de temps mort prédéterminées en laboratoire. Le système de commande peut alors utiliser un tableau prédéfini, par exemple enregistré dans une mémoire flash, donnant la durée du temps mort en fonction de l’état de charge de la batterie et/ou du point de fonctionnement de la machine électrique et/ou de la fréquence de commutation. Généralement, le tableau ne comporte des données qu’autour de quelques points de fonctionnement particulièrement importants. Cette solution présente comme inconvénient de nécessiter des capteurs, des moyens pour déterminer le point de fonctionnement à partir des mesures des capteurs, une mémoire dans laquelle se trouve le tableau prédéfini et des moyens pour accéder à la mémoire. Tous ces éléments prennent de la place et ont un coût non négligeable.
[0009] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un système de commutation qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités. [0010] Il est donc proposé un système de commutation du type précité, caractérisé en ce que le système de commande est en outre conçu, pour chacune d’au moins une commutation, pour : suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, surveiller la tension d’interrupteur mesurée ; et déterminer le temps mort pour la commutation considérée à partir de la tension d’interrupteur surveillée.
[0011] Grâce à l’invention, la détermination du temps mort nécessite peu d’éléments supplémentaires. Plus précisément, seul le fonctionnement du système de commande doit être adapté. Or, le système de commande est généralement mis en oeuvre par un microcontrôleur exécutant un programme d’ordinateur, et reçoit déjà la mesure de tension d’interrupteur pour la mise en oeuvre d’autres fonctions, comme la détection d’un état de désaturation. Ainsi, l’adaptation du système de commande peut se réduire, dans le cas le plus simple, à une simple mise à jour de son programme d’ordinateur.
[0012] De façon optionnelle, pour déterminer le temps mort pour la commutation considérée à partir de la tension d’interrupteur surveillée, le système de commande est conçu pour : détecter lorsque la tension d’interrupteur franchit un seuil prédéfini ; et déterminer le temps mort pour la commutation considérée à partir de la détection du franchissement.
[0013] De façon optionnelle également, le temps mort déterminé s’étend depuis la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, jusqu’à la détection du franchissement.
[0014] De façon optionnelle également, le système de commande est conçu pour déterminer le temps mort pour la commutation considérée à partir d’un l’intervalle de temps séparant la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé de la détection du franchissement, de sorte que ce temps mort ait une fin postérieure à la détection du franchissement.
[0015] De façon optionnelle également, la tension d’interrupteur est la tension présente entre les bornes de l’interrupteur de côté bas. [0016] De façon optionnelle également, la au moins une commutation comporte une commutation de la première configuration à la deuxième configuration.
[0017] De façon optionnelle également, le système de commande est en outre conçu, pour chacune d’au moins une commutation, pour : commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé ; déterminer, à partir du temps mort de la commutation précédente, le temps mort pour la commutation considérée ; à la fin du temps mort déterminé, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert.
[0018] De façon optionnelle également, le temps mort déterminé est égal au temps mort de la commutation précédente.
[0019] De façon optionnelle également, le temps mort déterminé est supérieur au temps mort de la commutation précédente, par exemple égal au temps mort de la commutation précédente plus une durée prédéfinie.
[0020] De façon optionnelle également, la au moins une commutation comporte au moins deux commutations successives.
[0021] De façon optionnelle également, le système de commutation comporte en outre une capacité entre les bornes de l’interrupteur de côté haut et une capacité entre les bornes de l’interrupteur de côté bas.
[0022] Il est également proposé un procédé de commutation d’un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut présentant une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant et un interrupteur de côté bas présentant une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant, la borne de sortie de courant de l’interrupteur de côté haut et la borne d’entrée de courant de l’interrupteur de côté bas étant connectées l’une à l’autre, le procédé comportant : une commutation du bras de commutation alternativement entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé, chaque commutation de configuration comportant une commande d’ouverture l’interrupteurs initialement fermé, puis, à la fin d’un temps mort, une commande de fermeture l’interrupteur initialement ouvert ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre : suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur fermé, une surveillance d’une tension d’interrupteur présente entre les bornes d’un des interrupteurs ; et une détermination du temps mort pour la commutation en cours à partir de la tension d’interrupteur surveillée.
