FR2946810A1

FR2946810A1 - Dispositif de charge rapide reversible pour vehicule electrique

Info

Publication number: FR2946810A1
Application number: FR0954024A
Authority: FR
Inventors: Serge Loudot; Benoit Briane
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-17
Anticipated expiration: 2029-06-16
Also published as: BRPI1010593B1; WO2010146092A1; EP2443000B1; US20110254494A1; JP5738759B2; EP2443000A1; CN102015355B; BRPI1010593A2; KR101573919B1; JP2011526779A; CN102015355A; KR20120051608A; FR2946810B1; US8917046B2

Abstract

Dispositif (1) de génération d'énergie électrique d'un système de traction d'un véhicule automobile alimenté par une batterie (2), comprenant un premier étage (6) redresseur destiné à être raccordé à un réseau d'alimentation ou à une charge à alimenter, un second étage (7) onduleur destiné à être raccordé à la batterie (2), et des moyens de régulation du courant moyen circulant entre le premier étage (6) et le deuxième étage (7), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (8) de commande aptes à commander un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie, ou l'alimentation d'une charge.

Description

B09-1458FR - ODE/EHE

Société par Actions Simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Dispositif de charge rapide réversible pour véhicule électrique Invention de : Serge LOUDOT Benoît BRIANE Dispositif de charge rapide réversible pour véhicule électrique.

L'invention concerne la réversibilité d'un dispositif de charge d'une batterie et d'alimentation d'une charge à partir de la batterie, et plus particulièrement un dispositif, intégré au véhicule, permettant de recharger la batterie en contrôlant le courant du réseau absorbé ou d'alimenter une charge à partir de la batterie du véhicule. Par réversibilité, on entend dans le cadre de la présente description, la capacité pour un même dispositif d'avoir un premier fonctionnement de charge d'une batterie à partir d'un réseau d'alimentation, et un second fonctionnement de génération d'énergie électrique vers un réseau électrique ou une charge à partir de la batterie. Un des inconvénients majeurs du véhicule électrique concerne sa disponibilité. En effet, lorsque sa batterie est déchargée, le véhicule électrique reste indisponible pendant toute la durée de recharge, qui peut atteindre plusieurs heures. Afin de diminuer la durée de recharge de la batterie, il est connu d'augmenter la puissance de charge en accroissant le courant prélevé sur le réseau. Il a également été proposé de prélever ce courant sur un réseau triphasé plutôt que sur un réseau monophasé, la puissance de charge étant supérieure lorsque le courant est prélevé à partir d'un réseau d'alimentation triphasé. Lorsqu'un véhicule électrique ou hybride rechargeable dispose d'une puissance de recharge importante, permettant de ce fait une charge rapide, deux opportunités de fonctionnement peuvent se présenter dans la mesure où la topologie électronique de recharge est réversible. Un premier fonctionnement permet de renvoyer de l'énergie au réseau d'alimentation suivant une consigne de l'exploitant du réseau de distribution d'énergie électrique, offrant ainsi la possibilité à l'exploitant, dans un cas où un nombre suffisant de véhicule en sont dotés, d'optimiser la gestion du réseau d'alimentation. Un second fonctionnement permet d'utiliser le véhicule comme source d'énergie de substitution en cas de défaillance du réseau électrique domestique, ou pour profiter de cette source comme générateur dans un endroit où l'électricité n'est pas distribuée. Les documents JP 2008 199780, JP 2007 062642, JP 08 12612 et US 5 099 186 décrivent une architecture qui comprend deux onduleurs et deux machines ainsi qu'un convertisseur DC/DC élévateur et réversible entre une batterie et un bus continu. Ces architectures ne permettant que des échanges avec un réseau monophasé. En outre, les onduleurs ne peuvent pas s'appliquer à un véhicule électrique capable d'accueillir une charge triphasée.

Le document WO 2004 009397 décrit un dispositif de charge d'une batterie d'un véhicule électrique n'autorisant le renvoi d'énergie au réseau d'alimentation que grâce à une reconfiguration du circuit par relais, et exigeant au minimum des inductances de filtrage qui ne peuvent pas être embarqués à bord du véhicule. De plus, la tension de la batterie de ce dispositif de charge doit être compatible avec la tension du réseau d'alimentation. L'invention a donc pour but de résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus, et en particulier, de proposer un dispositif réversible de charge intégré permettant de charger une batterie de véhicule automobile directement à partir d'un réseau monophasé ou triphasé, et ce sans utiliser de contacteur, et d'alimenter une charge ou de renvoyer de l'énergie électrique au réseau. L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un dispositif électronique de charge et/ou de génération d'énergie électrique pour un système de traction d'un véhicule automobile couplé à une batterie, comprenant un premier étage redresseur destiné à être raccordé à un réseau d'alimentation ou à une charge à alimenter, un second étage onduleur destiné à être raccordé à la batterie, et des moyens de régulation du courant moyen circulant entre le premier étage et le deuxième étage. Ce dispositif comprend des moyens de commande aptes à commander un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie, ou l'alimentation d'une charge.

