EP4721232A1 - Procédé de commande d'une charge de batterie d'un système électrique en courant monophase pour la génération d'une tension continue selon un mode parallèle - Google Patents

Procédé de commande d'une charge de batterie d'un système électrique en courant monophase pour la génération d'une tension continue selon un mode parallèle

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Publication number
EP4721232A1
EP4721232A1 EP24723589.8A EP24723589A EP4721232A1 EP 4721232 A1 EP4721232 A1 EP 4721232A1 EP 24723589 A EP24723589 A EP 24723589A EP 4721232 A1 EP4721232 A1 EP 4721232A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lines
battery
current
voltage
vdc
Prior art date
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Pending
Application number
EP24723589.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Francis Roy
Dominique Oswald
Eric Laboure
Claude Marchand
Thomas Peuchant
David HERPE
Anas Lahlou
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.)
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
CentraleSupelec
Stellantis Auto SAS
Universite Paris Saclay
Original Assignee
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Sorbonne Universite
CentraleSupelec
Stellantis Auto SAS
Universite Paris Saclay
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Sorbonne Universite, CentraleSupelec, Stellantis Auto SAS, Universite Paris Saclay filed Critical SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Publication of EP4721232A1 publication Critical patent/EP4721232A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H02J7/06—Regulation of charging current or voltage using discharge tubes or semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Details of circuit arrangements for charging or discharging batteries or supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Definitions

  • TITLE METHOD FOR CONTROLLING A BATTERY CHARGE OF A SINGLE-PHASE ELECTRICAL SYSTEM FOR THE GENERATION OF A DIRECT VOLTAGE IN PARALLEL MODE
  • the field of the invention relates to a method for controlling a polyphase electrical system for generating a DC electrical network when recharging a battery with single-phase current.
  • Electrified vehicles have a high-power traction battery, typically operating in a voltage range of 260 volts to 450 volts.
  • an AC/DC converter converts the alternating electric current into the battery's compatible direct current and a DC/DC converter transforms this direct voltage into another lower voltage suitable for the on-board network, typically around 12 volts. It is therefore possible to generate the on-board network voltage while the vehicle is charging.
  • the applicant has developed a breakthrough architecture called a distributed multilevel inverter that makes it possible to do without the voltage converters usually integrated between an electrochemical cell battery and the power supply network operating at alternating voltage.
  • This architecture has been the subject of several patent applications by the applicant. Examples include documents WO-A1-2017/153366 and WO-A1-2021/048477. They describe a cell architecture that includes current lines formed by elementary modules each comprising an electrochemical cell, or a cluster of cells, and a switching module forming an H-bridge. These documents also describe innovative control methods for this architecture allowing the balancing of the cells in charge state and the generation of polyphase or direct current.
  • One objective of the invention is to propose a single-phase alternating current charging protocol, for a vehicle equipped with a distributed multi-level inverter battery architecture, making it possible to maintain the voltage of the vehicle's on-board network during charging.
  • the invention relates to a polyphase electrical system comprising a power battery with electrochemical cells, a diode module, switches and three phase branches connected to an extended electrical power supply network, the battery comprising three current lines, each line comprising a plurality of elementary modules connected in series, each provided with a cell or a cluster of cells and a switching module comprising an H-bridge, forming a multilevel inverter distributed in the battery capable of generating a voltage waveform chosen at the terminals of each current line, switches being arranged so as to connect the three lines in series to a phase branch when charging the battery from a single-phase alternating charging current, the diode module supplying a direct voltage bus from voltages generated by said three current lines.
  • the diode module when charging the battery with single-phase alternating current, supplies the voltage bus from only two lines among said three lines, and the voltages of each of the three lines are controlled so as to generate a first direct voltage from the composition of the voltages of said two lines and to simultaneously generate a single-phase alternating voltage from the three lines on the phase branch for charging the battery.
  • the system according to the invention may include the following additional characteristics, alone or in combination:
  • the diode module comprises at least four diodes: a first diode and a second diode being connected to the current lines in the on state during a negative alternation of the load current so as to connect in series a first current line and a second current line to the diode module, third diode and a fourth diode being connected to the current lines in the on state during a positive alternation of the load current so as to connect in series the second current line and the third current line to the diode module.
  • the diode module comprises a fifth, sixth and seventh diodes each connected to a specific current line during a three-phase alternating current battery charge.
  • Vrefl Vdc-Vac
  • Vref2 Vac/3 + D1
  • Vref3 Vdc - (Vac/3) - D1
  • Vrefl Vdc - Vac/3 - D2
  • Vref2 Vac/3 + D2
  • Vref3 Vdc-Vac, in negative alternation of the load current of the supply network
  • Vrefl, Vref2 and Vref3 are the voltages of the first, second and third current lines respectively, Vdc being the first direct voltage, Vac being the single-phase alternating voltage, D1 and D2 being first and second distribution parameters expressed in volts.
  • the invention further provides a motor vehicle comprising an electrical system according to any one of the preceding embodiments and a direct voltage bus supplied by the first direct voltage at the output of the diode module of said system during charging of the battery in single-phase alternating current.
  • the vehicle further comprises a converter, a direct voltage network and a service battery of said network electrically connected to the direct voltage bus and arranged so that the converter converts the first direct voltage into a second direct voltage to supply the direct voltage network while the battery is charging.
  • a stationary storage system comprising an electrical system according to any one of the embodiments. previous and a direct voltage bus supplied by the first direct voltage at the output of the diode module of said system during a single-phase alternating current battery charge.
  • the invention further provides a method for controlling such a polyphase electrical system comprising the following steps during charging of the battery in single-phase alternating current:
  • the invention provides a control unit of a polyphase electrical system configured to implement the control method according to any of its embodiments.
  • the invention provides a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a control unit of the electrical system, cause the latter to implement any one of the embodiments of the control method according to the invention.
  • the electrical system of the invention makes it possible to generate a direct voltage bus simultaneously with a single-phase current recharge of a battery with an integrated multi-level inverter.
  • the solution is further advantageous for its low cost and the battery voltage wave control solution which is entirely software-based.
  • FIG. 1 represents an embodiment of a polyphase system comprising a battery equipped with a distributed multilevel inverter according to the invention.
  • FIG.2 represents a first embodiment of the electrical system according to the invention comprising a diode module provided for the generation of a direct voltage simultaneously with a single-phase current recharge of the battery.
  • FIG.3 represents the configuration of the switches of the electrical system according to the invention for this first embodiment during the generation of the direct voltage simultaneously with a single-phase current recharge of the battery.
  • FIG.4 represents the alternating voltage generated by the three current lines of the battery during recharging with single-phase current delivered by the supply network.
  • FIG.5 represents a simplified electrical diagram of the electrical system according to the invention during recharging during a positive alternation and a negative alternation of the charging current.
  • FIG.6 includes graphs illustrating the voltages generated by the cells of the current lines LT1, LT2 and LT3 to generate the direct voltage Vdc during single-phase current charging in accordance with a first mode of configuration of the voltage distribution parameters.
  • FIG.7 shows a graph illustrating the power absorbed by the cells of each current line LT1, LT2 and LT3 during single-phase AC charging according to the first configuration mode. On average, the simulation shows that the power absorbed is 763W per branch, or 2.3kW on the supply network side.
  • FIG.8 represents a second embodiment of the electrical system according to the invention comprising a diode module provided for the generation of a direct voltage simultaneously with a recharge of the battery in single-phase current or in three-phase current.
  • FIG.9 shows an embodiment of the electrical system for an electrified vehicle.
  • the invention relates to a polyphase electrical system for storing energy for electrified motor vehicles and stationary storage systems in electrical installations, for example for renewable energy or grid control installations.
  • the polyphase system comprises an electrochemical battery comprising elementary cell modules interconnected so as to form a multilevel inverter structure distributed in the battery for connecting the battery to an electrical system operating in direct voltage and also in alternating voltage without the intermediary of an inverter.
  • the battery system can be connected directly to an extended electrical supply network and to an electrical drive machine.
  • the invention aims to provide a control method for maintaining the voltage of a direct DC network supplied by the power battery during charging in single-phase alternating current. In particular, the method aims to maintain the voltage of an on-board network of an electrified vehicle during recharging of the vehicle.
  • the term distributed multilevel inverter means that the current line or each current line of the battery, in the case of a polyphase architecture, in particular three-phase, is formed by a plurality of elementary modules connected in series and each elementary module comprises a cell or a cluster of cells, as well as a switching module forming an H-bridge, the control unit comprises a means for controlling the elementary modules of the current line according to a reference setpoint and is capable of generating a chosen voltage waveform, alternating and direct, on each current line.
  • This architecture is the subject of a more detailed description in FIG. 1.