[0023] L’invention concerne en outre un système de commutation comportant : un bras de commutation destiné à être connecté à une source de tension conçue pour fournir une tension continue et comportant deux interrupteurs, de côté haut et de côté bas, présentant chacun une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant, la borne de sortie de courant de l’interrupteur de côté haut et la borne d’entrée de courant de l’interrupteur de côté bas étant connectées l’une à l’autre en un point milieu ; un système de commande du bras de commutation, conçu pour commuter le bras de commutation alternativement dans deux sens entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé pour que le point milieu présente une tension nulle, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert pour que le point milieu présente la tension continue, le système de commande étant conçu, pour chaque commutation, pour :
• commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, puis
• à la fin d’un temps mort, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert ; et un dispositif de mesure d’une tension d’interrupteur présente entre les bornes d’un des interrupteurs ; dans lequel le système de commande est en outre conçu, pour une première commutation dans laquelle le bras de commutation commute dans un premier sens des deux sens, pour : suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, surveiller la tension d’interrupteur mesurée ; et déterminer le temps mort pour cette première commutation à partir de la tension d’interrupteur surveillée, en :
• détectant lorsque la tension d’interrupteur franchit un seuil prédéfini compris entre la tension nulle et la tension continue, et
• déterminant le temps mort pour cette première commutation à partir de la détection du franchissement ; et dans lequel le système de commande est en outre conçu, pour une deuxième commutation suivant la première commutation et dans laquelle le bras de commutation commute dans l’autre des deux sens, pour : commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé ; déterminer, à partir du temps mort de la première commutation précédente, le temps mort pour cette deuxième commutation ; et à la fin du temps mort déterminé pour cette deuxième commutation, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert.
[0024] De façon optionnelle, le temps mort déterminé s’étend depuis la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, jusqu’à la détection du franchissement.
[0025] De façon optionnelle également, le système de commande est conçu pour déterminer le temps mort pour la première commutation à partir d’un l’intervalle de temps séparant la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé de la détection du franchissement, de sorte que ce temps mort ait une fin postérieure à la détection du franchissement.
[0026] De façon optionnelle également, la tension d’interrupteur est la tension présente entre les bornes de l’interrupteur de côté bas.
[0027] De façon optionnelle également, la première commutation est une commutation de la première configuration à la deuxième configuration.
[0028] De façon optionnelle également, le temps mort pour la deuxième commutation est pris égal au temps mort de la première commutation. [0029] De façon optionnelle également, le temps mort pour la deuxième commutation est supérieur au temps mort de la première commutation, par exemple égal au temps mort de la première commutation plus une durée prédéfinie.
[0030] De façon optionnelle également, le système de commutation comporte en outre une capacité entre les bornes de l’interrupteur de côté haut et une capacité entre les bornes de l’interrupteur de côté bas.
[0031] Il est également proposé un procédé de commutation d’un bras de commutation destiné à être connecté à une source de tension conçue pour fournir une tension continue et comportant un interrupteur de côté haut présentant une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant et un interrupteur de côté bas présentant une borne d’entrée de courant et une borne de sortie de courant, la borne de sortie de courant de l’interrupteur de côté haut et la borne d’entrée de courant de l’interrupteur de côté bas étant connectées l’une à l’autre en un point milieu, le procédé comportant : une commutation du bras de commutation alternativement dans deux sens entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé pour que le point milieu présente une tension nulle, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert pour que le point milieu présente la tension continue, chaque commutation de configuration comportant une commande d’ouverture l’interrupteurs initialement fermé, puis, à la fin d’un temps mort, une commande de fermeture l’interrupteur initialement ouvert ; comportant en outre, pour une première commutation dans laquelle le bras de commutation commute dans un premier des deux sens : suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur fermé, une surveillance d’une tension d’interrupteur présente entre les bornes d’un des interrupteurs ; et une détermination du temps mort pour cette première commutation en cours à partir de la tension d’interrupteur surveillée, en :
• détectant lorsque la tension d’interrupteur franchit un seuil prédéfini compris entre la tension nulle et la tension continue, et • déterminant le temps mort pour cette première commutation à partir de la détection du franchissement ; et comportant en outre, pour une deuxième commutation suivant la première commutation et dans laquelle le bras de commutation commute dans l’autre des deux sens : commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé ; déterminer, à partir du temps mort de la première commutation précédente, le temps mort pour cette deuxième commutation ; et à la fin du temps mort déterminé pour cette deuxième commutation, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert.