De préférence, les moyens de commande comprennent des moyens de régulation de courant aptes à réguler le courant d'alimentation du réseau en fonction d'une consigne de courant du réseau d'alimentation, et des moyens de régulation de tension aptes à réguler la tension aux bornes d'une charge. D'autre part, le dispositif peut comprendre des moyens de raccordement aptes à raccorder directement le premier étage redresseur à un branchement triphasé ou monophasé, tel qu'un réseau d'alimentation triphasé ou à un réseau d'alimentation monophasé, ou une charge. I1 est également possible de raccorder l'étage d'entrée redresseur à un réseau d'alimentation monophasé alternatif ou continu. Avantageusement, le premier étage redresseur peut comprendre des premiers moyens de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un premier sens passant et des seconds moyens de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un second sens passant opposé au premier sens passant. Le premier étage peut également comprendre des moyens de roue libre aptes à laisser circuler le courant dans le second étage lorsque les autres éléments du premier étage sont bloquants. De préférence, les moyens de roue libre comprennent un premier circuit de roue libre apte à laisser circuler le courant dans un sens et un second circuit de roue libre apte à laisser circuler le courant dans un autre sens opposé au sens du premier circuit.

Les moyens de roue libre comprennent préférentiellement au moins une diode de roue libre et/ou au moins un transistor de roue libre. La diode de roue libre, si elle peut être fonctionnellement éliminée au profit d'un court-circuit d'un bras de l'étage d'entrée, présente l'avantage de réduire les pertes par dissipation. En effet, la dissipation dans une diode est bien moindre que lorsque le courant doit circuler dans deux diodes et deux transistors en série. Elle présente également un avantage au niveau de la sécurité du fonctionnement en cas de dérive ou de perte de contrôle. En effet, dans ce cas, la procédure mise en oeuvre se limite à ordonner un blocage de tous les transistors et le courant des bobines statoriques peut alors continuer de circuler au travers de cette diode. Dans le sens opposé au sens passant de la diode de roue libre, un transistor de roue libre pourra être utilisé. Ce transistor commandé de roue libre n'est alors passant que lorsque le courant circule dans le sens opposé au sens passant de la diode de roue libre, et que les autres transistors du premier étage sont bloqués. Le dispositif pouvant être destiné à être monté dans un véhicule automobile comportant au moins un dispositif de traction électrique, le second étage onduleur peut avantageusement être formé par un étage onduleur du système de traction du véhicule. De cette manière, le dispositif de charge est ainsi intégré au véhicule et ne nécessite pas d'utiliser un étage de sortie onduleur supplémentaire, dans la mesure où l'on utilise l'étage onduleur déjà présent dans le véhicule. Avantageusement, le dispositif peut comprendre des moyens de filtrage intégrés au véhicule aptes à filtrer le courant du réseau d'alimentation prélevé par le dispositif.

Le courant prélevé sur le réseau d'alimentation triphasé peut être essentiellement filtré par des capacités d'entrée, ainsi que par un filtre de compatibilité électromagnétique (CEM) pour que ce courant satisfasse le gabarit harmonique des contraintes de raccordement en réseau D'autres part, l'inductance des bobinages statoriques du véhicule électrique peut être utilisée comme filtre tampon d'énergie. En effet, lorsque la puissance de charge est importante, l'encombrement et la masse d'un tel filtre inductif et/ou capacitif, deviendraient rédhibitoires pour être embarqués à bord d'un véhicule automobile. De préférence, les moyens de filtrage intégrés au véhicule comprennent des moyens de protection aptes à protéger le circuit de pics de courant lors du raccordement du dispositif à un réseau d'alimentation Les moyens de protection peuvent comprendre un triac pour chaque phase du réseau d'alimentation, ou un montage équivalent à un triac, tel qu'un montage anti-parallèle de deux thyristors. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de charge et/ou de génération d'énergie électrique pour un système de traction d'un véhicule automobile couplé à une batterie. Dans ce procédé, on commande un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie, ou bien l'alimentation d'une charge passive.