  • the power battery BAT comprises a plurality n of elementary modules MCLk forming the multi-level inverter structure distributed in the battery and comprises three current lines LT1 , LT2 and LT3 connected to phase branches BP1 , BP2 and BP3 and in which the modules are arranged MCLk elementary modules.
  • the MCLk elementary modules are connected in series in each current line.
  • the phase branches BP1, BP2 and BP3 allow the battery to be connected to different systems intended to use an alternating or direct voltage. In this three-phase configuration, each current line has n/3 elementary modules.
  • the BAT battery system has a voltage of several hundred volts at its terminals, for example 350 volts or 1000 volts. At 350 volts, each line LT1, LT2, LT3 is equipped, for example, with 24 elementary cell modules or cell clusters connected in series. However, depending on the electrical requirements, the BAT battery system has a nominal voltage of only several tens of volts (24V, 36V, 48V for example), in particular for motor vehicle applications, or at a maximum voltage of 1500 volts DC or even higher, in particular for stationary storage systems.
  • the battery system BAT comprises high-voltage switches Kres, also called high-voltage contactors, intended to electrically connect the battery BAT to an extended electrical supply network RES.
  • Each current line LT1, LT2 and LT3 is connected, via these derivations, on one side to a network connection switch, KR1, KR2 and KR3 respectively, and on the other side to a neutral terminal N of the battery.
  • the extended supply network RES operates at an alternating voltage of 50 Hz or 60 Hz and comprises a three-phase line provided with three voltage lines P1, P2 and P3.
  • the battery system BAT is adapted to generate three three-phase voltage waves offset by 2TT/3. The steering of each current line is similar, differing only by a 2TT/3 offset between them.
  • the electrical system does not include an AC/DC voltage converter between the current lines LT1, LT2 and LT3 and the phase branches BP1, BP2 and BP3 operating in alternating current.
  • the battery system BAT is the traction battery of the vehicle and further comprises high-voltage switches Kmel intended to electrically connect the battery BAT to an electric motor machine MEL.
  • Each current line LT1, LT2 and LT3 is connected, via a second set of derivations of the phase branches BP1, BP2 and BP3, on one side to a connection switch of the electric machine, KM1, KM2 and KM3 respectively, and on the other side to a neutral terminal N of the battery.
  • the driving electric machine can be an asynchronous or synchronous machine, possibly a direct current machine since the battery system is capable of generating any form of voltage wave, alternating or direct.
  • the second phase branch branch assembly may be connected to a photovoltaic installation or a wind turbine installation.
  • the battery is connected to the power supply network for network regulation purposes.
  • the battery system BAT further comprises a control unit BMS, one of the functions of which is to control the voltage waveform of each line LT1, LT2, LT3 according to a reference setpoint Vref from the elementary modules MCLk.
  • Each elementary module MCLk may comprise a single cell CLk, or a cluster of cells CLk which may be two, three, four, five, six or more cells, forming the elementary voltage Vclk.
  • the elementary module MCLk further comprises a switching module COMk capable of configuring the elementary module MCLk in three different states to deliver the voltage Vmclk which is respectively said elementary voltage Vclk, a zero voltage and the inverted voltage Vclk to said connection terminals of the module MCLk.
  • the switching module COMk is for example made up of two switching parts forming an H-bridge controllable in the three different states by a control signal from the BMS control unit of the battery BAT specifically addressing the module MCLk.
  • the states are represented by a control variable uik which can take for example the values 1, 0, -1 representing the three different states respectively controlling said elementary voltage Vclk, a zero voltage and said inverted voltage -Vclk at said connection terminals of the elementary module k addressed by the control signal uik.
  • Each switching module COMk comprises electronic components, such as power transistors, possibly of the MOSFET or HEMT ("High Electron Mobility Transistor" type), controlled by the control signals of the BMS control unit.
  • the voltage Vmclk at the terminals of each elementary module MCLk among the set of a totality n of modules can be controlled according to a control signal uik according to the following relationship:
  • the BMS control unit can control on each voltage line LT1, LT2 and LT3, any voltage waveform formed by steps of amplitude equal to the elementary voltage Vclk according to a reference voltage setpoint Vref by connecting the cells in series via the switching modules COMk.
  • the reference voltage setpoint Vref can be of sinusoidal form with a frequency of 50 Hz, any alternating form, for example square, or can be of constant voltage for example.
  • an electrochemical cell is an electrical energy accumulator having two terminals, a positive electrode and a negative electrode, and having a voltage of a few volts, most often between 2.3V and 4.2V, approximately.
  • the cells can be of the Lithium-ion type (a lithium Nickel Manganese Cobalt oxide NMC or a lithium iron phosphate LFP can be cited as examples of active materials for a positive electrode), Nickel Cadmium (Ni-cd), Nickel-Metal-Hydride (Ni-MH) for example.
  • a Lithium-ion cell is mainly composed of a porous positive electrode, a porous negative electrode, a separator and an electrolyte (which can be liquid, polymeric or solid).
  • the operating principle of a Lithium-ion cell is based on the reversible exchange of lithium ions between the two porous electrodes.
  • the battery system BAT is shown in a more simplified manner in the polyphase electrical system. For the sake of clarity, the derivation assembly of the driving electric machine is no longer shown.
  • the electrical system comprises a first embodiment of an RD diode module allowing the generation of a direct voltage Vdc during single-phase current recharging.
  • the polyphase electrical system comprises a third set of branch connections of the phase branches PB1, PB2 and PB3 for connecting the battery BAT to a direct voltage bus BDC.
  • This set of branch connections comprises four branch connections DV1, DV2, DV3 and DV4 connected to the current lines of the battery.
  • the branch connections DV1, DV2, DV3 and DV4 are connected to the diode module RD comprising four diodes d1, d2, d3 and d4, each branch connection comprising one diode respectively.
  • the diode module RD has the function of generating a first direct voltage Vdc adjustable in shape and amplitude and is supplied at a given moment from only two lines among said three current lines of the battery BAT during a single-phase alternating current charge of the battery.
  • Vdc a first direct voltage Vdc adjustable in shape and amplitude and is supplied at a given moment from only two lines among said three current lines of the battery BAT during a single-phase alternating current charge of the battery.
  • the first voltage Vdc is generated from a composition of the voltages of the lines LT 1 and LT2 or of the lines LT2 and LT3.
  • the diodes d1 , d2, d3 and d4 and the respective derivations DV1 , DV2, DV3 and DV4 are arranged so that the polarity of the charging current voltage determines which lines are used for the generation of the first voltage Vdc.
  • the derivation DV1 and the diode d1 connect the point A to the point E in the blocked direction of the diode d1.
  • the point A is positioned at the input of the current line LT1, between the power supply network RES and the battery BAT.
  • the point E is connected to a negative pole of the direct voltage bus Vdc.
  • the derivation DV2 and the diode d2 connect the point B to the positive pole of the direct voltage bus BDC in the forward direction of the diode d2.
  • the point B is positioned between the line LT1 and the line LT2.
  • the derivation DV3 and the diode d3 connect the point C to the positive pole of the direct voltage bus BDC in the forward direction of the diode d3.
  • the point C is positioned between the current line LT2 and the line LT3.
  • the DV4 branch and the d4 diode connect the point D to the point E in the blocked direction of the d4 diode.
  • the point D is positioned on the terminal of the LT3 line connected to the neutral line.
  • switches K6, K7, K8 and K9 are provided, arranged to connect and disconnect selectively the diodes d1, d2, d3 and d4 to their respective derivation DV1, DV2, DV3 and DV4.
  • the diodes d2 and d3 are connected together to the voltage bus BDC.
  • the RD diode module is made up of common components that are easy to obtain and assemble.
  • the diodes have the advantage of being reliable, robust and low cost.
  • a CONV DC/DC voltage converter is provided, connected to the output of the RD diode module and designed to convert the first voltage Vdc into a second voltage Vrdb of a lower level, for example 12 volts. Other values are conceivable depending on the intended application, which may be between 12 volts and 600 volts.
  • This CONV converter supplies a direct voltage network RDB when the converter is supplied by the Vdc voltage. It is further provided that the direct voltage network RDB includes a service battery BAT2 for stabilizing the voltage of the RDB network and ensuring the electrical needs of the RDB network when the CONV converter is not supplying it.
  • the direct voltage bus BDC is suitable for powering at least one system operating in direct voltage. It electrically powers one or more devices from a set of devices comprising one or more DC/DC voltage converters, an electric compressor, an electric heater, for example in the case of an electrified vehicle application. Other electrical systems are conceivable depending on the application case.
  • the polyphase system comprises switches K4 and K5 arranged to selectively connect in series and in parallel the current lines LT 1 , LT2 and LT3 thus allowing single-phase operation and three-phase operation of the battery. More precisely, in single-phase configuration, switches KR2 and KR3 and K5 are open, and switches KR1 and K4 are closed. Thus the current lines LT 1 , LT2 and LT3 are connected in series to the phase branch BP1 connected to the extended power supply network RES. In three-phase configuration, switch K4 is open and switches KR1 , KR2, KR3 and K5 are closed. Thus the current lines LT1 , LT2 and LT3 are connected respectively to the phase branches BP1 , BP2 and BP3 connected to the extended power supply network RES.
