EP4237273A1 - Système d'alimentation électrique - Google Patents

Système d'alimentation électrique

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Publication number
EP4237273A1
EP4237273A1 EP21805889.9A EP21805889A EP4237273A1 EP 4237273 A1 EP4237273 A1 EP 4237273A1 EP 21805889 A EP21805889 A EP 21805889A EP 4237273 A1 EP4237273 A1 EP 4237273A1
Authority
EP
European Patent Office
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battery
voltage
aux
power supply
charge
Prior art date
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Pending
Application number
EP21805889.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ghislain Despesse
Sylvain Bacquet
Jérôme LACHAIZE
Damien Verdier
Nicolas LETO
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.)
Vitesco Technologies GmbH
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH, Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of EP4237273A1 publication Critical patent/EP4237273A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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Definitions

  • the present invention relates to an improved power supply system, which can in particular be used in an electric or hybrid vehicle.
  • a battery pack supplies a DC voltage which a DC/AC converter is responsible for converting in order to supply control voltages to the electric motor of the vehicle on its two or three phases (depending on the configuration of the motor).
  • the battery pack may comprise several batteries, each battery itself comprising several modules and each module generally comprising several electrochemical cells.
  • the system can be reversible and the mechanical braking of the motor can also make it possible to recharge the batteries of the battery pack, in energy regeneration mode.
  • a standard 12V (or 24V) lead acid battery is often used.
  • This additional lead battery is justified by the need to have a voltage of 12V even when the vehicle is not on and by the need to have an independent 12V source which does not discharge the traction battery.
  • This auxiliary battery is charged by the battery pack of the vehicle in the case of an electric or hybrid vehicle, through a DC/DC type converter, or by an alternator in the case of a thermal vehicle.
  • the installation of the auxiliary battery must in particular be able to adapt to an architecture capable of permanently supplying a constant DC voltage, for example 48 V DC or 400 V DC in an electric vehicle, through a DC power supply bus.
  • Patent application EP20798148A2 already describes an architecture used in an electric or hybrid vehicle, capable of supplying different voltage levels, without using DC/DC converters.
  • Patent application US2018/043789A1 also describes a power supply system capable of dispensing with DC/DC converters.
  • the object of the invention is therefore to propose an electrical power supply system which:
  • This system will be adapted in particular to be used in an electric or hybrid vehicle to participate in the traction of the vehicle but also to supply various equipment items of the vehicle.
  • an electrical power supply system for electrical equipment which comprises: A continuous supply bus,
  • a first battery capable of supplying a first DC voltage on said DC power supply bus, said first battery comprising first cells, each switchable between an active state and an inactive state, An auxiliary battery configured to supply a second DC voltage, distinct from the first DC voltage,
  • a second battery capable of supplying said first DC voltage on said DC power supply bus, said second battery being mounted in parallel with said first battery, said second battery comprising second cells, each switchable between an active state and an inactive state,
  • First switching means arranged to connect or disconnect the first battery from the DC power supply bus
  • Second switching means arranged to connect or disconnect the second battery from the DC power supply bus
  • Third switching means configured to connect or disconnect the auxiliary battery in series with the first battery and/or in series with the second battery
  • Said control unit being configured to: o select at least one battery from among the first battery and the second battery to fix said voltage on the DC power supply bus by connecting it to the DC power supply bus, o control a connection to the DC bus of the unselected battery, and charging said auxiliary battery by placing it in series with the unselected battery and switching the cells of said unselected battery to drive a charging current of said auxiliary battery.
  • the architecture of the invention has the advantage of being completely symmetrical, in the sense that it makes it possible to select one or the other of the two main batteries for the supply of the voltage on the bus, and of use the unselected battery to possibly charge the auxiliary battery.
  • the first switching means are arranged to connect or disconnect the first battery to a charge/discharge unit intended to be connected to an AC network.
  • the second switching means are arranged to connect or disconnect the second battery to said charge/discharge unit.
  • control unit is configured to control a charge of the unselected battery by a connection to said charge/discharge unit.
  • control unit is configured to control the supply of a variable voltage to said charge/discharge unit by connecting the first battery or the second battery to said charge/discharge unit.
  • control unit is configured to control a connection of the auxiliary battery in series with both the first battery and the second battery to charge the auxiliary battery using a current present on the bus continuous feeding.
  • control unit comprises means for monitoring the following quantities: o The voltage at the terminals of the first battery, o The voltage at the terminals of the second battery, o The voltage at the terminals of the auxiliary battery, o The current which circulates in a first branch carrying the first battery, o The current which circulates in the second branch carrying the second battery, o The charging current of the auxiliary battery. o DC power supply bus voltage;
  • control unit comprises means for determining and monitoring the state of charge of the first battery, the state of charge of the second battery and the state of charge of the auxiliary battery , from the values of the monitored quantities.
  • control unit comprises means for controlling the charging current of the auxiliary battery by applying connection phases and disconnection phases of the auxiliary battery to said non-selected battery.
  • the first battery and the second battery each comprise several cells connected in series and parallel, each cell comprising at least one capacitor and switching means.
  • the invention also relates to a control method implemented in the control unit of an electrical power supply system as defined above, said method comprising the following steps:
  • control unit is configured to control a charge of the battery not selected by a connection to said charge/discharge unit.
  • control unit is configured to control a connection of the auxiliary battery in series with both the first battery and the second battery to charge the auxiliary battery using a current (l_R) present on the DC power supply bus.
  • control unit is configured to control the supply of a variable voltage to said charge/discharge unit by connecting the first battery or the second battery to said charge/discharge unit.
  • the invention finally relates to a use of the system as defined above in an electric or hybrid vehicle to supply one or more electrical equipment items of said vehicle.
  • FIG. 1 schematically represents the electrical architecture of the system
  • FIG. 2 schematically represents the control architecture of the system
  • Figure 3A, Figure 3B and Figure 3C represent the electrical architecture of Figure 1, controlled to apply the three operating modes of the system;
  • FIG. 4 illustrates the principle of charging the auxiliary battery when charging on the network
  • Figure 5 illustrates the principle of switching between the two batteries of the system, making it possible to maintain the supply of the DC voltage
  • Figure 6 shows an embodiment of the transformer that can be used in the system of the invention
  • FIG. 7 represents an embodiment of a switched-cell battery
  • DC signifies "Direct Current” for direct current
  • AC signifies "Alternating Current” for alternating current.
  • the invention relates to a power supply system for electrical equipment.
  • the system is in particular perfectly adapted to be installed in an electric or hybrid vehicle. It is then embarked on board the vehicle and can take part in the traction of the vehicle or in the supply of various equipment of the vehicle.
  • the system comprises a DC supply bus comprising two supply lines L1, L2 between which a first DC voltage U_DC can be applied.
  • This voltage can be generated directly by a battery pack of suitable capacity.
  • this first voltage can be for example 48V DC or 400V DC.
  • a recharging current may appear on the bus.
  • the electrical power supply system thus comprises at least one battery pack.
  • the battery pack comprises at least a first battery BATT 1 and a second battery BATT2.
  • Each battery can comprise several modules, each module comprising several electrical energy storage cells.
  • cell is meant an elementary cell or a group of elementary cells placed in series and/or in parallel.
  • elementary cell it can be a storage element (battery cell, electrical capacity, micro-battery, etc.), a generator (fuel cell, Zinc-air battery, photovoltaic cell, or a combination of the two (generator associated with a buffer storage element)
  • a switchable cell in the case where it consists of a group of elementary cells placed in series and/or in parallel, is switchable between an active state and a globally inactive state (the switching applies to the terminals of this group of elementary cells).
  • a battery pack is intended to supply at output a first DC voltage U_DC (for example 48V DC or 400V DC) available on the DC power supply bus.
  • U_DC for example 48V DC or 400V DC
  • each battery (BATT in FIG. 7) of the pack is produced according to a so-called switched-cell architecture.
  • This solution makes it possible to replace the converter (DC/DC or DC/AC) at the output of the battery pack.
  • each cell Cell_x can be individually controlled.
  • Several cells connected in series and/or parallel can form a module M_y.
  • Each cell of the battery pack can in fact be switched between an active state and an inactive state thanks to suitable switching means S_x1, S_x2 connected in series and parallel to its capacitance C_x (battery, capacitor or super-capacitor type).
  • a control system is then responsible for controlling the switching means to vary the voltage supplied by each battery in its entirety.