Lorsque l'on commande un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie, on peut avantageusement réguler le courant généré dans chaque phase du réseau d'alimentation à partir d'une consigne de courant générée à partir d'une mesure de la tension du réseau d'alimentation.

Lorsque l'on commande l'alimentation d'une charge, on peut avantageusement réguler la tension aux bornes de la charge à l'aide d'une boucle de régulation On peut avantageusement raccorder directement le premier étage à un réseau d'alimentation triphasé ou à un réseau d'alimentation monophasé ou à une charge. En d'autres termes, on raccorde le premier étage à un réseau d'alimentation triphasé ou monophasé, sans utiliser de contacteur. I1 est ainsi possible d'assurer le fonctionnement en chargeur et traction sans avoir à utiliser des contacteurs pour commuter d'une configuration à l'autre. Par ailleurs, on peut raccorder directement le premier étage à un réseau d'alimentation monophasé continu. On laisse avantageusement circuler le courant d'un second étage des moyens de roue libre en phase de roue libre.

Ainsi, le courant débité par les bobines statoriques peut continuer de circuler dans les diodes de roue libre. De préférence, on filtre le courant du réseau d'alimentation à l'aide de moyens de filtrages intégrés. 10 15 20 25 30 Avantageusement, on protège les moyens de filtrages intégrés de pics de courant dus au raccordement au réseau d'alimentation. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode dispositif de charge et/ou de génération d'énergie électrique selon l'invention, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente, de manière schématique, un dispositif de charge et/ou de génération d'énergie électrique d'un véhicule électrique selon un mode de réalisation ; - la figure 2 illustre, de manière plus détaillée, un mode de réalisation d'un dispositif de charge et/ou de génération d'énergie électrique ; - la figure 3 présente un exemple de moyens de commande pour un dispositif raccordé à un réseau d'alimentation ; - la figure 4 présente un exemple de moyens de commande pour un dispositif raccordé à une charge ; - la figure 5 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif de charge et/ou de génération de courant ; - la figure 6 représente, de manière schématique, des moyens de protection des moyens de filtrage intégrés ; - la figure 7 présente un organigramme d'un procédé de génération d'énergie électrique vers un réseau électrique d'alimentation, selon un mode de mise en oeuvre ; - la figure 8 présente un organigramme d'un procédé d'alimentation d'une charge à partir d'un dispositif de charge et/ou de génération électrique d'un système de traction d'un véhicule automobile, selon un mode mise en oeuvre. Sur la figure 1, est représenté, de manière schématique, un dispositif 1 de charge et/ou de génération d'énergie électrique d'un système de traction d'un véhicule automobile électrique ou hybride couplé à une batterie 2. Le dispositif est par ailleurs couplé à un réseau d'alimentation ou à une charge 3. Ce dispositif 1 est un dispositif intégré, c'est-à-dire embarqué à bord du véhicule. I1 est destiné, dans un mode de recharge, à assurer la charge de la batterie afin de fournir l'énergie nécessaire à la propulsion, et, dans un mode de génération, à assurer l'alimentation d'une charge à partir du courant fourni par la batterie. I1 est également à noter qu'il est destiné à assurer la charge de la batterie soit à partir d'un réseau d'alimentation monophasé, soit à partir d'un réseau d'alimentation triphasé. I1 est enfin destiné, dans un mode de recharge, à renvoyer de l'énergie électrique vers le réseau d'alimentation suivant une consigne d'alimentation du réseau. Le dispositif 1 comprend des moyens de raccordement 4 permettant de raccorder le dispositif 1 de charge au réseau d'alimentation ou à la charge 3. I1 comprend également des moyens de filtrage 5 permettant de filtrer le courant du réseau d'alimentation prélevé par le dispositif 1. Le dispositif 1 comprend, par ailleurs, un premier étage redresseur 6 couplé à la sortie des moyens de filtrage 5 et permettant de redresser le courant alternatif issu du réseau d'alimentation 3, ou de redresser le courant qui lui est délivré par un second étage onduleur 7 raccordé à la batterie 2. Le premier étage 6 et le second étage 7 sont commandés par des premiers et seconds moyens de commandes respectifs 8 et 9 qui peuvent être indépendants. Les premiers moyens de commande 8 de l'étage d'entrée 6 reçoivent en entrée un signal issu d'un module 10 de mesure du courant de sortie de l'étage d'entrée 6, permettant en outre, dans un mode de recharge, de commander une régulation du courant moyen issu du premier étage 6 redresseur autour d'une valeur de courant élaborée à partir du courant maximum fourni par un réseau d'alimentation 3 et en fonction d'un coefficient au moins égal à un rapport entre une tension maximale redressée par le premier étage 6 redresseur et la tension de la batterie 2.