  • Figure 3 shows the configuration of the electrical system for which the switches are driven in the positions allowing the battery to be charged in single-phase alternating current simultaneously with the generation of the first direct voltage Vdc at the output of the RD diode module.
  • the diode module RD is configured so that only two lines among the three lines generate the first DC voltage Vdc.
  • the specific control of the voltages generated by each of the three lines controls the value of the voltage Vdc as well as the distribution of the voltages between the two lines.
  • the invention therefore further provides a method for controlling the polyphase electrical system for connecting the diode module on the one hand, and on the other hand for controlling the voltage distribution between the two current lines used to generate the desired voltage Vdc.
  • the control method is executed by a control unit of the polyphase electrical system.
  • the control unit may be, for example, the control unit of the battery BAT or a supervision control unit of a vehicle equipped with the polyphase electrical system.
  • the control unit is provided with an integrated circuit computer and electronic memories, the computer and the memories being configured to execute the control method according to the invention. But this is not obligatory. Indeed, the computer could be external to the control unit of the battery or of the supervisor, while being coupled to the latter.
  • the control unit, according to the invention may be produced in the form of software modules (or computer modules (or even “software”)), or electronic circuits (or “hardware”), or even a combination of electronic circuits and software modules.
  • the switches KR1, K4, K6, K7, K8 and K9 are driven in the closed position.
  • the switches KR2, KR3 and k5 are driven in the open position.
  • the diode module RD is connected to the battery via the branches DV1, DV2, DV3 and DV4.
  • the current lines LT1, LT2 and LT3 are connected in series.
  • the voltage Vac generated between points A and D is in the form of a sinusoidal alternating voltage, for example a sinusoidal wave with a frequency of 50 Hz.
  • the battery control unit controls the elementary modules MCLk of the current lines LT1, LT2 and LT3 according to reference instructions Vrefl , Vref2 and Vref3 synchronized with the single-phase alternating current of the supply network RES.
  • Vrefl reference instructions
  • Vref2 and Vref3 synchronized with the single-phase alternating current of the supply network RES.
  • a part k of the cells among the n cells of the three lines LT1 , LT2 and LT3 are connected in series so as to generate a synchronized alternating voltage wave.
  • control unit controls the connection of the three current lines to the phase branch BP1 connected to the network.
  • the alternating current delivered by the network RES passes through the k electric cells of the battery which are selected to form the voltage wave.
  • the voltage P1 of the supply network RES is higher than the neutral voltage N, the diodes d2 and d4 are conductive. The diodes d1 and d3 are blocked. Only the set of cell modules forming part of the LT2 line and the LT3 line can generate the first direct voltage Vdc, while the LT 1 line generates the alternating voltage Vdc - Vac.
  • the voltage P1 of the supply network RES is lower than the neutral voltage N, the diodes d1 and d3 are conductive. The diodes d2 and d4 are blocked. Only the set of cell modules forming the line LT1 and the line LT2 can generate the first direct voltage Vdc, while the line LT3 generates the alternating voltage Vdc - Vac.
  • the control method therefore provides a step of controlling the voltages of each of the lines according to voltage distribution parameters so as to generate the first direct voltage Vdc at the terminals of the two lines LT2 and LT3 or LT1 and LT2 according to the sign alternation.
  • Figure 4 illustrates the single-phase alternating voltage that is generated on the phase branch of the battery system from the series-connected cells of the three current lines LT1, LT2 and LT3 configured in series.
  • the lower curve represents the voltage Vac generated at the battery terminals, expressed in volts
  • the upper curve represents the current lac of the supply network expressed in amperes.
  • Figure 5 illustrates the simplified electrical diagram of the electrical system in positive alternation and negative alternation for a first mode of configuration of the voltage distribution parameters aimed at distributing a balanced power between the current lines LT1, LT2 and LT3 under load.
  • a first parameter D1 applies in positive alternation and a second parameter D2 applies in negative alternation.
  • the parameters D1 and D2 are expressed as voltage values in volts and make it possible to determine the power distribution between the lines.
  • Vac is the reference single-phase alternating voltage of the power supply network.
  • D1 is the power distribution between the current lines LT1 and LT2 in positive alternation.
  • Vrefl Vdc-Vac
  • Vref2 Vac/3 + D1
  • Vref3 Vdc - Vac/3 - D1.
  • Vrefl, Vref2 and Vref3 for the lines LT1, LT2 and LT3 respectively are controlled according to the following relationship in negative alternation
  • Vrefl Vdc - Vac/3 - D2
  • Vref2 Vac/3 + D2
  • Vref3 Vdc-Vac.
  • Figure 6 illustrates, in a first graph in the upper part, the voltages Vrefl, Vref2 and Vref3 generated by the cells of the current lines LT1, LT2 and LT3 respectively of the battery to generate the direct voltage Vdc during the recharging in single-phase current for this first mode of configuration of the power balance distribution.
  • the direct voltage Vdc is equal to 450 volts.
  • the second graph in the lower part illustrates the voltage Vdc obtained from the voltages generated by the battery module from only two current lines, LT2 and LT3 in positive alternation and LT1 and LT2 in negative alternation.
  • the composition of the two voltages, Vref 2 and Vref 3 in positive alternation and Vref 1 and Vref 2 in negative alternation forms a plateau voltage signal which allows the diode module to generate at its output the direct voltage Vdc, here 450 volts.
  • Figure 7 illustrates the powers absorbed by the cells of each current line LT1, LT2 and LT3 during a single-phase alternating current battery charge according to the first mode of configuration of the voltage distribution parameters.
  • the electrical system absorbs a power of 763W per current line, or the equivalent of 2.3kW (10 Arms x 230 Vrms) on the grid side.
  • the diode module comprises diodes d1, d2, d3 and d4 allowing the generation of the first direct voltage Vdc in single-phase charging, in accordance with the embodiment described previously in Figure 2.
  • the system further comprises diodes d3, d5 and d6 which allow the generation of the first direct voltage Vdc in three-phase charging.
  • This diode module can be produced in the form of a single module where diode d3 is used in common for single-phase charging and three-phase charging.
  • the diode module can comprise four diodes for single-phase charging connected similarly to diodes d1, d2, d3 and d4, and three other diodes connected similarly to diodes d3, d5 and d6 for three-phase charging.
  • switches K6, K7, K8, K9, K10 and K11 are selectively driven to connect each branch according to single-phase or three-phase charging mode.
  • the voltage Vdc is adjustable in amplitude from the control of the voltage waves of each voltage line.
  • the voltage Vdc can be generated simultaneously with charging by injecting a common mode voltage into the three current lines LT1, LT2 and LT3. This operating mode was the subject of French patent application FR-A1-3121797 by the applicant and is described in more detail in this document.
  • FIG. 9 an embodiment of the electrical system is shown for an electrified vehicle with fully electric motorization or hybrid motorization.
  • the vehicle comprises an electric motor machine 64 capable of transmitting torque to the drive wheels 62 of the vehicle through a transmission 61.
  • the electric machine 64 can be three-phase.
  • the vehicle comprises an electrical system comprising the battery 60 according to the architecture with a multi-level inverter distributed in the battery in accordance with the description given in Figure 1.
  • the battery comprises three current lines capable of generating three-phase and single-phase voltage waves.
  • the vehicle further comprises an interface for recharging the battery 68 from a power supply network operating at alternating voltage.
  • the recharging interface 68 is a recharging box electrically connecting the terminals of the battery 60 to the terminal for recharging at alternating voltage in single-phase or three-phase current.
  • the recharging interface 68 is also capable of rapid recharging at direct voltage.
  • the 60 battery system is advantageous in that its control unit 65 adapts the voltage wave into alternating form or continuous wave form without resorting to a voltage converter.
  • the vehicle further comprises a supervision system 66 cooperating with the control unit 65 of the battery system 60.
  • the battery system 60 can be directly electrically connected to the electric drive machine 64, thus improving its energy efficiency in traction.
  • the battery can further be connected to a high-voltage DC bus, for example operating at a nominal voltage of between 100 and 800 volts, for example 450 volts, and to a low-voltage on-board network 67 operating at a nominal voltage of type 12 volts.
  • the electrical system comprises power electronics 69 comprising a diode module electrically connected to the current lines of the battery.
  • the diode module is formed by at least four diodes in accordance with the embodiments described in FIG. 2 or FIG. 6.
  • the output of the diode module supplies the 450-volt voltage bus.
  • the power electronics 69 comprises a DC/DC converter connecting the voltage bus to the on-board network 67 (450 volts/12 volts) comprising a service battery.