[0032] Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de commutation selon l’invention, lorsque le programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur.
[0033] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[0034] [Fig. 1] la figure 1 est un schéma électrique illustrant un système de commutation selon un mode de réalisation de l’invention,
[0035] [Fig. 2] la figure 2 est un schéma blocs illustrant les étapes d’un procédé de commutation selon un mode de réalisation de l’invention,
[0036] [Fig. 3] la figure 3 est un chronogramme illustrant l’évolution au cours du temps de grandeurs électriques du système de commutation de la figure 1 , lors de la mise en oeuvre du procédé de la figure 2,
[0037] [Fig. 4] la figure 4 est un schéma blocs illustrant les étapes d’un procédé de commutation selon un autre mode de réalisation de l’invention, et
[0038] [Fig. 5] la figure 5 est un chronogramme illustrant l’évolution au cours du temps de grandeurs électriques du système de commutation de la figure 1 , lors de la mise en oeuvre du procédé de la figure 4. [0039] En référence à la figure 1 , un exemple d’installation électrique 100 mettant en oeuvre l’invention va à présent être décrit.
[0040] L’installation électrique 100 fait par exemple partie d’un véhicule automobile, tel qu’un véhicule à propulsion électrique ou bien hybride, électrique et thermique.
[0041] L’installation électrique 100 comporte tout d’abord une machine électrique présentant trois phases U, V, W, par exemple des phases statoriques. La machine électrique est par exemple conçue pour fonctionner en mode moteur et en mode générateur, de manière sélective.
[0042] L’installation électrique 100 comporte en outre une source de tension continue 102 conçue pour fournir une tension continue VHT par rapport à une masse électrique 104 de l’installation électrique 100. La source de tension 102 comporte par exemple une batterie. La tension VHT est généralement élevée, par exemple supérieure à 100 V.
[0043] L’installation électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 106 conçu pour réaliser une conversion entre la tension continue VHT et des tensions alternatives de phase respectivement présentes sur les phases U, V, W.
[0044] À cette fin, le convertisseur de tension 106 comporte trois bras de commutation 108, 110, 112, respectivement dédiés aux phases U, V, W de la machine électrique et conçus pour alternativement connecter la phase U, V, W associée à la source de tension 102 (c’est-à-dire à la tension continue VHT) et à la masse électrique 104 (c’est-à-dire à la tension nulle). Lorsque la machine électrique fonctionne en mode moteur, le convertisseur de tension 106 est conçu pour fonctionner en mode onduleur pour convertir la tension continue VHT en les tensions de phase. Lorsque la machine électrique fonctionne en mode générateur, le convertisseur de tension 106 est conçu pour fonctionner en mode redresseur pour convertir les tensions de phase en la tension continue VHT, par exemple afin de recharger la source de tension continue 102.
[0045] Les bras de commutation 108, 110, 112 sont identiques, de sorte que seul le bras de commutation 110 sera décrit en détail.