Sur la figure 2, est représenté, de manière plus détaillée, un mode de réalisation d'un dispositif 1 de charge et/ou de génération d'énergie électrique d'un système de traction d'un véhicule automobile électrique ou hybride couplé à une batterie 2.

Le dispositif 1 représenté sur la figure 2 comprend trois phases disponibles. Les trois phases peuvent être couplées à un réseau d'alimentation triphasé ou un réseau d'alimentation monophasé. Dans ce dernier cas, les deux phases disponibles sont couplées à la phase et au neutre du réseau d'alimentation monophasé, et la troisième phase disponible n'est pas utilisée. Les trois phases peuvent également être couplées à une charge à alimenter en triphasé ou en monophasé. Le premier étage 6 redresseur comprend un premier circuit de redressement comprenant des diodes 1la passante dans un premier sens de circulation du courant couplées en série avec des transistors 12a. Le premier circuit de redressement comprend trois branches identiques couplées en parallèle. Chacune des branches comprend un montage en série comprenant successivement une diode lla, deux transistors 12a, et une diode 11a. Chaque branche est également couplée à une phase distincte, le couplage s'effectuant entre les deux transistors 12a.

Ce premier circuit de redressement est couplé en parallèle à au moins une diode de roue libre 13a passante dans le premier sens de circulation du courant. Par ailleurs, le premier étage 6 redresseur comprend un second circuit de redressement comprenant des diodes llb, passante dans un second sens de circulation du courant opposé au premier sens, couplées en série avec des transistors 12b. Le second circuit de redressement comprend également trois branches identiques couplées en parallèle. Chacune des branches comprend un montage en série comprenant successivement une diode l lb, deux transistors 12b, et une diode 1 lb. Chaque branche est également couplée à une phase distincte, le couplage s'effectuant entre les deux transistors 12b. Ce second circuit de redressement est couplé en parallèle à au moins un transistor de roue libre 13b passant dans le second sens de circulation du courant, opposé au premier sens de circulation.

Le premier et le deuxième circuit de redressement sont couplés ensemble de manière à ne faire qu'un seul circuit comprenant six branches de redressement et deux branches de roue libre. Le premier étage 6 redresseur est couplé en sortie à un module 10 de mesure du courant issu de l'étage d'entrée 6, tel qu'un ampèremètre, en vue de réguler ce courant par la commande du premier étage 6 redresseur. Le second étage 7 onduleur est couplé à la sortie du module de mesure 10 via trois bobines statoriques 14. Chaque bobine statorique 14 est couplée en entrée au module de mesure 10. Ainsi, le courant issu de l'étage d'entrée 6 redresseur est divisé dans les 3 branches d'un circuit du second étage 7 onduleur. En effet, le second étage 7 onduleur comprend en outre un circuit comprenant trois branches couplées en parallèle Chaque branche comprend un couplage en série de deux montages comprenant chacun une diode 15 et un transistor 16 couplés en parallèle. Les deux diodes 16 d'une même branche sont montées dans le même sens passant. Chaque bobine 14 est couplée à une branche du circuit du second étage 7 onduleur. Le couplage est réalisé entre les deux montages couplés en série. Le second étage 7 onduleur est aussi couplé à la batterie 2. En mode de recharge, c'est-à-dire lorsque le dispositif 1 est raccordé à un réseau d'alimentation, la charge du dispositif 1 peut être optimisée. L'optimisation du dispositif 1 consiste à ajuster en permanence le courant moyen minimal de sortie du premier étage 6 redresseur, en fonction de la tension de la batterie 2 plutôt que de laisser ce courant en permanence à sa valeur la plus élevée. On améliore ainsi le rendement du premier étage 6 redresseur en réduisant les pertes des transistors 12 qui commutent un courant moindre. Dans ces conditions, on obtient une tension moyenne en sortie du premier étage 6 redresseur, c'est-à-dire aux bornes de la diode de roue libre 13a, inférieure à la tension de la batterie 2. Le second étage 7 onduleur, constitué de l'onduleur de traction, et les bobines statoriques 14, sont alors contrôlables. Plus particulièrement, la faible tension moyenne est due aux phases de roue libre, c'est-à-dire de conduction, de la diode de roue libre 13a, pendant lesquelles la tension à ses bornes est quasi nulle, à la chute de tension de la jonction de la diode 13a près. I1 est ainsi possible de commander séquentiellement chaque transistor 12a du premier étage 6 redresseur avec les phases de roue libre, grâce aux premiers moyens de commandes 8 de l'étage d'entrée.