  • the electrical system is controlled so that the service battery supplies said DC network during the first phase of the process and the converter converts the DC bus voltage (450 volts) to low voltage (12 volts) to supply the on-board network and charge the service battery during the second phase of the process.
  • a stationary storage system comprising the electrical system according to the invention.

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Abstract

La présente invention a pour objet un système électrique polyphasé comportant une batterie à onduleur multiniveaux distribué dans la batterie comprenant trois lignes de courant (LT1, LT2, LT3) et un module de diodes, dans lequel lors d'une charge de la batterie en courant alternatif monophasé, le module de diodes alimente un bus de tension continue à partir de deux lignes seulement parmi lesdites trois lignes (LT1, LT2, LT3), et dans lequel les tensions de chacune des trois lignes (LT1, LT2, LT3) sont pilotées de sorte à générer une première tension continue à partir de la composition des tensions desdites deux lignes (LT2, LT3; LT2, LT1) et à générer simultanément une tension alternative monophasée (Vac) à partir des trois lignes (LT1, LT2, LT3) sur la branche de phase (BP1) pour la charge de la batterie (BAT). L'invention concerne également un procédé de commande du système électrique. L'invention s'applique aux véhicules automobiles électrifiés et aux systèmes de stockage stationnaires.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE COMMANDE D’UNE CHARGE DE BATTERIE D’UN SYSTEME ELECTRIQUE EN COURANT MONOPHASE POUR LA GENERATION D’UNE TENSION CONTINUE SELON UN MODE PARALLELE
[001] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2305330 déposée le 30.05.2023 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[002] Le domaine de l’invention concerne un procédé de commande d’un système électrique polyphasé pour la génération d’un réseau électrique DC lors de la recharge en courant monophasé d’une batterie.
[003] Les véhicules électrifiés comportent une batterie de traction de haute puissance, fonctionnant généralement dans une plage de tension de 260 volts à 450 volts. Lors de la recharge d’un véhicule en courant monophasé, un convertisseur AC/DC convertit le courant électrique alternatif en courant continu compatible de la batterie et un convertisseur DC/DC transforme cette tension continue en une autre tension inférieure adaptée au réseau de bord, généralement d’environ 12 volts. Il est donc possible de générer la tension du réseau de bord durant la charge du véhicule.
[004] La demanderesse a développé une architecture de rupture dite à onduleur multiniveaux distribué qui permet de se passer des convertisseurs de tension habituellement intégrés entre une batterie à cellules électrochimiques et le réseau d’alimentation fonctionnant en tension alternative. Cette architecture a fait l’objet de plusieurs demandes de brevet par la demanderesse. On peut citer par exemple les documents W0-A1 -2017/153366 et W0-A1 -2021/048477. Ils décrivent une architecture de cellules qui comporte des lignes de courant formées par des modules élémentaires comportant chacun une cellule électrochimique, ou un cluster de cellules, et un module de commutation formant un pont en H. Ces documents décrivent en outre des procédés de commande innovants de cette architecture permettant l’équilibrage en état de charge des cellules et la génération de courant électrique polyphasé ou continu.
[005] La génération de la tension continue du réseau de bord pendant une recharge du véhicule en courant alternatif est problématique pour cette architecture du fait qu’il est nécessaire d’activer la génération d’une tension continue par pilotage de l’onduleur multiniveaux distribué dans la batterie, puis de produire le courant continu du réseau de bord via un convertisseur DC/DC. Pour résoudre ce problème de génération de la tension continue pendant une recharge du véhicule sur un réseau électrique alternatif, la demanderesse a prévu une solution consistant à injecter une tension de mode commun sur l’ensemble des trois lignes de courant. Cette solution est décrite dans le document brevet FR-A1 -3121797.
[006] Cependant cette solution n’est pas adaptée pour une recharge en courant monophasé. En effet, comme les trois lignes de courant de la batterie sont connectées en série, il n’est pas possible de générer la tension de mode commun.
[007] Il existe donc un besoin de palier les problèmes précités. Un objectif de l’invention est de proposer un protocole de recharge en courant monophasé alternatif, pour un véhicule équipé d’une architecture de batterie à onduleur multiniveaux distribué, permettant de maintenir la tension du réseau de bord du véhicule durant la recharge.
[008] Plus précisément, l’invention concerne un système électrique polyphasé comportant une batterie de puissance à cellules électrochimiques, un module de diodes, des commutateurs et trois branches de phase connectées à un réseau d’alimentation électrique étendu, la batterie comportant trois lignes de courant, chaque ligne comportant une pluralité de modules élémentaires connectés en série, munis chacun d’une cellule ou d’un cluster de cellules et d’un module de commutation comprenant un pont en H, formant un onduleur multiniveaux distribué dans la batterie apte à générer une forme d’onde de tension choisie aux bornes de chaque ligne de courant, des commutateurs étant agencés de sorte à connecter les trois lignes en série à une branche de phase lors d’une charge de la batterie à partir d’un courant de charge alternatif monophasé, le module de diodes alimentant un bus de tension continue à partir de tensions générées par lesdites trois lignes de courant.
[009] Selon l’invention, lors d’une charge de la batterie en courant alternatif monophasé, le module de diodes alimente le bus de tension à partir de deux lignes seulement parmi lesdites trois lignes, et les tensions de chacune des trois lignes sont pilotées de sorte à générer une première tension continue à partir de la composition des tensions desdites deux lignes et à générer simultanément une tension alternative monophasée à partir des trois lignes sur la branche de phase pour la charge de la batterie. [010] Le système selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :
[011] - Le module de diodes comporte au moins quatre diodes: une première diode et une deuxième diode étant reliées aux lignes de courant en état passant lors d’une alternance négative du courant de charge de sorte à connecter en série une première ligne de courant et une deuxième ligne de courant au module de diodes, troisième diode et une quatrième diode étant reliées aux lignes de courant en état passant lors d’une alternance positive du courant de charge de sorte à connecter en série la deuxième ligne de courant et la troisième ligne de courant au module de diodes.
[012] - Le module de diodes comporte une cinquième, sixième et septième diodes reliées chacune à une ligne de courant spécifique pendant une charge de la batterie en courant alternatif triphasé.
[013] - Les tensions des deux lignes alimentant le module de diodes sont pilotées en fonction d’au moins un paramètre de répartition de tension selon les relations suivantes : Vrefl = Vdc-Vac, Vref2 = Vac/3 + D1 et Vref3 = Vdc - (Vac/3) - D1 , en alternance positive du courant de charge du réseau d’alimentation, Vrefl = Vdc - Vac/3 - D2, Vref2 = Vac/3 + D2 et Vref3 = Vdc-Vac, en alternance négative du courant de charge du réseau d’alimentation, où Vrefl , Vref2 et Vref3 sont les tensions des première, deuxième et troisième lignes de courant respectivement, Vdc étant la première tension continue, Vac étant la tension alternative monophasée, D1 et D2 étant des premier et deuxième paramètres de répartition exprimés en volts.
[014] Il est prévu en outre selon l’invention un véhicule automobile comportant un système électrique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents et un bus de tension continue alimenté par la première tension continue en sortie du module de diodes dudit système pendant une charge de la batterie en courant alternatif monophasé.
[015] Selon une variante, le véhicule comporte en outre un convertisseur, un réseau de tension continue et une batterie de servitude dudit réseau reliés électriquement au bus de tension continue et agencés de sorte que le convertisseur convertit la première tension continue en une deuxième tension continue pour alimenter le réseau de tension continue pendant la charge de la batterie.
[016] Il est prévu en outre selon l’invention un système de stockage stationnaire comportant un système électrique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents et un bus de tension continue alimenté par la première tension continue en sortie du module de diodes dudit système pendant une charge de la batterie en courant alternatif monophasé.
[017] L’invention prévoit en outre un procédé de commande d’un tel système électrique polyphasé comportant les étapes suivantes pendant une charge de la batterie en courant alternatif monophasé :
[018] - la connexion des trois lignes en série à une branche de phase pendant la charge de la batterie,
[019] - la connexion de deux lignes seulement parmi les trois lignes au bus de tension continue par l’intermédiaire du module de diodes,
[020] - le pilotage des tensions de chacune des trois lignes de sorte à générer une première tension continue à partir de la composition des tensions desdites deux lignes et à générer simultanément une tension alternative monophasée à partir des trois lignes sur la branche de phase pour charger la batterie.
[021] Selon une variante du procédé, les tensions des deux lignes alimentant le module de diodes sont pilotées en fonction d’au moins un paramètre de répartition de tension selon les relations suivantes : Vrefl = Vdc-Vac, Vref2 = Vac/3 + D1 et Vref3 = Vdc - Vac/3 - D1 , en alternance positive du courant de charge du réseau d’alimentation, Vrefl = Vdc - Vac/3 - D2, Vref2 = Vac/3 + D2 et Vref3 = Vdc-Vac, en alternance négative du courant de charge du réseau d’alimentation, où Vrefl , Vref2 et Vref3 sont les tensions des première, deuxième et troisième lignes de courant respectivement, Vdc étant la première tension continue, Vac étant la tension alternative monophasée, D1 et D2 étant des premier et deuxième paramètres de répartition exprimés en volts.