[0046] Le bras de commutation 110 comporte, d’une part, un interrupteur de côté haut Q6 (de l’anglais « high side ») présentant une borne d’entrée de courant HC et une borne de sortie de courant HE et, d’autre part, un interrupteur de côté bas Q2 (de l’anglais « low side ») présentant une borne d’entrée de courant LC et une borne de sortie de courant LE. La borne de sortie de courant HE de l’interrupteur de côté haut 104 et la borne d’entrée de courant LC de l’interrupteur de côté bas 106 sont connectées l’une à l’autre en un point milieu M, lui-même connecté à l’une des phases respective de la machine électrique, la phase V pour le bras de commutation 110. En outre, la borne d’entrée de courant HC de l’interrupteur de côté haut Q6 est connectée à la source de tension continue 102 et la borne de sortie de courant LE de l’interrupteur de côté bas Q2 est connectée à la masse électrique 104.
[0047] Chaque interrupteur Q6, Q2 présente en outre une borne de commande, référencée respectivement HG et LG. Chaque borne de commande HG, LG est destinée à recevoir une commande pour sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur Q6, Q2 correspondant. Lorsque ouvert, respectivement fermé, l’interrupteur Q6, Q2 est conçu pour empêcher, respectivement permettre, un courant de le traverser depuis sa borne d’entrée de courant HC, LC jusqu’à sa borne de sortie de courant HE, LE. La commande est généralement sous la forme d’une tension entre la borne de commande et la borne de sortie de courant, cette tension étant notée HVGE pour l’interrupteur de côté haut Q6 et LVGE pour l’interrupteur de côté bas Q2.
[0048] Le bras de commutation 110 comporte en outre une capacité C2 entre les bornes HC, HE de l’interrupteur de côté haut Q6 et une capacité C4 entre les bornes LC, LE de l’interrupteur de côté bas Q2. Les capacités C2, C4 sont des capacités de commutation douce, également désignées par l’acronyme anglais ZVS (signifiant « Zéro Voltage Switching »).
[0049] Les interrupteurs Q6, Q2 sont par exemple des transistors à semi-conducteur, tels que des MOSFET (acronyme anglais de « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor », soit transistor à effet de champ à structure métal-oxyde- semiconducteur) ou bien des IGBT (acronyme anglais de « Insulated Gâte Bipolar Transistor », soit transistor bipolaire à grille isolée).
[0050] Le convertisseur de tension 106 comporte en outre un système de commande 114 des bras de commutation 108, 110, 112, conçu pour commuter chaque bras de commutation 108, 110, 112 alternativement entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert. Ainsi, dans la première configuration, la phase U, V, W, associée au bras de commutation 108, 110, 112 est connectée à la masse électrique 104 pour se voir appliquer la tension nulle, tandis que dans la deuxième configuration, la phase U, V, W associée au bras de commutation 108, 110, 112 est connectée à la source de tension continue 102 pour se voir appliquer la tension continue VHT. Pour cela, le système de commande 114 est conçu, pour chaque commutation de configuration, pour commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, puis, à la fin d’un temps mort, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert. Par interrupteur initialement fermé, respectivement ouvert, on entend l’interrupteur à l’état fermé, respectivement ouvert, au début de la commutation en cours.
[0051] Le fonctionnement du système de commande 114 sera décrit plus en détail par la suite, en référence aux figures 2 à 5.
[0052] Le convertisseur de tension 106 comporte en outre un dispositif 116 de mesure d’une tension d’interrupteur présente entre les bornes d’entrée et de sortie de courant d’un des interrupteurs Q6, Q2.
[0053] Dans l’exemple décrit, la tension d’interrupteur mesurée est la tension LVCE présente entre les bornes d’entrée et de sortie de courant LC, LE de l’interrupteur de côté bas Q2.
[0054] Toujours dans l’exemple décrit, le dispositif de mesure 116 est conçu pour fournir au système de commande 114 une tension de mesure VM représentative de la tension LVCE. Plus précisément, dans l’exemple décrit, la tension de mesure VM est une forme d’onde de la tension LVCE. Pour cela, le dispositif de mesure 116 comporte par exemple un élément de filtrage haute fréquence conçu pour filtrer les hautes fréquences de la tension LVCE afin de ne garder que les basses fréquences formant la forme d’onde de la tension LVCE.