I1 est donc possible de commander directement l'étage d'entrée 6 redresseur en réglant un rapport cyclique d'un signal de commutation de transistors ou en utilisant une boucle de régulation, ou en utilisant une boucle de régulation et en réglant le rapport cyclique du signal de commutation.

I1 est, par exemple, possible d'optimiser le spectre de la tension aux bornes de la diode de roue libre 13a. Cette tension est alors mieux filtrée par le stator du véhicule électrique. I1 est également possible de minimiser le nombre de commutations et donc les pertes générées par le premier étage 6 redresseur. Par contre, la tension produite dans ce cas contient des harmoniques à plus basse fréquence qui seront donc moins filtrées par les bobinages statoriques 14. Les premiers moyens de commande 8 du premier étage 6 commandent le courant prélevé sur le réseau d'alimentation 3 triphasé par des rapports cycliques des impulsions de courant qui sont appliquées sur les électrodes de commande des transistors 12a du premier étage 6 redresseur. Le second étage 7 onduleur comprend des éléments dédiés à la traction du véhicule électrique. En d'autres termes, l'étage onduleur du système de traction constitue ici le second étage 7 du dispositif 1. Dans ce cas, ce second étage a pour fonction de fournir un courant défini de charge dans la batterie, nécessairement inférieur au courant moyen issu du premier étage 6 redresseur, à partir du courant régulé issu du premier étage 6 redresseur.

Afin de limiter le spectre harmonique des courants qui circulent dans la batterie, chaque branche du circuit du second étage 7 onduleur peut aussi être commandée par des seconds moyens de commande 9 qui peuvent être indépendant des moyens de commande 8 du premier étage 6. La phase de l'impulsion de chaque branche du circuit du second étage 7 onduleur est, par exemple, décalée d'un tiers de période. Chaque branche du circuit du second étage 7 onduleur peut être pilotée individuellement avec une boucle de régulation qui lui est propre, ou collectivement, c'est-à-dire que le même rapport cyclique est appliqué sur la commande de chaque branche. Le second circuit de redressement comprenant les diodes llb, les transistors 12b et le transistor de roue libre 13b passants dans le second sens de circulation du courant, permet de rendre le chargeur réversible. C'est-à-dire que le dispositif 1 est également utilisable dans un mode de génération d'énergie électrique. Le fonctionnement en mode de génération est symétrique au fonctionnement en mode de recharge à l'exception de la phase de roue libre qui est commandée par un transistor de roue libre 13b.

En mode de génération d'énergie électrique, la commande du premier étage 6 diffère selon le raccordement du dispositif 1. En effet, la commande sera différente si le dispositif 1 est raccordé à un réseau d'alimentation et renvoie de l'énergie électrique vers le réseau d'alimentation, au cas où le dispositif 1 est raccordé à une charge qui est doit être alimenté par le dispositif 1. Ces différences de commandes sont explicitées avec les figures suivantes 3 et 4. Sur la figure 3, est représenté un exemple de moyens 20 de commande de régulation en courant du premier étage 6 lorsque le dispositif 1 est raccordé à un réseau d'alimentation. La particularité de la commande consiste à commander l'amplitude, soit la puissance, du courant en phase avec la tension injecté au réseau. Les moyens de commandes 20 sont compris dans les premiers moyens de commande 8 du premier étage 6 redresseur.

Les moyens 20 de commande sont constitués de manière à réguler le courant généré dans le réseau d'alimentation. Ils permettent en outre la mise en phase de la consigne de courant la tension du réseau, l'asservissement de l'amplitude de ce courant, la mise en place d'une stratégie de modulation qui génère la commande des transistors. Ils comprennent des moyens de calcul 21, des moyens de mise en phase 22, des premiers moyens de comparaison 23, des moyens 24 de régulation en courant, des moyens de sommation 25, des moyens de pro action 26, et des moyens stratégiques 27.

Le principe de commande consiste à asservir le courant généré dans le réseau d'alimentation de façon à contrôler la puissance fournie ainsi que la forme du courant afin de satisfaire aux conditions de raccordement imposée par gestionnaire du réseau d'alimentation d'une part, et de maximiser le facteur de puissance d'autre part.