  • This type of architecture is well known and described in particular in patent applications No. WO2013/007810A1, WO2012/117111A1,
  • the two batteries BATT1, BATT2 of the system are mounted in parallel between the two supply lines L1, L2 of the DC power bus and form two separate branches, called the first branch carrying the first battery BATT 1 and second branch carrying the second battery BATT2.
  • the two batteries can thus work in redundancy to supply the DC voltage on the DC power supply bus.
  • the other battery can be charged on the AC network or ensure the supply of an AC voltage for components external to the system. In this way, the system may be able to permanently maintain the U_DC voltage on the bus, by selectively connecting one or the other of the two branches.
  • the first branch and the second branch each comprise two connection terminals, a first terminal (B1 for the first branch and B3 for the second branch) intended to be connected to the first supply line L1 of the bus and a second terminal (B2 for the first branch and B4 for the second branch) intended to be connected (directly or indirectly) to the second supply line L2 of the bus.
  • switching means are arranged to manage the selective connection of each branch to the DC power supply bus.
  • auxiliary battery B AUX the system includes a third battery, called auxiliary battery B AUX.
  • auxiliary battery B AUX may be a lead-acid battery, or else of the Iron-Phosphate type, capable of supplying a voltage of 12V or 24V. It can be used, for example, to power the vehicle's on-board network, i.e. the headlights, the windows, the ABS when braking, the steering assistance, but also much more basic functions such as than centralized opening/closing by remote control.
  • the auxiliary battery B AUX has two terminals B5, B6 to integrate into the system.
  • the system can also have a transformer TR, forming a charge/discharge unit and comprising two so-called input terminals B7, B8 and two so-called output terminals B9, B10. Its two output terminals can be connected to the AC network to recharge the system. Furthermore, it is also possible to provide an AC voltage at the output of the transformer, between its two output terminals B9, B10, from a rectified voltage U_AC_r (for example 48V AC rectified) supplied by one or the other of the two batteries between the two input terminals B7, B8 of the transformer. To recharge on the grid, the battery cells (BATT 1 or BATT2) being charged are switched appropriately to synchronize with the AC grid.
  • U_AC_r for example 48V AC rectified
  • the battery with switched architecture which must be recharged on the AC network, is controlled by the control system so that the AC current of the battery is perfectly in phase with the voltage of the network.
  • An algorithm having as input data the voltage of the AC network or its rectified image as well as the exchange current between the network and the battery, regulates the current exchanged with respect to a setpoint current, which is itself substantially in phase with the mains voltage.
  • the potential difference at the input (between the terminals B7-B8) is, via the operation of the transformer TR, a reproduction of the potential difference present between the output terminals (B9-B10) attenuated and straightened.
  • the current setpoint is then an image of the rectified network voltage, or even a rectified sinusoidal signal substantially in phase with the rectified network voltage.
  • the transformer can be of any type and formed from an assembly of several components, allowing the charging of the batteries on the AC network and the supply of an AC voltage.
  • An exemplary embodiment is presented in FIG. 7 and will be described below.
  • the entire system can operate according to the following different modes:
  • First operating mode known as normal: Supply of a constant DC voltage (for example 48V DC or 400V DC) on the DC power supply bus, without the presence of the network.
  • a single battery or both batteries can be connected to the bus to fix the DC voltage.
  • One of the two batteries can also be configured to drive an auxiliary battery charging current.
  • Second operating mode (MOD2) charging on the bus (in regeneration mode or charging via the heat engine):
  • the system uses the current generated on the DC power supply bus to charge itself.
  • One of the two batteries or both batteries BATT 1 , BATT2 can be charged simultaneously thanks to the current present on the bus.
  • the two batteries to contribute in parallel to the charging of the auxiliary battery B AUX, while maintaining a constant DC voltage on the BUS.
  • the system synchronizes one of the two batteries (BATT1 or BATT2) on the AC voltage of the network to charge via the transformer TR. Only one of the two batteries is thus charged on the network, the second battery having to maintain the DC voltage of the BUS (eg 48V DC or 400V DC).
  • the system can also connect the auxiliary battery B AUX to it in series and drive a charging current from the auxiliary battery B AUX.
  • a voltage U_AC outside the system whether to provide power to an electrical network or to supply an external load).
  • one of the two batteries is dedicated to supplying the voltage U_AC while the other maintains the supply of a constant DC voltage on the bus.
  • the control of the battery supplying the voltage U_AC could be adapted to the type of device connected at the output (network or load).
  • the control of the battery advantageously makes it possible to control the phase and the amplitude of the output current in relation to the network voltage.
  • the system comprises various switching means.
  • these switching means must make it possible to:
  • each battery BATT 1 , BATT2 separately to the two lines of the bus or to the two terminals of the transformer;
  • the system may include various switching means.
  • the system may thus comprise:
  • First switching means C1 arranged in series with the first battery BATT1 and intended to connect the first battery to the first supply line of the bus or to the first terminal of the transformer;
  • Second switching means C2 arranged in series with the second battery BATT2 and intended to connect the second battery to the first supply line of the bus or to the first terminal of the transformer;
  • Third switching means C3 arranged to connect the first branch between the two supply lines of the bus, directly or through the auxiliary battery B AUX; The auxiliary battery is then placed in series with the first battery;
  • Fourth switching means C4 arranged to connect the second branch between the two supply lines of the bus, directly or via the auxiliary battery B AUX; The auxiliary battery is then placed in series with the second battery;
  • the first switching means C1 may comprise a first switch S1 arranged between the first terminal of the first branch and the first supply line and a second switch S2 arranged between the first terminal of the first branch and the first terminal of the transformer.
  • the second switching means C2 may comprise a first switch S3 arranged between the first terminal of the second branch and the first supply line and a second switch S4 arranged between the first terminal of the second branch and the first terminal of the transformer.
  • the third switching means C3 may include a first switch S5 arranged between the second terminal of the first branch and the second supply line and a second switch S6 arranged between the second terminal of the first branch and the first terminal of the auxiliary battery, the second terminal of the auxiliary battery being connected directly to the second supply line.
  • the fourth switching means C4 may comprise a first switch S8 arranged between the second terminal of the second branch and the second supply line and a second switch S7 arranged between the second terminal of the second branch and the first terminal of the auxiliary battery, the second terminal of the auxiliary battery being connected directly to the second supply line.
  • the system comprises:
  • the system includes a control and processing unit UC responsible for managing the different operating modes and for controlling the switching means and the cells of each battery to implement the selected operating mode.
  • the control unit thus comprises:
  • a high charging current can be supplied and at the end of charging a reduction in its intensity will allow deeper charging.
  • a maximum charging current must not be exceeded. This maximum charging current can be determined a priori by the manufacturer, for example according to the temperature and on condition that it does not go outside the authorized voltage range.
  • this maximum charging current can depend on the state of charge of the auxiliary battery B AUX, its state of health and its internal impedance, so as to extend its life without penalizing its charging time too much. .
  • one of the objectives is to keep this auxiliary battery B AUX charged as much as possible so that it remains completely available. It is a question of taking advantage of all the phases where the current is negative on the DC bus and/or in the presence of an AC recharge power from the network to keep it charged. It should be noted that the worst case of operation may be the so-called "normal" mode MOD1 explained above, in which the auxiliary battery B AUX is not necessarily recharged.
  • the auxiliary battery is not recharged as long as its state of charge SOC_aux is not critical and below a threshold. If the current requested on the DC bus is not too high, one of the two batteries BATT1 or BATT2 can switch to current regulation mode to recharge the auxiliary battery B AUX.
  • the sizing of the relative capacities (in Ah) between the auxiliary battery and the two batteries BATT1 , BATT2 is such that most of the time the two batteries BATT1 , BATT2 need to be recharged before the auxiliary battery is too discharged, so this method of recharging remains relatively rare. It makes it possible to satisfy extreme cases, such as for example the vehicle stationary or at slow speed (low power drawn on BATT 1 and BATT2) while accessories such as the power steering draw a large current on the auxiliary battery.
  • control and processing unit UC is able to control the passage from one mode of operation to another, in particular to switch from the first battery BATT1 to the second battery BATT2 , or vice versa, for supplying the voltage on the DC bus, and to do the same for recharging the auxiliary battery B AUX.
  • the system may thus have to be permanently reconfigured, in particular to guarantee good balancing (energy, thermal, etc.) of the system; this advantage is obtained with the symmetrical structure proposed here (the two main batteries can be used statistically in the same way, ensuring in particular a homogeneous aging and state of charge).
  • FIG. 3A illustrates the architecture of the system for the implementation of this first mode of operation. In this figure 3A, we can see that:
  • the second branch is connected to the DC power supply bus, by closing switch S3 and switch S8.