[0055] Dans l’exemple décrit, le dispositif de mesure 116 comporte tout d’abord un point de sortie PS destiné à présenter la tension de mesure VM.
[0056] Le dispositif de mesure 116 comporte en outre une diode d’entrée D2 connectée entre le point milieu M et le point de sortie PS, passante en direction du point milieu M.
[0057] Le dispositif de mesure 116 comporte en outre une première source de tension continue V4, par exemple de 12 V.
[0058] Le dispositif de mesure 116 comporte en outre un circuit de filtrage haute fréquence comportant une capacité C1 et une résistance R6 en parallèle, connectées ensemble entre la source de tension continue V4 et le point de sortie PS. [0059] Le dispositif de mesure 116 comporte en outre une deuxième source de tension continue V3, par exemple de 12 V, et un circuit diviseur de tension comportant une résistance R2 et une résistance R5 connectée l’une à l’autre en un point milieu.
[0060] Le dispositif de mesure 116 comporte en outre une diode D1 connectée entre le point milieu des résistances R2, R5 et la borne de sortie S.
[0061] En référence aux figures 2 et 3, un exemple de procédé 200 de commutation selon un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
[0062] Au début du procédé 200, au cours d’une étape 202, le bras de commutation 110 est dans la première configuration : l’interrupteur de côté haut Q6 est ouvert, tandis que l’interrupteur de côté bas Q2 est fermé.
[0063] Au cours d’une étape 204, le système de commande 114 débute à un instant t1 une commutation de la première configuration à la deuxième configuration, en commandant l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, c’est-à-dire, dans le cas présent, l’interrupteur de côté bas Q2.
[0064] Au cours d’une étape 206, suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur de côté bas Q2, le système de commande 114 surveille la tension d’interrupteur LVCE de l’interrupteur de côté bas Q2 en surveillant la tension de mesure VM.
[0065] Au cours d’une étape 208, le système de commande 114 détermine le temps mort TM pour la commutation en cours à partir de la tension d’interrupteur LVCE surveillée.
[0066] Pour cela, au cours d’une étape 210, le système de commande 114 détecte à un instant t2 que la tension d’interrupteur LVCE franchit un seuil prédéfini S. L’utilisation de la forme d’onde permet avantageusement de limiter les oscillations rapides autour du seuil, et donc les détections intempestives.
[0067] Puis, au cours d’une étape 212, le système de commande 114 détermine le temps mort TM à partir de la détection du franchissement. Dans l’exemple décrit, le temps mort TM s’étend de la commande d’ouverture (instant t1) à la détection du franchissement (instant t2).
[0068] La détermination du temps mort TM est ainsi réalisée selon l’équation suivante :
[Math. 1] TM = t2 - tl
[0069] Alternativement, le temps mort TM pourrait être déterminé à partir de l’intervalle de temps t2 - 11 séparant la commande d’ouverture de l’interrupteur de côté bas Q2 (instant t1) de la détection du franchissement (instant t2), de sorte que ce temps mort TM ait une fin postérieure à la détection du franchissement t2, afin de pouvoir être utilisé pour la commutation en cours.
[0070] Par exemple, le temps mort TM pourrait s’étendre de la commande d’ouverture (instant t1) à la détection du franchissement (instant t2) plus une durée prédéfinie P1. La détermination du temps mort TM serait ainsi réalisée selon l’équation suivante :
[Math. 2]
TM = t2 - tl + PI
[0071 ] Au cours d’une étape 216, le système de commande 114 enregistre le temps mort TM.
[0072] Au cours d’une étape 218, le système de commande 114 commande, à la fin du temps mort TM, la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert, c’est-à-dire, dans le cas présent, l’interrupteur de côté haut Q6.