Une consigne de courant AIréseau, correspondant à l'amplitude du courant que le dispositif souhaite réinjecter dans le réseau d'alimentation, est délivrée au moyen de calcul 21 recevant également en entrée une mesure de tension du réseau d'alimentation URéseau, tension imposée par distributeur du réseau d'alimentation, via des moyens de mise en phase 22, tel qu'une boucle à verrouillage de phase par exemple. Les moyens de calcul 21 délivrent ainsi en sortie une consigne de courant réseau en phase avec la tension aux bornes du réseau. La consigne de courant réseau est délivré à des premiers moyens de comparaison 23 qui reçoivent également en entrée une mesure du courant réseau correspondant au courant réellement renvoyé par le dispositif 1 vers le réseau d'alimentation. Les premiers moyens de comparaison 23 déterminent l'écart existant entre la consigne de courant réseau et la mesure de courant réseau, et délivrent la valeur de cet écart aux moyens 24 de régulation en courant. Les moyens 24 de régulation en courant délivrent alors en sortie un signal de régulation aux moyens de sommation 25 qui reçoivent également en entrée la consigne de courant réseau issue des moyens de calcul 21 via des moyens de pro action 26 aptes à modifier la consigne de courant réseau. Les moyens de sommation 25 délivrent en sortie un signal résultant des deux signaux d'entrée aux moyens stratégique 27 aptes à déterminer une commande du dispositif 1 pour réguler le courant du dispositif 1 généré vers le réseau d'alimentation.

Sur la figure 4, est représenté un exemple de moyens 30 de commande de régulation en tension du premier étage 6 lorsque le dispositif 1 est raccordé à une charge. Les moyens de commande 30 sont compris dans les premiers moyens de commande 8 du premier étage 6 redresseur.

Dans cette configuration, il faut fournir à la charge une tension régulée quelque soit le courant débité, dans la limite du courant maximal autorisé. Les moyens 30 de commande de régulation en tension comprennent des seconds moyens de comparaison 31, des moyens 32 de régulation en tension, des moyens de saturation 33, et des moyens 34 de stratégie. Une consigne de tension, correspondant à la tension que doit délivrée le dispositif 1 à la charge raccordée, est délivrée aux seconds moyens de comparaison 31 qui reçoivent également en entrée une mesure de la tension aux bornes de la charge délivrée par le dispositif 1. Les seconds moyens de comparaisons 31 déterminent l'écart entre les deux signaux, et délivrent le signal résultat aux moyens 32 de régulation en tension. Les moyens 32 de régulation en tension déterminent un signal de régulation en tension qu'ils délivrent aux moyens de saturation 33 aptes saturer l'amplitude du courant délivré par le dispositif 1 à la charge afin de ne pas surcharger le convertisseur, diminuant ainsi la tension appliquée à la charge lorsque son impédance devient trop faible, de façon à limiter le courant débité à son maximum.

Les moyens 33 de saturation délivrent en sortie un signal, saturé si besoin, aux moyens 34 de stratégie aptes à déterminer une commande du dispositif 1 pour réguler la tension du dispositif 1 générée aux bornes de la charge.

Sur la figure 5, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 2 portent les mêmes références, on a représenté un autre mode de mise en oeuvre d'un dispositif 1. Dans ce mode de réalisation, les trois phases sont notées P1, P2 et P3 et le neutre est noté N. Dans ce cas, une seconde diode de roue libre 17 est ajoutée au premier circuit de roue libre du premier étage 6 redresseur, ainsi qu'un second transistor de roue libre 18 ajouté au second circuit de roue libre du premier étage 6 redresseur. La seconde diode de roue libre 17 est couplée en série en amont de la première diode de roue libre 13a dans le premier sens passant. Le second transistor de roue libre 18 est couplé en série avec le premier transistor de roue libre 13b dans le second sens passant. Le fil de neutre est couplé à la branche formée par les deux diodes de roues libres 13a et 17 branchées en série, le couplage étant réalisé entre les deux diodes de roue libre 13a et 17, et la branche formée par les deux transistors de roue libre 13b et 18 branchés en série, le couplage étant réalisé entre les deux transistors de roue libre 13b et 18. I1 est également possible d'utiliser le dispositif 1 réalisé selon ce mode de réalisation avec un réseau d'alimentation monophasé en couplant le fil de neutre du réseau d'alimentation monophasé à l'entrée dédiée couplée à la branche comprenant les deux diodes de roues libres 13a et 17. Sur la figure 6, sont représentés, de manière schématique, des moyens de protection 60 des moyens de filtrage intégrés 5. Les moyens de filtrage 5 comprennent un filtre 5a de compatibilité électromagnétique (CEM), ainsi que des capacités de filtrage 5b disposées en étoile de manière à effectuer un filtrage entre chaque phase. Le filtre 5a CEM est, par exemple, un filtre à inductances et à capacités de mode commun permettant de filtrer les impulsions de courant générées par les transistors du premier étage 6 et du second étage 7 du dispositif 1. Les moyens de filtrage 5 permettent de filtrer le courant ainsi absorbé de sorte que le courant satisfasse aux contraintes de raccordement au réseau imposées par les exploitants de réseaux, en termes d'harmoniques ainsi que celles du domaine automobile. Dans la configuration prenant en compte le neutre N, une capacité 5c de filtrage du neutre est également disposée entre le fil du neutre N et le point commun C des capacités de filtrage 5b. Cette dernière capacité 5c permet d'effectuer un filtrage entre le fil du neutre et les phases. Au lieu d'une disposition des capacités dite en étoile , il est également possible de disposer les capacités 5b selon une disposition dite en triangle (non représentée), c'est-à-dire en disposant les capacités entre chaque phase et le neutre à la sortie des moyens de filtrage 5a CEM. On diminue ainsi la valeur de courant qui les traverse. Dans cette disposition en triangle , il n'est pas utile de prévoir la capacité 5c de filtrage du neutre.