  • the first branch is connected to the DC power supply bus via the auxiliary battery, by closing switch S1 and switch S6.
  • a variant of this operating mode consists in connecting the two batteries BATT1 and BATT2 to the DC power supply bus to supply the voltage U_DC on the bus, and in disconnecting the B AUX battery from the batteries BATT 1 and BATT2 by opening the switches S6 and S7.
  • This operating mode can be interesting if high power is required on the bus.
  • a current I_R is generated on the DC power supply bus (in regenerative mode during braking or generated thanks to the heat engine of the vehicle). This current I_R can be used for charging the auxiliary battery.
  • the auxiliary battery B AUX is thus connected in series with at least one of the two batteries, for example the first battery BATT 1 and the latter is connected to the bus and controlled by the control unit UC to generate the charging current l_aux suitable for charging the auxiliary battery B AUX.
  • the second battery BATT2 can also be connected to the bus to be charged with the current I_R available on the bus.
  • Figure 3B illustrates the system architecture for implementing the second mode of operation.
  • the second branch is connected to the DC power supply bus, by closing switch S3 and switch S8.
  • the first branch is connected to the DC power supply bus via the auxiliary battery, by closing switch S1 and switch S6.
  • the second battery BATT2 can also be connected in series with the auxiliary battery B AUX by closing the switches S3 and S7 and by opening the switch S8.
  • the auxiliary battery B AUX then sees all of the charging current l_R.
  • the charging current l_aux of the auxiliary battery may not be regulated and then corresponds directly to the charging current l_R.
  • Third mode of operation - Figure 3C One or the other of the two batteries (BATT 1 ) is charged on the AC network via the transformer TR. If necessary, the other battery, which is not charging, can continue to supply DC voltage.
  • the auxiliary battery B AUX can be recharged through the charging branch connected to the AC network. Its charge is controlled according to the network voltage level, the current flowing through the cells of the BATT1 battery and according to its state of charge. As soon as the mains voltage is higher than 12V, it is possible to connect the auxiliary battery B AUX.
  • the connection time of the auxiliary battery B AUX depends on its state of charge.
  • Figure 3C illustrates the system architecture for implementing the third mode of operation. In this figure, we can see that:
  • the second branch is connected to the DC power supply bus, by closing switch S3 and switch S8.
  • the first branch is connected to the transformer via the auxiliary battery, by closing switch S2 and switch S6.
  • switch S2 In this configuration, it should be noted that it may prove necessary to open switch S6 and close switch S5 when the potential difference between the input terminals B7 and B8 of the transformer falls below the U_aux voltage present at the auxiliary battery terminals.
  • FIG. 4 illustrates the principle of operation of the third mode of operation.
  • This figure represents a time diagram schematically illustrating the principle of connection and disconnection of the auxiliary battery B AUX during its charging.
  • the auxiliary battery B AUX is connected for a duration T1.
  • This disconnection period T2 can be of any width between 0 and the temporal distance which separates the start of the period T1 from the end of the period T3.
  • the period T2 can be distributed in the form of several disconnection zones.
  • the diagram represented in FIG. 5 indicates how to swap the two batteries BATT 1 , BATT2 without however modifying the principle of recharging the auxiliary battery during recharging on the AC network.
  • control unit UC To invert the functions performed by each branch of the pack and thus maintain the voltage U_DC, the control unit UC must follow the following steps:
  • one of the two batteries (BATT1) provides voltage U_DC and the other battery (BATT2) is connected to the transformer to provide useful AC voltage outside the system or to charge on the AC network;
  • V_DC for example 48V DC or 400V DC.
  • the transformer TR can be a simple 50/60Hz transformer associated with an active rectifier bridge.
  • the 50/60Hz transformer allows the AC network voltage to be lowered before being rectified to generate a voltage compatible with the voltages that the first battery BATT1 and the second battery BATT2 can handle.

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Abstract

L'invention concerne un système d'alimentation électrique d'un équipement électrique, qui comporte : - Un bus continu d'alimentation, - Une première batterie (BATT1) et une deuxième batterie (BATT2) connectées en parallèles et aptes chacune à fournir une première tension continue sur ledit bus continu d'alimentation, - Une batterie auxiliaire (B_AUX) configurée pour fournir une deuxième tension continue (U_AUX), - Une unité de commande (UC) configurée pour : Sélectionner au moins une batterie parmi la première batterie et la deuxième batterie pour fixer ladite tension sur le bus continu d'alimentation en la connectant au bus continu d'alimentation, Commander une connexion au bus continu d'alimentation de la batterie non sélectionnée, et une charge de ladite batterie auxiliaire (B_AUX) en la plaçant en série avec la batterie non sélectionnée et en commutant les cellules de ladite batterie non sélectionnée pour piloter un courant de charge (I_aux) de ladite batterie auxiliaire.

Description

Description
Système d'alimentation électrique
Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un système d'alimentation électrique amélioré, pouvant notamment être employé dans un véhicule électrique ou hybride.
Etat de la technique
La traction d'un véhicule électrique ou hybride est permise par l'emploi de plusieurs batteries de stockage d'énergie électrique, rassemblées dans un pack-batterie.
De manière connue, un pack-batterie fournit une tension continue qu'un convertisseur DC/AC est chargé de convertir pour fournir des tensions de commande au moteur électrique du véhicule sur ses deux ou trois phases (selon la configuration du moteur). Le pack-batterie peut comporter plusieurs batteries, chaque batterie comportant elle-même plusieurs modules et chaque module comportant généralement plusieurs cellules électrochimiques. Le système peut être réversible et le freinage mécanique du moteur peut également permettre de recharger les batteries du pack batterie, en mode régénération d'énergie.
Par ailleurs, il est connu que pour alimenter le réseau de bord du véhicule, c'est- à-dire par exemple les phares, les vitres, l’ABS au freinage, l’aide à la direction, mais aussi des fonctions bien plus basiques telles que l’ouverture/fermeture centralisée par télécommande, on utilise souvent une batterie standard de 12V (ou 24V) au plomb. La présence de cette batterie supplémentaire au plomb est justifiée par le besoin d’avoir une tension de 12V même quand le véhicule n’est pas allumé et par le besoin d’avoir une source de 12V indépendante qui ne décharge pas la batterie de traction. Cette batterie auxiliaire est chargée par le pack batterie du véhicule dans le cas d’un véhicule électrique ou hybride, au travers d'un convertisseur de type DC/DC, ou par un alternateur dans le cas d’un véhicule thermique.
Dans des applications autres que l’automobile, une batterie supplémentaire peut également être nécessaire pour le démarrage du système.
Pour des raisons de gain de poids, d'encombrement et de coût, il est souhaitable de s'affranchir de l'emploi de ce convertisseur DC/DC (ou de l’alternateur dans le cas d’un véhicule thermique). Dans cette situation, il faut pouvoir tout de même disposer d'une solution simple pour charger la batterie auxiliaire, quelle que soit l'architecture du système et son mode de fonctionnement, c'est-à-dire mode normal en alimentation, mode freinage (avec régénération) ou mode charge ou décharge sur le réseau AC.
L'implantation de la batterie auxiliaire devra notamment pouvoir s'adapter à une architecture capable de fournir en permanence une tension continue constante, par exemple de 48V DC ou 400V DC dans un véhicule électrique, à travers un bus continu d'alimentation.
La demande de brevet EP20798148A2 décrit déjà une architecture employée dans un véhicule électrique ou hybride, capable de fournir différents niveaux de tension, sans utiliser de convertisseurs DC/DC.
La demande de brevet US2018/043789A1 décrit également un système d'alimentation électrique apte à se passer de convertisseurs DC/DC.
Cependant, ces solutions antérieures ne sont souvent pas adaptées pour permettre à la fois de :
Maintenir une tension continue sur le bus, Permettre également une recharge d'une batterie auxiliaire.
Le but de l'invention est donc de proposer un système d'alimentation électrique qui :
Est en mesure de fournir une tension continue à un niveau sensiblement constant en permanence (à 5V près), lorsque le véhicule est en fonctionnement ;
Intègre une batterie auxiliaire à son architecture et permet sa recharge sans l'emploi d'un convertisseur ;
Peut être en mesure de se recharger sur un réseau externe AC tout en maintenant la fourniture d’une tension DC (basse ou forte tension) ;
Peut être en mesure de fournir une tension AC tout en maintenant la fourniture d’une tension DC ;
Evite au maximum l'emploi de convertisseurs électriques ;
Ce système sera notamment adapté pour être employé dans un véhicule électrique ou hybride pour participer à la traction du véhicule mais aussi pour alimenter différents équipements du véhicule.