[022] L’invention prévoit une unité de commande d’un système électrique polyphasé configurée pour mettre en œuvre le procédé de commande selon l’un de ses quelconques modes de réalisation.
[023] L’invention prévoit un programme-ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par une unité de commande du système électrique, conduisent celui-ci à mettre en œuvre l’un quelconque des modes de réalisation du procédé de commande selon l’invention. [024] Le système électrique de l’invention permet de générer un bus de tension continue simultanément à une recharge en courant monophasé d’une batterie à onduleur multiniveaux intégré. La solution est avantageuse en outre pour son faible coût et la solution de commande des ondes de tension de la batterie qui est entièrement logicielle.
[025] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :
[026] [Fig .1 ] représente un mode de réalisation d’un système polyphasé comportant une batterie équipée d’un onduleur multiniveaux distribué selon l’invention.
[027] [Fig.2] représente un premier mode de réalisation du système électrique selon l’invention comprenant un module de diodes prévu pour la génération d’une tension continue simultanément à une recharge en courant monophasé de la batterie.
[028] [Fig.3] représente la configuration des commutateurs du système électrique selon l’invention pour ce premier mode de réalisation pendant la génération de la tension continue simultanément à une recharge en courant monophasé de la batterie.
[029] [Fig.4] représente la tension alternative générée par les trois lignes de courant de la batterie pendant la recharge en courant monophasé délivré par le réseau d’alimentation.
[030] [Fig.5] représente un schéma électrique simplifié du système électrique selon l’invention pendant la recharge lors d’une alternance positive et une alternance négative du courant de charge.
[031] [Fig.6] comprend des graphiques illustrant les tensions générées par les cellules des lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 pour générer la tension continue Vdc lors de la recharge en courant monophasé conformément à un premier mode de configuration des paramètres de répartition de tension.
[032] [Fig.7] représente un graphique illustrant la puissance absorbée par les cellules de chaque ligne de courant LT1 , LT2 et LT3 pendant la charge en courant alternatif monophasée selon le premier mode de configuration. En moyenne, la simulation montre que la puissance absorbée est de 763W par branche, soit 2.3kW du côté du réseau d’alimentation. [033] [Fig.8] représente un deuxième mode de réalisation du système électrique selon l’invention comprenant un module de diodes prévu pour la génération d’une tension continue simultanément à une recharge de la batterie en courant monophasé ou en courant triphasé.
[034] [Fig.9] représente un mode de réalisation du système électrique pour un véhicule électrifié.
[035] L’invention concerne un système électrique polyphasé pour le stockage d’énergie pour les véhicules automobiles électrifiés et les systèmes de stockage stationnaires dans les installations électriques, par exemple pour les installations à énergie renouvelable ou de régulation de réseau. Le système polyphasé comporte une batterie électrochimique comportant des modules élémentaires de cellules interconnectés de manière à former une structure d’onduleur multiniveaux distribuée dans la batterie permettant de connecter la batterie à un système électrique fonctionnant en tension continue et aussi en tension alternative sans l’intermédiaire d’un onduleur. Le système de batterie peut se connecter directement à un réseau d’alimentation électrique étendu et à une machine électrique motrice. L’invention vise à proposer un procédé de commande permettant de maintenir la tension d’un réseau continu DC alimentée par la batterie de puissance pendant une charge en courant monophasé alternatif. En particulier, le procédé vise à maintenir la tension d’un réseau de bord de véhicule électrifié pendant la recharge du véhicule.
[036] Dans la présente description, le terme onduleur multiniveaux distribué signifie que la ligne de courant ou chaque ligne de courant de la batterie, dans le cas d’une architecture polyphasée, notamment triphasée, est formée par une pluralité de modules élémentaires connectés en série et chaque module élémentaire comporte une cellule ou un cluster de cellules, ainsi qu’un module de commutation formant un pont en H, l’unité de commande comporte un moyen de pilotage des modules élémentaires de la ligne de courant en fonction d’une consigne de référence et est apte à générer une forme d’onde de tension choisie, alternative et continue, sur chaque ligne de courant. Cette architecture fait l’objet d’une description plus détaillée en figure 1 .
[037] En référence à la figure 1 , la batterie de puissance BAT comporte une pluralité n de modules élémentaires MCLk formant la structure d’onduleur multi-niveaux distribuée dans la batterie et comporte trois lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 reliées à des branches de phase BP1 , BP2 et BP3 et dans lesquelles sont agencés les modules élémentaires MCLk. Les modules élémentaires MCLk sont reliés en série dans chaque ligne de courant. Les branches de phase BP1 , BP2 et BP3 permettent de connecter la batterie à des différents systèmes prévus pour utiliser une tension alternative ou continue. Dans cette configuration triphasée, chaque ligne de courant comporte n/3 modules élémentaires.
[038] Le système de batterie BAT présente à ses bornes une tension de plusieurs centaines de volts, par exemple 350 Volts ou 1000 Volts. En 350 volts, chaque ligne LT1 , LT2, LT3 est équipée par exemple de 24 modules élémentaires de cellule ou clusters de cellules connectés en série. Toutefois, selon les besoins électriques, le système de batterie BAT a une tension nominale de seulement plusieurs dizaines de volts (24V, 36V, 48V par exemple), notamment pour les applications de véhicule automobile, ou à une tension maximale de 1500 Volts continu voire au-delà, notamment pour les systèmes de stockage stationnaires.
[039] Dans un premier ensemble de dérivations des branches de phases BP1 , BP2 et BP3, le système de batterie BAT comporte des commutateurs haute tension Kres, appelés également contacteurs haute tension, destinés à relier électriquement la batterie BAT à un réseau d’alimentation électrique étendu RES. Chaque ligne de courant LT1 , LT2 et LT3 est connectée, via ces dérivations, d’un premier côté à un commutateur de connexion au réseau, KR1 , KR2 et KR3 respectivement, et de l’autre côté à une borne neutre N de la batterie. Le réseau d’alimentation RES étendu fonctionne en tension alternative de 50Hz ou 60Hz et comporte une ligne triphasée munie de trois lignes de tension P1 , P2 et P3. Le système de batterie BAT est adapté pour générer trois ondes de tensions triphasées décalées de 2TT/3. Le pilotage de chaque ligne de courant est similaire, se différenciant seulement par un décalage de 2TT/3 entre elles.
[040] Il convient de noter que, grâce à cette architecture d’onduleur multiniveaux distribué dans la batterie, le système électrique ne comporte pas de convertisseur de tension AC/DC entre les lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 et les branches de phases BP1 , BP2 et BP3 fonctionnant en courant alternatif.
[041] Par ailleurs, dans le cas d’un mode de réalisation pour un véhicule électrifié, le système de batterie BAT est la batterie de traction du véhicule et comporte en outre des commutateurs haute tension Kmel destinés à relier électriquement la batterie BAT à une machine électrique motrice MEL. Chaque ligne de courant LT1 , LT2 et LT3 est connectée, via un deuxième ensemble de dérivations des branches de phases BP1 , BP2 et BP3, d’un premier côté à un commutateur de connexion de la machine électrique, KM1 , KM2 et KM3 respectivement, et de l’autre côté à une borne neutre N de la batterie. La machine électrique motrice peut être une machine asynchrone ou synchrone, éventuellement une machine à courant continu du fait que le système de batterie est capable de générer toute forme d’onde de tension, alternative ou continue.
[042] En variante, pour un mode de réalisation d’une installation à énergie renouvelable, le deuxième ensemble de dérivation des branches de phases peut être relié à une installation photovoltaïque ou une installation à dispositif éolien. En variante, la batterie est reliée au réseau d’alimentation électrique à des fins de régulation de réseau.
[043] Par ailleurs, il est prévu un autre ensemble de dérivations permettant de connecter la batterie à un bus de tension continue. Cette partie fera l’objet d’une description plus détaillée dans les figures suivantes pour décrire le procédé de commande visant à permettre le maintien de la tension d’un réseau de tension continue pendant une recharge en courant monophasé alternatif de la batterie.
[044] Le système de batterie BAT comporte en outre une unité de commande BMS dont une de ses fonctions est le pilotage de la forme d’onde en tension de chaque ligne LT1 , LT2, LT3 en fonction d’une consigne de référence Vref à partir des modules élémentaires MCLk. Chaque module élémentaire MCLk peut comporter une unique cellule CLk, ou un cluster de cellules CLk pouvant être au nombre de deux, trois, quatre, cinq, six cellules ou plus, formant la tension élémentaire Vclk. Le module élémentaire MCLk comporte en outre un module de commutation COMk apte à configurer le module élémentaire MCLk dans trois états différents pour délivrer la tension Vmclk qui est respectivement ladite tension élémentaire Vclk, une tension nulle et la tension Vclk inversée auxdites bornes de connexion du module MCLk.