En mode recharge, le raccordement du dispositif 1 à un réseau d'alimentation peut engendrer une génération de pics de courant élevés dès lors que la différence entre la tension initiale des capacités d'entrée, telles que les moyens de filtrage 5a CEM et/ou les capacités de filtrage 5b, et la tension du réseau d'alimentation est grande au moment du raccordement. Les moyens de protection 60 comprennent un triac 61, ou un montage équivalent à un triac tel que deux thyristors 62 couplés antiparallèlement, inséré entre les moyens 4 de raccordement au réseau d'alimentation 3 et les moyens 5 de filtrage sur chacune des phases P1, P2, P3, et N selon le mode de réalisation. Les moyens de protection 60 fonctionne selon un principe de précharge des capacités de filtrage qui permet via la commande de la gâchette du triac 61 de limiter la conduction et ainsi le pic de courant au démarrage. Sur la figure 7, est représenté un organigramme d'un procédé de génération d'énergie électrique d'un dispositif 1 de charge et/ou de génération d'énergie électrique d'un système de traction d'un véhicule automobile vers un réseau électrique d'alimentation, selon un mode de mise en oeuvre.

Dans une première étape 701, on délivre une consigne d'amplitude courant de réseau AIréseau correspondant à l'amplitude de courant qu'on souhaite délivrer au réseau à partir du dispositif 1. Dans une étape suivante 702, on mesure la tension URéseau d'alimentation du réseau imposée par le distributeur. Cette tension est mesurée et injectée dans des moyens de mise en phase 22, tels qu'une boucle à verrouillage de phase, avant d'être introduite, dans une étape 703, dans des moyens de calcul 21 recevant la consigne d'amplitude de courant réseau également en entrée, et délivrant en sortie une consigne de courant réseau Consigne(IRéseau). Dans une étape suivante 704, on mesure le courant IRéseau délivré par le dispositif 1 vers le réseau d'alimentation, afin de le comparer, dans une étape 705, à la consigne de réseau Consigne(IRéseau).

Dans une étape 706, une régulation de courant est déterminée à partir de l'écart déterminé dans l'étape 705. La régulation ainsi déterminée est additionnée, dans une étape 707, à la consigne de courant réseau Consigne(IRéseau) préalablement traitée par des moyens de pro action.

Dans une étape finale 708, le signal résultant est injecté dans des moyens stratégiques 27 qui déterminent une commande du dispositif 1 afin que celui-ci délivre le courant désiré au réseau d'alimentation. Sur la figure 8, est représenté un organigramme d'un procédé d'alimentation d'une charge à partir d'un dispositif de charge et/ou de génération électrique d'un système de traction d'un véhicule automobile, selon un mode mise en oeuvre. Dans une première étape 801, on délivre une consigne de tension de charge Uconsigne correspondant à la tension qu'on souhaite délivrer à la charge à partir du dispositif 1. Dans une étape suivante 802, on mesure la tension Ucharge délivrée par le dispositif 1 aux bornes de la charge. On compare ensuite, dans une étape 803, la consigne de tension Uconsigne à la tension mesurée Ucharge, et on délivre l'écart mesuré à des moyens de régulation 32 qui détermine, dans une étape suivante 804, une régulation en tension qui permet de délivrer une consigne de courant à appliquer par le dispositif 1 à la charge afin d'avoir la tension désirée à la charge.