Exposé de l'invention
Ce but est atteint par un système d'alimentation électrique d'un équipement électrique, qui comporte : Un bus continu d'alimentation,
Une première batterie apte à fournir une première tension continue sur ledit bus continu d'alimentation, ladite première batterie comprenant des premières cellules, chacune commutable entre un état actif et un état inactif, Une batterie auxiliaire configurée pour fournir une deuxième tension continue, distincte de la première tension continue,
Une unité de commande,
Une deuxième batterie apte à fournir ladite première tension continue sur ledit bus continu d'alimentation, ladite deuxième batterie étant montée en parallèle de ladite première batterie, ladite deuxième batterie comprenant des deuxièmes cellules, chacune commutable entre un état actif et un état inactif,
Des premiers moyens de commutation agencés pour connecter ou déconnecter la première batterie du bus continu d'alimentation,
Des deuxièmes moyens de commutation agencés pour connecter ou déconnecter la deuxième batterie du bus continu d'alimentation,
Des troisièmes moyens de commutation configurés pour connecter ou déconnecter la batterie auxiliaire en série avec la première batterie et/ou en série avec la deuxième batterie,
Ladite unité de commande étant configurée pour : o Sélectionner au moins une batterie parmi la première batterie et la deuxième batterie pour fixer ladite tension sur le bus continu d'alimentation en la connectant au bus continu d'alimentation, o Commander une connexion au bus continu d'alimentation de la batterie non sélectionnée, et une charge de ladite batterie auxiliaire en la plaçant en série avec la batterie non sélectionnée et en commutant les cellules de ladite batterie non sélectionnée pour piloter un courant de charge de ladite batterie auxiliaire.
L'architecture de l'invention présente l'avantage d'être totalement symétrique, en ce sens qu'elle permet de sélectionner l'une ou l'autre des deux batteries principales pour la fourniture de la tension sur le bus, et d'utiliser la batterie non sélectionnée pour charger éventuellement la batterie auxiliaire.
Selon une particularité, les premiers moyens de commutation sont agencés pour connecter ou déconnecter la première batterie à une unité de charge/décharge destinée à être connectée à un réseau alternatif. Selon une autre particularité, les deuxièmes moyens de commutation sont agencés pour connecter ou déconnecter la deuxième batterie à ladite unité de charge/décharge.
Selon une autre particularité, l'unité de commande est configurée pour commander une charge de la batterie non sélectionnée par une connexion sur ladite unité de charge/décharge.
Selon une autre particularité, l'unité de commande est configurée pour commander la fourniture d'une tension variable à ladite unité de charge/décharge en connectant la première batterie ou la deuxième batterie à ladite unité de charge/décharge.
Selon une autre particularité, l'unité de commande est configurée pour commander une connexion de la batterie auxiliaire en série à la fois avec la première batterie et la deuxième batterie pour charger la batterie auxiliaire à l'aide d'un courant présent sur le bus continu d'alimentation.
Selon une autre particularité, l'unité de commande comporte des moyens de surveillance des grandeurs suivantes : o La tension aux bornes de la première batterie, o La tension aux bornes de la deuxième batterie, o La tension aux bornes de la batterie auxiliaire, o Le courant qui circule dans une première branche portant la première batterie, o Le courant qui circule dans la deuxième branche portant la deuxième batterie, o Le courant de charge de la batterie auxiliaire. o La tension du bus continu d'alimentation ;
Selon une autre particularité, l'unité de commande comporte des moyens de détermination et de surveillance de l'état de charge de la première batterie, de l'état de charge de la deuxième batterie et de l'état de charge de la batterie auxiliaire, à partir des valeurs des grandeurs surveillées.
Selon une autre particularité, l'unité de commande comporte des moyens de contrôle du courant de charge de la batterie auxiliaire en appliquant des phases de connexion et des phases de déconnexion de la batterie auxiliaire à ladite batterie non sélectionnée.
Selon une autre particularité, la première batterie et la deuxième batterie comportent chacune plusieurs cellules connectées en série et parallèle, chaque cellule comportant au moins une capacité et des moyens de commutation. L'invention concerne également un procédé de commande mis en oeuvre dans l'unité de commande d'un système d'alimentation électrique tel que défini ci-dessus, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- Sélectionner au moins une batterie parmi la première batterie ou la deuxième batterie pour fournir ladite tension sur le bus continu d'alimentation en la connectant au bus continu d'alimentation, Commander une connexion au bus continu d'alimentation de la batterie non sélectionnée, et une charge de ladite batterie auxiliaire en la plaçant en série avec la batterie non sélectionnée et en commutant les cellules de ladite batterie non sélectionnée pour piloter un courant de charge de ladite batterie auxiliaire.
Selon une particularité, l'unité de commande est configurée pour commander une charge de la batterie non sélectionnée par une connexion sur ladite unité de charge/décharge.
Selon une autre particularité, l'unité de commande est configurée pour commander une connexion de la batterie auxiliaire en série à la fois avec la première batterie et la deuxième batterie pour charger la batterie auxiliaire à l'aide d'un courant (l_R) présent sur le bus continu d'alimentation.
Selon une autre particularité, l'unité de commande est configurée pour commander la fourniture d'une tension variable à ladite unité de charge/décharge en connectant la première batterie ou la deuxième batterie à ladite unité de charge/décharge.
L'invention concerne enfin une utilisation du système tel que défini ci-dessus dans un véhicule électrique ou hybride pour alimenter un ou plusieurs équipements électriques dudit véhicule.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, faite en liaison avec les figures annexées et listées ci-dessous :
La figure 1 représente de manière schématique l'architecture électrique du système ;
La figure 2 représente, de manière schématique, l'architecture de commande du système ; La figure 3A, figure 3B et figure 3C représentent l'architecture électrique de la figure 1 , commandée pour appliquer les trois modes de fonctionnement du système ;
La figure 4 illustre le principe de charge de la batterie auxiliaire lors d'une charge sur le réseau ;
La figure 5 illustre le principe de permutation entre les deux batteries du système, permettant de conserver la fourniture de la tension DC ;
La figure 6 montre un exemple de réalisation du transformateur pouvant être employé dans le système de l'invention ;
La figure 7 représente un exemple de réalisation d'une batterie à cellules commutées ;
Description détaillée d'au moins un mode de réalisation
Dans la suite de la description, le terme DC signifie "Direct Current" pour courant continu, le terme AC signifie "Alternating Current" pour courant alternatif. On parlera aussi de tension AC pour exprimer une tension variable et de tension DC pour exprimer une tension continue.
L'invention concerne un système d'alimentation électrique d'un équipement électrique. Le système est notamment parfaitement adapté pour être implanté dans un véhicule électrique ou hybride. Il est alors embarqué à bord du véhicule et peut participer à la traction du véhicule ou à l'alimentation de divers équipements du véhicule.
Le système comporte un bus continu d'alimentation comprenant deux lignes d'alimentation L1 , L2 entre lesquelles peut être appliquée une première tension continue U_DC. Cette tension peut être générée directement par un pack-batterie de capacité adaptée. Pour un pack-batterie employé dans un véhicule électrique ou hybride, cette première tension peut être par exemple de 48V DC ou de 400V DC. Par ailleurs, en cas de freinage du véhicule électrique ou lors d'une recharge via le moteur thermique d'un véhicule hybride, un courant de recharge peut apparaître sur le bus.
Le système d'alimentation électrique comporte ainsi au moins un pack-batterie.
Dans le cadre de l'invention, le pack-batterie comporte au moins une première batterie BATT 1 et une deuxième batterie BATT2.
Chaque batterie peut comporter plusieurs modules, chaque module comportant plusieurs cellules de stockage d'énergie électrique. Par cellule, on entend une cellule élémentaire ou un groupe de cellules élémentaires placées en série et/ou en parallèle. Par cellule élémentaire, il peut s’agir d’un élément de stockage (cellule de batterie, capacité électrique, micro-batterie...), d’un générateur (pile à combustible, pile Zinc-air, cellule photovoltaïque, ou d’une combinaison des deux (générateur associé à un élément de stockage tampon). Une cellule commutable, dans le cas où elle serait constituée d’un groupe de cellules élémentaires placées en série et/ou en parallèle, est commutables entre un état actif et un état inactif de façon globale (la commutation s’applique aux bornes de ce groupe de cellules élémentaires).