[045] Le module de commutation COMk est par exemple constitué de deux parties de commutation formant un pont en H pilotable dans les trois états différents par un signal de commande de l’unité de commande BMS de la batterie BAT adressant spécifiquement le module MCLk. Les états sont représentés par une variable de commande uik pouvant prendre par exemple les valeurs 1 , 0, -1 représentant les trois états différents commandant respectivement ladite tension élémentaire Vclk, une tension nulle et ladite tension inversée -Vclk auxdites bornes de connexion du module élémentaire k adressé par le signal de commande uik. Chaque module de commutation COMk comprend des composants électroniques, tels que des transistors de puissance, éventuellement de type MOSFET ou HEMT (« High Electron Mobility Transistor » en anglais), pilotés par les signaux de commande de l’unité de commande BMS. Ainsi, la tension Vmclk aux bornes de chaque module élémentaire MCLk parmi l’ensemble d’une totalité n de modules peut être pilotée en fonction d’un signal de commande uik selon la relation suivante :
[046] [Math 1]
[048] Ainsi, l’unité de commande BMS peut commander sur chaque ligne de tension LT1 , LT2 et LT3, toute forme d’onde en tension formée par paliers d’amplitude égale à la tension élémentaire Vclk en fonction d’une consigne de tension de référence Vref en connectant les cellules en série par l’intermédiaire des modules de commutations COMk. La consigne de tension de référence Vref peut être de forme sinusoïdale de fréquence de 50 Hz, toute forme alternative, par exemple carré, ou peut être de tension constante par exemple.
[049] On rappelle qu’une cellule électrochimique est un accumulateur d’énergie électrique ayant deux bornes, une électrode positive et une électrode négative, et présentant une tension de quelques volts, le plus souvent comprise entre 2,3V et 4,2V, environ. Les cellules peuvent être de type Lithium-ion (un oxyde de Nickel Manganèse Cobalt lithié NMC ou un phosphate lithié de fer LFP peuvent être cités à titre d’exemples de matières actives d’électrode positive), Nickel Cadmium (Ni-cd), Nickel-Métal-Hydrure (Ni-MH) par exemple. Plus précisément, une cellule Lithium-ion est composée principalement d’une électrode positive poreuse, une électrode négative poreuse, un séparateur et un électrolyte (pouvant être liquide, polymérique ou solide). Le principe de fonctionnement d’une cellule Lithium-ion repose sur l’échange réversible d’ions lithium entre les deux électrodes poreuses.
[050] En figure 2, le système de batterie BAT est représenté de manière plus simplifiée dans le système électrique polyphasé. Par souci de clarté, l’ensemble de dérivation de la machine électrique motrice n’est plus représenté. Le système électrique comporte un premier mode de réalisation d’un module de diodes RD permettant la génération d’une tension continue Vdc pendant une recharge en courant monophasé.
[051] Le système électrique polyphasé comporte un troisième ensemble de dérivations des branches de phases PB1 , PB2 et PB3 pour la connexion de la batterie BAT à un bus de tension continue BDC. Cet ensemble de dérivations comporte quatre dérivations DV1 , DV2, DV3 et DV4 reliés aux lignes de courant de la batterie. Les dérivations DV1 , DV2, DV3 et DV4 sont reliées au module de diodes RD comprenant quatre diodes d1 , d2, d3 et d4, chaque dérivation comprenant une diode respectivement. Le module de diodes RD a pour fonction de générer une première tension continue Vdc ajustable en forme et amplitude et est alimenté à un instant donné à partir de deux lignes seulement parmi lesdites trois lignes de courant de la batterie BAT durant une charge de la batterie en courant alternatif monophasé. Lors d’une charge en courant monophasé, il est prévu de commander un protocole de recharge lors duquel les tensions de chacune des trois lignes LT 1 , LT2 et LT3 sont pilotées en fonction de paramètres de répartition de tension de sorte à générer la première tension continue Vdc aux bornes de deux lignes, simultanément à la génération de la tension alternative monophasée sur la branche de phase BP1 . La première tension Vdc est générée à partir d’une composition des tensions des lignes LT 1 et LT2 ou des lignes LT2 et LT3. De plus, les diodes d1 , d2, d3 et d4 et les dérivations respectives DV1 , DV2, DV3 et DV4 sont agencées de manière que la polarité de la tension du courant de charge détermine quelles lignes sont utilisées pour la génération de la première tension Vdc.
[052] Concernant l’architecture électrique du module de diodes RD, la dérivation DV1 et la diode d1 relient le point A vers le point E dans le sens bloqué de la diode d1 . Le point A est positionné en entrée de la ligne de courant LT1 , entre le réseau d’alimentation RES et la batterie BAT. Le point E est connecté à un pôle négatif du bus de tension continue Vdc. La dérivation DV2 et la diode d2 relient le point B vers le pôle positif du bus de tension continue BDC dans le sens passant de la diode d2. Le point B est positionné entre la ligne LT1 et la ligne LT2. La dérivation DV3 et la diode d3 relient le point C vers le pôle positif du bus de tension continue BDC dans le sens passant de la diode d3. Le point C est positionné entre la ligne de courant LT2 et la ligne LT3. La dérivation DV4 et la diode d4 relient le point D vers le point E dans le sens bloqué de la diode d4. Le point D est positionné sur la borne de la ligne LT3 connectée à la ligne neutre. En outre, il est prévu des commutateurs K6, K7, K8 et K9 agencés pour connecter et déconnecter sélectivement les diodes d1 , d2, d3 et d4 à leur dérivation respective DV1 , DV2, DV3 et DV4. Les diodes d2 et d3 sont reliées ensemble au bus de tension BDC.
[053] Le module de diodes RD est constitué de composants usuels et faciles à obtenir et à monter. De plus, les diodes présentent l’avantage d’être fiables, robustes et de bas coût.
[054] Par ailleurs, il est prévu dans cet exemple un convertisseur de tension CONV DC/DC connecté en sortie du module de diodes RD et prévu pour convertir la première tension Vdc en une deuxième tension Vrdb de plus faible niveau, par exemple 12 volts. D’autres valeurs sont envisageables selon l’application prévue pouvant être comprises entre 12 volts et 600 volts. Ce convertisseur CONV alimente un réseau de tension continue RDB lorsque le convertisseur est alimenté par la tension Vdc. Il est prévu en outre que le réseau de tension continue RDB comporte une batterie de servitude BAT2 permettant de stabiliser la tension du réseau RDB et d’assurer les besoins électriques du réseau RDB lorsque le convertisseur CONV ne l’alimente pas.
[055] Le bus de tension continue BDC est adapté pour alimenter au moins un système fonctionnant en tension continu. Il alimente un ou plusieurs équipements électriquement parmi un ensemble d’équipements comprenant un ou plusieurs convertisseurs de tension DC/DC, un compresseur électrique, un chauffage électrique, par exemple dans un cas d’application de véhicule électrifié. D’autres systèmes électriques sont envisageables selon le cas d’application.
[056] En outre, le système polyphasé comporte des commutateurs K4 et K5 agencés pour connecter sélectivement en série et en parallèle les lignes de courants LT 1 , LT2 et LT3 permettant ainsi un fonctionnement monophasé et un fonctionnement triphasé de la batterie. Plus précisément, en configuration monophasée, les commutateurs KR2 et KR3 et K5 sont ouverts, et les commutateurs KR1 et K4 sont fermés. Ainsi les lignes de courants LT 1 , LT2 et LT3 sont connectées en série à la branche de phase BP1 connectée au réseau d’alimentation électrique étendu RES. En configuration triphasée, le commutateur K4 est ouvert et les commutateurs KR1 , KR2, KR3 et K5 sont fermés. Ainsi les lignes de courants LT1 , LT2 et LT3 sont connectées respectivement aux branches de phase BP1 , BP2 et BP3 connectées au réseau d’alimentation électrique étendu RES.
[057] La figure 3 représente la configuration du système électrique pour lequel les commutateurs sont pilotés dans les positions permettant la charge de la batterie en courant alternatif monophasé simultanément à la génération de la première tension continue Vdc en sortie du module de diodes RD.
[058] Le module de diodes RD est configuré de sorte que deux lignes seulement parmi les trois lignes génèrent la première tension continue Vdc. Le pilotage spécifique des tensions générées par chacune des trois lignes contrôle la valeur de la tension Vdc ainsi que la répartition des tensions entre les deux lignes. L’invention prévoit donc en outre un procédé de commande du système électrique polyphasé pour connecter le module de diodes d’une part, et d’autre part pour contrôler la répartition de tension entre les deux lignes de courant utilisées pour générer la tension Vdc recherchée. Plusieurs modes de configuration de répartition des tensions sont envisageables et feront l’objet d’une description plus détaillée dans la suite du texte pour deux modes distincts.