Dans une étape suivante 805, on sature la consigne de courant déterminée dans l'étape précédente afin de ne pas surcharger le convertisseur, ce qui a pour effet de diminuer la tension appliquée à la charge lorsque son impédance devient trop faible. Dans une étape finale 806, le signal résultant est injecté dans des moyens 34 de stratégie qui déterminent la commande du dispositif 1 pour délivrer le courant correspondant à la consigne afin d'avoir la tension désirée aux bornes de la charge. Le dispositif 1 ainsi décrit permet de s'affranchir de la contrainte qui exige que la tension de la batterie soit en permanence supérieure à la tension maximale du réseau d'alimentation. I1 permet, par ailleurs, de n'utiliser que l'inductance des bobinages statoriques 14 du dispositif 1 comme filtre tampon d'énergie. En effet, lorsque la puissance de charge est importante, l'encombrement et la masse d'un tel filtre inductif et/ou capacitif deviendrait rédhibitoire pour être embarquée à bord d'un véhicule automobile. I1 offre, de plus, la possibilité de permettre le fonctionnement du dispositif en mode de charge ou en mode de traction sans devoir utiliser de contacteurs pour la commutation des modes de fonctionnement. I1 permet une charge plus rapide de la batterie 2. Par ailleurs, le dispositif 1 permet d'alimenter une charge à partir d'un véhicule automobile, en triphasé ou en monophasé, sans avoir besoin de contacteur.

Le dispositif 1 permet également de renvoyer de l'énergie électrique générée par le dispositif vers un réseau d'alimentation qui y est raccordé.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif électronique (1) de charge et/ou de génération d'énergie électrique pour un système de traction d'un véhicule automobile couplé à une batterie (2), comprenant un premier étage (6) redresseur destiné à être raccordé à un réseau d'alimentation ou à une charge à alimenter (3), un second étage (7) onduleur destiné à être raccordé à la batterie, et des moyens de régulation du courant moyen circulant entre le premier étage (6) et le deuxième étage (7), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (8) aptes à commander un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie (2), ou l'alimentation d'une charge passive.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande (8) comprennent des moyens (20) de régulation de courant aptes à réguler le courant d'alimentation du réseau en fonction d'une consigne de courant du réseau d'alimentation, et des moyens (30) de régulation de tension aptes à réguler la tension aux bornes d'une charge.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier étage (6) redresseur comprend des premiers moyens de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un premier sens passant et des seconds moyens de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un second sens passant opposé au premier sens passant.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier étage (6) comprend des moyens de roue libre aptes à laisser circuler le courant dans le second étage (7) lorsque les autres éléments du premier étage (6) sont bloquants.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de roue libre comprennent un premier circuit de roue libre apte à laisser circuler le courant dans un sens et un second circuit de roue libre apte à laisser circuler le courant dans un autre sens opposé au sens du premier circuit.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de roue libre comprennent au moins une diode (13a) de roue libre et/ou au moins un transistor (13b) de roue libre.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, ledit dispositif (1) étant destiné à être monté dans un véhicule automobile à dispositif de traction électrique, caractérisé en ce que le second étage (7) est constitué par le dispositif de traction du véhicule.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de filtrage (5) intégrés au véhicule aptes à filtrer le courant du réseau d'alimentation absorbé par le dispositif (1) pendant la charge de la batterie (2).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (5) intégrés au véhicule comprennent des moyens de protection (60) aptes à protéger le circuit de pics de courant lors du raccordement du dispositif (1) à un réseau d'alimentation.
10. Procédé de charge et/ou de génération d'énergie pour un système de traction d'un véhicule automobile couplé à une batterie (2) comprenant un premier étage (6) redresseur destiné à être raccordé à un réseau d'alimentation ou à une charge à alimenter (3), un second étage (7) onduleur destiné à être raccordé à la batterie, et des moyens de régulation du courant moyen circulant entre le premier étage (6) et le deuxième étage (7), caractérisé en ce qu'on commande un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie (2), ou bien l'alimentation d'une charge.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, lorsqu'on commande un transfert d'énergie électrique entre le réseau d'alimentation et la batterie (2), on régule le courant généré dans chaque phase du réseau d'alimentation à partir d'une consigne de courant générée à partir d'une mesure de la tension du réseau d'alimentation.
12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, lorsqu'on commande l'alimentation d'une charge, on régule la tension aux bornes de la charge à l'aide d'une boucle de régulation.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel on laisse circuler le courant d'un second étage (7) dans des moyens de roue libre en phase de roue libre.
14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel on filtre le courant du réseau d'alimentation à l'aide de moyens de filtrages (5) intégrés.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel on protège les moyens de filtrages (5) intégrés de pics de courant dus au raccordement au réseau d'alimentation à l'aide de moyens de protection (60) tel qu'un circuit comprenant des triacs par précharge de capacités de filtrage des moyens de filtrage.