Un pack-batterie est destiné à fournir en sortie une première tension continue U_DC (par exemple 48V DC ou 400V DC) disponible sur le bus continu d'alimentation.
Selon une particularité de l'invention illustrée par la figure 7, chaque batterie (BATT sur la figure 7) du pack est réalisée selon une architecture dite à cellules commutées. Cette solution permet de remplacer le convertisseur (DC/DC ou DC/ AC) en sortie du pack-batterie. Dans cette architecture, chaque cellule Cell_x peut être commandée de manière individualisée. Plusieurs cellules connectées en série et/ou parallèle peuvent former un module M_y. Chaque cellule du pack-batterie peut en effet être commutée entre un état actif et un état inactif grâce à des moyens de commutation S_x1 , S_x2 adaptés connectés en série et parallèle de sa capacité C_x (type batterie, condensateur ou super-condensateur). Un système de commande est alors chargé de commander les moyens de commutation pour faire varier la tension fournie par chaque batterie dans sa totalité. Ce type d'architecture est bien connu et notamment décrit dans les demandes de brevet n°WO2013/007810A1 , WO2012/117111A1 ,
WO2012/117110A2, WO2012/117/109A1 ou US9493090B2.
En référence à la figure 1 , les deux batteries BATT1 , BATT2 du système sont montées en parallèle entre les deux lignes d'alimentation L1 , L2 du bus continu d'alimentation et forment deux branches distinctes, dites première branche portant la première batterie BATT 1 et deuxième branche portant la deuxième batterie BATT2. Les deux batteries peuvent ainsi travailler en redondance à la fourniture de la tension DC sur le bus continu d'alimentation. Lorsque l'une des deux batteries fournit la tension U_DC du bus continu d'alimentation, l'autre batterie peut être en charge sur le réseau AC ou assurer la fourniture d'une tension AC pour des composants externes au système. De cette manière, le système peut être en mesure de maintenir en permanence la tension U_DC sur le bus, en connectant de manière sélective l'une ou l'autre des deux branches.
La première branche et la deuxième branche comportent chacune deux bornes de connexion, une première borne (B1 pour la première branche et B3 pour la deuxième branche) destinée à être reliée à la première ligne d'alimentation L1 du bus et une deuxième borne (B2 pour la première branche et B4 pour la deuxième branche) destinée à être reliée (directement ou indirectement) à la deuxième ligne d'alimentation L2 du bus. Nous verrons ci-après que des moyens de commutation sont agencés pour gérer la connexion sélective de chaque branche au bus continu d'alimentation.
Par ailleurs, le système comporte une troisième batterie, dite batterie auxiliaire B AUX. A titre d'exemple, il peut s'agir d'une batterie au plomb, ou encore de type Fer- Phosphate, capable de fournir une tension de 12V ou 24V. Elle permet par exemple d'alimenter le réseau de bord du véhicule, c'est-à-dire par exemple les phares, les vitres, l’ABS au freinage, l’aide à la direction, mais aussi des fonctions bien plus basiques telles que l’ouverture/fermeture centralisée par télécommande. La batterie auxiliaire B AUX comporte deux bornes B5, B6 pour s'intégrer dans le système.
Le système peut en outre disposer d'un transformateur TR, formant une unité de charge/décharge et comportant deux bornes dites d'entrée B7, B8 et deux bornes dites de sortie B9, B10. Ses deux bornes de sortie peuvent être connectées au réseau AC pour recharger le système. Par ailleurs, il est également possible de proposer une tension AC en sortie du transformateur, entre ses deux bornes de sortie B9, B10, à partir d'une tension U_AC_r redressée (par exemple 48V AC redressée) fournie par l'une ou l'autre des deux batteries entre les deux bornes d'entrée B7, B8 du transformateur. Pour se recharger sur le réseau, les cellules de la batterie (BATT 1 ou BATT2) en charge sont commutées de manière adaptée pour se synchroniser sur le réseau AC. Pour cela, la batterie à architecture commutée qui doit se recharger sur le réseau AC, est pilotée par le système de commande de manière à ce que le courant AC de la batterie soit parfaitement en phase avec la tension du réseau. Un algorithme, ayant pour données d’entrées la tension du réseau AC ou son image redressée ainsi que le courant d’échange entre le réseau et la batterie, régule le courant échangé par rapport à un courant de consigne, qui est lui-même sensiblement en phase avec la tension du réseau. Dans un mode de réalisation particulier, la différence de potentiels en entrée (entre les bornes B7-B8) est, via le fonctionnement du transformateur TR, une reproduction de la différence de potentiels présente entre les bornes de sortie (B9-B10) atténuée et redressée. La consigne de courant est alors une image de la tension réseau redressée, ou encore un signal sinusoïdal redressée sensiblement en phase avec la tension réseau redressée.
Le transformateur peut être de tous types et formé d'un assemblage de plusieurs composants, permettant la recharge des batteries sur le réseau AC et la fourniture d'une tension AC. Un exemple de réalisation est présenté sur la figure 7 et sera décrit ci-après.
Selon un aspect particulier de l'invention, le système au complet peut fonctionner selon les différents modes suivants :
Premier mode de fonctionnement (MOD1 ) dit normal : Fourniture d'une tension DC (par exemple 48V DC ou 400V DC) constante sur le bus continu d'alimentation, sans présence du réseau. Une seule batterie ou les deux batteries peuvent être connectées au bus pour fixer la tension DC. L’une des deux batteries peut également être configurée pour piloter un courant de charge de la batterie auxiliaire.
Deuxième mode de fonctionnement (MOD2) en charge sur le bus (en mode régénération ou charge via le moteur thermique) : Le système utilise le courant généré sur le bus continu d'alimentation pour se charger. L'une des deux batteries ou les deux batteries BATT 1 , BATT2 peuvent être en charge simultanément grâce au courant présent sur le bus. Il est également possible de commander l’une des deux batteries pour piloter un courant de charge de la batterie auxiliaire B AUX, l’autre batterie absorbant alors la différence de courant entre le courant qui circule sur le bus et le courant qui est absorbé par la batterie qui gère la charge de la batterie auxiliaire B AUX. En variante, il est aussi possible que les deux batteries contribuent en parallèle à la charge de la batterie auxiliaire B AUX, tout en maintenant une tension DC constante sur le BUS.
Troisième mode de fonctionnement (MOD3) en charge sur le réseau AC : Le système synchronise l’une des deux batteries (BATT1 ou BATT2) sur la tension AC du réseau pour se charger via le transformateur TR. Une seule des deux batteries se charge ainsi sur le réseau, la seconde batterie devant assurer le maintien de la tension continue du BUS (ex. 48V DC ou 400V DC). Lors de la charge de la batterie sur le réseau, le système peut également lui connecter la batterie auxiliaire B AUX en série et piloter un courant de charge de la batterie auxiliaire B AUX. Le même principe s'applique en cas de fourniture d'une tension U_AC à l'extérieur du système (que ce soit pour fournir de la puissance à un réseau électrique ou alimenter une charge extérieure). Dans ce dernier cas, l'une des deux batteries est dédiée à la fourniture de la tension U_AC tandis que l'autre maintient la fourniture d'une tension DC constante sur le bus. Avantageusement, le pilotage de la batterie fournissant la tension U_AC pourra être adapté au type de dispositif connecté en sortie (réseau ou charge). Notamment, si c’est le réseau électrique qui est connecté en sortie (utilisation de type "véhicule vers réseau" plus connue sous l’appellation anglaise "vehicle to grid"), le pilotage de la batterie permet avantageusement de contrôler la phase et l’amplitude du courant de sortie par rapport à la tension du réseau.
Pour sélectionner les différents modes de fonctionnement et permettre une charge de la batterie auxiliaire, le système comporte différents moyens de commutation. De manière générale, ces moyens de commutation doivent permettre de :
Connecter chaque batterie BATT 1 , BATT2 de manière distincte aux deux lignes du bus ou aux deux bornes du transformateur ;
- Connecter la batterie auxiliaire B AUX en série avec la première batterie et/ou en série avec la deuxième batterie ;
- Contourner la batterie auxiliaire B AUX ;
Autrement dit, il s'agit de permettre de connecter au choix entre les deux lignes du bus continu d'alimentation ou entre les deux bornes du transformateur :
La première batterie seule ou la deuxième batterie seule, ou Les deux batteries simultanément, en parallèle, ou
Un ensemble première batterie+batterie auxiliaire en série, ou Un ensemble deuxième batterie+batterie auxiliaire en série, ou Un ensemble première batterie+deuxième batterie+batterie auxiliaire.