[0073] Ainsi, lorsque le temps mort TM s’étend de la commande d’ouverture (instant t1) à la détection du franchissement (instant t2), le système de commande 114 commande dès la détection du franchissement, la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert, c’est-à-dire, dans le cas présent, l’interrupteur de côté haut Q6.
[0074] L’étape 218 pourrait être réalisée avant ou pendant l’étape 216.
[0075] La commutation de la première configuration à la deuxième configuration est ainsi terminée et le bras de commutation 110 se trouve bien, au cours d’une étape 220, dans sa deuxième configuration : l’interrupteur de côté haut Q6 est fermé et l’interrupteur de côté bas Q2 est ouvert.
[0076] Au cours d’une étape 222, le système de commande 114 débute une nouvelle commutation à un instant t3 en commandant l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, c’est-à-dire, dans le cas présent, l’interrupteur de côté haut Q6. [0077] Au cours d’une étape 224, le système de commande 114 détermine à partir du temps mort TM de la commutation précédente, le temps mort pour la commutation en cours.
[0078] Dans l’exemple décrit, le temps mort pour la commutation en cours est égal au temps mort TM de la commutation précédente.
[0079] Ainsi, à la fin du temps mort TM, au cours d’une étape 226, le système de commande 114 commande la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert, c’est-à- dire, dans le cas présent, l’interrupteur de côté bas Q2.
[0080] Alternativement, le temps mort déterminé pourrait être supérieur au temps mort TM de la commutation précédente, par exemple égal au temps mort de la commutation précédente plus une durée prédéfinie P2. Dans ce cas, l’équation suivante pourrait être utilisée :
[Math. 3]
TM (suivant) = TM (précédent) + P2
[0081] La commutation de la deuxième configuration à la première configuration est ainsi terminée et le bras de commutation 110 se trouve bien, au cours d’une étape 230, dans sa première configuration : l’interrupteur de côté haut Q6 est fermé et l’interrupteur de côté bas Q2 est ouvert.
[0082] Le procédé 200 peut alors se répéter en revenant à l’étape 202.
[0083] En référence aux figures 4 et 5, un exemple de procédé 400 de commutation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
[0084] Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le temps mort de chacune des commutations successives est déterminé à partir de la tension d’interrupteur surveillée, tandis que dans le premier mode de réalisation de l’invention, les temps morts des commutations de la deuxième à la première configuration étaient déterminés chacun à partir du temps mort de la commutation précédente (commutation de la première à la deuxième configuration).
[0085] Lorsqu’un franchissement de seuil est utilisé pour déterminer le point mort, un seuil différent est de préférence utilisé pour les commutations de la première à la deuxième configuration et pour les commutations de la deuxième à la première configuration. Ces seuils sont notés respectivement S1 et S2, et le seuil S1 est plus grand que le seuil S2. [0086] Plus précisément, le procédé 400 comporte les étapes 202 à 220 déjà décrites, relatives à la commutation de la première à la deuxième configuration.
[0087] Pour la commutation inverse (de la deuxième à la première configuration), le procédé 400 comporte les étapes 204’, 206’, 208’ et 218’ respectivement identiques aux étapes 204, 206, 208 et 218, si ce n’est que les rôles des interrupteurs sont inversés et que le seuil S2 est utilisé à la place du seuil S1 , ce qui peut donner un temps mort TM2 pour la commutation en cours différent du temps mort TM1 de la commutation précédente.
[0088] Comme cela a été décrit précédemment, dans la première configuration des bras de commutation 108, 110, 112, le point milieu M est connecté à la masse électrique 104 pour se voir appliquer la tension nulle et donc présenter cette tension nulle, tandis que dans la deuxième configuration, le point milieu M est connecté à la source de tension continue 102 pour se voir appliquer la tension continue VHT et donc présenter cette tension continue VHT.