[059] Le procédé de commande est exécuté par une unité de commande du système électrique polyphasé. L’unité de commande peut être par exemple l’unité de commande de la batterie BAT ou une unité de commande de supervision d’un véhicule équipé du système électrique polyphasé. L’unité de commande est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour exécuter le procédé de commande selon l’invention. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande de la batterie ou du superviseur, tout en étant couplé à cette dernière. L’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.
[060] Selon le procédé de commande, pour commander une charge en courant alternatif monophasé à partir du réseau d’alimentation, les commutateurs KR1 , K4, K6, K7, K8 et K9 sont pilotés en position fermée. Les commutateurs KR2, KR3 et k5 sont pilotés en position ouverte. Le module de diodes RD est connecté à la batterie via les dérivations DV1 , DV2, DV3 et DV4. Les lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 sont connectées en série.
[061] Lors de la recharge des cellules de la batterie, la tension Vac générée entre les points A et D, composée de la somme des tensions des lignes LT1 , LT2 et LT3, est de la forme d’une tension alternative sinusoïdale, par exemple une onde sinusoïdale de fréquence de 50 Hz. Plus précisément, l’unité de commande de la batterie pilote les modules élémentaires MCLk des lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 en fonction de consignes de référence Vrefl , Vref2 et Vref3 synchronisées avec le courant alternatif monophasé du réseau d’alimentation RES. Une partie k des cellules parmi les n cellules des trois lignes LT1 , LT2 et LT3 sont connectées en série de manière à générer une onde de tension alternative synchronisée. Une fois que la synchronisation est effective, par rapport à un critère de synchronisation, l’unité de commande (de supervision ou de la batterie) commande la connexion des trois lignes de courant à la branche de phase BP1 reliée au réseau. Le courant alternatif délivré par le réseau RES traverse les k cellules électriques de la batterie qui sont sélectionnées pour former l’onde de tension.
[062] Lors d’une alternance positive du courant de charge de la batterie, la tension P1 du réseau d’alimentation RES est supérieure à la tension neutre N, les diodes d2 et d4 sont passantes. Les diodes d1 et d3 sont bloquées. Seul l’ensemble des modules de cellules faisant partie de la ligne LT2 et de la ligne LT3 permet de générer la première tension continue Vdc, alors que la ligne LT 1 génère la tension alternative Vdc - Vac.
[063] Lors d’une alternance négative du courant de charge de la batterie, la tension P1 du réseau d’alimentation RES est inférieure à la tension neutre N, les diodes d1 et d3 sont passantes. Les diodes d2 et d4 sont bloquées. Seul l’ensemble des modules de cellules formant la ligne LT1 et la ligne LT2 permet de générer la première tension continue Vdc, alors que la ligne LT3 génère la tension alternative Vdc - Vac.
[064] Le procédé de commande prévoit donc une étape de pilotage des tensions de chacune des lignes en fonction de paramètres de répartition de tension de sorte à générer la première tension continue Vdc aux bornes des deux lignes LT2 et LT3 ou LT1 et LT2 selon l’alternance de signe.
[065] La figure 4 illustre la tension alternative monophasée qui est générée sur la branche de phase du système de batterie à partir des cellules connectées en série des trois lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 configurées en série. La courbe inférieure représente la tension Vac générée aux bornes de la batterie, exprimée en volts, et la courbe supérieure représente le courant lac du réseau d’alimentation exprimée en ampères.
[066] La figure 5 illustre le schéma électrique simplifié du système électrique en alternance positive et alternance négative pour un premier mode de configuration des paramètres de répartition de tension visant à répartir une puissance équilibrée entre les lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 en charge. [067] Plus précisément, selon la loi de répartition pilotée par l’unité de commande, un premier paramètre D1 s’applique en alternance positive et un deuxième paramètre D2 s’applique en alternance négative. Les paramètres D1 et D2 s’exprime en valeur de tension en volts et permettent de déterminer la répartition de puissance entre les lignes. Vac est la tension alternative monophasée de référence du réseau d’alimentation. D1 est la répartition de puissance entre les lignes de courant LT1 et LT2 en alternance positive.
[068] Les tensions Vrefl , Vref2 et Vref3 pour les lignes LT1 , LT2 et LT3 respectivement sont pilotées selon la relation suivante en alternance positive: Vrefl = Vdc-Vac, Vref2 = Vac/3 + D1 et Vref3 = Vdc - Vac/3 - D1 .
[069] Les tensions Vrefl , Vref2 et Vref3 pour les lignes LT1 , LT2 et LT3 respectivement sont pilotées selon la relation suivante en alternance négative Vrefl = Vdc - Vac/3 - D2, Vref2 = Vac/3 + D2 et Vref3 = Vdc-Vac.
[070] Dans cet exemple non limitatif de répartition du premier mode de configuration, la puissance par ligne de courant est égale à environ à la valeur de lac*Vac/3, D1 est alors égal à 0 volts, et D2 est égal à 0 volts. Donc en alternance positive : Vrefl = Vdc - Vac, Vref2 = Vac/3 et Vref3 = Vdc-Vac/3.
[071] La figure 6 illustre, dans un premier graphique en partie supérieure, les tensions Vrefl , Vref2 et Vref3 générées par les cellules des lignes de courant LT1 , LT2 et LT3 respectivement de la batterie pour générer la tension continue Vdc lors de la recharge en courant monophasé pour ce premier mode de configuration de la répartition en équilibre de puissance. La tension continue Vdc est égale à 450 volts.
[072] Le deuxième graphique en partie inférieure illustre la tension Vdc obtenue à partir des tensions générées par le module de batterie issues de seulement deux lignes de courant, LT2 et LT3 en alternance positive et LT1 et LT2 en alternance négative. La composition des deux tensions, Vref 2 et Vref 3 en alternance positive et Vref 1 et Vref 2 en alternance négative, forme un signal de tension en plateau qui permet au module de diodes de générer à sa sortie la tension continue Vdc, ici de 450 volts.
[073] La figure 7 illustre les puissances absorbées par les cellules de chaque ligne de courant LT1 , LT2 et LT3 pendant une charge de la batterie en courant alternatif monophasée selon le premier mode de configuration des paramètres de répartition de tension. En moyenne, le système électrique absorbe une puissance de 763W par ligne de courant, soit l’équivalent de 2.3kW (10 Arms x 230 Vrms) du côté réseau. [074] En figure 8, un autre mode de réalisation de l’architecture électrique du système est représenté dans lequel le module de diodes comporte des diodes d1 , d2, d3 et d4 permettant la génération de la première tension continue Vdc en recharge monophasée, conformément au mode de réalisation décrit précédemment en figure 2. Le système comporte en outre des diodes d3, d5 et d6 qui permettent la génération de la première tension continue Vdc en recharge triphasée. Ce module de diodes peut être réalisé sous la forme d’un même module où la diode d3 est utilisée en commun pour la recharge en courant monophasé et la recharge en courant triphasé. Dans une variante, de ce mode de réalisation le module de diodes peut comporter quatre diodes pour la recharge monophasée connectées similairement aux diodes d1 , d2, d3 et d4, et trois autres diodes connectées similairement aux diodes d3, d5 et d6 pour la recharge triphasée. En outre, les commutateurs K6, K7, K8, K9, K10 et K11 sont pilotés sélectivement pour connecter chaque dérivation conformément au mode de recharge monophasé ou triphasé.
[075] Il convient de noter que quel que soit le mode de recharge, la tension Vdc est ajustable en amplitude à partir du pilotage des ondes de tension de chaque ligne de tension. En mode de recharge en courant triphasé alternatif, la tension Vdc peut être générée simultanément à la recharge par l’injection d’une tension de mode commun aux trois lignes de courant LT1 , LT2 et LT3. Ce mode de fonctionnement a fait l’objet de la demande de brevet français FR-A1 -3121797 par la demanderesse et est décrit plus en détail dans ce document.