Pour remplir ces objectifs, le système peut comporter différents moyens de commutation. En référence aux figures annexées, de manière non limitative, le système peut ainsi comporter :
Des premiers moyens de commutation C1 agencés en série avec la première batterie BATT1 et destinés à connecter la première batterie à la première ligne d'alimentation du bus ou à la première borne du transformateur ;
Des deuxièmes moyens de commutation C2 agencés en série avec la deuxième batterie BATT2 et destinés à connecter la deuxième batterie à la première ligne d'alimentation du bus ou à la première borne du transformateur ;
Des troisièmes moyens de commutation C3 agencés pour connecter la première branche entre les deux lignes d'alimentation du bus, de manière directe ou à travers la batterie auxiliaire B AUX ; La batterie auxiliaire est alors mise en série avec la première batterie ;
Des quatrièmes moyens de commutation C4 agencés pour connecter la deuxième branche entre les deux lignes d'alimentation du bus, de manière directe ou via la batterie auxiliaire B AUX ; La batterie auxiliaire est alors mise en série avec la deuxième batterie ;
A titre d'exemple, les premiers moyens de commutation C1 peuvent comporter un premier interrupteur S1 agencé entre la première borne de la première branche et la première ligne d'alimentation et un deuxième interrupteur S2 agencé entre la première borne de la première branche et la première borne du transformateur.
A titre d'exemple, les deuxièmes moyens de commutation C2 peuvent comporter un premier interrupteur S3 agencé entre la première borne de la deuxième branche et la première ligne d'alimentation et un deuxième interrupteur S4 agencé entre la première borne de la deuxième branche et la première borne du transformateur.
A titre d'exemple, les troisièmes moyens de commutation C3 peuvent comporter un premier interrupteur S5 agencé entre la deuxième borne de la première branche et la deuxième ligne d'alimentation et un deuxième interrupteur S6 agencé entre la deuxième borne de la première branche et la première borne de la batterie auxiliaire, la deuxième borne de la batterie auxiliaire étant connectée directement sur la deuxième ligne d'alimentation.
A titre d'exemple, les quatrièmes moyens de commutation C4 peuvent comporter un premier interrupteur S8 agencé entre la deuxième borne de la deuxième branche et la deuxième ligne d'alimentation et un deuxième interrupteur S7 agencé entre la deuxième borne de la deuxième branche et la première borne de la batterie auxiliaire, la deuxième borne de la batterie auxiliaire étant connectée directement sur la deuxième ligne d'alimentation.
Par ailleurs, en référence à la figure 2, pour gérer les modes de fonctionnement MODI , MOD2, MOD3, le système comporte :
Des moyens de mesure de la tension U_batt1 aux bornes de la première batterie ; Des moyens de mesure du courant I_batt1 circulant à travers la première branche ;
Des moyens de mesure de la tension U_batt2 aux bornes de la deuxième batterie ;
Des moyens de mesure du courant I_batt2 circulant à travers la deuxième branche ;
Des moyens de mesure de la tension U_AC_r entre les bornes d'entrée du transformateur ;
Des moyens de mesure de la tension U_AC entre les bornes de sortie du transformateur ;
Des moyens de communication d'ordres de commande à destination des différents moyens de commutation ;
Des moyens de mesures de la température des cellules de chaque batterie du système ;
Le système comporte une unité de commande et de traitement UC chargée de gérer les différents modes de fonctionnement et de commander les moyens de commutation et les cellules de chaque batterie pour mettre en oeuvre le mode de fonctionnement sélectionné. L'unité de commande comporte ainsi :
Des moyens 10 de surveillance des grandeurs suivantes : o La tension U_batt1 aux bornes de la première batterie, o La tension U_batt2 aux bornes de la deuxième batterie, o La tension U_aux aux bornes de la batterie auxiliaire, o Le courant I_batt1 qui circule dans la première branche, o Le courant I_batt2 qui circule dans la deuxième branche, o Le courant l_aux de charge de la batterie auxiliaire B AUX, o La tension U_DC du bus continu d'alimentation ; o La tension U_AC présente sur les bornes de sortie du transformateur o La tension U_AC_r présente sur les bornes d'entrée du transformateur ;
Des moyens 20 de détermination et de surveillance de l'état de charge S0C_batt1 de la première batterie, de l'état de charge S0C_batt2 de la deuxième batterie et de l'état de charge SOC_aux de la batterie auxiliaire, à partir des valeurs des grandeurs surveillées ;
Des moyens 30 de détermination du mode de fonctionnement (MOD1 , MOD2 ou MOD3) à appliquer, en tenant compte de différentes contraintes) : o Maintien de la tension U_DC sur le bus à un niveau sensiblement constant ; o Maintien de l'état de charge de la première batterie et de la deuxième batterie au-dessus d'un seuil déterminé ou à des niveaux sensiblement identiques (ex. équilibrage de tension, ou équilibrage d’état de charge éventuellement pondéré par la température, le vieillissement, la disponibilité en puissance...) ; o Maintien de l'état de charge de la batterie auxiliaire au-dessus d'un seuil déterminé ;
Des moyens 40 de détermination du courant de charge l_aux_c à appliquer à la batterie auxiliaire B AUX ; Il peut s’agir, en fonction de l’état de charge de la batterie auxiliaire, de moduler l’intensité du courant de charge l_aux_c pour optimiser la qualité de la recharge. A faible état de charge SOC_aux de la batterie auxiliaire, un courant de charge important peut être fourni et en fin de charge une réduction de son intensité va permettre une recharge plus profonde. Dans tous les cas, un courant maximal de charge ne doit pas être dépassé. Ce courant maximal de charge peut être déterminé a priori par le constructeur, par exemple en fonction de la température et à condition de ne pas sortir de la plage de tension autorisée. De manière optimisée, ce courant maximal de charge peut dépendre de l'état de charge de la batterie auxiliaire B AUX, de son état de santé et de son impédance interne, de manière à prolonger sa durée de vie sans trop pénaliser son temps de recharge. Ensuite, dans l’application, un des objectifs est de garder cette batterie auxiliaire B AUX chargée le plus possible pour qu’elle reste complètement disponible. Il s’agit de profiter de toutes les phases où le courant est négatif sur le bus DC et/ou en présence d’une puissance de recharge AC à partir du réseau pour la maintenir chargée. Il faut noter que le pire cas de fonctionnement peut être le mode dit "normal" MOD1 exposé ci-dessus, dans lequel la batterie auxiliaire B AUX n'est pas forcément rechargée. Dans ce cas, la batterie auxiliaire n’est pas rechargée tant que son état de charge SOC_aux n’est pas critique et en dessous d’un seuil. Si le courant demandé sur le bus DC n’est pas trop élevé, l'une des deux batteries BATT1 ou BATT2 peut basculer en mode régulation de courant pour recharger la batterie auxiliaire B AUX. Le dimensionnement des capacités (en Ah) relatives entre la batterie auxiliaire et les deux batteries BATT1 , BATT2 est tel que la plupart du temps les deux batteries BATT1 , BATT2 ont besoin d’être rechargées avant que la batterie auxiliaire ne soit trop déchargée, ce mode de recharge reste donc relativement rare. Il permet de satisfaire des cas extrêmes, comme par exemple le véhicule à l’arrêt ou à vitesse lente (faible puissance tirée sur BATT 1 et BATT2) alors que les accessoires tels que la direction assistée tirent un gros courant sur la batterie auxiliaire.
Des moyens 50 de génération des commandes vers les moyens de commutation pour placer le système dans le mode de fonctionnement sélectionné et vers les cellules commutées Cell_Batt1 , Cell_Batt2 de l'une ou l'autre des batteries pour ajuster le courant de charge de la batterie auxiliaire B AUX ;
Il faut noter que, en tenant compte des données recueillies, l'unité de commande et de traitement UC est apte à commander le passage d'un mode de fonctionnement à un autre, notamment de basculer de la première batterie BATT1 à la deuxième batterie BATT2, ou inversement, pour la fourniture de la tension sur le bus continu, et de faire de même pour la recharge de la batterie auxiliaire B AUX. Le système peut ainsi être amené à être reconfiguré en permanence, notamment pour garantir un bon équilibrage (énergétique, thermique,...) du système ; cet avantage s’obtient avec la structure symétrique proposée ici (les deux batteries principales peuvent être utilisées statistiquement de la même manière, assurant notamment un vieillissement et un état de charge homogènes).