[0089] En outre, avantageusement et comme cela est illustré sur les figures, chacun des seuils prédéfinis S, S1 , S2 est compris entre la tension nulle et la tension continue VHT. Dans l’exemple décrit, la tension continue VHT étant positive, ces seuils sont donc positifs. En outre, par exemple, le seuil S et le seuil S1 sont chacun compris entre 85% et 95% de la tension continue VHT, tandis que le seuil S2 est par exemple compris entre 5% et 15% de la tension continue VHT.
[0090] Il apparaît clairement qu’un système de commutation tel que celui décrit précédemment permet de déterminer les temps morts uniquement à partir de la tension d’interrupteur et de données prédéfinies (P1 , P2 dans l’exemple décrit), indépendantes de l’état de fonctionnement du convertisseur de tension et/ou de la machine électrique. En outre, les temps morts sont déterminés par mesure de la tension d’interrupteur, avec donc une fiabilité sensiblement similaire quel que soit le point de fonctionnement de la machine électrique et avec des moyens matériels très simples : une adaptation du système de commande et un dispositif de mesure pouvant être très simple comme celui illustré sur la figure 1.
[0091] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. [0092] En particulier, le temps mort pour la commutation en cours pourrait être déterminé à partir de la tension d’interrupteur surveillée, autrement qu’en détectant un franchissement de seuil. Par exemple, le temps mort pour la commutation en cours pourrait être déterminé à partir d’une pente de la tension d’interrupteur surveillée.
[0093] En outre, la tension d’interrupteur mesurée pourrait être celle de l’interrupteur de côté haut, par exemple entre le point milieu M et la source de tension continue 102.
[0094] En outre, l’invention est transposable à tous dispositif électrique utilisant un bras de commutation, tels que des convertisseurs de tension continu-continu ou bien chargeur embarqué (de l’anglais « On Board Charger »), et notamment lorsqu’une commutation douce est souhaitée.
[0095] Par ailleurs, les étapes décrites pourraient être réalisées dans tout autre ordre techniquement possible. [0096] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Système de commutation comportant : un bras de commutation (110) destiné à être connecté à une source de tension (102) conçue pour fournir une tension continue (VHT) et comportant deux interrupteurs, de côté haut (Q6) et de côté bas (Q2), présentant chacun une borne d’entrée de courant (HC, LC) et une borne de sortie de courant (HE, LE), la borne de sortie de courant (HC) de l’interrupteur de côté haut (Q6) et la borne d’entrée de courant (LC) de l’interrupteur de côté bas (Q2) étant connectées l’une à l’autre en un point milieu (M) ; un système de commande (114) du bras de commutation (110), conçu pour commuter le bras de commutation (110) alternativement dans deux sens entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut (Q6) est ouvert et l’interrupteur de côté bas (Q2) est fermé pour que le point milieu (M) présente une tension nulle, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut (Q6) est fermé et l’interrupteur de côté bas (Q2) est ouvert pour que le point milieu (M) présente la tension continue (VHT), le système de commande (114) étant conçu, pour chaque commutation, pour :
• commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, puis
• à la fin d’un temps mort (TM ; TM1 , TM2), commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert ; et un dispositif de mesure (116) d’une tension d’interrupteur (LVCE) présente entre les bornes (LC, LE) d’un des interrupteurs (Q2) ; dans lequel le système de commande (114) est en outre conçu, pour une première commutation dans laquelle le bras de commutation commute dans un premier sens des deux sens, pour : suite à la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, surveiller la tension d’interrupteur (LVCE) mesurée ; et déterminer le temps mort (TM ; TM1 , TM2) pour cette première commutation à partir de la tension d’interrupteur (LVCE) surveillée, en :
• détectant lorsque la tension d’interrupteur (LVCE) franchit un seuil prédéfini (S ; S1 , S2) compris entre la tension nulle et la tension continue (VHT), et • déterminant le temps mort (TM ; TM1 , TM2) pour cette première commutation à partir de la détection du franchissement ; et dans lequel le système de commande (114) est en outre conçu, pour une deuxième commutation suivant la première commutation et dans laquelle le bras de commutation commute dans l’autre des deux sens, pour : commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé ; déterminer, à partir du temps mort (TM) de la première commutation précédente, le temps mort (TM) pour cette deuxième commutation ; et à la fin du temps mort (TM) déterminé pour cette deuxième commutation, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert.