[076] En figure 9 un mode de réalisation du système électrique est représenté pour un véhicule électrifié à motorisation entièrement électrique ou motorisation hybride. Le véhicule comporte une machine électrique motrice 64 apte à transmettre un couple aux roues motrices 62 du véhicule à travers une transmission 61 . La machine électrique 64 peut être triphasée. Le véhicule comporte un système électrique comportant la batterie 60 selon l’architecture à onduleur multiniveaux distribué dans la batterie conformément à la description faite en figure 1. La batterie comporte trois lignes de courant aptes à générer des ondes de tension triphasées et monophasées. Le véhicule comporte en outre une interface de recharge de la batterie 68 à partir d’un réseau d’alimentation fonctionnant en tension alternative. L’interface de recharge 68 est un boitier de recharge connectant électriquement les bornes de la batterie 60 à la borne pour une recharge en tension alternative en courant monophasé ou triphasé. L’interface de recharge 68 est aussi apte à une recharge rapide en tension continue. Le système de batterie 60 est avantageux en ce que son unité de commande 65 adapte l’onde de tension en forme alternative ou en forme d’onde continue sans avoir recours à un convertisseur de tension. Le véhicule comporte en outre un système de supervision 66 coopérant avec l’unité de commande 65 du système de batterie 60. Le système de batterie 60 peut être connecté directement électriquement à la machine électrique motrice 64 améliorant ainsi son rendement énergétique en traction.
[077] La batterie peut être en outre connectée à un bus de tension continue, haute tension, par exemple fonctionnant à une tension nominale comprise entre 100 et 800 volts, par exemple 450 volts, et à un réseau de bord basse tension 67 fonctionnant à une tension nominale de type 12 volts. A cet effet, le système électrique comporte de l’électronique de puissance 69 comprenant un module de diodes relié électriquement aux lignes de courant de la batterie. Le module de diodes est formé par au moins quatre diodes conformément aux modes de réalisation décrits en figure 2 ou figure 6. La sortie du module de diodes fournit le bus de tension 450 volts. En outre, l’électronique de puissance 69 comporte un convertisseur DC/DC reliant le bus de tension au réseau de bord 67 (450 volts/12 volts) comprenant une batterie de servitude. Le système électrique est commandé de sorte que la batterie de servitude alimente ledit réseau DC lors de la première phase du procédé et que le convertisseur convertit la tension du bus continu (450 volts) en basse tension (12 volts) pour alimenter le réseau de bord et charger la batterie de servitude lors de la deuxième phase du procédé.
[078] Dans un autre mode de réalisation, il est envisagé un système de stockage stationnaire comportant le système électrique selon l’invention.
[079] L’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système électrique polyphasé comportant une batterie de puissance (BAT) à cellules électrochimiques, un module de diodes (RD), des commutateurs et trois branches de phase (BP1 , BP2, BP3) connectées à un réseau d’alimentation électrique étendu (RES), la batterie (BAT) comportant trois lignes de courant (LT1 , LT2, LT3), chaque ligne comportant une pluralité de modules élémentaires (MCLk) connectés en série, munis chacun d’une cellule (CLk) ou d’un cluster de cellules et d’un module de commutation (COMk) comprenant un pont en H, formant un onduleur multiniveaux distribué dans la batterie (BAT) apte à générer une forme d’onde de tension choisie aux bornes de chaque ligne de courant (LT1 ), des commutateurs (K4, K5) étant agencés de sorte à connecter les trois lignes (LT1 , LT2, LT3) en série à une branche de phase (BP1 ) lors d’une charge de la batterie à partir d’un courant de charge (lac) alternatif monophasé, le module de diodes (RD) alimentant un bus de tension continue (BDC) à partir de tensions (Vrefl , Vref2, Vref3) générées par lesdites trois lignes de courant (LT1 , LT2, LT3), caractérisé en ce que, lors d’une charge de la batterie en courant alternatif monophasé, le module de diodes (RD) alimente le bus de tension (BDC) à partir de deux lignes (LT2, LT3 ; LT2, LT1 ) seulement parmi lesdites trois lignes (LT1 , LT2, LT3), et en ce que les tensions (Vrefl , Vref2, Vref3) de chacune des trois lignes (LT1 , LT2, LT3) sont pilotées de sorte à générer une première tension continue (Vdc) à partir de la composition des tensions desdites deux lignes (LT2, LT3 ; LT2, LT1 ) et à générer simultanément une tension alternative monophasée (Vac) à partir des trois lignes (LT 1 , LT2, LT3) sur la branche de phase (BP1 ) pour la charge de la batterie (BAT).
2. Système électrique selon la revendication 1 dans lequel le module de diodes comporte au moins quatre diodes (d1 , d2, d3, d4): une première diode (d1 ) et une deuxième diode (d3) étant reliées aux lignes de courant en état passant lors d’une alternance négative du courant de charge (lac) de sorte à connecter en série une première ligne de courant (LT1 ) et une deuxième ligne de courant (LT2) au module de diodes (RD), une troisième diode (d2) et une quatrième diode (d4) étant reliées aux lignes de courant en état passant lors d’une alternance positive du courant de charge (lac) de sorte à connecter en série la deuxième ligne de courant (LT2) et la troisième ligne de courant (LT3) au module de diodes (RD).
3. Système électrique selon la revendication 2, dans lequel le module de diodes (RD) comporte une cinquième, sixième et septième diodes (d3, d5, d6) reliées chacune à une ligne de courant (LT1 , LT2, LT3) spécifique pendant une charge de la batterie (BAT) en courant alternatif triphasé.
4. Système électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les tensions des deux lignes (Vref2, Vref3 ; Vrefl , Vref2) alimentant le module de diodes (RD) sont pilotées en fonction d’au moins un paramètre de répartition de tension (D1 , D2) selon les relations suivantes :
Vrefl = Vdc-Vac, Vref2 = Vac/3 + D1 et Vref3 = Vdc - (Vac/3) - D1 , en alternance positive du courant de charge du réseau d’alimentation (RES),
Vrefl = Vdc - Vac/3 - D2, Vref2 = Vac/3 + D2 et Vref3 = Vdc-Vac, en alternance négative du courant de charge du réseau d’alimentation (RES), où Vrefl , Vref2 et Vref3 sont les tensions des première, deuxième et troisième lignes de courant respectivement (LT1 , LT2, LT3), Vdc étant la première tension continue, Vac étant la tension alternative monophasée, D1 et D2 étant des premier et deuxième paramètres de répartition exprimés en volts.
5. Véhicule automobile comportant un système électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 et un bus de tension continue (BDC) alimenté par la première tension continue (Vdc) en sortie du module de diodes (RD) dudit système pendant une charge de la batterie (BAT) en courant alternatif monophasé.
6. Véhicule selon la revendication 5 comportant en outre un convertisseur (CONV), un réseau de tension continue (RDB) et une batterie de servitude (BAT2) dudit réseau reliés électriquement au bus de tension continue (BDC) et agencés de sorte que le convertisseur (CONV) convertit la première tension continue (Vdc) en une deuxième tension continue (Vrdb) pour alimenter le réseau de tension continue (RDB) pendant la charge de la batterie (BAT).
7. Système de stockage stationnaire comportant un système électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 et un bus de tension continue (BDC) alimenté par la première tension continue (Vdc) en sortie du module de diodes (RD) dudit système pendant une charge de la batterie (BAT) en courant alternatif monophasé.
8. Procédé de commande d’un système électrique polyphasé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes pendant une charge de la batterie (BAT) en courant alternatif monophasé : la connexion des trois lignes (LT 1 , LT2, LT3) en série à une branche de phase (BP1 ) pendant la charge de la batterie, la connexion de deux lignes seulement (LT2, LT3 ; LT2, LT1 ) parmi les trois lignes (LT1 , LT2, LT3) au bus de tension continue (BDC) par l’intermédiaire du module de diodes (RD), le pilotage des tensions (Vrefl , Vref2, Vref3) de chacune des trois lignes de sorte à générer une première tension continue (Vdc) à partir de la composition des tensions desdites deux lignes (Vref2, Vref3 ; Vrefl , Vref2) et à générer simultanément une tension alternative monophasée (Vrefl , Vref2, Vref3) à partir des trois lignes (LT 1 , LT2, LT3) sur la branche de phase (BP1 ) pour charger la batterie (BAT).
9. Procédé de commande selon la revendication 8 dans lequel les tensions des deux lignes (Vref2, Vref3 ; Vrefl , Vref2) alimentant le module de diodes (RD) sont pilotées en fonction d’au moins un paramètre de répartition de tension (D1 , D2) selon les relations suivantes :
Vrefl = Vdc-Vac, Vref2 = Vac/3 + D1 et Vref3 = Vdc - (Vac/3) - D1 , en alternance positive du courant de charge du réseau d’alimentation (RES),
Vrefl = Vdc - Vac/3 - D2, Vref2 = Vac/3 + D2 et Vref3 = Vdc-Vac, en alternance négative du courant de charge du réseau d’alimentation (RES), où Vrefl , Vref2 et Vref3 sont les tensions des première, deuxième et troisième lignes de courant respectivement (LT1 , LT2, LT3), Vdc étant la première tension continue, Vac étant la tension alternative monophasée, D1 et D2 étant des premier et deuxième paramètres de répartition exprimés en volts.
10. Unité de commande d’un système électrique configurée pour mettre en œuvre le procédé de commande selon l’une quelconque des revendications 8 à 9.
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