Dans chacun des trois modes de fonctionnement exposés ci-dessus, il est possible de prévoir une connexion de la batterie auxiliaire B AUX pour la charger, comme détaillé ci-dessous :
Premier mode de fonctionnement - Figure 3A : L'une des deux batteries, par exemple la deuxième batterie BATT2, est connectée au bus continu d'alimentation pour fournir la tension U_DC sur le bus et la batterie auxiliaire B AUX peut être connectée en série avec l'autre batterie, respectivement la première batterie BATT1. Un courant I_batt2 peut être généré par la deuxième batterie BATT2. La première batterie BATT1 est ainsi connectée sur le bus pour prélever un courant de charge I_batt1 et est pilotée par l'unité de commande pour fournir le courant de charge l_aux adapté à la charge de la batterie auxiliaire B AUX. Bien entendu, il est possible d'inverser le fonctionnement entre la première batterie et la deuxième batterie. La figure 3A illustre l'architecture du système pour la mise en oeuvre de ce premier mode de fonctionnement. Sur cette figure 3A, on peut voir que :
La deuxième branche est connectée au bus continu d'alimentation, en fermant l'interrupteur S3 et l'interrupteur S8.
La première branche est connectée au bus continu d'alimentation via la batterie auxiliaire, en fermant l'interrupteur S1 et l'interrupteur S6.
Une variante de ce mode de fonctionnement consiste à connecter les deux batteries BATT1 et BATT2 au bus continu d'alimentation pour fournir la tension U_DC sur le bus, et à déconnecter la batterie B AUX des batteries BATT 1 et BATT2 en ouvrant les interrupteurs S6 et S7. Ce mode de fonctionnement peut être intéressant si une forte puissance est demandée sur le bus.
Deuxième mode de fonctionnement - Figure 3B : Un courant l_R est généré sur le bus continu d'alimentation (en mode régénératif lors du freinage ou généré grâce au moteur thermique du véhicule). Ce courant l_R peut être employé pour la charge de la batterie auxiliaire. La batterie auxiliaire B AUX est ainsi connectée en série avec au moins l'une des deux batteries, par exemple la première batterie BATT 1 et cette dernière est connectée sur le bus et pilotée par l'unité de commande UC pour générer le courant de charge l_aux adapté à la charge de la batterie auxiliaire B AUX. La deuxième batterie BATT2 peut également être connectée sur le bus pour se charger avec le courant l_R disponible sur le bus.
La figure 3B illustre l'architecture du système pour la mise en oeuvre du deuxième mode de fonctionnement. Sur cette figure 3B, on peut voir que :
La deuxième branche est connectée au bus continu d'alimentation, en fermant l'interrupteur S3 et l'interrupteur S8.
La première branche est connectée au bus continu d'alimentation via la batterie auxiliaire, en fermant l'interrupteur S1 et l'interrupteur S6.
Selon le courant de charge souhaité pour la batterie auxiliaire B AUX, la deuxième batterie BATT2 peut aussi être branchée en série avec la batterie auxiliaire B AUX en fermant les interrupteurs S3 et S7 et en ouvrant l'interrupteur S8. La batterie auxiliaire B AUX voit alors l’ensemble du courant de recharge l_R.
Il faut noter que lorsque la batterie auxiliaire B AUX est connectée en série avec les deux batteries BATT 1 , BATT2 en même temps, le courant de charge l_aux de la batterie auxiliaire peut ne pas être régulé et correspond alors directement au courant de recharge l_R. Troisième mode de fonctionnement - Figure 3C : L'une ou l'autre des deux batteries (BATT 1 ) se charge sur le réseau AC via le transformateur TR. Si nécessaire, l'autre batterie, qui est non en charge, peut continuer à fournir la tension DC. La recharge de la batterie auxiliaire B AUX peut être réalisée à travers la branche en charge connectée au réseau AC. Sa charge est contrôlée en fonction du niveau de tension du réseau, du courant traversant les cellules de la batterie BATT1 et selon son état de charge. Dès lors que la tension réseau est supérieure à 12V, il est possible de connecter la batterie auxiliaire B AUX. Le temps de connexion de la batterie auxiliaire B AUX dépend de son état de charge.
La figure 3C illustre l'architecture du système pour la mise en oeuvre du troisième mode de fonctionnement. Sur cette figure, on peut voir que :
La deuxième branche est connectée au bus continu d'alimentation, en fermant l'interrupteur S3 et l'interrupteur S8.
La première branche est connectée au transformateur via la batterie auxiliaire, en fermant l'interrupteur S2 et l'interrupteur S6. Dans cette configuration, il faut noter qu'il peut s'avérer nécessaire d'ouvrir l'interrupteur S6 et de fermer l'interrupteur S5 lorsque la différence de potentiels entre les bornes d'entrée B7 et B8 du transformateur passe en dessous de la tension U_aux présente aux bornes de la batterie auxiliaire.
La figure 4 illustre le principe de fonctionnement du troisième mode de fonctionnement. Cette figure représente un diagramme temporel illustrant de manière schématique le principe de connexion et de déconnexion de la batterie auxiliaire B AUX lors de sa charge. Sur ce schéma, on peut voir que lorsque la tension U_AC dépasse 12V, la batterie auxiliaire B AUX est connectée sur une durée T1. Dans cette configuration, comme la batterie auxiliaire B AUX voit tout le courant de charge de la batterie à laquelle elle est connectée, pour ajuster la puissance délivrée à la batterie auxiliaire, elle est déconnectée sur une période T2. Cette période de déconnexion T2 peut être de largeur quelconque comprise entre 0 et la distance temporelle qui sépare le début de la période T1 à la fin de la période T3. De même, sa position temporelle peut être quelconque, à partir du moment où la période T2 s’inscrit entre le début de la période T1 et la fin de la période T3. En variante, entre le début de la période T1 et la fin de la période T3, la période T2 peut être distribuée sous la forme de plusieurs zones de déconnexion. Le schéma représenté sur la figure 5 indique comment permuter les deux batteries BATT 1 , BATT2 sans pour autant modifier le principe de recharge de la batterie auxiliaire lors d’une recharge sur le réseau AC.
Pour intervertir les fonctions que réalise chaque branche du pack et ainsi maintenir la tension U_DC, l'unité de commande UC doit suivre les étapes suivantes :
Initialement, l’une des deux batteries (BATT1 ) fournit tension U_DC et l’autre batterie (BATT2) est connectée au transformateur pour fournir une tension AC utile à l'extérieur du système ou pour se charger sur le réseau AC ;
A t1 : Piloter la commutation des cellules de la deuxième batterie BATT2 pour stopper la charge (au zéro de tension par exemple).
A t2 : Piloter les deuxièmes moyens de commutation C2 pour déconnecter la batterie BATT2 du réseau.
- A t3 : Piloter la commutation des cellules de la deuxième batterie BATT2 pour générer la tension V_DC (par exemple 48V DC ou 400V DC).
A t4 : Piloter les premiers moyens de commutation C1 et les deuxièmes moyens de commutation C2 pour connecter la première batterie BATT 1 et la deuxième batterie BATT2 au bus continu d'alimentation. Les deux batteries sont alors en parallèle pour fournir la tension U_DC.
- A t5 : Piloter la commutation des cellules de la première batterie pour stopper sa fourniture de la tension U_DC.
- A t6 : Piloter les premiers moyens de commutation C1 pour déconnecter la première batterie BATT1 du bus continu d'alimentation.
- A t7 : Piloter la commutation des cellules de la première batterie BATT1 pour suivre la tension réseau U_AC.
A t8 : Piloter les premiers moyens de commutation pour connecter la première batterie BATT1 sur le réseau (ou pour fournir une tension utile à l’extérieur du système).
Le principe de connexion de la batterie auxiliaire, comme expliqué ci-dessus en liaison avec la figure 4, reste valable lors de la permutation entre les deux batteries principales.
En référence à cette figure 6, même s'il ne fait pas partie du cœur de l'invention, il faut noter que le transformateur TR peut être un simple transformateur 50/60Hz associé à un pont redresseur actif. Le transformateur 50/60Hz permet d’abaisser la tension du réseau AC avant d’être redressé pour générer une tension compatible avec les tensions que la première batterie BATT1 et la deuxième batterie BATT2 peuvent gérer.
• Lors de la recharge sur le réseau, son pont redresseur peut ainsi être en mode passif, l’équivalent d’un pont de diode ou actif pour réduire les pertes dans les interrupteurs.
• Lors de la génération d’une tension AC, par exemple de 1 10V ou 230V
AC, son pont redresseur doit être commandé, de manière à produire des alternances positives et négatives, les deux batteries BATT 1 et BATT2 ne pouvant générer que des arches positives. Le transformateur voit alors bien une tension alternative, ce qui est indispensable à son fonctionnement.