[2] Système de commutation selon la revendication 1 , dans lequel le temps mort (TM ; TM1 , TM2) déterminé s’étend depuis la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé, jusqu’à la détection du franchissement.
[3] Système de commutation selon la revendication 1 , dans lequel le système de commande (114) est conçu pour déterminer le temps mort pour la première commutation à partir d’un l’intervalle de temps séparant la commande d’ouverture de l’interrupteur initialement fermé de la détection du franchissement, de sorte que ce temps mort ait une fin postérieure à la détection du franchissement.
[4] Système de commutation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la tension d’interrupteur (LVCE) est la tension présente entre les bornes (LC, LE) de l’interrupteur de côté bas (Q2).
[5] Système de commutation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première commutation est une commutation de la première configuration à la deuxième configuration.
[6] Système de commutation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le temps mort pour la deuxième commutation est pris égal au temps mort de la première commutation.
[7] Système de commutation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le temps mort pour la deuxième commutation est pris supérieur au temps mort de la première commutation, par exemple pris égal au temps mort de la première commutation plus une durée prédéfinie
[8] Système de commutation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comportant en outre une capacité (C2) entre les bornes (HC, HE) de l’interrupteur de côté haut (Q6) et une capacité (C4) entre les bornes (LC, LE) de l’interrupteur de côté bas (Q2).
[9] Procédé (200 ; 400) de commutation d’un bras de commutation (110) destiné à être connecté à une source de tension (102) conçue pour fournir une tension continue (VHT) et comportant un interrupteur de côté haut (Q6) présentant une borne d’entrée de courant (HC) et une borne de sortie de courant (CE) et un interrupteur de côté bas (Q2) présentant une borne d’entrée de courant (LC) et une borne de sortie de courant (LE), la borne de sortie de courant (LE) de l’interrupteur de côté haut (Q6) et la borne d’entrée de courant (LC) de l’interrupteur de côté bas (Q2) étant connectées l’une à l’autre en un point milieu (M), le procédé (200 ; 400) comportant : une commutation du bras de commutation alternativement dans deux sens entre une première configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé pour que le point milieu (M) présente une tension nulle, et une deuxième configuration dans laquelle l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert pour que le point milieu (M) présente la tension continue (VHT), chaque commutation de configuration comportant une commande d’ouverture l’interrupteurs initialement fermé, puis, à la fin d’un temps mort, une commande de fermeture l’interrupteur initialement ouvert ; comportant en outre, pour une première commutation dans laquelle le bras de commutation commute dans un premier des deux sens : suite à la commande d’ouverture (204) de l’interrupteur fermé (Q2), une surveillance (206) d’une tension d’interrupteur (LVCE) présente entre les bornes (LC, LE) d’un des interrupteurs (Q2) ; et une détermination (208) du temps mort pour cette première commutation à partir de la tension d’interrupteur (LVCE) surveillée, en :
• détectant lorsque la tension d’interrupteur (LVCE) franchit un seuil prédéfini (S ; S1 , S2) compris entre la tension nulle et la tension continue (VHT), et
• déterminant le temps mort (TM ; TM1 , TM2) pour cette première commutation à partir de la détection du franchissement ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre, pour une deuxième commutation suivant la première commutation et dans laquelle le bras de commutation commute dans l’autre des deux sens : commander l’ouverture de l’interrupteur initialement fermé ; - déterminer, à partir du temps mort (TM) de la première commutation précédente, le temps mort (TM) pour cette deuxième commutation ; et à la fin du temps mort (TM) déterminé pour cette deuxième commutation, commander la fermeture de l’interrupteur initialement ouvert.
[10] Programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé de commutation selon la revendication 12, lorsque le programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur.
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