En variante, il est également possible d'employer un transformateur dit HF "Haute Fréquence", moins encombrant. Il s’agit alors d’alterner à haute fréquence (typiquement >10kHz) la polarité de la tension d’entrée avant de la faire passer dans le transformateur HF. En sortie de ce transformateur, la tension HF est redressée et il peut s'avérer nécessaire d'inverser une alternance "basse fréquence" sur deux si on veut retrouver la polarité négative.
Sur la figure 6, en dessous du schéma, on voit les actions de chaque étage sur le signal. Le fonctionnement est bidirectionnel en puissance à partir du moment où des commandes adaptées sont envoyées sur les interrupteurs. Il permet donc aussi bien la recharge à partir du réseau, que la fourniture d’une tension AC, similaire à celle du réseau, à partir des batteries.
On comprend de ce qui précède que la solution présente de nombreux avantages, parmi lesquels :
Elle permet une fourniture permanente d'une tension constante sur le bus continu d'alimentation, par la mise en redondance des deux batteries ;
Elle permet de maintenir chargée la batterie auxiliaire, dans tous les modes de fonctionnement ;
Elle permet la fourniture des différentes tensions nécessaires à la réalisation des modes de fonctionnement sans convertisseurs DC/DC ou DC/AC spécifiques ;
Elle permet de fournir une tension AC pour des composants externes au système.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'alimentation électrique d'un équipement électrique, qui comporte :
Un bus continu d'alimentation,
Une première batterie (BATT 1 ) apte à fournir une première tension continue sur ledit bus continu d'alimentation, ladite première batterie comprenant des premières cellules, chacune commutable entre un état actif et un état inactif, Une batterie auxiliaire (B AUX) configurée pour fournir une deuxième tension continue (U_AUX), distincte de la première tension continue,
Une unité de commande (UC),
- Caractérisé en ce qu'il comporte :
Une deuxième batterie (BATT2) apte à fournir ladite première tension continue sur ledit bus continu d'alimentation, ladite deuxième batterie étant montée en parallèle de ladite première batterie, ladite deuxième batterie comprenant des deuxièmes cellules, chacune commutable entre un état actif et un état inactif,
Des premiers moyens de commutation (C1 ) agencés pour connecter ou déconnecter la première batterie du bus continu d'alimentation,
Des deuxièmes moyens de commutation (C2) agencés pour connecter ou déconnecter la deuxième batterie du bus continu d'alimentation,
Des troisièmes moyens de commutation (C3, C4) configurés pour connecter ou déconnecter la batterie auxiliaire en série avec la première batterie et/ou en série avec la deuxième batterie,
Ladite unité de commande (UC) étant configurée pour : o Sélectionner au moins une batterie parmi la première batterie et la deuxième batterie pour fixer ladite tension sur le bus continu d'alimentation en la connectant au bus continu d'alimentation, o Commander une connexion au bus continu d'alimentation de la batterie non sélectionnée, et une charge de ladite batterie auxiliaire (B AUX) en la plaçant en série avec la batterie non sélectionnée et en commutant les cellules de ladite batterie non sélectionnée pour piloter un courant de charge (l_aux) de ladite batterie auxiliaire.
2. Système selon l'une des revendications 1 , caractérisé en ce que les premiers moyens de commutation (C1 ) sont agencés pour connecter ou déconnecter la première batterie à une unité de charge/décharge destinée à être connectée à un réseau alternatif.
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de commutation (C2) sont agencés pour connecter ou déconnecter la deuxième batterie à ladite unité de charge/décharge.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de commande (UC) est configurée pour commander une charge de la batterie non sélectionnée par une connexion sur ladite unité de charge/décharge.
5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'unité de commande (UC) est configurée pour commander la fourniture d'une tension variable à ladite unité de charge/décharge en connectant la première batterie ou la deuxième batterie à ladite unité de charge/décharge.
6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité de commande (UC) est configurée pour commander une connexion de la batterie auxiliaire (B AUX) en série à la fois avec la première batterie (BATT1 ) et la deuxième batterie (BATT2) pour charger la batterie auxiliaire à l'aide d'un courant (l_R) présent sur le bus continu d'alimentation.
7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens (10) de surveillance des grandeurs suivantes : o La tension (U_batt1 ) aux bornes de la première batterie, o La tension (U_batt2) aux bornes de la deuxième batterie, o La tension (U_aux) aux bornes de la batterie auxiliaire, o Le courant (I_batt1 ) qui circule dans une première branche portant la première batterie, o Le courant (I_batt2) qui circule dans la deuxième branche portant la deuxième batterie, o Le courant (l_aux) de charge de la batterie auxiliaire (B AUX). o La tension (U_DC) du bus continu d'alimentation ;
8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de commande (UC) comporte des moyens (20) de détermination et de surveillance de l'état de charge (S0C_batt1 ) de la première batterie, de l'état de charge (S0C_batt2) de la deuxième batterie et de l'état de charge (SOC_aux) de la batterie auxiliaire, à partir des valeurs des grandeurs surveillées.
9. Système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens de contrôle du courant de charge (l_aux) de la batterie auxiliaire (B AUX) en appliquant des phases de connexion et des phases de déconnexion de la batterie auxiliaire à ladite batterie non sélectionnée.
10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la première batterie et la deuxième batterie comportent chacune plusieurs cellules connectées en série et parallèle, chaque cellule comportant au moins une capacité et des moyens de commutation.
11 . Procédé de commande mis en oeuvre dans l'unité de commande (UC) d'un système d'alimentation électrique tel que défini dans l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- Sélectionner au moins une batterie parmi la première batterie ou la deuxième batterie pour fournir ladite tension sur le bus continu d'alimentation en la connectant au bus continu d'alimentation, Commander une connexion au bus continu d'alimentation de la batterie non sélectionnée, et une charge de ladite batterie auxiliaire (B AUX) en la plaçant en série avec la batterie non sélectionnée et en commutant les cellules de ladite batterie non sélectionnée pour piloter un courant de charge (l_aux) de ladite batterie auxiliaire.
12. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que l'unité de commande est configurée pour commander une charge de la batterie non sélectionnée par une connexion sur une unité de charge/décharge.
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'unité de commande est configurée pour commander une connexion de la batterie auxiliaire en série à la fois avec la première batterie (BATT 1 ) et la deuxième batterie (BATT2) pour charger la batterie auxiliaire (B AUX) à l'aide d'un courant (l_R) présent sur le bus continu d'alimentation.
14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'unité de commande (UC) est configurée pour commander la fourniture d'une tension variable à ladite unité de charge/décharge en connectant la première batterie ou la deuxième batterie à ladite unité de charge/décharge.
15. Utilisation du système tel que défini dans l'une des revendications 1 à 10 dans un véhicule électrique ou hybride pour alimenter un ou plusieurs équipements électriques dudit véhicule.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116872792B (zh) * 2023-08-22 2024-04-02 杭州鸿途智慧能源技术有限公司 一种基于快速更换补能动力电池混合动力控制系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2923656B1 (fr) * 2007-11-13 2011-05-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Perfectionnement au domaine des elements de stockage d'energie
FR2926168B1 (fr) * 2008-01-09 2012-12-28 Peugeot Citroen Automobiles Sa Circuit electrique comportant un moyen de stockage commutable comportant des elements aptes a fournir une tension variable
WO2012017110A1 (fr) 2010-08-05 2012-02-09 Godoy Varo Jose Luis Procédé, dispositif et installation pour le contrôle de l'évolution d'une boisson alcoolisée contenue dans un réservoir
FR2977986B1 (fr) 2011-07-13 2014-04-25 Commissariat Energie Atomique Batterie avec architecture en briques disposees en serie ou en parallele
FR2972307B1 (fr) 2011-03-02 2015-06-26 Commissariat Energie Atomique Batterie elementaire integrant des fonctions de gestion
FR2972306A1 (fr) 2011-03-02 2012-09-07 Commissariat Energie Atomique Batterie avec gestion individuelle des cellules
FR2972304A1 (fr) 2011-03-02 2012-09-07 Commissariat Energie Atomique Batterie avec gestion individuelle des cellules
US9493090B2 (en) 2014-08-14 2016-11-15 Fca Us Llc Dynamic battery system voltage control through mixed dynamic series and parallel cell connections
GB2541352B (en) * 2015-04-30 2022-02-16 Porsche Ag Apparatus and method for an electric power supply

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